JPH01216823A - 樹脂成形用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノー
ル樹脂、ジアシルフタレート。樹脂で代表される熱硬化
性樹脂や、ポリフェニレンサルファイド（ｐｐｓ＞、液
晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）
、ポリエーテルサルフオン（ＰＥＳ）で代表される熱可
塑性樹脂のもつ優れた機械的性質、電気的性質、寸法安
定性、耐熱性、耐薬品性などの諸性質を活かしてなる複
合成形材料とガラスや金属などでつくられた光学部品、
電子・電隼部品、センサ一部品等とを接合または組み立
てた部品がどのような温・湿度環境下でも略同−寸法で
追従させることができるような精密成形用樹脂成形材料
に関する。

〈従来の技術〉 ・従来この矧の低熱膨張性樹脂成形材料としては、実用
に供されているものに、 （１）　　熱膨張係数が比較的小さいエポキシ樹脂に熔
融シリカを高充填することにより、熱膨張係数を小さく
している半導体封止用成形材料（２）　　熱ｍ張係数が
小さい液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリフェニレンサルフ
ァイド（ｐｐｓ）などにガラス繊維を高充填させること
により熱膨張係数を小さくしている成形材料 があったが上記以外のプラスチックでは殆ど見あたらず
、 （３）他の物質ではセラミック　゛ ぐらいのものであった。

〈発明が解決しようとする課題〉 黙しながら、上記従来の各成形材料による場合は、それ
らによる成形品において、各々次のような問題点を有し
ていた。

即ち、（１）の成形材料による場合は、限られた用途で
しか使用できず、熱Ｗ張係数は１．５×１０−′程度ま
でであった。また、複雑な形状の成形品などについても
不向きである。

（２）のガラス繊維高充填のものでは、流動方向と直角
方向とに方向差があり、高温環境下ではネジレや歪の原
因になるという問題がある。

（３）のセラミックでは製造工程が複雑で量産性に欠は
製造原価も高い上に完成品の寸法変化が大きく精密加工
には不向きである。

近年、電子産業やオートメーション機器分野、光関係技
術分野等で金属の代替えやガラスとの接合を行う各種デ
バイス、精密部品などに、温度差からくる歪や内部応力
の発生をなくすために低熱膨張性を有することや、寸法
制度、寸法安定性、曲げ強度、曲げ弾性率、熱安定性な
どの高い要求度の成形品が必要とされ、現在のところ樹
脂成形品ではそれだけの用途範囲を満足させることがで
きるものが見当たらない。

そこで本発明は、これらの用途範囲を満足させることが
できる成形材料を得ることを目的とし、その基本的な技
術思想は、合成樹脂との混合材料として熱膨張係数が負
若しくは著しく小さ・い熱膨張係数を有する無機充填剤
や無機系の炭素材料の混合物を成形品に高充填させるこ
とによって性能の向上を計ろうとするものであって、こ
れらの無機充填剤の熱膨張係数の作用で、熱膨張係数の
可及的に小さい樹脂成形材料を得ようとするものである
。

この目的を達成するための本発明に係る樹脂成形材料は
、合成樹脂に混合する無機充填剤を熱膨張係数が４　Ｘ
　１Ｇ−６／℃以下のものとし、好ましくは負の熱り張
係数を持ったものが用いられる。

また、この無機充填剤の熱膨張係数の温度範囲としては
常温から４００℃程度の範囲での熱膨張係数で選定し、
特に常温から２００℃の範囲で・の熱膨張係数が著しく
小さいもの若しくは負のものが好ましい。

く課題を解決するための手段〉 上記の如くした本発明に係る樹脂成形材料の基本的な技
術思想は、熱可塑性、熱硬化性、両樹脂を対象とし、そ
の混合材としての無機充填剤の熱膨張係数を４ｘｌＯ−
’／Ｃ以下という著しく小さいものまたは熱ｌｆｔ張係
数が負のものを用い、かつ樹脂に対する充填量を高密度
にすることにより、樹脂複合材料の熱膨張係数を１．４
×１０−１／”Ｃ以下好ましくは１．０Ｘ　１０−５／
”Ｃ以下という可及的に小さい値のものとすることがで
きるようにしたものである。

また、配合する無機充填剤として炭素ＩＩ維を併用する
ことにより、曲げ強度、曲げ弾性率などの機械的特性の
優れたものが得られる他に、球状の炭素または球状の黒
鉛又は球状のアモルファスカーボンと併用することによ
り摺動的に優れた熱膨張係数の小さい樹脂成形用材料が
得られる。

く作　用〉 以下これらの各点に関して本発明基らが研究し開発した
事項について詳細に説明する。

即ち、熱膨張係数が負若しくは著しく小さい熱膨張係数
を有する無機充填剤とは、三次元のフレームワークをも
つものであり、その内の１つ°がＢ、＾１　、Ｚｒなど
の３族の元素で置換されることにより三次元網目がオー
プンフレームをつくる。そのオープンフレーム中に、Ｉ
ｌｅ、Ｍｌ（、Ｌｉ、になどの元素がドープされること
により常温でも高温形結晶格子をつくると考えられ、そ
れが温度上昇下においても負のａｍ張係数を有すると考
えられる。

このような結晶格子をもち、その温度範囲が常温から４
００℃のものであれば充填剤としては使用できるが、好
ましくはモース硬度が２〜７のものがよい。

これらの無機充填剤としては平均粒径が３０μｍ以下の
ものが最も効果的である。

つまり、平均粒径が３０μ廣以上のものを用いると流動
性の低下をもたらし、なおかっ、最密充填ができにくく
なるため低ｐＩ！、膨張係数のものが得にくくなる。

充填剤と樹脂の比率は重量百分率で数種の充填剤の合計
が５０パーセント乃至８５パーセントの範囲内の割合で
配合される。配合比が５゜パーセント未満では成形後の
熱膨張係数が小さくならず、また８５パーセント以上で
は材料に適度な流動性と結合性を与えることができない
からである。

即ち、成形材料の流動性と結合性とが保たれる範囲でで
きるだけ充填剤の配合量を多くすることが好ましい。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹
脂全般についていえ、これらの樹脂材料への混合材料と
しては、負若しくは著しく小さい然＆ｌ張係数を持つ無
機充填剤を選定し、かつ、その平均粒径を特定し、また
必要によってはこれらの無機充填剤への混合材として無
機系の炭素材料、無機系の粘土類、石英や熔融シリカな
どの１８乃至数種を併用することにより、成形品の熱１
５ｊ張係数が約１．４Ｘ　１０−６／℃以下殊に１．Ｏ
ｘ　１０−６／℃以下となるようにＩＡ整しであるもの
である。

従来より、精密部品に使用されるアルミニウム゛の熱膨
張係数は２．１・〜２．４Ｘ　１Ｇ−’／”Ｃ１またス
テンレスや鉄で１．１・〜１．３ｘ　１０−６／℃であ
るので、本発明によって得られる成形材料で成形した成
形品でステンレスや鉄と同値の熱膨張係数をもつものや
、更に成形品の方が熱膨張係数を小さいものとすること
ができる。

また、光学系によく用いられるガラスのＩ３　Ｋ７では
、ｆｉｌｆｉｊ張ｆｌｌｋカ０．７〜０．８Ｘ　１０−
ｓ／’Ｃテするので、これらガラスと同等の熱膨張係数
の成形品も本発明にいう成形材料として調整可能である
。

従って、光学系のレンズとの接合部において、レンズ及
び接合部に全く歪を当えないホルダーが得られると共に
、高温環境下または長期使用による寸法的変化や歪も殆
ど起こさない成形品が得られる。

また、摺動特性の良い球状の炭素または球状の黒鉛また
は球状アモルファスカーボンと併用した成形品ではロー
ラ、ベアリングなどの高摺動部品を熱伸張係数を利用し
てステンレスなどと一体成形による製作が可能で、成形
品の設５１変更による一体化により摺動部分点数の削減
とそれによるコストの太幅な低減が期待できる。

上記の如く多くの性能を有した成形品は機能部品として
も有望であり広い分野での適応が期待できる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を詳述する。

上記の各材料を均一または略均−に混線、粉砕したもの
を射出成形機によって射出圧力１５００に９７ｃｍ”、
金型温［１８０℃で成形して成形品サンプルを得た。

実施例２ 上記の各材料を均一または略均−に混線、粉砕したもの
を射出成形機によって射出圧力１５００ｋｇ／ｃｍ”、
金型温度１８０℃で成形して成形品サンプルを得た。

上記の各材料を３００℃に加熱混練してペレット化した
成形材料を射出成形機によって射出圧力１５００Ａｙ／
　ｃｍ”、シリンダー温度３２０℃、金型温度１６０℃
で成形して成形品サンプルを得た。

上記の各材料を３００℃に加熱混練してペレット化した
成形材料を射出成形機により・て射出圧力１５００ｋｇ
／　Ｃ１”、シリンダー温度３２０℃、金型温度１６０
℃で成形して成形品サンプルを得た。

次に本発明の上記各実施例と比較すべき従来例を詳述す
る。

上記の各材料を３００℃に加熱混練してペレット化した
成形材料を射出成形機によって射出圧力１５００１２／
　ｃｍ”、シリンダー温度３２０℃、金型温度１６０℃
で成形して成形品サンプルを得た。

以上揚げた本発明の実施例１乃至４及び従来例１または
２は熱膨張係数測定用の成形品サンプルでＪＩＳＫ６９
１１の熱膨張係数測定寸法に基づいて測定した。

ように本発明の熱動、張係数は従来のものに比べ潰れて
いることと、流動方向、直角方向の差も著しく小さい。

また、熱変形温度、曲げ弾性率、曲げ強度及び摺動特性
なども優れた樹脂成形材料であり、いろいろな方面での
応用が期待できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］無機充填剤と合成樹脂とを主要材料としてなる樹
   脂成形用材料であって、無機充填剤が３０μｍ以下の微
   粉粒であって、かつ、無機充填剤中に熱膨張係数が４×
   １０＾−＾６／℃以下または負の熱膨張係数を有する単
   一または複数種の無機充填剤が無機充填剤の総量に対し
   重量比で２０パーセント以上配合されていて、合成樹脂
   との重量比が５０パーセント以上 ８５パーセント以下の割合で配合され、配合された後の
   成形用材料の熱膨張係数が１．４×１０＾−＾５／℃以
   下の成形品を成形することができる組成とされている樹
   脂成形用材料。 ［２］前記樹脂がエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フ
   ェノール樹脂、ジアレルフタレート樹脂、シリコン樹脂
   の何れかまたはこれらの混合物である請求項［１］記載
   の樹脂成形用材料。 ［３］前記樹脂がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ
   ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルイミド（Ｐ
   ＥＩ）、ポリエーテルサルフオン（ＰＥＳ）の何れかま
   たはこれらの混合物である請求項［１］記載の樹脂成形
   用材料。 ［４］前記無機充填剤がケイ酸塩化合物またはリン酸塩
   化合物であって、リチウム、ベリリウム、マグネシウム
   などを含むもので、例えばリチアキ石、ペタライト、β
   −ユークリプタイト、リユーサイト、キータイト、マナ
   ンドナイト、トリフイル石、リシオフイライト、アンブ
   リゴ石、フレモンタイト、シツクラー石、クーカイト、
   ペニウンモ、チンワルドウンモ、リシウムマイカ、コー
   デイエライト、クカイ石、ムライト、β−スポジユーメ
   ント等の微粉粒末から選ばれたものである請求項［１］
   記載の樹脂成形用材料。 ［５］前記無機充填剤がカーボンファイバー、カーボン
   ビーズ、グラファイト、等で代表される無機系の炭素材
   料である請求項［１］記載の樹脂成形用材料。