JP3971289B2

JP3971289B2 - Resin housing

Info

Publication number: JP3971289B2
Application number: JP2002340331A
Authority: JP
Inventors: 浩一木村; 貴光中村; 隆之藤原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-11-25
Also published as: JP2004175831A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電子機器筐体に関する。具体的には、本発明は、ノートパソコンや携帯電話などの電子機器用の樹脂筐体に関する。
【０００２】
近年、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡなどのように電子機器のモバイル化が進んでいる。これに伴い、電子機器の小型軽量化への要望が高まり、特に電子機器の全体質量において大きなウェートを占める（たとえば、ノートパソコンでは現在３０％程度）筐体の小型化および薄肉化が必要となっている。
【０００３】
一方、電子機器筐体には、外部から加わる荷重や衝撃に耐え得るように高強度であること、内蔵電子部品が生ずる熱を効率良く発散すること、リサイクル性に優れていることなどが要求される。したがって、これらの要求に対処すべく、電子機器筐体としては、金属筐体が採用されるようになってきた。
【０００４】
この金属筐体を構成する金属材料としては、機器の軽量化の観点より、マグネシウム（Ｍｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの軽金属を主成分とする軽合金が注目されている。特にＭｇは、構造材料として実用され得る単体金属のうち最も比強度が大きく、放熱性についてはＡｌに匹敵する程に高く、そのうえ比重についてはＡｌの約７割と小さい、という特長を有する。そのため、Ｍｇを主成分とするＭｇ合金は、電子機器筐体の構成材料として有用である。
【０００５】
しかし、Ｍｇ合金を用いた金属筐体は、樹脂筐体に比べて生産コストが高い。そのため、強度や熱伝導性において比較的高スペックが要求されていない部分に対してＭｇ合金を用いた金属筐体を使用することは、コスト的に不利である。したがって、比較的高スペックが要求されていない部分は、コスト的に有利な樹脂筐体を採用する方が好ましい。なお、比較的高スペックが要求されない部分としては、たとえば図１に示したように、ノートパソコンの筐体におけるＬＣＤブックカバー（ＬＣＤ保護部）などが挙げられる。
【０００６】
ところで、樹脂筐体において、石油を原料として作られた樹脂を主成分とした材料から構成される樹脂筐体は、原料の石油に限りがあるのに加え、環境への適応性が比較的低く、環境負荷が比較的大きい。そこで、石油を原料として作られた樹脂を主成分とした材料における上述のような問題点を改善するために、天然素材を原料として作られたポリ乳酸を主成分とした生分解性樹脂の電子機器筐体への適用が検討されるようになってきた。筐体の構成材料としてポリ乳酸を主成分とした生分解性樹脂を用いる技術がすでに公知となっている。（たとえば、特許文献１参照。）
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２４４６４５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１において開示されている技術では、生分解性樹脂のみによる強度不足を補うために、充填材として高強度繊維やタルクを充填することにより耐衝撃性を高めている。また、延焼を抑制するために、添加剤として水酸化マグネシウムなどの無機塩を添加することにより難燃性を高めている。
【０００９】
しかしながら、生分解性樹脂に対して高強度繊維などに加え、粒子状の水酸化マグネシウムなどを混入することは、樹脂、充填材および添加剤などからなる成形材料の流動性を低下させる。そのため、当該成形材料を用いて成形される成形体の成形性が低下する。また、水酸化マグネシウムを添加することにより難燃性を向上させるには、多量に添加する必要性がある。そのため、筐体内に粒子が多量に存在することになり、当該成形材料から得られる筐体は脆くなる。したがって、ポリ乳酸を主成分とした生分解性樹脂を用いた樹脂筐体を小型化および薄肉化が望まれる電子機器筐体として使用するには、未だ改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、Ｍｇ合金などを用いて生産される金属筐体よりコスト的に有利な樹脂筐体であって、環境負荷が小さく、かつ高強度、高難燃性有するとともに成形性や脆性に優れた樹脂筐体を提供することを目的とする。
【００１１】
【発明の開示】
上記の目的を達成するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
【００１２】
すなわち、本発明によって提供される樹脂筐体は、ポリ乳酸を主成分として含む樹脂と、充填材としてのガラス繊維と、添加剤としてのリン酸系難燃剤との混合物から構成され、前記樹脂としては前記主成分たるポリ乳酸以外にはポリブチレンテレフタレートのみを含むことを特徴としている。
【００１３】
ポリ乳酸は、生分解性を有する樹脂である。したがって、ポリ乳酸を主成分とした樹脂を用いて樹脂筐体を作製したことにより、筐体は生分解性を有している。具体的には、当該樹脂筐体は、そのまま地中に埋没しても地中に存在する微生物によって自然に分解される。また、当該樹脂筐体は、燃焼してもダイオキシンなどの有害物質が発生しないのに加え、二酸化炭素の排出量も少ない。そのため、環境負荷が小さく、対環境性に非常に優れている。
【００１４】
ポリ乳酸を主成分とした樹脂に充填材としてガラス繊維を加えることにより補強され、曲げ弾性率が向上する。つまり、剛性が大きくなる。また、通常、樹脂にガラス繊維を充填することにより低下する傾向があるアイゾット衝撃強度が、ポリ乳酸を主成分とする樹脂に充填する場合においては大きくなる。つまり、粘弾性が大きくなる。したがって、混合物の剛性および粘弾性がともに高まることにより、強度面においてはより薄肉化した筐体の成形が可能となる。
【００１５】
ポリ乳酸を主成分とした樹脂に添加剤としてリン酸系難燃剤を加えることにより、難燃性が向上して延焼が抑制できるとともに、混合物の流動性が向上する。そのため、ガラス繊維を加えることに起因する流動性の低下分が相殺され、混合物の流動性低下は抑制される。したがって、より優れた成形性を確保することができる。また、リン酸系難燃剤は、無機塩からなる難燃剤に比べて少ない量で難燃性の向上が図れる。そのため、無機塩からなる難燃剤のように粒子状のものを多量に加える必要性がない。したがって、粒子状の難燃剤を多量に加えることに起因する脆弱化を抑制することができる。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
ポリブチレンテレフタレートは、ポリエステル系でポリ乳酸と似たポリマー構造を有している。そのため、ポリ乳酸とポリブチレンテレフタレートとは、部分相溶性を示す。加えて、ポリブチレンテレフタレートは、結晶性樹脂であり、結晶化速度が大きい。そのため、樹脂の結晶化が促進されることになり筐体の衝撃強度および耐熱性が向上する。また、ポリブチレンテレフタレートは、ポリ乳酸に比べて高い流動性を有している。これにより、樹脂自体の流動性が向上するため、成形性が良くなるとともにガラス繊維などの繊維状充填材の配向性も緩和される。
【００１９】
ポリブチレンテレフタレートは、樹脂に占める重量比率が１０〜４０％であることが好ましい。重量比率が１０％未満では、上述のような効果を十分に得ることができない。また、重量比率が４０％を超えると、ポリブチレンテレフタレートが生分解性を有していないため樹脂の生分解性の能力が不十分となり好ましくない。
【００２０】
好ましくは、ガラス繊維は、ポリ乳酸によりコーティングされている。このような構成にすることにより、樹脂とコーティングされたガラス繊維との相溶性（馴染み）が向上する。相溶性が向上することにより、ガラス繊維による樹脂の補強がより効果的となり、より剛性および粘弾性が向上する。
【００２１】
好ましい実施形態としては、樹脂に主成分として含まれるポリ乳酸の分子量は、１４５０００〜２０００００であり、コーティングに使用するポリ乳酸の分子量は、１３００００以下である。分子量が比較的小さいポリ乳酸は、粘性が比較的低いので、コーティングをより均一、かつ容易に行うことができる。
【００２２】
添加されるガラス繊維の長さは、１〜２５ｍｍであり、好ましくは５〜１５ｍｍである。繊維長さが大きいほど補強効果が大きく、曲げ弾性率が向上する。つまり、剛性がより大きくなる。繊維長さが１ｍｍ未満では、繊維長さによる十分な補強効果が得られず、繊維長さが２５ｍｍを超えると流動性の低下が大きく、成形性などの点で好ましくない。
【００２３】
好ましい実施形態としては、ガラス繊維の充填量は、５〜４０ｗｔ％である。充填量が５ｗｔ％未満では、ガラス繊維による補強効果が十分に得られない。また、充填量が４０ｗｔ％を超えると、混合物の比重が大きくなり過ぎるとともに、流動性が低下するため成形性が悪化する。加えて、成形時に繊維が表面に浮いてくるため外観上も悪くなり好ましくない。
【００２４】
好ましい実施形態としては、リン酸系難燃剤は、トリフェニルホスフェート、トリクジルホスフェート、レゾルシノールビス、ビスフェノールＡビス、レゾルシノールＮビスホスフェートからなる群より選ばれる。
【００２５】
好ましい実施形態としては、リン酸系難燃剤の添加量は、３〜３０ｗｔ％である。添加量が３ｗｔ％未満では、リン酸系難燃剤による難燃性向上の効果を十分に得ることができない。また、添加量が３０ｗｔ％を超えると、混合物の流動性が必要以上に良くなり過ぎるため好ましくない。
【００２６】
好ましい実施形態としては、混合物は、追加の充填材としてタルクをさらに含んでいる。タルクを混入することにより、結晶化し難いポリ乳酸が、タルクを核として結晶化し易くなる。これにより、ポリ乳酸の結晶化が促進され、筐体の衝撃強度および耐熱性が向上に繋がる。
【００２７】
好ましい実施形態としては、タルクの充填量は、５〜４０ｗｔ％である。充填量が５ｗｔ％未満では、タルクを混入することによるポリ乳酸の結晶化促進効果が十分に得られない。また、充填量が４０ｗｔ％を超えると、混合物の比重が大きくなり過ぎるとともに、流動性の低下に起因して成形性が悪化する。
【００２８】
好ましい実施形態としては、混合物は、追加の添加剤としてフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、重金属不活性化剤のうちの少なくとも１つをさらに含んでいる。前記追加の添加剤は、樹脂の熱劣化過程で生じる遊離基を補足し、非ラジカル化することができる。これにより、熱による劣化反応を抑制できるので樹脂の耐熱性が向上する。
【００２９】
好ましい実施形態としては、前記追加の添加剤の添加量は、５〜１０ｗｔ％である。添加量が５ｗｔ％未満では、樹脂が熱劣化する際に生じる遊離基を非ラジカル化することができる割合が小さく、十分に耐熱性の向上を図ることができない。また、添加量が１０ｗｔ％を超えると、対環境性に優れた生分解性樹脂の割合を必要以上に低下させてしまい好ましくない。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明の実施例を参考例および比較例とともに具体的に説明する。
【００３１】
【参考例１】
＜成形材料の調製＞
ポリ乳酸（商品名：レイシアＨ１００Ｊ、三井化学製）およびポリブチレンサクシネート（商品名：ビオノーレ１０２０、昭和高分子製）からなる樹脂と、平均繊維長さ３ｍｍのガラス繊維（商品名：ＣＳ０３ＪＡＦＴ５９２、旭ファイバーガラス製）と、トリクジルホスフェート（商品名：フォスフレックス、アクゾノーベル株式会社製）とを混練機（商品名：ＫＺＷ１５−３０ＭＧ、テクノベル製）を用いて混練し、成形材料を調整した。樹脂におけるポリ乳酸とポリブチレンサクシネートとの配合比は、７：３（＝ポリ乳酸：ポリブチレンサクシネート、重量比）とした。また、成形材料における樹脂、ガラス繊維およびトリクジルホスフェートの配合比は、８０：１０：１０（＝樹脂：ガラス繊維：トリクジルホスフェート、ｗｔ％比）とした。成形材料の組成を表１に掲げた。なお、混練機におけるシリンダ温度は、１８０℃、スクリューの回転数は、１５０ｒｐｍとした。
【００３２】
＜曲げ強度測定＞
上述のようにして得た成形材料から、射出成形により、ＪＩＳＺ２２０４１号試験片（１２ｍｍ×１２７ｍｍ×３．２ｍｍ）を作成し、曲げ強度を測定した。具体的には、万能試験機（商品名：ＩＮＳＴＯＲＯＮ５５８１、インストロンジャパン製）を使用し、ＪＩＳＫ７０５５に準拠して、各試験片について３点曲げ試験を行った。試験条件は、支持２点間距離（スパン）を５１．２ｍｍとし、当該支持２点間の略中央に対する負荷の荷重速度を２ｍｍ／ｍｉｎとした。その結果を表２に掲げた。
【００３３】
＜アイゾット衝撃強度測定＞
上述のようにして得た成形材料から、射出成形により、ＪＩＳＺ２２０４２号Ａ試験片（１２ｍｍ×６４ｍｍ×３．２ｍｍ、ノッチ２．５４ｍｍ）を作成し、アイゾット衝撃強度を測定した。具体的には、アイゾット衝撃試験機（商品名：Ｂ−１２１２０２４０３、東洋精機製）を使用し、ＪＩＳＫ７１１０に準拠して、アイゾット衝撃試験を行った。その結果を表２に掲げた。
【００３４】
＜流動性の評価＞
上述のようにして得た成形材料から、図１に示すノートパソコン筐体（２６５ｍｍ×１７５ｍｍ×０．８ｍｍ）を射出成形し、その射出成形時における射出圧力を、流動性を示すパラメータとして流動性の良否を評価した。その結果を表２に掲げた。なお、ここでの射出圧力とは、定格圧力に対する実際の射出圧力の割合を百分率で表したものである。
【００３５】
＜成形性（外観）の評価＞
上述のようにして得た成形材料から射出成形した図１に示すノートパソコン筐体（２６５ｍｍ×１７５ｍｍ×０．８ｍｍ）の外観を観察することにより、ひけ、ばりなどの発生の程度から成形性の良否を評価した。その結果を表２に掲げた。
【００３６】
＜難燃性の評価＞
上述のようにして得た成形材料から、射出成形により、燃焼試験用試験片（１２５ｍｍ×１３ｍｍ×１ｍｍ）を作成し、燃焼試験を行った。具体的には、ＵＬ９４垂直燃焼試験法に準拠した方法により、ＵＬ燃焼テストチャンバー（商品名：ＨＶＵＬ、東洋精機製）で約２．５ｃｍのバーナー炎を当該試験片に接触させて燃焼試験を行い、有炎燃焼持続時間、無炎燃焼持続時間および無炎燃焼時間に基づき、難燃性を評価した。その結果を表２に掲げた。
【００３７】
ＵＬ９４垂直燃焼試験法は、５本の試験片を用いて行われる。垂直に支持した各試験片の下端にバーナー炎を接炎して１０秒間保ち（１回目の接炎）、その後バーナー炎を試験片から離す。離炎後３０秒以内に試験片の炎が消えれば、前記下端にバーナー炎をさらに１０秒間接炎し（２回目の接炎）、その後バーナー炎を試験片から離す。ＵＬ９４垂直燃焼試験法の評価は、１回目および２回目の接炎終了後の有炎燃焼持続時間、２回目の接炎終了後の有炎燃焼持続時間および無炎燃焼持続時間の合計、５本の試験片の有炎燃焼持続時間の合計、並びに燃焼落下物（ドリップ）の有無から４段階（Ｖ−０，Ｖ−１，Ｖ−２，該当無し（−））で評価される。Ｖ−０の条件は、１回目、２回目ともに有炎燃焼持続時間が１０秒以内であること、２回目の有炎燃焼持続時間および無炎燃焼持続時間の合計が３０秒以内であること、５本の試験片の有炎燃焼持続時間の合計が５０秒以内であること、燃焼落下物がないことである。Ｖ−１，Ｖ−２の条件は、１回目、２回目ともに有炎燃焼持続時間が３０秒以内であること、２回目の有炎燃焼持続時間および無炎燃焼持続時間の合計が６０秒以内であること、５本の試験片の有炎燃焼持続時間の合計が２５０秒以内であることであり、Ｖ−２のみ燃焼落下物が許容される。また、前記Ｖ−０，Ｖ−１，Ｖ−２のいずれにも該当しない場合は、該当無しとする。
【００３８】
【参考例２】
添加剤をトリクジルホスフェートに代えてトリフェニルホスフェート（商品名：フォスフレックスＴＰＰ、アクゾノーベル株式会社製）とした以外は参考例１と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表１に掲げた。また、参考例１と同様に、上述のようにして得た成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、その結果を表２に掲げた。
【００３９】
【参考例３】
充填材をガラス繊維に代えて平均分子量１３００００以下のポリ乳酸によりコーティングが施されたガラス繊維とした以外は参考例１と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表１に掲げた。また、参考例１と同様に、上述のようにして得た成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、その結果を表２に掲げた。
【００４０】
【参考例４】
充填材を平均繊維長さ３ｍｍのガラス繊維に代えて平均繊維長さ１０ｍｍのガラス繊維とした以外は参考例１と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表１に掲げた。また、参考例１と同様に、上述のようにして得た成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、その結果を表２に掲げた。
【００４１】
【比較例１，２】
添加剤としてのトリクジルホスフェートを含まず、成形材料における樹脂およびガラス繊維の配合比を、比較例１では９０：１０（＝樹脂：ガラス繊維、ｗｔ％比）、比較例２では８０：２０（＝樹脂：ガラス繊維、ｗｔ％比）とした以外は実施例１と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表１に掲げた。また、参考例１と同様に、上述のようにして得た各成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、それらの結果を表２に掲げた。
【００４２】
【比較例３】
樹脂におけるポリ乳酸とポリブチレンサクシネートとの配合比を、５：５（＝ポリ乳酸：ポリブチレンサクシネート、重量比）としたこと、および充填材としてガラス繊維に代えてタルクとし、成形材料における樹脂、タルクおよびトリクジルホスフェートの配合比を、６０：３０：１０（＝樹脂：タルク：トリクジルホスフェート、ｗｔ％比）としたこと以外は参考例１と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表１に掲げた。また、実施例１と同様に、上述のようにして得た各成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、それらの結果を表２に掲げた。
【００４３】
【比較例４】
樹脂におけるポリ乳酸とポリブチレンサクシネートとの配合比を、５：５（＝ポリ乳酸：ポリブチレンサクシネート、重量比）としたこと、および充填材としてガラス繊維に代えてタルクとし、成形材料における樹脂、タルクおよびトリフェニルホスフェートの配合比を、６０：３０：１０（＝樹脂：タルク：トリフェニルホスフェート、ｗｔ％比）としたこと以外は参考例２と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表１に掲げた。また、参考例１と同様に、上述のようにして得た各成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、それらの結果を表２に掲げた。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【表２】

【００４６】
表１および表２を参照すると、参考例１〜４の成形材料は、強度を示す曲げ強度とアイゾット衝撃強度、流動性、成形性および難燃性の全ての項目で基準値を満たしている。ここでの基準値とは、成形材料が生分解性を有する範囲で、かつ難燃性がＵＬ９４でＶ−２を達成するように設定された目標値である。そのため、参考例１〜４に示す成形材料を用いて射出成形することにより成形された樹脂筐体は、強度、難燃性および成形性（外観）に優れている。したがって、参考例１〜４の成形材料から得られる樹脂筐体は、高強度かつ高難燃性が要求される電子機器筐体として適用可能である。一方、比較例１，２の成形材料は、強度的に所定の基準を満たしているものの難燃性が乏しく、また比較例３，４の成形材料は、難燃性の基準は満たしているものの強度的に所定の基準値を満たしていない。したがって、比較例１〜４の成形材料から得られる樹脂筐体は、高強度かつ高難燃性が要求される電子機器筐体として適用不可能である。
【００４７】
【実施例１〜４】
樹脂中のポリブチレンサクシネートに代えてポリブチレンテレフタレート（商品名：トレコン、東レ製）とした以外は参考例１〜４と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表３に掲げた。また、参考例１〜４と同様に、上述のようにして得た成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、その結果を表４に掲げた。
【００４８】
【比較例５，６】
添加剤としてのトリクジルホスフェートを含まず、成形材料における樹脂およびガラス繊維の配合比を、比較例５では９０：１０（＝樹脂：ガラス繊維、ｗｔ％比）、比較例６では８０：２０（＝樹脂：ガラス繊維、ｗｔ％比）とした以外は実施例５と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表３に掲げた。また、参考例１と同様に、上述のようにして得た各成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、それらの結果を表４に掲げた。
【００４９】
【比較例７，８】
充填材としてガラス繊維に代えてタルクとし、添加剤としてのトリクジルホスフェートを含まず、成形材料における樹脂およびタルクの配合比を、比較例７では９０：１０（＝樹脂：タルク、ｗｔ％比）、比較例８では７０：３０（＝樹脂：タルク、ｗｔ％比）とした以外は実施例５と同様にして成形材料を調製した。成形材料の組成を表３に掲げた。また、参考例１と同様に、上述のようにして得た各成形材料を用いて曲げ強度測定、アイゾット衝撃強度測定、流動性の評価、成形性（外観）の評価および難燃性の評価を行い、それらの結果を表４に掲げた。
【００５０】
【表３】

【００５１】
【表４】

【００５２】
表３および表４を参照すると、実施例１〜４の成形材料は、強度を示す曲げ強度とアイゾット衝撃強度、流動性、成形性および難燃性の全ての項目で基準値を満たしている。ここでの基準値とは、成形材料が生分解性を有する範囲で、かつ難燃性がＵＬ９４でＶ−０を達成するように設定された目標値である。そのため、実施例１〜４に示す成形材料を用いて射出成形することにより成形された樹脂筐体は、強度、難燃性および成形性（外観）に優れている。したがって、実施例１〜４の成形材料から得られる樹脂筐体は、高強度かつ高難燃性が要求される電子機器筐体として適用可能である。一方、比較例５，６の成形材料は、強度的に所定の基準をほぼ満たしているものの難燃性が乏しく、また比較例７，８の成形材料は、強度的に不十分であるのに加え、成形性および難燃性の基準も満たしていない。したがって、比較例５〜８の成形材料から得られる樹脂筐体は、高強度かつ高難燃性が要求される電子機器筐体として適用不可能である。
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係る樹脂筐体は、ポリ乳酸を主成分とした樹脂を含む成形材料により成形されているため生分解性を有している。そのため、環境負荷が小さく、対環境性に非常に優れている。また、前記樹脂にガラス繊維およびリン酸系難燃剤を混合することにより電子機器筐体として必要な強度および難燃性を有する樹脂筐体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂筐体の一例として、ノートパソコンのＬＣＤフロントカバーを表す。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an electronic device casing. Specifically, the present invention relates to a resin casing for electronic devices such as notebook computers and mobile phones.
[0002]
In recent years, electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and PDAs have become mobile. As a result, there is an increasing demand for smaller and lighter electronic devices, and especially the overall weight of electronic devices occupies a large weight (for example, about 30% for notebook computers), and the housing must be made smaller and thinner. ing.
[0003]
On the other hand, electronic equipment casings are required to be strong enough to withstand external loads and shocks, to efficiently dissipate heat generated by built-in electronic components, and to be highly recyclable. The Therefore, in order to cope with these requirements, a metal casing has been adopted as an electronic apparatus casing.
[0004]
As a metal material constituting the metal casing, a light alloy mainly composed of a light metal such as magnesium (Mg) or aluminum (Al) has attracted attention from the viewpoint of reducing the weight of the device. In particular, Mg has the largest specific strength among single metals that can be used as a structural material, and has a feature that heat dissipation is as high as that of Al, and specific gravity is about 70% smaller than that of Al. Therefore, an Mg alloy containing Mg as a main component is useful as a constituent material of an electronic device casing.
[0005]
However, a metal casing using an Mg alloy has a higher production cost than a resin casing. For this reason, it is disadvantageous in terms of cost to use a metal housing using an Mg alloy for a portion where relatively high specifications are not required in strength and thermal conductivity. Accordingly, it is preferable to adopt a resin housing that is advantageous in terms of cost for a portion where a relatively high specification is not required. As a part where a relatively high specification is not required, for example, as shown in FIG. 1, there is an LCD book cover (LCD protection unit) in a casing of a notebook personal computer.
[0006]
By the way, in the resin casing, the resin casing composed of a material mainly composed of resin made from petroleum is not limited to the petroleum of the raw material, and has relatively low adaptability to the environment. The environmental impact is relatively large. Therefore, in order to remedy the above-mentioned problems in materials mainly composed of resin made from petroleum, biodegradable resin electrons made mainly from polylactic acid made from natural materials are used. Application to equipment casings has been studied. A technique using a biodegradable resin containing polylactic acid as a main component as a constituent material of a housing is already known. (For example, see Patent Document 1.)
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-244645 A
[Problems to be solved by the invention]
In the technique disclosed in Patent Document 1, impact resistance is enhanced by filling high-strength fibers or talc as a filler in order to compensate for insufficient strength due to only the biodegradable resin. Moreover, in order to suppress a fire spread, the flame retardance is improved by adding inorganic salts, such as magnesium hydroxide, as an additive.
[0009]
However, the mixing of particulate magnesium hydroxide in addition to high-strength fibers and the like into the biodegradable resin lowers the fluidity of the molding material composed of the resin, filler, additive and the like. Therefore, the moldability of the molded object shape | molded using the said molding material falls. Moreover, in order to improve a flame retardance by adding magnesium hydroxide, it is necessary to add in a large amount. Therefore, a large amount of particles are present in the casing, and the casing obtained from the molding material becomes brittle. Therefore, there is still room for improvement in order to use a resin housing using a biodegradable resin mainly composed of polylactic acid as an electronic device housing that is desired to be reduced in size and thickness.
[0010]
The present invention has been conceived under such circumstances, and is a resin casing that is more cost-effective than a metal casing produced using an Mg alloy or the like, and has a low environmental load. And it aims at providing the resin housing | casing which was excellent in the moldability and brittleness while having high intensity | strength and high flame retardance.
[0011]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
[0012]
That is, the resin housing provided by the present invention, a resin containing polylactic acid as a main component, a glass fiber as a filler, is composed of a mixture of phosphoric acid-based flame retardants as additives, as the resin Is characterized by containing only polybutylene terephthalate in addition to the above-mentioned polylactic acid .
[0013]
Polylactic acid is a biodegradable resin. Therefore, the housing is biodegradable by producing a resin housing using a resin mainly composed of polylactic acid. Specifically, even if the resin casing is buried in the ground as it is, it is naturally decomposed by microorganisms existing in the ground. In addition, the resin casing does not generate harmful substances such as dioxin even when burned, and also emits less carbon dioxide. For this reason, the environmental load is small and the environment is very excellent.
[0014]
It is reinforced by adding glass fiber as a filler to a resin mainly composed of polylactic acid, and the flexural modulus is improved. That is, the rigidity is increased. In addition, the Izod impact strength, which tends to decrease by filling glass fibers into a resin, is usually increased when filling a resin containing polylactic acid as a main component. That is, viscoelasticity increases. Accordingly, the rigidity and viscoelasticity of the mixture are both increased, so that a casing having a thinner wall can be formed in terms of strength.
[0015]
By adding a phosphoric acid-based flame retardant as an additive to a resin mainly composed of polylactic acid, flame retardancy is improved and fire spread can be suppressed, and the fluidity of the mixture is improved. Therefore, the decrease in fluidity due to the addition of glass fibers is offset, and the decrease in fluidity of the mixture is suppressed. Therefore, more excellent moldability can be ensured. In addition, the phosphoric acid flame retardant can improve the flame retardancy in a smaller amount than the flame retardant made of an inorganic salt. Therefore, there is no need to add a large amount of particulate matter like a flame retardant made of an inorganic salt. Therefore, weakening caused by adding a large amount of particulate flame retardant can be suppressed.
[0016]
[0017]
[0018]
Polybutylene terephthalate is a polyester type and has a polymer structure similar to polylactic acid. Therefore, polylactic acid and polybutylene terephthalate show partial compatibility. In addition, polybutylene terephthalate is a crystalline resin and has a high crystallization rate. Therefore, crystallization of the resin is promoted, and the impact strength and heat resistance of the housing are improved. In addition, polybutylene terephthalate has higher fluidity than polylactic acid. Thereby, since the fluidity | liquidity of resin itself improves, a moldability improves and the orientation of fibrous fillers, such as glass fiber, is also eased.
[0019]
Polybutylene terephthalate preferably has a weight ratio of 10 to 40% in the resin. If the weight ratio is less than 10%, the above effects cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the weight ratio exceeds 40%, polybutylene terephthalate does not have biodegradability, so that the biodegradability ability of the resin becomes insufficient, which is not preferable.
[0020]
Preferably, the glass fiber is coated with polylactic acid. By adopting such a configuration, the compatibility (familiarity) between the resin and the coated glass fiber is improved. By improving the compatibility, the reinforcement of the resin with glass fibers becomes more effective, and the rigidity and viscoelasticity are further improved.
[0021]
In a preferred embodiment, the molecular weight of polylactic acid contained as a main component in the resin is 145000 to 200000, and the molecular weight of polylactic acid used for coating is 130,000 or less. Since polylactic acid having a relatively low molecular weight has a relatively low viscosity, coating can be performed more uniformly and easily.
[0022]
The length of the glass fiber to be added is 1 to 25 mm, preferably 5 to 15 mm. The greater the fiber length, the greater the reinforcing effect and the higher the flexural modulus. That is, the rigidity is further increased. If the fiber length is less than 1 mm, a sufficient reinforcing effect due to the fiber length cannot be obtained, and if the fiber length exceeds 25 mm, the fluidity is greatly lowered, which is not preferable in terms of moldability.
[0023]
In a preferred embodiment, the glass fiber filling amount is 5 to 40 wt%. When the filling amount is less than 5 wt%, the reinforcing effect by the glass fiber cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the filling amount exceeds 40 wt%, the specific gravity of the mixture becomes too large, and the fluidity is lowered, so that the moldability is deteriorated. In addition, since the fibers float on the surface at the time of molding, the appearance is deteriorated, which is not preferable.
[0024]
In a preferred embodiment, the phosphoric acid flame retardant is selected from the group consisting of triphenyl phosphate, trixyl phosphate, resorcinol bis, bisphenol A bis, resorcinol N bisphosphate.
[0025]
As preferable embodiment, the addition amount of a phosphoric acid type flame retardant is 3-30 wt%. When the addition amount is less than 3 wt%, the effect of improving the flame retardancy by the phosphoric acid flame retardant cannot be sufficiently obtained. Moreover, when the addition amount exceeds 30 wt%, the fluidity of the mixture becomes unnecessarily good, which is not preferable.
[0026]
In a preferred embodiment, the mixture further includes talc as an additional filler. By incorporating talc, polylactic acid which is difficult to crystallize is easily crystallized with talc as a nucleus. Thereby, crystallization of polylactic acid is promoted, and the impact strength and heat resistance of the housing are improved.
[0027]
In a preferred embodiment, the filling amount of talc is 5 to 40 wt%. When the filling amount is less than 5 wt%, the effect of promoting crystallization of polylactic acid by mixing talc cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the filling amount exceeds 40 wt%, the specific gravity of the mixture becomes too large, and the moldability deteriorates due to the decrease in fluidity.
[0028]
In a preferred embodiment, the mixture further includes at least one of a phenolic antioxidant, a phosphorus antioxidant, a thioether antioxidant, and a heavy metal deactivator as an additional additive. The additional additive can capture free radicals generated during the thermal degradation process of the resin and can be made non-radical. Thereby, since the deterioration reaction due to heat can be suppressed, the heat resistance of the resin is improved.
[0029]
In a preferred embodiment, the additional additive is added in an amount of 5 to 10 wt%. If the amount added is less than 5 wt%, the ratio of free radicals generated when the resin is thermally deteriorated is non-radical, and the heat resistance cannot be sufficiently improved. Moreover, when the addition amount exceeds 10 wt%, the ratio of the biodegradable resin having excellent environmental properties is undesirably reduced.
[0030]
【Example】
Next, examples of the present invention will be specifically described together with reference examples and comparative examples .
[0031]
[ Reference Example 1]
<Preparation of molding material>
Resin composed of polylactic acid (trade name: Lacia H100J, manufactured by Mitsui Chemicals) and polybutylene succinate (trade name: Bionore 1020, manufactured by Showa High Polymer) and glass fiber having an average fiber length of 3 mm (trade name: CS03JAFT592, Asahi Fiber glass) and trixyl phosphate (trade name: Fosflex, manufactured by Akzo Nobel Co., Ltd.) were kneaded using a kneader (trade name: KZW15-30MG, manufactured by Technovel) to adjust the molding material. The blending ratio of polylactic acid and polybutylene succinate in the resin was 7: 3 (= polylactic acid: polybutylene succinate, weight ratio). Moreover, the compounding ratio of the resin, glass fiber, and trixyl phosphate in the molding material was set to 80:10:10 (= resin: glass fiber: trixyl phosphate, wt% ratio). The composition of the molding material is listed in Table 1. The cylinder temperature in the kneader was 180 ° C., and the screw rotation speed was 150 rpm.
[0032]
<Measurement of bending strength>
A JIS Z 2204 No. 1 test piece (12 mm × 127 mm × 3.2 mm) was prepared from the molding material obtained as described above by injection molding, and the bending strength was measured. Specifically, a universal testing machine (trade name: INSTRONON 5581, manufactured by Instron Japan) was used, and a three-point bending test was performed on each test piece in accordance with JIS K 7055. The test conditions were such that the distance (span) between the two support points was 51.2 mm, and the load speed of the load with respect to the approximate center between the two support points was 2 mm / min. The results are listed in Table 2.
[0033]
<Izod impact strength measurement>
A JIS Z 2204 No. 2 A test piece (12 mm × 64 mm × 3.2 mm, notch 2.54 mm) was prepared from the molding material obtained as described above by injection molding, and the Izod impact strength was measured. Specifically, using an Izod impact tester (trade name: B-121202403, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.), an Izod impact test was conducted according to JIS K 7110. The results are listed in Table 2.
[0034]
<Evaluation of fluidity>
From the molding material obtained as described above, the notebook PC casing (265 mm × 175 mm × 0.8 mm) shown in FIG. 1 is injection-molded, and the injection pressure at the time of injection molding is used as a parameter indicating fluidity. The quality of the was evaluated. The results are listed in Table 2. In addition, the injection pressure here represents the ratio of the actual injection pressure with respect to a rated pressure in percentage.
[0035]
<Evaluation of formability (appearance)>
By observing the appearance of the notebook computer casing (265 mm × 175 mm × 0.8 mm) shown in FIG. 1 injection-molded from the molding material obtained as described above, the moldability can be determined from the degree of occurrence of sink marks and flashes. The quality was evaluated. The results are listed in Table 2.
[0036]
<Evaluation of flame retardancy>
From the molding material obtained as described above, a test piece for combustion test (125 mm × 13 mm × 1 mm) was prepared by injection molding, and a combustion test was performed. Specifically, according to a method based on the UL94 vertical combustion test method, a combustion test is performed by bringing a burner flame of about 2.5 cm into contact with the test piece in a UL combustion test chamber (trade name: HVUL, manufactured by Toyo Seiki). The flame retardancy was evaluated based on the flame burning duration, the flameless burning duration, and the flameless burning time. The results are listed in Table 2.
[0037]
The UL94 vertical combustion test method is performed using five test pieces. Burner flame is applied to the lower end of each vertically supported test piece and held for 10 seconds (first flame contact), after which the burner flame is separated from the test piece. If the flame of the test piece disappears within 30 seconds after the flame is released, the burner flame is indirectly flamed at the lower end for another 10 seconds (second flame contact), and then the burner flame is separated from the test piece. Evaluation of UL94 vertical combustion test method is the sum of the flaming combustion duration after the end of the first and second flame contact, the total of the flammable and non-flame duration after the second flame contact, 5 The test piece is evaluated in four stages (V-0, V-1, V-2, not applicable (-)) based on the total flammable combustion duration of the test piece and the presence or absence of combustion fallen objects (drip). The condition of V-0 is that the flammable combustion duration is within 10 seconds for both the first and second times, and the total of the second flammable combustion duration and the flameless combustion duration is within 30 seconds, The total of the flammable combustion durations of the five test pieces is within 50 seconds, and there are no burning fallen objects. The conditions of V-1 and V-2 are that the flammable combustion duration is within 30 seconds for both the first and second time, and the total of the second flammable combustion duration and flameless combustion duration is within 60 seconds The total of the flammable combustion durations of the five test pieces is within 250 seconds, and only V-2 is allowed to fall. Further, if it does not correspond to any of the above V-0, V-1, and V-2, it is determined not to be applicable.
[0038]
[ Reference Example 2]
A molding material was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that triphenyl phosphate (trade name: Fosflex TPP, manufactured by Akzo Nobel Co., Ltd.) was used instead of the trixyl phosphate. The composition of the molding material is listed in Table 1. Further, as in Reference Example 1, using the molding material obtained as described above, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardancy evaluation were performed. The results are shown in Table 2.
[0039]
[ Reference Example 3]
A molding material was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the glass fiber was replaced with a glass fiber coated with polylactic acid having an average molecular weight of 130,000 or less. The composition of the molding material is listed in Table 1. Further, as in Reference Example 1, using the molding material obtained as described above, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardancy evaluation were performed. The results are shown in Table 2.
[0040]
[ Reference Example 4]
A molding material was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the filler was replaced with glass fibers having an average fiber length of 3 mm and glass fibers having an average fiber length of 10 mm. The composition of the molding material is listed in Table 1. Further, as in Reference Example 1, using the molding material obtained as described above, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardancy evaluation were performed. The results are shown in Table 2.
[0041]
[Comparative Examples 1 and 2]
Trixyl phosphate as an additive is not included, and the mixing ratio of the resin and the glass fiber in the molding material is 90:10 (= resin: glass fiber, wt% ratio) in Comparative Example 1, and 80:20 in Comparative Example 2 ( = Resin: Glass fiber, wt% ratio) A molding material was prepared in the same manner as in Example 1. The composition of the molding material is listed in Table 1. Similarly to Reference Example 1, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardance evaluation were performed using each molding material obtained as described above. The results are shown in Table 2.
[0042]
[Comparative Example 3]
The blending ratio of polylactic acid and polybutylene succinate in the resin was 5: 5 (= polylactic acid: polybutylene succinate, weight ratio), and talc was used instead of glass fiber as the filler. A molding material was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the blending ratio of the resin, talc, and tricydyl phosphate was 60:30:10 (= resin: talc: tricuxyl phosphate, wt% ratio). The composition of the molding material is listed in Table 1. Similarly to Example 1, using each molding material obtained as described above, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardancy evaluation are performed. The results are shown in Table 2.
[0043]
[Comparative Example 4]
The blending ratio of polylactic acid and polybutylene succinate in the resin was 5: 5 (= polylactic acid: polybutylene succinate, weight ratio), and talc was used instead of glass fiber as the filler. A molding material was prepared in the same manner as in Reference Example 2 except that the blending ratio of resin, talc and triphenyl phosphate was 60:30:10 (= resin: talc: triphenyl phosphate, wt% ratio). The composition of the molding material is listed in Table 1. Similarly to Reference Example 1, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardance evaluation were performed using each molding material obtained as described above. The results are shown in Table 2.
[0044]
[Table 1]

[0045]
[Table 2]

[0046]
Referring to Tables 1 and 2, the molding materials of Reference Examples 1 to 4 satisfy the standard values in all items of bending strength, Izod impact strength, fluidity, moldability, and flame retardancy. The reference value here is a target value that is set so that the molding material is biodegradable and the flame retardancy is V94 in UL94. Therefore, the resin casing molded by injection molding using the molding materials shown in Reference Examples 1 to 4 is excellent in strength, flame retardancy, and moldability (appearance). Therefore, the resin housing obtained from the molding materials of Reference Examples 1 to 4 can be applied as an electronic device housing that requires high strength and high flame retardancy. On the other hand, although the molding materials of Comparative Examples 1 and 2 satisfy the predetermined standards in strength, the flame retardancy is poor, and the molding materials of Comparative Examples 3 and 4 satisfy the standards of flame retardancy. The predetermined standard value is not satisfied in terms of strength. Therefore, the resin housings obtained from the molding materials of Comparative Examples 1 to 4 are not applicable as electronic device housings that require high strength and high flame retardancy.
[0047]
[Examples 1-4 ]
Molding materials were prepared in the same manner as in Reference Examples 1 to 4 except that polybutylene terephthalate (trade name: Toraycon, manufactured by Toray) was used instead of polybutylene succinate in the resin. The composition of the molding material is listed in Table 3. Also, as in Reference Examples 1 to 4, using the molding material obtained as described above, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardancy evaluation The results are shown in Table 4.
[0048]
[Comparative Examples 5 and 6]
Trixyl phosphate as an additive is not included, and the compounding ratio of resin and glass fiber in the molding material is 90:10 (= resin: glass fiber, wt% ratio) in Comparative Example 5, and 80:20 in Comparative Example 6 ( = Resin: Glass fiber, wt% ratio) A molding material was prepared in the same manner as in Example 5. The composition of the molding material is listed in Table 3. Similarly to Reference Example 1, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardance evaluation were performed using each molding material obtained as described above. The results are shown in Table 4.
[0049]
[Comparative Examples 7 and 8]
The filler is talc instead of glass fiber, and does not contain tricydyl phosphate as an additive. The ratio of resin and talc in the molding material is 90:10 in Comparative Example 7 (= resin: talc, wt% ratio). In Comparative Example 8, a molding material was prepared in the same manner as in Example 5 except that the ratio was 70:30 (= resin: talc, wt% ratio). The composition of the molding material is listed in Table 3. Similarly to Reference Example 1, bending strength measurement, Izod impact strength measurement, fluidity evaluation, moldability (appearance) evaluation, and flame retardance evaluation were performed using each molding material obtained as described above. The results are shown in Table 4.
[0050]
[Table 3]

[0051]
[Table 4]

[0052]
Referring to Tables 3 and 4 , the molding materials of Examples 1 to 4 satisfy the standard values in all items of bending strength and Izod impact strength, fluidity, moldability and flame retardancy. Here, the reference value is a target value set so that the molding material has a biodegradable range and flame retardancy achieves V-0 in UL94. Therefore, the resin casing molded by injection molding using the molding materials shown in Examples 1 to 4 is excellent in strength, flame retardancy, and moldability (external appearance). Therefore, the resin housing obtained from the molding materials of Examples 1 to 4 can be applied as an electronic device housing that requires high strength and high flame retardancy. On the other hand, although the molding materials of Comparative Examples 5 and 6 substantially satisfy predetermined standards in strength, the flame retardancy is poor, and the molding materials of Comparative Examples 7 and 8 are insufficient in strength. In addition, the moldability and flame retardancy standards are not met. Therefore, the resin housings obtained from the molding materials of Comparative Examples 5 to 8 are not applicable as electronic device housings that require high strength and high flame retardancy.
[0053]
[0054]
[0055]
【The invention's effect】
The resin casing according to the present invention is biodegradable because it is molded from a molding material containing a resin mainly composed of polylactic acid. For this reason, the environmental load is small and the environment is very excellent. Moreover, it can be set as the resin housing | casing which has intensity | strength and flame retardance required as an electronic device housing | casing by mixing glass fiber and a phosphoric acid type flame retardant with the said resin.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an LCD front cover of a notebook personal computer as an example of a resin casing according to the present invention.

Claims

And a resin containing polylactic acid as a main component, a glass fiber as a filler, is composed of a mixture of phosphoric acid-based flame retardants as additives, polybutylene terephthalate in addition to the main component serving polylactic acid as the resin Resin casing, characterized in that it contains only .

The resin casing according to claim 1, wherein the glass fiber is coated with polylactic acid .

The molecular weight of the polylactic acid contained as a main component in the resin is from 145,000 to 200,000, the molecular weight of polylactic acid to be used in the coating is 130,000 or less, the resin casing according to claim 2.