JP2010510374A - ポリアミド樹脂組成物を含む携帯電話ハウジング - Google Patents

Abstract

優れた剛性および靱性ならびに低い反りを有するポリアミド組成物を含む携帯電話ハウジング。

Description

本発明は、良好な剛性および耐衝撃性と成形後の低い反りとの組み合わせを有するポリアミド組成物を含む携帯電話ハウジングに関する。

携帯（「セルラー」とも言われる）電話は、世界的に益々広く使用されるようになりつつある。それらが頻繁な使用の厳しさに耐えることができ、かつ、電話の操作と電磁信号の送受信の能力とを妨げずに高い審美的要求を満たすことができる材料からそれらが製造されることが多くの場合に重要である。携帯電話ハウジングは特に要求の厳しい材料用途である。携帯電話ハウジングは、電話のデザインに依存して、バックおよびフロントカバー、バックボーン、ならびにアンテナハウジングを含み得る１つ以上の構成要素を含む。

多くの場合にバックボーンは、画面、キーパッド、バッテリーソケット、マイクロプロセッサー、他の電子構成要素、アンテナなどのような、電話の構成要素の多くが取り付けられている骨組みである。電話およびその構成要素の多くに構造的支持を提供することに加えて、バックボーンはこれら構成要素の多くの衝撃からの一次保護を提供することができる。カバーは衝撃からの追加保護を提供し、そしてバックボーンおよび内部構成要素を汚染から保護することができる。カバーはまた、画面および／またはアンテナなどの、ある種の構成要素の衝撃に対する実質的なまたは主な構造的支持および衝撃からの保護を提供することができる。さらに、カバーおよび他の携帯電話ハウジング要素の外観には多くの場合にかなりの審美的要求が課せられる。従って、携帯電話ハウジングのために使用される材料が高い弾性率、耐衝撃性、および低い程度の反りを有することは多くの場合に重要である。「反り」とは、成形中に樹脂の異方性収縮によって引き起こされるかもしれない、１つ以上の方向での成形部品の変形を意味する。

熱可塑性ポリアミド組成物は、それらの良好な物理的特性、ならびにそれらが様々な程度の複雑度および複雑さの様々な物品へ好都合におよび柔軟に成形されうるかもしれないために携帯電話ハウジングの製造に使用することに対して望ましい。しかしながら、良好な剛性および耐衝撃性を有する多くのかかる組成物は、多くの用途に受け入れられないかもしれない反りの増加を被る。さらに、受け入れられる程度の剛性および反りを有する組成物を提供することができる多くの強化剤の使用は、十分に耐衝撃性ではない組成物をもたらす。従って、良好な剛性および耐衝撃性と低い反りとの物理的特性の良好なバランスを有するポリアミド組成物から製造された携帯電話ハウジングを得ることが望ましいであろう。

本明細書では、
（Ａ）約２５〜約６７重量パーセントの少なくとも１つのポリアミドと、（Ｂ）繊維（ｉ）対フレーク（ｉｉ）の重量比が約１：６〜約６：１である、（ｉ）ガラス繊維、および（ｉｉ）ガラスフレークを含む約３０〜約６５重量パーセントの１つ以上の強化剤と、（Ｃ）約３〜約２０重量パーセントの１つ以上の耐衝撃性改良剤とを含む、ポリアミド組成物を含む携帯電話ハウジングであって、
（ａ）および（ｂ）の重量百分率が（ａ）＋（ｂ）の総重量を基準とし、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の重量百分率が（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の総重量を基準とし、そしてＩＳＯ ５２７−１／２によって測定されるとき、この組成物が約９ＧＰａより大きいかまたはそれに等しい引張弾性率を有する携帯ハウジングが開示され、特許請求される。

本発明は、優れた剛性および靱性ならびに低い反りを有するポリアミド組成物を含む携帯電話ハウジングを提供する。本発明の実施に有用な広範囲の材料が特許請求され、例えば、本明細書でさらに詳述されるような、これらの用途に好適である様々な耐衝撃性改良剤およびポリアミドが選択されてもよい。

「携帯電話ハウジング」（本明細書では「ハウジング」とも言われる）とは、携帯電話のバックカバー、フロントカバー、アンテナハウジング、および／またはバックボーンの１つ以上を意味する。ハウジングは、前述の１つ以上を組み込んだ個別物品であってもよい。「バックボーン」とは、エレクトロニクス、画面、バッテリーソケットなどのような、携帯電話の他の構成要素が取り付けられている構造上の構成要素を意味する。バックボーンは、電話の外部から目に見えないかまたは部分的に目に見えるにすぎない内部構成要素であってもよい。

ハウジングは、少なくとも１つの熱可塑性ポリアミド（Ａ）と、ガラス繊維およびフレークを含む強化剤（Ｂ）と、少なくとも１つの耐衝撃性改良剤（Ｃ）との溶融混合ブレンドを含む組成物を含む。

熱可塑性ポリアミド（Ａ）は少なくとも１つのポリアミドである。好適なポリアミドは、１つ以上のジカルボン酸と１つ以上のジアミンとの、および／または１つ以上のアミノカルボン酸の縮合生成物、および／または１つ以上の環状ラクタムの開環重合生成物であることができる。

好適なジカルボン酸には、アジピン酸、アゼライン酸、テレフタル酸（ポリアミド呼称では「Ｔ」と略記される）、およびイソフタル酸（ポリアミド呼称では「Ｉ」と略記される）が含まれるが、それらに限定されない。セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸などを含むが、それらに限定されない、１０個以上の炭素原子を有するジカルボン酸が好ましい。

好適なジアミンには、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン、２−メチルオクタメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、ｍ−キシリレンジアミン、およびｐ−キシリレンジアミンが含まれるが、それらに限定されない。好ましいジアミンは、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、トリデカメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの１０個以上の炭素原子を含むが、それらに限定されない。

好適なアミノカルボン酸は１１−アミノドデカン酸である。好適な環状ラクタムはカプロラクタムおよびラウロラクタムである。

好ましいポリアミドには、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド４，６、ポリアミド６，１０、ポリアミド６，１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド９，１０、ポリアミド９，１２、ポリアミド９，１３、ポリアミド９，１４、ポリアミド９，１５、ポリアミド６，１６、ポリアミド９，３６、ポリアミド１０，１０、ポリアミド１０，１２、ポリアミド１０，１３、ポリアミド１０，１４、ポリアミド１２，１０、ポリアミド１２，１２、ポリアミド１２，１３、ポリアミド１２，１４、ポリアミド６，１４、ポリアミド６，１３、ポリアミド６，１５、ポリアミド６，１６、ポリアミド６，１３などの脂肪族ポリアミド、およびポリ（ｍ−キシリレンアジパミド）（ポリアミドＭＸＤ，６）、ポリ（ドデカメチレンテレフタルアミド）（ポリアミド１２，Ｔ）、ポリ（デカメチレンテレフタルアミド）（ポリアミド１０，Ｔ）、ポリ（ノナメチレンテレフタルアミド）（ポリアミド９，Ｔ）、ヘキサメチレンアジパミド／ヘキサメチレンテレフタルアミドコポリアミド（ポリアミド６，Ｔ／６，６）、ヘキサメチレンテレフタルアミド／２−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリアミド（ポリアミド６，Ｔ／Ｄ，Ｔ）などの半芳香族ポリアミド、ならびにこれらのポリマーのコポリマーおよび混合物が含まれる。

ポリアミドは、非晶質ポリアミドまたは半結晶性ポリアミドであってもよい。好適な非晶質ポリアミドの例には、ヘキサメチレンテレフタルアミド／ヘキサメチレンイソフタルアミド（６，Ｔ／６，Ｉ）コポリマーが挙げられる。

強化剤（Ｂ）は、構成要素（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の総重量を基準として、約３０〜約６５重量パーセント、または好ましくは約３５〜約５５重量パーセントで、またはより好ましくは約４０〜約５０重量パーセントで組成物中に存在する。強化剤（Ｂ）は、ガラス繊維およびガラスフレークを含む。ガラス繊維およびガラスフレークは、約１：６〜約６：１の重量比で、またはより好ましくは約１：２〜約２：１の比でまたはさらにより好ましくは約３：２〜約２：３の比で存在する。ガラス繊維は、繊維状のまたは針状の形態および少なくとも約３の数平均アスペクト比を有する。ガラスフレークはフレーク状のまたは板状の形態を有する。

耐衝撃性改良剤（Ｃ）は、構成要素（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の総重量を基準として、約３〜約２０重量パーセント、またはより好ましくは約５〜約１５重量パーセントで組成物中に存在する。

好ましい耐衝撃性改良剤には、ポリオレフィンバックボーンそれ自体の上か側鎖上かのどちらかで、カルボン酸部分がそれに結合したポリオレフィンである、カルボキシル置換ポリオレフィンをはじめとする、ポリアミドに、一般に使用されるものが含まれる。「カルボン酸部分」とは、ジカルボン酸、ジエステル、ジカルボン酸モノエステル、酸無水物、およびモノカルボン酸およびエステルの１つ以上などのカルボン酸基を意味する。有用な耐衝撃性改良剤には、ポリオレフィンバックボーンそれ自体の上か側鎖上かのどちらかで、ジカルボン酸部分がそれに結合したポリオレフィンである、ジカルボキシル置換ポリオレフィンが含まれる。「ジカルボン酸部分」とは、ジカルボン酸、ジエステル、ジカルボン酸モノエステル、および酸無水物の１つ以上などのジカルボン酸基を意味する。

耐衝撃性改良剤は好ましくは、エチレン／α−オレフィンポリオレフィンをベースとしてもよい。１，４−ヘキサジエンまたはジシクロペンタジエンなどのジエンモノマーが場合によりポリオレフィンの製造に使用されてもよい。好ましいポリオレフィンは、１，４−ヘキサジエンおよび／またはジシクロベンタジエンから製造されるエチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）ポリマーである。カルボキシル部分は、不飽和カルボキシル含有モノマーと共重合させることによってポリオレフィンの製造中に導入されてもよい。エチレンと無水マレイン酸モノエチルエステルとのコポリマーが好ましい。カルボキシル部分はまた、酸、エステル、二酸、ジエステル、酸エステル、または酸無水物などの、カルボキシル部分を含有する不飽和化合物でポリオレフィンをグラフトすることによって導入されてもよい。好ましいグラフト化剤は無水マレイン酸である。好ましい耐衝撃性改良剤は、本件特許出願人，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥから商業的に入手可能である、Ｆｕｓａｂｏｎｄ（登録商標）Ｎ ＭＦ５２１Ｄなどの、無水マレイン酸でグラフトされたＥＰＤＭポリマーである。ポリエチレン、ポリプロピレン、およびＥＰＤＭポリマーなどのポリオレフィンとカルボキシル部分を含有する不飽和化合物でグラフトされたポリオレフィンとのブレンドが耐衝撃性改良剤として使用されてもよい。

好適な耐衝撃性改良剤にはまた、アイオノマーが含まれてもよい。アイオノマーとは、亜鉛、ナトリウム、またはリチウムなどのような金属カチオンで中和されたまたは部分的に中和されたカルボキシル基含有ポリマーを意味する。アイオノマーの例は、両方とも本明細書に参照により援用される、米国特許第３，２６４，２７２号明細書および米国特許第４，１８７，３５８号明細書に記載されている。好適なカルボキシル基含有ポリマーの例には、エチレン／アクリル酸コポリマーおよびエチレン／メタクリル酸コポリマーが挙げられるが、それらに限定されない。カルボキシル基含有ポリマーはまた、アクリル酸ブチルなどの、それに限定されないが、１つ以上の追加のモノマーから誘導されてもよい。亜鉛塩が好ましい中和剤である。アイオノマーは、本件特許出願人，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥからＳｕｒｌｙｎ（登録商標）商標で商業的に入手可能である。

本発明に使用される組成物は場合により、紫外線安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、加工助剤、滑剤、難燃剤、着色剤（染料、顔料、カーボンブラックなどを含む）、フィラー、ならびに炭素繊維およびウォラストナイトなどの鉱物などの追加の強化剤を含んでもよい。

本発明に使用される組成物は、少なくとも約８ＧＰａ、または好ましくは少なくとも約９ＧＰａ、またはより好ましくは少なくとも約１０ＧＰａである引張弾性率を有する。引張弾性率はＩＳＯ ５２７−１／２方法に従って測定される。試験検体は１ｍｍ／分の一定速度で伸ばされる。引張弾性率Ｅは、試験検体を０．０５パーセント（ｅ１）および０．２５パーセント（ｅ２）伸ばすために必要とされる力Ｆ１およびＦ２を測定することによってヤングの法則を用いて測定される：
Ｅ＝（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｓ*（ｅ２−ｅ１））
ここで、Ｓは試験検体の断面積（横断面積）である。

使用される試験検体は、ＩＳＯ手順に記載され、そして射出成形によって得られる、６０ｍｍの半径ｒの引張タイプ１Ｂである。試験検体は、水分吸収（ｐｉｃｋ−ｕｐ）を防ぐために成形直後、試験を実施するまで密封バッグの中へ入れられる。引張弾性率は、各ポリマーにつき８検体について測定され、その結果はそれらの平均値である。断面積Ｓは、その厚さおよびその幅を測定することによって各サンプルについて測定される。

本発明に使用される組成物は、好ましくは、少なくとも約８ｋＪ／ｍ²、またはより好ましくは少なくとも約９ｋＪ／ｍ²、またはさらにより好ましくは約１０ｋＪ／ｍ²のノッチ付シャルピー衝撃強度を有する。ノッチ付シャルピー衝撃強度は、ＩＳＯ １７９−１／１ｅＡに従って調製された試験検体を用いてＩＳＯ １７９に従って測定される。検体を破壊するために必要なエネルギーＥが測定され、シャルピー衝撃強度は、エネルギーＥを検体の断面積で割ることによって計算される。衝撃強度は、１０検体の試験の結果の平均値である。

本発明に使用される組成物は好ましくは、約０．４５未満の、またはより好ましくは約０．４０未満の、またはさらにより好ましくは約０．３５未満の反りを有する。反りは次の通り測定される：組成物をＩＳＯ ２９ ４−３に従って６０×６０×２ｍｍの寸法を有するプラークへ射出成形する。 成形および冷却後に、流れおよびクロス−フロー方向にプラークの幅を測定した。流れ方向は、溶融樹脂が金型中へ射出された方向によって画定され、クロス−フロー方向は、流れ方向に対してプラークの表面を横切って垂直である。 プラークが各方向に収縮した百分率を成形寸法に対して計算した。反りは、クロス−フロー方向のパーセント収縮マイナス流れ方向のパーセント収縮の絶対値である。

本発明に使用される組成物は、任意の公知の方法を用いて成分を溶融ブレンドすることによって製造される。成分材料は、樹脂組成物を与えるために単軸または二軸スクリュー押出機、ブレンダー、混練機、バンバリーミキサーなどのような溶融ミキサーを用いて一様になるまで混合されてもよい。または、材料の一部が溶融ミキサーで混合されてもよく、そして残りの材料が次に加えられ、一様になるまでさらに溶融混合されてもよい。

携帯電話ハウジングは、任意の好適な加工法を用いて本組成物から製造される。射出成形が好ましい方法である。

実施例（表では「Ｅｘ」と言われる）および比較例（表では「ＣＥ」と言われる）の組成物を、二軸スクリュー押出機で表１、３、５、および７に示す原料を溶融ブレンドすることによって調製した。生じた組成物を、引張および衝撃特性ならびに反りを測定するための試験検体へ成形した。試験の結果を表２、４、６、および８に示す。

比較例１０はＺｙｔｅｌ（登録商標）ＨＴＮ ５３ＧＭ４０ ＨＳＬ ＢＫ ０８３であり、比較例１８はＺｙｔｅｌ（登録商標）ＨＴＮ ５３Ｇ５０ＬＲ ＨＳＬ ＢＬ５１８であり、それらの両方とも，本件特許出願人，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥから商業的に入手可能である。

引張特性（引張弾性率、破断点応力、および破断点歪み）は、成形したままの乾燥したサンプルに関して２３℃でＩＳＯ １５７−１／２に従って測定した。

衝撃特性（ノッチなしシャルピーおよびノッチ付シャルピー衝撃強度）は、成形したままの乾燥したサンプルに関して２３℃でＩＳＯ １７９／１ｅＡに従って測定した。

表２および４に示す反り特性は、２０ｃｍ×４ｃｍ×１．５試験検体を射出成形することによって測定した。成形および冷却後に、流れおよびクロス−フロー方向の検体の幅を測定した。流れ方向は、溶融樹脂が金型中へ射出される方向によって画定され、クロス−フロー方向は、流れ方向に対してプラークの表面を横切って垂直である。測定値は、ゲート近くの検体上のポイントで、およびゲートから遠いポイントで取った。プラークが各方向（表中で「流れ方向」および「クロス−フロー方向」と言われる）に収縮した百分率を成形寸法に対して計算した。反りは、クロス−フロー方向のパーセント収縮マイナス流れ方向のパーセント収縮である。

表８に示す反り特性は、発明を実施するための形態のもとで上に記載したように測定した。

以下の成分が表で言及される：
ガラス繊維は、約１０ミクロンの数平均直径を有するＥ−ガラス繊維を意味する。
ガラスフレークは、ＮＧＦによって供給されるＲＥＦ １６０Ａを意味する。
Ｐｏｌａｒｉｔｅ（登録商標）４０２は、ＥＣＣ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｃｏｒｎｗａｌｌ，ＵＫによって供給されるカ焼陶土（Ｃｈｉｎａ ｃｌａｙ）を意味する。
Ｔｒａｎｓｌｉｎｋ（登録商標）５５５は、Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ，Ｉｓｅｌｉｎ，ＮＪによって供給されるカ焼カオリンを意味する。
１０Ｗｏｌｌａｓｔｏｃｏａｔ（登録商標）１０８０２、４７５ Ｗｏｌｌａｓｔｏｃｏａｔ（登録商標）１０８０２、Ｎｙｇｌｏｓ（登録商標）Ｍ３ １０８０２、Ｎｙｇｌｏｓ（登録商標）４Ｗ １０８０２、Ｎｙｇｌｏｓ（登録商標）８、およびＮｙａｄ（登録商標）４７５は、Ｎｙｃｏ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｗｉｌｌｓｂｏｒｏ，ＮＹによって供給されるウォラストナイトを意味する。
Ｎａｉｎｔｓｃｈ（登録商標）Ａ−６０は、Ｎａｉｎｔｓｃｈ Ｍｉｎｅｒａｌｗｅｒｋｅ、Ｇｒａｚによって供給される雲母を意味する。
ＰＡ ６，Ｔ／Ｄ，Ｔは、ヘキサメチレンテレフタルアミド／２−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリアミドを意味する。
ＰＡ ６，６／６，Ｔは、ヘキサメチレンアジパミド／ヘキサメチレンテレフタルアミドコポリアミドを意味する。
ＰＡ ６，Ｉ／６，Ｔは、ヘキサメチレンテレフタルアミド／ヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマーを意味する。
耐衝撃性改良剤は、無水マレイン酸で部分グラフトされたエチレン／プロピレン／ジエンコポリマーを意味する。
カラーコンセントレートＡは、ポリアミド６中に約３０重量パーセントのカーボンブラックを含有するマスターバッチを意味する。
カラーコンセントレートＣは、ポリアミド６中に約４０重量パーセントのブルー顔料を含有するマスターバッチを意味する。
滑剤は、脂肪酸塩またはエステルを意味する。

Claims (11)

1. ポリアミド組成物を含む携帯電話ハウジングであって、
   前記ポリアミド組成物は、
   （Ａ）約２５〜約６７重量パーセントの少なくとも１つのポリアミドと、
   （Ｂ）（ｉ）ガラス繊維および（ｉｉ）ガラスフレークを含む約３０〜約６５重量パーセントの１つ以上の強化剤であり、繊維（ｉ）対フレーク（ｉｉ）の重量比が約１：６〜約６：１である強化剤と、
   （Ｃ）約３〜約２０重量パーセントの１つ以上の耐衝撃性改良剤と
   を含み、
   （ａ）および（ｂ）の重量百分率が（ａ）＋（ｂ）の総重量を基準とし、
   （Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）の重量百分率が（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の総重量を基準とし、
   前記組成物が、ＩＳＯ ５２７−１／２によって測定されるとき、約９ＧＰａより大きいかまたはそれに等しい引張弾性率を有する、携帯電話ハウジング。
2. 前記組成物がＩＳＯ ５２７−１／２によって測定されるとき、約１０ＧＰａより大きいかまたはそれに等しい引張弾性率を有する、請求項１に記載のハウジング。
3. 前記組成物がＩＳＯ ５２７−１／２によって測定されるとき、約１１ＧＰａより大きいかまたはそれに等しい引張弾性率を有する、請求項１に記載のハウジング。
4. 繊維（ｉ）対フレーク（ｉｉ）の重量比が約１：２〜約２：１である、請求項１に記載のハウジング。
5. 繊維（ｉ）対フレーク（ｉｉ）の重量比が約２：３〜約３：２である、請求項１に記載のハウジング。
6. 前記耐衝撃性改良剤（Ｃ）が１つ以上のカルボキシル置換ポリオレフィンを含む、請求項１に記載のハウジング。
7. 前記耐衝撃性改良剤（Ｃ）が１つ以上のカルボキシル置換エチレン／α−オレフィンポリオレフィンを含む、請求項６に記載のハウジング。
8. 前記耐衝撃性改良剤（Ｃ）が１つ以上のカルボキシル置換エチレン−プロピレン−ジエンポリマーを含む、請求項７に記載のハウジング。
9. 前記ポリアミド（Ａ）が、ヘキサメチレンテレフタルアミド／ヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー、ヘキサメチレンアジパミド／ヘキサメチレンテレフタルアミドコポリアミド、およびヘキサメチレンテレフタルアミド／２−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリアミドの１つ以上を含む、請求項１に記載のハウジング。
10. 前記ポリアミド（Ａ）が、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド４，６、ポリアミド６，１０、ポリアミド６，１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド９，１０、ポリアミド９，１２、ポリアミド９，１３、ポリアミド９，１４、ポリアミド９，１５、ポリアミド６，１６、ポリアミド９，３６、ポリアミド１０，１０、ポリアミド１０，１２、ポリアミド１０，１３、ポリアミド１０，１４、ポリアミド１２，１０、ポリアミド１２，１２、ポリアミド１２，１３、ポリアミド１２，１４、ポリアミド６，１４、ポリアミド６，１３、ポリアミド６，１５、ポリアミド６，１６、およびポリアミド６，１３の１つ以上を含む、請求項１に記載のハウジング 。
11. 前記ポリアミド（Ａ）が、ポリ（ドデカメチレンテレフタルアミド）、ポリ（デカメチレンテレフタルアミド）、およびポリ（ノナメチレンテレフタルアミド）の１つ以上を含む、請求項１に記載のハウジング。