JP6454639B2 - 反射材用ポリエステル樹脂組成物およびそれを含む反射板 - Google Patents
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Description
[1] 示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)もしくはガラス転移温度(Tg)が250℃以上であるポリエステル樹脂(A)30〜80質量%と、繊維断面の短径が3〜8μmであるガラス繊維(B)10〜35質量%と、白色顔料(C)5〜50質量%と、ヘテロ原子を含む官能基構造単位0.2〜1.8質量%を含むオレフィン重合体(D)0.3〜1.5質量%と、を含む反射材用ポリエステル樹脂組成物(ただし、(A)、(B)、(C)、および(D)の合計は100質量%である)。
[3] 前記脂環族ジアルコール成分単位(a−3)が、シクロヘキサン骨格を有する、[2]に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[4] ガラス繊維(B)の繊維断面の短径と長径との比(異形比)が、3〜8である、[1]〜[3]のいずれかに記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[5] オレフィン重合体(D)の官能基構造単位が、カルボン酸、エステル、エーテル、アルデヒド、ケトンから選ばれる官能基を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[6] オレフィン重合体(D)の官能基構造単位が、無水マレイン酸構造単位を含む、[5]に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[7] オレフィン重合体(D)が、ポリオレフィン由来の骨格部分を含み、前記ポリオレフィン由来の骨格部分がエチレンと炭素数3以上のオレフィンとの共重合体である、[1]〜[6]のいずれかに記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[8] さらにリンを含む酸化防止剤(E)を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[9] リンを含む酸化防止剤(E)を、ポリエステル樹脂(A)、ガラス繊維(B)、白色顔料(C)及びオレフィン重合体(D)の合計100質量部に対して0〜10質量部含む、[8]に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[10] 前記[1]に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物を含む反射板。
[11] 発光ダイオード素子用の反射板である、[10]に記載の反射板。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物は、ポリエステル樹脂(A)と、ガラス繊維(B)と、白色顔料(C)と、オレフィン重合体(D)と、を含有する。
反射材用ポリエステル樹脂組成物に含有されるポリエステル樹脂(A)は、少なくとも芳香族ジカルボン酸由来の成分単位と、環状骨格を有するジアルコール由来の成分単位とを含むことが好ましい。
[η]=ηSP/[C(1+kηSP)]
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:溶媒の流下秒数(秒)
k:定数(溶液濃度の異なるサンプル(3点以上)の比粘度を測定し、横軸に溶液濃度、縦軸にηsp/Cをプロットして求めた傾き)
ηSP=(t−t0)/t0
ポリエステル樹脂(A)は、例えば反応系内に分子量調整剤等を配合して、ジカルボン酸成分単位(a−1)と脂環族ジアルコール成分単位(a−3)とを反応させて得られる。上述のように、反応系内に分子量調整剤を配合することで、ポリエステル樹脂(A)の極限粘度を調整し得る。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物に含まれるガラス繊維(B)は、得られる成形体に強度、剛性および靭性などを付与する。特に、ガラス繊維(B)が細いほど、成形体である反射材に十分な機械物性、特に薄肉曲げ強度を付与することができる。また、成形体である反射材の収縮を抑制することができる。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物が含む白色顔料(C)は、ポリエステル樹脂(A)などと併用して樹脂組成物を白色化し、光反射機能を向上できるものであればよい。具体的には、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、鉛白、硫酸亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミナなどが挙げられる。反射材用ポリエステル樹脂組成物は、これらの白色顔料を、一種のみ含んでもよく、二種以上を含んでもよい。また、これらの白色顔料は、シランカップリング剤あるいはチタンカップリング剤などで処理されたものでもありうる。例えば、白色顔料は、ビニルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのシラン系化合物で表面処理されていてもよい。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物が含むオレフィン重合体(D)は、ポリオレフィン単位と、官能基構造単位とを有するオレフィン重合体である。官能基構造単位が有する官能基の例には、ヘテロ原子を含む官能基や、芳香族炭化水素基などが含まれる。好ましくは、オレフィン重合体(D)は、ポリオレフィン単位と、ヘテロ原子を含む官能基を含む構造単位(官能基構造単位)とを有する熱可塑性樹脂である。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物は、発明の効果を損なわない範囲で、用途に応じて、任意の添加剤、例えば、酸化防止剤(フェノール類、アミン類、イオウ類、リン類等)、耐熱安定剤(ラクトン化合物、ビタミンE類、ハイドロキノン類、ハロゲン化銅、ヨウ素化合物等)、光安定剤(ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、ベンゾフェノン類、ベンゾエート類、ヒンダードアミン類、オギザニリド類等)、他の重合体(ポリオレフィン類、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1−ブテン共重合体等のオレフィン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体等のオレフィン共重合体、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキシド、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、LCP等)、難燃剤(臭素系、塩素系、リン系、アンチモン系、無機系等)蛍光増白剤、可塑剤、増粘剤、帯電防止剤、離型剤、顔料、結晶核剤、種々公知の配合剤などを含んでもよい。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物は、ガラス繊維(B)以外の無機充填材を含んでもよい。無機充填材は、公知の無機充填材等でありうる。具体的には、繊維状、粉状、粒状、板状、針状、クロス状、マット状等の高いアスペクト比を有する形状の種々の無機補強材であることが好ましい。具体的には、ガラス繊維(B)以外のガラス繊維、カルボニル構造を有する無機化合物(例えば、炭酸カルシウムなどの炭酸塩のウィスカーなど)、ハイドロタルサイト、チタン酸カリウム等のチタン酸塩、ワラストナイト、ゾノトライトなどが挙げられる。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物は、ポリエステル樹脂(A)、ガラス繊維(B)、白色顔料(C)およびオレフィン重合体(D)の総量(100質量%)に対してポリエステル樹脂(A)が30〜80質量%、好ましくは30〜70質量%、より好ましくは40〜60質量%の割合で含むことが好ましい。ポリエステル樹脂(A)の含有率が前記の範囲にあると、成形性を損なうことなく、はんだリフロー工程に耐え得る耐熱性に優れた反射材用ポリエステル樹脂組成物を得ることができる。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物は、上記の各成分を、公知の方法、例えばヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダー、タンブラーブレンダーなどで混合する方法、あるいは混合後さらに一軸押出機、多軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどで溶融混練後、造粒あるいは粉砕する方法により製造することができる。
本発明の反射板は、上述の反射材用ポリエステル樹脂組成物を任意の形状に成形した成形体である。反射材用ポリエステル樹脂組成物は、流動性、成形性に優れる。本発明の反射板は、機械強度が高く、耐熱性に優れ、反射率が高く、経時的な反射率低下が少ないことから、種々の用途の反射板に好適である。特に半導体レーザーや発光ダイオード等の光源からの光線を反射する反射板に好適である。
(1)ポリエステル樹脂(A):以下の方法で調製したポリエステル樹脂(A)を用いた。
(2)ガラス繊維(B)
・ガラス繊維(B1):長さ3mm、繊維断面の短径6μmの真円形、アスペクト比(平均繊維長/平均繊維径)500(日本電気硝子(株)製ECS03T−790DE)
・ガラス繊維(B2):長さ3mm、繊維断面の短径7μm、繊維断面の長径28μm、異形比4(長径/短径)、アスペクト比(平均繊維長/平均繊維径)430(日東紡績(株)製CSG 3PA−830、シラン化合物処理品)
・ガラス繊維(B3):長さ3mm、繊維断面の短径9μmの真円形、アスペクト比300(平均繊維長/平均繊維径)(セントラル硝子(株)製ECS03−615、シラン化合物処理品)
(3)白色顔料(C):酸化チタン(粉末状、平均粒径0.21μm)
(4)オレフィン重合体(D):下の方法で調製したオレフィン重合体(D1)〜(D3)、もしくはエチレン・1−ブテン共重合体(D’)を用いた。
(5)酸化防止剤(E):アデカスタブPEP−36(アデカ(株))
ジメチルテレフタレートl06.2部と、1,4−シクロヘキサンジメタノール(シス/トランス比:30/70)94.6部との混合物に、テトラブチルチタネート0.0037部を加え、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、エステル交換反応をさせた。
[触媒溶液の調製]
十分に窒素置換したガラス製フラスコに、ビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドを0.63mg入れ、更にメチルアミノキサンのトルエン溶液(Al;0.13ミリモル/リットル)1.57ml、およびトルエン2.43mlを添加することにより触媒溶液を得た。
充分に窒素置換した内容積2リットルのステンレス製オートクレーブにヘキサン912mlおよび1−ブテン320mlを導入し、系内の温度を80℃に昇温した。トリイソブチルアルミニウム0.9ミリモル、および上記で調製した触媒溶液2.0ml(Zrとして0.0005ミリモル)を加え、さらにエチレンを圧入することにより重合を開始した。エチレンを連続的に供給することにより全圧を8.0kg/cm2−Gに保ち、80℃で30分間重合を行った。
密度=0.862g/cm3
MFR(ASTM D1238規格、190℃:2160g荷重)=0.5g/10分
1−ブテン構造単位含有率:4モル%
エチレン・1−ブテン共重合体(D')100質量部に、無水マレイン酸0.6質量部と過酸化物[パーヘキシン25B、日本油脂(株)製、商標]0.02質量部とを混合し、得られた混合物を230℃に設定した1軸押出機で溶融グラフト変性することによって下記の物性を有する変性エチレン・1−ブテン共重合体(オレフィン重合体(D1))を得た。
オレフィン重合体(D1)の無水マレイン酸グラフト変性量(官能基構造単位量)は0.55質量%であった。また135℃デカリン溶液中で測定した極限粘度[η]は1.98dl/gであった。
エチレン・1−ブテン共重合体(D’)と反応させる無水マレイン酸量を変更した以外は、オレフィン重合体(D1)と同様の方法により、変性エチレン・1−ブテン共重合体(オレフィン重合体(D2))を得た。変性エチレン・1−ブテン共重合体(オレフィン重合体(D2))の無水マレイン酸グラフト変性量(官能基構造単位量)は0.98質量%であった。また135℃デカリン溶液中で測定した極限粘度[η]は2.00dl/gであった。
エチレン・1−ブテン共重合体(D’)と反応させる無水マレイン酸量を変更した以外は、オレフィン重合体(D1)と同様の方法により、変性エチレン・1−ブテン共重合体(オレフィン重合体(D3))を得た。変性エチレン・1−ブテン共重合体(オレフィン重合体(D3))の無水マレイン酸グラフト変性量(官能基構造単位量)は1.91質量%であった。また135℃デカリン溶液中で測定した極限粘度[η]は1.84dl/gであった。
ポリエステル樹脂(A)、ガラス繊維(B1)、白色顔料(C)、オレフィン重合体(D)、酸化防止剤(E)を、表1に示す組成比率でタンブラーブレンダーを用いて混合した。混合物を、二軸押出機((株)日本製鋼所製TEX30α)にてシリンダー温度300℃で原料を溶融混錬した後、ストランド状に押出した。押し出し物を水槽で冷却後、ペレタイザーでストランドを引き取り、カットすることでペレット状組成物を得た。すなわち、良好なコンパウンド性を示すことを確認した。
表1に示す組成比率とした以外は、実施例1と同様にしてポリエステル樹脂を調製した。
樹脂組成物を、下記の射出成形機を用いて下記の成形条件で成形し、長さ64mm、幅6mm、厚さ0.8mmの試験片を調製した。試験片を、温度23℃、窒素雰囲気下で24時間放置した。次いで、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で曲げ試験機:NTESCO社製AB5、スパン26mm、曲げ速度5mm/分で曲げ試験を行い、強度、弾性率、たわみ量を測定した。
成形機:(株)ソディック プラステック、ツパールTR40S3A
成形機シリンダー温度:融点(Tm)+10℃
金型温度:150℃
樹脂組成物を、下記の成形機を用いて、下記の成形条件で射出成形して長さ30mm、幅30mm、厚さ0.5mmの試験片を調製した。得られた試験片を、ミノルタ(株)CM3500dを用いて、波長領域360nmから740nmの反射率を求めた。450nmの反射率を代表値として初期反射率を評価した。
成形機: 住友重機械工業(株)社製、SE50DU
シリンダー温度:融点(Tm)+10℃
金型温度:150℃
初期反射率を測定したサンプルを、150℃のオーブンに336時間放置した。このサンプルを初期反射率と同様の方法で反射率を測定し、加熱後反射率とした。
幅10mm、厚み0.5mmのバーフロー金型を使用して以下の条件で樹脂組成物を射出し、金型内の樹脂の流動長(mm)を測定した。
射出成形機:(株)ソディック プラステック、ツパールTR40S3A
射出設定圧力:2000kg/cm2
シリンダー設定温度:融点(Tm)+10℃
金型温度:30℃
樹脂組成物を、住友重機械工業製SE50型成形機を用いて射出成形して、295℃の温度でMD方向長さ50mm、TD方向長さ30mm、厚さが0.6mmの試験片を調製した。金型の温度は150℃とした。
樹脂組成物の調製に用いるガラス繊維(B)の断面を、走査型電子顕微鏡(日立社製S−4800)にて観察し、ガラス繊維(B)の異形比を算出した。
一方、当該樹脂組成物を射出成形して、厚み0.5mmの成形体(大きさ30mm×30mm)を得た。当該成形体の一部をアルゴンイオンビーム加工にて切り出し、走査型電子顕微鏡(日立社製S−4800)にて観察し、成形体中のガラス繊維(B)の異形比を算出した。
Claims (11)
- 示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)が250℃以上であるポリエステル樹脂(A)30〜80質量%と、
繊維断面の短径が3〜8μmであるガラス繊維(B)10〜35質量%と、
白色顔料(C)5〜50質量%と、
ヘテロ原子を含む官能基構造単位0.2〜1.8質量%を含むオレフィン重合体(D)0.3〜1.5質量%と、
を含む反射材用ポリエステル樹脂組成物(ただし、(A)、(B)、(C)、および(D)の合計は100質量%である)。 - ポリエステル樹脂(A)が、
テレフタル酸から誘導されるジカルボン酸成分単位30〜100モル%、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分単位0〜70モル%を含むジカルボン酸成分単位(a−1)と、
炭素原子数4〜20の脂環族ジアルコール成分単位(a−3)および/または脂肪族ジアルコール成分単位(a−4)と、を含むポリエステル樹脂(A−1)である、請求項1に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。 - 前記脂環族ジアルコール成分単位(a−3)が、シクロヘキサン骨格を有する、請求項2に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
- ガラス繊維(B)の繊維断面の長径と短径との比(異形比)が、3〜8である、請求項1に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
- オレフィン重合体(D)の官能基構造単位が、カルボン酸、エステル、エーテル、アルデヒド、ケトンから選ばれる官能基を含む、請求項1に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
- オレフィン重合体(D)の官能基構造単位が、無水マレイン酸構造単位を含む、請求項5に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
- オレフィン重合体(D)が、ポリオレフィン由来の骨格部分を含み、前記ポリオレフィン由来の骨格部分がエチレンと炭素数3以上のオレフィンとの共重合体である、請求項1に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
- さらにリンを含む酸化防止剤(E)を含む、請求項1に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
- リンを含む酸化防止剤(E)を、ポリエステル樹脂(A)、ガラス繊維(B)、白色顔料(C)及びオレフィン重合体(D)の合計100質量部に対して0〜10質量部含む、請求項8に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物を含む反射板。
- 発光ダイオード素子用の反射板である、請求項10に記載の反射板。
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