JP2010105400A - 複合材料メンバーとその作製方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ゴム子と複合繊維子を一体に結合する複合材料メンバーとその作製方法を提供する。
【解決手段】金型を利用し、金型は、第１金型と、第２金型と、を含み、第２金型は一つの金型空洞を有し、第１金型に複合繊維子３２を入れ、複合繊維子３２は、樹脂３２０２で少なくとも一つの繊維層３２０４を覆って構成されるステップと、第１金型と第２金型を型合せるステップと、金型空洞にゴムを充填することにより、複合繊維子３２０４の樹脂３２０２にゴム子３４を成形するステップと、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、複合材料に関し、特に、ゴム子と複合繊維子を一体に結合する複合材料メンバーとその作製方法に関するものである。
従来、各種類の電子装置のケースは滑々されるが、近年、高級な触感を有するケースが開発され、例えば皮や竹などがノートブック型パーソナルコンピュータの表面に付けられ、これにより、電子装置の価値が増加し、消費者の購買欲を引出すことができる。
ガラスファイバー樹脂布（ＦＲＰ）は、印刷回路板に大量に利用される絶縁材料であり、複合繊維材料の一つである。ガラスファイバー樹脂布の研究結果によると、繊維構造は大きい張力を受けることができ、樹脂材料は大きいせん断力を受けることができ、その表面が特殊な触感を見え、電子装置の価値が増加し、消費者の購買欲を引出すことができる。
例えばガラスファイバー樹脂布で作製されたケースは、外部からのより大きい応力を受けることができるので、ケースを薄くすることができ、且つガラスファイバー樹脂布の比重が小さいので、電子装置を軽量化にすることができる。一方、ガラスファイバーの代りに炭素繊維を採用する場合には、このようなケースが電磁波を遮断する効果を有する。もちろん、必要な性能によってケブラー繊維を採用してもよい。
複合繊維材料は、その特性が樹脂と金属材料との特性と相違し、ケースの内面に別の材料で作製された部品（例えばゴム製の部品）を取付けたいときには、樹脂製品のように、樹脂で固定し、又は樹脂に定位リブを成形して固定する方法を採用することができず、金属材料のように、穴あけしてリベットによって接合する方法を採用することもできない。
実際には、緩衝または定位などの目的で、ケースの内面にゴム製のゴム子を固定することが必要であるが、複合繊維材料製のケースの内面に、このようなゴム子を固定する方法は、現在の技術によれば、粘着剤または両面テープにより接合する以外の方法はない。
しかしながら、粘着剤または両面テープにより接合する方法によれば、材料コストが高く、工数が掛かり、且つ接合後の強度と信頼度が低く、なお、この問題を解決するために、特殊なシリコン製の粘着剤または両面テープを利用すると、材料コストが更に高い問題があった。
本発明の主な目的は、ゴム子と複合繊維子を一体に結合する複合材料メンバーとその作製方法を提供することにある。本発明の次の目的は、複合繊維子と、ゴム子と、を含む複合材料メンバーを提供することにある。
本発明の複合材料メンバーの作製方法によると、金型を利用し、前記金型は、第１金型と、第２金型と、を含み、前記第２金型は一つの金型空洞を有し、前記第１金型に複合繊維子を入れ、前記複合繊維子は、樹脂で少なくとも一つの繊維層を覆って構成されるステップと、前記第１金型と前記第２金型を型合せるステップと、前記金型空洞にゴムを充填することにより、前記複合繊維子の前記樹脂にゴム子を成形するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明の複合材料メンバーによると、少なくとも一つの繊維層と前記繊維層を覆う樹脂とを含む複合繊維子と、前記複合繊維子の前記樹脂に成形し固着されたゴム子と、を含むことを特徴とする。
本発明の複合材料メンバーとその作製方法によれば、次のような効果がある。
（１）ゴム子と複合繊維子を一体に結合することができる。
（２）複合材料メンバーは、特殊な触感を有するので、製品の価値が増加し、消費者の購買欲を引出すことができる。
（３）せん断力と張力とを耐えられる能力が大幅に増加するので、製品の軽量化および薄型化を達成することができる。
（４）ゴム子と複合繊維子の結合は、強度が増加し、信頼度が向上する。
（５）ゴム子と複合繊維子の結合は、加工プロセスが簡単化され、原料の消耗を減少することができる。
ノートブック型パーソナルコンピュータの一部の構造を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態の複合材料メンバーの側面断面図である。 本発明の第１実施形態の複合材料メンバーの作製方法のフローチャートである。 図３のステップＳ０４の状態を示す模式図である。 本発明に係る固着方法のフローチャートである。 本発明に係る別の固着方法のフローチャートである。 本発明の第２実施形態の複合材料メンバーの模式図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、図１を参照する。図１はノートブック型パーソナルコンピュータ１０の一部の構造を示す分解斜視図である。本発明に係る複合材料メンバー３０は、電子製品（例えばノートブック型パーソナルコンピュータ１０、液晶ディスプレイ、携帯電話など）と非電子製品（例えば包装ケース、家具など）とのケース２０のメーンボディー部に適用することができる。
図１に示すように、本発明に係る複合材料メンバー３０は、液晶パネル２２を有するノートブック型パーソナルコンピュータ１０の上蓋に適用される。前記複合材料メンバー３０は、一体成形された、複合繊維子３２と、ゴム子３４と、を含み、前記複合繊維子３２の前記ゴム子３４から遠ざかった面は、ケース２０の表面とされ、特殊な触感および質感を有し、前記ケース２０の内面に設けられたゴム子３４は、前記液晶パネル２２の緩衝具とされ、振動低減と定位との効果を達成することができる。
図２を参照する。図２は本発明の第１実施形態の複合材料メンバー３０の側面断面図である。前記複合材料メンバー３０は、少なくとも一つの繊維層３２０４と前記繊維層３２０４を覆う樹脂３２０２とを含む複合繊維子３２と、ゴム子３４と、を含み、図２に示すように、前記複合繊維子３２は６層の前記繊維層３２０４を有する。
前記繊維層３２０４は、繊維を織って構成される布であることが一般であり、炭素繊維（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ；ＣＦ）、ガラスファイバー（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ）、又はケブラー繊維（Ｋｅｖｌａｒ Ｆｉｂｅｒ）を採用する。前記複合繊維子３２の作製材料が炭素繊維を採用する場合には、前記ケース２０が電磁波ノイズ（ＥＭＩ）を遮断する効果を有し、且つ炭素繊維が１０００℃の高温を耐えられるので、加工プロセスが容易になる。
前記ゴム子３４は前記樹脂３２０２に直接に成形し固着されるので、前記ゴム子３４が前記複合繊維子３２の表面に一体に固着されて複合材料メンバー３０になる。シリコンゴム（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｒｕｂｂｅｒ）を採用する場合には、熟成温度が約１６５〜１９０℃であり、中性ゴム（Ｎｅｕｔｒａｌ ｒｕｂｂｅｒ）を採用する場合には、熟成温度が約１５０℃である。
図３を参照する。図３は本発明の第１実施形態の複合材料メンバー３０の作製方法のフローチャートである。本発明の第１実施形態の複合材料メンバー３０の作製方法は、金型４０を利用し、前記金型４０は、第１金型４２と、第２金型４４と、を含み、前記第２金型４４は一つの金型空洞４４０２を有する。前記金型４４と前記複合材料メンバー３０との構造は図４に示した。本発明の第１実施形態の複合材料メンバー３０の作製方法は、下記のステップを含む。
ステップＳ０２：前記第１金型４２に前記複合繊維子３２を入れ、前記第１金型４２の寸法および形状は、丁度前記複合繊維子３２を収容可能である。前記複合繊維子３２は、樹脂３２０２で少なくとも一つの繊維層３２０４を覆って構成される。
このステップＳ０２における前記複合繊維子３２は、熱で固化されたものでもいいし、熱で固化されないものでもよい。前記複合繊維子３２の前記ケース２０の外面としたい一面は前記第１金型４２の窪みに面し、前記複合繊維子３２の他面は、前記複合繊維子３２の前記ケース２０の内面としたい面であり、前記ゴム子３４を結合する面である。
ステップＳ０４：前記第１金型４２と前記第２金型４４を型合せる。
ステップＳ０６：前記金型空洞４４０２にゴムを充填することにより、前記複合繊維子３２の前記樹脂３２０２にゴム子３４を成形する。
図３及び図４を参照する。図４は図３のステップＳ０４の状態を示す模式図である。図４に示すように、前記金型４０は、前記第２金型４４と前記第１金型４２を上下に重ねて構成され、前記第２金型４４に金型空洞４４０２が設けられ、前記金型空洞４４０２はランナー４４０４を介して外部と連通し、溶融されたゴムが前記ランナー４４０４を通過して前記金型空洞４４０２に注入される。前記複合繊維子３２は前記第１金型４２に入れられる。
また、上記の作製方法は、射出成形方式によりゴム子３４を成形していもよく、すなわち、前記第１金型４２と前記第２金型４４を型合せることにより、前記金型空洞４４０２の開口を前記複合繊維子３２の表面に押付ける。又は、上記の作製方法は、熱圧方式によりゴム子３４を成形していもよい。一方、ステップＳ０６において、ゴムを入れる順序はゴム子の成形方式によって変更する。例えば、第１金型と第２金型を型合せる前に、ゴムを入れてもよい。
成形される前記複合材料メンバー３０は、取付けたい製品の一部のケース２０とされ、前記複合繊維子３２の前記ゴム子３４が接着された面の反対面であり、すなわち、前記製品の外面であり、特殊な触感を有するので、製品の価値が増加し、消費者の購買欲を引出すことができる。
次に、前記樹脂３２０２に前記ゴム子３４を直接に成形し固着する方法を詳細に説明する。前記樹脂３２０２に前記ゴム子３４を直接に成形し固着する方法は二つある。一つは、図５に示すように、第１成形環境において、付着方式によって固着する。二つは、図６に示すように、第２成形環境において、溶融方式によって固着する。前記樹脂３２０２に前記ゴム子３４を固着する方法が付着方式を採用する場合には、更に、下記のステップを含む。
ステップＳ１２：必要の強度および厚さによって、切って成形された布を複数重ねる。
ステップＳ１４：前記樹脂３２０２に、重ねられた前記複数の布を浸入し、前記樹脂３２０２が前記複数の布を接着する接着剤とされ、これにより、熱で固化されない複合繊維子３２を形成する。
ステップＳ１６：前記複合繊維子３２を加熱し固化する。
上記の成形固化というのは、第１成形環境において、ゴム子３４を形成し、且つ付着方法により、固化された前記複合繊維子３２の前記樹脂３２０２に前記ゴム子３４を固着することである。
付着方法を採用する場合には、複合繊維材料が固化されたので、ゴム材料の熟成温度だけを考慮することが必要である。上記の第１成形環境は、温度が約０〜２００℃であり、圧力が約０〜２００ｋｇｆであり、加工時間が３００秒間以下である。しかし、相違する種類のゴムの場合には、もちろん、加工パラメータが相違するが、これらは本発明の保護したい特許範囲に含まれる。
なお、前記樹脂３２０２に前記ゴム子３４を固着する方法が溶融方式を採用する場合には、更に、下記のステップを含む。
ステップＳ２２：必要の強度および厚さによって、切って成形された布を複数重ねる。
ステップＳ２４：前記樹脂３２０２に、重ねられた前記複数の布を浸入し、前記樹脂３２０２が前記複数の布を接着する接着剤とされ、これにより、熱で固化されない複合繊維子３２を形成する。
ステップＳ２６：第２成形環境において、ゴム子３４を形成し、溶融方式により、熱で固化されない複合繊維子３２の樹脂３２０２に前記ゴム子３４を固着する。
ステップＳ２８：固化されない前記複合繊維子３２の前記樹脂３２０２と、前記ゴム子３４とを加熱し固化する。この段階では、前記複合繊維子３２が熱で固化する。
溶融方法を採用する場合には、複合繊維材料が固化されないので、ゴム材料と前記樹脂３２０２との熱変化を同時に考慮することが必要である。上記の第２成形環境は、温度が約０〜２５０℃であり、圧力が約０〜５００ｋｇｆであり、加工時間が９０分間以下である。しかし、相違する種類のゴムの場合には、もちろん、加工パラメータが相違するが、これらは本発明の保護したい特許範囲に含まれる。
（第２実施形態）
次に、図７を参照する。図７は本発明の第２実施形態の複合材料メンバー３０の模式図である。複合繊維子３２の表面にゴム子３４を接着するときに、接着時の圧力および温度によって樹脂３２０２の表面が破壊されることを防止するために、前記第１金型４２に前記複合繊維子３２を入れた後、且つゴム子３４を成形し固着する前には、更に、下記のステップを含む。
すなわち、前記樹脂３２０２の前記ゴム子３４を成形し固着したい表面に緩衝材３６を設けるステップを含む。前記緩衝材３６により、ゴム子３４を成形している高熱および圧力を緩和することができ、前記ゴム子３４を成形した後、前記複合繊維子３２の前記樹脂３２０２の表面は過度に破壊されない。
前記緩衝材３６は、アルミ箔、銅箔、又はマイラーフィルム（Ｍｙｌａｒ）を採用する。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、複合材料に適用することができる。
１０ ノートブック型パーソナルコンピュータ
２０ ケース
２２ 液晶パネル
３０ 複合材料メンバー
３２ 複合繊維子
３４ ゴム子
３６ 緩衝材
４０ 金型
４２ 第１金型
４４ 第２金型
３２０２ 樹脂
３２０４ 繊維層
４４０２ 金型空洞
４４０４ ランナー

Claims (20)

  1. 金型を利用し、前記金型は、第１金型と、第２金型と、を含み、前記第２金型は一つの金型空洞を有し、
    前記第１金型に複合繊維子を入れ、前記複合繊維子は、樹脂で少なくとも一つの繊維層を覆って構成されるステップと、
    前記第１金型と前記第２金型を型合せるステップと、
    前記金型空洞にゴムを充填することにより、前記複合繊維子の前記樹脂にゴム子を成形するステップと、
    を含むことを特徴とする複合材料メンバーの作製方法。
  2. 前記繊維層は繊維を織って構成される布であることを特徴とする、請求項１に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  3. 更に、
    切って成形された前記布を複数重ねるステップと、
    前記樹脂に、重ねられた前記複数の布を浸入して、前記複合繊維子を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項２に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  4. 前記第１金型に前記複合繊維子を入れるステップの前には、
    更に、
    前記複合繊維子を熱で固化するステップが実施されることを特徴とする、請求項３に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  5. 前記複合繊維子を熱で固化した後、粘着方式により、前記複合繊維子の樹脂に、第１成形環境において成形されたゴム子を固着することを特徴とする、請求項４に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  6. 前記ゴム子の成形および固着方法は、
    更に、
    第２成形環境において前記ゴム子を成形して、溶融方式により前記複合繊維子の樹脂に前記ゴム子を固着するステップと、
    前記複合繊維子を加熱し固化するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項６に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  7. 前記ゴム子は、熱圧方式によって成形し固着することを特徴とする、請求項１に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  8. 前記第１金型と前記第２金型の型合せのステップにおいて、前記金型空洞の開口が前記複合繊維子に向かせられ、前記ゴム子の成形および固着方法は射出成形法を採用することを特徴とする、請求項１に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  9. 前記第１金型に前記複合繊維子を入れるステップと、前記ゴム子を成形し固着するステップの間には、
    更に、
    前記複合繊維子の前記樹脂の前記ゴム子を成形し固着したい表面に緩衝材を設けるステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  10. 前記緩衝材は、アルミ箔、銅箔、ポリカーボネート薄膜、又はマイラーフィルムを採用することを特徴とする、請求項９に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  11. 前記繊維層は、炭素繊維、ガラスファイバー、又はケブラー繊維を採用することを特徴とする、請求項１に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  12. 少なくとも一つの繊維層と前記繊維層を覆う樹脂とを含む複合繊維子と、
    前記複合繊維子の前記樹脂に成形し固着されたゴム子と、
    を含むことを特徴とする複合材料メンバー。
  13. 前記繊維層は繊維を織って構成される布であることを特徴とする、請求項１２に記載の複合材料メンバー。
  14. 前記繊維層は、炭素繊維、ガラスファイバー、又はケブラー繊維を採用することを特徴とする、請求項１に記載の複合材料メンバーの作製方法。
  15. 成形し固着することというのは、第１成形環境において、付着させる方法を採用することを特徴とする、請求項１２に記載の複合材料メンバー。
  16. 成形し固着することというのは、第２成形環境において、溶融方法を採用することを特徴とする、請求項１２に記載の複合材料メンバー。
  17. 前記ゴム子は熱圧方式より成形されたものであることを特徴とする、請求項１２に記載の複合材料メンバー。
  18. 前記ゴム子は射出成形方式より成形されたものであることを特徴とする、請求項１２に記載の複合材料メンバー。
  19. 更に、前記複合繊維子と前記ゴム子の間には、緩衝材が設けられることを特徴とする、請求項１２に記載の複合材料メンバー。
  20. 前記緩衝材は、アルミ箔、銅箔、ポリカーボネート薄膜、又はマイラーフィルムを採用することを特徴とする、請求項１９に記載の複合材料メンバー。
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