CN113874440A - 光通信部件用树脂组合物和使用其的光通信部件 - Google Patents

光通信部件用树脂组合物和使用其的光通信部件 Download PDF

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Abstract

一种光通信部件用树脂组合物,含有基础树脂和二氧化硅,上述基础树脂包含聚醚醚酮树脂作为主要成分,光通信部件用树脂组合物中的二氧化硅的含有率为55~75质量%。

Description

光通信部件用树脂组合物和使用其的光通信部件
技术领域
本发明涉及光通信部件用树脂组合物和使用其的光通信部件。
背景技术
光连接器用套圈、套管等光通信部件通常由包含树脂和无机填料的树脂组合物构成。另外,光通信部件需要高尺寸精度。因此,要求构成光通信部件的树脂组合物能够容易地成型并且能够对光通信部件赋予优异的尺寸精度。作为这样的构成光通信部件的树脂组合物,以往提出了使用由聚苯硫醚树脂(PPS树脂)20~35重量%和填料80~65重量%构成的PPS树脂组合物(例如参照下述专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-273304号公报
发明内容
然而,近年来,对在将光连接器用套圈等光通信部件安装于电路基板的状态下进行回流焊接的要求越变越高。
然而,上述专利文献1所记载的光通信部件用树脂组合物虽然能够容易地成型光通信部件且能够对光通信部件赋予优异的尺寸精度,但是存在以下所示的课题。
即,如果在将由上述专利文献1所记载的光通信部件用树脂组合物构成的光通信部件安装于电路基板的状态下进行回流焊接,则有时发生热变形。
本发明是鉴于上述情况而进行的,目的在于提供一种光通信部件用树脂组合物和使用的光通信部件,上述光通信部件用树脂组合物能够容易地成型光通信部件,能够对光通信部件赋予优异的尺寸精度,并且即使以回流焊接温度加热光通信部件,也能够充分抑制光通信部件的热变形。
本发明人对产生上述问题的原因进行了研究。首先,回流焊接温度通常约为260℃,相对于此,PPS树脂的熔点约为280℃。因此,本发明人认为,即使将包含PPS树脂的光连接器用套圈以回流焊接温度加热,PPS树脂也应该不熔融。然而,本发明人进行了仔细调查的结果发现PPS树脂在260℃附近发生部分晶体的熔融。因此,本发明人发现,以回流焊接温度进行加热时,由于光连接器用套圈的PPS树脂的部分晶体的熔融,套圈发生变形。因此,本发明人考虑使用耐热性比PPS树脂高的环氧树脂、聚酰亚胺树脂代替PPS树脂。然而,这些树脂除了成型周期长、生产率差以外,吸湿性高,有长期使用的话由于吸湿而使光连接器用套圈溶胀的风险。因此,本发明人进一步进行了深入研究,结果发生使用吸湿性低且在回流焊接温度附近基本不熔融的聚醚醚酮树脂(PEEK树脂)代替PPS树脂是有效的。然而,仅将PPS树脂变更为PEEK树脂有时不能对套圈赋予优异的尺寸精度。因此,本发明人进一步重复深入研究的结果发现通过以下发明可以解决上述问题。
本发明是一种光通信部件用树脂组合物,含有基础树脂和二氧化硅,上述基础树脂包含PEEK树脂作为主要成分,上述光通信部件用树脂组合物中的上述二氧化硅的含有率为55~75质量%。
本发明的光通信部件用树脂组合物能够容易地成型光通信部件,能够对光通信部件赋予优异的尺寸精度,并且即使以回流焊接温度加热光通信部件,也能够充分抑制光通信部件的热变形。
在上述光通信部件用树脂组合物中,上述基础树脂优选进一步包含选自聚芳硫醚(PAS)树脂、聚醚砜树脂(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)树脂和熔点为300℃以上的液晶性树脂(LCP)中的至少1种树脂。
在这种情况下,上述树脂具有在成型时通常比PEEK树脂低的熔融粘度,因此与基础树脂不包含上述树脂的情况相比,可以进一步提高光通信部件用树脂组合物的流动性,可以更容易地成型光通信部件。另外,上述树脂虽然具有比PEEK树脂低的熔点,但是具有高结晶性,因此一般具有高熔点,具有低线膨胀系数,并且吸湿性也低,因此对光通信部件赋予优异的尺寸精度,与以回流焊接温度加热光通信部件的情况下使用除上述树脂以外的其他树脂的情况相比,可以更充分地抑制光通信部件的热变形。
在上述光通信部件用树脂组合物中,上述基础树脂优选进一步包含上述PAS树脂。
在上述光通信部件用树脂组合物中,优选上述PAS树脂为PPS树脂。
在上述光通信部件用树脂组合物中,优选上述基础树脂中的上述PPS树脂的含有率为20质量%以下。
在这种情况下,与基础树脂中的PPS树脂的含有率超过20质量%的情况相比,即使以回流焊接温度加热光通信部件,也可以更充分地抑制光通信部件的热变形。
在上述光通信部件用树脂组合物中,优选上述PEEK树脂具有100cm3/10分钟以上的熔体体积速率(熔体体积速率条件:树脂温度380℃,负荷5kg重,依据ISO1133)。
在这种情况下,与PEEK树脂的熔体体积速率(MVR)小于100cm3/10分钟的情况相比,可以更容易地进行光通信部件的成型。
另外,本发明是包含上述光通信部件用树脂组合物的光通信部件。
本发明的光通信部件包含上述光通信部件用树脂组合物,上述光通信部件用树脂组合物可以容易地成型光通信部件,可以对光通信部件赋予优异的尺寸精度,并且即使以回流焊接温度加热光通信部件,也可以充分抑制光通信部件的热变形。因此,本发明的光通信部件具有优异的外观和尺寸精度,并且即使以回流焊接温度进行加热,也可以充分抑制热变形。
根据本发明,提供一种光通信部件用树脂组合物和使用其的光通信部件,上述光通信部件用树脂组合物可以容易地成型光通信部件,可以对光通信部件赋予优异的尺寸精度,并且即使以回流焊接温度加热光通信部件也可以充分抑制光通信部件的热变形。
附图说明
图1是表示实施例中制作的作为光通信部件的MT套圈的端面图。
图2是示意性地表示在实施例中连接两个带八芯光纤的MT套圈而得的连接体的平面图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式详细进行说明。
<光通信部件用树脂组合物>
本发明的光通信部件用树脂组合物含有基础树脂和二氧化硅,上述基础树脂包含PEEK树脂作为主要成分。光通信部件用树脂组合物中的二氧化硅的含有率为55~75质量%。
根据本发明的光通信部件用树脂组合物,可以容易地成型光通信部件,可以对光通信部件赋予优异的尺寸精度,并且即使以回流焊接温度加热光通信部件也可以充分抑制光通信部件的热变形。
以下,对树脂组合物详细进行说明。
(基础树脂)
基础树脂包含PEEK树脂作为主要成分。这里,主要成分是指在基础树脂中的含有率为50质量%以上的成分。
PEEK树脂具有由下述结构式(1)表示的重复单元。
Figure BDA0003374681250000041
上述结构式(1)中,R1、R2、R3均为取代基,p、q、r分别为0~4的整数。作为取代基,例如,可以举出卤素基团、烷基、烯基、芳基等取代基。p、q、r分别优选为0。
PEEK树脂具有n个上述重复单元。n是表示平均聚合度的正整数。
PEEK树脂的MVR不特别限制,但是优选为100cm3/10分钟以上。在这种情况下,与光通信部件用树脂组合物的MVR小于100cm3/10分钟的情况相比,可以更容易地进行光通信部件的成型。
PEEK树脂的MVR更优选为150cm3/10分钟以上,特别优选为200cm3/10分钟以上。
其中,PEEK树脂的MVR优选为500cm3/10分以下。在这种情况下,与PEEK树脂的MVR超过500cm3/10分钟的情况相比,PEEK树脂的熔点变得更高,以回流焊接温度加热光通信部件的情况下可以更充分地抑制光通信部件的热变形。除此之外,光通信部件的强度进一步提高。
基础树脂可以仅由PEEK树脂构成,也可以由PEEK树脂与其他树脂的混合树脂构成。
作为其他树脂,优选为PAS树脂、PES树脂、PEI树脂、熔点为300℃以上的LCP或它们中的2种以上的组合。
在这种情况下,上述其他树脂由于具有在成型时通常比PEEK树脂低的熔融粘度,所以与基础树脂不进一步包含上述其他树脂的情况相比,可以进一步提高光通信部件用树脂组合物的流动性,可以更容易地成型光通信部件。另外,上述其他树脂虽然具有比PEEK树脂低的熔点,但是具有高结晶性,因此一般具有高熔点,具有低线膨胀系数,并且吸湿性也低,因此对光通信部件赋予优异的尺寸精度,与以回流焊接温度加热光通信部件的情况下使用除上述其他树脂以外的树脂的情况相比,可以更充分地抑制光通信部件的热变形。
其中,作为上述其他树脂,优选PAS树脂。PAS树脂是含有80摩尔%以上的由结构式[-Ar-S-](其中Ar为亚芳基,S为硫)表示的重复单元的聚合物。在PAS树脂中,优选为具有由结构式[-Ph-S-](其中Ph为对亚苯基,S为硫)表示的重复单元的PPS树脂。
进而,PPS树脂优选包含80摩尔%以上的上述重复单元,进一步优选包含90摩尔%以上。在这种情况下,与PPS树脂的重复单元小于80摩尔%的情况相比,PPS树脂的结晶性和熔点变得更高,即使在PEEK树脂中配合PPS树脂的情况下也更充分地抑制回流焊接时的耐热变形性受损。
基础树脂中的PPS树脂的含有率优选为20质量%以下。在这种情况下,与基础树脂中的PPS树脂的含有率超过20质量%的情况相比,与以回流焊接温度加热光通信部件的情况下使用除PPS树脂以外的树脂的情况相比,可以更充分地抑制光通信部件的热变形。
基础树脂中的PPS树脂的含有率进一步优选为10质量%以下。与基础树脂中的PPS树脂的含有率超过10质量%的情况相比,不易由于回流焊接时的高温而PPS树脂的一部分熔融,可以更充分地抑制作为成型品的光通信部件的热变形。
其中,基础树脂中的PPS树脂的含有率更优选为2质量%以上。在这种情况下,可以进一步提高光通信部件用树脂组合物的流动性,因此光通信部件用树脂组合物的成型变得容易。但是,在PEEK树脂的MVR充分高的情况下,并不一定需要配合PPS树脂。即,在PEEK树脂的MVR充分高的情况下,基础树脂中的PPS树脂的含有率可以为0质量%。
光通信部件用树脂组合物中的基础树脂的含有率优选为25~45质量%。
在这种情况下,与光通信部件用树脂组合物中的基础树脂的含有率小于25质量%的情况相比,光通信部件用树脂组合物的流动性变得更高,可以更容易地成型光通信部件。另外,与光通信部件用树脂组合物中的基础树脂的含有率超过45质量%的情况相比,可以对光通信部件赋予更优异的尺寸精度。
光通信部件用树脂组合物中的基础树脂的含有率更优选为27质量%以上,特别优选为29质量%以上。
其中,光通信部件用树脂组合物中的基础树脂的含有率更优选为42质量%以下,特别优选为40质量%以下。
(二氧化硅)
作为本发明中使用的二氧化硅,可以举出非晶质二氧化硅(熔融二氧化硅)和晶质二氧化硅(石英、方石英等)等。
二氧化硅可以是非晶质二氧化硅和晶质二氧化硅中的任一者,但是作为本发明中使用的二氧化硅,优选为非晶质二氧化硅。在这种情况下,与晶质二氧化硅相比,非晶质二氧化硅的硬度低,因此可以更充分地抑制损坏光通信部件用树脂组合物的成型加工中使用的机器。
另外,二氧化硅的形状可以是球状,也可以是粉碎的不定形,优选为球状。在这种情况下,与使用粉碎的不定形二氧化硅代替球状的二氧化硅的情况相比,与基础树脂配合时的材料的流动性变得更高,成型品的尺寸精度进一步提高。
在二氧化硅的形状为球状的情况下,二氧化硅特别优选用熔融法制作。
二氧化硅的球状度通常以圆形度表示,圆形度优选为0.80以上。在这种情况下,可以成型线膨胀系数的各向异性更低的光通信部件。圆形度更优选为0.85以上,特别优选为0.90以上。这里,二氧化硅的圆形度是拍摄每个二氧化硅粒子的投影图像并由该投影图像的周长和等效圆的周长通过下述式(2)来定义的。
(圆形度)=(等效圆的周长)/(粒子投影图像的周长)···(2)
具体而言,圆形度使用Sysmex Corporation制流动式粒子图像分析装置FPIA-1000进行测定,求出测定值的平均值作为圆形度。通常,粒子的取样数为200个左右。
应予说明,上述式(2)中,“等效圆”表示具有与测定对象的二氧化硅粒子的投影图像相同面积的假想圆,如果粒子为完全球状,则投影图像也为完全圆,圆形度成为1。在将一个粒子投影图像的周长设为L、面积设为S的情况下,圆形度可以用下述式计算。
圆形度=4πS/L2
二氧化硅的平均粒径不特别限制,但是优选为1μm以上。在这种情况下,与二氧化硅的平均粒径小于1μm的情况相比,光通信部件用树脂组合物具有更高的流动性,成型性更优异,因此成型光通信部件用树脂组合物而得到的成型品的尺寸精度进一步提高。
其中,二氧化硅的平均粒径优选为30μm以下。在这种情况下,与二氧化硅的平均粒径超过30μm的情况相比,可以提高光通信部件用树脂组合物的机械强度和尺寸精度。
应予说明,平均粒径是通过激光衍射散射式粒度分布测定装置测定的值。
光通信部件用树脂组合物中的二氧化硅的含有率为55~75质量%。在这种情况下,与光通信部件用树脂组合物中的二氧化硅的含有率小于55质量%的情况相比,可以对光通信部件赋予更优异的尺寸精度。另外,与光通信部件用树脂组合物中的二氧化硅的含有率超过75质量%的情况相比,光通信部件用树脂组合物的流动性变得更高,可以更容易地成型光通信部件。
光通信部件用树脂组合物中的二氧化硅的含有率优选为73质量%以下,特别优选为71质量%以下。
其中,光通信部件用树脂组合物中的二氧化硅的含有率更优选为58质量%以上,特别优选为60质量%以上。
(其他成分)
在不损害本发明目的的范围内,除上述基础树脂和二氧化硅以外,本发明的光通信部件用树脂组合物根据需要还可以包含其他成分。作为其他成分,例如可以举出抗氧化剂、耐气候剂、润滑剂、增塑剂、抗静电剂、着色剂、除二氧化硅以外的无机填料等。
作为除二氧化硅以外的无机填料,例如,可以举出以钛酸钾为代表的无机晶须、以纳米二氧化硅、碳纳米纤维(以下称为CNF)为代表的纳米填料。它们使材料微增强,可以对光通信部件用树脂组合物赋予导电性、表面光滑性、平滑性等功能。
上述光通信部件用树脂组合物可以通过对基础树脂和二氧化硅等进行粉体混合后进行熔融混炼来得到。混炼可以用例如单轴挤出机、双轴混炼挤出机等混炼机进行。
<光通信部件>
接下来,对本发明的光通信部件进行说明。
本发明的光通信部件在上述光通信部件中包含树脂组合物。
上述光通信部件用树脂组合物可以容易地成型光通信部件,可以对光通信部件赋予优异的尺寸精度,并且即使以回流焊接温度加热光通信部件,也可以充分抑制光通信部件的热变形。因此,本发明的光通信部件具有优异的外观和尺寸精度,并且即使以回流焊接温度进行加热,也可以充分抑制热变形。
作为光通信部件,例如可以举出光连接器用套圈、收纳套圈的套管等。其中,本发明对需要极高的尺寸精度、安装于电路基板且也有时进行回流焊接的光连接器用套圈特别有效。
光连接器用套圈的光连接器可以是单芯用光连接器,也可以是多芯用光连接器。另外,作为套圈,可以举出MT套圈、SC套圈和LC套圈等。
光通信部件可以通过例如注塑成型或移送成型进行成型。
以下,列举实施例来更具体地说明本发明的内容,但是本发明不限定于以下实施例。
(实施例1)
使用亨舍尔混合机将基础树脂和二氧化硅以30:70(质量比)的比例均匀干混后,使用双轴混炼挤出机(产品名“TEM37SS”,东芝机械株式会社制),在树脂温度380~410℃下进行熔融混炼,得到树脂组合物的颗粒。此时,具体而言使用下述物质作为基础树脂和二氧化硅。
(1)基础树脂
作为基础树脂,使用将下述PEEK树脂与下述PPS树脂以95:5(质量比)混合而成的混合树脂。
(PEEK树脂)
作为PEEK树脂,使用Daicel-Evonik Ltd.制的商品名“1000P”。该树脂的上述结构式(1)的p、q、r为0,基于ISO1133且在380℃、负荷5kg重的条件下测定的MVR为150cm3/10分钟。
(PPS树脂)
作为PPS树脂,使用东曹株式会社制的商品名“#140”。
(2)二氧化硅
作为二氧化硅,使用表面处理了的球状非晶质二氧化硅(商品名“TSS-6乙烯基硅烷处理”,株式会社龙森制,圆形度:0.93,平均粒径:5μm)。
接下来,将如上所述得到的颗粒投入到合模力10吨的电动注塑成型机,通过套圈成型用模具,在树脂温度400~420℃、模具设定温度200℃、保持压力100MPa的成型条件下进行注塑成型,以端面的外形尺寸(长×宽)、两个导孔的间隔S、邻接光纤孔之间的间隔p(水平间距)成为下述设计值的方式制作图1所示的八芯用的MT套圈。应予说明,在图1中,符号1表示MT套圈,符号1a表示MT套圈的端面,符号2表示导孔,符号3表示光纤孔。
(设计值)
端面的外形尺寸:2.5mm(H)×6.4mm(W)
两个导孔的间隔S:4.6mm
光纤孔的横间距p:0.25mm
(实施例2)
在得到树脂组合物的颗粒时,将基础树脂和二氧化硅以40:60(质量比)的比例混合,将颗粒的成型条件设为树脂温度420℃、模具设定温度200℃、保持压力100MPa,除此之外,与实施例1同样地制作MT套圈。
[特性评价]
对于如上所述得到的实施例1和2的MT套圈,如下地评价尺寸精度、成型性和热变形抑制性。
(成型性)
对于如上所述得到的实施例1和2的MT套圈,用制作没有“凹陷”或“空隙”的套圈所需的次数来评价成型性。应予说明,从MT套圈的外观来判断有无“凹陷”,通过X射线检查来调查“有无空隙”。
(尺寸精度)
对于如上所述得到的实施例1和2的MT套圈,通过调查图1所示的端面的外形尺寸(高度H×宽度W)、两个导孔的间隔S、邻接光纤孔之间的间隔p(水平间距)与上述设计值之差来评价。
(热变形抑制性)
在评价热变形抑制性时,首先,准备将如上所述得到的实施例1和2的MT套圈与相同的其他MT套圈连接而得的连接体(参照图2)。在该连接体中,对八芯的光纤中的第二根和第六根光纤分别测定回流焊接温度(260℃)的加热前后的插入损耗,求出加热前后的该插入损耗之差的绝对值。然后,基于第二根和第六根光纤的该绝对值之差的平均值来评价热变形抑制性。即,评价为:如果该回流焊接温度(260℃)下的加热前后的插入损耗之差的绝对值的平均值小,则热变形抑制性大,如果大,则热变形抑制性小。应予说明,在图2中,符号10表示两个带八芯光纤的MT套圈的连接体,符号4表示多芯光纤带。
此时,如下地准备两个带八芯光纤的MT套圈的连接体。即,如图2所示,首先分别对实施例1和2各准备两个MT套圈1,在各MT套圈1中将包含8根单模光纤的八芯光纤带4固定,使两根嵌合销嵌合到导孔2中而将两个带光纤的MT套圈1的端面彼此相互对接。这样,准备两个MT套圈的连接体10。
另外,对八芯光纤每根测定的回流焊接温度(260℃)下的加热前后的插入损耗之差具体如下地计算。
(1)首先,如下地测定回流焊接温度(260℃)下的加热前的插入损耗。
即,在两个带八芯光纤的MT套圈的连接体10中,在一个MT套圈1的八根光纤上连接反射衰减量测定器(产品名“MBR5”,JGR公司制,光源波长:1310nm)并测定插入损耗(dB)。此时,测定进行两次,使用两次的平均值作为测定值。将这样测定的回流焊接温度下的加热前的插入损耗(第一次)B1、回流焊接温度下的加热前的插入损耗(第二次)B2、它们的平均值B的结果示于表1和2。应予说明,表1示出了实施例1的结果,表2示出了实施例2的结果。另外,B1、B2的值是将第二根和第六根光纤中的插入损耗最小的光纤的插入损耗设为0dB时的相对值。
(2)接下来,如下地测定回流焊接温度(260℃)下的加热后的插入损耗。
即,在将两个MT套圈1从反射衰减量测定器取下的状态下在回流焊接温度(260℃)下加热5分钟后,再次在固定于一个MT套圈1的光纤上连接插入测定器并再次测定插入损耗(dB)。此时,测定进行两次,使用两次的平均值作为测定值。将这样测定的回流焊接温度下的加热后的插入损耗(第一次)A1、回流焊接温度的加热后的插入损耗(第二次)A2、它们的平均值A的结果示于表1和2。应予说明,A1、A2的值也是将第二根和第六根光纤的回流焊接温度下的加热前的插入损耗中的插入损耗最小的光纤的插入损耗设为0dB时的相对值。
(3)最后,计算如上所述计算的A与B之差的绝对值。将结果示于表1和表2。
表1
Figure BDA0003374681250000111
表2
Figure BDA0003374681250000121
对于成型性,在实施例1和2中均可以一次成型没有“凹陷”和“空隙”的MT套圈。因此,可知实施例1和2的树脂组合物均可以容易地进行成型。
对于尺寸精度,可知端面的外形尺寸(高度H×宽度W)、两个导孔的间隔S、邻接光纤孔之间的间隔s(水平间距)如下所示,与上述设计值之差均极小。
端面的外形尺寸:2.45mm(H)×6.38mm(W)
两个导孔的间隔S:4.6006mm
光纤孔的横间距p:0.25mm±0.001mm
对于热变形抑制性,在实施例1中由表1所示的结果表明,A与B之差的绝对值的平均值为0.11dB,为小的值。特别是作为回流焊接温度加热前的插入损耗的B1与B2之差的绝对值最大为0.15dB,因此不能说回流焊接温度加热后的插入损耗比加热前增加了,可知热变形得到了充分抑制。另外,实施例2由表2所示的结果表明,A与B之差的绝对值的平均值为0.08dB,为小的值。作为回流焊接温度加热前的插入损耗的B1与B2之差的绝对值最大为0.09dB,不能说回流焊接温度加热后的插入损耗比加热前增加了,可知热变形得到了充分抑制。
综上所述确认了根据本发明的光通信部件用树脂组合物,可以容易地成型光通信部件,可以对光通信部件赋予优异的尺寸精度,并且即使以回流焊接温度加热光通信部件也可以充分抑制光通信部件的热变形。

Claims (7)

1.一种光通信部件用树脂组合物,含有:
包含聚醚醚酮树脂作为主要成分的基础树脂,和
二氧化硅;
所述光通信部件用树脂组合物中的所述二氧化硅的含有率为55~75质量%。
2.根据权利要求1所述的光通信部件用树脂组合物,其中,所述基础树脂进一步包含选自由聚芳硫醚树脂、聚醚砜树脂、聚醚酰亚胺树脂和熔点为300℃以上的液晶性树脂组成的组中的至少一种树脂。
3.根据权利要求2所述的光通信部件用树脂组合物,其中,所述基础树脂进一步包含所述聚芳硫醚树脂。
4.根据权利要求3所述的光通信部件用树脂组合物,其中,所述聚芳硫醚树脂为聚苯硫醚树脂。
5.根据权利要求4所述的光通信部件用树脂组合物,其中,所述基础树脂中的所述聚苯硫醚树脂的含有率为20质量%以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的光通信部件用树脂组合物,其中,所述聚醚醚酮树脂具有100cm3/10分钟以上的熔体体积速率,其中,熔体体积速率条件:树脂温度380℃,负荷5kg重,基于ISO1133。
7.一种光通信部件,包含权利要求1~6中任一项所述的光通信部件用树脂组合物。
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