JP4081115B2 - 賦型硬化体の製造方法、基板用材料及び基板用フィルム - Google Patents
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Description
上記層状珪酸塩は、下記式(1)で定義される形状異方性効果が大きいことが好ましい。形状異方性効果の大きい層状珪酸塩を用いることにより、上記樹脂組成物から得られる樹脂は優れた力学的物性を有するものとなる。
式(1)中、結晶表面(A)は層表面を意味し、結晶表面(B)は層側面を意味する。
また、層状珪酸塩の積層体における積層数としては、層状珪酸塩の分散による効果を得るためには5層以下であることが好ましい。
しかしながら、実際には、層状珪酸塩は積層数が3層程度で分散していれば、上述の効果を十分に発揮することができる。
上記層状珪酸塩の上記熱硬化性樹脂100重量部に対する配合量に関しては、下限は0.1重量部、上限は100重量部である。上記層状珪酸塩の配合量が0.1重量部未満であると、高温物性や吸水性の改善効果が小さくなり、硬化後の形状の保持性が低下する。上記層状珪酸塩の配合量が100重量部を超えると、上記樹脂組成物の密度(比重)が高くなり、機械的強度も低下することから実用性に乏しくなる。上記層状珪酸塩の配合量の好ましい下限は1重量部、好ましい上限は80重量部である。上記層状珪酸塩の配合量が1重量部未満であると、上記樹脂組成物を薄く成形した際に充分な高温物性の改善効果が得られないことがある。上記層状珪酸塩の配合量が80重量部を超えると、成形性が低下することがある。また、上記層状珪酸塩の配合量のより好ましい範囲は1〜70重量部である。層状珪酸塩の配合量が1〜70重量部であると、力学的物性、工程適性において問題となる領域はなく、硬化後の形状保持性と充分な高温物性、低吸水性が得られる。
リグリシジル誘導体、m−アミノフェノールのN,N,O−トリグリシジル誘導体等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂及びこれらの水添化物等が挙げられる。
エンジニアリングプラスチックスが含有されている熱硬化性樹脂組成物では、層状珪酸塩が分散されると、脆化し難くなり、優れた電気的特性が発現される。さらに、エンジニアリングプラスチックスが含有されると、熱硬化性樹脂組成物はTgが高くなるため、線膨張率が低減される。さらに、エンジニアリングプラスチックスが含有されると、熱硬化性樹脂組成物の伸びをより一層高めることができ、熱硬化性樹脂組成物の脆化が低減される。
上記エンジニアリングプラスチックスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂との相溶性やエンジニアリングプラスチックス自体が有する特性等を考慮すると、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリイミド樹脂およびポリエーテルイミド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種類のエンジニアリングプラスチックスが好適に用いられる。これらのエンジニアリングプラスチックスは、単独で用いられても良いし、2種類以上が併用されても良い。
上記熱硬化性樹脂組成物は、光導波路のコア層および/またはグラッド層として用いることが出来る。
コア層またはグラッド層として用いることが出来る上記熱硬化性樹脂組成物以外の材料としては、例えば、ガラス、石英、可塑性フッ素樹脂、熱可塑性アクリル系樹脂、フッ素化ポリイミド等が挙げられる。
また、上記の方法で得られた上記樹脂組成物は圧縮成形法、トランスファー成形法、熱積層成形法、SMC成形法など一般的な硬化性樹脂の成形に非常に適しており、また金型(スタンパ)を用いて所望のコアパターンを転写させるような成形法にも好適である。
以下、本発明の具体的な実施例を得ることにより、本発明を詳細に説明する。もっとも、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成社製、YD−8125)35重量部および固形エポキシ樹脂(東都化成社製、YP−55)35重量部を含むエポキシ樹脂組成物70重量部と、ジシアンアジド(アデカ社製、アデカハードナーEH−3636)2.7重量部と、変性イミダゾール(アデカ社製、アデカハードナーEH−3366)1.2重量部と、層状珪酸塩としてジメチルジオクタデシルアンモニウム塩で有機化処理が施された合成ヘクトライト(コープケミカル社製、ルーセンタイトSAN)30重量部と、有機溶媒としてジメチルホルムアミド(和光純薬社製、特級)200重量部と、トルエン(和光純薬社製、特級)200重量部とをビーカーに加えた。しかる後、撹拌機にて1時間撹拌した後、脱泡し、樹脂/層状珪酸塩溶液を得た。次に、得られた樹脂/層状珪酸塩溶液をポリエチレンテレフタレートのシート上に塗布した状態で溶媒を除去した。次に、100℃で15分間加熱し、樹脂組成物からなる試験用シートとして厚さ100μmの未硬化体を作成した。10枚の試験用シートを厚さ1mmとなるように積層ラミネートし、未硬化の板状成形体を作成した。別途、上記厚さ1mmの試験用シートを100℃に加熱した平板プレスにおいて、直径、溝深さがそれぞれ、100μm/200μm、200μm/400μm及び400μm/800μmの円形の凹部を有する金型で5MPaの圧力で1分間プレスし、凸形状を形成した。さらにこの賦型された未硬化の試験シート及び、厚さ100μmの上記試験用シートを170℃で1時間加熱して硬化し、賦型硬化体、及び厚さ100μmの板状成形体を作製した。
合成ヘクトライト(コープケミカル社製、ルーセンタイトSAN)の代わりにフュームドシリカ(トクヤマ社製、レオロシールMT−10)を用いたこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物、及び、各成形体を作製した。
合成ヘクトライト(コープケミカル社製、ルーセンタイトSAN)を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物、及び、各成形体を作製した。
合成ヘクトライト(コープケミカル社製、ルーセンタイトSAN)の代わりに、球状シリカ(三菱レーヨン社製、シリカエースQS−4;平均粒径4μm)20重量部を添加配合したこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物、及び、各成形体を作製した。
合成ヘクトライト(コープケミカル社製、ルーセンタイトSAN)の配合量を7重量部とした以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物、及び、各成形体を作製した。
(実施例4)
合成ヘクトライト(コープケミカル社製、ルーセンタイトSAN)の配合量を15重量部とした以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物、及び、各成形体を作製した。
実施例1〜4及び比較例1,2で作製した板状成形体の性能を以下の項目について評価した。結果は表1に示した。
厚さ100μmの各板状成形体を裁断して3mm×25mmにした試験片を、TMA(thermomechanical Analysys)装置(セイコー電子社製、TMA/SS120C)を用いて、昇温速度5℃/分で昇温し、平均線膨張率の測定を行い、以下の項目について評価を行った。
・樹脂組成物のガラス転移温度よりも10℃〜50℃高い温度での平均線膨張率(α2)[℃-1]。
X線回折測定装置(リガク社製、RINT1100)を用いて、厚さ100μmの板状成形体中の層状珪酸塩の積層面の回折より得られる回折ピークの2θを測定した。下記式(3)のブラックの回折式により、層状珪酸塩の(001)面間隔dを算出し、得られたdを平均層間距離(nm)とした。
上記式(3)中、λは0.154であり、θは回折角を表す。
厚さ100μmの板状成形体を透過型電子顕微鏡により10万倍で観察し、一定面積中において観察できる層状珪酸塩の積層体の全層数X及び5層以下の積層体として分散している層状珪酸塩の層数Y、および3層以上の積層体として分散している層状珪酸塩の層数Zを計測した。下記式(4)により5層以下、下記式(5)により3層以上の積層体として分散している層状珪酸塩の割合(%)を算出して、下記判定基準により層状珪酸塩の分散状態を評価した。
(判定基準)
5層以下の積層体として分散している層状珪酸塩の割合(%)=(Y/X)×100…(4)
○‥‥5層以下の積層体として分散している層状珪酸塩の割合が10%以上であった。
×‥‥5層以下の積層体として分散している層状珪酸塩の割合が10%未満であった。
3層以上の積層体として分散している層状珪酸塩の割合(%)=(Z/X)×100…(5)
○‥‥3層以上の積層体として分散している層状珪酸塩の割合が30%以上、70%以下であった。
×‥‥3層以上の積層体として分散している層状珪酸塩の割合が30%未満、または70%より多かった。
(4)樹脂中の無機化合物の分散粒径の測定
厚さ100μmの板状成形体を透過型電子顕微鏡により1万倍で観察し、一定面積中において観察できる無機化合物の長辺を測定した。
厚さ100μmの板状成形体を3×5cmの短冊状にした試験片を作製し、150℃で5時間乾燥させた後の重さ(W1)を測定した。次いで、試験片を水に浸漬し、100℃の沸騰水中に1時間放置した後取り出し、ウエスで丁寧に拭き取った後の重さ(W2)を測定した。下記式により吸水率を求めた。
吸水率(%)=(W2−W1)/W1×100
実施例及び比較例において、成形に際しての賦型性を以下の要領で評価した。結果を下記の表1に示す。なお、表1における賦型性1,2及び3は、それぞれ、成形体を成形する金型の凹溝の寸法のH/Dが、100μm/200μm、200μm/400μm及び400μm/800μmの場合で、硬化前のH/Dを走査型電子顕微鏡により、斜めから撮影し、写真から寸法比を求めた。それぞれ、賦型前の結果を表1に示す。
硬化後の賦型性1,2及び3の評価の際に成形した試料を、実施例1の硬化条件170℃、1時間で加熱した。しかる後、常温で冷却し、H/Dを走査型電子顕微鏡により、斜めから撮影し、写真から寸法比を求め、残存しているH/Dを測定した。硬化前後のH/Dの比より、上記賦型性1,2及び3の評価の再に成形した試料について、それぞれ形状保持性1,2及び3を評価した。下記の表1に結果を示す。なお、表1における○印は、硬化前後のH/D比が75%以上である場合を、×は硬化前後のH/D比が75%未満である場合を示す。
また、図1に示すように、硬化前の垂直面P0が硬化後に傾斜した場合、該傾斜した面の水平面との角度θをSEMにより測定した。θが80〜90°を○、θが80°未満あるいは形状保持できない場合を×とした。結果を、下記の表1に示す。
用途に応じて必要とされる光波長領域において透過率の最小値を全光線透過率とするが、本実施例および比較例では190nm〜3200nmまでの範囲で求めた。透過率は紫外可視分光光度計(島津製作所社製、UV−3150)等を用いて求めることができる。
Claims (5)
- 熱硬化性樹脂100重量部と、前記熱硬化性樹脂中に分散された層状珪酸塩0.1〜100重量部とを含み、前記層状珪酸塩の分散粒径が2μm以下である熱硬化性樹脂組成物の未硬化体に、金型を用いて金型形状を転写することにより、前記未硬化体を賦型した後、さらに硬化させることにより、硬化前に賦型した形状が、硬化後に75%以上保持されている賦型硬化体を得ることを特徴とする、賦型硬化体の製造方法。
- 前記層状珪酸塩が、珪素及び酸素を構成元素として含む層状珪酸塩である、請求項1に記載の賦型硬化体の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含む、請求項1または2に記載の賦型硬化体の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の賦型硬化体の製造方法により得られた賦型硬化体を用いて構成されていることを特徴とする、基板用材料。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の賦型硬化体の製造方法により得られた賦型硬化体を用いて構成されていることを特徴とする、基板用フィルム。
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