JP2008543992A - ポリアミド樹脂から製造され、ｌｅｄリフレクターの用途に適切な製造物品 - Google Patents

Abstract

ポリアミド樹脂組成物ならびに任意選択的に充填材および／または添加剤から製造された発光ダイオードアセンブリにおいて有用な物品を開示する。これらの物品は、低い水分吸収性と一緒に優れた機械特性を有し、ＬＥＤの用途に非常に適切である。

Description

本発明は、ポリアミド樹脂組成物を使用して製造され、そして発光ダイオードまたはいわゆる「ＬＥＤ」を組み入れるための使用のために独自に適切である様々な物品に関する。より具体的には、本発明は、本明細書に開示されたポリアミド樹脂組成物から製造された様々な基材、表面、ハウジング等であって、ＬＥＤに取り付けまたは固定され、かかる基材等によって優れた反射率および低い水分吸収特性がもたらされるいずれのものにも関する。

ポリアミド６，６およびポリアミド６などのポリアミド樹脂が様々な物品の成形に適切な非常に強い樹脂であることは広く知られており、また認識されている。一般的に、ポリアミド樹脂組成物は、従来の成形プロセスの間、優れた流動性を提供し、そのことによって広範囲の成形用途に関して選択材料となる。さらにポリアミド組成物は、例外的な機械特徴、耐熱性、耐化学薬品性および／または水分の吸収時の寸法安定性を必要とする要求の厳しい多くの用途のいずれにも適合するように調整される。ポリアミドが自動車、電気／電子部品および家具で使用される部品を含む広範囲の用途を有することは、驚くことではない。

コネクター用シーラント、コイルボビン等などの電気／電子製品の部品として、ポリアミド樹脂組成物を使用することは可能である。これらのシーラントに関して、高いハンダ耐熱性に加えて、この部品は、部品の全体的な重量を低下させるために薄い厚さを有さなければならない。ナイロン６６は良好な流動性を有するため、それを成形ダイの狭い隙間の中に流すことが可能であり、そのため薄い壁の成形物を形成することができる。反対に、ハンダ耐熱性は乏しい。さらに、水分吸収時にナイロン６，６は寸法および特性において変動を示す。従って、これらの変動を予測し、そして部品設計において適切な措置を講じる必要がある。それらの用途は限定されるため、それらは高精度の部品の製造には不適当である。これらは重大な不利益である。

さらにポリアミド樹脂が、ＬＥＤと関連するもののようなより高温での用途のために選択される場合、深刻な制限に遭遇する。例えば、ナイロン６およびナイロン６６を組み入れる材料に関して、水分吸収の傾向増加を示すように配置される場合、それは珍しいことではなく、そしてこの寸法の好ましくない変化を伴う。またそれから製造される部品の耐用年数の間、応力割が形成し得る。ガラス繊維強化ナイロン６６などの強化材料に関して、さらに他の問題が存在し、前記水分吸収が寸法変化および分解に影響を及ぼす。ナイロン６が使用される場合、これらの問題はより明白である。

従って、本発明の対象は、ＬＥＤ構成部品（例えばハウジング、リフレクター、リフレクターカップ、スクランブラー等）と関連し、成形操作において優れた流動性を実証するポリアミド組成物から製造された物品を提供することである。本発明のさらなる対象は、これらの構成部品の成形に適切で、優れた機械特徴、耐熱性、耐化学薬品性および水分吸収時の寸法安定性を有するかかるポリアミド樹脂組成物を提供することである。本発明の組成物の特徴は、本分野における広範囲の用途での使用に関しての融通性である。属性としてブリスタリング、変色および熱老化に対する耐性；ならびにより良好な反射性を有し、さらにかかる物品がハンダ付け操作に耐えることができるこのような組成物から製造される物品を提供することは、本発明の利点である。以下の本発明の記述を参照することによって、本発明のこれらおよび他の対象、特徴および利点はよりよく知られ、理解されるであろう。

本明細書には、１つまたは複数のジアミンと、１つまたは複数のジカルボン酸とを重合することによって調製されたポリアミドを含むポリアミド樹脂を含み；
（ａ）前記１つまたは複数のジアミンの約５０〜約１００モル％が、１０〜２０個の炭素原子を有する少なくとも１つの脂肪族ジアミンであり、およびさらに前記１つまたは複数のジアミンの約０〜約５０モル％が、１，９−ジアミノノナン以外の４〜９個の炭素原子を有する少なくとも１つの脂肪族ジアミンであり；および
（ｂ）前記１つまたは複数のジカルボン酸の約５０〜約１００モル％がテレフタル酸であり、およびさらに前記１つまたは複数のジカルボン酸の約０〜約５０モル％が、テレフタル酸以外の少なくとも１つの芳香族酸および／または４〜２０個の炭素原子を有する少なくとも１つの脂肪族ジカルボン酸である発光ダイオードアセンブリの構成部品が開示および特許請求される。

発光ダイオードは、明るい照明が望ましい様々な電子工学の用途で広範囲に使われている。これらの用途において、その照明特徴が向上し、そして所望の様式で方向付けられるように、ＬＥＤは典型的に基材に取り付けられ、そして反射表面内またはそれに沿って配置される。ＬＥＤは、最近、これらの用途での青色光の最近の開発によって、新たな注目の対象であった。以前の用途では、赤色および緑色の発光ダイオードが組み入れられたため、青色光の追加は、ＬＥＤの役割および可能な用途を大きく拡大する。

しかしながら、電子工学でＬＥＤの用途で使用される材料は、典型的に、主にシーリング材料の乏しい接着品質、従来の材料と関連して望ましくない水分吸収等のため、要求の厳しい難題に直面している。従って、本明細書には、低い水分吸収性と組み合わせて優れた機械特性を提供するポリアミド樹脂が、ＬＥＤ用途でかかる材料の使用のために有効な組み合わせで開示および特許請求される。

（ポリアミド）
本明細書で一般的に特許請求されるように本発明で使用されるポリアミドは、約２８０℃より高く、かつ約３３０℃未満、特に２９５℃より高い融点を有する。加えて、ポリアミドは、好ましくは、一般的に少なくとも５，０００の分子量を有する部分的に結晶性のポリマーである。いくつかの実施形態において、ポリアミドは、１７Ｊ／ｇより大きい融合熱を有する。固有粘度（「ＩＶ」）は、ｍ−クレゾールまたは濃硫酸中、２３℃で測定する場合、典型的に０．８ｄｌ／ｇ〜１．２ｄｌ／ｇである。

本発明のポリアミドにおいて、１つまたは複数のジカルボン酸および１つまたは複数のジアミンの量は、好ましくは、当業者に認識されるように、実質的にモル基準で相補的である。本発明で有用な代表的な酸としてはイソフタル酸およびドデカンジオン酸が挙げられるが、代表的なジアミンとしては１０−ジアミンおよび１２−ジアミンが挙げられる。過剰量の酸またはジアミン、ポリアミドの所望の特性、ならびに揮発性または他の物質を生じえる副反応の本質および程度次第で、特に後者を使用することができる。既知であるように、ジアミンはカルボン酸よりも揮発性である傾向があり、従って、過剰量のジアミンを使用することは望ましい。

（充填材）
さらに、本発明のポリアミド樹脂組成物に関して、無機充填材を組み入れることができる。かかる充填材は、典型的にガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カルシウム、ウィスカー、カオリン、タルク、マイカ等を含む。成形物の機械強度を増加させることが必要である場合、ガラス繊維を添加することは好ましい。成形物の寸法安定性を増加させ、焼結歪を抑制することが必要である場合、カオリン、タルク、マイカまたはガラスフレークが添加されてもよい。

本発明のブレンド組成物中で使用可能な充填材の種類および濃度に関して具体的な制限はない。好ましい充填材の種類は、ガラス繊維および鉱物充填材またはその混合物などの無機充填材である。充填された組成物中の充填材の濃度は、当業者の通常の経験によって選択されることができる。

（その他の添加剤）
本発明の組成物は、添加剤がポリアミド組成物の性能に悪影響を及ぼさない限り、ＵＶ安定剤および酸化防止剤、潤滑剤、難燃剤および着色剤などの当該分野で既知の１つまたは複数の添加剤を含有することができる。加えて、本発明のポリアミド樹脂組成物に関して、得られた成形物の特徴が低下しない限り、前記のポリアミドおよび無機充填材に加えて、可塑剤、酸化抑制剤、染料、顔料、離型剤等などの他の添加剤を適切な量で添加してもよい。

（調製プロセス）
本発明の組成物は、ポリアミドおよび充填材をブレンドし、次いでブレンドを溶融配合して組成物を形成することによって調製してもよい。かかる溶融配合は適切な混合スクリューを備えた一軸スクリュー押出機において実行されてもよいが、より好ましくは二軸スクリュー押出機において実行される。

ポリアミドは当該分野で既知の方法によって製造可能である。例えば、ポリアミドを以下の工程を含むプロセスによって調製することができる：
（ａ）反応器にカルボン酸およびジアミンの混合物の水性塩溶液を供給すること；
（ｂ）反応器から排出されている水（蒸気の形態で）および他の揮発性物質によって、反応器の圧力が少なくとも約１３００ｋＰａに到達するまで、圧力下で水性塩溶液を加熱すること；
（ｃ）反応混合物の温度が少なくとも約２７０℃、好ましくは２８０〜３２０℃の温度に到達した時、反応混合物の過度の発泡を避ける様式で少なくとも１５分間かけて反応器の圧力を気圧まで低下させること；
（ｄ）形成されるポリアミドがあらかじめ決められた分子量に到達するまで、ほぼ気圧より高くない圧力、好ましくは真空下で反応混合物を維持すること；および
（ｅ）ポリアミドを反応器から排出すること。

本発明で使用されるポリアミドを、固相重合、押出重合、連続重合等を使用して製造可能であることは、当業者によって理解される。

ポリアミドの製造方法は当該分野で周知である。例えば、等モル量の飽和ジカルボン酸とジアミンとの縮合によって、ポリアミド樹脂を製造することができる。過剰量のジアミンは、ポリアミド中に過剰のアミン末端基を提供するために利用可能である。共重合または三元共重合によって調製される本発明のポリアミドにおいて、それを使用することも可能である。

好ましくは、配合および射出成形の間の過度のポリマー分解を避けるため、全てのポリマープレブレンドおよび配合ブレンドは、水分含量が約０．０５％未満となるまで予備乾燥されるべきである。その後、ドラムまたはビニール袋などの適切な容器中で、それらの適当な割合で成分を混合する。次いで、好ましくは一軸または二軸スクリュー押出機で、２８０℃を超える融点を有するポリアミドで実行する場合、押出ダイの出口で測定された好ましくは約３１０〜３７０℃の範囲の溶融温度で、混合物を溶融ブレンドする。３７０℃より著しく高い溶融温度は、一般的に、ポリアミドの分解を最小限に保つため、避けられるべきである。過度の実験がなくても、適切な溶融温度を容易に決定することができることは当業者に理解されるであろう。

全成分の良好な分散のために、適切なスクリューデザインの二軸スクリュー押出機を使用することが好ましいが、一軸スクリュー押出機も適切である。過度の実験がなくても、当業者は適切なスクリューデザインを容易に決定することができる。さらに、本発明の成形物の調製に関して、圧縮成形、射出成形、吹込成形および押出成形などの様々な従来の成形法を利用することができる。また要求次第で、製品を形成するために成形物のポストプロセスが可能である。

（最終用途）
平滑で光沢のある表面を必要とする他のポリアミド組成物および特に製品で典型的に使用されるものより高い温度に遭遇するＬＥＤアセンブリの広範囲の様々な構成部品の製造で、溶融加工技術を使用して、本発明の組成物を使用することができる。また本発明の組成物をＬＥＤ用途に特有のフィルムおよびシートに形成することができる。高温での特性の保持が必須の特性であるＬＥＤ最終用途で、これらの組成物は実用性を見出される。

（実施例）
本発明の材料の配合された試料の水分吸収性を、以下の表で従来の材料、すなわち、ポリアミド６Ｔ／６６およびポリアミド９Ｔの水分吸収性に対して比較する。ポリアミド１０Ｔ／１０１２の引張強度、伸長およびノッチドアイゾッド試験結果は、ポリアミド６Ｔ／６６およびポリアミド９Ｔの試験結果と比較して有利であることは注目に値する。しかしながら、１０Ｔ／１０１２の水分吸収性は望ましく他の材料より低い。

これらの実施例において、以下の材料を使用した：６Ｔ／６６（モル比５５／４５）；９Ｔ／〜８Ｔ（モル比８５／１５）；および１０Ｔ１０１２（モル比９０／１０）。さらに用語「リフロー」および指示「標準」または「＋１５℃」を使用する。ブリスタリング温度はオーブンの種類、温度プロフィール、試料取り付け等に非常に影響を受けるので、基準ケースとして標準ポリマーを処理した。６Ｔ／６６試料は、特定の機器および機構においてブリスタリング温度を提供する。参照ブリスタリング温度は機構ごとに変化し、そして使用されるオーブン次第で、ここで測定される値よりも独立して実行された他の試験で１０℃高い値が得られることは一般的ではない。従って、いずれのブリスタリング温度が標準で記録されても、６Ｔ／６６材料は「標準ケース」となる。その後、他の材料に関して、その標準ケースからのデルタ値を記録する。この実施例では、１０Ｔ／１０１２は、６Ｔ／６６より１５℃高いブリスタリング温度をもたらした。

射出圧力１０００ ｋｇ／ｃｍ２で、樹脂の融点より１０℃高い温度で確定されたシリンダー温度で、そして１２０℃のダイ温度で、ポリアミド樹脂組成物を射出成形し、そして長さ６４ｍｍ、広さ６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの試験片を得た。４０℃および相対湿度９５％の恒温恒湿室で、これらの試験片を保存し、そして水を吸収させた。水を吸収させるため１６８時間そのままにした後、各々の試験片の重量を精密天秤で測定した。重量％で測定された水吸収量を以下の方程式によって決定した：
Ｍ＝（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ１×１００
Ｍ：水吸収量（重量％）、Ｍ１：試験片の完全乾燥重量（ｇ）、Ｍ２：水吸収後の試験片重量（ｇ）。

Claims (6)

1. １つまたは複数のジアミンと、１つまたは複数のジカルボン酸とを重合することによって調製されたポリアミドを含むポリアミド樹脂を含み；（ａ）前記１つまたは複数のジアミンの約５０〜約１００モル％が、１０〜２０個の炭素原子を有する少なくとも１つの脂肪族ジアミンであり、およびさらに前記１つまたは複数のジアミンの約０〜約５０モル％が、１，９−ジアミノノナン以外の４〜９個の炭素原子を有する少なくとも１つの脂肪族ジアミンであり；およびさらに（ｂ）前記１つまたは複数のジカルボン酸の約５０〜約１００モル％がテレフタル酸であり、およびさらに前記１つまたは複数のジカルボン酸の約０〜約５０モル％が、テレフタル酸以外の少なくとも１つの芳香族酸および／または４〜２０個の炭素原子を有する少なくとも１つの脂肪族ジカルボン酸であることを特徴とする発光ダイオードアセンブリの構成部品。
2. ハウジング、リフレクター、リフレクターカップおよびスクランブラーよりなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の構成部品。
3. 約１０重量％未満の無機充填材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の構成部品。
4. 前記充填材が、ガラス繊維およびガラスフレークから選択されることを特徴とする請求項３に記載の構成部品。
5. １つまたは複数の添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の構成部品。
6. 前記１つまたは複数の添加剤が、ＵＶ安定剤および酸化防止剤、潤滑剤、難燃剤および着色剤よりなる群から独立して選択されることを特徴とする請求項５に記載の構成部品。