TW202333932A - 三明治結構體及其製造方法以及電子機器殼體 - Google Patents

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足立健太郎
坂井秀敏
本間雅登
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日商東麗股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種輕量性與力學特性優異之三明治結構體及電子機器殼體用構件，其宗旨係製成一種三明治結構體，其包含芯材與皮材，該芯材為具有被賦形為波形凹凸沿一方向或多方向延伸的形狀之部分的板狀纖維強化複合材料製之構件(芯材)，該皮材係被接合在該芯材的凹凸之頂部或底部，同時在其它部分中與芯材之間具有空間且被接合於芯材，且在經賦形於前述芯材的凹凸之外周部中，以密封該經賦形的凹凸之方式而彼等互相地接合、或透過未賦形波形凹凸的芯材之部分進行接合的2片板狀纖維強化複合材料製之構件(皮材)。

Description

三明治結構體及其製造方法以及電子機器殼體
本發明關於一種包含纖維強化複合材料之三明治結構體。
於構成電子機器的殼體，要求兼顧能保護電子機器內部的剛性與有利於搬運的輕量性。
纖維強化複合材料為力學特性及輕量性優異之材料，主要作為航空機、汽車等的構件使用，但近年來亦逐漸變得會用作為電子機器殼體之材料。例如，專利文獻1中記載將在皮材中使用連續強化纖維的纖維強化複合材料，且在芯材中使用不連續強化纖維的纖維強化複合材料之強化纖維複合材料的三明治結構體，使用作為電子機器殼體。由於製成為如此的三明治結構，可得到彎曲剛性優異的殼體，但另一方面，由於佔重量的大部分之芯材係被填充於皮材間全體，故在輕量性的追求上有限度。
專利文獻2中揭示一種發明，其係為了改善纖維強化複合材料的三明治結構體之輕量性，而將板狀纖維強化複合材料立體地彎折而成的結構體當作芯材。本結構體由於在內部含有許多的空隙，故可使三明治結構體成為輕量。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2015/029634號 專利文獻2：國際公開第2021/106649號
[發明欲解決之課題]
然而，將專利文獻2中記載的三明治結構體應用於電子機器殼體時，與其它構件接合時樹脂侵入開口部、或外部氣體侵入開口部而有材料劣化等問題之可能性。又，由於在開口部發生應力集中而容易被破壞，彎折的形狀係有限制。
本發明係以解決上述問題為目的而開發者，課題在於提供一種輕量性與力學特性優異之三明治結構體及電子機器殼體用構件。 [用以解決課題之手段]
用於解決以上問題的本發明為一種三明治結構體，其包含芯材與皮材，該芯材為具有被賦形為波形凹凸沿一方向或多方向延伸的形狀之部分(以下亦稱為「芯賦形部」)與包圍該芯賦形部之平板狀部分(以下亦稱為「芯外周部」)的板狀纖維強化複合材料製之構件(芯材)，該皮材係被接合在該芯材的凹凸之頂部或底部，同時在其它芯賦形部中與芯材之間具有空間，且於芯外周部中，以與該芯外周部接近的該空間不與外部氣體接觸而密閉之方式，透過芯材之部分進行接合的2片板狀纖維強化複合材料製之構件(皮材)。 [發明之效果]
依據本發明，可提供一種輕量性與力學特性優異之三明治結構體及電子機器殼體用構件。
[用以實施發明的形態]
以下，說明本發明之較佳的實施形態。以下，為了容易理解，邊適宜地參照圖式邊說明本發明，惟本發明不受此等圖式所限定。
＜三明治結構體＞ 本發明之三明治結構體為一種三明治結構體，其包含芯材與皮材，該芯材為具有被賦形為波形凹凸沿一方向或多方向延伸的形狀之部分(「芯賦形部」)與包圍該芯賦形部之平板狀部分(「芯外周部」)的板狀纖維強化複合材料製之構件(芯材)，該皮材係被接合在該芯材的凹凸之頂部或底部，同時在其它芯賦形部中與芯材之間具有空間，且於芯外周部中，以與該芯外周部接近的該空間不與外部氣體接觸而密閉之方式，透過芯材之部分進行接合的2片板狀纖維強化複合材料製之構件(皮材)。
本發明中的三明治結構體之皮材及芯材皆以纖維強化複合材料形成。作為此等纖維強化複合材料所使用的強化纖維，並沒有特別的限制，例如可使用碳纖維、玻璃纖維、芳香族聚醯胺纖維、氧化鋁纖維、碳化矽纖維、硼纖維、金屬纖維、天然纖維、礦物纖維等，亦可併用此等之中的2種以上。其中，從比強度、比剛性高，輕量化效果優異之點來看，較宜使用PAN系、瀝青系、嫘縈系等之碳纖維。又，從提高所得之成形品的經濟性之觀點來看，可較宜使用玻璃纖維。從力學特性與經濟性的平衡之觀點來看，併用碳纖維與玻璃纖維者亦為較佳的態樣。再者，從提高所得之成形品的衝擊吸收性之觀點來看，可較宜使用芳香族聚醯胺纖維。從力學特性與衝擊吸收性的平衡之觀點來看，併用碳纖維與芳香族聚醯胺纖維亦為較佳的態樣。或者，從提高所得之成形品的導電性之觀點來看，亦可使用被覆有鎳、銅、鐿等金屬之強化纖維。
又，構成皮材及芯材的纖維強化複合材料所使用之基質樹脂，並沒有特別的限定。使用熱硬化性樹脂作為基質樹脂時，可較宜使用不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、環氧樹脂、酚(可溶酚醛型)樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、馬來醯亞胺樹脂、苯并 樹脂等。作為熱硬化性樹脂，包含複數種類的上述熱硬化性樹脂者亦無妨。其中，尤其環氧樹脂係從成形體的力學特性、耐熱性之觀點來看較宜。環氧樹脂係為了展現其優異的力學特性，而較佳係作為所使用的樹脂之主成分被包含，具體而言相對於樹脂組成物之總質量，較佳為被包含60重量%以上。使用熱塑性樹脂作為基質樹脂時，並沒有特別的限制，但例如可舉出：「聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、液晶聚酯等之聚酯，或聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等之聚烯烴，或聚甲醛(POM)、聚醯胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)等之聚芳硫醚、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚腈(PEN)、聚四氟乙烯等之氟系樹脂、液晶聚合物(LCP)」等之結晶性樹脂、「苯乙烯系樹脂、以及聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚伸苯基醚(PPE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚碸(PSU)、聚醚碸、聚芳酯(PAR)」等之非晶性樹脂，此外還有酚系樹脂、苯氧樹脂，進一步還有聚苯乙烯系、聚烯烴系、聚胺基甲酸酯系、聚酯系、聚醯胺系、聚丁二烯系、聚異戊二烯系、氟系樹脂及丙烯腈系等之熱塑性彈性體等，或由此等的共聚物及改質體等所選出的熱塑性樹脂。其中，從所得之成形品的輕量性之觀點來看，較宜使用聚烯烴，從強度之觀點來看，較宜使用聚醯胺，從表面品質之觀點來看，較宜使用如聚碳酸酯或苯乙烯系樹脂之非晶性樹脂，從耐熱性之觀點來看，較宜使用聚芳硫醚，從連續使用溫度之觀點來看，較宜使用聚醚醚酮，再者從耐化學性之觀點來看，較宜使用氟系樹脂。作為熱塑性樹脂，包含複數種類的上述熱塑性樹脂者亦無妨。又，亦可使用混合有上述熱硬化性樹脂與上述熱塑性樹脂者。本發明中，若基質樹脂的主成分(將基質全體設為100重量%時超過50重量%之成分)為熱塑性樹脂則稱為熱塑性樹脂，若為熱硬化性樹脂則稱為熱硬化性樹脂。
構成皮材與芯材的纖維強化複合材料所用之基質樹脂，亦可使用不同的樹脂，但從提高皮材與芯材的接合強度之觀點來看，較佳為使用同種的樹脂。
[芯材] 首先，說明芯材。本發明中的芯材為板狀纖維強化複合材料製之構件，其具有被賦形為波形凹凸沿一方向或多方向延伸的形狀之部分(芯賦形部)與包圍該芯賦形部之平板狀部分(芯外周部)。此處所謂「板狀」，就是忽視凹凸的立體形狀的芯材本身之厚度為略一定之形狀。此處所謂的略一定，就是例如指在芯材的任意位置於合計10處測定厚度時，以厚度的標準偏差/厚度的平均值所算出的厚度之變動係數為0.5以下之狀態。又，波形凹凸係藉由板狀纖維強化複合材料的芯材沿三明治結構體之厚度方向進行彎曲或屈曲而能夠形成，由於形成波形凹凸，故成為水平靜置時的表觀上之厚度超過板狀構件本身的厚度之狀態。此處，作為波形凹凸之態樣，可列舉「彎曲」的狀態或「屈曲」的狀態，「彎曲」係指以纖維強化複合材料之表面形成曲面之方式彎曲的狀態，「屈曲」係指以纖維強化複合材料之表面形成角之方式彎曲的狀態。
於用於本發明的芯材中，在與芯外周部接近的芯賦形部上亦可進行波形凹凸以外的賦形而無妨。作為如此的賦形，可舉出在對於對應的芯賦形部之稜線呈垂直的剖面觀看時，波形凹凸之頂部(或底部)壓扁成直線狀之結構。
圖1中顯示具有波形凹凸的芯材之例。圖1(a)、(b)顯示芯材的一例，圖1(a)為波形凹凸2沿二方向延伸之例(於此例中，沿凹凸的頂點之線亦即稜線3係正交)，圖1(b)為波形凹凸2沿一方向延伸之例。而且，於任一例中皆具有包圍該芯賦形部的平板狀部分(芯外周部4)。圖1(c)為抽出圖1(a)的芯賦形部之部分圖，可理解在芯材1互相正交的二方向上具有周期性的屈曲部3，且具有沿著屈曲部3的頂點之線(稜線)往二方向延伸之格子狀波形凹凸2。圖1(d)為抽出圖1(b)的芯賦形部之部分圖，可理解芯材1在一方向上具有周期性的屈曲部3，且具有沿著屈曲部3的頂點之線(稜線)往一方向延伸之波板狀凹凸2。再者，前述芯外周部不一定要形成在前述芯賦形部之全周圍，亦可為前述芯外周部部分地不存在之形態。
尚且，用於本發明的芯材係設為具有能使一片的板狀物彎曲或屈曲而成形之凹凸，如蜂巢結構之由一片的板狀物無法成形者係不符合本發明中的芯材。
特別地，芯材的波形凹凸係如圖1(b)所示，較佳為沿一方向延伸之形態。由於該形態，可以按每一方向設計三明治結構體的力學特性，能夠得到具有所欲力學特性的三明治結構體，因此較宜。波形狀係如圖2所示，可使用表示其波形剖面中的波之間距的p[mm]、表示波之高度的h[mm]，來界定概略形狀。於芯材的波形凹凸經賦形之區域中，因間距p[mm]及高度h[mm]各自略一定，故芯材的波形凹凸具有周期性的形狀，展現均質的力學特性而較宜。此處，所謂略一定，就是指間距或高度的變動係數為0.2以下。尚且，波形狀可為如圖2(a)所示之屈曲的三角波形狀，也可為如圖2(b)所示之彎曲的正弦波形狀，也可為如圖2(c)所示之屈曲的梯形波形狀，也可為如圖2(d)所示之屈曲的四角波形狀，也可為包含彎曲的形狀與屈曲的形狀之兩者的形狀。於界定波之間距p時，在如圖2(c)或圖2(d)般波的頂點位置不明確的情況下，將凹凸形狀的最小單位所具有的寬度代用作為間距p。
將芯材之波形凹凸的波之間距設為p[mm]，將波形凹凸之高度設為h[mm]時，較佳為0.3＜h/(p/2)＜1.0。由於為如此的概略形狀，於三明治結構體中，沿著芯材之波的頂點之稜線方向的彎曲剛性與正交於稜線之方向的彎曲剛性之平衡優異。於如此的情況下，作為三明治結構體，由於不論賦予負載的方向為何都展現安定的力學特性，故可對於一切的負載皆展現高的剛性。
於本發明之較佳形態中，構成芯材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維為不連續強化纖維。由於芯材所含有的強化纖維為不連續，而容易成形為具有所欲的立體形狀之波形凹凸。尚且，於本說明書中，不連續強化纖維意指平均纖維長度為100mm以下的強化纖維。不連續強化纖維的平均纖維長度較佳在2mm以上20mm以下之範圍內。由於設為該範圍，力學特性與形狀追隨性之平衡優異。作為強化纖維的纖維長度之測定方法，當芯材的基質樹脂為熱塑性樹脂時，有使用僅溶解該熱塑性樹脂的溶劑使其溶解，過濾分離所殘留的強化纖維，藉由顯微鏡觀察來測定之方法(溶解法)。又，當沒有能溶解熱塑性樹脂的溶劑時，或芯材的基質樹脂為熱硬化性樹脂時，有將強化纖維在不會氧化減量的溫度範圍中僅燒掉樹脂，分離強化纖維，藉由顯微鏡觀察來測定之方法(燒掉法)。藉由如此之方法，從纖維強化複合材料中任意地取出100條不連續強化纖維，以光學顯微鏡測定各自的長度至1μm單位為止，將平均值設為平均纖維長度。
再者，芯材所含有的不連續強化纖維較佳為在作為板狀纖維強化複合材料的面內多方向地配向，更佳為隨機配向。由於該形態，而展現等向的形狀追隨性及力學特性。所謂不連續強化纖維在作為板材的面內多方向地配向者，係指於忽視前述波形凹凸的立體形狀的板狀纖維強化複合材料中，後述不連續強化纖維的二次元配向角之平均值為30°以上60°以下之範圍內的狀態。二次元配向角之平均值更佳為40°以上50°以下之範圍內，如此的情況係判斷為隨機配向者。該二次元配向角愈接近45°愈佳。二次元配向角之平均值係藉由算出對於經任意選擇的強化纖維單紗(圖3中的強化纖維單紗5a)交叉的全部的強化纖維單紗(圖3中的強化纖維單紗5b～5f)之二次元配向角的平均值而測定。與強化纖維單紗5a交叉的強化纖維單紗為多數時，任意地選擇20條交叉的強化纖維單紗而進行測定。此測定係在別的強化纖維單紗重複合計5次，將100個二次元配向角的平均值設為二次元配向角的平均值。
針對二次元配向角，使用圖3來詳細地說明。圖3顯示從芯材僅抽出強化纖維，並從厚度方向觀察時的強化纖維之分散狀態的示意圖。若著眼於強化纖維單紗5a，則強化纖維單紗5a係與強化纖維單紗5b～5f交叉。此處所謂交叉，就是意指於所觀察的二次元平面中著眼的強化纖維單紗與其它強化纖維單紗被觀察到相交的狀態，於實際的芯材中，強化纖維單紗5a與強化纖維單紗5b～5f不一定要接觸。二次元配向角係於交叉的2個強化纖維單紗所形成的2個角度之中，為0°以上90°以下之角度6。
芯材所含有的不連續強化纖維更佳為單纖維。由於強化纖維為單纖維，可得到具有均質的物性，同時厚度小的芯材，展現高的輕量性。此處，所謂強化纖維為單纖維者，係指於芯材中強化纖維單紗不成束，而獨立並分散的狀態。對於從芯材中任意選擇的強化纖維單紗和與該強化纖維單紗交叉的強化纖維單紗，測量上述二次元配向角時，該二次元配向角為1°以上的強化纖維單紗之比例若為80%以上之狀態，則判斷不連續強化纖維為單纖維。此處，由於難以指明所有與選擇的強化纖維單紗交叉的強化纖維單紗，故任意選擇20條交叉的強化纖維單紗，測定二次元配向角。此測定係在別的強化纖維單紗重複合計5次，計算二次元配向角為1°以上的單纖維之比例。
芯材所含有的不連續強化纖維係為了如上述般多方向地配向，且形成單纖維之狀態，芯材所含有的強化纖維較佳為以不連續強化纖維網之形態製作。作為不連續強化纖維網，較佳為以乾式法或濕式法所得之不織布。以乾式法或濕式法所得之不織布係容易使不連續強化纖維多方向或隨機地分散，結果可得到具有等向的力學特性、成形性之芯材。於不連續強化纖維網中，強化纖維彼此亦可被黏結劑樹脂等其它成分所填縫。黏結劑樹脂係從樹脂與強化纖維的接著性及僅將強化纖維填縫、確保處理性之觀點來看，較佳為選自熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂的任一者。
芯材亦可具有不連續強化纖維彼此交叉的接點中之至少一部分被基質樹脂接著，同時包含微細空孔的多孔質結構，該微細空孔係作為不連續強化纖維及基質樹脂皆不存在的部分。
[皮材] 接著，說明皮材。皮材為被接合於芯材之兩面的板狀纖維強化複合材料。皮材接合於芯賦形部的部分較佳為略平板狀。此處所謂略平板狀，就是包含與前述芯材的波形凹凸相比之下凹凸更少之形狀，更具體而言宜為下述之形態：於內含接合於芯賦形部的單側之皮材且體積成為最小的假想長方體中，長度最短的邊之長度L1與長度最長的邊之長度L2之比L2/L1滿足L2/L1＞10。尚且，於最終的三明治結構體中，為了以追隨芯賦形部與芯外周部之兩者的方式進行接合，皮材可能被加工成立體的形狀。
構成皮材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維較佳為連續纖維。由於是連續纖維，三明治結構體成為更牢固的結構，可製作剛性優異的三明治結構體。尚且於本說明書中，所謂連續纖維，就是意指平均纖維長度比100mm更長的強化纖維。平均纖維長度係可藉由與上述芯材的強化纖維之平均纖維長度之測定方法同樣之手法進行測定。
作為皮材所含有的連續纖維之形態，可舉出：連續纖維排列於一方向之形態，連續纖維排列於複數的方向且彼等形成編織結構之形態，形成連續纖維多方向或隨機配向的不織布之形態等，從力學特性的等向性之觀點來看，較佳為具有：形成上述形態的單位層經積層而成之結構。
[空隙] 本發明中的三明治結構體係前述皮材被接合在前述芯材的波形凹凸之頂部或底部，且具有空隙作為芯材與皮材所包圍的空間。由於該形態，作為三明治結構體具有彎曲剛性優異的三明治結構，同時可將使用的芯材之重量壓低在最小限度，可兼顧力學特性與輕量性。尚且，本發明係不排除在空隙內填充與皮材及芯材不同的材料之態樣，但從輕量性之觀點來看、如此的材料係密度較佳為1.0g/cm 3以下。
針對空隙，使用圖4、圖5來更詳細地說明。圖4(a)係顯示本發明之三明治結構體10的一例之外觀例。圖4(b)為圖4(a)的三明治結構體10之分解圖，顯示構成三明治結構體的芯材1與皮材7。圖5(a)顯示從厚度方向觀看圖4(a)的三明治結構體10時之投影圖與X-X’及Y-Y’中的厚度方向之剖面圖。三明治結構體10具有形成在芯材1與皮材7之間的空隙8。芯材1的芯賦形部為波形凹凸沿一方向延伸的形態時，芯賦形部中的空隙8係成為隧道狀，具有相當於該隧道延長的方向之長度方向。圖5(a)中，沿著Y-Y’的方向係相當於隧道狀的空隙8之長度方向。圖5(b)為圖5(a)中以Z表示的區域之放大圖。
本發明之三明治結構體中，皮材7與芯材1可互相直接接合，但亦可透過樹脂材料接合。此時，較佳為以填埋皮材與芯材的接合部附近中的該皮材與該芯材之間的方式，配置樹脂材料11進行接合。圖6中例示以填埋皮材與芯材之間的方式所配置的樹脂材料11。由於該形態，於皮材與芯材被接合的接合部附近，形成樹脂材料11所造成的圓角結構(fillet structure)12，抑制接合部附近的負載之集中，藉此三明治結構體的力學特性提升，因此較宜。再者，由於以填埋皮材與芯材之間的方式配置樹脂材料，本發明的三明治結構體內部所內含的空隙之密封性提升，因此較宜。作為以填埋皮材與芯材之間的方式所配置的樹脂材料，可為與皮材或芯材的基質樹脂同種的樹脂，也可為與彼等不同的其它樹脂。尚且，於本發明中，將該圓角結構之形狀模擬成圓形而得的圓13之半徑14為10μm以上時，判斷以填埋皮材與芯材的接合部附近之該皮材與該芯材之間的方式附著的樹脂係存在。尚且，於此形態中，嚴密而言，空隙8亦可說是除了芯材1與皮材7之外，還被樹脂材料所區隔而形成者。
[端部閉塞結構] 本發明之三明治結構體係於芯外周部中，以與芯外周部接近的空隙不與外部氣體接觸而密閉的方式，透過芯材的部分接合有2片板狀纖維強化複合材料製之構件(皮材)(亦將透過該芯外周部中的芯材藉由2片皮材而密閉空隙之結構稱為「端部閉塞結構」)。若舉圖5(a)為例進行說明，則三明治結構體10係於芯賦形部中，具有空隙8，於構成空隙8的芯材之波形凹凸與芯外周部接近的稜線方向端部，以堵塞空隙8之方式設置有端部閉塞結構9(參照圖5(a)之Y-Y’)。另一方面，於此例中，在與構成空隙8的芯材之波形凹凸的稜線方向呈正交的方向中，皮材係以沿最外側的波形凹凸之方式，透過芯材的平板區域進行與另一皮材之接合(參照圖5(a)的X-X’)。圖5(b)為將圖5(a)之Z所包圍的部分放大之圖。端部閉塞結構9係作為從前述空隙8之高度19開始減少的位置起到前述芯材之上下兩面與前述皮材相接的位置為止之區域所具有的結構而顯示。尚且，端部閉塞結構亦包含：芯材的外觀形狀為如後述圖7(a)所示般的圖5(b)中端部閉塞結構9之長度為非常小之情況。由於該形態，在三明治結構體之端部，空隙的開口部不露出，可抑制以開口部作為起點的破壞。又，可具有因空隙之存在所造成的輕量性，同時在三明治結構體之製造時或使用時防止異物侵入三明治結構體內部。結果，於作為電子機器殼體用構件的通常使用時，可抑制因固形異物侵入三明治結構體內部而造成的重量增加或三明治結構體內部之損傷。又，可抑制因外部氣體侵入三明治結構體內部而發生的芯材之吸濕或劣化。再者，例如可抑制雨天之野外使用時的雨水侵入等。端部閉塞結構中互相相接的芯材與皮材可以只是接觸，但較佳為接合，於該情況下，兩者可直接接合，也可透過樹脂材料被接合。尚且，本發明中，三明治結構體所具有之前述與芯外周部接近的空隙不一定要全部具有端部閉塞結構，但更佳為與芯外周部接近的空隙之半數以上具有端部閉塞結構。
針對端部閉塞結構9，使用圖7來更詳細地說明。圖7(a)、(b)、(c)係說明端部閉塞結構中的芯材之結構的圖，為波形凹凸之稜線沿一方向延伸之例。圖7(a)係顯示波形凹凸的一定高度19之空隙以被驟然堵塞之方式形成之例，圖7(b)係顯示波形凹凸的一定高度19之空隙，以空隙之高度19隨著朝向空隙的長度方向之端部而漸減的方式被堵塞之方式所形成之例。圖7(c)係顯示波形凹凸的一定高度19之空隙，以空隙之高度19隨著朝向空隙的長度方向之端部漸減，同時與朝向空隙的長度方向之端部的方向17呈正交的方向之芯材與皮材的接觸寬度18漸增的方式被堵塞之方式所形成之例。藉由圖7(b)之形態，於端部閉塞結構中對芯材的應力集中被抑制，具有防止芯材的破壞之效果，因此較宜。又，藉由圖7(c)之形態，由於可使芯材與皮材的接觸面積增加，可提高因互相更牢固的接合而抑制破壞之效果，因此更宜。
本發明之三明治結構體係在接近芯外周部的芯賦形部中，觀看在沿著賦形於芯材的凹凸之稜線的方向所切出的剖面時，2片皮材所成之角較佳為形成大於0°且為45°以下之角度。由於該態樣，可將由芯材之端部閉塞結構所造成的形狀變化設定成緩和者，可抑制端部閉塞結構中的應力集中。於如此的形態中，為了更有效率地提高三明治結構體的力學特性，2片皮材所成之角度(圖5中以θ記載)較佳為45°以下，更佳為30°以下，尤佳為20°以下。作為θ之下限，只要大於0°即可，但為了使芯材之剛性充分地展現，較佳為1°以上，為了使充分的輕量性展現，較佳為3°以上。另一方面，θ小於1°時，難以控制芯材之端部閉塞結構的形狀，因此不宜。
端部閉塞結構之形成方法係沒有特別的限定，但例如如圖1(a)或圖1(b)所示，可製作在中央部賦形波形凹凸且具有包圍該波形凹凸的平板狀區域之芯材，藉由使其與皮材接合而形成。或者，亦可藉由使芯材全體僅以如圖1(c)或圖1(d)所示的波形凹凸所形成，製作不具有平板狀區域的芯材，於其與皮材接合時，在芯材的端部中以邊密閉空隙邊形成平板形狀之方式使其變形同時接合而形成。再者，亦可藉由使芯材全體僅以如圖1(c)或圖1(d)所示的凹凸所形成，製作不具有平板狀區域的芯材，使其與皮材接合後，於另一步驟中加壓該皮/芯接合體的端部，以邊密閉空隙邊使芯材中存在的波形凹凸成為平板形狀之方式，使皮材與芯材變形而形成。
尚且，如圖1(b)，於具有波形凹凸沿一方向延伸的芯賦形部之芯材中，在與波形凹凸的稜線呈正交之側的芯賦形部之外緣側，可如圖5(c)之X-X’的剖面圖所示，使皮材7沿著波形凹凸，透過芯外周部中的芯材之部分進行2片皮材之接合。
[周緣區域] 本發明之三明治結構體較佳為具有：未設置波形凹凸的芯材之部分(包含芯外周部)與2片皮材接合之區域(亦將該區域稱為「周緣區域」)。由於該形態，在周緣區域中可將皮材與芯材牢固地接合，具有補強三明治結構體的端部之效果。又，可提高三明治結構體端部的密封性，同時由於芯材被皮材所補強，而三明治結構體之剛性提升。周緣區域15中的積層結構較佳為以沿著三明治結構體之端部具有一定寬度之方式設置，較佳為具有3mm以上的寬度，更佳為具有5mm以上的寬度。如此的周緣區域係在以如前述之方法形成端部閉塞結構時，較佳為同時形成。
[其它] 本發明中，從適用於電子機器殼體用構件的薄壁、輕量性之觀點來看，三明治結構體之未設置端部閉塞結構的芯賦形部所對應的部分之平均厚度較佳為0.5mm以上10mm以下，更佳為8mm以下，尤佳為5mm以下，尤更佳為2mm以下。再者，此處的平均厚度係設為三明治結構體之至少5點的厚度之測定值平均。平均厚度小於0.5mm時，芯材的凹凸形狀或形成端部閉塞結構的芯材、皮材之形狀控制係困難。又，平均厚度超過10mm時，為了形成端部閉塞結構而需要芯材與皮材的大變形，因此在端部閉塞結構周邊中有形成成為損傷的起點之缺陷的可能性而不宜。
又，本發明中，前述2片皮材係各自的該皮材所含有的強化纖維包含配向方向正交的2群纖維群，且其中至少一個纖維群之配向方向較佳為與芯材的凹凸之波延伸的方向呈一致。由於成為該形態，而能夠以皮材有效率地補強芯材。如此之形態係可於得到皮材用的纖維強化複合材料中，藉由以下方式簡便地製備：使用具有纖維正交的編織結構之織物預浸漬物，或準備複數片的纖維經單向排列的預浸漬物，並錯開纖維的配向方向進行積層・一體化而得。從容易控制積層構成之點來看，較佳為使用單向預浸漬物積層體。
本發明中，構成芯材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維之全部或一部分較佳為不連續的碳纖維。由於該形態，容易形成芯材的凹凸形狀、端部閉塞結構，同時力學特性優異的碳纖維係配向於支撐上下皮材之間的三明治結構體之厚度方向。特別地，由於三明治結構體採取端部閉塞結構，故三明治結構體之端部中芯材與皮材之接觸面積增加，同時配向於三明治結構體之厚度方向的碳纖維增加，因此可更有效率地透過芯材進行皮材間之負載傳遞，減少三明治結構體之端部的應力集中，得到抑制破壞之效果。
本發明中，構成皮材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維之全部或一部分較佳為連續的碳纖維。由於該形態，可形成力學特性與輕量性優異的皮材，得到輕量高剛性的三明治結構體。
本發明中，2片皮材係各自之平均厚度較佳為0.08mm以上1mm以下。由於該形態，得到雖然輕量但強度優異的三明治結構體。皮材之平均厚度的下限更佳為0.10mm以上，尤佳為0.12mm以上，上限更佳為0.8mm以下，尤佳為0.5mm以下。平均厚度小於0.08mm時，在皮材中的未與芯材接合之部分變得容易發生皮材的破壞，因此不宜。平均厚度超過1mm時，端部閉塞結構部分中的皮材之形狀追隨性降低，由於發生纖維的搖晃而三明治結構體的強度降低，因此不宜。
＜電子機器殼體用構件＞ 本說明書中，所謂「電子機器殼體用構件」，就是最後以其本身或與其它構件一起組裝而構成電子機器殼體之構件(member)，只要是包含該三明治結構體之構件，則亦可為進一步具有其它零件(parts)之構件，尤其具有後述熱塑性樹脂零件之態樣可作為較佳例列舉。亦即，本說明書中，「電子機器殼體用構件」係被使用作為包含以下情況之用語：僅指該三明治結構體之情況，指在該三明治結構體組合其它零件而作為電子機器殼體之一部分使用的構件之情況，及指電子機器殼體本身之情況。
藉由製成包含本發明之三明治結構體的電子機器殼體用構件，而成為輕量性與力學特性優異之電子機器殼體。
本發明之電子機器殼體用構件係於較佳的態樣中，在三明治結構體之芯賦形部以外所對應的部分，具有與三明治結構體一體化的熱塑性樹脂零件。由於該形態，可提高作為電子機器殼體的組裝性，同時可藉由端部閉塞結構防止因熱塑性樹脂侵入三明治結構體的空隙內部而造成的重量增加。
使用圖5(a)，更詳細地說明。熱塑性樹脂零件16係一邊與三明治結構體10的周緣區域15相接，一邊與三明治結構體10一體化。熱塑性樹脂零件若為以覆蓋三明治結構體之端部(具有周緣區域15時，周緣區域15之端部)之方式設置的形態，更佳為以沿著端部包圍周圍之方式設置的形態，則可提高電子機器殼體用構件的力學特性、內部的空隙之氣密性。另外，圖4(a)、(b)中，未記載熱塑性樹脂零件16。
如此的熱塑性樹脂零件較佳為藉由射出成形而與三明治結構體一體化之零件。本發明中，藉由射出成形將如此的熱塑性樹脂零件與三明治結構體一體化時，藉由端部閉塞結構之存在，而阻止經射出的熱塑性樹脂侵入空隙。因此，能夠防止最終的電子機器殼體用構件或電子機器殼體的重量因多餘的熱塑性樹脂而增加。
作為構成熱塑性樹脂零件的熱塑性樹脂，例如可舉出：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、液晶聚酯等之聚酯，或聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等之聚烯烴，或苯乙烯系樹脂，此外還有聚甲醛(POM)、聚醯胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚伸苯基醚(PPE)、改質PPE、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚碸(PSU)、改質PSU、聚醚碸、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚芳酯(PAR)、聚醚腈(PEN)、酚樹脂、苯氧樹脂、聚四氟乙烯等之氟系樹脂，進一步還有聚苯乙烯系、聚烯烴系、聚胺基甲酸酯系、聚酯系、聚醯胺系、聚丁二烯系、聚異戊二烯系、氟系等之熱塑性彈性體等，或此等的共聚物、改質體、摻合有此等中至少2種之樹脂。為了提高耐衝擊性，亦可添加彈性體或橡膠成分。
熱塑性樹脂零件亦較佳為包含不連續的強化纖維。作為熱塑性樹脂零件所含有的強化纖維，並沒有特別的限制，但例如有鋁纖維、黃銅纖維、不銹鋼纖維等之金屬纖維、聚丙烯腈系、嫘縈系、木質素系、瀝青系的碳纖維、石墨纖維等單獨具有導電性的纖維、及在此等上進一步被覆有導電體之纖維。又，有玻璃纖維等之絕緣性纖維、芳香族聚醯胺纖維、PBO纖維、聚苯硫醚纖維、聚酯纖維、丙烯酸纖維、聚醯胺纖維、聚乙烯纖維等之有機纖維、及碳化矽纖維、氮化矽纖維等之無機纖維、及在此等上進一步被覆有導電體之纖維。作為導電體之被覆方法，例如有鍍敷鎳、鐿、金、銀、銅、鋁等金屬之方法(電解、無電解)、CVD法、PVD法、離子鍍法、蒸鍍法，藉由此等而形成至少1層導電層。此等纖維可單獨或至少併用2種而使用。從比強度、比剛性、輕量性的平衡之觀點來看，較宜使用碳纖維，尤其在能實現便宜的生產成本之點上，較宜使用聚丙烯腈系碳纖維。又，從經濟性之觀點來看，較宜使用玻璃纖維。從力學特性與經濟性的平衡之觀點來看，併用碳纖維與玻璃纖維者亦為較佳的態樣。
＜三明治結構體之製造方法＞ 本發明之三明治結構體係作為一例，可藉由一種製造方法來製作，其特徵為依序具有：芯準備步驟，其係準備板狀纖維強化複合材料製之構件(芯材)，該構件至少具有被賦形為波形凹凸沿一方向或多方向延伸的形狀之部分(芯賦形部)；及接合步驟，其係將2片板狀纖維強化複合材料(皮材)接合於該芯材之兩面；同時於與前述芯外周部接近的芯賦形部中，以芯材與皮材之間所形成的空間不與外部氣體接觸而密閉之方式，並以形成透過芯材之部分接合有2片皮材的結構之方式進行加工；如此的製造方法亦可作為本發明之一觀點理解。
[芯準備步驟] 本發明之三明治結構體之製造方法具有準備板狀纖維強化複合材料製之構件(芯材)的芯準備步驟，該構件具有被賦形為波形凹凸沿一方向或多方向延伸的形狀之部分。芯準備步驟之具體的步驟係沒有特別的限定，但例如可舉出：使用具有與所欲的芯材形狀對應之成形面的上下模具，藉由加壓成形使薄片狀纖維強化複合材料之基質樹脂熔融或軟化而追隨模具成形面形狀後，使基質樹脂硬化或固化而得到具有凹凸的板狀纖維強化複合材料之芯材的方法。又，可舉出：藉由所謂波紋(corrugate)加工進行成形之方法，其係以使具有特定表面形狀的旋轉輥2支相向之方式配置，使薄片狀纖維強化複合材料通過該2支旋轉輥之間，追隨旋轉輥所具有的表面形狀而形成凹凸。再者，亦可舉出：藉由將包含強化纖維的樹脂材料進行擠出成形，將具有所欲的剖面形狀之纖維強化複合材料成形，藉此而得到芯材之方法。
[接合步驟] 於接合步驟中，在如前述所準備的芯材之兩面，接合纖維強化複合材料之皮材。接合步驟之具體的步驟係沒有特別的限定，但例如可舉出疊合皮材與芯材，進行加壓成形之方法。此時，可藉由加熱加壓來使皮材及/或芯材的基質樹脂軟化或熔融後，使該基質樹脂硬化或固化而實施接合。又，亦可於皮材與芯材之間，另外設置成為接著劑的樹脂材料，進行加壓成形而接合皮材與芯材。尚且，皮材所含有的基質樹脂為熱硬化性樹脂時，在接合步驟開始時該熱硬化性樹脂不一定要硬化，可使用未硬化的預浸漬物實施接合步驟。
尚且，芯準備步驟、接合步驟只要依此順序實施，則在兩步驟之間亦可具有其它步驟。
於接合步驟中，較佳為在皮材與芯材之間設置追加的樹脂材料而進行加壓成形，藉此使追加的樹脂材料跨過皮材與芯材之間進行接合。又，於接合步驟中，亦較佳為藉由將皮材與芯材進行加壓成形，使該皮材與該芯材所含有的基質樹脂中的至少一者跨過皮材與芯材之間進行接合。藉由如此地接合，於接合步驟中與將皮材與芯材接合之同時，可透過追加的樹脂材料或基質樹脂將該皮材與該芯材無間隙地接合。又，可在接合部附近形成前述的圓角結構，形成力學特性優異同時氣密性高的空隙。
[端部形狀加工] 於本發明之三明治結構體之製造方法中，在前述芯外周部中，以與芯外周部接近的空隙不與外部氣體接觸而密閉之方式，並以形成透過芯材之部分接合有2片皮材的結構之方式進行加工(將該加工稱為「端部形狀加工」)。
尚且，如圖1(b)，於具有波形凹凸沿一方向延伸的芯賦形部之芯材中，在與波形凹凸的稜線呈正交之側的芯賦形部之外緣側，可如圖5(a)之X-X’的剖面圖所示，使皮材7沿著波形凹凸，透過芯外周部中的芯材之部分進行2片皮材之接合。
端部形狀加工可對於芯材與皮材另外進行，也可同時地進行。另外進行時，芯材之加工較佳為與芯準備步驟一起實施。亦即，將芯材成形時，較佳為先設計好預先成形為立體形狀的部分之側面形狀，以使最終與皮材接合時空隙的端部會被閉塞。藉由與芯準備步驟一起進行端部形狀加工，可輕易控制端部閉塞結構之形狀。具體而言，於芯準備步驟中，如圖1(a)、(b)所示，製作一種芯材，其係在形成有波形凹凸2的區域之周圍具有未成形為立體形狀的平板區域4，然後與皮材接合時，得到具有端部閉塞結構之三明治結構體。
端部形狀加工係在對於芯材與皮材同時地進行時，亦較佳為在接合步驟之後實施。該方法係所使用的芯材形狀之限制小，不論是具有任何立體形狀的芯材均可適用。具體而言，可例示：於芯準備步驟中，製作芯材之外觀為如圖1(c)、(d)中記載的芯材，其次在接合步驟中接合皮材與芯材而製作三明治結構體，接下來沿著該三明治結構體之端部實施加壓之方法。
例如，可舉出：將芯材與2片平板狀皮材在芯材的凹凸之頂部或底部進行接合後，藉由將芯材之設有波形凹凸的部分之波形凹凸的稜線側之端，包含該端之部分在內進行加壓，而將一部分形成為呈傾斜狀高度漸減之部分，並將邊緣部加壓到成為平板狀為止而製作。
其中，較佳為於接合步驟中，將芯材與皮材的積層體進行加壓成形而接合，藉由該加壓成形來實施端部形狀加工。由於該形態，可同時進行接合步驟與端部形狀加工，量產性優異。
[射出步驟] 作為本發明之電子機器殼體用構件之製造方法，較佳為進一步具有射出步驟，其係在三明治結構體的芯賦形部以外所對應的部分，將熱塑性樹脂射出，形成與三明治結構體一體化的熱塑性樹脂零件。由於該形態，在將射出材料射出成形於端部閉塞結構時，可抑制射出材料侵入電子機器殼體用構件之內部，可製造輕量高剛性且組裝容易的電子機器殼體用構件。又，由於以相接於端部閉塞結構之方式設置射出材料，而亦得到藉由該射出材料進一步提高端部閉塞結構的閉塞性能之效果。 [實施例]
以下，藉由實施例來更詳細地說明本發明。
＜評價方法＞ (1)構成芯材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維之纖維長度 從後述碳纖維不織布中任意地選擇出100條強化纖維，以光學顯微鏡測量其長度到1μm單位，算出纖維長度的平均值，設為芯材的平均纖維長度。
(2)構成芯材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維之二次元配向角 以顯微鏡觀察後述芯材用板狀零件之表面，任意地選擇1條強化纖維單紗，藉由影像觀察來測定與該強化纖維單紗交叉的其它強化纖維單紗之二次元配向角。二次元配向角係在交叉的2條強化纖維單紗所成的2個角度之中，採用0°以上90°以下的角度(銳角側)。經測定的強化纖維單紗每1條的二次元配向角之測定數係設為n=20。對於與上述測定不同的強化纖維單紗4條，亦進行同樣之測定，於合計測量100個的二次元配向角之中，二次元配向角為1°以上之比例為80%以上之情況，判斷強化纖維為單纖維。再者，合計測量100個的二次元配向角之平均值為30°以上60°以下之範圍內的情況，判斷強化纖維為多方向地配向者。
(3)波板狀之芯材之尺寸 以電子顯微鏡觀察波板狀之芯材中與沿著波之頂點的方向呈垂直的剖面(波形剖面)，在合計5處測定波形狀的頂點之間隔，將其平均值設為波之間距p[mm]。又，在合計5處測定同剖面中波之高度，將其平均值設為波之高度h[mm]。
(4)三明治結構體之平均厚度 於實施例所得之三明治結構體中，從與未設置端部閉塞結構的芯賦形部對應的部分中，在任意的5點測量三明治結構體之厚度，將其平均值設為三明治結構體之平均厚度。
(5)以填埋皮材與芯材之間的方式附著的樹脂所形成之圓角徑 於實施例所得之三明治結構體中，以電子顯微鏡觀察前述波形剖面，將以填埋皮材與芯材之間的方式附著的樹脂所形成的圓角之形狀，模擬成圓形，測定該圓的半徑。對於不同的圓角結構之合計5處，進行同樣的測定，將其平均值設為圓角徑。
(6)重量評價 使用電子天平，測定實施例所得之三明治結構體的重量。
(7)力學評價 作為試驗機，使用「INSTRON」(註冊商標)5565型萬能材料試驗機(INSTRON JAPAN(股)製)，在具有內側凹陷為1邊100mm的正方形的下壓頭上，將實施例所得之三明治結構體與下壓頭中心對齊，以邊成為平行之方式，如圖8(b)所示地設置。從其上利用中心為平面面積10mm 2的圓筒狀之上壓頭逐漸地施加負載，測量從50N負載時的位移減去0.1N負載時(接觸開始時)的位移而得之值，當作撓曲量[mm]。又，調查施加負載到300N為止時的耐負載。
＜材料之製作＞ [環氧樹脂薄膜] 於環氧樹脂(日本環氧樹脂(股)製「Epikote(註冊商標)」828：30質量份、「Epikote(註冊商標)」1001：35質量份、「Epikote(註冊商標)」154：35質量份)中，以捏合機加熱混練聚乙烯縮甲醛(CHISSO(股)製「Vinylec(註冊商標)」K)：5質量份，使聚乙烯縮甲醛均勻地溶解後，以捏合機混練硬化劑二氰二胺(日本環氧樹脂(股)製DICY7)：3.5質量份與硬化劑4,4-亞甲基雙(苯基二甲基脲)(PTI日本(股)「Omicure」(註冊商標)52)：7質量份，而製備未硬化的環氧樹脂組成物。由此使用刀塗機來製作單位面積重量30g/m 2的環氧樹脂薄膜。
[皮材用纖維強化複合材料(預浸漬物1)] 從以聚丙烯腈作為主成分的共聚物來進行紡絲、焙燒處理及表面氧化處理，得到總單紗數12,000條的碳纖維束。此碳纖維束的特性係依據JIS R7608(2007)測定的拉伸彈性模數為220GPa，為單纖維直徑7μm的圓形剖面。準備使碳纖維束單向配向而成的薄片，在其兩面上分別重疊環氧樹脂薄膜，藉由加熱、加壓而使環氧樹脂含浸，得到每單位面積的碳纖維之質量為125g/m 2、纖維體積含有率60%、厚度0.125mm之預浸漬物1。
[PP樹脂薄膜] 聚丙烯樹脂薄膜(東麗薄膜加工(股)製「Torayfan」(註冊商標)NO3701J，厚度40μm)。
[PA樹脂薄膜] 尼龍樹脂薄膜(東麗薄膜加工(股)製「Rayfan」(註冊商標)NO1401，厚度40μm)。
[碳纖維不織布] 從以聚丙烯腈作為主成分的共聚物來進行紡絲、焙燒處理及表面氧化處理，得到總單紗數12,000條的碳纖維束。此碳纖維束的特性係依據JIS R7608(2007)測定的拉伸彈性模數為220GPa，為單纖維直徑7μm的圓形剖面。使用前述碳纖維束，以美工刀切割成5mm長，得到短切碳纖維。製作由水與界面活性劑(Nacalai Teques(股)製，聚氧乙烯月桂基醚(商品名))所成之濃度0.1質量%的分散液，使用此分散液與短切碳纖維，製作碳纖維基材。製造裝置具備作為分散槽在容器下部具有開關旋塞的直徑1000mm之圓筒狀容器、連接分散槽與抄紙槽的直線狀輸送部(傾斜角30°)。在分散槽之上表面的開口部附設有攪拌機，可從開口部投入短切碳纖維及分散液(分散介質)。抄紙槽具備在底部具有寬度500mm的抄紙面之網狀輸送帶，將能搬運碳纖維基材(抄紙基材)的輸送機連接至網狀輸送帶。抄紙係將分散液中的碳纖維濃度設為0.05質量%而進行。經抄紙的碳纖維基材係在200℃的乾燥爐中乾燥30分鐘，得到碳纖維的單紗之配向方向分散於多方向的碳纖維不織布。於該碳纖維不織布中，每單位面積的碳纖維之質量為25g/m 2。
[芯材用板狀零件1] 使用PP樹脂薄膜、碳纖維不織布，依[碳纖維不織布/PP樹脂薄膜/碳纖維不織布]之順序進行積層，在200℃之溫度賦予5MPa的壓力2分鐘，製作在碳纖維不織布中含浸有PP樹脂薄膜的樹脂之芯材用板狀零件1。
[芯材用板狀零件2] 使用PA樹脂薄膜、碳纖維不織布，依[碳纖維不織布/PA樹脂薄膜/碳纖維不織布]之順序進行積層，在260℃之溫度賦予5MPa的壓力2分鐘，製作在碳纖維不織布中含浸有PA樹脂薄膜的樹脂之芯材用板狀零件2。
[射出用樹脂材料1] 基質樹脂為聚醯胺系樹脂，且碳纖維含有率以重量比例計為20%的長纖維丸粒(東麗(股)製TLP1040)。
[射出用樹脂材料2] 基質樹脂為聚醯胺系樹脂，且玻璃纖維含有率以重量比例計為20%的丸粒(東麗(股)製CM1001G-20)。
＜成形步驟＞ [芯準備步驟1] 使用具有所欲成形面形狀的上下模具，於表2中記載之成形條件下，將芯材用板狀零件1或2進行加壓成形，使該芯材用板狀零件1或2成形為立體形狀後，使模具溫度降低到室溫，脫模而得到芯材。尚且，表2之加工溫度係指模具成形面溫度，加工壓力係指加壓壓力。
[芯準備步驟2] 以IR加熱器加熱芯材用板狀零件1或2後，通過具有所欲表面形狀的一對旋轉輥之間，同時沿著旋轉輥表面一邊成形為立體形狀一邊冷卻，得到芯材。尚且，表2之加工溫度為以IR加熱器加熱後的芯材用板狀零件1或2之表面溫度，加工壓力係指芯材用板狀零件1或2藉由旋轉輥而被賦予之壓力。
[接合步驟1] 藉由將依預浸漬物1積層體/芯材/預浸漬物1積層體之順序積層而成的積層體，進行加熱加壓成形，使預浸漬物1的基質樹脂硬化，同時使芯材所含有的基質樹脂軟化或熔融後，使皮材與芯材保持接觸並冷卻到室溫而將芯材的基質樹脂固化，藉此接合皮材與芯材。尚且，表2之加工溫度係指加壓機成形面溫度，加工壓力係指賦予至皮材與芯材的成形壓力。
[接合步驟2] 藉由將依預浸漬物1積層體/環氧樹脂薄膜/芯材/環氧樹脂薄膜/預浸漬物1積層體之順序積層而成的積層體，進行加熱加壓，使預浸漬物1的基質樹脂硬化，同時使環氧樹脂薄膜作為接著劑硬化，而接合皮材與芯材。尚且，表2之加工溫度係指加壓機成形面溫度，加工壓力係指賦予至皮材與芯材的成形壓力。
[射出步驟1] 將經過芯準備步驟、接合步驟所製作的三明治結構插入於射出成形用模具，對於所插入的三明治結構體，以射出成形來形成具有外周框部分、輪轂、肋、絞鏈部之熱塑性樹脂零件，而製造本發明之電子機器殼體用構件。射出成形係使用日本製鐵所(股)製J350EIII射出成形機，料筒溫度係設為280℃。
(實施例1) 藉由使用芯材用板狀零件1之[芯準備步驟1]，製作外觀為圖1(b)，波形狀具有圖2(c)之形狀，且在波形凹凸的端部具有圖7(a)之特徵的芯材。其次，將2片預浸漬物1以纖維配向方向成為互相正交之方式進行積層，得到預浸漬物1積層體。然後，依預浸漬物1積層體/芯材/預浸漬物1積層體之順序積層，製作積層體，藉由[接合步驟1]，接合皮材及芯材，得到1邊為150mm的正方形形狀之三明治結構體。尚且，於預浸漬物1積層體與芯材之接觸面中，以預浸漬物1積層體的纖維配向方向與沿著波形狀之頂點的方向呈正交之方式進行積層。又，端部閉塞結構中的芯形狀具有圖7(a)之特徵。表1中顯示所得之三明治結構體的細節。又，圖8(a)中顯示已成形的三明治結構體之尺寸。
確認所得之三明治結構體，結果周緣區域係具有由構成皮材的纖維強化複合材料所成之層與由構成前述芯材的纖維強化複合材料所成之層的積層結構。又，芯材的波之頂點所沿著的方向、或與波之頂點所沿著的方向呈垂直的方向，與皮材所含有的強化纖維之配向方向係呈一致。
使用所得之三明治結構體，實施重量評價及力學評價。
(實施例2) 除了以芯材的凹凸部之端部形狀具有圖7(b)之特徵的方式利用[芯準備步驟1]製作芯材以外，與實施例1同樣地製作三明治結構體。結果，端部閉塞結構中的芯形狀具有圖7(b)之特徵。
使用所得之三明治結構體，實施重量評價及力學評價。
(實施例3) 除了以芯材的凹凸部之端部形狀具有圖7(c)之特徵的方式利用[芯準備步驟1]製作芯材以外，與實施例1同樣地製作三明治結構體。結果，端部閉塞結構中的芯形狀具有圖7(c)之特徵。
使用所得之三明治結構體，實施重量評價及力學評價。
(實施例4) 除了將芯材的波之間距、波之高度變更為如表1以外，與實施例3同樣地製作三明治結構體。結果，端部閉塞結構中的芯形狀具有圖7(c)之特徵。
使用所得之三明治結構體，實施重量評價及力學評價。
(實施例5) 除了藉由使用芯材用板狀零件1之[芯準備步驟1]，製作具有波形狀為圖2(b)之形狀的芯材以外，與實施例4同樣地製作三明治結構體。結果，端部閉塞結構中的芯形狀具有圖7(c)之特徵。
使用所得之三明治結構體，實施重量評價及力學評價。
(實施例6) 對於與實施例5同樣地製作之三明治結構體，進一步實施[射出步驟1]，以相接於端部閉塞結構之方式將射出用樹脂材料1射出成形，賦予熱塑性樹脂零件，製作電子機器殼體用構件。
此電子機器殼體用構件係經射出成形的熱塑性樹脂零件未侵入空隙，在空隙內亦未確認到其它異物。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。
(實施例7) 除了將芯材的波之間距、波之高度變更為如表1以外，與實施例6同樣地製作電子機器殼體用構件。
此電子機器殼體用構件係經射出成形的熱塑性樹脂零件未侵入空隙，在空隙內亦未確認到其它異物。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。
(實施例8) 除了將芯材的波之間距、波之高度變更為如表1以外，與實施例6同樣地製作電子機器殼體用構件。
此電子機器殼體用構件係經射出成形的熱塑性樹脂零件未侵入空隙，在空隙內亦未確認到其它異物。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。
(實施例9) 除了將芯材的波之間距、波之高度變更為如表1以外，與實施例6同樣地製作電子機器殼體用構件。
此電子機器殼體用構件係經射出成形的熱塑性樹脂零件未侵入空隙，在空隙內亦未確認到其它異物。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。
(實施例10) 除了代替[接合步驟1]，實施[接合步驟2]，在[射出步驟1]中使用射出用樹脂材料2以外，與實施例6同樣地製作電子機器殼體用構件。
確認所得之電子機器殼體用構件，結果三明治結構體的周緣區域係具有由構成皮材的纖維強化複合材料所成之層與由構成前述芯材的纖維強化複合材料所成之層的積層結構。再者，熱塑性樹脂零件未侵入三明治結構體內之空隙，在空隙內亦未確認到其它異物。此外，於皮材與芯材之接合部中，以填埋皮材與芯材之間的方式附著有環氧樹脂，形成由該環氧樹脂所造成的圓角結構。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。
(實施例11) 除了於[接合步驟1]中，將預浸漬物1積層體對於芯材，以積層方向作為軸，使其旋轉45°而進行積層以外，與實施例10同樣地製作電子機器殼體用構件。
確認所得之電子機器殼體用構件，結果沿著該端部閉塞結構，具有由構成前述皮材的纖維強化複合材料所成之層與由構成前述芯材的纖維強化複合材料所成之層的積層結構。又，於三明治結構體中，芯材的波之頂點所沿著的方向、或與波之頂點所沿著的方向呈垂直的方向，與皮材所含有的強化纖維之配向方向並未呈一致。再者，熱塑性樹脂零件未侵入三明治結構體內之空隙，在空隙內亦未確認到其它異物。此外，於皮材與芯材之接合部，附著有環氧樹脂，形成由該環氧樹脂所造成的圓角結構。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。 (實施例12) 使用芯材用板狀零件2來實施[芯準備步驟1]，製作僅存在沿一方向延伸的波形凹凸(亦即，外觀成為如圖1(d)所示)，且具有波形狀為圖2(c)之形狀的芯材。其次，除了使用成形面為平板狀的模具[接合步驟2]來製作三明治結構體，接著，沿著該三明治結構體之端部進一步進行追加加壓成形，並壓潰波形凹凸的邊緣部部分，將其一部分形成為平板狀部分而形成端部閉塞結構以外，與實施例10同樣地製作電子機器殼體用構件。結果，形成芯形狀具有圖7(c)之特徵的端部閉塞結構。
確認所得之電子機器殼體用構件，結果周緣區域係具有由構成皮材的纖維強化複合材料所成之層與由構成前述芯材的纖維強化複合材料所成之層的積層結構。又，於三明治結構體中，芯材的波之頂點所沿著的方向、或與波之頂點所沿著的方向呈垂直的方向，與皮材所含有的強化纖維之配向方向係呈一致。再者，熱塑性樹脂零件未侵入三明治結構體內之空隙，在空隙內亦未確認到其它異物。此外，於皮材與芯材之接合部，附著有環氧樹脂，形成由該環氧樹脂所造成的圓角結構。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。
(實施例13) 除了使用芯材用複合材料板狀零件2，代替[芯準備步驟1]，實施[芯準備步驟2]以外，與實施例12同樣地製作電子機器殼體用構件。結果，形成芯形狀具有圖7(c)之特徵的端部閉塞結構。對於所得之電子機器殼體用構件，實施力學評價。
確認所得之電子機器殼體用構件，結果周緣區域係具有由構成皮材的纖維強化複合材料所成之層與由構成前述芯材的纖維強化複合材料所成之層的積層結構。又，於三明治結構體中，芯材的波之頂點所沿著的方向、或與波之頂點所沿著的方向呈垂直的方向，與皮材所含有的強化纖維之配向方向係呈一致。再者，熱塑性樹脂零件未侵入三明治結構體內之空隙，在空隙內亦未確認到其它異物。此外，於皮材與芯材之接合部，附著有環氧樹脂，形成由該環氧樹脂所造成的圓角結構。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。
(比較例1) 除了[芯準備步驟1]中所製作的芯材僅存在沿一方向延伸的波形凹凸(亦即，外觀成為如圖1(d)所示)，波形狀具有圖2(c)之形狀，且在[接合步驟1]中使用成形面為平面的模具進行加壓成形以外，與實施例1同樣地製作三明治結構體。如此所得之三明治結構體不具有端部閉塞結構，空隙的開口部係在三明治結構體之端部露出。
使用所得之三明治結構體，實施重量評價及力學評價。
(比較例2) 除了不實施追加加壓成形以外，與實施例12同樣地製作電子機器殼體用構件。於[射出步驟1]中，由於三明治積層體不具有端部閉塞結構，對三明治積層體之端部實施射出成形。
確認所得之電子機器殼體用構件，結果熱塑性樹脂零件侵入電子機器殼體用構件的空隙內，重量大幅增加。又，於三明治結構體之端部中，因射出材的壓力而芯材大幅變形。
使用所得之電子機器殼體用構件，實施重量評價及力學評價。
尚且，各實施例/比較例中的重量評價及力學評價之結果係彙總於表3中。
[表1-1]
表1 皮材 芯材
使用材料 纖維長度 使用材料 平均纖維長度 二次元配向角的 平均值 分散狀態 波之高度 h[mm] 波之間距 p[mm] h/(p/2) 概略形狀 頂點之形狀
實施例1 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 1 3 0.67 圖1(b) 圖2(c)
實施例2 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 1 3 0.67 圖1(b) 圖2(c)
實施例3 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀構件1 5mm 40° 單纖維狀 1 3 0.67 圖1(b) 圖2(c)
實施例4 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 0.8 6 0.27 圖1(b) 圖2(c)
實施例5 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 0.8 6 0.27 圖1(b) 圖2(b)
實施例6 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 0.8 6 0.27 圖1(b) 圖2(b)
實施例7 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 0.8 4 0.40 圖1(b) 圖2(b)
實施例8 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 1 3 0.67 圖1(b) 圖2(b)
實施例9 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 1.2 2 1.20 圖1(b) 圖2(b)
實施例10 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 0.8 6 0.27 圖1(b) 圖2(b)
實施例11 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 0.8 6 0.27 圖1(b) 圖2(b)
實施例12 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件2 5mm 40° 單纖維狀 0.8 6 0.27 圖1(d) 圖2(c)
實施例13 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件2 5mm 40° 單纖維狀 0.8 6 0.27 圖1(d) 圖2(c)
比較例1 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件1 5mm 40° 單纖維狀 1 3 0.67 圖1(d) 圖2(c)
比較例2 預浸漬物1 連續纖維 芯材用板狀零件2 5mm 40° 單纖維狀 0.8 6 0.27 圖1(d) 圖2(c)
[表1-2]
表1 (續) 端部閉塞結構 三明治結構體
表示形狀之 特徵的圖 圖8中的α之 長度 圖8中的β之 長度 圖8中的γ之 長度 平均厚度 圓角徑
實施例1 圖7(a) 10mm 0mm 130mm 1.4mm -
實施例2 圖7(b) 10mm 10mm 110mm 1.4mm -
實施例3 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm -
實施例4 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm -
實施例5 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm -
實施例6 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm -
實施例7 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm -
實施例8 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm -
實施例9 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm -
實施例10 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm 50μm
實施例11 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm 50μm
實施例12 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm 50μm
實施例13 圖7(c) 10mm 10mm 110mm 1.4mm 50μm
比較例1 - - - - 1.4mm -
比較例2 - - - - 1.4mm 50μm
[表2]
表2 芯準備步驟 接合步驟 端部形狀加工 射出步驟
步驟 加工溫度 加工壓力 步驟 加工溫度 加工壓力 實施時機 實施/未實施
實施例1 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 未實施
實施例2 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 未實施
實施例3 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 未實施
實施例4 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 未實施
實施例5 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 未實施
實施例6 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 實施
實施例7 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 實施
實施例8 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 實施
實施例9 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 芯準備步驟 實施
實施例10 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟2 180℃ 1MPa 芯準備步驟 實施
實施例11 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟2 180℃ 1MPa 芯準備步驟 實施
實施例12 芯準備步驟1 260℃ 5MPa 接合步驟2 180℃ 1MPa 接合步驟後 實施
實施例13 芯準備步驟2 260℃ 5MPa 接合步驟2 180℃ 1MPa 接合步驟後 實施
比較例1 芯準備步驟1 200℃ 5MPa 接合步驟1 180℃ 1MPa 不實施 未實施
比較例2 芯準備步驟1 260℃ 5MPa 接合步驟2 180℃ 1MPa 不實施 實施
[表3]
表3 重量評價 [g] 力學評價
撓曲量 [mm] 耐負載 [N]
實施例1 20 0.9 270
實施例2 20 0.9 290
實施例3 20 0.9 300
實施例4 20 1 300
實施例5 20 0.95 300
實施例6 35 0.95 300
實施例7 35 0.75 300
實施例8 36 0.6 300
實施例9 36 0.8 300
實施例10 37 0.75 300
實施例11 37 0.85 300
實施例12 37 0.75 300
實施例13 37 0.75 300
比較例1 20 0.9 240
比較例2 50 2 300
1:芯材 2:波形凹凸 3:波形凹凸之稜線 4:平板區域(芯外周部) 5:強化纖維單紗 6:角度 7:皮材 8:空隙 9:端部閉塞結構 10:三明治結構體 11:樹脂材料 12:圓角結構 13:圓角結構的近似圓弧 14:圓角結構的近似圓弧之半徑 15:周緣區域 16:熱塑性樹脂零件 17:朝向空隙的長度方向之端部的方向 18:芯材與皮材之接觸寬度 19:空隙之高度
圖1係顯示芯材的一例之示意圖，(c)、(d)為抽出芯賦形部之部分圖。 圖2係用於說明芯賦形部之示意圖。 圖3係顯示芯材的強化纖維之配向狀態的一例之示意圖。 圖4係顯示本發明之三明治結構體的一例之示意圖。 圖5係顯示本發明之三明治結構體的一例之示意圖。 圖6係顯示本發明之三明治結構體之剖面的一例之示意圖。 圖7係顯示芯材之形狀的一例之示意圖。 圖8係顯示實施例中的三明治結構體及力學評價用壓頭之尺寸之示意圖。
1:芯材
7:皮材
10:三明治結構體

Claims (17)

  1. 一種三明治結構體，其包含芯材與皮材，該芯材為具有被賦形為波形凹凸沿一方向或多方向延伸的形狀之部分(稱為「芯賦形部」)與包圍該芯賦形部之平板狀部分(稱為「芯外周部」)的板狀纖維強化複合材料製之構件(芯材)，該皮材係被接合在該芯材的凹凸之頂部或底部，同時在其它芯賦形部中與芯材之間具有空間，且於芯外周部中，以與該芯外周部接近的該空間不與外部氣體接觸而密閉之方式，透過芯材之部分進行接合的2片板狀纖維強化複合材料製之構件(皮材)。
  2. 如請求項1之三明治結構體，其中前述波形凹凸為沿一方向延伸的形態，且前述空間各自形成隧道狀的形狀。
  3. 如請求項1或2之三明治結構體，其中前述2片皮材係在接近前述芯外周部的前述芯賦形部中，觀看沿著凹凸的稜線之方向所切出的剖面時，形成大於0°且為45°以下之角度。
  4. 如請求項2之三明治結構體，其中將前述波形凹凸的波之間距設為p[mm]，將波形凹凸之高度設為h[mm]時，0.3＜h/(p/2)＜1.0。
  5. 如請求項1或2之三明治結構體，其中前述2片皮材係各自的該皮材所含有的強化纖維包含配向方向正交的2群纖維群，且其中至少一個纖維群的配向方向係與芯材的凹凸之波延伸的方向呈一致。
  6. 如請求項1或2之三明治結構體，其中前述三明治結構體之平均厚度為0.5mm以上10mm以下。
  7. 如請求項1或2之三明治結構體，其中前述皮材各自之平均厚度為0.08mm以上1mm以下。
  8. 如請求項1或2之三明治結構體，其中構成前述皮材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維為連續纖維。
  9. 如請求項1或2之三明治結構體，其中構成前述皮材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維之全部或一部分為連續的碳纖維。
  10. 如請求項1或2之三明治結構體，其中構成前述芯材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維為不連續纖維，在該芯材之中多方向地配向。
  11. 如請求項1或2之三明治結構體，其中構成前述芯材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維為不連續的單纖維。
  12. 如請求項1或2之三明治結構體，其中構成前述芯材的纖維強化複合材料所含有的強化纖維之全部或一部分為不連續的碳纖維。
  13. 如請求項1或2之三明治結構體，其中前述芯材的波形凹凸之頂部或底部中的芯材與皮材之接合係透過樹脂進行。
  14. 一種電子機器殼體用構件，其包含如請求項1或2之三明治結構體。
  15. 如請求項14之電子機器殼體用構件，其進一步具有經由熱塑性樹脂所製作的構件，該經由熱塑性樹脂所製作的構件係在三明治結構體之前述芯賦形部以外所對應的部分，與前述三明治結構體一體化。
  16. 一種三明治結構體之製造方法，其特徵為依序具有： 芯準備步驟，其係準備板狀纖維強化複合材料製之構件(芯材)，該構件至少具有被賦形為波形凹凸沿一方向或多方向延伸的形狀之部分(芯賦形部)；及 將2片板狀纖維強化複合材料(皮材)接合於該芯材之兩面之接合步驟；同時 於與包圍前述芯賦形部的平板狀芯外周部接近的前述芯賦形部中，以芯材與皮材之間所形成的空間不與外部氣體接觸而密閉之方式，形成透過芯材之部分接合有2片皮材的結構之方式進行加工。
  17. 如請求項16之三明治結構體之製造方法，其中於前述接合步驟中，藉由將前述芯材與前述皮材進行加壓成形而接合。
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