JP2007106850A - 低圧成型用熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子部品を内包的に被覆して防水保護することが可能な、低圧成型用樹脂組成物を提供する。
【解決手段】(a)JIS K6911に準拠した60℃,95%RH,1000時間後の体積抵抗値が1015Ωcm以上、(b)JIS K6854−2に準拠した23℃下におけるポリプロピレンまたはオレフィン系エラストマー(TPO)に対するはく離接着強さが30N/25mm以上、(c)JIS K7244−4に準拠した動的粘弾性スペクトルにおける貯蔵弾性率E’が107Paとなる温度が100℃以上、(d)ASTM D3236による220℃下での溶融粘度が1Pa・s以上100Pa・s以下、である低圧成型用樹脂組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、新規な低圧成型用熱可塑性樹脂組成物及びこれを用いた電子部品等の防水保護を提供するものである。
電子部品に使用されるワイヤハーネス等の被覆材は、環境問題の観点より塩化ビニルからポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系材料に移行されてきている。しかし、オレフィン系材料は、非極性であるため、これまで電子部品等の保護材料として使用されてきたエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの反応型樹脂との接着性が乏しく、コロナ処理またはプラズマ処理等の表面処理やプライマー処理が必要であるばかりか、加熱等による養生が必要で生産性が悪いという欠点を持っている。
また、近年 電子部品の封止には、ポリアミド樹脂やポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂を用いた低圧成型工法が採用されてはじめている(特許文献1、特許文献2)。
しかし、これらの樹脂もオレフィン系材料に対する接着性は乏しく、反応型樹脂と同様の処理が必要で、工程増加による低生産性が指摘されている。
ここで言う低圧成型とは、通常の射出成型工法と異なり、電子部品等を予め金型内にセットし、200℃〜240℃で溶融した樹脂を10〜800N/cm2の比較的低い圧力で金型内に注入し、電子部品等を成型時の圧力で破損させることなく封止し、防水保護を行う工法である。
さらに、オレフィン系材料に良好な接着性を示す樹脂として、非晶性ポリアルファオレフィン、スチレン系ブロック共重合体、粘着付与樹脂、ワックス、パラフィン系オイル等を配合したオレフィン系ホットメルト接着剤が知られている。ホットメルト接着剤は、被着材同士を貼り合わせるために塗布後、数秒〜数十秒間液化している必要があること及び冷却固化後、接着性の観点より粘着力が強いことが特徴である。これらの特徴を与えるためには、配合設計上軟化点150℃以上のポリアルファオレフィンの添加量は、50質量部未満にする必要があり、しかもこの場合、粘着付与樹脂の添加量は、30質量部以上、場合によってはさらに、可塑剤等を添加して設計する必要がある。この様なホットメルト接着剤を低圧成型用樹脂として使用した場合は、粘着力が強いため成型後、金型より樹脂を脱型出来きず作業性・生産性が非常に悪く、しかも耐熱性が80℃以下と低いため、電子部品の使用環境には耐えられないという問題を有している。
特開2003−213099号公報 特開2005−166293号公報
上記のように、電子部品等のオレフィン系材料を封止し、防水保護する工法として、電子部品を破損させることなく良好な接着性及び生産性、耐熱性が良好な材料は、存在しなかった。
本発明は、電子部品を内包的に被覆して防水保護することが可能な、低圧成型用樹脂組成物を提供することを課題とするものである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、(a)JIS K6911に準拠した60℃,95%RH,1000時間後の体積抵抗値が1015Ωcm以上、(b)JIS K6854−2に準拠した23℃下におけるポリプロピレンまたはオレフィン系エラストマー(TPO)に対するはく離接着強さが30N/25mm以上、(c)JIS K7244−4に準拠した動的粘弾性スペクトルにおける貯蔵弾性率E’の107Pa温度が100℃以上、(d)ASTM D3236による220℃下での溶融粘度が1Pa・s以上100Pa・s以下、であることを特徴とする電子部品等のオレフィン系材料の防水保護において接着性を損なうことなく、高生産性及び耐熱性を有する低圧成型用熱可塑性樹脂組成物を提供するものである。
この発明の成型用熱可塑性樹脂は、電子部品等のオレフィン系材料に対し、電子部品を破損させることなく良好な接着性及び耐熱性を有するため、高い生産性が期待でき、製品コスト低下に有用であるばかりか、被覆されるオレフィン系材料とリサイクル時に分離する必要がないため、廃棄時の費用負担減に有用である。
本発明の低圧成型用熱可塑性樹脂は、ポリアルファオレフィン、粘着付与性樹脂及び酸化防止剤からなる組成物が好ましい。樹脂の低温可とう性を考慮した場合、ポリアルファオレフィン、スチレン系ブロック共重合体、粘着付与性樹脂及び酸化防止剤からなる組成物がさらに好ましい。
ポリアルファオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリブチレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブチレン共重合体、エチレン・プロピレン・ブチレン三元共重合体等の樹脂が挙げられ、市販品として「S13B」や「E239](グランドポリマー社製)、APAO(非晶性ポリアルファオレフィン)と呼ばれている「RT2280」(ハンツマン社製)や「ベストプラスト888」、「ベストプラスト408」(デグサヒュルス社製)やPPワックスと呼ばれる「ビスコール550P」(三洋化成工業社製商品名)やポリプロピレンを酸変性した「ユーメックス110TS」(三洋化成工業社製商品名)などがある。
この発明において、好ましいポリアルファオレフィンは、軟化点が150℃以上であり、かつ190℃での溶融粘度が200Pa・s以下のものであり、このようなポリアルファオレフィンを、本発明組成物の100質量部当たり、少なくとも30質量部以上、より好ましくは50質量部以上含むことが望ましい。軟化点が150℃未満のポリアルファオレフィンを多く含む場合、成型物の耐熱性及び脱型性が低下し、溶融粘度が200Pa・sより大きいポリアルファオレフィンを使用すると、組成物の流動性が悪くなり、低圧成型が困難になる恐れがある。
ポリアルファオレフィンの好ましい配合割合は、本発明の組成物100質量部当たり50〜90質量部である。
スチレン系ブロック共重合体としては、例えば、SEP系熱可塑性エラストマーと呼ばれているスチレン・エチレン・プロピレン共重合体、SBS系熱可塑性エラストマーと呼ばれているスチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、SIS系熱可塑性エラストマーと呼ばれているスチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体が挙げられ、市販品としてSEP系では、「セプトン1001」、「セプトン1020」(クラレ社商品名)、SBS系では、「クレイトンD−1101」、「クレイトンD−1118」等の直鎖状ブロックポリマー、「クレイトンD−1184」、「クレイトンD−1122X」等の側鎖状ブロックポリマー、SIS系では、「クレイトンD−1107CU」、「クレイトンD−1112」「クレイトンD−1117」(クレイトンポリマージャパン社商品名)や「クインタック3421」、「クインタック3433」「クインタック3520」等(日本ゼオン社商品名)が挙げられる。
また、SBS系やSIS系の水素添加物は、SEBS系熱可塑性エラストマーあるいはSEPS系熱可塑性エラストマーと呼ばれ、市販品としてSEBS系では、「クレイトンG−1650」、「クレイトンG−1652」、「クレイトンG−1657」、「クレイトンG−1726」(クレイトンポリマージャパン社商品名)、「タフテック1221」、「タフテックM−1913」(旭化成社商品名)等が、SEPS系では「セプトン2002」、「セプトン2063」、「セプトン2007」(クラレ社商品名)等が挙げられる。
この発明において、スチレン系ブロック共重合体として好ましいものは、ポリアルファオレフィンとの相溶性の観点より、SEBSまたはSEPSが好ましく、さらに好ましくは230℃、2.16kgf荷重下におけるMFRが3g/10min以上で、かつスチレン含有量が30質量部以下のものである。MFRが3g/10min未満、スチレン含有量が30質量部以上のものを使用すると、低圧成型する際の流動性が低くなるだけでなく、加熱時にポリアルファオレフィンとの相分離が発生するためである。
スチレン系ブロック共重合体の好ましい配合割合は、本発明組成物100質量部当たり10〜30質量部である。10質量部未満では、はくり接着性が低下し、一方30質量部より多いと、組成物の流動性が悪くなり、低圧成型性が損なわれる恐れがある。
この発明の低圧成型用熱可塑性樹脂は、ホットメルト接着剤で常用されている粘着付与樹脂が併用され、粘着付与樹脂としては、以下のような樹脂が用いられる。
ロジン系のものとして、天然ロジン、重合ロジン及びそれらの誘導体、例えばペンタエリスリトールエステルロジン、グリセリンエステルロジン並びにそれらの水素添加樹脂などがあり、市販品として、ガムロジン、ウッドロジン、エステルガムA、エステルガムH、ペンセルA、ペンセルC(以上荒川化学工業(株)製商品名)、ペンタリンA、フォーラルA、フォーラルAX、フォーラル85、フォーラル105、ペンタリンC(以上理化ファインテックス(株)製商品名)などがある。
テルペン系のものとして、ポリテルペン系樹脂、テルペンフェノール系樹脂並びにそれらの水素添加樹脂などがあり、市販品として、ピコライトS、ピコライトA(以上理化ファインテックス(株)製商品名)、YSレジン、YSポリスターT、クリアロン(ヤスハラケミカル(株)製商品名)などがある。
さらに、石油系樹脂として、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、共重合系石油樹脂及び水素添加石油樹脂などがあり、市販品として、エスコレッツ(東燃石油化学(株)製商品名)、ハイレッツ(三井化学(株)製商品名)、クイントン(日本ゼオン(株)製商品名)、ウィングタック(グッドイヤー製商品名)、スタタック(大日本インキ(株)製商品名)、トーホーペトロジン(東燃石油化学(株)製商品名)、タックエース(三井化学(株)製商品名)、アルコンP、M(荒川化学工業(株)製商品名)などがある。また、スチレン系樹脂の市販品として、ピコラスチック、クリスタレックス、ハーコライト(以上(株)理化ファインテク製商品名)、FTR(三井石油化学(株)製商品名)などがある。
粘着付与樹脂は、接着力の調整、構成成分の相溶性向上などを目的として、一種単独で、また複数を併用して使用されるもので、単独でも、他と併用することも可能である。
この発明において粘着付与樹脂は、オレフィン材料への接着性の観点より、テルペン系、脂肪族系、または水素添加させたロジン系、テルペン系、脂肪族系、芳香族系、共重合系が好ましく、かつ金型からの脱型性や低温下での可とう性を考慮し、好ましい配合量は、本発明組成物100質量部当たり10〜50質量部であり、より好ましくは20質量部以下である。
また、この発明の低圧成型用熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂で通常使用される酸化防止剤、無機充填材、着色剤、難燃剤などの各種添加剤が、目的に応じて使用される。
酸化防止剤の好ましい配合割合は、本発明組成物100質量部当たり0.01〜2質量部であり
この発明における低圧成型用熱可塑性樹脂組成物の調製は、特に限定されないが、一般的には加熱タイプ溶融攪拌槽などの溶融溶解槽に、好ましくは窒素気流下、通常温度180℃以上250℃以下で、攪拌羽根の回転により、各成分を同時に又は順に溶融混合する方法、ニーダーの双状回転羽根により、加熱下シェアをかけて溶融混合する方法、単軸又は2軸の押出機のスクリューにより溶融混合する方法などにより行われる。
この発明による低圧成型用熱可塑性樹脂組成物は、特に限定されないが、ホットメルトに使用されるノードソン社製のホットメルトアプリケーターやサンツール社製のハンディータイプアプリケーターなど、あるいは射出成型機で加熱溶融させ、予め電子部品等がセットされた金型内に注入して使用される。
本発明の低圧成型用熱可塑性樹脂組成物を用いて、電子部品の一部又は全部を被覆することにより、防水保護された電子部品を容易に製造することができる。
被覆対象とすることができる電子部品として、ワイヤーハーネス、スイッチ、グロメット、回路基板、車載センサ、電線、コネクタ、ハイブリッドIC、チップコイル、コンデンサ,圧電素子,フィルタ素子等がある。
以下、実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。
尚、各実施例および比較例における性能評価は以下の方法に従った。
<体積抵抗値>
JIS K6911に準拠し、次の方法で評価した。180℃に加熱したプレスで樹脂を溶融させ、約2mm厚みのシートを作成した。シートより直径100mmに樹脂を切り取り試験片とした。試験片を60℃、95%RHに調整した恒温恒湿機に1000時間投入し、取り出し30分後に印加電圧100V下で体積抵抗値を測定した。
<はく離接着強さ>
JIS K6854−2に準拠し、次の方法で評価した。25mm幅、125mm長さにカットした2mm厚みのポリプロピレン板、あるいは1mm厚みのTPOシート(アプコ社製、型番;QT70MA)を予めアルミ製の金型内にセットし、ホットメルトアプリケーター(ノードソン社製、型番;MP−350)で240℃に加熱溶融させた樹脂を6kgf/cm2の圧力で金型内に注入し、接着試験片を作成した。なお、注入した樹脂の厚みは2.5mm、注入時間は保圧を含め30秒とした。試験片を23℃、50%RH環境で24時間養生後、23℃下、はく離速度200mm/minの条件で180度はく離接着強さを測定した。
<動的粘弾性スペクトル>
JIS k7244−4に準拠し、次の方法で評価した。ホットメルトアプリケーター(ノードソン社製、型番;MP−350)で240℃に加熱溶融させた樹脂をエアー圧力6kgf/cm2でアルミ製の金型内に注入し、30mm幅、125mm長さ、2.5mm厚みの樹脂平板を作成した。平板より寸法5mm幅、45mm長さ、2.5mm厚みの小片を切り出し、粘弾性スペクトロメーター(セイコーインスツルメンツ社製、型番;DMS−6100)で、引張モード、周波数10Hz、昇温速度4℃/min下における粘弾性スペクトル測定を行い、貯蔵弾性率(E’)が107になる温度を求めた。
<溶融粘度>
ASTM D3236に準拠し、次の方法で評価した。220℃に調整したブルックフィールド型回転粘度計に樹脂11gを投入し、溶融後No27のスピンドルを入れ、30分後の粘度を測定した。
<エアーリーク試験>
試験片の作製方法
架橋ポリエチレン被覆電線の先端部における被覆材を剥がし、金属製電線を一部露出させた。溶融樹脂が充填される金型の空間内に、露出した金属電線と一部の被覆材が配置されるように、前記架橋ポリエチレン被覆電線をアルミ製金型内にセット後、ホットメルトアプリケーター(ノードソン社製、型番;MP−350)で240℃に加熱溶融させた樹脂をエアー圧力6kgf/cm2で注入し、被覆部の一部と露出した金属製電線部を内包するように金型内の空間を樹脂で充填した。冷却後、前記金型から取り出し、先端部(露出電線部)が樹脂で被覆されたものを試験片とした。なお、注入時間は保圧を含め30秒とした。
耐久試験
前記試験片を以下の環境で耐久試験を行い、試験後、樹脂で被覆された先端部を常温水中に浸漬し、樹脂で被覆されていない側の電線より3kgf/cm2の圧力でエアーを送り、樹脂で被覆された先端部(露出電線部)から気泡が出るか否かにより、樹脂で被覆された先端部の防水性を確認した。
湿熱試験;60℃,95%RH,1000時間
冷熱試験;(−40℃,30分⇔85℃,30分)×1000サイクル
判定は、次の通りとした。
○:被覆部より気泡の発生が無い。×:被覆部より気泡が発生。
<脱型性>
樹脂注入容積が、30mm幅、125mm長さ、2.5mm厚みの金型内を45℃に調整後、ホットメルトアプリケーター(ノードソン社製、型番;MP−350)より240℃に加熱溶融させた樹脂をエアー圧力6kgf/cm2で金型内に隙間なく注入し、注入開始より30秒後に金型を手で開き、樹脂の脱型性を評価した。判定は、次の通りとした。
○:金型より容易に樹脂片を脱型できる。 ×:金型より樹脂片を脱型するのが困難。または人力では金型を開くことが出来ない。
<実施例1〜4>及び<比較例1〜4>に示される熱可塑性樹脂は、内容積10リットルの加熱ニーダーに仕込み量5kgとして、温度220℃の温度で約2時間溶融、混練して作製した。得られた樹脂を、上記方法で評価した結果を表1及び2に記載した。これらの実施例は、この発明を説明するためのもので、その成分、割合などはこの発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更できるものである。
実施例および比較例で用いた成分の詳細は、以下のとおりである。
・SEBS;タフテック1221(旭化成(株)製商品名)
スチレン含有量12%、MFR4.5(g/10min;230℃、2.16kgf)
・SEPS(1);セプトン2002(クラレ(株)製商品名)
スチレン含有量30%、MFR70(g/10min;230℃、2.16kgf)
・SEPS(2);セプトン2007(クラレ(株)製商品名)
スチレン含有量30%、MFR2.4(g/10min;230℃、2.16kgf)
・ポリアルファオレフィン(1);ベストプラスト703(デグサ・ヒュルス社製商品名)
溶融粘度2.7Pa.s/190℃、軟化点124℃
・ポリアルファオレフィン(2);ベストプラスト888(デグサ・ヒュルス社製商品名)
溶融粘度120Pa.s/190℃、軟化点161℃
・ポリアルファオレフィン(3);ベストプラスト408(デグサ・ヒュルス社製商品名)
溶融粘度8Pa.s/190℃、軟化点118℃
・ポリアルファオレフィン(4);レックスタックRT2280(ハンツマン社製商品名)
溶融粘度8Pa.s/190℃、軟化点146℃
・ポリアルファオレフィン(5);レックスタックRT2115(ハンツマン社製商品名)
溶融粘度1.5Pa.s/190℃、軟化点152℃
・ポリアルファオレフィン(6);レックスタックRT2304(ハンツマン社製商品名)
溶融粘度0.4Pa.s/190℃、軟化点138℃
・ポリアルファオレフィン(7);グランドポリプロS−13B(グランドポリマー社製商品名)
溶融粘度42Pa.s/190℃、軟化点169℃
・ポリアルファオレフィン(8);ビスコール550P(三洋化成社製商品名)
溶融粘度0.1Pa.s/190℃、軟化点152℃
・粘着付与樹脂(1);YSポリスターT−160(ヤスハラケミカル(株)製商品名)
テルペンフェノール樹脂、軟化点160℃
・粘着付与樹脂(2);アルコンP140(荒川化学工業(株)製商品名)
水添系粘着付与樹脂、軟化点140℃
・可塑剤;ピュアレックス30(エッソ石油(株)製商品名)
パラフィン系オイル
・酸化防止剤;イルガノックス1010(チバ・スペシャリティズ(株)製商品名)
ヒンダードフェノール系酸化防止剤
・ポリアミド樹脂;PA−1437B(東亞合成(株)製商品名)
溶融粘度4.2Pa.s/220℃、軟化点192℃
・ポリエステル樹脂;PES−M180(東亞合成(株)製商品名)
溶融粘度30Pa.s/210℃、軟化点200℃

Figure 2007106850

Figure 2007106850
表1及び2の結果から明らかなように、本発明の低圧成型用熱可塑性樹脂は、比較例のものに比べて耐水性、オレフィン材料に対する接着性、耐熱性、脱型性のバランスが優れていることが分かる。
本発明の組成物は、低圧成型用として有用である。特に、電子部品の一部又は全部を被覆して防水保護する機能に優れている。

Claims (5)

  1. (a)JIS K6911に準拠した60℃,95%RH,1000時間後の体積抵抗値が1015Ωcm以上、(b)JIS K6854−2に準拠した23℃下におけるポリプロピレンまたはオレフィン系エラストマーに対するはく離接着強さが30N/25mm以上、(c)JIS K7244−4に準拠した動的粘弾性スペクトルにおける貯蔵弾性率E’が107Paとなる温度が100℃以上、及び(d)ASTM D3236による220℃での溶融粘度が1Pa・s以上100Pa・s以下であることを特徴とする低圧成型用熱可塑性樹脂組成物。
  2. 熱可塑性樹脂組成物が、(a)ポリアルファオレフィン50〜90質量%、(b)粘着付与樹脂10〜50質量%、及び(c)酸化防止剤0.01〜2質量%からなることを特徴とする請求項1記載の低圧成型用熱可塑性樹脂組成物。
  3. JIS K6863に準拠した軟化点が150℃以上、かつASTM D3236に準拠した190℃での溶融粘度が200Pa・s以下であるポリアルファオレフィンを少なくとも30質量%以上含むことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の低圧成型用熱可塑性樹脂組成物。
  4. 粘着付与樹脂の添加量が20質量%以下であることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3の何れかに記載の低圧成型用熱可塑性樹脂組成物。
  5. 請求項1〜4の何れかに記載の低圧成型用熱可塑性樹脂組成物を用いて電子部品の一部又は全部を被覆することを特徴とする防水保護された電子部品の製造方法。
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