JP2008054306A - 携帯電話筐体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】携帯電話筐体は、連続した強化繊維、マトリックス樹脂を含む繊維強化複合材料(I)と、フレーム部分(II)とが接合されてなるものであり、携帯電話筐体として薄肉であることが軽量性を向上させたり、内部部品との干渉をなくして筐体設計の幅を広げられる観点から重要となり、その実質厚みが0.1〜0.6mmであることが重要である。好ましくは0.2〜0.5mmである。ここで実質厚みとは携帯電話筐体に使用している繊維強化複合材料(I)の厚みを繊維強化複合材料(I)の厚みとすることを意味する。実質厚みは携帯電話筐体の繊維強化複合材料(I)部分のうち、平面部分から任意5点の厚みを測定し、その平均値をもって繊維強化複合材料(I)の実質厚みとする。
【選択図】図2
Description
本発明の携帯電話筐体はその耐衝撃性を高める観点から、フレーム部分(II)が耐衝撃性に優れる部材であることが好ましい。フレーム部分(II)の具体的な材質としては、例えばポリカーボネート、ポリカーボネートとABSとのアロイ樹脂、ポリカーボネートとポリエチレンテレフタレートとのアロイ樹脂、ポリカーボネートとポリブチレンテレフタレートとのアロイ樹脂、ポリカーボネートとポリメタクリル酸メチルとのアロイ樹脂、ポリカーボネート樹脂とポリ乳酸樹脂とのアロイ樹脂または熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。熱可塑性エラストマーとしてはスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーなどが挙げられる。
(ここで式中RはCnH2n(n=2〜10の整数)で表される直鎖または分岐構造をもつアルキレン基、あるいはC2nH4nOn(nは1以上の整数)で表される直鎖アルキレンオキシド)
ここで、ハードセグメントを構成する芳香環型のジカルボン酸としてはテレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、パラフェニレンジカルボン酸、スルホイソフタル酸ナトリウムなどが例として挙げられる。好ましくは、ポリエステル骨格を剛直にしてポリエステル樹脂強度を高める意味で、テレフタル酸とイソフタル酸が好ましい。中でも、ポリエステル樹脂の結晶性を高めて、樹脂強度を確保する点からテレフタル酸が好ましい。
ソフトセグメントを構成する芳香環型のジカルボン酸としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、パラフェニレンジカルボン酸およびスルホイソフタル酸ナトリウムなどが例として挙げられる。例えば、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸およびダイマー酸などが挙げられる。中でも、工業的に使用頻度の高いセバシン酸が好ましい。
ソフトセグメントに使用されるジオールとしては、上記ハードセグメントのジオールと同様の指針で選択することが好ましい。
酸無水物当量は、樹脂のカーボンNMR評価から酸無水物の炭素由来の吸収ピークの強度を測定して酸無水物基量を定量し、樹脂の数平均分子量を酸無水物基数で割って酸無水物当量を求める。
なかでも基材の生産性の観点から、クロス、一方向性繊維束が好ましい。強化繊維束は、同一の形態の複数本の繊維から構成されていても、あるいは、異なる形態の複数本の繊維から構成されていても良い。一つの強化繊維束を構成する強化繊維数は、通常、300〜48,000であるが、基材の製造を考慮すると、好ましくは、300〜24,000であり、より好ましくは、1,000〜12,000である。
本発明の携帯電話筐体は、意匠用途への使用を考慮した場合、表面に意匠層を付与することが好ましい。意匠層として用いる材料には特に制限はないが、例えば表面平滑性のある樹脂フィルムや意匠模様が印刷された樹脂フィルムなどが挙げられる。とりわけ、図4に示すように、少なくとも片方の表面に前記層状に存在する熱可塑性樹脂を介してポリエステルまたはポリカーボネートを主成分として含む意匠層を接合し、繊維強化複合材料の反対側の表面にも前記層状に存在する熱可塑性樹脂が形成された繊維強化複合材料を用いた携帯電話筐体であることが好ましい。繊維強化複合材料に形成された層状の熱可塑性樹脂を介して、ポリエステルまたはポリカーボネートを主成分として含む意匠層を接合することで、意匠層を強固に繊維強化複合材料と接合することができるため好ましい。接合は熱溶着にて行うのが好ましく、その際には意匠層が熱により変形・変質しない温度領域で行うのが好ましい。繊維強化複合材料の反対側の表面にも前記層状に存在する熱可塑性樹脂が形成されていることで、該層状の熱可塑性樹脂を介して他の部材と強固に接合した携帯電話筐体とすることができるため好ましい。
図3に示す携帯電話筐体の繊維強化複合材料(I)の部位より0°方向および90°方向に長さを方向を取り、幅8mm、長さ30mmの試験片を切り出した。試験片個数は各3個とした。測定装置としては“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)製)を使用した。引張試験は、雰囲気温度が調節可能な試験室において、25℃の雰囲気温度で行った。試験開始前に、試験片は、試験室内において、少なくとも5分間、引張試験の負荷がかからない状態を維持し、また、試験片に熱電対を配置して、雰囲気温度と同等になったことを確認した後に、曲げ試験を行った。曲げ試験は、圧子の速度1.27mm/分にておこなった。
ISO1183に記載の方法に基づき、25℃で水中置換法により強化繊維複合材料の密度を測定した。
融点は示差走査熱量計(DSC)により評価を行った。容量50μlの密閉型サンプル容器に1〜5mgの試料を詰め、昇温速度10℃/分で30℃の温度から350℃の温度まで昇温し、評価した。評価装置には、PerkinElmer社製Pyris1DSCを使用した。混合物などで融点が複数観測される場合は、最も高い融点をその組成物の融点として採用した。
動的粘弾性測定装置を使用し、直径20mmのパラレルプレートを用い、平行平板間の距離1.0mm、測定周波数0.5Hz、発生トルク3〜200gf・cmの条件下で、所定の温度においてポリエステル樹脂成分3gを用いて粘弾性測定を行い、複素粘性率η*を読み取った。なお動的粘弾性測定装置として、ティー・エイ・インスツルメント社製動的粘弾性測定装置ARESを用いた。
ISO11357−2記載の方法に基づき、Pyris 1 DSC(パーキンエルマー・インスツルメント社製示差走査熱量計)を用いてガラス転移温度(Tg)を測定した。昇温速度は10℃/分とし、DSC曲線が階段状変化を示す部分について中間点をガラス転移温度とした。混合物などでTgが複数観測される場合は、最も低いTgをその組成物のTgとして採用した。
携帯電話筐体を切り出し、断面を光学顕微鏡にて画像撮影し、画像より最大含浸厚みhを計測して求めた。
繊維強化複合材料を切り出し、断面を光学顕微鏡にて画像撮影し、画像より接着層厚みtを計測して求めた。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる公知の技術を用いて評価した。
携帯電話筐体から図2に示すような繊維強化複合材料(I)とフレーム部分(II)が接合一体化した部分を切り出した。図1に示すL、M、W、Tで表す試験片の大きさはL=3mm、M=20mm、W=10mm、T=2mmのとした。測定装置としては“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)製)を使用した。引張試験は、雰囲気温度が調節可能な試験室において、25℃の雰囲気温度で行った。試験開始前に、試験片は、試験室内において、少なくとも5分間、引張試験の負荷がかからない状態を維持し、また、試験片に熱電対を配置して、雰囲気温度と同等になったことを確認した後に、引張試験を行った。引張試験は、引張速度1.27mm/分にて引っ張って行い、その最大荷重を接着面積で除した値を接着強度(単位:MPa)とした。また、試料数はn=3とした。
アドバンテスト法にて測定した。携帯電話筐体からフレーム部分(II)の部位を切り出し、20mm×20mm×厚み1mmの正方形形状に270℃の熱プレス成形で再成形してから評価に供した。試験片を絶乾状態(水分率0.1%以下)とし、四辺に導電性ペースト(藤倉化成(株)製ドータイト)を塗布し、十分に導電性ペーストを乾燥させた。シールドボックス中に試験片をはさみこんで、スペクトラムアナライザーにて周波数1GHzでの電波シールド性(単位:dB)を測定し、電磁波シールド性とした。
実施例にて用いたポリエステル樹脂は、カルボキシル基を有するポリエステル樹脂であり、樹脂1gをDMF30mlに溶かし、フェノールフタレインを指示薬として水酸化カリウムで滴定して、樹脂1分子当たりのカルボキシル基の数を定量し、樹脂の数平均分子量をカルボキシル基数で割ってカルボキシル当量を求めた。
1.使用原料
<エポキシ樹脂>
“エピコート(登録商標)”828、“エピコート(登録商標)”834、 “エピコート(登録商標)”1001(以上、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製)、“エピコート(登録商標)”154(以上、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製)
<硬化剤>
DICY7(ジシアンジアミド、ジャパンエポキシレジン(株)製)
<硬化促進剤>
3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチルウレア
<熱可塑性樹脂>
“ビニレック(登録商標)”K(ポリビニルフォルマール、チッソ(株)製)
<炭素繊維>
“トレカ(登録商標)”T700SC−12K−50C(引張強度4900MPa、引張弾性率235GPa、繊維比重1.80)(東レ(株)製)。
以下に示す原料および組成比をもって下に示す手順でニーダーで混合し、ポリビニルホルマールが均一に溶解したエポキシ樹脂組成物を得た。
エポキシ樹脂組成物の原料および組成比
“エピコート(登録商標)”828 : 20
“エピコート(登録商標)”834 : 20
“エピコート(登録商標)”1001 : 25
“エピコート(登録商標)”154 : 35
DICY7 : 4
3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチルウレア : 5
“ビニレック(登録商標)”K : 5。
前記エポキシ樹脂組成物をリバースロールコータを用いて離型紙上に塗布して樹脂フィルムを作製した。樹脂フィルムの単位面積あたりの塗布量は、31g/m2とした。
(a)熱可塑性樹脂(A)の調整
共重合ポリエステル樹脂(東レデュポン(株)製“ハイトレル”(登録商標)2551、融点164℃)と共重合ポリエステル樹脂(東レ(株)製“ケミット”(登録商標)R248、融点113℃)をJSW製TEX−30α型ニ軸押し出し機(スクリュー直径30mm、ダイス直径5mm、バレル温度200℃、回転数150rpm)を用いて、これらを十分混練した状態でガットを連続的に押し出し、これを冷却後、カッターで5mm長に切断して、ポリエステル樹脂を得た。このポリエステル樹脂を温度200℃、圧力50MPaでプレス成形し、フィルムを得た。
参考例に記載の一方向炭素繊維プリプレグを所定の大きさ(300×300mm)のサイズにカットし、一辺に沿った方向を0°方向として繊維方向が上から0°、90°、0となるように3枚のプリプレグを積層した。最後に積層したプリプレグの上から、上記(a)で作製した熱可塑性樹脂(A)をプリプレグ積層体と同様の大きさにカットしたものを1枚重ねて積層した。次に、プレス金型に該プリプレグ積層体をセットし、1MPaの圧力をかけながら160℃の温度で30分間加熱硬化させて、プレス成形して繊維強化複合材料(I)を得た。
上記(b)で得られた繊維強化複合材料(I)を所定の大きさにカットしたのち、射出成形のインサート金型内にセットした。このとき、繊維強化複合材料(I)の熱接着用基材面が接着面にくるよう配置した。フレーム部分(II)としてポリカーボネート樹脂(日本GEP(株)製、レキサン141R)ペレットを射出成形して繊維強化複合材料(I)と一体化させ、図3に示すような携帯電話筐体を得た。評価結果は表1に記載した。
(a)熱可塑性樹脂(A)の調整
実施例1(a)と同様にして、フィルムを得た。
実施例1(b)と同様にして繊維強化複合材料(I)を得た。
フレーム部分(II)としてGF/ポリカーボネート樹脂(日本GEP(株)製、レキサン3412R。GF20重量%)ペレットを用いた以外は実施例1と同様にして、図3に示すような携帯電話筐体を得た。評価結果は表1に記載した。
(a)熱可塑性樹脂(A)の調整
共重合ポリエステル樹脂(東レデュポン(株)製“ハイトレル”(登録商標)2551、融点164℃)と共重合ポリエステル樹脂(東レ(株)製“ケミット”(登録商標)R248、融点113℃)をJSW製TEX−30α型ニ軸押し出し機(スクリュー直径30mm、ダイス直径5mm、バレル温度200℃、回転数150rpm)を用いて、これらを十分混練した状態でガットを連続的に押し出し、これを冷却後、カッターで5mm長に切断して、ポリエステル樹脂を得た。このポリエステル樹脂を温度200℃、圧力50MPaでプレス成形し、フィルムを得た。
参考例に記載の一方向炭素繊維プリプレグを所定の大きさ(300×300mm)のサイズにカットし、一辺に沿った方向を0°方向として繊維方向が上から0°、90°、0となるように3枚のプリプレグを積層した。最後に積層した一方向炭素繊維プリプレグの上から、上記(a)で作製した熱可塑性樹脂(A)をプリプレグ積層体と同様の大きさにカットしたものを1枚重ねて積層し、その上にGEプラスチックス(株)製“XYLEX”(登録商標)フィルムD7010MC−112−.007(厚み175μm)をプリプレグ積層体と同様の大きさにカットしたものを1枚重ねて積層した。さらにプリプレグ積層体の反対側の面にも上記(a)で作製した熱可塑性樹脂(A)をプリプレグ積層体と同様の大きさにカットしたものを1枚重ねて積層した。次に、プレス金型にそのプリプレグ積層体をセットし、1MPaの圧力をかけながら120℃の温度で60分間加熱硬化させて、プレス成形して繊維強化複合材料を得た。
上記(b)で得られた繊維強化複合材料(I)を所定の大きさにカットしたのち、射出成形のインサート金型内にセットした。このとき、繊維強化複合材料(I)の熱接着用基材面が接着面にくるよう配置した。フレーム部分(II)としてGF/ポリカーボネート樹脂(日本GEP(株)製、レキサン3412R。GF20重量%)ペレットを射出成形して繊維強化複合材料(I)と一体化させ、図3に示すような携帯電話筐体を得た。評価結果は表1に記載した。
(a)繊維強化複合材料(I)の作成
熱可塑性樹脂(A)を使用しなかったこと以外は実施例1(b)と同様にして繊維強化複合材料(I)を得た。
フレーム部分(II)としてGF/ポリカーボネート樹脂(日本GEP(株)製、レキサン3412R。GF20重量%)ペレットを予めフレーム形状に射出成形しておき、(a)で得られた繊維強化複合材料(I)とフレーム部分(II)を1液型エポキシ接着剤(住友スリーエム(株)製、EW2070)を用いて接合し、図3に示すような携帯電話筐体を得た。評価結果は表1に記載した。
(a)熱可塑性樹脂(A)の調整
共重合ポリエステル樹脂(東洋紡績(株)製“バイロン”(登録商標)GM480、融点163℃)50重量%と共重合ポリエステル樹脂(東洋紡績(株)製“バイロン”(登録商標)GM925、融点166℃)50重量%をJSW製TEX−30α型ニ軸押し出し機(スクリュー直径30mm、ダイス直径5mm、バレル温度200℃、回転数150rpm)を用いて、これらを十分混練した状態でガットを連続的に押し出し、これを冷却後、カッターで5mm長に切断して、ポリエステル樹脂を得た。このポリエステル樹脂を温度200℃、圧力50MPaでプレス成形し、フィルムを得た。
上記(a)で作製した熱可塑性樹脂(A)を用いた以外は実施例1(b)と同様にして繊維強化複合材料(I)を得た。
フレーム部分(II)としてGF/ポリカーボネート樹脂(日本GEP(株)製、レキサン3412R。GF20重量%)ペレットを用いた以外は実施例1と同様にして、図3に示すような携帯電話筐体を得た。評価結果は表1に記載した。
(a)繊維強化複合材料(I)の作成
熱可塑性樹脂(A)を使用しなかったことと、一方向炭素繊維プリプレグを所定の大きさ(300×300mm)のサイズにカットし、一辺に沿った方向を0°方向として繊維方向が上から0°、90°、0、90°、0°90°、0°、90°、0°となるように9枚のプリプレグを積層した以外は実施例1(b)と同様にして繊維強化複合材料(I)を得た。
フレーム部分(II)としてGF/ポリカーボネート樹脂(日本GEP(株)製、レキサン3412R。GF20重量%)ペレットを予めフレーム形状に射出成形しておき、(a)で得られた繊維強化複合材料(I)とフレーム部分(II)を1液型エポキシ接着剤(住友スリーエム(株)製、EW2070)を用いて接合し、図3に示すような携帯電話筐体を得た。評価結果は表1に記載した。
(a)繊維強化複合材料(I)の作成
熱可塑性樹脂(A)を使用しなかったこと以外は実施例1(b)と同様にして繊維強化複合材料(I)を得た。
フレーム部分(II)としてGF/ポリカーボネート樹脂(日本GEP(株)製、レキサン3412R。GF20重量%)ペレットを予めフレーム形状に射出成形した。このとき、繊維強化複合材料(I)との接合部分面積が120mm2となるような金型を使用して成形した。(a)で得られた繊維強化複合材料(I)とフレーム部分(II)を1液型エポキシ接着剤(住友スリーエム(株)製、EW2070)を用いて接合し、図3に示すような携帯電話筐体を得た。評価結果は表1に記載した。
2 強化繊維
3 マトリックス樹脂
4 熱可塑性樹脂(A)
5 フレーム部分(II)
6 最大含浸厚みh
7 接着層厚みt
8 繊維強化複合材料(I)
9 熱可塑性樹脂部材(II)
10 接着面積
11 携帯電話筐体
12 意匠層
Claims (23)
- 連続した強化繊維およびマトリックス樹脂を含む、実質厚みが0.1〜0.6mmの範囲である繊維強化複合材料(I)と、フレーム部分(II)とが接合され、接合部分の投影面積が前記繊維強化複合材料(I)の投影面積の5〜75%の範囲である携帯電話筺体。
- 前記繊維強化複合材料(I)の最大投影面積が10000mm2以下である請求項1に記載の携帯電話筺体。
- 前記繊維強化複合材料(I)の曲げ弾性率が35GPa以上である請求項1または2に記載の携帯電話筐体。
- 前記繊維強化複合材料(I)の比重ρ1が1.4〜1.6の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- 前記フレーム部分(II)がポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、熱可塑性エラストマー樹脂より選ばれる1種以上の樹脂組成物である請求項1〜4のいずれかに記載の携帯電話筺体。
- 前記繊維強化複合材料(I)と前記フレーム部分(II)とが、熱可塑性樹脂(A)を介して接合された請求項1〜5のいずれかに記載の携帯電話筺体。
- 前記熱可塑性樹脂(A)が、前記繊維強化複合材料(I)を構成する強化繊維間に最大含浸厚みhが10〜200μmの範囲で凹凸形状を形成して含浸した形態となっている、請求項6に記載の携帯電話筺体。
- 前記熱可塑性樹脂(A)がポリエステル樹脂である請求項6または7に記載の携帯電話筐体。
- 前記ポリエステル樹脂の融点Tmが120℃〜160℃の範囲である、請求項8に記載の携帯電話筐体。
- 前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度Tgが0℃〜80℃の範囲である請求項8または9に記載の携帯電話筐体。
- 前記ポリエステル樹脂の数平均分子量が10,000〜30,000の範囲である請求項8〜10のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- 前記ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレート成分および/またはポリブチレンテレフタレート成分を10〜80重量%の範囲で含有した共重合ポリエステル樹脂である請求項8〜11のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- 前記ポリエステル樹脂がジオール成分としてポリテトラメチレングリコール成分を含む共重合ポリエステルである請求項12に記載の携帯電話筐体。
- 熱可塑性樹脂の引張破断強度が25MPa以上および/または引張破断伸度が200%以上である請求項8〜13のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- ポリエステル樹脂のうち少なくとも1種のポリエステル樹脂の片末端または両末端が、第1級アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、および酸無水物基からなる群から選ばれた1種または2種の官能基構造を有している請求項8〜14のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- 官能基の含有量が1000〜100000当量である請求項15に記載の携帯電話筐体。
- 前記繊維強化複合材料(I)と前記フレーム部分(II)とが、熱硬化性樹脂接着剤により接合された請求項1〜5のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- 前記繊維強化複合材料(I)において、少なくとも片方の表面に意匠層を接合した、請求項1〜5または17のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- 前記繊維強化複合材料(I)において、少なくとも片方の表面に前記熱可塑性樹脂(A)を介してポリエステルまたはポリカーボネートを主成分として含む意匠層を接合し、繊維強化複合材料の反対側の表面にも前記層状に存在する熱可塑性樹脂が形成された、請求項8〜16のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- 前記繊維強化複合材料(I)を構成する強化繊維が炭素繊維である、請求項1〜19のいずれかに記載の携帯電話筺体。
- 前記繊維強化複合材料(I)を構成するマトリックス樹脂がエポキシ樹脂である請求項1〜20のいずれかに記載の携帯電話筺体。
- 少なくとも一部が電波透過性を有する請求項1〜21のいずれかに記載の携帯電話筐体。
- 電波透過性を有する部位の電磁波シールド性が6dB以下である請求項22に記載の携帯電話筐体。
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