CN101910305B - 便携终端部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供由机械强度、冲击强度等物性优异，低凹陷、低翘曲变形优异的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物形成的便携终端部件。具体而言，是由在100重量份(A)改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂中配合40～140重量份(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维得到的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物形成的便携终端部件。

Description

便携终端部件
技术领域
本发明涉及用特定的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物成型的便携终端部件。更详细而言，本发明涉及使用机械强度、冲击强度等物性以及低凹陷、低翘曲变形等成型性优异的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物得到的便携终端部件。
背景技术
各种OA设备、家电制品、电话机等电气或电子设备具有小型化的需求，尤其以便携使用的电子设备产品对小型和轻量的需求强烈。以往，从保护电子设备的观点考虑，使用铝、镁等金属材料、陶瓷材料作为用于收容各种便携终端的电子设备的壳体(外壳，housing)、用于维持该产品强度的补强板(机架，chassis)等的材料。然而，以铝的比重2.69为首，这些材料的比重相当大，因此，壳体占电子设备的总重量的比例变大，产品变得相当重。另外，由于金属材料价格高、成型加工也困难，因此在重量、成本和生产率方面存在问题。为了解决金属材料存在的上述问题点，低比重且价格低廉，并且成型加工性优异的塑料材料作为替代材料逐渐受到关注。
一般的塑料材料的比重为2.0以下，比金属材料的比重小，因此，通过应用于这些部件，可谋求便携终端产品的轻量化。另外，塑料材料一般通过压缩成型、注射成型、注射-压缩成型、吹塑成型等方法成型，其中，注射成型法由于批量生产性优异而可谋求低价格化，因此是作为电子设备的壳体成型法使用最多的成型技术。对于这些便携终端，研究了单独使用聚碳酸酯(PC)树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂、ABS树脂与聚碳酸酯树脂或与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂形成的混合材料等塑料材料，或使用填充有碳纤维、玻璃纤维等强化材料的复合材料(日本特开平7-60777号公报)。
然而，单独使用ABS树脂、PC树脂、ABS/PC树脂、ABS/PBT树脂等一般的塑料材料时，由于拉伸强度、弹性模量等机械强度、冲击特性较低，从而需要加厚成型品的厚度或组合使用金属的补强板，因此存在部件件数增加、产生产品设计上的限制的问题。与此相对，以改善机械强度、刚性、冲击特性为目的，还提出了使用一般的玻璃纤维、碳纤维进行补强的复合材料，但其效果不充分，尤其使用碳纤维进行补强的复合材料虽然刚性高，但材料价格显著增高，因此没有实用性。
另外，提出了使用芳香族聚酰胺树脂和改性聚苯醚树脂的混合材料(日本特开平6-240132号公报)的补强树脂材料。然而，这些树脂材料虽然可得到优异的强度、刚性，但是冲击特性不充分，且由于成型时产生的气体多而存在成型批量生产性差的问题，由于需要对成型品中产生的毛刺进行处理而存在产品制造成本增加的问题。
另一方面，在日本特开昭62-268612号公报中，公开了通过使用具有长条形状的截面的非圆形截面纤维作为玻璃纤维而得到的机械强度优异的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物。然而，通常的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂存在下述问题：在注射成型等成型加工时的固化过程中产生的收缩大，成型品的凹陷量大；由收缩各向异性导致的翘曲变形大。认为其难以应用于像便携终端部件这样的、同时需要高强度、高刚性、高冲击、成型品的凹陷和翘曲变形等的成型品中。
发明内容
本发明的目的在于，提供由机械强度、冲击强度等物性优异，低凹陷、低翘曲变形优异的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物形成的便携终端部件。
本发明人等为解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，通过对组合特定的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂与具有扁平的截面形状的玻璃纤维得到的树脂组合物进行成型，可得到能够实现上述目的的便携终端部件，从而完成了本发明。
即，本发明为便携终端部件，
其由在100重量份(A)改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂中配合40～140重量份(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维得到的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物形成。
本发明为上述组合物的便携终端部件用途。
对于本发明的由聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物形成的便携终端部件，其轻量化效果高，刚性和冲击性均强，因此具有难以被破坏的特征。另外，由于成型性优异、后处理加工可被简化，因此可降低制造成本。本发明适宜于便携终端部件的壳体(外壳，housing)、补强板(机架，chassis)、框、铰链或它们的周边相关部件。
附图说明
图1是表示实施例中成型的手机外壳及其评价情况的图。
具体实施方式
以下，对本发明的树脂材料的构成成分依次进行详细说明。
本发明所用的(A)改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂是指，(1)以对苯二甲酸或其可成酯衍生物与1，4-丁二醇或其可成酯衍生物进行缩聚反应得到的聚对苯二甲酸丁二醇酯作为主要成分，将5～30摩尔％的间苯二甲酸作为共聚单体单元导入其中而得到的共聚物，或含有该共聚物的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂；(2)含有改性聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，所述改性聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物是以对苯二甲酸或其可成酯衍生物与乙二醇或其可成酯衍生物进行缩聚反应而得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯作为主要成分，将5～30摩尔％的间苯二甲酸作为共聚单体单元导入其中而得到的；还可以为将(1)、(2)的间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸丁二醇酯、间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯这3种进行组合而得到的物质。
在(1)、(2)的任一情况中，间苯二甲酸都可以以可成酯衍生物，例如以二甲酯这样的低级醇酯的形式用于缩聚，作为共聚物成分导入。
在此，间苯二甲酸共聚单体单元的导入量为5～30摩尔％，优选为10～30摩尔％，特别优选为10～20摩尔％。当导入量低于5摩尔％时，由于结晶性高，因此，成型收缩的各向异性变大、翘曲变形变大。另外，当导入量超过30摩尔％时，作为聚对苯二甲酸丁二醇酯固有的优势的强度和热稳定性大幅降低，且结晶化显著降低、被延迟，从而引起成型周期降低、脱模性降低，有可能产生无法用于实用的问题。
在(1)的情况下，间苯二甲酸改性共聚物可以以下述任一方式来使用：单独使用；或将间苯二甲酸改性共聚物与不含间苯二甲酸成分的聚对苯二甲酸丁二醇酯组合使用。组合使用时，相对于间苯二甲酸改性共聚物与不含间苯二甲酸成分的聚对苯二甲酸丁二醇酯的合计的总二羧酸成分，需要含有5～30摩尔％的间苯二甲酸成分。例如，在羧酸成分仅由对苯二甲酸构成的聚对苯二甲酸丁二醇酯和10摩尔％间苯二甲酸改性共聚物的并用组成的100重量％中，聚对苯二甲酸丁二醇酯的比例低于50重量％。
在(2)的情况下，组合使用间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。在该情况下，相对于改性聚对苯二甲酸乙二醇酯中的总二羧酸成分，需要含有5～30摩尔％的间苯二甲酸成分。另外，间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯合计为100重量％时，间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸乙二醇酯的比例优选为10～60重量％。当低于10重量％时，翘曲变形抑制效果不充分，当超过60重量％时，聚对苯二甲酸丁二醇酯的成型性受损，有可能无法在100℃以下的模具温度下成型。
关于(A)改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，在不妨碍本发明效果的范围内，可使用与可共聚的单体(以下，有时仅称作共聚性单体)共聚而得到的共聚物。作为共聚性单体，可列举出例如，除对苯二甲酸、间苯二甲酸外的二羧酸成分，除碳数2～4的亚烷基二醇外的二醇，羟基羧酸(oxy-carboxylic)成分，内酯成分等。共聚性单体可使用1种或组合使用2种以上。
作为二羧酸(或二羧酸成分或二羧酸类)，可列举出脂肪族二羧酸(例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二羧酸、十二烷二羧酸、十六烷二羧酸、二聚酸等C4～40二羧酸，优选C4～14二羧酸)；脂环式二羧酸成分(例如六氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、腐殖酸(Humic acid)等C8～12二羧酸)；除对苯二甲酸、间苯二甲酸外的芳香族二羧酸成分(例如邻苯二甲酸、2，6-萘二羧酸等萘二羧酸、4，4’-二苯基二羧酸、4，4’-二苯氧醚二羧酸、4，4’-二苯醚二羧酸、4，4’-二苯甲烷二羧酸、4，4’-二苯甲酮二羧酸等C8～16二羧酸)；或它们的反应性衍生物(例如低级烷基酯(二甲基苯二甲酸等苯二甲酸的C1～4烷基酯等)、酰氯、酸酐等可成酯衍生物)等。还可根据需要组合使用偏苯三酸、均苯四酸等多元羧酸或其成酯衍生物(醇酯等)等。组合使用这样的多官能性化合物时，可得到支链状的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
对于二醇(或二醇成分或二醇类)，可列举出例如除1，4-丁二醇外的脂肪族链烷二醇[例如链烷二醇(例如乙二醇、三亚甲基二醇、丙二醇、新戊二醇、己二醇(1，6-己二醇等)、辛二醇(1，3-辛二醇、1，8-辛二醇等)、癸二醇等低级链烷二醇，优选直链状或支链状C2～12链烷二醇，更优选直链状或支链状C2～10链烷二醇等)；(聚)氧亚烷基二醇(例如具有多个氧C2～4亚烷基单元的二醇，例如二乙二醇、二丙二醇、二四亚甲基二醇、三乙二醇、三丙二醇、聚四亚甲基二醇等)等]；脂环族二醇(例如1，4-环己烷二醇、1，4-环己烷二甲醇、氢化双酚A等)；芳香族二醇[例如氢醌、间苯二酚、萘二醇等二羟基C6～14芳烃；联苯酚(4，4’-二羟基联苯等)；双酚类；苯二甲醇等]；以及它们的反应性衍生物(例如烷基、烷氧基或卤素的取代体等成酯性衍生物等)等。还可根据需要组合使用甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇等多元醇或其成酯性衍生物。组合使用这样的多官能性化合物时，可得到支链状的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。
此外，在共聚物中，共聚性单体的比例例如可从0.01～30摩尔％左右的范围选择，通常为1～30摩尔％，优选为3～25摩尔％，更优选为5～20摩尔％(例如5～15摩尔％)左右。另外，组合使用均聚酯(聚对苯二甲酸丁二醇酯)和共聚物(共聚酯)时，均聚酯与共聚酯的比例为，共聚性单体的比例相对于总单体为0.1～30摩尔％(优选为1～25摩尔％，更优选为5～25摩尔％)左右的范围，通常，可从前者∶后者＝99∶1～1∶99(重量比)、优选从95∶5～5∶95(重量比)、更优选从90∶10～10∶90(重量比)左右的范围选择。
另外，对于改性聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，在不妨碍本发明效果的范围内，也可使用与除间苯二甲酸外的可共聚的单体共聚而得到的共聚物。
此外，(A)改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂的特性粘度(IV)均优选为1.2dL/g以下，更优选为1.0dL/g以下。可通过混合具有不同特性粘度的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂或改性聚酯，例如通过混合特性粘度1.2dL/g和0.8dL/g的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂来实现1.0dL/g以下的特性粘度。此外，特性粘度(IV)例如可在邻氯苯酚中、温度35℃的条件下测定。使用具有这样的范围的特性粘度的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂时，易于有效实现充分的韧性的赋予和熔融粘度的降低。特性粘度过大时，成型时的熔融粘度变高，根据情况有可能在成型模具内引起树脂的流动不良、填充不良。
本发明所用的(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维是指，与长度方向上垂直的截面的长径(截面的最长直线距离)与短径(与长径垂直的方向的最长直线距离)之比为1.3～10，优选为1.5～8，特别优选为2～5之间的玻璃纤维。作为具体的形状，为近椭圆形、近长圆形、近眉毛形等。
(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维的机械强度、冲击强度优异，可抑制翘曲变形并且成型性也优异。
另外，具有扁平的截面形状的玻璃纤维的平均截面积优选为100～300平方微米。当小于100平方微米时，机械强度、冲击强度不充分，当超过300平方微米时，会产生注射成型时的浇口阻塞，模具、成型机的磨耗的问题。
相对于100重量份(A)改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，本发明所用的(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维的配合量为40～140重量份，优选为50～130重量份。当配合量低于40重量份时，机械强度、冲击强度低，而超过140重量份时，流动性显著恶化。
在使用(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维时，根据需要使用集束剂或表面处理剂是理想的。若给出其实例，则环氧系化合物、丙烯酸系化合物、异氰酸酯系化合物、硅烷系化合物、钛酸酯系化合物等官能性化合物均可优选使用。这些化合物可预先实施表面处理或集束处理后使用，也可在制备材料的同时添加。另外，相对于填充剂，组合使用的官能性表面处理剂的用量为0～10重量％，优选为0.01～5重量％。
作为所述玻璃纤维(B)，不拘于A玻璃、E玻璃、含氧化锆成分的耐碱玻璃组成、无论短切纤维、粗纱玻璃(roving glass)等配合时的玻璃纤维的形态如何，均可使用。
本发明所用的(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维可如下来制备：通过使用具有长圆形、椭圆形、矩形、狭缝状等适当的孔形状的喷嘴作为用于喷出熔融玻璃的衬套来进行纺丝而制得。另外，可通过从紧挨着设置的具有各种截面形状(包括圆形截面)的多个喷嘴纺出熔融玻璃，使纺出的熔融玻璃相互接合形成单一的长丝而制得。
便携终端部件有时经树脂材料着色后使用。在该情况下，一般与各种着色颜料、染料一起使用无机白色颜料。作为最适于本发明的树脂组合物的无机白色颜料，有(C)莫氏硬度4.5以下的无机白色颜料，例如硫化锌、氧化锌、硫酸钡、锌钡白、碳酸镁、白云母、硫酸钙、重晶石、碳酸钙等。使用这些白色颜料由于玻璃纤维折断少而可得到良好的物性。另一方面，莫氏硬度超过4.5的金红石型氧化钛、锐钛型氧化钛、板钛矿型氧化钛等由于玻璃纤维产生较多折断，是不优选的。对无机白色颜料的配合量没有特别的限定，为一般的着色需要量即可。
此外，对于本发明的树脂组合物，可根据需要在不损害本发明的效果的范围内含有其它树脂。作为其它树脂，可列举出除聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂外的聚酯树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯(Polytrimethylene terephtalate)等)、聚烯烃系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚酰胺系树脂、聚缩醛、聚芳醚(polyarylene oxide)、聚芳硫醚(polyarylene sulfide)、氟树脂等。另外，还可举例丙烯腈-苯乙烯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-丙烯酸乙酯树脂等共聚物。这些其它树脂可单独使用或组合使用2种以上。
另外，对于本发明的树脂组合物，还可添加各种添加剂(稳定剂、成型性改善剂等)。作为添加剂，可列举出例如各种稳定剂(抗氧化剂、紫外线吸收剂、热稳定剂等)、成核剂(结晶成核剂)、阻燃剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂、染料或颜料等着色剂、分散剂等。
尤其在组合使用聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚碳酸酯或以聚对苯二甲酸乙二醇酯为代表的亚烷基二醇成分不同的聚酯时，优选添加磷系稳定剂用于抑制酯交换。作为所用的磷系稳定剂，可列举出例如有机亚磷酸酯系、亚膦酸酯(phosphonite)系化合物和磷酸金属盐等。具体实例可列举出双(2，4-二-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、四(2，4-二叔丁基苯基)-4，4’-联苯基亚膦酸酯，另外作为磷酸金属盐，可列举出磷酸二氢钙、磷酸二氢钠的水合物等。
此外，对于本发明的树脂组合物，可根据需要在不损害本发明的效果的范围内添加其它强化用填充剂。作为其它强化用填充剂，可列举出除本发明规定外的玻璃纤维、磨碎玻璃纤维(milled glass fiber)、玻璃珠、玻璃片、二氧化硅、氧化铝纤维、氧化锆纤维、钛酸钾纤维、碳纤维、石墨、硅酸钙、硅酸铝、高岭土、滑石、粘土等硅酸盐；氧化铁、氧化钛、氧化锌、氧化锑、氧化铝等金属氧化物；钙、镁、锌等金属的碳酸盐、硫酸盐，以及碳化硅、氮化硅、氮化硼等，作为有机填充剂，可列举出高熔点的芳香族聚酯纤维、液晶性聚酯纤维、芳香族聚酰胺纤维、氟树脂纤维、聚酰亚胺纤维等。
本发明的组合物的制备可利用现有的树脂组合物制备法通常所用的设备和方法容易地进行制备。例如，可使用下述任一方法：混合各成分之后，通过单螺杆或双螺杆挤出机混炼挤出来制备颗粒，之后成型的方法；先制备不同组成的颗粒，将这些颗粒按规定量混合用于成型，在成型后得到目标组成的成型品的方法；将1种或2种以上的各成分直接加料至成型机的方法等。以及，将树脂成分的一部分以细粉末的形式与除此以外的成分混合、添加的方法，该方法能使这些成分均匀配合，是优选方法。作为用于将树脂填充至模具的成型法，注射成型、挤出成型、压缩成型、吹塑成型、真空成型、旋转成型、气体注射成型等是可适用的，但一般为注射成型。
实施例
根据以下实施例进一步详细说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
实施例1～8、比较例1～7
将各树脂组合物按表1所示的混合比率进行干混，使用具有
Figure BPA00001168017200101
的螺杆的双螺杆挤出机(The Japan Steel Works，LTD.制)，在料筒设定温度250℃下熔融混合之后进行颗粒化，制造试验片，进行各项评价。结果示于表1。
另外，所使用的成分的详细情况、物性评价的测定法如下所述。
(1)使用成分
(A)成分
(A-1)间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸丁二醇酯(特性粘度IV＝0.65dL/g)
在对苯二甲酸与1，4-丁二醇的反应中，使用12.5摩尔％作为共聚成分的二甲基间苯二甲酸代替一部分(12.5摩尔％)对苯二甲酸得到的改性聚对苯二甲酸丁二醇酯
(A-2)聚对苯二甲酸丁二醇酯(特性粘度IV＝0.69dL/g、WinTech Polymer Ltd.制)
(A-3)间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(12.0摩尔％间苯二甲酸改性，特性粘度IV＝0.80dL/g，Bell Polyester Products，Inc.制)
(B)玻璃纤维
(B-1)：具有扁平的截面形状的玻璃纤维(长径与短径之比：4，平均截面积196μm2，日东纺(株)制)
(B’-1)：通常的具有圆形截面形状的玻璃纤维(长径与短径之比：1，平均截面积133μm2，Nippon Electric Glass Co.，Ltd制)
(C)白色颜料
(C-1)硫化锌莫氏硬度4
(C′-1)金红石型氧化钛 莫氏硬度7
此外，对于实施例6、7、8和比较例5，还将0.15重量份磷酸二氢钙添加至表中的组成中。
(2)物性评价
<拉伸强度>
将得到的颗粒在140℃下干燥3小时后，在成型机料筒温度260℃、模具温度80℃下，通过注射成型制备拉伸试验片，按照ISO-527(试验片厚度4mm)进行测定。
<却贝冲击强度(简支梁冲击强度，Charpy impact strength)>
将得到的颗粒在140℃下干燥3小时后，在成型机料筒温度260℃、模具温度80℃下，通过注射成型制备却贝冲击试验片，按照ISO-179(试验片厚度4mm)进行测定。
(3)翘曲变形的评价
按下述基准测定平板的平面度。
评价成型品：50mm×50mm×厚度1mm的平板
成型机：FANUC ROBOSHOTα-100Ia
料筒温度：260-260-240-220℃
模具温度：80℃
注射压力：69MPa
平面度测定机：CNC图像测定机Quick Vision QVH404(Mitutoyo Corporation.制)
平面度测定法在平板上的9点(纵横3×3点)进行测定。
(4)通过手机外壳进行的评价
成型图1所示的手机外壳，进行(4-1)～(4-3)的评价。
成型机：Sumitomo Heavy Industries，Ltd.SE100D
料筒温度：270-270-260-230℃
模具温度：100℃
(4-1)手机外壳的铰链部的弯曲强度
将图1的铰链部压弯，测定破坏强度。
测定仪器：万能试验机TENSILON UTA50KN(ORIENTECCo.，Ltd.制)
测定速度：1000mm/分钟
(4-2)手机外壳的毂部的凹陷
目视观察图1的毂部的表面的凹陷情况。
判断
○...凹陷少
×...凹陷多
(4-3)手机外壳的灼伤(气体的压缩发热)
目视观察图1的铰链部流动末端的灼伤情况。
判断
○...灼伤少
×...灼伤多
表1
Figure BPA00001168017200131

Claims (6)

1.一种便携终端部件，其由在100重量份(A)改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂中配合40～140重量份(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维得到的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂组合物形成，(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维是与长度方向上垂直的截面的长径与短径之比为4～10之间的玻璃纤维，长径是指截面的最长直线距离，短径是指与长径垂直的方向的最长直线距离，
(A)改性聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂是含有相对于总二羧酸成分为5～30摩尔％的间苯二甲酸的间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸丁二醇酯。
2.根据权利要求1所述的便携终端部件，其中，(B)具有扁平的截面形状的玻璃纤维的平均截面积为100～300平方微米。
3.根据权利要求1或2所述的便携终端部件，其中，其还用(C)莫氏硬度4.5以下的无机白色颜料进行了着色。
4.根据权利要求1或2所述的便携终端部件，其为便携终端部件的壳体、补强板、框、铰链或它们的周边相关部件。
5.根据权利要求3所述的便携终端部件，其为便携终端部件的壳体、补强板、框、铰链或它们的周边相关部件。
6.权利要求1所述的组合物的便携终端部件用途。
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