JP7780558B2

JP7780558B2 - 金属樹脂複合材料の成形方法、並びに金属樹脂複合部品及びその製造方法

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Publication number: JP7780558B2
Application number: JP2024016628A
Authority: JP
Inventors: 悠貴友山本
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2024-02-06
Publication date: 2025-12-04
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Description

本開示は、金属樹脂複合材料の成形方法、並びに金属樹脂複合部品及びその製造方法に関する。

近年、環境問題に対する関心の高まりに伴い、電気自動車やハイブリッド自動車などの二次電池を搭載した環境配慮型自動車の普及が進展している。このような環境配慮型自動車では、搭載した二次電池から発生する直流電流を、インバータを介して交流電流に変換した後、必要な電力を交流モータに供給し、駆動力を得る方式を採用するものが多い。そのため、インバータのスイッチング動作などに起因して電磁波が発生する。電磁波は、車載センサーの障害になることから、インバータ又はインバータとともにバッテリーやモータなどを、所定の塗膜を表面に有するアルミニウム板材から形成された筐体内に収容して電磁波シールドするという対策が行われている（特許文献１）。

特開２００３－２８５００２号公報

近年、電磁波シールドに用いられる材料には、軽量であり且つ複雑な形状に成形加工できること（特に、複雑な形状の金型に追従して成形できること）が要求されている。しかしながら、特許文献１に記載のアルミニウム板材は、上記の要求に十分対応できているとはいえない。
一方、上記の要求を解決する方法として、樹脂フィルムにアルミニウムを蒸着させたＡｌ蒸着フィルムを用いる方法、成形加工性が良好な材料に無電解めっきを施す方法などが考えられる。しかしながら、Ａｌ蒸着フィルムを用いる方法は、安価で成形加工性が良好であるものの、蒸着されたＡｌ層は、厚みが小さく、銅箔などに比べて導電性が低いため、電磁波シールド効果が十分でないという問題がある。また、成形加工性が良好な材料に無電解めっきを施す方法は、コストが高い上、めっき層の厚みを大きくすることも難しいため電磁波シールド効果が十分でないという問題がある。

そこで、本発明者らは、金属層と樹脂層とを積層した金属樹脂複合材料に着目し、金属層及び樹脂層の構成を最適化することにより、電磁波シールド効果を確保しつつ、上記の要求を解決することを試みた。
しかしながら、金属樹脂複合材料は、電磁波シールド効果が良好であるものの、成形加工（例えば、張り出し加工や絞り加工）時にスプリングバックが曲げ部（フランジ部）に生じ易く、所望の寸法精度が十分に得られないという問題がある。

本発明の実施形態は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、スプリングバックを抑制可能な金属樹脂複合材料の成形方法を提供することを目的とする。
また、本発明の実施形態は、寸法精度が高い金属樹脂複合部品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、金属樹脂複合材料の積層構造及び成形時の押圧力の付与方向が、スプリングバックの発生と関係しているという知見に基づき、特定の積層構造を有する金属樹脂複合材料において特定の方向に押圧力を付与して成形を行うことにより、スプリングバックの抑制効果を向上させ得ることを見出し、本発明の実施形態を完成するに至った。

すなわち、本発明の実施形態は、金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有し、前記積層構造が非対称である金属樹脂複合材料の成形方法であって、
前記樹脂層がＰＥＴ樹脂層であり、
前記金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、前記ａ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、前記ａ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍａ、前記ｂ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及び前記ｂ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍｂとし、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に前記ａ部側を配置して成形を行い、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に前記ｂ部側を配置して成形を行い、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に、前記ａ部又は前記ｂ部の中で表層に前記金属層が位置する側又は前記金属層が近い側を配置して成形を行う、金属樹脂複合材料の成形方法である。
また、本発明の実施形態は、金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有し、前記積層構造が非対称である金属樹脂複合材料の成形方法であって、
金属樹脂複合材料は、前記金属層を２つ以上有し、
前記金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、前記ａ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、前記ａ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍａ、前記ｂ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及び前記ｂ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍｂとし、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に前記ａ部側を配置して成形を行い、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に前記ｂ部側を配置して成形を行い、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に、前記ａ部又は前記ｂ部の中で表層に前記金属層が位置する側又は前記金属層が近い側を配置して成形を行う、金属樹脂複合材料の成形方法である。

また、本発明の実施形態は、上記の金属樹脂複合材料の成形方法を含む、金属樹脂複合部品の製造方法である。

さらに、本発明の実施形態は、金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有し、前記積層構造が非対称である金属樹脂複合材料から形成された金属樹脂複合部品であって、
前記樹脂層がＰＥＴ樹脂層であり、
前記金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、前記ａ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、前記ａ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍａ、前記ｂ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及び前記ｂ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍｂとし、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に前記ａ部側が配置され、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に前記ｂ部側が配置され、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に、前記ａ部又は前記ｂ部の中で表層に前記金属層が位置する側又は前記金属層が近い側が配置される、金属樹脂複合部品である。
また、本発明の実施形態は、金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有し、前記積層構造が非対称である金属樹脂複合材料から形成された金属樹脂複合部品であって、
金属樹脂複合材料は、前記金属層を２つ以上有し、
前記金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、前記ａ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、前記ａ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍａ、前記ｂ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及び前記ｂ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍｂとし、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に前記ａ部側が配置され、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に前記ｂ部側が配置され、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に、前記ａ部又は前記ｂ部の中で表層に前記金属層が位置する側又は前記金属層が近い側が配置される、金属樹脂複合部品である。

本発明の実施形態によれば、スプリングバックを抑制可能な金属樹脂複合材料の成形方法を提供することができる。
また、本発明の実施形態によれば、寸法精度が高い金属樹脂複合部品及びその製造方法を提供することができる。

金属層／樹脂層の２層構造を有する金属樹脂複合材料の断面図である。金属層／樹脂層／金属層の３層構造を有する金属樹脂複合材料の断面図である。金属層／樹脂層／金属層／樹脂層の４層構造を有する金属樹脂複合材料の断面図である。絞り加工で押圧力Ｆを付与する方法を説明するための図である。実施例１及び比較例１で成形した成形品の写真である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、改良などを行うことができる。この実施形態に開示されている複数の構成要素は、適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、この実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る金属樹脂複合材料の成形方法は、金属樹脂複合材料の積層構造の種類に応じて、特定の方向から押圧力を付与して成形する。
金属樹脂複合材料は、金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有する。このような構造を有する金属樹脂複合材料は、電磁波シールド効果を有するため、電磁波シールド材料として用いることができる。

金属樹脂複合材料の積層構造における層数としては、２層以上であれば特に限定されないが、好ましくは２～１５層、より好ましくは２～１０層、さらに好ましくは２～８層である。積層構造の例としては、金属層／樹脂層の２層構造、樹脂層／金属層／樹脂層や金属層／樹脂層／金属層の３層構造、樹脂層／金属層／樹脂層／金属層や金属層／樹脂層／金属層／樹脂層の４層構造などが挙げられる。
金属樹脂複合材料の積層構造は非対称である。金属樹脂複合材料の層数が偶数の場合、積層構造は非対称となる。一方、金属樹脂複合材料の層数が奇数（１を除く）の場合、積層構造は非対称又は対称となる。対称な積層構造の例としては、３層構造の第１層及び第３層の厚みが等しい場合などである。また、非対称な積層構造の例としては、３層構造の第１層及び第３層の厚みが異なる場合などである。
また、金属樹脂複合材料の積層構造は、金属層を２つ以上有することが好ましい。このような構成とすることにより、電磁波の反射面が増えるため、電磁波シールド効果を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る金属樹脂複合材料の成形方法は、次のようにして行われる。
金属樹脂複合材料の積層構造において、金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部の２つに分割する。そして、ａ部に存在する樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、ａ部に存在する金属層の合計層厚みをＴｍａ、ｂ部に存在する樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及びｂ部に存在する金属層の合計層厚みをＴｍｂとする。その後、下記の（１）～（３）のそれぞれの場合に応じて押圧力の付与方向を決定し、成形を行う。
（１）Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面にａ部側を配置して成形を行う。
（２）Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面にｂ部側を配置して成形を行う。
（３）Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に、ａ部又はｂ部の中で表層に金属層が位置する側又は金属層が近い側を配置して成形を行う。
上記のようにして押圧力を付与しながら成形を行うことにより、スプリングバックの発生を抑制することができる。

ここで、（１）の場合に相当する金属樹脂複合材料の断面図を図１に示す。
図１は、金属層１０／樹脂層２０の２層構造を有する金属樹脂複合材料の断面図である。金属樹脂複合材料を全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割した場合、Ｔｒａ、Ｔｍａ及びＴｒｂを図１のように決定することができる。なお、図１の金属樹脂複合材料では、２層構造のためＴｍｂはゼロとなるが、３層以上の積層構造とすればＴｍｂをゼロより大きく設定することができる。
図１の金属樹脂複合材料は、Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの関係を満たすため、押圧力Ｆを付与する面にａ部側を配置して成形が行われる。

次に、（２）の場合に相当する金属樹脂複合材料の断面図を図２に示す。
図２は、金属層１０／樹脂層２０／金属層１０の３層構造を有する金属樹脂複合材料の断面図である。金属樹脂複合材料を全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割した場合、Ｔｒａ、Ｔｍａ、Ｔｍｂ及びＴｒｂを図２のように決定することができる。なお、図２の金属樹脂複合材料では、２つの金属層１０の厚みが異なっており、ｂ部の金属層１０の厚みがａ部の金属層１０の厚みよりも大きく設定されている。
図２の金属樹脂複合材料は、Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの関係を満たすため、押圧力Ｆを付与する面にｂ部側を配置して成形が行われる。

次に、（３）の場合に相当する金属樹脂複合材料の断面図を図３に示す。
図３は、金属層１０／樹脂層２０／金属層１０／樹脂層２０の４層構造を有する金属樹脂複合材料の断面図である。金属樹脂複合材料を全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割した場合、Ｔｒａ、Ｔｍａ、Ｔｍｂ及びＴｒｂを図３のように決定することができる。なお、図３の金属樹脂複合材料では、２つの金属層１０及び２つの樹脂層２０の厚みはそれぞれ同じである。
図３の金属樹脂複合材料は、Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの関係を満たし、ａ部の表層に金属層１０が位置しているため、押圧力Ｆを付与する面にａ部側を配置して成形が行われる。

金属樹脂複合材料の成形方法としては、所定の面に押圧力Ｆを付与し得る方法であれば特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。成形方法の例としては、絞り加工、張り出し加工、曲げ加工、圧空成形などが挙げられる。これらの中でも、複雑な形状への加工性が良好な絞り加工が好ましい。成形方法が絞り加工である場合、押圧力Ｆはパンチによって付与される。
ここで、一例として、絞り加工で押圧力Ｆを付与する方法について図４を用いて説明する。押圧力Ｆを付与する面が金属樹脂複合材料のａ部側である場合、押圧力Ｆを付与するパンチ３０と接触する面に金属樹脂複合材料のａ部側を配置する。そして、パンチ３０を金属樹脂複合材料の厚み方向に押し付けて成形することにより、所定の形状を有する成形体（金属樹脂複合部品）を得ることができる。なお、図示していないが、金属樹脂複合材料は、ダイスに配置し、周縁部をブランクホルダーによって固定した後に、パンチ３０による成形が行われる。
また、金属樹脂複合材料の成形は、常温又は温間で行うことができるが、常温で行ってもスプリングバックの発生を抑制することができる。
押圧力Ｆの大きさは、使用する成形方法や金属樹脂複合材料の厚みなどに応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。

金属樹脂複合材料は、押圧力Ｆを付与する面に金属層１０が配置されていることが好ましい。このような構成とすることにより、金属樹脂複合材料を成形して電磁波シールド筐体を作製した場合に、電磁波シールド筐体の内面が金属層１０となるため、アースをとることが容易になる。

金属層１０の材料としては、特に限定されず、各種金属を用いることができる。その中でも交流磁界や交流電界に対する電磁波シールド効果を高める観点からは、導電性に優れた金属を用いることができる。具体的には、金属層１０に用いられる金属の導電率が、好ましくは１．０×１０⁶Ｓ／ｍ（２０℃の値、以下同じ）以上、より好ましくは１０．０×１０⁶Ｓ／ｍ以上、更に好ましくは３０．０×１０⁶Ｓ／ｍ以上、最も好ましくは５０．０×１０⁶Ｓ／ｍ以上である。このような導電性に優れた金属としては、導電率が約９．９×１０⁶Ｓ／ｍの鉄、導電率が約１４．５×１０⁶Ｓ／ｍのニッケル、導電率が約３９．６×１０⁶Ｓ／ｍのアルミニウム、導電率が約５８．０×１０⁶Ｓ／ｍの銅、導電率が約６１．４×１０⁶Ｓ／ｍの銀などが挙げられる。これらの中でも導電率及びコストの双方を考慮すると、アルミニウム又は銅を採用することが実用性上好ましい。また、上述した金属の合金を金属層１０に用いてもよい。
なお、金属樹脂複合材料中に金属層１０が複数存在する場合、複数の金属層１０は同一であっても異なっていてもよい。

金属層１０の表面には接着促進性、耐環境性、耐熱性及び防錆性などの向上を目的とした各種の表面処理層が形成されていてもよい。
例えば、金属面が最外層となる場合に必要とされる耐環境性、耐熱性を高めることを目的として、金属層１０の表面に、Ａｕめっき層、Ａｇめっき層、Ｓｎめっき層、Ｎｉめっき層、Ｚｎめっき層、Ｓｎ合金めっき層（Ｓｎ－Ａｇ層、Ｓｎ－Ｎｉ層、Ｓｎ－Ｃｕ層など）、クロメート処理層などを形成することができる。これらの処理層は、単数又は複数とすることができる。また、これらの処理層の中でも、コスト面から、Ｓｎめっき層又はＳｎ合金めっき層を行うことが好ましい。
また、金属層１０と樹脂層２０との間の接着性を高めることを目的として、金属層１０の表面に、クロメート処理層、粗化処理層、Ｎｉめっき層などを形成してもよい。これらの処理層は、単独又は複数とすることができる。また、これらの処理層の中でも、粗化処理層は接着性を高める効果が高いため好ましい。
さらに、直流磁界に対する電磁波シールド効果を高めることを目的として、比透磁率の高い層を金属層１０の表面に設けてもよい。比透磁率の高い層としてはＦｅ－Ｎｉ合金めっき層、Ｎｉめっき層などが挙げられる。

金属層１０として銅箔層を用いる場合、電磁波シールド効果を向上させる観点から、純度が高いものが好ましい。銅箔層に用いられる銅箔の純度は、好ましくは９９．５質量％以上、より好ましくは９９．８質量％以上である。
銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔、メタライズによる銅箔などを用いることができるが、屈曲性及び成形加工性に優れた圧延銅箔が好ましい。銅箔中に合金元素を添加して銅合金箔とする場合、これらの元素と不可避的不純物との合計含有量が０．５質量％未満であればよい。特に、銅箔中に、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種以上を合計で２００～２０００質量ｐｐｍ含有すると、同じ厚みの純銅箔よりも伸びが向上するので好ましい。

金属層１０の厚みは、特に限定されないが１層当たり、１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、更に好ましくは２５μｍ以上、特に好ましくは３０μｍ以上である。金属層１０の厚さを１０μｍ以上とすることにより、電磁波シールド効果を十分に確保することができる。また、金属層１０の厚みは、１層当たり、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは４５μｍ以下、特に好ましくは４０μｍ以下である。金属層１０の厚みを１００μｍ以下とすることにより、成形加工性の低下を抑えることができる。
金属樹脂複合材料中に金属層１０が複数存在する場合、複数の金属層１０の厚みは同一であっても異なっていてもよい。

樹脂層２０の材料としては、特に限定されず、各種樹脂を用いることができる。樹脂の例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂などが挙げられる。これらの樹脂はいずれもスプリングバックが比較的大きいため、これらの樹脂を用いて本開示に従う成形方法を適用した場合に、スプリングバックを効果的に抑制できる。また、上述の樹脂の中でも安価なＰＥＴ樹脂が好ましい。
なお、金属樹脂複合材料中に樹脂層２０が複数存在する場合、複数の樹脂層２０は同一であっても異なっていてもよい。

樹脂層２０の厚みは、特に限定されないが、１層当たり、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、更に好ましくは３０μｍ以上、特に更に好ましくは４０μｍ以上である。樹脂層２０の厚みを１０μｍ以上とすることにより、金属樹脂複合材料から筐体を作製する場合に、筐体としての強度を確保することができる。また、樹脂層２０の厚みは、１層当たり、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下、更に好ましくは１５０μｍ以下である。また、樹脂層２０の厚さを３００μｍ以下とすることにより、成形加工性の低下を抑えることができる。
金属樹脂複合材料中に樹脂層２０が複数存在する場合、複数の樹脂層２０の厚みは同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。

樹脂層２０は、樹脂フィルムを用いて形成することができるが、金属層１０上に樹脂材料を直接塗布して硬化させることによって形成してもよい。
樹脂層２０として樹脂フィルムを用いる場合、金属層１０と樹脂フィルムとの接着方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、金属層１０と樹脂フィルムとを熱圧着によって接着させてもよいし、接着剤を用いて金属層１０と樹脂フィルムとを接着させてもよい。ただし、ＰＥＴ樹脂フィルムなどの樹脂フィルムは、金属層１０と熱圧着させ難いため、接着剤を用いて接着させることが好ましい。

接着剤としては、特に限定されず、熱可塑性接着剤や熱硬化性接着剤などの公知の接着剤を用いることができる。その中でも、熱硬化性接着剤は、化学的に安定であるため、接着部の経時変化を起こり難くすることができる。
ここで、熱可塑性接着剤とは、加熱すると軟化し、冷却すると硬化する熱可塑性樹脂を主成分とする接着剤を意味する。熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル－塩化ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、α－オレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセタールなどが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、熱硬化性接着剤とは、加熱すると硬化する熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤を意味する。熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、構造用アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

金属樹脂複合材料の全体層厚みとしては、特に限定されないが、好ましくは１１０～８００μｍ、より好ましくは１５０～７００μｍ、更に好ましくは２００～６００μｍ、特に好ましくは２５０～５００μｍである。金属樹脂複合材料の全体層厚みを１１０μｍ以上とすることにより、金属樹脂複合材料から筐体を作製する場合に、筐体としての強度を確保することができる。また、金属樹脂複合材料の全体層厚みを８００μｍ以下とすることにより、成形加工性の低下を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る金属樹脂複合材料の成形方法は、金属樹脂複合部品の製造方法に用いることができる。したがって、この金属樹脂複合部品の製造方法は、本発明の実施形態に係る金属樹脂複合材料の成形方法を含む。
ここで、本明細書において「金属樹脂複合部品」とは、金属樹脂複合材料を所定の形状に成形して得られた部品のことを意味する。金属樹脂複合部品としては、特に限定されないが、電磁波シールド特性が要求される各種部品が挙げられる。その中でも金属樹脂複合部品は電磁波シールド筐体であることが好ましい。

上記のようにして製造される本発明の実施形態に係る金属樹脂複合部品は、金属層１０と樹脂層２０とが交互に積層された積層構造を有し、該積層構造が非対称である金属樹脂複合材料から形成されている。
また、本発明の実施形態に係る金属樹脂複合部品は、金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、ａ部に存在する樹脂層２０の合計層厚みをＴｒａ、ａ部に存在する金属層１０の合計層厚みをＴｍａ、ｂ部に存在する樹脂層２０の合計層厚みをＴｒｂ、及びｂ部に存在する金属層１０の合計層厚みをＴｍｂとした場合に、下記の（１）～（３）のいずれか１つの構造を有する。
（１）Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力Ｆが付与された面にａ部側が配置される。
（２）Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力Ｆが付与された面にｂ部側が配置される。
（３）Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力Ｆが付与された面に、ａ部又はｂ部の中で表層に金属層１０が位置する側又は金属層１０が近い側が配置される。
上記のような構造とすることにより、金属樹脂複合材料の成形時にスプリングバックの発生を抑制することができるため、金属樹脂複合部品の寸法精度を高めることができる。

なお、金属樹脂複合部品を形成する金属樹脂複合材料の詳細については、上述した通りであるため、説明を省略する。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

＜金属樹脂複合材料Ａの作製＞
粗化処理層が表面に形成された圧延銅箔（厚み１７μｍ）とＰＥＴ樹脂フィルム（厚み１００μｍ）とを積層させて２層構造の金属樹脂複合材料Ａ（以下、この積層構造を「Ｃｕ／ＰＥＴ」と略すことがある）を作製した。なお、圧延銅箔とＰＥＴ樹脂フィルムとの接着には、熱硬化性接着剤を用いた。また、この金属樹脂複合材料Ａにおいて、圧延銅箔側をａ部側、ＰＥＴ樹脂フィルム側をｂ部側とする。

＜金属樹脂複合材料Ｂの作製＞
粗化処理層が表面に形成された圧延銅箔（厚み１８μｍ）とＰＥＴ樹脂フィルム（厚み１００μｍ）とを積層させて２層構造の金属樹脂複合材料Ｂ（以下、この積層構造を「Ｃｕ／ＰＥＴ」と略すことがある）を作製した。なお、圧延銅箔とＰＥＴ樹脂フィルムとの接着には、熱硬化性接着剤を用いた。また、この金属樹脂複合材料Ｂにおいて、圧延銅箔側をａ部側、ＰＥＴ樹脂フィルム側をｂ部側とする。

＜金属樹脂複合材料Ｃの作製＞
粗化処理層が表面に形成された圧延銅箔（厚み３５μｍ）とＰＥＴ樹脂フィルム（厚み１００μｍ）とを積層させて２層構造の金属樹脂複合材料Ｃ（以下、この積層構造を「Ｃｕ／ＰＥＴ」と略すことがある）を作製した。なお、圧延銅箔とＰＥＴ樹脂フィルムとの接着には、熱硬化性接着剤を用いた。また、この金属樹脂複合材料Ｃにおいて、圧延銅箔側をａ部側、ＰＥＴ樹脂フィルム側をｂ部側とする。

＜金属樹脂複合材料Ｄの作製＞
粗化処理層が表面に形成された３つの圧延銅箔（厚み１８μｍ）と３つのＰＥＴ樹脂フィルム（厚み１００μｍ）とを交互に積層させて６層構造の金属樹脂複合材料Ｄ（以下、この積層構造を「Ｃｕ／ＰＥＴ／Ｃｕ／ＰＥＴ／Ｃｕ／ＰＥＴ」と略すことがある）を作製した。なお、圧延銅箔とＰＥＴ樹脂フィルムとの接着には、熱硬化性接着剤を用いた。また、この金属樹脂複合材料Ｄにおいて、表層に露出した圧延銅箔側をａ部側、表層に露出したＰＥＴ樹脂フィルム側をｂ部側とする。

＜金属樹脂複合材料Ｅの作製＞
粗化処理層が表面に形成された３つの圧延銅箔（厚み１８μｍ）と３つのＰＥＴ樹脂フィルム（厚み５０μｍ）とを交互に積層させて６層構造の金属樹脂複合材料Ｅ（以下、この積層構造を「Ｃｕ／ＰＥＴ／Ｃｕ／ＰＥＴ／Ｃｕ／ＰＥＴ」と略すことがある）を作製した。なお、圧延銅箔とＰＥＴ樹脂フィルムとの接着には、熱硬化性接着剤を用いた。また、この金属樹脂複合材料Ｅにおいて、表層に露出した圧延銅箔側をａ部側、表層に露出したＰＥＴ樹脂フィルム側をｂ部側とする。

＜金属樹脂複合材料Ｆの作製＞
粗化処理層が表面に形成された２つの圧延銅箔（厚み３５μｍ）と２つのＰＥＴ樹脂フィルム（厚み５０μｍ）とを交互に積層させて４層構造の金属樹脂複合材料Ｆ（以下、この積層構造を「Ｃｕ／ＰＥＴ／Ｃｕ／ＰＥＴ」と略すことがある）を作製した。なお、圧延銅箔とＰＥＴ樹脂フィルムとの接着には、熱硬化性接着剤を用いた。また、この金属樹脂複合材料Ｆにおいて、表層に露出した圧延銅箔側をａ部側、表層に露出したＰＥＴ樹脂フィルム側をｂ部側とする。

上記のようにして作製した金属樹脂複合材料Ａ～Ｆの積層構造から算出したＴｍａ／Ｔｒａ及びＴｍｂ／Ｔｒｂの値を表１に示す。
また、上記の金属樹脂複合材料Ａ～Ｆを用いて以下の評価を行った。

＜成形加工性＞
上記の金属樹脂複合材料Ａ～Ｆを用い、フランジ部が９０°の角筒状に絞り加工を行った。絞り加工では、金属樹脂複合材料Ａ～Ｆのそれぞれについて、パンチによる押圧力を付与する面にａ部側及びｂ部側を配置して２回ずつ行った。
この評価において、同種の金属樹脂複合材料を用いた成形方法による成形加工性の結果を対比した場合に、フランジ部のスプリングバックが小さくなった成形方法を○、大きくなった成形方法を×と表す。例えば、図５に示されるように、金属樹脂複合材料Ａにおいて、パンチによる押圧力を付与する面にａ部側を配置して成形された実施例１の成形品（金属樹脂複合部品）の方が、押圧力を付与する面にｂ部側を配置して成形された比較例１の成形品に比して、明らかにフランジ部のスプリングバックが小さくなった。そのため、実施例１の成形品の加工成形性を○、比較例１の成形品の加工成形性を×とそれぞれ評価した。

＜Ｗ曲げ試験＞
上記の金属樹脂複合材料Ａ～Ｆから幅１０ｍｍ×長さ６０ｍｍの試験片を切り出した。この試験片について、常温下、加工速度９００ｍｍ／分、曲げ半径０ｍｍ、荷重２ｋＮ、下死点での保持時間２秒にて９０°Ｗ曲げ加工を行った。Ｗ曲げ加工した試験片の山となる曲げ加工部（中央部）において、曲げ部の角度を測定し、９０°からのずれ（９０°－測定角度）、すなわち、スプリングバックの大きさを求めた。
上記の各評価結果を表１に示す。

表１に示されるように、金属樹脂複合材料Ａは、Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂであった。そのため、押圧力の付与面にｂ部側を配置して成形した場合（比較例１）に比べて、押圧力の付与面にａ部側を配置して成形した場合（実施例１）の方が、成形加工性及びＷ曲げ試験の結果が良好であった。
金属樹脂複合材料Ｂは、Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂであったため、押圧力の付与面にｂ部側を配置して成形した場合（比較例２）に比べて、押圧力の付与面にａ部側を配置して成形した場合（実施例２）の方が、成形加工性及びＷ曲げ試験の結果が良好であった。
金属樹脂複合材料Ｃは、Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂであったため、押圧力の付与面にｂ部側を配置して成形した場合（比較例３）に比べて、押圧力の付与面にａ部側を配置して成形した場合（実施例３）の方が、成形加工性及びＷ曲げ試験の結果が良好であった。

金属樹脂複合材料Ｄは、Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂであったため、押圧力の付与面にｂ部側を配置して成形した場合（比較例４）に比べて、押圧力の付与面にａ部側を配置して成形した場合（実施例４）の方が、成形加工性及びＷ曲げ試験の結果が良好であった。
金属樹脂複合材料Ｅは、Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂであったため、押圧力の付与面にｂ部側を配置して成形した場合（比較例５）に比べて、押圧力の付与面にａ部側を配置して成形した場合（実施例５）の方が、成形加工性及びＷ曲げ試験の結果が良好であった。
金属樹脂複合材料Ｅは、Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂであり、表層に金属層が位置するのがａ部側であった。そのため、押圧力の付与面にｂ部側を配置して成形した場合（比較例６）に比べて、押圧力の付与面にａ部側を配置して成形した場合（実施例６）の方が、成形加工性及びＷ曲げ試験の結果が良好であった。

以上の結果からわかるように、本発明の実施形態によれば、スプリングバックを抑制可能な金属樹脂複合材料の成形方法を提供することができる。また、本発明の実施形態によれば、寸法精度が高い金属樹脂複合部品及びその製造方法を提供することができる。

１０金属層
２０樹脂層
３０パンチ

Claims

金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有し、前記積層構造が非対称である金属樹脂複合材料の成形方法であって、
前記樹脂層がＰＥＴ樹脂層であり、
前記金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、前記ａ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、前記ａ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍａ、前記ｂ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及び前記ｂ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍｂとし、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に前記ａ部側を配置して成形を行い、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に前記ｂ部側を配置して成形を行い、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に、前記ａ部又は前記ｂ部の中で表層に前記金属層が位置する側又は前記金属層が近い側を配置して成形を行う、金属樹脂複合材料の成形方法。
前記金属樹脂複合材料は、前記金属層を２つ以上有する、請求項１に記載の金属樹脂複合材料の成形方法。
金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有し、前記積層構造が非対称である金属樹脂複合材料の成形方法であって、
金属樹脂複合材料は、前記金属層を２つ以上有し、
前記金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、前記ａ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、前記ａ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍａ、前記ｂ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及び前記ｂ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍｂとし、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に前記ａ部側を配置して成形を行い、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に前記ｂ部側を配置して成形を行い、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力を付与する面に、前記ａ部又は前記ｂ部の中で表層に前記金属層が位置する側又は前記金属層が近い側を配置して成形を行う、金属樹脂複合材料の成形方法。
前記成形が常温で行われる、請求項１～３のいずれか一項に記載の金属樹脂複合材料の成形方法。
前記成形が絞り加工によって行われる、請求項１～４のいずれか一項に記載の金属樹脂複合材料の成形方法。
前記金属層が銅箔層である、請求項１～５のいずれか一項に記載の金属樹脂複合材料の成形方法。
１つの前記金属層の厚みが１０～５０μｍである、請求項１～６のいずれか一項に記載の金属樹脂複合材料の成形方法。
１つの前記樹脂層の厚みが２０～２００μｍである、請求項１～７のいずれか一項に記載の金属樹脂複合材料の成形方法。
前記押圧力を付与する面に前記金属層が配置されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の金属樹脂複合材料の成形方法。
前記金属層と前記樹脂層とが接着剤によって接着されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の金属樹脂複合材料の成形方法。
請求項１～１０のいずれか一項に記載の金属樹脂複合材料の成形方法を含む、金属樹脂複合部品の製造方法。
金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有し、前記積層構造が非対称である金属樹脂複合材料から形成された金属樹脂複合部品であって、
前記樹脂層がＰＥＴ樹脂層であり、
前記金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、前記ａ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、前記ａ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍａ、前記ｂ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及び前記ｂ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍｂとし、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に前記ａ部側が配置され、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に前記ｂ部側が配置され、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に、前記ａ部又は前記ｂ部の中で表層に前記金属層が位置する側又は前記金属層が近い側が配置される、金属樹脂複合部品。
前記金属樹脂複合材料は、前記金属層を２つ以上有する、請求項１２に記載の金属樹脂複合部品。
金属層と樹脂層とが交互に積層された積層構造を有し、前記積層構造が非対称である金属樹脂複合材料から形成された金属樹脂複合部品であって、
金属樹脂複合材料は、前記金属層を２つ以上有し、
前記金属樹脂複合材料の全体層厚みの半分の位置でａ部及びｂ部に分割して、前記ａ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒａ、前記ａ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍａ、前記ｂ部に存在する前記樹脂層の合計層厚みをＴｒｂ、及び前記ｂ部に存在する前記金属層の合計層厚みをＴｍｂとし、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＞Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に前記ａ部側が配置され、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＜Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に前記ｂ部側が配置され、
Ｔｍａ／Ｔｒａ＝Ｔｍｂ／Ｔｒｂの場合に、押圧力が付与された面に、前記ａ部又は前記ｂ部の中で表層に前記金属層が位置する側又は前記金属層が近い側が配置される、金属樹脂複合部品。
前記金属層が銅箔層である、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の金属樹脂複合部品。
１つの前記金属層の厚みが１０～５０μｍである、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の金属樹脂複合部品。
１つの前記樹脂層の厚みが２０～２００μｍである、請求項１２～１６のいずれか一項に記載の金属樹脂複合部品。
前記押圧力が付与された面に前記金属層が配置されている、請求項１２～１７のいずれか一項に記載の金属樹脂複合部品。
前記金属層と前記樹脂層とが接着剤によって接着されている、請求項１２～１８のいずれか一項に記載の金属樹脂複合部品。
電磁波シールド筐体である、請求項１２～１９のいずれか一項に記載の金属樹脂複合部品。