JP2012240302A - 積層パネル及び筐体用パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】軽量、高剛性、安価で、かつ放熱性、耐熱寸法安定性に優れた積層パネルと筐体用パネルを提供する。
【解決手段】積層パネル1は、長方形状の薄板状の積層体2と、該積層体2の1対の長辺の縁部に沿う補強層3とを有する。積層体2は、薄板状の樹脂発泡体5を両側から金属シート4,4で挟んだサンドイッチ構造のものである。補強層3は、細長い平板状であり、積層体2の長手方向の一端側から他端側まで連続して延在している。補強層3は、炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を硬化させた成形体よりなることが好ましく、特に炭素長繊維を積層体2の長辺方向に引き揃えてマトリックス樹脂を含浸させた一方向引き揃え炭素繊維強化合成樹脂製であることが好ましい。
【選択図】図1
【解決手段】積層パネル1は、長方形状の薄板状の積層体2と、該積層体2の1対の長辺の縁部に沿う補強層3とを有する。積層体2は、薄板状の樹脂発泡体5を両側から金属シート4,4で挟んだサンドイッチ構造のものである。補強層3は、細長い平板状であり、積層体2の長手方向の一端側から他端側まで連続して延在している。補強層3は、炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を硬化させた成形体よりなることが好ましく、特に炭素長繊維を積層体2の長辺方向に引き揃えてマトリックス樹脂を含浸させた一方向引き揃え炭素繊維強化合成樹脂製であることが好ましい。
【選択図】図1
Description
本発明は、樹脂板と金属シートとが積層された積層パネルに関する。また、本発明は、この積層パネルよりなり、例えばフラットパネルディスプレイ等の表示機器に用いることができる筐体用パネルに関する。
近年、パソコン、OA機器、AV機器、携帯電話、電話機、ファクシミリ、家電製品、玩具用品、フラットパネルディスプレイなどの電気・電子機器の携帯化、薄型化、軽量化が進むにつれ、高放熱性・高耐熱寸法安定性が要求されている。そして、これらの電子機器の筐体には、薄型化による製品の捩じれを抑制し、これらに搭載される内蔵部品の破損を防ぐ必要があるため、高剛性、軽量化と共に、高放熱性、高耐熱寸法安定性が求められている。
中でも、薄型を目的とする液晶TVに搭載される導光板を用いるタイプのバックライトについては、LED光源化に伴い、その発熱によるバックライトシャーシの熱変形が問題となっている。熱変形が大きいと、LED光源と導光板との光軸が維持できず、画像の表示品位が低下するという問題があった。このため、LED光源を用いた筐体用部材は従来使用されてきた筐体用部材に対し更なる高剛性、高放熱性、高耐熱寸法安定性が要求されている。
特開2006−297929(特許文献1)には、電子機器用筐体を枠体と天板とで構成し、天板を金属層/繊維強化樹脂層/金属層の3層サンドイッチ板としたものが記載されている。枠体は樹脂、金属、コンクリート、木材などよりなる。
この筐体では、枠体の強度や剛性が低く、筐体に反りなどの変形が生じ易い。この筐体において、天板の比剛性を高くするべく金属層同士の間隔を大きくする(即ち、繊維強化樹脂層の厚みを大きくする)と、筐体の重量が大きくなってしまう。
本発明は、軽量、高剛性、安価で、かつ放熱性、耐熱寸法安定性に優れた積層パネルと、この積層パネルよりなる筐体用パネルを提供することを目的とする。
本発明(請求項1)の積層パネルは、樹脂板の少なくとも一方の板面に金属シートを付着させた積層体と、該金属シートの板面の少なくとも一部に付着された繊維強化合成樹脂よりなる補強層とを備えてなるものである。
請求項2の積層パネルは、請求項1において、該補強層は金属シートの外面に付着されていることを特徴とするものである。
請求項3の積層パネルは、請求項1又は2において、該補強層は金属シートの板面の一部にのみ設けられていることを特徴とするものである。
請求項4の積層パネルは、請求項3において、該補強層は金属シートの縁部に沿って設けられていることを特徴とするものである。
請求項5の積層パネルは、請求項3において、該補強層は熱源に近接する部分にのみ設けられていることを特徴とするものである。
請求項6の積層パネルは、請求項1又は2において、該補強層は金属シートの外面の全面に設けられていることを特徴とするものである。
請求項7の積層パネルは、請求項1ないし6のいずれか1項において、前記樹脂板の両面に前記金属シートが付着されていることを特徴とするものである。
請求項8の積層パネルは、請求項1ないし7のいずれか1項において、前記樹脂板が難燃剤を含むことを特徴とするものである。
請求項9の積層パネルは、請求項1ないし8のいずれか1項において、前記樹脂板は樹脂発泡体であることを特徴とするものである。
請求項10の積層パネルは、請求項1ないし8のいずれか1項において、前記樹脂板は、周縁部が非発泡体よりなり、該周縁部を除いた部分が発泡体よりなることを特徴とするものである。
請求項11の積層パネルは、請求項1ないし10のいずれか1項において、該積層パネルの端面において前記樹脂板の端面が難燃性材料で被覆されていることを特徴とするものである。
請求項12の積層パネルは、請求項1ないし11のいずれか1項において、前記シートはアルミ又はアルミ合金製であることを特徴とするものである。
請求項13の積層パネルは、請求項1ないし12のいずれか1項において、前記補強層の繊維強化樹脂の繊維が炭素繊維であることを特徴とするものである。
請求項14の積層パネルは、請求項1ないし12のいずれか1項において、前記補強層は一方向引き揃えの炭素繊維強化合成樹脂よりなることを特徴とするものである。
本発明(請求項15)の筐体用パネルは、請求項1ないし14のいずれか1項の積層パネルよりなるものである。
請求項16の筐体用パネルは、請求項15において、電子機器又は照明機器用であることを特徴とするものである。
本発明の積層パネル及び筐体用パネルの積層体は、樹脂板の少なくとも一方の板面に高引張強度の金属シートを貼り付けたものであり、軽量かつ高剛性であり、比剛性(単位重量当りの曲げ剛性)が著しく高い。また、金属シートは熱膨張係数が大きいが、補強層によってこの金属シートの熱膨張が拘束されるので、筐体用パネルの反りが防止される。中でも、炭素繊維強化合成樹脂は、熱膨張係数がきわめて小さいので、好適である。また、炭素繊維強化合成樹脂特に一方向引き揃え炭素繊維強化合成樹脂は比剛性が高いので、積層パネルの比剛性も高いものとなる。
補強層は積層体の全面に設けられてもよく、一部にのみ設けられてもよい。補強層を一部にのみ設ける場合、積層体の縁部にのみ設けてもよく、熱源に近接する部分にのみ設けてもよい。
また、金属シートは熱伝導度が高い(アルミ及びアルミ合金の場合、通常90〜240w/mK(面方向)程度)ので、電子機器等の熱源からの熱が面方向に伝播し易い。特にアルミ又はアルミ合金は、軽量、高強度であり、熱伝導度が大きく、安価であり、好適である。
本発明では、樹脂板を樹脂発泡体とすることにより、筐体用パネルが軽量となる。また、電子機器等からの熱が樹脂発泡体で遮断される効果も奏される。
積層パネルの難燃性を高めるために、積層体の周縁部の樹脂板を非発泡体とし、周縁部以外を発泡体としてもよい。
樹脂板の難燃性を高めるために、樹脂板に難燃剤を含有させてもよい。積層パネルの難燃性を高めるために、積層パネルの端面において樹脂板の端面を難燃性材料で被覆してもよい。
以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下に説明のものに限定されない。
本発明の積層パネルは、樹脂板と金属シートとの積層体を有し、この積層体の金属シートに対し、補強層を付着(好ましくは接着)させたものである。接着剤としてはエポキシ系接着剤が好適であるが、これに限定されない。
金属シートは樹脂板の一方の面にのみ設けられてもよく、双方の面に設けられてもよい。金属シートは樹脂板の板面の全体に設けられてもよく、板面の一部にのみ設けられてもよい。
樹脂板は発泡体であってもよく、非発泡体であってもよい。発泡体とすれば樹脂板が軽量となる。非発泡体とした場合には、発泡体に比べて着火しにくくなると共に燃え広がりにくくなり、樹脂板の難燃性が高くなる。
樹脂発泡体としては、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリカーボネート、発泡ポリエステルなどが好適であり、その発泡倍率は、1.2〜2倍、特に1.4〜1.8倍程度が好適である。筐体用パネルとして用いる場合、樹脂発泡体の厚さは1〜5mm特に1〜3mm程度が好適である。樹脂発泡体の厚さが大きいほど、積層体の剛性が高くなるが、樹脂発泡体の厚さ増大分だけ積層体の重量も大きくなる。非発泡樹脂材料としては上記の発泡樹脂板の樹脂と同様のものが挙げられるが、その他にもナイロン、ポリフェニレンサルファイドなどが挙げられ、また、これらの熱可塑性樹脂をマトリックスとした繊維強化材料も適用できる。
積層体の難燃性を高くするために、樹脂板に難燃剤を含有させてもよい。難燃剤としては、上記の樹脂に配合される各種のものを用いることができ、特に限定されない。
積層体の難燃性を高くするために、樹脂板の周縁部を非発泡体とし、周縁部以外を発泡体としてもよい。このようにすれば、積層体は難燃性及び軽量性の双方に優れたものとなる。この場合、非発泡体の幅(端面と垂直方向の幅)は5〜50mm特に10〜30mm程度が好適である。
積層体の難燃性を高くするためには、積層体の両板面の全面に金属シートを設けるのが好ましい。また、積層体の端面において、樹脂板の端面を難燃性材料で被覆するのが好ましい。この場合の難燃性材料は、積層体の板面の金属シートであってもよく、それとは別の難燃性材料よりなる被覆材料であってもよい。この金属シートによる端面被覆方法については、後に図面(第7〜10図)を参照して説明する。
被覆材料としては、アルミ箔、ポリイミド、またはポリフェニレンサルファイド製のシートやテープ、アルミチャンネルなどが例示される。また、金属シート以外の被覆材料を端面に設ける方法としては、粘着剤や接着剤での貼り付け、カシメによる圧着、ネジでの固定などが例示されるが、これらに限定されない。
金属シートは、好ましくはアルミ又はアルミ合金よりなり、厚さは例えば0.1〜1mm特に0.2〜0.4mm程度とされる。ただし、金属シートは亜鉛メッキ鋼板などであってもよい。
アルミとしては、例えばA1050やA1070等、アルミ合金としては、例えば押出し成形、板金加工用のAl−Mg系であるA5054等の5000番台やAl−Cu系であるA2014等の2000番台、ダイカスト用のAl−Si−Cu系合金(JIS規格 ADC12やADC10等)などを用いることができるが、これに限定されない。アルミ又はアルミ合金は、軽量、高強度であり、熱伝導性が高く(例えば、面方向の熱伝導率が、アルミダイキャストの場合は90W/mK以上であり、金属アルミ板の場合240W/mK程度)、しかも安価である。アルミ又はアルミ合金は熱膨張係数が大きく(アルミの場合は通常24×10−6/K)、熱変形が起きやすいが、後で説明するように、補強層3を構成する繊維強化合成樹脂の強化繊維として炭素繊維を用いた場合、炭素繊維強化合成樹脂(以下、「CFRP」ということがある)の室温付近における熱膨張係数が10―6〜10−7/Kであり、アルミの1/10以下程度の非常に低い値であるので、積層パネルの反りが防止される。
補強層は、金属シートの一部にのみ設けられてもよく、全面に設けられてもよい、金属シートが積層体の両面に設けられている場合、補強層は一方の金属シートにのみ設けられてもよく、双方の金属シートに設けられてもよい。
補強層を金属シートの一部にのみ設ける場合、金属シートの辺縁部に設けてもよく、この場合、金属シートの全周に設けてもよく、一部の辺に沿ってのみ設けてもよい。例えば、金属シートが長方形の場合、長方形の長辺に沿ってのみ補強層を設けてもよい。補強層を金属シートの一部にのみ設ける場合、電子機器等の熱源から熱を受ける受熱部及びその近傍領域に補強層を設けてもよい。
補強層は、炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む組成物を硬化させた炭素繊維強化合成樹脂(CFRP)よりなることが好ましく、特に炭素長繊維を引き揃えてマトリックス樹脂を含浸させた一方向引き揃え(UD)炭素繊維強化合成樹脂製であることが好ましい。この補強層の厚さは0.1〜0.5mm(100〜500μm)特に0.15〜0.25mm(150〜200μm)程度が好ましい。また、補強層は炭素繊維の織布又は不織布に合成樹脂を含浸させたり、炭素繊維と熱可塑性樹脂の繊維で構成した織布又は不織布の樹脂繊維を溶融したりして構成したシートや、それを樹脂板でサンドイッチしたもの、或いはこれらのシートの積層体で構成したものであってもよい。また、補強繊維は炭素繊維に限らず、ガラス繊維その他の無機繊維等の強化繊維であってもよい。
次に、CFRPを構成する炭素繊維及びマトリックス樹脂について説明する。
[炭素繊維]
炭素繊維は、好ましくは単繊維を100〜50000本集束剤により集束したものである。この炭素繊維は、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維のいずれでもよい。炭素繊維に高弾性が必要であるときには、ピッチ系炭素繊維を用いるのが好ましい。
炭素繊維は、好ましくは単繊維を100〜50000本集束剤により集束したものである。この炭素繊維は、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維のいずれでもよい。炭素繊維に高弾性が必要であるときには、ピッチ系炭素繊維を用いるのが好ましい。
なお、炭素繊維の繊維軸方向の引張弾性率は好ましくは200GPa以上、特に400GPa以上、更に好ましくは440GPa以上、例えば500〜900GPaである。また、繊維軸方向の熱伝導率は、好ましくは60W/mK以上、特に好ましくは110W/mK以上、例えば120〜600W/mKである。
炭素繊維の繊維径は3〜20μm、特に5〜12μmであることが好ましい。炭素繊維の繊維径が細過ぎると、取り扱い性に劣り、また、一般に極細の炭素繊維は高コストであるため、製品コストを押し上げる原因となる。炭素繊維の繊維径が太過ぎると、繊維強度が低下し、折れ易くなるため、好ましくない。
この炭素繊維としては、長繊維が好適である。前述の通り、補強層3としては、この長繊維が補強層3の長手方向に引き揃えられ、合成樹脂が含浸され、硬化処理された一方向引き揃え炭素繊維強化合成樹脂よりなるものが好適である。補強層3中における炭素繊維の含有量は5〜80重量%特に20〜65重量%程度が好適である。
[マトリックス樹脂]
次に、炭素繊維と複合化するマトリックス樹脂について説明する。
次に、炭素繊維と複合化するマトリックス樹脂について説明する。
炭素繊維と複合化する樹脂は、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂のいずれでもよい。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリメチルペンテン樹脂(PMP)、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリスチレン樹脂(PS)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS)、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリカーボネート樹脂(PC)、変性ポリフェニレンエーテル樹脂(変性PPE)、ポリエーテルサルホン樹脂(PES)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI)、ポリエーテルニトリル樹脂(PEN)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエーテルケトン樹脂(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリフェニルサルフォン樹脂(PPSU)、ポリフタルアミド樹脂(PPA)等の芳香族ポリアミド樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂(例えば紫外線硬化性樹脂)、湿気硬化性樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、常温で流動性を示し、加熱により硬化性を示す樹脂であれば特に限定されない。例えば、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリブタジエン、シリコーン樹脂等を挙げることができる。特に、炭素繊維との接着性や剛性、取り扱い易さの観点からエポキシ樹脂が好ましい。
光硬化性樹脂としては、ラジカル重合性成分及び光ラジカル重合開始剤、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物が用いることができる。本発明では、特に制限はないが好ましくは硬化後の樹脂剛性を考慮した場合、カチオン重合性成分及び光カチオン重合開始剤からなる組成物を用いることが好ましい。
湿気硬化性樹脂としては、特開平2−16180、特開2000−36026、特開2000−219855、特開2000−211278、特開2000−219855、特開2002−175510等に記載の樹脂、具体的には、ウレタン系樹脂、アルコキシド基含有シリコーン系樹脂などが挙げられる。湿気硬化型接着剤の1例として、分子末端にイソシアネート基含有ウレタンポリマーを主成分とし、このイソシアネート基が水分と反応して架橋構造を形成するものがある。湿気硬化型接着剤としては、例えば積水化学工業社製9613N、住友スリーエム社製TE030、TE100、日立化成ポリマー社製ハイボン4820、カネボウエヌエスシー社製ボンドマスター170シリーズ、Henkel社製MacroplastQR3460等があげられる。
これらの樹脂には、難燃剤、カップリング剤、導電性付与剤、無機フィラー、紫外線吸収剤、酸化防止剤、各種染顔料等、通常、樹脂に配合される各種の添加剤を配合してもよい。
本発明の積層パネルは、フラットパネルディスプレイ等の表示機器の筐体用パネルに用いるのが好適であるが、その他にもバックライトや一般照明機器などの面状光源機器にも用いることができ、これら以外の用途にも用いることができる。筐体用パネルが薄型テレビの筐体用パネルである場合、この薄型テレビが特に50インチ以上、例えば60〜70インチ程度の大画面である場合に本発明の筐体用パネルを採用すると極めて効果的である。
次に、本発明の実施の形態に係る積層パネルの一例について図面を参照して説明する。
第1図は実施の形態に係る積層パネルの斜視図、第2図は第1図のII−II線断面図である。
この積層パネル1は、長方形状の薄板状の積層体2と、該積層体2の1対の長辺の辺縁部に沿う補強層3とを有する。積層体2は、薄板状の樹脂発泡体5の両面に金属シート4,4を接着剤で貼り付けたサンドイッチ構造のものである
補強層3は、この実施の形態では細長い平板状であり、積層体2の長手方向の一端側から他端側まで連続して延在している。
この積層パネル1は、軽量な樹脂発泡体5の両面に高引張強度の金属シート4,4を貼り付けたものであり、軽量かつ高剛性であり、比剛性(単位重量当りの曲げ剛性)が著しく高い。また、金属シート4は熱膨張係数が大きいが、補強層3によってこの金属シート4の熱膨張が拘束されるので、積層パネル1の反りが防止される。
図示の積層パネル1は、本発明の積層パネルの一例であって、本発明の積層パネルは図示以外の構造とされてもよい。例えば、前述の通り、樹脂発泡体5の代りに非発泡樹脂板を用いてもよく、周縁部を非発泡樹脂としそれ以外を発泡体としてもよい。金属シート4は樹脂板の一方の面にのみ設けられてもよく、また樹脂板の板面の一部にのみ設けられてもよい。補強層は高温となる側(電子機器等の熱源部材側)だけでなく、両面に設けられてもよい。また、補強層3は積層体2の全面に設けられてもよく、全周に設けられてもよい。ただし、長方形の積層パネルの場合、積層パネルの熱源の熱が及ぶ範囲に繊維強化材を配置すると反りが防止される。従って、熱源となる光源、電子回路基板、電源等の配置された方向、通常は長辺に沿ってのみ設置しただけで積層パネルの反りが十分に防止される。また、製品全体の反りを抑制するために、対角線状に配置することも有効である。
次に、金属シート4によって樹脂板の端面を被覆した積層体2Aと、その製造方法の一例について第7図〜第9図を参照して説明する。
この積層体2Aにあっては、辺縁部1gにおいて一方の金属シート4が端縁ほど他方の金属シート4に接近するように傾斜していてる。この傾斜角度θは90°以下、特に30〜85°、とりわけ60〜80°程度が好ましい。この積層体2Aでは、端部において金属シート4,4同士がカシメにより圧着されている。
この積層体2Aは、例えば、第8図〜第9図のようにして製造される。即ち、第8図のように積層板2を平盤状のプレス台30の上にセットする。そして、下方に向って三角形断面形状の凸形となっているプレス型32を該積層体2の非辺縁部に押し当て、上側の金属シート4を塑性変形させると共に、樹脂発泡体5を圧縮し、第9図の通り、上側の金属シート4を下側の金属シート4に押し付け、カシメによって金属シート4,4同士を圧着させる。その後、プレス型32を引き上げ、V字状の溝33の最底部に沿ってカッター(図示略)によって積層板を切断する。これにより、第7図に示す積層体2Aが得られる。尚、プレス時に上側の金型を加熱下(発泡体に用いた樹脂の硬化温度以上)で圧縮してもかまわない。
プレス型32の代わりに外周面が三角形断面形状となっているローラ型プレスを用いてもよい。
第7図の積層体2Aの辺縁部1gでは、一方の金属シート4にのみ傾斜面が形成されているが、第10図の積層体2Bのように、辺縁部1gにおいて双方の金属シート4が傾斜していてもよい。この場合の傾斜角度θは第7図の傾斜角度θと同程度が好ましい。この積層体2Bは、例えば、第8図に示したプレス型32やローラ型プレスによって積層体2の両面からプレスし、その後切断することにより製造される。
なお、この積層体2A,2Bの辺縁部にあっては、樹脂発泡体5の気泡が押し潰され、実質的に無孔状態となっているので、積層体2A,2Bの難燃性がさらに高いものとなっている。
上記積層パネル1を用いた液晶表示装置の構成の一例を第5図に示す。
この液晶表示装置にあっては、シャーシ10が上記積層パネル1で構成されている。このシャーシ10上に反射板11を介して導光板12が配置されている。導光板12の周縁部は押え部材16によって押えられている。この導光板12の端面に沿ってLED等の発光装置15が設置されている。15aは発光装置の基板を示す。この発光装置15は、シャーシ10の縁部に配置されたアルミ又はアルミ合金製のブロック14の内向き側面に沿って配置されている。ブロック14はビス留め等によりシャーシ10に固定されている。導光板12上に光学シート(図示略)を介して液晶パネル13が設置されている。この液晶パネル13の周縁部を押えるように枠状フレーム18が配置されている。なお、液晶パネル13の前面がガラス板で覆われてもよい。
発光装置15で発生した熱は、主としてブロック14を介して枠状フレーム18へ伝播し、放散される。ブロック14、シャーシ10の上面側の金属シート4及びフレーム18をアルミ又はアルミ合金製とした場合、放熱特性が良好であると共に、材料コストを大幅に低減することができる。
第6図は上記積層パネル1を用いた広告パネルディスプレイの端部の断面図である。アクリル導光板20の裏面に乳白反射シート21を介してバックパネル22が配置され、前面にアクリル板23が配置されている。導光板20の端面にLED24が配置されている。このバックパネル22が上記積層パネル1で構成されている。導光板20の周囲を囲むようにフレーム25とエッジカバー26とが設けられている。
第5,6図では、導光板の端面から発光装置の光を入射させるエッジ型照光方式としているが、反射板の板面にLED等を、間隔をおいて多数配置し、導光板の代わりに拡散板を使用し、拡散板と反射板の間に空間を通常10〜40mm程度設けた直下型照光方式としてもよい。
本発明の積層パネルを筐体用パネルとして用いる場合、いわゆる内装用筐体、外装用筐体のいずれにも適用することができる。
以下、実施例及び比較例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
<実施例1〜7、比較例1>
第3図に示すサンドイッチ構造の積層体(60インチサイズの長辺1328mm、短辺747mm(対角線長さ1524mm))の全面に補強層を接着して積層板を製作し、物性を測定した。この積層体は、発泡倍率1.5倍の厚さ2760μmの発泡ポリエチレン層の両面に厚さ120μmのアルミシートをエポキシ系接着剤(ハンツマン製アルダライト2015)で接着したものである。この積層体の一方のアルミシートの全面に厚さ250μmの炭素繊維強化合成樹脂プリプレグシートをエポキシ系接着剤(ハンツマン製アルダライト2015)で接着して供試試験体を製造した。炭素繊維強化合成樹脂の炭素繊維含有率は60体積%、樹脂(エポキシ)含有率は40体積%である。
第3図に示すサンドイッチ構造の積層体(60インチサイズの長辺1328mm、短辺747mm(対角線長さ1524mm))の全面に補強層を接着して積層板を製作し、物性を測定した。この積層体は、発泡倍率1.5倍の厚さ2760μmの発泡ポリエチレン層の両面に厚さ120μmのアルミシートをエポキシ系接着剤(ハンツマン製アルダライト2015)で接着したものである。この積層体の一方のアルミシートの全面に厚さ250μmの炭素繊維強化合成樹脂プリプレグシートをエポキシ系接着剤(ハンツマン製アルダライト2015)で接着して供試試験体を製造した。炭素繊維強化合成樹脂の炭素繊維含有率は60体積%、樹脂(エポキシ)含有率は40体積%である。
炭素繊維の配向方向としては、
(1) 筐体用パネルの長手方向
(2) 筐体用パネルの短手方向
(3) 4軸積層(長手、短手、対角線方向、最外層を長手方向)
(4) 4軸積層(長手、短手、対角線方向、最外層を短手方向)
(5) 平織
の5通りとした。
(1) 筐体用パネルの長手方向
(2) 筐体用パネルの短手方向
(3) 4軸積層(長手、短手、対角線方向、最外層を長手方向)
(4) 4軸積層(長手、短手、対角線方向、最外層を短手方向)
(5) 平織
の5通りとした。
実施例1では、平織プリプレグシートとして、平織炭素繊維強化プリプレグシート(三菱樹脂(株)製HMFJ3113/984A1)を用いた。実施例2〜5では、一方向炭素繊維プリプレグシートとして、炭素繊維が弾性率320GPaのピッチ系のものである三菱樹脂(株)製HYEJ25M80PDを用いた。実施例6,7では、炭素繊維が弾性率200GPaのPAN系のものである三菱樹脂(株)製HYEJ25−36を用いた。
なお、対比のために、補強層のない、金属シート及び樹脂発泡体のみよりなる積層体についても測定した(比較例1)。
各積層板の補強層と反対側(図の下側)の板面を25℃の雰囲気に晒し、補強層側(図の上側)の板面を40℃、60℃又は80℃の雰囲気に60分間晒し、反りを測定した。結果を表1に示す。
表1より、全面に補強層を形成し、その補強面全体が温度上昇する場合は、繊維が短手方向に配向している方が長手方向よりもそり低減の効果が高いことがわかる。
<実施例8〜14、比較例2>
実施例1〜7及び比較例1おいて、発泡ポリエチレン層の厚さを3mm(3000μm)とし、積層体のサイズを800×1100mmとしたこと以外は同様の積層体を用いた。実施例8〜14では、この積層体の一方の面に、幅100mmの補強材(CFRP)を積層板の長辺側の淵に沿って長手方向にシートを補強層として貼り付けた。そして、各々について、補強層側を40℃、反対側を25℃としたときの反りを同様にして測定した。結果を表2に示す。
実施例1〜7及び比較例1おいて、発泡ポリエチレン層の厚さを3mm(3000μm)とし、積層体のサイズを800×1100mmとしたこと以外は同様の積層体を用いた。実施例8〜14では、この積層体の一方の面に、幅100mmの補強材(CFRP)を積層板の長辺側の淵に沿って長手方向にシートを補強層として貼り付けた。そして、各々について、補強層側を40℃、反対側を25℃としたときの反りを同様にして測定した。結果を表2に示す。
この表1,2より、ピッチ系炭素繊維を長手方向に配向させることにより、反りが著しく小さくなることが認められた。
<実施例15>
上記比較例1の積層体(第3図の補強層がないもの)に対し、第1,2図の通り、一方の面の長手方向の両辺縁部に、幅c、厚さ250μmの上記ピッチ系プリプレグシート又はPAN系プリプレグシートを繊維方向を長手方向としてエポキシ系接着剤で接着した。下面側温度を25℃とし、上面側温度を80℃としたときの反りの測定結果を第4図に示す。前述の通り、L=1328mm、W=747mmである。
上記比較例1の積層体(第3図の補強層がないもの)に対し、第1,2図の通り、一方の面の長手方向の両辺縁部に、幅c、厚さ250μmの上記ピッチ系プリプレグシート又はPAN系プリプレグシートを繊維方向を長手方向としてエポキシ系接着剤で接着した。下面側温度を25℃とし、上面側温度を80℃としたときの反りの測定結果を第4図に示す。前述の通り、L=1328mm、W=747mmである。
第4図の通り、ピッチ系炭素繊維の場合、幅cが0〜50mmの範囲では、幅cが大きくなるほど反りが小さくなる。反りはc=50mmで極小となり、50mm超では逆に若干大きくなる。そして、ピッチ系炭素繊維の場合、cが30〜100mm(c/W=30/747〜100/747=0.04〜0.13)であると、反りが十分に小さくなる。
PAN系の場合、cが大きくなると徐々に反りが小さくなるが、ピッチ系の場合よりも反りがやや大きい傾向が見られる。
<実施例16,17>
上記比較例2の積層体に対し、一方の面の長手方向の両辺縁部に、PAN系プリプレグシートHYEJ25−36よりなる幅c100mm、厚さt250μmの補強層を貼り付けた。炭素繊維の配向方向は次の通りである。
実施例16:長手方向
実施例17:長手方向+短手方向+長手方向の積層
上記比較例2の積層体に対し、一方の面の長手方向の両辺縁部に、PAN系プリプレグシートHYEJ25−36よりなる幅c100mm、厚さt250μmの補強層を貼り付けた。炭素繊維の配向方向は次の通りである。
実施例16:長手方向
実施例17:長手方向+短手方向+長手方向の積層
各パネルについて、パネルの長辺方向の両縁部の上下両面にそれぞれバンドヒータ(60W)を配置し、パネルの両サイドの長辺部を40℃に加熱して反りを測定した。結果を表3に示す。
<実施例18>
実施例16において、さらに対角線方向に幅100mmの補強片をX字状に貼り付けた。このパネルについても実施例16,17と同様の反り試験を行った。結果を表3に示す。
実施例16において、さらに対角線方向に幅100mmの補強片をX字状に貼り付けた。このパネルについても実施例16,17と同様の反り試験を行った。結果を表3に示す。
<比較例3>
補強片を何も設けていない比較例2の積層体(実施例16〜18のプリプレグシート貼着前のもの)についても、実施例16、17と同一の反り試験を行った。結果を表3に示す。
補強片を何も設けていない比較例2の積層体(実施例16〜18のプリプレグシート貼着前のもの)についても、実施例16、17と同一の反り試験を行った。結果を表3に示す。
<実施例19>
補強層を何も設けていない比較例2の積層体(実施例16〜18のプリプレグシート貼着前のもの)(ただし、寸法は820×1170mm)の端部周辺幅10mmの部位を折り曲げた後切断し、金属板積層複層板端面の樹脂発泡層が露出しないように金属板で端面を覆った。このようにして端面加工された積層体を実施例18と同様に炭素繊維強化プリプレグシートを貼り付け、実施例16、17と同一の反り試験を行ったところ、反りは0.0mmであった。また、パネル端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格相当の難燃性を有していた。結果を表3に示す。
補強層を何も設けていない比較例2の積層体(実施例16〜18のプリプレグシート貼着前のもの)(ただし、寸法は820×1170mm)の端部周辺幅10mmの部位を折り曲げた後切断し、金属板積層複層板端面の樹脂発泡層が露出しないように金属板で端面を覆った。このようにして端面加工された積層体を実施例18と同様に炭素繊維強化プリプレグシートを貼り付け、実施例16、17と同一の反り試験を行ったところ、反りは0.0mmであった。また、パネル端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格相当の難燃性を有していた。結果を表3に示す。
<実施例20>
LED照明看板用バックライト(シンエイ株式会社製)のアルミ天板1mmを実施例16のパネルに交換し、上下2灯のLED光源を60W(1辺当たり)に交換し、アクリル導光板8mmを5mm厚さのPMMA板(三菱レイヨン製アクリライト)に交換した。室温下で点灯し、60分後のパネルの反り量を測定したところ2.5mmであった。また、パネル端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格V−2相当の難燃性を有していた。
LED照明看板用バックライト(シンエイ株式会社製)のアルミ天板1mmを実施例16のパネルに交換し、上下2灯のLED光源を60W(1辺当たり)に交換し、アクリル導光板8mmを5mm厚さのPMMA板(三菱レイヨン製アクリライト)に交換した。室温下で点灯し、60分後のパネルの反り量を測定したところ2.5mmであった。また、パネル端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格V−2相当の難燃性を有していた。
<実施例21>
パネルとして実施例17のものを用いた他は実施例19と同じ試験を行ったところ、反りは1.5mmであった。また、パネル端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格相当の難燃性を有していた。
パネルとして実施例17のものを用いた他は実施例19と同じ試験を行ったところ、反りは1.5mmであった。また、パネル端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格相当の難燃性を有していた。
<実施例22>
パネルとして実施例18のものを用いた他は実施例19と同じ試験を行ったところ、反りは0.6mmであった。また、パネル端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格相当の難燃性を有していた。
パネルとして実施例18のものを用いた他は実施例19と同じ試験を行ったところ、反りは0.6mmであった。また、パネル端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格相当の難燃性を有していた。
<実施例23>
パネルとして実施例16で作製したパネルの補強層の反対面(裏面)にも同サイズで、同様の貼り付け方の補強層を設けた以外は実施例19と同じ試験を行ったところ、反りは0.0mmであった。
パネルとして実施例16で作製したパネルの補強層の反対面(裏面)にも同サイズで、同様の貼り付け方の補強層を設けた以外は実施例19と同じ試験を行ったところ、反りは0.0mmであった。
<比較例4>
実施例20において、パネルとして補強層のないもの(比較例3のもの)とした他は同じ試験を行ったところ、反り量は5mmであった。また、積層体端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格V−2相当の難燃性レベルに留まった。
実施例20において、パネルとして補強層のないもの(比較例3のもの)とした他は同じ試験を行ったところ、反り量は5mmであった。また、積層体端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格V−2相当の難燃性レベルに留まった。
<比較例5>
実施例21において、パネルとして補強層のないもの(比較例3のもの)とした他は同じ試験を行ったところ、反り量は7mmであった。また、積層体端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格V−2相当の難燃性レベルに留まった。
実施例21において、パネルとして補強層のないもの(比較例3のもの)とした他は同じ試験を行ったところ、反り量は7mmであった。また、積層体端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格V−2相当の難燃性レベルに留まった。
<比較例6>
実施例22において、パネルとして補強層のないもの(比較例3のもの)とした他は同じ試験を行ったところ、反り量は6mmであった。また、積層体端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格V−2相当の難燃性レベルに留まった。
実施例22において、パネルとして補強層のないもの(比較例3のもの)とした他は同じ試験を行ったところ、反り量は6mmであった。また、積層体端面に対して、難燃性規格UL94V−0準拠試験を行ったところ、同規格V−2相当の難燃性レベルに留まった。
1 積層パネル
2,2A,2B 積層体
3 補強層
4 金属シート
5 樹脂発泡体
10 シャーシ
30 プレス台
32 プレス型
2,2A,2B 積層体
3 補強層
4 金属シート
5 樹脂発泡体
10 シャーシ
30 プレス台
32 プレス型
Claims (16)
- 樹脂板の少なくとも一方の板面に金属シートを付着させた積層体と、
該金属シートの板面の少なくとも一部に付着された繊維強化合成樹脂よりなる補強層と
を備えてなる積層パネル。 - 請求項1において、該補強層は金属シートの外面に付着されていることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1又は2において、該補強層は金属シートの板面の一部にのみ設けられていることを特徴とする積層パネル。
- 請求項3において、該補強層は金属シートの縁部に沿って設けられていることを特徴とする積層パネル。
- 請求項3において、該補強層は熱源に近接する部分にのみ設けられていることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1又は2において、該補強層は金属シートの外面の全面に設けられていることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし6のいずれか1項において、前記樹脂板の両面に前記金属シートが付着されていることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし7のいずれか1項において、前記樹脂板が難燃剤を含むことを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし8のいずれか1項において、前記樹脂板は樹脂発泡体であることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし8のいずれか1項において、前記樹脂板は、周縁部が非発泡体よりなり、該周縁部を除いた部分が発泡体よりなることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし10のいずれか1項において、該積層パネルの端面において前記樹脂板の端面が難燃性材料で被覆されていることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし11のいずれか1項において、前記シートはアルミ又はアルミ合金製であることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし12のいずれか1項において、前記補強層の繊維強化樹脂の繊維が炭素繊維であることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし12のいずれか1項において、前記補強層は一方向引き揃えの炭素繊維強化合成樹脂よりなることを特徴とする積層パネル。
- 請求項1ないし14のいずれか1項の積層パネルよりなる筐体用パネル。
- 請求項15において、電子機器又は照明機器用であることを特徴とする筐体用パネル。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011112473A JP2012240302A (ja) | 2011-05-19 | 2011-05-19 | 積層パネル及び筐体用パネル |
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- 2011-05-19 JP JP2011112473A patent/JP2012240302A/ja active Pending
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