KR20190131526A - 얇은 고강성 라미네이트, 이를 포함하는 휴대용 전자 장치 하우징 및 이와 같은 라미네이트 및 휴대용 전자 장치 하우징을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

얇은 고강성 라미네이트, 이를 포함하는 휴대용 전자 장치 하우징 및 이와 같은 라미네이트 및 휴대용 전자 장치 하우징을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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테오파니스 테오파너스
니킬 베르게스
셰드 무함마드 카시프
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사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

본 개시는 얇은 고강성 라미네이트,이를 포함하는 휴대용 전자 장치 하우징, 및 이와 같은 라미네이트 및 휴대용 전자 장치 하우징의 제조 방법을 포함한다. 일부 라미네이트는 각각 매트릭스 재료 내에 분산된 섬유를 가지는 둘 이상의 라미나를 포함하고, 여기서 상기 라미네이트는 폭, 폭에 수직이고 상기 폭의 대략 1.25 내지 대략 1.80배인 길이, 상기 폭과 상기 길이 각각에 수직이고 대략 1.0mm와 내지 대략 1.5mm인 두께, 상기 폭을 따른 제 1 휨 강도 및 상기 길이를 따르며 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 30배인 제 2 휨 강도를 가진다.

Description

얇은 고강성 라미네이트, 이를 포함하는 휴대용 전자 장치 하우징 및 이와 같은 라미네이트 및 휴대용 전자 장치 하우징을 제조하기 위한 방법
본 출원은 2017. 3. 19에 출원된 미국 임시특허출원 제62/473,480호의 우선권의 이익을 주장하며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 섬유 강화 복합재(fiber-reinforced composites)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대용 전자 장치(예를 들어, 랩탑) 하우징을 포함하여 다양한 적용 분야에 사용하기에 적합한 얇은 고강성 라미네이트(laminates)에 관한 것이다.
섬유 강화 복합재는 종래의 재료로 형성된 유사한 구조와 비교할 때 고강성 및 고강도뿐만 아니라 비교적 낮은 중량과 같은 유리한 구조적 특성을 가지는 구조를 형성하는 데 사용될 수 있다. 결과적으로, 섬유 강화 복합재는 자동차, 항공 우주 및 가전 제품 산업을 포함한 광범위한 산업의 다양한 적용 분야에 사용된다.
많은 적용 분야에서, 구조의 강성을 증가시키기 위한 섬유 강화 복합재의 사용은 구조의 크기, 무게 및/또는 비용 요건에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 전형적인 휴대용 전자 장치는 비교적 작고(예를 들어, 박판(thin-walled)), 가벼우며, 저렴한 반면, 장치의 구성 요소(예를 들어, 스크린, 프로세서, 보드, 사용자 입력 장치, 기타 구성 요소 등)를 수용하며 손상으로부터 구성 요소를 보호하기 위해 충분한 강성을 가져야 하는 하우징을 포함한다.
충분히 얇은 이와 같은 적용 분야에 사용하기 위한 섬유 강화 복합재는 요구되는 만큼 강성이 충분하지 않을 수 있고, 요구되는 강성을 가질 경우 충분히 얇지 않을 수 있다.
본 라미네이트의 일부 실시예는 비교적 작은 두께(예를 들어, 대략 2.00, 1.75, 1.50 또는 1.25mm 미만)뿐만 아니라 비교적 높은 휨(deflection) 저항성을 가짐으로써 이러한 요구를 해결할 수 있다. 예를 들어, 라미네이트의 에지가 간단하게 지지되고 100N의 힘이 라미네이트의 중심에 수직으로 적용될 때, 라미네이트의 중심은 대략 4.0, 3.9, 3.8, 3.7, 3.6 또는 3.5mm 미만으로 휠 수 있다. 일부 라미네이트에서, 이러한 유리한 구조적 특성은 폭 및 폭보다 큰(예를 들어, 약 1.5배 더 큼) 길이, 폭을 따라 제 1 휨 강도(flexural rigidity) 및 길이를 따라 제 1 휨 강도의 10 내지 30배 또는 14 내지 26배인 제 2 휨 강도를 가지는 라미네이트에 의해 제공될 수 있다. 일부 라미네이트에서, 이러한 휨 강도는 각각 폭과 정렬되는 섬유를 가지는 둘 이상의 단방향 제 1 라미나(laminae)의 레이업(layup) 및 각각 길이와 정렬되는 섬유를 가지며 둘의 제 1 라미나 사이에 배치되는 하나 이상의 단방향 제 2 라미나를 사용하여 달성될 수 있다.
"결합된(coupled)"이라는 용어는 반드시 직접적이 아니고 반드시 기계적이 아니더라도 연결된 것으로 정의된다. "결합된" 두 아이템은 서로 일체가 될 수도 있다. 단수 용어("a" 및 "an")는 본 개시가 명시적으로 달리 요구하지 않는 한 하나 이상으로 정의된다. "실질적으로"라는 용어는 당업자에게 이해되는 바와 같이 명시된 것이 반드시 전체적으로 그러한 것이 아니라 대체로 그러한 것으로 정의된다(명시된 것을 포함, 예를 들어, 실질적으로 90도는 90도를 포함하고 실질적으로 평행은 평행을 포함). 임의의 개시된 실시예에서, 용어 "실질적으로" 및 "대략"은 명시된 것의 "범위(백분율) 내"로 치환될 수 있으며, 상기 백분율은 0.1, 1, 5 및 10%를 포함한다.
"및/또는"은 "및" 이나 "또는"을 의미한다. 예로서, A, B 및/또는 C는 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B의 조합, A와 C의 조합, B와 C의 조합, 또는 A, B 및 C의 조합을 포함한다. 다시 말하면, "및/또는"은 논리합으로 작용한다.
또한, 특정 방식으로 구성된 장치 또는 시스템은 적어도 그러한 방식으로 구성되지만, 구체적으로 설명된 것과 다른 방식으로 구성될 수도 있다.
용어 "포함한다(comprise)"("포함한다(comprises)" 및 "포함하는(comprising)"과 같은 임의의 형태), "가진다(have)"("가진다(has)" 및 "가지는(having)"과 같은 임의의 형태), "포함한다(include)"("포함한다(includes)" 및 "포함하는(including)"과 같은 임의의 형태)는 개방형 연결 동사이다. 결과적으로, 하나 이상의 구성요소를 “포함하는(comprises)," "가지는(has)," 또는 "포함하는(includes)" 장치는 하나 이상의 구성요소를 소유하지만 그러나 오직 이들 구성요소만을 소유하는 것으로 제한되지 않는다. 마찬가지로, 하나 이상의 단계를 “포함하는(comprises)," "가지는(has)," 또는 "포함하는(includes)," 방법은 하나 이상의 단계를 소유하지만 그러나 오직 이들 단계만을 소유하는 것으로 제한되지 않는다.
장치, 시스템, 및 방법 중 어느 하나의 임의의 실시예는 설명된 단계, 구성요소 및/또는 특징 중 임의의 것으로 구성되거나 또는 설명된 단계, 구성요소 및/또는 특징 중 임의의 것을 필수적으로 하여 구성될 수 있다(포함하다(comprise)/가지다(have)/포함하다(include) 외에). 따라서, 임의의 청구항에서 용어 “~로 구성되다(consist of)”또는 “~을(를) 필수적으로 하여 구성되다(consisting essentially of)”는 상기 개방형 연결동사가 사용된 주어진 청구항의 범위를 변경하기 위하여 상기 나열된 개방형 연결동사를 대체할 수 있다.
본 개시 또는 실시예들의 특성에 의해 명시적으로 금지되지 않는 한, 일 실시예의 특징 또는 특징들은 설명되거나 도시되지 않았더라도 다른 실시예들에 적용될 수 있다.
실시예와 관련된 일부 세부 사항은 위에서 설명되었고 다른 일부는 아래에서 설명된다.
다음의 도면은 예시적인 것이며 제한적인 것은 아니다. 간결함과 명료함을 위해, 주어진 구조의 모든 특징이 해당 구조가 나타나는 모든 도면에서 항상 참조 번호가 표시되지는 않는다. 동일한 참조 번호가 반드시 동일한 구조를 나타내는 것은 아니다. 오히려, 동일한 참조 번호는 동일하지 않은 참조 번호와 같이 유사한 특징 또는 유사한 기능을 가지는 특징을 나타내는 데에 사용될 수 있다.
도 1a는 본 라미네이트의 일 실시예의 개략적인 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 라인 1B-1B에 따라 얻어진 도 1a의 라미네이트의 개략적인 측 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 라인 1C-1C에 따라 얻어진 도 1a의 라미네이트의 개략적인 단면도이다.
도 1d는 도 1a의 라미네이트의 개략적인 분해도이다.
도 2a 및 2b는 본 라미네이트의 일부에 사용하기에 적합할 수 있는 라미나의 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 라미네이트의 일부에 사용하기에 적합할 수 있는 단방향 섬유 테이프의 섹션으로부터 형성된 라미나의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 라미네이트 중 하나 이상을 포함하는 본 랩탑 하우징의 일 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 5a는 도 4의 랩탑 하우징의 에이 커버의 개략적인 저면도이다.
도 5b는 도 5a의 라인 5B-5B에 따라 얻어진 도 5a의 에이 커버의 개략적인 단면도이다.
도 6은 하중에 응답하여 라미네이트의 휨을 측정하기 위한 방법을 도시한다.
도 7은 본 개시의 라미네이트에 대한 휨 대 90도 플라이 두께를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 개시의 3개의 라미네이트에 대한 휨의 실측치 및 예측치를 나타내는 그래프이다.
본 라미네이트는, 예를 들어, 차량 구성 요소, 항공기 구성 요소, 가전 제품 구성 요소 등의 제조를 포함하여 얇은 고강성 라미네이트가 요구되는 다양한 적용 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1a 내지 1d는 휴대용 전자 장치 하우징에 사용하도록 구성된 본 라미네이트의 일 실시예(10)를 도시한다. 더욱 상세하게, 라미네이트(10)는 랩탑 하우징(예를 들어, 110)의 에이 커버(예를 들어, 134)에 사용하기 위한 것이다(보다 상세히 후술 됨). 그러나, 본 라미네이트의 다른 실시예는 임의의 적합한 휴대용 전자 장치 하우징 예를 들어, 이동 전화, 디지털 어시스턴트, 호출기, 태블릿, 미디어 플레이어, 핸드헬드 게임 장치, 카메라, 시계, 내비게이션 장치 등의 하우징 등에 사용될 수 있다.
본 라미네이트는 각각의 적용 분야에 따라 치수 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 라미네이트(10)는 길이(14) 및 길이에 수직이고 길이보다 작은 폭(18)을 포함한다. 길이(14) 및 폭(18)은 각각 직선을 따라 라미네이트의 외부 모서리 사이에서 측정된 거리이다. 길이는 반드시 그런 것은 아니지만 최대 거리일 수 있다. 길이(14)는 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 또는 35센티미터(cm) 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 크거나 실질적으로 동일할 수 있고(예를 들어, 대략 31cm) 및/또는 폭(18)의 1.25, 1.30, 1.35, 1.40, 1.45, 1.50, 1.55, 1.60, 1.65, 1.70, 1.75, 또는 1.80배 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 크거나 실질적으로 동일할 수 있다. 폭(18)은 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 또는 30cm 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 크거나 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, 대략 21cm). 라미네이트(10)는 직사각형이다. 그러나, 본 라미네이트의 다른 실시예는 삼각형, 정사각형 또는 다른 다각형(날카 롭고 및/또는 둥근 모서리), 원형, 타원형 또는 다른 둥근 형태 또는 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 본 라미네이트의 일부 실시예는 하나 이상의 개구, 노치 등을 포함할 수 있으며, 이는 라미네이트를 구조로 통합하는 것을 용이하게 할 수 있다. 예시하기 위해, 휴대용 전자 장치의 하우징에 사용하기 위한 본 라미네이트의 실시예에서, 이러한 개구(들), 노치(들) 등은 휴대용 전자 장치의 다른 구성 요소(들)(예를 들어, 버튼(들), 기타 사용자 입력 장치(들), 카메라(들) 등)의 장착 및/또는 동작을 허용할 수 있다.
라미네이트(10)는 길이(14) 및 폭(18) 모두에 수직으로 측정되는 두께(22)(도 1b)를 가진다. 두께(22)는 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0mm 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 작거나 실질적으로 동일할 수 있다. 라미네이트(10)의 경우, 두께(22)는 라미네이트 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하다. 그러나, 본 라미네이트의 다른 실시예는 다양한 두께를 가질 수 있다. 후술되는 바와 같이, 본 발명의 라미네이트의 실시예는 적어도 이들 각각의 라미나의 선택을 통해 이러한 비교적 낮은 두께에서 휨에 대해 비교적 높은 저항을 가질 수 있다.
본 라미네이트는 각각 압밀된(consolidated)(예를 들어, 열 및/또는 압력을 사용하여) 둘 이상의 라미나(예를 들어, 34a-34i)를 포함하는 라미네이트이다. 라미네이트(10)는 9개의 라미나(34a-34i)를 포함한다. 그러나, 본 라미네이트의 다른 실시예는 임의의 적합한 수의 라미나를 포함할 수 있다(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 또는 그 이상의 라미나).
라미나(34a-34i) 각각은 길이(38) 및 길이에 직각이고 길이보다 작은 폭(42)을 가지며, 여기서 길이와 폭은 각각 직선을 따라 측정된 라미나의 외부 모서리 사이의 거리이다(도 1c의 라미나(34a)에 대해 표시). 길이(38)는 반드시 그런 것은 아니지만 최대 거리 일 수 있다. 각각의 라미나는 라미네이트(10)의 형상 및 치수에 대응하는 형상 및 치수를 가진다. 예시하기 위해, 각각의 라미나에 대해, 길이(38)는 라미네이트(10)의 길이(14)와 정렬되고 실질적으로 동일하고, 폭(42)은 라미네이트의 폭(18)과 정렬되고 실질적으로 동일하다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "정렬된"은 평행에 대해 10도 이내를 의미한다. 추가적으로 예시하기 위해, 각각의 라미나의 가장 큰 면은 라미네이트(10)의 가장 큰 면의 표면적과 실질적으로 동일한 표면적을 가진다. 추가로 설명하기 위해, 각각의 라미나는 직사각형이다. 다른 실시예에서, 라미네이트의 하나 이상의 라미나는 라미네이트의 형상 및/또는 치수와 상이한 형상 및/또는 치수를 가질 수 있다. 이러한 라미나는 예를 들어 라미네이트 전체보다 작은 라미네이트의 부분에 강성 및 강도를 부가하기 위해 사용될 수 있다.
라미네이트(10)에서, 각각의 라미나(34a-34i)는 대략 0.13mm 내지 대략 0.16mm인 압밀전(pre-consolidation) 두께(46)를 가진다(도 1c에서 라미나(34a)에 대해 표시). 본 라미네이트의 다른 실시예에서, 라미나는 각각 임의의 적합한 두께예를 들어, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17, 0.18, 0.19, 0.20, 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 또는 0.50mm 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 크거나 실질적으로 동일한 압밀전 두께(예를 들어, 46)를 포함할 수 있다.
라미나(34a-34i) 각각은 매트릭스 재료(62) 내에 분산된 섬유(58)를 포함한다. 본 라미네이트(예를 들어, 10)의 섬유(예를 들어, 58)는 예를 들어, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 세라믹 섬유, 현무암 섬유, 강철 섬유 등과 같은 임의의 적합한 섬유를 포함할 수 있다. 본 라미네이트(예를 들어, 10)의 매트릭스 재료(예를 들어, 62)는 열가소성 및/또는 열경화성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적합한 열가소성 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리(1,4-시클로헥실리덴 시클로헥산-1,4-디카복실레이트)(PCCD), 글리콜 개질 폴리시클로헥실 테레프탈레이트(PCTG), 폴리(페닐렌 옥사이드)(PPO), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌이민 또는 폴리에테르이미드(PEI) 또는 이들의 유도체, 열가소성 엘라스토머(TPE), 테레프탈산(TPA) 엘라스토머, 폴리(시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트)(PCT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리설폰 설포네이트(PSS), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 케톤 케톤(PEKK), 아크릴로니트릴 부틸리덴 스티렌(ABS), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 추가적으로 예를 들어, 적합한 열경화성 물질은 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester resin), 폴리우레탄(polyurethane), 베이클라이트(bakelite), 듀로플라스트(duroplast), 요소-포름알데히드(urea-formaldehyde), 디알릴-프탈레이트(diallyl-phthalate), 에폭시 수지(epoxy resin), 에폭시 비닐에스테르(epoxy vinylester), 폴리이미드(polyimide), 폴리시아누레이트의 시아네이트 에스테르(cyanate ester of a polycyanurate), 디시클로펜타디엔(dicyclopentadiene), 페놀릭(phenolic), 벤조옥사진(benzoxazine), 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 섬유(예를 들어, 58)를 포함하는 라미나(예를 들어, 34a-34i)는 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 또는 90% 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 크거나 실질적으로 동일한 압밀전 섬유 부피 분율(Vf)을 가질 수 있다. 본 라미네이트의 일부 실시예서, 하나 이상의 라미나는 섬유(예를 들어, 58)를 포함하지 않을 수 있다. 이러한 라미나는 예를 들어, 매트릭스 재료(예를 들어, 62)의 시트(sheet)를 포함할 수 있다.
라미네이트(10)에서, 각각의 라미나(34a-34i)는 단방향 라미나 또는 섬유(58)를 가지는 라미나이며, 실질적으로 모두 단일 방향으로 정렬된다. 더욱 상세하게, 각각의 라미나에서 섬유(58)는 라미네이트(10)의 길이(14)(예를 들어, 라미나(34d-34f) 각각은 0도 단방향 라미나로 특성화될 수 있음) 또는 라미네이트의 폭(18)(예를 들어, 라미 나(34a-34c 및 34g-34i) 각각은 90도 단방향 라미나로 특성화될 수 있음)과 정렬된다. 본 라미네이트의 다른 실시예는 각각 임의의 적합한 방향으로 정렬된 섬유를 가지는 하나 이상의 단방향 라미나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가적으로 도 2a를 참조하면, 단방향 라미나(34j)는 방향(74)으로 정렬된 섬유(58)를 포함하고, 여기서 방향(74)과 라미나(34j)를 포함하는 라미네이트의 길이(예를 들어, 14) 사이의 최소 각도(78)는 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 또는 90도 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 크거나 실질적으로 동일할 수 있다.
본 라미네이트의 일부 실시예는 직조 구조(woven structure)를 규정하는 섬유를 각각 가지는 하나 이상의 라미나를 포함할 수 있다(예를 들어, 평면, 능직물(twill), 새틴(satin), 바스켓(basket), 레노(leno), 모의 레노(mock leno) 등을 가지는 라미나와 같은). 예를 들어, 추가적으로 도 2b를 참조하면, 라미나(34k)는 제 1 방향(74a)으로 정렬된 제 1 섬유 세트(58a) 및 제 1 방향에 대해 각도를 이루며 배치된 제 2 방향(74b)으로 정렬된 제 2 섬유 세트(58b)를 포함하고, 여기서 제 1 섬유 세트는 제 2 섬유 세트로 직조된다. 제 1 방향(74a)과 제 2 방향(74b) 사이의 최소 각도(82)는 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 또는 90도 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 크거나 실질적으로 동일할 수 있다. 제 1 방향(74a)과 라미나(34k)를 포함하는 라미네이트의 길이(예를 들어, 14) 사이의 최소 각도(86)는 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 또는 90도 중 어느 하나 또는 임의의 둘 사이보다 크거나 실질적으로 동일할 수 있다.
본 라미네이트의 일부 실시예는 각각 라미나 재료의 섹션으로부터 형성된 하나 이상의 라미나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3은 서로 인접하여 배치된 단방향 섬유 테이프의 섹션들(예를 들어, 98a-98d)로부터 형성된 단방향 라미나(34l)를 도시한다. 이러한 라미나(예를 들어, 34l)를 형성하기 위해, 라미나 재료의 섹션(예를 들어, 98a-98d)은 수동으로 및/또는 자동화된 테이프 레잉(laying) 기계에 의해 서로 인접하게 배치될 수 있다.
라미네이트(10)에서, 0도 단방향 라미나(34d-34f) 및 90도 단방향 라미나(34a-34c 및 34g-34i)는 0도 단방향 라미나가 서로 접촉하고(각각이 적어도 다른 하나와 접촉함을 의미), 둘의 90도 단방향 라미나 사이에 배치되도록 적층된다. 더욱 상세하게, 라미네이트(10)는 90도 단방향 라미나의 제 1 및 제 2 서브스택(substack) 및 0도 단방향 라미나의 제 3 서브스택을 포함하고, 여기서 제 3 서브스택은 제 1 및 제 2 서브스택 사이에 배치된다. 라미네이트(10)에서, 각각의 서브스택은 3 개의 라미나를 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 이러한 서브스택은 각각 단일 라미나로 대체되거나 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9개 또는 그 이상의 라미나를 포함할 수 있다. 본 라미네이트의 다른 실시예는 임의의 적합한 구성(예를 들어, 평형, 대칭, 비대칭 등)으로 적층된 임의의 적합한 라미나를 포함할 수 있다(예를 들어, 위에서 설명된 임의의 라미나를 포함).
본 개시의 라미네이트(예를 들어, 10)는 적어도 그의 길이 방향 휨 강도(flexural rigidity)와 폭 방향 휨 강도 사이의 특정 범위의 비율 중 어느 하나를 가짐으로써 비교적 작은 두께(예를 들어, 22)(예를 들어, 대략 2.00, 1.75, 1.50, 또는 1.25mm 미만)를 가지면서 비교적 휨(deflection)에 대한 높은 저항성을 가질 수 있다. 라미네이트에 대한 길이 방향 및 폭 방향 휨 강도는 라미네이트의 치수에 따라 변하므로, 라미네이트에 대한 길이 방향 및 폭 방향 휨 강도 사이의 요구되는 비율의 범위도 또한 변한다. 예를 들어, 그 폭(예를 들어, 18)의 1.25 내지 1.8배의 길이(예를 들어, 14)(예를 들어, 폭의 대략 1.5 배)를 가지는 라미네이트(예를 들어, 10)의 경우, 길이를 따른 라미네이트의 휨 강도는 그 폭을 따른 라미네이트의 휨 강도의 10 내지 30배 또는 14 내지 26배일 수 있다. 추가적인 예를 들어, 그 폭(예를 들어, 18)의 대략 1.476배인 길이(예를 들어, 14)를 가지는 라미네이트(예를 들어, 10)의 경우, 라미네이트의 길이 방향 휨 강도는 폭 방향 휨 강도의 12 내지 30배 또는 16 내지 26배일 수 있다. 또 다른 예에서, 그 폭(예를 들어, 18)의 대략 1.535배인 길이(예를 들어, 14)를 가지는 라미네이트(예를 들어, 10)의 경우, 라미네이트의 길이 방향 휨 강도는 폭 방향 휨 강도의 10 내지 18배 또는 14 내지 22배일 수 있다. 적어도 그 치수(예를 들어, 길이(14), 폭(18) 및 두께(22)), 그 각각의 라미나(예를 들어, 34a-34i) 및 그것의 치수(예를 들어, 길이(38), 폭(42) 및 두께(46)) 및 그러한 라미나가 적층되는 순서를 선택함으로써 라미네이트(예를 들어, 10)에 대해 원하는 길이 방향 및 폭 방향 휨 강도가 달성될 수 있다.
이론에 구속되지 않고, 주어진 방향(i)에서 라미네이트(예를 들어, 10)의 휨 강도는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00001
(1)
여기서 Ei는 주어진 방향(i)에서 라미네이트 탄성 계수(modulus of elasticity)이고, Ii는 주어진 방향(i)에 수직인 굽힘 축에 대한 라미네이트의 면적 관성 모멘트(area moment of inertia)이다.
예시하기 위해, 폭(18)을 따른 라미네이트(10)의 휨 강도는 다음과 같이 결정될 수 있다. 라미나(34a-34i)가 0도 및 90 도의 단방향 라미나이므로, 폭(18)을 따른 라미네이트(10)의 탄성 계수는 폭 방향으로 라미나의 탄성 계수의 함수이며, 이는 혼합물 법칙(rule of mixtures)을 사용하여 근사될 수 있다. 특히, 폭 방향으로 각각의 90도 단방향 라미나의 탄성 계수는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00002
(2)
여기서 Efiber는 라미나의 섬유의 탄성 계수이고, Ematrix는 라미나의 매트릭스 재료의 탄성 계수이고, Vf는 라미나의 섬유 부피 분율이다. 폭 방향으로 각각의 0도 단방향 라미나의 탄성 계수는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00003
(3)
식 (2) 및 (3)에 의해 입증된 바와 같이, 90도 단방향 라미나로부터의 폭 방향으로 라미네이트(10)의 강성에 대한 기여는 0도 단방향 라미나로부터의 것보다 상당히 크다. 결과적으로, 0도 단방향 라미나로부터의 이러한 기여는 무시될 수 있다.
길이(14)를 따라 라미네이트(10)에 대한 직사각형 단면을 가정하고 0도 단방향 라미나에 의해 점유된 라미네이트의 부분을 무시하면, 관련 면적 관성 모멘트는 다음과 같이 표현될 수있다.
Figure pct00004
(4)
여기서 l은 라미네이트의 길이(14)이고, ttot는 라미네이트의 두께(22)이며, t0은 0도 단방향 라미네이트의 총 두께이다.
마지막으로, 폭(18)을 따른 라미네이트(10)의 휨 강도는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00005
(5)
길이(14)를 따른 라미네이트(10)의 휨 강도는 유사한 방식으로 결정될 수 있다. 특히, 길이 방향의 각각의 0도 단방향 라미나의 탄성 계수는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00006
(6)
또한, 길이 방향의 각각의 90도 단방향 라미나의 탄성 계수는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00007
(7)
0도 단방향 라미나로부터 길이 방향으로 라미네이트(10)의 강성에 대한 기여는 90도 단방향 라미나로부터의 것보다 상당히 크므로, 90도 단방향 라미나로부터의 기여는 무시될 수 있다.
폭(18)을 따라 라미네이트(10)의 직사각형 단면을 가정하고 90도 단방향 라미나에 의해 점유된 라미네이트의 부분을 무시하면, 관련 면적 관성 모멘트는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00008
(8)
여기서 w는 라미네이트의 폭이다.
따라서, 길이(14)를 따른 라미네이트(10)의 휨 강도는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00009
(9)
식 (5)를 식 (9)로 나눔으로써. 폭(18) 및 길이(14)를 따른 라미네이트(10)의 휨 강도는 강성비(S)로 표현될 수 있다.
Figure pct00010
(10)
l을 다음과 같이 대체하여 단순화 할 수 있다.
Figure pct00011
(11)
r은 라미네이트의 종횡비이다. 이러한 치환 후, 강성비는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00012
(12)
물론, 본 라미네이트의 탄성 계수 및/또는 휨 강도는 실험적으로 및/또는 다른 이론을 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 및/또는 그것의 라미나의 탄성 계수 및/또는 휨 강도는 동심 실린더 모델(concentric cylinders model), 유한 요소 분석(finite element analysis) 등을 사용하여 근사될 수 있고 및/또는 실험적으로 결정될 수 있다.
추가로 도 4를 참조하면, 본 랩탑 하우징의 일 실시예(110)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 랩탑 하우징(110)은 베이스(114) 및 베이스에 이동 가능하게(예를 들어, 본 실시예에서 힌지식으로) 결합될 수 있는 리드(lid)(118)를 포함한다. 베이스(114) 및 리드(118) 각각은 랩탑 구성 요소를 수용하도록 구성된 박판(예를 들어, mm정도) 쉘(thin-walled shell)로 특징지어질 수 있다. 예를 들어,베이스(114)에 의해 수용 가능한 랩탑 구성 요소는 프로세서, 마더 보드, 전원 공급 장치, 사용자 입력 장치(들)(예를 들어, 키보드, 터치 패드 등), 냉각 팬(들) 등을 포함할 수 있다. 일단 그러한 랩탑 구성 요소가 일단 베이스(114)에 의해 수용되면 작동을 용이하게 하기 위해, 베이스는 그 내부와 통신하는 하나 이상의 개구(122)를 규정할 수 있다(예를 들어, 사용자 입력 장치(들)에 대한 사용자 접근을 허용하기 위해, 냉각 팬(들)으로 및/또는 냉각 팬으로부터의 공기 흐름을 허용하기 위해, 외부 장치(들)가 마더 보드에 연결될 수 있게 하기 위해 등). 베이스(114)는 예를 들어 베이스에 의한 랩탑 구성 요소의 수용을 용이하게 하기 위해(예를 들어, 베이스를 포함하는 랩탑의 조립 동안) 둘 이상의 부분(예를 들어, 상부 및 하부)의 어셈블리를 포함할 수 있다.
리드(118)에 의해 수용 가능한 랩탑 구성 요소는 스크린, 사용자 입력 장치(들)(예를 들어, 카메라, 마이크로폰 등) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리드(118)는 개구(130)를 규정하는 프레임(126)을 포함할 수 있으며, 여기서 랩탑 스크린은 스크린이 개구를 통해 사용자에게 보여지도록 프레임에 결합될 수 있다. 리드(118)의 강성 및 강도를 증가시키고, 리드에 의한 랩탑 스크린의 수용을 용이하게하고, 및/또는 심미적 목적으로, 리드는 프레임(126)에 결합되도록 구성된 에이 커버(A cover)(134)(아래에서 보다 상세히 설명됨)를 포함할 수 있다. 에이 커버(134)는 임의의 적절한 방식 예를 들어 에이 커버 및 프레임의 연결 특징(예를 들어, 스냅-핏 연결(들), 패스너(들), 접착제, 용접 등)을 통해 프레임(126)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 리드(예를 들어, 118)의 에이 커버(예를 들어, 134)는 리드의 프레임(예를 들어, 126)과 일체일 수 있다.
랩탑 하우징(예를 들어, 110)은 랩탑 하우징에 의해 수용된 구성 요소를 손상으로부터 보호하기에 충분히 강할뿐만 아니라 비교적 작고(예를 들어, 박판), 가볍고, 저렴한 것이 바람직하다. 본 랩탑 하우징의 일부 실시예(예를 들어, 110)는 본 라미네이트의 실시예(들)(예를 들어, 10)를 포함함으로써 이러한 유리한 특성을 달성할 수 있다. 예를 들어, 본 랩탑 하우징(예를 들어, 110) 중 일부에서, 라미네이트(들)(예를 들어, 10)는 랩탑 하우징의 벽 내에 배치되거나 랩탑 하우징의 벽의 적어도 일부를 형성할 수 있다(예를 들어, 베이스(114)의 벽 및/또는 리드(118)의 벽). 예시하기 위해, 랩탑 하우징(110)에서, 그러한 라미네이트(들)(예를 들어, 10)는 베이스(114) 및/또는 리드(118)의 상부 벽 및/또는 하부 벽 내에 배치되거나 및/또는 상부 벽 및/또는 하부 벽의 적어도 일부를 형성할 수 있다(일반적으로 도 4에서 점선으로 표시).
추가로 설명하기 위해 추가적으로 도 5a 및 5b를 참조하면, 에이 커버(134)의 저면 및 단면도가 도시되어 있다. 에이 커버(134)는 플레이트(146)를 포함한다. 플레이트(146)는 평면 부분(150) 및 적어도 대부분의 평면 부분으로부터 외향으로 연장되고 이를 둘러싸는 립(154)을 가질 수 있다. 플레이트(146)는 길이(158) 및 길이와 수직을 이루고 길이보다 작은 폭(162)을 가진다. 길이(158) 및 폭(162)은 각각 직선을 따라 플레이트(146)의 외측 에지들 사이에서 측정된 거리이다. 더욱 상세하게, 길이(158)는 플레이트(146)를 이등분하고, 플레이트가 연장되는 외측 에지에 수직이고, 리드(118)가 베이스(114)에 대해 회전가능한 축과 정렬되는 선(예를 들어, 도 4의 힌지 축(166)) 등을 따라 측정될 수 있다. 이 실시예에서, 플레이트(146)는 둥근 코너를 가지는 직사각형이다(예를 들어, 길이(158)는 가장 긴 측과 정렬된 선을 따라 측정될 수 있음). 그러나, 다른 실시예에서, 플레이트(예를 들어, 146)는 삼각형, 직사각형, 정사각형 또는 다각형(예리한 및/또는 둥근 코너를 가질 수 있음), 원형, 타원형 또는 달리 둥글거나 불규칙한 형상을 가질 수 있다.
에이 커버(134)는 플레이트(146)를 규정하는 복합재 몸체(178)를 포함할 수 있다. 몸체(178)는 몸체가 플라스틱 재료(182) 및 라미네이트(예를 들어, 10)를 포함한다는 점에서 "복합재(composite)"로 특성화 될 수 있으며, 여기서 플라스틱 재료와 라미네이트는 단일 구조를 형성하도록 조합된다. 하나의 비제한적인 예로서, 복합재 몸체(composite body)(178)는 라미네이트 상에 플라스틱 재료(182)를 오버몰딩(overmolding)함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 라미네이트는 플라스틱 재료에 접착, 용접 등이 될 수 있다. 플라스틱 재료(182)는 전술한 열가소성 및 열경화성 재료 중 임의의 하나 이상을 포함하는 임의의 적합한 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 플라스틱 재료(182)는 예를 들어 불연속 또는 단(short) 섬유(예를 들어, 위에서 설명한 모든 유형).와 같은 분산된 요소를 포함할 수 있으며, 이는 중량 기준으로 플라스틱 재료의 10 내지 70%를 차지할 수 있다. 일부 실시예에서, 플라스틱 재료(예를 들어, 182)는 플라스틱 재료와 라미네이트 사이의 결합을 촉진할 수 있는 라미네이트의 매트릭스 재료(예를 들어, 62)와 동일한 재료를 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 라미네이트(예를 들어, 10)는 라미네이트가 플레이트(146) 내에 및/또는 플레이트(146) 상에 배치되도록 복합재 몸체(178) 내에 위치될 수 있다. 더욱 상세하게, 라미네이트의 길이(예를 들어, 14)는 플레이트(146)의 길이(158)와 정렬될 수 있다. 예시하기 위해, 라미네이트가 라미네이트(10)인 경우, 0도 단방향 라미나(34d-34f)의 섬유는 플레이트(146)의 길이(158)와 정렬될 수 있고, 90도 단방향 라미나(34a-34c 및 34g-34i)의 섬유는 플레이트의 폭(162)과 정렬될 수 있다. 플레이트(146) 내에 및/또는 플레이트 상에 배치된 라미네이트의 길이는 플레이트의 길이(158)의 적어도 50%(100% 이하)일 수 있다(예를 들어, 적어도 플레이트 길이의 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95%). 플레이트(146) 내에 및/또는 플레이트 상에 배치된 라미네이트의 폭(예를 들어, 18)은 플레이트의 폭(162)의 적어도 50%(100% 이하)일 수 있다(예를 들어, 적어도 플레이트 폭의 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95%). 플레이트(146) 내에 및/또는 플레이트 상에 배치된 라미네이트의 두께 (예를 들어, 22)는 플레이트의 두께(164)(도 5b)의 적어도 50%(100% 이하)일 수 있다(예를 들어, 적어도 플레이트 폭의 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95%). 플레이트(146)의 외부 표면(들)은 플라스틱 재료(182) 및/또는 라미네이트에 의해 규정될 수 있다.
본 방법의 일부 실시예는 적어도 둘 이상의 라미나를 적층함(예를 들어, 상기 기재된 임의의 라미나를 포함함)으로써 라미네이트(예를 들어, 10)를 제조하는 단계를 포함한다. 이러한 적층 동안, 임의의 수의 라미나는 예를 들어 단방향 섬유 테이프의 섹션과 같은 라미나 재료의 섹션(예를 들어, 98a-98d)을 서로 인접하게 배치함으로써 형성될 수 있다. 이러한 적층은 수동으로 및/또는 라미네이트 적층 기계를 사용하여 수행될 수 있다. 일부 방법에서, 둘 이상의 라미나는 둘 이상의 단방향 제 1 라미나(예를 들어, 34a-34c 및 34g-34i) 및 하나 이상의 단방향 제 2 라미나(예를 들어, 34d-34f)를 포함하고, 적층은 다음과 같이 수행된다: (1) 제 1 라미나의 섬유는 제 1 방향으로 정렬되고; (2) 하나 이상의 제 2 라미나의 섬유가 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 정렬되고; 및 (3) 하나 이상의 제 2 라미나는 서로 접촉하고 두 개의 제 1 라미나 사이에 배치된다.
일부 방법에서, 라미네이트를 제조하는 단계는 적층된 라미나에 열 및/또는 압력을 가하는 단계를 포함한다(예를 들어, 프레스를 사용함). 일부 방법에서, 라미네이트를 제조하는 단계는 라미나를 적층하기 전, 적층하는 동안 및/또는 적층한 후에 및/또는 적층된 라미나에 열 및/또는 압력을 가하기 전 및/또는 가한 후에 수행될 수 있는 하나 이상의 라미나를 트리밍(trimming)하는 단계를 포함한다.
일부 방법에서, 라미네이트를 제조하는 단계는 라미네이트가 다음을 가지도록 수행된다: (1) 제 1 방향과 정렬되는 폭(예를 들어, 18); (2) 제 2 방향과 정렬되는 길이(예를 들어, 14)-길이는 폭의 대략 1.25 내지 대략 1.80배-; (3) 각각의 폭 및 길이에 직각인 두께(예를 들어, 22)-두께는 대략 1.0mm 내지 대략 1.5mm-; 및 (4) 폭을 따른 제 1 휨 강도 및 길이를 따른 제 2 휨 강도-제 2 휨 강도는 제 1 휨 강도의 10 내지 30배 또는 14 내지 26배-.
일부 방법에서, 제 1 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정된다.
Figure pct00013
여기서 F1은 제 1 휨 강도, E1은 폭을 따른 제 1 라미나의 탄성 계수, l은 길이, ttot는 라미네이트의 두께, t2는 하나 이상의 제 2 라미나의 두께이고, 및/또는 제 2 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정된다.
Figure pct00014
여기서 F2는 제 2 휨 강도이고, E2는 길이를 따른 하나 이상의 제 2 라미나의 탄성 계수이고, w는 폭이다.
일부 방법은 라미네이트 상에 플라스틱 재료(예를 들어, 182)를 오버몰딩함으로써 랩탑 에이 커버(예를 들어, 134)를 제조하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 라미네이트는 몰드에 배치될 수 있고, 플라스틱 재료는 몰드에 주입될 수 있고, 이에 의해 플라스틱 재료는 라미네이트 상에 오버몰딩된다.
본 랩탑 에이 커버의 일부 실시예는, 폭 및 상기 폭에 수직이고 상기 폭보다 큰 길이를 가지는 플레이트를 규정하는 복합재 몸체를 포함하고, 상기 복합재 몸체는 플라스틱 재료 및 각각 매트릭스 재료 내에 분산된 섬유를 가지는 둘 이상의 라미나(laminae)를 포함하는 라미네이트(laminate)를 포함하며, 상기 라미네이트는 폭, 상기 폭에 수직이고 상기 폭보다 큰 길이, 상기 폭을 따른 제 1 휨 강도(flexural rigidity) 및 상기 길이를 따르며 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 30배인 제 2 휨 강도를 가지고, 상기 라미네이트의 길이는 상기 플레이트의 길이의 적어도 50%이고, 상기 라미네이트는 상기 라미네이트의 길이가 상기 플레이트의 길이와 정렬되도록 상기 플레이트 내에 및/또는 위에 배치된다.
일부 에이 커버에서, 상기 라미네이트의 길이는 상기 라미네이트의 폭의 대략 1.25 내지 대략 1.80배이고 및/또는 상기 라미네이트의 두께는 대략 1.0mm 내지 대략 1.5mm이다. 일부 에이 커버에서, 라미네이트의 길이는 대략 25cm 내지 대략 35cm이다.
일부 에이 커버에서, 라미나 중 적어도 하나는 단방향 라미나를 포함한다. 일부 에이 커버에서, 상기 라미나는 상기 라미네이트의 폭과 정렬되는 섬유를 각각 가지는 둘 이상의 단방향 제 1 라미나 및 상기 라미네이트의 길이와 정렬되는 섬유를 각각 가지고, 서로 접촉하고 상기 제 1 라미나 중 둘 사이에 배치되는 하나 이상의 단방향 제 2 라미나를 포함한다.
일부 에이 커버에서, 상기 제 1 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정된다.
Figure pct00015
여기서, F1은 상기 제 1 휨 강도이고, E1은 상기 라미네이트의 폭을 따른 상기 제 1 라미나의 탄성 계수이고, l은 상기 라미네이트의 길이이고, ttot는 상기 라미네이트의 두께이고, t2는 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 두께이며 및/또는 상기 제 2 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정된다.
Figure pct00016
여기서, F2는 상기 제 2 휨 강도이고, E2는 상기 라미네이트의 길이를 따른 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 탄성 계수이고, w는 상기 라미네이트의 폭이다.
본 라미네이트의 일부 실시예는 각각 매트릭스 재료 내에 분산된 섬유를 가지는 둘 이상의 라미나를 포함하고, 상기 라미네이트는 폭, 상기 폭에 수직이고 상기 폭의 대략 1.25배 내지 1.80배인 길이, 상기 폭과 상기 길이 각각에 수직이고 대략 1.0mm와 내지 대략 1.5mm인 두께 및 상기 폭을 따른 제 1 휨 강도 및 상기 길이를 따르며 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 30배인 제 2 휨 강도를 가진다. 본 라미네이트의 일부 실시예는 휴대용 전자 장치 하우징에 포함될 수 있다.
일부 라미네이트에서, 상기 길이는 상기 폭의 대략 1.476배이고, 상기 제 2 휨 강도는 상기 제 1 휨 강도의 12 내지 30배이다. 일부 라미네이트에서, 상기 길이는 상기 폭의 대략 1.535 배이고, 상기 제 2 휨 강도는 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 18배이다. 일부 라미네이트에서, 상기 길이는 대략 25cm 내지 대략 35cm이다.
일부 라미네이트에서, 라미나 중 하나 이상은 단방향 라미나를 포함한다. 일부 라미네이트는 상기 라미네이트의 폭과 정렬되는 섬유를 각각 가지는 둘 이상의 단방향 제 1 라미나, 상기 라미네이트의 길이와 정렬되는 섬유를 각각 가지고, 서로 접촉하고 상기 제 1 라미나 중 둘 사이에 배치되는 하나 이상의 단방향 제 2 라미나를 포함한다. 일부 라미네이트에서, 상기 라미나 중 적어도 하나는 대략 60%의 섬유 부피 분율을 가진다.
일부 라미네이트에서, 제 1 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정된다.
Figure pct00017
여기서, F1은 상기 제 1 휨 강도이고, E1은 상기 폭을 따른 상기 제 1 라미나의 탄성 계수이고, l은 상기 길이이고, ttot는 상기 라미네이트의 두께이고, t2는 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 두께이며 및/또는 상기 제 2 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정된다.
Figure pct00018
여기서, F2는 상기 제 2 휨 강도이고, E2는 상기 길이를 따른 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 탄성 계수이고, w는 상기 폭이다.
본 방법의 일부 실시예는, 둘 이상의 단방향 제 1 라미나 및 하나 이상의 단방향 제 2 라미나를 적어도 적층하여 상기 제 1 라미나의 섬유는 제 1 방향으로 정렬되도록 라미네이트를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 섬유는 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 정렬되고, 상기 하나 이상의 제 2 라미나는 서로 접촉하고 상기 제 1 라미나 중 둘 사이에 배치된다. 여기서, 상기 라미네이트를 제조하는 단계는 상기 라미네이트가 상기 제 1 방향과 정렬되는 폭, 상기 제 2 방향과 정렬되고 상기 폭의 대략 1.25 내지 대략 1.80배인 길이, 상기 폭과 상기 길이 각각에 수직이고, 대략 1.0mm와 내지 대략 1.5mm인 두께, 상기 폭을 따른 제 1 휨 강도 및 상기 길이를 따르며 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 30배인 제 2 휨 강도를 가지도록 수행된다. 일부 방법에서, 라미네이트를 제조하는 단계는 적층된 라미나에 열 및/또는 압력을 가하고, 선택적으로, 하나 이상의 라미나를 트리밍하는 단계를 포함한다. 일부 방법은 라미네이트 상에 플라스틱 재료를 오버몰딩하여 랩탑 에이 커버를 제조하는 단계를 포함한다.
일부 방법에서, 상기 제 1 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정된다.
Figure pct00019
여기서, F1은 상기 제 1 휨 강도이고, E1은 상기 폭을 따른 상기 제 1 라미나의 탄성 계수이고, l은 상기 길이이고, ttot는 상기 라미네이트의 두께이고, t2는 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 두께이며 및/또는 상기 제 2 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정된다.
Figure pct00020
여기서, F2는 상기 제 2 휨 강도이고, E2는 상기 길이를 따른 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 탄성 계수이고, w는 상기 폭이다.
예들
본 발명은 특정 예를 통해 보다 상세하게 설명될 것이다. 하기 예는 단지 예시의 목적으로 제공되며 어떠한 방식으로든 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 당업자는 본질적으로 동일한 결과를 생성하도록 변경되거나 수정될 수 있는 다양한 비임계 파라미터를 쉽게 인식할 것이다.
예 1
라미네이트의 휨 시험
도 6을 참조하면, 라미네이트(예를 들어, 10)의 휨은 단순히 라미네이트의 에지(194)를 지지하고 라미네이트의 중심(198)에서 중심에 수직으로 하중(198)을 가함으로써 결정될 수 있다. 일부 예에서, 하중(196)이 100N 일 때, 라미네이트의 중심(198)은 4.0, 3.9, 3.8, 3.7, 3.6, 또는 3.5mm 이하로 휘어질 수 있다.
예 2
본 개시의 예시적인 라미네이트
예시적인 라미네이트는 표 1의 단방향 라미나의 조합을 사용하여 제조될 수있다. 표 1의 각각의 라미나는 250-255기가파스칼(GPa)의 탄성 계수를 가지는 탄소 섬유 및 폴리카보네이트를 포함하는 매트릭스 재료를 포함한다.
<표 1: 본 개시의 라미네이트를 제조하기 위한 라미나>
라미나(Lamina) 1 라미나(Lamina) 2 라미나(Lamina) 3
두께(mm) 0.1389 0.13 0.1567
섬유 부피 분율(Fiber Volume Fraction)(%) 60% 60% 60%
이러한 예시적인 라미네이트가 표 2에 제공된다.
<표 2: 본 개시의 예시적인 라미네이트>
라미네이트(Laminate) 1 라미네이트(Laminate) 2
레이업(Layup) 90도에서 Lamina 1의 3플라이(plies) / 0도에서 Lamina 1의 3플라이 / 90도에서 Lamina 1의 3플라이 90도에서 Lamina 2의 3플라이 / 0도에서 Lamina 3의 3플라이 / 90도에서 Lamina 2의 3플라이
길이(mm) 310 310
폭 (mm) 210 210
두께 (mm) 1.25 1.25
예 3
본 개시의 예시적인 라미네이트
도 7은 본 개시의 라미네이트에 대한 휨 대 두께 90도 플라이를 나타내는 그래프이다. 각각의 라미네이트는 하나 이상의 90도 플라이/하나 이상의 0도 플라이/하나 이상의 90도 플라이의 레이업(lay-up)을 가진다. 각각의 라미네이트에 대해, 총 두께는 1.2mm이고, 90도 플라이의 총 두께는 x축에 도시되어 있다. 각각의 라미네이트에 대해 지시된 휨은 100N의 하중(196)에서 예 1 에 약술된 절차를 사용하여 결정되었다. 더 작은 마커로 표시되는 라미네이트의 경우, 휨이 시뮬레이션을 사용하여 결정되었고, 더 큰 마커로 표시되는 라미네이트(범례의 마지막 3개)의 경우, 라미네이트를 생성하고 물리적으로 테스트하여 휨이 결정되었다.
예 4
본 개시의 예시적인 라미네이트
3개의 예시적인 라미네이트가 제조되었으며, 그 특성은 표 3에 제공되어 있다.
<표 3: 본 개시의 예시적인 라미네이트>
라미네이트(Laminate)1 라미네이트(Laminate)2 라미네이트(Laminate)3
레이업(Layup) 1 90도 플라이 / 7 0도 플라이 / 1 90도 플라이 2 90도 플라이 / 5 0도 플라이 / 2 90도 플라이 3 90도 플라이 / 3 0도 플라이 / 3 90도 플라이
섬유 부피 분율(Fiber Volume Fraction) 54.2 % 54.2 % 61 %
섬유의 탄성 계수(Modulus of Elasticity of Fibers) (GPa) 230 230 250
도 8은 라미네이트 1-3에 대한 휨 측정치 및 예측치를 나타내는 그래프이다. 각각의 라미네이트에 대해 지시된 휨은 100N의 하중(196)에서 예 1 에 약술된 절차를 사용하여 결정되었다. 휨 예측치는 시뮬레이션을 사용하여 결정되었고 휨 실측치는 물리적 테스트에 의해 결정되었다.
위의 명세서 및 예는 예시적인 실시예의 구조와 사용의 완전한 설명을 제공한다. 특정 실시예들이 어느 정도 특정되어 또는 하나 이상의 개별적인 실시예를 참조하여 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 개시된 실시예를 다수 변경시킬 수 있다. 이와 같이, 방법 및 시스템의 다양한 예시적인 실시예들은 개시된 특정 형태로 제한되도록 의도되지 않는다. 오히려, 이들은 청구 범위의 범주 내에 속하는 모든 수정 및 대안을 포함하고, 도시된 것 이외의 실시 예는 도시된 실시예의 특징 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 요소들은 생략되거나 또는 단일 구조로서 조합될 수 있고, 및/또는 연결들이 대체될 수 있다. 또한, 적절한 경우, 기술된 임의의 예의 양태는 설명된 임의의 다른 예의 양태와 조합되어 비교 가능하거나 상이한 특성 및/또는 기능을 가지며 동일하거나 상이한 문제를 해결하는 추가의 예를 형성할 수 있다. 유사하게, 위에서 설명된 이점 및 장점은 일 실시예에 관련될 수 있거나 몇몇 실시예에 관련될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
그러한 제한이 청구범위에서 각각 "~를 위한 수단(means for)" 또는 "~를 위한 단계(step for)"라는 문구를 사용하여 명시적으로 언급되지 않는 한, 청구범위는 기능적(means-plus- 또는 step-plus-function) 한정을 포함하는 것을 의도하지 않으며 그렇게 해석되어서도 안된다.

Claims (20)

  1. 폭 및 상기 폭에 수직이고 상기 폭보다 큰 길이를 가지는 플레이트를 규정하는 복합재 몸체;를 포함하고,
    상기 복합재 몸체는:
    플라스틱 재료; 및
    각각 매트릭스 재료 내에 분산된 섬유를 가지는 둘 이상의 라미나(laminae)를 포함하는 라미네이트(laminate)를 포함하며, 상기 라미네이트는:
    폭;
    상기 폭에 수직이고 상기 폭보다 큰 길이; 및
    상기 폭을 따른 제 1 휨 강도(flexural rigidity) 및 상기 길이를 따르며 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 30배인 제 2 휨 강도를 가지고,
    상기 라미네이트의 길이는 상기 플레이트의 길이의 적어도 50%이고; 및
    상기 라미네이트는 상기 라미네이트의 길이가 상기 플레이트의 길이와 정렬되도록 상기 플레이트 내에 및/또는 위에 배치되는 랩탑 에이 커버(laptop A cover).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 평면 부분 및 상기 평면 부분의 적어도 대부분으로부터 외향으로 연장하고 이를 둘러싸는 립을 포함하는 랩탑 에이 커버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라미네이트의 길이는 상기 라미네이트의 폭의 대략 1.25 내지 대략 1.80배이고; 및/또는
    상기 라미네이트의 두께는 대략 1.0 밀리미터(mm) 내지 대략 1.5mm인 랩탑 에이 커버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 라미네이트의 길이는 대략 25 센티미터(cm) 내지 대략 35cm인 랩탑 에이 커버.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미나 중 적어도 하나는 단방향 라미나를 포함하는 랩탑 에이 커버.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미나는:
    상기 라미네이트의 폭과 정렬되는 섬유를 각각 가지는 둘 이상의 단방향 제 1 라미나; 및
    상기 라미네이트의 길이와 정렬되는 섬유를 각각 가지고, 서로 접촉하고 상기 제 1 라미나 중 둘 사이에 배치되는 하나 이상의 단방향 제 2 라미나를 포함하는 랩탑 에이 커버.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정되고,
    Figure pct00021

    여기서, F1은 상기 제 1 휨 강도이고, E1은 상기 라미네이트의 폭을 따른 상기 제 1 라미나의 탄성 계수이고, l은 상기 라미네이트의 길이이고, ttot는 상기 라미네이트의 두께이고, t2는 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 두께이며; 및/또는
    상기 제 2 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정되고,
    Figure pct00022

    여기서, F2는 상기 제 2 휨 강도이고, E2는 상기 라미네이트의 길이를 따른 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 탄성 계수이고, w는 상기 라미네이트의 폭인 랩탑 에이 커버.
  8. 각각 매트릭스 재료 내에 분산된 섬유를 가지는 둘 이상의 라미나;를 포함하는 라이네이트로서,
    상기 라미네이트는:
    폭;
    상기 폭에 수직이고, 상기 폭의 대략 1.25배 내지 1.80배인 길이;
    상기 폭과 상기 길이 각각에 수직이고, 대략 1.0mm와 내지 대략 1.5mm인 두께; 및
    상기 폭을 따른 제 1 휨 강도 및 상기 길이를 따르며 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 30배인 제 2 휨 강도를 가지는 라미네이트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 길이는 상기 폭의 대략 1.476배이고; 및
    상기 제 2 휨 강도는 상기 제 1 휨 강도의 12 내지 30배인 라미네이트.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 길이는 상기 폭의 대략 1.535 배이고; 및
    상기 제 2 휨 강도는 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 18배인 라미네이트.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 길이가 대략 25cm 내지 대략 35cm인 라미네이트.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미나 중 적어도 하나는 단방향 라미나를 포함하는 라미네이트.
  13. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미나 중 적어도 하나는 대략 60%의 섬유 부피 분율을 가지는 라미네이트.
  14. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미나는:
    상기 라미네이트의 폭과 정렬되는 섬유를 각각 가지는 둘 이상의 단방향 제 1 라미나; 및
    상기 라미네이트의 길이와 정렬되는 섬유를 각각 가지고, 서로 접촉하고 상기 제 1 라미나 중 둘 사이에 배치되는 하나 이상의 단방향 제 2 라미나를 포함하는 라미네이트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정되고,
    Figure pct00023

    여기서, F1은 상기 제 1 휨 강도이고, E1은 상기 폭을 따른 상기 제 1 라미나의 탄성 계수이고, l은 상기 길이이고, ttot는 상기 라미네이트의 두께이고, t2는 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 두께이며; 및/또는
    상기 제 2 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정되고,
    Figure pct00024

    여기서, F2는 상기 제 2 휨 강도이고, E2는 상기 길이를 따른 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 탄성 계수이고, w는 상기 폭인 라미네이트.
  16. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 라미네이트를 포함하는 휴대용 전자 장치 하우징.
  17. 둘 이상의 단방향 제 1 라미나 및 하나 이상의 단방향 제 2 라미나를 적어도 적층함으로써 라미네이트를 제조하는 단계를 포함하되:
    상기 제 1 라미나의 섬유는 제 1 방향으로 정렬되고;
    상기 하나 이상의 제 2 라미나의 섬유는 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 정렬되고; 및
    상기 하나 이상의 제 2 라미나는 서로 접촉하고 상기 제 1 라미나 중 둘 사이에 배치되고;
    상기 라미네이트를 제조하는 단계는 상기 라미네이트가:
    상기 제 1 방향과 정렬되는 폭;
    상기 제 2 방향과 정렬되고, 상기 폭의 대략 1.25 내지 대략 1.80배인 길이;
    상기 폭과 상기 길이 각각에 수직이고, 대략 1.0mm와 내지 대략 1.5mm인 두께; 및
    상기 폭을 따른 제 1 휨 강도 및 상기 길이를 따르며 상기 제 1 휨 강도의 10 내지 30배인 제 2 휨 강도를 가지도록 수행되는 라미네이트 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 라미네이트를 제조하는 단계는:
    적층된 라미나에 열 및/또는 압력을 가하는 단계; 및
    선택적으로, 상기 라미나 중 적어도 하나를 트리밍하는 단계를 포함하는 라미네이트 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정되고,
    Figure pct00025

    여기서, F1은 상기 제 1 휨 강도이고, E1은 상기 폭을 따른 상기 제 1 라미나의 탄성 계수이고, l은 상기 길이이고, ttot는 상기 라미네이트의 두께이고, t2는 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 두께이며; 및/또는
    상기 제 2 휨 강도는 다음 식을 사용하여 결정되고,
    Figure pct00026

    여기서, F2는 상기 제 2 휨 강도이고, E2는 상기 길이를 따른 상기 하나 이상의 제 2 라미나의 탄성 계수이고, w는 상기 폭인 라미네이트 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 라미네이트 상에 플라스틱 재료를 오버몰딩(overmolding)하여 랩탑 에이 커버를 제조하는 단계를 포함하는 라미네이트 제조 방법.
KR1020197030844A 2017-03-19 2018-03-19 얇은 고강성 라미네이트, 이를 포함하는 휴대용 전자 장치 하우징 및 이와 같은 라미네이트 및 휴대용 전자 장치 하우징을 제조하기 위한 방법 KR20190131526A (ko)

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