JP6797124B2 - 液晶ポリエステル組成物、成形体及びコネクター - Google Patents

液晶ポリエステル組成物、成形体及びコネクター Download PDF

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Description

本発明は、液晶ポリエステル組成物、これを成形してなる成形体及びコネクターに関する。
本願は、2015年9月25日に、日本に出願された特願2015−187547号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
液晶ポリエステルは、溶融流動性に優れ、耐熱性や強度・剛性が高いことから、電気・電子部品を製造するための射出成形材料として好適に用いられており、例えば、コネクター等の製造に好適である。しかし、液晶ポリエステルは、成形時にその分子鎖が流動方向に配向し易いため、成形体に収縮率・膨張率や機械物性の異方性が生じ易いという問題点がある。このような問題点を解消すべく、液晶ポリエステルにマイカを配合して得られた液晶ポリエステル組成物を用いて、射出成形を行うことが検討されている(例えば特許文献1参照)。
特開平03−167252号公報
しかし、上述のような液晶ポリエステルと、マイカ等の板状無機フィラーとを含む従来の液晶ポリエステル組成物は、異方性の発生が抑制された成形体を与えるものの、成形体をハンダ付け等で高温下に曝したときに、表面が膨れる、所謂ブリスターが発生し易いという問題点があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、液晶ポリエステル及び板状無機フィラーを含み、高温条件下でブリスターが発生し難い成形体を与える液晶ポリエステル組成物、及び前記液晶ポリエステル組成物を成形してなる成形体を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採用する。
[1]液晶ポリエステル及び板状無機フィラーを含む液晶ポリエステル組成物であって、前記板状無機フィラーは、その10gをpH7.0の90mLのイオン交換水と混合して水分散液を調製したときに、前記水分散液の溶液部分のpHが7.0〜9.0となるものであり、前記板状無機フィラーの粒径D90が20〜140μmである、液晶ポリエステル組成物。
[2]前記板状無機フィラーの含有量が、前記液晶ポリエステルの含有量100質量部に対して、10〜250質量部である、[1]に記載の液晶ポリエステル組成物。
[3]前記板状無機フィラーがマイカである、[1]又は[2]に記載の液晶ポリエステル組成物。
[4]前記板状無機フィラーの粒径D90が30〜80μmである、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物。
[5]前記液晶ポリエステルが、下記一般式(1)で表される繰返し単位と、下記一般式(2)で表される繰返し単位と、下記一般式(3)で表される繰返し単位とを有する、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物。
(1)−O−Ar−CO−
(2)−CO−Ar−CO−
(3)−X−Ar−Y−
[式(1)〜(3)中、Arは、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ar及びArは、互いに独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記一般式(4)で表される基を表す。X及びYは、互いに独立に、酸素原子又はイミノ基を表す。Ar、Ar又はArで表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜28のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基で置換されていてもよい。]
(4)−Ar−Z−Ar
[式(4)中、Ar及びArは、互いに独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又は炭素数1〜28のアルキリデン基を表す。]
[6][1]〜[5]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物を成形してなる成形体。
[7][1]〜[5]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物を成形してなるコネクター。
[8][1]〜[6]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物を成形して液晶ポリエステルの成形体を得る、成形体の製造方法。
[9][1]〜[6]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物を成形してコネクターを得る、コネクターの製造方法。
本発明によれば、液晶ポリエステル及び板状無機フィラーを含み、高温条件下でブリスターが発生し難い成形体を与える液晶ポリエステル組成物、前記液晶ポリエステル組成物を成形してなる成形体、及び前記液晶ポリエステル組成物を成形してなるコネクターが提供される。
本発明の一実施形態のコネクターを模式的に示す斜視図である。 図1に示すコネクターの要部を示す拡大正面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
<液晶ポリエステル組成物>
本実施形態の液晶ポリエステル組成物は、液晶ポリエステル及び板状無機フィラーを含む液晶ポリエステル組成物であって、前記板状無機フィラーは、その10gをpH7.0の90mLのイオン交換水と混合して水分散液を調製したときに、前記水分散液の溶液部分のpHが7.0〜9.0となるものであり、前記板状無機フィラーの粒径D90が20〜140μmのものである。
本実施形態の液晶ポリエステル組成物は、板状無機フィラーとして、上記のようなpH特性と粒径D90とを有するものを用いることで、高温条件下でブリスターが発生し難い(以下、「耐ブリスター性が高い」ということがある。)成形体とすることができる。本実施形態は、板状無機フィラーを用いて得られた成形体における、高温条件下でのブリスターの発生のし易さが、類似の大きさ及び組成を有する板状無機フィラーを用いた場合であっても変動すること、その変動の原因が板状無機フィラーの酸性度と粒径D90の相違に基づくことを見出したことにより、為されたものである。
[液晶ポリエステル]
前記液晶ポリエステルは、溶融状態で液晶性を示す液晶ポリエステルである。前記液晶ポリエステルは、450℃以下の温度で溶融するものであることが好ましい。なお、液晶ポリエステルは、液晶ポリエステルアミドであってもよいし、液晶ポリエステルエーテルであってもよいし、液晶ポリエステルカーボネートであってもよいし、液晶ポリエステルイミドであってもよい。液晶ポリエステルは、原料モノマーとして芳香族化合物のみを用いてなる全芳香族液晶ポリエステルであることが好ましい。
液晶ポリエステルの典型的な例としては、芳香族ヒドロキシカルボン酸と芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物とを縮重合させてなるもの、複数種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を重合させてなるもの、芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物とを重合させてなるもの、又はポリエチレンテレフタレート等のポリエステルと芳香族ヒドロキシカルボン酸とを重合させてなるものが挙げられる。ここで、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンは、互いに独立に、その一部又は全部に代えて、その重合可能な誘導体が用いられてもよい。
芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸のような、カルボキシ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、カルボキシ基をアルコキシカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基に変換してなるもの(エステル)、カルボキシ基をハロホルミル基に変換してなるもの(酸ハロゲン化物)、又はカルボキシ基をアシルオキシカルボニル基に変換してなるもの(酸無水物)が挙げられる。芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジオール又は芳香族ヒドロキシアミンのような、ヒドロキシ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、ヒドロキシ基をアシル化してアシルオキシ基に変換してなるもの(アシル化物)が挙げられる。芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンのような、アミノ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、アミノ基をアシル化してアシルアミノ基に変換してなるもの(アシル化物)が挙げられる。
液晶ポリエステルは、下記一般式(1)で表される繰返し単位(以下、「繰返し単位(1)」ということがある。)を有することが好ましく、繰返し単位(1)と、下記一般式(2)で表される繰返し単位(以下、「繰返し単位(2)」ということがある。)と、下記一般式(3)で表される繰返し単位(以下、「繰返し単位(3)」ということがある。)と、を有することがより好ましい。
(1)−O−Ar−CO−
(2)−CO−Ar−CO−
(3)−X−Ar−Y−
[式(1)〜(3)中、Arは、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ar及びArは、互いに独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記一般式(4)で表される基を表す。X及びYは、互いに独立に、酸素原子又はイミノ基(−NH−)を表す。Ar、Ar又はArで表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜28のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基で置換されていてもよい。]
(4)−Ar−Z−Ar
[式(4)中、Ar及びArは、互いに独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又は炭素数1〜28のアルキリデン基を表す。]
水素原子と置換可能な前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が挙げられる。
水素原子と置換可能な炭素数1〜28の前記アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基又はn−デシル基等が挙げらる。前記アルキル基の炭素数は、1〜10であることが好ましい。
水素原子と置換可能な炭素数6〜12の前記アリール基の例としては、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、若しくはp−トリル基等のような単環式芳香族基、又は、1−ナフチル基、若しくは2−ナフチル基等のような縮環式芳香族基が挙げられる。
Ar、Ar又はArで表される前記基中の1個以上の水素原子がこれらの基で置換されている場合、その置換数は、Ar、Ar又はArで表される前記基ごとに、互いに独立に、好ましくは1個又は2個であり、より好ましくは1個である。
炭素数1〜28の前記アルキリデン基の例としては、メチレン基、エチリデン基、イソプロピリデン基、n−ブチリデン基又は2−エチルヘキシリデン基等が挙げらる。前記アルキリデン基の炭素数は1〜10であることが好ましい。
繰返し単位(1)は、所定の芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する繰返し単位である。
繰返し単位(1)としては、Arが1,4−フェニレン基であるもの(p−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位)、又はArが2,6−ナフチレン基であるもの(6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する繰返し単位)が好ましい。
繰返し単位(2)は、所定の芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位である。
繰返し単位(2)としては、Arが1,4−フェニレン基であるもの(テレフタル酸に由来する繰返し単位)、Arが1,3−フェニレン基であるもの(イソフタル酸に由来する繰返し単位)、Arが2,6−ナフチレン基であるもの(2,6−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位)、又はArがジフェニルエーテル−4,4’−ジイル基であるもの(ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸に由来する繰返し単位)が好ましい。
繰返し単位(3)は、所定の芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン又は芳香族ジアミンに由来する繰返し単位である。
繰返し単位(3)としては、Arが1,4−フェニレン基であるもの(ヒドロキノン、p−アミノフェノール又はp−フェニレンジアミンに由来する繰返し単位)、又はArが4,4’−ビフェニリレン基であるもの(4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4−アミノ−4’−ヒドロキシビフェニル若しくは4,4’−ジアミノビフェニルに由来する繰返し単位)が好ましい。
液晶ポリエステルの繰返し単位(1)の含有量は、液晶ポリエステルを構成する全繰返し単位の合計量(液晶ポリエステルを構成する各繰返し単位の質量をその各繰返し単位の式量で割ることにより、各繰返し単位の物質量相当量(モル)を求め、それらを合計した値)に対して、好ましくは30モル%以上、より好ましくは30〜80モル%、さらに好ましくは40〜70モル%、特に好ましくは45〜65モル%である。
液晶ポリエステルは、繰返し単位(1)の含有量が多いほど、溶融流動性、耐熱性、強度・剛性が向上し易い。含有量が80モル%を超える場合等のようにあまり多いと、溶融温度や溶融粘度が高くなり易く、成形に必要な温度が高くなり易い。
液晶ポリエステルの繰返し単位(2)の含有量は、液晶ポリエステルを構成する全繰返し単位の合計量に対して、好ましくは35モル%以下、より好ましくは10〜35モル%、さらに好ましくは15〜30モル%、特に好ましくは17.5〜27.5モル%である。
液晶ポリエステルの繰返し単位(3)の含有量は、液晶ポリエステルを構成する全繰返し単位の合計量に対して、好ましくは35モル%以下、より好ましくは10〜35モル%、さらに好ましくは15〜30モル%、特に好ましくは17.5〜27.5モル%である。
液晶ポリエステルにおいては、繰返し単位(2)の含有量と繰返し単位(3)の含有量との割合は、[繰返し単位(2)の含有量]/[繰返し単位(3)の含有量](モル/モル)で表して、好ましくは0.9/1〜1/0.9、より好ましくは0.95/1〜1/0.95、さらに好ましくは0.98/1〜1/0.98である。
なお、前記液晶ポリエステルは、繰返し単位(1)〜(3)を、互いに独立に、1種のみ有してもよいし、2種以上有してもよい。液晶ポリエステルは、繰返し単位(1)〜(3)以外の繰返し単位を1種又は2種以上有してもよいが、その含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、好ましくは0〜10モル%、より好ましくは0〜5モル%である。
液晶ポリエステルは、繰返し単位(3)として、X及びYがそれぞれ酸素原子であるものを有することが好ましい。繰返し単位(3)として、X及びYがそれぞれ酸素原子であるものを有するとは、すなわち、所定の芳香族ジオールに由来する繰返し単位を有することである。この構成により、液晶ポリエステルの溶融粘度が低くなり易いので好ましい。繰返し単位(3)として、X及びYがそれぞれ酸素原子であるもののみを有することが、より好ましい。
液晶ポリエステルは、これを構成する繰返し単位に対応する原料モノマーを溶融重合させ、得られた重合物(以下、「プレポリマー」ということがある。)を固相重合させることにより、製造することが好ましい。これにより、耐熱性、強度、及び剛性が高い高分子量の液晶ポリエステルを操作性良く製造できる。溶融重合は、触媒の存在下で行ってもよく、前記触媒の例としては、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、若しくは三酸化アンチモン等の金属化合物、又は、4−(ジメチルアミノ)ピリジン、若しくは1−メチルイミダゾール等の含窒素複素環式化合物が挙げられる。前記触媒としては、含窒素複素環式化合物が好ましい。
液晶ポリエステルの以下で定義される流動開始温度は、270℃以上であることが好ましく、270〜400℃であることがより好ましく、280〜400℃であることがさらに好ましい。液晶ポリエステルは、流動開始温度が高いほど、耐熱性や強度・剛性が向上し易いため、流動開始温度が270℃以上であることが好ましい。流動開始温度が400℃を超える場合等のようにあまり高いと、溶融させるために高温を要し、成形時に熱劣化し易くなったり、溶融時の粘度が高くなり、流動性が低下したりする。
なお、流動開始温度は、フロー温度又は流動温度とも呼ばれ、毛細管レオメーターを用いて、9.8MPa(100kg/cm)の荷重下、4℃/分の速度で昇温しながら、液晶ポリエステルを溶融させ、内径1mm及び長さ10mmのノズルから押し出すときに、4800Pa・s(48000ポイズ)の粘度を示す温度であり、液晶ポリエステルの分子量の目安となるものである(小出直之編、「液晶ポリマー−合成・成形・応用−」、株式会社シーエムシー、1987年6月5日、p.95参照)。
前記液晶ポリエステル組成物が含む液晶ポリエステルは、1種のみでもよいし、2種以上でもよい。
前記液晶ポリエステル組成物が2種以上の液晶ポリエステルを含む場合には、流動開始温度が互いに異なる液晶ポリエステル(A)及び液晶ポリエステル(B)を少なくとも含むことが好ましい。
液晶ポリエステル(A)の流動開始温度は、310〜400℃であることが好ましく、320〜400℃であることがより好ましく、330〜400℃であることがさらに好ましい。流動開始温度が前記下限値以上であることで、液晶ポリエステル(A)の耐熱性がより高くなる。
液晶ポリエステル(B)の流動開始温度は、270〜370℃であることが好ましく、280〜370℃であることがより好ましく、300〜370℃であることがさらに好ましい。流動開始温度が前記下限値以上であることで、液晶ポリエステル(B)の耐熱性がより高くなる。
液晶ポリエステル(A)の流動開始温度と液晶ポリエステル(B)の流動開始温度との差は、10〜60℃であることが好ましく、20〜60℃であることがより好ましく、25〜60℃であることがさらに好ましい。流動開始温度の差がこのような範囲であることで、前記液晶ポリエステル組成物の薄肉流動性がより高くなり、成形加工性もより良好となる。
前記液晶ポリエステル組成物における、液晶ポリエステル(B)の含有量は、液晶ポリエステル(A)の含有量100質量部に対して、10〜200質量部であることが好ましく、10〜150質量部であることがより好ましく、10〜120質量部であることがさらに好ましい。液晶ポリエステル(B)の前記含有量がこのような範囲であることで、前記液晶ポリエステル組成物の薄肉流動性がより高くなり、成形加工性もより良好となる。
前記液晶ポリエステル組成物は、液晶ポリエステル(A)及び液晶ポリエステル(B)のいずれか一方又は両方を含む場合、これら以外のその他の液晶ポリエステルを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。液晶ポリエステル(A)又は液晶ポリエステル(B)以外の液晶ポリエステルは、含んでいないことがより好ましい。
例えば、前記液晶ポリエステル組成物が、液晶ポリエステル(A)及び液晶ポリエステル(B)のいずれか一方又は両方を含む場合、液晶ポリエステル(A)及び液晶ポリエステル(B)は、いずれも1種のみでもよいし、2種以上でもよい。そして、前記液晶ポリエステル組成物が含む、液晶ポリエステル(A)又は液晶ポリエステル(B)以外の液晶ポリエステルも、1種のみでもよいし、2種以上でもよい。
[板状無機フィラー]
前記板状無機フィラーは、その10gをpH7.0の90mLのイオン交換水と混合して水分散液を調製したときに、前記水分散液(前記板状無機フィラーの10質量%のイオン交換水分散液ともいう)の溶液部分のpH(以下、単に「水分散液のpH」ということがある。)が7.0〜9.0となるものである。板状無機フィラーが、前記水分散液のpHがこのような範囲になるような組成を有していることで、液晶ポリエステルの加水分解が抑制され、前記液晶ポリエステル組成物を成形して得られた成形体は、耐ブリスター性が高くなる。
液晶ポリエステルの加水分解は、例えば、後述する押し出しによってペレット化した前記液晶ポリエステル組成物を製造する場合、前記液晶ポリエステル組成物を成形して成形体を製造する場合等において、発生し易いが、本実施形態においては、これら加水分解が抑制される。
なお、本明細書においては、特に断りのない限り、単なる「水分散液」との記載は、ここで説明している、溶液部分のpHが7.0〜9.0となる水分散液を意味するものとする。
前記効果がより高くなる点から、板状無機フィラーの前記水分散液のpHは、7.3〜9.0であることが好ましく、7.6〜9.0であることがより好ましく、7.7〜9.0であることがさらに好ましく、7.8〜9.0であることが特に好ましい。
板状無機フィラーの前記水分散液のpHは、前記水分散液の温度が18〜25℃であるの場合の測定値であることが好ましい。
前記水分散液は、板状無機フィラーの全量とイオン交換水の全量とを混合した後、板状無機フィラーが均一に分散した状態にあるもの、又は板状無機フィラーが均一に分散した状態を経たものが好ましい。
前記板状無機フィラー及びイオン交換水の混合方法は、これら成分が十分に混合される限り特に限定されず、例えば、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法や、超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
前記水分散液の溶液部分としては、例えば、前記水分散液を静置することで得られた上澄みや、前記水分散液をろ過することで得られたろ液等が挙げられる。
本実施形態においては、前記板状無機フィラーとして、例えば、上述のpH条件を満たすものをそのまま用いてもよいし、上述のpH条件を満たさない板状無機フィラーに対して、pH調節処理を行うことで、上述のpH条件を満たすようになったものを用いてもよく、上述のpH条件を満たすものに対して、上述のpH条件を満たすようにpH調節処理を行って得られたものを用いてもよい。
上述の板状無機フィラーに対して行うpH調節処理の例としては、板状無機フィラーをpHが7.0〜9.0の溶液で洗浄する処理、板状無機フィラーの水分散液(以下、この水分散液を、pHを規定する上述の水分散液と区別するために「pH調節用水分散液」ということがある。)を調製して、このpH調節用水分散液に酸又は塩基を添加してpHを7.0〜9.0とした後、板状無機フィラーを取り出す処理等が挙げられる。
前記板状無機フィラーは、上述のpH条件を満たすのに加え、さらに、粒径D90が20〜140μmのものである。板状無機フィラーの粒径D90がこのような範囲であることで、液晶ポリエステルの加水分解が抑制され、前記液晶ポリエステル組成物を成形して得られた成形体は、耐ブリスター性が高くなる。板状無機フィラーの粒径D90が前記下限値以上である場合には、板状無機フィラーの比表面積が小さくなることで、液晶ポリエステルの加水分解が抑制される。
なお、本明細書において、「粒径D90」とは、レーザー回折/散乱式粒径分布測定装置を用いて測定した、板状無機フィラーの体積基準の累積粒径分布において、累積90%に相当する粒径である。
前記効果がより高くなる点から、板状無機フィラーの粒径D90は、30〜80μmであることが好ましく、34〜77μmであることがより好ましい。
前記板状無機フィラーの粒径D90は、例えば、フィラー原石を粉砕するときに、板状無機フィラーの粒径を調節する方法、フィラー原石を粉砕した後、分級によって、板状無機フィラーの粒径を調節する方法等で、調節できる。
前記板状無機フィラーは、上述の条件を満たすものであれば特に限定されないが、その例としては、マイカ、グラファイト、ウォラストナイト、ガラスフレーク、硫酸バリウム又は炭酸カルシウム等が挙げられる。マイカは、白雲母であってもよいし、金雲母であってもよいし、フッ素金雲母であってもよいし、四ケイ素雲母であってもよい。
前記板状無機フィラーは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記の中でも、前記板状無機フィラーはマイカであることが好ましい。
前記液晶ポリエステル組成物の前記板状無機フィラーの含有量は、前記液晶ポリエステルの含有量100質量部に対して、10〜250質量部であることが好ましく、20〜200質量部であることがより好ましく、20〜150質量部であることがさらに好ましく、30〜100質量部であることが特に好ましい。板状無機フィラーの前記含有量がこのような範囲であることで、前記液晶ポリエステル組成物を成形して得られた成形体は、耐ブリスター性がより高くなる。
また、前記板状無機フィラーの含有量は、前記液晶ポリエステル組成物の他の組成100質量部に対して、3〜250質量部であることが好ましい。
(他の成分)
前記液晶ポリエステル組成物は、前記液晶ポリエステル及び板状無機フィラー以外に他の成分を含んでいてもよい。
前記他の成分の例としては、前記板状無機フィラー以外の無機フィラー、又は添加剤等が挙げられる。
前記他の成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記板状無機フィラー以外の無機フィラーの例としては、繊維状無機フィラー、又は粒状無機フィラー等が挙げられる。
前記繊維状無機フィラーの例としては、ガラス繊維;パン系炭素繊維、若しくはピッチ系炭素繊維等の炭素繊維;シリカ繊維、アルミナ繊維、若しくはシリカアルミナ繊維等のセラミック繊維;又は、ステンレス繊維等の金属繊維が挙げられる。前記繊維状無機フィラーの例としては、チタン酸カリウムウイスカー、チタン酸バリウムウイスカー、ウォラストナイトウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、窒化ケイ素ウイスカー、又は炭化ケイ素ウイスカー等のウイスカーも挙げられる。
前記粒状無機フィラーの例としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、ガラスビーズ、ガラスバルーン、窒化ホウ素、炭化ケイ素又は炭酸カルシウム等が挙げられる。
前記液晶ポリエステル組成物において、前記板状無機フィラー以外の無機フィラーの含有量は、液晶ポリエステルの含有量100質量部に対して、好ましくは0〜150質量部である。
前記添加剤の例としては、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤、難燃剤又は着色剤等が挙げられる。
前記液晶ポリエステル組成物の前記添加剤の含有量は、液晶ポリエステルの含有量100質量部に対して、好ましくは0〜5質量部である。
前記液晶ポリエステル組成物は、例えば、前記液晶ポリエステル若しくは板状無機フィラー、又は必要に応じて前記他の成分を、一括で又は適当な順序で混合することにより得られる。このときの混合方法は特に限定されないが、タンブラーミキサー、又はヘンシェルミキサー等の公知の攪拌装置を用いる混合方法が挙げられる。
また、得られた前記混合物を、押出機等を用いて溶融混練し、混練物をストランド状に押し出して、ペレット化したものを前記液晶ポリエステル組成物としてもよい。
前記押出機は、シリンダーと、シリンダー内に配置された1本以上のスクリュウと、シリンダーに設けられた1箇所以上の供給口と、を有するものが好ましく、さらに、シリンダーに1箇所以上のベント部が設けられたものがより好ましい。
溶融混練時の温度は、特に限定されないが、好ましくは200〜400℃であり、より好ましくは250〜370℃である。
<成形体>
本実施形態の成形体は、前記液晶ポリエステル組成物を成形してなるものである。
前記成形体の製造方法は、前記液晶ポリエステル組成物を成形する。前記液晶ポリエステル組成物を成形する方法としては、溶融成形法が好ましく、溶融成形法の例としては、射出成形法;Tダイ法若しくはインフレーション法等の押出成形法;圧縮成形法;ブロー成形法;真空成形法;又はプレス成形法等が挙げられる。これらの中でも、前記組成物の成形法は、射出成形法であることが好ましい。
前記液晶ポリエステル組成物の成形条件は特に限定されず、成形法に応じて適宜選択すればよい。例えば、射出成形法で成形する場合には、射出成形機のシリンダー温度を好ましくは250〜400℃、金型温度を好ましくは20〜180℃として成形するとよい。
本実施形態の成形体は、前記液晶ポリエステル組成物を用いていることで、耐ブリスター性が高い。成形体の耐ブリスター性、すなわち、高温条件下での成形体におけるブリスターの発生のし易さは、例えば、成形体のハンダ耐熱性の高さで確認できる。
一例を挙げると、本実施形態の成形体として、実施例で後述するような、JIS K7113(1/2)号ダンベル試験片(厚さ1.2mm)を作製し、この試験片10個を、270℃に加熱したハンダ浴に60秒浸漬し、取出した後、これら10個の前記試験片の表面を目視観察し、表面にブリスターが見られるものの個数を確認した場合、前記個数は好ましくは4個以下、より好ましくは3個以下となる。
また、本実施形態の成形体は、例えば、液晶ポリエステルの種類を選択することで、耐熱性が高くなる。例えば、本実施形態の成形体として、実施例で後述するような幅6.4mm、長さ127mm、厚さ12.7mmの棒状試験片を作製した場合、ASTM D648に従って、荷重1.82MPa、昇温速度2℃/分の条件で測定したときのこの試験片の荷重たわみ温度は、好ましくは230℃以上、より好ましくは234℃以上となり、例えば、270℃以上、280℃以上等とすることも可能である。
本実施形態の成形体で構成される製品、機器、部品又は部材の例としては、光ピックアップボビン、若しくはトランスボビン等のボビン;リレーケース、リレーベース、リレースプルー、若しくはリレーアーマチャー等のリレー部品;RIMM、DDR、CPUソケット、S/O、DIMM、Board to Boardコネクター、FPCコネクター、若しくはカードコネクター等のコネクター;ランプリフレクター、若しくはLEDリフレクター等のリフレクター;ランプホルダー、若しくはヒーターホルダー等のホルダー;スピーカー振動板等の振動板;コピー機用分離爪、若しくはプリンター用分離爪等の分離爪;カメラモジュール部品;スイッチ部品;モーター部品;センサー部品;ハードディスクドライブ部品;オーブンウェア等の食器;車両部品;電池部品;航空機部品;又は、半導体素子用封止部材、若しくはコイル用封止部材等の封止部材等が挙げられる。
なかでも、本実施形態の成形体は、コネクターであることが好ましく、射出成形法で成形して得られたコネクターであることがより好ましい。ここでコネクターは、電子機器等の部材同士の接続に用いる機器、又はそれらの機器における前記接続部分に用いる部材を主に指し、特に電子機器のコード等の配線同士の接続に用いる部材を指す。
図1は、本実施形態の一実施形態のコネクターを模式的に示す斜視図であり、図2は、図1に示すコネクターの要部を示す拡大正面図である。
ここに示すコネクター1は長尺型のものであり、開口部が四角形(長方形)状である端子挿入口11が2列で整列して多数配置されている。
コネクター1の厚さDは、3〜50mmであることが好ましく、4〜10mmであることがより好ましい。
端子挿入口11の開口部において、長辺の長さはLであり、短辺の長さはLである。
コネクター1の短手方向、換言すると端子挿入口11の開口部の長辺方向において、隣り合う端子挿入口11同士を隔てる部位は、薄肉部(以下、「第1薄肉部」という。)1aとなっており、その厚さはTである。また、コネクター1の長手方向、換言すると端子挿入口11の開口部の短辺方向において、隣り合う端子挿入口11同士を隔てる部位は、薄肉部(以下、「第2薄肉部」という。)1bとなっており、その厚さはTである。
また、端子挿入口11の一部を形成しているコネクター1の側壁1cも薄肉部となっており、その厚さはTである。
コネクター1において、Lは0.5〜3mmであることが好ましく、1〜2mmであることがより好ましい。また、Lは0.3〜3mmであることが好ましく、0.5〜2mmであることがより好ましい。
コネクター1において、Tは0.3〜3mmであることが好ましく、0.5〜2mmであることがより好ましい。また、Tは0.1〜3mmであることが好ましく、0.3〜2mmであることがより好ましい。また、Tは0.1〜3mmであることが好ましく、0.3〜2mmであることがより好ましい。
このような薄肉部を有するコネクター1は、成形体として、高温条件下でブリスターが発生し難いという効果が特に際立つものである。
図1に示すコネクター1は本実施形態の一実施形態に過ぎず、本実施形態のコネクターは、これに限定されず、例えば、端子挿入口11は、2列で整列していなくてもよく、その配置形態にあわせて、コネクターの形状は板状など、長尺型以外の形状であってもよい。
以下、実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明の実施形態は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
下記実施例及び比較例で用いた板状無機フィラーを以下に示す。
(板状無機フィラー)
板状無機フィラー(F1):マイカ((株)セイシン企業製「CS−25」)。
板状無機フィラー(F2):マイカ((株)ヤマグチマイカ製「YM−25S」)。
板状無機フィラー(F3):マイカ(MICAMAFCO社製「MMC−325」)。
板状無機フィラー(F4):マイカ((株)セイシン企業製「CS−5」)。
板状無機フィラー(F5):マイカ((株)セイシン企業製「CS−35」)。
板状無機フィラー(F6):マイカ(レプコ(株)製「M−400」)。
板状無機フィラー(F7):マイカ((株)ヤマグチマイカ製「A−21S」)。
板状無機フィラー(F8):マイカ((株)キララ製「600W」)。
板状無機フィラー(F9):マイカ((株)キララ製「400W」)。
板状無機フィラー(F10):マイカ(霊寿県華晶雲母有限公司(HUAJING MICA)製「W300」)。
板状無機フィラー(F1)〜(F10)の前記水分散液のpH及び粒径D90は、下記方法で測定した。
<板状無機フィラーの水分散液のpHの測定>
pH7.0の90mLのイオン交換水に、10gの前記板状無機フィラーを加えて、24℃で1分間攪拌することで、非溶解物が均一に分散した水分散液とし、次いで、そのままの温度でこの水分散液を5分間静置した後、上澄み(溶液部分)のpHをpHメーターで測定した。
<板状無機フィラーの粒径D90の測定>
レーザー回折/散乱式粒径分布測定装置((株)堀場製「LA−950V2」)を用いて測定した、板状無機フィラーの体積基準の累積粒径分布において、累積90%に相当する粒径を求めた。
<液晶ポリエステルの製造>
[製造例1]
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、テレフタル酸299.0g(1.8モル)、イソフタル酸99.7g(0.6モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を入れ、反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、1−メチルイミダゾール0.18gを加え、窒素ガス気流下で攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で30分還流させた。
次いで、1−メチルイミダゾール2.4gを加え、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から320℃まで2時間50分かけて昇温し、トルクの上昇が認められた時点で、反応器から内容物を取り出して、室温まで冷却し、固形物であるプレポリマーを得た。
次いで、粉砕機を用いてこのプレポリマーを粉砕し、得られた粉砕物を窒素雰囲気下、室温から250℃まで1時間かけて昇温し、250℃から295℃まで5時間かけて昇温し、295℃で3時間保持することにより、固相重合を行った。得られた固相重合物を室温まで冷却して、粉末状の液晶ポリエステル(L1)を得た。得られた液晶ポリエステル(L1)の流動開始温度は、327℃であった。
[製造例2]
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、テレフタル酸239.2g(1.44モル)、イソフタル酸159.5g(0.96モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を入れ、反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、1−メチルイミダゾール0.18gを加え、窒素ガス気流下で攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で30分還流させた。
次いで、1−メチルイミダゾール2.4gを加え、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から320℃まで2時間50分かけて昇温し、トルクの上昇が認められた時点で、反応器から内容物を取り出して、室温まで冷却し、固形物であるプレポリマーを得た。
次いで、粉砕機を用いてこのプレポリマーを粉砕し、得られた粉砕物を窒素雰囲気下、室温から220℃まで1時間かけて昇温し、220℃から240℃まで30分かけて昇温し、240℃で10時間保持することにより、固相重合を行った。得られた固相重合物を室温まで冷却して、粉末状の液晶ポリエステル(L2)を得た。得られた液晶ポリエステル(L2)の流動開始温度は、286℃であった。
[製造例3]
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、テレフタル酸299.0g(1.8モル)、イソフタル酸99.7g(0.6モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を入れ、反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、1−メチルイミダゾール0.18gを加え、窒素ガス気流下で攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で30分還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から320℃まで2時間50分かけて昇温し、トルクの上昇が認められた時点で、反応器から内容物を取り出して、室温まで冷却し、固形物であるプレポリマーを得た。
次いで、粉砕機を用いてこのプレポリマーを粉砕し、得られた粉砕物を窒素雰囲気下、室温から250℃まで1時間かけて昇温し、250℃から295℃まで5時間かけて昇温し、295℃で3時間保持することにより、固相重合を行った。得られた固相重合物を室温まで冷却して、粉末状の液晶ポリエステル(L3)を得た。得られた液晶ポリエステル(L3)の流動開始温度は、327℃であった。
[製造例4]
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、テレフタル酸358.8g(2.16モル)、イソフタル酸39.9g(0.24モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を入れ、反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、1−メチルイミダゾール0.18gを加え、窒素ガス気流下で攪拌しながら、室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃で30分還流させた。
次いで、副生した酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から320℃まで2時間50分かけて昇温し、トルクの上昇が認められた時点で、反応器から内容物を取り出して、室温まで冷却し、固形物であるプレポリマーを得た。
次いで、粉砕機を用いてこのプレポリマーを粉砕し、得られた粉砕物を窒素雰囲気下、室温から250℃まで1時間かけて昇温し、250℃から295℃まで5時間かけて昇温し、295℃で3時間保持することにより、固相重合を行った。得られた固相重合物を室温まで冷却して、粉末状の液晶ポリエステル(L4)を得た。得られた液晶ポリエステル(L4)の流動開始温度は、360℃であった。
<液晶ポリエステル組成物の製造>
[実施例1〜2、実施例5、比較例1〜5]
ヘンシェルミキサーを用いて、表1及び2に示す種類の液晶ポリエステル及び板状無機フィラーを、表1及び2に示す割合で混合した後、二軸押し出し機(池貝鉄工(株)製「PCM−30型」)を用いて、シリンダー温度を330℃として得られた混合物を造粒することで、ペレット化した液晶ポリエステル組成物を得た。
[実施例3〜4、比較例6〜7]
ヘンシェルミキサーを用いて、表1及び2に示す種類の液晶ポリエステル及び板状無機フィラーを、表1及び2に示す割合で混合した後、二軸押し出し機(池貝鉄工(株)製「PCM−30型」)を用いて、シリンダー温度を360℃として得られた混合物を造粒することで、ペレット化した液晶ポリエステル組成物を得た。
<成形体の製造及び評価>
上記の各実施例及び比較例で得られた液晶ポリエステル組成物から、下記方法で成形体を製造し、この成形体について、ハンダ耐熱性及び耐熱性を評価した。結果を表1及び2に示す。
(成形体のハンダ耐熱性の評価)
射出成形機(日精樹脂工業(株)「PS40E5ASE」)を用いて、シリンダー温度350℃、金型温度130℃、射出速度75mm/秒の条件で、液晶ポリエステル組成物から成形体として、JIS K7113(1/2)号ダンベル試験片(厚さ1.2mm)を製造した。
次いで、得られたダンベル試験片10個を、270℃に加熱したハンダ浴に60秒浸漬し、取出した後、これら10個の前記試験片の表面を目視観察し、表面にブリスターが見られるものの個数を確認して、その個数から前記試験片のハンダ耐熱性を評価した。
(成形体の耐熱性の評価)
射出成形機(日精樹脂工業(株)「PS40E5ASE」)を用いて、シリンダー温度350℃、金型温度130℃、射出速度60mm/秒の条件で、液晶ポリエステル組成物から成形体として、幅6.4mm、長さ127mm、厚さ12.7mmの棒状試験片を製造した。
次いで、得られた棒状試験片について、ASTM D648に従って、荷重1.82MPa、昇温速度2℃/分で荷重たわみ温度を測定し、耐熱性を評価した。
Figure 0006797124
Figure 0006797124
上記結果から明らかなように、実施例1〜5では、液晶ポリエステル組成物において、板状無機フィラーとして板状無機フィラー(F1)、(F2)又は(F10)を用いたことにより、得られた成形体は、ハンダ耐熱性が高く、高温条件下でのブリスターの発生が抑制されていた。また、これら成形体は耐熱性も高く、成形体として特に好ましい特性を有していた。
なお、液晶ポリエステル(L1)及び(L2)、並びに液晶ポリエステル(L3)及び(L4)は、どちらも上述の液晶ポリエステル(A)及び(B)の関係にあるが、液晶ポリエステル(L3)及び(L4)の方が、液晶ポリエステル(L1)及び(L2)よりも好ましい組み合わせであり、実施例3及び4の方が、実施例1及び2よりも成形体の耐熱性に優れていた。
これに対して、比較例1〜7では、得られた成形体のハンダ耐熱性が低かった。より具体的には、以下のとおりである。
比較例1〜3では、液晶ポリエステル組成物において、実施例1及び2と同じ液晶ポリエステルを用いているにも関わらず、板状無機フィラーとして板状無機フィラー(F3)、(F4)又は(F5)を用いたことにより、得られた成形体はハンダ耐熱性が実施例1及び2よりも劣っていた。また、比較例1及び2では、実施例1及び2よりも、成形体の耐熱性も劣っていた。板状無機フィラー(F3)及び(F4)は粒径D90が小さ過ぎ、板状無機フィラー(F5)は粒径D90が大き過ぎたと推測される。
比較例4及び5では、液晶ポリエステル組成物において、実施例1及び2と同じ液晶ポリエステルを用いているにも関わらず、板状無機フィラーとして板状無機フィラー(F6)又は(F7)を用いたことにより、得られた成形体はハンダ耐熱性が実施例1及び2よりも劣っていた。板状無機フィラー(F6)及び(F7)は、水分散液のpHが高過ぎたと推測される。
比較例7では、液晶ポリエステル組成物において、実施例3及び4と同じ液晶ポリエステルを用いているにも関わらず、板状無機フィラーとして板状無機フィラー(F9)を用いたことにより、得られた成形体はハンダ耐熱性及び耐熱性が実施例3及び4よりも劣っていた。板状無機フィラー(F9)は、水分散液のpHが低過ぎたと推測される。
比較例6では、液晶ポリエステル組成物において、実施例3及び4と同じ液晶ポリエステルを用いているにも関わらず、板状無機フィラーとして板状無機フィラー(F8)を用いたことにより、得られた成形体はハンダ耐熱性及び耐熱性が実施例3及び4よりも劣っていた。板状無機フィラー(F8)は、粒径D90が小さ過ぎ、水分散液のpHが低過ぎたと推測される。
ただし、比較例6及び7では、比較例1〜5よりも成形体の耐熱性に優れており、これは、液晶ポリエステル(L1)及び(L2)ではなく、液晶ポリエステル(L3)及び(L4)の組み合わせを選択したことが原因であることを示唆している。
<コネクターの製造>
[実施例5]
実施例1で得られた液晶ポリエステル組成物を120℃で12時間乾燥させた後、射出成形機(日精樹脂工業(株)「PS40E5ASE」)を用いて、シリンダー温度350℃、金型温度130℃の条件で射出成形することにより、図1に示すコネクターを製造した。このコネクターは、上述のDが6mm、Lが1.1mm、Lが0.8mm、Tが0.8mm、Tが0.5mm、Tが0.4mmのものである。得られたコネクターは、上記の実施例1〜5の成形体と同様に、ハンダ耐熱性に優れる。
本発明は、電気・電子部品、特にコネクター等の、耐熱性が高いことが求められる成形体に利用可能である。
1 コネクター
11 端子挿入口
D コネクターの厚さ
端子挿入口の開口部における長辺の長さ
端子挿入口の開口部における短辺の長さ
1a 第1薄肉部
1b 第2薄肉部
1c コネクターの側壁
第1薄肉部の厚さ
第2薄肉部の厚さ
コネクターの側壁の厚さ

Claims (7)

  1. 液晶ポリエステル及び板状無機フィラーを含む液晶ポリエステル組成物であって、
    前記液晶ポリエステルは、流動開始温度が互いに異なる液晶ポリエステル(A)及び液晶ポリエステル(B)を少なくとも含み、
    前記液晶ポリエステル(A)の流動開始温度は330〜400℃であり、
    前記液晶ポリエステル(B)の流動開始温度は300〜370℃であり、
    前記板状無機フィラーは、その10gをpH7.0の90mLのイオン交換水と混合して水分散液を調製したときに、前記水分散液の溶液部分のpHが7.0〜9.0となるものであり、
    前記板状無機フィラーの粒径D90が20〜140μmである、液晶ポリエステル組成物。
  2. 前記板状無機フィラーの含有量が、前記液晶ポリエステルの含有量100質量部に対して、10〜250質量部である、請求項1に記載の液晶ポリエステル組成物。
  3. 前記板状無機フィラーがマイカである、請求項1又は2に記載の液晶ポリエステル組成物。
  4. 前記板状無機フィラーの粒径D90が30〜80μmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物。
  5. 前記液晶ポリエステルが、下記一般式(1)で表される繰返し単位と、下記一般式(2)で表される繰返し単位と、下記一般式(3)で表される繰返し単位とを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物。
    (1)−O−Ar−CO−
    (2)−CO−Ar−CO−
    (3)−X−Ar−Y−
    [式(1)〜(3)中、Arは、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ar及びArは、互いに独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記一般式(4)で表される基を表す。X及びYは、互いに独立に、酸素原子又はイミノ基を表す。Ar、Ar又はArで表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜28のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基で置換されていてもよい。]
    (4)−Ar−Z−Ar
    [式(4)中、Ar及びArは、互いに独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又は炭素数1〜28のアルキリデン基を表す。]
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物を成形してなる成形体。
  7. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル組成物を成形してなるコネクター。
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