JP2011166124A - 電気・電子機器筐体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱可塑性樹脂からなる成形体(I)と、連続した強化繊維と熱硬化性樹脂を含む成形体(II)が接合されてなる電気・電子機器筐体であって、該成形体(I)が面状構造体であり、該成形体(II)の長手方向における任意の箇所における断面の形状が実質的に同一である長尺構造体であり、該断面の断面積が0.5〜50mm2、かつその断面の最大幅b(mm)と最大長尺長さL(mm)とがL/b>5を満足する電気・電子機器筐体。
【選択図】図1
Description
得られた成形体(II)より、成形体(II)の長手方向と垂直方向に成形体を切り出し、その断面を湿式研磨し、断面観察用のサンプルとした。このとき、L1およびL2となる箇所を含む長手方向の任意の箇所をサンプルとして採取し、L1の箇所をサンプル1、L2の箇所をサンプル10、L1からL2の間の任意の箇所をサンプル2〜サンプル9とした。同様に、使用する各成形体(II)において、断面形状や長さが異なるものに関して、サンプルを採取した。
研磨したサンプルの断面全体を超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK−9500(コントローラー部)/VK−9510(測定部)(株式会社キーエンス製)を使用して拡大倍率100倍で撮影した。撮影した画像より解析アプリケーションVK−H1A9を使用して成形体(II)の断面積A(1)を測定した。また同様にサンプル2〜サンプル10の断面積A(n)(n=2〜10)を測定した。
評価方法1で断面形状が実質的に同一と確認したサンプル1の箇所(L1)からサンプル10の箇所(L2)までの距離を、定規を使用して測定した。
評価方法1で撮影した画像において、観察アプリケーションVK−H1V9を使用して、上記の定義に従い成形体(II)の断面の最大幅bを測定した。
評価方法1で使用したサンプルの断面の任意の100μm×100μmの範囲を、前記3D形状測定顕微鏡を使用して拡大倍率400倍で撮影した。撮影した画像より解析アプリケーションVK−H1A9を使用して成形体(II)に含まれる強化繊維の断面積S(1)を測定した。同様に任意の強化繊維の断面積S(n)をn=50まで測定し、測定した全ての断面積S(n)が強化繊維の理論直径または半径から算出される断面積を基準として、120%以下の範囲であるか否かについて確認した。
得られた任意の断面形状のサンプルを長さ100mmにカットし、両端に厚み1.2mm、長さ30mmのガラス繊維強化プラスチック製のタブを接着し試験片を得た。“インストロン(登録商標)”5565型万能材料試験機(インストロン・ジャパン株式会社製)の上下治具に試験片を装着し、クロスヘッドスピード1.27mm/minで引張試験を行った。引張試験で得られた応力−ひずみ曲線より、引張弾性率を得た。
実施例および比較例で得られた電気・電子機器筐体の重量mを電子天秤で計量した。本実施例および比較例で使用した金型のキャビティ内全てに、連続した強化繊維と熱硬化性樹脂を含む成形体(II)が充填されたと仮定した場合に算出される値を基準重量Mとした。これらの値と式(1)より軽量化度を算出した。
[(M−m)/M]×100[%] (1)。
図18に示したように“インストロン(登録商標)”5565型万能材料試験機(インストロン・ジャパン株式会社製)の上部にR20の円筒で片側の先端がR100に加工された圧子12を取り付け、前記圧子の中心が前記電気・電子機器筐体の天面の中心に接触するような位置に配置し、下降速度1.6mm/minで前記電気・電子機器筐体に荷重を負荷した。測定される荷重値が50[N]となるまで前記圧子を下降させ、無荷重の地点からの移動距離を測定した。荷重値が0[N]から20[N]となる時までに圧子が移動した距離を本剛性評価のたわみ量[mm]とした。
(実施例1−1:繊維強化成形体A1[成形体(II)])
熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂で、一方向に配列された多数本の炭素繊維からなる強化繊維群からなり、強化繊維の含有量が、重量割合(Wf)で67%のプリプレグ(東レ(株)製トレカプリプレグP3052S−12)から、所定の大きさ有する長方形のプリプレグシート9を8枚切り出した。図19において、これら8枚のプリプレグシート9が、斜視図をもって示される。
図17に示される電気・電子機器筐体A2を製造した。電気・電子機器筐体の短辺の中央付近に生じるウェルドラインに跨るように、繊維強化成形体A1を射出成形用金型(図示せず)にインサートした。成形体(I)としてポリアミド樹脂ペレット(東レ(株)製CM1001)を用意した。このペレットを用いて、図17の成形体(I)のような形状を有する射出成形材を射出成形にて形成させ、電気・電子機器筐体A2を製造した。射出成形は、日本製鋼所(株)製J350EIII射出成形機を用いて行い、シリンダー温度は260℃とした。実施例で製造した電気・電子機器筐体を、評価方法6および7で評価した。結果を表1に示す。
(実施例2−1:繊維強化成形体B1[成形体(II)])
前記実施例1−1と同じプリプレグシート8枚を下から順次積層した。前記実施例1−1と同じ条件で成形・加工を行い、幅10mm、長さ296mmとなる繊維強化成形体B1を2本、幅10mm、長さ186mmとなる繊維強化成形体B1を3本得た。
前記実施例1−2と同じ要領で成形を行い、各繊維強化成形体B1の裏側にポリアミド樹脂ペレットが4mm覆うような形状(図示せず)となるようにして、電気・電子機器筐体B2を得た。
(実施例3−1:繊維強化成形体C1[成形体(II)])
図13のように繊維強化成形体C1がH字状となるように、前記実施例1−1と同じプリプレグシート8枚と共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000、ポリアミド6/66/610/612共重合体、融点128℃)製フィルム10(厚み50μm)1枚を下から順次、各長尺構造体の長手方向等と繊維方向が同じとなるように積層した。前記実施例1−1と同じ条件で成形を行い、各長尺構造体の幅が10mm、平行に配した2本の長尺構造体の長さが296mm、前記平行に配した長尺構造体に垂直に配した長尺構造体の長さが186mmとなるように加工を行い、繊維強化成形体C1を得た。
前記実施例1−2と同じ要領で成形を行い、図21に示される電気・電子機器筐体C2を製造した。
(実施例4−1:繊維強化成形体D1[成形体(II)])
前記実施例1−1と同じプリプレグシート4枚と、前記プリプレグシートより幅の狭いプリプレグシート4枚からなる合計8枚のプリプレグシートと共重合ポリアミド製フィルム(厚み50μm)1枚を下から順次、長辺と平行に配する成形体(II)の断面形状が図5のようなL字形で、幅が10mm、長さが296mmの長尺成形体となるように積層した。また短辺と平行に配する成形体(II)となる部分の断面が長方形で幅が10mm、長さが188mmとなるように積層し、これらの前記成形体(II)がH字状となるように接合して、前記実施例1−1と同じ条件で成形を行い、繊維強化成形体D1を得た。
前記実施例1−2と同じ要領で成形を行い、図22に示される電気・電子機器筐体D2を製造した。
(実施例5−1:繊維強化成形体E1[成形体(II)])
前記実施例3−1と同じ材料および形状の繊維強化成形体E1を得た。また、前記実施例3−2で形成される熱可塑性樹脂からなる成形体(II)を配置するための、凹形状の溝が形成された成形体(I)を予め射出成形によって成形した。
前記実施例5−1で得た繊維強化成形体E1を前記成形体(I)に形成されている凹形状の溝に沿って配置し、治具を用いて超音波溶着機上に固定した。繊維強化成形体E1側から図23に示すように超音波溶着機の圧子をあて、超音波を15秒間発生させ、電気・電子機器筐体E2を製造した。
(実施例6−1:繊維強化成形体F1[成形体(II)])
前記実施例1−1と同じプリプレグシート8枚と共重合ポリアミド性フィルム(厚み50μm)1枚を下から順次積層した。次に、図24(a)に示すように金型にプリプレグシートの積層体を配置し、0.6MPaの面圧をかけながら、150℃で30分間加熱して熱硬化性樹脂を硬化させた。硬化終了後、室温で冷却し、図5のような成形体(II)の断面形状がL字形の成形体(II)を得た。得られた成形体(II)の両端部が45°となるように切削機で加工し、長さ296mmと206mmの繊維強化成形体F1を2本ずつ得た。
前記実施例1−2と同じ要領で、図25に示される電気・電子機器筐体F2を得た。
(実施例7−1:繊維強化成形体G1[成形体(II)])
前記実施例1−1と同じ要領で、貫通孔を有した平均の厚み1.0mm、幅10mm、長さ296mmの繊維強化成形体G1を3本得た。
図26に示すようにプレス成形金型内に繊維強化成形体G1を配置し、次いで、ナイロン6樹脂(東レ(株)製“アミラン”CM1046)からなる厚み2.0mmの樹脂シートを配置した後、3MPaの面圧でプレス成形を行い、電気・電子機器筐体G2を製造した。このとき、プレス成形金型の表面温度は250℃とした。
(実施例8−1:繊維強化成形体H1[成形体(II)])
前記実施例2−1と同じ要領で、幅10mm、長さ296mmとなる繊維強化成形体H1を2本、幅10mm、長さ186mmとなる繊維強化成形体H1を3本得た。
前記実施例7−2と同じ要領で成形を行い、各繊維強化成形体H1の裏側にナイロン6樹脂が4mm覆うような形状(図示せず)となるようにして、電気・電子機器筐体H2を得た。
(実施例9−1:繊維強化成形体I1[成形体(II)])
前記実施例3−1と同じ要領で、図13のようなH字状の繊維強化成形体I1を得た。
前記実施例7−2と同じ要領で成形を行い、図21に示される電気・電子機器筐体I2を製造した。
(実施例10−1:繊維強化成形体J1[成形体(II)])
前記実施例4−1と同じ要領で、断面形状が図5のようなL字形を有した成形体と断面形状が長方形の成形体からなるH字状の繊維強化成形体J1を得た。
前記実施例7−2と同じ要領で成形を行い、図22に示される電気・電子機器筐体J2を製造した。
(実施例11−1:繊維強化成形体K1[成形体(II)])
前記実施例9−1と同じ要領で、繊維強化成形体K1を得た。
炭素繊維(東レ(株)製“トレカ”T700S−12K−50C)を25mm長にカットし、前記カット炭素繊維束をランダムな方向に炭素繊維束が分布するように散らばせ、炭素繊維束ランダム配向基材を作製した。前記炭素繊維束ランダム配向基材60重量%に、ナイロン6樹脂(東レ(株)製“アミラン”CM1046)からなる樹脂40重量%を含浸させ、厚さ2mmの炭素繊維シートモールディングコンパウンド基材(SMC)のプリフォームK2を作製した。
樹脂製フィルムに前記炭素繊維シートモールディングコンパウンド基材を用いることと10MPaの面圧で加圧することを除いて、前記実施例9−2と同じ要領で成形を行い、電気・電子機器筐体K3を得た。
(実施例12−1:繊維強化成形体L1[成形体(II)])
前記実施例9−1と同じ要領で、繊維強化成形体L1を得た。
表面処理を施した炭素繊維を6mm長にカットし、チョップド炭素繊維を得た。水と界面活性剤(ナカライテクス(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(商品名))からなる濃度0.1質量%の分散液を作成し、この分散液と前記チョップド炭素繊維とを用いて抄紙基材の製造装置(図示せず)を用いて、抄紙基材を製造した。抄紙した炭素繊維基材は200℃の乾燥炉で30分間乾燥した。得られた炭素繊維基材の幅は500mm、長さは500mm、目付は50g/m2であった。
樹脂製フィルムに前記炭素繊維基材にナイロン6樹脂が含浸したプリフォームを用いることを除いて、前記実施例11−3と同じ要領で成形を行い、電気・電子機器筐体L3を得た。
(実施例13−1:繊維強化成形体M1[成形体(II)])
前記実施例9−1と同じ要領で、繊維強化成形体M1を得た。
樹脂製フィルムにガラスマット基材(Quadrant社製“ユニシートP4038−BK31”(GMT))を用いることを除いて、前記実施例11−3と同じ要領で成形を行い、電気・電子機器筐体M2を得た。
(実施例14−1:繊維強化成形体N1[成形体(II)])
前記実施例1−1と同じプリプレグおよび金型を用いて、図27に示すような形状を有した繊維強化成形体N1を3本得た。得られた繊維強化成形体N1に、前記実施例1−1と同じ要領で、2種の貫通孔を作製した。
前記繊維強化成形体M1を用いることを除いて、実施例7−2と同じ要領で電気・電子機器筐体N2を得た。
(実施例15−1:繊維強化成形体O1[成形体(II)])
前記実施例1−1と同じプリプレグを8枚およびナイロン6樹脂フィルム(厚み20μm)1枚を用いて、図28に示すように積層構成が[0°/90°/45°/−45°/−45°/45°/90°/0°/フィルム]となるように下から順次積層し、プリプレグ積層体を得た。得られた積層体および金型を用いてプレス成形し、図29(a)に示すような成形品を得た。前記成形品の端部を切削加工し、また面状部の134mm×188mmを2か所取り除き、図29(b)に示すような繊維強化成形体O1を得た。
前記繊維強化成形体O1を用いることを除いて、実施例7−2と同じ要領で電気・電子機器筐体O2を得た。
(実施例16−1:繊維強化成形体P1[成形体(II)])
前記実施例1−1と同じプリプレグを図30に示すように金型に巻き付けるように配置した後、プレス成形を行い、図11に示すような繊維強化成形体P1を得た。
前記繊維強化成形体P1を用いることを除いて、実施例7−2と同じ要領で電気・電子機器筐体O2を得た。
成形体(II)となる繊維強化成形体を用いないこと以外は、前記実施例1−2と同じ要領で、成形を行い電気・電子機器筐体F2を製造した。
(比較例2−1:繊維強化成形体G1)
前記実施例1−1と同じ材料および同じ条件で繊維強化複合材料板を製造し、前記繊維強化複合材料板より自動切削機を用いて、幅296mm、長さ206mmとなるように加工を行い、繊維強化成形体G1を製造した。
前記実施例1−2と同じ要領で成形を行い、電気・電子機器筐体G2を製造した。
2 成形体(II)
3 電気・電子機器筐体
4−a 金型(上)
4−b 金型(下)
5 ウェルド
6 ウェルドと成形体(II)とのなす角
7 強化繊維
8 熱硬化性樹脂
9 プリプレグシート
10 フィルム
11 積層体
12 圧子
13 超音波溶着機
Claims (23)
- 熱可塑性樹脂からなる成形体(I)と、連続した強化繊維と熱硬化性樹脂を含む成形体(II)が接合されてなる電気・電子機器筐体であって、該成形体(I)が面状構造体であり、該成形体(II)の長手方向における任意の箇所における断面の形状が実質的に同一である長尺構造体であり、該断面の断面積が0.5〜50mm2、かつその断面の最大幅b(mm)と最大長尺長さL(mm)とがL/b>5を満足する電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)の引張弾性率が40GPa以上である、請求項1に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)の連続した強化繊維が、一方向に配置された強化繊維である、請求項1または2に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)の長手方向と、前記連続した強化繊維の配置方向とが、実質的に同一である、請求項3に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(I)が、ウェルド、ボス、リブから選択される少なくとも1種を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)が、ウェルドを跨って配置されている、請求項5に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)の上に、ボスまたはリブが形成されている、請求項5に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(I)が凹形状の溝を有し、前記成形体(II)が該溝に沿って配置されている、請求項1〜7のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)の断面形状が、L字形、T字形、コ字形、閉断面のロ字形から選択される少なくとも1種である、請求項1〜8のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 3つ以上の前記成形体(II)を有する、請求項1〜9のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)の少なくとも一部に凹部および/または貫通孔を有する、請求項1〜10のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)の少なくとも一部に形成された凹部および/または貫通孔に、前記成形体(I)を形成する熱可塑性樹脂が流入することにより、前記成形体(I)と前記成形体(II)とが一体化されてなる、請求項11に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記3つ以上の成形体(II)が互いに平行に配列されてなる、請求項10に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記3つ以上の成形体(II)のうち少なくとも2本が、略垂直に配列されてなる、請求項10に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記3つ以上の成形体(II)のうち少なくとも3本が、H字状に配列されてなる、請求項10に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)の表面の少なくとも一部に熱可塑性樹脂が含まれる、請求項1〜15のいずれかに電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(I)が軟化または溶融した状態で、前記成形体(II)と一体化されて得られるものである、請求項1〜16のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(I)が射出成形またはプレス成形により得られるものである、請求項1〜17のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 前記電気・電子機器筐体を成形する金型のキャビティ内に、前記成形体(II)がインサートされ、射出成形によりキャビティに前記成形体(I)が充填されて得られるものである、請求項1〜18に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記成形体(II)が、前記電気・電子機器筐体を成形する金型のキャビティ内において、前記成形体(I)が充填されるゲート位置から半径5mm以上の位置に配置されて得られるものである、請求項1〜19に記載の電気・電子機器筐体。
- 前記電気・電子機器筐体を成形する金型のキャビティ内に、前記成形体(II)と前記成形体(I)を配置し、プレス成形によりキャビティ内で一体化されて得られるものである、請求項1〜18のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 前記電気・電子機器筐体の内側面に、前記成形体(II)が配置されてなる、請求項1〜21のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
- 前記電気・電子機器筐体の内側面の天面と立ち壁面から形成されるコーナー部に、前記成形体(II)が配置されてなる、請求項1〜22のいずれかに記載の電気・電子機器筐体。
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