KR20140102244A

KR20140102244A - 상이한 유형의 섬유로부터 형성된 세그먼트를 가진 섬유-강화 구조물을 형성하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20140102244A
Application number: KR1020147017167A
Authority: KR
Inventors: 존 씨. 디폰조; 아미 더블유. 응; 로버트 마이클 메리트
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-08-21
Also published as: US20130147330A1; WO2013089880A1; EP2790547A4; CN103974644A; EP2790547A1; JP2015503245A; TWI516191B; TW201325388A; JP5783654B2

Abstract

지지 구조물 및 전자 디바이스 하우징 부재를 형성하는 데 사용하기 위한 섬유-강화 구조물은 다수의 유형의 섬유를 포함할 수 있다. 유리 섬유와 같은 제1 유형의 섬유로부터 형성된 구조물의 제1 부분은 방사선 투과성일 수 있다. 탄소 섬유와 같은 제2 유형의 섬유로부터 형성된 구조물의 제2 부분은 제1 유형의 섬유보다 강성일 수 있으며, 방사선 불투과성일 수 있다. 구조물의 제2 부분은 섬유-강화 구조물에 선택적으로 강도를 추가하기 위해 사용될 수 있다. 구조물의 제1 부분은 무선 전자 디바이스 동작과의 양립가능성을 위한 방사선 투과성을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 섬유-강화 구조물은 제1 유형의 섬유를 가진 제1 영역 및 제2 유형의 섬유를 가진 제2 영역을 포함하는 프리프레그 재료의 시트를 롤링함으로써 형성될 수 있다.

Description

상이한 유형의 섬유로부터 형성된 세그먼트를 가진 섬유-강화 구조물을 형성하기 위한 방법{METHODS FOR FORMING FIBER-REINFORCED STRUCTURES WITH SEGMENTS FORMED FROM DIFFERENT TYPES OF FIBER}

본 출원은 섬유-강화(fiber-reinforced) 재료, 특히 섬유-강화 재료로부터 형성된 구조물에 관한 것이다.

전자 디바이스는 때때로 무선 회로를 사용한다. 예를 들어, 휴대 전화 및 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 디바이스는 무선 통신을 처리하기 위한 안테나를 포함할 수 있다. 전자 디바이스를 위한 하우징 및 전자 디바이스를 위한 제거가능한 커버와 같은 구조물의 형성에 있어서, 안테나 동작과 간섭을 일으킬 수 있는 방사선-불투과성(radio-opaque) 재료의 존재를 감소시키거나 제거하는 것이 바람직할 수 있다.

일부 구조물에서, 안테나의 존재와 양립가능한 방사선-투과성(radio-transparent) 재료로서 비강화 플라스틱이 사용된다. 그러나, 많은 응용에서, 비강화 플라스틱은 바람직하지 않게 약할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 플라스틱은 섬유를 사용하여 강화될 수 있다. 예를 들어, 유리 및 탄소로부터 형성된 섬유가 플라스틱을 강화하는 데 사용될 수 있다. 탄소 섬유 강화 플라스틱은 강하지만, 방사선 투과성이 아니다. 유리-섬유 강화 플라스틱은 방사선 투과성이지만, 소정의 응용에서는 충분한 강성을 갖지 않을 수 있다.

따라서, 원하는 강직성 및 무선-주파수 투과 특성을 가진 섬유-강화 구조물을 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.

섬유-강화 플라스틱 구조물은 지지 구조물 및 전자 디바이스 하우징 부재를 형성하는 데 사용될 수 있다. 섬유-강화 플라스틱 구조물은 다수의 유형의 섬유를 포함할 수 있다. 구조물의 제1 부분은 유리 섬유와 같은 제1 유형의 섬유로부터 형성될 수 있으며, 방사선 투과성일 수 있다. 구조물의 제2 부분은 탄소 섬유와 같은 제2 유형의 섬유로부터 형성될 수 있다. 구조물의 제2 부분은 제1 부분보다 강성일 수 있고, 방사선 불투과성일 수 있다.

구조물의 제2 부분은 섬유-강화 플라스틱 구조물에 선택적으로 강직성을 추가하기 위해 사용될 수 있다. 구조물의 제1 부분은 무선 전자 디바이스 동작과의 양립가능성을 위한 방사선 투과성을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분은 안테나가 구조물의 제2 부분에 의해 차단되지 않고서 동작할 수 있도록 하기 위해 무선 전자 디바이스에서 안테나에 인접하여 배치될 수 있다.

섬유-강화 구조물은 가열된 주형(mold) 내에서 경화되는 롤을 형성하기 위해 프리프레그(prepreg) 재료의 시트를 롤링시킴으로써 형성될 수 있다. 프리프레그 재료의 시트는 제1 유형의 섬유를 사용하여 형성된 제1 영역 및 제2 유형의 섬유를 사용하여 형성된 제2 영역을 포함할 수 있다. 프리프레그 재료의 제1 및 제2 영역들의 형상은 롤링된 프리프레그 재료가 제1 유형의 섬유와 제2 유형의 섬유 사이에서 점진적인 전이를 나타내도록 그리고 섬유-강화 플라스틱 구조물이 경화 후에 강한 연결부를 갖도록 구성될 수 있다.

본 발명의 추가의 특징, 그 특성 및 다양한 이점이 바람직한 실시예의 하기 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 명백할 것이다.

<도 1>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 섬유-강화 플라스틱 구조물의 사시도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 전자 디바이스 및 관련 커버의 사시도.
<도 3>
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 커버 내의 섬유-강화 구조물이 방사선-투과성 부분 및 비-방사선-투과성 부분을 가질 수 있는 방법을 보여주는 커버 내의 예시적인 전자 디바이스의 측단면도.
<도 4>
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 섬유-강화 구조물이 삼각형 단면을 갖는 도 1에 도시된 유형의 섬유-강화 구조물의 일부분의 단면도.
<도 5>
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 섬유-강화 구조물이 직사각형 단면을 갖는 도 1에 도시된 유형의 섬유-강화 구조물의 일부분의 단면도.
<도 6>
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 섬유-강화 구조물이 L-형상의 단면을 갖는 도 1에 도시된 유형의 섬유-강화 구조물의 일부분의 단면도.
<도 7>
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1에 도시된 유형의 섬유-강화 플라스틱 구조물이 구성되어 완성된 조립체 내로 통합될 수 있는 방법을 보여주는 다이어그램.

전자 디바이스 하우징 컴포넌트, 커버를 위한 지지 구조물, 및 다른 물품에 사용하기 위한 플라스틱의 강도는 섬유를 플라스틱 내로 통합시킴으로써 향상될 수 있다. 예를 들어, 섬유가 에폭시 수지 및 다른 중합체와 같은 플라스틱 내로 통합되어 플라스틱의 강도를 향상시킬 수 있다. 섬유-강화 플라스틱 구조물이 에폭시 결합제 내의 섬유로부터 형성된 예가 때때로 본 명세서에 예로서 기술된다. 일반적으로, 폴리카르보네이트(PC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), PC/ABS 블렌드, 에폭시 등과 같은 플라스틱을 비롯한 임의의 적합한 유형의 플라스틱이 섬유에 의해 강화될 수 있다.

예시적인 섬유-강화 플라스틱 구조물이 도 1에 도시되어 있다. 도 1의 예에서, 섬유-강화 플라스틱 구조물(10)은 직사각형 링(ring) 형상을 갖는다. 이는 단지 예시적인 것이다. 섬유-강화 구조물(10)은 원형 링, 직선 및 곡선 변들을 갖는 링으로 형성될 수 있거나, L-형상의 바(bar), 직선 바, 곡선 바로 형성될 수 있거나, 다른 적합한 형상으로 형성될 수 있다.

섬유-강화 구조물(10)은 세그먼트(12) 및 세그먼트(14)와 같은 다수의 부분을 포함할 수 있으며, 이들 부분 각각은 상이한 유형의 섬유를 사용하여 형성될 수 있다. 예로서, 세그먼트(12)는 탄소-섬유-강화 플라스틱과 같은 비-방사선-투과성(즉, 방사선-불투과성) 재료로부터 형성될 수 있고, 세그먼트(14)는 유리-섬유-강화 플라스틱과 같은 방사선-투과성 재료로부터 형성될 수 있다. 필요할 경우, 다른 섬유-강화 재료가 구조물(10)의 세그먼트들(12, 14)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 또한, 2개 초과의 상이한 세그먼트가 구조물(10)에 형성될 수 있다. 이들 세그먼트는 구조물(10) 상의 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 세그먼트(12)는 직사각형 링 구조물의 4개의 변 중 임의의 변 상에 배치될 수 있고, 직사각형 링 구조물의 4개의 코너 중 임의의 코너를 포함할 수 있으며, 직사각형 링 구조물의 1개, 2개, 3개, 또는 4개의 코너를 지나 연장될 수 있고, 직사각형 링 구조물의 한 변을 따라 다수의 세그먼트를 포함할 수 있으며, 직사각형 링 구조물의 대향하는 변들 상에 다수의 세그먼트를 포함할 수 있고, 원형 링 또는 다른 형상의 재료의 링 또는 스트립(strip) 상에 다수의 세그먼트를 포함할 수 있으며, 직사각형 링, 원형 링, 재료의 직선 또는 곡선 부분 상에 다중-세그먼트 구성으로 동일한 크기 또는 상이한 크기의 세그먼트들을 포함할 수 있고, 또는 방사선-투과성 및 방사선-불투과성 섬유-강화 부분들의 임의의 다른 패턴을 포함할 수 있다. 도 1의 예는 단지 예시적인 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 섬유-강화 구조물(10)은 전자 디바이스 커버(32)와 같은 제품 내에 통합될 수 있다. 커버(32)는 플랩(flap)(22)과 같은 상부 플랩 및 플랩(24)과 같은 하부 플랩을 구비할 수 있다. 플랩들(22, 24)은 플라스틱, 가죽, 또는 다른 적합한 재료로부터 형성될 수 있다. 필요할 경우, 커버(32)는 플랩들을 구비하지 않을 수 있다. 예를 들어, 커버(32)는 커버 내의 슬롯(slot) 또는 다른 리세스(recess) 내에 전기 디바이스와 같은 컴포넌트를 수용하는 슬립 케이스(slip case) 설계를 사용하여 구현될 수 있다. 도 2의 커버(32)는 단지 예시적인 예이다.

전자 디바이스(26)가 커버(32) 내에 장착될 수 있다. 전자 디바이스(26)는 예를 들어 태블릿 컴퓨터, 또는 하우징(28)과 같은 하우징 및 디스플레이(30)와 같은 디스플레이를 구비한 다른 전자 장비일 수 있다. 하우징(28)은 금속, 유리, 세라믹, 섬유-강화 플라스틱, 다른 재료, 또는 이들 재료의 조합으로부터 형성될 수 있다. 필요할 경우, 하우징(28)은 섬유-강화 플라스틱의 다수의 부분(예컨대, 유리-섬유-강화 플라스틱의 하나 이상의 세그먼트 또는 다른 부분들, 탄소-섬유-강화 플라스틱의 하나 이상의 세그먼트 또는 다른 부분들 등)으로부터 형성될 수 있다. 섬유-강화 플라스틱 구조물(10)이 커버(32)와 같은 구조물을 위한 지지체를 제공하는 데 사용되는 예시적인 배열이 때때로 본 명세서에 예로서 기술된다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것이다. 섬유-강화 플라스틱 구조물(10)은 임의의 적합한 장치(예컨대, 전기 장비, 컴퓨터 액세서리, 다른 제품 등) 내로 통합될 수 있다.

상부 플랩(22) 및 하부 플랩(24)은 힌지(hinge) 축(20)을 따라 커버(32)의 가요성 부분에 의해 연결될 수 있다. 커버(32)를 개방하는 것이 요구될 때, 사용자는 전방 플랩(22)을 방향(16)으로 들어올릴 수 있어서, 전방 플랩(22)은 후방 플랩(24)에 대해 축(20)을 중심으로 회전하게 된다. 커버(32)를 폐쇄하는 것이 요구될 때, 사용자는 전방 플랩(22)을 방향(18)으로 내릴 수 있다.

커버(32)의 플랩들 중 하나 또는 둘 모두에는 도 1의 섬유-강화 구조물(10)과 같은 구조물이 제공될 수 있다. 이들 섬유-강화 구조물은 커버(32)의 잠재적으로 가요성인 플라스틱 또는 가죽 재료를 제위치로 유지하는 것을 돕는 내부 지지 리브(rib)로서 역할할 수 있다. 구조물(10)의 세그먼트(12)가 (이러한 예에서) 탄소-섬유-강화 플라스틱으로부터 형성되기 때문에, 세그먼트(12)는 세그먼트(14)보다 더욱 강직성(더욱 강성)인 경향을 가질 것이고, 따라서 플랩(22)의 강직성인 비가요성 부분을 생성하는 것을 도울 것이어서, 플랩(22)은 사용자에 의해 개방 및 폐쇄될 때 과도하게 휘어지지 않게 된다.

도 3은 플랩(22)이 그의 폐쇄된 위치로 있는 구성에서, 도 2의 선(38)을 따라 취한 그리고 방향(40)으로 본 커버(32) 및 전자 디바이스(26)의 측단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(26)는 무선-주파수 무선 신호(36)를 송신 및 수신하는 안테나(34)와 같은 안테나 구조물을 포함할 수 있다. 무선 신호(36)는 섬유-강화 구조물(10)의 방사선-투과성 부분(14) 및 커버(32)의 재료를 통과할 수 있다. 안테나(34)가 섬유-강화 구조물(10)의 탄소-섬유-강화 부분(12) 아래에 배치되지 않기 때문에, 안테나(34) 및 관련 무선-주파수 안테나 신호(36)는 전도성 재료에 의해 차단되지 않을 것이다.

섬유-강화 구조물(10)은 임의의 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 예로서, 섬유-강화 구조물(10)(예컨대, 세그먼트(12) 및/또는 세그먼트(14))은 도 4에 도시된 바와 같은 삼각형 단면 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 섬유-강화 플라스틱 구조물(10)은 도 5에 도시된 바와 같은 직사각형 단면 형상을 가질 수 있다. 도 6은 L-형상의 단면을 갖는 예시적 구성의 섬유-강화 플라스틱 구조물(10)의 단면도이다. 필요할 경우, 다른 단면 형상(예컨대, T-형상 등) 및 이들 단면 형상의 조합을 갖는 세그먼트가 사용될 수 있다. 섬유-강화 플라스틱 구조물(10)에는, 대응하는 단면 형상을 가진 주형을 사용하여, (예컨대, 대략적으로 형성된 구조물을 원하는 완성된 형상으로 연마하기 위한) 기계가공을 사용하여, 성형 및 기계가공 기술의 조합을 사용하여, 또는 다른 적합한 제조 기술을 사용하여 원하는 단면 형상이 제공될 수 있다.

도 7은 구조물(10)과 같은 섬유-강화 플라스틱 구조물이 형성되어 조립체 내로 통합될 수 있는 방법을 보여주는 다이어그램이다.

유리 섬유 및 탄소 섬유가 에폭시와 같은 미경화 플라스틱 수지의 각각의 시트 내로 통합될 수 있다. 이러한 유리-섬유 재료 및 탄소-섬유 재료의 시트들(때때로, 프리프레그 시트들로 지칭됨)은 적절한 형상으로 절단되어, 레이아웃 공구(layout tool)(42)를 사용하여 서로 인접하게 작업 표면 상에 배열될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 프리프레그 재료(46)는 좌측 유리-섬유 프리프레그 시트(14L)와 우측 유리-섬유 프리프레그 시트(14R)와 중앙 탄소-섬유 프리프레그 시트(12M)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 상이한 유형의 섬유를 가진 임의의 적합한 수의 재료의 시트들(예컨대, 각각 잠재적으로 상이한 유형의 섬유를 가진 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 또는 5개 이상의 개별 시트들)이 존재할 수 있다. 유리-섬유 프리프레그의 2개의 시트 및 탄소-섬유 프리프레그의 단일 시트가 존재하는 도 7의 예는 단지 예시적인 것이다.

프리프레그 재료(46)는 종방향 축(치수)(44)에 평행한 길이(L) 및 직교하는 측방향 치수(50)에 평행한 높이(H)를 가질 수 있다. 길이(L)는 예로서 0.1 내지 3 m, 3 m 미만, 3 m 초과, 0.5 내지 1 m, 0.5 내지 2 m, 0.5 m 미만, 0.5 m 초과, 1 m 초과, 2 m 미만, 5 m 초과, 5 m 미만, 또는 임의의 다른 적합한 길이일 수 있다. 높이(H)는 예로서 50 내지 100 mm, 10 mm 미만, 10 mm 초과, 50 mm 미만, 50 mm 초과, 200 mm 미만, 200 mm 초과, 300 mm 미만, 300 mm 초과 등일 수 있다. 프리프레그 재료(46)의 (도 7의 시점에서 페이지 안으로의) 두께는 예를 들어 0.05 mm, 0.1 mm 미만, 0.1 mm 초과, 0.1 mm, 0.05 내지 0.2 mm, 0.3 mm 미만, 0.1 mm 초과, 0.4 mm 미만, 0.4 mm 초과 등일 수 있다. 도 7의 예시적인 구성에서, 프리프레그 재료(46)는 긴 직사각형 레이아웃을 갖는다. 필요할 경우, 프리프레그 재료(46)는 다른 형상을 가질 수 있다. 도 7의 예는 단지 예시적인 것이다.

유리-섬유-강화 세그먼트(14)와 탄소-섬유-강화 세그먼트(12) 사이의 연결부가 충분하게 강한 것을 보장하기 위해, 측방향 치수(50)에 관하여 0이 아닌 각도로 시트들(14L, 12M, 14R)의 에지들(48)을 절단하는 것이 바람직할 수 있다. 필요할 경우, 에지들(48)은 곡선 부분들, 지그재그(zigzag) 부분들, 직선 및 곡선 부분들, 또는 종방향 치수(44)를 따라 프리프레그 재료의 상이한 유형들 사이의 계면을 차지하는(spread out) 다른 구성을 가질 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 에지들(48)은 측방향 치수(50)로 프리프레그 재료(46)의 높이(H)에 걸쳐 이어질 수 있고, 프리프레그 재료(46)의 길이를 따라 적어도 일부의 종방향 거리(W)를 포함할 수 있다. W의 값은 예로서, 10 내지 80 mm, 80 mm 미만, 10 mm 초과 등일 수 있다. 부분들(14L, 14R) 내의 유리 섬유 및 부분(12M) 내의 탄소 섬유는 도 7에서 섬유(56)에 의해 나타낸 바와 같이, 종방향 축(44)에 평행하게 배향될 수 있다. 섬유(56)가 주로 레이아웃의 길이를 따라 연장되는 도 7의 섬유(56)의 예시적인 배향은 제품 강도를 향상시키는 데 도움이 될 수 있다. 그러나, 필요할 경우, 직조(woven) 프리프레그 또는 상이한 방향들로 배향된 섬유를 가진 프리프레그가 사용될 수 있다. 예로서, 직조 프리프레그는 단면을 통한 강도 및/또는 강직성이 요구되는 상황 또는 제조 동안 프리프레그를 함께 유지하는 것이 바람직한 상황에 사용될 수 있다. 상이한 특성을 가진 프리프레그의 다수의 층이 또한 사용될 수 있다(일부 층에는 종방향으로 배향된 섬유가 제공될 수 있고, 일부 층은 직조 섬유를 구비할 수 있는 등).

공구(42)를 사용하여 프리프레그 재료(46)(예컨대, 단일 층 또는 다수의 층)를 레이아웃한(laying out) 후에, 롤링 공구(52)와 같은 제조 장비가 프리프레그 롤(58)과 같은 프리프레그의 롤(즉, 프리프레그의 긴 로드(rod) 또는 스트랜드(strand))을 형성하기 위해 프리프레그 재료(46)(예컨대, 단일 층 또는 다수의 층)를 종방향 축(46)을 중심으로 자신 상으로 롤링시키도록 사용될 수 있다. 필요할 경우, 섬유(54)와 같은 선택적인 섬유가 롤링 공정 동안 프리프레그 재료(46)의 중심 내로 통합될 수 있다. 섬유(54)는 유리 또는 다른 유전체와 같은 재료로부터 형성될 수 있거나, 다른 적합한 재료로부터 형성될 수 있다. 섬유(54)의 직경은 약 1 mm, 2 mm 미만, 1 mm 초과, 0.5 내지 2 mm, 또는 다른 적합한 크기일 수 있다. 섬유(54)의 존재는 롤 내로 통합되는 탄소 섬유의 양을 감소시키는 데(잠재적으로 비용을 절감하는 데) 도움이 될 수 있으며, 롤의 취급을 용이하게 할 수 있다.

롤링된 상태에서, 롤(58)의 유리-섬유 및 탄소-섬유 프리프레그는 좌측 유리-섬유 부분(14L)의 노출된 부분에 대한 길이(L1), 탄소-섬유 부분(12M)의 노출된 (최외측) 부분에 대한 길이(W+L2), 및 우측 유리-섬유 부분(14R)의 노출된 부분에 대한 길이(W+L1)를 특징으로 할 수 있다. 에지들(48)의 0이 아닌 각도의 존재로 인해, 롤(58)의 단면 전체에 걸쳐 폭(W)을 따라 유리 섬유와 탄소 섬유 사이에 점진적인 전이가 존재한다.

예를 들어, 부분(14L)의 영역(L1)에, 유리 섬유만이 존재할 것이다. 부분(12M)의 영역(L2)에, 탄소 섬유만이 존재할 것이다. 그러나, 부분(14L)의 영역(L1)과 부분(12M)의 영역(L2) 사이의 전이 영역(W)에는, 롤(58)의 완전 유리 섬유 섹션과 롤(58)의 완전 탄소 섬유 섹션 사이에서 롤(58)의 길이를 따른 거리의 함수로서 완만한 전환부가 존재할 것이다. 롤(58)의 부분(12M)과 부분(14R) 사이의 전이도 마찬가지로 탄소 섬유와 유리 섬유 사이에서 완만한 전이를 나타낼 것이다. 롤(58)의 탄소 섬유 세그먼트와 유리 섬유 세그먼트 사이의 연결부에서 탄소 섬유와 유리 섬유의 각각의 농도에서의 완만한 전이가 존재하기 때문에, 형성되는 완성된(경화된) 섬유-강화 플라스틱 부품들에서 이들 연결부의 결과적인 강도가 향상될 것이다. 완만한 전이는 또한 일반적으로 가시적으로 더 매끄러울 것이고, 감소된 뒤틀림을 나타낼 수 있어서, 미적 특성을 개선할 수 있다.

미경화 프리프레그 롤(58)을 경화시키기 위해, 미경화 프리프레그 롤(58)을 주형 공구(60) 내의 홈 또는 다른 형상부 내로 삽입할 수 있다. 주형 공구(60)는 2개 이상의 부분을 갖는 가열 및 가압된 주형을 포함할 수 있다. 예로서, 주형은 직사각형 링 레이아웃 및 V-형상의 단면을 갖는 홈을 가진 하부 금속 플레이트를 구비할 수 있으며, 평탄한 상부 금속 플레이트를 구비할 수 있다. 필요할 경우, 다른 유형의 단면 형상(예컨대, U-형상, 반-원형, 직사각형 등)이 사용될 수 있다. 롤(58)의 섹션들(14L, 14R)의 단부들은 주형(60) 내에서 서로 맞닿을 수 있어서, 성형 후에 완전한 링 형상이 형성될 것이다.

미경화 프리프레그 롤(58)을 주형 내로 삽입한 후에, 에폭시(또는 다른 플라스틱)를 경화시키기 위해 주형에 압력 및 상승된 온도가 가해질 수 있다. 예로서, 가열 및 가압된 주형 장비(60)는 주형(60) 및 프리프레그 재료의 온도를 (예로서) 3 내지 90분, 0.1 내지 200분, 1분 미만, 1분 초과, 4분 미만, 4분 초과, 1 내지 50분, 5 내지 20분, 20분 미만, 20분 초과, 30 내지 45분, 45분 미만, 또는 45분 초과 동안 120 내지 200℃로 상승시키도록 열을 가할 수 있다. 주형(60)의 열 및 압력은 프리프레그 롤을 경화시켜서 경화된 섬유-강화 플라스틱 부품을 생성할 것이다. 플라스틱의 유편(stray piece)은 디플레쉬(deflash) 공정을 사용하여(예컨대, 스크레이퍼, 블레이드, 또는 다른 장비를 사용하여) 경화 후에 제거될 수 있으며, 이로써 도 7의 완성된 섬유-강화 플라스틱 구조물(10)이 생성된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 섬유-강화 플라스틱 구조물(10)은 유리-섬유-강화 세그먼트(14)와 같은 방사선-투과성 섹션을 구비할 수 있고, 탄소-섬유-강화 세그먼트(12)와 같은 강성의 방사선-불투과성 섹션을 구비할 수 있다(즉, 세그먼트(12)는 세그먼트(14)보다 방사선-투과성이 낮을 수 있다). 세그먼트(14)는 롤(58)의 부분들(14L, 14R)로부터 형성될 수 있고, (부분들(14L, 14R)의 단부들이 주형 내에서 서로 맞닿는) 연결부(62)와 같은 연결부를 구비할 수 있다.

섬유-강화 플라스틱 구조물(10)을 완성된 제품(66) 내로 통합시키기 위해 조립 장비(64)가 사용될 수 있다. 제품(66)은 전자 디바이스(예컨대, 태블릿 컴퓨터)를 위한 가요성 커버와 같은 액세서리일 수 있으며, 태블릿 컴퓨터, 컴퓨터, 휴대용 전화기 또는 다른 핸드헬드 디바이스, 휴대용 컴퓨터, 뮤직 플레이어, 텔레비전, 또는 다른 전자 장비 내의 하우징 벽 또는 내부 하우징 구조물일 수 있고, 또는 임의의 다른 적합한 조립체 또는 장비와 관련될 수 있다.

전술한 내용은 단지 본 발명의 원리에 대한 예시이며, 다양한 변형예들이 본 발명의 범주 및 사상을 벗어남이 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims

무선 디바이스 커버(wireless device cover)로서,
지지 프레임(support frame)을 포함하는 전방 플랩(front flap);
후방 커버; 및
상기 전방 플랩의 에지 및 상기 후방 커버의 에지에 결합되고, 상기 전방 플랩이 상기 후방 커버에 대해 회전할 수 있게 하는 힌지(hinge)를 형성하는 가요성 부분(flexible portion)을 포함하고,
상기 지지 프레임은,
제1 세트의 섬유들에 의해 강화된 플라스틱 재료를 포함하는 제1 영역,
제2 세트의 섬유들에 의해 강화된 플라스틱 재료를 포함하는 제2 영역 - 상기 제2 세트의 섬유들은 방사선-투과성(radio-transparent) 재료를 추가로 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 무선 디바이스 커버 내에 배치되도록 의도된 무선 디바이스 내에 포함되는 안테나와 정렬되도록 구성됨 - , 및
상기 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치되는 제3 영역 - 상기 제3 영역에서 상기 제1 세트의 섬유들이 상기 제2 세트의 섬유들로 점진적으로 전이됨(transition) - 을 추가로 포함하는, 무선 디바이스 커버.
제1항에 있어서, 상기 지지 프레임은 링(ring)의 형상으로 형성되고, 상기 전방 플랩의 주변부를 따라 배치되는, 무선 디바이스 커버.
제2항에 있어서, 상기 링은 둥근 코너를 갖는 직사각형을 추가로 포함하는, 무선 디바이스 커버.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 세트의 섬유들은 상기 링의 방향으로 배향되는, 무선 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 세트의 섬유들은 다방향성 위브(multi-directional weave)로 배향되는, 무선 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제1 세트의 섬유들은 탄소 섬유로 구성되는, 무선 디바이스 커버.
제6항에 있어서, 상기 제2 세트의 섬유들은 유리 섬유로 구성되는, 무선 디바이스 커버.
제7항에 있어서, 상기 플라스틱 재료는 에폭시 수지로 구성되는, 무선 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 링은 직사각형 단면을 갖는, 무선 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 링은 L-형상의 단면을 갖는, 무선 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 링은 삼각형 단면을 갖는, 무선 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 후방 커버는 제2 지지 프레임을 포함하고, 상기 제2 지지 프레임은,
제1 세트의 섬유들에 의해 강화된 플라스틱 재료를 포함하는 제1 영역,
제2 세트의 섬유들에 의해 강화된 플라스틱 재료를 포함하는 제2 영역 - 상기 제2 세트의 섬유들은 방사선-투과성 재료를 추가로 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 무선 디바이스 커버 내에 배치되도록 의도된 무선 디바이스 내에 포함되는 안테나와 정렬되도록 구성됨 - , 및
상기 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치되는 제3 영역 - 상기 제3 영역에서 상기 제1 세트의 섬유들이 상기 제2 세트의 섬유들로 점진적으로 전이됨 - 을 추가로 포함하는, 무선 디바이스.
무선 디바이스 커버를 위한 지지 프레임을 형성하는 방법으로서,
제1 세트의 섬유들을 수용하고, 상기 제1 세트의 섬유들을 레이아웃 공구(layout tool)의 제1 영역 내에 위치시키는 단계;
방사선-투과성 재료로부터 형성된 제2 세트의 섬유들을 수용하고, 상기 제2 세트의 섬유들을 레이아웃 공구의 제2 영역 내에 위치시키는 단계 - 상기 제2 세트의 섬유들의 일부는, 상기 제1 세트의 섬유들이 상기 제2 세트의 섬유들로 점진적으로 전이되는 제3 영역을 생성하도록 상기 제1 세트의 섬유들과 중첩될 수 있게 됨 - ;
상기 제1 및 제2 세트의 섬유들을 수지 및 경화제로 함침시킴(impregnating)으로써 프리프레그 층(prepreg layer)을 생성하는 단계;
적어도 하나의 프리프레그 층을 주형(mold) 내에 배치하는 단계 - 상기 주형은 상기 적어도 하나의 프리프레그 층을 지지 프레임으로 형상화하도록 구성됨 - ;
상기 적어도 하나의 프리프레그 층을 경화시키는 단계;
상기 결과적으로 생성된 지지 프레임으로부터 임의의 과잉 재료를 트리밍(trimming)하는 단계; 및
상기 지지 프레임을 무선 디바이스 커버의 가요성 전방 플랩에 결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 제2 영역은 상기 무선 디바이스 커버 내에 위치되도록 의도된 무선 디바이스 내의 안테나와 정렬되도록 구성되는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 경화 공정 동안 상기 적어도 하나의 프리프레그 층을 압력 하에 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프리프레그 층을 경화시키는 단계는 미리설정된 양의 시간 동안 상기 프리프레그 층들에 열을 가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프리프레그 층을 경화시키는 단계는 상기 적어도 하나의 프리프레그 층을 자외 방사선(ultraviolet radiation)에 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 세트의 섬유들은 탄소 섬유로 구성되는, 방법.
제18항에 있어서, 상기 제2 세트의 섬유들은 유리 섬유로 구성되는, 방법.
제19항에 있어서, 상기 플라스틱 재료는 에폭시 수지로 구성되는, 방법.