CN100594218C - 信号读取装置的构成部件及传感器的构成部件 - Google Patents

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Abstract

提供具有高耐热性、高谐振频率特性的树脂材料，作为信号读取装置或传感器的构成部件，以维持合适的信号读取控制稳定性。由含有40mol%以上且75mol%以下的2，6-萘残基，熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂形成信号读取装置及传感器的构成部件。

Description

信号读取装置的构成部件及传感器的构成部件
技术领域
本发明涉及具有高耐热性、高谐振频率特性，以维持信号读取控制稳定性的由树脂材料形成的信号读取装置或传感器的构成部件。
背景技术
近年的信号读取装置，特别是数字盘驱动装置处理信息的大容量化、高速化受到广泛关注。例如，CD-ROM的盘旋转速度的高倍速化、基于DVD普及的记录信息密度的高密度化等，在MD的信号读取装置、硬盘的信号读取装置等也有同样的趋势。由于数字盘驱动装置的盘因偏心、面不平、旋转振荡等而产生振荡，所以为了读取盘的信息，例如使用激光的情况下，激光器的焦点和盘上应读取信息的位置相对偏移，就会发生读取错误。为了防止该情况，以往在信号读取装置上设置修正由振荡导致偏移量的机构。但如上所述，由于近年的数字盘驱动装置的高速化导致振荡增大，或者振荡频率的高频化或信息密度的高密度化，就需要提高信号读取装置的振荡衰减特性或谐振频率的高频化。这样，在传统信号读取装置上所使用的热塑性树脂材料就不能得到稳定的读取性能。
近年，常使用具有高振荡衰减特性且具有高谐振频率特性的全芳族类液晶聚合物来作为构成信号读取装置的树脂材料。但另一方面，最近信号读取装置在推进轻薄短小化，特别是构成信号读取装置的电线缠绕的线轴等部件，有用树脂一体成形的情况。为了给电线通上电流，就需要剥开缠在端子上的电线终端被覆材料(氨基甲酸酯等)而连接在电力供给线上。作为剥开被覆材料的方法，往往采用浸渍焊锡液的方法或手动焊接的方法等，但近年，在推进焊锡的无铅化，而使焊锡温度高温化。因此，不用说树脂端子，即使金属端子的情况下伴随树脂部件的轻薄短小化，热量很容易传递给树脂部件，所以不能熔化、变形的树脂部件就需要具有高耐热性，近年有300℃以上的耐热性要求。还有，手动焊接的方法中，即使在低温焊接时也会因作业员熟练度不同而对树脂部件的热影响不同，而初学作业员的场合产生大量变形等不良的问题。鉴于以上情况，构成信号读取装置的树脂部件推进了高耐热化，但随着树脂部的高耐热化却出现了谐振频率降低的问题。
还有，传感器类，特别是角速度传感器等也存在同样的问题，也要求角速度传感器具有高减振性。角速度传感器由振荡元件和加速度传感器构成，使振荡元件以超过10kHz的频率作振荡，通过对由旋转产生的科里奥利力集聚的加速度传感器来检测，通过运算处理得到角速度。传感器的外壳一般由树脂构成，如果振荡元件的频率和外壳的固有振荡数一致时，会产生谐振，就无法正确检测出角速度，角速度传感器应用于汽车导航系统，如不能正确检测出角速度，导航功能就会失效。这样，必需尽可能的提高外壳的固有振荡频率。还有，在传感器里也组装有电路，为进行焊接，与信号读取装置同样的理由而需要其具有高耐热性。
作为谐振频率的高频化对策，POWER社的山田伸志监修在的《振荡工学入门》里提到，通过提高
Figure C20048003373100041
(以下，将该值称为A值)
来提高谐振频率。这样，作为信号读取装置及传感器的构成部件，一般通过选用A值较大的树脂材料，提高信号读取装置及传感器的谐振频率，来达到振荡控制频率的广域化。
另一方面，为了使构成信号读取装置及传感器部件的全芳族液晶聚合物高耐热化，而改变树脂的单体构成比率，但传统方法会出现谐振频率降低的问题。例如，JP-A55-144024提出由从2-羟基-6萘酸导入的构成单位(I)、二羧酸单位(II)、二醇单位(III)、从4-羟基苯甲酸导入的构成单位(IV)构成的共聚合聚酯，其所包含构成单位(I)、(II)、(III)、(IV)的各比例为20～40mol％、5～30mol％、5～30mol％、10～50mol％。该共聚合聚酯通过减少构成单位(I)的比例提高树脂的耐热性，但相反的是，由于减少了构成单位(I)的比例，信号读取装置及传感器会出现谐振频率降低的问题。
为达到高谐振频率，也有填充玻璃纤维或碳纤维的方法，但玻璃纤维的场合，由于必须大量填充，不但有注射成形的加工性问题，而且树脂组成物的比重增大，因此信号读取装置及传感器本身会变重，存在响应性变差的问题。另外，碳纤维的场合，由于具有导电性，在线轴等线圈卷绕部件的场合，不但无法使用，而且因碳纤维本身价格较高而其所能使用的部件也受到较大的限制，由于成本较高，其利用的范围就大幅受到限制。
发明的公开
本发明为解决上述传统技术的问题而成，其目的在于提供具有高耐热性、高谐振频率特性的树脂材料，作为信号读取装置或传感器的构成部件，以维持合适的信号读取控制稳定性。
本发明人为了达到上述目的，对有关耐热性优良的同时，具有高谐振频率特性的液晶聚合物材料进行了深入研究，结果发现对全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂的单体构成比率按特别限定的比率进行组合，就能有效的达到上述目的，从而完成了本发明。
即，本发明信号读取装置的构成部件或传感器的构成部件，其特征在于：关于全构成单位，由含有40mol％以上且75mol％以下的2，6-萘残基，熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂形成。
还有，本发明的信号读取装置包括：由含有40mol％以上且75mol％以下的2，6-萘残基，熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂形成的构成部件。
另外，本发明的传感器包括：由含有40mol％以上且75mol％以下的2，6-萘残基，熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂形成的构成部件。
或者，作为上述树脂的信号读取装置的构成部件或传感器的构成部件的用途。
附图的简单说明
图1表示本发明所使用的弯曲弹性率测量用试片及其注射成形用的浇口位置。图2表示本发明中弯曲弹性率测量的具体情况。图3表示本发明中用于测量谐振频率CD-ROM光读取头。图4表示一例本发明中谐振频率的测量图表。
本发明的最佳实施方式
以下就本发明作详细说明。本发明的作为信号读取装置的构成部件，可举例为：保持物镜的透镜支持器；盘上的信息与激光束的焦点位置相对偏移的情况下，成为对照偏移量移动物镜用线圈的芯子的调节线轴；支撑光读取头各部件的壳体即调节壳体等，但并不限于此。同样，作为传感器的构成部件，可举例为传感器的外壳等，但并不限于此。
作为提高谐振频率的判断指标有上述的A值。虽然可以判断当谐振频率在20kHz以上时，不会有读取错误，会得到稳定的性能，但谐振频率如需在20kHz以上，A值必须要大于120(MPa1/2)。还有，这里所述的弯曲弹性率的测量方法，考虑实际使用条件，并不适合采用一般的按ISO178的测量方法，必须按下述的方法进行测量。即试片用如图1所示的130mm×13mm×0.8mm试片。必须使用注射成形的试片，而且试片中存在焊缝就不能正确的测量，所以在制作试片时其浇口数只能为一个。测量如图2所示，在两端自由支撑的状态下进行，以间距20mm在试片的中间部分设置主轴进行弯曲。弯曲试片的主轴速度必须以极快的100mm/min的速度进行。因为振荡现象是速度极快的现象，所以对有关弯曲弹性率也必须以这样极快的速度进行测量。
下面就本发明采用的液晶聚合物进行说明。本发明所使用的液晶聚合物指的是可形成光学各向异性熔融相性质的熔融加工性聚合物。各向异性熔融相的性质，可通过利用正交起偏器的常用偏光检查进行确认。更具体地说，实施各向异性熔融相的确认是利用Leitz偏光显微镜，将熔融试料放置在Leitz热载物台上，在氮气氛下以40倍的倍率进行观察来进行。适用于本发明的液晶聚合物在正交起偏器间进行检查时，即使在熔融静止状态下偏光通常也能透过，显示光学各向异性。本发明的液晶聚合物为全芳族聚酯或全芳族聚酯酰胺。它们在60℃以0.1重量％溶解于五氟苯酚时，最好具有至少约2.0dl/g，若为2.0～10.0dl/g的对数粘度(I.V.)则更好。
作为适用于本发明的液晶聚合物的全芳族聚酯或全芳族聚酯酰胺，最优选从芳族羟基碳酸、芳族羟基胺、芳族二胺组选出的至少一种以上的化合物作为构成组分的芳族聚酯、芳族聚酯酰胺。
关于本发明所用的液晶聚合物的全构成单位，2，6-萘残基必须在40mol％以上且75mol％以下。如果未满40mol％，上述A值会在120(MPa1/2)以下，谐振频率会降低到20kHz以下，不能进行稳定的控制。另外，如超过了75mol％，聚合物的加工温度会过高，以一般的注射成形技术成形会很困难，所以最好不采用。
还有，全液晶聚合物中的4-羟基苯甲酸的含量以单体组分为计最好在8mol％以下。如果4-羟基苯甲酸的含量以单体组分为计多于8mol％，则由于与2，6-萘残基的平衡关系，耐热性就会降低。
本发明所用的全芳族聚酯或全芳族聚酯酰胺，除了对液晶聚合物中的2，6-萘残基的比例有限定以外，没有特别的限定，能够利用本领域技术人员广知的用于液晶聚合物的普通单体，按通常的聚合、混合、改良等方法进行制造。
还有，针对本发明所使用的液晶聚合物，在不影响本发明目的的范围内，可以添加一种以上的针状加强材、无机/有机填充剂、含氟树脂或金属皂类等脱模改良剂、染料、颜料、碳黑等着色剂、氧化防止剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、带电防止剂、界面活性剂、高级脂肪酸、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸金属盐、氟化碳类界面活性剂等具有滑剂效果的配合剂等普通添加剂。
另外，针对本发明所使用的液晶聚合物，在不影响本发明目的的范围内，可与聚碳酸酯相配合。
用以获得本发明的液晶聚合物树脂材料的原料组分的配合方法并没有特别的限定。或者可以将含有组分、进一步根据需要将硼酸铝晶须等加强材、无机填充剂、脱模改良剂、热稳定剂等各组分个别供给熔融混合机，或者可以将这些原料组分利用静态混合机、乳钵、亨舍尔混合机、球磨机、带状混合机等事先混合后再供给熔融混合机。另外，还可以将液晶聚合物和添加剂可个别供给熔融机后颗粒化，在颗粒状态下，将其组合并混合，得到期要的配合量。
本发明的液晶聚合物树脂材料适合用于信号读取装置及传感器的构成部件，特别是数字盘驱动装置用部件、水晶角速度传感器用部件等。
实施例
以下，通过实施例就本发明作具体说明，但本发明并不限定于此。还有，实施例中的物理特性测量及试验按下述方法进行：
(1)谐振频率的测量
向图3所示CD-ROM光读取头的定位磁电路线圈输入白色噪声电信号，使读取头振荡并测量谐振点的频率。测量图表如图4所示。测量图中2次谐振点的频率，如果该值在20kHz以上，则可判断无读取错误，并具有稳定的读取性能，所以将20kHz作为判断指标。
(2)弯曲弹性率的测量
如上所述，考虑到实际使用条件，弯曲弹性率的测量方法并不适合采用一般ISO178的测量方法，因此以注射成形的方法成形出图1所示的130mm×13mm×0.8mm试片(浇口数量为一个，浇口位置为如图1所示的试片长度方向末端部)。测量如图2所示，将两端自由支撑的状态下，按间距20mm在试片中央部设置主轴，进行弯曲(弯曲试片的主轴速度为100mm/min)。
(3)热变形温度的测量
按ISO75/A，在测量压力1.8MPa下进行测量。
(4)传感器的操作试验
与上述CD-ROM光读取头(图3)的谐振频率测量不同，进行汽车导航用角度传感器的操作试验。
参考例1(聚合物A的制造)
将2-羟基-6-萘酸116g、对苯二酸76g、4，4-二羟基联苯86g、4-羟基苯甲酸5g、醋酸钾22.5mg、无水醋酸191g装入具备搅拌机、回流柱、单体投入口、氮导入口、减压/流出线的聚合容器后，将反应系统温度提高到140℃，在140℃反应1小时。其后，经5.5小时进一步升温至360℃，其后经30分钟减压至5Torr(即667Pa)，一边凝缩副产醋酸、过剩的无水醋酸、其它低沸组分，一边进行熔融缩聚。当搅拌扭矩达到规定值后，导入氮，从减压状态经常压达到加压状态，由聚合容器下部排出聚合物，将绞合造粒使其颗粒化，就得到了聚合物A。聚合物A的4-羟基苯甲酸含量以单体为计2mol％，熔点为352℃。
参考例2(聚合物B的制造)
将2-羟基-6萘酸226g、对苯二酸66g、4-乙酸基氨基苯酚60g、醋酸钾22.5mg、无水醋酸167g装入参考例1的聚合容器后，将反应系统温度提高到140℃，在140℃反应1小时。其后，按参考例1同样的方法聚合，得到聚合物B。聚合物B以单体为计并不含有4-羟基苯甲酸，熔点为280℃。
参考例3(聚合物C的制造)
将4-羟基苯甲酸184g、萘酸55g、间苯二甲酸18g、4，4-二羟基联苯83g、醋酸钾22.5mg、无水醋酸231g装入参考例1的聚合容器后，将反应系统温度提高到140℃，在140℃反应1小时。其后，按参考例1同样的方法聚合，得到聚合物C。聚合物C的4-羟基苯甲酸含量以单体为计60mol％，熔点为335℃。
参考例4(聚合物D的制造)
将2-羟基-6萘酸114g、4-羟基苯甲酸226g、醋酸钾22.5mg、无水醋酸234g装入参考例1的聚合容器后，将反应系统温度提高到140℃，在140℃反应1小时。其后，按参考例1同样的方法聚合，得到聚合物D。聚合物D的4-羟基苯甲酸含量以单体为计73mol％，熔点为280℃。
实施例1～2、比较例1～2
相对参考例1～4得到的各聚合物(A、B、C、D)70重量分，添加30重量分的玻璃纤维(纤维直径10μm)，用二轴挤压机熔融混练后，进行绞合切割，作成颗粒。将该颗粒用注射成形机作成上述试验所用的试片，并作了评价。其结果如表1所示：
表1
  弯曲弹性率(MPa)   比重   A值(MPa<sup>1/2</sup>)   二次谐振频率(kHz)   热变形温度(℃)
 实施例1   25520   1.62   125.5   20.5   335
 实施例2   28792   1.61   133.7   21.8   240
 参考例1   21082   1.61   114.4   18.8   284
 参考例2   23475   1.62   119.7   19.7   240
从表1的结果可以明确：采用实施例1～2的液晶聚合物材料，可得到谐振频率在20kHz以上时读取错误少的信号读取装置。
并且，对利用实施例1～2、比较例1～2的液晶聚合物材料作成的汽车导航用角度传感器进行了操作试验，在比较例1～2的情况下，发生了读取错误而没能进行正确的操作，但实施例1～2时其操作没发生问题。

Claims (8)

1.一种信号读取装置的构成部件，其特征在于：由液晶聚合物中材料的含有40mol％以上且75mol％以下的2，6-萘残基，熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂形成。
2.如权利要求1所述的信号读取装置的构成部件，其特征在于：熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂中的4-羟基苯甲酸含量按单体组分为计在8mol％以下。
3.如权利要求1～2中任一项所述的信号读取装置的构成部件，其特征在于：信号读取装置为数字盘读取装置。
4.一种传感器的构成部件，其特征在于：由液晶聚合物材料中的含有40mol％以上且75mol％以下的2，6-萘残基，熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂形成。
5.如权利要求4所述的传感器的构成部件，其特征在于：熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂中的4-羟基苯甲酸含量按单体组分为计在8mol％以下。
6.如权利要求4～5中任一项所述的传感器的构成部件，传感器为角速度传感器。
7.一种信号读取装置，其中包括：由液晶聚合物材料中的含有40mol％以上且75mol％以下的2，6-萘残基，熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂形成的构成部件。
8.一种传感器，其中包括：由液晶聚合物材料中的含有40mol％以上且75mol％以下的2，6-萘残基，熔融时显示光学各向异性的全芳族聚酯树脂和/或全芳族聚酯酰胺树脂形成的构成部件。
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