JP5650694B2 - 芳香族ポリアミド組成物および該組成物から製造した物品 - Google Patents
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Description
本発明は、本明細書に参考として合体させる2004年7月01日に出願した米国出願第60/584,134号の利益を請求する。
(技術分野)
本発明は、反射体を製造するのにとりわけ良好に適するポリマー組成物、該組成物から製造した物品、および必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーのポリマー組成物の添加剤としての特定目的への使用に関する。
望ましくは、LED類の反射板、要するに、これら反射板を製造するポリマー組成物は、とりわけ、光の高反射率(一般的に可視光線の)、高白色性、良好な加工性(例えば、良好な成形性)、高寸法安定性(とりわけ、低線膨張係数)、高機械的強度(小さい歪みにおいてさえでの反射性能低下の可能性故に)、高い熱変形温度および高耐熱性(例えば、ハンダ付け等による高温に暴露されたときの低変色および低反射率損減)のような幅広い1連の条件を満たさなければならない。
ある種のOtsuka組成物は、特定の光線、即ち、UV発生源から発する紫外(UV)線を反射する反射体を製造するのに適するポリマー組成物に関し;そのような組成物は、チタン酸カリウム繊維のようなUV線を反射し得る特定の充填剤をベースとしている。Otsukaはチタン酸塩繊維系組成物が可視光線を反射する反射体を製造するのにも使用され得ることを教示しているものの、これらの組成物は、実際のところ、健康および環境的見地から多くの場合その使用が嫌悪されている。事実、チタン酸カリウム繊維の形態は、アスベスト繊維の形態に極めて類似している;チタン酸カリウムは発がん性であると通常みなされており、徹底した注意がその取扱いにおいて必要である。
さらに正確には、EP 1 466 944 A号の実施例3は、50質量%のAMODELR 4000ポリフタルアミド、30質量%のウォラストナイトおよび20質量%の二酸化チタンからなる組成物を記載している。EP 1 466 944 A号の背景の項に提示されている組成物よりも上述した条件の全てを本質的に満たす点ではるかに実用性があるものの、この組成物等は、ある種の用途、とりわけ、野外用途において使用する或いは使用しがちな可視光線を反射する反射体においては依然として不満足である。その主な理由は、Otsukaの特許出願の実施例3に従う組成物等は、日光に含まれる、とりわけ熱と日光に同時に曝されたときのUV線に対して貧弱な耐性しか有さず、この貧弱な耐性は可視スペクトル中での反射率の劇的な損減をもたらすことである。熱およびUV線への同時暴露後に高レベルの反射率を維持する問題は、420nm〜520nmに由来する可視光線範囲においてとりわけ深刻であることが判明している。この問題に対する解決法を見出すことは、とりわけ二酸化チタンが、反射率を増大させるのに有用であり且つUV線を吸収するものの、ポリマー組成物の分解の促進にも寄与し得ることから厄介であろう。
Otsukaの特許出願の実施例3に従う組成物等が依然として不満足であるさらにもう1つの理由は、これらの従来技術組成物から製造した反射体は、場合によっては、所望するほどには規則的でない表面特性を有することである。
従って、本発明の目的は、反射体を製造するのにとりわけ良好に適し、且つ従来技術ポリマー組成物を上回る種々の利点、とりわけ、熱およびUV線への同時暴露に対する増大した耐性を、他の諸性質の全てを高レベルで維持しながら与えるポリマー組成物を提供することである。
この目的において、本発明は、下記を含むポリマー組成物に関する:
‐芳香族ポリアミド;
‐5質量%(組成物の総質量基準)よりも多い、ネソケイ酸塩、ソロケイ酸塩、シクロケイ酸塩、テクトケイ酸塩およびイノケイ酸塩から選ばれる少なくとも1種の結晶質ケイ酸塩;
‐2質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の白色顔料;および、
‐1質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマー。
本発明の目的においては、“芳香族ポリアミド”とは、少なくとも1種のジ酸と少なくとも1種のジアミン間の重縮合反応によって形成された芳香族繰返し単位を50モル%よりも多く含む任意のポリマーを示すものとする。
芳香族繰返し単位の芳香族性は、上記ジ酸および/またはジアミンに由来し得る。芳香族ジ酸の非限定的な例は、フタル酸およびナフタレンジカルボン酸類である。メタキシリレンジアミンおよびパラキシリレンジアミンは、芳香族ジアミンの例である。
第2の好ましい芳香族ポリアミド群は、ポリフタルアミド類、即ち、少なくとも1種のフタル酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位を50モル%よりも多く含む芳香族ポリアミド類からなる。フタル酸は、とりわけ、o-フタル酸、イソフタル酸またはテレフタル酸であり得る。脂肪族ジアミンは、とりわけ、ヘキサメチレンジアミン、1,9-ノナンジアミン、2-メチル-オクタンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミンまたは1,4-ジアミノブタンであり得;以下で特に断らない場合を除いては、C6ジアミン、とりわけヘキサメチレンジアミンが好ましい。適切なポリフタルアミド類は、とりわけ、Solvay Advanced Polymers, L.L.C社からAMODELR ポリフタルアミド類として入手し得る。
第1の好ましいポリテレフタルアミド群は、テレフタル酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位から本質的になるポリテレフタルアミド類からなる[群(I)]。群(I)のポリテレフタルアミド類に関するときの例外としては、好ましいジアミンは、C6ジアミンではなくて、C9ジアミン、とりわけ1,9-ノナンジアミンである。
第2の好ましいポリテレフタルアミド群は、テレフタル酸、イソフタル酸および少なくとも1種の脂肪族ジアミン間の重縮合反応により形成された繰返し単位から本質的になるポリテレフタルアミド類からなる[群(II)]。
好ましくは、群IIのポリテレフタルアミド類は、テレフタル酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位(II-a)およびイソフタル酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位(II-b)とから、%で表して60:40〜80:20範囲のモル比(II-a):(II-b)で本質的になる。
好ましくは、群IIIのポリテレフタルアミド類は、テレフタル酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位(III-a)および少なくとも1種の脂肪族ジ酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位(III-b)とから、%で表して55:45〜75:25範囲のモル比(III-a):(III-b)で本質的になる。
好ましくは、群IVのポリテレフタルアミド類は、テレフタル酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位(IV-a)、イソフタル酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位(IV-b)、および少なくとも1種の脂肪族ジ酸と少なくとも1種の脂肪族ジアミンとの重縮合反応により形成された繰返し単位(IV-c)とから、%で表して55:45〜75:25範囲のモル比(IV-a):[(III-b) + (IV-c)]で本質的になる。さらにこれらのポリテレフタルアミド類においては、モル比(IV-b):(IV-c)は、好ましくは、60:40〜85:15の範囲である。
上記芳香族ポリアミドは、通常、半結晶質である。上記芳香族ポリアミドは、通常、融点を有する。上記芳香族ポリアミドは、有利には275℃よりも高い、好ましくは290℃よりも高い、より好ましくは305℃よりも高い、さらにより好ましくは320℃よりも高い融点を有する。さらに、上記芳香族ポリアミドは、有利には350℃よりも低い、好ましくは340℃よりも低い、より好ましくは330℃よりも低い融点を有する。
芳香族ポリアミドは、ポリマー組成物中に、有利には30質量%よりも多い、好ましくは40質量%よりも多い、さらにより好ましくは50質量%よりも多い量(ポリマー組成物の総質量基準)で含ませる。
ソロケイ酸塩の非限定的な例は、ブドウ石、イキョク鉱[Zn4(Si2O7)(OH)2]および式CaMg(Si2O7)の化合物である。
シクロケイ酸塩は、3個(Si3O9)-6、4個(Si4O12)-8、6個(Si6O18)-12または9個(Si9O27)-18の単位の環を形成するように通常結合している4面体を有するケイ酸塩である。リョクチュウ石は、シクロケイ酸塩である。
テクトケイ酸塩の非限定的な例は、石英、クリストバル石、リンケイ石、オルソース(orthose) [K(AlSi3O8)]、アノーサイト[Ca(Al2Si2O8)]およびセルシアン[Ba(Al2Si2O8)]である。
輝石類の非限定的な例は、トウ輝石[CaMg(SiO3)2]、リチア輝石[LiAl(SiO3)2]、ウォラストナイト[Ca(SiO3)]、ガンカ輝石[Mg(SiO3)]、シソ輝石、ヘデン輝石、オージャイト、ペクトライト、イハク輝石、ファサ輝石、リチア輝石、ジェファーソナイト(jeffersonite)、エジリン、オンファス輝石およびヒデナイトである。
角閃石の非限定的な例は、トウ閃石[Ca2Mg5[Si4O11,(OH,F)]2]、緑閃石[Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11,OH]2]およびホルンブレンドのようなカルシウム角閃石;グリュネ閃石およびカミントン閃石のような鉄-マグネシウム角閃石;および、グラウコファン(glaucophane)、アルベゾン閃石およびリーベック閃石のようなナトリウム角閃石である。
イノケイ酸塩は、他の結晶質ケイ酸塩よりも好ましい。輝石類は、極めて好ましい。
結晶質ケイ酸塩の元素式は、有利には少なくとも1種のアルカリ土類金属を含む。好ましくは、元素式は、1種以上のアルカリ土類金属を含み、該アルカリ土類金属(1種以上)は、元素式中に含ませた単なる金属(1種以上)である。このタイプの結晶質ケイ酸塩の例は、とりわけ、BaSiO3 (メタケイ酸バリウム)、Ba2Si3O7 (二ケイ酸バリウム)、Ba2SiO4 (ケイ酸二バリウム)、CaSiO3 (ケイ酸一カルシウムまたはウォラストナイト)、Ca2SiO4 (ケイ酸二カルシウム)、Ca3SiO5 (ケイ酸三カルシウム)、MgSiO3 (ガンカ輝石)、Mg2SiO4 (クドカンラン石)である。
アルカリ土類金属は、とりわけ、マグネシウム、カルシウムまたはバリウムであり得る。アルカリ土類金属は、好ましくは、カルシウムである。
良好な結果は、結晶質ケイ酸塩がウォラストナイトである場合に得られた。
本発明の目的において、ウォラストナイトは、β-ウォラストナイトおよびα-ウォラストナイト(偽ウォラストナイトとも称する)エニアントロープ(eniantrope)類並びに単斜晶ウォラストナイトおよび三斜晶ウォラストナイト(パラウォラストナイトとも称する)のような、式Ca(SiO3)を有する任意の輝石を示すものとする。
ウォラストナイトは、NYCO社からNYADRまたはNYGLOSR ミネラル類としてとりわけ商業的に入手可能である。
便宜上、粒子の長さを、場合によって、粒子の最長寸法として(或いは、より実際的な見地によれば、粒子が写真上に現れているときの、写真上の粒子投影の最長寸法として)定義し、一方、粒子の直径を、場合によって、その長さに対して垂直な粒子の最長の次の寸法として(或いは、より実際的な見地によれば、その長さに対して垂直な写真上の粒子投影の最長寸法として)定義する。
結晶質ケイ酸塩は、一般に2.5〜250範囲の数平均縦横比αを有する粒子からなる。αは、好ましくは5よりも上、より好ましくは10よりも上、さらにより好ましくは少なくとも15である。さらに、αは、好ましくは50よりも下、より好ましくは30よりも下、さらにより好ましくは高くとも25である。
好ましい特定範囲内の縦横比を有する結晶質ケイ酸塩を使用することによる利点は、より高めの引張強度、引張係数および熱変形温度(所望するよりも低い縦横比を有する結晶質ケイ酸塩の使用と比較したとき)、改良された加工性、並びにより良好な表面特性(所望するよりも高い縦横比を有する結晶質ケイ酸塩の使用と比較したとき)にある。
結晶質ケイ酸塩は、ポリマー組成物中に、好ましくは10質量%よりも多い、極めて好ましくは15質量%よりも多い量(ポリマー組成物の総質量基準)で含ませる。さらにまた、結晶質ケイ酸塩は、ポリマー組成物中に、有利には40質量%未満、好ましくは30質量%未満、極めて好ましくは25質量%未満の量(ポリマー組成物の総質量基準)で含ませる。
必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーは、該コポリマーが90質量%よりも多い、好ましくは95質量%よりも多いオレフィンに由来する繰返し単位を含む点でオレフィン性を有する。本発明の目的に適する必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーの例として以下に挙げる種々のコポリマーの化学特性から明らかなように、本明細書において使用するときの“オレフィンに由来する”なる用語は、“少なくとも1種のオレフィンに由来する”と理解すべきである。
必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーのガラス転移温度(1以上)は、示差走査熱量測定法(DSC)によって測定する。例えば、Mettler DSC 30熱量計を使用し得る。有利には、熱量計が較正サンプルによって良好に較正されるかを事前にチェックする。その後、必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーを次の冷却/加熱サイクルに供する:1回目の室温から-100℃までの20℃/分の速度での冷却、次の1回目の-100℃から+100℃までの10℃/分の速度での加熱、その後の2回目の+100℃から-100℃までの20℃/分の速度での冷却、次の2回目の-100℃から+100℃までの10℃/分の速度での加熱。ガラス転移温度は、2回目の加熱中に測定する。ガラス転移温度は、有利には、熱流量曲線上での構築手順によって測定する:転移領域よりも上の曲線への第1の接線を構築する;また、転移領域よりも下の曲線への第2の接線も構築する;2本の接線間の中間の曲線上の温度、即ち、1/2デルタCpがガラス転移温度である。
必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーは、好ましくは官能化されている。さらに好ましくは、必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーは、カルボキシル基によって官能化されている。さらにより好ましくは、必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーは、少なくとも0.1質量%から5質量%までのカルボキシル基を含む。
官能化は、とりわけ、少なくとも1種のエチレン系不飽和官能性モノマーをグラフトさせるかおよび/またはランダム-またはブロック-共重合させることによって達成し得る。官能化は、好ましくは、グラフト化によって達成する。
官能性モノマーは、好ましくは、無水マレイン酸、メタクリル酸またはアクリル酸、およびこれらのアルカリ(ナトリウムのような)またはアルカリ土類(亜鉛のような)金属塩、並びに(メタ)アクリル酸エステル類のようなカルボキシル基を担持するモノマーである。より好ましくは、官能性モノマーは、無水マレイン酸である。必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーがカルボン酸基を含有する場合、これらのカルボン酸基は、共重合またはグラフト化工程の後に、アルカリまたはアルカリ土類水酸化物または塩により部分的にまたは完全に中和し得る。適切な官能化オレフィンコポリマーは、とりわけ下記の各販売元から入手可能である:
‐EXXELORR VA 1801のような、Exxon Mobil Chemical Company社からEXXELORR VAとして入手し得るペンダント無水コハク酸基を含むエチレン-プロピレンコポリマーゴム;
‐KRATONR FG1901Xのような、Kraton Polymers社からKRATONR FGとして入手し得る無水マレイン酸グラフト化スチレン/エチレン-ブチレン/スチレンブロックコポリマーゴム; ‐無水マレイン酸官能化エチレン-プロピレン-ジエンターポリマーゴム(EPDM)、例えば、Crompton Corporation社から入手し得る1%無水マレイン酸グラフト化EPDMであるROYALTUFR 498。
‐好ましくは5質量%よりも多い、より好ましくは10質量%よりも多い、さらにより好ましくは20質量%よりも多い量(コポリマーの総質量基準);および、
‐好ましくは60質量%よりも少ない、より好ましくは50質量%よりも少ない、さらにより好ましくは40質量%よりも少ない量(コポリマーの総質量基準)。
本発明に従うポリマー組成物を製造するための必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーは、上記の必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーに限定するものではない。
白色顔料は、有利には、好ましくは5μm未満の重量平均粒度(等価の直径)を有する粒子形状である;それよりも大きい粒度は、組成物の諸特性に有害に影響し得るからである。好ましくは、粒子の重量平均粒度は、1μm未満である。さらにまた、粒子は、好ましくは0.1μmよりも大きい。粒子の形状は、特に限定されない;粒子形状は、丸型、フレーク状、平坦型であり得る。
白色顔料は、好ましくは二酸化チタンである。本発明の組成物において使用する二酸化チタンは、商業的に入手可能である。二酸化チタンは特に限定されず、アナターゼ形、ルチル形および単斜晶タイプのような種々の結晶形を使用し得る。しかしながら、ルチル形が、その高い反射指数およびその優れた光安定性故に好ましい。二酸化チタンは、表面処理剤で処理しても処理しなくてもよい。
好ましくは、上記ポリマー組成物は、4質量%(ポリマー組成物の総質量基準)よりも多い白色顔料を含む。さらにより好ましくは、当該ポリマー組成物は、6質量%(ポリマー組成物の総質量基準)よりも多い白色顔料を含む。最も好ましくは、当該ポリマー組成物は、8質量%(ポリマー組成物の総質量基準)よりも多い白色顔料を含む。
さらにまた、上記ポリマー組成物は、有利には50質量%未満、好ましくは25質量%未満、さらにより好ましくは15質量%未満(ポリマー組成物の総質量基準)の白色顔料を含む。
蛍光増白剤は、とりわけEastman Chemicals社からEASTOBRITER添加剤として商業的に入手可能である。蛍光増白剤は、好ましくは、ベンズオキサゾール誘導体に由来する。さらにより好ましくは、蛍光増白剤は、4,4'-ビス(2-ベンズオキサゾリル)スチルベンである。
より好ましくは、上記ポリマー組成物は、0.010質量%(ポリマー組成物の総質量基準)よりも多い蛍光増白剤を含む。さらにより好ましくは、当該ポリマー組成物は、0.020質量%(ポリマー組成物の総質量基準)よりも多い蛍光増白剤を含む。
さらにまた、当該ポリマー組成物は、有利には1.00質量%未満、好ましくは0.25質量%未満、さらにより好ましくは0.10質量%未満(ポリマー組成物の総質量基準)の蛍光増白剤を含む。
これらの任意成分としての添加剤の量は、意図する特定の用途によって決まり、一般に50質量%まで、好ましくは20質量%まで、より好ましくは10質量%まで、さらにより好ましくは5質量%まで(ポリマー組成物の総質量基準)のそのようなさらなる添加剤が押出技術における通常の基準の範囲内とみなされる。
上記で詳述したようなポリマー組成物の特定の実施態様においては、2質量%(ポリマー組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の白色顔料からなる成分を、0.003質量%(ポリマー組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の蛍光増白剤からなる成分によって置換え得る。
‐芳香族ポリアミド;
‐5質量%(組成物の総質量基準)よりも多い、ネソケイ酸塩、ソロケイ酸塩、シクロケイ酸塩、テクトケイ酸塩およびイノケイ酸塩から選ばれる少なくとも1種の結晶質ケイ酸塩;
‐0.003質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の蛍光増白剤;および、
‐1質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマー。
この目的において、本発明は、上述したようなポリマー組成物を含み、その全ての実施態様における物品に関する。
物品は、好ましくは電気光学部品である。
さらに好ましくは、物品は、光を発出する電気光学部品(以下、“発光装置”)である。発光装置の非限定的な例は、自動車のキーレスエントリー、冷蔵庫内の照明、液晶ディスプレー装置、自動車の前面パネル証明装置、卓上スタンド、ヘッドライト、家庭用電気器具表示器および交通信号のような野外ディスプレー装置、並びにLED類である。
上記LEDは、上述したようなポリマー組成物を含む少なくとも1個の部品を含む。
好ましくは、部品の50質量%よりも多くが上記ポリマー組成物からなる(部品は、必要に応じて、とりわけ金属をさらに含有し得る;例えば、部品の内壁は、金属メッキし得る)。より好ましくは、部品の90質量%よりも多くが上記ポリマー組成物からなる。さらにより好ましくは、部品は、上記ポリマー組成物から本質的になる。最も好ましくは、部品は、上記ポリマー組成物からなる。
部品は、好ましくは、基礎ハウジング類およびヒートシンクスラグ類から選ばれる。
部品は、通常、反射体として機能する。
上面LED類は、通常、計器パネルディスプレー、ストップライトおよび方向指示器のような自動車照明用途において使用する。側面LED類は、とりわけ、例えば、携帶電話およびPDA類のような携帯器具用途において使用する。パワーLED類は、とりわけ、懐中電灯、自動車昼光ランニングライト、標識において、さらに、LCDディスプレーおよびTV類用のバックライトとして使用する。
LED(1)は、導線フレーム(3)をさらに含む。導線フレーム(3)は、基礎ハウジング(2)に含ませたポリマー組成物によって、有利には射出成形により封入されている;導線フレーム(3)は端末を含む。
基礎ハウジング(2)は、空洞(6)を提供する。LEDチップのような、電磁線を発出する半導体チップ(4)を空洞内部に取付ける。半導体チップ(4)は、一般に、接続線(5)により、導線フレーム端末に接続し、電気的に接点接続している。
透明または半透明注封材料(例えば、エポキシ、ポリカーボネートまたはシリコーン樹脂、図4には示していない)を空洞内に一般的に組入れてLEDチップ(4)を保護する。
LEDチップ(4)の外部効果を増大させる目的で、垂直でない内部領域を有する基礎ハウジング(2)の空洞(6)を前面に対して開放する形を獲得するような方法で形成させることは、常套的である(空洞の内壁の断面図は、例えば、図4に従う例示としての実施態様におけるような傾斜直線の形状、またはパラボラの形状を有し得る)。
即ち、基礎ハウジング(2)の空洞(6)の内壁(7)は、半導体チップ(4)によって横方向に発出される放射線に対する反射体として機能し、とりわけ、この放射線を基礎ハウジング(2)の前面に向けて反射する。
言うまでもないが、基礎ハウジングの空洞内に取付けるチップの数並びに基礎ハウジング内に形成させ得る空洞の数は、1個に限定されない。
LED(8)は、導線フレーム(3)をさらに含み、該フレームは電気端末を含む。
また、パワーLEDは、金属(例えば、アルミニウム)であり得る或いは上記ポリマー組成物を含み得る担体、即ち、ヒートシンクスラグ(9)も含む。空洞(6)は、ヒートシンクスラグ(9)の上部に実現させる。
電磁線を発出する半導体LEDチップ(4)は、空洞(6)の底部領域上に取付けられており、一般に、チップ担持基体、即ち、ヒートシンクスラグ(9)へのハンダ接続部(10)によって固定される。ハンダ接続部(10)は、一般に、エポキシ樹脂または他の等価の接着材料である。
LEDチップ(4)は、一般に、導線フレーム(3)の電気末端に接続線(5)によって導電接続されている。
空洞(6)の内壁(7)は、有利には、空洞底部領域から前面まで続いて、LEDチップ(4)の外部効果を増大させる反射体を形成している。該反射体の内壁(7)は、例えば、直線で傾斜し得(図5に従う例示として実施態様におけるように)、或いは凹面をなし得る。
導線フレーム(3)およびヒートシンクスラグ(9)は、基礎ハウジング(2)内に封入されている。LEDチップ(4)を保護するためには、空洞は、上記で詳述した実施態様におけるように、放射線透過性、例えば、透明な注封材料(注封剤は図5には示していない)で一般に完全に充填する。
従って、本発明のもう1つの局面は、発光装置、とりわけLEDにおいて反射体として機能し得る部品に関し、該部品は、上述したようなポリマー組成物を含む。好ましくは、部品の50質量%よりも多くが上記ポリマー組成物からなる(部品は、必要に応じて、とりわけ金属を含有し得る;例えば、部品の内壁は、金属メッキし得る)。より好ましくは、部品の90質量%よりも多くが上記ポリマー組成物からなる。さらにより好ましくは、部品は、上記ポリマー組成物から本質的になる。最も好ましくは、部品は、上記ポリマー組成物からなる。
好ましくは、上記部品は、LEDの基礎ハウジングおよび/またはヒートシンクスラグを構成し得る。より好ましくは、上記部品は、LEDの基礎ハウジングかまたはLEDのヒートシンクスラグのいずれかである。
本発明に従う組成物および物品は、UV線への暴露に対して高い耐性、とりわけ、熱およびUV線への同時暴露に対する高い耐性を示し、この耐UV性は必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーを含まない従来技術の組成物および物品、とりわけ、Otsukaに付与されたEP 1 466 944号の実施例3のウォラストナイト充填TiO2着色ポリフタルアミド組成物と比較したとき著しく増大している。本発明の組成物および物品の優越性は、420nm〜520nmの可視光線範囲においてとりわけ高い。従って、本発明の組成物および物品は、野外用途においてとりわけ良好に適している。
関連する本発明の他の局面は、下記のとおりである:
‐芳香族ポリアミドを含むポリマー組成物の添加剤としての、該ポリマー組成物を含む物品の耐UV性を増大させるための少なくとも1種の必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーの使用;および、
‐芳香族ポリアミドを含むポリマー組成物の添加剤としての、該ポリマー組成物を含み、発光装置内、とりわけLED内の反射体として機能し得る部品の耐UV性を増大させるための少なくとも1種の必要に応じて官能化させたオレフィンコポリマーの使用。
本発明の使用においては、上記ポリマー組成物は、上述したような本発明のポリマー組成物の本質的特性の1部、好ましくは全てを有利に満たす。即ち、本発明の使用に関しては、下記のとおりである:
‐上記必要に応じて官能化させたコポリマーは、1質量%よりも多い量(組成物の総質量基準、従って上記必要に応じて官能化させたコポリマー自体の質量も含む)で使用する。
‐さらにまた有利には、上記ポリマー組成物は、5質量%(組成物の総質量基準)よりも多い、ネソケイ酸塩、ソロケイ酸塩、シクロケイ酸塩、テクトケイ酸塩およびイノケイ酸塩から選ばれる少なくとも1種の結晶質ケイ酸塩をさらに含む;
‐さらにまた有利には、上記ポリマー組成物は、2質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の白色顔料、および/または0.003質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の蛍光増白剤をさらに含む。
本発明の使用においては、上記ポリマー組成物は、上述したような本発明のポリマー組成物の好ましい特性の1部、好ましくは全ても好ましく満たす。
本発明のポリマー組成物および物品の他の利点は、その改良された耐衝撃性に、さらにまた、より規則的な表面特性にある。
一方、本発明の組成物および物品は、LED反射体用途において所望される、とりわけ、光の高い反射性、高白色性、良好な加工性、高寸法安定性(とりわけ、低い線膨張係数)、高機械強度、高い熱変形温度および高耐熱性のような特性の全てを高レベルで維持する。
組成物の調製
実施例 E1およびE2 (本発明に従う組成物)
SOLVAY ADVANCED POLYMERS社からAMODELR ポリフタルアミドとして商業的に入手し得る群(I)のポリテレフタルアミド樹脂、DU PONT社から商業的に入手し得るルチル二酸化チタン、KRATONR FG1901Xオレフィンコポリマー、潤滑剤、EASTMAN社からEASTOBRITER 添加剤として商業的に入手し得る蛍光増白剤、並びに酸化防止剤および熱安定剤を、下記の表1に示す質量比で、均質混合物が得られるまで容器内で物理的にブレンド(ドラムタンブリング)した。
その後、ブレンドした混合物を、8基のバレルを含むBerstorff ZE-25ツインスクリュー押出機の第1バレルに、重量供給機内の損減によって供給した。混合物を、バレル5の前で、溶融し、反応させ、分散させた。バレル5において、サイドスタッファー(side stuffer)により、NYCO社からNYGLOSR 8ウォラストナイトとして商業化されたウォラストナイトを、表1に示す質量比で導入した;このウォラストナイトは、重量供給機内の損減によってサイドスタッファーに計量して導入した。
ウォラストナイトは、押出機のバレル6内で、溶融混合物全体に亘って分布させた。この新たな混合物を押出機のバレル7内で吸引により脱ガスさせた。この新たな混合物をバレル8内で圧縮し、冷却した。
押出機の温度プロフィールは、バレル1における無加熱/バレル2〜5における330℃/バレル6における315℃/バレル7における300℃およびバレル8における285℃であった。
スクリュー速度は、250rpmであった。
バレル8からの押出物を冷却し、通常の装置でペレット化した。
実施例 CE1:KRATONR FG1901Xオレフィンコポリマーを押出機に導入しなかった以外は、正確に実施例 E2におけるようにして進めた;上記オレフィンコポリマーは、群(III)のポリテレフタルアミドと等量で置換えた。
実施例 CE2:ウォラストナイトを押出機に導入しなかった以外は、正確に実施例 E2におけるようにして進めた;上記ウォラストナイトは、群(III)のポリテレフタルアミドと等量で置換えた。
実施例 E3およびE4においては、SOLVAY ADVANCED POLYMERS社からAMODELR ポリフタルアミドとして商業的に入手可能でもある群(IV)のポリテレフタルアミド樹脂を群(III)のポリテレフタルアミド樹脂の代りに使用した以外は、それぞれ正確に実施例 E1およびE2におけるようにして進めた。
実施例 CE3およびCE4 (比較用組成物)
実施例 CE3:KRATONR FG1901Xオレフィンコポリマーを押出機に導入しなかった以外は、正確に実施例 E4におけるようにして進めた;上記オレフィンコポリマーは、群(IV)のポリテレフタルアミドと等量で置換えた。
実施例 CE4:ウォラストナイトを押出機に導入しなかった以外は、正確に実施例 E4におけるようにして進めた;上記ウォラストナイトは、群(IV)のポリテレフタルアミドと等量で置換えた。
組成物(E1)、(E2)、(E3)および(E4) (本発明に従う)は、比較用組成物(CE1)、(CE2)、(CE3)および(CE4)を上回る幾つかの有益な特性を示しており、種々の物品、とりわけLED類の製造において有利に使用するのに適切であることが判明した。
反射率
3つのポリマー組成物、即ち、E2 (本発明に従う)、CE1およびCE2 (比較用組成物)を深く評価した。
可視光線スペクトル(400〜700nm)内の材料の反射率は、通常の反射体を製造するのに使用する材料の最も重要な性質ではないとしても、可視光線を正確に反射すべき極めて重要な基本的性質である。
材料の反射率は、測定する波長に依存する。
本発明の目的においては、可視光線スペクトル内の%で表す材料の総反射率を下記のように示すものとする:
RT = ( R420 + R440 + R460 + R480 + R500 + R520 + R540 + R560 + R580 + R600 + R620 + R640 + R660 + R680 + R700 ):15
上記式中、Rλは、波長λにおける材料の反射率である。
反射体用途においてとりわけ興味あるのは、420〜520nm波長領域における材料の反射率である(上記領域は、青色領域に相当するので)。この範囲の反射率は、下記によって定量し得る:
R420-520 = ( R420 + R440 + R460 + R480 + R500 + R520 ):6 (%で表す)
Rλは、上記で定義したとおりである。
直径 5.08cm (2インチ)および厚さ 3.175mm (1/8インチ)を有する組成物 E2 CE1およびCE2からなるディスクを、ノズルから供給まで、それぞれ337.8℃ (640°F)、332.2℃ (630°F)、326.7℃ (620°F)および318.3℃ (605°F)の加熱器領域を有するToyo 55T射出成形機を使用して成形した。
8°の入射角での各ディスクの反射率を、BYK Gardner Color-Sphere分光光度計を使用して、波長(400〜700nm)の関数として測定した。光源として、昼光を模倣するD65標準光源を測定には使用した。観測としては、10°観測を測定には使用した。反射鏡コンポーネントは含ませたが、スペクトルのUV部分は除外した。測定は、“大”測定面積(30mm)および“大”照射面積(36mm)で実施した。
初期反射率は、成形したときの各ディスクにおいて測定した。
結果は、下記の表3に示している。
熱およびUV線への同時暴露後の反射率
その後、各ディスクを、モデルESP-400C-5のBlue MオーブンおよびHONLE UV America社から商業的に入手し得、UV源としてハロゲン化金属Fランプを備えたUVASPOT 400/T UV硬化装置を使用して、150℃およびUV線に5時間同時暴露させた。オーブンは、150℃に前以って加熱した。各ディスクをUV源から14cmの距離でおいた;フィルターは、使用しなかった。各ディスクを1時間毎に回転させ、均一な暴露を確保した。5時間の暴露後、各ディスクをティッシュペーパーで包み、反射率試験に供した。
この結果も表3に示している。
CE2およびE2から、即ち、オレフィンコポリマーを含むポリアミド組成物から製造したディスクは、オレフィンコポリマーを含まないCE1から製造したディスクよりも良好に熱およびUV線への同時暴露に耐えていた。オレフィンコポリマーは、420〜520nm領域における反射率に関連して、熱およびUV線への同時暴露に対する耐性を増大させるのにとりわけ有効であることが注目された;このことは、反射体用途においてとりわけ興味あることである。
‐芳香族ポリアミド;
‐5質量%(組成物の総質量基準で)よりも多い、ネソケイ酸塩、ソロケイ酸塩、シクロケイ酸塩、テクトケイ酸塩およびイノケイ酸塩から選ばれる少なくとも1種の結晶質ケイ酸塩;および、
‐2質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の白色顔料;
を含み、モデルESP-400C-5のBlue MオーブンおよびUV源としてのハロゲン化金属Fランプを備えたUVASPOT 400/T UV硬化装置を使用して、14cmのUV源-組成物距離で何らフィルターを使用せずに150℃の熱およびUV線に5時間同時暴露させた場合に、55%よりも高い可視光線スペクトル中の総反射率RTを有し、RTが可視光線スペクトル中の反射率Rλを数平均することによって算出され、該反射率RλがBYK Gardner Color-Sphere分光光度計、D65標準光源および10°観測を使用して8°の入射角で測定される、ポリマー組成物に関する。
‐芳香族ポリアミド;
‐5質量%(組成物の総質量基準で)よりも多い、ネソケイ酸塩、ソロケイ酸塩、シクロケイ酸塩、テクトケイ酸塩およびイノケイ酸塩から選ばれる少なくとも1種の結晶質ケイ酸塩;および、
‐2質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の白色顔料;
を含み、モデルESP-400C-5のBlue MオーブンおよびUV源としてのハロゲン化金属Fランプを備えたUVASPOT 400/T UV硬化装置を使用して、14cmのUV源-組成物距離で何らフィルターを使用せずに150℃の熱およびUV線に5時間同時暴露させた場合に、40%よりも高い、好ましくは45%よりも高い420〜520mn波長領域中の反射率R420-520を有し、R420-520が420〜520mn波長領域中の反射率Rλを数平均することによって算出され、該反射率RλがBYK Gardner Color-Sphere分光光度計、D65標準光源および10°観測を使用して8°の入射角で測定される、ポリマー組成物に関する。
反射率以外の諸特性、即ち、引張強度、引張係数、熱変形温度、およびIZOD衝撃値を評価した。
組成物CE1およびE2から製造した試験片、即ち、ウォラストナイトを含むポリアミド組成物から製造した試験片は、ウォラストナイトを含まないCE2から製造した試験片と比較したとき、増大した引張強度および増大した引張係数を示した。
組成物CE1およびE2から製造した試験片は、ウォラストナイトを含まないCE2から製造した試験片と比較したとき、さらに、熱変形温度の上昇を示した。
組成物CE2は、とりわけその低い引張強度、その低い引張係数およびその低い熱変形温度故に、LED反射体を製造するのに通常適していない。
さらにまた、組成物CE2およびE2から製造した試験片、即ち、オレフィンコポリマーを含むポリアミド組成物から製造した試験片は、オレフィンコポリマーを含まないCE2から製造した試験片と比較したとき、増大したIZOD衝撃値を示した。
2 基礎ハウジング
3 導線フレーム
4 半導体チップ
5 接続線
6 空洞
7 空洞内壁
8 パワーLED
9 ヒートシンクスラグ
10 ハンダ接続部
Claims (10)
- 下記を含むポリマー組成物:
‐芳香族ポリアミド;
‐15質量%(組成物の総質量基準)よりも多い、10よりも高く、25以下の数平均縦横比αを有する粒子からなるウォラストナイト;
‐8質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の白色顔料;および、
‐1質量%(組成物の総質量基準)よりも多い少なくとも1種の、カルボキシル基により官能化させたオレフィンコポリマー、但し該コポリマーは90質量%よりも多いオレフィンに由来する繰返し単位を含み、かつエチレンに由来する繰返し単位を含む。 - 前記白色顔料が二酸化チタンである、請求項1記載のポリマー組成物。
- 前記官能化させたオレフィンコポリマーが、官能化させたスチレン-モノオレフィンブロックコポリマーおよび官能化させたスチレン-ジオレフィンブロックポリマーから選ばれる、請求項1または2記載のポリマー組成物。
- 前記官能化させたオレフィンコポリマーが、-20℃よりも低い少なくとも1つのガラス転移温度(10℃/分の傾斜による2回目の加熱中にDSCにより測定した)を有する、請求項1〜3のいずれか1項記載のポリマー組成物。
- 前記官能化させたオレフィンコポリマーを、前記ポリマー組成物中に、6質量%(ポリマー組成物の総質量基準)よりも多い量で、かつ15質量%(ポリマー組成物の総質量基準)未満の量で含ませる、請求項4記載のポリマー組成物。
- 前記ウォラストナイトが、少なくとも15の数平均縦横比αを有する粒子からなる、請求項1〜5のいずれか1項記載のポリマー組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載のポリマー組成物を含む物品。
- 前記物品がLEDである、請求項7記載の物品。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載のポリマー組成物の耐UV性を増大させるための添加剤としての、少なくとも1種のオレフィンコポリマーの使用であって、
該オレフィンコポリマーが、カルボキシル基により官能化させたオレフィンコポリマーであり、90質量%よりも多いオレフィンに由来する繰返し単位を含み、かつエチレンに由来する繰返し単位を含むことを特徴とする、該オレフィンコポリマーの使用。 - 前記官能化させたオレフィンコポリマーを、熱およびUV線への同時暴露に対する前記ポリマー組成物の耐性を増大させるために使用する、請求項9記載の使用。
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