保護結構及其製造方法與流程

2023-11-01 01:26:44

本發明涉及一種保護結構及其製造方法，尤其涉及一種用於提升金屬鍍層與塑料基材之間的附著度的保護結構及其製造方法。

背景技術：

塑料材料為現今應用最廣的非金屬材料。塑料材料的種類繁多，且被廣泛應用於各種不同的領域。與金屬材料相較，塑料材料具有質量輕、具有可塑性、優異絕緣性和抗腐蝕性等優點，再者，部分塑料材料的強度甚至可與金屬材料的強度相比擬。一般而言，有關塑料材料的應用，較常見的產品包括：塑料容器，例如塑膠袋、寶特瓶、保鮮盒等；電子設備，例如手機、平板電腦、筆記本電腦、電視機等；以及其他產品，例如塑料齒輪、汽車零件、壓克力鏡片等。特別是，由於3C通訊產業的發達，塑料材料已被廣泛應用於製作3C產品的外殼，用以保護3C產品的內部組件受到外部溼氣或腐蝕性物質等的損害，亦可避免內部組件受到外力(例如，摩擦或撞擊)而失效。

舉例而言，若欲以塑料材料製作手機保護殼，必須先對塑料材料進行成型加工程序，再對經成型加工的塑料成品進行後續加工製作過程。由於塑料材料具有高粘性，一般在成型加工時都將面臨高溫、高壓、高剪切等加工條件，用以降低塑料熔膠粘度至容易成型加工的範圍；另外，由於塑料具有較低的熱傳導係數，是熱的不良導體，所以在高溫成型後需要較長的時間方能達到均勻的冷卻效果。然而，為獲得高效率的生產成果，現今塑料成型加工中的成型周期通常被壓縮，進而縮短了塑料材料的冷卻時間，因此，塑料材料往往受到過大的的冷卻速度或不均勻冷卻，而造成塑料成品內形成應力。為有效釋除在成型加工期間產生於塑料成品內的殘留應力，傳統上會進行退火程序(annealing)，即，將塑料成品放入烘烤設備中並給予所需熱量，使塑 料材料中的分子鏈獲得能量而發生重排，以由不穩定的高能態轉變為具最低能量的穩定結構。

然而，藉助於退火程序烘烤成型加工後的塑料成品仍然有機會有表面形貌不良的問題，進而影響後續成品加工的質量。特別是，若經成型加工後的塑料成品表面具有起泡、下陷等表面缺陷，可能對後續加工程序產生有害的影響。舉例而言，在藉助於化學電鍍鍍覆金屬鍍層的加工程序中，上述表面缺陷將使得塑料成品表面與金屬鍍層之間的附著力顯著地降低。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種保護結構及其製造方法，以增加塑料基材在鍍膜過程中的耐高溫及抗腐蝕能力，由此以增加使用塑料基材所製成的產品的合格率，並改良金屬鍍膜的附著力。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，在形成經成型加工的塑料基材後，改變塑料基材表面材料的分子鍵結方式，進而增強塑料表面在後續加工程序，例如化學電鍍製作過程的嚴苛工作環境的抗性。

承上述，為達到上述效果，本發明所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現的：一種保護結構，其包含一塑料基材及一金屬鍍層；所述塑料基材具有一主體部及一形成在所述主體部的其中一表面上的皮膜，其中所述皮膜的表面上具有一經過分子鍵結改變的改質層；所述金屬鍍層形成在所述改質層上；其中，所述金屬鍍層與所述塑料基材之間的附著度會通過所述改質層而得到提升。

較佳地，所述塑料基材由聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、玻璃纖維的其中之一或多者所製成。

較佳地，所述金屬鍍層由鎳、鉻、鈦、鋁、鋅、銅、銀任一種或其混合所製成。

較佳地，所述金屬鍍層是通過化學電鍍的方式以形成在所述改質 層上。

本發明另外提供一種保護結構的製造方法，其包含：提供一塑料基材，所述塑料基材具有一主體部及一形成在所述主體部的其中一表面上的皮膜；改變所述皮膜中的材料分子的鍵結方式，以形成一改質層；以及，形成一金屬鍍層於所述改質層上；其中，所述金屬鍍層與所述塑料基材之間的附著度會通過所述改質層而得到提升。

較佳地，所述塑料基材是通過射出成型的方式所形成的。

較佳地，在改變所述皮膜中的材料分子的鍵結方式的步驟之前，更進一步包括：對所述塑料基材進行烘烤。

較佳地，改變所述皮膜中的材料分子的鍵結方式所使用的方法是光源照射，以使形成在所述主體部的其中一表面上的所述皮膜的分子發生交聯(cross link)。

較佳地，改變所述皮膜中的材料分子的鍵結方式所使用的方法是改變溫度，以使形成在所述主體部的其中一表面上的所述皮膜的分子發生交聯(cross link)。

較佳地，改變所述皮膜中的材料分子的鍵結方式所使用的方法是依序進行液體浸泡及烘烤，以使形成在所述主體部的其中一表面上的所述皮膜的分子發生交聯(cross link)。

本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的保護結構及其製作方法，其可通過「所述皮膜的表面上具有一經過分子鍵結改變的改質層」及「改變所述皮膜中的材料分子的鍵結方式，以形成一改質層」的設計，以使得所述金屬鍍層與所述塑料基材之間的附著度會能通過所述改質層而得到提升，並且也可提升塑料基材在鍍膜過程中的耐高溫及抗腐蝕能力、增加由所述塑料基材製成的產品的合格率，並改良金屬鍍膜的附著力。

為了能更進一步了解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。

附圖說明

圖1為本發明實施例的保護結構的製造方法的流程圖；

圖2為本發明實施例的保護結構的製造方法的步驟S100的剖面示意圖；

圖3為本發明實施例的保護結構的製造方法的步驟S102的剖面示意圖；

圖4為本發明實施例的保護結構的製造方法的步驟S104的剖面示意圖；

圖5為本發明實施例的保護結構的皮膜發生交聯作用之前的分子鍵結示意圖；

圖6為本發明實施例的保護結構的皮膜發生交聯作用之後的分子鍵結示意圖。

【附圖標記說明】

保護結構 S

塑料基材 1 主體部 11

皮膜 12

改質層 13

金屬鍍層 2

具體實施方式

以下是通過特定的具體實例來說明本發明所記載有關「保護結構」的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所記載的內容了解本發明的優點與功效。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，特此聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所記載的內容並非用以限制本發明的技術範疇。

請參閱圖1至圖6所示，本發明實施例提供一種保護結構S的製造方法，其可包含下列步驟：

首先，配合圖1及圖2所示，提供一塑料基材1，其中塑料基材1 具有一主體部11及一形成在主體部11的其中一表面上的皮膜12(S100)。

舉例而言，塑料基材1可由聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚氯乙烯(PVC)及玻璃纖維的其中之一或多者所製成，然而此舉例並非用來限定本發明。於上述例舉出的塑料材料中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)具有較佳的抗化學性。在一較佳實施形態中，塑料基材1可由聚碳酸酯(PC)及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)所製成。在另一較佳實施形態中，塑料基材1可由聚碳酸酯(PC)及玻璃纖維所製成。另外，塑料基材1可為一平面式塑料基板，或可為部分區域被彎曲的塑料基板，然而本發明的塑料基材1的形狀不受此限制。

承上所述，皮膜12為塑料基材1中包圍塑料基材1的外表面區域的最外層結構。本發明保護結構S的製造方法中，塑料基材1可經由射出成型的方式所形成。一般而言，射出成型製作過程是一種周期性的循環製作過程，主要分為四個階段，包括充填(Filling stage)、保壓(Packing stage)、冷卻(Cooling stage)以及頂出(Eject stage)。射出成型製作過程中的詳細步驟及參數為本領域普通技術人員所熟知，因此不在此處詳述。

接著，配合圖1及圖3所示，改變皮膜12中的材料分子的鍵結方式，以形成一改質層13(S 102)。舉例而言，在改變皮膜12中的材料分子的鍵結方式的步驟之前，本發明所提供的保護結構S的製造方法可更進一步包括：對塑料基材1進行烘烤。烘烤程序可以是將塑料基材1放入烘箱中以給予所需熱量。因此，藉助於烘烤程序，塑料基材1中原先呈現不穩定的高能量狀態的材料分子鏈，可藉助於獲得能量而得以再次相互重排，以達到最低能量的穩定結構。如此一來，在先前的成型加工製作過程期間產生於塑料基材1內的殘留應力可被消除。烘烤程序的詳細參數可依據塑料基材1的性質加以選擇。

在一實施形態中，改變皮膜12中的材料分子的鍵結方式所使用的方法可以是「光源照射」，以使形成在主體部11的其中一表面上的皮膜12的分子發生交聯(cross link)。詳言之，光源照射的方式可以是投 射一光源至塑料基材1的皮膜12上一預定時間，其中光源的種類不受限制。

在另一實施形態中，改變皮膜12中的材料分子的鍵結方式所使用的方法可以是「改變溫度」，以使形成在主體部11的其中一表面上的皮膜12的分子發生交聯(cross link)。詳言之，改變溫度的方式可以是給予塑料基材1一溫度梯度，藉助於調整及控制塑料基材1的環境溫度及在不同溫度下的放置時間，由此使形成在主體部1的其中一表面上的皮膜12的分子發生交聯。

在另外再一實施形態中，改變皮膜12中的材料分子的鍵結方式所使用的方法可以是「依序進行液體浸泡及烘烤」，以使形成在主體部11的其中一表面上的皮膜12的分子發生交聯(cross link)。其中，液體浸泡所使用的液體可為酸性溶液或鹼性溶液。舉例而言，酸性溶液可為重量百分濃度(％)大於5的硝酸(Nitric Acid，HNO3)或醋酸(Acetic Acid，CH3COOH)水溶液或其等之組合。鹼性溶液可採用重量百分濃度(％)大於5的聯胺(Hydrazine，N2H4)、氫氧化鉀(Potassium Hydroxide，KOH)、氫氧化納(Sodium Hydroxide，NaOH)水溶液或其等之組合。另外，液體浸泡的反應時間可介於20秒至120秒之間。液體浸泡之後的烘烤程序期間，烘烤溫度可依據塑料材料特性加以選擇。

值得說明的是，在一些情況下，改變皮膜12中的材料分子的鍵結方式所使用的方法將一併改變皮膜12之外的塑料基材1中的材料分子的鍵結方式。換言之，進行改變材料分子的鍵結方式的步驟時，可改變整個塑料基材1的材料分子的鍵結方式，而不限制只有改變皮膜12而已。

接著，配合圖1及圖4所示，形成一金屬鍍層2於改質層13上(S104)。舉例而言，金屬鍍層2可由鎳、鉻、鈦、鋁、鋅、銅、銀任一種或其混合所製成，然而本發明不以上述所舉的例子為限。於形成金屬鍍層2於改質層3上的步驟中，金屬鍍層2可藉助於任何的成形方法形成於改質層3上，包括利用化學電鍍或金屬鍍膜技術形成金屬鍍層2。

現在，請參考圖5及6，其中圖5為本發明實施例的保護結構S的皮膜12發生交聯作用之前的分子結構示意圖，而圖6為本發明實施例的保護結構的皮膜12發生交聯作用之後的分子結構示意圖。本發明中，金屬鍍層2與塑料基材1之間的附著度會通過改質層13而得到提升。參考圖5，在改變皮膜12中材料分子的鍵結方式之前，皮膜12中分子鏈排列較鬆散且大部分為獨立的直鏈結構。再參考圖6，在改變皮膜12中的材料分子的鍵結方式之後，原先皮膜12中分子鏈的部份鍵結被打斷，且分子間發生交聯而產生新的分子鏈排列型態。由此，皮膜12中分子鍵結方式經過改變的部分會形成改質層13，而相較於材料分子的鍵結方式被改變之前的皮膜12，改質層13具有較高的強度及硬度，因此，其可增強塑料基材1表面的材料強度。

再者，由於經由上述分子鍵結改變方法所形成的改質層13相較於原先的塑料材料具有較高的強度及硬度，在進行後續的加工程序(即，形成金屬鍍層2的期間)，改質層13可有效保護塑料基材1免於受到高溫及腐蝕性物質的影響，而保有塑料基材1的結構完整性。再者，改質層13可提升形成於其上的金屬鍍層2的附著力。

據此，本發明的保護結構S的製造方法能有效改良塑料基材1在形成金屬鍍層2期間的高溫抗性、酸鹼腐蝕及磨耗抗性以及硬度。再者，本發明的保護結構S的製造方法可使塑料基材1在後續的鍍膜製作過程期間，獲得具有優異附著度、不起泡及脫落的金屬鍍層2。

本實施例僅針對主體部1的其中一表面上的皮膜12的材料分子的鍵結方式的改變進行說明。然而，主體部1其他表面上的皮膜12亦可藉助於相同方式對材料分子鍵結方式進行改變。

配合圖1及圖4所示，通過步驟S100至S104，本發明另外提供一種保護結構S，其包含：一塑料基材1及一金屬鍍層2。塑料基材1具有一主體部11及一形成在主體部11的其中一表面上的皮膜12，其中皮膜12的表面上具有一經過分子鍵結改變的改質層13。金屬鍍層2形成在改質層13上。由此，金屬鍍層2與塑料基材1之間的附著度會通過改質層13而得到提升。

本發明提供的保護結構中，有關塑料基材1的材料選用及成型方 法如前述針對保護結構S的製造方法的說明所述，故不再重複說明。另外，本發明提供的保護結構S中的改質層13是藉助於改變皮膜12中的材料分子的鍵結方式所形成。再者，金屬鍍層2的材料及形成方法亦如前述針對保護結構S的製造方法的說明所述，故不再重複說明。

綜上所述，本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的保護結構S及其製作方法，其可通過「形成一改質層13」的設計，以提升塑料基材1在鍍膜過程中的耐高溫及抗腐蝕能力，更可增加由塑料基材1所製成的產品的合格率。再者，改質層13更可有效增強通過化學電鍍製作過程鍍覆於塑料基材1上的金屬鍍層的附著度，使金屬鍍層不發生起泡、脫落，進而可降低產品的不合格率。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此局限本發明的權利要求保護範圍，故凡運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明權利要求保護範圍內。