JP2011075628A

JP2011075628A - 光反射部品用基材

Info

Publication number: JP2011075628A
Application number: JP2009224275A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Nezu; 秀明根津
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】表面の平滑性及び剛性に優れる光反射部品用の基材を提供する。
【解決手段】液晶ポリエステル及びマイカを含む組成物を成形する。この組成物中、液晶ポリエステルの含有量は、液晶ポリエステル及びマイカの合計含有量に対して、６５〜９０重量％であることが好ましく、マイカの含有量は、液晶ポリエステル及びマイカの合計含有量に対して、１０〜４５重量％であることが好ましい。こうして得られる成形体を光反射部品用の基材として用いる。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶ポリエステル組成物を成形してなる光反射部品用の基材に関する。

従来、光通信部品や光を制御する電気・電子部品等の光反射部品の材料としては、金属材料やガラス材料が主に用いられてきたが、近年の光反射部品の軽薄短小化に対応するには、軽量性や成形加工性の面で難がある。このため、樹脂材料への代替が盛んに検討されており、例えば、成形加工性に優れる熱可塑性のエンジニアリングプラスチックとして、ポリカーボネートやポリフェニレンサルファイドを、光反射部品用の基材の材料として用いる検討が進められている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、ポリカーボネートやポリフェニレンサルファイドは、薄肉部を有する光反射部品用の基材の材料としては、溶融流動性が足りず、成形し難くて使用できなかったり、反射光量が多い光反射部品用の基材の材料としては、耐熱性が足りず、熱変形し易くて使用できなかったりすることがある。

これに対し、液晶ポリエステルは、分子が剛直なため溶融状態でも絡み合いを起こさず結晶状態を有するポリドメインを形成し、低せん断により分子鎖が流れ方向に著しく配向するという挙動を示し、この特異的な挙動のため溶融流動性が極めて優れ、さらに耐熱性にも優れることから、薄肉部を有する又は反射光量が多い光反射部品用の基材の材料としても、十分適用可能と考えられるものである。例えば、特開平７−７０４２２号公報（特許文献１）には、液晶ポリエステルにアルミニウムパウダー、アルミニウムフレーク及びアルミニウム繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種を所定量配合してなる組成物の成形体を、ランプリフレクターの基材として用いることが提案されており、また、アルミニウムパウダーと共にガラス繊維、酸化チタン又はタルクを配合した例や、ガラス繊維を単独で配合した例も記載されている。

特開２００６−２７６６５５号公報特開平７−７０４２２号公報

従来の液晶ポリエステル組成物を成形してなる光反射部品用の基材は、表面の平滑性や剛性が必ずしも十分でないため、その表面に光反射層を形成して光反射部品としたときに、光反射面での光散乱に起因して、信号の乱れや電気的ノイズの発生、さらには光反射率の低下等の問題が生じたり、強い力がかかると、変形により前記と同様の問題が生じたりすることがある。そこで、本発明の目的は、液晶ポリエステル組成物を成形してなる光反射部品用の基材であって、表面の平滑性及び剛性に優れる基材を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、光反射部品用の基材であって、液晶ポリエステル及びマイカを含む組成物を成形してなることを特徴とする基材を提供する。また、本発明によれば、前記基材の表面に光反射層が形成されてなる光反射部品も提供される。

本発明の光反射部品用の基材は、液晶ポリエステル組成物を成形してなることにより、小型形状や薄肉部を有する形状等の所望の形状を容易に成すことが可能で、耐熱性に優れるうえ、表面の平滑性及び剛性に優れるので、その表面に光反射層を形成して光反射部品としたときに、光反射面での光散乱を効果的に抑制することができる。

本発明の光反射部品用の基材は、液晶ポリエステル及びマイカを含む組成物を成形してなるものである。

〈液晶ポリエステル〉
液晶ポリエステルは、サーモトロピック液晶ポリマーとも呼ばれるポリエステルであり、４５０℃以下で光学的に異方性を示す溶融体を形成するものである。その典型的な例としては、下記（１）〜（４）のものが挙げられる。

（１）：芳香族ヒドロキシカルボン酸と芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールとを重合させたもの。
（２）：異種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を重合させたもの。
（３）：芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールとを重合させたもの。
（４）ポリエチレンテレフタレートなどの結晶性ポリエステルに芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応させたもの。

なお、これらの芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸又は芳香族ジオールの代わりに、それらのエステル形成性誘導体を使用してもよい。ここで、エステル形成性誘導体とは、芳香族ヒドロキシカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の場合は、例えば、そのカルボキシル基が、高反応性のハロホルミル基やアシルオキシカルボニル基に転化して、酸ハロゲン化物や酸無水物等になったものや、エステル交換反応によりポリエステルを生成するように、そのカルボキシル基が、アルコール類やエチレングリコール等とエステルを形成しているものが挙げられる。また、芳香族ヒドロキシカルボン酸や芳香族ジオールの場合は、例えば、エステル交換反応によりポリエステルを生成するように、そのフェノール性水酸基が、低級カルボン酸類とエステルを形成しているものが挙げられる。なお、エステル形成性を阻害しない程度であれば、前記の芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸又は芳香族ジオールは、その芳香環に、例えば、塩素原子やフッ素原子等のハロゲン原子、メチル基やエチル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基を、置換基として有していてもよい。

芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位の例としては、下記のものが挙げられる。

また、前記構造単位において、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基を置換基として有するものも挙げられる。

芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位の例としては、下記のものが挙げられる。

芳香族ジオールに由来する構造単位の例としては、下記のものが挙げられる。

なお、前記アルキル基は、炭素数１〜１０のアルキル基であることが好ましく、メチル基、エチル基又はブチル基であることがより好ましい。また、前記アリール基は、炭素数６〜２０のアリール基であることが好ましい。

耐熱性、機械的特性及び加工性のバランスの点から特に好ましい液晶ポリエステルは、全構造単位の合計に対して、前記（Ａ₁）を少なくとも３０モル％含むものである。具体的には下記（ａ）〜（ｆ）の構造単位の組合せが挙げられる。

（ａ）：（Ａ₁）と（Ｂ₁）と（Ｃ₁）との組合せ、又は（Ａ₁）と（Ｂ₁）と（Ｂ₂）と（Ｃ₁）との組合せ。
（ｂ）：（Ａ₂）と（Ｂ₃）と（Ｃ₂）との組合せ、又は（Ａ₂）と（Ｂ₁）と（Ｂ₃）と（Ｃ₂）との組合せ。
（ｃ）：（Ａ₁）と（Ａ₂）との組み合わせ。
（ｄ）：（ａ）の構造単位の組合せにおいて、（Ａ₁）の一部又は全部を（Ａ₂）で置きかえたもの。
（ｅ）：（ａ）の構造単位の組合せにおいて、（Ｂ₁）の一部又は全部を（Ｂ₃）で置きかえたもの。
（ｆ）：（ａ）の構造単位の組合せにおいて、（Ｃ₁）の一部又は全部を（Ｃ₃）で置きかえたもの。
（ｇ）：（ｂ）の構造単位の組合せにおいて、（Ａ₂）の一部又は全部を（Ａ₁）で置きかえたもの。
（ｈ）：（ｃ）の構造単位の組合せに、（Ｂ₁）と（Ｃ₂）を加えたもの。

最も基本的な構造となる（ａ）及び（ｂ）の液晶ポリエステルについては、それぞれ、特公昭４７−４７８７０号公報及び特公昭６３−３８８８号公報に例示されている。

液晶ポリエステルとしては、液晶性発現の観点から、全構造単位の合計に対して、ｐ−ヒドロキシ安息香酸に由来する構造単位を３０〜８０ｍｏｌ％、ヒドロキノン及び４，４’−ジヒドロキシビフェニルからなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物に由来する構造単位を１０〜３５ｍｏｌ％、テレフタル酸及びイソフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物に由来する構造単位を１０〜３５ｍｏｌ％有するものが好ましい。

また、液晶ポリエステルとしては、下記に定義される流動開始温度が２８０℃以上であるものが好ましい。
流動開始温度：内径１ｍｍ、長さ１０ｍｍのノズルを持つ毛細管レオメータを用い、９．８ＭＰａの荷重下において、４℃／分の昇温速度で加熱溶融体をノズルから押し出すときに、溶融粘度が４８００Ｐａ・ｓを示す温度。

液晶ポリエステルの製造方法としては、例えば、芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジオールからなる群から選ばれる少なくとも１種を過剰量の脂肪酸無水物によりアシル化してアシル化物を得、得られたアシル化物と、芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種とを、エステル交換（重縮合）することにより溶融重合させる方法が挙げられる。なお、アシル化物としては、予めアシル化して得た脂肪酸エステルを用いてもよい。

アシル化及び／又はエステル交換は、触媒の存在下に行ってもよい。触媒としては、例えば、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属塩触媒や、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン、Ｎ−メチルイミダゾール等の有機化合物触媒が挙げられる。触媒は、通常、モノマー類の投入時に投入され、アシル化後も除去することは必ずしも必要ではなく、触媒を除去しない場合にはそのままエステル交換を行うことができる。

エステル交換による重縮合は、通常、溶融重合により行なわれるが、溶融重合と固層重合とを併用してもよい。固相重合は、溶融重合の後にポリマーを抜き出し、粉砕してパウダー状又はフレーク状にした後、公知の固相重合法により行うことが好ましい。

〈マイカ〉
マイカは、面内の最大長さ（Ｌ）と厚さ（ｔ）とが、Ｌ／ｔ≧３の関係を満たすものであることが好ましい。マイカの平均粒径は、好ましくは５０μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以下である。マイカの平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。

〈液晶ポリエステル組成物〉
液晶ポリエステル及びマイカを含む組成物において、液晶ポリエステル及びマイカの各含有量は、両者の合計含有量に対して、好ましくは、液晶ポリエステルの含有量が６５〜９０重量％であり、マイカの含有量が１０〜４５重量％である。液晶ポリエステルがあまり多く、マイカがあまり少ないと、得られる基材の異方性が強くなり、液晶ポリエステルがあまり少なく、マイカがあまり多いと、得られる基材の強度が低くなり、好ましくない。

なお、前記組成物には、必要に応じて他の成分、例えば、ガラス繊維等の繊維状フィラー、ガラスフレーク等のマイカ以外の板状フィラー、有機充填剤、フッ素樹脂、金属石鹸類等の離型改良剤、染料、顔料等の着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤を、１種以上含有させてもよい。また、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸金属塩、フルオロカーボン系界面活性剤等の外部滑剤効果を有するものを、１種以上含有させてもよい。

前記組成物の調製は、液晶ポリエステル及びマイカをヘンシェルミキサーやタンブラー等を用いて混合した後、押出機を用いて溶融混練し、ペレットにすることにより行うことが好ましい。

〈基材〉
前期組成物を成形することにより、本発明の基材が得られる。成形方法としては、例えば、射出成形、押出成形、トランスファー成形、ブロー成形、プレス成形、射出プレス成形、押出射出成形が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を組み合わせてもよい。中でも、小型化が求められる電気・電子部品に適用する光反射部品用の基材を得る場合は、薄肉部を有する成形品や、複雑な形状の成形品を得易いことから、射出成形が好ましい。

〈光反射部品〉
こうして得られる本発明の基材の表面に、光反射層を形成することにより、本発明の光反射部品が得られる。光反射層の形成は、例えば、蒸着、溶射、メッキにより行うことができるが、蒸着により行うことが好ましく、スパッタリング、化学蒸着又は真空蒸着により行うことがより好ましい。

こうして得られる本発明の光反射部品は、光通信部品や光を制御する電気・電子部品として好適に用いることができる。また、自動車のヘッドランプのリフレクターとして用いることもできる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

製造例１
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、ｐ−ヒドロキシ安息香酸９９４．５ｇ（７．２モル）、４，４’−ジヒドロキシビフェニル４４６．９ｇ（２．４モル）、テレフタル酸２９９．０ｇ（１．８モル）、イソフタル酸９９．７ｇ（０．６モル）及び無水酢酸１３４７．６ｇ（１３．２モル）を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、１−メチルイミダゾールを０．１８ｇ添加し、窒素ガス気流下で３０分かけて１５０℃まで昇温し、温度を保持して３０分間還流させた。その後、１−メチルイミダゾールを２．４ｇ添加した後、留出する副生酢酸と未反応の無水酢酸を留去しながら２時間５０分かけて３２０℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、内容物を取り出した。得られた固形分を室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下、室温から２５０℃まで１時間かけて昇温し、２５０℃から２９５℃まで５時間かけて昇温し、２９５℃で３時間保持し、固相重合を進めた。冷却後、得られた液晶ポリエステルを、以下、「ＬＣＰ１」という。ＬＣＰ１の流動開始温度は３３０℃であった。

製造例２
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、ｐ−ヒドロキシ安息香酸９９４．５ｇ（７．２モル）、４，４'−ジヒドロキシビフェニル４４６．９ｇ（２．４モル）、テレフタル酸２３９．２ｇ（１．４４モル）、イソフタル酸１５９．５ｇ（０．９６モル）及び無水酢酸１３４７．６ｇ（１３．２モル）を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、１−メチルイミダゾールを０．１８ｇ添加し、窒素ガス気流下で３０分かけて１５０℃まで昇温し、温度を保持して３０分間還流させた。その後、１−メチルイミダゾールを２．４ｇ添加した後、留出する副生酢酸と未反応の無水酢酸を留去しながら２時間５０分かけて３２０℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、内容物を取り出した。得られた固形分を室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下、室温から２２０℃まで１時間かけて昇温し、２２０℃から２４０℃まで０．５時間かけて昇温し、２４０℃で１０時間保持し、固相重合を進めた。冷却後、得られた液晶ポリエステルを、以下、「ＬＣＰ２」という。ＬＣＰ２の流動開始温度は２９０℃であった。

実施例１、２、比較例１〜４
表１に示す重量割合で、ＬＣＰ１、ＬＣＰ２及び充填剤を混合した後、２軸押出機（池貝鉄工（株）製「ＰＣＭ−３０」）を用いて、シリンダー温度３４０℃で造粒し、液晶ポリエステル組成物をペレット状で得た。なお、使用した充填剤は下記のとおりである。

マイカ：平均粒径２４μｍのマイカ
（（株）山口雲母工業所製「ＡＢ−２５Ｓ」）
ＧＦ１：平均繊維径６μｍ、平均繊維長５０μｍのガラスファイバー
（セントラル硝子（株）製「ＥＦＤＥ５０−０１」）。
ＧＦ２：平均繊維径１０μｍ、平均繊維長３ｍｍガラスファイバー
（旭ファイバーガラス（株）製「ＣＳ０３ＪＡＰｘ−１」）。
タルク：平均粒径１４．５μｍのタルク
（日本タルク（株）製「Ｘ−５０」）。

〈引張強度〉
得られた液晶ポリエステル組成物を射出成形して、ＡＳＴＭ４号引張ダンベルを得、ＡＳＴＭＤ６３８に準拠して引張強度を測定した。結果を表１に示す。

〈曲げ弾性率〉
得られた液晶ポリエステル組成物を射出成形して、長さ１２７ｍｍ、幅１２．７ｍｍ、厚み６．４ｍｍの試験片を得、ＡＳＴＭＤ７９０に準拠して曲げ弾性率を測定した。結果を表１に示す。

〈表面粗さ（Ｒａ）〉
得られた液晶ポリエステル組成物を射出成形して、６４ｍｍ×６４ｍｍ×１ｍｍ厚の試験片を得、非接触表面粗さ計（Ｐeｒｔｈeｎ社製「Ｃ５Ｄ」）を用いて、表面粗さ（Ｒａ）を測定した。結果を表１に示す。

〈光散乱性〉
表面粗さ（Ｒａ）を測定した前記試験片の表面に、スパッタ法で厚み５０〜１００ｎｍのアルミニウム層を形成した。次いで、アルミニウム層の表面に、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光を入射角約６０度で照射し、その照射部分の光散乱の度合いを以下の４段階で評価した。結果を表１に示す。
◎：光散乱がない。○：光散乱が小さい。△：光散乱が大きい。×：光散乱が激しい。

Claims

光反射部品用の基材であって、液晶ポリエステル及びマイカを含む組成物を成形してなることを特徴とする基材。
前記液晶ポリエステルの下記に定義される流動開始温度が２８０℃以上である請求項１に記載の基材。
流動開始温度：内径１ｍｍ、長さ１０ｍｍのノズルを持つ毛細管レオメータを用い、９．８ＭＰａの荷重下において、４℃／分の昇温速度で加熱溶融体をノズルから押し出すときに、溶融粘度が４８００Ｐａ・ｓを示す温度。
前記組成物中、前記液晶ポリエステル及び前記マイカの合計含有量に対して、前記液晶ポリエステルの含有量が６５〜９０重量％であり、前記マイカの含有量が１０〜４５重量％である請求項１又は２に記載の基材。
請求項１〜３のいずれかに記載の基材の表面に光反射層が形成されてなる光反射部品。
前記光反射層がスパッタリング、化学蒸着又は真空蒸着により形成されている請求項４に記載の光反射部品。