JP2015108037A - 液晶ポリエステルアミド樹脂組成物、およびその射出成成形体を構成部材として含むカメラモジュール部品 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、融点は、ISO11357−3、ASTM D3418に準拠して測定した(以下同じ)。
((A1)
(A1)、(B1)、(C1)
(A1)、(B1)、(B2)、(C1)
(A1)、(B1)、(B2)、(C2)
(A1)、(B1)、(B3)、(C1)
(A1)、(B1)、(B3)、(C2)
(A1)、(B1)、(B2)、(C1)、(C2)
(A1)、(A2)、(B1)、(C1)
が好ましく、特に好ましいモノマー組成比としては、p−ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸、4,4’−ジヒドロキシビフェニル(これらの誘導体を含む。)を全芳香族液晶ポリエステル中、80〜100モル%と、これら以外の芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸からなる群から選択される芳香族化合物を同0〜20モル%(それらを合わせて100モル%とする。)とを重縮合してなる)全芳香族液晶ポリエステルアミド樹脂である。(p−ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸、4,4’−ジヒドロキシビフェニルが同80モル%以下になると、耐熱性が低下する傾向にあり、好ましくない。
液晶ポリエステルアミド樹脂組成物には、多種多様な繊維状充填剤が含有されることがあり、その形状的要因に起因して、優れた耐熱性、剛性等を呈することが知られている。本発明では、繊維状充填材として針状単結晶である所謂「ウィスカー」を含み、さらに、これとは異なる充填剤を、それぞれ特定の配合割合で含有させることを要する。
本発明者らは、その理由についてはいまだ解明に至っていないが、繊維状充填剤の代表例としてのガラス繊維との比較において想定ができる。
溶融紡糸、メルトブローにより製造され、表面形状およびその破断面形状が粗であるガラス繊維と、結晶成長により製造され、表面形状およびその破断面形状が比較的平滑となる針状単結晶とでは、マトリックスである液晶ポリエステルアミドとの界面構造はミクロ的に異なり、界面の破壊様式が異なることが予想される。
例えば、表面が相対的に平滑である針状単結晶界面と液晶ポリエステル樹脂とは、容易に剥離して微少なボイドを多数形成し、それらボイド形成によって衝撃エネルギーを吸収して、液晶ポリエステルアミドマトリックスからのフィブリル(「パーティクル」主要成分のひとつ)生成に繋がるマトリックス部での破壊を抑制しているものと考えられる。
本発明における液晶ポリエステルアミド樹脂組成物は、沈降性硫酸バリウムを含有する。硫酸バリウムは、ほぼ、球状を有する充填材で、パーティクル生成に繋がる界面剥離破壊様式をとる確率が低く、また、その特異的な高比重(約4.5)により、液晶ポリエステルアミド組成物の衝撃エネルギー吸収効率を改良して、パーティクル生成を抑制する効果を与えているものと考えられる。また、自身が、無定形で非常に細くて軟らかく、破壊しにくいことも、パーティクル生成の抑制につながっているものと考えられる。本発明における樹脂組成物においては、沈降性硫酸バリウムを添加する場合、その含有率を、0〜20質量%の範囲とすることが好ましい。20質量%を超えると良好な流動性を得ることが困難となることがある。
本発明においては、液晶ポリエステルアミド樹脂組成物は、タルクを含有することが好ましい。タルクは、ほぼ、楕円球状を有する、比較的表面が平滑な充填材で、異方性低減により成形品に寸法安定性を与えることから、カメラモジュール部品の長期使用下でもパーティクルの耐脱離性等の信頼性を高めることができる。本発明における樹脂組成物においては、タルクを添加する場合、その含有率を、0〜20質量%の範囲とすることが好ましい。20質量%を超えると良好な流動性を得ることが困難となることがある。
本発明に用いるカーボンブラックは、カメラモジュール部品の遮光性を確保する目的で使用されるもので、樹脂着色に用いられる一般的に入手可能なものであれば特に限定されるものではない。
本発明における樹脂組成物においては、カーボンブラックの含有率を、1〜5質量%の範囲とすることが好ましい。さらに好ましくは2〜4質量%である。カーボンブラックの配合量が1質量%未満であると、得られる樹脂組成物の漆黒性が低下し、遮光性が十分確保できないことになり、5質量%を超えると物性低下、またブツ(カーボンブラックが凝集した細かいブツブツ状突起物)発生の可能性が高くなる。
好ましくは、一対のスクリューを有する混練機で、ポッパーから液晶ポリエステル、ウィスカー、カーボンブラック、沈降性硫酸バリウムを投入し、さらに必要に応じてタルクを投入して、溶融混練してペレット化する方法が好ましい。
これらは、2軸押出機と呼ばれるもので、これらの中でも、切り替えし機構を有することで充填材の均一分散、および、局部発熱抑制を可能とする異方向回転式であるものが好ましい。
本発明においては、このようにして得られた液晶ポリエステルアミド樹脂組成物の剪断速度100sec−1、370℃で測定される溶融粘度は10〜100Pa・S、好ましくは20〜100Pa・sの範囲にある。樹脂粘度がこの範囲を外れると、射出成形品の表面性状が悪くなり、これを原因とするパーティクル発生のおそれがある。溶融粘度は、インテスコ株式会社製キャピラリーレオメーター(Model2010)を用い、キャピラリーとして直径1.00mm、長さ40mm、流入角90°のものを用い、せん断速度100sec−1で320℃から4℃/分の昇温速度で等速加熱をしながら見掛け粘度測定を行い、得られた値の1の位を四捨五入して、370℃における見かけ粘度を求める。
また、本発明においては、このようにして得られた液晶ポリエステルアミド樹脂組成物の射出成形品の荷重たわみ温度が220℃以上であることが必要である。ここで、荷重たわみ温度とは、ASTM D648に準拠して測定された荷重たわみ温度(DTUL)を意味する。荷重たわみ温度が220℃を下回ると、表面実装におけるハンダリフロー時の耐熱性に問題が生じるおそれがあるため適さない。
SUS316を材質とし、ダブルヘリカル攪拌翼を有する内容積6Lの重合槽(日東高圧株式会社製)に、p−ヒドロキシ安息香酸(上野製薬株式会社製)1325.95g(9.6モル)、アセトアミノフェン(マリンクロッド社製)120.94g(0.80モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル(本州化学工業株式会社製)446.90g(2.40モル)、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(イーストマンケミカル社製)275.49g(1.60モル)、テレフタル酸(三井化学株式会社製)186.07g(1.12モル)、イソフタル酸(エイ・ジイ・インターナショナル社製)79.74g(0.48モル)、触媒として酢酸カリウム(キシダ化学株式会社製)0.16g、及び、酢酸マグネシウム(キシダ化学株式会社製)0.48gを仕込み、重合槽の減圧−窒素注入を3回行って窒素置換を行った後、無水酢酸1629.36g(15.96モル)を更に添加し、攪拌翼の回転速度を70rpmとし、1.5時間かけて150℃まで昇温し、還流状態で2時間アセチル化反応を行った。
SUS316を材質とし、ダブルヘリカル攪拌翼を有する内容積6Lの重合槽(日東高圧株式会社製)に、p−ヒドロキシ安息香酸(上野製薬株式会社製)1325.95g(9.60モル)、アセトアミノフェン(マリンクロッド社製)193.50g(1.28モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル(本州化学工業株式会社製)357.52g(1.92モル)、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(イーストマンケミカル社製)275.49g(1.60モル)、テレフタル酸(三井化学株式会社製)132.90g(0.80モル)、イソフタル酸(エイ・ジイ・インターナショナル社製)132.90g(0.80モル)、触媒として酢酸カリウム(キシダ化学株式会社製)0.16g、及び酢酸マグネシウム(キシダ化学株式会社製)0.48gを仕込み、重合槽の減圧−窒素注入を3回行って窒素置換を行った後、無水酢酸1577.90g(15.46モル)を更に添加し、攪拌翼の回転速度を70rpmとし、1.5時間かけて150℃まで昇温し、還流状態で2時間アセチル化反応を行った。
SUS316を材質とし、ダブルヘリカル攪拌翼を有する内容積1700Lの重合槽(神戸製鋼株式会社製)にp−ヒドロキシ安息香酸(上野製薬株式会社製)298kg(2.16キロモル)、4,4‘−ジヒドロキシビフェニル(本州化学工業株式会社製)134kg(0.72キロモル)、テレフタル酸(三井化学株式会社製)90kg(0.54キロモル)、イソフタル酸(エイ・ジ・インターナショナルケミカル株式会社製)30kg(0.18キロモル)、触媒として酢酸カリウム(キシダ化学株式会社製)0.04kg、酢酸マグネシウム(キシダ化学株式会社製)0.10kgを仕込み、重合槽の減圧−窒素注入を2回行って窒素置換を行った後、無水酢酸386kg(3.78キロモル)を添加し、攪拌翼の回転速度45rpmで150℃まで1.5時間で昇温して還流状態で2時間アセチル化反応を行った。アセチル化終了後、酢酸留出状態にして0.5℃/分で昇温して、リアクター温度が305℃になったところで重合物をリアクター下部の抜き出し口から取り出し、冷却装置で冷却固化した。得られた重合物をホソカワミクロン株式会社製の粉砕機により目開き2.0mmの篩を通過する大きさに粉砕してプレポリマーを得た。
得られたプレポリマーを高砂工業株式会社製のロータリーキルンを用いて固相重合を行った。プレポリマーを該キルンに充填し、窒素を16Nm3/hrの流速にて流通し、回転速度2rpmでヒーター温度を室温から350℃まで1時間で昇温し、350℃で10時間保持した。キルン内の樹脂粉末温度が295℃に到達したことを確認し、加熱を停止してロータリーキルンを回転しながら4時間かけて冷却し、粉末状の液晶ポリエステルを得た。融点は360℃、溶融粘度は70Pa・Sであった。
(1)ウィスカー:
(i) チタン酸カリウム:化学式;K2O・nTiO2:nは6または8、真比重 3.4〜3.6、繊維径0.3〜0.6μm(商品名「ティスモ」、大塚化学(株)製)
(ii) ケイ酸カルシウム:化学式;CaSiO3、真比重 2.5〜2.6、平均繊維径1〜5μm(市場から、「ワラストナイト」の名称で入手できるもの)
(iii) 炭酸カルシウム:化学式;CaCO3、真比重 2.8、平均繊維径0.5〜1μm(商品名「ウィスカル」、丸尾カルシウム(株)製)
(iv) 酸化亜鉛:(化学式;ZnO 真比重 5.78 平均繊維径0.2〜3μm(商品名「パナテトラ」、(株)アムテック製)
(2)カーボンブラック(CB):キャボット(株)社製、「REGAL 660」(1次粒子径24nm)
(3)沈降性硫酸バリウム:堺化学工業(株)製、「BMH−40」(平均粒子径1μm,比重4.5)
(4)タルク:日本タルク(株)社製、「MS−KY」(数平均粒径23μm)
(5)ガラスファイバー。
日東紡績(株)社製、PF100E−001SC(数平均繊維長100μm、数平均繊維径10μm)
(1)溶融粘度の測定
液晶ポリエステルアミド樹脂組成物の溶融粘度は、キャピラリーレオメーター(インテスコ(株)社製2010)を用い、キャピラリーとして径1.00mm、長さ40mm、流入角90°のものを用い、せん断速度100sec−1で300℃から+4℃/分の昇温速度で等速加熱をしながら見掛け粘度測定を行い、370℃における見掛け粘度を求め、得られた数値の1の位を四捨五入し、測定値とした。なお、試験には、予めエアーオーブン中、150℃、4時間乾燥した樹脂組成物を用いた。
(試験片の成形)
得られた樹脂組成物のペレットを射出成形機(日精樹脂工業株式会社製、UH−1000)を用いて、シリンダー最高温度370℃、射出速度300mm/sec、金型温度80℃で、試験片を得た。樹脂の注入は2点ゲートで行った。金型は、48mm×15mm×0.3mmのキャビティを有し、ほぼその中央で異なるゲートから注入された樹脂のメルトフロントが衝突して成形品を横切るウェルドを生成するものを用いた。本金型で得た、上記試験片の平面図および側面図を図1に示す。
(ウェルド強度の評価)
1銘柄につき、試験片5本を、樹脂製フレーム上に、両端がフレーム枠、ウェルドを有する中央部分がフレーム窓に配置するように並べ、フレーム上の両端を粘着テープでフレームに固定した。当該試験片を粘着保持したフレームを、1.5m高さから5回落下させた後、ウェルド部の割れの有無をルーペにて確認した。割れ発生しなかったものを「○」、割れが発生したものを「×」とした。
得られた樹脂組成物のペレットを射出成形機を用いて、シリンダー最高温度370℃、射出速度100mm/sec、金型温度80℃で、13mm(幅)×130mm(長さ)×3mm(厚み)の射出成形品を得て、荷重たわみ温度測定の試験片とした。各試験片について、ASTM D648に準拠し、荷重たわみ温度を測定した。表面実装適応可否の目安として、220℃以上のものを「○」、220℃未満のものを「×」とした。
(試験片の成形)
得られた樹脂組成物のペレットを射出成形機(日精樹脂工業株式会社製、UH−1000)を用いて、シリンダー最高温度370℃、射出速度300mm/sec、金型温度80℃で、試験片を得た。樹脂の注入は1点ゲートで行い、金型は、一片8mmの正方形形状の中央に6mmφの円形凹部があり、さらに、その中央に、3mmφの窓を有するものを用いた。最小厚みは0.9mmである。なお、成形品の窓の部分は実カメラモジュール部品のレンズ挿入固定部に対応しているが、このような成形品では、点線部ウェルドが不可避的に生成する。本金型で得た、上記試験片の平面図および側面図を図2に示す。
(パーティティクル耐脱離性の評価)
上記試験片50個をSUS容器に収納し、閉蓋した。当該収納容器を、1.5m高さから50回落下させた後、開蓋し、試験片と、試験片から落下したパーティクルを分離、パーティクルの数をSysmex社製「FPIA-3000」で数えた。
耐脱パーティクルの評価を3段階で評価し、生成パーティクルの数が、100未満の範囲にあるものを「◎」、100以上〜200未満の範囲にあるものを「○」、200を超えるものを「×」とした。
TD方向とMD方向との成形収縮率の差で評価を行った。1銘柄につき上記(3)にて得た「荷重たわみ温度」測定用の試験片5本を、24時間以上室温にて放置後、MD(成形)方向として長さ、TD(横)方向として幅を、小数点2ケタまでmm単位で測定した。この寸法の各平均値を、金型の実寸法(「長さ」=130.02mm、「幅」=13.02mm)と比較し、TD方向、および、MD方向の成形収縮率を求めた。
TD方向とMD方向の成形収縮率の差が8倍未満のものを「○」、8倍以上のものを「△」とした。
Claims (5)
- 液晶ポリエステルアミド50〜80質量%、ウィスカー10〜30質量%、カーボンブラック1〜5質量%、タルク0〜20質量部、沈降性硫酸バリウム0〜20質量部、(以上、合わせて100質量%とする。)を溶融混練して得られる、荷重たわみ温度が220℃以上、かつ、せん断速度100sec−1、測定温度370℃における溶融粘度が10〜100Pa・Sであることを特徴とする、液晶ポリエステルアミド樹脂組成物。
- 液晶ポリエステルアミドと融点320℃以上の全芳香族液晶ポリエステルからなる液晶ポリエステルアミド樹脂混合物合わせて50〜80質量%(ただし、全芳香族液晶ポリエステル樹脂の質量は液晶ポリエステルアミドの質量の等量以下とする。)、ウィスカー10〜30質量%、カーボンブラック1〜5質量%、タルク0〜20質量部、沈降性硫酸バリウム0〜20質量部、(以上、合わせて100質量%とする。)を溶融混練して得られる、荷重たわみ温度が220℃以上、かつ、せん断速度100sec−1、測定温度370℃における溶融粘度が10〜100Pa・Sであることを特徴とする、液晶ポリエステルアミド樹脂組成物。
- 前記ウィスカーが、チタン酸カリウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛の少なくともいずれか1種であることを特徴とする、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の液晶ポリエステルアミド樹脂組成物。
- 請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の液晶ポリエステルアミド樹脂組成物の射出成形体を構成部材として含んでなることを特徴とする、カメラモジュール部品。
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