JP6728607B2 - 電子機器筐体 - Google Patents
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Description
(1)ねじり剛性試験
図8(a)に示すように筐体1の1辺をコの字型の固定治具100で固定し、固定した1辺に対向するもう一方の辺を支持治具101で保持する形で試験機に固定した後、図8(b)に示すように角度θの変化速度を1°/minとして50Nの荷重を付与した時の筐体1の変位量を測定し、測定値を筐体のねじり剛性値とした。
図9に示すように、補強部材が接合された底面カバー2または天面カバー4側から荷重Fを付与できるように筐体を試験機に設置した。試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機4201型(インストロン社製)を用いた。直径20mmの圧子102を用いて筐体1の中心位置をクロスヘッド速度1.0mm/minで押し、100Nの荷重を付与したときの底面カバー2または天面カバー4のたわみ量を測定し、測定値をたわみ剛性値とした。
ASTM D−790(1997)の規格に準拠し、補強部材3、底面カバー2、および天面カバー4に用いる材料の曲げ弾性率を評価した。実施例または比較例により得られた各部材からそれぞれ、幅25±0.2mm、厚みDとスパンLの関係がL/D=16となるように、長さをスパンL+20±1mmの曲げ試験片を、任意の方向を0°方向とした場合に、0°、+45°、−45°、90°方向の4方向について切り出して試験片を作製した。それぞれの方向について測定回数nは5回とし、全ての測定値(n=20)の平均値を曲げ弾性率とした。試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機4201型(インストロン社製)を用い、3点曲げ試験冶具(圧子直径10mm、支点直径10mm)を用いて支持スパンを試験片厚みの16倍に設定し、曲げ弾性率を測定した。試験片の水分率0.1質量%以下、雰囲気温度23℃、および湿度50質量%の条件下において試験を行った。
JIS K6849(1994)に規定される「接着剤の引張接着強さ試験方法」に基づいて補強部材の引き剥がし荷重を評価した。本試験における試験片は、実施例または比較例で得られる筐体を用いた。この時、補強部材の引き剥がし強度を測定するために、補強部材が接合されていない天面カバーまたは底面カバーがない状態(接合される前)で評価を行った。具体的には、図10に示すように筐体1の底面カバー2または天面カバー4を固定治具103で固定し、補強部材3を引張治具104で固定した。そして、各部材を固定した状態のまま引張荷重Fを付与し、補強部材3が剥がれるまたは引張治具104が補強部材4から外れるまで評価を行った。この時の接着面積は、接合前の補強部材3の接合面の幅や長さを測定して算出した。接合が部分的になされている場合は、それらの面積を測定し、合算して接合面積とした。得られた引張荷重値と接合面積から補強部材3の引き剥がし荷重を算出した。また、200℃における補強部材3の引き剥がし荷重は、筐体1を固定する治具ごと恒温槽内に設置し、恒温槽内の雰囲気温度を200℃まで昇温した。昇温後、10分間その状態を保持した後、補強部材3の引き剥がし荷重試験と同様に引張荷重を付与し、評価を行った。
評価に用いた材料を以下に示す。
東レ(株)製“トレカ”プリプレグP3252S−12を材料1として準備した。材料1の特性は以下の表1に示す。
スーパーレジン工業(株)製SCF183 EP−BL3を材料2として準備した。材料2の特性は以下の表1に示す。
アルミニウム合金A5052を材料3として準備した。材料3の特性は以下の表1に示す。
マグネシウム合金AZ31を材料4として準備した。材料4の特性は以下の表1に示す。
ポリアミド6樹脂(東レ(株)製“アミラン”(登録商標)CM1021T)90質量%と、ポリアミド6/66/610からなる3元共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン”(登録商標)CM4000)10質量%とからなるマスターバッチを用いて、目付124g/m2の熱可塑性樹脂フィルムを作製し、材料5として準備した。材料5の特性は以下の表1に示す。
実施例1−(1):底面カバーの作製
材料1から所定の大きさを有するシートを7枚切り出した。このうち4枚は、プリプレグの繊維方向と縦方向(図1でいうx方向)が平行となるようにしてカットし、残りの3枚は繊維方向が横方向(図1でいうy方向)と平行となるようにした。本実施例においては、横方向(y方向)を0°とし、図11に示すように、繊維方向が90°のプリプレグシート105aと繊維方向が0°のプリプレグシート105bとの対称積層となるように7枚のプリプレグシートからなる積層体を得た。
得られる成形品の形状が平滑となる金型を用いること以外は、実施例1−(1)と同様にして成形品を得た。得られた成形品の寸法が所望の大きさとなるようにトリミングを行い、天面カバーを得た。
図13に示すような金型106を用いること以外は、実施例1−(1)と同様にして成形品を得た。得られた成形品の接合面が所望の幅となるようにトリミングを行い、補強部材を得た。
実施例1−(1)〜(3)で得た各部材を図14に示すように接着剤108を用いて接合した。実施例1における成形条件および評価結果は以下の表2に示す。
表2に記載の寸法の底面カバーを成形して用いること以外は、実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。実施例2における成形条件および評価結果は以下の表2に示す。
底面カバーとして、表2に記載の材料を用い、熱盤温度220℃、成形圧力を10MPaとすること以外は、実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。実施例3における成形条件および評価結果は以下の表2に示す。
底面カバーとして、表2に記載の材料を用い、熱盤温度200℃、成形圧力を10MPaとすること以外は、実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。実施例4における成形条件および評価結果は以下の表2に示す。
表3に記載の材料の底面カバーを成形して用いること以外は、実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。実施例5における成形条件および評価結果は以下の表3に示す。
表3に記載の材料の補強部材を成形して用いること以外は、実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。実施例6における成形条件および評価結果は以下の表3に示す。
別の補強部材として、材料1を厚み3mmとなるように0°のプリプレグシートと90°のプリプレグシートを交互に対称積層となるように25枚積層した。実施例1−(1)と同様にしてプレス成形機で加熱・加圧を行い、成形品を得た。得られた成形品を幅7.2mmとなるように加工を行い、表3に記載の寸法となる別の補強部材を得た。得られた別の補強部材を図7に示すように配置して接着剤で接合し、その他は実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。実施例7における成形条件および評価結果は以下の表3に示す。
表3に記載の寸法の補強部材を成形して用いること以外は、実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。実施例8における成形条件および評価結果は以下の表3に示す。
実施例1−(1)および(2)と同様にして得られた底面カバーと補強部材を、補強部材の接合部に140℃のホットメルトアプリケーターで溶融させたホットメルト樹脂(セメダイン(株)製HM712)を塗布し、補強部材を重ね合わせ上から錘を乗せ、3分間そのままの状態として接合した。接合の仕方以外は、実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。実施例9における成形条件および評価結果は以下の表4に示す。
実施例10−(1):底面カバーの作製
補強部材との接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例1−(1)と同様にして、底面カバーを得た。
実施例10−(1)と同様に底面カバーとの接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例1−(2)と同様にして、天面カバーを得た。
実施例10−(1)と同様に底面カバーとの接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例1−(3)同様にして、補強部材を得た。
実施例10−(1)で得た底面カバーの実施例10−(3)で得た補強部材を接合形態に重ね合わせ、図15に示すような接合用治具109を用い、接合用治具109の表面温度が180℃となるように設定したプレス成形機の中に配置して加熱・加圧した。1分後、底面カバー2、補強部材3、および接合用治具109をプレス機から取り出し冷却した。5分後、接合用治具109を取り外して底面カバー2と補強部材3の一体化品を得た。その後、実施例1−(4)と同様にして、筐体を得た。実施例11における成形条件および評価結果は以下の表4に示す。
表4に記載の寸法の補強部材を成形して用いること以外は、実施例10と同様にして、筐体を得た。実施例11における成形条件および評価結果は以下の表4に示す。
表4および表5の寸法の補強部材を成形して用いること以外は、実施例10と同様にして、筐体を得た。実施例12〜14における成形条件および評価結果は以下の表4および表5に示す。
表5に記載の寸法とすること以外は実施例12と同様にして、底面カバーと補強部材を得た。底面カバーと補強部材によって形成される中空構造S1,空間S3内に電子部品を配置し、接合部を実施例30と同様に超音波溶着機で接合した。また、天面カバーとして、液晶ディスプレイを準備し、両面テープで底面部材と接合した。参考例1で得られた電子機器における成形条件および評価結果は以下の表5に示す。
補強部材を用いないこと以外は、実施例1−(1)〜(4)と同様にして、筐体を得た。比較例1における成形条件および評価結果は以下の表6に示す。
材料1と材料2を積層した積層体を底面カバーの材料として用いること以外は、比較例1と同様にして、筐体を得た。比較例2における成形条件および評価結果は以下の表6に示す。
比較例3−(1):底面カバーの作製
表6に記載の材料を10枚積層した積層体とプレス成形装置と図12(a)に示すような一対の金型106を用い、一対の金型106内に積層体を配置した。このとき、プレス成形機の熱盤温度が260℃となるように設定しており、成形圧力1.0MPaを保持した状態で加圧した。そして、10分後、プレス機の熱盤に冷却水を流し、冷却を開始した。金型温度が100℃以下となってから、成形金型を開放し、成形品を金型から取り出した。得られた成形品の立ち壁が所望の高さとなるようにトリミングを行い、底面カバーを得た。
表6に記載の寸法となるように用いる金型を変更した以外は、比較例3−(1)と同様にして、補強部材および天面カバーを得た。
得られた底面カバーおよび補強部材を用いること以外は、実施例1−(4)と同様にして天面カバーを接着剤を用いて接合した。比較例3における成形条件および評価結果は以下の表6に示す。
実施例で得られた筐体は、高いねじり剛性およびたわみ剛性を発現することが確認された。中でも、実施例1は非常に高いねじり剛性を発現しつつ、中空構造の割合が高いため、中空構造の内部に電子機器などを多く搭載可能な筐体であった。実施例8は、別の補強部材の効果もあり、ねじり剛性のみならず、さらに高いたわみ剛性も発現することが確認された。実施例9〜11は熱溶着により底面カバーと補強部材が接合されているため、高いねじり剛性やたわみ剛性を発現しつつ、加熱により接合部を解体することが可能であるため、修理やリサイクルの観点で好ましい。また、実施例10,11は、補強部材と底面カバーとが直接接合されているため、接着剤やホットメルト樹脂などを用いた場合と比較して重量の増加が少なく、軽量化の観点から好ましい。
2 底面カバー
3 補強部材
4 天面カバー
5 別の補強部材
21 平面部
22 立ち壁部
31 平面部
32 立ち壁部
33 接合部
Claims (11)
- 板状形状の天面カバーと、前記天面カバーに向かって立設され、周縁部が前記天面カバーに接合された立ち壁部を有する底面カバーと、前記天面カバーと前記底面カバーとによって区画された空間内に配置された、開口部を有する補強部材と、を備え、前記補強部材が底面カバーまたは天面カバーに接合されることにより中空構造を形成している電子機器筐体であって、
前記底面カバーが、厚みが0.1mm以上、0.8mm以下の範囲内にあり、弾性率が20GPa以上、120GPa以下の範囲内にある材料によって形成されていることを特徴とする電子機器筐体。 - 前記底面カバーが、強化繊維とマトリックス樹脂からなるプリプレグの積層体を硬化した繊維強化複合材料によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子機器筐体。
- 板状形状の天面カバーと、前記天面カバーに向かって立設され、周縁部が前記天面カバーに接合された立ち壁部を有する底面カバーと、前記天面カバーと前記底面カバーとによって区画された空間内に配置された、開口部を有する補強部材と、を備え、前記補強部材が底面カバーまたは天面カバーに接合されることにより中空構造を形成している電子機器筐体であって、
前記底面カバーが、強化繊維とマトリックス樹脂からなるプリプレグの積層体を硬化した繊維強化複合材料によって形成されていることを特徴とする電子機器筐体。 - 前記天面カバーおよび前記底面カバーが平面視矩形形状である、請求項1〜3のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記空間内に、電子部品および配線を配置可能な前記中空構造以外の空間を有する、請求項1〜4のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記補強部材が、前記底面カバーまたは天面カバーに熱溶着によって接合されていることを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記補強部材は、23℃における引き剥がし荷重が60N/cm2以上、5000N/cm2以下の範囲内になり、且つ、200℃における引き剥がし荷重が60N/cm2未満の範囲内になるように、前記底面カバーまたは天面カバーに接合されていることを特徴とする請求項1〜6のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記補強部材と前記底面カバーまたは天面カバーとが直接接合されていることを特徴とする請求項1〜7のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記補強部材と接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーの方向への前記補強部材の投影面積が、前記補強部材が接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーの面積の60%以上、95%以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜8のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記補強部材を前記底面カバーまたは前記天面カバーに接合することによって形成された中空構造の体積が、前記空間の体積の55%以上、95%以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜9のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記補強部材と前記底面カバーまたは前記天面カバーが接合されることによって形成された中空構造において、発熱部材が、前記補強部材の前記中空構造側表面に配設されていることを特徴とする請求項1〜10のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
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