JP2018525496A - カメラモジュールのための液晶ポリマー組成物 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
[0006]当業者に対するそのベストモードを含む本発明の完全且つ実施化可能な程度の開示を、添付の図面の参照を含む明細書の残りの部分においてより詳しく示す。
[0009]一般的に言えば、本発明は、複雑なカメラモジュールデザインにおいてそれを用いることを可能にする延性(例えば破断点引張伸び)及び衝撃強さ(例えばシャルピーノッチ付き衝撃強さ)の独特の組合せを示すことができるポリマー組成物に関する。例えば、本ポリマー組成物は、ISO試験No.527:2012(ASTM−D638−14と技術的に同等)にしたがって23℃において測定して約3.5%以上、幾つかの態様においては約4%以上、幾つかの態様においては約4.5%〜約20%、幾つかの態様においては約5%〜約10%の破断点引張伸びを示すことができる。本組成物はまた、ISO試験No.179−1:2010(ASTM−D256−10、方法Bと技術的に同等)にしたがって23℃において測定して約6kJ/m2以上、幾つかの態様においては約6.5kJ/m2以上、幾つかの態様においては約7〜約25kJ/m2、幾つかの態様においては約8〜約20kJ/m2のシャルピーノッチ付き衝撃強さを有することもできる。従来の知見に反して、寸法安定性に悪影響を与えることなく延性及び高い衝撃強さのかかるバランスを達成することができることが見出された。より詳しくは、本組成物は、約6以下、幾つかの態様においては約5以下、幾つかの態様においては約0.5〜約5、幾つかの態様においては約1〜約4.5の寸法安定性を示すことができる。「寸法安定性」は、横方向における収縮度を機械方向における収縮度で割ることによって求めることができる(これらは、ISO−294−4:2001(ASTM−D955−08(2014)と技術的に同等)にしたがってタイプD2試験片を用いて求めることができる)。横方向における収縮度(ST)は、例えば約0.2%〜約1.5%、幾つかの態様においては約0.4%〜約1.2%、幾つかの態様においては約0.5%〜約1.0%にすることができ、一方で機械方向における収縮度(SF)は、約0.02%〜約0.6%、幾つかの態様においては約0.05%〜約0.5%、幾つかの態様においては約0.1%〜約0.4%にすることができる。
I.液晶ポリマー:
[0013]本ポリマー組成物中において用いる液晶ポリマーは、一般に、棒状の構造を有することができ、それらの溶融状態において結晶質の挙動(例えばサーモトロピックネマチック状態)を示すことができる限りにおいて「サーモトロピック」として分類される。このポリマーは、約250℃〜約400℃、幾つかの態様においては約280℃〜約390℃、幾つかの態様においては約300℃〜約380℃のような比較的高い融点を有する。かかるポリマーは、当該技術において公知の1以上のタイプの繰り返し単位から形成することができる。液晶ポリマーには、例えば、通常はポリマーの約60モル%〜約99.9モル%、幾つかの態様においては約70モル%〜約99.5モル%、幾つかの態様においては約80モル%〜約99モル%の量の1以上の芳香族エステル繰り返し単位を含めることができる。芳香族エステル繰り返し単位は、一般に、次式(I):
環Bは、置換又は非置換の6員アリール基(例えば、1,4−フェニレン又は1,3−フェニレン)、置換又は非置換の5又は6員アリール基に縮合している置換又は非置換の6員アリール基(例えば2,6−ナフタレン)、或いは置換又は非置換の5又は6員アリール基に結合している置換又は非置換の6員アリール基(例えば4,4−ビフェニレン)であり;
Y1及びY2は、独立して、O、C(O)、NH、C(O)HN、又はNHC(O)である)
によって表すことができる。
[0020]上述したように、特定の硬度値を有する無機粒子状材料を本ポリマー組成物中において用いることができる。かかる粒子状材料の例としては、例えば、炭酸カルシウム(CaCO3;3.0のモース硬度)、又は炭酸水酸化銅(Cu2CO3(OH)2;4.0のモース硬度)のような炭酸塩;フッ化カルシウム(CaFl2;4.0のモース硬度)のようなフッ化物;ピロリン酸カルシウム(Ca2P2O7;5.0のモース硬度)、無水リン酸二カルシウム(CaHPO4;3.5のモース硬度)、又は水和リン酸アルミニウム(AlPO4・2H2O;4.5のモース硬度)のようなリン酸塩;シリカ(SiO2;6.0のモース硬度)、カリウムアルミニウムシリケート(KAlSi3O8;6のモース硬度)、又はケイ酸銅(CuSiO3・H2O;5.0のモース硬度)のようなケイ酸塩;ホウケイ酸水酸化カルシウム(Ca2B5SiO9(OH)5;3.5のモース硬度)のようなホウ酸塩;アルミナ(AlO2;10.0のモース硬度);硫酸カルシウム(CaSO4;3.5のモース硬度)、又は硫酸バリウム(BaSO4;3〜3.5のモース硬度)のような硫酸塩など、並びにこれらの組合せを挙げることができる。
[0021]上述したように、平均で分子あたり2以上のエポキシ官能基を含むという点で「エポキシ官能化されている」オレフィンコポリマーも用いる。このコポリマーは、一般に1種類以上のα−オレフィンから誘導されるオレフィンモノマー単位を含む。かかるモノマーの例としては、例えば、2〜20個の炭素原子、通常は2〜8個の炭素原子を有する線状及び/又は分岐のα−オレフィンモノマーが挙げられる。具体例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン;3−メチル−1−ブテン;3,3−ジメチル−1−ブテン;1−ペンテン;1以上のメチル、エチル、又はプロピル置換基を有する1−ペンテン;1以上のメチル、エチル、又はプロピル置換基を有する1−ヘキセン;1以上のメチル、エチル、又はプロピル置換基を有する1−ヘプテン;1以上のメチル、エチル、又はプロピル置換基を有する1−オクテン;1以上のメチル、エチル、又はプロピル置換基を有する1−ノネン;エチル、メチル、又はジメチル置換1−デセン;1−ドデセン;及びスチレン;が挙げられる。特に望ましいα−オレフィンモノマーは、エチレン及びプロピレンである。このコポリマーはまた、エポキシ官能性モノマー単位も含んでいてよい。かかる単位の1つの例は、エポキシ官能性(メタ)アクリルモノマー成分である。本明細書において用いる「(メタ)アクリル」という用語は、アクリル及びメタクリルモノマー、並びにアクリレート及びメタクリレートモノマーのようなその塩又はエステルを包含する。例えば、好適なエポキシ官能性(メタ)アクリルモノマーとしては、グリシジルアクリレート及びグリシジルメタクリレートのような1,2−エポキシ基を含むものを挙げることができるが、これらに限定されない。他の好適なエポキシ官能性モノマーとしては、アリルグリシジルエーテル、グリシジルエタクリレート、及びグリシジルイタコネートが挙げられる。所望の分子量の達成を助けるために、他の好適なモノマーを用いることもできる。
を有するポリ(エチレン−co−ブチルアクリレート−co−グリシジルメタクリレート)であってよい。
[0025]随意的ではあるが、ポリマー組成物中において導電性充填剤を用いて、成形操作、輸送、回収、組立等の間において静電荷を生成させる傾向の減少を促進することもできる。実際、上述の制御された寸法及び量の無機粒子状材料を存在させることによって、導電性充填剤が液晶ポリマーマトリクス内で分散する能力を増大させて、それによって所望の静電防止特性を達成するために比較的低い濃度の導電性充填剤を用いることを可能にすることができる。しかしながら、これは比較的低い濃度で用いられるので、熱及び機械特性に対する影響を最小にすることができる。この点に関し、導電性充填剤は、用いる場合には、通常はポリマー組成物の約0.1重量%〜約30重量%、幾つかの態様においては約0.3重量%〜約20重量%、幾つかの態様においては約0.4重量%〜約5重量%、幾つかの態様においては約0.5重量%〜約1.5重量%を構成する。
を有する第4級オニウムが挙げられる。例えば1つの特定の態様においては、カチオン種は、構造:N+R1R2R3R4(式中、R1、R2、及び/又はR3は、独立してC1〜C6アルキル(例えば、メチル、エチル、ブチル等)であり、R4は、水素又はC1〜C4アルキル基(例えばメチル又はエチル)である)を有するアンモニウム化合物であってよい。例えば、カチオン成分は、トリブチルメチルアンモニウム(R1、R2、及びR3はブチルであり、R4はメチルである)であってよい。
[0033]滑剤、熱伝導性充填剤、顔料、酸化防止剤、安定剤、界面活性剤、ワックス、難燃剤、垂れ防止剤、並びに特性及び加工性を向上させるために加える他の材料のような広範囲の更なる添加剤をポリマー組成物中に含めることもできる。例えば、実質的に分解することなく液晶ポリマーの処理条件に耐えることができる滑剤を、ポリマー組成物中において用いることができる。かかる滑剤の例としては、エンジニアリングプラスチック材料の処理において滑剤として通常用いられるタイプの脂肪酸、エステル、その塩、エステル、脂肪酸アミド、有機ホスフェートエステル、及び炭化水素ワックス、並びにこれらの混合物が挙げられる。好適な脂肪酸は、典型的には、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、モンタン酸、オクタデカン酸(octadecinic acid)、パリナリン酸(parinric acid)などのように、約12〜約60個の炭素原子の骨格炭素鎖を有する。好適なエステルとしては、脂肪酸エステル、脂肪アルコールエステル、ワックスエステル、グリセロールエステル、グリコールエステル、及びコンプレックスエステルが挙げられる。脂肪酸アミドとしては、脂肪酸第1級アミド、脂肪酸第2級アミド、メチレン及びエチレンビスアミド、並びにアルカノールアミド、例えば、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、N,N’−エチレンビスステアラミドなどが挙げられる。また、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどのような脂肪酸の金属塩;パラフィンワックス、ポリオレフィン及び酸化ポリオレフィンワックス、並びに微結晶質ワックスなどの炭化水素ワックス;も好適である。特に好適な滑剤は、ステアリン酸の酸、塩、又はアミド、例えばペンタエリトリトールテトラステアレート、カルシウムステアレート、又はN,N’−エチレンビスステアラミドである。用いる場合には、1種類又は複数の滑剤は、通常は、ポリマー組成物の約0.05重量%〜約1.5重量%、幾つかの態様においては約0.1重量%〜約0.5重量%(重量基準)を構成する。
[0035]液晶ポリマー、無機粒子状材料、エポキシ官能化オレフィンコポリマー、及び他の随意的な添加剤は、一緒に溶融加工又はブレンドすることができる。これらの成分は、バレル(例えば円筒形のバレル)内に回転可能に取り付けられて収容されている少なくとも1つのスクリューを含み、スクリューの長さに沿って、供給セクション及び供給セクションの下流に配置される溶融セクションを画定することができる押出機に、別々か又は組み合わせて供給することができる。押出機は一軸又は二軸押出機であってよい。所望の場合には、無機粒子状材料及びエポキシ官能化オレフィンコポリマーは、液晶ポリマーを供給する位置の下流の位置で押出機に加えることができる。スクリューの速度は、所望の滞留時間、剪断速度、溶融加工温度等を達成するように選択することができる。例えば、スクリュー速度は、約50〜約800の毎分回転数(rpm)、幾つかの態様においては約70〜約150rpm、幾つかの態様においては約80〜約120rpmの範囲にすることができる。また、溶融ブレンド中のみかけ剪断速度は、約100秒−1〜約10,000秒−1、幾つかの態様においては約500秒−1〜約5000秒−1、幾つかの態様においては約800秒−1〜約1200秒−1の範囲にすることができる。みかけ剪断速度は、4Q/πR3(式中、Qはポリマー溶融体の体積流量(m3/秒)であり、Rはそれを通って溶融ポリマーが流れる毛細管(例えば押出機ダイ)の半径(m)である)に等しい。
[0037]形成したら、ポリマー組成物は成形部品に成形することができる。例えば、成形部品は、乾燥して予備加熱したプラスチック顆粒を金型中に射出する1成分射出成形プロセスを用いて成形することができる。用いる技術に関係なく、本発明の成形部品は、その表面光沢度によって示すことができる比較的平滑な表面を有することができることが見出された。例えば、光沢計を用いて約80°〜約85°の角度で求められる表面光沢度は、約35%以上、幾つかの態様においては約38%以上、幾つかの態様においては約40%〜60%にすることができる。従来は、かかる平滑な表面を有する部品はまた、十分に良好な機械特性は有しないと考えられていた。しかしながら、従来の見解に反して、本発明の成形部品は優れた機械特性を有することが分かった。例えば、本部品は、カメラモジュールの薄い部品を形成する際に有用な高い溶接強度を有することができる。例えば、本部品は、約10キロパスカル(kPa)〜約100kPa、幾つかの態様においては約20kPa〜約80kPa、幾つかの態様においては約40kPa〜約70kPaの溶接強度(これは、ISO試験527−1:2012(ASTM−D638−14と技術的に同等)にしたがって23℃において求められるピーク応力である)を示すことができる。
[0041]本ポリマー組成物及び/又は成形部品は、種々の用途において用いることができる。例えば、本成形部品は、照明アセンブリ、電池システム、センサー及び電子コンポーネント、スマートホンのような携帯電子機器、MP3プレーヤー、携帯電話、コンピューター、テレビ、自動車部品等において用いることができる。1つの特定の態様においては、本成形部品は、無線通信機器(例えば携帯電話)において通常的に用いられているもののようなカメラモジュールにおいて用いることができる。例えば、カメラモジュールは、ベース、ベース上に搭載されているキャリアーアセンブリ、キャリアーアセンブリ上に搭載されているカバー等を用いることができる。ベースは、約500マイクロメートル以下、幾つかの態様においては約10〜約450マイクロメートル、幾つかの態様においては約20〜約400マイクロメートルの厚さを有していてよい。更に、キャリアーアセンブリは、約500マイクロメートル以下、幾つかの態様においては約10〜約450マイクロメートル、幾つかの態様においては約20〜約400マイクロメートルの壁厚を有していてよい。
試験方法:
[0044]溶融粘度:溶融粘度(Pa・秒)は、ISO試験No.11443:2005にしたがって、1000秒−1の剪断速度、及び融点(例えば350℃)より15℃高い温度において、Dynisco LCR7001毛細管流量計を用いて求めることができる。流量計オリフィス(ダイ)は、1mmの直径、20mmの長さ、20.1のL/D比、及び180°の入口角を有していた。バレルの直径は9.55mm±0.005mmであり、ロッドの長さは233.4mmであった。
[0053]試料1〜2は、下表1に示すように、種々の割合の液晶ポリマー、硫酸バリウム、エポキシ官能化オレフィンコポリマー、滑剤(Glycolube(登録商標)P)、導電性充填剤、及び黒色マスターバッチから形成した。エポキシ官能化オレフィンコポリマーは、エチレン、ブチルアクリレート、及びグリシジルメタクリレートから形成されるターポリマーであった(Elvaloy(登録商標)PTW、DuPont)。硫酸バリウムは、約4マイクロメートルのメジアン径を有していた。黒色マスターバッチは、80重量%の液晶ポリマー及び20重量%のカーボンブラックを含んでいた。導電性充填剤は、イオン液体、即ちトリ−n−ブチルメチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(3MからのFC-4400)を含んでいた。それぞれの試料における液晶ポリマーは、Leeらの米国特許5,508,374に記載されているように、HBA、HNA、TA、BP、及びAPAPから形成した。配合は、18mmの一軸押出機を用いて行った。試料をプラーク(60mm×60mm)に射出成形した。
[0055]試料3〜4は、下表3に示すように、種々の割合の液晶ポリマー、ピロリン酸カルシウム、エポキシ官能化オレフィンコポリマー、滑剤(Glycolube(登録商標)P)、及び黒色マスターバッチから形成した。エポキシ官能化オレフィンコポリマーは、エチレン、ブチルアクリレート、及びグリシジルメタクリレートから形成されるターポリマーであった(Elvaloy(登録商標)PTW、DuPont)。ピロリン酸カルシウムは、約6マイクロメートルのメジアン粒径を有していた。黒色マスターバッチは、80重量%の液晶ポリマー及び20重量%のカーボンブラックを含んでいた。それぞれの試料における液晶ポリマーは、Leeらの米国特許5,508,374に記載されているように、HBA、HNA、TA、BP、及びAPAPから形成した。配合は、18mmの一軸押出機を用いて行った。試料をプラーク(60mm×60mm)に射出成形した。
Claims (26)
- 100重量部の少なくとも1種類の液晶ポリマー;
約50〜約90重量部の、モース硬度スケールに基づいて約2.5以上の硬度値及び約0.1〜約35マイクロメートルのメジアン粒径を有する無機粒子状材料;並びに
約1〜約15重量部のエポキシ官能化オレフィンコポリマー;
を含むポリマー組成物。 - 液晶ポリマーがポリマー組成物の約20重量%〜約80重量%を構成する、請求項1に記載のポリマー組成物。
- 液晶ポリマーが、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4−ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、ヒドロキノン、4,4’−ビフェノール、アセトアミノフェン、又はこれらの組合せから誘導される繰り返し単位を含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
- 無機粒子状材料が、ピロリン酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、又はこれらの組合せを含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
- 無機粒子状材料がポリマー組成物の約20重量%〜約60重量%を構成し、エポキシ官能化コポリマーがポリマー組成物の約1重量%〜約20重量%を構成する、請求項1に記載のポリマー組成物。
- エポキシ官能化オレフィンコポリマーがエチレンモノマー単位を含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
- エポキシ官能化オレフィンコポリマーがエポキシ官能性(メタ)アクリルモノマー成分を含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
- エポキシ官能性(メタ)アクリルモノマー成分が、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、又はこれらの組合せから誘導される、請求項7に記載のポリマー組成物。
- エポキシ官能性(メタ)アクリルモノマー単位が前記コポリマーの約1重量%〜約20重量%を構成する、請求項7に記載のポリマー組成物。
- エポキシ官能化オレフィンコポリマーが、エポキシ官能性でない(メタ)アクリルモノマー単位を含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
- エポキシ官能化オレフィンコポリマーが、ASTM−D−1238−13にしたがって2.16kgの荷重及び190℃の温度において測定して約1〜約30グラム/10分のメルトフローレートを示す、請求項1に記載のポリマー組成物。
- エポキシ官能化オレフィンポリマーがポリ(エチレン−co−ブチルアクリレート−co−グリシジルメタクリレート)である、請求項1に記載のポリマー組成物。
- 導電性充填剤を更に含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
- 導電性充填剤がイオン液体を含む、請求項13に記載のポリマー組成物。
- 約10重量%以下の繊維状充填剤を含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
- ISO試験No.527:2012にしたがって23℃において測定して約3.5%以上の破断点引張伸びを示す、請求項1に記載のポリマー組成物。
- ISO試験No.179−1:2010にしたがって23℃において測定して約6kJ/m2以上のシャルピーノッチ付き衝撃強さを示す、請求項1に記載のポリマー組成物。
- ISO−294−4:2001にしたがってタイプD2試験片を用いて測定して約6以下の寸法安定性を示す、請求項1に記載のポリマー組成物。
- 請求項1に記載のポリマー組成物を含む成形部品。
- カメラモジュールのための成形部品であり、成形部品は液晶ポリマーを含むポリマー組成物を含み、当該組成物は、ISO試験No.527:2012にしたがって23℃において測定して約3.5%以上の破断点引張伸び、ISO試験No.179−1:2010にしたがって23℃において測定して約6kJ/m2以上のシャルピーノッチ付き衝撃強さ、及びISO−294−4:2001にしたがってタイプD2試験片を用いて測定して約6以下の寸法安定性を示す、前記成形部品。
- ポリマー組成物が、モース硬度スケールに基づいて約2.5以上の硬度値を有する無機粒子状材料を含む、請求項20に記載の成形部品。
- 無機粒子状材料が約0.1〜約35マイクロメートルのメジアン径を有する、請求項21に記載の成形部品。
- ポリマー組成物がエポキシ官能化オレフィンコポリマーを含む、請求項20に記載の成形部品。
- 請求項19に記載の成形部品を含むカメラモジュール。
- カメラモジュールが、その上にキャリアーアセンブリが搭載されている概して平面状のベースを含み、当該ベース、キャリアーアセンブリ、又は両方が当該成形部品を含む、請求項24に記載のカメラモジュール。
- 請求項19に記載の成形部品を更なる構成部品に接合する方法であって、
成形部品及び構成部品内に受入孔を形成し;
当該孔の中に熱かしめ材を挿入し;そして
熱かしめ材に熱及び圧力をかけて、それによって成形部品を構成部品に接合する;
ことを含む、前記方法。
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