TWI716448B - 框體 - Google Patents

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Abstract

本發明第1實施形態的框體1為具備：底蓋2；上蓋4；配置在由底蓋2和上蓋4所區劃的空間內之具有平面部31及立設在平面部31的周緣部之直立壁部32的補強構件3，補強構件3的直立壁部32，是被接合於立設在底蓋2或上蓋4的周緣部之直立壁部22。

Description

框體
本發明係有關一種內建電子機器零件的框體(電子機器框體)、手提箱、運送盒等之框體。
近年來，為了提高電子機器的薄型化及輕量化或攜帶性、防止電子機器內部零件的破損，對框體要求高剛性化。詳言之，由於以單手把持電子機器且以另一手進行操作時、電子機器的搬運時、或馬達開閉時會被施加偏向的負荷，因而會有扭轉方向的力作用於框體。此外，於搬運時誤使電子機器掉落之情況下也同樣會作用扭轉方向的力。因此，要求框體具有高的抗扭剛度(torsional rigidity)。基於這樣的背景，目前已提出多種用以提高框體的剛性之技術。又，從提升攜帶性的觀點，為了薄型化及輕量化，被要求該如何能不浪費地活用框體內的空間。
具體言之，專利文獻1記載一種藉由使設置於第1框體的爪部卡合於設置材第2框體的被卡合部而將第1框體與第2框體在側面卡合之發明。專利文獻2記載一種用以提高電器的機殼構造之剛性的發明，該電器的機殼構造，係由具有上下層的電器安裝面之樹脂製底殼、及 具有與上層的電器安裝面重疊之正面壁的上殼構成。專利文獻3記載一種有關具有複數凸部的第1面與表面材的第2面被接合成的纖維強化複合材料構造體之發明。專利文獻4記載一種有關使第1構件與第2構件以內部形成空洞的方式呈箱狀重疊且利用相互的壁部的壁面結合的電器框體架的底板之發明。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-22848號公報
[專利文獻2]日本特開平10-150280號公報
[專利文獻3]日本特開2015-13484號公報
[專利文獻4]日本特開2002-16384號公報
然而，在專利文獻1記載的發明中，由於爪部與被卡合部黏著，未被一體化，故在因被施加大的負荷而發生扭曲的情況，爪部或被卡合部會破損，框體被分割成第1框體與第2框體。結果，專利文獻1記載的發明在能保持被卡合的狀態之小的扭轉變形中或許不會有問題，但在不小心掉落的情況等有大的扭轉變形的情況並無法確保原本的剛性。
又，在專利文獻2記載的發明中，樹脂製底殼的上層的電器安裝面與上殼的正面壁僅疊合，構件彼此未被拘束，因而無法提供市場所需之具有抗扭剛度的框 體。
又，在專利文獻3記載的發明中，一方的構件與另一方的構件的平面僅接合，因而在表側與背側在剛性上產生大的差異。結果，依據專利文獻3記載的發明，在搞錯框體的配置方法的情況，會變得無法獲得原本必要的剛性。再者，因在構造體內部形成有凸部，而無法在構造體內部裝填電子零件，故不適於薄型化。
又，在專利文獻4記載的發明中，因為是利用壁面及平面結合，雖能呈現高的抗扭剛度，但與專利文獻3同樣地在表側與背側會產生大的剛性差，且在搞錯配置方法的情況，會變得無法獲得原本必要的剛性。再者，因構成為在空洞內突出圓錐台形狀，而無法在構造體內部裝填電子零件這點亦不適於薄型化。
如以上，依據目前提高框體的剛性之技術，並無法實現提升薄型化及輕量化、以及攜帶性且無法賦與框體高的抗扭剛度。因此，期待提供可實現薄型化及輕量化並賦與框體高的抗扭剛度之技術。
本發明係有鑑於上述課題而完成者，且其目的在於：提供一種可實現提升薄型化及輕量化以及攜帶性並提升抗扭剛度之框體。
本發明第1態樣涉及的框體之特徵為具備：底蓋；上蓋；配置在由前述底蓋和前述上蓋所區劃的空間內之具有平面部及立設在前述平面部的周緣部之直立壁部的補強構件，前述補強構件的直立壁部，是被接合於 立設在前述底蓋或前述上蓋的周緣部之直立壁部。
本發明第1態樣涉及的框體之特徵為，於上述發明中，前述補強構件的周緣部被接合於前述底蓋或前述上蓋，前述補強構件的周緣部以外區域的至少一部份，是被接合於未接合有前述補強構件的周緣部之前述底蓋或前述上蓋。
本發明第2態樣涉及的框體之特徵為具備：底蓋；上蓋；配置在由前述底蓋和前述上蓋所區劃的空間內之具有平面部及立設在前述平面部的周緣部之直立壁部的補強構件，前述補強構件的周緣部被接合於前述底蓋或前述上蓋，前述補強構件的周緣部以外區域的至少一部份，是被接合於未接合有前述補強構件的周緣部之前述底蓋或前述上蓋。
本發明涉及的框體之特徵為，於上述發明中，前述補強構件是藉由熱熔接而黏著於前述底蓋及/或前述上蓋。
本發明涉及的框體之特徵為，於上述發明中，前述補強構件，係以在23℃下的剝離負荷是60N/cm2以上且5000N/cm2以下的範圍內，且在200℃下的剝離負荷是小於60N/cm2的範圍內的方式，接合於前述底蓋及/或前述上蓋。
本發明涉及的框體之特徵為，於上述發明中，前述補強構件及接合有該補強構件的前述底蓋及/或前述上蓋，是藉由纖維強化複合材料所形成，在前述補強構件與底蓋及/或上蓋的至少一方的接合部分上設有熱 塑性樹脂，前述補強構件與底蓋及/或上蓋是藉由前述熱塑性樹脂而被接合。
本發明涉及的框體之特徵為，於上述發明中，前述補強構件與前述底蓋及/或前述上蓋是直接接合。
本發明涉及的框體之特徵為，於上述發明中，具備發熱構件，其配設於中空構造內的前述補強構件之表面，該中空構造是藉由前述補強構件與前述底蓋及/或前述上蓋接合所形成。
本發明涉及的框體之特徵為，於上述發明中，在藉由前述補強構件與前述底蓋及/或前述上蓋接合所形成的中空構造內，具備別的補強構件。
本發明涉及的框體之特徵為，於上述發明中，前述別的補強構件是被接合於前述補強構件的內面及接合有前述補強構件的前述底蓋或前述上蓋。
依據本發明涉及的框體，可實現提升薄型化、輕量化及攜帶性並提升抗扭剛度。
1‧‧‧框體
2‧‧‧底蓋
3‧‧‧補強構件
4‧‧‧上蓋
5‧‧‧別的補強構件
21‧‧‧平面部
22‧‧‧直立壁部
31‧‧‧平面部
32‧‧‧直立壁部
圖1係顯示本發明第1實施形態的框體的構成之立體圖。
圖2係顯示圖1所示的框體之分解立體圖。
圖3係顯示圖2所示的補強構件的構成之剖面圖。
圖4係顯示框體的構成之一例的剖面圖。
圖5係顯示別的補強構件的構成之平面圖及剖面圖。
圖6係顯示本發明第1實施形態的框體中之補強構件的構成之示意圖。
圖7係顯示本發明第2實施形態的框體中之補強構件的構成之剖面圖。
圖8係用以說明抗扭剛度測試的方法之示意圖。
圖9係用以說明抗撓剛度測試的方法之示意圖。
圖10係用以說明剝離負荷測試的方法之示意圖。
圖11係顯示積層體的構成之示意圖。
圖12係用以說明衝壓成形方法之示意圖。
圖13係顯示實施例1的補強構件的配置之示意圖。
圖14係顯示實施例5的補強構件的配置之示意圖。
圖15係顯示實施例6的補強構件的配置之示意圖。
圖16係用以說明使用接合用治具將補強構件熱熔接於實施例6的底蓋之剖面圖。
圖17係顯示實施例8的補強構件的配置之示意圖。
圖18係顯示實施例9的補強構件的配置之示意圖。
圖19係顯示實施例10的補強構件的配置之示意圖。
本發明的發明者們經過一直反復致力研究的結果，理解到藉由將補強構件接合於框體，與框體未接合於補強構件的情況相較下，可大幅提升框體的抗扭剛度。又，透過活用藉補強構件之接合所形成的中空構造，理解到可提升薄型化及輕量化以及攜帶性。以下，參照圖面，針對由上述理解所想到本發明第1及第2實施形態的框體作詳細說明。此外，在本發明的框體之用途方 面，可例舉手提箱、運送盒、內建電子機器零件的電子機器框體等，更具體言之，可例舉揚聲器、顯示器、HDD、筆記型電腦、行動電話、數位相機、PDA、電漿顯示器、電視機、照明、冰箱、及遊戲機，其中更適合被使用於要求抗扭剛度高且輕量及薄型的摺疊電腦或平板電腦。
〔第1實施形態〕
首先，參照圖1至圖6，就本發明第1實施形態的框體作說明。
圖1係顯示本發明第1實施形態的框體的構成之立體圖。如圖1所示，本發明第1實施形態的框體1係具備以俯視呈矩形形狀的底蓋2、接合於底蓋2的補強構件3、及俯視呈矩形形狀的上蓋4為主的構成要素。此外，以下將與底蓋2及上蓋4的短邊平行之方向定義為x方向，與底蓋2及上蓋4的長邊平行之方向定義為y方向，與x方向及y方向垂直之方向定義為z方向(垂直方向)。
圖2係顯示圖1所示的框體1之分解立體圖。如圖2所示，底蓋2具備平行於xy平面的俯視呈矩形形狀的平面部21及自平面部21的周緣部立設在+z方向的直立壁部22。再者，形成底蓋2的構件之厚度，宜在0.1mm以上且0.8mm以下的範圍內。又，形成底蓋2的構件之彈性模量，宜在20GPa以上且120GPa以下的範圍內。
又，底蓋2，宜藉由上述金屬材料及纖維強化複合材料中任一者所形成，亦可藉由組合此等來形成。從呈現高的抗扭剛度的觀點，底蓋2宜為藉由同一材料所 形成之無接縫的構件。又，從生產性的觀點，亦可將形狀單純的平面部21使用力學特性高的金屬材料或纖維強化複合材料來形成，將形狀複雜的直立壁部22或接合部分使用成形性優異的樹脂材料利用射出成形等來形成。
作為金屬材料，宜使用鋁合金、鎂合金、鈦合金等輕金屬材料。作為鋁合金，可例示Al-Cu系的A2017、A2024、Al-Mn系的A3003、A3004、Al-Si系的A4032、Al-Mg系的A5005、A5052、A5083、Al-Mg-Si系的A6061、A6063、Al-Zn系的A7075等。作為鎂合金，可例示Mg-Al-Zn系的AZ31或AZ61、AZ91等。作為鈦合金，可例示添加有11~23種的鈀之合金或添加有鈷及鈀的合金、相當於50種(α合金)、60種(α-β合金)、80種(β合金)的Ti-6Al-4V等。
作為用於纖維強化複合材料的強化纖維，可使用碳纖維、玻璃纖維、芳香族聚醯胺纖維(Aramid fiber)、硼纖維、PBO纖維、高強力聚乙烯纖維、氧化鋁纖維、及碳化矽纖維等的纖維，也可混合使用2種以上的此等纖維。此等強化纖維，係可用作為排列於一方向的長纖維、單一的絲束、織物、針織物、不織布、氈、織帶等纖維構造物。
作為基質樹脂，除了可使用環氧樹脂、苯酚樹脂、苯并
Figure 105129687-A0202-12-0008-28
樹脂、及不飽和聚酯樹脂等熱硬化性樹脂、或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丁烯對苯二甲酸酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚萘二酸乙二醇酯、液晶聚酯等的聚酯系樹脂、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP) 、聚丁烯等聚烯烴、或苯乙烯系樹脂、胺甲酸乙酯樹脂外，還可使用聚縮醛(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)、聚苯醚(PPE)、變性聚苯醚(PPE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚碸(PSU)、變性聚碸(PSU)、聚醚碸(PES)、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚芳基酸酯(PAR)、聚芳醚腈(PEN)、酚系樹脂、及苯氧基樹脂等熱硬化性樹脂。從生產率及力學特性的觀點，宜使用熱硬化性樹脂，其中宜使用環氧樹脂。依據成形性的觀點，可使用熱塑性樹脂，其中依據強度的觀點，宜使用聚醯胺樹脂，依據耐衝擊性的觀點，宜使用聚碳酸酯樹脂，依據輕量性的觀點，宜使用聚丙烯樹脂，依據耐熱性的觀點，宜使用聚苯硫醚樹脂。此外，上述樹脂不僅可作為纖維強化複合材料的基質樹脂，而且也可用作為由樹脂本身構成的底蓋、上蓋、補強構件。
本發明中，從積層等的操作性之觀點，宜使用由前述強化纖維及基質樹脂構成的預浸片作為各構件之材料。從高的力學特性及設計自由度之觀點，宜使用一方向連續纖維預浸片，從等向性的力學特性或成形性之觀點，宜使用織物預浸片。又，強化纖維亦可藉由此等預浸體的積層體所構成。
補強構件3係具備平行於xy平面之俯視呈矩形形狀的平面部31、及從平面部31的周緣部立設在-z方向的直立壁部32。圖3係顯示圖2所示的補強構件3的構成 之剖面圖。如圖3所示，補強構件3係在底蓋2的直立壁部22的內面與補強構件3的直立壁部32的外面進行面接合，藉以在平面部31與底蓋2的平面部21間形成著中空構造S1的狀態下被接合於底蓋2。
此外，補強構件3的直立壁部32，係以與底蓋2的4邊的直立壁部22面接合較佳。又，本實施形態中，雖作成補強構件3的直立壁部32與底蓋2的直立壁部22面接合，但亦可在上蓋4側形成直立壁部，且使補強構件3的直立壁部32的外面和上蓋4的直立壁部的內面面接合。又，補強構件3的平面部31與底蓋2的平面部21之間的距離(補強構件3從平面部21算起的高度)h的最大值係在3mm以上且30mm以下的範圍內。本發明中，補強構件3的高度h係呈現抗扭剛度的一個原因。因此，高度h宜大，宜為3mm以上。在高度h的最大值小於3mm的情況，框體1中的直立壁部32之效果小，會產生無法呈現原本的抗扭剛度之問題。一方面，在高度h的最大值比30mm長的情況，會衍生亦需加大直立壁部32的厚度，結果會產生框體1的重量增加之問題。
圖4係顯示框體的構成之一例的剖面圖。如圖4(a)、(b)所示，在藉由補強構件3與底蓋2或上蓋4接合而形成的中空構造S1內配置有發熱構件D1、D2，發熱構件D1、D2宜配置在補強構件3的中空構造S1側表面。藉由此種構成，隔開電子機器的使用者所接觸的底蓋2與發熱構件D1、D2之間的距離，可抑制底蓋2的溫度上升。此外，本說明書中，「發熱構件」係意味會伴隨電子機器 的運轉而發熱之零件，特別指伴隨電子機器的運轉而產生10℃以上之溫度上升者。作為此種發熱構件，可例示LED、電容器、反相器、電抗器元件、熱敏電阻元件、功率電晶體元件、馬達、CPU、及搭載此等的電子基板等。
本發明宜在形成於補強構件3與接合有補強構件3的底蓋2或上蓋4之間的中空構造S1內具備別的補強構件。此中空構造S1內具備之別的補強構件係可僅和底蓋2或上蓋4接合，亦可僅和補強構件3接合。較佳為，別的補強構件係和補強構件3的內面接合，且亦與接合有補強構件3的底蓋2或上蓋4接合之態樣。此處，補強構件3的內面，係意味著補強構件3中的中空構造S1內側的面。
亦可藉由在形成於補強構件3的平面部31與底蓋2的平面部21之間的中空構造S1內，以將補強構件3的內面與接合有補強構件3的底蓋2或上蓋4接合的方式配置別的補強構件，以提高抗撓剛度。圖5(a)係顯示別的補強構件的構成之平面圖，圖5(b)係顯示圖5(a)的A-A線剖面圖。如圖5(a)、(b)所示，別的補強構件5，係在中空構造S1的y方向中央部以朝x方向延伸方式配置的構件，且連接於底蓋2的平面部21及補強構件3的平面部31。藉由透過別的補強構件5將底蓋2之平面部21與補強構件3的平面部31一體化，於施加有負荷時，底蓋2與補強構件3同步變形，故能提高框體1的抗撓剛度。又，藉由將底蓋2的直立壁部22或補強構件3的直立壁部32與別的補強構件5一體化，底蓋2及補強構件3的直立壁部22、32 特別不容易朝框體1的內側方向變形，故能提高框體1的抗扭剛度。
此外，別的補強構件5，只要連接於底蓋2的平面部21及補強構件3的平面部31，也可為在中空構造S1的x方向中央部以朝y方向延伸方式配置之構件，也可為以朝中空構造S1的對角線方向延伸方式配置之構件。特別是，較佳為，別的補強構件5，係以在朝厚度方向施加有負荷的情況下通過底蓋2的平面部21的撓曲量變大的位置之方式作配置，且所配置的構件可配置複數個，構件彼此也可交叉。又，別的補強構件5，宜由具有彈性體或橡膠成分的樹脂材料、凝膠等之彈性優異的衝擊吸收材料形成，藉此，不僅可呈現抗撓剛度，而且對衝擊也能呈現效果。
本實施形態中，補強構件3雖如圖6(a)所示，藉由平面部31及直立壁部32所構成，但如圖6(b)所示，亦可藉由將平面部31作成曲面形狀的構件而構成補強構件3。亦即，藉由將平面部31作成曲面形狀的構件平面部31亦可省略直立壁部32。再者，如圖6(c)所示，亦可藉由平面部31、直立壁部32、接合部33來構成。又，從提高剛性的觀點或有效活用空間的觀點亦可在平面部31形成有凹凸形狀。本實施形態中，補強構件3被接合於底蓋2，但亦可將補強構件3接合上蓋4，在補強構件3的平面部31與上蓋4之間形成中空構造S1。此等補強構件3未特別限定，宜為具開口部的構件，圖6(a)~(c)所示的補強構件為一例子。
又，從框體的輕量化及薄型化的觀點，形成補強構件3的構件之厚度，宜在0.3mm以上且1.0mm以下的範圍內。又，形成補強構件3的構件之彈性模量，宜在20GPa以上且120GPa以下的範圍內。又，補強構件3，宜藉由上述金屬材料及纖維強化複合材料中任一者所形成，可因應於補強構件3之目的來選擇材料。亦即，從呈現高補強效果的觀點，可使用彈性模量高的金屬材料或纖維強化複合材料，從放熱性的觀點，可使用熱傳導率高的金屬材料。並且，於藉由纖維強化複合材料形成補強構件3的情況下，補強構件3宜由連續纖維預浸片的積層體所構成。又，補強構件3的線膨脹係數相對於接合有補強構件3之底蓋2的線膨脹係數的比，宜在0.1以上且10以下的範圍內。
又，補強構件3的直立壁部32宜藉由熱熔接被黏著於底蓋2的直立壁部22。又，在23℃下的剝離負荷係100N/cm2以上且5000N/cm2以下的範圍內更佳。在熱熔接方法方面，可例示嵌件射出法、注塑射出法、振動熔接法、超音波熔接法、雷射熔接法、熱板熔接法等。又，此時，直立壁部32與直立壁部22的黏著面在200℃下的剝離負荷小於60N/cm2較佳。200℃下的剝離負荷係30N/cm2以下者更佳。
又，此剝離負荷在180℃下宜小於60N/cm2，從拆解性黏著的觀點，在更低的溫度區域可容易剝離者是好。然而，當拆解的溫度變低時，在用作為框體時，因伴隨電子零件的運轉而帶來之溫度上升或使用環境的 溫度，補強構件有可能剝離。因此，補強構件宜於使用框體的溫度領域以高的黏著強度被接合，而於拆解的溫度領域能容易進行剝離。因此，80℃下的剝離負荷更宜在60N/cm2以上且5000N/cm2以下的範圍內。
此外，200℃下的剝離負荷宜越低越好，最好在10N/cm2以下。並且，由於200℃下的剝離負荷越低越佳，因而下限未特別限制，而以0N/cm2以上為較佳，但由於過低亦有操作性變差的情形，因此更佳為1N/cm2以上。藉由作成此種構成，可呈現能容易拆卸補強構件3的拆解黏著性，從而可容易進行電子機器的修理或再利用。又，補強構件3及接合有補強構件3的底蓋2或上蓋4，宜藉由纖維強化複合材料形成，且於補強構件3及底蓋2或上蓋4至少一方的接合部分設置有熱塑性樹脂，且補強構件3與底蓋2或上蓋4，係透過熱塑性樹脂而被接合。
關於在接合部分設置熱塑性樹脂的方法，可列舉使用纖維強化片(預浸片)進行成形而獲得補強構件3及接合有補強構件3的底蓋2或上蓋4之方法，該纖維強化片係使用熱塑性樹脂作為基質樹脂。只要是藉此方法獲得之成形體，則因熱塑性樹脂在表面上以高的比例存在，所以在接合時可具有寬闊的黏著面積，且接合部位的選擇自由度變高，因而較佳。從各構件的力學特性的觀點，以係使用作為基質樹脂的熱硬化性樹脂之纖維強化複合材料者較佳，關於在此種構件上設置熱塑性樹脂的方法，可例舉塗布經加熱熱塑性樹脂使之熔化的熔化物或以溶劑使熱塑性樹脂溶解的溶液，而於纖維強化複 合材料上設置熱塑性樹脂的方法。又，可例示於使利用熱硬化性樹脂作為基質樹脂的纖維強化片(預浸片)成形、硬化時，對積層體進行加熱、加壓成形之方法，該積層體係於纖維強化片(預浸片)的最外層將由熱塑性樹脂構成的薄膜或不織布積層在表面而成。
又，補強構件3與底蓋2或上蓋4宜直接接合。藉由在與補強構件3的直立壁部32及/或與其直立壁部32黏著之底蓋2的直立壁部22或上蓋4的直立壁部，使用具有熱塑性樹脂的纖維強化複合材料，而變得無需使用各構件以外的黏著劑，能將各構件直接接合，故可抑制框體1的重量增加。用以將補強構件3與底蓋2或上蓋4直接接合的適合方法，係使用於纖維強化片(預浸片)的最外層將由熱塑性樹脂構成的薄膜或不織布積層在表面而成的積層體之方法，該纖維強化片係利用熱硬化性樹脂作為基質樹脂的纖維強化片，但作為此處所用的熱塑性樹脂，亦可從作為前述基質樹脂所例示的熱塑性樹脂的群來選擇。
較佳為，基質樹脂選擇具有以下熔點之熱塑性樹脂，該熔點係比使由熱硬化性樹脂構成的纖維強化片(預浸片)成形、硬化之成形溫度還低的熔點。熱塑性樹脂的熔點之下限，雖無特別限制，但從本發明的電子機器框體在應用於電子機器時呈現耐熱性之觀點，較佳為80℃以上，更佳為100℃以上。又，熱塑性樹脂的形態並無特別限制，可例示薄膜、連續纖維、織物、顆粒、不織布等的形態，從成形作業時之操作性的觀點，較佳 為薄膜，不織布的形態。藉由選擇此種樹脂，於成形時，熱塑性樹脂熔化，熱塑性樹脂在成形體表面上像膜般地擴展形成，於接合時接合面積變寬或含浸於纖維強化片的強化纖維而形成強固的熱塑性樹脂層，可呈現高的剝離強度。雖然在此等方法獲得之補強構件3及與補強構件3接合的底蓋2或上蓋4中至少一方即可，但較佳為在所接合的構件雙方的接合構件設置有熱塑性樹脂。又，所設置的熱塑性樹脂，宜選擇相互實質上相同的熱塑性樹脂。
本說明書中，「拆解性黏著」，係指不僅是能容易拆下補強構件3這點，還包含可再黏著的情形，於再黏著時，雖可為了呈現黏著性而賦與熱塑性樹脂，但較佳為，能於不增加熱塑性樹脂等的重量下進行再黏著。此外，進行再黏著時的剝離負荷，宜為原本的剝離負荷之50%以上，更宜為70%以上。本發明的拆解性黏著，係藉由將熱塑性樹脂的特性、即樹脂因加熱而熔化以致力學特性下降這點、及於冷卻或常溫下固化而呈現樹脂原本的高力學特性之特性應用於接合技術而獲得。
又，於補強構件3的平面部31及直立壁部32，可在本發明的抗扭剛度提升的範圍下形成孔部。藉由作成此種構造，可配置配線電纜，該配線電纜係用以連接內建於中空構造S1的電子零件、與配置在藉由底蓋2及上蓋4所區劃的中空構造S1以外之空間(後述的空間S3)內的電子零件或與上蓋4相符之顯示器或鍵盤等。從放熱性的觀點，在用以使空氣良好流通的配置上，例如此孔部 可形成於對向的直立壁部32。此等孔部宜相對於補強構件3的表面積為30%以下，從抗扭剛度的觀點，更宜為15%以下。
上蓋4係接合於底蓋2的直立壁部22之周緣部。圖1中，上蓋4係平滑的板狀形狀，但也可為具有曲面或凹凸的板狀形狀。又，上蓋4亦可和底蓋2相同材料、形狀，藉由作成此種構成可獲得任一面都具有高的剛性之框體1。此外，上蓋4也可為液晶顯示器或鍵盤等的電子機器零件，藉由作成此種構成，可應用於摺疊型電腦及平板電腦。
從以上說明可明白，本發明第1實施形態的框體1具備：底蓋2；上蓋4；配置在由底蓋2和上蓋4所區劃的空間內之具有平面部31及立設在平面部31的周緣部之直立壁部32的補強構件3，補強構件3的直立壁部32，是被接合於立設在底蓋2或上蓋4的周緣部之直立壁部。藉此，可提供一種既可實現薄型化及輕量化又能提升抗扭剛度的框體。
〔第2實施形態〕
其次，參照圖7，就本發明第2實施形態的框體作說明。此外，本發明第2實施形態的框體在補強構件的構成上具有特徵。於是，以下，僅就本發明第2實施形態的框體中補強構件的構成作說明且省略其他構成之說明。
圖7係顯示本發明第2實施形態的框體中之補強構件的構成之剖面圖。本實施形態中，如圖7所示，在未與構件34的周緣部接合的上蓋4接合有構件34的周緣 部以外區域的至少一部份。此外，本實施形態中，雖作成構件34的周緣部及周緣部以外區域的至少一部份分別被接合於底蓋2及上蓋4，但亦可使構件34的周緣部及周緣部以外區域的至少一部份分別接合於上蓋4及底蓋2。
從以上說明可明白，本發明第2實施形態的框體1係具備：底蓋2；上蓋4；及配置在由底蓋2和上蓋4所區劃的空間內之具開口部的補強構件3，補強構件3的周緣部被接合於底蓋2，補強構件3的周緣部以外區域的至少一部份，是被接合於未與補強構件3的周緣部接合的上蓋4。藉此，可提供一種既可實現薄型化及輕量化又能提升抗扭剛度的框體。
以上已針對適用本發明者們所完成之發明的實施形態作了說明，但本發明不因成為本實施形態的本發明揭示的一部份之記述及圖面所限定。例如，本發明涉及的框體亦可藉由將上述第1及第2實施形態的框體所具有的構成任意組合來構成。具體言之，亦可為第1實施形態的補強構件是滿足第2實施形態的補強構件的構成要件其中一方或雙方，亦可為第2實施形態的補強構件是滿足第1實施形態的補強構件的構成要件。如此一來，該業者等基於本實施形態所完成之其他的實施形態、實施例及運用技術等係全部為本發明的範疇所涵蓋。
[實施例]
以下，使用實施例具體說明本發明。但本發明不受以下實施例所限定。
<評價‧測定方法>
(1)抗扭剛度測試
如圖8(a)所示，框體1的一邊以ㄈ字型的固定治具100固定，將與固定的一邊對向之另一邊用支撐治具101保持的形式固定於測試機後，如圖8(b)所示，測定在角度θ的變化速度設為1°/min且賦與50N的負荷時的框體1之位移量，測定值設為框體的抗扭剛度值。
(2)抗撓剛度測試
如圖9所示，以可從接合有補強構件的底蓋2或上蓋4側賦與拉伸負荷F的方式將框體設置於測試機。測試機係使用「英士特(INSTRON)」(註冊商標)萬能測試機4201型(英士特(股)公司製)。測定使用直徑20mm的壓頭102以拉伸速度(Crosshead speed)1.0mm/min按壓框體1的中心位置且賦與100N的拉伸負荷F時的底蓋2或上蓋4之撓曲量，測定值設為抗撓剛度值。
(3)撓曲彈性模量的評價
依據ASTM D-790(1997)的規格，評價使用於補強構件3、底蓋2、及上蓋4的材料之撓曲彈性模量。從藉由實施例或比較例而獲得的各構件，分別以寬度25±0.2mm、厚度D與跨距L的關係為L/D=16的方式，且於假定將任意的方向設為0°方向的情況下，於0°、+45°、-45°、90°方向的4個方向，切出長度為跨距L+20±1mm的彎曲測試片而製作測試片。假定各個方向的測定次數n為5次，且將全部測定值(n=20)的平均值作為撓曲彈性模量。測試機係使用「INSTRON」(註冊商標)萬能測試機4201型(英士特(股)公司製)，且使用三點彎曲測試治具(壓頭直徑 10mm、支點直徑10mm)，將支撐跨距設定為測試片厚度的16倍，測定出撓曲彈性模量。在測試片的含水率0.1質量%以下、環境溫度23℃、及濕度50質量%的條件下進行測試。
(4)補強構件的剝離負荷測試(23℃及200℃)
依據JIS K6849(1994)所規定的「黏著劑的抗拉黏著強度測試方法」，評價補強構件的剝離負荷。本測試中的測試片，係使用以實施例或比較例獲得的框體。此時，為了測定補強構件的剝離強度，於未接合有補強構件的無上蓋或無底蓋的狀態下(被接合之前)進行評價。具體言之，如圖10所示，以固定治具103將框體1的底蓋2或上蓋4固定，且以拉伸治具104將補強構件3固定。然後，於將各構件固定的狀態下施加拉伸負荷F而進行評價，直到補強構件3被剝離或拉伸治具104自補強構件3脫離為止。此時的黏著面積，係測定接合前的補強構件3之接合面的寬度或長度而算出。於被局部接合的情況下，測定此等的面積，並加總後作為接合面積。從所獲得的拉伸負荷值及接合面積，算出補強構件3的剝離負荷。此外，200℃下的補強構件3之剝離負荷，係依固定框體1的各個治具設置於恆溫槽內，且將恆溫槽內的環境溫度昇溫至200℃。升溫後，保持此狀態10分鐘之後，與補強構件3的剝離負荷測試同樣地施加拉伸負荷，進行評價。
<使用的材料>
以下顯示評價所用的材料。
〔材料1〕
準備作為材料1的東麗(股)公司製“TORAYCA”預浸體P3252S-12。材料1的特性顯示在以下的表1。
〔材料2〕
準備作為材料2的超級樹脂工業(股)公司製SCF183 EP-BL3。材料2的特性顯示在以下的表1。
〔材料3〕
準備作為材料3的鋁合金A5052。材料3的特性顯示在以下的表1。
〔材料4〕
準備作為材料4的鎂合金AZ31。材料4的特性顯示在以下的表1。
〔材料5〕
準備作為材料5的鈦合金Ti-6Al-4V。材料5的特性顯示在以下的表1。
〔材料6〕
準備材料6，該材料6係使用由聚醯胺6樹脂(東麗(股)公司製“Amiran”(註冊商標)CM1021T)90質量%及聚醯胺6/66/610構成的3元共聚醯胺樹脂(東麗(股)公司製“Amiran”(註冊商標)CM4000)10質量%所成之母料，製作單位面積質量124g/m2的熱塑性樹脂薄膜。材料6的特性顯示在以下的表1。
Figure 105129687-A0202-12-0022-1
(實施例1)
實施例1-(1)：底蓋的製作
從材料1切出7片具有既定大小的薄片。當中的4片係以預浸體的纖維方向與縱向(圖1中之x方向)平行的方式切割，剩餘的3片係設為纖維方向與橫向(圖1中之y方向)平行。本實施例中，將橫向(y方向)設為0°，如圖11所示，以成為纖維方向是90°的預浸片105a與纖維方向是0°的預浸片105b之對稱積層之方式獲得7片的預浸片所構成的積層體。
此處，使用衝壓成形裝置和圖12(a)所示的一對的模具106，於一對的模具106內配置所獲得之積層體107。此時，以衝壓成形裝置的熱盤溫度成為150℃的方式作設定，如圖12(b)所示，使模具106移動，在保持著成形壓力1.0MPa的狀態下加壓。然後，30分鐘後，開放模具106，將成形品從模具106取出。以所獲得之成形品的直立壁部成為所期望的高度之方式進行修整，獲得底蓋。
實施例1-(2)：上蓋的製作
除了使用能讓所獲得之成形品的形狀變平滑的模具以外，其餘和實施例1-(1)同樣而獲得成形品。以所獲得之成形品的尺寸成為所期望的大小之方式進行修整，獲得上蓋。
實施例1-(3)：補強構件的製作
和實施例1-(1)同樣而獲得成形品。以所獲得之成形品的接合面成為所期望的寬度之方式進行修整，獲得補 強構件。
實施例1-(4)：框體的製作
將在實施例1-(1)~(3)獲得之各構件接合。此際，如圖13所示，將底蓋2的縱向(長邊)的直立壁部與補強構件3的縱向(長邊)的直立壁部利用黏著劑接合。實施例1中之成形條件及評價結果顯示在以下的表2。
(實施例2)
非塗布黏著劑而是塗布140℃的以熱熔膠機熔化的熱熔膠樹脂(施敏打硬(Cemedine)(股)公司製HM712)，使補強構件重疊再載放重錘，以維持該狀態3分鐘而接合。 除了接合的方法以外，其餘是和實施例1-(1)~(4)同樣而獲得框體。實施例2中之成形條件及評價結果顯示在以下的表2。
(實施例3、4)
除了成形並使用表2記載的尺寸的補強構件以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例3、4中之成形條件及評價結果顯示在以下的表2。
(實施例5)
除了成形並使用表3記載的尺寸的補強構件，且如圖14所示，將底蓋2的橫向(短邊)的直立壁部和補強構件3的橫向(短邊)的直立壁部藉由熱熔接接合以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例5中之成形條件及評價結果顯示在以下的表3。
(實施例6)
在底蓋的成為與補強構件接合面之側的面及補強構 件的成為與底蓋接合面的面，積層由共聚醯胺樹脂(東麗(股)公司製“amilan”(註冊商標)CM8000)構成的厚度為50μm之薄膜，獲得積層體。使用所獲得之積層體，如圖15所示，獲得在補強構件3設有與底蓋2的接合部33之補強構件及底蓋。使用圖16所示的接合用治具109，配置於接合用治具109的表面溫度可成為180℃的方式所設定的衝壓成形裝置之中並加熱、加壓。1分鐘後，將底蓋、補強構件及接合用治具從衝壓成形裝置取出使之冷卻。5分鐘後，卸下接合用治具109而獲得底蓋與補強構件的一體化品。之後，和實施例1-(4)同樣地將上蓋使用黏著劑接合。實施例6中之成形條件及評價結果顯示在以下的表3。
(實施例7)
作為別的補強構件，以材料1成為厚度3mm的方式將0°的預浸片與90°的預浸片交互地形成對稱積層的方式積層25片。和實施例1-(1)同樣地以衝壓成形裝置進行加熱、加壓，獲得成形品。使所獲得之成形品成為寬度7.2mm的方式進行加工，獲得成為表3記載的尺寸之別的補強構件。將所獲得之別的補強構件如圖5所示般配置並以黏著劑接合，其他係和實施例2同樣而獲得框體。實施例7中之成形條件及評價結果顯示在以下的表3。
(實施例8)
除了成形並使用表3記載的尺寸的補強構件，且如圖17所示，將底蓋2的橫向(短邊)的直立壁部及縱向(長邊)的直立壁部與補強構件3的橫向(短邊)的直立壁部及縱 向(長邊)的直立壁部藉由熱熔接接合以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例8中之成形條件及評價結果顯示在以下的表3。
(實施例9)
除了成形並使用表4記載的尺寸的補強構件，且如圖18所示，除了將補強構件3的平面部31與上蓋4進行平面接合以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例9中之成形條件及評價結果顯示在以下的表4。
(實施例10)
除了成形並使用表4記載的尺寸的補強構件，且如圖19所示，在補強構件3設置和底蓋2的接合部33，並將補強構件3的上部接合於上蓋4以外，其餘是和實施例6同樣而獲得框體。實施例10中之成形條件及評價結果顯示在以下的表4。
(實施例11)
除了成形並使用表4記載的尺寸的補強構件，且如圖18所示，將補強構件3的平面部31與上蓋4進行平面接合，並將底蓋2的縱向(長邊)的直立壁部和補強構件3的縱向(長邊)的直立壁部藉由熱熔接接合以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例11中之成形條件及評價結果顯示在以下的表4。
(實施例12)
除了使用表4記載的材料作為底蓋、熱盤溫度220℃、成形壓力設為10MPa以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例12中之成形條件及評價結果顯示在以下 的表4。
(實施例13)
除了使用表4記載的材料作為底蓋、熱盤溫度200℃、成形壓力設為10MPa以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例13中之成形條件及評價結果顯示在以下的表5。
(實施例14)
除了使用表4記載的材料作為底蓋、熱盤溫度240℃、成形壓力設為10MPa以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例14中之成形條件及評價結果顯示在以下的表5。
(實施例15)
除了使用表4記載的材料作為底蓋以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例15中之成形條件及評價結果顯示在以下的表5。
(實施例16)
除了成形並使用表5記載的補強構件以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例16中之成形條件及評價結果顯示在以下的表5。
(實施例17)
除了成形並使用表6記載的底蓋及上蓋以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。實施例17中之成形條件及評價結果顯示在以下的表6。
(實施例18)
除了成形並使用表6記載的補強構件以外，其餘是和 實施例2同樣而獲得框體。實施例18中之成形條件及評價結果顯示在以下的表6。
(實施例19)
實施例19-(1)：底蓋的製作
使用積層10片材料6而成的積層體、衝壓成形裝置及圖12(a)所示的一對的模具106，於一對的模具106內配置積層體。此時，以衝壓成形裝置的熱盤溫度成為260℃的方式作設定，在保持著成形壓力1.0MPa的狀態下加壓。然後，10分鐘後，於衝壓成形裝置的熱盤流通冷卻水，開始冷卻。在模具溫度成為100℃以下之後，開放模具106，將成形品從模具106取出。以所獲得之成形品的直立壁部成為所期望高度之方式進行修整，獲得底蓋。
實施例19-(2)：補強構件及上蓋的製作
除了以可成為表6記載的尺寸之方式變更模具以外，其餘和實施例19-(1)同樣而獲得補強構件及上蓋。
實施例19-(3)：框體的製作
將所獲得之底蓋及補強構件重疊成接合形態，使用超音波熔接機進行接合。之後，與實施例1-(4)同樣地將上蓋使用黏著劑接合。實施例19中的成形條件及評價結果係顯示在以下的表6。
(參考例1)
除了成形並使用表6記載的補強構件，且準備液晶顯示器作為上蓋以外，其餘是和實施例2同樣而獲得框體。參考例1中之成形條件及評價結果顯示在以下的表6。
(比較例1)
除了未使用補強構件以外，其餘是和實施例1同樣而獲得框體。比較例1中之成形條件及評價結果顯示在以下的表7。
(比較例2)
除了使用將材料1和材料2積層後的積層體作為底蓋的材料以外，其餘是和比較例1同樣而獲得框體。比較例2中之成形條件及評價結果顯示在以下的表7。
(比較例3、4)
除了設成表7記載的尺寸，在平面接合構件以外，其餘是和實施例1同樣而獲得框體。比較例3、4中之成形條件及評價結果顯示在以下的表7。
〔評價〕
在實施例獲得之框體，確認了呈現高的抗扭剛度。其中，實施例1、2，由於呈現非常高的抗扭剛度且中空構造的比例高，所以在中空構造的內部可搭載多個電子機器等，為適合於薄型化及輕量化的框體。實施例7，確認了亦有別的補強構件的效果，不僅抗扭剛度，亦呈現抗撓剛度。實施例2~19係藉由熱熔接使上蓋和補強構件接合，故可呈現高的抗扭剛度或抗撓剛度，且藉由加熱可將接合部拆解，在修理或回收再利用的觀點是較佳的。又，實施例6、10，由於補強構件和底蓋是直接接合，所以與使用黏著劑或熱熔膠樹脂等的情況相比，重量的增加少，從輕量化的觀點是較佳的。
實施例12~14，透過底蓋使用力學特性高的金屬材料而不僅是高的抗扭剛度，亦呈現抗撓剛度。又 ，由於亦是熱傳導率高的材料，所以從熱特性的觀點亦較佳。實施例15，由於在底蓋使用具有電磁波穿透性的非導電材料，所以不僅高的抗扭剛度，從可作成電波通信的觀點是較佳的。實施例17、18係達成各構件的薄型化者，且維持抗扭剛度，並在輕量化及框體的薄型化上有貢獻。實施例19，係在各構件使用樹脂材料，確認了抗撓剛度雖差但呈現抗扭剛度。又，參考例1為，關於框體的活用方法，於中空構造內配置電子零件，使用液晶顯示器作為上蓋而製作了電子機器。確認了藉由滿足本發明的要件，可提供能呈現高的抗扭剛度和抗撓剛度之電子機器。
一方面，比較例1、2係非常不耐扭轉且內部的電子零件有可能破損的框體。又，比較例3、4亦使用補強構件，但未滿足本發明的要件，無法呈現滿足的抗扭剛度。
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[產業上之可利用性]
依據本發明，可提供既能實現薄型化、輕量化及攜帶性且能提升抗扭剛度之框體。
1‧‧‧框體
2‧‧‧底蓋
3‧‧‧補強構件
4‧‧‧上蓋
21‧‧‧平面部
22‧‧‧直立壁部
31‧‧‧平面部
32‧‧‧直立壁部

Claims (10)

  1. 一種框體，其特徵為具備：底蓋；上蓋；配置在由前述底蓋和前述上蓋所區劃的空間內之具有平面部及立設在前述平面部的周緣部之直立壁部的補強構件，前述補強構件的直立壁部，是被接合於立設在前述底蓋或前述上蓋的周緣部之直立壁部，在前述補強構件和前述底蓋或前述上蓋之間形成中空構造，並在由前述底蓋和前述上蓋所區劃的空間內形成前述中空構造以外的空間。
  2. 如請求項1之框體，其中前述補強構件的周緣部被接合於前述底蓋或前述上蓋，前述補強構件的周緣部以外區域的至少一部份，是被接合於未接合有前述補強構件的周緣部之前述底蓋或前述上蓋。
  3. 一種框體，其特徵為具備：底蓋；上蓋；配置在由前述底蓋和前述上蓋所區劃的空間內之具有平面部及立設在前述平面部的周緣部之直立壁部的補強構件，前述補強構件的周緣部被接合於前述底蓋或前述上蓋，前述補強構件的周緣部以外區域的至少一部份，是被接合於未接合有前述補強構件的周緣部之前述底蓋或前述上蓋，在前述補強構件和前述底蓋或前述上蓋之間形成中空構造，並在由前述底蓋和前述上蓋所區劃的空間 內形成前述中空構造以外的空間。
  4. 如請求項1至3中任一項之框體，其中前述補強構件是藉由熱熔接而黏著於前述底蓋或前述上蓋中的任一者或黏著於前述底蓋及前述上蓋兩者。
  5. 如請求項4之框體，其中前述補強構件，係接合於前述底蓋或前述上蓋中的任一者或接合於前述底蓋及前述上蓋兩者，俾使該補強構件在23℃下的剝離負荷是60N/cm2以上且5000N/cm2以下的範圍內，且在200℃下的剝離負荷是小於60N/cm2的範圍內。
  6. 如請求項1至3中任一項之框體，其中前述補強構件及接合有該補強構件的前述底蓋或前述上蓋中的任一者或前述補強構件及接合有該補強構件的前述底蓋及前述上蓋兩者，是藉由纖維強化複合材料所形成，在前述補強構件與底蓋的接合部分及前述補強構件與上蓋的接合部分中之至少一種接合部分上設有熱塑性樹脂，前述補強構件與前述底蓋或前述上蓋中的任一者或前述補強構件與前述底蓋及前述上蓋兩者是藉由前述熱塑性樹脂而被接合。
  7. 如請求項1至3中任一項之框體，其中前述補強構件與前述底蓋或前述上蓋中的任一者或前述補強構件與前述底蓋及前述上蓋兩者是直接接合。
  8. 如請求項1至3中任一項之框體，其中 具備發熱構件，其配設於中空構造內的前述補強構件之表面，該中空構造是藉由前述補強構件與前述底蓋或前述上蓋中的任一者或前述補強構件與前述底蓋及前述上蓋兩者接合所形成。
  9. 如請求項1至3中任一項之框體，其中在藉由前述補強構件與前述底蓋或前述上蓋中的任一者或前述補強構件與前述底蓋及前述上蓋兩者接合所形成的中空構造內，具備別的補強構件。
  10. 如請求項9之框體，其中前述別的補強構件是被接合於前述補強構件的內面及接合有前述補強構件的前述底蓋或前述上蓋。
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