JP7393170B2 - 熱硬化性組成物、それを用いた成形品の製造方法、及び硬化物 - Google Patents

熱硬化性組成物、それを用いた成形品の製造方法、及び硬化物 Download PDF

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Description

本発明は、熱硬化性組成物、それを用いた成形品の製造方法、及び硬化物に関する。
電気部品及び電子部品では、各種の熱硬化性樹脂が広範な用途の材料として用いられている。
例えば、半導体封止用樹脂、回転用含浸樹脂、絶縁用ワニス、プリント配線基板用絶縁材料、プリント配線基板用含浸樹脂、電子部品用コーティング剤、シーリング剤、コンフォーマルコーティング、電子部品用ポッティング剤、電気部品用又は電子部品用接着剤、電子部品放熱用コンパウンド等として、エポキシ樹脂、イミド樹脂、アミドイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられている。
また、熱硬化性樹脂として、シリコーン系、ポリエーテル系及びイソシアネート系の官能基を有するポリマー、ウレタン樹脂を用いることが提案されている(例えば、特許文献1~4参照)。
特開平08-272208号公報 特開2008-280414号公報 国際公開第2009/107301号 特開2003-34709号公報
本発明の目的は、シール性に優れた硬化物を形成でき、成形性に優れる熱硬化性組成物、それを用いた成形品の製造方法、及び硬化物を提供することである。
上述の特許文献1~5の熱硬化性樹脂は、通常、スピンコーター等で塗布され、用いられている。また、ディップにより、用いられている。またそれ以外の成形法としてポッティング装置を用いた成形、各種ディスペンサーを用いた塗布やコートなどが知られている。
本発明者らは、スピンコートでは、配線の接続に鑑みて、フォトリソ工程が必要になるという問題点にたどり着いた。また、立体的な客体には用いることができないと考えた。また、ディップでは、客体中の電気回路に溶剤等が浸食する可能性があることに思い至った。
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、射出成形を用いることを見出し、さらに検討した結果、特定の成分を組み合わせ、本発明を完成させた。
本発明によれば、以下の熱硬化性組成物等が提供される。
1.下記成分(A)及び成分(B)を含み、
JIS K7117-2に基づき測定した、25℃で10s-1のせん断速度での粘度が0.1Pa・s以上100Pa・s以下である熱硬化性組成物。
(A)下記式(1A)で表される構造単位及び下記式(1B)で表される構造単位を有し、末端基がメタクリロイル基又はアクリロイル基を含むポリブタジエン
(B)熱重合開始剤
Figure 0007393170000001
2.さらに、(C)アクリレート化合物又はメタクリレート化合物を含む1に記載の熱硬化性組成物。
3.電気部材用又は電子部材用である1又は2に記載の熱硬化性組成物。
4.1~3のいずれかに記載の熱硬化性組成物を、プランジャー内に供給する工程、
供給された前記熱硬化性組成物を、前記プランジャーにより、減圧された金型の成形品部に充填する工程、及び
充填された熱硬化性組成物を、前記成形品部内で熱硬化する工程、
を含む成形品の製造方法。
5.前記成形品部を構成する金型部分の温度が50~150℃である4に記載の成形品の製造方法。
6.前記プランジャー及び前記成形品部の間に50℃以下に温度制御された流動路を有し、前記流動路を介して、前記充填を行う4又は5に記載の成形品の製造方法。
7.前記流動路に、前記熱硬化性組成物の流動及び熱の授受を遮断するゲートシステムを有する6に記載の成形品の製造方法。
8.前記充填を、前記ゲートシステムのゲートを開くことで行い、
前記熱硬化において、保圧を行い、前記保圧後、前記ゲートシステムのゲートを閉じて熱硬化を完了する7に記載の成形品の製造方法。
9.前記充填工程と前記熱硬化工程を0.2~3分間で行う4~8のいずれかに記載の成形品の製造方法。
10.1~3のいずれかに記載の熱硬化性組成物を用いて作製した硬化物。
11.成形品である10に記載の硬化物。
本発明によれば、シール性に優れた硬化物を形成でき、成形性に優れる熱硬化性組成物、それを用いた成形品の製造方法、及び硬化物が提供できる。
本発明の成形品の製造方法に使用できる成形機の充填装置の概略断面図である。 本発明の成形品の製造方法に使用できる金型の概略断面図である。 本発明の成形品の製造方法の一実施形態における、熱硬化性組成物の粘度と時間との関係を示す図である。
本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数XX~YYのZZ基」という表現における「炭素数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表すものであり、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。ここで、「YY」は「XX」よりも大きく、「XX」と「YY」はそれぞれ1以上の整数を意味する。
本明細書において、「置換もしくは無置換の原子数XX~YYのZZ基」という表現における「原子数XX~YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表すものであり、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。ここで、「YY」は「XX」よりも大きく、「XX」と「YY」はそれぞれ1以上の整数を意味する。
「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは前記置換基で置換されておらず、水素原子が結合していることを意味する。
本明細書において、アクリレート及びメタクリレートを総括して、(メタ)アクリレートという。アクリル酸及びメタクリル酸を総括して、(メタ)アクリル酸という。アクリロ及びメタクリリロを総括して、(メタ)アクリロという。アクリル及びメタクリルを総括して、(メタ)アクリルという。メタクリロイル基及びアクリロイル基を総括して、(メタ)アクリロイル基という。
本発明の熱硬化性組成物は、下記成分(A)及び成分(B)を含み、
JIS K7117-2に基づき測定した、25℃で10s-1のせん断速度での粘度が0.1Pa・s以上100Pa・s以下である。
(A)下記式(1A)で表される構造単位及び下記式(1B)で表される構造単位を有し、末端基がメタクリロイル基又はアクリロイル基を含むポリブタジエン
(B)熱重合開始剤
Figure 0007393170000002
これにより、成形性(例えば硬化時間の短縮)に優れる。
また、これにより、シール性(防水性)に優れた硬化物を形成できる。
シール性とは、電気部品、電子部品、及び電気回路についての、水分、油分、水蒸気等に対するバリア性をいう。また、電気部品、電子部品、及び電気回路を金属異物から保護することをいう。
成形性としては、例えば、充填性がよいこと、硬化不良が少ないこと、特殊な技術を要しなくても成形品が得られること、短時間で成形品が得られること、連続して成形を続けることができること、並びに、電子部品及び電気回路への充填から硬化までの成形サイクルが短くできることが挙げられる。
また、任意の効果として、硬化不良を起こさず、良好に射出成型できる(例えば、加温箇所と冷温箇所との境界で良好に切り離すことができる)。
また、任意の効果として、保管性を向上できる。
また、任意の効果として、均一に硬化した硬化物を形成することができる。
また、任意の効果として、電気絶縁性に優れ、均一な電気絶縁性を有する硬化物を形成できる。
また、任意の効果として、耐電極変性に優れた硬化物を形成できる。
また、任意の効果として、充填性に優れ、これにより、均一な硬化の、均一な電気絶縁性の、耐電極変性に優れる硬化物を形成することができる。
本発明の熱硬化性組成物は、シール性及び成形性の観点から、電気部材用又は電子部材用であることが好ましい。
また、本発明の熱硬化性組成物は、シール性及び成形性の観点から、射出成形用材料であることが好ましい。
本発明の熱硬化性組成物は、シール性及び成形性の観点から、均一であることが好ましい。均一とは、熱硬化性組成物が硬化しやすく、変色しにくい、硬化未硬化を低減し、組成分布のバラツキを低減した組成の状態をいう。
25℃で10s-1のせん断速度での粘度が0.1~100Pa・sであり、より好ましくは0.2~70Pa・sである。
JIS K7117-2に基づく、上記粘度の測定(回転粘度計による定せん断速度での測定)は、粘弾性測定装置を用いて測定する。
成分(A)の末端基は、メタクリロイル基又はアクリロイル基を含む。成分(A)の末端基は、シール性及び成形性の観点から、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
成分(A)は、シール性及び成形性の観点から、さらに下記式(1C)で表される構造単位を含むことが好ましい。
Figure 0007393170000003
柔軟性の観点から、モル比(モル%)において、式(1A)で表される構造単位:式(1B)で表される構造単位は、0.85:0.15~0.20:0.80であることが好ましく、0.82:0.18~0.25:0.75がより好ましく、0.82:0.18~0.50:0.50がさら好ましい。
式(1C)で表される構造単位を含む場合、ゴム弾性的性質の観点から、モル比(モル%)において、式(1A)で表される構造単位+式(1B)で表される構造単位:式(1C)で表される構造単位は、0.65:0.35~0.98:0.02であることが好ましく、0.70:0.30~0.95:0.05がより好ましい。
成分(A)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
本発明の熱硬化性組成物は、成分(B)を含む。これにより、安定した成形品を得ることができる(例えば、硬化時間を短く、硬化時間のマージンを狭くすることができる)。
成分(B)は特に限定されないが、例えば、ラジカル重合開始剤が挙げられる。
ラジカル重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、ケトンパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類(パーオキシエステル類)、パーオキシカーボネート類等が挙げられる。
ケトンパーオキサイド類の具体例としては、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド等が挙げられる。
ハイドロパーオキサイド類の具体例としては、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
ジアシルパーオキサイド類の具体例としては、ジイソブチリルパーオキサイド、ビス-3,5,5-トリメチルヘキサノールパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、m-トルイルベンゾイルパーオキサイド、コハク酸パーオキサイド等が挙げられる。
ジアルキルパーオキサイド類の具体例としては、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキサン、1,3-ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ジ-t-ヘキシルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3等が挙げられる。
パーオキシケタール類の具体例としては、1,1-ジ-t-ヘキシルペルオキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ-t-ヘキシルペルオキシシクロヘキサン、1,1-ジ-t-ブチルペルオキシ-2-メチルシクロヘキサン、1,1-ジ-t-ブチルペルオキシシクロヘキサン、2,2-ジ(t-ブチルペルオキシ)ブタン、4,4-ビスt-ブチルペルオキシペンタン酸ブチル等が挙げられる。
アルキルパーエステル類(パーオキシエステル類)の具体例としては、1,1,3,3-テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート、α-クミルペルオキシネオデカノエート、t-ブチルペルオキシネオデカノエート、t-ヘキシルペルオキシネオデカノエート、t-ブチルペルオキシネオヘプタノエート、t-ヘキシルペルオキシピバレート、t-ブチルペルオキシピバレート、1,1,3,3-テトラメチルブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-アミルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシイソブチレート、ジ-t-ブチルペルオキシヘキサヒドロテレフタレート、1,1,3,3-テトラメチルブチルペルオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサネート、t-アミルペルオキシ3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシアセテート、t-ブチルペルオキシベンゾエート、ジブチルペルオキシトリメチルアジペート、2,5-ジメチル-2,5-ジ-2-エチルヘキサノイルペルオキシヘキサン、t-ヘキシルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルペルオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルペルオキシラウレート、t-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、2,5-ジメチル-2,5-ジ-ベンゾイルペルオキシヘキサン等が挙げられる。
パーオキシカーボネート類の具体例としては、ジ-n-プロピルペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、ジ-4-t-ブチルシクロヘキシルペルオキシカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルペルオキシカーボネート、ジ-sec-ブチルペルオキシカーボネート、ジ-3-メトキシブチルペルオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルオキシジカーボネート、t-アミルペルオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルペルオキシ-2-エチルヘキシルカーボネート、1,6-ビス(t-ブチルペルオキシカルボキシロキシ)ヘキサン等が挙げられる。
成分(B)として、インサート物の耐熱性の観点から、10時間半減期温度が30~110℃の熱重合開始剤が好ましい。
具体的には上記の化合物の中でジアシルパーオキサイド類、パーオキシカーボネート類、パーオキシエステル類、及びパーオキシケタール類が好ましい。
より好ましくは、成形性の観点から、下記式B1で表される化合物~下記式B3で表される化合物である。
Figure 0007393170000004
成分(B)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
成分(A)100質量部を基準として(後述の成分(C)を含む場合は成分(A)及び成分(C)の合計100質量部を基準として)、成分(B)の含有量は、0.01~10質量部であることが好ましく、0.1~5質量部であることがより好ましく、0.1~3質量部であることがさらに好ましい。
上記範囲内であることで、未硬化部分を低減した成形品を得ることができる。
本発明の熱硬化性組成物は、成形性、硬化物の電気特性、硬化物の耐熱性、硬化物の耐油性、及び硬化物のガス透過性の観点から、さらに、(C)アクリレート化合物又はメタクリレート化合物を含むことが好ましい。
成分(C)は、脂肪族炭化水素基がエステル結合したアクリレート化合物又はメタクリレート化合物が含まれることが好ましく、特に置換又は無置換の、環形成炭素数6以上(6~30が好ましく、7~15がより好ましい)の脂環式炭化水素基がエステル結合したアクリレート化合物又はメタクリレート化合物を含むことが好ましい。これにより、硬化物のガラス転移点を高くすることができ、得られる硬化物の耐熱性及び耐光性を向上させることができる。また、充填性を向上させることができ、流動抵抗によるインサート物(例えば、電子回路装置、電子回路基板)の変形及び断線を抑制することができる。
脂肪族炭化水素基は、好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数8以上(好ましくは炭素数8~24、より好ましくは炭素数9~18)の直鎖アルキル基である。
脂肪族炭化水素基がエステル結合したアクリレート化合物又はメタクリレート化合物において、(メタ)アクリレート基が2以上(好ましくは2つ)でもよい。
(メタ)アクリレート基の数が2つの場合、脂肪族炭化水素基は、好ましくはアルキレン基であり、より好ましくは炭素数8以上(好ましくは炭素数8~24、より好ましくは炭素数9~18)の直鎖アルキレン基である。
炭素数8以上のアルキル基の具体例としては、デシル基、ドデシル基(ラウリル基を含む)、トリデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基(ステアリル基を含む)、エイコシル基、トリアコンチル基及びテトラコンチル基等が挙げられる。炭素数8以上のアルキル基及びアルキレン基は、ポリブタジエンやポリイソプレン等の重合体の水素化物に由来するアルキル基及びアルキレン基であってもよい。炭素数8以上のアルキレン基の具体例としては、上記アルキル基から水素原子を取り除いた2価の残基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基がエステル結合したアクリレート化合物又はメタクリレート化合物の具体例としては、ラウリル(メタ)アクリレート(例えば、1-ラウリルメタクリレート)、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、トリアコンチル(メタ)アクリレート、テトラコンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
また、水素化ポリブタジエンジ(メタ)アクリレート等の水素化ポリブタジエン骨格を有するアクリル化合物又はメタクリル化合物、水素化ポリイソプレンジ(メタ)アクリレート等の水素化ポリイソプレン骨格を有するアクリル化合物又はメタクリル化合物、及び1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
置換又は無置換の、環形成炭素数6以上の脂環式炭化水素基は、耐熱性の観点から、置換もしくは無置換のアダマンチル基、置換もしくは無置換のノルボルニル基、置換もしくは無置換のイソボルニル基、及び置換もしくは無置換のジシクロペンタニル基からなる群から選択される1以上の基であることが好ましい。
成分(C)の置換又は無置換の、環形成炭素数6以上の脂環式炭化水素基がエステル結合したアクリレート化合物又はメタクリレート化合物として、以下の式(I)~(IV)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007393170000005
(式(I)、(II)、(III)及び(IV)において、Rは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を示す。
Xは、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~4(好ましくは1又は2)のアルキレン基、又は炭素数1~4(好ましくは1又は2)のオキシアルキレン基を示す(好ましくは単結合)。
Uは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~4(好ましくは1又は2)のアルキル基、ハロゲン原子、水酸基、又は=O基を示す。kは1~15の整数を示す。lは1~8の整数を示す。mは1~11の整数を示す。nは1~15の整数を示す。
Uが2以上存在する場合、2以上のUは同一でもよく、異なっていてもよい。)
Xの炭素数1~4のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ブチレン基、2-メチルトリメチレン基等が挙げられる。
Xの炭素数1~4のオキシアルキレン基としては、例えば、オキシメチレン基、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基等が挙げられる。
Uの=O基は、酸素原子の二重結合基であり、式(I)~(IV)で表される化合物の脂環式炭化水素基において、同一の炭素原子から2つの水素原子を取り除くことができる炭素原子に、2つの水素原子を取り除いて、結合することができる。
Uの炭素数1~4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基(例えば、n-プロピル基、イソプロピル基)、ブチル基(例えば、n-ブチル基、イソブチル基)等が挙げられる。
Uのハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
Xは、耐熱性の観点から、単結合が好ましい。
置換又は無置換の、環形成炭素数6以上の脂環式炭化水素基がエステル結合したアクリレート化合物又はメタクリレート化合物として、より好ましくはアダマンチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、1-ノルボルニルメタクリレート、1-イソボルニルメタクリレート、又は1-ジシクロペンタニルメタクリレートであり、さらに好ましくは1-アダマンチルメタクリレート、1-ノルボルニルメタクリレート、1-イソボルニルメタクリレートである。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」という場合における置換基(以下、任意の置換基ともいう。)としては、例えば、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基等が挙げられる。
炭素数1~6のアルキル基(好ましくは直鎖又は分岐鎖)としては、メチル基、エチル基、プロピル基(例えば、n-プロピル基、イソプロピル基)、ブチル基(例えば、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基)、ペンチル基(例えば、n-ペンチル)、ヘキシル基等が挙げられる。
炭素数1~6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
成分(C)は、密着性及び濡れ性向上の観点から、(置換又は無置換の、環形成炭素数6以上の脂環式炭化水素基がエステル結合したアクリレート化合物又はメタクリレート化合物以外の)アクリル酸、メタクリル酸、又は極性基を有する単官能のアクリレート化合物もしくはメタクリレート化合物を含んでもよい。
極性基としては、ヒドロキシ基、エポキシ基、グリシジルエーテル基、テトラヒドロフルフリル基、イソシアネート基、カルボキシル基、アルコキシシリル基、リン酸エステル基、ラクトン基、オキセタン基、テトラヒドロピラニル基、及びアミノ基等が挙げられる。
極性基を有する単官能の(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート(例えば、商品名:4-HBA、日本化成株式会社製)、シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート(例えば、商品名:CHMMA、日本化成株式会社製)、グリシジル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル(例えば、商品名:4-HBAGE、日本化成株式会社製)、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、2-(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、ビス(2-(メタ)アクリロイロキシエチル)ホスフェート、KAYAMER PM-2(商品名、日本化薬株式会社製)、KAYAMER PM-21(商品名、日本化薬株式会社製)、γ-ブチルラクトン(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸(3-メチル-3-オキセタニル)、(メタ)アクリル酸(3-エチル-3-オキセタニル)、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
成分(C)は、基板との密着性の観点から、グリシジル基を有するアクリレート化合物又はメタクリレート化合物を含むことが好ましい。
成分(C)は、粘度調整、硬化物硬度の調整及びクラック等の抑制の観点から、上記以外の単官能のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物を含んでもよい。
成分(C)の上記以外の単官能のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物としては、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
成分(C)の上記以外の単官能のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物は、熱硬化時の黄色等への変色を抑制する観点から、脂肪族ウレタン構造(例えば、-NH-C(=O)-O-)を含まないことが好ましい。
成分(C)は、機械的強度及び硬化速度の観点から、本発明の効果を阻害しない範囲で、多官能の(好ましくは2~5の官能基を含む)アクリレート化合物又はメタクリレート化合物を含んでもよい。
成分(C)の多官能のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物としては、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、アルコキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アルコキシ化脂肪族ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
成分(C)の多官能のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物は、耐熱性の観点から、脂肪族ウレタン構造(例えば、-NH-C(=O)-O-)を含まないことが好ましい。
成分(C)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
成分(C)を含有する場合、成分(C)の含有量は、成分(A)及び成分(C)の合計100質量部%に対して、1~70質量%であることが好ましく、10~50質量%がより好ましい。
上記範囲内である場合、成形性を維持し、ガスバリア性及び耐熱性を向上させることできる。
本発明の熱硬化性組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、さらに添加剤を含んでもよい。添加剤として、酸化防止剤、耐光安定剤、難燃剤、紫外線吸収剤、可塑剤、無機充填剤、着色剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、レベリング剤、消泡剤等が挙げられる。これら添加剤は公知のものを使用できる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ビタミン系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が挙げられる。
フェノール系酸化防止剤としては、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオーネート]メタン、β-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸ステアリルエステル、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、トリス[(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル]イソシアヌレート、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、3,9-ビス[1,1-ジメチル-2-{β-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、3,9-ビス[2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-プロピオニルオキシ]-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリス(2,6-ジメチル-3-ヒドロキシ-4-t-ブチルベンジル)イソシアヌレート等が挙げられ、例えば、IRGANOX 1010、IRGANOX 1076、IRGANOX 1330、IRGANOX 3114、IRGANOX 3125、IRGANOX 3790(以上、BASF社製)、CYANOX 1790(サイアナミド社製)、SUMILIZER BHT、SUMILIZER GA-80(以上、住友化学株式会社製)等の市販品を使用することができる(いずれも商品名)。
リン系酸化防止剤としては、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン6-イル]オキシ]-N,N-ビス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン-6-イル]オキシ]-エチル]エタナミン、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト等が挙げられ、例えば、IRGAFOS 168、IRGAFOS 12、IRGAFOS 38(以上、BASF社製)、ADK STAB 329K、ADK STAB PEP36、ADK STAB PEP-8(以上、株式会社ADEKA製)、Sandstab P-EPQ(クラリアント社製)、Weston 618、Weston 619G、Weston 624(以上、GE社製)等の市販品を使用することができる(いずれも商品名)。
硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-ドデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)等が挙げられ、例えば、DSTP「ヨシトミ」、DLTP「ヨシトミ」、DLTOIB、DMTP「ヨシトミ」(以上、株式会社エーピーアイコーポレーション製)、Seenox 412S(シプロ化成株式会社製)、Cyanox 1212(サイアナミド社製)、SUMILIZER TP-D(住友化学株式会社製)等の市販品を使用することができる(いずれも商品名)。
ビタミン系酸化防止剤としては、トコフェロール、2,5,7,8-テトラメチル-2(4’,8’,12’-トリメチルトリデシル)クマロン-6-オール等が挙げられ、例えば、IRGANOX E201(BASF社製)等の市販品を使用することができる。
ラクトン系酸化防止剤としては、特開平7-233160号公報、特開平7-247278号公報に記載されているものを使用できる。また、HP-136(商品名、BASF社製、化合物名:5,7-ジ-t-ブチル-3-(3,4-ジメチルフェニル)-3H-ベンゾフラン-2-オン)等を使用することもできる。
アミン系酸化防止剤としては、IRGASTAB FS 042(BASF社製)、GENOX EP(クロンプトン社製、化合物名:ジアルキル-N-メチルアミンオキサイド)等の市販品を挙げることができる(いずれも商品名)。
酸化防止剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
酸化防止剤を含有する場合、酸化防止剤の含有量は、本発明の効果を阻害しない観点から、成分(A)100質量部を基準として(成分(C)を含む場合は成分(A)及び成分(C)の合計100質量部を基準として)、好ましくは0.001~20質量部である。
光安定剤(耐光安定剤)としては、紫外線吸収剤又はヒンダードアミン系光安定剤等、任意のものを使用できるが、好ましくはヒンダードアミン系光安定剤である。
ヒンダードアミン系光安定剤の具体例としては、ADK STAB LA-52、LA-57、LA-62、LA-63、LA-67、LA-68、LA-77、LA-82、LA-87、LA-94(以上、株式会社ADEKA製)、Tinuvin 123、144、440、662、765、770DF、Tinuvin XT 850 FF、Tinuvin XT 855 FF、Chimassorb 2020、119、944(以上、BASF社製)、Hostavin N30(Hoechst社製)、Cyasorb UV-3346、UV-3526(Cytec社製)、Uval 299(GLC社製)、Sanduvor PR-31(クラリアント社製)等を挙げることができる(いずれも商品名)。
紫外線吸収剤の具体例としては、アデカスタブ LA-31、アデカスタブ LA-32、アデカスタブ LA-36、アデカスタブ LA-29、アデカスタブ LA-46、アデカスタブ LA-F70、アデカスタブ 1413(以上、株式会社ADEKA社製)、Tinuvin P、Tinuvin 234、Tinuvin 326、Tinuvin 328、Tinuvin 329、Tinuvin 213、Tinuvin 571、Tinuvin 765、Tinuvin 1577ED、Chimassorb 81、Tinuvin 120(以上、BASF社製)等を挙げることができる。なかでもBASF社製のTinuvinシリーズは好ましく、Tinuvin765がより好ましい。
光安定剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
光安定剤を含有する場合、光安定剤の含有量は、本発明の効果を阻害しない観点から、成分(A)100質量部を基準として(成分(C)を含む場合は成分(A)及び成分(C)の合計100質量部を基準として)、好ましくは0.001~20質量部である。
難燃剤としては、
リン系難燃剤;
ハロゲン系難燃剤;
窒素系化合物;
金属水酸化物;
シリコーン系難燃剤;
有機アルカリ金属塩;及び
有機アルカリ土類金属塩等が挙げられる。
リン系難燃剤は、例えばハロゲンを含まないリン系難燃剤が挙げられる。
ハロゲンを含まないリン系難燃剤としては、ハロゲン非含有リン系難燃剤、ハロゲン非含有有機リン系難燃剤等が挙げられる。ハロゲン非含有有機リン系難燃剤としては、リン酸エステル化合物、リン酸アミン塩、ポリリン酸アンモニウム等が挙げられ、リン酸エステル化合物が好ましい
ハロゲン非含有リン系難燃剤としては、赤リン等が挙げられる。
リン酸エステル化合物の具体例としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリ(ブトキシエチル)ホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、トリ(2-エチルヘキシル)ホスフェート、ジイソプロピルフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート、トリナフチルホスフェート、ビスフェノールAビスジフェニルホスフェート、ヒドロキノンビスジフェニルホスフェート、レゾルシンビスジフェニルホスフェート、レゾルシノール-ジフェニルホスフェート、トリオキシベンゼントリホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート等が挙げられる。
上記リン酸エステル化合物の置換体、上記リン酸エステル化合物の縮合物も用いることができる。
リン酸エステル化合物の市販品としては、例えば、大八化学工業株式会社製の、TPP〔トリフェニルホスフェート〕、TXP〔トリキシレニルホスフェート〕、CR-733S〔レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)〕、CR741[フェノールAビス(ジフェニルホスフェート)]、PX200〔1,3-フェニレン-テトラキス(2,6-ジメチルフェニル)リン酸エステル〕、PX201〔1,4-フェニレン-テトラキス(2,6-ジメチルフェニル)リン酸エステル〕、PX202〔4,4’-ビフェニレン-テスラキス)2,6-ジメチルフェニル)リン酸エステル〕、株式会社ADEKA製のFP2010等を挙げることができる。
リン酸アミン塩としては、オルトリン酸アミン塩、ピロリン酸塩、縮合リン酸塩等が挙げられる。
リン酸アミン塩のリン酸としては、オルトリン酸(HPO)、ピロリン酸、縮合リン酸等が挙げられる。
リン酸アミン塩のアミンとしては、1,2-ジアミノエタン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、尿素、N,N’-ジメチル尿素、チオ尿素、イソシアヌール酸、エチレン尿素、エチレンチオ尿素、ヒダントイン、ヘキサヒドロピリミジン-2-オン、パラバン酸、バルピツル酸、アンメリン、メロン、メラム、グアナゾール、グアナジン、グアニジン、エチレンイミン、ピロリジン、2-ピロリドン、3-ピロリドン、ピペリジン、モルホリン、チオモルホリン、α-ピペリドン、β-ピペリドン、γ-ピペリドン、ピペラジン、4-メチルピペラジン、2-メチルピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、2,3,5,6-テトラメチルピペラジン、2-エチルピペラジン、2,5-ジエチルピペラジン、メラミン、グアナミン、メチルグアナミン、エチルグアナミン、ベンゾグアナミン、ベンジルグアナミン、ジシアンジアミド、1,3-ジアミノベンゼン、1,4-ジアミノベンゼン、2,4-ジアミノトルエン、2,4-ジアミノ-6-モルホリノ-1,3,5-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-チオモルホリノ-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。
ここで、縮合リン酸とは、リン酸が3分子以上縮合したポリリン酸をいい、三リン酸、四リン酸、それ以上のリン酸の縮合体、これらの混合物であってもよい。また、縮合リン酸は線状構造が主であるが、分岐状構造及び環状構造を含んでもよい。
リン酸アミン塩の市販品としては、FP2050(株式会社ADEKA製)等が挙げられる。
ポリリン酸アンモニウムのポリリン酸は、上述の縮合リン酸と同様である。
ポリリン酸アンモニウムの市販品としては、AP-422(クラリアント社製)、TERRJU-S10(ブーデンハイム社製)、TERRJU-S20(ブーデンハイム社製)等が挙げられる。
ポリリン酸アンモニウムは、加水分解を受けやすいため、ポリリン酸アンモニウムを熱硬化性樹脂でマイクロカプセル化したもの、メラミンモノマー又は他の含窒素有機化合物で被覆等の処理を行ったもの、界面活性剤又はシリコーン化合物で処理を行ったもの、ポリリン酸アンモニウムを製造する過程でメラミン等を添加し難溶化したもの、等の加水分解を低減したポリリン酸アンモニウムも使用できる。
上記の加水分解性を低減したポリリン酸アンモニウムの市販品としては、AP-462(クラリアント社製)、TERRJU-C30(ブーデンハイム社製)、TERRJU-C60(ブーデンハイム社製)、TERRJU-C70(ブーデンハイム社製)、TERRJU-C80(ブーデンハイム社製)等が挙げられる。
難燃剤は、難燃性向上の観点から、例えばハロゲン系難燃剤が挙げられる。
ハロゲン系難燃剤としては、2,4,6-トリス(2,4,6-トリブロモフェノキシ)-1,3,5-トリアジン、臭素化エポキシオリゴマー、エチレンビス(ペンタブロモフェニル)、エチレンビス(テトラブロモフタルイミド)、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールA、ハロゲン化ポリカーボネート、ハロゲン化ポリカーボネート(共)重合体、ハロゲン化ポリカーボネート又はハロゲン化ポリカーボネート(共)重合体のオリゴマー、ハロゲン化ポリスチレン、ハロゲン化ポリオレフィン等が挙げられる。
また、ハロゲン系難燃剤としては、臭素系難燃剤等が挙げられる。
難燃剤は、難燃性向上の観点から、臭素系難燃剤を含むことが好ましい。
臭素系難燃剤としては、トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート、トリス-ジブロモプロピルイソシアヌレート等が挙げられる。
難燃剤は、難燃性向上の観点から、トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェートを含むことが好ましい。
ハロゲンフリーの用途の場合には、ハロゲン系難燃剤(例えば臭素系難燃剤)以外の難燃剤を選択することが好ましい。
窒素系化合物としては、メラミン、アルキル基又は芳香族基置換メラミン等が挙げられる。
金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ジルコニウム、塩基性炭酸マグネシウム(mMgCO・Mg(OH)・nHO(例えばm=3~5、n=3~7))、ドロマイト、ヒドロキシスズ酸亜鉛、酸化スズ水和物、ホウ砂(Na(OH)・8HO)が挙げられる。
シリコーン系難燃剤としては、シリコーン油、シリコーン樹脂等が挙げられ、より具体的には、アルコキシ基、エポキシ基等の反応性基を含有する特定構造のシリコーン系化合物や、繰り返し単位中の酸素量が異なる特定分子量のシリコーン樹脂等が挙げられる(特開平6-306265号公報、特開平6-336547号公報、特開平8-176425号公報、特開平10-139964号公報等参照)。
シリコーン系難燃剤としては、官能基含有シリコーン化合物、例えば、官能基を有する(ポリ)オルガノシロキサン類が好ましい。
シリコーン系難燃剤は、通常、液状、又はパウダー等の形態であるが、溶融混練において分散性の良好な形態が好ましい。例えば、室温での粘度が10~500,000cst(センチストークス)程度の液状のものが挙げられる。
シリコーン系難燃剤が官能基含有シリコーン化合物である場合には、液状であっても、難燃性樹脂組成物に均一に分散するとともに、成形時に、又は成形体の表面に、ブリードすることを少なくすることができる。
有機アルカリ金属塩及び有機アルカリ土類金属塩としては、有機酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩等が挙げられる。
有機酸としては、有機スルホン酸(例えば、メタンスルホン酸)、有機カルボン酸等が挙げられる。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウム、セシウム等が挙げられ、アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が挙げられる。
有機アルカリ金属塩及び有機アルカリ土類金属塩は、ナトリウムの塩、カリウムの塩、セシウムの塩が好ましい。有機酸は、フッ素、塩素、臭素等のハロゲンで置換されていてもよい。
上記有機アルカリ金属塩及び有機アルカリ土類金属塩の中では、パーフルオロアルカンスルホン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩が好ましい。
パーフルオロアルカンスルホン酸としては、例えば、パーフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロエタンスルホン酸、パーフルオロプロパンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸、パーフルオロメチルブタンスルホン酸、パーフルオロヘキサンスルホン酸、パーフルオロヘプタンスルホン酸、パーフルオロオクタンスルホン酸等を挙げることができる。
特に、これらのカリウム塩が好ましく用いられる。
有機スルホン酸としては、上記パーフルオロアルカンスルホン酸に加えて、2,5-ジクロロベンゼンスルホン酸;2,4,5-トリクロロベンゼンスルホン酸;ジフェニルスルホン-3-スルホン酸;ジフェニルスルホン-3,3’-ジスルホン酸;ナフタレントリスルホン酸等が挙げられる。
芳香族ビニル系樹脂の芳香環に、スルホン酸等が置換された樹脂(例えば、熱可塑性樹脂)のアルカリ金属塩又はアルカリ土類塩も、難燃剤として用いることができる。
芳香族ビニル系樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ゴム変性ポリスチレン、スチレン-アクリロニトリル共重合体、ABS樹脂(アセチレン-ブタジエン-スチレン共重合体)等のスチレン構造を有する熱可塑性樹脂が挙げられ、中でもポリスチレンが好ましく用いられる。
有機カルボン酸としては、例えば、パーフルオロギ酸、パーフルオロメタンカルボン酸、パーフルオロエタンカルボン酸、パーフルオロプロパンカルボン酸、パーフルオロブタンカルボン酸、パーフルオロメチルブタンカルボン酸、パーフルオロヘキサンカルボン酸、パーフルオロヘプタンカルボン酸、パーフルオロオクタンカルボン酸等を挙げることができる。
また、難燃剤として、
ホウ酸亜鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ポリホウ酸ナトリウム等のホウ酸化合物;
シリカ(二酸化ケイ素)、合成非晶質シリカ(二酸化ケイ素)、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ藻土等のケイ素化合物;
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、ジルコニウム-アンチモン複合酸化物等の金属酸化物;及び
膨張性黒鉛等も挙げられる。
膨張性黒鉛としては、300℃における膨度は185cc/g以上であり、粒子径としては、クラックの発生抑制の観点から、22メッシュオンが5%以下の膨張性黒鉛が好ましい。
難燃剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
難燃剤を含有する場合、難燃剤の含有量は、成分(A)100質量部を基準として(成分(C)を含む場合は成分(A)及び成分(C)の合計100質量部を基準として)、0.001~20質量部である。
これにより、難燃性を向上させることができる。
離型剤として、内部離型剤等が挙げられる。
内部離型剤として特に指定はないが、脂肪族化合物が望ましい。
内部離型剤として使用する脂肪族化合物は、融点が-40℃~180℃の範囲であることが好ましく、-30℃~180℃の範囲であることがさらに好ましい。脂肪族化合物の融点を-40℃以上とすることにより、硬化時に気化して製品中に気泡等が発生して外観不良を起すことがなく、良好な離型性を発現する。また、脂肪族化合物の融点を180℃以下とすることにより、溶解性が向上して良好な外観と離型性が得られる。
離型剤としては、例えば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛が挙げられる。
離型剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
離型剤を含有する場合、離型剤の含有量は、成分(A)100質量部を基準として(成分(C)を含む場合は成分(A)及び成分(C)の合計100質量部を基準として)、0.001~20質量部である。
上記範囲内であることで、金型形状の転写性及び熱に対する形状安定性を保ち、離形性を良好に発現することができる。
本発明の熱硬化性組成物は、本質的に、成分(A)及び成分(B)、並びに任意に成分(C)及び添加剤からなっており、本発明の効果を損なわない範囲で他に不可避不純物を含んでもよい。
本発明の熱硬化性組成物の、例えば、40重量%以上、95重量%以上、又は99重量%以上又は100質量%が、
成分(A)及び成分(B)、
成分(A)~成分(C)、
成分(A)及び成分(B)、並びに任意に成分(C)及び添加剤、又は
成分(A)~成分(C)、及び任意に添加剤からなっていてもよい。
本発明の熱硬化性組成物は、上記の各成分を、所定の量比で混合して調製することができる。混合方法は特に限定されず、撹拌機(ミキサー)等の任意の公知手段を使用できる。また、常温、冷却下、又は加熱下にて、常圧、減圧下、又は加圧下にて混合することができる。
本発明の成形品の製造方法では、上述の熱硬化性組成物を、プランジャー内に供給する工程(供給工程)、供給された前記熱硬化性組成物を、前記プランジャーにより、成形品部(キャビティ)を有する金型の成形品部に充填する工程(充填工程)、及び充填された熱硬化性組成物を、前記成形品部内で熱硬化する工程(硬化工程)、を含む。
本発明の成形品の製造方法では、熱硬化した熱硬化樹脂を押し出す工程(離型工程)を含んでもよい。
本発明の方法では、樹脂成分のみが充填されることを防ぐ観点から、LTM(Liquid Transfer Molding)成形等のトランスファー成形、圧縮成形又はLIM成形(Liquid Injection Molding)等の射出成形が好ましい。予備重合を行ってもよい。
上述の熱硬化性組成物を用いることで、金型内に圧をかけて充填する場合、また、充填後保圧を加えすぎた場合、熱硬化性組成物は1μmの隙間であっても充填可能である。
トランスファー成形では、トランスファー成形機(例えば、液状トランスファー成形機G-Line)を用いて、例えば、型締め力5~20kN、成形温度60~190℃で成形時間30~500秒間、好ましくは成形温度70~180℃で成形時間30~180秒間で成形することができる。
後硬化を例えば150~185℃で0.5~24時間行ってもよい。
液状射出成形では、例えば液状熱硬化性樹脂射出成形機LA-40Sを用いて、例えば、型締め力10kN~40kN、成形温度成形温度60~190℃で成形時間30~500秒間、好ましくは成形温度70~180℃で成形時間20~180秒間で成形することができる。
上述の成形機は、プランジャー、及び成形品部を有する金型を備えることが好ましい。上述の成形機は、さらに、シャットオフノズルを備えることが好ましい。
図1は、本発明の成形品の製造方法において、射出成形方法が実施可能な成形機の充填装置の一実施形態を示す図である。
図1の成形機は、本発明の熱硬化性組成物を金型に押し出すプランジャー機構を有する射出成形機であって、図1に示すプランジャー11を有する充填装置10と、図2(A)に示すキャビティ21とを備えた金型20を備え、図示は省略するが、金型20内のキャビティ21を脱気するための細孔に接続された脱気手段としての減圧装置と、金型20に接続された加熱手段としての加熱装置と、冷却装置とを備える。成形材料は、本発明の熱硬化性組成物である。
充填装置10としては、公知のプランジャーを有する充填装置を用いることができる。通常、プランジャー11を有する充填装置10は図1に示すように、フィード部と逆止防止機能を備え、当該逆止防止弁12(逆止防止弁はスクリュー形状でもよい)を前後させることにより、図示しない投入口から投入された材料をフィード、撹拌及び混合するが、本実施形態においては、均一な液体である熱硬化性組成物を投入するため撹拌及び混合はしなくてもよい。
プランジャーにより、キャビティに充填する工程において、50℃以下に温度制御された流動路を介して熱硬化性組成物を金型内のキャビティに充填することが好ましい。図2に示す装置を用いて本発明の成形方法を実施する場合、上記流動路は、充填装置10における熱硬化性組成物の流動経路(不図示)及び金型20における導入路が対応する。
本発明の方法では、好ましくはプランジャー内に充填された熱硬化性組成物をプランジャーにより、金型内のキャビティに充填する工程において、プランジャー及びキャビティ間の流路(流動路)部に硬化液の流動と熱の授受を遮断するゲートシステムを有する。以下、図2を用いて本発明の成形方法を説明する。
図2に示す装置を用いて本発明の方法を実施する場合、例えばニードル223及び開口部222が上記ゲートシステムに対応する。上述したようにニードル223が可動金型23側に移動し、開口部222を閉鎖することによって導入路221が加熱部22Aの手前で分断され、導入路221に導入された熱硬化性組成物が冷却部22B内に留まり、熱硬化性組成物の流動と熱の授受を遮断できる。熱硬化性組成物の流動と熱の授受を遮断できるシステムとして、バルブゲートシステムやシャットオフノズルシステム等がある。
加熱装置は、加熱部22A及び可動金型23を加熱する装置である。これらの加熱により、キャビティ内の温度(「キャビティ温度」とも言う)を所定の温度とすることができる。本発明の方法では、好ましくはキャビティ部構成する金型232温度を50℃以上150℃以下とする。
冷却装置は、熱硬化性組成物の流動路を冷却する装置である。具体的には、充填装置10及び金型20の冷却部22Bを10℃以上、50℃以下に冷却することが好ましい。
尚、射出成形の場合、図1のニードル(不図示)と図2のニードル223、図1の流動経路(不図示)と図2の導入路221は対応している。
図1に、供給工程が示される。
トランスファー成形や圧縮成形の場合、例えばシリンジ等の供給装置(不図示)を用いてプランジャー11に材料を適量挿入することにより計量できる。
射出成形の場合、熱硬化性組成物を図示しない投入口から図1に示した充填装置10に注入する。投入された熱硬化性組成物は、逆止防止弁12に押し出され、ついでプランジャー11にて所定量が計量される。計量が終了後もしくは射出前に、逆止防止弁12が前進し、プランジャー11が動作する際の逆止弁となる機能を有している。この間、流動路は冷却装置により冷却されているため、熱硬化性組成物は硬化することなくスムーズに流動する。
充填工程は、例えば図2(B)に示される。
熱硬化性組成物をキャビティに注入する際に、キャビティ内の空気を逃がすベントあるいは、図2の減圧管240のような減圧装置に接続されキャビティ内を減圧可能にする細孔を備えたキャビティ内を減圧しておくことが好ましい。理由は、熱硬化性組成物をキャビティに注入し、完全に充填する過程で、ベントはキャビティ内の空気を逃がすためであり、キャビティ内減圧は空気が無い状態にすることで完全に充填できるようにするためである。この機構が無い場合は、材料の充填時にキャビティ内のエアーが抜けてくれる機構があることが好ましい(例えばベント機構)。
熱硬化性組成物を成形するには、まず、可動金型23を固定金型22に近接させ、型締を行う(図2(A))。可動金型23の弾性部材238が固定金型22の弾性部材224に当接する位置で一旦可動金型23の移動を止める。
熱硬化性組成物のキャビティへの充填は、ゲートシステムのゲートを開き(ニードル223を固定金型22側に移動させる)、金型内のキャビティ21に熱硬化性組成物を充填することにより行うことが好ましい。可動金型23及び固定金型22に設けられた加熱部22Aは常時加温しておき、キャビティ温度が例えば50℃以上、好ましくは50℃以上150℃以下、特に好ましくは50℃以上120℃以下となるよう設定する。
尚、射出成形機を使用する場合は、射出部からキャビティへの注入を開始する際、シャットオフノズル(場合によってはバルブゲート)のノズルを開き、射出部のプランジャーを可動させ、熱硬化成分をキャビティ内に注入する。トランスファー成形機を用いる場合は、プランジャー内からキャビティ部まですべてを硬化させるため、材料のキャビティへの流動が可能であればよく、熱の授受を遮断しなくともよい。
硬化工程は、例えば図2(C)に示される。
キャビティ21への熱硬化性組成物の充填が完了すると、同時に熱硬化性組成物の硬化が開始されるが、成形品の転写性を向上するためには、所定の圧力を加えて硬化させることが好ましい。即ち、プランジャー11を1.0MPa以上30MPa以下に加圧した状態であることが好ましい。転写性を向上するために、熱硬化性組成物に加えるこの圧を保圧と言う。
硬化工程は、好ましくは熱硬化開始後、硬化完了前に保圧(熱硬化性組成物に加える圧力を高める)を行い、保圧後、ゲートシステムのゲートを閉じて熱硬化を行う。具体的にゲートの閉じ方は、ニードル223を前進させ開口部222を閉鎖する。成形過程において、冷却装置を作動させ、熱硬化性組成物の流動路全域、即ち、成形機の充填装置10及び金型20の固定金型22に設けられた冷却部22Bを冷却する。この際、流動路全域が10℃以上、50℃以下に維持することが好ましく、特に好ましくは30℃以下に設定される。
以下に、プランジャー11での保圧と、保圧開始のタイミングについて説明する。図3は、本実施形態における熱硬化性組成物の粘度と時間との関係を示した図である。図3において、材料をキャビティに注入してから充填が完了するまでの期間P1は、材料に熱が加えられ硬化が始まるまでの誘導期に相当する。硬化工程は、熱をかけて材料が硬化し始めてから、硬化に至るまでの間の硬化初期P2と、硬化が完了する硬化後期P3の2段階に分けられる。熱硬化性組成物の粘度は、誘導期P1においては、低粘度のままで変化がなく、硬化初期P2においては、低粘度から高粘度へと著しい粘度変化を示し、硬化後期P3では高粘度の状態で緩やかに上昇する。
硬化初期P2では、熱硬化性組成物が液体から固体に変化する粘度変化だけでなく、体積変化も生じることで、収縮する。それ故、実際の成形では熱硬化性組成物に圧を加えなければ、成形品が転写性に劣るものとなってしまう。転写性を良くするためには、熱硬化性組成物に圧を加え(保圧)、金型20に熱硬化性組成物を密着させるとともにゲート部分から熱硬化性組成物を補填することが好ましい。
しかし、本実施形態の熱硬化性組成物においては、低粘度の状態で圧を加えると、固定金型22と可動金型23の隙間から材料が漏れ出し硬化する(バリ)不良現象や、押出ピンまわりの隙間等に熱硬化性組成物が浸透することによる押出ピンの動作不良等が発生するおそれがある。一方、硬化初期P2で粘度が高くなった状態や、硬化後期P3の状態で圧を加えても、熱硬化性組成物の粘度が高いため圧縮変形することができず転写性を向上させることはできない。従って、転写性の高い成形品を得るためには、保圧開始のタイミング(保圧開始時刻T)を硬化工程の誘導期P1から硬化初期P2に移行するタイミングに合わせることが好ましい。
ここで、キャビティ21内の熱硬化性組成物の粘度を検出できれば保圧開始時刻Tを決めることができる。
本実施形態における熱硬化性組成物は、硬化初期P2で増粘すると同時に収縮し始めるため、収縮し始める時間を検出することが好ましい。これにより、保圧開始時刻Tを適切に決めることができる。
硬化工程において、上述した条件で保圧することにより、成形品のヒケや歪みを防止し、転写性を向上することができる。
一定時間の保圧完了後、図2(C)に示すようにニードル223を前進させて開口部222を閉塞し、未硬化部分が発生しないよう、一定時間加熱して熱硬化性組成物を完全に硬化させる。
ここでプランジャー11を前進させて金型20のキャビティ21内に熱硬化性組成物を充填し、充填に要した時間tとする。充填が完了すると、プランジャー11は停止する。また、熱硬化性組成物の硬化が開始されると、同時に熱硬化性組成物の収縮が発生するため、充填工程完了後停止していたプランジャー11が再度前進を開始する。充填工程完了から、収縮によりプランジャー11が再度前進開始するまでに要した時間tとする。さらに加熱して熱硬化性組成物を完全に硬化させるのに要する時間をtとした場合、t+t+t(充填工程と熱硬化工程に要する合計時間)は、好ましくは0.2分間~3分間とする。さらに好ましくは0.2分間~2分間である。0.2分間以下の場合、未硬化が発生する恐れがあり、3分間以上の場合は量産性の観点から好ましくない。
離型工程は、例えば図2(D)に示される。
可動金型23を固定金型22から離すことで、キャビティ内の硬化物を取り出すことができる。離型性が悪い場合は、適宜、イジェクター機構を金型内に設けてよい。
本発明の硬化物は、上述の熱硬化性組成物を用いて作製することができる。
本発明の硬化物は、成形品であることが好ましい。
本発明の硬化物は、基板の変形に伴う、シーリング材の破損、クラック防止、及び振動の衝撃吸収の観点から、柔らかいのものが好ましい。本発明の硬化物において、硬度は低いことが好ましく、JIS K7215準拠のタイプAデュロメーターの硬度で、30~100が好ましく、30~85がより好ましい。
本発明の硬化物は、例えば電子回路装置の封止、電子回路基板の封止等として好適に利用することができる。本発明の硬化物を用いた電子回路装置、電子回路基板は、ガスバリア性に優れる。
以下に本発明の実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1~9及び比較例1~7
(熱硬化性組成物の調製)
成分(A)、成分(A’)、成分(B)、及び成分(C)を、表1及び2に示す配合量で配合し、熱硬化性組成物を調製した。表1及び2において、成分(A)(又は成分(A’))及び成分(C)の配合量は、成分(A)(又は成分(A’))及び成分(C)の配合量の合計100質量%を基準として、成分(A)(又は成分(A’))及び成分(C)のそれぞれの配合量を示す。
また、表1及び2において、成分(B)の配合量は、成分(A)(又は成分(A’))及び成分(C)の配合量の合計100質量部を基準として、成分(B)の配合量を示す。
具体的に、熱硬化性組成物の調製は、まず、成分(A)(又は成分(A’))及び成分(C)をそれぞれ計量し、これらを混合し、撹拌した。次に、成分(B)を計量して添加し、最後に撹拌して熱硬化性組成物とした。
撹拌装置としては、自転及び公転で撹拌できる撹拌装置を用いた。回転数としては、自転1000rpmとし、公転2000rpmとした。回転時間は1分間とした。
成分(A)として以下を用いた。
A1:ライトアクリレートPBD-A(共栄社化学株式会社製、下記構造式A1で表される重合体、l1/m1/n1=21/22/57(モル比)、25℃での粘度:10Pa・s)
Figure 0007393170000006
A2:CN307(サートマー社製、下記構造式A2で表される重合体、l2/m2/n2=70/12/18(モル比)、ランダム共重合体、25℃での粘度:8.5Pa・s)
Figure 0007393170000007
成分(A’)として以下を用いた。
A’1:KE-200(信越化学工業株式会社製、シリコーン材料)
A’2:KE-1282-A/B(信越化学工業株式会社製、シリコーン材料)
A’3:KE-1012-A/B(信越化学工業株式会社製、シリコーン材料)
A’4:SU-2180A/B(サンユレック株式会社製、ウレタン材料)
A’5:UF-705A/B(サンユレック株式会社製、ウレタン材料)
A’6:SU-3900A/B(サンユレック株式会社製、ウレタン材料)
成分(C)として以下を用いた。
ライトエステルIB-X:1-イソボルニルメタクリレート(共栄社化学株式会社製、25℃での粘度:5mPa・s)
A-DOD-N:1,10-デカンジオールジアクリレート(新中村化学工業株式会社製、25℃での粘度:10mPa・s)
ライトエステルL:1-ラウリルメタクリレート(共栄社化学株式会社製、25℃での粘度:5mPa・s)
ブレンマーGH:グリシジルメタクリレート(日油株式会社製)
成分(B)として以下を用いた。
B1:パーロイルTCP(日油株式会社製、下記式B1で表される化合物)
Figure 0007393170000008
B2:パーロイルL(日油株式会社製、下記式B2で表される化合物)
Figure 0007393170000009
B3:パーヘキサHC(日油株式会社製、下記式B3で表される化合物)
Figure 0007393170000010
成分(A)及び成分(C)について、粘度は、JIS K7117-2に基づき、粘弾性測定装置Physica MCR301(アントンパール社製)を用いて、下記の条件にて、せん断速度10s-1において測定した。
測定法:円筒型回転粘度測定法
温度:25℃
せん断速度領域:10~100s-1
(熱硬化性組成物の粘度測定)
得られた熱硬化性組成物について、JIS K7117-2に基づき、粘弾性測定装置Physica MCR301(アントンパール社製)を用いて、下記の条件にて、せん断速度10s-1、20s-1、30s-1、40s-1、50s-1、60s-1、70s-1、80s-1、90s-1、100s-1のそれぞれにおいて、粘度を測定した。
結果を表1及び2に示す。
測定法:円筒型回転粘度測定法
温度:25℃
せん断速度領域:10~100s-1
(成形品1の製造)
上述の熱硬化性組成物を、以下の条件で、LTM成形又はLIM成形し、成形品(硬化物)1を得た。
金型は、幅10mm、長さ50mm、厚み1mmの金型であり、流動末端部には幅5mm、長さ10mm、厚み0.03mmのベント部を有する金型を使用した。
LTM成形は、以下の条件で行った。表1において、LTM成形を行った成形品1については、成形品1の製造方法をLTMと示す。
成形機:液状トランスファー成形機G-Line(アピックヤマダ株式会社製)
成形機のプランジャーでの計量:1.5g
低温部の流路温度:25℃
流路及び遮断方法:シリンジを用いたマニュアル遮断
高温部の流路温度及びキャビティ温度:表1に示す温度
充填圧力:10MPa以下
保圧時間:15秒間
保圧時圧力:15MPa
硬化時間:表1に示す時間
LIM成形は、以下の条件で行った。表1及び2において、LIM成形を行った成形品1については、成形品1の製造方法をLIMと示す。
成形機:液状熱硬化性樹脂射出成形機LA-40S(株式会社ソディック社製)
成形機のプランジャーでの計量:1.1g
低温部の流路温度:15℃
流路及び熱遮断方法:シャットオフノズル使用
高温部の流路温度及びキャビティ温度:表1及び2に示す温度
充填時圧力:10MPa以下
保圧時間:15秒間
保圧時圧力:15MPa
硬化時間:表1及び2に示す時間
(充填性の評価)
上述の成形品1の製造の熱硬化性組成物の充填において、目視にて、充填性を確認した。ボイドが発生せず、かつ未充填が発生しなかった場合を○とした。ボイド又は未充填が発生した場合を△とした。ボイドが発生し、かつ未充填が発生した場合を×とした。
(硬度の測定)
上述の成形品1について、AskerP2―A型(高分子計器株式会社製)を用いて、JIS K7215準拠して、タイプAデュロメーターの硬度を測定した。
結果を表1及び2に示す。
(成形品2の製造)
以下の金型を用いた以外、成形品1の製造と同様に、成形品を製造した。得られた成形品を成形品2とした。
金型は、縦50mm、横50mm、厚み2mmの金型を使用した。
(水蒸気透過性の評価)
上述の成形品2について、水蒸気透過性を、JIS K7129のB法に準拠して評価した。得られた値が、20g/m・1日以下の場合を〇とした。20g/m・1日超の場合を×とした。
結果を表1及び2に示す。
(沸騰水含水率の評価)
上述の成形品2について、沸騰水含水率をJIS K7209のB法に準拠して評価した。得られた沸騰水含水率が1重量%未満の場合は〇とした。1重量%以上の場合を×とした。
結果を表1及び2に示す。
Figure 0007393170000011
Figure 0007393170000012
実施例1~9では充填性がよく短時間に硬化し、良好な成形品が出来た。
一方で、比較例2~7の充填性はよいが、実施例1~9と比べて、硬化に時間がかかった。また、比較例1は充填性がよくないため硬化に長時間がかかった。

Claims (10)

  1. 100質量%が下記成分(A)、成分(B)、成分(C)及び任意の添加剤からなり、
    JIS K 7117-2に基づき測定した、25℃で10s-1のせん断速度での粘度が0.1Pa・s以上100Pa・s以下であり、
    前記成分(A)及び前記成分(C)の合計100質量部に対して、前記成分(B)の含有量は、0.01~10質量部であり、
    前記成分(A)及び前記成分(C)の合計100質量%に対して、前記成分(C)の含有量は、10~50質量%である熱硬化性組成物(但し、分子中にイソシアナト基を2つ以上有する化合物、アダマンタン構造を含む炭化水素基がエステル結合した(メタ)アクリレート化合物、又は、第三級エステル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物を含有する場合を除く。)
    (A)下記式(1A)で表される構造単位及び下記式(1B)で表される構造単位を有し、末端基がメタクリロイル基又はアクリロイル基を2つ含むポリブタジエン
    (B)熱重合開始剤
    (C)成分(A)以外のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物であって、脂肪族炭化水素基がエステル結合した単官能のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物、極性基を有する単官能のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート及び1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上のアクリレート化合物又はメタクリレート化合物
    Figure 0007393170000013
  2. 電気部材用又は電子部材用である請求項1に記載の熱硬化性組成物。
  3. 請求項1又は2に記載の熱硬化性組成物を、プランジャー内に供給する工程、
    供給された前記熱硬化性組成物を、前記プランジャーにより、減圧された金型の成形品部に充填する工程、及び
    充填された熱硬化性組成物を、前記成形品部内で熱硬化する工程、
    を含む成形品の製造方法。
  4. 前記成形品部を構成する金型部分の温度が50~150℃である請求項3に記載の成形品の製造方法。
  5. 前記プランジャー及び前記成形品部の間に50℃以下に温度制御された流動路を有し、前記流動路を介して、前記充填を行う請求項3又は4に記載の成形品の製造方法。
  6. 前記流動路に、前記熱硬化性組成物の流動及び熱の授受を遮断するゲートシステムを有する請求項5に記載の成形品の製造方法。
  7. 前記充填を、前記ゲートシステムのゲートを開くことで行い、
    前記熱硬化において、保圧を行い、前記保圧後、前記ゲートシステムのゲートを閉じて熱硬化を完了する請求項6に記載の成形品の製造方法。
  8. 前記充填工程と前記熱硬化工程を0.2~3分間で行う請求項3~7のいずれかに記載の成形品の製造方法。
  9. 請求項1又は2に記載の熱硬化性組成物を用いて作製した硬化物。
  10. 成形品である請求項9に記載の硬化物。
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