JP2005105024A

JP2005105024A - ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物及び成形品

Info

Publication number: JP2005105024A
Application number: JP2003336956A
Authority: JP
Inventors: Muneo Tsurusaki; 宗雄鶴崎
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】
熱伝導率が高く、寸法安定性、成形品薄肉部の成形加工性、接着性及び機械的強度に優れたポリフェニレンサルファイド樹脂組成物及びその成形品を提供する。
【解決手段】
（ａ）３００℃、せん断速度５００sec^−１にて溶融粘度が６０〜１２０ポイズのポリフェニレンサルファイド樹脂６０〜９０重量％に対し、３００℃、せん断速度５００sec^−１にてその溶融粘度が５０００〜５００００ポイズのポリフェニレンエーテル樹脂を４０〜１０重量％の割合で混合してなる樹脂１００重量部に対し、（ｂ）シラン系化合物０.１〜１重量部、（ｃ）繊維径５〜１５μｍのガラス繊維５０〜１５０重量部及び（ｄ）平均粒径５〜５０μｍの黒鉛５０〜１５０重量部（ただし（ｃ）と（ｄ）の合計が２００重量部以下）を配合してなることを特徴とする精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物及び成形品。

Description

本発明は、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤレコーダー、録再型MD等記録系用途光ディスク装置における光ピックアップスライドベースの成形及び光ピックアップスライドベースの使用に適した成形品を得ることができる樹脂組成物に関するものである。

光学系部品に代表される光ピックアップスライドベース用途においては金属ダイキャストから樹脂成形品への切り替えが進んでいる。これは樹脂成形品の場合複雑な形状であっても射出成形により大量に連続生産が可能であり、部品の一体化による部品点数の削減が低コスト化へとつながるためである。

これまで光ピックアップスライドベースでは繊維状、粒状、板状等の無機充填材を高濃度に充填したポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が多く用いられてきた。しかしながら近年需要が増加しているＣＤ−Ｒ、ＤＶＤレコーダーに代表される記録系用途の光ピックアップスライドベースについては金属ダイキャストが未だ多数使用されており、樹脂成形品への切り替えはほとんど進んでいない。この理由として、記録系光ディスク装置の場合にはデータ書き込み時のレーザー発熱が多く、光ピックアップスライドベースについて従来の精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物を使用した場合は熱伝導率が十分でなくレーザー部分に蓄熱が生じレーザーの寿命が短くなるためである。このため樹脂成形品への切り替えにあたって、樹脂材料の熱伝導率の改良が強く求められている。

また記録系光ピックアップスライドベース用途において樹脂成形品を使用するにあたり樹脂材料の特性として熱伝導率と同時に下記に述べる特性の改良についても求められている。

環境温度変化時の寸法安定性：記録系用途光ピックアップスライドベースでは環境温度変化時の寸法安定性について改良が求められる。これにはデータ読み取り時に比べデータ書き込み時はより高いレーザーの照射精度が必要とされるためである。よってレーザー発光素子が搭載される光ピックアップスライドベースに使用される樹脂材料の環境温度変化時の寸法安定性についても改善が求められているのである。

接着性：光ピックアップスライドベースではレーザーダイオード、ハーフミラー等の部品が接着により搭載されることが多いが、ポリフェニレンサルファイド樹脂は耐薬品性に優れており接着剤との接着性が悪いためその改良が求められている。

薄肉成形性：近年の光ピックアップスライドベースにおける設計の傾向として小型化、薄肉化が進んでおり成形品薄肉部の成形加工性改良が求められている。

これらの要求性能を同時に満足する材料はこれまで見出されていない。特許文献１では酸化亜鉛を高充填することにより熱伝導率を改良しているが、この配合組成では成形加工性や機械的強度が十分でなく光学部品のような精密成形用途には使用が難しい。
特開平８−７３６５１号公報

本発明は、従来の無機フィラーを高充填した精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物及びその成形品において記録系光ピックスライドベース用途に使用される場合問題となる熱伝導性が低いという点を解決するためになされたものであり、その目的は熱伝導率が従来の精密成形用ポリフェニレン材料樹脂組成物より高く、環境温度の変化に対するその寸法安定性、成形品薄肉部の成形加工性、接着性及び機械的強度に優れた記録系光ピックアップスライドベース用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物及びその成形品を提供するものである。

本発明は、
（１）（ａ）３００℃、せん断速度５００sec^−１にて溶融粘度が６０〜１２０ポイズのポリフェニレンサルファイド樹脂６０〜９０重量％に対し、３００℃、せん断速度５００sec^−１にてその溶融粘度が５０００〜５００００ポイズのポリフェニレンエーテル樹脂を４０〜１０重量％の割合で混合してなる樹脂１００重量部に対し、（ｂ）シラン系化合物０.１〜１重量部、（ｃ）繊維径５〜１５μｍのガラス繊維５０〜１５０重量部及び（ｄ）平均粒径５〜５０μｍの黒鉛５０〜１５０重量部（ただし（ｃ）と（ｄ）の合計が２００重量部以下）を配合してなることを特徴とする精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物、
（２）（１）項記載の樹脂組成物を成形してなる成形品、
である。

本発明によると従来の精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物に比べ熱伝導率が高く、環境温度の変化に対するその寸法安定性、成形品薄肉部の成形加工性、接着性及び機械的強度に優れた樹脂組成物を提供することができる。このような樹脂組成物はＣＤ−Ｒ、ＤＶＤレコーダ−、録再型ＭＤに代表される記録系光ピックアップスライドベース用途等の成形品として利用できる。

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に使用される（ａ）成分であるポリフェニレンサルファイド樹脂は
一般式

で示される構成単位を７０モル％以上含むものが好ましくその量が７０モル％未満では優れた特性をもつ組成物は得難い。ポリフェニレンサルファイド樹脂の重合方法としては、Ｎ-メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒やスルホラン等のスルホン系溶媒中で硫化ナトリウムとｐ-ジクロロベンゼンを反応させる方法が適当である。この際重合度を調節するためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金属塩、水酸化アルカリ、アルカリ金属炭酸塩またはアルカリ土類金属炭酸塩を添加する。

他の供重合成分としては３０モル％未満、好ましくは１０モル％以下かつポリマーの結晶性に大きく影響しない範囲であれば、メタ結合、オルト結合、エーテル結合、スルホン結合、ビフェニル結合、置換フェニレンスルフィド結合（ここで置換基としては、アルキル基、ニトロ基、フェニル基、アルコシル基、カルボン酸基、カルボン酸の金属塩基）、３官能結合などを含有していてもかまわない。

ポリフェニレンサルファイド樹脂は通常、酸素の存在下２００〜２５０℃の温度で熱架橋し溶融粘度を調整した後使用される。本発明において使用されるポリフェニレンサルファイド樹脂の望ましい溶融粘度は３００℃、せん断速度５００ｓｅｃ^−１にて６０〜１５０ポイズ、更に好ましくは８０〜１２０ポイズの範囲である。溶融粘度が６０ポイズより低いと非常に脆く機械的強度が著しく低下する。また溶融粘度が１５０ポイズより高くなると薄肉部成形性が低下する。

同じく（ａ）成分で使用されるポリフェニレンエーテル樹脂は一般式

（式中のＲ１及びＲ２の少なくとも一方は直鎖状または第一級もしくは第二級分枝鎖状の炭素数１〜４のアルキル基、アリール基、ハロゲン原子残りは水素原子であって、これらは同一であってもよいし、たがいに異なっていてもよい）で示される繰り返し単位からなる単独重合体、前記一般式（化２）で示される繰り返し単位と一般式

（式中Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ直鎖状または第一級もしくは第二級分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、水素原子などであって、これらは同一であってもよいし、たがいに異なっていてもよいがＲ３及びＲ４は同時に水素原子になることはない）で示される繰り返し単位とからなる共重合体、これらの単独共重合体や共重合体にスチレンをグラフト重合させたグラフト重合体などである。

ポリフェニレンエーテル樹脂の単独重合体の代表例としては、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−エチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２，６−ジエチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−エチル−６−ｎ−プロピル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２，６−ジ−ｎ−プロピル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−ｎ−ブチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−エチル−６−イソプロピル−１，４フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−クロロ−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−ヒドロキシエチル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−クロロエチル−１，４−フェニレン）エーテルなどのホモポリマーが挙げられる。

ポリフェニレンエーテル樹脂の共重合体はｏ−クレゾール又は一般式

（式中のＲ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、それぞれ直鎖状または第一級もしくは第二級分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、水素原子などであって、これらは同一であってもよいし、たがいに異なっていてもよいがＲ３及びＲ４は同時に水素原子になることはない）で表される２，３，６−トリメチルフェノールなどのアルキル置換フェノールと共重合して得られるポリフェニレンエーテル構造を主体とするポリフェニレンエーテル共重合体を包含する。
本発明において使用するポリフェニレンエーテルの望ましい溶融粘度は３００℃、
せん断速度５００ｓｅｃ^−１にて５０００〜５００００ポイズ更に好ましくは１００００〜３００００ポイズである。５０００ポイズより低いポリフェニレンエーテル樹脂を使用した場合は機械的強度が低下し、５００００ポイズより高い場合は成形品薄肉部分への成形加工性が低下する。

ポリフェニレンサルファイド樹脂及びポリフェニレンエーテル樹脂の配合比率は，ポリフェニレンサルファイド樹脂６０〜９０重量％に対してポリフェニレンエーテル樹脂４０〜１０重量％、更に好ましくはポリフェニレンサルファイド樹脂７０〜９０重量％に対してポリフェニレンエーテル樹脂３０〜１０重量％である。ポリフェニレンエーテル樹脂が１０重量％より少ない場合は接着性が著しく低下する。

またポリフェニレンエーテル樹脂の配合比率が少ない場合は環境温度の変化に対する寸法安定性が悪くなる。これはポリフェニレンサルファイドのガラス転移点が８０℃とポリフェニレンエーテルのガラス転移点１１８℃に比べ低いためである。なおポリフェニレンエーテル樹脂が４０重量％より多い場合は成形加工性が低下する。

本発明の（ｂ）成分で使用されるシラン系化合物は通常、無機充填材を表面処理するものであり特にエポキシ系シランカップリング剤の使用が好ましい。配合量は（ａ）成分１００重量部にたいし０．０１〜１重量部であり、好ましくは０．０２〜０．０５重量部である。シラン系化合物の配合量が０．０１重量部より少ない場合は機械的強度が十分に改良されない。また１重量％より多い場合は成形品薄肉部の成形加工性が低下する。

本発明の（ｃ）成分で使用されるガラス繊維の平均繊維径は５〜１５μmであり特に８〜１３μｍのものが好ましい。平均繊維径５μｍより小さい場合は成形品薄肉部の成形加工性が低下し、１５μｍより大きい場合は機械的強度が低下する。またガラス繊維の配合量は（ａ）成分１００重量部に対して５０〜１５０重量部、更に好ましくは１００〜１２０重量部である。５０重量部未満の場合は機械的強度が低下し１５０重量部を超えると成形品薄肉部の成形加工性が低下する。

本発明の（ｄ）成分で使用される黒鉛の平均粒子径は５〜５０μｍであり、好ましくは１０〜３０μｍである。平均粒子径が５μｍより小さい場合は熱伝導率が低下し、
５０μｍより大きい場合は成形品薄肉部の成形加工性及び機械的強度が低下する。
黒鉛の配合量は（ａ）成分１００重量部に対し５０〜１５０重量部、更に好ましくは８０〜１２０重量部である。５０重量部未満の場合は熱伝導率改良の効果が低下し、１５０重量部を超えると機械的強度が低下する。

本発明において（ｃ）成分と（ｄ）成分との合計は（ａ）成分１００重量部に対して２００重量部以下である。２００重量部より大きくなると成形品薄肉部の成形加工性が低下する。

更に本発明の組成物には、一般に熱可塑性樹脂、及び熱硬化性樹脂に添加される公知の物質、すなわち酸化防止剤や紫外線吸収剤等の安定剤、帯電防止剤、難燃剤、染料や顔料等の着色剤、潤滑剤等も必要に応じて適宜添加することができる。本発明における組成物の製造方法としては限定するものではないが、例えば各成分を計量後、ブレンダー、ミキサー等で混合し押し出し機にて溶融混練してペレット化を行ってもよいし、ガラス繊維を再度フィーダーにより定量供給して混練、ペレット化してもよい。このようにして得られたペレット状の成形材料は通常広く用いられている熱可塑性樹脂の成形機、射出成形機、射出圧縮成形機等によって所望の形状に成形使用される。

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。実施例及び比較例に使用した各成分についえては下記に示す通りである。
ポリフェニレンサルファイド１：溶融粘度１００ポイズ（at 300℃ 500sec-1）の
ポリフェニレンサルファイド樹脂
ポリフェニレンサルファイド２：溶融粘度１３００ポイズ（at 300℃ 500sec-1）の
ポリフェニレンサルファイド樹脂

ポリフェニレンエーテル：溶融粘度１８０００ポイズ（at 300℃ 500sec-1）の
ポリフェニレンエーテル樹脂
シラン系化合物：γグリシドキシロプロピルトリメトキシシラン
ガラス繊維：日本板硝子株式会社製商品名 RES03-TP29
黒鉛：平均粒径１５μｍ
上記成分を表１〜３に示した組成で配合（配合の数字は重量部数を示す。）し、二軸混練機にて溶融混練によりペレット化を行った。
各性能については下記に示す方法により測定、評価を行った。

熱伝導率：レーザーフラッシュ法熱定数測定装置（理学電機製 LF/TCM FA８５０１B）を用いて測定を行った。すなわち試料全面にレーザー光を瞬間的に照射、加熱しその瞬間からの試料裏面の温度変化量から熱伝導率を求めた。
評価基準：熱伝導率２Ｗ/ｍＫ以上を良好とする。

機械的強度：ASTM D７９０試験法に準じ曲げ強度を測定した。
評価基準：曲げ強度１３０ＭＰａ以上を良好とする。

環境温度変化による寸法安定性：線膨張係数をＴＭＡ圧縮法（セイコーインスツルメント社製ＴＭＡ/ＳＳ６１００型）にて測定した。
評価基準：７０から８０℃での線膨張係数が３０ｐｐｍ以下のものを良好とする。

成形品薄肉部分成形性：厚さ1ｍｍのスパイラルフロー長測定用金型にてシリンダ温度３００℃、射出圧力１２００ｋｇ／ｃｍ２にて評価を行った。
評価基準：スパイラルフロー長７０ｍｍ以上を良好とする。

接着性：ＵＶ硬化型接着剤（協立化学産業（株）製）にてアルミニウム片を接着し、ヒートサイクル試験後のアルミニウム片の接着層剥離を確認した。（ヒートサイクル条件：低温側−２０℃、高温側８０℃にて各温度３０分保持し８０サイクルの試験を行う。）評価基準：各配合例において試料数５ヶでヒートサイクル試験を行いアルミニウム片の剥離が発生している試料数が０のものを良好とした。

本発明に従うと、これまで放熱の問題から金属を使用していた記録系光ピックアップスライドベースにおいて樹脂を使用することが可能となる。

Claims

（ａ）３００℃、せん断速度５００sec^−１にて溶融粘度が６０〜１２０ポイズのポリフェニレンサルファイド樹脂６０〜９０重量％に対し、３００℃、せん断速度５００sec^−１にてその溶融粘度が５０００〜５００００ポイズのポリフェニレンエーテル樹脂を４０〜１０重量％の割合で混合してなる樹脂１００重量部に対し、（ｂ）シラン系化合物０.１〜１重量部、（ｃ）繊維径５〜１５μｍのガラス繊維５０〜１５０重量部、及び（ｄ）平均粒径５〜５０μｍの黒鉛５０〜１５０重量部（ただし（ｃ）と（ｄ）の合計が２００重量部以下）を配合してなることを特徴とする精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。
請求項１記載の樹脂組成物を成形してなる成形品。