JP5783115B2 - 折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシートおよび電子・電気部品 - Google Patents

Description

本発明は、折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシートおよび電子・電気部品に関する。

従来から、難燃性を付与させたポリカーボネートシートは、優れた絶縁性能を利用して、電気・電子製品の内部絶縁部品として使用されている。特に最近では環境調和型の材料が望まれる風潮から臭素化合物難燃剤や塩素化合物難燃剤を使用しないノンハロゲン系の難燃シートが要望されている。
難燃性を付与されたポリカーボネートシートを内部絶縁部品として使用する場合は、部位によってシートを立体的に折り曲げて使用することがある。ポリカーボネートのような熱可塑性シートを折曲げる手法として、折り曲げ罫線を入れた後、所定の形状に折り曲げ加工する方法が広く用いられている。
電気・電子製品の内部絶縁部品として、立体的な折り曲げ加工を施した後に使用する場合は、シート自体の折り曲げ易さはもちろんのこと、微妙な修正を行う際に、曲げ直しの作業が行われる。その際に、折り曲げ耐性に乏しい場合は、折り曲げ部より破断や微細な亀裂が発生し、外観品質の低下や絶縁材料としての機能低下が発生してしまう問題があった。
特許文献１には、熱可塑性プラスチックシートを罫線曲げする際の凹溝の関係が記載されている。
特許文献２には、折り曲げ加工性に優れた難燃性樹脂組成物が記載されている。

特開２００７−５０５５６号公報 特開２００７−１５３９８３号公報

しかしながら、上記特許文献では、以下の点で改善の余地を有していた。
特許文献１においては、断面が台形状の折り曲げ罫線を所定の形状で付与させているが、台形状に罫線を付与するには刃先を加熱させる必要があり連続作業性に改善の余地があった。また、繰り返しの折り曲げ耐性に関する記載がなく規定されている条件によっては難燃剤を処方したポリカーボネート系シートの場合は、折り曲げ時に容易に破断するという課題があった。
特許文献２においては、難燃性を付与させたポリカーボネートの折り曲げ性を屈曲強度で記載されている。
本発明は、難燃性ポリカーボネートシートに所定の形状の折り曲げ罫線を入れることにより、折り曲げ部での亀裂が生じにくく、折り曲げ加工性に優れた難燃性ポリカーボネートシートを提供する。

このような目的は、以下の［１］〜［４］により達成される。
［１］ 厚さ０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下の難燃性絶縁ポリカーボネートシートに折り曲げ罫線が形成された難燃性絶縁ポリカーボネートシートにおいて、前記折り曲げ罫線を形成する凹溝が、以下の形状である折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシート。
（イ）円弧状の溝形状をしていること。
（ロ）曲率半径が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であること。
（ハ）深さが１０μｍ以上１００μｍ以下であること。
［２］ 前記難燃性絶縁ポリカーボネートシートは、ノンハロゲン難燃剤を含む［１］に記載の折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシート。
［３］ 前記難燃性ポリカーボネートシートに用いるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量が、１．８×１０^４以上１×１０^５以下である［１］または［２］に記載の折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシート。
［４］ ［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の折り曲げ罫線加工された難燃性絶縁ポリカーボネートを用いた電子・電気部品。

本発明によれば、難燃性絶縁ポリカーボネートシートに所定の形状の折り曲げ罫線を入れることにより、折り曲げ部での亀裂が生じにくく、折り曲げ加工性に優れた難燃性絶縁ポリカーボネートシートを提供することができる。

本発明の実施例の３６０°折り曲げ耐性評価方法を説明する図である。

本発明は、厚さ０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下の難燃性絶縁ポリカーボネートシートに折り曲げ罫線が形成された難燃性絶縁ポリカーボネートシートにおいて、前記折り曲げ罫線を形成する凹溝が、以下の形状である折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシートである。
（イ）円弧状の溝形状をしていること。
（ロ）曲率半径が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であること。
（ハ）深さが１０μｍ以上１００μｍ以下であること。

＜難燃性絶縁ポリカーボネートシート＞
本発明の難燃性絶縁ポリカーボネートシートは、ポリカーボネート樹脂と難燃剤を含むものである。
（ポリカーボネート樹脂）
本発明において使用されるポリカーボネート樹脂は、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、またはジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる。
上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールＡの他に、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−第三ブチルフェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシアリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、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−３，３’−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、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−３，３’−ジメチルジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、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−３，３’−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。これらは単独だけでなく２種類以上混合して使用してもよい。

本発明に使用されるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量は、１．８×１０^４以上３．５×１０^４以下である、好ましくは２．０×１０^４以上３．０×１０^４以下である。重量平均分子量が１．８×１０^４以下の場合は、ポリカーボネート樹脂の溶融粘度が低すぎるために押出法などの標準的な製法でのシート化困難であるとともに、ポリカーボネート樹脂そのものの強度が低下するため折り曲げ加工する用途には不適切である。
一方、重量平均分子量が３．５×１０⁴以上の場合は、ポリカーボネート樹脂の溶融粘
度が高すぎるため押出法などの標準的な製法でのシート化が困難となり不適切である。
本発明において、ポリカーボネート樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）の測定は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて行うことができ、測定条件は以下の通りである。
すなわち、テトラヒドロフランを溶媒として、ポリスチレンゲルを使用し、標準単分散ポリスチレンの構成曲線から下式による換算分子量較正曲線を用いて求められる。
Ｍｐｃ＝０．３５９１Ｍｐｓ^{１．０３８８}
（Ｍｐｃはポリカーボネートの分子量、Ｍｐｓはポリスチレンの分子量）

また、かかるポリカーボネート樹脂を製造するに際し分子量調節剤、触媒等を必要に応じて添加しても差し支えない。
なお、本発明においては、ポリカーボネート樹脂と他の樹脂とを併用することができる。本発明においては、耐熱性、加工性の観点からポリカーボネート樹脂を単独で用いることが好ましい。

本発明においてポリカーボネート樹脂と併用できるその他の樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ乳酸、スチレン系共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂およびセルロースエステル樹脂等が挙げられる。
上記ポリオレフィン樹脂としては、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレン、カルボン酸変性ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等が挙げられる。これらの樹脂は、１種または２種以上組み合わせて用いることができる。

（難燃剤）
本発明おいて使用されるノンハロゲン系難燃剤は、ポリカーボネート樹脂に対して難燃効果が認められている公知の各種難燃剤を用いることができる。また、ドイツのブルーエンジェル規制で許容されている０．５重量％以下のフッ素系化合物を含んでも良いものと定義する。
代表的なノンハロゲン系難燃剤としては、リン系化合物、金属塩系化合物、窒素系化合物、シリコーン系化合物、繊維状化合物、珪酸塩などの無機化合物などが挙げられる。
これらの難燃剤を単独または複数組み合わせて、ポリカーボネート樹脂に適当量配合することにより、ＵＬ９４燃焼性規格のＶ試験においてＶ−２以上、より好ましくはＶ−０に合格させることが可能である。

（難燃性絶縁ポリカーボネートシートの作製方法）
本発明の難燃性絶縁ポリカーボネートシートを製造する方法は、特に制限されないが、
好ましくは単軸押出機やニ軸押出機、コニーダー等の溶融混練装置を用いて溶融混練することにより得ることができる。
またその他の手法としてカレンダリング法、プレス法、キャスト法なども用いることができる。
これらの方法によってシート化する際に、必要に応じて、色材、熱安定剤、紫外線吸収材、酸化防止剤、滑剤、加工助剤、分散剤、帯電防止剤などを付与することもできる。

（折り曲げ罫線の形成方法）
次に、このようにして得られた難燃性絶縁ポリカーボネートシートに対する折り曲げ罫線の形成方法は、一般的な打抜加工の手法を用いればよく、特に制限されない。
一般的には押罫を用い、難燃性絶縁ポリカーボネートシートへ押罫形状を転写させる方法で加工される。押罫は、難燃性絶縁ポリカーボネートシートに対して打ち抜き加工が可能な金属製の材料を適宜選択すればよく、先端部分を所定の厚みおよび円弧形状に加工しておく。このような押罫を平面状の木型などの面板に垂直状に固定したものを抜き型とする。
さらに、上下の面板が平行に配置されたプレス加工機などを用いて、片方の面板に、難燃性絶縁ポリカーボネートシートを配置し、もう片方の面板に押罫を固定した抜き型を配置させる。プレス加工機を上下に移動させることにより、難燃性絶縁ポリカーボネートシートに対して折り曲げ罫線を付与させる。折り曲げ罫線の深さは、上下の変位量によって調整することが可能である。
また、電気・電子機器の内部部品として必要な形状の展開図と同形状のトムソン抜刃を作製し、必要な折り曲げ個所に押罫を配置したトムソン型の打抜型を用いて最終製品形状への打抜と折り曲げ罫線加工を同時に行うことも良く行われている。
この際、外周部分のトムソン抜き刃と押罫との間に段差をつけることと、上下の変位量によって、難燃性絶縁ポリカーボネートシートに対する折り曲げ罫線の深さを調整することができる。

（難燃性絶縁ポリカーボネートシートを用いて作製した電子・電気部品）
得られた折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシートは、効率的な空間使用効率が要求される薄型ＴＶなどの映像機器、プロジェクターなどのＯＡ機器、ＡＣアダプターなどの電子・電気機器の内部部品として、主に電源基盤を絶縁する目的で、立体的な所定の形状に折り曲げ加工された後に用いることができる。
通常、これらの電子・電気機器は、各部品を別々に作製した後に、組み立てられるため組み立て工程で微妙な角度や位置修正が必要なケースが生じるが、本発明の難燃性絶縁シートは繰り返しの折り曲げ性に優れるため、修正作業が生じても亀裂などによる品質低下が生じることなく使用できる。

以下、実施例により本発明を説明するが、これは単なる例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例では、以下の材料を用いた。なお、表１に使用した各材料の配合量は重量部である。
・ポリカーボネート樹脂Ａ：製品名：Ｅ−２０００、重量平均分子量：２７０００、三菱エンジニアリングプラスティックス株式会社製
・ポリカーボネート樹脂Ｂ：製品名：Ｈ−３０００、重量平均分子量：２００００、三菱エンジニアリングプラスティックス株式会社製
・難燃剤Ａ（メラミンシヌレート）：製品名：ＭＣ−６０００、日産化学株式会社製
・難燃剤Ｂ（リン酸エステル）：製品名：ＳＰＳ−１００、大塚化学株式会社製
・難燃剤Ｃ（ポリテトラフルオロエチレン）：製品名：ポリフロンＭＰＡ ＦＡ−５００Ｈ、ダイキン工業株式会社製
・難燃剤Ｄ（ポリオルガノシロキサン）：製品名：２１７ＦＬＡＫＥ，東レ・ダウコーニング株式会社製

［実施例１］
表１の組成にしたがって、２軸押出機（４６ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝４２）により溶融混練し、ペレットを製造した。製造したペレットを２軸押出機とＴ型ダイス、ポリシングロール等を用いてシート状に押し出し、シート厚さ０．８５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍのそれぞれの厚みの難燃性絶縁ポリカーボネートを得た。
得られた難燃性絶縁ポリカーボネートシートを以下の方法により折り曲げ罫線加工および各種評価を実施した。評価結果を表１に示した。

・折り曲げ罫線加工
上下の面板が平行に配置されたプレス加工機を用いて、下面板に、難燃性絶縁ポリカーボネートシートを配置し、上面板に所定の形状を付与させた押罫を固定した抜き型を配置させる。プレス加工機の上面板を下降させることにより、難燃性絶縁ポリカーボネートシートに対して折り曲げ罫線を付与させた。
押罫の幅と先端形状は、表1に示した折り曲げ罫線の幅と先端形状と同形状とし、折り
曲げ罫線の深さは、プレス加工機の変位量によって調整させた。

［評価項目］
≪９０°折り曲げ性評価≫
１０ｃｍ×１０ｃｍの難燃性絶縁ポリカーボネートシートの中心部に折り曲げ罫線を付与させた試験片と９０°のアングルを用意し、手を沿わせながら折り曲げ罫線が内側になる方向にシートを折り曲げた。折り曲げた時に直線的に折り曲げ加工出来た場合を合格、スプリングバックが発生して折り曲がらなかった場合、直線的に曲げられなかった場合、または折り曲げ加工部にクラック、割れを生じた場合を不合格とした。
≪３６０°折り曲げ耐性評価≫
図１に示すように、５０ｍｍ×１５０ｍｍの難燃性絶縁ポリカーボネートシートの中心部に折り曲げ罫線を付与させた試験片に対して、手を沿わせながら折り曲げ罫線が内側になる方向にシートを１８０°折り曲げてシートが重なる状態にした（曲げ作業１（ａ）〜（ｃ））。
次に折り曲げられたシートを１８０°広げることで元の状態に戻し（曲げ作業２（ｄ））、裏返し（ｅ）、今度は反対方向に１８０°折り曲げてシートが重なる状態にした（曲げ作業３（ｆ）〜（ｅ））。
次に折り曲げられたシートを１８０°広げることで元の状態に戻した（曲げ作業４（ｈ））。一連の作業（曲げ作業１〜４）を３６０°曲げ１回と規定し、各曲げ作業ごとに折り曲げ部分の全面また一部分に亀裂や割れの発生有無を確認しながら、３６０°曲げ１回以上を合格、１回未満を不合格とした。
≪燃焼性評価≫
押出した各シートからＵＬ９４に準じた試験片を作製し、垂直燃焼試験を実施した。

［実施例２〜８、比較例１〜５］
表１に記載の材料、添加量、罫線サイズとした以外は、実施例１と同様に試験片を作製し、実施例１と同様の評価を実施した。評価結果を表１に示した。

Claims (4)

1. 厚さ０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下の難燃性絶縁ポリカーボネートシートに折り曲げ罫線が形成された難燃性絶縁ポリカーボネートシートにおいて、前記折り曲げ罫線を形成する凹溝が、以下の形状である折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシート。
   （イ）円弧状の溝形状をしていること。
   （ロ）曲率半径が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であること。
   （ハ）深さが１０μｍ以上１００μｍ以下であること。
2. 前記難燃性絶縁ポリカーボネートシートは、ノンハロゲン難燃剤を含む請求項１に記載の折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシート。
3. 前記難燃性絶縁ポリカーボネートシートに用いるポリカーボネート樹脂の重量平均分子量が、１．８×１０^４以上３．５×１０^４以下である請求項１または２に記載の折り曲げ罫線入り難燃性絶縁ポリカーボネートシート。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の折り曲げ罫線加工された難燃性絶縁ポリカーボネートシートを用いて作製した電子・電気部品。
   

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