JP4329814B2 - 難燃性の改良された樹脂組成物、電子部品および難燃性の改良方法 - Google Patents
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Description
また本発明の樹脂組成物からなる樹脂製品、特に電子部品は、環境変化に対する誘電特性の変化を十分に抑制し、特に高温高湿環境下における誘電損失の経時的な増大を有効に抑制でき、しかも難燃性にも優れている。特に電子部品は、高温高湿環境下で長時間保管したときであっても、誘電正接を0.01以下に確保できる。その結果、電子部品、特にアンテナ部品内での電波の伝送損失を長期にわたって有効に抑えることができる。
また本発明において電子部品は射出成形法等によって製造可能であり、しかも誘電特性を等方的に有するので、電子部品設計の自由度確保や量産性に優れている。
また本発明の難燃性の改良方法によると、樹脂製品に対して難燃性を有効に付与できる。特に電子部品に対しては、環境変化に対する優れた誘電特性を維持しながら、難燃性を有効に付与できる。
重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定されたポリスチレン換算値を用いている。
MVRはISO1133に従って温度250℃、荷重2.16kgにて測定された値を用いている。
チタン酸系無機化合物の平均粒径は、本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではなく、通常は0.01〜10μmであり、特に0.1〜3μmが好ましい。
本明細書中、平均粒径はLA−920(堀場製作所(株)社製)によって測定された値を用いている。
アスペクト比とはチタン酸系無機化合物の断面における最大長に対する最小長の割合(最大長/最小長)であり、1に近いほど球形であることを意味する。
アスペクト比はチタン酸系無機化合物の電子顕微鏡写真(倍率約1000〜2000倍)を撮影し、当該写真より任意の50〜100個の粒子のアスペクト比を算出し、平均することによって得ることができる。
チタン酸ストロンチウム(共立マテリアル(株)製;ST)および当該チタン酸ストロンチウムに対して1.5重量%のチタネート系カップリング剤(味の素ファインテック(株)製;KR)を、加温可能なヘンシェルミキサーに投入し、加温させながら混合して表面処理を行い、チタン酸系無機化合物Aを得た。
120℃8時間熱風乾燥した難燃性非強化ポリブチレンテレフタレート(PBT:三菱エンジニアリングプラスチック(株)製;ノバデュランR5010N6)を樹脂組成物全体に対し62体積%と、チタン酸系無機化合物Aを樹脂組成物全体に対し38体積%とを、スクリュー径30mmのベント付き2軸押出し機を用いて真空に引きながらシリンダー温度260℃、回転数200rpm、吐出量25Kg/hにて溶融混練した。熱処理時間は5分であった。ダイスから吐出したストランドを冷却水に通し、切断して樹脂組成物のペレットを作成した。
チタン酸系無機化合物Aを樹脂組成物全体に対し39体積%用いたこと以外、実施例1と同様の方法により、樹脂組成物のペレットを作成した。
(実施例3)
チタン酸系無機化合物Aを樹脂組成物全体に対し41体積%用いたこと以外、実施例1と同様の方法により、樹脂組成物のペレットを作成した。
(実施例4)
チタン酸系無機化合物Aを樹脂組成物全体に対し42体積%用いたこと以外、実施例1と同様の方法により、樹脂組成物のペレットを作成した。
チタン酸系無機化合物Aを樹脂組成物全体に対し38体積%用いたこと、およびシリンダー温度を230℃に設定したこと以外、実施例1と同様の方法により、樹脂組成物のペレットを作成した。
(比較例2)
チタン酸系無機化合物Aを樹脂組成物全体に対し38体積%用いたこと、およびシリンダー温度を200℃に設定したこと以外、実施例1と同様の方法により、樹脂組成物のペレットを作成した。
実施例/比較例で得られた各ペレットを用いて評価を行った。
・誘電率および誘電正接の変化
ペレットから、型締め力40tの成形機を用いて樹脂温度245℃にて約89mm×89mm×厚さ2mmの平板を成形した。この平板を任意の方向で切削加工し、85mm長×1.7mm×1.7mmの試験片を作成した。試験片の3GHz時の誘電率及び誘電正接を、空洞共振器摂動法誘電率測定装置(関東電子(株)社製)及びネットワークアナライザ(8722ES;アジレント・テクノロジーズ社製)を用いて測定し、初期値とした。次に、JIS D 570に定められる吸水率試験に基づいて、恒温恒湿槽内に温度85℃湿度85%の条件で200時間保管した後で、再度3GHz時の誘電率及び誘電正接を測定した。誘電率の変化は0.3以内が良好である。誘電正接の変化は0.002以内が良好である。
ペレットを用いて、キャピロレオメーター(キャピログラフ;東洋精機(株)社製)により260℃、せん断速度121s−1での粘度測定を行った。滞留時間を約1分に設定し評価を行った。
UL94規格に乗っ取り評価を行った。以下、難燃性の評価方法を簡単に説明する。まず、平板および試験片の寸法を変えたこと以外、誘電率および誘電正接の変化の評価方法と同様の方法により、125mm長×13.0mm幅×0.5mm厚の試験片および125mm長×13.0mm幅×1.0mm厚の試験片を作成した。試験片を垂直にセッティングし、試験片の下端をバーナーで10±0.5秒間接炎した。1回目の離炎後の燃焼時間(t1)を測定した。炎が消えたらすぐに再び10±0.5秒間接炎した。2回目の離炎後の燃焼時間(t2)および火種時間(t3)を測定した。このときの「t2+t3」が30秒間以下のとき難燃性が良好であり、「V−0」と評価した。「t2+t3」が30秒間を越え60秒間以下のとき難燃性は実用上問題のない範囲であり、「V−1」と評価した。「t2+t3」が60秒間を越えると、実用上問題となる。「−」は、1回目の接炎で試験片が全焼し、評価できなかったことを示す。上記評価は厚み0.5mmの試験片と、1.0mmの試験片とで別々に評価した。
高速液体クロマトグラフ(島津製作所社製)を用いて、ペレットから重量平均分子量を測定した。
誘電率および誘電正接の変化の評価方法と同様の方法により、ペレットから平板を成形した。この平板を、図1に示すように、射出成形時の流動方向(MD方向)および該流動方向に対して垂直方向(TD方向)に沿って切削加工し、それぞれの方向について4本ずつの試験片(85mm長×1.7mm×1.7mm)を作成した。全ての試験片の3GHz時の誘電率を、空洞共振器摂動法誘電率測定装置(関東電子(株)社製)及びネットワークアナライザ(8722ES;アジレント・テクノロジーズ社製)を用いて測定し、誘電異方性指数「MD方向に沿って得られた試験片の誘電率平均値/TD方向に沿って得られた試験片の誘電率平均値」を求めた。
誘電異方性指数は0.9〜1.1が実用上問題のない範囲であり、好ましくは0.95〜1.05、最も好ましくは0.97〜1.03である。
実施例1,2と実施例3,4とを比較すると、実施例1,2は、260℃せん断速度121−1の粘度が1000以下の場合、難燃性が0.5mmV−0相当と非常に良好である。
実施例3,4と比較例1,2とを比較すると、実施3,4は、260℃せん断速度121−1の粘度が1500以下の場合、難燃性が1.0mmV−1相当と良好である。
比較例1,2のように260℃・121s-1における樹脂粘度が1500Pa・Sを超える場合、UL燃焼試験時のドリップ(溶融滴下)を起こし難く、特に火種時間(t3)が長くなることから難燃性が阻害される傾向となる。一方、実施例4〜1のように260℃・121s-1における樹脂粘度が1500Pa・S以下の場合、溶融粘度が減少するに従い、UL燃焼試験時のドリップ性が向上し、特に火種時間(t3)が減少することで難燃性が向上すると考えられる。
実施例1〜4の樹脂組成物は誘電異方性指数がほぼ1であって、等方的な誘電特性を有しており、非常に良好な誘電特性を示している。
本発明の電子部品は、難燃性だけでなく、環境変化に対して安定な誘電特性が要求される用途への適用が有効である。特に誘電特性の変化が性能を左右するコイル、フィルタ、SAWフィルタ、センサ、アンテナ等の高周波領域で用いる電子部品で優れた性能を発揮する。
特に、本発明のアンテナ部品は、種々の型のアンテナにおける樹脂製部材であれば、いかなる部材としても有用である。本発明のアンテナ部品用樹脂組成物およびアンテナ部品が適用可能なアンテナの具体例として、例えば、モノコニカルアンテナ、レンズアンテナ、ホーンアンテナ、ループアンテナ等が挙げられる。
本発明のアンテナ部品は、特に、水による悪影響が大きい高周波用途への適用が最も有効である。アンテナ部品は高周波領域で吸水による伝送損失が顕著であり、伝送特性が大きく低下するが、本発明のアンテナ部品は環境変化に対する誘電特性の変化を有効に抑制できるので、そのような高周波領域においても優れた伝送特性を有効に発揮できるためである。
Claims (7)
- 重量平均分子量55000以下のポリブチレンテレフタレート、臭素系難燃剤、アンチモン系難燃助剤およびチタン酸系無機化合物を含み、チタン酸系無機化合物の含有量が22体積%以上であって、チタン酸系無機化合物がチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、およびチタン酸マグネシウムなどからなる群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする難燃性の改良された樹脂組成物。
- ポリブチレンテレフタレート、臭素系難燃剤およびアンチモン系難燃助剤を含む混合物の熱処理によって、ポリブチレンテレフタレートの重量平均分子量が55000以下に調整されていることを特徴とする請求項1に記載の難燃性の改良された樹脂組成物。
- 樹脂組成物に対するポリブチレンテレフタレートの含有量が45〜63体積%であり、チタン酸系無機化合物の含有量が30〜45体積%であり、チタン酸系無機化合物がチタン酸ストロンチウムであることを特徴とする請求項1に記載の難燃性の改良された樹脂組成物。
- 260℃におけるせん断速度121s−1での溶融粘度が1500Pa・S以下に調整されていることを特徴とする請求項1に記載の難燃性の改良された樹脂組成物。
- 260℃におけるせん断速度121s−1での溶融粘度が1000Pa・S以下に調整されていることを特徴とする請求項4に記載の難燃性の改良された樹脂組成物。
- 請求項1に記載の樹脂組成物からなる電子部品。
- ポリブチレンテレフタレート、臭素系難燃剤およびアンチモン系難燃助剤を含む樹脂製品の難燃性を改良する方法であって、ポリブチレンテレフタレートの重量平均分子量を55000以下に調整することを特徴とする難燃性の改良方法。
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