JPH02115221A - 溶融時に光学的異方性を示すポリエステル樹脂及び樹脂組成物 - 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〕 本発明は耐熱性と加工性に優れ、尚かつ、機械的性質に
優れた溶融時に光学的異方性を示すポリエステル樹脂及
びその組成物に関する。

〔従来の技術〕

近年、耐熱性と加工性を併せ備えた熱可塑性樹脂として
溶融時に光学的異方性を示すポリマー（液晶性ポリマー
〉の提案が種々なされている。■特開昭４９−７２３９
３号■特開昭５０−４３２２３号■特開昭５４−７７６
９１号等がそれらの代表的なものである。これらの液晶
性ポリマーは何れもポリマーの骨格に剛直性セグメント
を導入して液晶性を発現し高強度で耐熱性に優れ、尚か
つ、溶融流動性に優れた易加工性を実現している。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し乍ら、産業上の利用を図る上で耐熱性と易加工性と
を更に好適なものにする為には以下の点での配慮が必要
とされる。

即ち、易加工性に係る点ては、樹脂の流動開始温度と、
溶融時の流動性及び加工時の分解ガスの発生や変色等を
生じない樹脂の熱安定性等が要求される。

この内、樹脂の流動開始温度と、溶融時の流動性の２点
に関しては液晶性を利用することで解決が可能である。

しかし、加工時の分解ガスの発生や変色等の問題は、加
工温度が３００℃を越えてくると、通常の熱可塑性ポリ
マーに用いられる安定剤の付与による改善は難しく、加
工時の温度を際限なく高めることは出来ない。

熱可塑性樹脂、特にポリエステルを賦形させるに際して
の好ましい成形温度範囲は約３７０℃以下が目安とされ
る。３７０℃を越える様になるとポリマー自身の熱劣化
が著しく進行し、熱履歴による樹脂の安定な強度が保証
されず、また、通常用いられる成形機の温度範囲をも逸
脱してしまう。

耐熱性に係る点では、高温状態における形状保持の安定
性や機械的強度保持の安定性が求められ、特に産業上電
気分野等で汎用される半田工程を経る必然性から２６０
℃以上での形状等の安定性が重要視される。

以上の観点から、両者を同時に満足する改善を行う必要
を生じるが、通常の熱可塑性樹脂では両者の性質が互い
に相反する性格であり、加工性の指標である融点若しく
は流動点を下げながら、尚かつ高温下での形状安定性や
機械的安定性の信頼度を高めるということは極めて困難
な課題である。

因に、先に提案されている液晶性ポリマーの例として、
■は成形温度が４００℃を越え賦形の際に分解ガスを多
く発生し、熱安定性に乏しい。

■及び■の例は、賦形温度約３７０℃を越えない条件を
満たすものの、高温状態での信頼性に関して■は半田工
程に必要とされる２６０　℃以上での賦形を維持するこ
とが出来ず、■は高温状態での強度保持の信頼性が望ま
しい範囲には及んでいない。

〔課題を解決する為の手段〕

以上の課題に鑑み、本発明者等は耐熱性と易加工性とい
う相矛盾する特性を同時に満足し、尚かつ苛酷な環境下
でも機械的物性の信頼性に優れた熱可塑性樹脂を得るべ
く鋭意研究した結果、特定の構成単位を有するポリエス
テルがこれらの相矛盾する問題点をバランス良く解決出
来ることを見出し、本発明を完成するに到ったものであ
る。

即ち本発明は、必須の構成成分として下式（１）〜（［
［）で表される構成単位を含み、全構成単位に対して（
Ｉ）が７０を越えるモル％、（Ｉｆ）が５乃至２０モル
％、（ＩＩＩ）が５乃至２０モル％であることを特徴と
する溶融時に光学的異方性を示すポリエステル樹脂に関
する。

本発明は上記の如き特定の構成単位の特定の比率よりな
る組み合わせで、易加工性と半田耐熱性に必要とされる
様な耐熱形状安定性等のバランスの良好なポリマーの提
供を実現するのである。

因みに、（Ｉ）のホモポリマー、及び（ＩＩ）と１．４
−置換の（ＩＩＩ）のポリマーは各々４００℃以下では
融点を持たず、各々単独では加工性を持たないことが知
られている。（１）、　　（ｎ）。

（ＩＩＩ）の組み合わせよりなる３元系のポリマーでは
各々単独の場合よりも融点は低下し、加工性を生じてく
るのである。

ポリマーの構成単位である（Ｉ）を実現する具体的なモ
ノマー化合物はｐ−ヒドロキシ安息香酸及びその誘導体
であり、誘導体としてはアセトキシ安息香酸等の酸エス
テル安息香酸類、ヒドロキシ安息香酸のメチル、エチノ
ベブチル及びフェニルエステル等の安息香酸エステル類
、ヒドロキシ安息香酸クロライド等の酸クロライド類等
があげられる。

本構成単位（１）は全構成単位に対して７０を越えるモ
ル％、好ましくは７１乃至８５モル％が用いられる。７
０モル％以下では耐熱性が劣るため好ましくない。

ポリマーの構成単位である（ＩＩ）を実現する具体的な
モノマー化合物は２．６−シヒドロキシナフタレン及び
その誘導体であり、誘導体としてはジアセトキシ、ジプ
ロピオニツクアシッド等の有機カルボン酸エステル類が
あげられる。

本構成単位（ＩＩ）は全構成単位に対して５乃至２０モ
ル％、特に好ましくは７．５乃至１５モル％が用いられ
る。

（［［）を実現する具体的なモノマー化合物はテレフタ
ル酸及びその誘導体であり、誘導体としてはテレフタル
酸のメチル、エチル及びフェニルエステル等のエステル
類、テレフタル酸のクロライド等の酸クロライド類等が
あげられる。

本構成単位（ＩＩＩ）は全構成単位に対し５乃至２０モ
ル％、特に好ましくは７．５乃至１５モル％が用いられ
る。

更に下式に示す構成単位（ＩＶ）は、ポリマーの融点を
調整し、加工性を向上させる目的で用いられる。

（ＩＶ）を実現する具体的なモノマー化合物はイソフタ
ル酸及びその誘導体であり、誘導体としてはイソフタル
酸のメチル、エチル及びフェニルエステル等のイソフタ
ル酸エステル類、イソフタル酸クロライド等の酸クロラ
イド類等があげられる。

本構成単位（ＩＶ）は必ずしも必須ではないが、全構成
単位に対し０．１乃至７モル％が用いられることが好ま
しい。特に好ましい範囲は０．５乃至５モル％である。

本発明のポリマーは、これらのモノマー化合物から直接
重合法やエステル交換法を用いて重合される。重合に際
しては、通常溶融重合法やスラリー重合法等が用いられ
る。

これらの重合に際しては種々の触媒の使用が可能であり
、代表的なものはジアルキル錫酸化物、ジアリール錫酸
化物、２酸化チタン、アルコキシチタンけい酸塩類、チ
タンアルコラード類、カルボン酸のアルカリ及びアルカ
リ土類金属塩類、ＢＦ３の如きルイス酸等があげられる
。

触媒の使用量は一般にはモノマーの全重量に基いて約０
，００１乃至１重量％、特に約０．０１乃至０．２重量
％が好ましい。

これらの重合方法により製造されたポリマーは、更に必
要に応じ不活性ガス中で加熱する固相重合により分子量
の増加を計ることができる。

溶融時に光学的異方性を示す液晶性ポリマーであること
は、本発明において耐熱性と易加工性を併せ持つ上で不
可欠な要素である。溶融異方性の性質は直交偏光子を利
用した慣用の偏光検査方法により確認することができる
。より具体的には溶融異方性の確認はＬｅｉｔｚ偏光顕
微鏡を使用しＬｅｉｔｚホットステージにのせた試料を
窒素雰囲気下で１００倍の倍率で観察することにより実
施できる。即ち、直交偏光子間に挿入したとき、試料が
光学的に異方性であると、たとえ溶融静止状態であちて
も偏光は透過する。かかるポリマーは光学的に異方性（
液晶性）である。

本発明の加工性の指標としては液晶性及び融点（液晶性
発現温度）が考えられる。液晶性を示すか否かは溶融時
の流動性に深く係わり、本願のポリエステルは溶融状態
で液晶性を示すことが不可欠である。

ネマチックな液晶性ポリマーは融点以上で著しく粘性低
下を生じるので、−船釣に融点またはそれ以上の温度で
液晶性を示すことが加工性の指標となる。融点（液晶性
発現温度）は、出来得る限り高い方が耐熱形状安定性の
観点からは好ましいが、ポリマーの溶融加工時の熱劣化
や成形機の加熱能力等を考慮すると、前述の通り凡そ３
７０℃以下であることが望ましい目安となる。更に、そ
の融点に少なくとも１０℃以上を加えた温度で、樹脂の
溶融粘度が１００ｓｅｃ−’の剪断応力下で１０６ポイ
ズ以下であることが好ましい。更に好ましくは１０４　
ポイズ以下である。これらの溶融粘度は液晶性を具備す
ることで概ね実現される。

本発明の耐熱性の指標としては、高温下での形状安定性
の他、剛性、その剛性の保持率、賦形に際して経る熱履
歴によっても機械的な強度が低下しないこと等が要求さ
れる。特に使用目的が電気分野等の場合、材料が半田付
は工程に耐えられる半田耐熱性を持つことが必要とされ
る。

高温下の剛性はレオメータ−の捻り剛性で２６０℃で１
×１０３以上あれば良く、２６０℃から２８０℃にかけ
ての剛性保持率は材料の信頼性からみて極端な低下は避
ける必要があり、又少なくとも５０％を下廻るのは好ま
しくない。溶融状態での安定性も重要であり、溶融滞留
後の剛性保持率がポリマーの熱劣化に起因する著しい低
下を避けなくてはならず、初期状態に対し８割の保持率
を下廻ってくると生産材料としての信頼性を損ない好ま
しくない。

次に本発明のポリエステルは使用目的に応じて各種の繊
維状、粉粒状、板状の無機及び有機の充填剤を配合する
ことが出来る。

繊維状充填剤としては、ガラス繊維、アスベスト繊維、
シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、アルミナ繊維、ジ
ルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維
、チタン酸カリ繊維、更にステンレス、アルミニウム、
チタン、銅、真鍮等の金属の繊維状物などの無機質繊維
状物質が挙げられる。特に代表的な繊維状充填剤はガラ
ス繊維である。

一方、粉粒状充填剤としてはカーボンブラック、黒鉛、
シリカ、石英粉末、ガラスピーズ、ミルドガラスファイ
バー、ガラスバルーン、ガラス粉、硅酸カルシウム、硅
酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、珪藻土、
ウオラストナイトの如き硅酸塩、酸化鉄、酸化チタン、
酸化亜鉛、三酸化アンチモン、アルミナの如き金属の酸
化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き金属の
炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き金属の硫
酸塩、その他フェライト、炭化硅素、窒化硅素、窒化硼
素、各種金属粉末等が挙げられる。

又、板状充填剤としてはマイカ、ガラスフレーク、各種
の金属箔等が挙げられる。

有機充填剤の例を示せば芳香族ポリエステル、繊維、液
晶性ポリマー繊維、芳香族ポリアミド、ポリイミド繊維
等の耐熱性高強度合成繊維等である。

これらの無機及び有機充填剤は一種又は二種以上併用す
ることが出来る。繊維状充填剤と粒状又は板状充填剤と
の併用は特に機械的強度と寸法精度、電気的性質等を兼
備する上で好ましい組み合わせである。無機充填剤の配
合量は、組成物全量に対して９５重量％以下、好ましく
は１〜８０重量％である。

これらの充填剤の使用にあたっては必要ならば収束剤又
は表面処理剤を使用することが望ましい。

更に本発明のポリエステルには、本発明の企図する目、
的を損なわない範囲で他の熱可塑性樹脂を補助的に添加
してもよい。

この場合に使用する熱可塑性樹脂の例を示すと、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の
芳香族ジカルボン酸とジオール或いはオキシカルボン酸
等からなる芳香族ポリエステノペポリアセクール（ホモ
又はコポリマー）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポ
リアミド、ポリカーボネート、ＡＢＳ　。

ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、
フッ素樹脂等を挙げることができる。

またこれらの熱可塑性樹脂は２種以上混合して使用する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明で得られる特定の構成単位よりなる溶融時に光学
的異方性を示す芳香族ポリエステル及びその組成物は、
優れた性能を発現でき、凡そ３７０℃以下の加工温度で
流動性を持ち、容易に射出成形や押出成形、圧縮成形が
可能であり、種々の立体成形品、繊維、フィルム等に加
工出来、特に射出成形に好適な流動性を与える。又、優
れた耐熱性を有し、高温状態での機械的強度を有するこ
と、半田工程での形状安定性を維持すること等があげら
れる為、種々の耐熱分野、特に半田工程を伴う部品分野
に供するのに好適である。

〔実施例〕

以下に実施例をもって本発明を説明するが、本発明は実
施例に限定を受けるものではない。

以下本発明に用いた測定法を記す。

１）　液晶性の測定 得られた樹脂の液晶性はＬｅｉｔｚ偏光顕微鏡にて確認
した。即ち、１ｅｉｔｚホツトステージにのせた試料を
窒素３囲気下で加熱溶融し、１００倍の倍率で観察し、
直交偏光子間に挿入したとき光を透過させた特有のパタ
ーンを呈したものを液晶性ありと判断した。

２）　融点（流動開始温度） パーキンエルマ社製示差熱解析装置にて測定し、得られ
た融点をもって流動開始温度とした。

３）加工性 液晶性を示し、融点に１０℃を加えた温度で東洋精機製
キャビログラフを用い１ＱＱｓｅｃ−’のすり応力下で
１０４ボイズ以下の粘度を示したものを○とし、それ以
外のものを×とした。

４）　半田耐熱性の測定 半田耐熱性は２６０℃、３０秒の半田浴中に厚さ１ｍｍ
のプレスシートを切り出した試験片を浸した后に表面形
状を観察した。フクレ、しわ、クラック、変形等の異常
のみられたものは×１異常のなかったものは○とした。

５）　捻り剛性率の測定 剛性率はレオメトリック社製レオメータ−を用い、ツバ
コー社製ミニショットー２型機で射出成形した引張試験
片にて、２６０℃及び２８０℃各々での捻り剛性を測定
した。又、ガラス繊維を含む組成物は予め東洋精機製作
所社製のラボブラストミルを用いて調製した組成物を使
って同様にミニショツト２型機で成型した試験片を用い
た。高温雰囲気下での剛性は半田工程等の過程での耐変
形性を確認出来る評価であり、２６０℃の捻り剛性を１
．０としたときの２８０℃での剛性保持率を高温状態で
の強度信頼性の指標とした。０．５以上有することが信
頼性の目安である。

６）　溶融安定性 樹脂の融点に１０℃加えた温度にて３０分間滞留させた
後、冷却固化し、表面状態を観察した。フクレ、しわ、
クラック、変色、ガス発生等の異常のみられたものは×
１異常のなかったものは○とした。溶融滞留させた後の
試験片を４）の方法で２８０℃で捻り剛性を測定し、そ
の時の剛性保持率を溶融滞留させる前を１．０として算
出した。

実施例１ 表１に示す如＜、ｐ−アセトキシ安息香酸７４モル％、
２．６−ジアセドキシナフタレン１３モル％、テレフタ
ル酸１３モル％及び全仕込量に対し０，０５重量％の酢
酸カリウムを各々、撹拌機、窒素導入管及び留出管を備
えた反応器中に仕込み、窒素気流下でこの混合物を１時
間で２６０℃にまで加熱した。反応器中から酢酸を留出
させながら２６０〜３００℃に２時間加熱し、更に３０
０〜３２０℃で１時間、３２０〜３６０℃で１時間加熱
し、真空下に酢酸を留出させた。次いで窒素を導入し室
温に迄冷却した。得られた重合体は３６０℃で偏光ホッ
トステージ顕微鏡観察により光学異方性を示した。融点
、半田耐熱性、剛性率、溶融安定性、保持率は各々前述
の方法にて測定した。

結果は表１に記載の通りである。

実施例２〜３ 最終的に加熱する温度が、重合物の流動する温度域を下
廻らない様に設定する以外は実施例１と略同様の方法で
表１に記載の構成比率にて各々重合を行ない、得られた
重合体も同様の手法で測定した。結果を表１に示す。

比較例１〜２ 最終的に加熱する温度が重合物の流動する温度域を下廻
らない様に設定する以外は実施例１と略同様の方法で表
１に記載の構成比率にて各々重合を行い、得られた重合
体も同様の手法で測定した。結果を表１に示す。

実施例４ 実施例１に用いた重合体１００重量部に対してガラス繊
維２０重量部を配合した組成物について実施例１と同様
の手法にて測定を行った。結果を表１に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、必須の構成成分として下式（Ｉ）〜（III）で表さ
   れる構成単位を含み、全構成単位に対して（Ｉ）が７０
   を越えるモル％、（II）が５乃至２０モル％、（III）
   が５乃至２０モル％であることを特徴とする溶融時に光
   学的異方性を示すポリエステル樹脂。 （Ｉ）▲数式、化学式、表等があります▼ （II）▲数式、化学式、表等があります▼ （III）▲数式、化学式、表等があります▼ ２、（Ｉ）が７１〜８５モル％である請求項１記載の溶
   融時に光学的異方性を示すポリエステル樹脂。 ３、更に下式（IV）で表される構成単位を全構成単位に
   対して０．１乃至７モル％含有せしめてなることを特徴
   とする請求項１又は２記載の溶融時に光学的異方性を示
   すポリエステル樹脂。 （IV）▲数式、化学式、表等があります▼ ４、請求項１、２又は３記載の溶融時に光学的異方性を
   示すポリエステル樹脂に無機充填剤を９５重量％以下（
   対組成物全量）配合してなるポリエステル樹脂組成物。