CN1082982C - 聚芳硫醚树脂组合物及使用该树脂组合物的光学式拾音器件 - Google Patents

聚芳硫醚树脂组合物及使用该树脂组合物的光学式拾音器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供在聚芳硫醚树脂中添加填充剂、硅烷偶合剂及下式所示脂环烃等而形成的聚芳硫醚树脂组合物，其中R1、R2和R3为氢或烷基，n为整数。还提供由该树脂组合物成型加工而成的光学式拾音器件，它具有可靠性和高韧性，在环境变化时不产生光轴错位。

Description

聚芳硫醚树脂组合物及使用该树脂组合物的光学式拾音器件
本发明涉及在影碟机、数字音频唱机等光盘装置上安装的光学拾音器件中所用的聚芳硫醚树脂组合物及使用该树脂组合物的光学拾音器件。
光学检音器一般由将发光元件、光接收元件、反射镜等光学元件、这些光学元件得到固定的光学构架、和将物镜、物镜固定架、用以跟踪光盘运动的传动装置以及保持传动装置的光学构架形成光路的基底座所构成。
对于光构架，要求其具有使光学元件的相对位置关系保持恒定的尺寸稳定性，对于底座，要求其具有不会因传动装置的运动而共振的机械强度。这些部件通常大多使用铝等金属的型铸成型件。
最近，为实现器件的轻型化、低成本化，用工程塑料作金属代用品，已有一部分达到实用化。然而，在应用于要求有较高材料强度的薄型便携式或暴露在苛刻环境条件下的汽车带载用的器件等方面，要求有更好的机械强度和尺寸稳定性。
满足这样条件的材料虽知有聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物等，但其缺点为液晶聚合物成型时的塑变方向与塑变正交方向上的弹性率、线膨胀系数的各向异性变大。
日本专利公开公报No.66756/1991公开的聚苯硫醚树脂组合物虽可得到在液晶聚合物上看来无各向异性、而且因弹性率高而得到共振频率带高的成型品，但因使用了比重3.5以上的高比重粒子填充剂，因而树脂中高比重粒子填充剂的沉降无所不在，不能得到粒子分散的稳定成型品，从而常发生因环境变化所致的光轴错位，不适用于必须具备可靠性的拾音器件。
而且，为不发生由温度、湿度等环境变化而引起的光轴错位，用聚苯硫醚树脂组合物作光学式拾音器件时有掺合多量填充剂的倾向，其结果是，材料的脆性高、韧性不足，在安装各部件的过程中发生螺旋钻强度不足而引起的破损，或金属压入时发生破裂等问题。
本发明的目的在于提供作为具有可靠性的光学式拾音器件的材料的树脂组合物，它具有高弹性率、出色的流动性及良好的成型性，且在环境变化时不产生光轴错位。
本发明的目的还在于提供不随温度、湿度等环境变化产生光轴错位的具有可靠性和高韧性的光学拾音器件。
本发明者们对此进行了多次锐意试验研究，结果发现，按照如下公开的实施例，可达到所期望的目的，从而完成了本发明。
用于本发明的树脂组合物的聚芳硫醚树脂的代表为聚苯硫醚及其共聚物。
聚苯硫醚是按日本专利公告No.27671/1969、3368/1970和27255/1970公报及美国专利No.3,274,165说明书上记载的方法合成的聚合物，是由化2代表的通式的重复单元所构成，特别以含该重复单元80摩尔％以上的聚合物为佳。
〔化2〕
Figure C9411670900041
在本发明的实施中，作为上述聚苯硫醚的共聚成分，不妨使用小于20摩尔％且对聚合物的结晶性无不良影响的范围内的具有化3所示的键合的物质。
〔化3〕
间位键合 醚键合
Figure C9411670900051
砜键合
Figure C9411670900052
联苯键合
Figure C9411670900053
取代硫醚键合 三官能苯硫醚键合
Figure C9411670900055
作为这些树脂，可得到较低分子量、低粘度的交联型树脂和高分子量、高粘度的直链型树脂，容易获得各种品级的市售品，可单独使用这些树脂或将其混合使用。
〔实施例I〕
实施例I的树脂组合物中所用的纤维状填充剂有玻璃纤维、碳纤维、チラノ纤维、硅灰石、钛酸钙纤维和硼酸铝纤维等陶瓷纤维、金属纤维及芳香族聚芳酰胺纤维等有机纤维，而从经济和性能方面看，以玻璃纤维为宜。
在实施例I的实施中，混炼树脂组合物中的玻璃纤维的长度为0.1-1mm，特别以0.2-0.5mm的玻璃纤维为宜。玻璃纤维在与树脂混炼时易断裂，故通常可用混炼前长度2-5mm，纤维直径5-20μm，较好者7-15μm的玻璃纤维。纤维直径若超过20μm，与树脂的混炼性降低，因而不能令人满意。
可列举的实施例I的树脂组合物中所用的粒状填充剂有比重小于3.5的硼酸铝、二氧化硅、滑石、云母、高炉炉渣等，尤以成型时稳定性好、成型品表面状况良好、尺寸精度高及在环境变化时不发生光轴错位的硼酸铝和高炉炉渣为宜。
在实施例I的实施中，用作粒状填充剂的硼酸铝无特别限制，以粒径8μm以上者为宜，在小于8μm时，与树脂的流动性变差，成型品的表面状况变差，因而不能令人满意。又，关于高炉炉渣也无特别限制。
在实施例I的树脂组合物中，上述各成分的掺合比必须为聚芳硫醚树脂20-40重量％(较好者为25-40重量％)、纤维状填充剂10-55重量％(较好者为15-30重量％)、比重小于3.5的粒状填充剂5-60重量％(较好者为35-50重量％)，上述各成分的掺合比若偏离上述范围，则产生树脂组合物成型性变差，树脂组合物的性能降低等障碍。
在不使光学拾音器件用树脂组合物性能降低的范围内，加稳定剂和防氧化剂等添加剂也无妨。
在实施例I的实施中，光学拾音器件用树脂组合物的比重无限制，一般在1.7以上，较好者为1.9-2.1的范围内，小于1.7时引起弹性率降低，共振频率特性变差，变可能会受随动机构的影响。
实施例I的树脂组合物可按公知的方法获得，如用带式搅拌机、旋转式混合机享氏(ヘンシエル)混合机和螺杆混炼机等混合机混合后进行熔融混炼，以及用班伯里混炼机等同时进行混合与混炼的方法等。还可通过混炼形成颗粒，使用此颗粒由射出成型法等得到成型品。
用本发明的树脂组合物成型而得的光学式拾音器用器件中，可列举的有实用新型公开公报No.45315/1989上记载的与将发光元件(半导体激光器)、光接收元件、反射镜等加以固定的光学构架形成光路的底座(可动支架)，或将这些构架形成一体化的一体化构架。
以下，用实施例和比较例作具体的说明。这些试验中使用的原材料如下：
(1)聚苯硫醚树脂〔熔融粘度1500泊(320℃、剪切速度1000秒)的热交联型〕
(2)玻璃纤维〔短玻璃丝〕
(3)硼酸铝〔真比重2.93、粒径5-8μm〕
(4)高炉炉渣〔真比重2.90〕
(5)沉降性硫酸钡〔真比重4.50、粒径2-5μm〕
实施例1-3
将上述聚苯硫醚树脂和硼酸铝按表1所示比率用亨氏混合机混合，用二轴挤压机〔东芝机械(株)制、TEM-35〕进行混炼，从侧面进料口投入玻璃纤维，在300℃温度下进行熔融挤压，颗粒化。用合模压力为30吨的注射模塑成型机将所得颗粒分别成型为试验片和拾音器件。
在确认试验片为高弹性且无共振危险后进行评估试验。并进行有关拾音器件实际编入CD唱机的作为可靠性试验的环境变化下的工作试验。这些试验结果如表1所示。
弯曲试验按ASTM D-790、比重测定按ASTM D-792进行，用拾音器底座进行的工作试验是实际安装于CD唱机，接25℃→-10℃→60℃→25℃的温度循环进行的。
实施例4-5
除用高炉炉渣代替硼酸铝之外，与实施例1-3同样地用聚苯硫醚树脂和玻璃纤维按表1所示掺合比混合，按与实施例1-3完全相同的方法颗粒化，分别制成试验片和拾音器件。
用上述试验片和拾音器件进行评估试验，其如结果如表1所示。
比较例1-3
除用沉降性硫酸钡代替硼酸铝之外，与实施例同样地用聚苯硫醚树脂和玻璃纤维按表1所示掺合比例混合，进行同样的处理，得到试验片和拾音器件。用它们进行与实施例同样的评估试验。其结果如表1所示。
实施例、比较例中均有成型性好且有高弹性率者，其在实际安装试验中也均未发生共振，且也不发生光轴错位。然而，比较例1-3虽在25℃温度下显示良好的工作状态，但在环境变化的同时发生不能耐受环境的光轴错位，引起信号不能读取，CD唱机不能工作。与此相反，在使用本发明树脂组合物的实施例中，即使环境变化也不发生光轴错位，CD唱机正常工作。
                                                表1
           实  施  例    比  较  例
1 2 3 4 5 1 2 3
树脂组成％   聚芳硫醚硼酸铝高炉炉渣沉降性硫酸钡玻璃纤维 3535--30 3550--15 3045--25 35-35-30 30-45-25 35--3530 35--5015 30--4525
测定值   弯曲弹性率(X104kgf/cm2)弯曲强度(kg/cm2)比重(g/cm3)共振点成型性环境变化的工作试验25℃-25℃60℃再度25℃ 24.118701.96○○○○○○ 22.015932.05○○○○○○ 25.818511.99○○○○○○ 18.518631.96○○○○○○ 17.818431.99○○○○○○ 15.817782.15○○○○×× 14.514542.37○○○××× 17.417532.31○○○×××
〔实施例II〕
实施例II的实施与实施例I同样，掺合在聚芳硫醚树脂中的代表性填充剂为纤维状填充剂和粒状填充剂，纤维状填充剂的代表物可为玻璃纤维、碳纤维、チラノ纤维、硅灰石、钛酸钙纤维和硼酸铝等陶瓷纤维、芳香族聚芳酰胺纤维等有机纤维及金属纤维，而粒状填充剂的代表物可为硼酸铝、二氧化硅、滑石、云母、锌白、高炉炉渣等。
又在实施例II的实施中，掺合在聚芳硫醚树脂中的代表性硅烷偶合剂为乙烯基三(β-甲氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷等。
在实施例II的实施中，掺合在聚芳硫醚树脂中的代表性脂环烃为化1所示通式所代表的化合物，其他萜烯基、多萜烯类和芳香族饱和烃等也同样可以使用，尤以它们的加氢脂环烃为佳。
〔化1〕
Figure C9411670900091
实施例II的光学式拾音器件中使用的树脂组合物必须以聚芳硫醚树脂20-90重量％、填充剂10-75％重量％、硅烷偶合剂0.05-5重量％和脂环烃0.05-5重量％的比例掺合，而且聚芳硫醚树脂与填充剂两成分的比例必须为90-99.9重量％、硅烷偶合剂与脂环烃两成分的比例必须为0.1-10重量％。各成分的掺合比例若偏离上述范围，则树脂组合物的成型性变差，产生树脂组合物性能降低等障碍。
在实施例II的实施中，在不使光学式拾音器性能降低的范围内，在树脂组合物中添加稳定剂的防氧化剂等也无妨。
实施例II的光学式拾音器件可通过用带式搅拌机、旋转式混合机和亨氏混合机等混合机混合后再熔融混炼的树脂组合物颗粒化，然后以此颗粒用射出成型等方法得到成型品，以及用班伯里混炼机和螺杆混炼机等同时进行混合与混炼，然后颗粒化，再同样地得到成型品。
以下用实施例和比较例作具体的说明。
实施例6-8和比较例4-6
将聚芳硫醚树脂〔熔融粘度1500泊(320℃、剪切速度1000秒)的热交联型〕、硅烷偶合剂〔商品名：KBE 903、信越化学(株)制〕、脂环烃〔商品名：エスユレッツ 5320、ト-ネツクス(株)制〕和硼酸铝〔真比重2.93、粒径5-8μm〕按表1所示掺合比率用亨氏混合机混合，用二轴挤压机〔TEM-35，东芝机械(株)制〕进行混炼，由侧面进料口投入玻璃纤维，在300℃温度下进行熔融挤压，颗粒化。这样所得的颗粒用合模压力为30吨的注射模塑成型机成型，分别加工制成试验片和拾音器件。
用上述试验片进行延伸强度和伸长率及悬臂梁式冲击试验，确认机械物性不变与韧性提高。关于拾音器件，还实际进行安装试验。这些测定结果如表2所示。又，延伸强度试验按ASTM D-638，悬臂梁式冲击试验按ASTM D-256进行。
                                          表2
          实  施  例          比  较  例
    6   7   8     4     5     6
树脂组成％   聚芳硫醚硼酸铝硅烷偶合剂脂环烃玻璃纤维     34500.50.515   33501115   33.55010.515    3550--15     34501-15     3450-115
测定值   延伸强度(kg/cm2)     1160   1172   1165    1080     1092     1089
  伸长率(％)     2.3   2.6   2.4    1.8     1.8     1.8
  悬臂梁式冲击强度     4.2   4.5   4.3    2.9     3.7     3.5
  扭断强度     2.07   2.21   2.18    1.68     1.81     1.76
各实施例和比较例的成型性均良好，但在不使用硅烷偶合剂和脂环烃两者及其中任何一种时，延伸强度和悬臂梁式冲击强度的测定值低，韧性不足，扭断强度低。与之相比，实施例6-8使用硅烷偶合剂和脂环烃的情况下，延伸强度和悬臂梁式冲击强度的测定值高，韧性提高，扭断强度极大提高，与此同时，金属压入时的裂痕也得到改善，更可进一步提高压入强度。
本发明的聚芳硫醚树脂组合物，在成型时的树脂流动性好，可得到无方向性、尺寸精度高的成型品。
而且，使用本发明的聚芳硫醚树脂组合物的光学式拾音器件，其共振少，在苛刻环境下也不发生光轴错位，可靠性高，而且适于批量生产。
此外，使用本发明的聚芳硫醚的光学式拾音器件与由现有技术树脂组合物成型所得的光学式拾音器件相比，其韧性好，作为螺丝的固定、部件的压入等构架结构所要求的装配强度及其可靠性可极大地提高。

Claims (5)

1.一种聚芳硫醚树脂组合物，其特征在于：包含聚芳硫醚树脂20一40重量％、纤维状填充剂10-55重量％及比重小于3.5的选自硼酸铝和高炉炉渣粉末的粒状填充剂5-60重量％的掺合组成物，且该掺合物的比重为1.7以上。
2.按权利要求1所述的聚芳硫醚树脂组合物，其中纤维状填充剂为15-30重量％。
3.按权利要求1所述的聚芳硫醚树脂组合物，其中粒状填充剂为35-50重量％。
4.按权利要求1所述的聚芳硫醚树脂组合物，其中还包括硅烷偶合剂0.05-5重量％及脂环烃0.05-5重量％。
5.一种光学式拾音器件，其特征在于：由权利要求1或4所述的聚芳硫醚树脂组合物加工而成。
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