JP2009073975A - 不飽和ポリエステル樹脂組成物及びそれを用いた電気・電子部品成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を確保しつつ、硬化時の収縮が極めて少ない不飽和ポリエステル樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】不飽和ポリエステル樹脂、架橋剤、低収縮剤、熱伝導率が２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋである無機充填材及びガラス繊維を含む不飽和ポリエステル樹脂組成物であって、前記低収縮剤が、スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体であることを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成物。スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体は、スチレンと酢酸ビニルとのモル比が９０：１０〜４０：６０であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、不飽和ポリエステル樹脂組成物及びそれを用いた電気・電子部品成形品に関するものである。

従来、防振性による静寂性向上、一体成形による工程の簡略化などの目的で、モータやコイル等の電気・電子部品を樹脂組成物で封止することが行なわれており、このようにして得られる封入モータ等は、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、ＯＡ機器、エアコン、冷蔵庫等の種々の用途に使用されている。
しかしながら上記用途の中でも特に自動車分野に使用される電気・電子部品は、使用環境が過酷であるため、熱時に収縮してクラックが発生するという問題が起こる。そのため、このような分野の封入に使用される樹脂組成物には、熱時の収縮が極力少ないことが要求される。また、このような樹脂組成物には、電気・電子部品の放熱性を向上させるため、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することも要求される。

このような樹脂組成物として、例えば、特許文献１には、不飽和ポリエステル及び架橋剤からなる不飽和ポリエステル樹脂と、熱伝導率が２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋである無機充填材と、水酸化アルミニウムと、ガラス繊維と、低収縮剤とを特定の割合で含む、自動車分野及び重電分野で使用されるモータや発電機等に使用可能な不飽和ポリエステル樹脂組成物が開示されている。

特開２００１−２２６５７３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような従来の不飽和ポリエステル樹脂組成物では、熱伝導性はある程度確保することはできても、低収縮性は未だ不十分であるというのが実情であった。
したがって、本発明は、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を確保しつつ、硬化時の収縮が極めて少ない不飽和ポリエステル樹脂組成物を提供することを目的とする。

本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、不飽和ポリエステル樹脂、架橋剤、低収縮剤、熱伝導率が２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋである無機充填材及びガラス繊維を含む不飽和ポリエステル樹脂組成物であって、前記低収縮剤が、スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体であることを特徴とするものである。
前記不飽和ポリエステル樹脂と前記架橋剤との合計１００質量部に対して、前記低収縮剤が１５〜５０質量部、前記無機充填材が４００〜１７００質量部及び前記ガラス繊維が２０〜３００質量部含まれることが好ましい。
前記スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体は、スチレンと酢酸ビニルとのモル比が９０：１０〜４０：６０であることが好ましい。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物からなる硬化物が、熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、及び成形収縮率０．０５％以下の特性を有することが好ましい。
また、本発明は、電気・電子部品を上記不飽和ポリエステル樹脂組成物で封止成形してなることを特徴とする電気・電子部品成形品である。

本発明によれば、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を確保しつつ、硬化時の収縮が極めて少ない不飽和ポリエステル樹脂組成物を提供することができる。

（１）不飽和ポリエステル樹脂
本発明に用いる不飽和ポリエステル樹脂としては、多価アルコールと、飽和多価酸成分及び／又は不飽和多価酸成分とのエステル化反応により得られる従来公知のものを制限なく用いることができる。また不飽和ポリエステル樹脂の一部をビニルエステル樹脂としてもよい。

不飽和ポリエステル樹脂の合成に使用される多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール（ネオペンチルグリコール）、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、２−メチル−１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、１，２−オクタンジオール、１，２−ノナンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。更にビスフェノールＡ及びビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなどのプロピレンオキサイド付加物またはエチレンオキサイド付加物、２，２−ジ（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン｛水素化ビスフェノールＡ｝、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの市販の２価アルコールが挙げられる。さらにグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどの市販の多価アルコールが挙げられる。

不飽和ポリエステル樹脂の合成に使用される不飽和多価酸成分としては、α、β−不飽和多価カルボン酸及びその反応性誘導体が挙げられる。α、β−不飽和多価カルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロロマレイン酸などが挙げられる。また、これらの反応性誘導体の例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水クロロマレイン酸などの酸無水物、上記不飽和多価カルボン酸の低級アルキルエステルなどが挙げられる。これら不飽和多価酸成分の中から一種を選択して用いてもよく、また、これらを併用し組み合わせて用いてもよい。

不飽和ポリエステル樹脂の合成に使用される飽和多価酸成分としては、琥珀酸、アジピン酸、セバシン酸、テトラヒドロフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸（１，２−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸）などが挙げられ、芳香族多価カルボン酸の例としては、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸など、更にクロレンディク酸（ヘット酸）、テトラブロモフタル酸のようなハロゲン化フタル酸などが挙げられる。更に無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、無水琥珀酸、無水クロレンディク酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などの上記の酸無水物、ジメチルオルソフタレート、ジメチルイソフタレート、ジメチルテレフタレートなどの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これら飽和多価酸成分の中から一種を選択して用いてもよく、また、これらを併用し組み合わせて用いてもよい。

上記のような不飽和ポリエステル樹脂は、公知の方法で合成することができる。その反応の条件は、窒素などの不活性ガス気流中で、１４０〜２３０℃の温度で行われ、加圧下または減圧下で所要の段階までエステル化させる方法で行なう。エステル化反応では、必要に応じてエステル化触媒を使用することができる。その触媒の例としては、酢酸マンガン、ジブチル錫オキサイド、シュウ酸第一錫、酢酸亜鉛、酢酸コバルト等の公知の触媒が挙げられる。

（２）架橋剤
本発明に用いる架橋剤としては、上記の不飽和ポリエステル樹脂と重合可能な重合性二重結合を有しているものであれば適宜適当なものを用いることができる。このようなものとしては、例えば、スチレンモノマー、ジアリルフタレートモノマー、ジアリルフタレートプレポリマー、メタクリル酸メチル、トリアリルイソシアヌレート等が例示される。架橋剤の使用量は、不飽和ポリエステル樹脂と架橋剤との合計１００質量部中に、好ましくは２５〜７０質量部、更に好ましくは３５〜６５質量部である。

また、本発明において、不飽和ポリエステル樹脂と架橋剤との合計量は、不飽和ポリエステル樹脂組成物に対して、５〜１２質量％であることが好ましく、６〜９質量％であることがより好ましい。不飽和ポリエステル樹脂と架橋剤との合計量が５質量％未満であると充填材を混合し難くなることがあるため好ましくなく、１２質量％を超えると成形収縮率が大きくなったり、熱伝導率が低くなったりすることがあるため好ましくない。

（３）低収縮剤
本発明に用いる低収縮剤としてのスチレン−酢酸ビニルブロック共重合体は、スチレンと酢酸ビニルとから得られるブロック共重合であればよい。スチレンと酢酸ビニルとの割合は、モル比で９０：１０〜４０：６０の範囲であることが好ましく、７０：３０〜５０：５０の範囲であることが更に好ましい。スチレンと酢酸ビニルとのモル比が上記範囲内であれば、低収縮効果が高く、また流動性にも影響を与えない。

上記の低収縮剤としてのスチレン−酢酸ビニルブロック共重合体は、不飽和ポリエステル樹脂及び架橋剤の合計１００質量部に対して、好ましくは１５〜５０質量部であり、更に好ましくは２０〜４０質量部、最も好ましくは２５〜３５質量部である。スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体の配合量が１５質量部未満であると硬化物の成形収縮率が大きくなることがあり、また５０質量部を越えると成形時の流動性が著しく悪化するためいずれも好ましくない。
上記のようなスチレン−酢酸ビニルブロック共重合体は、公知の方法で合成することができる。

また、上記のスチレン−酢酸ビニルブロック共重合体に加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の低収縮剤を必要に応じて用いることができる。このような公知の低収縮剤としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、飽和ポリエステル、スチレン−ブタジエン系ゴム等の低収縮剤として一般に使用されている熱可塑性ポリマーを単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。

（４）熱伝導率が２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋである無機充填材
本発明に用いる無機充填材とは、２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましくは３０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する無機充填材である。無機充填材の大きさは、特に限定されるものではないが、好ましくは０．５〜３０μｍ、更に好ましくは１〜１０μｍの平均粒子径を有するものが好適である。無機充填材の形状は不定形あるいは球状のいずれであってもよい。このような熱伝導率が２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋである無機充填材の具体例としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、ホウ化チタン等が挙げられる。これらの中でも酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムが好ましく、窒化アルミニウムが更に好ましい。

（５）ガラス繊維
本発明に用いるガラス繊維としては、その種類は特に限定されるものではないが、例えば、ガラスチョップ、ミルドガラス、ロービングガラス等が挙げられ、ガラス繊維の繊維長は好ましくは１０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．０５〜３ｍｍである。繊維長が１．５ｍｍ以下のガラス繊維を用いることで、成形時の流動性をより向上させることができる。また、ガラス繊維は、不飽和ポリエステル樹脂及び架橋剤の合計１００質量部に対して、２０〜３００質量部、好ましくは５０〜２５０質量部とするのがよい。ガラス繊維の配合量が２０質量部未満であると硬化物の線膨張係数が大きくなり、３００質量部を越えると成形時の流動性が著しく悪化するためいずれも好ましくない。

（６）その他の成分
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物には、上記の各成分に加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、上記熱伝導率が２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋである無機充填材以外の充填剤、硬化剤、離型剤、増粘剤、顔料等を必要に応じて用いることができる。

上記無機充填材以外の充填剤としては、シリカ、マイカ、炭酸カルシウム、石こう、硫酸バリウム、クレー、タルク等が挙げられる。

硬化剤としては、例えば、過酸化物の中から適宜選択することができる。例えばｔ−ブチルパーオキシオクトエート、ベンゾイルパーオキサイド、１，１，−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等を例示することができる。

離型剤としては、例えば、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、カルナバワックス等を挙げることができる。

増粘剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、イソシアネート化合物が例示される。

以上の様な成分によって構成される本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物の製造方法はとくに制限されず、常法によって調製することができ、例えば、双碗型ニーダにて不飽和ポリエステル樹脂、架橋剤、低収縮剤、熱伝導率が２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋである無機充填材、硬化剤、離型剤、顔料等を混練後、ガラス繊維を加えてさらに混練することにより得ることができる。また、本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、各種の成形手段に供することができる。例えば、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形のいずれの方法によっても、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を確保しつつ、硬化時の収縮が極めて少ない硬化物を得ることができる。

また、本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物で、ＩＣ、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、インダクタ、抵抗器、モータ用コイル、モータ用回転子、モータ用固定子、モータ用軸受等の電気・電子部品を封止成形して電気・電子成形品を得ることもできる。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の例に何ら限定されるものではない。

［実施例１〜６］
下記表１及び２に示す配合組成でそれぞれの配合成分を、双碗型ニーダを用いて混練し、実施例１〜６の不飽和ポリエステル樹脂組成物を得た。なお、ここで使用した不飽和ポリエステル樹脂・スチレン溶液は、フマル酸／プロピレングリコール／水素化ビスフェノールＡ＝１００モル／８０モル／２０モルの配合比の不飽和ポリエステル樹脂をスチレンモノマーで溶解させ、不飽和ポリエステル樹脂が７０質量％含まれるように調整したものである。また、ここで使用したスチレン−酢酸ビニルブロック共重合体は、スチレンと酢酸ビニルのモル比が５０／５０のもので、スチレンモノマーで溶解させ、スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体が５０質量％含まれるように調整したものである。

得られた不飽和ポリエステル樹脂組成物について、成形収縮率及び熱伝導率の評価を行った。試験及び評価の方法は次の通りである。

（１）成形収縮率
ＪＩＳ Ｋ６９１１に規定される収縮円盤を、成形温度１５０℃、成形圧力１０ＭＰａ、成形時間３分で圧縮成形を行い、ＪＩＳ Ｋ６９１１に基づいて成形収縮率を算出した。

（２）熱伝導率
成形温度１５０℃、成形圧力１０ＭＰａ、成形時間１５分で圧縮成形により１５０×１５０×厚さ２０ｍｍの平板を成形し、ＱＴＭ法（測定機：京都電子製ＱＴＭ−５００（ＳＤＫ製ＱＴＭ−ＤＩＩ））により熱伝導率を測定した。

評価の結果を表１及び２に合わせて示した。

［比較例１及び２］
実施例１〜６と同様にして、表３に示す配合組成でそれぞれの配合成分を双碗型ニーダを用いて混練し、比較例１及び２の不飽和ポリエステル樹脂組成物を得た。実施例１〜６と同様に成形収縮率及び熱伝導率の評価を行った。これらの測定評価の結果を下記表３に併せて示した。なお、比較例２は、特許文献１の実施例に相当する不飽和ポリエステル樹脂組成物である。

表１〜３の結果から明らかなように、実施例１〜６の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、比較例１及び２の不飽和ポリエステル樹脂組成物と比較して、硬化時の収縮が極めて少ない硬化物が得られた。

Claims (5)

1. 不飽和ポリエステル樹脂、架橋剤、低収縮剤、熱伝導率が２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋである無機充填材及びガラス繊維を含む不飽和ポリエステル樹脂組成物であって、
   前記低収縮剤が、スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体であることを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成物。
2. 前記不飽和ポリエステル樹脂と前記架橋剤との合計１００質量部に対して、前記低収縮剤が１５〜５０質量部、前記無機充填材が４００〜１７００質量部及び前記ガラス繊維が２０〜３００質量部含まれることを特徴とする請求項１に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
3. 前記スチレン−酢酸ビニルブロック共重合体は、スチレンと酢酸ビニルとのモル比が９０：１０〜４０：６０であることを特徴とする請求項１又は２に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
4. 前記不飽和ポリエステル樹脂組成物からなる硬化物が、熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、及び成形収縮率０．０５％以下の特性を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
5. 電気・電子部品を請求項１〜４の何れか一項に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物で封止成形してなることを特徴とする電気・電子部品成形品。