KR102321544B1 - 액츄에이터 - Google Patents

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야스유키 후지타
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 특정 구조를 갖는 액츄에이터로서, 상기 액츄에이터는, 수지 조성물로부터 성형된 것으로서, 상기 수지 조성물은, 특정한 반복 단위를 갖는 액정 폴리에스테르, 충전재를 함유하고, 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량이, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여 40 몰％ 이상, 상기 충전재의 함유량이 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계량 100 질량부에 대하여 55 질량부 미만인 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

액츄에이터{ACTUATOR}
본 발명은 플렉시블 프린트 기판 (FPC 라고 약기하는 경우가 있다) 이나 플렉시블 플랫 케이블 (FFC 라고 약기하는 경우가 있다) 등의 시트상 케이블에 형성된 도체에 접촉하는 컨택트와, 상기 컨택트를 수용하는 하우징을 구비한 표면 실장용 전기 커넥터에 사용되는 액츄에이터에 관한 것이다.
본원은 2016년 5월 27일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2016-106446호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터 표면 실장용 전기 커넥터는, 휴대 전화나 스마트폰, 노트 PC 나 태블릿 단말, 휴대 음악 단말 등의 내부 배선에 사용되고 있다.
최근, 모바일 기기의 소형화나 경량화에 수반하여, 특히 모바일 기기용의 커넥터에는 얇음이나 단자간의 협피치화가 요구되어 오고 있다. 모바일 기기의 제품 자체의 박육화에 수반하여, 수지 재료에는 박육 강도나 박육 유동성이 요구된다.
한편, 표면 실장용 전기 커넥터에 사용되는 액츄에이터에는, 내열성, 난연성, 재료의 강성의 관점에서 종래 폴리페닐렌술파이드 (PPS 라고 약기하는 경우가 있다) 나 고내열 나일론이 사용되고 있다.
예를 들어 특허문헌 1 에는, FPC 누름판의 재료로서, 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT 라고 약기하는 경우가 있다), 폴리아미드 (PA 라고 약기하는 경우가 있다), 폴리페닐렌술파이드 (PPS 라고 약기하는 경우가 있다), 액정 폴리머 (LCP 라고 약기하는 경우가 있다) 등을 사용할 수 있는 것이 기재되어 있다. 내열성, 성형성, 및 치수 안정성을 고려하면, 상기 중에서도 LCP 가 바람직한 것도 개시되어 있다.
또한, 전기·전자 용도에서는, 지금까지의 내열성과 난연성에 더하여, 재료에 대한 할로겐 프리화에 대한 요구가 높아지고 있다. 프린트 회로판에 대해서는, 「할로겐 프리」 의 정의가 JPCA-ES01/JAPAN, IEC61249-2-21, IPC4101B/U.S. 에 의해, 염소 (Cl) 함유율 : 0.09 wt％ (900 ppm) 이하, 브롬 (Br) 함유율 : 0.09 wt％ (900 ppm) 이하, 염소 (Cl) 및 브롬 (Br) 함유율 총량 : 0.15 wt％ (1500 ppm) 이하로 정해져 있다.
일본 공개특허공보 평11-224746호 국제 공개 제2012/102235호
PPS 는 재료의 강도나 경도가 높고 일정한 유동성을 갖는 재료이기 때문에, 종래, 액츄에이터에 널리 사용되고 있다.
그러나, 박육화된 제품의 제조에 있어서는, PPS 수지는 유동성이 부족하여, 제품의 성형이 곤란하거나, 또는 성형시에 버가 생기는 등과 같은 문제가 있다.
또한 PPS 수지는 일반적으로, 중합하는 과정에 있어서 염소가 발생하기 때문에, 할로겐 프리를 달성하는 것은 어렵다는 과제가 있다.
예를 들어 특허문헌 2 에 기재되어 있는 바와 같은 고내열 나일론은, 재료의 강도가 높고, PPS 보다 유동성이 우수하기 때문에, 액츄에이터에 사용되는 경우도 있다.
그러나, 나일론은 흡수성을 갖기 때문에, 표면 실장시에 팽윤 (블리스터) 이 생긴다는 문제가 있다.
또한 고내열 나일론 단독으로는, 난연성을 갖는 것은 어렵기 때문에, 난연제를 충전할 필요가 있다. 특히 액츄에이터는, 요구되는 높은 난연성을 실현하기 위해서, 브롬화폴리스티렌 등으로 대표되는 할로겐계 난연제와, 삼산화안티몬 등으로 대표되는 안티몬계 난연 보조제를 병용 첨가하는 방법을 사용하는 것이 생각된다. 그러나 이 방법에서는 할로겐 프리를 달성할 수 없다는 문제가 있다.
300 ℃ 이상의 가공 온도를 필요로 하는 고내열 나일론 수지에 있어서는, 그 가공 온도에 견딜 수 있는 난연제는 없다는 것이 현상황이다. 나아가서는 유일하게 고내열의 난연제라고 칭해지고 있는 디알킬포스핀산의 금속염은, 압출기나 사출 성형기의 실린더나 스크루 등의 금속 부분을 부식시키는 문제가 있다.
액정 폴리에스테르는, 수지의 유동성이 높고, 액정 폴리에스테르 단독으로 난연성이 우수하고, 할로겐 프리를 달성 가능하지만, 재료의 강도나 경도가 나일론보다 약하여, 실용성에 견딜 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 유동성이 높은 특정한 수지 조성물로부터 성형된 것으로서, 난연성이 높고, 할로겐 프리를 달성할 수 있고, 박육이어도 강도, 표면 경도가 우수하고, 블리스터가 잘 발생하지 않고 내땜납성도 우수한 표면 실장용 전기 커넥터에 사용되는 액츄에이터를 제공하는 것을 과제로 한다.
[1] 본 발명의 하나의 양태는, 표면 실장용 전기 커넥터에 있어서 하우징에 자유롭게 회동 (回動) 할 수 있게 장착되고, 시트상 케이블을 가압하여 고정시키는 액츄에이터로서, 상기 액츄에이터는, 두께 방향으로 관통하는 복수의 관통공(孔)을 갖고, 상기 복수의 관통공은, 소정의 배열축을 따라 1 열로 배열되어 있고, 상기 액츄에이터는, 수지 조성물로부터 성형된 것으로서, 상기 수지 조성물은, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위, 식 (2) 로 나타내는 반복 단위, 및 식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 갖는 액정 폴리에스테르와, 충전재를 함유하고, 상기 액정 폴리에스테르 중의 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량이, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여 40 몰％ 이상이고, 상기 충전재의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계량 100 질량부에 대하여 60 질량부 미만인 것을 특징으로 하는 액츄에이터이다.
(1) -O-Ar1-CO-
(2) -CO-Ar2-CO-
(3) -X-Ar3-Y-
[식 (1) ∼ 식 (3) 중, Ar1 은 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 비페닐릴렌기를 나타낸다. Ar2 및 Ar3 은 서로 독립적으로 페닐렌기, 나프틸렌기, 비페닐릴렌기 또는 식 (4) 로 나타내는 기를 나타낸다. X 및 Y 는 서로 독립적으로 산소 원자 또는 이미노기를 나타낸다. Ar1, Ar2 및 Ar3 중 하나 이상의 수소 원자는, 서로 독립적으로 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기 또는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로 치환되어 있어도 된다.]
(4) -Ar4-Z-Ar5-
[식 (4) 중, Ar4 및 Ar5 는 서로 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타낸다. Z 는 산소 원자, 황 원자, 카르보닐기, 술포닐기 또는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬리덴기를 나타낸다.]
[2] 본 발명의 하나의 양태는, 표면 실장용 전기 커넥터에 있어서 하우징에 자유롭게 회동할 수 있게 장착되고, 시트상 케이블을 가압하여 고정시키는 액츄에이터로서, 상기 액츄에이터는, 두께 방향으로 관통하는 복수의 관통공을 갖고, 상기 복수의 관통공은, 소정의 배열축을 따라 1 열로 배열되어 있고, 상기 액츄에이터는, 수지 조성물로부터 성형된 것으로서, 상기 수지 조성물은, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위, 식 (2) 로 나타내는 반복 단위, 및 식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 갖는 액정 폴리에스테르와, 충전재를 함유하고, 상기 액정 폴리에스테르 중의 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량이, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여 40 몰％ 이상이고, 상기 충전재의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계량 100 질량부에 대하여 55 질량부 미만인 것을 특징으로 하는 액츄에이터이다.
(1) -O-Ar1-CO-
(2) -CO-Ar2-CO-
(3) -X-Ar3-Y-
[식 (1) ∼ 식 (3) 중, Ar1 은 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 비페닐릴렌기를 나타낸다. Ar2 및 Ar3 은 서로 독립적으로 페닐렌기, 나프틸렌기, 비페닐릴렌기 또는 식 (4) 로 나타내는 기를 나타낸다. X 및 Y 는 서로 독립적으로 산소 원자 또는 이미노기를 나타낸다. Ar1, Ar2 및 Ar3 중 하나 이상의 수소 원자는, 서로 독립적으로 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기 또는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로 치환되어 있어도 된다.]
(4) -Ar4-Z-Ar5-
[식 (4) 중, Ar4 및 Ar5 는 서로 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타낸다. Z 는 산소 원자, 황 원자, 카르보닐기, 술포닐기 또는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬리덴기를 나타낸다.]
[3] 본 발명의 다른 양태는, 상기 충전재가 유리 섬유인 [1] 또는 [2] 에 기재된 액츄에이터이다.
[4] 본 발명의 다른 양태는, 유리 섬유의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 유리 섬유의 합계량 100 질량부에 대하여, 30 질량부 이상 50 질량부 이하인 [3] 에 기재된 액츄에이터이다.
[5] 본 발명의 다른 양태는, 상기 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이가 75 ㎛ 이상 350 ㎛ 이하인 [3] 또는 [4] 에 기재된 액츄에이터이다.
[6] 본 발명의 다른 양태는, 상기 액정 폴리에스테르가, 이것을 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 30 몰％ 이상 80 몰％ 이하, 식 (2) 로 나타내는 반복 단위를 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하, 식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하 갖는 [1] ∼ [5] 중 어느 1 항에 기재된 액츄에이터이다.
본 발명에 의하면, 유동성이 높은 특정한 수지 조성물로부터 성형된 것으로서, 난연성이 높고, 할로겐 프리를 달성할 수 있고, 박육이이어도 강도, 표면 경도가 우수하고, 블리스터가 잘 발생하지 않고 내땜납성도 우수한 표면 실장용 전기 커넥터에 사용되는 액츄에이터를 제공할 수 있다.
도 1A 는, 본 발명의 액츄에이터를 구비한 표면 실장용 전기 커넥터의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 1B 는, 본 발명의 액츄에이터를 구비한 표면 실장용 전기 커넥터의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2A 는, 본 발명의 액츄에이터의 개략 상면도이다.
도 2B 는, 본 발명의 액츄에이터의 개략 사시도이다.
도 3 은, 실시예에 사용되는 박육 유동 측정 금형을 나타내는 모식도이다.
<액츄에이터>
본 실시형태의 액츄에이터는, 표면 실장용 전기 커넥터에 있어서 하우징에 자유롭게 회동할 수 있게 장착되고, 시트상 케이블을 가압하여 고정시키는 것이다.
이하에 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 액츄에이터의 상세를 설명한다.
본 발명의 다른 측면은,
복수의 관통공을 갖는 수지성의 본체부와,
하우징에 장착되는 장착부를 갖고,
상기 수지는, 수지 조성물로부터 성형된 것으로서, 상기 수지 조성물은, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위, 식 (2) 로 나타내는 반복 단위, 및 식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 갖는 액정 폴리에스테르와, 충전재를 함유하고, 상기 액정 폴리에스테르 중의 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량이, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여 40 몰％ 이상이고, 상기 충전재의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계량 100 질량부에 대하여 55 질량부 미만인 것을 특징으로 하는 액츄에이터이다.
본 발명의 다른 측면은,
상기 액츄에이터와, 상기 하우징을 갖는 표면 실장용 전기 커넥터로서, 상기 하우징은,
시트상 케이블을 삽입하기 위한 삽입부를 갖는 본체부와,
상기 시트상 케이블이 갖는 도체와 접촉하는 도체부인 복수의 컨택트와,
상기 액츄에이터의 장착부가 삽입되는 비관통공을 갖는 측벽부를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 실장용 전기 커넥터이다.
도 1A 및 도 1B 는, 본 실시형태의 액츄에이터의 본체부 (1) 를 갖는 표면 실장용 전기 커넥터 (3) 의 개략 사시도이다. 도 1A 는, 액츄에이터의 본체부 (1) 의 개방 상태를 나타내는 도면이고, 도 1B 는 액츄에이터의 본체부 (1) 의 폐쇄 상태를 나타내는 도면이다.
도 1A 및 도 1B 에 나타내는 바와 같이, 표면 실장용 전기 커넥터 (이하, 「FPC 커넥터」 라고 기재하는 경우가 있다) (3) 는, 액츄에이터의 본체부 (1) 와 하우징의 본체부 (2) 를 가지고 있다. 표면 실장용 전기 커넥터 (3) 는, 표면 실장용 전기 커넥터 (3) 에 미리 접속되어 있는 도시 생략된 배선과, 시트상 케이블 (이하, 「FPC 케이블」 이라고 기재하는 경우가 있다) (4) 을 전기적으로 도통시킴과 함께, 시트상 케이블 (4) 을 유지하기 위해서 사용된다.
액츄에이터의 본체부 (1) 는, 평면에서 보았을 때 장방형의 대략 직방체상의 외형을 가지고 있다. 액츄에이터의 본체부 (1) 는, 도 1B 에 나타내는 바와 같이 z 방향 (이하, 두께 방향이라고 하는 경우도 있다) 으로 관통하는 관통공 (8) 이 복수 형성되고, 복수의 관통공 (8) 이 x 방향 (이하, 길이 방향이라고 하는 경우도 있다) 으로 1 열로 배열되어 배치되어 있다.
본 발명의 다른 측면으로는, 복수의 상기 관통공 (8) 은, FPC 케이블의 사이즈에 맞춰 설정하면 되고, 5 ∼ 200 개인 것이 바람직하고, 5 ∼ 150 개인 것이 보다 바람직하다.
액츄에이터의 본체부 (1) 는, 도 1A, 도 1B, 도 2A, 및 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 길이 방향의 양단에 원주상의 장착부 (9) 를 가지고 있다.
하우징의 본체부 (2) 는, 평면에서 보았을 때 장방형의 대략 직방체상의 외형을 가지고 있다. 하우징의 본체부 (2) 의 y 방향 (이하, 폭 방향이라고 하는 경우도 있다) 의 폭은, 액츄에이터의 본체부 (1) 의 폭 방향의 폭보다 넓게 설정되어 있다. 하우징의 본체부 (2) 의 상면에는, 하우징의 본체부 (2) 의 폭 방향의 폭보다 짧은 폭을 갖고, 길이 방향으로 연장되는 대략 직방체상의 하우징의 볼록부 (7) 가 형성되어 있다. 하우징의 볼록부 (7) 에는, 폭 방향으로 관통하는 삽입부 (5) 가 형성되어 있다. 이하, y 방향에 있어서의 볼록부가 형성되어 있는 쪽을 후단부 (후단 방향이라고도 한다), 볼록부가 형성되어 있지 않은 쪽을 전단부 (전단 방향이라고도 한다) 라고 한다.
하우징의 본체부 (2) 의 하우징의 볼록부 (7) 가 형성되어 있지 않은 상면의 길이 방향의 양단 상에 평면에서 보았을 때 장방형의 대략 직방체상의 하우징의 측벽부 (10) 가 형성되어 있다. 하우징의 측벽부 (10) 의 길이 방향의 내측의 면 (도 2B 에 있어서 액츄에이터의 본체부 (1) 의 길이 방향의 양단의 면과 접하는 면) 에는 비관통공 (11) 이 형성되어 있다.
도 1B 에 나타내는 바와 같이, 액츄에이터의 본체부 (1) 는, 하우징의 볼록부 (7) 를 따라 형성되어 있다. 액츄에이터의 본체부 (1) 의 길이 방향의 길이는, 하우징의 측벽부 (10) 의 x 방향 폭만큼, 하우징의 본체부 (2) 및 하우징의 볼록부 (7) 의 길이 방향의 길이보다 짧아져 있다. 액츄에이터의 장착부 (9) 가 하우징의 측벽부의 비관통공 (11) 에 삽입됨으로써, 액츄에이터의 본체부 (1) 는, 하우징의 볼록부 (7) 의 길이 방향에 설정된 회동축 (L) 의 둘레를 도 1A 에 나타내는 양 화살표 방향으로 자유롭게 회동할 수 있게 지지되어 있다.
하우징의 본체부 (2) 의 전단부에는 시트상 케이블 (4) 의 저면에 형성된 도체와 접촉하여, 전기적으로 접속되는 복수의 컨택트 (6) 가 형성되어 있다.
도 1B 에 나타내는 바와 같이, 하우징의 본체부 (2) 의 후단부로부터 삽입부 (5) 로 시트상 케이블 (4) 을 삽입하고, 액츄에이터를 폐쇄하면, 커넥터에 시트상 케이블이 유지됨과 함께, 액츄에이터의 본체부 (1) 가 시트상 케이블 (4) 을 하방으로 눌러, 시트상 케이블의 저면에 형성된 도체와, 하우징에 수용된 컨택트 (6) 가 접촉한다는 구조로 되어 있다.
도 2A 는, 액츄에이터의 상면도이다. 도 2A 중, 상부가 상기 전단 방향, 하부가 상기 후단 방향이다.
액츄에이터의 길이 방향의 길이로는, 통상적으로 5 ㎜ ∼ 60 ㎜ 이다.
액츄에이터의 폭 방향의 길이로는 통상적으로 1.5 ㎜ ∼ 5 ㎜ 이다.
본 실시형태의 액츄에이터에 있어서는, 도 2A 중, 액츄에이터의 폭 방향의 폭 (i) 이 약 1 ㎜ 이고, 상단으로부터 최단의 관통공까지의 폭 (ii) 이 약 0.5 ㎜ 이고, 관통공의 폭 방향의 폭 (iii) 은 약 0.3 ㎜ 이다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 폭 (i) 이 0.7 ∼ 1.3 ㎜ 이고, 상기 폭 (ii) 이 0.3 ∼ 0.7 ㎜ 이고, 상기 폭 (iii) 이 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 이다.
도 2B 는, 액츄에이터의 일부의 사시도이다. 본 실시형태의 액츄에이터는, 후육부와 박육부로 이루어지고, 도 2B 에 나타내는 액츄에이터의 최전단부의 두께 방향의 폭, 즉 후육부 (v) 의 두께는 약 0.5 ㎜ 이고, 최후단부의 두께 방향의 폭, 즉 박육부 (vi) 의 두께는 약 0.3 ㎜ 이다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 후육부 (v) 의 두께는 0.3 ∼ 0.7 ㎜ 이고, 상기 박육부 (vi) 의 두께는 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 이다.
도 2A 에 나타내는 횡방향, 즉 길이 방향의 이웃하는 관통공간의 박육부 (vii) 의 두께는 형성하는 관통공간의 피치폭에 의해 적절히 조정할 수 있다. 예를 들어, 도 2A 에 나타내는 길이 방향의 임의의 관통공과 상기 관통공 옆의 관통공의 중심간 거리로 나타내는 관통공간의 피치폭 (iv) 이 0.2 ㎜ 인 경우에는, 도 2A 에 나타내는 박육부 (vii) 의 두께는 약 0.07 ∼ 0.08 ㎜ 로 하면 되고, 도 2A 에 나타내는 관통공 (8) 의 피치폭 (iv) 이 0.25 ㎜ 인 경우에는, 도 2A 에 나타내는 박육부 (vii) 의 두께는 약 0.12 ∼ 0.13 ㎜ 로 하면 되고, 도 2A 에 나타내는 관통공 (8) 의 피치폭 (iv) 이 0.3 ㎜ 인 경우에는, 도 2A 에 나타내는 박육부 (vii) 의 두께는 약 0.17 ∼ 0.18 ㎜ 로 하면 된다.
본 실시형태의 액츄에이터는, 도 2A (iv) 에 나타내는 관통공 (8) 의 피치폭 (iv) 이 약 0.1 ∼ 0.8 ㎜ 로 격자가 형성되어 있다. 형성되는 관통공간의 피치폭이나 수는 적절히 변경할 수 있다.
본 실시형태의 액츄에이터는, 후술하는 바와 같이, 특정한 수지 조성물을 사용하여 성형한 것이다. 수지의 유동성이 높은 특정한 수지 조성물을 사용함으로써, 피치폭이 미세한 액츄에이터를 얻을 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태의 액츄에이터는, 도 2A 에 나타내는 상기 피치폭 (iv) 을 약 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 로 조정할 수 있고, 나아가서는 약 0.1 ∼ 0.3 ㎜ 로 조정할 수 있고, 나아가서는 약 0.1 ∼ 0.2 ㎜ 로 조정할 수 있다.
본 실시형태의 액츄에이터는, 특정한 수지 조성물을 사용하여 성형함으로써, 상기와 같은 미세한 피치폭으로 성형했을 경우에도, 충분한 강도와 표면 경도를 갖는 것으로 할 수 있다.
또한 본 실시형태의 액츄에이터는, 특정한 수지 조성물을 사용하여 성형함으로써, 난연성이 높고, 할로겐 프리를 달성할 수 있고, 블리스터가 잘 발생하지 않고 내땜납성도 우수한 것으로 할 수 있다.
≪수지 조성물≫
본 실시형태의 액츄에이터를 성형하기 위해서 사용하는 수지 조성물에 대해 설명한다.
본 실시형태에 있어서 수지 조성물은, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위, 식 (2) 로 나타내는 반복 단위, 및 식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 갖는 액정 폴리에스테르와, 충전재를 함유한다.
더욱 상세하게는, 상기 액정 폴리에스테르 중의 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량이, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여 40 몰％ 이상이고, 상기 충전재의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계량 100 질량부에 대하여 60 질량부 미만이다.
여기서, 상기 합계 몰수량이란, 상기 액정 폴리에스테르 중의 각 반복 단위 각각의 총질량을 대응하는 각 반복 단위의 식량으로 나눔으로써, 액정 폴리에스테르 중의 각 반복 단위의 물질량 상당량 (몰) 을 구하고, 그것들을 합계한 값을 가리킨다.
본 실시형태의 액츄에이터는, 상기 특정한 액정 폴리에스테르를 함유하는 수지 조성물을 사용하여 성형함으로써, 난연성이 높고, 할로겐 프리를 달성할 수 있고, 블리스터가 잘 발생하지 않고 내땜납성도 우수한 것으로 할 수 있다. 액정 폴리에스테르는 유동성이 우수하기 때문에, 피치폭이 좁은 격자 형상을 갖는 액츄에이터를 성형할 수 있다.
(액정 폴리에스테르)
본 실시형태에 사용하는 액정 폴리에스테르는, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위, 식 (2) 로 나타내는 반복 단위, 및 식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 갖는다.
(1) -O-Ar1-CO-
(2) -CO-Ar2-CO-
(3) -X-Ar3-Y-
[식 (1) ∼ 식 (3) 중, Ar1 은 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 비페닐릴렌기를 나타낸다. Ar2 및 Ar3 은 서로 독립적으로 페닐렌기, 나프틸렌기, 비페닐릴렌기 또는 식 (4) 로 나타내는 기를 나타낸다. X 및 Y 는 서로 독립적으로 산소 원자 또는 이미노기를 나타낸다. Ar1, Ar2 및 Ar3 중 하나 이상의 수소 원자는, 서로 독립적으로 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기 또는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로 치환되어 있어도 된다.]
(4) -Ar4-Z-Ar5-
[식 (4) 중, Ar4 및 Ar5 는 서로 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타낸다. Z 는 산소 원자, 황 원자, 카르보닐기, 술포닐기 또는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬리덴기를 나타낸다.]
식 (1) ∼ (3) 중, Ar1, Ar2 또는 Ar3 으로 나타내는 상기 기 중의 1 개 이상의 수소 원자와 치환 가능한 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 및 요오드 원자를 들 수 있다.
식 (1) ∼ (3) 중, Ar1, Ar2 또는 Ar3 으로 나타내는 상기 기 중의 1 개 이상의 수소 원자와 치환 가능한 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기의 예로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-헥실기, n-헵틸기, 2-에틸헥실기, n-옥틸기, n-노닐기 및 n-데실기 등을 들 수 있다.
식 (1) ∼ (3) 중, Ar1, Ar2 또는 Ar3 으로 나타내는 상기 기 중의 1 개 이상의 수소 원자와 치환 가능한 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기의 예로는, 페닐기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기 등과 같은 단고리형 방향족기, 1-나프틸기 및 2-나프틸기 등과 같은 축환식 방향족기를 들 수 있다.
식 (1) ∼ (3) 중, Ar1, Ar2 또는 Ar3 으로 나타내는 상기 기 중의 1 개 이상의 수소 원자가 이들 기로 치환되어 있는 경우, 그 치환수는, Ar1, Ar2 또는 Ar3 으로 나타내는 상기 기마다, 서로 독립적으로 바람직하게는 1 개 또는 2 개이고, 보다 바람직하게는 1 개이다.
식 (4) 중, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬리덴기의 예로는, 메틸렌기, 에틸리덴기, 이소프로필리덴기, n-부틸리덴기 및 2-에틸헥실리덴기 등을 들 수 있다.
식 (1) 로 나타내는 반복 단위로는, Ar1 이 1,4-페닐렌기인 것 (즉, p-하이드록시벤조산에서 유래하는 반복 단위), 및 Ar1 이 2,6-나프틸렌기인 것 (즉, 6-하이드록시-2-나프토산에서 유래하는 반복 단위) 이 바람직하고, Ar1 이 2,6-나프틸렌기인 것이 보다 바람직하다.
본 명세서에 있어서 「유래」 란, 상기 p-하이드록시벤조산, 6-하이드록시-2-나프토산 등의 화합물이 중합하기 위해서, 화학 구조가 변화하는 것을 의미한다.
식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 형성하는 모노머로는, 2-하이드록시-6-나프토산, p-하이드록시벤조산 또는 4-(4-하이드록시페닐)벤조산을 들 수 있고, 또한 이들 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리의 수소 원자가, 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기 또는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로 치환되어 있는 모노머도 들 수 있다. 또한 후술하는 에스테르 형성성 유도체로 하여 사용해도 된다.
식 (2) 로 나타내는 반복 단위로는, Ar2 가 1,4-페닐렌기인 것 (즉, 테레프탈산에서 유래하는 반복 단위), Ar2 가 1,3-페닐렌기인 것 (즉, 이소프탈산에서 유래하는 반복 단위), Ar2 가 2,6-나프틸렌기인 것 (즉, 2,6-나프탈렌디카르복실산에서 유래하는 반복 단위), 및 Ar2 가 디페닐에테르-4,4'-디일기인 것 (즉, 디페닐에테르-4,4'-디카르복실산에서 유래하는 반복 단위) 이 바람직하고, Ar2 가 1,4-페닐렌기인 것, 및 Ar2 가 2,6-나프틸렌기인 것이 보다 바람직하다.
식 (2) 로 나타내는 반복 단위를 형성하는 모노머로는, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 테레프탈산, 이소프탈산 또는 비페닐-4,4'-디카르복실산을 들 수 있고, 또한 이들 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리의 수소 원자가, 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기 또는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로 치환되어 있는 모노머도 들 수 있다. 또한 후술하는 에스테르 형성성 유도체로 하여 사용해도 된다.
식 (3) 으로 나타내는 반복 단위로는, Ar3 이 1,4-페닐렌기인 것 (즉, 하이드로퀴논, p-아미노페놀 또는 p-페닐렌디아민에서 유래하는 반복 단위), 및 Ar3 이 4,4'-비페닐릴렌기인 것 (즉, 4,4'-디하이드록시비페닐, 4-아미노-4'-하이드록시비페닐 또는 4,4'-디아미노비페닐에서 유래하는 반복 단위) 이 바람직하다.
식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 형성하는 모노머로는, 2,6-디하이드록시나프탈렌, 하이드로퀴논, 레조르신 또는 4,4'-디하이드록시비페닐을 들 수 있고, 또한 이들 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리의 수소 원자가, 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기 또는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로 치환되어 있는 모노머도 들 수 있다. 또한 후술하는 에스테르 형성성 유도체로 하여 사용해도 된다.
식 (1) ∼ (3) 으로 나타내는 반복 단위를 형성하는 모노머는, 폴리에스테르를 제조하는 과정에서 중합을 용이하게 하기 위해, 에스테르 형성성 유도체를 사용하는 것이 바람직하다. 이 에스테르 형성성 유도체란, 에스테르 생성 반응을 촉진시키는 기를 갖는 모노머를 나타내고, 구체적으로 예시하면, 모노머 분자 내의 카르복실산기를 산할로겐화물, 산무수물로 전환한 에스테르 형성성 유도체나, 모노머 분자 내의 하이드록실기 (수산기) 를 저급 카르복실산에스테르기로 한 에스테르 형성성 유도체 등의 고반응성 유도체를 들 수 있다.
상기 액정 폴리에스테르의 반복 단위 (1) 의 함유량은, 반복 단위 (1), 반복 단위 (2) 및 반복 단위 (3) 의 합계 몰수량 100 몰％ 에 대하여, 바람직하게는 30 몰％ 이상, 보다 바람직하게는 30 몰％ 이상 80 몰％ 이하, 더욱 바람직하게는 40 몰％ 이상 70 몰％ 이하, 특히 바람직하게는 45 몰％ 이상 65 몰％ 이하이다.
상기 액정 폴리에스테르의 반복 단위 (1) 의 함유량은, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량 100 몰％ 에 대하여, 바람직하게는 30 몰％ 이상, 보다 바람직하게는 30 몰％ 이상 80 몰％ 이하, 더욱 바람직하게는 40 몰％ 이상 70 몰％ 이하, 특히 바람직하게는 45 몰％ 이상 65 몰％ 이하이다.
상기 액정 폴리에스테르의 반복 단위 (2) 의 함유량은, 반복 단위 (1), 반복 단위 (2) 및 반복 단위 (3) 의 합계 몰수량 100 몰％ 에 대하여, 바람직하게는 35 몰％ 이하, 보다 바람직하게는 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하, 더욱 바람직하게는 15 몰％ 이상 30 몰％ 이하, 특히 바람직하게는 17.5 몰％ 이상 27.5 몰％ 이하이다.
상기 액정 폴리에스테르의 반복 단위 (2) 의 함유량은, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량 100 몰％ 에 대하여, 바람직하게는 35 몰％ 이하, 보다 바람직하게는 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하, 더욱 바람직하게는 15 몰％ 이상 30 몰％ 이하, 특히 바람직하게는 17.5 몰％ 이상 27.5 몰％ 이하이다.
상기 액정 폴리에스테르의 반복 단위 (3) 의 함유량은, 반복 단위 (1), 반복 단위 (2) 및 반복 단위 (3) 의 합계 몰수량 100 몰％ 에 대하여, 바람직하게는 35 몰％ 이하, 보다 바람직하게는 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하, 더욱 바람직하게는 15 몰％ 이상 30 몰％ 이하, 특히 바람직하게는 17.5 몰％ 이상 27.5 몰％ 이하이다.
상기 액정 폴리에스테르의 반복 단위 (3) 의 함유량은, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량 100 몰％ 에 대하여, 바람직하게는 35 몰％ 이하, 보다 바람직하게는 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하, 더욱 바람직하게는 15 몰％ 이상 30 몰％ 이하, 특히 바람직하게는 17.5 몰％ 이상 27.5 몰％ 이하이다.
즉, 상기 액정 폴리에스테르는, 반복 단위 (1), 반복 단위 (2) 및 반복 단위 (3) 의 합계 몰수량을 100 몰％ 로 하여, 반복 단위 (1) 의 함유량이 30 몰％ 이상 80 몰％ 이하이고, 반복 단위 (2) 의 함유량이 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하이고, 반복 단위 (3) 의 함유량이 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하인 것이 바람직하다.
상기 액정 폴리에스테르는, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량을 100 몰％ 로 하여, 반복 단위 (1) 의 함유량이 30 몰％ 이상 80 몰％ 이하이고, 반복 단위 (2) 의 함유량이 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하이고, 반복 단위 (3) 의 함유량이 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하인 것이 바람직하다.
상기 액정 폴리에스테르는, 반복 단위 (1) 의 함유량이 상기의 범위이면, 용융 유동성이나 내열성이나 강도·강성이 향상되기 쉬워진다.
상기 액정 폴리에스테르에 있어서는, 반복 단위 (2) 의 함유량과 반복 단위 (3) 의 함유량의 비율이, [반복 단위 (2) 의 함유량]/[반복 단위 (3) 의 함유량] (몰/몰) 으로 나타내고, 바람직하게는 0.9/1 ∼ 1/0.9, 보다 바람직하게는 0.95/1 ∼ 1/0.95, 더욱 바람직하게는 0.98/1 ∼ 1/0.98 이다.
상기 액정 폴리에스테르는, 반복 단위 (1), 반복 단위 (2) 및 반복 단위 (3) 으로서, 각각 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위를 갖는다.
상기 액정 폴리에스테르 중의 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량은, 전체 반복 단위의 합계 몰수량 100 몰％ 에 대하여, 40 몰％ 이상이고, 바람직하게는 50 몰％ 이상, 보다 바람직하게는 60 몰％ 이상, 더욱 바람직하게는 70 몰％ 이상이다. 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량이 40 몰％ 이상이면, 얻어지는 수지 조성물은, 용융 가공시에 있어서의 유동성이 보다 양호하고, 또한 강도, 표면 경도가 양호해져, 미세한 격자 구조를 갖는 액츄에이터의 가공에 보다 적합한 것이 된다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 액정 폴리에스테르 중의 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량은, 전체 반복 단위의 합계 몰수량 100 몰％ 에 대하여, 40 ∼ 85 몰％ 이고, 바람직하게는 50 ∼ 85 몰％ 이고, 보다 바람직하게는 60 ∼ 80 몰％ 이고, 더욱 바람직하게는 70 ∼ 75 몰％ 이다.
상기 액정 폴리에스테르는, 반복 단위 (1) ∼ (3) 을 서로 독립적으로 1 종만 가져도 되고, 2 종 이상 가져도 된다. 상기 액정 폴리에스테르는, 반복 단위 (1) ∼ (3) 이외의 반복 단위를 1 종 또는 2 종 이상 가져도 된다. 반복 단위 (1) ∼ (3) 이외의 반복 단위를 갖는 경우, 그 함유량은, 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여, 바람직하게는 0.1 몰％ 이상 10 몰％ 이하, 보다 바람직하게는 0.1 몰％ 이상 5 몰％ 이하이다.
상기 액정 폴리에스테르는, 반복 단위 (3) 으로서, X 및 Y 가 각각 산소 원자인 것을 갖는 것, 즉, 소정의 방향족 디올에서 유래하는 반복 단위를 갖는 것이, 용융 점도가 낮아지기 쉽기 때문에 바람직하고, 반복 단위 (3) 으로서, X 및 Y 가 각각 산소 원자인 것만을 갖는 것이 보다 바람직하다.
상기 액정 폴리에스테르는, 이것을 구성하는 반복 단위에 대응하는 원료 모노머를 용융 중합시켜, 얻어진 중합물 (프레폴리머) 을 고상 중합시킴으로써, 제조하는 것이 바람직하다. 이로써, 내열성이나 강도·강성이 높은 고분자량의 액정 폴리에스테르를 양호한 조작성으로 제조할 수 있다. 용융 중합은, 촉매의 존재하에서 실시해도 되고, 상기 촉매의 예로는, 아세트산마그네슘, 아세트산 제 1 주석, 테트라부틸티타네이트, 아세트산납, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 삼산화안티몬 등의 금속 화합물이나, N,N-디메틸아미노피리딘 및 N-메틸이미다졸 등의 함질소 복소 고리형 화합물을 들 수 있고, 그 중에서도 함질소 복소 고리형 화합물이 바람직하다.
상기 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도는, 바람직하게는 270 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 270 ℃ 이상 400 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 280 ℃ 이상 380 ℃ 이하이다. 상기 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도가 상기의 범위에 있으면, 내열성이나 강도·강성이 향상되기 쉽고, 또, 용융 성형시의 열열화가 잘 일어나지 않고, 또한 용융시의 점도가 지나치게 높아지지 않아, 유동성이 잘 저하되지 않는 경향이 있다.
유동 개시 온도는, 플로우 온도 또는 유동 온도라고도 불리며, 모세관 레오미터를 사용하여, 9.8 ㎫ 의 하중하, 4 ℃／분의 속도로 승온시키면서, 액정 폴리에스테르를 용융시키고, 내경 1 ㎜ 및 길이 10 ㎜ 의 노즐로부터 압출할 때, 4800 ㎩·s (48000 포이즈) 의 점도를 나타내는 온도이고, 액정 폴리에스테르의 분자량의 기준이 되는 것이다 (코이데 나오유키편, 「액정 폴리머 -합성·성형·응용-」, 주식회사 CMC, 1987년 6월 5일, p.95 참조).
상기 액정 폴리에스테르는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
본 실시형태의 수지 조성물에 있어서는, 상기 액정 폴리에스테르의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 40 질량부 이상 90 질량부 이하인 것이 바람직하고, 45 질량부 이상 85 질량부 이하인 것이 보다 바람직하고, 50 질량부 이상 80 질량부 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 액정 폴리에스테르의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 35 질량부 이상 70 질량부 이하인 것이 바람직하고, 50 질량부 이상 70 질량부 이하인 것이 보다 바람직하고, 50 질량부 이상 65 질량부 이하인 것이 더욱 바람직하고, 50 질량부 이상 55 질량부 이하인 것이 특히 바람직하다.
(충전재)
본 실시형태의 수지 조성물이 함유하는 충전재에 대해 설명한다.
본 실시형태에 있어서는, 수지 조성물이 후술하는 특정한 충전재를 함유하고 있음으로써, 성형 후의 액츄에이터에 충분한 강도와 경도를 부여할 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물에 함유되는 충전재는, 무기 충전재, 또는 유기 충전재이어도 된다. 또, 섬유상 무기 충전재, 또는 판상의 충전재이어도 된다. 섬유상 무기 충전재의 예로는, 유리 섬유 ; 판계 탄소 섬유 및 피치계 탄소 섬유 등의 탄소 섬유 ; 실리카 섬유, 알루미나 섬유 및 실리카 알루미나 섬유 등의 세라믹 섬유 ; 스테인리스 섬유 등의 금속 섬유를 들 수 있다. 또, 티탄산칼륨 위스커, 티탄산바륨 위스커, 월라스토나이트 위스커, 붕산알루미늄 위스커, 질화규소 위스커 및 탄화규소 위스커 등의 위스커도 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서 수지 조성물 중의 충전재의 함유량은, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 30 질량부 이상 50 질량부 이하인 것이 바람직하고, 30 질량부 이상 48 질량부 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 충전재가 후술하는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 피복, 집속제로 처리, 커플링제, 그 밖의 표면 처리제로 피복 혹은 접속되어 있는 경우, 상기 충전재의 함유량을 계산하는 데에 있어서, 상기 열가소성 수지, 상기 집속제, 상기 커플링제, 상기 그 밖의 표면 처리제의 질량은 충전재의 질량에 포함되지 않는다. 상기 충전재의 함유량이 상기의 범위에 있음으로써, 기계 강도, 구체적으로는 성형체의 표면 강도가 향상되기 쉬워지고, 박육 부분, 후육 부분, 협피치의 격자 부분에 대한 충전재의 충전성을 양호한 것으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로는, 수지 조성물 중의 상기 충전재의 함유량은, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 30 질량부 이상 55 질량부 미만인 것이 바람직하고, 30 질량부 이상 50 질량부 이하인 것이 보다 바람직하고, 35 질량부 이상 50 질량부 이하인 것이 더욱 바람직하고, 45 질량부 이상 50 질량부 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 수지 조성물 중의 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계 함유량은, 상기 수지 조성물의 총질량에 대하여, 통상적으로 70∼ 100 질량％ 이고, 80 ∼ 99.8 질량％ 인 것이 바람직하고, 85 ∼ 99.8 질량％ 인 것이 보다 바람직하고, 99 ∼ 99.8 질량％ 인 것이 특히 바람직하다.
본 실시형태의 수지 조성물에 있어서 사용되는 충전재는, 상기 중에서도 유리 충전재인 것이 바람직하다.
·유리 충전재
본 실시형태에 있어서는, 수지 조성물이 유리 충전재를 함유하고 있음으로써, 성형체의 내열성이나 가공성을 향상시켜, 성형 후의 액츄에이터에 충분한 강도와 경도를 부여할 수 있다.
상기 유리 충전재는, 필요에 따라 실란계 커플링제, 또는 티탄계 커플링제 등의 커플링제로 처리된 것이어도 된다.
상기 유리 충전재의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 섬유상, 판상, 및 구상 등의 입상 (粒狀) 등 중 어느 것이어도 되지만, 이들 충전재 중에서 특히 섬유상의 유리 섬유가, 입수성, 기계적 강도의 점에서, 바람직하게 사용된다.
본 명세서에 있어서 「유리 섬유」 란, 「섬유 직경이 1 ∼ 50 ㎛, 애스펙트비가 2 ∼ 1000 인 유리」 를 말한다. 섬유 직경은 후술하는 방법에 의해 측정할 수 있다. 본 명세서에 있어서 「애스펙트비」 란, 섬유 길이 (장축의 길이)/섬유의 직경 (단축의 길이) 의 비를 말한다.
상기 유리 섬유의 예로는, 유리 용융 공정으로부터 방사된 스트랜드를 방사 직후에 일정한 길이로 절단 가공한 촙드 유리 섬유, 유리 섬유를 분쇄, 또는 섬유를 극히 짧게 절단한 밀드 유리 섬유 등, 여러 가지 방법으로 제조된 것을 들 수 있고, 이들 중 2 종 이상을 병용하여 사용할 수도 있다.
상기 유리 섬유로는, 약염기성의 것이 기계적 강도의 점에서 우수하여 바람직하게 사용할 수 있다. 그 중에서도 상기 유리 섬유 총질량에 대한 산화규소의 함유율이 50 ∼ 80 질량％ 인 유리 섬유가 바람직하게 사용되고, 65 ∼ 77 질량％ 인 유리 섬유가 보다 바람직하게 사용된다.
상기 유리 섬유는, 예를 들어, 우레탄계, 아크릴계, 에틸렌/아세트산비닐 공중합체 등의 열가소성 수지 또는 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로 피복 혹은 집속제로 처리되어 있어도 되고, 또, 실란계, 티타네이트계 등의 커플링제 또는 그 밖의 표면 처리제로 피복 혹은 집속되어 있어도 되고, 바람직하게는 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로 피복 혹은 집속되어 있다.
원료인 유리 섬유의 섬유 직경 (단섬유 직경) 은, 5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 유리 섬유의 섬유 직경이 5 ㎛ 이상인 경우, 섬유 직경이 5 ㎛ 미만인 경우보다, 성형체에 대한 보강 효과를 높일 수 있다. 유리 섬유의 섬유 직경은, 6 ㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 유리 섬유의 섬유 직경이 상기의 범위에 있으면, 수지 조성물의 유동성이 향상되고, 성형체의 강화재로서의 유리 섬유의 효과가 보다 향상되는 경향이 있어 바람직하다. 유리 섬유의 섬유 직경은, 17 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 15 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
즉, 원료인 유리 섬유의 섬유 직경 (단섬유 직경) 은, 6 ㎛ 이상 17 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 8 ㎛ 이상 13 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 명세서에 있어서 「유리 섬유의 섬유 직경」 이란, 특별히 언급하지 않는 한, JIS R3420 : 2013 「7.6 단섬유 직경」 에 기재된 방법 중, 「A 법」 으로 측정된 값을 의미한다.
상기 유리 충전재는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
본 실시형태에 있어서 수지 조성물 중의 상기 유리 섬유의 함유량은, 액정 폴리에스테르 및 유리 섬유의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 30 질량부 이상 50 질량부 이하인 것이 바람직하고, 30 질량부 이상 48 질량부 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 유리 섬유가 상기 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 피복, 상기 집속제로 처리, 상기 커플링제, 상기 그 밖의 표면 처리제로 피복 혹은 집속되어 있는 경우, 상기 유리 섬유의 함유량을 계산하는 데에 있어서, 상기 열가소성 수지, 상기 집속제, 상기 커플링제, 상기 그 밖의 표면 처리제의 질량은 유리 섬유의 질량에 포함되지 않는다. 상기 유리 섬유의 함유량이 상기의 범위에 있음으로써, 기계 강도, 구체적으로는, 성형체의 표면 강도가 향상되기 쉬워져, 박육 부분, 후육 부분, 협피치의 격자 부분에 대한 유리 섬유의 충전성을 양호한 것으로 할 수 있다. 상기 유리 섬유의 함유량은, 유리 충전재의 함유량에 대해서도 동일하다.
본 발명의 다른 측면으로는, 수지 조성물 중의 상기 유리 섬유의 함유량은, 액정 폴리에스테르 및 유리 섬유의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 30 질량부 이상 55 질량부 미만인 것이 바람직하고, 30 질량부 이상 50 질량부 이하인 것이 보다 바람직하고, 35 질량부 이상 50 질량부 이하인 것이 더욱 바람직하고, 45 질량부 이상 50 질량부 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 수지 조성물 중의 액정 폴리에스테르 및 유리 섬유의 합계 함유량은, 상기 수지 조성물의 총질량에 대하여, 통상적으로 70 ∼ 100 질량％ 이고, 80 ∼ 99.8 질량％ 인 것이 바람직하고, 85 ∼ 99.8 질량％ 인 것이 보다 바람직하고, 94 ∼ 99.8 질량％ 인 것이 특히 바람직하다.
본 실시형태의 수지 조성물 중의 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이는, 75 ∼ 350 ㎛ 인 것이 바람직하고, 100 ∼ 330 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이가 상기의 범위에 있음으로써, 성형 후의 액츄에이터에 있어서의 유리 섬유의 충전성을 향상시킬 수 있고, 박육 부분, 후육 부분, 협피치의 관통공간 중 어느 것에 있어서도 유리 섬유가 충전된 상태를 실현할 수 있어, 성형 후의 액츄에이터에 충분한 강도와 경도를 부여할 수 있다.
여기서, 조성물 중의 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이는, 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다. 유리 섬유를 함유하는 조성물로 이루어지는 펠릿 5 g 을 공기 분위기하 머플로에서 600 ℃ 에서 8 시간 가열하여 수지를 제거하고, 비디오 마이크로스코프 VHX1000 ((주) 키엔스 제조) 을 사용하여 무작위로 선택한 500 개 이상의 잔존한 유리 섬유의 섬유 길이를 배율 100 배로 측정한다. 본 명세서에 있어서, 측정하는 유리 섬유의 수는 예를 들어 1000 개로 할 수 있다. 여기서, 중량 평균 섬유 길이 (Lw) 는, 식 (A) 에 의해 계산할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 「유리 섬유의 섬유 길이」 란, 비디오 마이크로스코프로부터 관찰할 수 있고, 상기 가열 후에 잔존한 상기 유리 섬유의 개개의 2 차원 단면 상의 각 부의 길이 중, 가장 긴 길이를 의미한다.
Lw = Σ(Ni × Li2)/Σ(Ni × Li) … (A)
식 (A) 중, Li 는 유리 섬유의 섬유 길이의 계급 (범위) 이고, 10 ㎛ 를 계급 (범위) 으로 설정한다.
식 (A) 중, Ni 는, (섬유 길이가 Li 에 포함되는 유리 섬유의 개수)/(측정한 유리 섬유의 전체 개수) 로 산출된다.
(다른 성분)
본 실시형태의 수지 조성물은, 본 실시형태의 효과를 저해하지 않는 범위 내에 있어서, 액정 폴리에스테르 및 충전재 중 어느 것에도 해당하지 않는, 다른 성분을 함유해도 된다.
상기 다른 성분의 예로는, 상기 충전재 이외의 충전재 (이하, 「그 밖의 충전재」 라고 하는 경우가 있다), 첨가제, 상기 액정 폴리에스테르 이외의 수지 (이하, 「그 밖의 수지」 라고 하는 경우가 있다) 등을 들 수 있다.
상기 다른 성분은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
상기 그 밖의 충전재는, 섬유상 충전재이어도 되고, 판상 충전재이어도 되고, 섬유상 및 판상 이외의 구상 등의 그 밖의 입상 충전재이어도 된다.
상기 그 밖의 충전재는, 무기 충전재이어도 되고, 유기 충전재이어도 된다.
섬유상 유기 충전재의 예로는, 폴리에스테르 섬유 및 아라미드 섬유 등을 들 수 있다.
판상 충전재의 예로는, 탤크, 마이카, 그라파이트, 월라스토나이트, 황산바륨 및 탄산칼슘 등을 들 수 있다. 마이카는, 백운모이어도 되고, 금운모이어도 되고, 불소 금운모이어도 되고, 4 규소 운모이어도 된다.
입상 충전재의 예로는, 실리카, 알루미나, 산화티탄, 질화붕소, 탄화규소 및 탄산칼슘 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서 수지 조성물이, 상기 그 밖의 충전재를 함유하는 경우, 상기 수지 조성물의 그 밖의 충전재의 함유량은, 상기 액정 폴리에스테르의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부보다 많고 100 질량부 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 추가로 이형제를 첨가함으로써, 성형 가공성을 향상시키는 것이 가능하다. 이형제로서 예를 들어, 몬탄산 및 그 염, 그 에스테르, 그 하프 에스테르, 스테아릴알코올, 스테아라마이드 및 폴리에틸렌 왁스 등을 들 수 있고, 바람직하게는 펜타에리트리톨의 지방산 에스테르를 들 수 있다.
이형제의 배합량은, 액정 폴리에스테르 및 유리 섬유의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 통상적으로 0.1 ∼ 0.5 질량부이고, 바람직하게는 0.2 ∼ 0.4 질량부이다. 이형제의 배합량이 상기의 범위에 있으면, 금형 오염이나 성형체의 팽윤 등이 잘 일어나지 않는 경향이 있고, 또 이형 효과가 얻어진다.
본 실시형태의 수지 조성물에는, 본 발명의 목적을 저해하지 않을 정도의 범위에서, 산화 방지제 및 열안정제 (예를 들어 힌더드페놀, 하이드로퀴논, 포스파이트류 및 이들의 치환체 등), 자외선 흡수제 (예를 들어 레조르시놀, 살리실레이트, 벤조트리아졸, 벤조페논 등), 가소제, 난연제, 난연 보조제, 대전 방지제, 계면 활성제, 착색제 등의 통상적인 첨가제나 다른 열가소성 수지 (불소 수지 등) 를 첨가하여, 소정의 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 추가로 고급 지방산 금속염을 첨가함으로써, 성형 가공성을 향상시키는 것이 가능하다. 여기서 말하는 고급 지방산이란, 탄소수 12 이상의 지방산을 의미하고, 탄소수 12 ∼ 22 의 지방산이 바람직하고, 그들의 구체예로는, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 및 베헨산 등을 들 수 있다. 본 발명에서 사용하는 고급 지방산 금속염으로는, 150 ℃ 이상의 융점을 갖는 것이, 얻어지는 액정 수지 조성물의 성형 가공성의 점에서 바람직하고, 200 ℃ 이상의 융점을 갖는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 스테아르산칼슘, 라우르산칼슘, 베헨산칼슘, 스테아르산바륨, 라우르산바륨, 베헨산바륨, 스테아르산알루미늄, 스테아르산리튬, 베헨산리튬, 스테아르산칼륨, 및 스테아르산나트륨이 사용되고, 바람직하게는 스테아르산바륨, 라우르산바륨, 베헨산바륨, 스테아르산리튬, 베헨산리튬, 스테아르산칼륨, 및 스테아르산나트륨이 사용되고, 보다 바람직하게는 스테아르산칼륨, 및 베헨산칼슘이 사용된다. 본 발명에 있어서, 고급 지방산의 융점은, 시차 열량 측정에 의해 실온에서 20 ℃／분의 승온 조건으로 측정했을 때에 관측되는 흡열 피크 온도에 의해 측정할 수 있다. 상기 고급 지방산 금속염은, 상기 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 통상적으로 1.0 질량부 이하, 바람직하게는 0.5 질량부 이하, 보다 바람직하게는 0.1 질량부 이하로 사용된다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 고급 지방산 금속염은, 상기 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 통상적으로 0 ∼ 1.0 질량부, 바람직하게는 0 ∼ 0.5 질량부, 보다 바람직하게는 0 ∼ 0.1 질량부로 사용된다.
본 실시형태에 있어서 수지 조성물이 상기 첨가제를 함유하는 경우, 상기 수지 조성물의 첨가제의 함유량은, 상기 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 0.01 질량부보다 많고 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.
상기 그 밖의 수지의 예로는, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌에테르, 폴리에테르이미드 등의 방향족 폴리술폰 이외의 열가소성 수지 ; 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 시아네이트 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서 수지 조성물이 상기 그 밖의 수지를 함유하는 경우, 상기 수지 조성물 중의 그 밖의 수지의 함유량은, 상기 액정 폴리에스테르의 합계 함유량 100 질량부에 대하여, 1 질량부보다 많고 20 질량부 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서 수지 조성물은, 상기 액정 폴리에스테르, 유리 충전재, 및 필요에 따라 사용되는 다른 성분을, 일괄적으로 또는 적당한 순서로 혼합함으로써 제조할 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물은, 액정 폴리에스테르, 유리 충전재, 및 필요에 따라 사용되는 다른 성분을, 압출기를 사용하여 용융 혼련함으로써, 펠릿화한 것이 바람직하다.
상기 압출기는, 실린더와, 실린더 내에 배치된 1 개 이상의 스크루와, 실린더에 형성된 1 지점 이상의 공급구를 갖는 것이 바람직하고, 또한 실린더에 1 지점 이상의 벤트부가 형성된 것이 보다 바람직하다.
수지 조성물 중에 함유되는 상기 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이를 전술한 범위로 하는 방법으로는, 예를 들어, 길이가 상이한 유리 섬유를 미리 블렌드하여 압출기에 공급하는 방법이나, 일방의 유리 섬유를 압출기 구동측의 공급구로부터 액정 폴리에스테르와 함께 공급하고, 다른 일방을 중간 공급구로부터 공급하는 방법을 들 수 있다.
길이가 상이한 유리 섬유로는, 예를 들어, 밀드 유리 섬유와 촙드 유리 섬유의 조합을 생각할 수 있고, 구체적으로는 평균 섬유 길이가 30 ∼ 150 ㎛ 인 밀드 유리 섬유와 평균 섬유 길이가 3 ∼ 4 ㎜ 인 촙드 유리 섬유의 조합 등을 들 수 있다. 상기 조합의 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이를 전술한 범위로 하는 방법으로는, 밀드 유리 섬유를 함유하는 액정 폴리에스테르 수지 조성물의 펠릿과, 촙드 유리 섬유를 함유하는 액정 폴리에스테르 수지 조성물의 펠릿을, 미리 블렌드하여 압출기에 공급하는 방법이나, 일방의 펠릿을 압출기 구동측의 공급구로부터 액정 폴리에스테르 수지와 함께 공급하고, 다른 일방의 펠릿을 중간 공급구로부터 공급하는 방법을 들 수 있다.
유리 섬유를 압출기에 공급 후, 예를 들어, 스크루 구성에 의해 유리 섬유의 절손 정도를 조정하는 방법이나, 유리 섬유에 가해지는 전단력을 조정함으로써 유리 섬유의 절손 정도를 조정하는 방법에 의해, 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이를 전술한 범위로 할 수 있다. 전단력을 조정하는 수단으로는, 예를 들어, 스크루 회전수나 실린더 온도를 제어함으로써, 용융 수지의 용융 점도를 조정하는 방법을 들 수 있다.
·성형 방법
상기 수지 조성물의 성형 방법으로는, 용융 성형법이 바람직하고, 용융 성형법의 예로는, 사출 성형법 ; T 다이법이나 인플레이션법 등의 압출 성형법 ; 압축 성형법 ; 블로우 성형법 ; 진공 성형법 ; 프레스 성형법 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 상기 수지 조성물의 성형법은, 사출 성형법인 것이 바람직하다.
사출 성형은, 상기 수지 조성물을 사출 성형기로 금형에 상기 수지 조성물을 사출 성형함으로써 실시할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로는, 사출 성형시의 실린더의 설정 온도는 250 ℃ ∼ 450 ℃ 인 것이 바람직하고, 300 ℃ ∼ 400 ℃ 인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 하나의 측면은, 본 발명의 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 상기 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도에 대하여, 15 ℃ 높은 온도 내지 65 ℃ 높은 온도에서 용융 배치하는 공정과, 60 ℃ 이상 160 ℃ 이하의 온도로 설정된 금형 중에 상기 용융된 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 주입하여 성형하는 사출 성형 공정을 포함하는 성형체의 제조 방법으로서, 상기 수지 조성물 중에 중량 평균 섬유 길이가 75 ㎛ ∼ 350 ㎛ 인 유리 섬유를 포함하고, 상기 성형체 중의 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이가 75 ㎛ ∼ 350 ㎛ 인 성형체의 제조 방법이다. 성형 후의 액츄에이터에 있어서의 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이를 특정한 범위로 하는 데에 있어서, 바람직한 사출 성형 방법으로는, 성형 온도를, 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도에 대하여, 15 ℃ 높은 온도 내지 65 ℃ 높은 온도까지의 범위 내 (유동 개시 온도 + 15 ℃ ∼ 유동 개시 온도 + 65 ℃) 로 하여, 액정 폴리에스테르 수지 조성물의 펠릿을 용융시키고, 60 ℃ 이상 160 ℃ 이하의 온도로 설정된 금형에 사출 성형하는 방법을 들 수 있다. 상기 서술한 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이의 특정한 범위란 75 ㎛ ~ 350 ㎛ 를 예로서 들 수 있다.
액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도에 대하여, 상기 온도 범위에서 상기 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 용융, 성형함으로써, 액정 폴리에스테르 수지 조성물의 펠릿과 함께 용융 혼련되는 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이를 변화시키지 않고 사출 성형할 수 있기 때문에 바람직하다. 용융, 성형 온도는, 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도에 대하여, 15 ℃ 높은 온도 내지 60 ℃ 높은 온도까지의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.
금형의 온도는 60 ℃ 이상 160 ℃ 이하가 바람직하다. 금형의 온도는 높으면 높을수록, 액츄에이터의 강도가 향상되기 때문에 유리하지만, 지나치게 높으면, 냉각 효과가 저하되어 냉각 공정에 필요로 하는 시간이 길어짐으로써 생산성이 저하되거나, 금형으로부터의 이형성이 저하되기 쉬워지기 때문에 성형체가 변형되거나 하는 등 문제가 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 금형의 온도는 80 ℃ 이상 140 ℃ 이하가 더욱 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1>
액정 폴리에스테르 A1 의 제조 방법
교반 장치, 토크 미터, 질소 가스 도입관, 온도계 및 환류 냉각기를 구비한 반응기에, 6-하이드록시-2-나프토산 (1034.99 g, 5.5 몰), 2,6-나프탈렌디카르복실산 (378.33 g, 1.75 몰), 테레프탈산 (83.07 g, 0.5 몰), 하이드로퀴논 (272.52 g, 2.475 몰, 2,6-나프탈렌디카르복실산 및 테레프탈산의 합계 몰수량에 대하여 0.225 몰 과잉), 무수 아세트산 (1226.87 g, 12 몰), 및 촉매로서 1-메틸이미다졸 (0.17 g) 을 넣고, 반응기 내의 가스를 질소 가스로 치환한 후, 질소 가스 기류하, 교반하면서, 실온에서 145 ℃ 까지 15 분간에 걸쳐 승온시키고, 145 ℃ 에서 1 시간 환류시켰다. 이어서, 부생 아세트산 및 미반응의 무수 아세트산을 증류 제거하면서, 145 ℃ 에서 310 ℃ 까지 3.5 시간에 걸쳐 승온시키고, 310 ℃ 에서 3 시간 유지한 후, 내용물을 취출하고, 이것을 실온까지 냉각시켰다. 얻어진 고형물을, 분쇄기로 입경 약 0.1 ∼ 1 ㎜ 로 분쇄 후, 질소 분위기하, 실온에서 250 ℃ 까지 1 시간에 걸쳐 승온시키고, 250 ℃ 에서 310 ℃ 까지 10 시간에 걸쳐 승온시키고, 310 ℃ 에서 5 시간 유지함으로써, 고상 중합을 실시하였다. 고상 중합 후, 냉각시켜, 분말상의 액정 폴리에스테르 A1 을 얻었다. 이 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도는 324 ℃ 이었다.
액정 폴리에스테르 A1 중의 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여, 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량은 70.9 몰％ 이었다.
<제조예 2>
액정 폴리에스테르 A2 의 제조 방법
교반 장치, 토크 미터, 질소 가스 도입관, 온도계 및 환류 냉각기를 구비한 반응기에, p-하이드록시벤조산 (27.6 g, 0.2 몰), 테레프탈산 (415.3 g, 2.5 몰), 6-하이드록시-2-나프토산 (903.3 g, 4.8 몰), 4,4'-디하이드록시비페닐 (446.5 g, 2.4 몰), 무수 아세트산 (1123.0 g, 11.0 몰) 및 1-메틸이미다졸 0.2 g 을 넣고, 질소 가스 기류하, 교반하면서, 실온에서 150 ℃ 까지 30 분간에 걸쳐 승온시키고, 150 ℃ 에서 1 시간 환류시켰다. 이어서, 부생 아세트산 및 미반응의 무수 아세트산을 증류 제거하면서, 200 ℃ 까지 30 분에 걸쳐 승온시키고, 200 ℃ 에서 315 ℃ 까지 30 분에 걸쳐 승온시키고, 315 ℃ 에서 토크의 상승이 관찰될 때까지 유지한 후, 반응기로부터 내용물을 취출하고, 이것을 실온까지 냉각시켰다. 얻어진 고형물을 분쇄기로 분쇄하여, 분말상의 프레폴리머를 얻었다. 이어서, 이 프레폴리머를, 질소 가스 분위기하, 실온에서 250 ℃ 까지 1 시간에 걸쳐 승온시키고, 250 ℃ 에서 320 ℃ 까지 7 시간 30 분에 걸쳐 승온시키고, 320 ℃ 에서 5 시간 유지함으로써, 고상 중합시킨 후, 냉각시켜, 분말상의 액정 폴리에스테르 A2 를 얻었다. 이 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도는 353 ℃ 이었다.
액정 폴리에스테르 A2 중의 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여, 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량은 48.5 몰％ 이었다.
<제조예 3>
액정 폴리에스테르 A3 의 제조 방법
교반 장치, 토크 미터, 질소 가스 도입관, 온도계 및 환류 냉각기를 구비한 반응기에, p-하이드록시벤조산 (994.5 g, 7.2 몰), 테레프탈산 (299.1 g, 1.8 몰), 이소프탈산 (99.7 g, 0.6 몰), 4,4'-디하이드록시비페닐 (446.9 g, 2.4 몰), (무수 아세트산 1347.6 g, 13.2 몰) 및 1-메틸이미다졸 0.2 g 을 넣고, 질소 가스 기류하, 교반하면서, 실온에서 150 ℃ 까지 30 분간에 걸쳐 승온시키고, 150 ℃ 에서 1 시간 환류시켰다. 이어서, 1-메틸이미다졸을 0.9 g 첨가하고, 부생 아세트산 및 미반응의 무수 아세트산을 증류 제거하면서, 320 ℃ 까지 2 시간 50 분에 걸쳐 승온시키고, 320 ℃ 에서 토크의 상승이 관찰될 때까지 유지한 후, 반응기로부터 내용물을 취출하고, 이것을 실온까지 냉각시켰다. 얻어진 고형물을 분쇄기로 분쇄하여, 분말상의 프레폴리머를 얻었다. 이어서, 이 프레폴리머를, 질소 가스 분위기하, 실온에서 250 ℃ 까지 1 시간에 걸쳐 승온시키고, 250 ℃ 에서 285 ℃ 까지 5 시간에 걸쳐 승온시키고, 285 ℃ 에서 3 시간 유지함으로써, 고상 중합시킨 후, 냉각시켜, 분말상의 액정 폴리에스테르 A3 을 얻었다. 이 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도는 327 ℃ 이었다.
액정 폴리에스테르 A3 중의 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여, 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량은 0 몰％ 이었다.
<제조예 4>
액정 폴리에스테르 A4
교반 장치, 토크 미터, 질소 가스 도입관, 온도계 및 환류 냉각기를 구비한 반응기에, p-하이드록시벤조산 (994.5 g, 7.2 몰), 테레프탈산 (352.9 g, 2.12 몰), 6-하이드록시-2-나프토산 (112.9 g, 0.6 몰), 4,4'-디하이드록시비페닐 (274.8 g, 1.48 몰), p-아미노페놀 (90.7 g, 0.83 몰), 무수 아세트산 (1193.7 g, 11.7 몰) 및 1-메틸이미다졸 0.2 g 을 넣고, 질소 가스 기류하, 교반하면서, 실온에서 150 ℃ 까지 30 분간에 걸쳐 승온시키고, 150 ℃ 에서 1 시간 환류시켰다. 이어서, 부생 아세트산 및 미반응의 무수 아세트산을 증류 제거하면서, 320 ℃ 까지 4 시간에 걸쳐 승온시키고, 320 ℃ 에서 토크의 상승이 관찰될 때까지 유지한 후, 반응기로부터 내용물을 취출하고, 이것을 실온까지 냉각시켰다. 얻어진 고형물을 분쇄기로 분쇄하여, 분말상의 프레폴리머를 얻었다. 이어서, 이 프레폴리머를, 질소 가스 분위기하, 실온에서 240 ℃ 까지 1 시간에 걸쳐 승온시키고, 240 ℃ 에서 300 ℃ 까지 5 시간에 걸쳐 승온시키고, 300 ℃ 에서 5 시간 유지함으로써, 고상 중합시킨 후, 냉각시켜, 분말상의 액정 폴리에스테르 A4 를 얻었다. 이 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도는 315 ℃ 이었다.
액정 폴리에스테르 A4 중의 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여, 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량은 4.9 몰％ 이었다.
<제조예 5>
액정 폴리에스테르 A5
교반 장치, 토크 미터, 질소 가스 도입관, 온도계 및 환류 냉각기를 구비한 반응기에, p-하이드록시벤조산 (1176.8 g, 8.52 몰), 6-하이드록시-2-나프토산 (654.9 g, 3.48 몰), 무수 아세트산 (1347.6 g, 13.2 몰) 을 넣고, 질소 가스 기류하, 교반하면서, 실온에서 150 ℃ 까지 30 분간에 걸쳐 승온시키고, 150 ℃ 에서 3 시간 환류시켰다. 이어서, 부생 아세트산 및 미반응의 무수 아세트산을 증류 제거하면서, 290 ℃ 까지 3 시간 50 분에 걸쳐 승온시키고, 290 ℃ 에서 60 분 유지한 후, 반응기로부터 내용물을 취출하고, 이것을 실온까지 냉각시켰다. 얻어진 고형물을 분쇄기로 분쇄하여, 분말상의 프레폴리머를 얻었다. 이어서, 이 프레폴리머를, 질소 가스 분위기하, 실온에서 160 ℃ 까지 1 시간에 걸쳐 승온시키고, 160 ℃ 에서 200 ℃ 까지 30 분에 걸쳐 승온시키고, 추가로 200 ℃ 에서 260 ℃ 까지 7 시간에 걸쳐 승온시키고, 260 ℃ 에서 5 시간 유지함으로써, 고상 중합시켰다. 그 후, 냉각시켜, 분말상의 액정 폴리에스테르 A5 를 얻었다. 이 액정 폴리에스테르의 유동 개시 온도는 273 ℃ 이었다.
액정 폴리에스테르 A5 중의 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여, 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량은 29.0 몰％ 이었다.
<충전재 및 이형제>
본 실시예에 있어서, 충전재, 이형제로서 하기의 것을 사용하였다.
B1 : 촙드 유리 섬유 CS3J260S (평균 섬유 길이 3 ㎜, 섬유 직경 10.5 ㎛) (닛토 방적 (주) 제조)
B2 : 밀드 유리 섬유 EFH150-01 (평균 섬유 길이 150 ㎛, 섬유 직경 10 ㎛) (센트럴 글래스 파이버 (주) 제조)
C1 : 탤크 X-50 (닛폰 탤크 (주) 제조)
D1 : 이형제 록시올 VPG861 (에머리 올레오케미컬즈 재팬 (주) 제조)
≪실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 9≫
표 1 ∼ 2 에 나타내는 종류의 수지 성분, 유리 섬유, 충전재 및 이형제를 각각 혼합한 후, 사이드 피더가 부착된 2 축 압출기 (이케가이 철공 (주) 「PCM-30HS」) 와 수봉식 (水封式) 진공 펌프 (신코 정기 (주) 「SW-25」) 를 사용하여, 실린더 온도 340 ℃, 150 rpm 의 회전수로, 사이드 피더와 다이플레이트 사이에 니딩 블록을 삽입한 스크루로, 진공 벤트로 탈기하면서 용융 혼련하였다. 토출된 스트랜드를 커트하여, 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 펠릿상으로 얻었다.
하기 표 1 ∼ 2 중, 각 기호는 이하의 것을 의미한다. [ ] 안의 수치는 배합비 (질량부) 이다.
·A1 ∼ A5 : 상기 액정 폴리에스테르 A1 ∼ A5.
·B1 : 상기 유리 섬유 B1.
·B2 : 상기 유리 섬유 B2.
·C1 : 상기 탤크 C1.
·D1 : 상기 이형제 D1.
비교예 1 ∼ 4 에 있어서는, 이하의 시판되고 있는 수지 조성물을 사용하여, 이하에 기재된 조건으로 성형체를 얻었다.
<수지 조성물>
비교예 1 ; PA1 : 스타닐 46HF4550 (디·에스·엠 재팬 (주) 제조), 유리 섬유 50 ％ 충전
비교예 2 ; PA2 : 스타닐 46HF5040 (디·에스·엠 재팬 (주) 제조), 유리 섬유 40 ％ 충전
비교예 3 ; PPS1 : FZ-1140-D5 (DIC (주) 제조), 유리 섬유 40 ％ 충전
비교예 4 ; PPS2 : FZ-4020-A1 (DIC (주) 제조), 유리 섬유 40 ％ 충전
<측정 조건>
실시예에 있어서의 각 측정 조건은 하기와 같다.
[난연성 시험]
UL94 규격에 준거하여, 난연성 시험을 실시하여, 난연성의 구분을 실시하였다.
UL94 규격이란 미국의 Underwriters Laboratories 사가 정하고, 동사에 의해 평가되는 규격이다. UL94 에서 규정되는 12.7 ㎜ × 127 ㎜ × 0.75 ㎜t 의 시험편에 불길을 쬐어 연소 시간과 적하물의 유무를 확인하는 시험법을 사용하였다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 UL94 규격에 있어서, 평가가 V-0 인 것이 바람직하다.
[할로겐 프리 분석]
할로겐 프리 분석은, BS EN 14582 : 2007 에 준거한 시료 연소-이온 크로마토그래프법으로 실시하였다.
가열한 석영 연소관 중에 산소나 아르곤을 도입하여 시료를 연소시켜, 생성한 연소 가스를 흡수액에 흡수시키고, 이 흡수액을 이온 크로마토그래프로 분별 정량하여, 시료 중의 염소 (Cl) 와 브롬 (Br) 의 함유량 (할로겐값) 을 구하였다. Cl 의 검출 하한값은 50 ppm 이고, 검출 한계 미만인 경우에는, 「<50 ppm」, Br 검출 하한값은 10 ppm 이고, 검출 한계 미만인 경우에는, 「<10 ppm」 으로 하였다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 BS EN 14582 : 2007 에 준거한 할로겐 프리 분석 있어서, Cl 및 Br 이 상기 검출 하한 미만인 것이 바람직하다.
[내열성 시험]
12.7 ㎜ × 6.4 ㎜ × 6.4 ㎜t 의 시험편을 ASTM D648 에 준거하여, 1.82 ㎫ 에서의 내열성 (하중 휨 온도) 을 측정하였다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 내열성 시험에 있어서, 상기 하중 휨 온도가 270 ∼ 350 ℃ 인 것이 바람직하고, 280 ∼ 350 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 300 ℃ ∼ 350 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다.
[내땜납 발포 시험]
JIS K71131 (1/2) 호 덤벨 시험편 × 1.2 ㎜t 를 10 개 성형하고, 280 ℃ 의 열순환식 오븐 DN63H (야마토 과학 (주) 제조) 에 3 분간 넣고, 시험편에 발포가 없는가 육안으로 확인하였다. 시험편 10 개 중에 1 개도 발포가 없는 것을 「○」, 시험편에 발포가 생긴 것을 「×」, 280 ℃ 에서 수지가 분해된 것은 「분해」 로 하였다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 내땜납 발포 시험에 있어서, 평가가 「○」 인 것이 바람직하다.
[유동성 측정]
제품 두께를 변경할 수 있는 금형을 사용하여, 각 두께에서 박육 유동성 시험을 실시하였다.
사용한 금형의 형상과 치수를 도 3 에 나타낸다. 두께는 도 3 의 X 에 나타내는 두께를 0.12 ㎜, 0.20 ㎜, 0.30 ㎜ 의 각 두께로 변경하여 성형하였다.
사출 성형기로서, 「화낙 (주) 제조 ROBOSHOT S2000i30B」 를 사용하여, 하기 표 1 ∼ 2 에 나타내는 성형 온도, 하기에 나타내는 성형 조건에서 사출 성형하였다. 취출한 성형체의 길이를 측정하여, 박육 유동성으로 하였다.
도 3 에 나타내는 치수의 단위는 ㎜ 이다.
·성형 조건
실린더 설정 온도 : 표 1 ∼ 2 의 성형 온도가 되도록 이하와 같이 설정하였다.
노즐 (성형 온도)/실린더 전부 (前部) (성형 온도)/실린더 중부 (성형 온도 -20 ℃)/실린더 후부 (성형 온도 -40 ℃)/낙하구 (성형 온도 -70 ℃)
예를 들어, 성형 온도 350 ℃ 의 경우에는 이하와 같이 설정하였다.
350 ℃／350 ℃／330 ℃／310 ℃／280 ℃
금형 온도 : 120 ℃
계량값 : 20 ㎜
사출 속도 : 200 ㎜/s
VP 전환 : 100 ㎫ 로 압력 전환
보압 : 20 ㎫
[박육 굽힘 강도 측정]
상기 유동성 측정으로 제조한 0.3 ㎜ 의 시험편을 5 ㎜ × 35 ㎜ 로 커트하고, 아이코 엔지니어링 (주) 제조 정밀 하중 측정기 「MODEL-1605IIVL」, 시험 속도 10 ㎜/s, 지점간 거리 5 ㎜, 압자의 폭 1 ㎜ 로, 3 점 굽힘에 의한 박육 굽힘 강도 시험을 실시하였다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 박육 굽힘 강도 측정에 있어서, 박육 굽힘 강도가, 300 ∼ 400 ㎫ 인 것이 바람직하고, 320 ∼ 400 ㎫ 이상인 것이 보다 바람직하고, 340 ∼ 400 ㎫ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
[표면 경도 측정]
12.7 ㎜ × 6.4 ㎜ × 6.4 ㎜t 의 시험편을 로크웰 경도계 FR-1E (토요 정기 (주) 제조) ASTM D785 에 준거하여, R 스케일 및 M 스케일로 표면 경도를 측정하였다.
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 표면 경도 측정에 있어서, 상기 R 스케일의 표면 경도가 110 ∼ 150 인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면으로는, 상기 표면 경도 측정에 있어서, 상기 M 스케일의 표면 경도가, 80 ∼ 120 인 것이 바람직하고, 90 ∼ 120 인 것이 보다 바람직하다.
[유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이 측정]
유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이의 측정 방법으로서, 유리 섬유를 함유하는 조성물로 이루어지는 펠릿 5 g 을 공기 분위기하 (야마토 과학 (주) 제조) 머플로 공기 중에서 600 ℃ 에서 8 시간 가열하여 수지를 제거하고, 비디오 마이크로스코프 VHX1000 ((주) 키엔스 제조) 을 사용하여 무작위로 선택한 1000 개의 잔존한 유리 섬유의 섬유 길이를 배율 100 배로 측정하여, 중량 평균 섬유 길이를 산출하였다.
Figure 112017049220504-pat00001
Figure 112017049220504-pat00002
실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 9 의 수지 조성물에 대해, 난연성, 할로겐값, 내열성 시험, 내땜납 발포 시험, 박육 유동성, 박육 굽힘 강도 및 표면 경도를 측정하였다. 그 결과를 표 3 ∼ 4 에 기재한다.
실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 9 의 수지 조성물에 대해, 성형체의 성형 수축률, 굽힘 강도 및 인장 강도, 아이조드 충격 강도에 대해, 하기 방법으로 측정하였다. 그 결과를 표 5 ∼ 6 에 기재한다.
[성형체의 성형 수축률의 측정]
실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 9 의 각 수지 조성물을, 사출 성형기 PNX40-5A (닛세이 수지 공업 (주) 제조) 를 사용하여, 표 1 ∼ 2 에 나타내는 성형 온도, 금형 온도 130 ℃ 에서, 사출 성형에 의해 제조한 64 ㎜ (MD) × 64 ㎜ (TD) × 3 ㎜t 의 평판상 시험편에 대해, MD 의 2 변의 길이를 측정하여 그 평균값을 구하고, 이 평균값과, 금형 캐비티의 MD 의 길이로부터, 하기 식에 의해, MD 의 수축률을 산출하였다. 얻어진 성형체에 대해, TD 의 2 변의 길이를 측정하여, 그 평균값을 구하고, 이 평균값과, 금형 캐비티의 TD 의 길이로부터, 하기 식에 의해, TD 의 수축률을 산출하였다. 결과를 표 5 ∼ 6 에 나타낸다.
[MD 의 수축률 (％)] = ([금형 캐비티의 MD 의 길이 (㎛)] - [성형체의 MD 의 2 변의 길이의 평균값 (㎛)])/[금형 캐비티의 MD 의 길이 (㎛)] × 100
[TD 의 수축률 (％)] = ([금형 캐비티의 TD 의 길이 (㎛)] - [성형체의 TD 의 2 변의 길이의 평균값 (㎛)])/[금형 캐비티의 TD 의 길이 (㎛)] × 100
본 발명의 다른 측면으로는, 상기 성형체의 성형 수축률의 측정에 있어서, 상기 MD 의 수축률이, 0.05 ∼ 0.35 ％ 인 것이 바람직하고, 0.05 ∼ 0.30 ％ 인 것이 보다 바람직하고, 0.05 ∼ 0.20 ％ 인 것이 더욱 바람직하고, 0.05 ∼ 0.15 ％ 인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면으로는, 상기 성형체의 성형 수축률의 측정에 있어서, 상기 TD 의 수축률이, 0.10 ∼ 0.80 ％ 인 것이 바람직하고, 0.10 ∼ 0.70 ％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.10 ∼ 0.60 ％ 인 것이 더욱 바람직하고, 0.10 ∼ 0.50 ％ 인 것이 특히 바람직하다.
[성형체의 인장 강도, 인장 신장률의 측정]
실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 9 의 각 수지 조성물을, 사출 성형기 PNX40-5A (닛세이 수지 공업 (주) 제조) 를 사용하여, 표 1 ∼ 2 에 나타내는 성형 온도, 금형 온도 130 ℃ 에서, 사출 성형에 의해 제조한 두께 2.5 ㎜ 의 ASTM 4 호 시험편을 사용하여, ASTM D638 에 준거하여 측정하였다. 결과를 표 5 ∼ 6 에 나타낸다.
[성형체의 굽힘 강도와 굽힘 탄성률의 측정]
실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 9 의 각 수지 조성물을, 사출 성형기 (닛세이 수지 공업 (주) 제조, PNX-5A) 를 사용하여, 표 1 ∼ 2 에 나타내는 성형 온도, 금형 온도 130 ℃ 에서, 127 ㎜ × 12.7 ㎜ × 6.4 ㎜t 의 시험편으로 성형하고, ASTM D790 에 준거하여 측정하였다.
결과를 표 5 ∼ 6 에 나타낸다.
[아이조드 충격 강도]
실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 9 의 각 수지 조성물을, 사출 성형기 PNX40-5A (닛세이 수지 공업 (주) 제조) 를 사용하여, 금형 온도 130 ℃ 에서, 127 ㎜ × 12.7 ㎜ × 6.4 ㎜t 의 시험편으로 성형하였다. 이 시험편을 2 등분하고, ASTM D256 에 준거하여 아이조드 충격 강도를 측정하였다. 결과를 표 5 ∼ 6 에 나타낸다.
본 발명의 수지 조성물로부터 성형된 성형체에 있어서, 상기 서술한 각 측정에 있어서의 바람직한 범위는, 단독 또는 임의의 2 종 이상의 바람직한 범위와 조합할 수 있다.
Figure 112017049220504-pat00003
Figure 112017049220504-pat00004
Figure 112017049220504-pat00005
Figure 112017049220504-pat00006
상기 결과에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 적용한 실시예 1 ∼ 7 의 수지 조성물을 사용하여 성형한 성형체는, 난연성이 높고, 할로겐 프리를 달성할 수 있고, 박육이어도 유동성이나 강도, 표면 경도가 우수하고, 발포되지 않고, 내땜납성도 우수하였다.
1 ; 액츄에이터의 본체부
2 ; 하우징의 본체부
3 ; 표면 실장용 전기 커넥터
4 ; 시트상 케이블
5 ; 삽입부
6 ; 컨택트
7 ; 하우징의 볼록부
8 ; 관통공
9 ; 액츄에이터의 장착부
10 ; 하우징의 측벽부
11 ; 비관통공
L ; 길이 방향으로 설정된 회동축
(i) ; 폭 (약 1 ㎜)
(ii) ; 폭 (0.5 ㎜)
(iii) ; 관통공의 폭 방향의 폭 (약 0.3 ㎜)
(iv) ; 관통공간의 피치폭
(v) ; 후육부 (약 0.5 ㎜)
(vi) ; 박육부
(vii) ; 관통공간의 박육부
(X) ; 0.12 ㎜, 0.2 ㎜, 또는 0.3 ㎜.

Claims (5)

  1. 표면 실장용 전기 커넥터에 있어서, 하우징에 자유롭게 회동할 수 있게 장착되고, 시트상 케이블을 가압하여 고정시키는 액츄에이터로서, 상기 액츄에이터는, 두께 방향으로 관통하는 복수의 관통공을 갖고, 상기 복수의 관통공은, 소정의 배열축을 따라 1 열로 배열되어 있고, 상기 액츄에이터는, 수지 조성물로부터 성형된 것으로서,
    상기 수지 조성물은, 식 (1) ∼ 식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 갖는 액정 폴리에스테르와, 충전재를 함유하고, 상기 액정 폴리에스테르 중의 2,6-나프틸렌기를 함유하는 반복 단위의 함유량이, 상기 액정 폴리에스테르를 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여 40 몰％ 이상이고, 상기 충전재의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 충전재의 합계량 100 질량부에 대하여 55 질량부 미만인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
    (1) -O-Ar1-CO-
    (2) -CO-Ar2-CO-
    (3) -X-Ar3-Y-
    [식 (1) ∼ 식 (3) 중, Ar1 은 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 비페닐릴렌기를 나타낸다. Ar2 및 Ar3 은 서로 독립적으로 페닐렌기, 나프틸렌기, 비페닐릴렌기 또는 식 (4) 로 나타내는 기를 나타낸다. X 및 Y 는 서로 독립적으로 산소 원자 또는 이미노기를 나타낸다. Ar1, Ar2 및 Ar3 중 하나 이상의 수소 원자는, 서로 독립적으로 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기 또는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로 치환되어 있어도 된다.]
    (4) -Ar4-Z-Ar5-
    [식 (4) 중, Ar4 및 Ar5 는 서로 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타낸다. Z 는 산소 원자, 황 원자, 카르보닐기, 술포닐기 또는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬리덴기를 나타낸다.]
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전재가 유리 섬유인 액츄에이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 섬유의 함유량이, 액정 폴리에스테르 및 유리 섬유의 합계량 100 질량부에 대하여, 30 질량부 이상 50 질량부 이하인 액츄에이터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유리 섬유의 중량 평균 섬유 길이가 75 ㎛ 이상 350 ㎛ 이하인 액츄에이터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 폴리에스테르가, 이것을 구성하는 전체 반복 단위의 합계 몰수량에 대하여, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 30 몰％ 이상 80 몰％ 이하, 식 (2) 로 나타내는 반복 단위를 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하, 식 (3) 으로 나타내는 반복 단위를 10 몰％ 이상 35 몰％ 이하 갖는 액츄에이터.
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