JP2010510375A - 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

優れた剛性および低吸湿性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、優れた剛性および低吸湿性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、電話の操作と電磁信号の送受信の能力とを妨げずに、頻繁な使用の厳しさに耐える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。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、および耐衝撃性を有することは多くの場合に重要である。

さらに、携帯電話の最適機能化のためには、アンテナの近くのハウジング材料が約４０ＭＨｚ〜６ＧＨｚの範囲の周波数を有する電磁放射線をできるだけ通すこと、ならびにかかる電磁放射線への材料の応答が、温度および相対湿度などの環境条件の結果としてあまり変わらないことが多くの場合必要であるかまたは望ましい。さもなければ、電話によって送受信される無線信号の振幅が影響を受け得るし、通信が失われるかもしくは弱くなるという結果になるか、または信号を望ましいレベルに維持するために電力消費の増大を必要とする。

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、多くのポリアミドは、大気条件に曝されるときにかなりの量の水分を吸収し、それは４０ＭＨｚ〜６ＧＨｚの電磁放射線への組成物の透過性を低下させるかもしれない。典型的には、組成物によって吸収される水分のレベルが高ければ高いほど、組成物は４０ＭＨｚ〜６ＧＨｚ電磁放射線をより少なく通す。例えば、ポリアミド１２は、吸湿に対して良好な抵抗を有するが、多くの携帯電話ハウジングの用途にとって剛性が不十分である。

従って、良好な機械的特性と低吸湿性との組み合わせを有するポリアミド組成物を入手してそれから携帯電話ハウジングを製造することが望ましいであろう。

（Ａ）（ａ）（ｉ）脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジアミンの少なくとも約５０モルパーセントが１０個以上の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸および／または脂肪族ジアミンである、１つ以上の脂肪族ジカルボン酸と１つ以上の脂肪族ジアミンとに由来する約６０〜１００モルパーセントの繰り返し単位、
（ｉｉ）１つ以上の芳香族ジカルボン酸に由来する０〜約４０モルパーセントの繰り返し単位、
（ｉｉｉ）ラクタムおよび／またはアミノカルボン酸の少なくとも約５０モルパーセントが１０個以上の炭素原子を有する、１つ以上のラクタムおよび／またはアミノカルボン酸に由来する０〜約４０モルパーセントの繰り返し単位
を含む約６０〜約１００重量パーセントの少なくとも１つの脂肪族ポリアミドと、
（ｂ）１つ以上の芳香族ジカルボン酸に由来する約６０〜１００個の繰り返し単位を含む０〜約４０重量パーセントの少なくとも１つの半芳香族ポリアミドと
を含む約２０〜約７０重量パーセントの少なくとも１つのポリアミド成分と、
（Ｂ）約３０〜約６５重量パーセントの１つ以上の強化剤と、
（Ｃ）０〜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、そして（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、そして組成物がＩＳＯ ５２７−１／２によって測定されるとき、約１２ＧＰａより大きいかまたはそれに等しい引張弾性率およびＩＳＯ ６２によって測定されるとき、約０．４重量パーセント未満かまたはそれに等しい吸湿性を有するハウジングが本明細書に開示され、特許請求される。

本発明は、優れた剛性および低吸湿性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。

「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。

本ハウジングは、少なくとも１つの熱可塑性ポリアミド成分（Ａ）と、少なくとも１つの強化剤（Ｂ）と、場合により、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成分（Ａ）は、重量百分率がポリアミド成分（Ａ）の総重量を基準とする、約６０〜１００重量パーセントの少なくとも１つの脂肪族ポリアミド（ａ）および、場合により、０〜約４０重量パーセントの少なくとも１つの半芳香族ポリアミド（ｂ）を含む。

ポリアミド（ａ）は、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンとの総計量の少なくとも約５０モルパーセントが１０個以上の炭素原子を有する、１つ以上の脂肪族ジカルボン酸と１つ以上の脂肪族ジアミンとに由来する約６０〜１００モルパーセントの繰り返し単位を含む。ポリアミド（ａ）はさらに場合により、１つ以上の芳香族ジカルボン酸に由来する０〜約４０モルパーセントの繰り返し単位および／またはラクタムおよび／またはアミノカルボン酸の少なくとも１つの約５０モルパーセントが１０個以上の炭素原子を有する、１つ以上のラクタムおよび／またはアミノカルボン酸に由来する０〜約４０モルパーセントの繰り返し単位を含んでもよい。

１０個以上の炭素原子を有する好適な脂肪族ジカルボン酸には、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が含まれる。１０個より少ない炭素原子を有する好適な脂肪族ジカルボン酸および他のジカルボン酸には、アジピン酸、テレフタル酸（ポリアミド呼称では「Ｔ」と略される）、およびイソフタル酸（ポリアミド呼称では「Ｉ」と略される）が含まれる。

１０個以上の炭素原子を有する好適な脂肪族ジアミンには、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、テトラデカメチレンジアミン、ペンタデカメチレンジアミン、ヘキサデカメチレンジアミンなどが含まれる。１０個より少ない炭素原子を有する好適な脂肪族ジアミンには、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が含まれる。好適な脂環式ジアミンには、ビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンが含まれる。

１０個以上の炭素原子を有する好適なラクタムおよび／またはアミノカルボン酸には、１１−アミノウンデカン酸およびラウロラクタムが含まれる。１０個より少ない炭素原子を有する好適なラクタムおよび／またはアミノカルボン酸には、カプロラクタムが含まれる。

ポリアミド（ａ）としての使用に好適なポリアミドの例には、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９，１６、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、それらの２つ以上のコポリマー、およびそれらのブレンドが挙げられるが、それらに限定されない。好ましいブレンドには、ポリアミド６，１０とポリアミド６，１２とのブレンドおよびポリアミド６，１４とポリアミド６，１２とのブレンドが含まれる。

脂肪族ポリアミドは好ましくは、約２５０℃以下の温度で溶融加工することができる。それらは好ましくは、約２３０℃以下の、より好ましくは約２２０℃以下の融点を有する。

半芳香族ポリアミド（ｂ）は、１つ以上の芳香族ジカルボン酸に由来する約６０〜１００個の繰り返し単位を含む。好ましい芳香族ジカルボン酸には、テレフタル酸およびイソフタル酸が含まれる。脂肪族ジアミン（脂肪族ポリアミド（ａ）の製造での使用に好適として述べられたものを含む）が半芳香族ポリアミド（ｂ）を製造するために使用されてもよい。半芳香族ポリアミド（ｂ）は場合により、脂肪族ジカルボン酸に由来する繰り返し単位を含んでもよい。好ましい半芳香族ポリアミドには、ヘキサメチレンイソフタルアミド／ヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー（ポリアミド６，Ｉ／６，Ｔ）が含まれる。半芳香族ポリアミドは非晶質であってもよい。

強化剤（Ｂ）は、成分（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の総重量を基準として、約３０〜約６０重量パーセント、または好ましくは約４５〜約５５重量パーセントで組成物中に存在する。好適な強化剤には、ガラス繊維、長いガラス繊維、ガラスフレーク、炭素繊維（カーボンナノチューブを含む）、ウォラストナイト、タルク、カオリン、炭酸カルシウムなどの１つ以上が含まれる。

耐衝撃性改良剤（Ｃ）は、成分（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の総重量を基準として、０〜約２０重量パーセントで、またはより好ましくは０〜約１５重量パーセントで、またはさらにより好ましくは約５〜約１５重量パーセントで、またはさらにより好ましくは約５〜１０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、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，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、および／または着色剤（染料、顔料、カーボンブラックなどを含む）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１２ＧＰａ、または好ましくは少なくとも１３ＧＰａ、またはより好ましくは少なくとも１４ＧＰａ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、約０．４重量パーセント以下、または好ましくは約０．３重量パーセント以下、またはより好ましくは約０．２５重量パーセント以下の吸湿性を有する。吸湿性はＩＳＯ ６２方法を用いて測定される。

吸湿性は、６０×６０×２ｍｍの寸法を有するプレートの形態の射出成形試験検体に関して測定される。試験検体は、試験前の保管のために成形後直ちに密封バッグに入れられる。試験の間ずっと、試験検体は２３℃で蒸留水に浸漬される。試験検体によって吸収された水の量は、その質量変化、すなわち、最初の質量と水に暴露された後のそれとの間の差を測定することによって求められ、最初の質量の百分率として表される。吸湿性は、５つの試験検体からの結果の平均値である。

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１〜７の組成物は、二軸スクリュー押出機で表１に示す原料を溶融配合することによって調製した。得られた組成物を試験検体へ射出成形した。表１において、「耐衝撃性改良剤」は、無水マレイン酸で部分ブ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し、「カラー・マスターバッチ」は、ポリアミド６中の４０重量パーセントのブルー顔料を意味する。滑剤は脂肪酸塩である。

比較例１に使用した材料は、本件特許出願人、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥによって供給されるＺｙｔｅｌ（登録商標）ＨＴＮ ５３Ｇ５０ ＬＲＨ ＮＣ、ポリアミド６，Ｉ／６，Ｔ−ポリアミド６，６ブレンドであり、それを試験検体へ射出成形した。

引張弾性率は、上記のようにＩＳＯ ５２７−１／２を用いて測定した。衝撃強度は、ＩＳＯ １７９ｅＡを用いて測定した。吸湿性は、上記のようにＩＳＯ ６２を用いて測定した。結果を表２に示す。

実施例１〜７の組成物は、良好な耐衝撃性および剛性ならびに４０ＭＨｚ〜６ＧＨｚの範囲の周波数を有する電磁放射線の良好な透過を示す携帯電話ハウジングへ成形される。

Claims (17)

1. （Ａ）（ａ）（ｉ）脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジアミンの少なくとも約５０モルパーセントが１０個以上の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸および／または脂肪族ジアミンである、１つ以上の前記脂肪族ジカルボン酸と１つ以上の前記脂肪族ジアミンとに由来する約６０〜１００モルパーセントの繰り返し単位、
   （ｉｖ）１つ以上の芳香族ジカルボン酸に由来する０〜約４０モルパーセントの繰り返し単位、
   （ｖ）ラクタムおよび／またはアミノカルボン酸の少なくとも約５０モルパーセントが１０個以上の炭素原子を有する、１つ以上の前記ラクタムおよび／またはアミノカルボン酸に由来する０〜約４０モルパーセントの繰り返し単位
   を含む約６０〜約１００重量パーセントの少なくとも１つの脂肪族ポリアミドと、
   （ｂ）１つ以上の芳香族ジカルボン酸に由来する約６０〜１００個の繰り返し単位を含む０〜約４０重量パーセントの少なくとも１つの半芳香族ポリアミドと
   を含む約２０〜約７０重量パーセントの少なくとも１つのポリアミド成分と、
   （Ｂ）約３０〜約６５重量パーセントの１つ以上の強化剤と、
   （Ｃ）０〜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、そして（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、そして前記組成物がＩＳＯ ５２７−１／２によって測定されるとき、約１２ＧＰａより大きいかまたはそれに等しい引張弾性率およびＩＳＯ ６２によって測定されるとき、約０．４重量パーセント未満かまたはそれに等しい吸湿性を有するハウジング。
2. １０個以上の炭素原子を有する前記脂肪族ジアミンが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、テトラデカメチレンジアミン、ペンタデカメチレンジアミン、およびヘキサデカメチレンジアミンからなる群の１つ以上から選択される、請求項１に記載のハウジング。
3. １０個以上の炭素原子を有する前記脂肪族ジカルボン酸がセバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、およびペンタデカン二酸からなる群の１つ以上から選択される、請求項１に記載のハウジング。
4. 前記脂肪族ポリアミド（ａ）がポリアミド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６，１３、ポリアミド６，１４、ポリアミド６，１５、ポリアミド６，１６、ポリアミド６，３６、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９，１６、ポリアミド９，３６、それらの２つ以上のコポリマー、およびそれらのブレンドからなる群から選択される１つ以上のものである、請求項１に記載のハウジング。
5. 前記脂肪族ポリアミド（ａ）が約２３０℃以下の融点を有する、請求項１に記載のハウジング。
6. 前記半芳香族ポリアミド（ｂ）がヘキサメチレンイソフタルアミド／ヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマーである、請求項１に記載のハウジング。
7. 前記強化剤がガラス繊維を含む、請求項１に記載のハウジング。
8. 前記強化剤がガラス繊維および炭素繊維を含む、請求項１に記載のハウジング。
9. 前記組成物が約１３ＧＰａ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。
10. 前記組成物が約１４ＧＰａ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９に記載のハウジング。
11. 前記組成物が約０．３重量パーセント未満かまたはそれに等しい吸湿性を有する、請求項１に記載のハウジング。
12. 前記組成物が約０．２５重量パーセント未満かまたはそれに等しい吸湿性を有する、請求項１１に記載のハウジング。
13. 前記耐衝撃性改良剤が約５〜約１５重量パーセントで存在する、請求項１に記載のハウジング。
14. 前記耐衝撃性改良剤が１つ以上のカルボキシル置換ポリオレフィンである、請求項１に記載のハウジング。
15. 前記耐衝撃性改良剤が１つ以上のカルボキシル置換エチレン−プロピレン−ジエンポリマーである、請求項１に記載のハウジング。
16. 前記耐衝撃性改良剤が１つ以上のアイオノマーである、請求項１に記載のハウジング。
17. 前記組成物が１つ以上の紫外線安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、加工助剤、滑剤、難燃剤、および／または着色剤をさらに含む、請求項１に記載のハウジング。