WO2023074460A1 - サンドイッチ構造体及びその製造方法並びに電子機器筐体 - Google Patents

サンドイッチ構造体及びその製造方法並びに電子機器筐体 Download PDF

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WO2023074460A1
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core
sandwich structure
core material
fiber
skin
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PCT/JP2022/038697
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足立健太郎
坂井秀敏
本間雅登
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東レ株式会社
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details

Definitions

  • the present invention relates to a sandwich structure made of fiber-reinforced composite material.
  • the housings that make up electronic equipment are required to have both rigidity to protect the inside of the electronic equipment and lightness that is advantageous for carrying around.
  • Fiber-reinforced composite materials are materials with excellent mechanical properties and light weight, and are mainly used as components for aircraft and automobiles, but in recent years, they have also come to be used as materials for electronic device housings.
  • Patent Document 1 a sandwich structure of a reinforced fiber composite material using a fiber reinforced composite material of continuous reinforced fibers as a skin material and a fiber reinforced composite material of discontinuous reinforced fibers as a core material is used as an electronic device casing. is stated. With such a sandwich structure, it is possible to obtain a housing with excellent bending rigidity. Pursuit had its limits.
  • Patent Document 2 discloses an invention in which a structure formed by three-dimensionally folding a plate-like fiber-reinforced composite material is used as a core material in order to improve the lightness of a sandwich structure of fiber-reinforced composite materials. Since this structure contains many voids inside, the sandwich structure can be made lightweight.
  • Patent Document 2 when the sandwich structure described in Patent Document 2 is applied to an electronic device housing, there are problems such as resin intrusion into the opening when joining with other members, and material deterioration due to intrusion of outside air into the opening. could have become. In addition, stress concentration occurs at the opening, making it fragile, which restricts the bending shape.
  • the present invention was developed with the aim of solving the above problems, and aims to provide a sandwich structure that is lightweight and has excellent mechanical properties, and a member for an electronic device housing.
  • the present invention provides a portion formed into a shape in which corrugated unevenness extends in one direction or in multiple directions (hereinafter sometimes referred to as a “core shaped portion”), and the core A member (core material) made of a plate-like fiber-reinforced composite material having a plate-like portion (hereinafter sometimes referred to as a “core outer peripheral portion”) surrounding the shaped portion, and the top or bottom of the unevenness of the core material
  • core outer peripheral portion a plate-like fiber-reinforced composite material having a plate-like portion surrounding the shaped portion, and the top or bottom of the unevenness of the core material
  • other core shaping portions have a space between them and the core material, and in the core outer peripheral portion, the space adjacent to the core outer peripheral portion is sealed so as not to come into contact with the outside air.
  • It is a sandwich structure composed of two plate-like members (skin materials) made of a fiber-reinforced composite material that are joined via a core material.
  • the present invention it is possible to provide a sandwich structure that is lightweight and has excellent mechanical properties, and a member for an electronic device housing.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a core shaping portion;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the orientation state of reinforcing fibers of a core material. It is a schematic diagram which shows an example of the sandwich structure of this invention. It is a schematic diagram which shows an example of the sandwich structure of this invention. It is a schematic diagram which shows an example of the cross section of the sandwich structure of this invention. It is a schematic diagram which shows an example of the shape of a core material.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the dimensions of a sandwich structure and a mechanical evaluation indenter in Examples.
  • the sandwich structure of the present invention includes a portion (core-shaped portion) formed into a shape in which corrugated unevenness extends in one direction or multiple directions, and a flat portion (core outer periphery) surrounding the core-shaped portion.
  • a plate-shaped fiber-reinforced composite material member (core material) having a part) is joined at the top or bottom of the unevenness of the core material, and the other core shaped parts have a space between the core material and in the outer peripheral part of the core, two plate-shaped fibers that are joined via the core material part so as to seal the space adjacent to the outer peripheral part of the core so that it does not come into contact with the outside air
  • core material reinforced composite material
  • the skin material and core material of the sandwich structure in the present invention are both made of fiber-reinforced composite material.
  • the reinforcing fibers used in these fiber-reinforced composite materials are not particularly limited, and examples include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers, boron fibers, metal fibers, natural fibers, mineral fibers, and the like. can be used, and two or more of these may be used in combination.
  • carbon fibers such as PAN-based, pitch-based, and rayon-based carbon fibers are preferably used because of their high specific strength and high specific rigidity and excellent weight reduction effect.
  • glass fiber can be preferably used.
  • the matrix resin used for the fiber-reinforced composite material that constitutes the skin material and core material is not particularly limited.
  • a thermosetting resin unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin, phenol (resol type) resin, urea resin, melamine resin, maleimide resin, benzoxazine resin, etc. can be preferably used.
  • the thermosetting resin may contain a plurality of types of the above thermosetting resins. Among these, epoxy resins are particularly preferable from the viewpoint of mechanical properties of molded articles and heat resistance.
  • the epoxy resin is preferably contained as a main component of the resin to be used in order to exhibit its excellent mechanical properties, and specifically, it is preferably contained in an amount of 60% by weight or more based on the total mass of the resin composition. .
  • a thermoplastic resin is used as the matrix resin, it is not particularly limited.
  • polyester polyolefin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutylene, polyarylene sulfide such as polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), polyphenylene sulfide (PPS), polyketone (PK), polyether Ketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyethernitrile (PEN), fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene, crystalline resins such as liquid crystal polymer (LCP), "In addition to styrene resins, polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyphenylene ether (PPE), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), Amorphous resins such as polysulfone (PSU), polyethersulfone, polyarylate (PAR), phenolic resins, phenoxy resins, polystyrene
  • polyolefin is used from the viewpoint of lightness of the molded product obtained, polyamide from the viewpoint of strength, amorphous resin such as polycarbonate and styrene resin from the viewpoint of surface quality, and heat resistance from the viewpoint of heat resistance.
  • Polyarylene sulfide is preferably used, polyetheretherketone is preferably used from the viewpoint of continuous use temperature, and fluorine resin is preferably used from the viewpoint of chemical resistance.
  • the thermoplastic resin may contain a plurality of types of the above thermoplastic resins. A mixture of the thermosetting resin and the thermoplastic resin may also be used.
  • the main component of the matrix resin (a component exceeding 50% by weight when the entire matrix is 100% by weight) is a thermoplastic resin, it is a thermoplastic resin, and if it is a thermosetting resin, it is a thermosetting resin. call.
  • the core material in the present invention includes a portion (core-shaped portion) formed into a shape in which corrugated unevenness extends in one direction or in multiple directions, and a flat portion (core outer peripheral portion) surrounding the core-shaped portion. ) is a member made of a plate-like fiber-reinforced composite material.
  • the “plate shape” means a shape in which the thickness of the core material itself is substantially constant, ignoring the three-dimensional shape of the unevenness. Approximately constant here means that, for example, when the thickness is measured at a total of 10 locations at any position of the core material, the coefficient of variation of the thickness calculated by the standard deviation of the thickness / the average value of the thickness is 0.5.
  • the corrugated unevenness can be formed by bending or bending the core material, which is a plate-shaped fiber-reinforced composite material, in the thickness direction of the sandwich structure. In this case, the apparent thickness exceeds the thickness of the plate-like member itself.
  • the form of corrugated unevenness includes a “curved” state and a “bent” state, and “curved” means a state in which the surface of the fiber-reinforced composite material is bent to form a curved surface. "Bent” refers to a state in which the surface of the fiber-reinforced composite material is bent to form an angle.
  • the core shaping portion adjacent to the core outer peripheral portion may be shaped other than corrugated unevenness.
  • Such shaping includes a structure in which the tops (or bottoms) of corrugated unevenness are linearly crushed when viewed in a cross section perpendicular to the ridgeline of the corresponding core shaping portion.
  • FIG. 1 shows an example of a core material having corrugated unevenness.
  • 1(a) and 1(b) show an example of a core material
  • FIG. 1(a) shows an example in which wavy unevenness 2 extends in two directions (in this example, a line along the apex of the unevenness, that is, The ridgelines 3 are orthogonal)
  • FIG. 1(b) is an example in which the corrugated unevenness 2 extends in one direction.
  • Each example has a flat plate-like portion (core peripheral portion 4) surrounding the shaped core portion.
  • FIG. 1(c) is a partial view of the core shaped portion extracted from FIG. 1(a).
  • FIG. 1(d) is a partial view of the core shaped portion extracted from FIG. 1(b). It can be understood that it has corrugated plate-like unevenness 2 whose (ridge line) extends in one direction.
  • the core outer peripheral portion does not necessarily need to be formed over the entire circumference of the core shaping portion, and the core outer peripheral portion may be partially absent.
  • the core material used in the present invention should have unevenness that can be formed by bending or bending a sheet of plate-like material. It shall not correspond to the core material in the present invention.
  • the corrugated unevenness of the core material preferably extends in one direction as shown in FIG. 1(b).
  • a form is preferable because the mechanical properties of the sandwich structure can be designed for each direction, and a sandwich structure having desired mechanical properties can be obtained.
  • the wave shape can be roughly identified using p [mm] indicating the pitch of the wave in the cross section of the wave and h [mm] indicating the height of the wave.
  • the pitch p [mm] and the height h [mm] are substantially constant, so that the corrugated unevenness of the core material has a periodic shape. , is preferable because homogeneous mechanical properties are expressed.
  • the wave shape may be a curved triangular wave shape as shown in FIG. 2(a) or a curved sinusoidal wave shape as shown in FIG. 2(b), as shown in FIG. It may be a curved trapezoidal wave shape, a curved square wave shape as shown in FIG. 2(d), or a shape including both curved and curved shapes.
  • the wave pitch p if the position of the peak of the wave is not clear as in FIG. 2(c) or FIG. and
  • the sandwich structure has an excellent balance between the bending rigidity in the ridgeline direction along the crest of the wave of the core material and the bending rigidity in the direction orthogonal to the ridgeline. In such a case, the sandwich structure exhibits stable mechanical properties regardless of the direction in which the load is applied, and therefore can exhibit high rigidity against any load.
  • the reinforcing fibers contained in the fiber-reinforced composite material forming the core material are discontinuous reinforcing fibers. Since the reinforcing fibers contained in the core material are discontinuous, it is easy to form the corrugated unevenness having a desired three-dimensional shape.
  • discontinuous reinforcing fibers mean reinforcing fibers having an average fiber length of 100 mm or less.
  • the average fiber length of the discontinuous reinforcing fibers is preferably in the range of 2 mm or more and 20 mm or less. By setting it as the said range, it is excellent in the balance of a dynamics characteristic and shape followability.
  • the matrix resin of the core material is a thermoplastic resin
  • a solvent that dissolves only the thermoplastic resin there is a method (dissolution method) to If there is no solvent to dissolve the thermoplastic resin, or if the matrix resin of the core material is a thermosetting resin, only the resin is burned off within a temperature range where the reinforcing fibers do not lose weight due to oxidation, and the reinforcing fibers are separated and observed under a microscope.
  • the discontinuous reinforcing fibers contained in the core material are preferably oriented in multiple directions within the plane of the plate-like fiber-reinforced composite material, and more preferably oriented randomly. Such a form exhibits isotropic conformability and mechanical properties.
  • the fact that the discontinuous reinforcing fibers are oriented in multiple directions in the plane of the plate material means that in the plate-like fiber-reinforced composite material ignoring the three-dimensional shape of the corrugated unevenness described above, the two-dimensional discontinuous reinforcing fibers described later It refers to a state in which the average value of orientation angles is in the range of 30° or more and 60° or less.
  • the average value of the two-dimensional orientation angles is more preferably in the range of 40° or more and 50° or less. In such a case, it is determined that the orientation is random. The closer the two-dimensional orientation angle is to 45°, the better.
  • the average value of the two-dimensional orientation angle is the value for all reinforcing fiber single yarns (reinforcing fiber single yarn 5b in FIG. 3) crossing randomly selected reinforcing fiber single yarn (reinforcing fiber single yarn 5a in FIG. ⁇ 5f), and the average value of the two-dimensional orientation angle is calculated. When a large number of reinforcing fiber single yarns intersect with the reinforcing fiber single yarn 5a, 20 intersecting reinforcing fiber single yarns are randomly selected and measured. This measurement is repeated 5 times for different reinforcing fiber single yarns, and the average value of 100 two-dimensional orientation angles is taken as the average value of the two-dimensional orientation angles.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the dispersed state of the reinforcing fibers when only the reinforcing fibers are extracted from the core material and observed from the thickness direction. Focusing on the reinforcing fiber single yarn 5a, the reinforcing fiber single yarn 5a intersects with the reinforcing fiber single yarns 5b to 5f.
  • the crossing means a state in which the reinforcing fiber single yarn of interest is observed to cross with another reinforcing fiber single yarn in the observed two-dimensional plane, and in the actual core material, the reinforcing fiber single yarn 5a and the The reinforcing fiber single yarns 5b to 5f do not necessarily have to be in contact with each other.
  • the two-dimensional orientation angle is the angle 6 of 0° or more and 90° or less among the two angles formed by the two intersecting reinforcing fiber single yarns.
  • the discontinuous reinforcing fibers contained in the core material are more preferably monofilaments. Since the reinforcing fibers are monofilaments, a core material having uniform physical properties and a small thickness can be obtained, and high lightness can be achieved.
  • the fact that the reinforcing fibers are monofilaments refers to a state in which the reinforcing fiber monofilaments are not bundled but are dispersed independently in the core material.
  • the ratio of the reinforcing fiber single yarn is 80% or more, it is determined that the discontinuous reinforcing fiber is a single fiber.
  • 20 crossing reinforcing fiber single yarns are randomly selected and the two-dimensional orientation angle is measured. This measurement is repeated 5 times for different reinforcing fiber single yarns, and the ratio of single fibers having a two-dimensional orientation angle of 1° or more is calculated.
  • the reinforcing fibers contained in the core material must be in the form of a discontinuous reinforcing fiber web. is preferably made.
  • a discontinuous reinforcing fiber web a nonwoven fabric obtained by a dry method or a wet method is preferred.
  • a nonwoven fabric obtained by a dry method or a wet method can easily disperse discontinuous reinforcing fibers in multiple directions or randomly, and as a result, a core material having isotropic mechanical properties and formability can be obtained. .
  • the reinforcing fibers may be held together by another component such as a binder resin.
  • the binder resin is preferably selected from either a thermoplastic resin or a thermosetting resin from the viewpoints of adhesiveness between the resin and reinforcing fibers, and of securing only the reinforcing fibers to ensure handleability.
  • the core material has a porous structure in which at least a portion of the contact points where the discontinuous reinforcing fibers intersect with each other are bonded with the matrix resin, and which includes microvoids as portions where neither the discontinuous reinforcing fibers nor the matrix resin exists.
  • the skin material is a plate-like fiber-reinforced composite material bonded to both sides of the core material. It is preferable that the skin material has a substantially flat plate shape at a portion that is joined to the shaped core portion.
  • the term “substantially flat plate shape” includes a shape with less unevenness than the corrugated unevenness of the core material described above.
  • the ratio L2/L1 between the length L1 of the shortest side and the length L2 of the longest side satisfies L2/L1>10.
  • the skin material may be processed into a three-dimensional shape in order to join so as to follow both the shaped core portion and the outer peripheral portion of the core.
  • the reinforcing fibers contained in the fiber-reinforced composite material forming the skin material are preferably continuous fibers.
  • continuous fibers mean reinforcing fibers having an average fiber length longer than 100 mm.
  • the average fiber length can be measured by the same method as the method for measuring the average fiber length of the reinforcing fibers of the core material described above.
  • the form of the continuous fibers contained in the skin material includes a form in which the continuous fibers are arranged in one direction, a form in which the continuous fibers are arranged in a plurality of directions to form a woven structure, and a form in which the continuous fibers are arranged in multiple directions or randomly. and the like, and from the viewpoint of isotropic mechanical properties, it is preferable to have a structure in which the unit layers forming the above-described shape are laminated.
  • the skin material is joined to the top or bottom of the corrugated unevenness of the core material, and voids are provided as spaces surrounded by the core material and the skin material.
  • the weight of the core material used can be minimized while the sandwich structure has excellent bending rigidity, and both mechanical properties and lightness can be achieved.
  • the present invention does not exclude a mode in which the voids are filled with a material different from the skin material and the core material, such a material has a density of 1.0 g/cm2 from the viewpoint of lightness. It is preferably 3 or less.
  • FIG. 4(a) shows an example of the appearance of one example of the sandwich structure 10 of the present invention.
  • FIG. 4(b) is an exploded view of the sandwich structure 10 of FIG. 4(a), showing the core material 1 and the skin material 7 that constitute the sandwich structure.
  • FIG. 5(a) shows a projection view of the sandwich structure 10 of FIG. 4(a) when viewed in the thickness direction, and cross-sectional views in the thickness direction taken along lines XX' and YY'.
  • the sandwich structure 10 has a void 8 formed between the core material 1 and the skin material 7 .
  • the voids 8 in the core-shaped portion are tunnel-shaped and have a longitudinal direction corresponding to the direction in which the tunnel extends.
  • the direction along YY' corresponds to the longitudinal direction of the tunnel-shaped gap 8.
  • FIG. 5(b) is an enlarged view of the area indicated by Z in FIG. 5(a).
  • the skin material 7 and the core material 1 may be directly joined to each other, or may be joined via a resin material.
  • the resin material 11 is disposed so as to fill the gap between the skin material and the core material in the vicinity of the joint between the skin material and the core material.
  • FIG. 6 illustrates the resin material 11 arranged to fill the space between the skin material and the core material.
  • the fillet structure 12 is formed by the resin material 11 near the joint where the skin material and the core material are joined, and the concentration of the load near the joint is suppressed, thereby forming a sandwich structure. It is preferable because the mechanical properties as are improved.
  • the resin material is arranged so as to fill the space between the skin material and the core material, because the sealing performance of the voids included in the sandwich structure of the present invention is improved.
  • the resin material arranged to fill the space between the skin material and the core material may be the same resin as the matrix resin of the skin material or the core material, or may be a different resin. .
  • the radius 14 of the circle 13 obtained by approximating the shape of the fillet structure to a circle is 10 ⁇ m or more
  • the skin material and the core material near the junction between the skin material and the core material It is determined that there is resin adhering to fill the space between.
  • the voids 8 are defined and formed not only by the core material 1 and the skin material 7 but also by the resin material.
  • sandwich structure of the present invention two plate-shaped fiber-reinforced composite material sheets are sandwiched between two plate-shaped fiber-reinforced composite material portions through a core material portion so as to seal a gap adjacent to the core outer peripheral portion so as not to contact the outside air.
  • members skin materials
  • end closed structure a structure in which the gap is sealed by two skin materials via the core material at the outer peripheral portion of the core is sometimes referred to as an "end closed structure").
  • the sandwich structure 10 has a gap 8 in the core shaping portion, and the wavy unevenness of the core material forming the gap 8 is in the ridgeline direction close to the outer peripheral portion of the core.
  • end closure structures 9 are provided to close the gaps 8 (see YY' in FIG. 5(a)).
  • the skin material in the direction orthogonal to the ridge line direction of the corrugated unevenness of the core material forming the gap 8, the skin material is placed along the outermost corrugated unevenness of the core material through the flat plate region of the core material. Bonding to the skin material is achieved (see XX' in FIG. 5(a)).
  • FIG. 5(b) is an enlarged view of the portion surrounded by Z in FIG. 5(a).
  • the end closure structure 9 is shown as a structure having a region from the position where the height 19 of the gap 8 begins to decrease to the position where the upper and lower surfaces of the core material contact the skin material.
  • the end closed structure also includes the case where the length of the end closed structure 9 is very small in FIG. 5(b) such that the external shape of the core material is shown in FIG. 7(a), which will be described later.
  • the opening of the gap is not exposed at the end of the sandwich structure, and breakage originating from the opening can be suppressed.
  • the core material and the skin material that are in contact with each other in the end closed structure may simply be in contact, but it is more preferable that they are joined. In that case, they may be directly joined, It may be joined via a resin material.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C are diagrams for explaining the structure of the core material in the closed end structure, and are examples in which the ridge lines of the corrugated unevenness extend in one direction.
  • FIG. 7(a) the gaps with a constant height 19 in the corrugated unevenness are formed so as to be suddenly closed
  • FIG. 7(b) the gap with a constant height 19 in the corrugated unevenness is formed.
  • 4 shows an example in which the gap is closed so that the height 19 of the gap gradually decreases toward the ends in the longitudinal direction of the gap.
  • FIG. 7(c) shows that the air gap with a constant height 19 of corrugated irregularities gradually decreases in height 19 toward the longitudinal end of the air gap.
  • An example is shown in which the contact width 18 between the core material and the skin material in the direction perpendicular to the direction 17 is gradually increased.
  • the configuration shown in FIG. 7(b) is preferable because stress concentration on the core material is suppressed in the end closed structure, and there is an effect of preventing breakage of the core material.
  • the contact area between the core material and the skin material can be increased in the form shown in FIG. 7C, the effect of suppressing breakage due to stronger bonding between them is improved, which is more preferable.
  • the angle formed by the two skin materials when viewed along the ridgeline of the irregularities formed on the core material in the core-shaped portion adjacent to the outer peripheral portion of the core preferably forms an angle of greater than 0° and less than or equal to 45°.
  • the change in shape of the core material due to the closed end structure can be moderated, and stress concentration in the closed end structure can be suppressed.
  • the angle formed by the two skin materials is preferably 45° or less, and 30°. ° or less, and more preferably 20° or less.
  • the lower limit of ⁇ should be greater than 0°, preferably 1° or more in order to sufficiently develop the rigidity of the core material, and 3° or more in order to develop sufficient lightness. Preferably. On the other hand, if ⁇ is less than 1°, it is difficult to control the shape of the core material in the closed end structure, which is not preferable.
  • the method for forming the end closed structure is not particularly limited.
  • a core material having a surrounding plate-like region and bonding it to a skin material can be formed by fabricating a core material having a surrounding plate-like region and bonding it to a skin material.
  • a core material whose entire core material is formed only of corrugated unevenness as shown in FIG. 1(c) or FIG. 1(d) and does not have a flat plate-like region is prepared and joined to the skin material.
  • it can also be formed by bonding while deforming so as to form a flat plate shape while sealing the gaps at the ends of the core material.
  • the entire core material is formed only by the unevenness shown in FIG. 1(c) or FIG.
  • the skin material and the core material may be deformed so that the corrugated unevenness present in the core material becomes a flat plate shape while pressing the ends of the skin/core assembly in a separate process to seal the gaps. good.
  • a portion of the core material including the outer peripheral portion of the core
  • an area where two skin materials are joined this area is referred to as a "peripheral area"
  • the skin material and the core material can be firmly joined in the peripheral region, and there is an effect of reinforcing the ends of the sandwich structure.
  • the laminate structure in the peripheral region 15 is preferably provided with a constant width along the edge of the sandwich structure, preferably 3 mm or more, more preferably 5 mm or more.
  • Such peripheral regions are preferably formed at the same time as forming the end closure structure in the manner described above.
  • the average thickness of the portion corresponding to the core shaped portion where the end closing structure of the sandwich structure is not provided is 0.5. It is preferably 5 mm or more and 10 mm or less. It is more preferably 8 mm or less, more preferably 5 mm or less, and more preferably 2 mm or less.
  • the average thickness here is the average of the thickness measurements at at least five points of the sandwich structure. If the average thickness is less than 0.5 mm, it is difficult to control the uneven shape of the core material and the shape of the core material and the skin material that form the closed end structure.
  • the average thickness exceeds 10 mm, large deformation of the core material and the skin material is required to form the closed end structure, so there is a possibility that a defect that becomes a starting point of damage will be formed around the closed end structure. , unfavorable.
  • the two skin materials each include two groups of fiber groups in which the reinforcing fibers contained in the skin materials are oriented in orthogonal directions, and at least one of the fiber groups includes It is preferable that the orientation direction matches the direction in which the corrugated waves of the core material extend.
  • the core material can be efficiently reinforced with the skin material.
  • a fiber-reinforced composite material for the skin material such a form is obtained by using a woven fabric prepreg having a woven structure in which the fibers are orthogonal to each other, or by preparing a plurality of prepregs in which the fibers are arranged in one direction. It can be easily prepared by stacking and integrating in different directions.
  • a unidirectional prepreg laminate is preferably used because the laminate structure can be easily controlled.
  • all or part of the reinforcing fibers contained in the fiber-reinforced composite material forming the core material are preferably discontinuous carbon fibers.
  • all or part of the reinforcing fibers contained in the fiber-reinforced composite material forming the skin material are preferably continuous carbon fibers.
  • each of the two skin materials has an average thickness of 0.08 mm or more and 1 mm or less.
  • the lower limit of the average thickness of the skin material is more preferably 0.10 mm or more, more preferably 0.12 mm or more, and the upper limit is more preferably 0.8 mm or less, more preferably 0.5 mm or less. If the average thickness is less than 0.08 mm, the skin material is likely to break at the portion of the skin material that is not joined to the core material, which is not preferable. If the average thickness exceeds 1 mm, the shape-following property of the skin material is lowered in the portion of the closed end portion structure, and the fibers are swayed to lower the strength of the sandwich structure, which is not preferable.
  • the term “electronic device housing member” means a member that ultimately constitutes an electronic device housing by itself or by being assembled together with other members, and the sandwich As long as the member includes a structure, it may be a member further having other parts (parts), and an embodiment having a thermoplastic resin part, which will be described later, is particularly preferred. That is, in the present specification, the term “electronic device housing member” refers only to the sandwich structure, and when the sandwich structure is combined with other parts, it is used as part of the electronic device housing. It is used as a term that includes the case of pointing to a member and the case of pointing to the electronic device housing itself.
  • an electronic device housing member that includes the sandwich structure of the present invention, an electronic device housing that is lightweight and has excellent mechanical properties can be obtained.
  • the electronic device housing member of the present invention has a thermoplastic resin component integrated with the sandwich structure at a portion corresponding to the portion other than the core shaped portion of the sandwich structure.
  • thermoplastic part 16 is integrated with the sandwich structure 10 while being in contact with the peripheral edge region 15 of the sandwich structure 10 .
  • the thermoplastic resin part is provided so as to cover the edge of the sandwich structure (the edge of the peripheral edge region 15 if it has the peripheral edge region 15), more preferably so as to surround the edge along the edge. With this form, it is possible to improve the mechanical properties of the electronic device casing member and the airtightness of the internal voids.
  • the thermoplastic resin part 16 is not shown in FIGS. 4(a) and 4(b).
  • thermoplastic resin parts are preferably parts integrated with the sandwich structure by injection molding.
  • the presence of the end closure structure prevents the injected thermoplastic resin from entering the voids. . Therefore, it is possible to prevent the weight of the final electronic device housing member or electronic device housing from increasing due to excess thermoplastic resin.
  • thermoplastic resins constituting thermoplastic resin parts include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), polyesters such as liquid crystal polyesters, Polyolefins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutylene, styrene resins, polyoxymethylene (POM), polyamide (PA), polycarbonate (PC), polymethylene methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene ether (PPE), modified PPE, polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), modified PSU, polyethersulfone, Polyketone (PK), polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyarylate (PAR), polyether
  • the thermoplastic resin part preferably contains discontinuous reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers contained in the thermoplastic resin parts are not particularly limited, but for example, aluminum fibers, brass fibers, metal fibers such as stainless steel fibers, polyacrylonitrile-based, rayon-based, lignin-based, pitch-based carbon fibers, and graphite fibers.
  • insulating fibers such as glass fibers, organic fibers such as aramid fibers, PBO fibers, polyphenylene sulfide fibers, polyester fibers, acrylic fibers, polyamide fibers, and polyethylene fibers, and inorganic fibers such as silicon carbide fibers and silicon nitride fibers.
  • methods for coating a conductor include plating (electrolytic, electroless), CVD, PVD, ion plating, and vapor deposition with metals such as nickel, ytterbium, gold, silver, copper, and aluminum. At least one conductive layer is formed by these.
  • These fibers are used alone or in combination of at least two.
  • carbon fiber especially polyacrylonitrile-based carbon fiber is preferably used because it can realize low production costs.
  • glass fiber is preferably used. From the viewpoint of the balance between mechanical properties and economy, it is also a preferred embodiment to use carbon fiber and glass fiber in combination.
  • the sandwich structure of the present invention is, for example, a plate-like fiber-reinforced composite material member having at least a portion (core-shaped portion) formed into a shape in which corrugated unevenness extends in one direction or in multiple directions. (core material), and a bonding step of bonding two plate-like fiber-reinforced composite materials (skin materials) to both sides of the core material in this order, and are adjacent to the core outer peripheral portion.
  • the space formed between the core material and the skin material in the core-shaping part forms a structure in which two skin materials are joined through the core material so that the space is sealed so as not to come into contact with the outside air. It can be manufactured by a manufacturing method characterized by processing in such a manner that the manufacturing method is also understood as one aspect of the present invention.
  • a plate-shaped member (core member) made of a fiber-reinforced composite material having a portion formed into a shape in which corrugated unevenness extends in one direction or in multiple directions is prepared. It has a core preparation step.
  • the specific steps of the core preparation step are not particularly limited, but for example, the matrix resin of the sheet-like fiber-reinforced composite material is press-molded using upper and lower molds having molding surfaces corresponding to the desired core material shape.
  • a method of obtaining a core material that is a plate-like fiber-reinforced composite material having irregularities by melting or softening it so that it conforms to the shape of the molding surface and then hardening or solidifying the matrix resin can be used.
  • the bonding step skin materials, which are fiber-reinforced composite materials, are bonded to both surfaces of the core material prepared as described above.
  • a specific step of the joining step is not particularly limited, but for example, a method of superimposing a skin material and a core material and press-molding them can be mentioned.
  • the matrix resin of the skin material and/or the core material is softened or melted by hot pressing, and then the matrix resin is cured or solidified, whereby joining can be performed.
  • the skin material and the core material can be joined by separately placing a resin material as an adhesive between the skin material and the core material and press-molding them.
  • the matrix resin contained in the skin material is a thermosetting resin
  • the thermosetting resin does not necessarily have to be cured at the start of the bonding process, and the bonding process is performed using an uncured prepreg. may
  • the joining process it is preferable to provide an additional resin material between the skin material and the core material and perform press molding so that the additional resin material is straddled between the skin material and the core material for joining.
  • the skin material and the core material are press-molded so that at least one of the skin material and the matrix resin contained in the core material is straddled between the skin material and the core material and joined. is also preferred.
  • the skin material and the core material can be joined together in the joining step, and at the same time, the skin material and the core material can be joined without gaps via an additional resin material or matrix resin.
  • the aforementioned fillet structure is formed in the vicinity of the joining portion, and at the same time excellent mechanical properties can be formed, and at the same time, highly airtight voids can be formed.
  • the two skin materials are separated from each other by interposing the core material so as to seal the gap adjacent to the outer peripheral portion of the core so that it does not come into contact with the outside air. Machining to form a bonded structure (such machining is referred to as "edge shaping").
  • the end shape processing may be performed separately on the core material and the skin material, or may be performed at the same time. If performed separately, the processing of the core material is preferably performed together with the core preparation step. That is, when molding the core material, it is preferable to design the side surface shape of the three-dimensionally molded portion in advance so that the ends of the gaps are closed when the core material is finally joined to the skin material.
  • the shape of the closed end structure can be easily controlled by performing the end shape processing together with the core preparation process. Specifically, in the core preparation process, as shown in FIGS. The core material is made and then the skin materials are joined, resulting in a sandwich structure with closed ends.
  • the core material and the skin material are processed at the same time, it is also preferable to perform the end shape processing after the joining process.
  • This method has little restriction on the shape of the core material to be used, and can be applied to any core material having any three-dimensional shape.
  • a core material having the appearance of the core material as shown in FIGS. A method of making a structure and then performing pressing along the edges of the sandwich structure is exemplified.
  • the edge of the ridgeline of the wavy unevenness of the portion of the core material provided with the wavy unevenness is By pressing including the end portion, a portion is formed as a portion whose height gradually decreases in a slanted shape, and the edge portion is produced by pressing to a flat plate shape.
  • the joining step it is preferable to join the laminated body of the core material and the skin material by press molding, and to carry out the end shape processing by the press molding.
  • the joining process and the end shape processing can be performed simultaneously, which is excellent in mass productivity.
  • thermoplastic resin is injected into a portion corresponding to a sandwich structure other than the core forming portion to form a thermoplastic resin component integrated with the sandwich structure. It is preferable to further have an injection step.
  • the injection material is injection-molded into the end closure structure, it is possible to suppress the amount of injection material from entering the inside of the electronic device housing member, and the electronic device housing member is lightweight and highly rigid. It is possible to manufacture an electronic device casing member that is easy to assemble. Further, by providing the injection material so as to be in contact with the end closure structure, an effect of further improving the closing performance of the end closure structure by the injection material can be obtained.
  • Epoxy resin film Epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. "Epicote (registered trademark)” 828: 30 parts by mass, “Epicote (registered trademark)” 1001: 35 parts by mass, “Epicote (registered trademark)” 154: 35 parts by mass)
  • Polyvinyl formal (“Vinylec (registered trademark)” K, manufactured by Chisso Corporation): 5 parts by mass of polyvinyl formal are heated and kneaded in a kneader to dissolve the polyvinyl formal, and then a curing agent dicyandiamide (DICY7 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) is added.
  • a carbon fiber bundle having a total of 12,000 single filaments was obtained from a copolymer containing polyacrylonitrile as a main component by performing spinning, baking treatment, and surface oxidation treatment.
  • the carbon fiber bundle had a tensile modulus of 220 GPa measured according to JIS R7608 (2007) and a circular cross section with a single fiber diameter of 7 ⁇ m.
  • a sheet in which carbon fiber bundles are oriented in one direction is prepared, and epoxy resin films are laminated on both sides of the sheet, and the sheet is impregnated with the epoxy resin by heating and pressurizing, and the mass of carbon fiber per unit area is 125 g / m 2 .
  • a prepreg 1 having a fiber volume content of 60% and a thickness of 0.125 mm was obtained.
  • Polypropylene resin film (“Torayfan” (registered trademark) NO3701J manufactured by Toray Advanced Film Co., Ltd., thickness 40 ⁇ m).
  • PA resin film Nylon resin film (“Rayfan” (registered trademark) NO1401 manufactured by Toray Advanced Film Co., Ltd., thickness 40 ⁇ m).
  • Carbon fiber non-woven fabric A carbon fiber bundle having a total of 12,000 single filaments was obtained from a copolymer containing polyacrylonitrile as a main component by performing spinning, baking treatment, and surface oxidation treatment.
  • the carbon fiber bundle had a tensile modulus of 220 GPa measured according to JIS R7608 (2007) and a circular cross section with a single fiber diameter of 7 ⁇ m.
  • the carbon fiber bundle was cut to a length of 5 mm with a cartridge cutter to obtain chopped carbon fibers.
  • a dispersion having a concentration of 0.1% by mass was prepared from water and a surfactant (manufactured by Nacalai Techs Co., Ltd., polyoxyethylene lauryl ether (trade name)), and this dispersion and chopped carbon fibers were used. , to produce a carbon fiber substrate.
  • the manufacturing apparatus includes a cylindrical container with a diameter of 1000 mm having an open/close cock at the bottom of the container as a dispersing tank, and a linear transport section (tilt angle of 30°) connecting the dispersing tank and the papermaking tank.
  • a stirrer is attached to the opening on the upper surface of the dispersion tank, and the chopped carbon fibers and the dispersion liquid (dispersion medium) can be introduced through the opening.
  • the papermaking tank has a mesh conveyor having a papermaking surface with a width of 500 mm at the bottom, and a conveyor capable of transporting a carbon fiber substrate (papermaking substrate) is connected to the mesh conveyor. Papermaking was carried out with a carbon fiber concentration of 0.05% by mass in the dispersion.
  • the paper-made carbon fiber substrate was dried in a drying oven at 200° C. for 30 minutes to obtain a carbon fiber nonwoven fabric in which the orientation directions of carbon fiber single yarns were dispersed in multiple directions. In the carbon fiber nonwoven fabric, the mass of carbon fibers per unit area was 25 g/m 2 .
  • [Plate-shaped component 1 for core material] PP resin film and carbon fiber nonwoven fabric are used, laminated in the order of [carbon fiber nonwoven fabric / PP resin film / carbon fiber nonwoven fabric], a pressure of 5 MPa is applied at a temperature of 200 ° C. for 2 minutes, and the PP resin is applied to the carbon fiber nonwoven fabric.
  • a plate-like component 1 for a core material impregnated with the resin of the film was produced.
  • [Plate-shaped component 2 for core material] Using a PA resin film and a carbon fiber nonwoven fabric, laminating in the order of [carbon fiber nonwoven fabric / PA resin film / carbon fiber nonwoven fabric], applying a pressure of 5 MPa for 2 minutes at a temperature of 260 ° C., and applying the PA resin to the carbon fiber nonwoven fabric A plate-like component 2 for a core material impregnated with the resin of the film was produced.
  • injection resin material 1 A long fiber pellet (TLP1040 manufactured by Toray Industries, Inc.) having a matrix resin of polyamide resin and a carbon fiber content of 20% by weight.
  • the core material plate-like part 1 or 2 is press-molded under the molding conditions shown in Table 2 using upper and lower molds having desired molding surface shapes to obtain the core material plate-like part 1 or 2. After molding into a three-dimensional shape, the temperature of the mold was lowered to room temperature, and the mold was demolded to obtain a core material.
  • the processing temperature in Table 2 refers to the mold surface temperature
  • the processing pressure refers to the press pressure.
  • Core preparation step 2 After heating the core material plate-shaped part 1 or 2 with an IR heater, it is passed between a pair of rotating rolls having a desired surface shape, and cooled while being formed into a three-dimensional shape along the surface of the rotating rolls. got the wood.
  • the processing temperature in Table 2 is the surface temperature of the plate-shaped core member 1 or 2 after being heated by the IR heater, and the processing pressure is the pressure applied to the plate-shaped core member 1 or 2 by the rotating rolls. Point.
  • injection process 1 The sandwich structure produced through the core preparation process and the bonding process is inserted into an injection mold, and a thermoplastic resin part having an outer peripheral frame portion, bosses, ribs, and hinges for the inserted sandwich structure. was formed by injection molding to produce the electronic equipment housing member of the present invention. Injection molding was performed using a J350EIII injection molding machine manufactured by Nippon Steel Works, Ltd., at a cylinder temperature of 280°C.
  • Example 1 By the [core preparation step 1] using the core material plate-shaped component 1, the appearance is as shown in FIG. A core material having the characteristics of (a) was produced. Next, two prepregs 1 were laminated so that the fiber orientation directions were orthogonal to each other to obtain a prepreg 1 laminate. After that, a laminated body is produced by laminating the prepreg 1 laminated body/core material/prepreg 1 laminated body in this order, and the skin material and the core material are joined by [Joining step 1] to form a square shape with one side of 150 mm. A sandwich structure was obtained.
  • the prepreg 1 laminate was laminated so that the fiber orientation direction of the prepreg 1 laminate and the direction along the apex of the wave shape were perpendicular to each other. Also, the core shape in the closed end structure had the characteristics of FIG. 7(a). Details of the resulting sandwich structure are shown in Table 1. Also, the dimensions of the molded sandwich structure are shown in FIG. 8(a).
  • the peripheral region had a laminated structure of a layer made of a fiber-reinforced composite material forming the skin material and a layer made of a fiber-reinforced composite material forming the core material.
  • the direction along which the crests of the waves of the core material follow or the direction perpendicular to the direction along which the crests of the waves coincide with the orientation direction of the reinforcing fibers contained in the skin material.
  • Example 2 A sandwich structure was produced in the same manner as in Example 1, except that the core material was produced in [core preparation step 1] such that the end shape of the uneven portion of the core material had the characteristics shown in FIG. 7(b). . As a result, the core shape in the end closure structure had the characteristics of FIG. 7(b).
  • Example 3 A sandwich structure was produced in the same manner as in Example 1, except that the core material was produced in [core preparation step 1] so that the end shape of the uneven portion of the core material had the characteristics shown in FIG. 7(c). . As a result, the core shape in the end closure structure had the characteristics of FIG. 7(c).
  • Example 4 A sandwich structure was produced in the same manner as in Example 3, except that the wave pitch and wave height of the core material were changed as shown in Table 1. As a result, the core shape in the end closure structure had the characteristics of FIG. 7(c).
  • Example 5 A sandwich structure was produced in the same manner as in Example 4, except that a core material having a corrugated shape shown in FIG. . As a result, the core shape in the end closure structure had the characteristics of FIG. 7(c).
  • Example 6 [Injection step 1] is further performed on the sandwich structure produced in the same manner as in Example 5, and the injection resin material 1 is injection molded so as to be in contact with the end closed structure, and a thermoplastic resin part is provided. , a member for an electronic device housing was produced.
  • Example 7 A member for an electronic device housing was produced in the same manner as in Example 6, except that the wave pitch and wave height of the core material were changed as shown in Table 1.
  • Example 8 A member for an electronic device housing was produced in the same manner as in Example 6, except that the wave pitch and wave height of the core material were changed as shown in Table 1.
  • Example 9 A member for an electronic device housing was produced in the same manner as in Example 6, except that the wave pitch and wave height of the core material were changed as shown in Table 1.
  • Example 10 A member for an electronic device housing was produced in the same manner as in Example 6, except that [bonding step 2] was performed instead of [bonding step 1], and the injection resin material 2 was used in [injection step 1]. bottom.
  • the peripheral region of the sandwich structure was a laminate of a layer made of a fiber-reinforced composite material forming a skin material and a layer made of a fiber-reinforced composite material forming the core material. had a structure. Furthermore, no thermoplastic parts had penetrated the voids within the sandwich structure and no other foreign matter was found within the voids. In addition, at the joint between the skin material and the core material, an epoxy resin was adhered so as to fill the space between the skin material and the core material, and the epoxy resin formed a fillet structure.
  • Example 11 A component for an electronic device housing was produced in the same manner as in Example 10, except that in [Joining step 1], the prepreg 1 laminate was laminated with being rotated 45° around the lamination direction with respect to the core material.
  • a layer made of a fiber-reinforced composite material forming the skin material and a layer made of a fiber-reinforced composite material forming the core material along the end closed structure It had a laminated structure of Moreover, in the sandwich structure, the direction along which the crests of the waves of the core material follow or the direction perpendicular to the direction along which the crests of the waves follow does not match the orientation direction of the reinforcing fibers contained in the skin material. Furthermore, no thermoplastic parts had penetrated the voids within the sandwich structure and no other foreign matter was found within the voids. In addition, an epoxy resin was adhered to the joint between the skin material and the core material, and a fillet structure was formed by the epoxy resin.
  • Example 12 Weight evaluation and mechanical evaluation were performed using the obtained electronic device housing member (Example 12) [Core preparation step 1] was carried out using the core material plate-shaped component 2, and only wavy unevenness extending in one direction was present (that is, the appearance was as shown in FIG. 1(d)).
  • a core material having a corrugated shape shown in FIG. Except that additional press molding was performed along the edge of the body to crush the edge portion of the corrugated unevenness to form a part of it as a flat plate-like portion to form an end closed structure.
  • a member for an electronic device housing was produced in the same manner as in Example 10. The result was an end closed structure whose core shape had the characteristics of FIG. 7(c).
  • the peripheral region had a laminated structure of a layer made of a fiber-reinforced composite material forming a skin material and a layer made of a fiber-reinforced composite material forming the core material.
  • the direction along which the crests of the waves of the core material follow, or the direction perpendicular to the direction along which the crests of the waves follow coincides with the orientation direction of the reinforcing fibers contained in the skin material.
  • no thermoplastic parts had penetrated the voids within the sandwich structure and no other foreign matter was found within the voids.
  • an epoxy resin was adhered to the joint between the skin material and the core material, and a fillet structure was formed by the epoxy resin.
  • Example 13 A member for an electronic device casing was produced in the same manner as in Example 12, except that [core preparation step 2] was performed instead of [core preparation step 1] using the composite material plate-shaped component 2 for core material. bottom. The result was an end closed structure whose core shape had the characteristics of FIG. 7(c). A mechanical evaluation was performed on the obtained member for an electronic device housing.
  • the peripheral region had a laminated structure of a layer made of a fiber-reinforced composite material forming a skin material and a layer made of a fiber-reinforced composite material forming the core material.
  • the direction along which the crests of the waves of the core material follow, or the direction perpendicular to the direction along which the crests of the waves follow coincides with the orientation direction of the reinforcing fibers contained in the skin material.
  • no thermoplastic parts had penetrated the voids within the sandwich structure and no other foreign matter was found within the voids.
  • an epoxy resin was adhered to the joint between the skin material and the core material, and a fillet structure was formed by the epoxy resin.
  • the core material produced in [Core preparation step 1] has only wavy unevenness extending in one direction (that is, the appearance is as shown in FIG. 1(d)), and the wavy shape is shown in FIG.
  • a sandwich structure was produced in the same manner as in Example 1, except that it had the shape of c) and was press-molded using a mold having a flat molding surface in [Joining step 1]. The sandwich structure thus obtained did not have an end closed structure and the opening of the void was exposed at the end of the sandwich structure.
  • Comparative example 2 A member for an electronic device housing was produced in the same manner as in Example 12, except that the additional press molding was not performed. In the [injection step 1], since the sandwich laminate did not have an end closed structure, the end of the sandwich laminate was injection molded.
  • thermoplastic resin parts had entered the voids of the electronic device housing member, resulting in a significant weight increase.
  • the core material was greatly deformed by the pressure of the injection material at the end of the sandwich structure.
  • Table 3 summarizes the results of weight evaluation and mechanical evaluation in each example/comparative example.
  • core material 2 corrugated unevenness 3: ridgeline of corrugated unevenness 4: flat plate area (outer periphery of core) 5: Reinforcing fiber single yarn 6: Angle 7: Skin material 8: Gap 9: End closed structure 10: Sandwich structure 11: Resin material 12: Fillet structure 13: Approximate arc of fillet structure 14: Approximate arc of fillet structure Radius 15: Peripheral area 16: Thermoplastic part 17: Direction towards the longitudinal end of the air gap 18: Contact width between core and skin material 19: Air gap height

Landscapes

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Abstract

本発明は、軽量性と力学特性に優れるサンドイッチ構造体および電子機器筐体用部材を提供することを課題とし、波形の凹凸が一方向または多方向に延在する形状に賦形された部分を有する板状の繊維強化複合材料製の部材（コア材）と、該コア材の凹凸の頂部または底部において接合されるとともに、その他の部分ではコア材との間に空間を有してコア材に接合され、かつ、前記コア材に賦形された凹凸の外周部において、該賦形された凹凸を密閉するようにそれらが相互に、または波形の凹凸が賦形されていないコア材の部分を介して、接合している２枚の板状の繊維強化複合材料製の部材（スキン材）とからなるサンドイッチ構造体とすることを本旨とする。

Description

サンドイッチ構造体及びその製造方法並びに電子機器筐体
　本発明は、繊維強化複合材料からなるサンドイッチ構造体に関する。
　電子機器を構成する筐体には、電子機器内部を保護する剛性と、持ち運びに有利な軽量性との両立が要求される。
　繊維強化複合材料は力学特性および軽量性に優れた材料であり、主に航空機や自動車などの部材として用いられているが、近年では電子機器筐体の材料としても用いられるようになってきている。例えば、特許文献１には、スキン材に連続強化繊維の繊維強化複合材料、コア材に不連続強化繊維の繊維強化複合材料を用いた強化繊維複合材料のサンドイッチ構造体を電子機器筐体として用いることが記載されている。このようなサンドイッチ構造とすることで曲げ剛性に優れる筐体を得ることができるが、一方で、重量の大部分を占めるコア材がスキン材間の全体に充填されていることから、軽量性の追求には限界があった。
　特許文献２には、繊維強化複合材料のサンドイッチ構造体において軽量性を改善させるため、板状の繊維強化複合材料を立体的に折り曲げてなる構造体をコア材とする発明が開示されている。本構造体は内部に空隙を多く含むため、サンドイッチ構造体を軽量にすることができる。
国際公開第２０１５／０２９６３４号 国際公開第２０２１／１０６６４９号
　しかしながら、特許文献２に記載のサンドイッチ構造体を電子機器筐体に適用する場合、他部材と接合する際の開口部への樹脂の侵入や、開口部への外気の侵入による材料劣化などが問題となる可能性があった。また、開口部において応力集中が発生して壊れやすくなることで、折り曲げの形状に制約があった。
　本発明は、上記の課題を解消することを目的として開発されたもので、軽量性と力学特性に優れるサンドイッチ構造体、および電子機器筐体用部材を提供することを課題とする。
　以上の課題を解決するための本発明は、波形の凹凸が一方向または多方向に延在する形状に賦形された部分（以下「コア賦形部」と称することがある）と、該コア賦形部を取り囲む平板状の部分（以下「コア外周部」と称することがある）とを有する板状の繊維強化複合材料製の部材（コア材）と、該コア材の凹凸の頂部または底部において接合されるとともに、その他のコア賦形部ではコア材との間に空間を有し、かつ、コア外周部において、該コア外周部と近接する該空間が外気と接触しないように密閉するようにコア材の部分を介して、接合している２枚の板状の繊維強化複合材料製の部材（スキン材）とからなるサンドイッチ構造体である。
　本発明によれば、軽量性と力学特性に優れるサンドイッチ構造体、および電子機器筐体用部材を提供することができる。
コア材の一例を示す模式図であり、（ｃ），（ｄ）はコア賦形部を抜き出した部分図である。 コア賦形部について説明するための模式図である。 コア材の強化繊維の配向状態の一例を示す模式図である。 本発明のサンドイッチ構造体の一例を示す模式図である。 本発明のサンドイッチ構造体の一例を示す模式図である。 本発明のサンドイッチ構造体の断面の一例を示す模式図である。 コア材の形状の一例を示す模式図である。 実施例におけるサンドイッチ構造体および力学評価用圧子の寸法を示す模式図である。
　以下に、本発明の好ましい実施形態について説明する。以下、 理解を容易にするため、適宜図面を参照しつつ本発明を説明するが、本発明はこれらの図面によって限定されるものではない。
　＜サンドイッチ構造体＞
　本発明のサンドイッチ構造体は、波形の凹凸が一方向または多方向に延在する形状に賦形された部分（コア賦形部）と、該コア賦形部を取り囲む平板状の部分（コア外周部）とを有する板状の繊維強化複合材料製の部材（コア材）と、該コア材の凹凸の頂部または底部において接合されるとともに、その他のコア賦形部ではコア材との間に空間を有し、かつ、コア外周部において、該コア外周部と近接する該空間が外気と接触しないように密閉するようにコア材の部分を介して、接合している２枚の板状の繊維強化複合材料製の部材（スキン材）とからなるサンドイッチ構造体である。
　本発明におけるサンドイッチ構造体のスキン材およびコア材は、ともに繊維強化複合材料でできている。これらの繊維強化複合材料に使用される強化繊維としては、特に制限はなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維、天然繊維、鉱物繊維などが使用でき、これらのうち２種以上を併用してもよい。中でも、比強度、比剛性が高く、軽量化効果に優れる点から、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が好ましく用いられる。また、得られる成形品の経済性を高める観点からは、ガラス繊維を好ましく用いることができる。力学特性と経済性のバランスの観点から、炭素繊維とガラス繊維を併用することも好ましい態様である。さらに、得られる成形品の衝撃吸収性を高める観点からは、アラミド繊維を好ましく用いることができる。力学特性と衝撃吸収性のバランスの観点から、炭素繊維とアラミド繊維を併用することも好ましい態様である。あるいは、得られる成形品の導電性を高める観点から、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した強化繊維を用いることもできる。
　また、スキン材およびコア材を構成する繊維強化複合材料に使用されるマトリックス樹脂は、特に限定されない。マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール（レゾール型）樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、マレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂などを好ましく用いることができる。熱硬化性樹脂としては、上記熱硬化性樹脂を複数種類含むものであっても構わない。この中でも、特にエポキシ樹脂は、成形体の力学特性や、耐熱性の観点から好ましい。エポキシ樹脂は、その優れた力学特性を発現するために、使用する樹脂の主成分として含まれることが好ましく、具体的には樹脂組成物の全質量に対して６０重量％以上含まれることが好ましい。マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合は、特に制限されないが、例えば、「ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などのポリアリーレンスルフィド、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）」などの結晶性樹脂、「スチレン系樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート（ＰＡＲ）」などの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系樹脂、およびアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体および変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂が挙げられる。中でも、得られる成形品の軽量性の観点からはポリオレフィンが、強度の観点からはポリアミドが、表面品位の観点からはポリカーボネートやスチレン系樹脂のような非晶性樹脂が、耐熱性の観点からはポリアリーレンスルフィドが、連続使用温度の観点からはポリエーテルエーテルケトンが、さらに耐薬品性の観点からはフッ素系樹脂が好ましく用いられる。熱可塑性樹脂としては、上記熱可塑性樹脂を複数種類含むものであっても構わない。また、上記熱硬化性樹脂と上記熱可塑性樹脂を混合したものを用いても構わない。本発明では、マトリックス樹脂の主成分（マトリックス全体を１００重量％としたときに５０重量％を超える成分）が熱可塑性樹脂であれば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂であれば熱硬化性樹脂と呼ぶ。
　スキン材とコア材を構成する繊維強化複合材料に用いられるマトリックス樹脂は、異なる樹脂を用いても良いが、スキン材とコア材の接合強度を高くする観点から、同種の樹脂を用いることがより好ましい。
　［コア材］
　まず、コア材について説明する。本発明におけるコア材は、波形の凹凸が一方向または多方向に延在する形状に賦形された部分（コア賦形部）と、該コア賦形部を取り囲む平板状の部分（コア外周部）とを有する板状の繊維強化複合材料製の部材である。ここで、「板状」とは、凹凸の立体形状を無視したコア材そのものの厚みが略一定である形状である。ここでの略一定とは、例えば、コア材の任意の位置において計１０カ所で厚みを測定したときの、厚みの標準偏差／厚みの平均値で算出される厚みの変動係数が、０．５以下である状態を指す。また、波形の凹凸は、板状の繊維強化複合材料であるコア材がサンドイッチ構造体の厚み方向に湾曲または屈曲することで形成可能であり、波形の凹凸が形成されることで水平に静置した場合の見かけ上の厚みが板状の部材そのものの厚みを超える状態になる。ここで、波形の凹凸の態様としては、「湾曲」した状態や「屈曲」した状態が挙げられ、「湾曲」とは、繊維強化複合材料の表面が曲面を形成するように曲げられた状態を指し、「屈曲」とは、繊維強化複合材料の表面が角を形成するように曲げられた状態を指す。
　本発明に用いるコア材では、コア外周部と近接するコア賦形部には波形の凹凸以外の賦形がされていても構わない。そのような賦形としては、対応するコア賦形部の稜線に対して垂直な断面でみたときに波形の凹凸の頂部（あるいは底部）が直線状に潰れた構造が挙げられる。
　波形の凹凸を有するコア材の例を図１に示す。図１（ａ）、（ｂ）はコア材の一例を示し、図１（ａ）は２方向に波形の凹凸２が延在している例（この例では、凹凸の頂点に沿う線、すなわち稜線３、が直交している）であり、図１（ｂ）は１方向に波形の凹凸２が延在している例である。そして何れの例ともに、該コア賦形部を取り囲む平板状の部分（コア外周部４）を有している。図１（ｃ）は、図１（ａ）のコア賦形部を抜き出した部分図であり、コア材１が互いに直交する２方向に周期的な屈曲部３を有し、屈曲部３の頂点に沿う線（稜線）が２方向に延びるような格子状の波形の凹凸２を有していることが理解できる。図１（ｄ）は、図１（ｂ）のコア賦形部を抜き出した部分図であり、コア材１が一方向に周期的な屈曲部３を有し、屈曲部３の頂点に沿う線（稜線）が１方向に延びるような波板状の凹凸２を有していることが理解できる。なお、前記コア外周部は、必ずしも前記コア賦形部の全周囲にわたって形成される必要はなく、部分的には前記コア外周部が存在しない形態であってもよい。
　なお、本発明に用いるコア材は一枚の板状物を湾曲または屈曲させて成形することができる凹凸を有することとし、ハニカム構造のような一枚の板状物から成形し得ないものは本発明におけるコア材には該当しないものとする。
　特に、コア材の波形の凹凸は図１（ｂ）に示されるように一方向に延在する形態であることが好ましい。かかる形態であることで、サンドイッチ構造体の力学特性を方向ごとに設計することができ、所望の力学特性を有するサンドイッチ構造体が得られるため好ましい。波形状は、図２に示すように、その波形断面における波のピッチを示すｐ［ｍｍ］、波の高さを示すｈ［ｍｍ］を用いて概略形状を特定することができる。コア材の波形の凹凸が賦形された領域において、ピッチｐ［ｍｍ］、及び高さｈ［ｍｍ］はそれぞれ略一定であることで、コア材の波形の凹凸が周期的な形状を有し、均質な力学特性が発現するため好ましい。ここで、略一定とは、ピッチまたは高さの変動係数が０．２以下であることを指す。なお、波形状は、図２（ａ）に示すような屈曲した三角波形状であっても、図２（ｂ）に示すような湾曲した正弦波形状であっても、図２（ｃ）に示すような屈曲した台形波形状であっても、図２（ｄ）に示す様な屈曲した四角波形状であっても、湾曲した形状と屈曲した形状の双方を含む形状であっても良い。波のピッチｐを特定するにあたり、図２（ｃ）や図２（ｄ）のように波の頂点の位置が明確でない場合は、凹凸の形状の最小単位が有する幅をピッチｐとして代用するものとする。
　コア材の波形の凹凸の波のピッチをｐ［ｍｍ］、波形の凹凸の高さをｈ［ｍｍ］としたとき、０．３＜ｈ／（ｐ／２）＜１．０であることが好ましい。かかる概略形状であることで、サンドイッチ構造体において、コア材の波の頂点に沿う稜線方向の曲げ剛性と、稜線に直交する方向の曲げ剛性のバランスが優れる。このような場合、サンドイッチ構造体としては、荷重が付与される方向によらず安定した力学特性を発現する為、あらゆる荷重に対して高い剛性を発現させることができる。
　本発明の好ましい形態において、コア材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維は不連続強化繊維である。コア材に含まれる強化繊維が不連続であることで、所望の立体形状を有する波形の凹凸に成形することが容易になる。なお、本明細書において、不連続強化繊維とは、平均繊維長が１００ｍｍ以下の強化繊維を意味するものとする。不連続強化繊維の平均繊維長は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内にあることが好ましい。当該範囲とすることで、力学特性と形状追従性のバランスに優れる。強化繊維の繊維長の測定方法としては、コア材のマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、該熱可塑性樹脂のみを溶解する溶剤を用いて溶解させ、残った強化繊維を濾別して顕微鏡観察により測定する方法（溶解法）がある。また、熱可塑性樹脂を溶解する溶剤がない場合や、コア材のマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、強化繊維が酸化減量しない温度範囲において樹脂のみを焼き飛ばし、強化繊維を分別して顕微鏡観察により測定する方法（焼き飛ばし法）がある。こうした方法により、繊維強化複合材料から不連続強化繊維を無作為に１００本摘出し、それぞれの長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて測定し、平均値を平均繊維長とする。
　さらに、コア材に含まれる不連続強化繊維は、板状の繊維強化複合材料としての面内で多方向に配向していることが好ましく、ランダムに配向することがより好ましい。かかる形態であることで、等方的な形状追従性、および力学特性を発現する。不連続強化繊維が板材としての面内で多方向に配向しているとは、前述の波形の凹凸の立体形状を無視した板状の繊維強化複合材料において、後述する不連続強化繊維の二次元配向角の平均値が３０°以上６０°以下の範囲内である状態を指す。二次元配向角の平均値は、より好ましくは４０°以上５０°以下の範囲内であり、このような場合はランダムに配向するものと判断する。当該二次元配向角は、４５°に近づくほど好ましい。二次元配向角の平均値は、無作為に選択した強化繊維単糸（図３における強化繊維単糸５ａ）に対して交差している全ての強化繊維単糸（図３における強化繊維単糸５ｂ～５ｆ）との二次元配向角の平均値を算出することで測定する。強化繊維単糸５ａに交差する強化繊維単糸が多数の場合には、交差する強化繊維単糸を無作為に２０本選び測定する。この測定を別の強化繊維単糸で計５回繰り返し、１００個の二次元配向角の平均値を二次元配向角の平均値とする。
　二次元配向角について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、コア材から強化繊維のみを抜き出して厚み方向から観察した場合の強化繊維の分散状態を表した模式図である。強化繊維単糸５ａに着目すると、強化繊維単糸５ａは強化繊維単糸５ｂ～５ｆと交差している。ここで交差とは、観察した二次元平面において着目した強化繊維単糸が他の強化繊維単糸と交わって観察される状態のことを意味し、実際のコア材中で強化繊維単糸５ａと強化繊維単糸５ｂ～５ｆが必ずしも接触している必要はない。二次元配向角は交差する２つの強化繊維単糸が形成する２つの角度のうち、０°以上９０°以下の角度６である。
　コア材に含まれる不連続強化繊維は、単繊維であることがいっそう好ましい。強化繊維が単繊維であることで、均質な物性を有しながらも、厚みの小さいコア材が得られ、高い軽量性を発現する。ここで、強化繊維が単繊維であるとは、コア材中において強化繊維単糸が束にならず、独立して分散している状態を指す。コア材中から任意に選択した強化繊維単糸と、その強化繊維単糸と交差する強化繊維単糸について、上述の二次元配向角を計測したとき、その二次元配向角が１°以上である強化繊維単糸の割合が８０％以上である状態であれば、不連続強化繊維が単繊維であると判断する。ここで、選択した強化繊維単糸と交差する強化繊維単糸を全て特定することは困難であるため、交差する強化繊維単糸を無作為に２０本選んで二次元配向角を測定する。この測定を別の強化繊維単糸で計５回繰り返し、二次元配向角が１°以上である単繊維の割合を計算する。
　コア材に含まれる不連続強化繊維が、上述のように多方向に配向し、かつ単繊維である状態を形成するためには、コア材に含まれる強化繊維が不連続強化繊維ウェブの形態で作製されることが好ましい。不連続強化繊維ウェブとしては、乾式法または湿式法で得られる不織布が好ましい。乾式法または湿式法で得られる不織布は、不連続強化繊維を多方向あるいはランダムに分散させることが容易であり、その結果、等方的な力学特性や成形性を有するコア材を得ることができる。不連続強化繊維ウェブは、強化繊維同士がバインダー樹脂などの他の成分で目留めされていてもよい。バインダー樹脂は、樹脂と強化繊維との接着性、および強化繊維のみを目止めし、ハンドリング性を確保する観点から、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれかから選択することが好ましい。
　コア材は、不連続強化繊維同士が交差した接点のうち少なくとも一部がマトリックス樹脂で接着されるとともに、不連続強化繊維およびマトリックス樹脂のいずれも存在しない部分としての微細空孔を含む多孔質構造を有しても良い。
　［スキン材］
　次に、スキン材について説明する。スキン材は、コア材の両面に接合される、板状の繊維強化複合材料である。スキン材は、コア賦形部に接合される部分は略平板状であることが好ましい。ここで、略平板状とは、前述のコア材の波形の凹凸に比して凹凸が少ない形状を包含し、より具体的にはコア賦形部に接合された片側のスキン材を内包しかつ体積が最小となるような仮想直方体において、最も長さが短い辺の長さＬ１と最も長さが長い辺の長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１が、Ｌ２／Ｌ１＞１０を満たす形態が好ましい。なお、最終的なサンドイッチ構造体においては、コア賦形部とコア外周部の双方に追従するよう接合するため、スキン材は立体的な形状に加工されている場合があり得る。
　スキン材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維は連続繊維であることが好ましい。連続繊維であることで、サンドイッチ構造体がより強固な構造となり、剛性に優れるサンドイッチ構造体を作製することができる。なお本明細書において、連続繊維とは、平均繊維長が１００ｍｍよりも長い強化繊維を意味するものとする。平均繊維長は、上述したコア材の強化繊維の平均繊維長の測定方法と同様の手法で測定することができる。
　スキン材に含まれる連続繊維の形態としては、連続繊維が一方向に配列されている形態、連続繊維が複数の方向に配列され、それらが織り構造を形成する形態、連続繊維が多方向あるいはランダムに配向した不織布を形成する形態、などが挙げられ、力学特性の等方性の観点からは上記形態を形成している単位層が積層された構造を有することが好ましい。
　［空隙］
　本発明におけるサンドイッチ構造体は、前記コア材の波形の凹凸の頂部または底部において前記スキン材が接合されており、また、コア材とスキン材とで囲まれた空間として空隙を有している。かかる形態であることで、サンドイッチ構造体として曲げ剛性に優れるサンドイッチ構造を有しながらも、使用するコア材の重量を最小限に抑えることができ、力学特性と軽量性を両立することができる。なお、本発明は、空隙内にスキン材およびコア材とは異なる材料が充填されている態様を排除するものではないが、軽量性の観点から、このような材料は密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
　空隙について、図４、図５を用いてさらに詳細に説明する。図４（ａ）は、本発明のサンドイッチ構造体１０の一例の外観の例を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のサンドイッチ構造体１０の分解図であり、サンドイッチ構造体を構成するコア材１とスキン材７を示している。図５（ａ）は、図４（ａ）のサンドイッチ構造体１０を厚み方向からみたときの投影図と、Ｘ－Ｘ’およびＹ－Ｙ’における厚み方向の断面図を示したものである。サンドイッチ構造体１０は、コア材１とスキン材７との間に形成された空隙８を有する。コア材１のコア賦形部が波形の凹凸が一方向に延在する形態の場合、コア賦形部における空隙８はトンネル状となり、該トンネルの延びる方向に相当する長手方向を有する。図５（ａ）においては、Ｙ－Ｙ’に沿う方向がトンネル状の空隙８の長手方向にあたる。図５（ｂ）は、図５（ａ）においてＺで示す領域の拡大図である。
　本発明のサンドイッチ構造体において、スキン材７とコア材１とは互いに直接接合されてもよいが、樹脂材料を介して接合されてもよい。この場合、スキン材とコア材の接合部付近における該スキン材と該コア材との間を埋めるように樹脂材料１１が配されて接合がされていることが好ましい。図６に、スキン材とコア材との間を埋めるように配された樹脂材料１１を例示する。かかる形態であることで、スキン材とコア材とが接合された接合部付近において、樹脂材料１１によるフィレット構造１２が形成され、接合部付近での荷重の集中が抑制されることでサンドイッチ構造体としての力学特性が向上するため好ましい。さらに、スキン材とコア材との間を埋めるように樹脂材料が配されていることで、本発明におけるサンドイッチ構造体内部に内包された空隙の密封性が向上するため好ましい。スキン材とコア材との間を埋めるように配される樹脂材料としては、スキン材またはコア材のマトリックス樹脂と同種の樹脂であってもよく、それらとは異なる別の樹脂であってもよい。なお、本発明においては、該フィレット構造の形状を円形に近似して得られる円１３の半径１４が１０μｍ以上である場合に、スキン材とコア材の接合部付近における該スキン材と該コア材との間を埋めるように付着する樹脂が存在すると判断する。なお、この形態においては、厳密には、空隙８はコア材１とスキン材７に加えて樹脂材料によっても区画されて形成されているとも言い得る。
　［端部閉塞構造］
　本発明のサンドイッチ構造体は、コア外周部において、コア外周部と近接する空隙が外気と接触しないように密閉するようにコア材の部分を介して、２枚の板状の繊維強化複合材料製の部材（スキン材）が接合されている（かかるコア外周部におけるコア材を介して２枚のスキン材によって空隙を密閉する構造を「端部閉塞構造」と称することがある）。図５（ａ）を例に挙げて説明すると、サンドイッチ構造体１０は、コア賦形部において、空隙８を有し、空隙８を構成するコア材の波形凹凸がコア外周部と近接する稜線方向端部において、空隙８が塞がれるように端部閉塞構造９が設けられている（図５（ａ）のＹ－Ｙ’を参照）。一方、この例にあっては、空隙８を構成するコア材の波形凹凸の稜線方向に直交する方向では最も外側の波形の凹凸に沿うようにスキン材がコア材の平板領域を介して他方のスキン材との接合がはかられている（図５（ａ）のＸ－Ｘ’を参照）。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＺで囲んだ部分を拡大した図である。端部閉塞構造９は、前記空隙８の高さ１９が減少し始める位置から、前記コア材の上下両面が前記スキン材と接する位置までの領域が有する構造として示されている。なお、端部閉塞構造は、コア材の外観形状が後述する図７（ａ）で示されるような、図５（ｂ）において端部閉塞構造９の長さが非常に小さい場合も含む。かかる形態であることで、サンドイッチ構造体の端部に空隙の開口部が露出することがなく、開口部を起点とした破壊を抑制することができる。また、空隙の存在による軽量性を有しながらもサンドイッチ構造体の製造時や使用時におけるサンドイッチ構造体内部への異物の侵入を防ぐことができる。その結果、電子機器筐体用部材としての通常使用時において、サンドイッチ構造体内部に固形異物が侵入することによる重量の増加や、サンドイッチ構造体内部の損傷を抑制することができる。また、外部の気体がサンドイッチ構造体内部に侵入することで生じる、コア材の吸湿や劣化を抑制することができる。さらには、例えば雨天での野外使用時における雨水の侵入などを抑制することができる。端部閉塞構造において互いに接しているコア材とスキン材は、単に接触しているのみであってもよいが、接合していることがより好ましく、その場合、両者は直接接合されてもよく、樹脂材料を介して接合されていてもよい。なお、本発明においては、サンドイッチ構造体が有する前記コア外周部と近接する空隙のすべてが端部閉塞構造を有する必要はないが、コア外周部と近接する空隙の半数以上が端部閉塞構造を有していることがより好ましい。
　端部閉塞構造９について、図７を用いてさらに詳細に説明する。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は端部閉塞構造におけるコア材の構造を説明する図であって、波形の凹凸の稜線が一方向に延在している例である。図７（ａ）は、波形の凹凸の一定の高さ１９の空隙が、急激に塞がれるように形成がされ、図７（ｂ）は、波形の凹凸の一定の高さ１９の空隙が、空隙の長手方向の端部に向かうにつれて、空隙の高さ１９が漸減するように塞がれるように形成された例を示す。図７（ｃ）は、波形の凹凸の一定の高さ１９の空隙が、空隙の長手方向の端部に向かうにつれて、空隙の高さ１９が漸減するとともに、空隙の長手方向の端部に向かう方向１７と直交する方向のコア材とスキン材との接触幅１８が漸増するように塞がれるように形成された例を示す。図７（ｂ）の形態であることで、端部閉塞構造においてコア材への応力集中が抑制され、コア材の破壊を防止する効果があるため好ましい。また図７（ｃ）の形態であることで、コア材とスキン材の接触面積を増加させることができるため、互いがより強固に接合されることによる破壊の抑制効果が向上するのでより好ましい。
　本発明のサンドイッチ構造体は、コア外周部に近接するコア賦形部において、コア材に賦形された凹凸の稜線に沿う方向で切り出した断面を見たとき、２枚のスキン材のなす角が、０°より大きく４５°以下の角度をなしていることをなしていることが好ましい。かかる態様であることで、コア材の端部閉塞構造による形状変化を緩やかに設定することができ、端部閉塞構造における応力集中を抑制することができる。このような形態において、より効率的にサンドイッチ構造体の力学特性を向上させるためには、２枚のスキン材がなす角度（図５においてθで記載）は４５°以下であることが好ましく、３０°以下であることがより好ましく、２０°以下であることがより好ましい。θの下限としては、０°より大きければ良いが、コア材の剛性を十分に発現させるためには、１°以上であることが好ましく、十分な軽量性を発現させるためには３°以上であることが好ましい。一方、θが１°未満の場合は、コア材の端部閉塞構造における形状を制御することが困難であるため、好ましくない。
　端部閉塞構造の形成方法は、特に限定されないが、例えば、図１（ａ）や図１（ｂ）に示すように、中央部に波形の凹凸を賦形し、また、該波形の凹凸を取り囲む平板状の領域を有するコア材を作製し、これをスキン材と接合することにより形成することができる。あるいは、コア材全体が図１（ｃ）や図１（ｄ）に示すような波形の凹凸のみで形成され、平板状の領域を有さないコア材を作製し、これをスキン材と接合する際に、コア材の端部において空隙を密閉しながら平板形状が形成されるように変形させながら接合することでも形成し得る。さらには、コア材全体が図１（ｃ）や図１（ｄ）に示すような凹凸のみで形成され、平板状の領域を有さないコア材を作製し、これとスキン材を接合した後に、別工程で該スキン／コア接合体の端部を加圧して空隙を密閉しながらコア材に存する波形の凹凸が平板形状になるようにスキン材とコア材を変形させることで形成してもよい。
　なお、図１（ｂ）のごとく一方向に波形の凹凸が延在したコア賦形部を有するコア材において、波形の凹凸の稜線に直交する側のコア賦形部の外縁の側にあっては、図５（ｃ）のＸ―Ｘ’での断面図に示されるように、スキン材７を波形の凹凸に沿わせて、コア外周部におけるコア材の部分を介しての２枚のスキン材の接合をはかることができる。
　［周縁領域］
　本発明のサンドイッチ構造体は、波形の凹凸が設けられていないコア材の部分（コア外周部が含まれる）と２枚のスキン材とが接合された領域（かかる領域を「周縁領域」と称することがある）を有することが好ましい。かかる形態であることで、周縁領域においてスキン材とコア材とを強固に接合することができ、サンドイッチ構造体の端部を補強する効果がある。また、サンドイッチ構造体端部の密封性を高めることができるとともに、コア材がスキン材で補強されることで、サンドイッチ構造体の剛性が向上する。周縁領域１５における積層構造は、サンドイッチ構造体の端部に沿って一定の幅を有する様に設けられることが好ましく、好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上の幅を有する。このような周縁領域は、前述のような方法で端部閉塞構造を形成する際に、同時に形成することが好ましい。
　［その他］
　本発明において、電子機器筐体用部材に適用するための薄肉、軽量性の観点から、サンドイッチ構造体の端部閉塞構造が設けられていないコア賦形部に対応する部分における平均厚みが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。８ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましい。なおここでの平均厚みは、サンドイッチ構造体の少なくとも５点における厚みの測定値の平均とする。平均厚みが０．５ｍｍ未満の場合、コア材の凹凸の形状や端部閉塞構造を形成するコア材やスキン材の形状の制御が困難である。また平均厚みが１０ｍｍを超える場合、端部閉塞構造を形成するためにコア材とスキン材の大変形を要するため、端部閉塞構造周辺において損傷の起点となる欠点が形成される可能性があり、好ましくない。
　また、本発明において、前記２枚のスキン材は、それぞれの該スキン材に含まれる強化繊維が、配向方向が直交している２群の繊維群を含み、かつ、そのうち少なくとも一つの繊維群の配向方向はコア材の凹凸の波が延在する方向に一致していることが好ましい。かかる形態とすることで、コア材をスキン材で効率的に補強することができる。このような形態は、スキン材用の繊維強化複合材料を得るにおいて、繊維が直交する織り構造を有する織物プリプレグを用いるか、繊維が一方向に配列されたプリプレグを複数枚準備し、繊維の配向方向を違えて積層・一体化して得ることで簡便に調製することができる。積層構成を制御しやすい点から、一方向プリプレグ積層体を用いることが好ましい。
　本発明において、コア材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維の全部または一部は不連続の炭素繊維であることが好ましい。かかる形態であることで、コア材の凹凸形状や端部閉塞構造を形成しやすくなるとともに、力学特性に優れる炭素繊維が上下のスキン材の間を支えるサンドイッチ構造体としての厚み方向に配向する。特に、サンドイッチ構造体が端部閉塞構造をとることで、サンドイッチ構造体の端部においてコア材とスキン材の接触面積が増加するとともに、サンドイッチ構造体の厚み方向に配向する炭素繊維が増加するため、より効率的にコア材を介したスキン材間の荷重伝達が可能となり、サンドイッチ構造体の端部での応力集中が低減され、破壊の抑制効果が得られる。
　本発明において、スキン材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維の全部または一部は連続な炭素繊維であることが好ましい。かかる形態であることで、力学特性と軽量性に優れるスキン材を成形でき、軽量高剛性なサンドイッチ構造体が得られる。
　本発明において、２枚のスキン材は、それぞれの平均厚みが０．０８ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。かかる形態であることで、軽量ながら強度に優れるサンドイッチ構造体が得られる。スキン材の平均厚みの下限はより好ましくは０．１０ｍｍ以上、より好ましくは０．１２ｍｍ以上であり、上限はより好ましくは０．８ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下である。平均厚みが０．０８ｍｍ未満であると、スキン材におけるコア材と接合されていない部分でスキン材の破壊が生じやすくなるため、好ましくない。平均厚みが１ｍｍを超えると、端部閉塞構造部分においてスキン材の形状追従性が低下し、繊維の揺らぎが生じることでサンドイッチ構造体の強度が低下するため、好ましくない。
　＜電子機器筐体用部材＞
　本明細書において、「電子機器筐体用部材」とは、最終的に、それ自体で、あるいは他の部材とともに組み上げられることで電子機器筐体を構成する部材（ｍｅｍｂｅｒ）であって、該サンドイッチ構造体を含む部材である限りその他の部品（ｐａｒｔｓ）をさらに有する部材であってもよく、特に後述する熱可塑性樹脂部品を有する態様は好ましい例として挙げられる。すなわち、本明細書において、「電子機器筐体用部材」とは、該サンドイッチ構造体のみを指す場合、該サンドイッチ構造体に他の部品が組み合わされて電子機器筐体の一部として使用される部材を指す場合、および電子機器筐体そのものを指す場合を包含する用語として用いられる。
　本発明のサンドイッチ構造体を含む電子機器筐体用部材とすることで、軽量性と力学特性に優れる電子機器筐体となる。
　本発明の電子機器筐体用部材は、好ましい態様において、サンドイッチ構造体のコア賦形部以外に対応する部分でサンドイッチ構造体と一体化された熱可塑性樹脂部品を有する。かかる形態であることで、電子機器筐体としての組み付け性を高めることができるとともに、サンドイッチ構造体の空隙内部への熱可塑性樹脂の侵入による重量増を端部閉塞構造によって防止することができる。
　図５（ａ）を用いて、さらに詳細に説明する。熱可塑性樹脂部品１６は、サンドイッチ構造体１０の周縁領域１５と接しつつ、サンドイッチ構造体１０と一体化されている。熱可塑性樹脂部品は、サンドイッチ構造体の端部（周縁領域１５を有する場合、周縁領域１５の端部）を覆う様に設けられる形態、より好ましくは端部に沿って周囲を囲むように設けられる形態であると、電子機器筐体用部材の力学特性や、内部の空隙の気密性を向上させることができる。なお、図４（ａ）、（ｂ）には、熱可塑性樹脂部品１６は記載されていない。
　このような熱可塑性樹脂部品は、射出成形によりサンドイッチ構造体と一体化された部品であることが好ましい。本発明においては、射出成形によりこのような熱可塑性樹脂部品をサンドイッチ構造体と一体化する際に、端部閉塞構造の存在により、射出された熱可塑性樹脂が空隙に侵入することが阻止される。そのため、最終的な電子機器筐体用部材、あるいは電子機器筐体としての重量が、余分な熱可塑性樹脂によって増加するのを防ぐことができる。
　熱可塑性樹脂部品を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステルなどのポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンなどのポリオレフィンや、スチレン系樹脂や、その他、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチレンメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（Ｐ　ＰＥ）、変性ＰＰＥ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、変性ＰＳＵ、ポリエーテルスルホン、ポリケトン（Ｐ　Ｋ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、更に、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系などの熱可塑エラストマーなどや、これらの共重合体、変性体、これらの少なくとも２種をブレンドした樹脂が挙げられる。耐衝撃性向上のために、エラストマーもしくはゴム成分が添加されていても良い。
　熱可塑性樹脂部品は、不連続の強化繊維を含むことも好ましい。熱可塑性樹脂部品に含まれる強化繊維としては、特に制限されないが、例えば、アルミニウム繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維などの金属繊維、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、リグニン系、ピッチ系の炭素繊維、黒鉛繊維など単独で導電性を有する繊維、および、これらに更に導電体が被覆された繊維がある。また、ガラス繊維などの絶縁性繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維、および、シリコンカーバイド繊維、シリコンナイトライド繊維などの無機繊維、および、これらに更に導電体が被覆された繊維がある。導電体の被覆方法としては、例えば、ニッケル、イッテルビウム、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属をメッキ法（電解、無電解）、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーティング法、蒸着法があり、これらにより、少なくとも１層の導電層が形成される。これらの繊維は、単独で、あるいは、少なくとも２種を併用して用いられる。比強度、比剛性、軽量性のバランスの観点から、炭素繊維、とりわけ、安価な生産コストを実現できる点で、ポリアクリロニトリル系炭素繊維が、好ましく用いられる。また、経済性の観点からはガラス繊維が好ましく用いられる。力学特性と経済性のバランスの観点から、炭素繊維とガラス繊維を併用することも好ましい態様である。
　＜サンドイッチ構造体の製造方法＞
　本発明のサンドイッチ構造体は、一例として、波形の凹凸が一方向または多方向に延在する形状に賦形された部分（コア賦形部）を少なくとも有する板状の繊維強化複合材料製の部材（コア材）を準備するコア準備工程と、該コア材の両面に２枚の板状の繊維強化複合材料（スキン材）を接合する接合工程をこの順に有するとともに、前記コア外周部と近接するコア賦形部において、コア材とスキン材の間に形成される空間が、外気と接触しないように密閉するようにコア材の部分を介して、２枚のスキン材が接合された構造を形成するように加工することを特徴とする製造方法により作製することができ、このような製造方法も本発明の一側面として理解される。
　［コア準備工程］
　本発明のサンドイッチ構造体の製造方法は、波形の凹凸が一方向または多方向に延在する形状に賦形された部分を有する板状の繊維強化複合材料製の部材（コア材）を準備するコア準備工程を有する。コア準備工程の具体的な工程は、特に限定されないが、例えば、所望のコア材形状と対応する成形面を有する上下金型を用いて、プレス成形によってシート状の繊維強化複合材料のマトリックス樹脂を溶融、あるいは軟化させて金型成形面形状に追従させた後、マトリックス樹脂を硬化あるいは固化させて凹凸を有する板状の繊維強化複合材料であるコア材を得る方法が挙げられる。また、特定の表面形状を有する回転ロール２本を対向するように配置し、該２本の回転ロールの間にシート状の繊維強化複合材料を通し、回転ロールが有する表面形状に追従させて凹凸を形成する、いわゆるコルゲート加工によって成形する方法が挙げられる。さらに、強化繊維を含む樹脂材料を押出成形することで、所望の断面形状を有する繊維強化複合材料を成形することで、コア材を得る方法も挙げられる。
　［接合工程］
　接合工程において、前記のように準備したコア材の両面に繊維強化複合材料であるスキン材を接合する。接合工程の具体的な工程は、特に限定されないが、例えばスキン材とコア材を重ね合わせ、プレス成形する方法が挙げられる。このとき、加熱プレスによってスキン材および／またはコア材のマトリックス樹脂を軟化ないし溶融させたのち、該マトリックス樹脂を硬化ないし固化させることで接合を実施することができる。また、スキン材とコア材の間に、接着剤となる樹脂材料を別途設置してプレス成形することで、スキン材とコア材を接合することもできる。なお、スキン材に含まれるマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、接合工程開始時において必ずしも該熱硬化性樹脂が硬化している必要は無く、未硬化のプリプレグを用いて接合工程を実施してもよい。
　なお、コア準備工程、接合工程がこの順に実施される限り、両工程の間に別の工程を有していてもよい。
　接合工程において、スキン材とコア材との間に追加の樹脂材料を設けてプレス成形することで、スキン材とコア材の間に追加の樹脂材料を跨がらせて接合することが好ましい。また、接合工程において、スキン材とコア材をプレス成形することで、該スキン材と該コア材に含まれるマトリックス樹脂のうち少なくとも一方を、スキン材とコア材の間に跨がらせて接合することも好ましい。このように接合することで、接合工程においてスキン材とコア材とを接合すると同時に、該スキン材と該コア材とを追加の樹脂材料またはマトリックス樹脂を介して隙間無く接合することができる。また、接合部付近に前述のフィレット構造が形成され、力学特性に優れると同時に、気密性の高い空隙を形成できる。
　［端部形状加工］
　本発明のサンドイッチ構造体の製造方法においては、前記コア外周部において、コア外周部と近接する空隙が外気と接触しないように密閉するようにコア材の部分を介して、２枚のスキン材が接合された構造を形成するように加工する（かかる加工を「端部形状加工」と称する）。
　なお、図１（ｂ）のごとく一方向に波形の凹凸が延在したコア賦形部を有するコア材において、波形の凹凸の稜線に直交する側のコア賦形部の外縁の側にあっては、図５（ａ）のＸ―Ｘ’での断面図に示されるように、スキン材７を波形の凹凸に沿わせて、コア外周部におけるコア材の部分を介しての２枚のスキン材の接合をはかることができる。
　端部形状加工は、コア材とスキン材に対して別途行ってもよいし、同時に行ってもよい。別途行う場合、コア材の加工はコア準備工程とともに実施することが好ましい。すなわち、コア材を成形する際に、最終的にスキン材と接合した場合に空隙の端部が閉塞されるように、予め立体形状に成形した部分の側面形状を設計しておくことが好ましい。コア準備工程とともに端部形状加工を行うことで、端部閉塞構造の形状を容易にコントロールすることができる。具体的には、コア準備工程において、図１（ａ）、（ｂ）のように、波形の凹凸２が形成されている領域の周囲に立体形状に成形されていない平板領域４を有するようなコア材を作製し、その後、スキン材を接合すると、端部閉塞構造を有するサンドイッチ構造体が得られる。
　コア材とスキン材に対して同時に行う場合、端部形状加工は、接合工程の後に実施することも好ましい。かかる方法は、使用するコア材の形状の制約が小さく、いかなる立体形状を有するコア材であっても適用できる。具体的には、コア準備工程において、コア材の外観が図１（ｃ）、（ｄ）に記載の様なコア材を作製し、次いで、接合工程においてスキン材とコア材を接合してサンドイッチ構造体を作製し、次いで、該サンドイッチ構造体の端部に沿ってプレスを実施する方法が例示される。
　例えば、コア材と２枚の平板状のスキン材とをコア材の凹凸の頂部または底部において接合した後、コア材の波形の凹凸が設けられた部分の波形の凹凸の稜線の側の端を該端の部分を含めてプレスすることで一部は傾斜状に高さが漸減する部分として形成し、縁部は平板状にまでプレスすることで作製することが挙げられる。
　なかでも、接合工程において、コア材とスキン材の積層体をプレス成形することで接合し、該プレス成形によって端部形状加工を実施することが好ましい。かかる形態であることで、接合工程と端部形状加工を同時に行うことができ、量産性に優れる。
　［射出工程］
　本発明の電子機器筐体用部材の製造方法として、サンドイッチ構造体のコア賦形部以外に対応する部分に熱可塑性樹脂を射出し、サンドイッチ構造体と一体化された熱可塑性樹脂部品を形成する射出工程をさらに有することが好ましい。かかる形態であることで、端部閉塞構造に射出材料が射出成形されるにあたり、電子機器筐体用部材の内部に射出材量が侵入することを抑制することができ、軽量高剛性で、かつ組み立てが容易な電子機器筐体用部材を製造することができる。また、端部閉塞構造に接するように射出材料を設けることで、該射出材料によって端部閉塞構造の閉塞性能をさらに向上させる効果も得られる。
　以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
　＜評価方法＞
　（１）コア材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維の繊維長
　後述の炭素繊維不織布から強化繊維を無作為に１００本選び出し、その長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて計測し、繊維長の平均値を算出して、コア材の平均繊維長とした。
　（２）コア材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維の二次元配向角
　後述するコア材用板状部品の表面を顕微鏡で観察し、無作為に強化繊維単糸を１本選定し、該強化繊維単糸に交差する別の強化繊維単糸との二次元配向角を画像観察により測定した。二次元配向角は交差する２本の強化繊維単糸がなす２つの角度のうち、０°以上９０°以下の角度（鋭角側）を採用した。測定した強化繊維単糸１本あたりの二次元配向角の測定数はｎ＝２０とした。上記測定とは異なる強化繊維単糸４本でも同様の測定を行い、計１００個を計測した二次元配向角のうち、二次元配向角が１°以上である割合が８０％以上であった場合、強化繊維が単繊維であると判断した。さらに、計１００個を計測した二次元配向角の平均値が３０°以上６０°以下の範囲内である場合に、強化繊維が多方向に配向するものと判断した。
　（３）波板状のコア材の寸法
　波板状のコア材における、波の頂点に沿う方向に垂直な断面（波形断面）を、電子顕微鏡で観察し、波形状の頂点の間隔を計５カ所で測定し、その平均値を波のピッチｐ［ｍｍ］とした。また、同断面において波の高さを計５カ所で測定し、その平均値を波の高さｈ［ｍｍ］とした。
　（４）サンドイッチ構造体の平均厚み
　実施例で得られたサンドイッチ構造体において、端部閉塞構造が設けられていないコア賦形部に対応する部分から無作為に５点でサンドイッチ構造体の厚みを計測し、その平均値をサンドイッチ構造体の平均厚みとした。
　（５）スキン材とコア材との間を埋めるように付着した樹脂が形成するフィレット径
　実施例で得られたサンドイッチ構造体において、前記波形断面を電子顕微鏡で観察し、スキン材とコア材との間を埋めるように付着した樹脂により形成されたフィレットの形状を円形で近似し、該円の半径を測定した。同様の測定を、異なるフィレット構造の合計５カ所に対して行い、その平均値をフィレット径とした。
　（６）重量評価
　実施例で得られたサンドイッチ構造体の重量を、電子天秤を用いて測定した。
　（７）力学評価
　試験機として“インストロン”（登録商標）５５６５型万能材料試験機（インストロン・ジャパン（株）製）を用い、内側のくぼみが１辺１００ｍｍの正方形状を有する下圧子の上に、実施例で得られたサンドイッチ構造体を、下圧子と中心が揃い、辺が平行になるよう、図８（ｂ）に示すように設置した。その上から中心を平面の面積が１０ｍｍ２の円筒状の上圧子により荷重を徐々に負荷し、５０Ｎ荷重時の変位から０．１Ｎ荷重時（接触開始時）の変位を引いた値をたわみ量［ｍｍ］として計測した。また、荷重を３００Ｎまで負荷したときの耐荷重について調べた。
　＜材料の作製＞
　［エポキシ樹脂フィルム］
　エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製”エピコート（登録商標）”８２８：３０質量部、”エピコート（登録商標）”１００１：３５質量部、”エピコート（登録商標）”１５４：３５質量部）にポリビニルホルマール（チッソ（株）製”ビニレック（登録商標）”Ｋ）：５質量部をニーダーで加熱混練してポリビニルホルマールを均一に溶解させた後、硬化剤ジシアンジアミド（ジャパンエポキシレジン（株）製ＤＩＣＹ７）：３．５質量部と、硬化剤４，４－メチレンビス（フェニルジメチルウレア）（ピイ・テイ・アイジャパン（株）”オミキュア”（登録商標）５２）：７質量部を、ニーダーで混練して未硬化のエポキシ樹脂組成物を調整した。これからナイフコーターを用いて目付３０ｇ／ｍ２のエポキシ樹脂フィルムを作製した。
　［スキン材用繊維強化複合材料（プリプレグ１）］
　ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、および表面酸化処理を行い、総単糸数１２，０００本の炭素繊維束を得た。この炭素繊維束の特性は、ＪＩＳ　Ｒ７６０８（２００７）に準拠して測定した引張弾性率が２２０ＧＰａであり、単繊維直径７μｍの円形断面であった。炭素繊維束を一方向に配向させたシートを用意し、その両面にエポキシ樹脂フィルムをそれぞれ重ね、加熱、加圧することによってエポキシ樹脂を含浸させ、単位面積当たりの炭素繊維の質量が１２５ｇ／ｍ２、繊維体積含有率６０％、厚み０．１２５ｍｍのプリプレグ１を得た。
　［ＰＰ樹脂フィルム］
　ポリプロピレン樹脂フィルム（東レフィルム加工（株）製“トレファン”（登録商標）ＮＯ３７０１Ｊ、厚み４０μｍ）。
　［ＰＡ樹脂フィルム］
　ナイロン樹脂フィルム（東レフィルム加工（株）製“レイファン”（登録商標）ＮＯ１４０１、厚み４０μｍ）。
　［炭素繊維不織布］
　ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、および表面酸化処理を行い、総単糸数１２，０００本の炭素繊維束を得た。この炭素繊維束の特性は、ＪＩＳ　Ｒ７６０８（２００７）に準拠して測定した引張弾性率が２２０ＧＰａであり、単繊維直径７μｍの円形断面であった。前記炭素繊維束を用い、カートリッジカッターで５ｍｍ長にカットし、チョップド炭素繊維を得た。水と界面活性剤（ナカライテクス（株）製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（商品名））とからなる濃度０．１質量％の分散液を作製し、この分散液とチョップド炭素繊維とを用いて、炭素繊維基材を作製した。製造装置は、分散槽として容器下部に開閉コックを有する直径１０００ｍｍの円筒状の容器、分散槽と抄紙槽とを接続する直線状の輸送部（傾斜角３０°）を備えている。分散槽の上面の開口部には撹拌機が付属し、開口部からチョップド炭素繊維および分散液（分散媒体）を投入可能である。抄紙槽は、底部に幅５００ｍｍの抄紙面を有するメッシュコンベアを備え、炭素繊維基材（抄紙基材）を運搬可能なコンベアをメッシュコンベアに接続している。抄紙は分散液中の炭素繊維濃度を０．０５質量％として行った。抄紙した炭素繊維基材は２００℃の乾燥炉で３０分間乾燥し、炭素繊維の単糸の配向方向が多方向に分散した炭素繊維不織布を得た。該炭素繊維不織布において、単位面積当たりの炭素繊維の質量は２５ｇ/ｍ２であった。
　［コア材用板状部品１］
　ＰＰ樹脂フィルム、炭素繊維不織布を使用し、［炭素繊維不織布／ＰＰ樹脂フィルム／炭素繊維不織布］の順番に積層し、２００℃の温度で５ＭＰａの圧力を２分間付与し、炭素繊維不織布にＰＰ樹脂フィルムの樹脂が含浸したコア材用板状部品１を作製した。
　［コア材用板状部品２］
　ＰＡ樹脂フィルム、炭素繊維不織布を使用し、［炭素繊維不織布／ＰＡ樹脂フィルム／炭素繊維不織布］の順番に積層し、２６０℃の温度で５ＭＰａの圧力を２分間付与し、炭素繊維不織布にＰＡ樹脂フィルムの樹脂が含浸したコア材用板状部品２を作製した。
　［射出用樹脂材料１］
　マトリックス樹脂がポリアミド系樹脂、炭素繊維含有率が重量割合で２０％の長繊維ペレット（東レ（株）製ＴＬＰ１０４０）。
　［射出用樹脂材料２］
　マトリックス樹脂がポリアミド系樹脂、ガラス繊維含有率が重量割合で２０％のペレット（東レ（株）製ＣＭ１００１Ｇ－２０）。
　＜成形工程＞
　［コア準備工程１］
　コア材用板状部品１または２を、所望の成形面形状を有する上下金型を用いて、表２に記載の成形条件でプレス成形することで、該コア材用板状部品１または２を立体形状に成形したのち、金型温度を室温まで低下させ、脱型しコア材を得た。なお、表２の加工温度は金型成形面温度を指し、加工圧力はプレス圧力を指す。
　［コア準備工程２］
　コア材用板状部品１または２を、ＩＲヒーターで加熱したのち、所望の表面形状を有する一対の回転ロールの間に通しながら回転ロール表面に沿わせて立体形状に成形しながら冷却し、コア材を得た。なお、表２の加工温度はＩＲヒーターで加熱後のコア材用板状部品１または２の表面温度であり、加工圧力はコア材用板状部品１または２が回転ロールによって付与される圧力を指す。
　［接合工程１］
　プリプレグ１積層体／コア材／プリプレグ１積層体の順に積層した積層体を、加熱プレス成形することで、プリプレグ１のマトリックス樹脂を硬化させるとともに、コア材に含まれるマトリックス樹脂を軟化ないし溶融させたのち、スキン材とコア材とを接触させたまま室温まで冷却してコア材のマトリックス樹脂を固化することで、スキン材とコア材を接合した。なお、表２の加工温度はプレス機成形面温度を指し、加工圧力はスキン材とコア材に付与した成形圧力を指す。
　［接合工程２］
　プリプレグ１積層体／エポキシ樹脂フィルム／コア材／エポキシ樹脂フィルム／プリプレグ１積層体の順に積層した積層体を、加熱プレスすることで、プリプレグ１のマトリックス樹脂を硬化させるとともに、エポキシ樹脂フィルムを接着剤として硬化させてスキン材とコア材とを接合した。なお、表２の加工温度はプレス機成形面温度を指し、加工圧力はスキン材とコア材に付与される成形圧力を指す。
　［射出工程１］
　コア準備工程、接合工程を経て作製されたサンドイッチ構造体を射出成形用金型にインサートし、インサートされているサンドイッチ構造体に対し、外周フレーム部分、ボス、リブ、ヒンジ部を有する熱可塑性樹脂部品を射出成形にて形成させ、本発明の電子機器筐体用部材を製造した。射出成形は日本製鉄所（株）製Ｊ３５０ＥＩＩＩ射出成形機を用いて行い、シリンダー温度は、２８０℃とした。
　（実施例１）
　コア材用板状部品１を用いた［コア準備工程１］により、外観が図１（ｂ）で、波形状が図２（ｃ）の形状を有し、波形の凹凸の端部に図７（ａ）の特徴を有するコア材を作製した。次に、２枚のプリプレグ１を繊維配向方向が互いに直交するように積層し、プリプレグ１積層体を得た。その後、プリプレグ１積層体／コア材／プリプレグ１積層体の順に積層して積層体を作製し、［接合工程１］により、スキン材及びコア材を接合し、１辺が１５０ｍｍの正方形形状であるサンドイッチ構造体を得た。なお、プリプレグ１積層体とコア材との接触面において、プリプレグ１積層体の繊維配向方向と波形状の頂点に沿う方向とが、直交するように積層した。また、端部閉塞構造におけるコア形状は図７（ａ）の特徴を有していた。得られたサンドイッチ構造体の詳細を表１に示す。また、成形したサンドイッチ構造体の寸法を図８（ａ）に示した。
　得られたサンドイッチ構造体を確認したところ、周縁領域はスキン材を構成する繊維強化複合材料からなる層と前記コア材を構成する繊維強化複合材料からなる層との積層構造を有していた。また、コア材の波の頂点が沿う方向、または波の頂点が沿う方向と垂直な方向と、スキン材に含まれる強化繊維の配向方向とが一致していた。
　得られたサンドイッチ構造体を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例２）
　コア材の凹凸部の端部形状が図７（ｂ）の特徴を有するように[コア準備工程1]にてコア材を作製した以外は、実施例１と同様にしてサンドイッチ構造体を作製した。その結果、端部閉塞構造におけるコア形状は図７（ｂ）の特徴を有していた。
　得られたサンドイッチ構造体を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例３）
　コア材の凹凸部の端部形状が図７（ｃ）の特徴を有するように[コア準備工程1]にてコア材を作製した以外は、実施例１と同様にしてサンドイッチ構造体を作製した。その結果、端部閉塞構造におけるコア形状は図７（ｃ）の特徴を有していた。
　得られたサンドイッチ構造体を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例４）
　コア材の波のピッチ、波の高さを、表１のように変更したこと以外は、実施例３と同様にサンドイッチ構造体を作製した。その結果、端部閉塞構造におけるコア形状は図７（ｃ）の特徴を有していた。
　得られたサンドイッチ構造体を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例５）
　コア材用板状部品１を用いた［コア準備工程１］により、波形状が図２（ｂ）の形状を有するコア材を作製した以外は、実施例４と同様にサンドイッチ構造体を作製した。その結果、端部閉塞構造におけるコア形状は図７（ｃ）の特徴を有していた。
　得られたサンドイッチ構造体を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例６）
　実施例５と同様に作製したサンドイッチ構造体に対し、さらに［射出工程１］を実施し、端部閉塞構造に接するように射出用樹脂材料１を射出成形し、熱可塑性樹脂部品を付与して、電子機器筐体用部材を作製した。
　この電子機器筐体用部材は、射出成形された熱可塑性樹脂部品が空隙に侵入しておらず、他の異物も空隙内に認められなかった。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例７）
　コア材の波のピッチ、波の高さを、表１のように変更したこと以外は、実施例６と同様に電子機器筐体用部材を作製した。
　この電子機器筐体用部材は、射出成形された熱可塑性樹脂部品が空隙に侵入しておらず、他の異物も空隙内に認められなかった。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例８）
　コア材の波のピッチ、波の高さを、表１のように変更したこと以外は、実施例６と同様に電子機器筐体用部材を作製した。
　この電子機器筐体用部材は、射出成形された熱可塑性樹脂部品が空隙に侵入しておらず、他の異物も空隙内に認められなかった。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例９）
　コア材の波のピッチ、波の高さを、表１のように変更したこと以外は、実施例６と同様に電子機器筐体用部材を作製した。
　この電子機器筐体用部材は、射出成形された熱可塑性樹脂部品が空隙に侵入しておらず、他の異物も空隙内に認められなかった。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例１０）
　［接合工程１］の代わりに、［接合工程２］を実施し、［射出工程１］で射出用樹脂材料２を使用したこと以外は、実施例６と同様に電子機器筐体用部材を作製した。
　得られた電子機器筐体用部材を確認したところ、サンドイッチ構造体の周縁領域はスキン材を構成する繊維強化複合材料からなる層と前記コア材を構成する繊維強化複合材料からなる層との積層構造を有していた。さらに、熱可塑性樹脂部品はサンドイッチ構造体内の空隙に侵入しておらず、他の異物も空隙内に認められなかった。加えて、スキン材とコア材との接合部において、スキン材とコア材の間を埋めるようにエポキシ樹脂が付着しており、該エポキシ樹脂によるフィレット構造が形成されていた。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例１１）
　［接合工程１］において、プリプレグ１積層体をコア材に対して積層方向を軸にして４５°回転させて積層したこと以外は、実施例１０と同様に電子機器筐体用部材を作製した。
　得られた電子機器筐体用部材を確認したところ、該端部閉塞構造に沿って前記スキン材を構成する繊維強化複合材料からなる層と前記コア材を構成する繊維強化複合材料からなる層との積層構造を有していた。また、サンドイッチ構造体において、コア材の波の頂点が沿う方向、または波の頂点が沿う方向と直交する方向と、スキン材に含まれる強化繊維の配向方向とが一致しなかった。さらに、熱可塑性樹脂部品はサンドイッチ構造体内の空隙に侵入しておらず、他の異物も空隙内に認められなかった。加えて、スキン材とコア材との接合部には、エポキシ樹脂が付着しており、該エポキシ樹脂によるフィレット構造が形成されていた。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した
　（実施例１２）
　コア材用板状部品２を用いて［コア準備工程１］を実施し、一方向に延在する波形の凹凸のみが存在（すなわち、外観は図１（ｄ）のようになっている）し、波形状が図２（ｃ）の形状を有するコア材を作製した、次いで、成形面が平板状の金型を用いた［接合工程２］でサンドイッチ構造体を作製し、次いで、該サンドイッチ構造体の端部に沿ってさらに追加プレス成形を行い、波形の凹凸の縁部部分を圧潰させることでその一部を平板状の部分として形成して端部閉塞構造を形成したこと以外は、実施例１０と同様に電子機器筐体用部材を作製した。その結果、コア形状が図７（ｃ）の特徴を有する端部閉塞構造が形成された。
　得られた電子機器筐体用部材を確認したところ、周縁領域はスキン材を構成する繊維強化複合材料からなる層と前記コア材を構成する繊維強化複合材料からなる層との積層構造を有していた。また、サンドイッチ構造体において、コア材の波の頂点が沿う方向、または波の頂点が沿う方向と直交する方向と、スキン材に含まれる強化繊維の配向方向とが一致していた。さらに、熱可塑性樹脂部品はサンドイッチ構造体内の空隙に侵入しておらず、他の異物も空隙内に認められなかった。加えて、スキン材とコア材との接合部には、エポキシ樹脂が付着しており、該エポキシ樹脂によるフィレット構造が形成されていた。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（実施例１３）
　コア材用複合材料板状部品２を用いて、［コア準備工程１］の代わりに、［コア準備工程２］を実施したこと以外は、実施例１２と同様に電子機器筐体用部材を作製した。その結果、コア形状が図７（ｃ）の特徴を有する端部閉塞構造が形成された。得られた電子機器筐体用部材に対して、力学評価を実施した。
　得られた電子機器筐体用部材を確認したところ、周縁領域はスキン材を構成する繊維強化複合材料からなる層と前記コア材を構成する繊維強化複合材料からなる層との積層構造を有していた。また、サンドイッチ構造体において、コア材の波の頂点が沿う方向、または波の頂点が沿う方向と直交する方向と、スキン材に含まれる強化繊維の配向方向とが一致していた。さらに、熱可塑性樹脂部品はサンドイッチ構造体内の空隙に侵入しておらず、他の異物も空隙内に認められなかった。加えて、スキン材とコア材との接合部には、エポキシ樹脂が付着しており、該エポキシ樹脂によるフィレット構造が形成されていた。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（比較例１）
　[コア準備工程１]において作製したコア材が、一方向に延在する波形の凹凸のみが存在（すなわち、外観は図１（ｄ）のようになっている）し、波形状が図２（ｃ）の形状を有し、[接合工程１]において成形面が平面である金型を用いてプレス成形したこと以外は、実施例１と同様にサンドイッチ構造体を作製した。そのようにして得られたサンドイッチ構造体は、端部閉塞構造を有さず、空隙の開口部がサンドイッチ構造体の端部に露出していた。
　得られたサンドイッチ構造体を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　（比較例２）
　追加プレス成形を実施しなかったこと以外は、実施例１２と同様に電子機器筐体用部材を作製した。［射出工程１］においては、サンドイッチ積層体が端部閉塞構造を有さなかった為、サンドイッチ積層体の端部に対して射出成形を実施した。
　得られた電子機器筐体用部材を確認したところ、電子機器筐体用部材の空隙内に熱可塑性樹脂部品が侵入しており、重量が大きく増加した。また、サンドイッチ構造体の端部において射出材の圧力によってコア材が大きく変形していた。
　得られた電子機器筐体用部材を用いて、重量評価および力学評価を実施した。
　なお、各実施例／比較例における重量評価および力学評価の結果は表３にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
１：コア材
２：波形の凹凸
３：波形の凹凸の稜線
４：平板領域（コア外周部）
５：強化繊維単糸
６：角度
７：スキン材
８：空隙
９：端部閉塞構造
１０：サンドイッチ構造体
１１：樹脂材料
１２：フィレット構造
１３：フィレット構造の近似円弧
１４：フィレット構造の近似円弧の半径
１５：周縁領域
１６：熱可塑性樹脂部品
１７：空隙の長手方向の端部に向かう方向
１８：コア材とスキン材の接触幅
１９：空隙の高さ

Claims (17)

  1. 　波形の凹凸が一方向または多方向に延在する形状に賦形された部分（「コア賦形部」と称する）と、該コア賦形部を取り囲む平板状の部分（「コア外周部」と称する）とを有する板状の繊維強化複合材料製の部材（コア材）と、該コア材の凹凸の頂部または底部において接合されるとともに、その他のコア賦形部ではコア材との間に空間を有し、かつ、コア外周部において、該コア外周部と近接する該空間が外気と接触しないように密閉するようにコア材の部分を介して、接合している２枚の板状の繊維強化複合材料製の部材（スキン材）とからなるサンドイッチ構造体。
  2. 　前記波形の凹凸は、一方向に延在する形態であり、かつ、前記空間のそれぞれはトンネル状の形状をなしている、請求項１に記載のサンドイッチ構造体。
  3. 　前記２枚のスキン材は、前記コア外周部に近接する前記コア賦形部において、凹凸の稜線に沿う方向で切り出した断面を見たとき、０°より大きく４５°以下の角度をなしていることを特徴とする請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  4. 　前記波形の凹凸の波のピッチをｐ［ｍｍ］、波形の凹凸の高さをｈ［ｍｍ］としたとき、０．３＜ｈ／（ｐ／２）＜１．０である、請求項２に記載のサンドイッチ構造体。
  5. 　前記２枚のスキン材は、それぞれの該スキン材に含まれる強化繊維が、配向方向が直交している２群の繊維群を含み、かつ、そのうち少なくとも一つの繊維群の配向方向はコア材の凹凸の波が延在する方向に一致していることを特徴とする、請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  6. 　前記サンドイッチ構造体の平均厚みが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  7. 　前記スキン材のそれぞれの平均厚みが０．０８ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  8. 　前記スキン材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維が連続繊維である、請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  9. 　前記スキン材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維の全部または一部が連続な炭素繊維である、請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  10. 　前記コア材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維が不連続繊維であり、該コア材の中で多方向に配向している、請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  11. 　前記コア材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維が不連続な単繊維である請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  12. 　前記コア材を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維の全部または一部が不連続な炭素繊維である、請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  13. 　前記コア材の波形の凹凸の頂部または底部におけるコア材とスキン材との接合が樹脂を介して行われている、請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体。
  14. 　請求項１または２に記載のサンドイッチ構造体を含む電子機器筐体用部材。
  15. 　さらに熱可塑性樹脂によって作製された部材を有し、該熱可塑性樹脂によって作製された部材が、サンドイッチ構造体の前記コア賦形部以外に対応する部分で前記サンドイッチ構造体と一体化された請求項１４に記載の電子機器筐体用部材。
  16. 　波形の凹凸が一方向または多方向に延在する形状に賦形された部分（コア賦形部）を少なくとも有する板状の繊維強化複合材料製の部材（コア材）を準備するコア準備工程と、
    　該コア材の両面に２枚の板状の繊維強化複合材料（スキン材）を接合する接合工程をこの順に有するとともに、
    前記コア賦形部を取り囲む平板状のコア外周部と近接する前記コア賦形部において、コア材とスキン材の間に形成される空間が、外気と接触しないように密閉するようにコア材の部分を介して、２枚のスキン材が接合された構造を形成するように加工することを特徴とする、サンドイッチ構造体の製造方法。
  17. 　前記接合工程において、前記コア材と前記スキン材をプレス成形することで接合することを特徴とする、請求項１６に記載のサンドイッチ構造体の製造方法。
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