CN109971146A - 镜筒构件 - Google Patents

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Abstract

本文所公开的是镜筒构件。该镜筒构件包括：围绕镜头的外周的镜筒；以及容纳镜筒的壳体，镜筒被固定到壳体，其中镜筒由包括以下项的镜筒组合物形成：基于镜筒组合物的总重量，50wt％至75wt％的聚碳酸酯树脂；20wt％至45wt％的玻璃纤维；0.5wt％至3wt％的聚烯烃蜡；和0.5wt％至3wt％的氟化烯烃树脂，并且聚烯烃蜡与氟化烯烃树脂的重量比在1:0.3至1:3的范围内。该镜筒构件具有低摩擦系数，并且在刚性和尺寸稳定性方面具有良好的性能。

Description

镜筒构件
技术领域
本发明涉及一种镜筒构件。更具体地，本发明涉及一种具有低摩擦系数并且在刚性和尺寸稳定性方面具有良好的特性的镜筒构件。
背景技术
用于诸如数码照相机或闭路电视之类的设备中的镜筒构件用于在将镜头固定到设备的同时保护镜头。要求镜筒构件的镜筒具有良好的不圆度和高水平的刚性和抗冲击性，以便确保镜头平滑地插入镜筒中并且使镜头在镜筒中平滑地操作。另外，镜筒构件具有其中壳体耦接到镜筒的结构。如果用于镜筒的材料具有高摩擦系数，则在经由公螺纹和母螺纹将壳体耦接到镜筒时，不能够平滑地实现镜筒构件的组装，并且可能在驱动相关设备(例如对焦)的过程中引起过大的驱动力、噪音、灰尘等，从而导致设备性能的劣化。
为了提高镜筒构件的刚性，已经提出了使用玻璃纤维的热塑性树脂组合物。然而，使用热塑性树脂制造的模塑制品具有高摩擦系数，并且根据玻璃纤维的取向，在不圆度方面表现出差的性能。
因此，需要一种这样的热塑性树脂组合物：其允许由其形成的模塑制品具有低摩擦系数并且在刚性和尺寸稳定性(不圆度)方面具有良好的性能。
在日本未审查专利公开No.2010-015091中公开了本发明的背景技术。
发明内容
对本发明来说，本发明的一个方面是提供一种镜筒构件，该镜筒构件具有低摩擦系数并且在刚性、尺寸稳定性(不圆度)、外观和抗冲击性方面具有良好的性能。
本发明的一个方面涉及镜筒构件。该镜筒构件包括：围绕镜头的外周的镜筒；以及容纳镜筒的壳体，镜筒被固定到壳体，其中镜筒由包括以下项的镜筒组合物形成：基于镜筒组合物的总重量，50wt％至75wt％的聚碳酸酯树脂；20wt％至45wt％的玻璃纤维；0.5wt％至3wt％的聚烯烃蜡；和0.5wt％至3wt％的氟化烯烃树脂，并且聚烯烃蜡与氟化烯烃树脂的重量比的范围是1:0.3至1:3。
在一个实施方式中，镜筒可以经由公螺纹和母螺纹耦接到壳体。
在一个实施方式中，聚碳酸酯树脂可以具有20,000g/mol至40,000g/mol的重均分子量。
在一个实施方式中，可以用氨基甲酸酯化合物对玻璃纤维进行表面处理。
在一个实施方式中，聚烯烃蜡可以具有200g/mol至10,000g/mol的重均分子量。
在一个实施方式中，氟化烯烃树脂可以包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯/偏二氟乙烯共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物，以及它们的组合。
在一个实施方式中，氟化烯烃树脂可以是通过将氟基烯烃树脂与芳族乙烯基树脂共混而获得的母料。
在一个实施方式中，如根据ASTM D1894所测量的，镜筒可以具有0.1至0.4的静摩擦系数。
在一个实施方式中，如根据ASTM D638在3.2mm厚的样品上所测量的，镜筒可以具有100MPa至130MPa的拉伸强度。
在一个实施方式中，如根据等式1所计算的，镜筒可以具有90μm或更小的不圆度：
[等式1]
不圆度＝最长内径-最短内径
其中，通过使用不圆度测量仪器沿着样品的整体长度(50mm)测量圆柱形样品的内径来找到最长内径和最短内径的值，通过以下过程来制备该样品：在320℃的料筒温度并且在70℃的模具温度下，使用尺寸为50mm×30mm×2mm(长度×内径×厚度)的圆柱形模具使镜筒组合物经历注射成型，然后在室温下老化24小时。
在一个实施方式中，镜筒构件可以被应用于移动电话照相机、闭路电视、交通工具黑匣子或照相机。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的镜筒构件的示意图。
具体实施方式
下文中，将详细描述本发明的实施方式。
根据本发明的镜筒构件包括：镜筒20；以及容纳镜筒20的壳体30。镜筒20围绕镜头10的外周，并且通过公螺纹和母螺纹耦接到壳体30。
在一个实施方式中，镜筒20可以由下面描述的镜筒组合物形成。
根据本发明的一个实施方式的镜筒组合物包括：(A)聚碳酸酯树脂；(B)玻璃纤维；(C)聚烯烃蜡；和(D)氟化烯烃树脂。
(A)聚碳酸酯树脂
聚碳酸酯树脂可以包括镜筒组合物中使用的任何典型的聚碳酸酯树脂。例如，聚碳酸酯树脂可以是通过使二酚(芳族二醇化合物)与诸如光气、卤代甲酸酯或碳酸二酯之类的前体进行反应来制备的芳族聚碳酸酯树脂。
二酚的示例可以包括4,4'-联苯酚、2,2-二(4-羟基苯基)丙烷、2,4-二(4-羟基苯基)-2-甲基丁烷、1,1-二(4-羟基苯基)环己烷、2,2-二(3-氯-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二-(3,5-二氯-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷和2,2-二(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷，但不限于此。例如，二酚可以是2,2-二-(4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3,5-二氯-4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、或1,1-二(4-羟基苯基)环己烷，特别是2,2-二-(4-羟基苯基)丙烷，其也被称为双酚A。
在一个实施方式中，聚碳酸酯树脂可以是接枝聚碳酸酯树脂。例如，聚碳酸酯树脂可以是基于聚合中使用的二酚的总摩尔数通过添加0.05mol％至2mol％的三官能或以上的多官能化合物(例如，三价或更高价的含酚基的化合物)而制备的接枝聚碳酸酯树脂。
在一个实施方式中，聚碳酸酯树脂可以是均聚聚碳酸酯树脂、共聚聚碳酸酯树脂或其共混物。另外，聚碳酸酯树脂可以部分或完全被芳族聚酯-碳酸酯树脂代替，该芳族聚酯-碳酸酯树脂在酯前体(例如二官能羧酸)的存在下通过聚合来获得。
在一个实施方式中，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)所测量的，聚碳酸酯树脂可以具有20,000g/mol至40,000g/mol(例如，22,000g/mol至35,000g/mol)的重均分子量(Mw)。在该范围内，镜筒组合物在抗冲击性和可加工性方面可表现出良好的性能。
在一个实施方式中，基于镜筒组合物的总重量，聚碳酸酯树脂可以以50wt％至75wt％，例如55wt％至70wt％的量存在。在一些实施方式中，基于镜筒组合物的总重量(100wt％)，镜筒组合物可以包括的聚碳酸酯树脂的量为约50wt％、51wt％、52wt％、53wt％、54wt％、55wt％、56wt％、57wt％、58wt％、59wt％、60wt％、61wt％、62wt％、63wt％、64wt％、65wt％、66wt％、67wt％、68wt％、69wt％、70wt％、71wt％、72wt％、73wt％、74wt％或75wt％。此外，根据一些实施方式，聚碳酸酯树脂可以以从约上述任何量到约上述任何其它量的量存在。如果聚碳酸酯树脂的量落在该范围之外，则镜筒组合物不能具有足够的抗冲击性和可模塑性。
(B)玻璃纤维
玻璃纤维用于改善镜筒的刚性和尺寸稳定性，并减小镜筒的摩擦系数，并且玻璃纤维可以是用表面处理剂(例如，施胶剂)进行过表面处理的玻璃纤维。
在一个实施方式中，玻璃纤维可以具有8μm至20μm(例如9μm至15μm)的平均直径，并且具有2mm至4mm的平均长度。当玻璃纤维的平均直径和平均长度落在这些范围内时，可以将组合物容易地引入挤压机中，并且可以显著地改善镜筒的刚性。此外，玻璃纤维在截面中可以具有圆形形状、椭圆形状、矩形形状或具有两个彼此连接的圆形的哑铃状形状。当玻璃纤维具有圆形截面时，玻璃纤维的截面纵横比可以为1。在本文中，术语“截面纵横比”被定义为在截面中玻璃纤维的最长直径与玻璃纤维的最短直径的比率。当玻璃纤维具有椭圆形状时，玻璃纤维的截面纵横比大于1。
在一个实施方式中，用于玻璃纤维的表面处理剂可以是氨基甲酸酯化合物。氨基甲酸酯化合物可以包括任何可商购的氨基甲酸酯化合物而没有限制。此外，可以利用本领域已知的任何典型的方法通过氨基甲酸酯化合物对玻璃纤维进行表面处理。
在一个实施方式中，基于镜筒组合物的总重量，玻璃纤维可以以20wt％至45wt％(例如25wt％至40wt％)的量存在。在一些实施方式中，基于镜筒组合物的总重量(100wt％)，镜筒组合物可以包括的玻璃纤维的量为约20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％或45wt％。此外，根据一些实施方式，玻璃纤维可以以从约上述任何量到约上述任何其它量的量存在。如果玻璃纤维的量小于20wt％，则镜筒在抗冲击性和刚性方面可能具有差的性能，而如果玻璃纤维的量超过45wt％，则镜筒可能具有高摩擦系数并且在尺寸稳定性和外观方面具有差的性能。
(C)聚烯烃蜡
聚烯烃蜡用于降低镜筒的摩擦系数以及结合氟化烯烃树脂来改善镜筒的尺寸稳定性，并且可以包括用于热塑性树脂组合物的任何典型的聚烯烃蜡。
在一个实施方式中，如通过凝胶渗透色谱法(GPC)所测量的，聚烯烃蜡的重均分子量(Mw)可以为200g/mol至10,000g/mol，例如1,000g/mol至8,000g/mol。在该范围内，聚烯烃蜡可以降低镜筒的摩擦系数，同时改善镜筒的尺寸稳定性。
聚烯烃蜡的示例可以包括聚乙烯蜡、高密度聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯/丙烯酸共聚物和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。
在一个实施方式中，基于镜筒组合物的总重量，聚烯烃蜡的含量可以为0.5wt％至3wt％，例如0.7wt％至2.5wt％。在一些实施方式中，基于镜筒组合物的总重量(100wt％)，镜筒组合物可以包括的聚烯烃蜡的量为约0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3wt％。此外，根据一些实施方式，聚烯烃蜡可以以从约上述任何量到约上述任何其它量的量存在。如果聚烯烃蜡的量小于0.5wt％，则镜筒可以具有高摩擦系数并且在尺寸稳定性和外观方面具有差的性能，而如果聚烯烃蜡的量超过3wt％，则镜筒可能在刚性、抗冲击性等方面具有差的性能。
(D)氟化烯烃树脂
氟化烯烃树脂用于减小镜筒的摩擦系数，同时结合聚烯烃蜡来改善镜筒的尺寸稳定性。
氟化烯烃树脂的示例可以包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯/偏二氟乙烯共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物及其组合，但不限于此。
在一个实施方式中，氟化烯烃树脂可以通过任何已知的聚合方法来制备。例如，氟化烯烃树脂可以在含有自由基形成催化剂(例如过二硫酸钠、过二硫酸钾、过二硫酸铵)的水性介质中制备。
在一个实施方式中，氟化烯烃树脂可以以乳液、粉末或通过与其它树脂共混获得的母料的形式提供。在一个实施方式中，氟化烯烃树脂可以以通过将氟基烯烃树脂与芳族乙烯基树脂(例如苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂)共混而得到母料的形式提供。
在一个实施方式中，基于镜筒组合物的总重量，氟化烯烃树脂可以以0.5wt％至3wt％(例如0.5wt％至2.5wt％)的量存在。在一些实施方式中，基于镜筒组合物的总重量(100wt％)，镜筒组合物可以包括的氟化烯烃树脂的量为约0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3wt％。此外，根据一些实施方式，氟化烯烃树脂可以以从约上述任何量到约上述任何其它量的量存在。如果氟化烯烃树脂的量小于0.5wt％，则镜筒可能具有高摩擦系数并且在尺寸稳定性和外观方面具有差的性能，而如果氟化烯烃树脂的量超过3wt％，则镜筒可能在刚性、抗冲击性等方面具有差的性能。
在一个实施方式中，聚烯烃蜡(C)与氟化烯烃树脂(D)的重量比(C：D)的范围可以是1:0.3至1:3(例如1:0.5至1:2)。在一些实施方式中，聚烯烃蜡(C)与氟化烯烃树脂(D)的重量比(C:D)可以是约1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1、1:2或1:3。当重量比落在该范围之外时，镜筒可能具有高摩擦系数并且在尺寸稳定性和外观方面具有差的性能。
在一个实施方式中，镜筒组合物可以进一步包括添加剂，如脱模剂、增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、阻燃助剂、抗氧化剂和填料，而不改变本发明的效果。
根据本发明的镜筒20可以使用上述镜筒组合物通过任何合适的模塑方法(如注塑、挤出、真空模塑或浇铸)来制造。这种模塑方法是本发明所属的领域的技术人员公知的。
在一个实施方式中，如根据ASTM D1894所测量的，镜筒可以具有0.1至0.4(例如0.2至0.35)的静摩擦系数。
在一个实施方式中，如根据ASTM D638在3.2mm厚的试样品上以5mm/min的拉伸速率所测量的，镜筒可以具有100MPa至130Mpa(例如105MPa至125MPa)的拉伸强度。
在一个实施方式中，如根据等式1所计算的，镜筒可以具有90μm或更小(例如，从70μm至89μm)的不圆度(镜筒的最长内径与最短内径之间的差值)。
[等式1]
不圆度＝最长内径-最短内径
在等式1中，通过使用不圆度测量仪器(真圆度仪RA-2200，MitutoyoCorporation)沿着样品的整体长度(50mm)测量圆柱形样品的内径来找到最长内径和最短内径，其中通过以下过程来制备该样品：在320℃的料筒温度和70℃的模具温度下，使用尺寸为50mm×30mm×2mm(长度×内径×厚度)的圆柱形模具对上述镜筒组合物进行注射成型，然后在室温下老化24小时。
根据本发明的镜筒构件可以被应用于移动电话照相机、闭路电视、交通工具黑匣子和照相机，但不限于此。
接下来，将参考一些实施例更详细地描述本发明。应当理解，这些实施例仅为了说明而提供而不以任何方式被解释为限制本发明。
实施例
实施例和比较例中使用的组分的细节如下：
(A)聚碳酸酯树脂
重均分子量(Mw)为24,000g/mol的双酚-A聚碳酸酯树脂(由Lotte AdvancedMaterials制造)
(B)玻璃纤维
(B1)具有圆形截面并用氨基甲酸酯化合物进行表面处理的玻璃纤维(CSF3PE-455W，Nitto Boseki Co.,Ltd.)
(B2)具有矩形截面并用氨基甲酸酯化合物进行表面处理的玻璃纤维(CSG3PA-832，Nitto Boseki Co.,Ltd.)
(B3)具有圆形截面的未表面处理的玻璃纤维(415-14C，Owens Corning Inc.)
(B4)具有圆形截面并用环氧化合物进行表面处理的玻璃纤维(CS185F-4P，OwensCorning Inc.)
(C)聚烯烃蜡
重均分子量为1,100g/mol的聚乙烯蜡(CS-14NJ，COSCHEM Co.,Ltd.)
(D)氟化烯烃树脂
(D1)聚四氟乙烯(PTFE)(FA-500，Daikin Industries)
(D2)通过将聚四氟乙烯与苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)(Poly TS 30A，PACIFICINTERCHEM Co.,Ltd.，聚四氟乙烯含量：50wt％)共混得到的母料
实施例1至8和比较例1至9
将上述组分以表1和表2中所列的量混合，然后引入到挤压机中，然后挤出，从而制备粒料形式的镜筒组合物。这里，在280℃的料筒温度下使用双螺杆挤压机(L/D：36，Φ：45mm)执行挤出。将制备的粒料在100℃下干燥4小时或更长时间，并且然后在300℃到320℃的料筒温度下使用注射机进行注射成型，从而制备样品。将制备的样品在23℃和50％RH下放置24小时，然后评价以下性能。结果示于表1和表2中。
性能评估
(1)静摩擦系数：根据ASTM D1894测量实施例和比较例中制备的具有63.5mm×63.5mm×1mm的尺寸的每个样品的静摩擦系数。
(2)拉伸强度(单位：MPa)：根据ASTM D638在3.2mm厚的样品上以5mm/min的拉伸速率来测量拉伸强度。
(3)不圆度(单位：μm)：根据等式1计算不圆度。
[等式1]
不圆度＝最长内径-最短内径
在等式1中，通过使用不圆度测量仪器(真圆度仪RA-2200，MitutoyoCorporation)沿着样品的整体长度(50mm)测量圆柱形样品的内径来找到最长内径和最短内径，其中通过以下过程来制备该样品：在320℃的料筒温度并且在70℃的模具温度下，使用尺寸为50mm×30mm×2mm(长度×内径×厚度)的圆柱形模具对上述镜筒组合物进行注射成型，然后在室温(23℃)下老化24小时。
表1
表2
从表1和表2中所示的结果可以看出，使用根据本发明的镜筒组合物制造的镜筒具有0.33或更低的低静摩擦系数，并且在刚性和尺寸稳定性(不圆度)方面具有良好的性能。
相反，使用比较例1的镜筒组合物制造的镜筒(其中使用未表面处理的玻璃纤维(B3)，而没有使用根据本发明的用氨基甲酸乙酯化合物进行表面处理的玻璃纤维(B1)或(B2))具有高的静摩擦系数，从而导致难以组装和操作镜筒构件，并且在刚性和尺寸稳定性(不圆度)方面表现出差的性能。使用比较例2的镜筒组合物制造的镜筒(其中用环氧化合物对玻璃纤维(B4)进行表面处理)在尺寸稳定性(不圆度)方面表现出差的性能。使用比较例3、4和7的镜筒组合物制造的镜筒(其不含聚烯烃蜡(C)和/或氟化烯烃树脂(D))具有差的尺寸稳定性和高的静摩擦系数，从而导致难以组装和操作镜筒构件。使用比较例5的镜筒组合物制造的镜筒(其中使用过量的聚烯烃蜡(C))在拉伸强度(刚性)方面表现出差的性能。使用过量的氟化烯烃树脂(D)的比较例6的镜筒组合物不能被挤出。使用比较例8的镜筒组合物制造的镜筒(其中使用的玻璃纤维量不足)在拉伸强度(刚性)方面表现出差的性能。使用过量的玻璃纤维的比较例9的镜筒组合物不能被挤出。
应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出各种修改、变化、替换和等同实施方式。

Claims (11)

1.一种镜筒构件，包括：
围绕镜头的外周的镜筒；以及
容纳所述镜筒的壳体，所述镜筒被固定到所述壳体，
其中，所述镜筒由包括以下项的镜筒组合物形成：基于镜筒组合物的总重量，50wt％至75wt％的聚碳酸酯树脂；20wt％至45wt％的玻璃纤维；0.5wt％至3wt％的聚烯烃蜡；和0.5wt％至3wt％的氟化烯烃树脂，并且所述聚烯烃蜡与所述氟化烯烃树脂的重量比的范围是1:0.3至1:3。
2.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，所述镜筒经由公螺纹和母螺纹耦接到所述壳体。
3.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，所述聚碳酸酯树具有20,000g/mol至40,000g/mol的重均分子量。
4.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，用氨基甲酸酯化合物对所述玻璃纤维进行表面处理。
5.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，所述聚烯烃蜡具有200g/mol至10,000g/mol的重均分子量。
6.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，所述氟化烯烃树脂包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯/偏二氟乙烯共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物，以及它们的组合。
7.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，所述氟化烯烃树脂是通过将氟基烯烃树脂与芳族乙烯基树脂共混而获得的母料。
8.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，如根据ASTM D1894测量的，所述镜筒具有0.1至0.4的静摩擦系数。
9.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，如根据ASTM D638在3.2mm厚的样品上测量的，所述镜筒具有100MPa至130MPa的拉伸强度。
10.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，如根据等式1所计算的，所述镜筒具有90μm或更小的不圆度：
[等式1]
不圆度＝最长内径-最短内径
其中，通过使用不圆度测量仪器沿着圆柱形样品的50mm的整体长度测量所述样品的内径来找到所述最长内径和所述最短内径的值，通过以下过程来制备所述样品：在320℃的料筒温度并且在70℃的模具温度下，使用尺寸为50mm长×30mm内径×2mm厚的圆柱形模具使所述镜筒组合物经历注射成型，然后在室温下老化24小时。
11.根据权利要求1所述的镜筒构件，其中，所述镜筒构件被应用于移动电话照相机、闭路电视、交通工具黑匣子或照相机。
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