JPWO2015033955A1 - 熱可塑性樹脂組成物、樹脂成形品、及びメッキ層付樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような軽薄短小化を実現するための鍵となる技術として、表面実装技術(SMT)が普及し、多くの電気電子機器製品に使用されている。これにより電子基板の実装密度が飛躍的に向上し、従来では実現できなかったような軽薄短小化が達成されている。
一方、リフレクター部分についてはセラミック材料で製品化されているが、セラミックでは生産性が劣るという問題がある。また、リフレクター部分を耐熱性樹脂組成物を用いて製品化することも検討されているが、射出成形工程、封止剤の熱硬化工程や実際の使用環境下において、変色による光反射率の低下が問題となる。従って、反射率が要求される用途には使いにくいという問題がある。
本発明は上記課題を解決することを目的とするものであって、高いハンダ耐熱性を有し、メッキ性(Plating外観)に優れ、かつ、高い熱伝導率および高い体積抵抗率を奏する樹脂成形品を提供可能な熱可塑性樹脂組成物を提供することを目的とする。さらには、高い反射率を有する用途にも使える熱可塑性樹脂組成物を提供することも目的とする。
具体的には、下記手段<1>により、好ましくは<2>〜<14>により、上記課題は解決された。
<1>(A)示差走査熱量測定(DSC)により昇温速度10℃/分にて測定した融点が250℃以上の結晶性熱可塑性樹脂100重量部に対し、(B)熱伝導率が10W/m・K以上を示す絶縁性熱伝導フィラー40〜150重量部、(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤3〜20重量部、(D)酸化チタン10〜130重量部を含む熱可塑性樹脂組成物であって、前記(B)絶縁性熱伝導フィラー、前記(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤および前記(D)酸化チタンの合計含有量が、前記樹脂組成物の40〜65重量%である、熱可塑性樹脂組成物。
<2>さらに、(E)ガラス繊維を前記(A)結晶性熱可塑性樹脂100重量部に対し、10〜200重量部の割合で含む、<1>に記載の熱可塑性樹脂組成物。
<3>前記(A)結晶性熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂である、<1>または<2>に記載の熱可塑性樹脂組成物。
<4>前記(B)絶縁性熱伝導フィラーが、窒化ホウ素、窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムから選択される少なくとも1種である、<1>〜<3>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<5>前記(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤が、
(1)アンチモンと錫を含む添加剤、
(2)銅を含む酸化物を含む添加剤、
(3)波長450nmにおける反射率が50%以上の組成物を中心部として、前記中心部の表面の一部または全部に、銅を含む酸化物、ならびに、錫およびアンチモンを含む酸化物の少なくとも1種を含む組成物がコーティングされている添加剤
および
(4)少なくとも2種の金属を含み、抵抗率が5×103Ω・cm以下の導電性酸化物を含む添加剤
からなる群から選択される1種以上である、<1>〜<4>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
<6>キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂であって、ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がメタキシリレンジアミンおよび/またはパラキシリレンジアミンに由来しジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が、炭素原子数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂100重量部に対し、(B)熱伝導率が10W/m・K以上を示す絶縁性熱伝導フィラー40〜150重量部、(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤3〜20重量部、(D)酸化チタン10〜130重量部を含む熱可塑性樹脂組成物であって、前記(B)絶縁性熱伝導フィラー、前記(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤および前記(D)酸化チタンの合計含有量が、前記樹脂組成物の40〜65重量%である、熱可塑性樹脂組成物。
<7><1>〜<6>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる樹脂成形品。
<8>体積抵抗率が1.0×108Ω・cm以上である、<7>に記載の樹脂成形品。
<9>波長450nmにおける反射率が25%以上である、<7>または<8>に記載の樹脂成形品。
<10>熱伝導率が1.0W/m・Kより大きいことを特徴とする、<7>〜<9>のいずれかに記載の樹脂成形品。
<11>さらに、表面にメッキ層を有する、<7>〜<10>のいずれかに記載の樹脂成形品。
<12>LED照明回路部品である、<7>〜<11>のいずれかに記載の樹脂成形品。
<13><1>〜<6>のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる樹脂成形品の表面に、レーザーを照射後、金属を適用して、メッキ層を形成することを含む、メッキ層付樹脂成形品の製造方法。
<14>前記メッキ層が銅メッキ層である、<13>に記載のメッキ層付樹脂成形品の製造方法。
本発明で用いる結晶性熱可塑性樹脂は、(A)示差走査熱量測定(DSC)により昇温速度10℃/分にて測定した融点が250℃以上であることを特徴とし、融点が255℃以上であることが好ましい。上限は特に定めるものではないが、通常、350℃以下である。このような樹脂を採用することにより、リフローハンダ工程時の製品寸法がより効果的に保持される。
ポリアセタール樹脂としては、特開2003−003041号公報の段落番号0011、特開2003−220667号公報の段落番号0018〜0020の記載を参酌することができる。
本発明では特に、分子内に芳香環を含み、芳香環を構成する炭素原子のポリアミド樹脂分子中に対する割合が30モル%以上であるポリアミド樹脂が好ましい。
更に好ましいポリアミド樹脂は、ジアミン構成単位(ジアミンに由来する構成単位)の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸と重縮合されたキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂である。
特に好ましくは、ジアミン構成単位の70モル%以上、より好ましくは80モル%以上がメタキシリレンジアミンおよび/またはパラキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸構成単位(ジカルボン酸に由来する構成単位)の好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、特には80モル%以上が、炭素原子数が好ましくは4〜20の、α,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂である。炭素原子数4〜20のα、ω−直鎖脂肪族二塩基酸は、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカン二酸、エイコジオン酸などが好適に使用でき、アジピン酸および/またはセバシン酸が最も好ましい。
上記のようなポリアミド樹脂を採用することにより、DSCによって測定した融点が250℃以上の樹脂が容易に入手できる。
本発明で用いる結晶性熱可塑性樹脂の数平均分子量は、5000〜45000であることが好ましく、10000〜25000であることがより好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、酸化チタンとは別に、(B)熱伝導率が10W/m・K以上を示す絶縁性熱伝導フィラー(以下、熱伝導フィラーともいう)を含む。熱伝導フィラーを含むことで本発明の熱可塑性樹脂組成物の熱放射性を向上させることが可能となる。
熱伝導フィラーの熱伝導率は、10W/m・K以上であり、15W/m・K以上が好ましく、60W/m・K以上がより好ましい。上限については特に制限はないが、通常300W/m・K以下であり、好ましくは200W/m・K以下である。
窒化ホウ素の形態としては、鱗片状、薄片状が好ましい。薄片状とすることで、成形体としたときに平面方向に配向しやすく、その結果、熱伝導性を高めることができる。鱗片状窒化ホウ素の平均粒径は、フィラー配向による伝熱路を確保するために、1〜200μmであることが好ましく、5〜100μmであることがより好ましく、5〜30μmであることがさらに好ましい。窒化ホウ素の結晶系は、特に限定されないが、六方晶系、立方晶系が挙げられる。中でも、六方晶系結晶構造を有する窒化ホウ素は、熱伝導性が高いので好ましい。
窒化アルミニウムの形態としては、粒子状が好ましい。平均粒径は、0.5〜200μmであることが好ましく、1〜100μmであることがより好ましく、1〜30μmであることがさらに好ましく、1〜20μmがさらに好ましい。窒化アルミニウムの結晶系は、特に限定されないが、六方晶系、立方晶系が挙げられる。
酸化アルミニウムの形態としては、粒子状が好ましい。酸化アルミニウムの平均粒径は、0.1〜200μmであることが好ましく、0.5〜100μmであることがより好ましく、1〜30μmがさらに好ましく、2〜10μmが特に好ましい。酸化アルミニウムの結晶系は、特に限定されないが、三方晶系、立方晶系が挙げられる。
表面処理を行ったものであっても熱伝導フィラーは、絶縁性を有する。絶縁性は特に限定は無いが、JIS K6911に記載の方法で測定した体積抵抗率が、1.0×108Ω・cm以上のものが好ましく、1.0×1012Ω・cm以上がより好ましく、1.0×1014Ω・cm以上がさらに好ましい。上限は特に制限がないが、一般的には1.0×1016Ω・cm以下である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、LDS添加剤を含む。
本発明におけるLDS添加剤は、PAPXD10またはPAMP6(後述する実施例で合成しているPAMP6)100重量部に対し、LDS添加剤と考えられる添加剤を4重量部添加し、波長1064nmのYAGレーザーを用い、出力10W、周波数80kHz、速度3m/sにて照射し、その後のメッキ工程は無電解のMacDermid製M−Copper85のメッキ槽にて実施し、該レーザー照射面に金属を適用したときに、メッキを形成できる化合物をいう。例えば、仮に上記樹脂に添加剤を添加した場合にYAGレーザーの吸収が悪く、樹脂の表面がきれいに焼けない場合、レーザーで表面を焼くために酸化チタンを10〜40重量部添加して評価しても良い。
本発明で用いるLDS添加剤は、合成品であってもよいし、市販品を用いてもよい。また、市販品はLDS添加剤として市販されているものの他、本発明におけるLDS添加剤の要件を満たす限り、他の用途として販売されている物質であってもよい。公知のLDS添加剤は、黒色のものが多かったが、本発明では、黒色でないLDS添加剤を採用しているので、樹脂成形品を補色することが可能になる。
中心部を構成する、反射率が50%以上の組成物は、金属酸化物を含むことが好ましく、二酸化ケイ素、マイカおよび酸化チタンの少なくとも1種を含むことがより好ましい。本発明実施形態として、中心部を構成する反射率が50%以上の組成物が、その20重量%以上が金属酸化物(好ましくは実質的に金属酸化物のみ)からなる組成物である実施形態が挙げられる。
アンチモンと錫を含む場合、その重量比は、3.5:96.5〜25:75が好ましく、7.5:92.5〜20:80がより好ましい。
本発明における導電性酸化物の抵抗率は、通常、粉末抵抗率をいい、導電性酸化物の微粉末10gを、内面にテフロン加工(テフロン:登録商標)を施した内径25mmの円筒内へ装入して100kg/cm2に加圧し(充填率20%)、横川電気製作所製の「3223型」テスターで測定することができる。
第4の実施形態で用いるLDS添加剤は、LDS添加剤中における、周期表のn族(nは3〜16の整数)の金属の含有量とn+1族の金属の含有量の合計を100モル%としたとき、一方の金属の含有量が15モル%以下であることが好ましく、12モル%以下であることがさらに好ましく、10モル%以下であることが特に好ましい。下限については特に制限はないが、0.0001モル%以上である。2種類以上の金属の含有量をこのような範囲とすることで、メッキ性を向上させることができる。本発明では特に、n+1族の金属がドープされたn族の金属酸化物が好ましい。
さらに、第4の実施形態で用いるLDS添加剤は、LDS添加剤中に含まれる金属成分の98重量%以上が、上記周期表のn族の金属の含有量とn+1族の金属で構成されることが好ましい。
なお、第4の実施形態で用いるLDS添加剤は、L値を向上させる観点から、アンチモンの含有量は、LDS添加剤に対して3重量%以下であることが好ましく、1重量%以下であることがより好ましく、0.01重量%以下であることがさらに好ましく、実質的に含まないことが特に好ましい。実質的に含まないとは、本発明の効果に影響を与える範囲内で含まないことを意味する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、酸化チタンを含む。熱可塑性樹脂組成物中に酸化チタンを含有させることによって、高い反射率を維持しつつ、樹脂成形品のメッキ性を向上させることができる。
酸化チタンの熱伝導率は、1〜20w/m・Kが好ましく、5〜10w/m・Kがより好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ガラス繊維を含んでいてもよい。本発明で好ましく使用されるガラス繊維は、平均繊維径(直径)が20μm以下のものが好ましく、さらに1〜15μmのものが、物性バランス(強度、剛性、耐熱剛性、衝撃強度)をより一層高める点、並びに成形反りをより一層低減させる点で好ましい。また、通常断面形状が円形のガラス繊維が一般的に用いられることが多いが、本発明では、特に限定はなく、例えば断面形状がまゆ形、楕円形、矩形の形状においても同様に使用できる。
ガラス繊維の熱伝導率は、0.1〜2.0w/m・Kが好ましく、0.5〜1.0w/m・Kがより好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物はタルクを含んでいてもよい。本発明では、タルクを配合することにより、レーザーを照射した部分のメッキ性が向上する傾向にある。
タルクの熱伝導率は、0.1〜10w/m・Kが好ましく、0.5〜3w/m・Kがより好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物がタルクを含む場合、該タルクの配合量は、熱可塑性樹脂組成物100重量部に対し、0.5〜20重量部であることが好ましく、0.5〜10重量部であることがより好ましく、0.5〜5重量部であることがさらに好ましく、0.5〜3重量部であることが特に好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、有機系および/または無機系熱安定剤をさらに含有していてもよく、有機系熱安定剤を含むことがより好ましい。
本発明で用いる熱安定剤は、実質的に、銅を含まないことが好ましい。実質的にとは、検出限界以下であることをいう。このように銅の配合量を少なくすることにより、変色を抑えることが可能になる。
有機系熱安定剤としては、フェノール系化合物、ホスファイト系化合物、ヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物、及びイオウ系化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
熱安定剤としては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
ヒドロキシフェニルトリアジン類としては、例えば、2,4,6−トリス(2'−ヒドロキシ−4'−オクチルオキシ−フェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2'−ヒドロキシ−4'−ヘキシルオキシ−フェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−(2'−ヒドロキシ−4'−オクチルオキシフェニル)−4,6−ビス(2',4'−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2',4'−ジヒドロキシフェニル)−4,6−ビス(2',4'−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2'−ヒドロキシ−4'−プロピルオキシ−フェニル)−6−(2',4'−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−4,6−ビス(4'−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2'−ヒドロキシ−4'−ドデシルオキシフェニル)−4,6−ビス(2',4'−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス(2'−ヒドロキシ−4'−イソプロピルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス(2'−ヒドロキシ−4'−n−ヘキシルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、及び2,4,6−トリス(2'−ヒドロキシ−4'−エトキシカルボニルメトキシフェニル)−1,3,5−トリアジンなどが挙げられる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、有機系および/または無機系光安定剤を含むことが好ましく、有機系光安定剤を含むことがより好ましい。
有機系光安定剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、サリシレート系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、及びシアノアクリレート系化合物などの紫外線吸収効果のある化合物、並びにヒンダードアミン系化合物及びヒンダードフェノール系化合物などのラジカル捕捉能力のある化合物などが挙げられる。
光安定剤としては、紫外線吸収効果のある化合物とラジカル捕捉能力のある化合物を併用することにより、より高い安定化効果を発揮させることができる。
光安定剤としては、1種類で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物はアルカリを含んでいてもよい。本発明で用いるLDS添加剤が酸性物質(例えば、pH6以下)の場合に、組み合わせによって自身が還元することで色目がまだら模様となるケースがあるが、アルカリを添加することにより、得られる樹脂成形品の色あいをより均一にすることができる。アルカリの種類は特に定めるものではなく、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等を用いることができる。アルカリは、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
アルカリの熱伝導率は、0.01〜5w/m・Kが好ましく、0.1〜3w/m・Kがより好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物がアルカリを含む場合、該アルカリの配合量は、LDS添加剤の種類及びアルカリの種類にもよるが、LDS添加剤の配合量の、好ましくは0.01〜10重量%であり、より好ましくは0.05〜5重量%である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、酸化防止剤を含んでいてもよい。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤が好ましく、より具体的には、2,6−ジ−ブチル−4−メチルフェノール、n−オクタデシル−3−(3',5'−ジ−t−ブチル−4'−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、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)プロピオネート]メタン、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、4,4'−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート]、および3,9−ビス{2−[3−(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]−1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等が挙げられる。中でも、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)プロピオネート]メタンが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物が酸化防止剤を含む場合、該酸化防止剤の配合量は、樹脂成分100重量部に対し、0.01〜5重量部であり、1〜5重量部がより好ましい。本発明の熱可塑性樹脂組成物は、酸化防止剤を1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、合計量が上記範囲となる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、離型剤を含んでいてもよい。
離型剤としては、例えば、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステル、数平均分子量200〜15,000の脂肪族炭化水素化合物、ポリシロキサン系シリコーンオイルなどが挙げられる。
これらの中では、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスまたはポリエチレンワックスの部分酸化物が好ましく、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスがさらに好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法としては、任意の方法が採用される。
例えば、熱可塑性樹脂、ガラス繊維、LDS添加剤等をV型ブレンダー等の混合手段を用いて混合し、一括ブレンド品を調整した後、ベント付き押出機で溶融混練してペレット化する方法が挙げられる。あるいは、二段階練込法として、予め、ガラス繊維以外の成分等を、十分混合後、ベント付き押出機で溶融混練りしてペレットを製造した後、そのペレットとガラス繊維を混合後、ベント付き押出機で溶融混練りする方法が挙げられる。
更に、ガラス繊維以外の成分等を、V型ブレンダー等で十分混合したものを予め調整しておき、それをベント付き二軸押出機の第一シュートより供給し、ガラス繊維は押出機途中の第二シュートより供給して溶融混練、ペレット化する方法が挙げられる。
混練を促進するエレメントとしては、順送りニーディングディスクエレメント、直交ニーディングディスクエレメント、幅広ニーディングディスクエレメント、および順送りミキシングスクリューエレメント等が挙げられる。
本発明の樹脂成形品は、体積抵抗率が1.0×108Ω・cm以上であることがより好ましく、1.0×1010Ω・cm以上であることが好ましい。上限については特に制限はないが、1.0×1018Ω・cm以下が好ましい。本発明の樹脂成形品は、前記体積抵抗率を有する部位を有していればよく、成形品の全域に渡って上記体積抵抗率を有することを必須とするものではない。
また、本発明の樹脂成形品は、波長450nmにおける反射率が25%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、75%以上であることがさらに好ましく、80%以上であることが特に好ましい。本発明の樹脂成形品は、前記反射率を有する部位を有していればよく、成形品の全域に渡って上記反射率を有することを必須とするものではない。このような反射率を有することにより、反射率が要求される用途に好ましく用いられる。
さらに、本発明の樹脂成形品は、熱伝導率が1.0W/m・Kより大きいことが好ましく、3.0W/m・K以上であることがより好ましく、5.0W/m・K以上であることがさらに好ましく、7.0W/m・K以上であることが特に好ましい。上限は特に定めるものではないが、例えば、20W/m・K以下とすることができる。本発明の樹脂成形品は、前記熱伝導率を有する部位を有していればよく、成形品の全域に渡って上記熱伝導率を有することを必須とするものではない。このような熱伝導率を有することにより、蓄熱性が要求される用途に好ましく用いられる。
レーザーが照射されると、レーザーが照射された部分3のみ、樹脂成形品1が活性化される。この活性化された状態で、樹脂成形品1をメッキ液4に適用する。メッキ液4としては、特に定めるものではなく、公知のメッキ液を広く採用することができ、金属成分として、銅、ニッケル、銀、金、およびパラジウムの少なくとも1種以上からなるメッキ液(特に、無電解のメッキ液)が好ましく、銅、ニッケル、銀、および金の少なくとも1種以上からなるメッキ液(特に、無電解のメッキ液)がより好ましく、銅を含むメッキ液(特に、無電解のメッキ液)がさらに好ましい。すなわち、本発明におけるメッキ層は、金属成分が、上記金属の少なくとも1種からなることが好ましい。
樹脂成形品1をメッキ液4に適用する方法についても、特に定めるものではないが、例えば、メッキ液を配合した液中に投入する方法が挙げられる。メッキ液を適用後の樹脂成形品は、レーザー照射した部分のみ、メッキ層5が形成される。
本発明の方法では、1mm以下、さらには、150μm以下の幅の回路間隔(下限値は特に定めるものではないが、例えば、30μm以上)を形成することができる。メッキは、形成した回路の腐食や劣化を抑えるために、例えば無電解メッキを実施した後にニッケル、金で更に保護することも出来る。また、同様に無電解メッキ後に電解メッキを用い、必要な膜厚を短時間で形成することも出来る。メッキ層は、1層のみであってもよいし、多層構造であってもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、白色度が高く、反射率に優れた成形品とすることもできる。本発明の熱可塑性樹脂組成物から得られる成形品の白色度(ハンター式)は、例えば、92以上とすることができ、より好ましくは94以上とすることができる。また、本発明の熱可塑性樹脂組成物から得られる成形品は、耐熱性に優れるとともに、実際の使用環境下での光安定性に優れている。従って、本発明の熱可塑性樹脂組成物から得られる成形品は、光を反射する機能を有する部品、特に、好ましくはLED照明回路部品、より好ましくは、LEDのリフレクター、反射板や導電回路として働く。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物から得られる成形品は、携帯電話機器部品の表面に設けられたメッキ層が、アンテナとしての性能を保有する樹脂成形品としても機能する。
(ポリアミド(PAPXD10)の合成)
撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下装置及び窒素導入管、ストランドダイを備えた内容積50リットルの反応容器に、精秤したセバシン酸(伊藤製油(株)製、製品名セバシン酸TA)8950g(44.25mol)、次亜リン酸カルシウム12.54g(0.074mol)、酢酸ナトリウム6.45g(0.079mol)を秤量して仕込んだ。反応容器内を十分に窒素置換した後、窒素で0.4MPaに加圧し、撹拌しながら20℃から190℃に昇温して55分間でセバシン酸を均一に溶融した。次いでパラキシリレンジアミン(三菱瓦斯化学(株)製)5960g(43.76mol)を撹拌下で110分を要して滴下した。この間、反応容器内温は293℃まで連続的に上昇させた。滴下工程では圧力を0.42MPaに制御し、生成水は分縮器及び冷却器を通して系外に除いた。分縮器の温度は145〜147℃の範囲に制御した。パラキシリレンジアミン滴下終了後、反応容器内圧力0.42MPaにて20分間重縮合反応を継続した。この間、反応容器内温は296℃まで上昇させた。その後、30分間で反応容器内圧力を0.42MPaから0.12MPaまで減圧した。この間に内温は298℃まで昇温した。その後0.002MPa/分の速度で減圧し、20分間で0.08MPaまで減圧し、分子量1,000以下の成分量を調整した。減圧完了時の反応容器内の温度は301℃であった。その後、系内を窒素で加圧し、反応容器内温度301℃、樹脂温度301℃で、ストランドダイからポリマーをストランド状に取出して20℃の冷却水にて冷却し、これをペレット化し、約13kgのポリアミド樹脂を得た。なお、冷却水中での冷却時間は5秒、ストランドの引き取り速度は100m/分とした。以下、「PAPXD10」という。融点は、290℃、ガラス転移点80℃であった。
(ポリアミド(PAMP6)の合成)
アジピン酸を窒素雰囲気下の反応缶内で加熱溶解した後、内容物を攪拌しながら、パラキシリレンジアミン(三菱瓦斯化学(株)製)とメタキシリレンジアミン(三菱瓦斯化学(株)製)のモル比が3:7の混合ジアミンを、加圧(0.35Mpa)下でジアミンとアジピン酸(ローディア製)とのモル比が約1:1になるように徐々に滴下しながら、温度を270℃まで上昇させた。滴下終了後、滴下終了後、0.06MPaまで減圧し10分間反応を続け分子量1,000以下の成分量を調整した。その後、内容物をストランド状に取り出し、ペレタイザーにてペレット化し、ポリアミドを得た。以下、「PAMP6」という。融点は、256℃、ガラス転移点75℃であった。
窒化ホウ素:電気化学工業製、デンカボロンナイトライドSGP、熱伝導率80W/m・K、体積抵抗率1.0×1014Ω・cm以上、六方晶系薄片状、平均粒径は18μm
窒化アルミニウム:古河電子製、FAN−f05、熱伝導率170W/m・K、体積抵抗率1.0×1014Ω・cm以上、平均粒径は3〜10μm
酸化アルミニウム:マイクロン製、AX3−32、熱伝導率30W/m・K、体積抵抗率1.0×1014Ω・cm以上、平均粒径は2.5〜4.5μm
カーボンファイバー:三菱樹脂製、ダイアリード223SE、熱伝導率140W/m・K、体積抵抗率6.0Ω・cm
CP5C:アンチモンドープ酸化スズ(酸化スズ95重量%、酸化アンチモン5重量%、酸化鉛0.02重量%、酸化銅0.004重量%)(Keeling&Walker製)
Minatec40CM:L値62.9、アンチモンドープ酸化スズ((SnxSb1-x)O2:43重量%、マイカ+二酸化ケイ素:57重量%)(メルク製)
Black1G:銅クロム酸化物(CuCr2O4)を主成分とする。シェファードジャパン製
23K:導電酸化亜鉛(アルミニウムドープ酸化亜鉛)(酸化亜鉛99重量%、酸化アルミニウム1重量%)(ハクスイテック製)
CR−63:二酸化チタン、石原産業製、ルチル型、平均一次粒子径0.21μm、熱伝導率8.4W/m・K
286H(ECS03T−286H):平均繊維径10μm、円形断面、日本電気硝子製、熱伝導率0.76W/m・K
Irganox1098:BASF製
水酸化カルシウム:熱伝導率0.5〜1W/m・K
MW5000S:タルク、林化成製、熱伝導率1〜2W/m・K
後述する下記表に示す組成となるように、各成分をそれぞれ秤量し、ガラス繊維を除く成分をタンブラーにてブレンドし、二軸押出機(東芝機械製、TEM26SS)の根元から投入し、溶融した後で、ガラス繊維をサイドフィードして樹脂組成物ペレットを作成した。押出機の温度設定は、300℃とした。
得られた樹脂組成物ペレットを120℃で4時間乾燥した後、射出成形機(ファナック製「α−100iA」)にて、シリンダー温度300℃、金型温度を130℃の設定条件で射出成形を行い、厚さ4.0mmのISO引張ダンベル片を成形した。得られた試験片をTD方向(流動に対して垂直方向)に切削し、ISO22007−3に記載の方法でMD方向(流動方向)の熱伝導について測定した。
得られた樹脂組成物ペレットを120℃で4時間乾燥した後、射出成形機(ファナック製「α−100iA」)にて、シリンダー温度300℃、金型温度を130℃の設定条件で射出成形を行い、厚さ3.2mm、直径100mmの円板試験片を作製し、得られた試験片を用い、JIS K6911に記載の方法で測定し、以下の基準で判断した。
A:体積抵抗率が1.0×108Ω・cm以上
B:体積抵抗率が1.0×108Ω・cm未満
金型として60×60mmで厚みの2mmのキャビティに、シリンダー温度300℃、金型温度130℃で、幅60mmが1.5mm厚みのファンゲートから樹脂を充填して射出成形を行った。ゲート部分をカットし、プレート試験片を得た。得られた試験片の厚みは、2mmであった。
得られたプレート試験片の10×10mmの範囲に、Trumpf製、VMc1のレーザー照射装置(波長1064nmのYAGレーザー最大出力15W)を用い、出力60%、周波数100kHz、速度4m/sにて照射した。その後のメッキ工程は無電解のEnthone製、ENPLATE LDS CU 400 PCの48℃のメッキ槽にて実施した。メッキ性は20分間にメッキされた銅の厚みを目視にて判断した。
以下の通り評価した。結果を下記表1に示す。
A:良好な外観(銅の色も濃くメッキが厚く乗っている様子が確認された)
B:メッキは乗っているが若干薄い様子(実用レベルではない)
Plating外観(メッキ性)で述べた射出成形と同様に行って、但し、試験片のサイズが60×60mmで、厚さが2mmとなるように試験片を作製した。可視紫外分光器、島津製作所製、UV−3100PCを用いて、波長450nmにおける反射率を測定した。450nmは青色発光ダイオードの波長領域である。成形品の初期反射率が70%以上であるものは、良好な反射率であると判断され、反射率が要求される用途に使用できる可能性があると判断できる。
Plating外観(メッキ性)で述べた射出成形と同様に行って、但し、試験片のサイズが60×60mmで、厚さが0.8mmとなるように試験片を作製し、240℃のハンダ浴を用い、試験片を1分間浸漬し、変形の度合いを目視にて確認した。以下の通り評価した。
A:1分間の浸漬においても変形がなく良好な外観である
B:1分以内に若干試験片の角に変形が見られる
C:1分以内に試験片が確実に変形した
上記結果から明らかなとおり、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、高い熱伝導率、高い体積抵抗率、および高いハンダ耐熱性を有し、メッキ性に優れることが分かった。これに対し、(A)結晶性熱可塑性樹脂の融点が250℃以上でない樹脂を用いた比較例1は、ハンダ耐熱性が劣っていた。また、(B)絶縁性熱伝導フィラーが結晶性熱可塑性樹脂100重量部に対し40重量部よりも少ない比較例2、及び、(B)絶縁性熱伝導フィラーを用いない比較例6は、(B)絶縁性熱伝導フィラー、(C)LDS添加剤、および(D)酸化チタンの合計量が樹脂組成物の40〜65重量%の範囲外でもあり、熱伝導性が劣っていた。さらに、LDS添加剤が結晶性熱可塑性樹脂100重量部に対し3〜20重量部の範囲外である比較例3および5は、コンパウンドができなかったり、コンパウンドができてもメッキ性が劣っていた。さらに、(B)絶縁性熱伝導フィラーを用いず、電気伝導性の熱伝導フィラーを用いた比較例4では、体積抵抗率およびメッキ性が劣ることが分かった。
さらに、酸化チタンを配合し、かつ、錫およびアンチモンを含むLDS添加剤を採用することにより、反射率も向上することが分かった。
Claims (14)
- (A)示差走査熱量測定(DSC)により昇温速度10℃/分にて測定した融点が250℃以上の結晶性熱可塑性樹脂100重量部に対し、(B)熱伝導率が10W/m・K以上を示す絶縁性熱伝導フィラー40〜150重量部、(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤3〜20重量部、(D)酸化チタン10〜130重量部を含む熱可塑性樹脂組成物であって、前記(B)絶縁性熱伝導フィラー、前記(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤および前記(D)酸化チタンの合計含有量が、前記樹脂組成物の40〜65重量%である、熱可塑性樹脂組成物。
- さらに、(E)ガラス繊維を前記(A)結晶性熱可塑性樹脂100重量部に対し、10〜200重量部の割合で含む、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記(A)結晶性熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂である、請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記(B)絶縁性熱伝導フィラーが、窒化ホウ素、窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムから選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤が、
(1)アンチモンと錫を含む添加剤、
(2)銅を含む酸化物を含む添加剤、
(3)波長450nmにおける反射率が50%以上の組成物を中心部として、前記中心部の表面の一部または全部に、銅を含む酸化物、ならびに、錫およびアンチモンを含む酸化物の少なくとも1種を含む組成物がコーティングされている添加剤
および
(4)少なくとも2種の金属を含み、抵抗率が5×103Ω・cm以下の導電性酸化物を含む添加剤
からなる群から選択される1種以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。 - キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂であって、ジアミンに由来する構成単位の70モル%以上がメタキシリレンジアミンおよび/またはパラキシリレンジアミンに由来しジカルボン酸に由来する構成単位の70モル%以上が、炭素原子数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂100重量部に対し、(B)熱伝導率が10W/m・K以上を示す絶縁性熱伝導フィラー40〜150重量部、(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤3〜20重量部、(D)酸化チタン10〜130重量部を含む熱可塑性樹脂組成物であって、前記(B)絶縁性熱伝導フィラー、前記(C)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤および前記(D)酸化チタンの合計含有量が、前記樹脂組成物の40〜65重量%である、熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる樹脂成形品。
- 体積抵抗率が1.0×108Ω・cm以上である、請求項7に記載の樹脂成形品。
- 波長450nmにおける反射率が25%以上である、請求項7または8に記載の樹脂成形品。
- 熱伝導率が1.0W/m・Kより大きいことを特徴とする、請求項7〜9のいずれか1項に記載の樹脂成形品。
- さらに、表面にメッキ層を有する、請求項7〜10のいずれか1項に記載の樹脂成形品。
- LED照明回路部品である、請求項7〜11のいずれか1項に記載の樹脂成形品。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる樹脂成形品の表面に、レーザーを照射後、金属を適用して、メッキ層を形成することを含む、メッキ層付樹脂成形品の製造方法。
- 前記メッキ層が銅メッキ層である、請求項13に記載のメッキ層付樹脂成形品の製造方法。
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