JP2004358828A - 繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】飛躍的に力学特性、剛性、成形性、軽量性に優れるとともに、天面部分以外の複雑な形状を有する側面部分をも含めた全体が一体で成形され、更にボスリブ等の接続部分の問題も解決した繊維強化熱硬化樹脂製の筐体成形品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品４は、強化繊維にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂が含浸された繊維強化熱硬化樹脂製組成物を部品として含む筐体成形品であって、前記部品は、少なくとも平面部分１と、この平面部分に連なる立壁部分２Ａ〜２Ｃとボスリブ３部分とを有すると共にこれら両部分２Ａ〜２Ｃ、３が前記平面部分１と一体成形され、かつ、前記平面部分１と立ち壁部分２Ａ〜２Ｃとはいずれも前記繊維強化熱硬化樹脂製組成物で構成されており、前記平面部分１のＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さが４０ＧＰａ以上である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパソコンやＯＡ機器、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話等の部品や、これら部品、高密度実装回路等を収容する筐体部分として用いられる繊維強化熱硬化樹脂製の筐体成形品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、パソコンやＯＡ機器、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、ＡＶ機器、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品などの電気・電子機器の部品や、これら部品や高密度実装回路を収容する筐体部分には、成形性、生産性、経済性に優れる繊維強化プラスチックが頻繁に使用されている。特に高い力学特性、剛性、機械強度、軽量性、導電性が要求される場合は、炭素繊維を強化繊維とし、ナイロン、ＰＣ／ＡＢＳ等の熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とするする炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物（ＣＦＲＴＰ）が、射出成形法による複材な形状の成形であっても柔軟に対応でき、また、大量生産が可能なことから好ましく使用される。この際、筐体天面の裏面には、筐体と電気・電子機器の部品との接続部分となる、いわゆるボスリブと称する部品を一体成形し、成形後にＬＣＤ等の電気・電子機器部品に固定していた。かかるＣＦＲＴＰからなる筐体の中でも、特に優れた剛性を有するものは、得られる成形品をより薄く設計することが可能なため、とりわけ好ましく使用されつつあるのが現状である。
【０００３】
このようなことから、近年ではパソコン、携帯電話、携帯情報端末やＯＡ機器など電子機器の普及が促進され、かつ多種多機能化、携帯化が進むにつれて、軽量化や携帯性向上を目指した高剛性化による薄肉、軽量化が以前にも増して強く要求されるようになっている。例えば、ノート型パソコン分野においては、より携帯性向上の要求から小型化と共にその全体厚みも非常に薄い製品が市販されるようになってきており、さらに薄物化を目指して、各社がしのぎを削っている状況下にある。
【０００４】
しかしながら、最近のノート型パソコン用途ではより軽量化、より薄物化を追求しているために、内部部品や筐体自体も必然的に薄肉化が要求され、従来のＣＦＲＴＰ製では剛性が十分に確保できなくなってきているのが現状である。
【０００５】
一方、別の筐体材質として、近年ではマグネシウム合金のチクソモールディングが実用化されているが、材質が金属であるが故に軽量性の面で不利であることの他に、ノート型パソコンのように天面以外にいわゆる立ち壁等の側面部分がある複雑な形状への成形が困難であること、薄肉で投影面積の大きな形状への対応が困難であること、および上記ボスリブの取り付け等の天面成形後の後加工に対応しにくく、生産にかかわる歩留まりが低いことなどの問題がある。
【０００６】
そこで、これらを改善するために、マトリックス樹脂にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、樹脂等を用いた炭素繊維強化熱硬化樹脂製の成形品（ＣＦＲＰ）の適用が検討されていたが、プリプレグ材料を使用した成形では複雑な形状を成形することが困難であることから、天面以外の側面部分やボスリブ部分には適用しにくいという問題があった。
【０００７】
この問題を解決せんとして特許文献１には、シールド筐体の薄型化のために金属板と合成樹脂成形体とを一体化した筐体が提案されているが、この技術を当該分野のノート型パソコンの筐体部分に適用しようとしても、結果的には金属板を使用したことによる軽量性が劣るだけでなく、２つの異種材料を一体化するため界面剥離や収縮差に起因する反りなどの寸法精度に問題があり、到底無理である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２９６８４号公報（請求項１、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解消し、飛躍的に力学特性、剛性、成形性、軽量性に優れるとともに、天面部分以外の複雑な形状を有する側面部分をも含めた全体が一体で成形され、更にボスリブ等の接続部分の問題も解決した繊維強化熱硬化樹脂製の筐体成形品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、優れた力学特性、剛性、成形性、軽量性を発現するとともに、天面部分以外の複雑な形状を有する側面部を含めた全体を一体で成形した繊維強化熱硬化樹脂製成形品と、成形性、経済性に優れた従来の射出成形品との二種類の成形品とを、本発明の技術で一体化させた繊維強化熱硬化樹脂製の筐体成形品とすれば、本発明の上記課題を達成できることを見出した。
【００１１】
上記課題を達成するため、本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品は、強化繊維にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂が含浸された繊維強化熱硬化樹脂製組成物を部品として含む筐体成形品であって、
前記部品は、少なくとも平面部分と、この平面部分に連なる立壁部分とボスリブ部分とを有すると共にこれら両部分が前記平面部分と一体成形され、かつ、前記平面部分と立ち壁部分とはいずれも前記繊維強化熱硬化樹脂製組成物で構成されており、前記平面部分のＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さが４０ＧＰａ以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品の製造方法は、少なくとも次の工程を順次経てなることを特徴とする。
【００１３】
第１工程：強化繊維にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂が含浸された材料プリプレグを筐体を構成する各部品形状に打ち抜くパターンカット工程、
第２工程：金型のキャビテイ内に、電子機器部品との接続部となる予め製造したボスリブを配置するボスリブセット工程、
第３工程：配置したボスリブの上に、各部品形状にパターンカットされた材料プリプレグを金型のキャビティ内で寄せ集め、所定の成形品形状にレイアップするレイアップ工程、
第４工程：金型全体を加熱することにより各部品を硬化させると共にボスリブと一体化させる加熱・硬化工程。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、その一実施例に係る図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品としてノート型パソコンの上蓋を例に採った斜視図で、図示省略のＬＣＤが固定される側、すなわち裏面を示している。図２は図１の成形品のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００１５】
図において、本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品４は、連続した炭素繊維の強化繊維で強化され、これにマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂が含浸された樹脂組成物からなる天面１と、天面１の立ち壁部分である長辺立ち壁２Ａと、これとはパターンが異なり寸法が短い短辺立ち壁２Ｂと、ＬＣＤの固定部品である複数個のいわゆるボスリブ３とから構成されている。立ち壁２Ａ、２Ｂは、天面１と同一材質からなり、かつ天面１の４辺にほぼ垂直に立ち上がるように天面１と一体成形されている。ボスリブ３は、本実施態様例では熱可塑性樹脂組成物からなり、予め射出成形法にて成形される。
【００１６】
本発明の成形品４は、電気、電子機器の筐体形状に適合あるいは収容させるため、天面１で示されるように、通常、少なくとも１つの略平面部を有していることが望まれ、より望ましくは成形品４の最大面積を持つ面の５０％以上の面積により略平面部を構成していることが望まれる。また、従来技術の説明欄で前述したように、ノートパソコンや携帯電話などの携帯用電子機器用途の場合は、ユーザーからの薄肉・軽量化の要求から、天面１自体の平均厚みは２．０ｍｍ以下であることが望まれ、とりわけ１．０ｍｍ以下であることが望まれる。ここで、天面１の上記「平均厚み」とは、上記略平面部における平面方向に均等に分布した場合において、任意の少なくとも５点の測定値の平均値のことである。なお、平均厚みの測定に当たっては、ボスリブ部など意図的に形状を付与した部位は除いている。天面１の投影面積は、繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品に適合できる大きさであれば特に制限はないが、一体化した場合の剛性をより高める観点では筐体天面の大きさに準ずるほど好ましい。とりわけ、ノートパソコンの筐体に使用することを想定した場合、その全ての側面部分の１０％以上形成されていることが好ましく、５０％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましく、側面を含めた全てが形成されている場合はとりわけ好ましい。ここで、投影面積とは成形品の外形寸法から求めた成形品面の大きさを表す尺度である。
【００１７】
このような天面部分の投影面積条件と薄肉化の要求特性から、本発明の成形品４は、高剛性と軽量特性を備えることが必要であるが、その手段として、天面１の平面部分のＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さが４０ＧＰａ以上、好ましくは６０ＧＰａ以上であることが必要である。そのためには天面１の材質を、従来品の繊維強化熱可塑樹脂製組成物とは異なり、マトリックス樹脂に以下に述べる熱可塑性樹脂を含浸させた繊維強化熱硬化樹脂製組成物を用いることで実現可能にしている。
【００１８】
天面１に使用される強化繊維としては、例えばアルミニウム繊維、黄銅繊維、ボロン繊維、ステンレス繊維、チタン繊維などの金属繊維の他、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維、黒鉛繊維などの単独で導電性を示す繊維の他に、ガラス繊維などの絶縁性繊維や、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、およびシリコンカーバイト繊維、シリコンナイトライド繊維などの無機繊維が挙げられる。これらの強化繊維は単独で用いても、また、２種以上併用しても良い。中でも、比強度、比剛性、軽量性のバランスの観点から炭素繊維、とりわけ安価なコストを実現できる点でポリアクリロニトリル系炭素繊維が好適に用いられる。これら各強化繊維の平均繊維直径としては、１〜１００μｍの範囲内のものが好ましい。 また、これら強化繊維の配列形態としては、その繊維軸が天面の平面方向の少なくとも一方向となるように配列されておれば良い。具体的な形態としては、フィラメント、クロス、ＵＤクロス、ＵＤ、ブレイド、マルチフィラメントや紡績糸をドラムワインド等で一方向に引き揃えたものを用いるのが好ましく、強度とプロセス面と観点から、クロス、ＵＤを用いるのがより好ましい。
【００１９】
天面１および長辺立ち壁２Ａ、２Ｂ部分のマトリックス樹脂の熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール（レゾール型）、ユリア・メラミン、ポリイミド等や、これらの共重合体、変性体、および、２種類以上ブレンドした樹脂などを使用することができる。更に、耐衝撃性向上をも得たい場合は、上記熱硬化性樹脂にエラストマーもしくはゴム成分を添加してもよい。天面１における強化繊維の割合は、本発明の高強度および軽量性の要求特性に、成形性、力学特性を加味すると、２０〜９０体積％が好ましく、３０〜８０体積％がより好ましい。
【００２０】
一方、図２に示すように、ボスリブ３は、天面１の裏面に図示しないＬＣＤや高密度実装部品を固定するための接続部品であり、外形が鍋蓋状の突起形状をしており、複数個が接着剤もしくはプリプレグに含浸されているマトリックスレジン３ａで接着固定されている。ボスリブ内部には、雌ネジ３ｂが設けられ、図示しない雄ねじにより天面裏面とのクラアランスＣを介して上記ＬＣＤ等と固定できるようになっている。
【００２１】
ボスリブ３の材質としては、特に限定されず、従来と同様、成形性等の面から熱可塑性樹脂を用いるのが良く、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、スチレン系樹脂の他や、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ＰＰＥ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、変性ＰＳＵ、ポリエーテルスルホン、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、ポリアミド系、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系などの熱硬化製樹脂系、およびこれらの共重合体、変性体、および２種類以上ブレンドした樹脂などであってもよい。更に耐衝撃性向上のために、上記熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂にその他のエラストマーもしくはゴム成分を添加した樹脂であってもよい。また、ボスリブ材質として、熱可塑性樹脂を用いた場合は、強化繊維を併用した熱可塑性樹脂および非強化の熱可塑性樹脂のどちらでも使用することが出来るが、強化繊維を併用する場合は、強度、軽量性とのバランスの観点から、その好ましい組成としては、熱可塑性樹脂が２５〜９５重量％が好ましく、より好ましくは３５〜８５重量％である。
【００２２】
天面１及びボスリブ３を含めて、強化繊維に炭素繊維を用いた場合の炭素繊維の配合量としては、５〜７５重量％が好ましく、より好ましくは１５〜６５重量％の範囲である。分散している強化繊維の繊維長については、特に制限はないが、強化繊維の強度を効率よく発現させるには繊維長は長い方が好ましい。成形性とのバランスの観点から、数平均繊維長１０μｍ〜１ｍの範囲内が好適に用いられる。また、熱可塑性樹脂には、要求される特性に応じ、本発明の目的を損なわない範囲で他の充填材や添加剤を含有しても良い。例えば、無機充填材、難燃剤、導電性付与剤、結晶核剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤、カップリング剤などが挙げられる。
【００２３】
接着剤３ａとしては、接着対象が、マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂の天面１であるのでエポキシ系のものが好ましく、市販されているものでよい。
【００２４】
次に、本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品の製造方法を、前述の図１、２で説明したノート型パソコンの上蓋の製造工程図である図３、４を例にとって工程順に説明する。
１．材料準備工程
まず、成形材料の準備として、図３（Ａ）に示すように炭素繊維の平織りクロスにエポキシ樹脂がマトリックス樹脂として含浸されたロール状プリプレグ５を引き出し、図に示す寸法に定寸カットして、プリプレグシート６を作成する。そして、このシートを（Ｂ）図に示すように４枚を端を揃えて重ねる。
２．パターンカット工程
４枚のプリプレグシート６の上から本発明の成形品４の各構成部分である天面１、立ち壁２Ａ〜２Ｃの平面形状に一致した形状を切断刃とする、いわゆる複数個のトムソン刃を上からシート方向に押し下げることにより、同時に天面および立ち壁部分をパターンカットする。そして、（Ｄ）図に示すようにこれら天面１、立ち壁部分２Ａ〜２Ｃの各パーツを寄せ集め、ノート型パソコンの上蓋部分を構成する。
３．金型準備工程
図４に示すように、図１のボスリブ３の外形形状に対応するキャビティ７ａが表面に設けられている金型７を準備し、その成型面７ｂに、離型材や、プリプレグが定位置にセットしやすいようにエポキシ樹脂をＭＥＫ等の溶剤で希釈したタッキングレジンを塗布する。
４．ボスリブ３の製造・セット工程
ボスリブとして、前述した材質の樹脂でなるべく小さく、かつＬＣＤ等が取り付け可能な寸法のものを予め製作し、その表面にＬＣＤ固定用の雌ネジ３ｂ（図２参照）を設ける。そして、このボスリブ３を金型７のキャビティ７ａに必要数を接着面が上になるようにセットし、その接着面にエポキシ系のフィルム状接着剤８を成形面７ｂの上の全面にセットする。
５．成形材料のレイアップ工程
次に図４に示すように、金型のフィルム状接着剤８の上にパターンカットした上記天面１や立ち壁部分２Ａ〜２Ｃ等のプリプレグ（図３（Ｄ））をレイアップし、これら相互の位置を調整して、パソコンの上蓋形状となるように金型のキャビティ内部で正確にプリフォームする。そして、その上に外観が綺麗に成形できることを目的として金属板９（この裏面が意匠面）を配置する。さらにその上から全体を覆うように離型フイルム１６とブリーダシート１７を被せる。
６．成形工程
次に、キャビティー内を真空引きするためのシーラー１０を周囲に敷き、その上からバギングフィルム１８を覆った後、金型内に予め設置してある真空引き経路１１から真空ポンプでキャビティー内の空気を抜いて減圧状態とする。この状態において、バギングフィルム１８全面の上に均一圧力をかける目的で金型７の周囲にシリコン製Ｏリング１２を配置した後、上蓋１３をかぶせ、金型７の周囲からクランプ１４でクランピングすることにより、バギングフィルム１８と上蓋１３との間に密閉空間を形成する。そして、この空間内に４Ｋｇ／ｃｍ２〜２０Ｋｇ／ｃｍ２程度の圧空をカプラー１５から注入し、バギングフィルム全面をその上から加圧する。このようにすると、金属板９の上からその全体に均一圧力が作用するので、天面１の意匠面は非常に美しいものが得られる。
【００２５】
次にこれら全体を加熱炉内に投入し、約１３０℃に加熱することでプリプレグが硬化し、天面１とボスリブ３とが一体成形された図１の成形品４が得られる。
【００２６】
以上の工程により、本発明の繊維強化熱硬化樹脂製成形品は製造可能であるが、上述した製造方法以外に以下に述べる変形例を採用しても良い。
【００２７】
まず、天面１の製造方法としては、前述のハンドレイアップ成形法以外に、スプレーアップ成形法、真空バック成形法、加圧成形法、オートクレーブ成形法、プレス成形法などの熱硬化性樹脂を使用した通常公知の方法、およびプレス成形、スタンピング成形法などの熱可塑性樹脂を使用した通常公知の方法であってもよい。とりわけ、プロセス性、力学特性の観点からプレス成形法、オートクレーブ成形法、真空バック成形法などが好ましい。
【００２８】
また、ボスリブ３の製造方法としては、前述した射出成形の他に、押出成形およびプレス成形などの通常公知の方法が挙げられる。射出成形法は、生産性が高く工業的に好適であり、かつリブ、ヒンジ、ボスを有する複雑な形状の成形品を容易に量産できる。
【００２９】
本発明の成形品４およびその製造方法は、熱可塑性樹脂組成物からなる天面１をボスリブ３部分も含めて射出成形していた従来品とは異なり、熱硬化性樹脂組成物からなる天面１および立ち壁部分２Ａ〜２Ｃと、熱可塑性または熱硬化性樹脂組成物からなるボスリブ３とを同時に一体化させてなることを特徴とするものである。かかる天面１とボスリブ３等とを一体化させる方法としては、前述の実施態様例では接着法としたが、特にこの方法に限定されるものではなく、その他に例えば次の方法が挙げられる。
【００３０】
（Ｉ）ボスリブ３を予め成形しておき、天面１を成形する際に同時に両者を一体化させる方法、すなわち、ボスリブ３を射出成形にて予め成形し、オートクレーブ成形時に、金型内にインサートした後、プリプレグを使用して天面１をオートクレーブ成形法にて加圧成形することでボスリブ３を一体化させる方法、
（ＩＩ）天面１を予め成形しておき、ボスリブ３を射出成形する際に両者を一体化させる方法、すなわち天面１をプリプレグを使用してオートクレーブ成形にて予め成形し、後処理したものを射出成形金型にインサートし、射出成形工程内で成形品３を一体化させる方法、
（ＩＩＩ）予め天面１とボスリブ３を個別に成形し、あとで両者を一体化させる方法、すなわちオートクレーブ成形にて予め成形、所定のサイズに加工、後処理した天面１と、射出成形にて予め製造、後処理したボスリブ３とを公知の接着剤にて接合することで一体化させる方法である。
【００３１】
また、本発明方法で用いた接着法の他、融着、溶着、嵌合、嵌め込み、かしめなどの方法を採ることもできる。
【００３２】
かかる方法で同時に一体化された本発明の筐体成形品４は、所定の強度特性を持ちながらも、従来製品のマグネシウムからなる金属材料との一体化では実現できなかった高い軽量性が得られる。その結果、本発明の筐体成形品を例えばノート型パソコンの上蓋等に用いた場合には、非常に薄いものが得られる。さらに、従来問題であったＬＣＤの固定に必要なボスリブは、天面との優れた接着力を発現するので、金属材料との一体化で問題となる材料間の剥離問題をも解決できる。
【００３３】
本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品の用途としては、例えば、パソコン、ディスプレイ、ＯＡ機器、携帯電話、携帯情報端末、ファクシミリ、コンパクトディスク、ポータブルＭＤ、携帯用ラジオカセット、ＰＤＡ（電子手帳などの携帯情報端末）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、光学機器、オーディオ、エアコン、照明機器、娯楽用品、玩具用品、その他家電製品などの電気、電子機器の筐体及びトレイやシャーシなどの内部部材やそのケース、機構部品、自動車や航空機の電装部材、内部部品などが挙げられる。
【００３４】
とりわけ、本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品はその優れた剛性を生かして、電気、電子機器用の筐体や外部部材用に好適であり、さらには薄肉で広い投影面積を必要とするノート型パソコンや携帯情報端末などの筐体として好適である。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更実施することは、全て本発明の技術範囲に包含される。
【００３６】
（実施例１）
図１、２の本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品４として、パソコン用筐体の上蓋を製造した場合の実施例を以下に示す。
【００３７】
まず、図１のボスリブ３として、その材質にナイロン樹脂を用い、これを射出成形法により得た。射出成形機には、日本製鋼所（株）製Ｊ３５０ＥＩＩＩ型射出成形機を用い、成形後、バリを取り除き必要数を準備した。そして、このボスリブ３を凸形状のオートクレーブ用金型７内のキャビティ７ａにインサートする方式で定位置に設置させた。
【００３８】
次に、図３に示すプリプレグシート６として、炭素繊維にエポキシ樹脂が含浸された炭素繊維ＵＤプリプレグ（東レ（株）製トレカＵＤプリプレグＰ９０５５Ｆ−１３）を長さ３００ｍｍ×幅２５０ｍｍに定寸カットし、これを４枚積層し、図３（Ｃ）に示すように所定のパターンをトムソン刃で打ち抜きカットし、パソコン天面１および立ち壁部分２Ａ〜２Ｃを得た。そして、これら成形材料を、凸金型のキャビテイ内にレイアップし、その４辺に立ち壁部分２Ａ〜２Ｃ連続させて配置し、キャビティ内部で上蓋形状にプリフォームした。そして、その上に金属板９を配置した後、全体を覆うように離型フイルム１６とブリーダシート１７を被せた。
【００３９】
次に、キャビティー内を真空引きするためシーラー１０を周囲に敷き、バギングフィルム１８で覆った後、金型内に予め設置してある真空引き経路１１から真空ポンプでキャビティー内の空気を抜いて減圧状態とした。
【００４０】
一方、上記真空バッグした後、上蓋１３をかぶせ、金型７の周囲からクランプ１４でクランピングし、８Ｋｇ／ｃｍ２の圧空を逆止弁つきカプラー１５から注入し、バギングフィルム全体の上から均一圧力を作用させた。カプラーを外して逆止弁を作用させ、内部の減圧状態を維持したまま、金型全体を加熱炉内に投入し、１３０℃で１時間加熱してプリプレグを硬化させた。この時、天面１の熱硬化性樹脂が硬化する際にボスリブ３との接着を兼ねた方法で両者が一体化された成形品４が得られた。
【００４１】
得られた成形品４から、長さ１００ｍｍ×幅１５ｍｍ、厚み約１．０ｍｍの反りのないの平板を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さを４点曲げ測定機で測定したところ、６５ＧＰａであり、天面厚みが薄いにも拘わらず満足なものであった。
【００４２】
（実施例２）
次に実施例１に比べ、加圧方法が一般的なオートクレーブによる点のみが異なる態様の本発明の成形品であるパソコン用筐体を製造した。
【００４３】
まず、天面１の材料として、炭素繊維ＵＤプリプレグ（東レ（株）製トレカＵＤプリプレグＰ９０５５Ｆ−１３）を、長さ３００ｍｍ×幅２５０ｍｍに定寸カットし、６枚のプリプレグシート６を得た。そして、このシート６枚を実施例１と同様手順でパターンカットし、凸金型のキャビティ内にそれぞれのシートの炭素繊維の配向角が順次、＋６０／−６０／９０°／９０°／−６０／＋６０となるように積層し、立ち壁部分も同様に配置し、パソコン上蓋となるようにプリフォームした。そしてオートクレーブ成形した後、所定のサイズにトリミングした成形品４を得た。
【００４４】
得られた成形品から長さ１００ｍｍ×幅１５ｍｍ、厚み約１．０ｍｍの反りがない平板を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さを測定したところ、６５ＧＰａであった。
【００４５】
（比較例１）
天面１として、ＰＣ／ＡＢＳ樹脂板製でその厚みが１．０ｍｍの厚み品を使用した以外は、実施例１と同様の条件で筐体成形品を製造した。得られた成形品から、長さ１００ｍｍ×幅１５ｍｍ、厚み約１．０ｍｍの反りのないの平板を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さを測定したところ、７ＧＰａであった。
【００４６】
（比較例２）
天面１として、Ｍｇ圧延合金製で１．０ｍｍの厚み品を使用した以外は、実施例１と同様の条件で筐体成形品を製造した。得られた成形品から、長さ１００ｍｍ×幅１５ｍｍ、厚み約１．０ｍｍの反りのないの平板を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さを測定したところ、４５ＧＰａであった。
【００４７】
（比較例３）
天面１として、比較例１と同様のＰＣ／ＡＢＳ板で１．０ｍｍの厚み品を使用した以外は、実施例２と同様の条件で筐体成形品を製造した。得られた成形品から、長さ１００ｍｍ×幅１５ｍｍ、厚み約１．０ｍｍの反りのないの平板を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さを測定したところ、７ＧＰａであった。
【００４８】
（比較例４）
天面１として、比較例２のＭｇ圧延合金で１．０ｍｍの厚み品を使用した以外は、実施例２と同様の条件で製造した筐体成形品は、得られた成形品から、長さ１００ｍｍ×幅１５ｍｍ、厚み約１．０ｍｍの反りのないの平板を切り出し、ＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さを測定したところ４５ＧＰａであった。
【００４９】
以上の結果を纏めたものが次の表１である。
【００５０】
【表１】

【００５１】
実施例１、２及び比較例１〜４より以下のことが明らかになった。
【００５２】
実施例１、２の一体化成形品４は、天面の厚みが１．０ｍｍ以下という薄肉成形品であるにもかかわらず、優れた曲げ剛性弾性率を達成し、電気・電子機器の筐体として好適である。
【００５３】
一方、比較例１、３の成形品では、曲げ剛性弾性率が不十分であり、電気・電子機器に実装した場合に、液晶パネルの保護や薄肉化など、近年の電気・電子機器の筐体用途などの厳しい要求に応えるには不十分であった。
【００５４】
また、比較例２、４の成形品では、曲げ剛性弾性率は４５ＧＰａと比較的良好な値を示したが、実施例１と比較し７０％程度の発現率であり、電気・電子機器に実装した場合に、液晶パネルの保護や薄肉化など、近年の電気・電子機器に実装した場合に、液晶パネルの保護や薄肉化など、近年の電気・電子機器の筐体用途などの厳しい要求に応えるには不十分であった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品およびその製造方法は、成形性および経済性に優れる他、特に高い曲げ剛性と軽量性を有する。したがって、本発明をパソコン、ディスプレイや携帯情報端末などの電気・電子機器の筐体として適用した場合には、薄型化、小型化に好適のものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品の一実施例を示した斜視図である。
【図２】図１の成形品のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の製造方法の準備工程の工程図である。
【図４】本発明の製造方法の成形工程の工程図である。
【符号の説明】
１……天面
２、２Ａ〜２Ｃ……立ち壁
３……ボスリブ
３ａ……接着剤
３ｂ……雌ネジ
４……上蓋（完成品）
５……
６……プリプレグシート
７……金型

Claims (10)

1. 強化繊維にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂が含浸された繊維強化熱硬化樹脂製組成物を部品として含む筐体成形品であって、
   前記部品は、少なくとも平面部分と、この平面部分に連なる立壁部分とボスリブ部分とを有すると共に、これら両部分が前記平面部分と一体成形され、かつ、前記平面部分と立ち壁部分とはいずれも前記繊維強化熱硬化樹脂製組成物で構成され、前記平面部分のＪＩＳ Ｋ７０７４（１９８８）で規定する曲げ剛性強さが４０ＧＰａ以上であることを特徴とする繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品。
2. 前記ボスリブ部分は、熱可塑性樹脂製組成物であり、前記平面部分に接着剤を介して一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品。
3. 前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、またはチタン繊維であり、その平均繊維直径が１〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品。
4. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、またはこれらいずれかの樹脂との配合樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品。
5. 前記強化繊維の含有量は、１〜７０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品。
6. 前記成形品の厚みは、０．２〜２．０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品。
7. 前記成形品は、ノート型パソコンの上蓋部分であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品。
8. 前記上蓋部分は、強化繊維が炭素繊維であり、かつマトリックス樹脂に透明のクリア樹脂を用いたものであり、外部から強化繊維が視認できることを特徴とする請求項７に記載の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品。
9. 少なくとも次の工程を順次経てなることを特徴とする繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品の製造方法。
   第１工程：強化繊維にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂が含浸された材料プリプレグを筐体を構成する各部品形状に打ち抜くパターンカット工程、
   第２工程：金型のキャビテイ内に、電子機器部品との接続部となる予め製造したボスリブを配置するボスリブセット工程、
   第３工程：配置したボスリブの上に、各部品形状にパターンカットされた材料プリプレグを金型のキャビティ内で寄せ集め、所定の成形品形状にレイアップするレイアップ工程、
   第４工程：金型全体を加熱することにより各部品を硬化させると共にボスリブと一体化させる加熱・硬化工程。
10. 第３工程と第４工程との間において、レイアップしたプリプレグ材料からなる硬化前の成形品の全体をその上からフイルムでバギングし、さらにその上からフイルム全面を加圧する加圧工程を設けることを特徴とする請求項９に記載の繊維強化熱硬化樹脂製筐体成形品の製造方法。

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