JP2021059670A - 液晶ポリエステル樹脂組成物、成形品および液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】流動性および機械的強度に優れた成形品を得ることができ、さらに微細成形品の薄肉部分の強度を保持できる精密成形性がある液晶ポリエステル樹脂、および成形品の提供。【解決手段】液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位を15〜80モル%、芳香族ジオールに由来する構造単位を7〜40モル%、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位を7〜40モル%、下記構造単位(I)および(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を0.01〜5モル%含む液晶ポリエステル樹脂100重量部および繊維状充填材を5〜100重量部含むことを特徴とする液晶ポリエステル樹脂組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、液晶ポリエステル樹脂組成物およびそれからなる成形品に関する。より詳しくは、流動性、機械的強度、および精密成形性に優れる成形品を得ることのできる液晶ポリエステル樹脂組成物、成形品および液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法に関するものである。
液晶ポリエステル樹脂は、その液晶構造のため、流動性、機械的強度に優れる。このため、それらの特性が要求されるコネクタやリレーなどの電気・電子部品を中心に需要が拡大している。
特に近年の機器の高性能化に伴い、上記部品の小型化や薄肉化が進み、さらなる流動性が求められており、例えば、液晶ポリエステル樹脂に低分子量化合物を溶融混練して低溶融粘度の液晶ポリエステル樹脂を得ることによる流動性向上が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、液晶ポリエステル樹脂の分子骨格の化学種を変える方法として、アセトアミノフェノンや1,4−シクロヘキサンジカルボン酸に由来する構造を含む液晶ポリエステルアミドによる流動性向上も提案されている(例えば、特許文献3参照)。
一方で、前記特許文献に記載された方法で液晶ポリエステル樹脂を低溶融粘度化した場合、薄肉流動性および機械的強度が不十分であり、かつ記載液晶ポリエステル樹脂により成形された微細成形品の薄肉部分の強度が不十分であった。
よって本発明は、上述の課題を解決し、流動性および機械的強度に優れた成形品を得ることができ、さらに微細成形品の薄肉部分の強度を保持できる精密成形性がある液晶ポリエステル樹脂組成物、および成形品を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の構造単位を有する化合物を配合して得られる液晶ポリエステル樹脂により、流動性および機械的強度に優れた成形品を得られ、さらに繊維状充填材を配合することで精密成形性がある液晶ポリエステル樹脂および成形品が得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
(1)液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位を15〜80モル%、芳香族ジオールに由来する構造単位を7〜40モル%、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位を7〜40モル%、下記構造単位(I)および(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を0.01〜5モル%含む液晶ポリエステル樹脂100重量部および繊維状充填材を5〜100重量部含むことを特徴とする液晶ポリエステル樹脂組成物。
(1)液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位を15〜80モル%、芳香族ジオールに由来する構造単位を7〜40モル%、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位を7〜40モル%、下記構造単位(I)および(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を0.01〜5モル%含む液晶ポリエステル樹脂100重量部および繊維状充填材を5〜100重量部含むことを特徴とする液晶ポリエステル樹脂組成物。
(2)繊維状充填材の数平均繊維長が30〜200μmである(1)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
(3)さらに非繊維状充填材を5〜100重量部含む、(1)または(2)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
(4)非繊維状充填材がマイカおよびタルクから選ばれる少なくとも1種である(3)に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
(5)(1)〜(4)いずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物からなる成形品。
(6)成形品がコネクタである、(5)に記載の成形品。
(7)前記構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂100重量部に対し、前記構造単位(I)及び(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を含む化合物を0.1〜10重量部、および繊維状充填材を5〜100重量部を溶融混練する(1)または(2)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
(8)繊維状充填剤がミルドファイバーである(7)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
(9)前記構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂100重量部に対し、非繊維状充填材を5〜100重量部を溶融混練する(7)または(8)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
(10)非繊維状充填材がマイカおよびタルクから選ばれる少なくとも1種である(9)に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
(3)さらに非繊維状充填材を5〜100重量部含む、(1)または(2)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
(4)非繊維状充填材がマイカおよびタルクから選ばれる少なくとも1種である(3)に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
(5)(1)〜(4)いずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物からなる成形品。
(6)成形品がコネクタである、(5)に記載の成形品。
(7)前記構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂100重量部に対し、前記構造単位(I)及び(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を含む化合物を0.1〜10重量部、および繊維状充填材を5〜100重量部を溶融混練する(1)または(2)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
(8)繊維状充填剤がミルドファイバーである(7)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
(9)前記構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂100重量部に対し、非繊維状充填材を5〜100重量部を溶融混練する(7)または(8)記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
(10)非繊維状充填材がマイカおよびタルクから選ばれる少なくとも1種である(9)に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
本発明の液晶ポリエステル樹脂組成物は、流動性にすぐれ、機械的強度に優れる成形品、特にコネクタを得ることができる。さらに繊維状充填材を配合することにより、精密成形性に優れる成形品を得ることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する液晶ポリエステル樹脂は、異方性溶融相を形成するポリエステルである。液晶ポリエステル樹脂としては、例えば、後述するオキシカルボニル単位、ジオキシ単位、ジカルボニル単位などから異方性溶融相を形成するよう選ばれた構造単位から構成されるポリエステルなどが挙げられる。
次に、液晶ポリエステル樹脂を構成する構造単位について説明する。
本発明の液晶ポリエステル樹脂は、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、オキシカルボニル単位、すなわち芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位を15〜80モル%含む。オキシカルボニル単位の含有量が15モル%未満であると、液晶性が損なわれるため、液晶ポリエステル樹脂の流動性が低下し、寸法安定性も低下する。流動性や寸法安定性向上の観点から、オキシカルボニル単位の含有量は、20モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。一方で、オキシカルボニル単位の含有量が80モル%より多いと、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点の制御が困難となり、流動性や寸法安定性が低下する。流動性や寸法安定性向上の観点から、オキシカルボニル単位の含有量は、75モル%以下が好ましく、70モル%以下がより好ましい。
オキシカルボニル単位の具体例としては、p−ヒドロキシ安息香酸、m−ヒドロキシ安息香酸や6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸などに由来する構造単位を使用することができる。
本発明の液晶ポリエステル樹脂は、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、ジオキシ単位、すなわち芳香族ジオールに由来する構造単位を7〜40モル%含む。ジオキシ単位の含有量が5モル%未満であると、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点の制御が困難となり、流動性や寸法安定性が低下する。流動性や寸法安定性向上の観点から、ジオキシ単位の含有量は10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましい。一方で、ジオキシ単位の含有量が40モル%より多いと、液晶性が損なわれるため、液晶ポリエステル樹脂の流動性が低下し、寸法安定性も低下する。流動性や寸法安定性向上の観点から、ジオキシ単位の含有量は37モル%以下が好ましく、35モル%以下がより好ましい。
また、本発明の液晶ポリエステル樹脂は、ジオキシ単位として、上述の含有量の芳香族ジオールに由来する構造単位に加え、下記構造単位(I)および(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して0.01〜5モル%含む。構造単位(I)および(II)は、それぞれ1,4−シクロヘキサンジオールおよび1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する構造単位である。これらの構造単位の含有量が0.01モル%より少ないと、薄肉流動性や寸法安定性が低下する。薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、これらの構造単位の含有量は0.03モル%以上が好ましく、0.05モル%以上がより好ましい。一方で、これらの構造単位の含有量が5モル%より多いと、成形時に金型汚れが発生し、薄肉流動性や寸法安定性も低下する。成形時の金型汚れを抑制しつつ、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、これらの構造単位の含有量は3%以下が好ましく、1%以下がより好ましい。また、構造単位(I)と構造単位(II)は、いずれか一方の構造単位を有し、もう一方の構造単位が0モル%であってもよいが、成形時の金型汚れを抑制しつつ、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、構造単位(II)を必須成分として含むことが好ましい。
芳香族ジオールに由来する構造単位としては、例えば、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、レゾルシノール、t−ブチルハイドロキノン、フェニルハイドロキノン、クロロハイドロキノン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、3,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノンなどに由来する構造単位が挙げられる。成形時の金型汚れを抑制しつつ、流動性および寸法安定性に優れる観点から、4,4’−ジヒドロキシビフェニルおよびハイドロキノンに由来する構造単位から選ばれた構造単位を使用することが好ましい。また、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族ジオールに由来する構造単位などを液晶性や特性を損なわない程度の範囲でさらに有することができる。
本発明の液晶ポリエステル樹脂は、ジカルボニル単位として、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位を7〜40モル%含む。芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位の含有量が7モル%未満であると、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点の制御が困難となり、流動性や寸法安定性が低下する。流動性や寸法安定性向上の観点から、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位の含有量は10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましい。一方で、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位の含有量が40モル%より多いと、液晶性が損なわれるため液晶ポリエステル樹脂の流動性が低下し、寸法安定性も低下する。流動性や寸法安定性向上の観点から、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位の含有量は37モル%以下が好ましく、35モル%以下がより好ましい。
芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位としては、例えば、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、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、3,3’−ジフェニルジカルボン酸、2,2’−ジフェニルジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボン酸、1,2−ビス(2−クロロフェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸などに由来する構造単位が挙げられる。成形時の金型汚れを抑制しつつ、流動性および寸法安定性に優れる観点から、テレフタル酸およびイソフタル酸に由来する構造単位から選ばれた構造単位を使用することが好ましい。また、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸などの脂肪族ジカルボン酸に由来する構造単位、1,4−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などの脂環式ジカルボン酸に由来する構造単位などを液晶性や特性を損なわない程度の範囲でさらに有することができる。
また、上記構造単位に加えて、p−アミノ安息香酸、p−アミノフェノールなどから生成した構造単位を、液晶性や特性を損なわない程度の範囲でさらに有することができる。
上記の各構造単位を構成する原料モノマーとしては、各構造単位を形成しうる構造であれば特に限定されないが、各構造単位の水酸基のアシル化物、各構造単位のカルボキシル基のエステル化物、酸ハロゲン化物、酸無水物などのカルボン酸誘導体などが使用されてもよい。
本発明の液晶ポリエステル樹脂は、芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位として、下記構造単位(III)を含み、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位として、下記構造単位(IV)を含み、構造単位(III)と構造単位(IV)の合計含有量が、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、60〜80モル%であることが好ましい。液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点を制御した上で、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、構造単位(III)と構造単位(IV)の合計含有量が、好ましくは63モル%以上、さらに好ましくは67モル%以上である。一方で、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点を制御した上で、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、構造単位(III)と構造単位(IV)の合計含有量が、好ましくは78モル%以下である。また、構造単位(III)と構造単位(IV)は、いずれか一方の構造単位を有し、もう一方の構造単位が0モル%であってもよいが、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点を制御する観点から、両方を0モル%を超えて含むことが好ましい。
液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、構造単位(III)の含有量は、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、30モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましい。一方で、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点を制御した上で、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、構造単位(III)の含有量は、70モル%以下が好ましく、65モル%以下が好ましい。
液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して、構造単位(IV)の含有量は、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、5モル%以上が好ましく、10モル%以上が好ましい。一方で、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、構造単位(IV)の含有量は、30モル%以下が好ましく、20モル%以下が好ましい。
本発明の液晶ポリエステル樹脂は、芳香族ジオールに由来する構造単位として、下記構造単位(V)を含み、構造単位(V)を液晶ポリエステル樹脂の構造単位全量100モル%に対して2〜20モル%含有することが好ましい。構造単位(V)はハイドロキノンに由来する構造単位である。構造単位(V)を2モル%以上含有することにより、薄肉流動性や寸法安定性をより向上させることができる。構造単位(V)の含有量は、より好ましくは4モル%以上であり、さらに好ましくは7.5モル%以上である。一方で、構造単位(V)を20モル%以下含有することにより、薄肉流動性や寸法安定性をより向上させることができる。構造単位(V)の含有量は、より好ましくは15モル%以下であり、さらに好ましくは12モル%以下である。
本発明の液晶ポリエステル樹脂は、芳香族ジオールに由来する構造単位として、下記構造単位(VI)を含み、構造単位(VI)を液晶ポリエステル樹脂の構造単位全量100モル%に対して、3〜30モル%含有することが好ましい。構造単位(VI)は4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する構造単位である。構造単位(VI)を3モル%以上含有することにより、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点を制御でき、耐熱性が向上する。構造単位(VI)の含有量は、好ましくは5モル%以上であり、より好ましくは7モル%以上である。一方で、構造単位(VI)を30モル%以下含有することにより、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点を制御でき、成形加工性が向上する。構造単位(VI)の含有量は、より好ましくは25モル%以下であり、さらに好ましくは20モル%以下である。
本発明の液晶ポリエステル樹脂は、芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位として、下記構造単位(VII)を含み、構造単位(VII)を液晶ポリエステル樹脂の構造単位全量100モル%に対して、1〜10モル%含有することが好ましい。下記構造単位(VII)はイソフタル酸に由来する構造単位である。構造単位(VII)を1モル%以上含有することにより、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点を制御でき、成形加工性が向上する。構造単位(VII)の含有量は、好ましくは2モル%以上であり、より好ましくは3モル%以上である。一方で、構造単位(VII)を10モル%以下含有することにより、液晶ポリエステル樹脂の結晶性および融点を制御でき、耐熱性が向上する。構造単位(VII)の含有量は、より好ましくは9モル%以下であり、さらに好ましくは8モル%以下である。
本発明の実施形態で使用する液晶ポリエステル樹脂の各構造単位の含有量は、液晶ポリエステルペレットを粉砕後、水酸化テトラメチルアンモニウムを添加し、島津製GCMS−QP5050Aを用いて熱分解GC/MS測定を行うことにより求めることができる。検出されなかった、あるいは検出限界以下の構造単位の含有量は0モル%として計算する。
本発明の液晶ポリエステル樹脂の融点(Tm)は、耐熱性の観点から220℃以上が好ましく、270℃以上がより好ましく、300℃以上がさらに好ましい。一方、加工時の液晶ポリエステル樹脂の劣化を抑制し、成形時の金型汚れを抑制する観点から、液晶ポリエステル樹脂の融点(Tm)は、360℃以下が好ましく、355℃以下がより好ましく、350℃以下がさらに好ましい。
融点(Tm)の測定は、示差走査熱量測定により行う。具体的には、まず、重合を完了したポリマーを室温から20℃/分の昇温条件で加熱することにより吸熱ピーク温度(Tm1)を観測する。吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、吸熱ピーク温度(Tm1)+20℃の温度でポリマーを5分間保持する。その後、20℃/分の降温条件で室温までポリマーを冷却する。そして、20℃/分の昇温条件でポリマーを加熱することにより吸熱ピーク温度(Tm2)を観測する。融点(Tm)とは、該吸熱ピーク温度(Tm2)を指す。
本発明の液晶ポリエステル樹脂の溶融粘度は、成形時の金型汚れを抑制する観点から1Pa・s以上が好ましく、3Pa・s以上がより好ましく、5Pa・s以上がさらに好ましい。一方、薄肉流動性に優れる観点から、液晶ポリエステル樹脂の溶融粘度は、50Pa・s以下が好ましく、20Pa・s以下が好ましく、10Pa・s以下がさらに好ましい。
なお、この溶融粘度は、液晶ポリエステル樹脂の融点(Tm)+20℃の温度で、かつ、せん断速度1000/秒の条件下で、高化式フローテスターによって測定した値である。
本発明の実施形態の液晶ポリエステル樹脂組成物は、後述の公知のポリエステルの重縮合法に準じて、構造単位(I)および(II)をから選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂を製造したあと、後述の溶融混練時に構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物を添加配合する方法により得られる。構造単位(I)、(II)は、それぞれ1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する構造単位である。この方法により液晶ポリエステル樹脂との適度なエステル交換反応が起き、成形時の金型汚れを抑制しつつ、薄肉流動性や寸法安定性をより向上させることができる。なお、これらを配合する方法としては、後述の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法に記載される方法が挙げられる。
構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物としては、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールや、上記ジオール化合物にオキシカルボニル単位やジカルボニル単位などの液晶ポリエステル樹脂を構成しうる構造単位が1つ以上エステル結合した化合物が挙げられる。なかでも、成形時の金型汚れを抑制する観点から、水酸基を2つ有する1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、および上記ジオール化合物に液晶ポリエステル樹脂を構成しうるオキシカルボニル単位が1つ以上エステル結合した化合物が好ましい。さらには、耐熱性が高く、重縮合や溶融混練時に熱分解を抑制するため、成形時の金型汚れを抑制しつつ、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、上記ジオール化合物に液晶ポリエステル樹脂を構成しうるオキシカルボニル単位が1つ以上エステル結合した化合物がさらに好ましく、2つ以上エステル結合した化合物が特に好ましい。オキシカルボニル単位の隣に、さらにオキシカルボニル単位が結合された化合物であってもよいが、オキシカルボニル単位の結合数の上限は、剛直なオキシカルボニル単位の長連鎖に由来する不融物を生成しない観点から、10以下が好ましく、7以下がより好ましい。
上記ジオール化合物に液晶ポリエステル樹脂を構成しうるオキシカルボニル単位が1つ以上エステル結合した化合物としては、例えば、シクロヘキサン−1,4−ジイルビス(メチレン)ビス(4−ヒドロキシベンゾエート)、(4−(ヒドロキシメチル)シクロヘキシル)メチル4−ヒドロキシベンゾエート、4−ヒドロキシシクロヘキシル4−ヒドロキシベンゾエート、シクロヘキサン−1,4−ジイルビス(4−ヒドロキシベンゾエート)などが挙げられる。
これらの化合物は、1,4−シクロヘキサンジオールまたは1,4−シクロヘキサンジメタノールと、芳香族ヒドロキシカルボン酸とを当業者に知られた方法、例えば特表2008−544954号公報に記載される方法、を用いてエステル化することにより製造することができる。具体的には、1,4−シクロヘキサンジオールまたは1,4−シクロヘキサンジメタノールと、芳香族ヒドロキシカルボン酸とを、溶媒中、硫酸の存在下での加熱還流により反応させ、その後、メタノール洗浄で精製することにより、上記ジオール化合物に液晶ポリエステル樹脂を構成しうるオキシカルボニル単位が1つ以上エステル結合した化合物を得ることができる。
構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物の分子量は、成形時の金型汚れを抑制しつつ、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、200以上が好ましく、230以上がより好ましく、250以上がさらに好ましい。一方、ジオール化合物に液晶ポリエステル樹脂を構成しうる構造単位が1つ以上エステル結合した化合物である場合、剛直な構造単位の長連鎖による不融物生成を抑制する観点から、分子量は、1000以下が好ましく、700以下がより好ましく、500以下がさらに好ましい。
構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物の配合量は、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の含有量を所望の範囲とするために、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂100重量部に対して、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物を、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.3重量部以上、さらに好ましくは0.5重量部以上とすることが好ましい。一方で、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂100重量部に対して、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物を、10重量部以下、より好ましくは7重量部以下、さらに好ましくは3重量部以下配合することが好ましい。また、構造単位(I)と構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物は、いずれか一方の構造単位を有する化合物のみ配合し、もう一方の構造単位が0重量部であってもよいが、成形時の金型汚れを抑制しつつ、薄肉流動性や寸法安定性に優れる観点から、構造単位(II)を有する化合物を必須成分として配合することが好ましい。
公知のポリエステルの重縮合法としては、p−ヒドロキシ安息香酸に由来する構造単位、4,4’−ジヒドロキシビフェニルに由来する構造単位、ハイドロキノンに由来する構造単位、テレフタル酸に由来する構造単位、およびイソフタル酸に由来する構造単位からなる液晶ポリエステル樹脂を例にすると、以下が挙げられる。
(1)p−アセトキシ安息香酸、4,4’−ジアセトキシビフェニル、ジアセトキシベンゼンとテレフタル酸およびイソフタル酸から脱酢酸縮重合反応によって液晶ポリエステル樹脂を製造する方法。
(2)p−ヒドロキシ安息香酸、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、テレフタル酸、およびイソフタル酸に無水酢酸を反応させて、フェノール性水酸基をアセチル化した後、脱酢酸重合することによって液晶ポリエステル樹脂を製造する方法。
(3)p−ヒドロキシ安息香酸フェニル、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、テレフタル酸ジフェニルおよびイソフタル酸ジフェニルから脱フェノール重縮合反応により液晶ポリエステル樹脂を製造する方法。
(4)p−ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸およびイソフタル酸に所定量のジフェニルカーボネートを反応させて、それぞれフェニルエステルとした後、4,4’−ジヒドロキシビフェニルおよびハイドロキノンを加え、脱フェノール重縮合反応により液晶ポリエステル樹脂を製造する方法。
なかでも(2)p−ヒドロキシ安息香酸、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、テレフタル酸、およびイソフタル酸に無水酢酸を反応させて、フェノール性水酸基をアセチル化した後、脱酢酸重縮合反応によって液晶ポリエステル樹脂を製造する方法が、液晶ポリエステル樹脂の末端構造の制御および重合度の制御に工業的に優れる点から、好ましく用いられる。
液晶ポリエステル樹脂の製造方法として、固相重合法により重縮合反応を完了させることも可能である。固相重合法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、液晶ポリエステル樹脂のポリマーまたはオリゴマーを粉砕機で粉砕する。粉砕したポリマーまたはオリゴマーを、窒素気流下、または、減圧下において加熱し、所望の重合度まで重縮合することで、反応を完了させる。上記加熱は、液晶ポリエステルの融点−50℃〜融点−5℃(例えば、200〜300℃)の範囲で1〜50時間行うことができる。
液晶ポリエステル樹脂の重縮合反応は、無触媒でも進行するが、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸カリウムおよび酢酸ナトリウム、三酸化アンチモン、金属マグネシウムなどを触媒として使用することもできる。
本発明の実施形態の液晶ポリエステル樹脂組成物は、液晶ポリエステル樹脂100重量部に対して、繊維状充填材を5〜100重量部含有する。繊維状充填材を5重量部以上配合することで、優れた機械的強度を得ることができる。また、繊維状充填材の配合量を100重量部以下とすることで、流動性が阻害されることがなく好ましい。
繊維状充填材としては、例えば、ガラス繊維;PAN系やピッチ系の炭素繊維;ステンレス繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維;芳香族ポリアミド繊維や液晶ポリエステル繊維などの有機繊維;石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、ジルコニア繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、酸化チタン繊維、炭化ケイ素繊維などが挙げられる。その中でも特に引張強度や曲げ強度などの機械的強度、耐熱性および寸法安定性に優れる点から、ガラス繊維が好ましい。ガラス繊維の種類は、一般に樹脂の強化用に用いるものであれば特に限定はなく、例えば、長繊維タイプのチョップドストランドや短繊維タイプのミルドファイバーなどを挙げることができる。その中でも特に、後述の通り精密成形性に優れることから、短繊維タイプのミルドファイバーが最も好ましい。また、上記繊維状充填材は2種類以上併用してもよい。
本発明の実施形態の液晶ポリエステル樹脂組成物中に含まれる繊維状充填材の数平均繊維長は、30μm以上が好ましく、液晶性ポリエステル樹脂組成物から得られる成形品の機械的強度を向上させることができる。一方、200μmを超えると、液晶ポリエステル樹脂組成物の精密成形性が著しく低下する。
なお、液晶性ポリエステル樹脂組成物中に含まれる繊維状充填材の数平均繊維長は、次の方法により求めることができる。まず、樹脂組成物を550℃で3時間加熱することで樹脂成分を除去し、液晶性ポリエステル樹脂組成物中の非繊維状充填材と繊維状充填材を混合物の状態で取り出す。この混合物を1,1,2,2−テトラブロモエタン(比重2.970)88体積%とエタノール(比重0.789)12体積%の混合液中に分散させ、10000r.p.mで5分間遠心分離した後、浮遊した繊維状充填材をデカンテーションで分離する。次いでろ過により溶媒と繊維状充填材を分離する。顕微鏡用スライドガラス上に繊維状充填材を各繊維が積み重ならないように散布し、800倍の倍率で顕微鏡写真を撮影し、顕微鏡写真から無作為に選んだ500本以上の繊維状充填材の繊維長を測定し、その数平均値を求める。
本発明の実施形態の液晶性ポリエステル樹脂組成物は、非繊維充填材を含有してもよい。非繊維状充填材としては、例えば、板状充填材、粉末状充填材、粒状充填材、ウィスカー状充填材などを挙げることができる。具体的には、板状充填材としては、マイカ、タルク、カオリン、ガラスフレーク、クレー、二硫化モリブデン、およびワラステナイトなどが挙げられる。粉末状充填材および粒状充填材としては、シリカ、ガラスビーズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ポリリン酸カルシウムおよび黒鉛などが挙げられる。ウィスカー状充填材としては、チタン酸カリウムウィスカー、チタン酸バリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカーなどが挙げられる。その中でも成形時の流動性と反り抑制の面から板状充填材が好ましく、中でも特にマイカ又はタルクが好ましい。流動性の面でマイカが特に好ましい。また、上記非繊維状充填材は2種類以上併用してもよい。
非繊維状充填材の含有量は、液晶ポリエステル樹脂100重量部に対し、5〜100重量部が好ましい。非繊維状充填材含有量が5重量部以上であれば、成形品の機械的強度を向上させることができるため好ましい。一方、充填材含有量が100重量部以下であれば、成形性および流動性に優れた液晶ポリエステル樹脂組成物が得られるため好ましい。
上記繊維状充填材及び非繊維状充填材は、その表面が公知のカップリング剤(例えば、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤など)、その他の表面処理剤により処理されていてもよい。また、ガラス繊維は、エチレン/酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で被覆あるいは集束されていてもよい。
本発明の液晶ポリエステル樹脂に、構造単位(I)および(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材、および非繊維状充填材を配合する方法としては、例えば、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂に、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材、および非繊維状充填材を配合するドライブレンド法や、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材、および非繊維状充填材にその他の液体状の添加剤等を配合する溶液配合法、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材、および非繊維状充填材を構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂の重合時に添加する方法や、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、と繊維状充填材、および非繊維状充填材を溶融混練する方法などを用いることができる。中でも溶融混練する方法が好ましい。溶融混練には公知の方法を用いることができる。例えば、バンバリーミキサー、ゴムロール機、ニーダー、単軸もしくは二軸押出機などを用い、液晶ポリエステル樹脂の融点+50℃以下で溶融混練して液晶ポリエステル樹脂組成物とすることができる。中でも二軸押出機が好ましい。
本発明の液晶ポリエステル樹脂に、構造単位(I)および(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材、および非繊維状充填材を配合する方法としては、例えば、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂に、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材、および非繊維状充填材を配合するドライブレンド法や、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材、および非繊維状充填材にその他の液体状の添加剤等を配合する溶液配合法、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材、および非繊維状充填材を構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂の重合時に添加する方法や、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、と繊維状充填材、および非繊維状充填材を溶融混練する方法などを用いることができる。中でも溶融混練する方法が好ましい。溶融混練には公知の方法を用いることができる。例えば、バンバリーミキサー、ゴムロール機、ニーダー、単軸もしくは二軸押出機などを用い、液晶ポリエステル樹脂の融点+50℃以下で溶融混練して液晶ポリエステル樹脂組成物とすることができる。中でも二軸押出機が好ましい。
二軸押出機については、液晶ポリエステル樹脂、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物繊維状充填材、及び非繊維状充填材の分散性を向上させるため、ニーディング部を1箇所以上設けていることが好ましく、2箇所以上設けていることがより好ましい。ニーディング部を上記のように設け、液晶ポリエステル樹脂を上述の(B)の方法で製造する場合、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂と、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物の分散性が向上し、液晶ポリエステル樹脂との適度なエステル交換反応により、成形時の金型汚れを抑制しつつ、薄肉流動性や寸法安定性をより向上させることができる。ニーディング部の設置箇所は、例えば、充填材をサイドフィーダーから添加する場合、液晶ポリエステル樹脂の可塑化を促進させるために、充填材のサイドフィーダーより上流側に1箇所以上、液晶ポリエステル樹脂と充填材との分散性を向上させるため、サイドフィーダーよりも下流側に1箇所以上の計2箇所以上設置することが好ましい。
また、二軸押出機中の水分や混練中に生じた分解物を除去するため、ベント部を設けていることが好ましく、2箇所以上設けていることがより好ましい。ベント部の設置箇所は、例えば、充填材をサイドフィーダーから添加する場合、液晶ポリエステル樹脂の付着水分を除去するために、充填材を投入するサイドフィーダーより上流側に1箇所以上、溶融混練時の分解ガス、充填材供給時の持ち込み空気を除去するため、サイドフィーダーよりも下流側に1箇所以上の計2箇所以上設置することが好ましい。ベント部は、常圧下としてもよく、減圧下としてもよい。
混練方法としては、構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、繊維状充填材および非繊維状充填材を元込めフィーダーから一括で投入して混練する方法(一括混練法)、2)構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、およびその他の添加剤を元込めフィーダーから投入して混練した後、繊維状充填材および非繊維状充填材をサイドフィーダーから添加して混練する方法(サイドフィード法)、3)構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂、構造単位(I)および構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造を有する化合物、およびその他の添加剤を高濃度に含むマスターペレットを作製し、次いで規定の濃度になるようにマスターペレットを液晶ポリエステル樹脂、繊維状充填材および非繊維状充填材と混練する方法(マスターペレット法)など、どの方法を用いてもかまわない。
本発明の液晶ポリエステル樹脂組成物は、射出成形、射出圧縮成形、圧縮成形、押出成形、ブロー成形、プレス成形、紡糸などの公知の溶融成形を行うことによって、優れた表面外観(色調)および機械的性質、耐熱性、難燃性を有する成形品に加工することが可能である。ここでいう成形品としては、射出成形品、押出成形品、プレス成形品、シート、パイプ、未延伸フィルム、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムなどの各種フィルム、未延伸糸、超延伸糸などの各種繊維などが挙げられる。特に加工性の観点から射出成形であることが好ましい。
本発明の液晶ポリエステル樹脂または液晶ポリエステル組成物を成形して得られる成形品は、成形時の薄肉流動性や精密成形性に優れることから、コネクタに有用である。その中でも近年、低背化や狭ピッチ化が求められているB to B コネクタに有用である。これ以外にも例えば、各種ギヤー、各種ケース、センサー、LEDランプ、ソケット、抵抗器、リレーケース、リレーベース、リレー用スプール、スイッチ、コイルボビン、カメラモジュール、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント配線板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、ハウジング、半導体、集積回路封止材、液晶ディスプレー部品、FDDキャリッジ、FDDシャーシ、HDD部品、モーターブラッシュホルダー、パラボラアンテナ、コンピューター関連部品などに代表される電気・電子部品;VTR部品、テレビ部品、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器部品、電子レンジ部品、音響部品、オーディオ・レーザーディスク(登録商標)・コンパクトディスクなどの音声機器部品;照明部品、冷蔵庫部品、エアコン部品、パソコン部品などに代表される家庭、事務電気製品部品;オフィスコンピューター関連部品、電話機関連部品、ファクシミリ関連部品、複写機関連部品、洗浄用治具、オイルレス軸受、船尾軸受、水中軸受などの各種軸受、モーター部品などに代表される機械関連部品;顕微鏡、双眼鏡、カメラ、時計などに代表される光学機器、精密機械関連部品;オルタネーターターミナル、オルタネーターコネクター、ICレギュレーター、ライトディマー用ポテンショメーターベース、排気ガスバルブなどの各種バルブ、燃料関係・排気系・吸気系各種パイプ、エアーインテークノズルスノーケル、インテークマニホールド、燃料ポンプ、エンジン冷却水ジョイント、キャブレターメインボディー、キャブレタースペーサー、排気ガスセンサー、冷却水センサー、油温センサー、スロットルポジションセンサー、クランクシャフトポジションセンサー、エアーフローメーター、ブレーキバット磨耗センサー、エアコン用サーモスタットベース、エアコン用モーターインシュレーター、パワーウインド等の車載用モーターインシュレーター、暖房温風フローコントロールバルブ、ラジエーターモーター用ブラッシュホルダー、ウォーターポンプインペラー、タービンべイン、ワイパーモーター関係部品、デュストリビュター、スタータースィッチ、スターターリレー、トランスミッション用ワイヤーハーネス、ウィンドウオッシャーノズル、エアコンパネルスィッチ基板、燃料関係電磁弁用コイル、ヒューズ用コネクタ、ホーンターミナル、電装部品絶縁板、ステップモーターローター、ランプベゼル、ランプソケット、ランプリフレクター、ランプハウジング、ブレーキピストン、ソレノイドボビン、エンジンオイルフィルター、点火装置ケースなどの自動車・車両関連部品;シャンプー、リンス、液体石鹸、洗剤等の各種薬剤用ボトル;薬液保存用タンク、ガス保存用タンク、冷却液タンク、オイル移液用タンク、消毒液用タンク、輸血ポンプ用タンク、燃料タンク、キャニスター、ウォッシャー液タンク、オイルリザーバータンクなどの薬液・ガス保存用タンク;医療器具用途部品;醤油、ソース、ケチャップ、マヨネーズ、ドレッシング等の調味料、味噌、食酢等の発酵食品、サラダ油等の油脂食品、清酒、ビール、みりん、ウィスキー、焼酎、ワイン等の酒類、炭酸飲料、ジュース、スポーツドリンク、牛乳、コーヒー飲料、ウーロン茶、紅茶、ミネラルウォーター等の清涼飲料水などの食品保存容器;および一般生活器具部品としてのタンク、ボトル状成形品やまたはそれらタンクなどの中空容器などに用いることができる。
以下に実施例によって本発明の効果を説明する。なお、実施例中の部とは、断りのない場合、すべて重量基準である。また、例中に示される物性は次のように測定した。
各特性の評価方法は以下の通りである。
[繊維状充填材の数平均繊維長]
樹脂組成物を550℃で3時間加熱することで樹脂成分を除去し、液晶性ポリエステル樹脂組成物中のタルクとガラス繊維を混合物の状態で取り出す。この混合物を1,1,2,2−テトラブロモエタン(比重2.970)88体積%とエタノール(比重0.789)12体積%の混合液中に分散させ、10000r.p.mで5分間遠心分離した後、浮遊したガラス繊維をデカンテーションで分離する。次いでろ過により溶媒とガラス繊維を分離する。顕微鏡用スライドガラス上にガラス繊維を各繊維が積み重ならないように散布し、800倍の倍率で顕微鏡写真を撮影し、顕微鏡写真から無作為に選んだ500本以上の繊維長を測定し、その数平均値を求めた。
樹脂組成物を550℃で3時間加熱することで樹脂成分を除去し、液晶性ポリエステル樹脂組成物中のタルクとガラス繊維を混合物の状態で取り出す。この混合物を1,1,2,2−テトラブロモエタン(比重2.970)88体積%とエタノール(比重0.789)12体積%の混合液中に分散させ、10000r.p.mで5分間遠心分離した後、浮遊したガラス繊維をデカンテーションで分離する。次いでろ過により溶媒とガラス繊維を分離する。顕微鏡用スライドガラス上にガラス繊維を各繊維が積み重ならないように散布し、800倍の倍率で顕微鏡写真を撮影し、顕微鏡写真から無作為に選んだ500本以上の繊維長を測定し、その数平均値を求めた。
[流動性]
各実施例および比較例により得られたペレットを、熱風乾燥機を用いて150℃3時間熱風乾燥した後、ソディック製ソディックGL30射出成形機に供し、樹脂温度を液晶ポリエステルの融点+20℃、金型温度:130℃として、射出圧力を100MPa、速度を100mm/secに設定し、図1に示す外形寸法が5.0mm×5.0mm、肉厚が0.5mmの箱筒上の部分と、幅5.0mm、肉厚が0.2mmの部分とを合わせ持つ成形品を得た。上記成形品の幅5.0mm、肉厚0.2mmの部分の流動長を測定した。5ショット成形し、その流動長の数平均値を測定した。流動長が大きいものほど、流動性に優れている。
各実施例および比較例により得られたペレットを、熱風乾燥機を用いて150℃3時間熱風乾燥した後、ソディック製ソディックGL30射出成形機に供し、樹脂温度を液晶ポリエステルの融点+20℃、金型温度:130℃として、射出圧力を100MPa、速度を100mm/secに設定し、図1に示す外形寸法が5.0mm×5.0mm、肉厚が0.5mmの箱筒上の部分と、幅5.0mm、肉厚が0.2mmの部分とを合わせ持つ成形品を得た。上記成形品の幅5.0mm、肉厚0.2mmの部分の流動長を測定した。5ショット成形し、その流動長の数平均値を測定した。流動長が大きいものほど、流動性に優れている。
[機械的強度]
ファナックロボショットα−30C(ファナック(株)製)を用いて、シリンダ−温度を液晶性ポリエステルの融点+20℃に設定し、金型温度90℃の条件で射出成形を行い、ASTM1号ダンベル試験片を得た。ASTM1号ダンベル試験片を用い、ASTM D638規格にしたがい引張試験の測定を行った。
ファナックロボショットα−30C(ファナック(株)製)を用いて、シリンダ−温度を液晶性ポリエステルの融点+20℃に設定し、金型温度90℃の条件で射出成形を行い、ASTM1号ダンベル試験片を得た。ASTM1号ダンベル試験片を用い、ASTM D638規格にしたがい引張試験の測定を行った。
[精密成形性]
各実施例および比較例により得られたペレットを、熱風乾燥機を用いて150℃3時間熱風乾燥した後、ソディック製ソディックGL30射出成形機に供し、樹脂温度を液晶ポリエステルの融点+20℃、金型温度:130℃として、射出圧力を100MPa、速度を100mm/secに設定し、図2に示す外形寸法が5.0mm×5.0mm、肉厚が0.5mmの箱筒上の部分と、幅5.0mm、肉厚が0.1mmの部分とを合わせ持つ成形品を得た。得られた成形品の幅5.0mm、肉厚0.1mm部分を3次元X線コンピューター断層撮影装置(X線CT)にて透過撮影し、ガラス繊維の有無を確認した。ガラス繊維の存在を確認できれば、成形品の薄肉部でも高い機械的強度を保つことができるため、精密成形性が高いといえる。評価基準としては、ガラス繊維の存在が確認できたものを〇とした。
各実施例および比較例により得られたペレットを、熱風乾燥機を用いて150℃3時間熱風乾燥した後、ソディック製ソディックGL30射出成形機に供し、樹脂温度を液晶ポリエステルの融点+20℃、金型温度:130℃として、射出圧力を100MPa、速度を100mm/secに設定し、図2に示す外形寸法が5.0mm×5.0mm、肉厚が0.5mmの箱筒上の部分と、幅5.0mm、肉厚が0.1mmの部分とを合わせ持つ成形品を得た。得られた成形品の幅5.0mm、肉厚0.1mm部分を3次元X線コンピューター断層撮影装置(X線CT)にて透過撮影し、ガラス繊維の有無を確認した。ガラス繊維の存在を確認できれば、成形品の薄肉部でも高い機械的強度を保つことができるため、精密成形性が高いといえる。評価基準としては、ガラス繊維の存在が確認できたものを〇とした。
各実施例において用いた(A)〜(F)を次に示す。
(A)液晶性ポリエステル樹脂
撹拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸932重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル283重量部、ハイドロキノン99重量部、テレフタル酸284重量部、イソフタル酸90重量部、1,4−シクロヘキサンジメタノール3重量部および無水酢酸1242重量部(フェノール性水酸基合計の1.05当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら145℃で1時間反応させた後、ジャケット温度を145℃から350℃までを4時間で昇温させた。その後、重合温度を350℃に保持し、1.0時間で1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に反応を続け、撹拌に要するトルクが8kg・cmに到達したところで重合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズして液晶ポリエステル樹脂(A)を得た。Tmは327℃、溶融粘度は9Pa・sであった。
撹拌翼、留出管を備えた5Lの反応容器にp−ヒドロキシ安息香酸932重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル283重量部、ハイドロキノン99重量部、テレフタル酸284重量部、イソフタル酸90重量部、1,4−シクロヘキサンジメタノール3重量部および無水酢酸1242重量部(フェノール性水酸基合計の1.05当量)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら145℃で1時間反応させた後、ジャケット温度を145℃から350℃までを4時間で昇温させた。その後、重合温度を350℃に保持し、1.0時間で1.0mmHg(133Pa)に減圧し、更に反応を続け、撹拌に要するトルクが8kg・cmに到達したところで重合を完了させた。次に反応容器内を1.0kg/cm2(0.1MPa)に加圧し、直径10mmの円形吐出口を1ケ持つ口金を経由してポリマーをストランド状物に吐出し、カッターによりペレタイズして液晶ポリエステル樹脂(A)を得た。Tmは327℃、溶融粘度は9Pa・sであった。
<液晶ポリエステル樹脂の融点(Tm)>
示差走査熱量計DSC−7(パーキンエルマー製)により、液晶ポリエステル樹脂を室温から20℃/分の昇温条件で昇温度した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温までいったん冷却し、再度20℃/分の昇温条件で昇温度した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2)を融点とした。以下の製造例においては、融点(Tm2)をTmと記載する。
示差走査熱量計DSC−7(パーキンエルマー製)により、液晶ポリエステル樹脂を室温から20℃/分の昇温条件で昇温度した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温までいったん冷却し、再度20℃/分の昇温条件で昇温度した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2)を融点とした。以下の製造例においては、融点(Tm2)をTmと記載する。
<液晶ポリエステル樹脂の溶融粘度>
高化式フローテスターCFT−500D(オリフィス0.5φ×10mm)(島津製作所製)を用いて、Tm+20℃、せん断速度1000/sの条件で液晶ポリエステル樹脂の溶融粘度を測定した。
高化式フローテスターCFT−500D(オリフィス0.5φ×10mm)(島津製作所製)を用いて、Tm+20℃、せん断速度1000/sの条件で液晶ポリエステル樹脂の溶融粘度を測定した。
各実施例および比較例において用いた充填剤を次に示す。
(B)ミルドファイバー(日本電気硝子社製 EPG40M−10A 平均繊維径9.6μm、平均長さ58μm)
(C)チョップドガラス繊維(日本電気硝子社製 ECS03T747GH 平均繊維径10.0μm、長さ3mm)
(D)マイカ(ヤマグチマイカ社製 AB−25S 数平均粒子径24μm)
(E)タルク(富士タルク工業社製 RL119 数平均粒子径10μm)
(B)ミルドファイバー(日本電気硝子社製 EPG40M−10A 平均繊維径9.6μm、平均長さ58μm)
(C)チョップドガラス繊維(日本電気硝子社製 ECS03T747GH 平均繊維径10.0μm、長さ3mm)
(D)マイカ(ヤマグチマイカ社製 AB−25S 数平均粒子径24μm)
(E)タルク(富士タルク工業社製 RL119 数平均粒子径10μm)
さらに添加剤(F)の製造例について次に示す。
[製造例1]
p−ヒドロキシ安息香酸75重量部、1,4−シクロヘキサンジメタノール43重量部および4滴の濃硫酸をトルエン中に入れ、共沸蒸留条件下で、還流下で3時間にわたり加熱した。室温にまで冷却した後に、メタノールを添加し、得られた溶液を濾過した。さらにメタノールで複数回洗浄、乾燥させ、(F)とした。
[製造例1]
p−ヒドロキシ安息香酸75重量部、1,4−シクロヘキサンジメタノール43重量部および4滴の濃硫酸をトルエン中に入れ、共沸蒸留条件下で、還流下で3時間にわたり加熱した。室温にまで冷却した後に、メタノールを添加し、得られた溶液を濾過した。さらにメタノールで複数回洗浄、乾燥させ、(F)とした。
また、各実施例および比較例において用いた化合物を次に示す。
(F):製造例1により合成した、シクロヘキサン−1,4−ジイルビス(メチレン)ビス(4−ヒドロキシ安息香酸) (1,4−シクロヘキサンジメタノールの2つのヒドロキシル基と、p−ヒドロキシ安息香酸のカルボキシル基とがエステル結合した化合物)
(F):製造例1により合成した、シクロヘキサン−1,4−ジイルビス(メチレン)ビス(4−ヒドロキシ安息香酸) (1,4−シクロヘキサンジメタノールの2つのヒドロキシル基と、p−ヒドロキシ安息香酸のカルボキシル基とがエステル結合した化合物)
[実施例1〜6、比較例1〜4]
スクリュー径45.8mmの同軸方向回転ベント付き2軸押出機(日本製鋼所製、TEX30α)を用いて、液晶性ポリエステル樹脂(A)およびシクロヘキサン−1,4−ジイルビス(メチレン)ビス(4−ヒドロキシ安息香酸)(F)を表1に示す配合量でホッパーから投入し、およびミルドファイバー(B)およびチョップドガラス繊維(C)およびマイカ(D)およびタルク(E)を表1に示す配合量で中間供給口から投入した。シリンダ温度は、液晶性ポリエステル樹脂(A)の融点+10℃に設定し、溶融混練して液晶性ポリエステル樹脂組成物のペレットを得た。得られたペレットを用いて各種特性値を評価した。試験結果を表1に示す。液晶ポリエステルA100重量部に、添加剤Fを0.66重量部配合し、溶融混練をすることで、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して1,4−シクロヘキサンジメタノールを有する構造単位を0.16モル%含む液晶ポリエステル樹脂を得ることができる。
スクリュー径45.8mmの同軸方向回転ベント付き2軸押出機(日本製鋼所製、TEX30α)を用いて、液晶性ポリエステル樹脂(A)およびシクロヘキサン−1,4−ジイルビス(メチレン)ビス(4−ヒドロキシ安息香酸)(F)を表1に示す配合量でホッパーから投入し、およびミルドファイバー(B)およびチョップドガラス繊維(C)およびマイカ(D)およびタルク(E)を表1に示す配合量で中間供給口から投入した。シリンダ温度は、液晶性ポリエステル樹脂(A)の融点+10℃に設定し、溶融混練して液晶性ポリエステル樹脂組成物のペレットを得た。得られたペレットを用いて各種特性値を評価した。試験結果を表1に示す。液晶ポリエステルA100重量部に、添加剤Fを0.66重量部配合し、溶融混練をすることで、液晶ポリエステル樹脂の全構造単位100モル%に対して1,4−シクロヘキサンジメタノールを有する構造単位を0.16モル%含む液晶ポリエステル樹脂を得ることができる。
表1の結果から、本発明の液晶ポリエステル樹脂組成物は、流動性と機械的強度に優れ、かつ高い精密成形性を有していることが分かる。そのため、コネクタ、特に低背化や狭ピッチ化が求められているBtoBコネクタへの使用に適しているといえる。
本発明の液晶ポリエステル樹脂組成物は、流動性と機械的強度に優れ、かつ高い精密成形性を有していることから、コネクタ、特に低背化や狭ピッチ化が求められているB to Bコネクタへの使用に適しているといえる。
1 天面
2 底面
G1 ゲート
2 底面
G1 ゲート
Claims (10)
- 液晶ポリエステル樹脂組成物中における繊維状充填材の数平均繊維長が30〜200μmである請求項1記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記液晶ポリエステル樹脂100重量部に、さらに非繊維状充填材を5〜100重量部含む、請求項1または2記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 非繊維状充填材がマイカおよびタルクから選ばれる少なくとも1種である請求項3に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1〜4いずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂組成物からなる成形品。
- 成形品がコネクタである、請求項5に記載の成形品。
- 前記構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂100重量部に対し、前記構造単位(I)及び(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を含む化合物を0.1〜10重量部、および繊維状充填材を5〜100重量部を溶融混練する請求項1または2記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
- 繊維状充填剤がミルドファイバーである請求項7記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
- 前記構造単位(I)および(II)から選ばれる構造単位を含まない液晶ポリエステル樹脂100重量部に対し、非繊維状充填材を5〜100重量部を溶融混練する請求項7または8記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
- 非繊維状充填材がマイカおよびタルクから選ばれる少なくとも1種である請求項9に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法。
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JP2019184924A JP2021059670A (ja) | 2019-10-08 | 2019-10-08 | 液晶ポリエステル樹脂組成物、成形品および液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法 |
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Cited By (1)
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- 2019-10-08 JP JP2019184924A patent/JP2021059670A/ja active Pending
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