JP5384023B2 - 液晶ポリマー組成物およびそれからなる成形品 - Google Patents
液晶ポリマー組成物およびそれからなる成形品Info
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Description
しかしながら、近年、はんだの鉛フリー化により、コネクターなどの電子部品用途において、リフロー温度が高温化しており、液晶ポリマーの成形品においても高温でのリフロー処理により生じるブリスターと呼ばれる成形品表面の膨れの発生が問題となっている。
これらの事情から、液晶ポリマー、特にタルクを含有する液晶ポリマー組成物において、成形時などのスクリューの設定の調整などの操作を行わず、添加剤の配合によって、成形品のブリスターの発生を抑制する方法の開発が強く望まれている。
また、液晶ポリマー組成物としては、種々の充填材、強化材、添加剤を配合したものが知られており、低温軟化性の無機ガラスを配合した例も知られている(特許文献11〜13を参照)。
1)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸共重合体
2)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
3)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/イソフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
4)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/イソフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル/ハイドロキノン共重合体
5)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
6)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
7)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
8)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
9)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体
10)4−ヒドロキシ安息香酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
11)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
12)4−ヒドロキシ安息香酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
13)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体
14)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン/4,4’−ジヒドロキシビフェニル共重合体
15)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4−アミノフェノール共重合体
16)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4−アミノフェノール共重合体
17)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4−アミノフェノール共重合体
18)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル /4−アミノフェノール共重合体
19)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/エチレングリコール共重合体
20)4−ヒドロキシ安息香酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル/エチレングリコール共重合体
21)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/エチレングリコール共重合体
22)4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/4,4’−ジヒドロキシビフェニル/エチレングリコール共重合体
本発明において用いる液晶ポリマーの製造方法に特に制限はなく、前記の単量体の組み合わせからなるエステル結合またはアミド結合を形成させる公知の重縮合方法、例えば溶融アシドリシス法、スラリー重合法などを用いることができる。
溶融アシドリシス法およびスラリー重合法の何れの場合においても、液晶ポリマーを製造する際に使用する重合性単量体成分は、ヒドロキシル基および/またはアミノ基をアシル化した変性形態、すなわち低級アシル化物として反応に供することもできる。低級アシル基は炭素原子数2〜5のものが好ましく、炭素原子数2または3のものがより好ましい。特に好ましくは前記単量体のアセチル化物を反応に用いる方法が挙げられる。
溶融アシドリシス法またはスラリー重合法の何れの場合においても反応時、必要に応じて触媒を用いてもよい。
触媒の具体例としては、ジアルキルスズオキシド(たとえばジブチルスズオキシド)、ジアリールスズオキシドなどの有機スズ化合物;三酸化アンチモン;二酸化チタン;アルコキシチタンシリケート、チタンアルコキシドなどの有機チタン化合物;カルボン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩(たとえば酢酸カリウム);無機酸塩類(たとえば硫酸カリウム);ルイス酸(例えば三フッ化硼素);ハロゲン化水素(例えば塩化水素)などの気体状酸触媒などが挙げられる。
固相状態で熱処理を行う場合の処理温度は、液晶ポリマーが溶融しない限り特に限定されないが、260〜350℃、好ましくは280〜320℃で行うのがよい。
〈結晶融解温度測定方法〉
示差走査熱量計としてセイコーインスツルメンツ株式会社製Exstar6000を用いる。
試料を、室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の測定後、Tm1より20〜50℃高い温度で10分間保持する。次いで、20℃/分の降温条件で室温まで試料を冷却し、さらに、再度20℃/分の昇温条件で測定した際の吸熱ピークを観測し、そのピークトップを示す温度を結晶融解温度(Tm)とする。
本発明において用いる低温軟化性の無機ガラスは、軟化点が550℃以下、より好ましくは500℃以下のものを用いる。
無機ガラス軟化点の下限としては特に限定的ではないが、液晶ポリマーの結晶融解温度を超える温度であることが好ましく、液晶ポリマーの結晶融解温度+30℃より高い温度であることがより好ましい。
ここで、粉末状の低温軟化性の無機ガラスの粒子径とは、レーザー回折散乱式の粒度分布測定装置により計測される径である。
低温軟化性の無機ガラスの配合量が1重量部を超える場合には、得られる液晶ポリマー組成物が加工時に粘度低下を起こしやすい問題がある。
1)低温軟化性の無機ガラスを液晶ポリマー中へ溶融混練または類似の方法により分散させる。この態様においては任意成分である低温軟化性の無機ガラス以外の充填材および/またはその他の成分を予め液晶ポリマー中へ分散させておいても、または低温軟化性の無機ガラスと液晶ポリマーとを混練する際に同時に混練してもよい。
また、上記の繊維状充填材を含む液晶ポリマー組成物の中でも、得られる成形品の反りの発生を抑制する目的などので、板状または粉状の充填材としてタルクを含有するものが特に好ましい。
LCP1:UENO LCP2100(上野製薬株式会社製、4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/テレフタル酸/ハイドロキノン共重合体、結晶融解温度330℃)
LCP2:UENO LCP6000(上野製薬株式会社製、4−ヒドロキシ安息香酸/6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸/2,6−ナフタレンジカルボン酸/ハイドロキノン共重合体、結晶融解温度320℃)
GL1:低温軟化性無機ガラス、旭ファイバーグラス株式会社製、ZP150(P2O5−ZnO系無鉛ガラス。軟化点496℃、粒子径メジアン値3.3μmの粉状。)
GL2:低温軟化性無機ガラス、旭ファイバーグラス株式会社製、ZP450(P2O5−ZnO系無鉛ガラス。軟化点398℃、粒子径メジアン値2.7μmの粉状。)
GL3:ミルドガラス繊維、日東紡績株式会社製、PF 20E−001(SiO2−CaO−Al2O3−B2O3系無機ガラス、JIS R3103−1により測定した軟化点:840℃、繊維長:20μm、繊維径:10μm)
GF1:ガラス繊維(断面:円形)、CS 3J−454S(日東紡績株式会社製、平均径=10μm)
GF2:楕円型ガラス繊維、CSG 3PA−831S(日東紡績株式会社製、長径の平均径=28μm、長径/短径比=4)
Talc1:富士タルク工業株式会社製、DS−34(粒子径メジアン値19.8μm)
Talc2:富士タルク工業株式会社製、HK−A(粒子径メジアン値24.0μm)
液晶ポリマーとしてLCP1を用い、液晶ポリマー100重量部に対して表2に記載の量の無機ガラスおよび充填材を配合し、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX−30α)にて溶融混練したものをペレット化し、液晶ポリマー組成物を調製した。
12.7mm×0.8mm×127mmの試験片を表1の成形条件により作成し、ギアオーブンにて所定の温度で10分間熱処理を行い、試験片を冷却後、目視により、表面に膨れ(ブリスター)の発生した個数の観察を行った。
液晶ポリマーとしてLCP2を用い、液晶ポリマー100重量部に対して表 4に記載の量の無機ガラスおよび充填材を配合し、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX−30α)にて溶融混練したものをペレット化し、液晶ポリマー組成物を調製した。
実施例1〜4、および比較例1〜3と同様にして、ブリスター発生の評価を行った。その結果を表5に示す。
また、実施例5および6と、比較例5の比較により、軟化点が550℃を超える無機ガラス粉体を液晶ポリマー組成物に少量配合しても、ブリスター抑制の効果は得られないことが明らかである。
液晶ポリマーとしてLCP2を用い、液晶ポリマー100重量部に対して表6に記載の量の充填材を配合し、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製、TEX−30α)にて溶融混練したものをペレット化し、液晶ポリマー組成物を調整した。
得られた液晶ポリマー組成物のペレットに対して、表6に記載の量の無機ガラスを配合し、タンブラーを用いて混合することにより、液晶ポリマー組成物のペレットの表面に低温軟化性の無機ガラスの紛体が付された液晶ポリマー組成物を得た。
無機ガラスを付着させた液晶ポリマー組成物を実施例8とし、無機ガラスを付着させていない液晶ポリマー組成物を比較例7とした。
実施例1〜4、および比較例1〜3と同様にして、ブリスター発生の評価を行った。その結果を表7に示す。
Claims (16)
- 液晶ポリマー100重量部に対して、軟化点が550℃以下である低温軟化性の無機ガラス0.01重量部以上、1重量部未満を含んでなる液晶ポリマー組成物。
- 低温軟化性の無機ガラスが、P2O5およびZnOを構成成分に含むものである、請求項1に記載の液晶ポリマー組成物。
- 低温軟化性の無機ガラスが、粒子径のメジアン値が0.1〜500μmの粉末状のものである、請求項1または2に記載の液晶ポリマー組成物。
- さらに、液晶ポリマー100重量部に対して、1〜200重量部の繊維状の充填材、および/または板状または粉状の充填材を含んでなる、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶ポリマー組成物。
- 繊維状の充填材が、ガラス繊維、楕円型ガラス繊維、まゆ型ガラス繊維、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、およびウォラストナイトからなる群より選択される1種以上のものであり、板状または粉状の充填材が、タルク、マイカ、グラファイト、炭酸カルシウム、ドロマイト、クレイ、ガラスフレーク、ガラスビーズ、硫酸バリウム、酸化チタン、および珪藻土からなる群より選択される1種以上のものである、請求項4に記載の液晶ポリマー組成物。
- 充填材が、ガラス繊維、楕円型ガラス繊維、まゆ型ガラス繊維、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、およびウォラストナイトからなる群より選択される1種以上の繊維状の充填材である、請求項4に記載の液晶ポリマー組成物。
- 充填材が、ガラス繊維、楕円型ガラス繊維、およびまゆ型ガラス繊維からなる群より選択される1種以上の繊維状充填材である、請求項4に記載の液晶ポリマー組成物。
- 充填材が、ガラス繊維、楕円型ガラス繊維、まゆ型ガラス繊維、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、およびウォラストナイトからなる群より選択される1種以上の繊維状の充填材、およびタルクである請求項4に記載の液晶ポリマー組成物。
- 充填材が、ガラス繊維、楕円型ガラス繊維、およびまゆ型ガラス繊維からなる群より選択される1種以上の繊維状の充填材およびタルクである、請求項8に記載の液晶ポリマー組成物。
- 液晶ポリマー組成物が、液晶ポリマー中に溶融混練により低温軟化性の無機ガラスを分散させたものである、請求項1〜9の何れかに記載の液晶ポリマー組成物。
- 液晶ポリマー組成物が、液晶ポリマーのペレット上に粉末状の低温軟化性の無機ガラスを付着させたものである、請求項1〜9の何れかに記載の液晶ポリマー組成物。
- 液晶ポリマーのペレットが、液晶ポリマー中に低温軟化性の無機ガラスおよび/または低温軟化性の無機ガラス以外の充填材が分散されてなる液晶ポリマー組成物のペレットである、請求項11記載の液晶ポリマー組成物。
- 請求項1〜12の何れかに記載の液晶ポリマー組成物を成形して得られた成形品。
- 請求項1〜12の何れかに記載の液晶ポリマー組成物を成形して得られた表面実装用電子部品。
- 鉛フリーはんだ用のものである、請求項14に記載の表面実装用電子部品。
- スイッチ、リレー、コネクター、コンデンサー、コイル、トランス、カメラモジュール、アンテナ、およびチップアンテナからなる群より選択されるものである、請求項14または15に記載の表面実装用電子部品。
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