KR20110001920A - 수지 조성물의 제조 방법, 수지 조성물, 반사판 및 발광 장치 - Google Patents

수지 조성물의 제조 방법, 수지 조성물, 반사판 및 발광 장치 Download PDF

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KR20110001920A
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KR
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screw
titanium oxide
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KR1020100060965A
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신따로 사이또
미쯔오 마에다
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 (i) 압출구, 제1 공급부, 및 제1 공급부보다 하류측이고 제1 공급부와 압출구의 중앙보다는 상류측에 배치된 제2 공급부가 설치된 실린더, 및 (ii) 실린더에 장착된 적어도 하나의 스크류를 포함하는 압출 조립기를 제공하며, 제1 공급부로부터 열가소성 수지를 공급하고 제2 공급부로부터 적어도 일부의 충전재를 공급하여 열가소성 수지 및 충전재를 실린더에 공급하고, 열가소성 수지 및 충전재를 압출구로 이동시키면서 혼련하여 이들의 혼합물을 제공하며, 혼합물을 압출하여 수지 조성물을 제공하는 것을 포함하는, 열가소성 수지 및 충전재를 포함하는 수지 조성물의 제조 방법을 제공한다.

Description

수지 조성물의 제조 방법, 수지 조성물, 반사판 및 발광 장치{METHOD FOR PRODUCING RESIN COMPOSITION, RESIN COMPOSITION, REFLECTION PLATE AND LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 액정 폴리에스테르 등의 열가소성 수지에 산화티탄 등의 충전재를 분산시키는 공정을 포함하는 수지 조성물의 제조 방법과, 이러한 제조 방법을 이용하여 제조되는 수지 조성물과, 이러한 수지 조성물을 이용한 반사판 및 발광 장치에 관한 것이다.
종래부터 발광 장치용 반사판을 수지 조성물로 형성하는 기술이 알려져 있다. 수지 조성물로 형성한 반사판은 무기 재료로 형성한 반사판과 비교하여 가공성이나 경량성의 점에서 우수하였다. 그 반면, 수지 조성물로 제조된 반사판은 일반적으로 광반사율이나 열전도율에서 무기 재료로 제조된 반사판에 뒤떨어졌다. 따라서, 수지 조성물로 제조된 반사판의 실용성을 높이기 위해서는, 수지 조성물의 광반사율이나 열전도율을 높이는 것이 요구된다.
수지 조성물의 광반사율이나 열전도율을 높이는 방법으로서는, 예를 들면 수지 내에 무기 재료를 충전하여 분산시키는 방법이 알려져 있다. 무기 충전재를 사용하는 경우에는, 수지로서 액정 폴리에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 액정 폴리에스테르는 다른 종류의 수지와 비교하여, 무기 충전재가 고농도로 충전된 경우에도 유동성이나 기계 강도를 충분한 크기로 유지할 수 있다고 하는 장점을 가지고 있다. 또한, 액정 폴리에스테르는 내열성이 높고, 박육 가공이 용이하다는 장점도 가지고 있다. 이 때문에, 수지로서 액정 폴리에스테르를 사용하며, 충전재로서 광반사율을 높일 수 있도록 하는 재료를 선택함으로써 우수한 반사판을 얻을 수 있다고 생각되었다.
반사판 형성 재료로서의 액정 폴리에스테르 수지 조성물은, 예를 들면 하기 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2004-256673호 공보)에 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제2004-256673호 공보의 액정 폴리에스테르 수지 조성물은 상술한 바와 같은 액정 폴리에스테르 수지 조성물의 장점뿐 아니라, 백색도가 높다(즉, 가시광 영역의 저파장 부분에서의 반사율이 높다)고 하는 장점을 가지고 있다.
일본 특허 공개 제2004-256673호 공보
수지 조성물의 공업적 생산 공정에 있어서는, 충전재를 분산시키는 수단으로서, 예를 들면 압출 조립기가 사용된다. 압출 조립기란, 실린더 내에 설치된 스크류에 의해서 그 실린더 내의 피혼련물을 혼련하는 장치이다. 피혼련물은 스크류의 회전에 따라서 하류측으로 이동되고, 하류측 단부의 노즐로부터 외부로 압출된다. 압출 조립기에는, 단축의 것(스크류가 1개인 것)이나 다축의 것(스크류가 2개 이상인 것)이 있지만, 일반적으로는 2축 압출 조립기가 많이 사용되고 있다.
종래, 압출 조립기를 이용한 충전재 분산 공정에서는, 히터로 실린더를 가열하면서 상기 실린더에 수지 조성물과 충전재를 동시에 공급하였다. 또한, 이들 재료를 스크류로 혼련함으로써 충전재를 분산하였다.
그러나, 종래의 충전재 분산 공정에는, 액정 폴리에스테르 등의 저점도 수지 조성물을 사용하는 경우에, 무기 충전재를 균일하게 분산시키기 어려워진다는 결점이 있었다. 이러한 결점은, 무기 충전재가 미세하며 충전 농도가 높은 경우에 특히 현저해진다.
또한, 미세한 무기 충전재를 고농도로 충전하는 경우, 무기 충전재가 스크류에 대하여 미끄러지기 쉬워져서, 맞물림 불량(defective bite)이 발생한다고 하는 결점도 있었다. 맞물림 불량이 생기면, 수지 조성의 변동이 생기기 쉬워짐과 동시에 수지 조성물이 하류측으로 이동하기 어려워져 생산성이 악화된다.
본 발명의 목적은 수지 조성물에 충전재를 분산시킬 때에 충전재를 균일하게 분산시키며 맞물림 불량의 발생을 억제하는 기술을 제공하는 것에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명자는 열가소성 수지와 충전재를 다른 위치에서 실린더에 공급하는 것을 시도하였다.
즉, 본 발명은,
(i) 압출구, 제1 공급부, 및 제1 공급부보다 하류측이고 제1 공급부와 압출구의 중앙보다는 상류측에 배치된 제2 공급부가 설치된 실린더, 및 (ii) 실린더에 장착된 적어도 하나의 스크류를 포함하는 압출 조립기를 제공하며,
제1 공급부로부터 열가소성 수지를 공급하고 제2 공급부로부터 적어도 일부의 충전재를 공급하여 열가소성 수지 및 충전재를 실린더에 공급하고,
적어도 하나의 스크류를 회전시켜 열가소성 수지 및 충전재를 압출구로 이동시키면서 혼련하여 이들의 혼합물을 제공하며,
혼합물을 압출하여 수지 조성물을 제공하는 것
을 포함하는, 열가소성 수지 및 상기 열가소성 수지 내에 분산된 충전재를 포함하는 수지 조성물의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 기재된 방법에 의해 제조된 수지 조성물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 상기 수지 조성물을 이용하여 제조된 반사판을 제공하고, 발광 소자 및 상기 발광 소자로부터 방사된 빛을 반사하는 반사판을 포함하는 발광 장치 또한 제공한다.
각 청구항에 기재된 발명에 따르면, 공급 위치를, 상류측에서 열가소성 수지를 공급하는 제1 공급부와 하류측에서 입상 충전재를 공급하는 제2 공급부로 나누었기 때문에, 충전재를 종래보다 균일하게 분산시킬 수 있음과 동시에 맞물림 불량을 억제할 수 있다.
청구항 11에 기재된 발명에 따르면, 수지 조성물의 제조시에 충전재를 균일하게 분산시킬 수 있으며 맞물림 불량을 억제할 수 있기 때문에, 광반사율이나 열전도율 등의 특성 불균일이 적은 수지 조성물을 저렴하게 제공할 수 있다.
청구항 12에 기재된 발명에 따르면, 수지 조성물의 제조시에 충전재를 균일하게 분산시킬 수 있으며 맞물림 불량을 억제할 수 있기 때문에, 광반사율이나 열전도율 등의 특성 불균일이나 제품 변동이 적은 반사판을 저렴하게 제공할 수 있다.
청구항 13에 기재된 발명에 따르면, 수지 조성물의 제조시에 충전재를 균일하게 분산시킬 수 있으며 맞물림 불량을 억제할 수 있기 때문에, 광반사율이나 열전도율 등의 특성 불균일이나 제품 변동이 적은 발광 장치를 저렴하게 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 사용하는 2축 압출 조립기의 구조를 나타내는 개념적 단면도이다.
본 발명에서 제조된 수지 조성물은 열가소성 수지 및 상기 열가소성 수지에 분산된 충전재를 포함한다. 상기 수지 조성물은
(i) 압출구, 제1 공급부, 및 제1 공급부보다 하류측이고 제1 공급부와 압출구의 중앙보다는 상류측에 배치된 제2 공급부가 설치된 실린더, 및 (ii) 실린더에 장착된 적어도 하나의 스크류를 포함하는 압출 조립기를 제공하며,
제1 공급부로부터 열가소성 수지를 공급하고 제2 공급부로부터 적어도 일부의 충전재를 공급하여 열가소성 수지 및 충전재를 실린더에 공급하고,
적어도 하나의 스크류를 회전시켜 열가소성 수지 및 충전재를 압출구로 이동시키면서 혼련하여 이들의 혼합물을 제공하며,
혼합물을 압출하여 수지 조성물을 제공하는 것
을 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다.
우선, 본 실시 형태의 제조 방법, 즉 압출 조립기를 이용하여 열가소성 수지에 충전재를 분산시키는 방법에 대하여 설명한다.
<압출 조립기>
본 실시 형태에서는, 2축 압출 조립기를 사용하여 열가소성 수지에 충전재를 분산시킨다. 2축 압출 조립기란, 2축 스크류를 구비하는 용융 혼련 압출기이다.
2축 압출 조립기는 스크류의 회전 방식에 의해서 동(同)방향 회전형, 이(異)방향 회전형, 불완전 맞물림형 등으로 분류된다. 또한, 동방향 회전형 2축 압출 조립기에는 한줄 나사형, 두줄 나사형, 세줄 나사형 등이 있고, 또한 이방향 회전형 2축 압출 조립기에는 평행축형, 사축형 등이 있다. 본 실시 형태에서는, 동방향 회전형으로 한줄 나사형 2축 압출 조립기를 사용하는 경우를 예로서 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에서 사용하는 2축 압출 조립기 (100)의 구조를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1의 2축 압출 조립기 (100)에서 실린더 (101)은 수지 조성물과 충전재를 혼련하기 위한 용기이다.
실린더 (101) 내에는 스크류 (102)가 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 압출 조립기 (100)은 2축식이기 때문에 실제로는 2개의 스크류를 구비하고 있지만, 도 1에서는 1개의 스크류 (102)만이 나타내어져 있다. 여기서, 하류 공급부 (107-3)(후술)보다 하류에서는, 스크류 (102)를 압출 방향에 대하여 정(positive) 방향의 나사 스크류(즉, 피혼련물을 압출 방향으로 수송할 수 있도록 구성된 나사 스크류)로 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들면 스크류 (102)로서 풀 플라이트(full flight) 스크류를 사용함으로써, 열가소성 수지나 충전재를 압출 방향으로 효율적으로 수송할 수 있고, 그 결과, 용융 수지의 저분자량화를 억제할 수 있다.
스크류 (102)에는, 혼련부 (103-1), (103-2), (103-3)이 설치되어 있다. 이들 혼련부 (103-1), (103-2), (103-3)을 설치함으로써, 실린더 (101) 내에 공급되는 열가소성 수지 등을 양호한 효율로 혼련하는 것이 가능해지기 때문에, 충전재의 분산성을 향상시킬 수 있다. 혼련부 (103-1), (103-2), (103-3)으로서는, 니이딩 디스크(우측 니이딩 디스크, 중앙 니이딩 디스크, 좌측 니이딩 디스크), 믹싱 스크류 등을 사용할 수 있다.
모터 (104)는 변속기 (105)를 통해 스크류 (102)에 연결되어 있다. 이에 의해, 모터 (104)로 스크류 (102)를 회전 구동할 수 있고, 또한 변속기 (105)로 회전 속도를 조정할 수 있다.
히터 (106)은 실린더 (101)의 외측면을 덮도록 배치되어 있고, 실린더 (101)의 내부를 가열하기 위해서 사용된다. 히터 (106)의 가열 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 알루미늄 주조 히터, 황동 주조 히터, 밴드 히터, 스페이스 히터 등을 채용할 수 있다. 히터 (106)을 다수의 가열 부품에 의해 구성할 수도 있다.
공급부 (107-1), (107-2), (107-3)은 실린더 (101)에 피혼련물을 공급하기 위해서 사용된다. 공급부 (107-1), (107-2), (107-3)은 각각 실린더 (101)의 내부에 피혼련물을 공급하는 공급구(도시하지 않음)와, 이들 공급구에 피혼련물을 유도하기 위한 호퍼를 구비하고 있다. 상류 공급부 (107-1)은 실린더 (101)의 상류측 단부 부근에 설치되어 있다. 중간 공급부 (107-2)는 상류 공급부 (107-1)과 실린더 (101)의 하류측 단부의 중앙보다 상류측에 설치되어 있다. 하류 공급부 (107-3)은 중간 공급부 (107-2)보다 하류측에 설치되어 있다. 또한, 이들 공급부 (107-1), (107-2), (107-3)에는, 피혼련물을 실린더 (101) 내에 정량적으로 공급하기 위한 정량 피더(feeder)를 설치할 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상류 공급부 (107-1)로부터 열가소성 수지(예를 들면 액정 폴리에스테르)가 공급된다. 또한, 후술하는 충전재 A(예를 들면 산화티탄)의 일부나 충전재 B(예를 들면 유리 섬유)의 일부를 상류 공급부 (107-1)로부터 공급할 수도 있다. 중간 공급부 (107-2)에서는, 충전재 A의 나머지가 공급된다. 또한, 열가소성 수지의 일부나 충전재 B의 일부를 중간 공급부 (107-2)로부터 공급할 수도 있다. 하류 공급부 (107-3)에서는, 필요에 따라서 충전재 B가 공급된다. 또한, 열가소성 수지의 일부나 충전재 A의 일부를 하류 공급부 (107-3)으로부터 공급할 수도 있다.
실린더 (101)에는, 다수(도 1에서는 3개)의 벤트 (108-1), (108-2), (108-3)이 설치되어 있다. 벤트 (108-1), (108-2), (108-3)은 도시하지 않은 진공 펌프에 연결되어 있다. 이에 의해, 실린더 (101) 내의 진공 탈기를 행할 수 있다. 또한, 벤트 (108-1), (108-2), (108-3)에 진공 펌프를 연결하지 않고, 단순히 실린더 (101) 내의 가스를 대기 중으로 해방시킬 목적으로 사용할 수도 있다. 본 실시 형태의 제조 공정에서는 현저하게 스트랜드를 취약화시키는 정도의 가스는 발생하지 않지만, 진공 탈기에 의해 발생 가스를 배출하는 것이 바람직하다. 또한, 가장 하류측에 있는 벤트 (108-3)만을 이용하여 진공 탈기하면, 효율적으로 발생 가스를 배출시킬 수 있다.
실린더 (101)의 하류측 단부에는, 다이스 (109)가 설치되어 있다. 또한, 이 다이스 (109)에는, 피혼련물을 압출하기 위한 노즐 (110)이 설치되어 있다. 또한, 다이스 (109)는 다이스용 히터 (111)로 가열된다.
이하, 도 1의 2축 압출 조립기 (100)에 공급되는 열가소성 수지 및 충전재 A, B에 대하여 상세히 설명한다.
<열가소성 수지>
본 실시 형태에서는, 열가소성 수지로서 액정 폴리에스테르를 사용한다. 본 실시 형태에서 사용하는 액정 폴리에스테르는 서모트로픽 액정 폴리에스테르라고도 불리는 폴리에스테르이고, 450 ℃ 이하의 온도에서 광학적으로 이방성을 나타내는 용융체를 형성한다. 액정 폴리에스테르의 종류로서는, 이하와 같은 것이 있다.
(1) 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디카르복실산 및 방향족 디올의 조합을 중합하여 얻어지는 것
(2) 복수종의 방향족 히드록시카르복실산을 중합하여 얻어지는 것
(3) 방향족 디카르복실산과 방향족 디올과의 조합을 중합하여 얻어지는 것
(4) 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 결정성 폴리에스테르에 방향족 히드록시카르복실산을 반응시켜 얻어지는 것
여기서, 액정 폴리에스테르의 제조에 있어서 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디카르복실산 또는 방향족 디올 대신에 이들의 에스테르 형성성 유도체를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 에스테르 형성성 유도체를 이용함으로써 액정 폴리에스테르의 제조가 용이해진다.
이하, 에스테르 형성성 유도체에 대하여 간단히 설명한다.
에스테르 형성성 유도체로서는, 분자 내에 카르복실기를 갖는 것(예를 들면, 방향족 히드록시카르복실산이나 방향족 디카르복실산)이나, 분자 내에 페놀성 수산기(예를 들면, 방향족 히드록시카르복실산이나 방향족 디올)을 갖는 것이 있다. 카르복실기를 갖는 에스테르 형성성 유도체로서는, 상기 카르복실기를 고반응성 산할로겐기나 산무수물 등의 기로 전화한 것이나, 상기 카르복실기가 에스테르 교환 반응에 의해 폴리에스테르를 생성하도록 하는 알코올류나 에틸렌글리콜 등과 에스테르를 형성하고 있는 것 등을 들 수 있다. 또한, 분자 내에 페놀성 수산기를 갖는 에스테르 형성성 유도체의 예로는, 페놀성 수산기가 저급 카르복실산류와 에스테르를 형성하여 상기 에스테르 교환 반응에 의해 폴리에스테르가 생성되도록 한 것 등도 들 수 있다.
또한, 에스테르 형성성을 저해하지 않는 정도이면, 상술한 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디카르복실산 또는 방향족 디올은, 그 방향환의 수소 원자의 일부 또는 전부가 염소 원자, 불소 원자 등의 할로겐 원자, 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 페닐기 등의 아릴기로 치환될 수도 있다.
액정 폴리에스테르의 구조 단위로서는, 하기의 것을 예시할 수 있다.
방향족 히드록시카르복실산에서 유래하는 구조 단위로는 하기의 것을 들 수 있다.
Figure pat00001
상기 구조 단위는 할로겐 원자, 알킬기 또는 아릴기를 치환기로서 가질 수도 있다.
방향족 디카르복실산에서 유래하는 구조 단위로는 하기의 것을 들 수 있다.
Figure pat00002
상기 구조 단위는 할로겐 원자, 알킬기 또는 아릴기를 치환기로서 가질 수도 있다.
방향족 디올에서 유래하는 구조 단위로는 하기의 것을 들 수 있다.
Figure pat00003
상기 구조 단위는 할로겐 원자, 알킬기 또는 아릴기를 치환기로서 가질 수도 있다.
보다 바람직한 액정 폴리에스테르로서는, 그 구조 단위의 조합이 하기 (a) 내지 (h)로 되어 있는 것을 들 수 있고, 각각의 단위는 상기 예시에 나타낸 구조 단위로 표시된 것이다.
(a): (A1), (B1) 및 (C1)로 이루어지는 조합, 또는 (A1), (B1), (B2) 및 (C1)로 이루어지는 조합
(b): (A2), (B3) 및 (C2)로 이루어지는 조합, 또는 (A2), (B1), (B3) 및 (C2)로 이루어지는 조합
(c): (A1) 및 (A2)로 이루어지는 조합
(d): (a)의 구조 단위의 조합에 있어서, (A1)의 일부 또는 전부를 (A2)로 치환한 것
(e): (a)의 구조 단위의 조합에 있어서, (B1)의 일부 또는 전부를 (B3)으로 치환한 것
(f): (a)의 구조 단위의 조합에 있어서, (C1)의 일부 또는 전부를 (C3)으로 치환한 것
(g): (b)의 구조 단위의 조합에 있어서, (A2)의 일부 또는 전부를 (A1)로 치환한 것
(h): (c)의 구조 단위의 조합에 (B1)과 (C2)를 부가한 것
이와 같이, 본 실시 형태에서 사용하는 액정 폴리에스테르로서는, 방향족 히드록시카르복실산에서 유래하는 구조 단위로서 (A1) 및/또는 (A2)를 가지고, 방향족 디올에서 유래하는 구조 단위로서 (B1), (B2) 및 (B3) 중 적어도 어느 하나를 가지며, 방향족 디카르복실산에서 유래하는 구조 단위로서 (C1), (C2) 및 (C3) 중 적어도 어느 하나를 갖는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 수지 조성물을 LED 발광 장치의 반사판에 사용하는 경우에는, 액정 폴리에스테르로서 유동 온도가 270 내지 400 ℃인 것을 채용하는 것이 바람직하고, 300 내지 380 ℃인 것을 채용하는 것이 더욱 바람직하다. 유동 온도가 270 ℃ 미만인 액정 폴리에스테르로 상기 반사판을 형성한 경우, LED 모듈 조립 공정 등의 고온 환경하에서 변형되거나 블리스터(blister, 팽창 이상)를 발생시키거나 할 우려가 있다. 한편, 유동 온도가 400 ℃를 초과하는 액정 폴리에스테르로 상기 반사판을 형성하는 경우, 용융 가공 온도가 너무 높아져서 반사판의 제조에 부적합하다. 여기서, 유동 온도란, 내경 1 mm, 길이 10 mm의 노즐을 갖는 모세관형 레오미터를 이용하여 9.8 MPa의 하중에 있어서 4 ℃/분의 승온 속도로 가열 용융체를 노즐로부터 압출시킬 때, 용융 점도가 4800 Paㆍ초가 되는 온도를 의미한다. 유동 온도는 액정 폴리에스테르의 분자량을 나타내는 지표가 된다(예를 들면, 문헌[고이데 나오유끼편, 「액정성 중합체-합성ㆍ성형ㆍ응용」, 95 내지 105 페이지, CMC, 1987년 6월 5일 발행]을 참조).
본 실시 형태의 액정 폴리에스테르를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 각종 공지된 방법을 채용할 수 있다. 단, 본 실시 형태의 수지 조성물을 LED 발광 장치에 사용하는 경우에는, 본원 출원인에 의한 특허 출원인 일본 특허 출원 2003-48945(일본 특허 공개 제2004-256673호 공보)에 제안되어 있는 YI(황색도 지표)값 32 이하의 액정 폴리에스테르를 제조할 수 있는 방법이 바람직하다.
이하, 일본 특허 출원 2003-48945에 개시된 액정 폴리에스테르 제조 방법에 대하여 설명한다.
이 제조 방법에서는, 우선 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디올 및 방향족 디카르복실산의 혼합물에 지방산 무수물을 혼합하고, 다음에 질소 분위기 중 130 내지 180 ℃에서 반응시킴으로써 방향족 히드록시카르복실산 및 방향족 디올의 수산기를 지방산 무수물로 아실화한다. 또한, 이와 같이 하여 얻어진 아실화물(방향족 히드록시카르복실산 아실화물 및 방향족 디올 아실화물)을 승온하여 반응 부생물을 반응계 밖으로 증류 제거하면서, 이들 아실화물의 아실기와 방향족 히드록시카르복실산 아실화물 및 방향족 디카르복실산의 카르복실기 사이에 에스테르 교환을 일으켜 중축합시킴으로써 액정 폴리에스테르가 얻어진다.
방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디올 및 방향족 디카르복실산의 혼합물 중에서의 수산기와 카르복실기의 비는 0.9 내지 1.1인 것이 바람직하다.
지방산 무수물의 사용량은 방향족 히드록시카르복실산 및 방향족 디올의 페놀성 수산기의 합계에 대하여 0.95 내지 1.2배 당량인 것이 바람직하고, 1.00 내지 1.12배 당량인 것이 보다 바람직하다. 지방산 무수물의 사용량을 적게 함으로써 액정 폴리에스테르의 착색을 억제할 수 있다. 그러나, 지방산 무수물의 사용량이 너무 적으면, 중축합시에 미반응의 방향족 디올 또는 방향족 디카르복실산이 승화되기 쉬워져 반응계가 폐색되는 경우가 있다. 한편, 지방산 무수물의 사용량이 1.2배 당량을 초과하면, 생성되는 액정 폴리에스테르의 착색을 무시할 수 없게 되어 생성체의 색조를 악화시킬 우려가 있다.
본 실시 형태에서 사용하는 지방산 무수물은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 무수 아세트산, 무수 프로피온산, 무수 부티르산, 무수 이소부티르산, 무수 발레르산, 무수 피발산, 무수 2-에틸헥산산, 무수 모노클로로아세트산, 무수 디클로로아세트산, 무수 트리클로로아세트산, 무수 모노브로모아세트산, 무수 디브로모아세트산, 무수 트리브로모아세트산, 무수 모노플루오로아세트산, 무수 디플루오로아세트산, 무수 트리플루오로아세트산, 무수 글루타르산, 무수 말레산, 무수 숙신산, 무수 β-브로모프로피온산 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들을 2종류 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 가격과 취급성의 관점에서는, 무수 아세트산, 무수 프로피온산, 무수 부티르산, 무수 이소부티르산이 바람직하고, 무수 아세트산이 보다 바람직하다.
에스테르 교환(중축합) 반응은 130 내지 400 ℃의 범위에서 0.1 내지 50 ℃/분의 비율로 승온시키면서 반응시키는 것이 바람직하고, 150 내지 350 ℃의 범위에서 0.3 내지 5 ℃/분의 비율로 승온하면서 반응시키는 것이 보다 바람직하다.
일본 특허 공개 제2004-256673호(일본 특허 출원 2003-48945)에 개시되어 있는 바와 같이, 에스테르 교환(중축합) 반응은 액정 폴리에스테르의 제조를 보다 원활하게 한다고 하는 관점과, 생성되는 액정 폴리에스테르의 착색을 충분히 억제한다고 하는 관점에서, 질소 원자를 2 원자 이상 포함하는 복소 환상 유기 염기 화합물(질소 함유 복소 환상 유기 염기 화합물)의 존재하에서 행하는 것이 바람직하다. 이러한 질소 함유 복소 환상 유기 염기 화합물로서는, 예를 들면 이미다졸 화합물, 트리아졸 화합물, 디피리디닐 화합물, 페난트롤린 화합물, 디아자페난트렌 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 반응성의 관점에서 이미다졸 화합물이 바람직하게 사용되고, 입수가 용이한 점에서 1-메틸이미다졸, 1-에틸이미다졸이 보다 바람직하게 사용된다.
또한, 에스테르 교환(중축합) 반응을 보다 촉진시켜 중축합 속도를 증가시킬 목적으로, 상술한 복소 환상 유기 염기 화합물 이외의 촉매를 사용할 수도 있다. 단, 금속염 등을 촉매로서 사용하는 경우에는, 그 금속염이 액정 폴리에스테르에 불순물로서 잔존하게 되기 때문에, 반사판과 같은 전자 부품에는 악영향을 미치는 경우가 있다. 이에 대하여, 상술한 질소 함유 복소 환상 유기 염기 화합물을 촉매로서 사용하는 경우에는, 이러한 악영향이 발생하기 어려우므로, 본 실시 형태의 액정 폴리에스테르를 제조할 때의 촉매로서 특히 바람직하다.
에스테르 교환(중축합) 반응을 더 진행시켜 중합도를 높이는 방법으로서는, 에스테르 교환(중축합) 반응의 반응 용기 내를 감압시키는 방법이나, 반응 생성물을 냉각 고화 후에 분말상으로 분쇄하여 상기 분말을 250 내지 350 ℃에서 2 내지 20 시간 고상 중합하는 방법 등이 있다. 이러한 방법으로 중합도를 높임으로써, 바람직한 유동 온도의 액정 폴리에스테르를 제조하는 것이 용이해진다. 간편한 설비를 사용할 수 있는 점에서는, 고상 중합을 이용하는 것이 바람직하다.
상술한 아실화 및 에스테르 교환 반응에 의한 중축합이나, 중합도를 높일 목적으로 실시되는 감압 중합이나 고상 중합 등은, 질소 등의 불활성 가스의 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 제조된 액정 폴리에스테르는 YI값이 32 이하인 액정 폴리에스테르이고, 본 실시 형태의 열가소성 수지로서 사용되는 액정 폴리에스테르로서 바람직하다. 여기서, YI값은 액정 폴리에스테르로 제조된 시험편을 색차계로 측정함으로써 얻어진다. YI값은 물체의 황색도를 나타내는 지표이고, 미국 재료 시험 협회(ASTM) 규격의 D1925에 정의되어 있는 바와 같이 하기 수학식 1로 얻어진다.
<수학식 1>
Figure pat00004
(여기서, X값, Y값, Z값은 각각 XYZ 표색계에서 광원색의 삼자극값임)
복소 환상 유기 염기 화합물을 이용하여 제조된 액정 폴리에스테르는, YI값이 32 이하가 되기 때문에 매우 바람직하다. 단, 복수 종류의 액정 폴리에스테르를 혼합함으로써 YI값이 32 이하인 액정 폴리에스테르 혼합물을 얻는 것도 가능하다. 복수 종류의 폴리에스테르를 혼합하는 경우, 상술한 색차계 등을 이용하여 액정 폴리에스테르 혼합물의 YI값을 측정하고, 본 실시 형태에 바람직한 액정 폴리에스테르 혼합물을 선택할 수도 있다.
<충전재 A>
충전재 A는 중간 공급부 (107-2)로부터 공급되는 충전재이다. 또한, 상술한 바와 같이, 충전재 A의 일부를 상류 공급부 (107-1)로부터 공급할 수도 있다.
충전재 A로서는, 예를 들면 산화철, 군청, 산화아연, 황화아연, 연백, 산화티탄 등의 안료나, 예를 들면 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유, 알루미나 섬유, 보론 섬유, 티탄산 섬유, 규회석, 석면 등의 무기 섬유, 이산화규소, 탄산칼슘, 알루미나, 수산화알루미늄, 카올린, 탈크, 점토, 마이커, 유리 박편, 유리 비드, 돌로마이트, 각종 금속 분말, 황산바륨, 티탄산칼륨, 소석고 등의 분말, 탄화규소, 알루미나, 보론나이트라이트, 붕산알루미늄이나 질화규소 등의 분립상, 판상, 위스커상의 무기 화합물을 사용할 수 있다.
충전재 A의 입경은 특별히 한정되지 않는다. 단, 충전재 A의 입경이 충분히 큰 경우에는, 분산성의 악화나 맞물림 불량이라고 하는 본 발명의 과제(상술)가 발생하기 어렵고, 따라서 충전재 A의 평균 입경이 작은 경우 쪽이 본 실시 형태의 제조 방법에 의한 효과가 크다. 즉, 입경이 작을수록 벌크 밀도가 작아지거나, 스크류의 맞물림성이 저하되어 이롭기 때문에, 본 실시 형태에 의한 제조 방법을 효과가 발휘된다. 이러한 관점에서 보면, 본 실시 형태에 있어서 충전재 A의 부피 평균 입경은 0.05 내지 20 μm인 것이 바람직하고, 0.1 내지 15 μm인 것이 보다 바람직하고, 0.15 내지 10 μm인 것이 더욱 바람직하고, 0.17 내지 5 μm인 것이 가장 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 평균 입경을 충전재 A에 따른 입자의 최장 치수로 하였다. 충전재 A가 평균 입경 측정용 용매(산화티탄 등)에서 충분히 응집되거나 하는 경우에는, 우선 주사계 전자 현미경(SEM)으로 충전재의 외관을 촬영한다. 또한, 화상 해석 장치(예를 들면, 가부시끼가이샤 니레코 제조 「루젝스 IIIU」 등)를 이용하여 그의 SEM 사진으로부터 일차 입자의 각 입경 구간에서의 입자량(％)을 플로팅하여 분포 곡선을 구한다. 또한, 그 분포 곡선으로부터 누적도 50 ％의 값을 구함으로써 부피 평균 입경이 얻어진다. 한편, 충전재 A 평균 입경 측정용 용매에서 충분히 응집되거나 하지 경우에는, 레이저 회절 등에 의해서 평균 입경을 구할 수 있다.
충전재 A의 배합량은 특별히 한정되지 않지만, 배합량이 적은 경우에는 본 발명의 과제가 발생하기 어렵고, 따라서 배합량이 많은 경우 쪽이 본 실시 형태의 제조 방법에 의한 효과가 크다. 한편 배합량이 너무 많으면, 본 실시 형태의 방법에 의한 제조 자체가 곤란해지는 경향이 있다. 이러한 관점에서 볼 때, 충전재 A의 배합량은 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 200 중량부인 것이 바람직하고, 25 내지 150 중량부인 것이 보다 바람직하고, 40 내지 100 중량부인 것이 더욱 바람직하다. 충전재 A로서, 복수 종류의 충전재의 혼합물을 사용하는 경우에는, 그 합계량이 이러한 배합량의 범위 내이면 된다.
본 실시 형태의 제조 방법에서는, 충전재 A로서 산화티탄을 사용한다. 산화티탄 충전재는 주성분이 산화티탄일 수 있고, 무지불식간에 함유되는 불순물이 포함되어 있을 수도 있다. 기본적으로 수지 충전재용 산화티탄으로서 시판되고 있는 것이면 본 실시 형태의 충전재 A로서 그대로 사용할 수 있다. 또한, 산화티탄에 대하여 후술하는 바와 같은 표면 처리를 실시한 것을 본 실시 형태의 충전재 A로서 사용할 수도 있다.
충전재 A에 함유되는 산화티탄의 결정 형태는 특별히 한정되지 않고, 루틸형일 수도 아나타스형일 수도, 양자를 혼합한 것일 수도 있다. 단, 본 실시 형태의 수지 조성물을 이용하여 반사판을 제조하는 경우, 높은 반사율이나 우수한 내후성 등을 얻기 위해서는, 충전재 A로서 루틸형 산화티탄을 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 루틸형 산화티탄으로 이루어지는 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
산화티탄을 사용하는 경우에도, 충전재 A의 평균 입경은 특별히 한정되지 않는다. 단, 본 실시 형태의 수지 조성물을 이용하여 반사판을 제조하는 경우, 높은 반사율을 얻기 위해서 및 충전재 A의 분산 균일성을 충분히 높이기 위해서는, 평균 입경을 반사판의 두께에 따라서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 최적인 평균 입경은 반사판의 두께 등의 조건에 따라서 다르지만, 일반적으로는 0.1 내지 1 μm로 하는 것이 바람직하고, 0.15 내지 0.50 μm로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.18 내지 0.40 μm로 하는 것이 더욱 바람직하다.
충전재 A로서 산화티탄을 사용하는 경우, 산화티탄에 표면 처리를 실시할 수도 있다. 예를 들면, 무기 금속 산화물을 이용하여 표면 처리를 실시함으로써 분산성이나 내후성 등의 특성을 향상시킬 수 있는 경우가 있다. 무기 금속 산화물로서는, 예를 들면 산화알루미늄(즉, 알루미나)을 사용하는 것이 바람직하다. 단, 제조 공정에서 응집 등이 발생하지 않고, 취급상의 문제가 없으면, 표면 처리되지 않은 산화티탄을 사용하는 쪽이 내열성이나 강도의 점에서는 바람직하다.
산화티탄의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 염소법일 수도 있고, 황산법일 수도 있다. 단, 충전재 A로서 루틸형 산화티탄을 채용하고자 하는 경우에는, 염소법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 바와 같은 평균 입경의 산화티탄을 얻기 쉬운 제조 조건을 선택하는 것이 바람직하다. 염소법을 이용하여 산화티탄을 제조하는 경우, 우선 티탄원인 광석(루틸광이나 일메나이트광으로부터 얻어지는 합성 루틸광)과 염소를 1000 ℃ 부근에서 반응시켜 조질의 사염화티탄을 생성하고, 이 조질의 사염화티탄을 증류로 정제함으로써 사염화티탄을 얻는다. 이 사염화티탄을 산소로 산화시킴으로써 산화티탄을 얻을 수 있다. 염소법을 이용하는 경우, 이러한 산화 공정의 조건을 적당하게 설정함으로써 백색도(즉, 가시광 영역의 저파장 부분에서의 반사율)가 높은 수지 조성물을 얻기 쉬워진다. 또한, 이러한 산화 공정의 조건이 최적화되는 방법에 의해, 조대 입자의 생성을 억제하여 원하는 평균 입경을 얻기 쉬워진다.
충전재 A로서 사용할 수 있는 산화티탄으로서는, 예를 들면 염소법으로 제조된 것으로서는 이시하라 산교 가부시끼가이샤의 「티파크(TIPAQUE) CR-60」이나 「티파크 CR-58」을 들 수 있다. 또한, 황산법으로 제조된 것으로서는, 테이카 가부시끼가이샤의 「티타닉스(TITANIX) JR-301」이나 「WP0042」, 사카이 가가꾸 가부시끼가이샤의 「SR-1」, 「SR-1R」, 「D-2378」 등을 들 수 있다.
<충전재 B>
본 실시 형태의 제조 방법에서는 상술한 충전재 A에 더하여 하류 공급부 (107-3)으로부터 충전재 B를 공급할 수 있다. 충전재 B는, 예를 들면 본 실시 형태에 따른 수지 조성물을 이용하여 제조된 반사판의 기계 특성을 향상시키고자 하는 경우 등에 바람직하다.
충전재 B로서는, 예를 들면 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유, 알루미나 섬유, 보론 섬유, 티탄산 섬유, 규회석, 석면, 알루미나, 탄산칼슘 등의 무기 섬유나, 이산화규소, 카올린, 탈크, 점토, 마이커, 유리 박편, 유리 비드, 중공 유리 비드, 돌로마이트, 각종 금속 분말, 황산바륨, 티탄산칼륨, 소석고 등의 분말이나, 탄화규소, 알루미나, 보론나이트라이트, 붕산알루미늄이나 질화규소 등의 분립상, 판상, 위스커상의 무기 화합물을 사용할 수 있다.
이들 중에서도 수지 조성물의 성능 저하를 억제하면서 실용적인 기계 강도를 반사판에 부여한다고 하는 관점에서는, 유리 섬유나 티탄산 섬유, 규회석 등의 무기 섬유, 이산화규소나 붕산알루미늄, 질화규소 등의 분립상, 판상, 위스커상의 무기 화합물 또는 탈크가 바람직하다.
충전재 B에는 집속제를 사용할 수도 있지만, 액정 폴리에스테르의 내열성 저하를 억제한다고 하는 관점에서는, 집속제의 사용량을 적게 하는 것이 바람직하다.
충전재 B로서는, 부피 평균 입경을 20 μm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 부피 평균 입경을 20 μm 초과로 하는 것이 더 바람직하다.
평균 입경의 비율이 큰 것을 사용함으로써, 분산성이나 공급성을 상술한 충전재 A보다 우수한 것으로 만들 수 있다. 여기서, 부피 평균 입경은 상술한 충전재 A의 경우와 동일하게 하여 측정한 최장 치수의 평균 입경이다.
충전재 B의 배합량은 특별히 한정되지 않지만, 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 100 중량부인 것이 바람직하고, 5 내지 90 중량부인 것이 특히 바람직하다. 충전재 B의 배합량이 너무 많으면, 충전재 A가 고충전되어 있는 경우에 수지 조성물의 특성 저하를 무시할 수 없게 되거나, 소형 성형품을 성형하는 경우의 성형 가공성이 현저해지거나 하기 때문이다.
<첨가제>
본 실시 형태의 제조 방법에서는, 상술한 충전재 A, B에 더하여, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 예를 들면 불소 수지, 고급 지방산 에스테르 화합물, 지방산 금속 비누류 등의 이형 개량제나, 염료, 안료 등의 착색제, 산화 방지제, 열안정제, 형광 증백제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 계면활성제 등의 통상적인 첨가제 등을 첨가할 수도 있다. 또한, 고급 지방산, 고급 지방산 에스테르, 고급 지방산 금속염, 플루오로카본계 계면활성제 등의 외부 윤활제 효과를 갖는 첨가제를 첨가할 수도 있다.
<수지 조성물의 제조 공정>
다음에, 본 실시 형태에 따른 수지 조성물의 제조 공정을 설명한다.
우선 실린더 (101), 다이스 (13)의 가열을 개시한다. 이 가열에는, 히터 (106), (111)이 이용된다. 히터 (106)의 설정 온도는 열가소성 수지로서의 액정 폴리에스테르의 유동 온도(전술)를 Tm로 하여, Tm±50 ℃로 하는 것이 바람직하다.
실린더 (101)이 가열되면, 다음에 모터 (104)의 구동을 개시한다. 이에 의해, 스크류 (102)의 회전이 개시된다.
또한, 제1 공급 처리즉 상류 공급부 (107-1)로부터 실린더 (101) 내로의 열가소성 수지(여기서는 액정 폴리에스테르)의 공급을 개시하고, 또한 제2 공급 처리, 즉 중간 공급부 (107-2)로부터 실린더 (101) 내로의 충전재 A(여기서는 산화티탄)의 공급을 개시한다. 이에 의해, 액정 폴리에스테르와 산화티탄이 스크류 (102)로 혼련되고, 액정 폴리에스테르 내로 산화티탄이 확산된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 2축 압출 조립기 (100)은 혼련부 (103-1), (103-2), (103-3)을 구비하고 있기 때문에, 액정 폴리에스테르와 산화티탄을 양호한 효율로 혼련할 수 있고, 따라서 산화티탄의 분산성을 향상시킬 수 있다.
혼련된 액정 폴리에스테르 및 산화티탄은 하류측으로 서서히 이동하여 노즐 (110)으로부터 압출된다.
스크류 (102)의 회전수나 모터 (104)의 허용 토크는 큰 것이 바람직하다. 이들 값이 큰 것이, 노즐 (110)으로부터의 토출량이 많아져서 생산성이 향상되기 때문이다. 또한, 생성되는 수지 조성물이 현저한 열 이력을 받지 않도록 하기 위해서, 압출 속도가 되도록이면 빨라지도록 스크류 (102)의 회전수를 설정하는 것이 바람직하다.
종래의 수지 조성물 제조 공정(즉, 액정 폴리에스테르 및 산화티탄을 둘다 상류 공급부 (107-1)로부터 실린더 (101) 내에 공급하는 제조 공정)에서는, 산화티탄의 충전량(공급량)이 많은 경우 등에, 스크류 (102)에 대한 맞물림 불량이 발생하여, 액정 폴리에스테르 및 산화티탄의 하류 방향으로의 이송이 충분히 행해지지 않게 되었다. 이 때문에, 액정 폴리에스테르 및 산화티탄이 상류 공급부 (107-1) 부근에 체류하여 생산성의 저하나 수지 조성 불균일의 원인이 되었다. 이에 대하여, 본 실시 형태의 제조 공정에서는, 상류 공급부 (107-1)로부터 액정 폴리에스테르를 공급하며 중간 공급부 (107-2)로부터 산화티탄을 공급하는 것으로 하였기 때문에, 상류 공급부 (107-1)에서의 맞물림 불량이 발생하기 어렵다. 또한, 스크류 (102)에 의해서 액정 폴리에스테르가 이동하는 도중에 산화티탄을 공급할 수 있다. 이 결과, 본 실시 형태에 따르면, 생산성을 향상시킬 수 있음과 동시에 수지 조성 불균일을 억제할 수 있고, 또한 산화티탄의 분산성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 산화티탄의 일부를 액정 폴리에스테르와 동시에 상류 공급부 (107-1)로부터 공급하는 것도 가능하다. 상류 공급부 (107-1)로부터 공급되는 산화티탄의 양이 충분히 적은 경우에는, 맞물림 불량은 발생하지 않고, 생산성의 저하 등을 초래할 우려는 없기 때문이다. 즉, 맞물림 불량 등의 문제가 생기지 않는 범위 내이면, 산화티탄의 일부를 상류 공급부 (107-1)로부터 공급할 수도 있다. 문제가 생기지 않는 공급량은 열가소성 수지나 충전물 A의 종류나 각종 제조 조건 등에 따라서 결정된다.
산화티탄의 일부를 상류 공급부 (107-1)로부터 공급하는 경우, 미리 리본 블렌더, 헨셀 믹서, 텀블러 등을 이용하여 액정 폴리에스테르와 산화티탄을 혼합하고 나서, 상기 혼합물을 상류 공급부 (107-1)에 투입하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 산화티탄의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 액정 폴리에스테르의 일부를 중간 공급부 (107-2)로부터 공급할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 필요에 따라서 하류 공급부 (107-3)으로부터 실린더 (101) 내에 충전재 B를 공급할 수 있다. 상술한 바와 같이, 하류 공급부 (107-3)은 상류 공급부 (107-1)이나 중간 공급부 (107-2)보다 하류측에 설치되어 있다. 그 이유는, 충전재 A를 다량으로 공급하는 경우, 충전재 A의 분산율을 높이기 위해서는 스크류 (102)를 이용하여 강하게 혼련할 필요가 생기고, 이 때문에 충전재 B의 성분을 손상시킬 우려가 있기 때문이다. 예를 들면, 충전재 A가 산화티탄이며 충전재 B가 유리 섬유 등의 섬유상 충전재인 경우, 충전재 B를 액정 폴리에스테르 또는 산화티탄의 동일 공급부로부터 공급하면(즉, 상류 공급부 (107-1) 또는 중간 공급부 (107-2)로부터 공급하면), 섬유상 충전재 B가 부러지기 쉬워지고, 그 결과, 충전재 B를 확산시키는 것에 의한 효과(예를 들면, 수지 조성물로 형성된 반사판의 기계적 강도를 높인다고 하는 효과)가 감소된다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 상류 공급부 (107-1)이나 중간 공급부 (107-2)보다 하류측으로부터 충전재 B를 공급하는 것으로 하였기 때문에 충전재 B가 손상되기 어렵고, 따라서 충전재 B를 확산시키는 것에 의한 효과를 충분히 확보할 수 있다.
또한, 충전재 B의 일부를 상류 공급부 (107-1)이나 중간 공급부 (107-2)로부터 공급하는 것으로 할 수도 있지만, 충전재 B의 90 ％ 이상을 하류 공급부 (107-3)으로부터 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 열가소성 수지(여기서는 액정 폴리에스테르)의 90 ％ 이상을 상류 공급부 (107-1) 및 중간 공급부 (107-2)로부터 공급하고, 충전재 A의 90 ％ 이상을 상류 공급부 (107-1) 및 중간 공급부 (107-2)로부터 공급하는 것이 바람직하고, 열가소성 수지의 60 ％ 이상을 상류 공급부 (107-1)로부터 공급하고, 충전재 A의 30 내지 70 ％를 중간 공급부 (107-2)로부터 공급하는 것이 보다 바람직하다.
이상과 같이 하여 노즐 (110)으로부터 압출된 스트랜드는 각종 공지된 수단에 의해서 절단되어 펠릿상의 조립물(즉, 「펠릿」)로 가공된다. 스트랜드의 절단시에는, 미리 스트랜드를 공냉 또는 수냉하여 고화시킬 수도 있다. 절단에 사용하는 커터는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 회전날과 고정날을 조합하여 이루어지는 커터가 사용된다.
상술한 첨가제를 수지 조성물에 첨가하는 경우에는, 충전재 A 또는 충전재 B와 동시에 공급부 (107-2), (107-3)으로부터 공급할 수도 있고, 펠릿에 혼입시키는 것으로 할 수도 있다. 펠릿으로부터 반사판을 제조하는 경우에는, 펠릿에 첨가제를 혼입시키는 것이 양호한 반사율을 얻기 쉬워진다.
<반사판의 제조 공정>
본 실시 형태에서는, 상술한 펠릿을 성형함으로써 반사판을 제조한다. 본 실시 형태에 따르면, 충전재 A를 양호한 균일성으로 분산시킨 수지 조성물을 사용하여, 반사율이나 열전도성 등의 특성이 우수한 반사판을 얻을 수 있다.
펠릿의 성형 방법으로서는, 각종 관용 기술을 사용할 수 있어 특별히 한정되지 않는다. 성형 방법으로서는, 예를 들면 사출 성형법, 사출 압축 성형법, 압출 성형법 등을 사용할 수 있지만, 사출 성형이 특히 바람직하다. 사출 성형을 행할 때의 성형 온도(사출 성형기에 설치되는 노즐의 설정 온도)는 액정 폴리에스테르의 유동 온도를 Tm로 하여, (Tm-20) ℃ 내지 (Tm+50) ℃로 하는 것이 바람직하고, (Tm-15) ℃ 내지 (Tm+30) ℃의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, (Tm-10) ℃ 내지 (Tm+20) ℃로 하는 것이 특히 바람직하다. 성형 온도가 너무 낮으면 액정 폴리에스테르의 유동성이 저하되어 성형성의 악화나 반사판 강도의 저하를 초래할 우려가 있고, 또한 성형 온도가 너무 높으면 액정 폴리에스테르의 열화가 심해져서 반사율의 저하를 초래할 우려가 있기 때문이다.
이러한 제조 방법에 의해, 박육부의 기계적 강도가 충분히 높은 반사판을 제조할 수 있다. 박육부의 두께는 두께 0.03 mm 내지 3.0 mm로 하는 것이 바람직하고, 0.05 내지 2.0 mm로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.05 내지 1.0 mm로 하는 것이 특히 바람직하다.
<발광 장치>
상술한 바와 같이 하여 제조한 반사판은, 예를 들면 전기, 전자, 자동차, 기계 등의 분야에서 사용하는 광반사판에 사용할 수 있고, 특히 가시광용 반사판으로서 바람직하다. 예를 들면 할로겐 램프나 HID(고휘도 방전) 램프 등의 광원 장치의 램프 반사경이나, LED(발광 다이오드)나 유기 EL(전기발광) 등의 발광 소자를 이용한 발광 장치나 표시 장치의 반사판으로서 바람직하다.
특히, 예를 들면 LED 소자를 이용한 발광 장치에서는, 제조시의 소자 실장 공정이나 납땜 공정 등에서 반사판이 고온에 노출되게 되지만, 본 실시 형태의 반사판은 고온 공정에서 블리스터 등의 변형을 일으키기 어렵다고 하는 이점을 가지고 있다. 따라서, 본 실시 형태의 반사판을 이용함으로써 휘도 등의 특성이 우수한 발광 장치를 얻을 수 있다.
<실시예>
다음에, 본 발명의 실시예로서 상기 실시 형태의 제조 방법에서의 공급성의 평가 결과를 표 1을 이용하여 설명한다. 본 실시예에 있어서 제조 조건 등은 이하와 같다.
2축 압출 조립기로서는, 도시바 기카이 가부시끼가이샤 제조 TEM41SS(C10 내지 C22의 13 배럴 구성)과 아이ㆍ케이ㆍ지 가부시끼가이샤 제조 PMT47(C0 내지 C9의 10 배럴 구성)을 사용하였다.
이들 2축 압출 조립기에 각각 상술한 상류 공급부, 중간 공급부, 하류 공급부를 설치하였다. 표 1에서는, 각 공급부의 설치 위치를 대응하는 배럴 번호로 나타내었다.
토출량은 2축 압출 조립기에 투입한 열가소성 수지 및 충전재 A, B의 1 시간당 총 중량[kg]을 나타내었다.
공급성의 평가 결과는 기계 성능을 고려한 양산성의 관점에서, 우수한 것을 ◎, 통상적인 정도의 것을 ○, 약간 뒤떨어지는 것을 △, 뒤떨어지는 것을 ×라고 하였다.
충전재 A로서는, 「티파크 CR-60」(이하, 단순히 「CR-60」이라 기재함)과 「티파크 CR-58」(이하, 단순히 「CR-58」이라 기재함)을 사용하였다(모두 이시하라 산교 가부시끼가이샤 제조). CR-60은 알루미나 표면 처리를 실시한 산화티탄이고, 평균 입경은 0.2 μm였다. 또한, CR-58은 알루미나 표면 처리를 실시한 산화티탄이고, 평균 입경은 0.3 μm였다.
충전재 B로서는, 유리 섬유인 CS03JAPX-1(오웬스 코닝 가부시끼가이샤 제조), EFDE90-01(센트랄 글래스 가부시끼가이샤 제조), EFH75-01(센트랄 글래스 가부시끼가이샤 제조)을 사용하였다.
이하, 표 1의 평가에 사용한 각 샘플의 제조 방법에 대하여 설명한다.
실시예 1
우선 교반 장치, 토크 미터, 질소 가스 도입관, 온도계 및 환류 냉각기를 구비한 반응기에 파라히드록시벤조산 994.5 g(7.2 몰), 4,4'-디히드록시비페닐 446.9 g(2.4 몰), 테레프탈산 358.8 g(2.16 몰), 이소프탈산 39.9 g(0.24 몰) 및 무수 아세트산 1347.6 g(13.2 몰)을 투입하고, 1-메틸이미다졸을 0.2 g 첨가하고, 반응기 내를 충분히 질소 가스로 치환하였다. 이어서, 질소 가스 기류하에서 30 분에 걸쳐 150 ℃까지 승온하고, 그 온도를 유지하여 1 시간 환류시켰다.
계속해서, 추가로 1-메틸이미다졸(0.9 g)을 혼합물에 첨가하고, 유출되는 부생 아세트산, 미반응의 무수 아세트산을 증류 제거하면서 2 시간 50 분에 걸쳐 320 ℃까지 승온한 후, 토크의 상승이 확인되는 시점을 반응 종료로 하고, 실온까지 냉각시킴으로써 예비 중합체를 얻었다.
이어서, 이 예비 중합체를 조분쇄기로 분쇄하고, 분쇄 후의 분말을 질소 분위기하에서 실온으로부터 250 ℃까지 1 시간에 걸쳐 승온하고, 또한 250 ℃에서 305 ℃까지 5 시간에 걸쳐 승온하고, 305 ℃에서 3 시간 유지함으로써 고상 중합을 행하였다. 그 후, 이것을 냉각시킴으로써 액정 폴리에스테르를 얻었다. 이하, 이 액정 폴리에스테르를 「액정 폴리에스테르 1」이라 기재하였다. 액정 폴리에스테르 1의 유동 온도는 357 ℃였다.
이 액정 폴리에스테르 1에 대하여, 2축 압출기 TEM41SS를 이용하여 표 1에 나타내는 공급 개소와 배합량으로 충전재 A, B를 공급하고, 얻어진 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 압출시켜 스트랜드를 얻고, 스트랜드를 절단함으로써 펠릿을 제조하였다.
실시예 2, 3, 5, 비교예 2, 3, 참고예 2
상술한 액정 폴리에스테르 1과 각종 충전재를 텀블러 믹서를 이용하여 혼합한 후, 2축 압출기 TEM41SS에서 표 1에 나타내는 공급 개소와 배합량으로 충전재 A, B를 공급하고, 얻어진 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 압출시켜 스트랜드를 얻고, 스트랜드를 절단함으로써 펠릿을 제조하였다.
실시예 4
테레프탈산을 358.8 g(2.16 몰)에서 299.0 g(1.8 몰)로, 이소프탈산을 39.9 g(0.24 몰)에서 99.7 g(0.6 몰)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 예비 중합체를 얻었다.
이 예비 중합체를 조분쇄기로 분쇄하고, 분쇄 후의 분말을 질소 분위기하에서 실온으로부터 250 ℃까지 1 시간에 걸쳐 승온하고, 또한 250 ℃에서 285 ℃까지 5 시간에 걸쳐 승온하고, 285 ℃에서 3 시간 유지함으로써 고상 중합을 행하였다. 그 후, 이것을 냉각시킴으로써 액정 폴리에스테르를 얻었다. 이하, 이 액정 폴리에스테르를 「액정 폴리에스테르 2」라 기재하였다. 액정 폴리에스테르 2의 유동 온도는 327 ℃였다.
이 액정 폴리에스테르 2에 대하여, 2축 압출기 TEM41SS를 이용하여 표 1에 나타내는 공급 개소와 배합량으로 충전재 A, B를 공급하고, 얻어진 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 압출시켜 스트랜드를 얻고, 스트랜드를 절단함으로써 펠릿을 제조하였다.
실시예 6, 7
테레프탈산을 358.8 g(2.16 몰)에서 239.2 g(1.44 몰)로, 이소프탈산을 39.9 g(0.24 몰)에서 159.5 g(0.96 몰)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 예비 중합체를 얻었다.
이 예비 중합체를 조분쇄기로 분쇄하고, 분쇄 후의 분말을 질소 분위기하에서 실온으로부터 220 ℃까지 1 시간에 걸쳐 승온하고, 220 ℃에서 240 ℃까지 0.5 시간에 걸쳐 승온하고, 240 ℃에서 10 시간 유지함으로써 고상 중합을 행하였다. 그 후, 이것을 냉각시킴으로써 액정 폴리에스테르를 얻었다. 이하, 이 액정 폴리에스테르를 「액정 폴리에스테르 3」이라 기재하였다. 액정 폴리에스테르 3의 유동 온도는 291 ℃였다.
이 액정 폴리에스테르 2와 액정 폴리에스테르 3에 대하여, 2축 압출기 TEM41SS를 이용하여 표 1에 나타내는 공급 개소와 배합량으로 충전재 A, B를 공급하고, 얻어진 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 압출시켜 스트랜드를 얻고, 스트랜드를 절단함으로써 펠릿을 제조하였다.
비교예 1, 참고예 1
상술한 액정 폴리에스테르 1과 각종 충전재를 텀블러 믹서를 이용하여 혼합한 후, 2축 압출기 PMT47에서 표 1에 나타내는 공급 개소와 배합량으로 충전재 A, B를 공급하고, 얻어진 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 용융 압출시켜 스트랜드를 얻고, 스트랜드를 절단함으로써 펠릿을 제조하였다.
표 1의 비교예 1 내지 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 제조 방법(액정 폴리에스테르 및 모든 산화티탄을 상류 공급부로부터 공급하는 방법)에서는, 산화티탄의 공급량이 적은 경우에는 높은 공급성을 얻을 수 있지만(비교예 2),산화티탄의 공급량이 많을수록 공급성이 악화되었다(비교예 1, 3).
이에 대하여, 실시예 1 내지 7에서는, 산화티탄의 공급량의 다소에 상관없이 우수한 공급성을 얻을 수 있었다. 즉, 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 7의 공급성은 산화티탄을 충전하지 않은 경우(참고예 1, 2 참조)와 동등하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 분산 공정을, 상류측으로부터 열가소성 수지를 공급하는 처리(제1 공급 처리)와 하류측으로부터 입상 충전재를 공급하는 처리(제2 공급 처리)로 나누었기 때문에, 충전재를 종래보다 균일하게 분산시킬 수 있음과 동시에 맞물림 불량을 억제할 수 있었다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 광반사율이나 열전도율 등의 특성 불균일이 적은 수지 조성물을 저렴하게 제공할 수 있다.
그 결과, 광반사율이나 열전도율 등의 특성 불균일이나 제품 변동이 적은 반사판을 저렴하게 제공할 수 있고, 이에 따라 고특성의 발광 장치를 저렴하게 제공할 수 있다.
Figure pat00005

Claims (13)

  1. (i) 압출구, 제1 공급부, 및 제1 공급부보다 하류측이고 제1 공급부와 압출구의 중앙보다는 상류측에 배치된 제2 공급부가 설치된 실린더, 및 (ii) 실린더에 장착된 적어도 하나의 스크류를 포함하는 압출 조립기를 제공하며,
    제1 공급부로부터 열가소성 수지를 공급하고 제2 공급부로부터 적어도 일부의 충전재를 공급하여 열가소성 수지 및 충전재를 실린더에 공급하고,
    적어도 하나의 스크류를 회전시켜 열가소성 수지 및 충전재를 압출구로 이동시키면서 혼련하여 이들의 혼합물을 제공하며,
    혼합물을 압출하여 수지 조성물을 제공하는 것
    을 포함하는, 열가소성 수지 및 상기 열가소성 수지 내에 분산된 충전재를 포함하는 수지 조성물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 공급부로부터 모든 상기 열가소성 수지 및 일부의 상기 충전재를 공급하며, 상기 제2 공급부로부터 나머지 상기 충전재를 공급하는 수지 조성물의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 실린더 내에 공급되는 상기 충전재가 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 200 중량부인 수지 조성물의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 충전재의 부피 평균 입경이 0.05 μm 내지 20 μm인 수지 조성물의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 액정 폴리에스테르이며, 상기 충전재가 무기 화합물로 제조된 것인 수지 조성물의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 무기 화합물이 산화티탄인 수지 조성물의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 무기 화합물이 산화알루미늄으로 표면 처리된 산화티탄인 수지 조성물의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 무기 화합물이 염소법에 의해 제조된 산화티탄인 수지 조성물의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 공급부보다 더 하류측의 제3 공급부로부터 다른 종류의 충전재를 공급하는 공정을 더 포함하는 수지 조성물의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 다른 종류의 충전재가 유리 섬유인 수지 조성물의 제조 방법.
  11. 제1항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 수지 조성물.
  12. 제11항에 기재된 수지 조성물을 이용하여 제조된 반사판.
  13. 발광 소자와, 상기 발광 소자로부터 방사된 광을 반사하는, 제11항에 기재된 수지 조성물을 이용하여 제조된 반사판을 구비하는 발광 장치.
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