JP2005162918A

JP2005162918A - 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

Info

Publication number: JP2005162918A
Application number: JP2003405325A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Takahashi; 靖典高橋; Muneo Tsurusaki; 宗雄鶴崎
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】
熱放散性に優れ、同時に射出成形等の成形加工性、機械的強度、耐熱性にも優れ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を提供する。
【解決手段】
(a)300℃、せん断速度500sec^-1にて300〜3000ポイズの溶融粘度を有するポリフェニレンサルファイド樹脂100重量部に対し、(ｂ)平均粒径1〜200μmの黒鉛5〜200重量部及び(c)その他無機充填材４０〜２００重量部配合してなる熱放散性に優れ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。

Description

本発明は、光学系成形品に代表される精密部品の分野において、アルミダイキャスト、亜鉛ダイキャスト、マグネシウムダイキャスト等の金属代替として使用される熱放散性に優れ同時に機械的強度、耐熱的に優れたポリフェニレンサルファイド樹脂組成物よりなる精密成形用材料に関するものである。

記録系光学系部品に代表される精密部品の用途においてはアルミダイキャスト、亜鉛ダイキャスト、マグネシウムダイキャスト等の金属が使われてきた。しかしながら所定の形状に対し高い寸法精度で加工するための費用が製品のコストアップにつながり、近年においてはエンプラを中心とする熱可塑性樹脂への代替検討が進んでいる。つまり複雑な形状でも射出成形により大量に連続生産できるため部品生産コストが下がるうえに、複数部品の一体化により部品点数も少なくできるためである。

しかしながら、CD-R、DVD-R等の記録系光学機器ではデータ書き込み時のレーザー出力が読み取り時のレーザー出力より大きく、その発熱によりレーザー自身の寿命が短くなるという問題が発生しており、樹脂材料の熱放散性の改良を求める声が大きくなってきている。
CD-R、DVD-R等の光ピックアップのレーザーから発熱する熱によりレーザー自身の寿命が縮められることを防ぐため、それらの光ピックアップスライドベースは主に金属ダイキャストが使用され、樹脂材料を用いる場合でも金属板製の放熱板を設けるなどの処置が取られている。しかしながらこれらの方法では生産性やコスト、軽量化という面で問題が残っている。

樹脂成形材料の熱放散性を改良する手段として、比較的熱伝導率の高い充填材料（例えば、結晶シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ケイ素等）を高充填する方法が考えられる。しかしながら、結晶シリカは金型やスクリュウの磨耗が非常に大きく、酸化マグネシウムは結晶水のガス化により成形品にクラックが生じやすい。窒化ケイ素は吸湿時の加水分解によりNH₃を発生するなどのこれらの充填材料を用いる方法では問題も多く、熱放散性に対する効果もあまり期待でき
ない。特許文献１では酸化亜鉛を項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系部品のような
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、光学系機器における放熱問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、射出成形等の成形加工性が良好であり、同時に熱放散性に優れたポリフェニレンサルファイド樹脂組成物よりなる光学系成形品用途等の精密成形用材料及びそれからなる光ピックアップ光学系成形品を提供することにある。

本発明は、
（１）(a)300℃、せん断速度500sec^-1にて300〜3000ポイズの溶融粘度を有するポリフェニレンサルファイド樹脂100重量部に対し、(ｂ)平均粒径1〜200μmの黒鉛5〜200重量部及び(c)その他の無機充填材40〜200重量部を配合してなる熱放散製に優れた精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物、
（２）(c)その他の無機充填材が(d)100W/mK以上の熱伝導率を持つカーボン繊維である（１）記載の熱放散性に優れた精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物、
（３）（１）または（２）項記載の樹脂組成物からなる光ピックアップ用光学成形品、
である。

本発明によると、従来の精密成形用樹脂組成物に比べ熱伝導が高いポリフェニレンサルファイド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光ピックアップ用光学成形品等に代表される熱放散性が要求される精密成形部品用途に利用できる。

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられるポリフェニレンサルファイド樹脂(以下、PPS樹脂と略す。)は、

で示される構成単位を70モル％以上の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がたい。PPS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-ジクク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を添加したり、水酸化アルカリ、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属酸化物を添加する。共重合成分として30モル％未満であれば、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（ここでは置換基としては、アルキル基、ニトロ基、フェニル基、アルコキシ基、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ポリマーの結晶性に大きく影響しない範囲でかまわないが、好ましくは共重合成分は10モル％以下がよい。PPS樹脂は通常、酸素の存在下200〜250℃で熱架橋し溶融粘度を調整した後使用される。

本発明に使用するPPS樹脂は溶融粘度が300℃、せん断速度500sec^-1にて300〜3000ポイズのものであり、さらに好ましくは600〜2500ポイズの範囲である。溶融粘度が下限値未満の場合はバリが発生しやすくなり、上限値を超えると成型加工性が低下する。充填材高濃度で配合する場合は押出加工性、成形性を考慮し上記範囲内で比較的低粘度のものを使用することが望ましい。

本発明で使用される(ｂ)成分である黒鉛はその平均粒径が1〜200μmのものである。平均粒径が1μm未満の場合は材料の機械的強度が低下し、200μmより大きい場合は成形加工性が著しく低下する。黒鉛の配合量はPPS樹脂100重量部に対して50〜200重量部、好ましくは100〜200重量部である。上限値より多い場合は成形加工性が著しく低下する。

本発明で使用されるその他の無機充填材（ｃ成分）は、機械的強度、耐熱性、寸法安定性、電気特性等の諸特性を向上させるために、（ｂ）成分と併用することが望ましく、これにはその目的に応じた繊維状、粉粒状、板状の充填材が用いられる。繊維状の充填材としてはガラス繊維、カーボン繊維、アスペスト繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、アルミナ繊維、ジリコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維、ホウ素繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム、更にステンレス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等の金属繊維物などの無機質繊維状物質が挙げられる。また、粉粒状充填材としてはカーボンブラック、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、ケイ藻土、ワラストナイト等のケイ酸塩、酸化鉄、酸化チタン、アルミナ等の金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属硫酸塩、その他の炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素、各種金属粉末等があげられる。一方、板状充填材としてはマイカ、ガラスフレーク、各種金属箔等が挙げられる。これらの無機充填材は一種、または二種以上併用することができる。無機充填材の配合量はＰＰＳ樹脂１００重量部に対して40〜200重量部であり好ましくは５０〜１００重量部である。下限値より少ない場合は寸法安定性及び機械的強度向上の効果が少なく、上限値を超える場合は成形加工性が著しく低下する。

更に(b)成分の無機充填材としてカーボン繊維（ｄ）成分を使用することで、より効果的に熱放散性を向上することができる。使用されるカーボン繊維の熱伝導率が100W/mK以上であり、好ましくは400Ｗ/ｍＫ以上である。100Ｗ/mK以下で熱放散性の特性向上の効果が小さい。

本発明における樹脂組成物の製造方法としては限定するものではないが、例えば各成分の計量後、ブレンダー、ミキサー等で混合し、押出機にて溶融混練してペレット化を行ってもよいし、カーボン繊維をサイド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形成され使用される。

以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１〜５および比較例1〜５に使用した各成分については下記に示す通りである。
PPS:大日本インキ化学工業株式会社製 T-1G
「300℃、せん断速度500/secで溶融粘度が1000ポイズ」
ガラス繊維:日本板硝子株式会社製 RES-TP-29
カーボン繊維：三菱産資化学株式会社製 K223HG
黒鉛:西村黒鉛株式会社製黒鉛 PB-90（平均粒径15μm）

上記成分を表１に示した組成で配合（重量比）し、二軸混錬機にて溶融混錬し、ペレット化を行った。また得られた成形材料を140℃で5時間除湿乾燥した後、射出成形機(東芝機械製IS80EPN)を用いてシリンダー温度300℃、射出圧力1200kg/cm²、射出速度中速、金型温度140℃の条件で成形を行い、各種試験片を作製した。
曲げ強度をASTM試験法に準じて評価し、100Mpa以上の強度のものを良好とした。また成形加工性の評価には上記試験片を作成する時に良好な成形品が得られる（○）、得られない（×）とした。
熱伝導率についてはレーザーフラッシュ法熱伝導率測定装置（理学電機製）を用いて測定を行った。すなわち試験片の片方の面にレーザー光をあてその裏側の面の温度上昇率を赤外感知することにより熱伝導率を求める方法で評価し、4Ｗ/ｍＫ以上を良好とした。

本発明に従うと、優れた熱放散性を発揮するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の成形材料を提供でき、また、それからなる光ピックアップ光学系成形部品は優れた熱放散性を発揮することから、金属部品からの代替が可能となる。

Claims

(a)300℃、せん断速度500sec^-1にて300〜3000ポイズの溶融粘度を有するポリフェニレンサルファイド樹脂100重量部に対し、(ｂ)平均粒径１〜２００μmの黒鉛5〜200重量部及び（c）その他の無機充填材料40〜200重量部配合してなる熱放散性に優れた精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。
(c)その他の無機充填材が(d)100W/mK以上の熱伝導率をもつカーボン繊維である請求項１記載の熱放散性に優れた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または２記載の樹脂組成物からなる光ピックアップ光学系成形品。