JP5287486B2 - 電子機器用筐体 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話やＰＤＡ（Ｐａｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノートＰＣ（Ｐａｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）など小型電子機器の外装用に用いられる、電子機器用筐体に関する。

近年、各種電子機器の小型・軽量化により、それら機器の筐体自体も、肉厚が薄く、軽量でありながら高い強度をもつ部材を用いて作製することが必須となっている。

そういった薄肉・高剛性の筐体用部材として、従来より
（１）ガラス繊維や炭素繊維を充填した、繊維強化熱可塑性樹脂を成形した部材
（２）アルミニウム合金やマグネシウム合金の圧延板をプレス加工した部材
（３）アルミニウム合金やマグネシウム合金を成形（ダイカストモールド）した部材
（４）金属板や繊維強化樹脂板と熱可塑性樹脂と一体成形した部材
などが用いられてきた。

これら、薄肉・高剛性の筐体用部材例のうち、特に、軽量の板状部材を作製可能の点から、（４）の部材のうちの、とくに繊維強化樹脂板と熱可塑性樹脂と一体成形した部材が注目されている。

その繊維強化樹脂板と熱可塑性樹脂と一体成形した部材においては、繊維強化樹脂板中に充填する繊維として、通常、ガラス繊維や炭素繊維を用い、その混入繊維の形態として、長短の切断繊維を利用する切断繊維充填樹脂板を使用するケースと、それらの長尺繊維を布として利用する布状の繊維充填樹脂板を使用するケースとがある。また、後者においては、繊維を一方向のみに並列配置して樹脂で板状に固化する方式（並列繊維方式）と、縦糸と横糸とで織って織布として樹脂で板状に固化する方式（織布繊維方式）とがある。

特開平０５−６８２９７号公報 特開平０７−６０７７７号公報 特開２００５−３１７９４２号公報

繊維強化樹脂板と熱可塑性樹脂と一体成形した筐体用部材に関し、繊維強化樹脂板として切断繊維を充填した樹脂板は、布状繊維を充填した樹脂板に比べ、剛性が約２分の一と劣っているのが現実である。また、布状繊維充填樹脂板のうちでは、並列繊維方式は強度特性の異方性が著しいこと、つまり並列繊維に平行方向が直交方向に比べ切断強度が大幅に劣ることが生じる。他方、織布繊維方式は、縦横方向での強度異方性が少なく、安定した部材として用いることができる。

しかし、織布繊維を用い、これにマトリックスとなる樹脂（これには、通常、エポキシやフェノールなどいわゆる熱可塑性樹脂を用いる例が多い）で熱硬化させて繊維強化樹脂板とする工程において、織布の縦糸と横糸とで両者の重なり合っていない個所においてマトリックス樹脂が収縮硬化し、凹み（ヒケ）が生じ、逆に糸が重なり合った個所が連続して、点々と突起するようになる。

図９はその状況を説明するための、織布繊維による強化樹脂板（織布繊維強化樹脂板）の一部の断面模式図である。例えば、織布炭素繊維強化樹脂板１０１の断面は、図示するように、炭素繊維の横糸１０２と縦糸１０３とで織られた織布を含む。但し、この場合、横糸１０２・縦糸１０３ともに繊維束であって、この太さは例えば１５０μｍ程度となる。これら繊維束は、図中に示すように、例えば１０μｍ程度の太さの個別炭素繊維１０４が数十〜百本程度束ねられて、横糸１０２と縦糸１０３が形成されている。この炭素繊維織布に、例えばエポキシ樹脂１０５をマリックスとなる樹脂として浸透させ、熱硬化させて板状にする。その際、縦横の各糸が重なっていない個所において樹脂が収縮し、ヒケ１０６が生じ、糸が重なっている個所で突起が生じる。

その結果、図１０の、織布樹脂板の模式的な斜視図を示すように、織布炭素繊維強化樹脂板１０１の表面に、上記のヒケと突起の連なりが、結果として、凹凸の格子状パターン１０７となって現れる。

軽量で高剛性の電子機器筐体を作製するために、特に、例えば、この織布樹脂板を電子機器筐体の外側意匠面などの外装部材として取り付けて使用する場合、外見上目立つ部分に格子状の凹凸が露出してしまい、デザイン的に非常に不都合となり、また、このよう面に塗装を施そうとすると、塗装層の密着が悪くなり、高信頼性の塗装膜を得ることが非常に困難となる。

上記のような電子機器の外装部材などに適用する、軽量かつ高強度で、かつ表面凹凸をできるだけ無くし、塗装密着性の高いたフラットな面を有する板状部材を作製する方法として、例えば、有機溶媒に適度に薄められた樹脂塗装材を用いて、織布樹脂板表面への塗装を複数回行うなどして厚く塗り込めることが考えられる。これにより改善は可能でも完全に隠蔽することは事実上困難であり、加えて、塗装を黒返すといった、製造工程の増加によるコストアップ、有機溶剤使用による環境面上の弊害などからみて、有効な方法と言えない。

また、別の方法として、先に述べたように、凹凸をカバーする比較的肉厚のある樹脂シートを、この織布樹脂板（通常、０．５〜０．７ｍｍ厚程度）の表面に粘接着材を介して張り付ける方法がある。われわれの知見では、この場合、樹脂シートの厚さとして、少なくとも０．５ｍｍ以上でないと凹凸をカバーしきれない。しかし通常の電子機器筐体の外装材としては、実質的に厚くても１ｍｍ以下（可能であるなら、約０．８ｍｍ以下）であることが要請されており、到底、要求は満たされない。

そこで、本発明の解決しようとする課題は、炭素繊維やガラス繊維などの織布を利用いた繊維強化樹脂板からなる部材を用いた電子機器筐体であって、その部材を、例えば上蓋などの意匠面などに適用するとき、その部材が薄肉軽量、高剛性で、かつその表面が滑らかであって塗装密着性に優れているといった特徴を有する電子機器筐体を提供することにある。

本発明の電子機器筐体は、少なくとも一部が、織布繊維強化樹脂板と樹脂層とが接着された積層構造の板状部材を用いて作製された電子機器用筐体であって、前記樹脂層は前記織布繊維強化樹脂板の織布の糸が重なり合う山同士を架橋するようなサイズのりん片が入った粘接着剤を前記織布繊維強化樹脂板の上に塗布して形成された塗布層と前記塗布層上に配置された樹脂シートとから形成されていることを特徴とする。

本発明の電子機器筐体によって、例えば、ノートＰＣの蓋部筐体の蓋外面部における意匠面用部材において、軽量・高剛性特性を有するのみならず表面が平滑で塗料密着性が高い、デザイン性の優れた筐体を構成することができる。

ノートＰＣの筐体を説明する図（その１）。 ノートＰＣの筐体を説明する図（その２）。 本発明の電子機器筐体に適用する多層構造部材の作製工程を説明する図（その１）。 本発明の電子機器筐体に適用する多層構造部材の作製工程を説明する図（その２）。 本発明の電子機器筐体に適用する多層構造部材の作製工程を説明する図（その３）。 本発明の電子機器筐体に適用する多層構造部材の作製工程を説明する図（その４）。 本発明の電子機器筐体に適用する多層構造部材の表面状態を説明する図。 本発明の電子機器筐体に適用する多層構造部材のりん片添加条件を検討する図 従来の織布繊維強化樹脂板の断面図を説明する図。 従来の織布繊維強化樹脂板の表面状態を説明する図。

以下に、本発明の実施の形態を、添付図を参照しつつ説明する。

（実施例）
図１および図２により、本発明の電子機器用筐体の例を示す。図１は、電子機器の例であるノートＰＣ１の模式的な斜視図であり、図示するように、ノートＰＣの筐体構成は、大別して、ＬＣＤなどを用いたディスプレイ部２などを収容する蓋部筐体３と、ＫＢ（Ｋｅｙ Ｂｏａｄ）４や図示しないＣＰＵ、記憶装置などを収容する本体部筐体５とからなる。

図２は、蓋部筐体３を閉じた状況のノートＰＣ１の模式図であり、図示するように、蓋部筐体３の蓋外面部６が見える。通常、この蓋外面部６は、本ノートＰＣ１の意匠面として用いられことが多く、例えば、ロゴ印刷やデザイン塗装などが施される。こういったノートＰＣなど電子機器の蓋などの外側面の意匠を効果的に表現するために、他の筐体部位の部材に比べて塗装性の優れた部材を、この蓋外面部６の特に中央を含む領域に、例えば、平板な、意匠面用部材７として組み込むケースが多い。または、蓋外面部６全体、あるいは蓋部筐体３の各所に適用する場合もある。

このように、この意匠面用部材７は、いわば商品の顔となるデザインを施す上で重要な部品であるとともに、勿論、ＰＣ内部(蓋部筐体３内部)を保護する部品でもあるため、薄肉・軽量かつ高剛性の特性を有していることは必須で、かつその表面が平滑で塗装密着性に優れた意匠加工特性を持つことが要請される。

図３〜６は、上記の本発明の電子機器用筐体における意匠面用部材の、作製実施例を説明するための、断面模式図である。

図３において、図３（１）は、本発明の基礎基板となる、平板状の織布炭素繊維強化樹脂板１１の概観模式図であり、図３（２）は、その断面模式図である。織布炭素繊維強化樹脂板１１は、先ず、炭素繊維織布８にエポキシ樹脂１０を染み込ませ、プレス装置で加圧しながら、約１６０℃で加熱し、硬化させて、平板状の織布炭素繊維強化樹脂板１１を作製した。炭素繊維織布８を形成する縦糸・横糸の太さは約１５０μｍ、各糸は個別炭素繊維（太さ約１０μｍ）９を数十〜百本束ねて作成される。

こうして作成された平板状の織布炭素繊維強化樹脂板１１の板厚は約０．６ｍｍであった。エポキシ樹脂１０が硬化して、縦糸と横糸との間にできる織布のくぼみにできる、樹脂のヒケ１２（上面、下面ともに形成される）は、直径約３００μｍ程度、深さは、繊維の山から最大約３０μｍであった。その結果、図３（１）に示すように、ヒケ１２が織布炭素繊維強化樹脂板１１の表面上に現れ、前述のように、格子状の凹凸パターンが現れる。

そして、図４に示すように、適切な容器１３中において、熱可塑性樹脂材料である、例えば、ニトリルゴム接着剤１４と、りん（鱗）片状充填材、例えば、径寸法が１５０μｍのガラスフレーク１５を、例えば、２０ｗｔ％添加して、混合剤を作製する。

次に、図５（１）に示すように、プレス用の金型１６中のポケットに織布炭素繊維強化樹脂板１１を挿入固定し、その上に、先に作製した容器１３中混合剤である、りん片入り粘接着剤１７を滴下・塗布し、８０℃で温風乾燥した。その結果、図５（２）に示すように、織布炭素繊維強化樹脂板１１上に、厚さ１０μｍのりん片入り粘接着剤（層）１７を形成した。

さらに、樹脂シート、例えば、厚さ３００μｍの熱可塑性のポリカーボネートシート１８に、アクリル系粘着剤１９を厚さ１５μｍで塗布して６０℃で温風乾燥した、樹脂シート２０を用意する。そして、これを、りん片入り粘接着剤（層）１７上に積層するように配置する。

図６（１）に示すように、プレス用のもう一方の金型２１をセットし、プレス装置で加圧しながら約６０℃で加熱圧着させ、図６（２）に示すように、本発明の積層構造を有する、部材２２を得た。

その結果、図７に模式的に示すように、図１０の例とは異なり、表面（樹脂シート２０積層側の面）が平滑面２３で、意匠性に優れた部材２２を得ることができた。

以下に、本発明の積層構造になる部材２２と、他の方法で作製された部材との比較例を示す。
（１）「本発明の積層構造の部材」
平滑性；表面凹凸 （頂点と谷の差）最小約２μｍ
塗装密着性；クロスカット試験 １００／１００
（２）「りん片状充填材無しで本発明と同様の積層構造の部材」
平滑性；表面凹凸 （頂点と谷の差）最小約１０μｍ
塗装密着性；クロスカット試験 １００／１００
（３）「織布炭素繊維強化樹脂板のみの部材」
平滑性；表面凹凸 （頂点と谷の差）平均３０μｍ
塗装密着性；クロスカット試験 ８０／１００
なお、上記のクロスカット試験は、ＪＩＳ Ｋ５４００−８．５（ＪＩＳ Ｄ０２０２）に準拠して行った。具体的には、各試料表面にウレタン塗料を塗布し、この塗布面に１ｍｍ□サイズで１００ますの碁盤の目状の、カッターによる切れ込みをいれ、この上にセロファン粘着テープを貼付した後、上方４５度で引き剥がし実施後の塗料剥離個所のます数で評価する。例えば、８０／１００は、１００ます中８０ますに剥離が生じなかったことを意味する。

上記の結果から、（３）「織布炭素繊維強化樹脂板のみの部材」の場合、表面凹凸をかなり有し、またこの面上の塗装強度はかなりの程度悪い。他方、（２）「りん片状充填材無しで本発明と同様の積層構造の部材」の場合、その表面は、この面上の塗装強度は良好な特性を有しているが、表面凹凸がかなり大きい。それらに比して、（１）本発明の積層構造の部材の場合は、その表面特性において、平滑性、塗装密着性共に、非常に優れた結果が得られた。

このように、本発明の積層構造の部材は、表面にヒケが生じている、織布を用いた繊維（繊維としては炭素繊維のほかにガラス繊維も同様）強化樹脂板の表面に、数μｍの厚さで、径が１００〜３００μｍ程度の、微細なりん片状の充填材を含有する熱可塑性粘接着剤と薄い樹脂シートとを積層し加熱圧着したものである。こうした構成にすることで、縦糸と横糸の山でできる谷（ヒケ）部分をりん片の板状片が橋渡し、かつ谷部分に微細な片が充填されるように働き、そしてその上面を平滑な樹脂シートによって覆われるため、形成された板状の部材表面は非常に平滑な面と塗装密着性に優れた意匠面用部材の面として適した表面を得ることができる。

使用する、りん（鱗）片状充填剤として、上記実施例には、ガラスフレークを例示したが、それに限らず、マイカ（雲母）、タルク（滑石）、黒鉛、窒化ほう素などのりん片状材料を用いることができる。また、それらを複数組み合わせて用いることも可能である。

上記のような充填材が、織布の糸が重なり合う山同士を、確実に架橋するように配置されれば、粘接着剤中での充填材の添加率は少量であっても、その部材は平滑面が得られるが、実際にはそうはならず、適切な添加率と、りん片サイズを選定する必要がある。

図８は、りん片サイズを１０、５０、１００、１５０、３００μｍ、夫々で、りん片入り粘接着剤（層）中のりん片添加率を１０、２０、４０ｗｔ％と変えて、本発明の積層構造の部材を作製したときの表面上に現れる凹凸（頂点と谷の差）を測定した結果を示したものである。同時に、りん片を添加しなかった場合、５０μｍ径の球形状充填材を４０ｗｔ％添加した場合を示す。

この図からは、りん片サイズが１０から５０μｍ程度までは、凹凸改善の添加率依存性があまり無く、添加無しの場合や、５０μｍ球の場合と殆ど同じで、平坦化効果が明確に現れない。りん片サイズが１５０μｍで添加率によって平坦化効果が大きく変化し、この場合２０ｗｔ％で凹凸が２μｍ程度と最小値が得られている。また３００μｍサイズでは、凹凸が大きく、添加率依存性があまり無い結果が出ている。

織布の表面に発生するヒケに由来する凹凸に関し、その山と山との間隔は、われわれの実施範囲では、通常数１０〜４００μｍ程度である。従って、山の頂上に乗らず、かつ隙間を埋め、結果としての表面凹凸が３〜５μｍ程度以下で、殆ど目立たない状態とするには、りん片状充填材のサイズ（径）としては、１００〜３００μｍ程度が適正値といえよう。充填材の添加率は粘接着剤の接着性を損なわない範囲で適宜決定可能であるが、われわれの実験によると、平滑性と接着性が両立する添加率は、１０〜３０ｗｔ％の範囲が望ましい。

また、粘接着剤は、実施例では、ニトリルゴム接着剤を適用したが、これに限らない。例えば、溶剤型粘接着剤、熱可塑性粘接着剤、熱硬化性粘接着剤などから、繊維強化樹脂板および樹脂フルムの双方に接着性のある材料を選択すればよい。

樹脂シートの材質は、実施例では、樹脂シートとして、厚さ３００μｍの熱可塑性のポリカーボネートシートを用いたがこれに限らない。例えばポリエチレンなどの熱可塑性シート、あるいはポリイミドなどの熱硬化性シートでもよい。また最終的にはその表面に塗装を実施するのであれば、ＡＢＳ樹脂などの安価で塗装性に優れる熱可塑性シートを適用することができる。シートの厚さは任意に選択可能であるが、りん片状充填材を適用しても、凹凸が表面に出現させないためにも、５０〜３００μｍ程度の用いるほうが望ましい。

また、以上の説明では、上記積層構造の部材の設置個所を、本発明の電子機器筐体の意匠面用部材用途として説明したが、そういった個所用途に限られるわけでは無く、それ以外の各所筐体の、例えば裏面部材、内部部材などにも適用可能である。
以上の実施例を含む実施の形態に関し、以下の付記を開示する。
（付記１）
少なくとも一部が、織布繊維強化樹脂板と樹脂層とが接着された積層構造の板状部材を用いて作製された電子機器用筐体であって、前記樹脂層は、りん片充填材を含有する粘接着剤と樹脂フィルムとの積層構造を有していることを特徴とする電子機器用筐体。
（付記２）
前記りん片充填材は、ガラスフレーク、マイカ、タルク、窒化ほう素のいずれか、またはそれら２種以上の混合物であることを特徴とする付記１記載の電子機器用筐体。
（付記３）
前記りん片補充材のりん片の平均的な直径は、１００〜３００μｍであることを特徴とする付記１または２記載の電子機器用筐体。
（付記４）
前記りん片充填材の前記粘接着剤中の含有率は、１０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする付記１ないし３のいずれかに記載の電子機器用筐体。
（付記５）
前記樹脂フィルムの厚さは、５０〜３００μｍであることを特徴とする付記１ないし４のいずれかに記載の電子機器用筐体。
（付記６）
前記織布繊維強化樹脂板の繊維は、炭素またはガラスからなることを特徴とする付記１ないし５のいずれかに記載の電子機器用筐体。
（付記７）
前記粘接着剤は、ニトリルゴムからなることを特徴とする付記１ないし６のいずれかに記載の電子機器用筐体。
（付記８）
前記樹脂フィルムは、ポリカーボネートからなることを特徴とする付記１ないし７のいずれかに記載の電子機器用筐体。

１ ノートＰＣ
２ ディスプレイ部
３ 蓋部筐体
４ ＫＢ
５ 本体部筐体
６ 蓋外面部
７ 意匠面用部材
８ 炭素繊維織布
９、１０４ 個別炭素繊維
１０、１０５ エポキシ樹脂
１１、１０１ 織布炭素繊維強化樹脂板
１２、１０６ ヒケ
１３ 容器
１４ ニトリルゴム接着剤
１５ ガラスフレーク
１６、２１ 金型
１７ りん片入り粘接着剤（層）
１８ ポリカーボネートシート
１９ アクリル系粘接着剤
２０ 樹脂シート
２２ 部材
２３ 平滑面
１０２ 横糸
１０３ 縦糸
１０７ 格子状パターン

Claims (5)

1. 少なくとも一部が、織布繊維強化樹脂板と樹脂層とが接着された積層構造の板状部材を
   用いて作製された電子機器用筐体であって、
   前記樹脂層は前記織布繊維強化樹脂板の織布の糸が重なり合う山同士を架橋するようなサイズのりん片が入った粘接着剤を前記織布繊維強化樹脂板の上に塗布して形成された塗布層と前記塗布層上に配置された樹脂シートとから形成されていることを特徴とする電子機器用筐体。
2. 前記りん片が入った粘接着剤のりん片の平均的な直径は、１００〜３００μｍであることを特徴とする請求項１記載の電子機器用筐体。
3. 前記りん片が入った粘接着剤に対する熱加塑性粘接着剤の含有率は、１０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器用筐体。
4. 前記織布繊維強化樹脂板の繊維は、炭素またはガラスからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子機器用筐体。
5. 前記樹脂シートは、ポリカーボネートからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子機器用筐体。

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