KR20180038026A - 폴리에스테르 수지 조성물, 반사판의 제조 방법 및 발광 다이오드(led) 소자의 제조 방법 - Google Patents
폴리에스테르 수지 조성물, 반사판의 제조 방법 및 발광 다이오드(led) 소자의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 반사율이 높고, 또한 LED 소자의 제조 공정 혹은 실장 시의 리플로우 땜납 공정 등의 열, 또는 광원으로부터 발생하는 열이나 광에 노출되어도, 반사율의 저하가 적고, 또한 기계적 강도가 높은 반사판을 얻을 수 있는, 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적은, 시차 주사 열량계(DSC)로 측정한 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)가 270℃ 이상인 폴리에스테르 수지 (A) 30 내지 80질량%와, 백색 안료 (B) 5 내지 50질량%와, 수산화알루미늄, 수산화아연 및 알칼리 토류 금속의 수산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 구성되는 금속 수산화물 (C) 0.1 내지 4.5질량%와, 무기 충전재 (D) 0 내지 50질량%를 포함하는(단, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계는 100질량%임) 폴리에스테르 수지 조성물에 의해 해결된다.
Description
본 발명은 폴리에스테르 수지 조성물, 반사판의 제조 방법 및 발광 다이오드(LED) 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)나 유기 EL 등의 광원은, 그의 저전력이나 고수명 등의 특징을 살려, 조명이나 디스플레이의 백라이트 등에 폭넓게 사용되고 있다. 이들 광원으로부터의 광을 효율적으로 이용하기 위해, 반사판이 여러 가지 국면에서 이용되고 있다.
예를 들어, LED 소자는, 기판 상에 형성된, LED를 탑재하기 위한 공간을 갖는 하우징부와, 상기 공간에 탑재된 LED와, 상기 LED를 밀봉하는 밀봉 부재를 갖는다. 이러한 LED 소자는, 예를 들어 1) 기판 상에 상기 본 발명의 반사판을 성형하여 상기 하우징부를 제조하는 공정, 2) 상기 하우징부의 내부에 LED를 배치하고, LED와 기판을 전기적으로 접속하는 공정, 및 3) 상기 LED를 밀봉제로 밀봉하는 공정을 포함하는 방법으로 제조된다. 이때, 상기 3) 밀봉하는 공정에서, 상기 밀봉제는, 열경화시키기 위해 100 내지 200℃의 온도에서 가열된다. 이 열은 반사판에도 미치기 때문에, 반사판은, 상기 온도 하에 있어서도 반사율을 유지할 수 있을 것이 요구된다. 또한, LED 소자를 프린트 기판에 실장할 때의 리플로우 땜납 공정에서는, LED 패키지는 250℃ 이상이나 되는 고온에 노출된다. 반사판은, 상기 온도 하에 있어서도 반사율을 유지할 수 있을 것이 요구된다. 또한, 반사판은, 사용 환경 하에 있어서, LED로부터 발생하는 열이나 광에 장기간 노출되어도, 반사율을 유지할 수 있을 것이 요구된다.
상기 요구를 충족시키기 위해, 반사판의 재료로서, 반방향족 폴리아미드 수지 조성물을 사용할 것이 검토되고 있다. 상기 반사판의 재료로서 사용할 수 있는 반방향족 폴리아미드 수지 조성물의 예로서, 특허문헌 1 및 2에는, PA9T, PA11/10T, 산화티타늄, 충전재 및 수산화마그네슘을 포함하는 수지 조성물이 개시되어 있다. 또한, 폴리아미드 대신에, 예를 들어 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT) 등의 내열성 폴리에스테르를 사용하는 등, 베이스 중합체의 개량에 의해 반사판의 반사율의 저하를 억제하는 것이 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 3에는, PCT 등의 폴리에스테르, 산화티타늄, 충전재 및 산화마그네슘을 포함하는 내열성 폴리에스테르 수지 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 3에서는, 내열성 폴리에스테르 수지 조성물이 산화칼슘 또는 산화마그네슘을 포함하면, 반사판의 반사율을 보다 장기간 유지할 수 있음이 시사되어 있다.
그러나, 특허문헌 1 및 2에 기재되는 바와 같은 반방향족 폴리아미드 수지 조성물로부터 얻어지는 성형물은, 말단의 아미노기나, 아미드 결합에서 유래하는 변색을 발생시키는 경우가 있다. 이들 변색은, 반사판의 반사율을 저하시키는 경우가 있다.
또한, 특허문헌 3에 기재되는 바와 같은 내열성 폴리에스테르 수지 조성물에 있어서도, 가시광이나 자외광, 가열에 의한 변색 등이 발생하는 경우가 있어, 열이나 광에 노출되었을 때의 반사율의 저하를 충분히 억제할 수 있는 것은 아니었다.
그 때문에, LED 소자의 제조 시나 실장 시에 받는 열이나, 사용 환경 하에서 광원으로부터 받는 열이나 광에 노출되어도, 변색 등이 적고, 반사율의 저하가 적은 반사판을 제조할 수 있는 조성물에 대한 요구는 여전히 존재한다.
또한, LED의 고휘도화 등의 광원의 고성능화가 진행되고 있기 때문에, 반사판에는, 한층 더 백색도의 향상과 반사율의 향상이 요구되고 있다.
또한, 본 발명자들이 더 검토한바, 특허문헌 3과 같이 금속 산화물을 포함하는 내열성 폴리에스테르 수지 조성물을 사용하여 제조한 반사판은, 기계적 강도가 약하여, 장치의 소형화 등에 대응하기 어려움이 판명되었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 반사율이 높고, 또한 LED 소자의 제조 공정 혹은 실장 시의 리플로우 땜납 공정 등의 열, 또는 사용 환경 하에서 광원으로부터 발생하는 열이나 광에 노출되어도, 반사율의 저하가 적고, 또한 기계적 강도(특히 굽힘 강도)가 높은 반사판을 얻을 수 있는, 폴리에스테르 수지 조성물, 그러한 폴리에스테르 수지 조성물을 사용하는 반사판의 제조 방법, 및 그러한 반사판을 사용하는 LED 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명은 이하의 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다.
[1] 시차 주사 열량계(DSC)로 측정한 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)가 270℃ 이상인 폴리에스테르 수지 (A) 30 내지 80질량%와,
백색 안료 (B) 5 내지 50질량%와,
수산화알루미늄, 수산화아연 및 알칼리 토류 금속의 수산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 구성되는 금속 수산화물 (C) 0.1 내지 4.5질량%와,
무기 충전재 (D) 0 내지 50질량%
를 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물(단, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계는 100질량%임).
[2] 상기 금속 수산화물 (C)는, 수산화알루미늄, 수산화아연, 수산화마그네슘 및 수산화칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물인, [1]에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물.
[3] 상기 폴리에스테르 수지 (A)는,
테레프탈산에서 유래하는 성분 단위 30 내지 100몰%, 및 테레프탈산 이외의 방향족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위 0 내지 70몰%를 포함하는 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위 (a1)과,
탄소 원자수 4 내지 20의 지환식 탄화수소 골격을 갖는 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위, 또는 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 포함하는 디알코올에서 유래하는 성분 단위 (a2)
를 포함하는, [1] 또는 [2]에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물.
[4] 상기 디알코올에서 유래하는 성분 단위 (a2)는, 시클로헥산 골격을 갖는 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 포함하는, [3]에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물.
[5] 상기 디알코올에서 유래하는 성분 단위 (a2)는, 1,4-시클로헥산디메탄올에서 유래하는 성분 단위 30 내지 100몰%, 및 상기 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위 0 내지 70몰%를 포함하는, [3] 또는 [4]에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물.
[6] 상기 백색 안료 (B)는 산화티타늄인, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물.
[7] 상기 금속 수산화물 (C)의 함유량은, 상기 폴리에스테르 수지 (A) 100질량%에 대하여 8질량% 미만인, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물.
[8] 상기 무기 충전재 (D)는 유리 섬유인, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물.
[9] 상기 (A), (B), (C) 및 (D)의 합계 100질량%에 대하여,
힌더드 아민계의 광안정제 (E)를 0.01 내지 2질량% 더 포함하는, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물.
또한, 본 발명은, 이하의 반사판의 제조 방법에 관한 것이다.
[10] [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물을 성형하는 공정을 포함하는, 반사판의 제조 방법.
또한, 본 발명은, 이하의 발광 다이오드(LED) 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
[11] 기판 상에 [10]에 기재된 방법으로 제조된 반사판을 성형하여 하우징부를 제조하는 공정,
상기 제조된 하우징부의 내부에 발광 다이오드를 배치하고, 발광 다이오드와 상기 기판을 전기적으로 접속하는 공정, 및
상기 기판과 접속된 발광 다이오드를 밀봉제로 밀봉하는 공정을 포함하는,
발광 다이오드(LED) 소자의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 반사율이 높고, 또한 LED 소자의 제조 공정 혹은 실장 시의 리플로우 땜납 공정 등의 열, 또는 사용 환경 하에서 광원으로부터 발생하는 열이나 광에 노출되어도, 반사율의 저하가 적고, 또한 기계적 강도(특히 굽힘 강도)가 높은 반사판을 얻을 수 있는, 반사재용의 수지 조성물, 그러한 수지 조성물을 사용한 반사판의 제조 방법, 및 그러한 반사판을 사용한 LED 소자의 제조 방법이 제공된다.
1. 폴리에스테르 수지 조성물
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C)를 함유한다. 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 무기 충전재 (D)를 더 함유해도 된다. 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 힌더드 아민계의 광안정제 (E), 올레핀 중합체 (G)를 더 함유해도 된다. 본 발명의 폴리에스테르는 그 밖의 성분을 더 함유해도 된다.
1-1. 폴리에스테르 수지 (A)
폴리에스테르 수지 (A)는, 분자 내에 -(C=O)-O-로 표시되는 에스테르 구조를 복수 갖고 있으며, 시차 주사 열량계(DSC)로 측정한 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)가 270℃ 이상이면, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다.
폴리에스테르 수지 조성물의 내열성을 보다 높인다는 관점에서는, 폴리에스테르 수지 (A)는, 방향족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위를 갖는 디카르복실산 성분 단위 (a1)과, 지환 골격을 갖는 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 갖는 디알코올 성분 단위 (a2)를 포함하는 것이 바람직하다.
폴리에스테르 수지 조성물의 내열성을 보다 높인다는 관점에서는, 상기 디카르복실산 성분 단위 (a1)은, 테레프탈산에서 유래하는 성분 단위를 30 내지 100몰% 갖고, 테레프탈산 이외의 방향족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위를 0 내지 70몰% 갖는 것이 바람직하다. 디카르복실산 성분 단위 (a1)에 포함되는 테레프탈산에서 유래하는 성분 단위의 비율은, 보다 바람직하게는 40 내지 100몰%이고, 더욱 바람직하게는 60 내지 100몰%일 수 있다. 테레프탈산에서 유래하는 성분 단위의 함유량이 높으면, 폴리에스테르 수지 조성물의 내열성이 보다 높아진다. 디카르복실산 성분 단위 (a1)에 포함되는 테레프탈산 이외의 방향족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위의 비율은, 보다 바람직하게는 0 내지 60몰%이고, 더욱 바람직하게는 0 내지 40몰%일 수 있다.
상기 테레프탈산에서 유래하는 성분 단위는, 테레프탈산 또는 테레프탈산에스테르에서 유래하는 성분 단위일 수 있다. 상기 테레프탈산에스테르는, 바람직하게는 테레프탈산의 탄소수 1 내지 4의 알킬에스테르이며, 그 예에는 디메틸테레프탈레이트 등이 포함된다.
상기 테레프탈산 이외의 방향족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위의 바람직한 예에는, 이소프탈산, 2-메틸테레프탈산, 나프탈렌디카르복실산 및 이들의 조합에서 유래하는 성분 단위, 그리고 이들 방향족 디카르복실산의 에스테르(바람직하게는 방향족 디카르복실산의 탄소수 1 내지 4의 알킬에스테르)에서 유래하는 성분 단위가 포함된다.
상기 테레프탈산에서 유래하는 성분 단위와 상기 방향족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위의 합계량은, 100몰%인 것이 바람직하다. 단, 원하는 특성에 따라, 상기 디카르복실산 성분 단위 (a1)은, 상기 성분 단위와 함께, 소량의, 지방족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위나 분자 내에 3 이상의 카르복실산기를 갖는 다가 카르복실산에서 유래하는 성분 단위를 더 포함해도 된다. 디카르복실산 성분 단위 (a1)이 갖는 상기 지방족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위와 상기 다가 카르복실산에서 유래하는 성분 단위의 비율은, 합계로, 예를 들어 10몰% 이하로 할 수 있다.
상기 지방족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위의 탄소 원자수는, 특별히 제한되지 않지만, 4 내지 20인 것이 바람직하고, 6 내지 12인 것이 보다 바람직하다. 상기 지방족 디카르복실산의 예에는, 아디프산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 데칸디카르복실산, 운데칸디카르복실산 및 도데칸디카르복실산이 포함된다. 이들 지방족 디카르복실산 중, 아디프산이 바람직하다. 상기 다가 카르복실산에서 유래하는 성분 단위의 예에는, 트리멜리트산 및 피로멜리트산을 포함하는 삼염기산, 그리고 다염기산이 포함된다.
또한, 폴리에스테르 수지 조성물의 내열성을 보다 높인다는 관점에서는, 상기 디알코올 성분 단위 (a2)는, 탄소수 4 내지 20의 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위, 또는 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 갖는 것이 바람직하다.
상기 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위는, 폴리에스테르 수지 조성물의 내열성을 높이고, 또한 흡수성을 저감할 수 있다. 상기 지환족 디알코올의 예에는, 탄소수 4 내지 20의 지환식 탄화수소 골격을 갖는 디알코올, 예를 들어 1,3-시클로펜탄디올, 1,3-시클로펜탄디메탄올, 1,4-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헵탄디올 및 1,4-시클로헵탄디메탄올이 포함된다. 그 중에서도, 폴리에스테르 수지 조성물의 내열성이 보다 높아지고, 흡수성이 보다 저감되고, 또한 입수가 용이하다는 등의 관점에서는, 상기 지환족 디알코올은, 시클로헥산 골격을 갖는 화합물인 것이 바람직하고, 1,4-시클로헥산디메탄올인 것이 보다 바람직하다.
지환족 디알코올에는, 시스/트랜스 구조 등의 이성체가 존재하지만, 폴리에스테르 수지 조성물의 내열성을 보다 높인다는 관점에서는, 폴리에스테르 수지 (A)는 트랜스 구조의 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 보다 많이 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위의 시스/트랜스비는, 바람직하게는 50/50 내지 0/100이고, 더욱 바람직하게는 40/60 내지 0/100이다.
상기 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위는, 폴리에스테르 수지 조성물의 용융 유동성을 보다 높인다. 상기 지방족 디알코올의 예에는, 에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜 및 도데카메틸렌글리콜이 포함된다.
디알코올 성분 단위 (a2)는, 상기 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위 및 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위 중, 어느 한쪽만을 가져도 되고, 양쪽을 가져도 된다. 디알코올 성분 단위 (a2)는, 상기 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위(바람직하게는 시클로헥산 골격을 갖는 디알코올에서 유래하는 성분 단위, 보다 바람직하게는 1,4-시클로헥산디메탄올에서 유래하는 성분 단위)를 30 내지 100몰% 갖고, 상기 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 0 내지 70몰% 갖는 것이 바람직하다. 디알코올 성분 단위 (a2)에 포함되는 상기 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위(바람직하게는 시클로헥산 골격을 갖는 디알코올에서 유래하는 성분 단위, 보다 바람직하게는 1,4-시클로헥산디메탄올에서 유래하는 성분 단위)의 비율은, 보다 바람직하게는 50 내지 100몰%이고, 더욱 바람직하게는 60 내지 100몰%이다. 디알코올 성분 단위 (a2)에 포함되는 상기 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위의 비율은, 보다 바람직하게는 0 내지 50몰%이고, 더욱 바람직하게는 0 내지 40몰%이다.
상기 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위와 상기 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위의 합계량은, 100몰%인 것이 바람직하다. 단, 원하는 특성에 따라, 상기 디알코올 성분 단위 (a2)는, 상기 성분 단위와 함께, 소량의, 방향족 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 더 포함해도 된다. 상기 방향족 디알코올의 예에는, 비스페놀, 하이드로퀴논 및 2,2-비스(4-β-히드록시에톡시페닐)프로판이 포함된다. 디알코올 성분 단위 (a2)가 갖는 상기 방향족 디알코올에서 유래하는 성분 단위의 비율은, 예를 들어 10몰% 이하로 할 수 있다.
폴리에스테르 수지 (A)의, 시차 주사 열량계(DSC)로 측정되는 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)는 270℃ 이상이다. 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)의 바람직한 하한값은 280℃이고, 더욱 바람직하게는 290℃이다. 한편, 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)의 바람직한 상한값은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 350℃이고, 더욱 바람직하게는 335℃이다. 상기 융점 또는 유리 전이 온도가 270℃ 이상이면, 리플로우 땜납 공정에서의 반사판(수지 조성물의 성형물)의 변색이나 변형 등이 억제된다. 상한 융점 또는 유리 전이 온도가 350℃ 이하이면, 용융 성형 시에 폴리에스테르 수지 (A)의 분해가 억제되기 때문에 바람직하다. 또한, 폴리에스테르 수지 (A)는, 융점(Tm) 및 유리 전이 온도(Tg)의 양쪽을 갖는 수지에 대해서는, 융점이 270℃ 이상이면 된다.
예를 들어, 폴리에스테르 수지 (A)의 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)는 270℃ 내지 350℃의 범위 내이고, 바람직하게는 290 내지 335℃의 범위 내이다.
폴리에스테르 수지 (A)의 융점(Tm) 및 유리 전이 온도(Tg)는 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 JIS-K7121에 준거하여 측정될 수 있다. 구체적으로는, 측정 장치로서 X-DSC7000(SII사제)을 준비한다. 이 장치에, 폴리에스테르 수지 (A)의 시료를 봉입한 DSC 측정용 팬을 세팅하고, 질소 분위기 하에서 승온 속도 10℃/분으로 320℃까지 승온하고, 그 온도에서 5분간 유지한 후, 10℃/분의 강온 속도로 30℃까지 강온한다. 그리고, 승온 시의 흡열 피크의 피크 톱의 온도를 「융점」으로 한다. 또한, 저온측의 베이스 라인을 고온측으로 연장한 직선과, 유리 전이의 계단상 변화 부분의 곡선의 구배가 최대가 되는 점에서 그은 접선과의 교점의 온도를 「유리 전이 온도」로 한다.
폴리에스테르 수지 (A)의 극한 점도[η]는 0.3 내지 1.2dl/g인 것이 바람직하다. 극한 점도가 상기 범위에 있는 경우, 반사재용 폴리에스테르 수지 조성물의 성형 시의 유동성이 보다 높아진다. 폴리에스테르 수지 (A)의 극한 점도는, 폴리에스테르 수지 (A)의 분자량을 조정하거나 하여 상기 범위로 조정될 수 있다. 폴리에스테르 수지 (A)의 분자량의 조정 방법의 예에는, 중축합 반응의 진행 정도를 조정하는 방법, 및 단관능의 카르복실산 또는 단관능의 알코올을 적량 첨가하는 방법을 포함하는, 공지된 방법이 포함된다.
폴리에스테르 수지 (A)의 극한 점도는, 이하의 수순으로 측정할 수 있다.
폴리에스테르 수지 (A)를 페놀과 테트라클로로에탄의 50/50질량%의 혼합 용매에 용해시켜 시료 용액으로 한다. 얻어진 시료 용액의 유하 초수를, 우벨로데 점도계를 사용하여 25℃±0.05℃의 조건 하에서 측정하고, 하기 식에 적용시켜 극한 점도[η]를 산출한다.
[η]=ηSP/[C(1+kηSP)]
상기 식에 있어서, 각 대수 또는 변수는 이하를 나타낸다.
[η]: 극한 점도(dl/g)
ηSP: 비점도
C: 시료 농도(g/dl)
k: 상수(용액 농도가 상이한 샘플(3점 이상)의 비점도를 측정하고, 횡축에 용액 농도, 종축에 ηSP/C를 플롯하여 구한 기울기)
상기 ηSP는 이하의 식에 의해 구해진다.
ηSP=(t-t0)/t0
상기 식에 있어서, 각 변수는 이하를 나타낸다.
t: 시료 용액의 유하 초수(초)
t0: 용매의 유하 초수(초)
폴리에스테르 수지 (A)는, 공지된 방법으로 제조해도 되고, 시판 중인 것을 구입해도 된다. 상기 바람직한 폴리에스테르 수지 (A)는, 예를 들어 반응계 내에 분자량 조정제 등을 배합하고, 디카르복실산 성분 단위 (a1)과 디알코올 성분 단위 (a2)를 반응시켜 제조할 수 있다. 상술한 바와 같이, 반응계 내에 분자량 조정제를 배합함으로써, 폴리에스테르 수지 (A)의 극한 점도를 조정할 수 있다.
상기 분자량 조정제의 예에는, 모노카르복실산 및 모노알코올이 포함된다. 상기 모노카르복실산의 예에는, 탄소 원자수 2 내지 30의 지방족 모노카르복실산, 방향족 모노카르복실산 및 지환족 모노카르복실산이 포함된다. 또한, 상기 방향족 모노카르복실산 및 상기 지환족 모노카르복실산은, 환상 구조 부분에 치환기를 가져도 된다. 상기 지방족 모노카르복실산의 예에는, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 및 리놀산이 포함된다. 상기 방향족 모노카르복실산의 예에는, 벤조산, 톨루일산, 나프탈렌카르복실산, 메틸나프탈렌카르복실산 및 페닐아세트산이 포함된다. 상기 지환족 모노카르복실산의 예에는, 시클로헥산카르복실산이 포함된다.
상기 분자량 조정제의 첨가량은, 디카르복실산 성분 단위 (a1)과 디알코올 성분 단위 (a2)를 반응시킬 때의 디카르복실산 성분 단위 (a1)의 합계량 1몰에 대하여 0 내지 0.07몰, 바람직하게는 0 내지 0.05몰로 할 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물에 있어서의 폴리에스테르 수지 (A)의 함유량은, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계를 100질량%라고 하였을 때, 30 내지 80질량%이다. 상기 폴리에스테르 수지 (A)의 함유량은 30 내지 70질량%인 것이 보다 바람직하고, 40 내지 60질량%인 것이 더욱 바람직하다. 폴리에스테르 수지 (A)의 함유량이 상기 범위이면, 성형성을 손상시키지 않고, 리플로우 땜납 공정에 견딜 수 있을 만큼의 내열성을 갖는 폴리에스테르 수지 조성물을 얻기 쉽다.
본 발명의 반사재용 폴리에스테르 수지 조성물은, 필요에 따라 상이한 물성을 갖는 1종 또는 그 이상의 종류의 폴리에스테르 수지를 더 포함해도 된다.
1-2. 백색 안료 (B)
백색 안료 (B)는, 폴리에스테르 수지 조성물을 백색화하고, 광반사 기능을 보다 향상시킬 수 있으면 된다. 구체적으로는, 백색 안료 (B)는, 굴절률이 2.0 이상인 것이 바람직하다. 백색 안료 (B)의 굴절률의 상한값은, 예를 들어 4.0이다. 백색 안료 (B)의 예에는, 산화티타늄, 산화아연, 황화아연, 연백, 황산아연, 황산바륨, 탄산칼슘 및 산화알루미늄이 포함된다. 이들 백색 안료 (B)는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
폴리에스테르 수지 조성물의 반사율 및 은폐성을 보다 높인다는 관점에서는, 백색 안료 (B)는 산화티타늄인 것이 바람직하다. 산화티타늄은 루틸형이 바람직하다. 산화티타늄의 평균 입자 직경은 0.1 내지 0.5㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15 내지 0.3㎛이다.
백색 안료 (B)는, 실란 커플링제 또는 티타늄 커플링제 등으로 처리되어 있어도 된다. 예를 들어, 백색 안료 (B)는, 비닐트리에톡시실란, 2-아미노프로필트리에톡시실란 및 2-글리시독시프로필트리에톡시실란을 포함하는 실란계 화합물로 표면 처리되어 있어도 된다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물의 반사율을 보다 균일화시킨다는 관점에서는, 백색 안료 (B)는, 애스펙트비가 작은, 즉 구상에 가까운 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물의 반사율을 보다 높인다는 관점에서는, 백색 안료 (B)의 평균 입경은 0.1㎛ 이상 0.5㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.15㎛ 이상 0.3㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 백색 안료 (B)의 평균 입경은, 투과형 전자 현미경 사진을 바탕으로, 화상 해석 장치(루젝스 IIIU)를 사용하여 1차 입자의 각 입경 구간에 있어서의 입자량(%)을 플롯하여 분포 곡선을 구하고, 얻어진 분포 곡선으로부터 누적 분포 곡선을 구하고, 이 누적 분포 곡선에 있어서의 누적도 50%일 때의 값으로 할 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물에 있어서의 백색 안료 (B)의 함유량은, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계를 100질량%라고 하였을 때, 5 내지 50질량%이다. 상기 백색 안료 (B)의 함유량은 10 내지 50질량%인 것이 바람직하고, 10 내지 40질량%인 것이 보다 바람직하고, 10 내지 30질량%인 것이 더욱 바람직하다. 백색 안료 (B)의 함유량이 5질량% 이상이면, 폴리에스테르 수지 조성물의 백색도가 보다 높아지기 쉽고, 반사율이 보다 높아지기 쉽다. 한편, 백색 안료 (B)의 함유량이 50질량% 이하이면, 폴리에스테르 수지 조성물의 유동성이 보다 높아지고, 성형성이 보다 높아진다.
1-3. 금속 수산화물 (C)
금속 수산화물 (C)는, 수산화알루미늄, 수산화아연, 알칼리 토류 금속의 수산화물이다. 상기 알칼리 토류 금속의 수산화물의 예에는, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화스트론튬 및 수산화바륨이 포함된다.
금속 수산화물 (C)는, 폴리에스테르 수지 조성물의 반사율을 보다 장기에 걸쳐 유지한다. 그 때문에, 금속 수산화물 (C)는, 폴리에스테르 수지 조성물이나 폴리에스테르 수지 조성물을 성형하여 이루어지는 반사판을, 열이나 광에 장기간에 걸쳐 노출시킨 경우에 발생하는 반사율의 저하를 억제할 수 있고, 그리고, 반사율의 저하가 적은 반사판을 제조할 수 있다. 특히, 상기 폴리에스테르 수지 조성물이나 반사판은, 소자에 실장할 때 고온에서 가열되면, 반사율이 비교적 단기간에 저하되는 경우가 있다. 그러나, 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 금속 수산화물 (C)를 함유하기 때문에, 고온에서 가열된 후에도, 반사율을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.
이 이유는 명백하지는 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 생각한다. 폴리에스테르 수지는 말단 카르복실기가 많을수록 열, 광, 물에 대하여 열화가 촉진되기 쉽다. 금속 수산화물이 말단 카르복실기에 배위함으로써, 카르복실기에 의한 폴리에스테르 수지의 열화를 억제하는 효과가 있다고 추측된다. 또한, 폴리에스테르 수지 조성물이 후술하는 양의 금속 수산화물 (C)를 함유하면, 폴리에스테르 수지 조성물 중에서 유리되는 금속 수산화물이, 폴리에스테르 수지의 열화에 수반하여 발생하는 말단 카르복실기에 배위하기 때문에, 장기에 걸쳐, 폴리에스테르 수지의 열화를 억제하는 효과가 있다고 추측된다.
상기 관점에서는, 금속 수산화물 (C)는 수산화알루미늄, 수산화아연, 수산화마그네슘 또는 수산화칼슘인 것이 바람직하다.
또한, 금속 수산화물 (C)를 함유하는 폴리에스테르 수지 조성물은, 금속 산화물을 함유하는 폴리에스테르 수지 조성물보다, 기계적 강도가 높기 때문에, 장치의 소형화 등에 대응하기 쉽다. 이 이유는 명백하지는 않지만, 본 발명자들은, 금속 산화물은, 금속 수산화물과 비교하여 물을 흡착하기 쉽고, 성형 시에 폴리에스테르의 가수분해를 촉진시키기 때문에 강도가 저하된다고 추측한다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물의 성형성을 보다 높인다는 관점에서는, 금속 수산화물 (C)의 평균 입경은 0.05㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.2㎛ 이상 4㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 금속 수산화물 (C)의 평균 입경은, 투과형 전자 현미경 사진을 바탕으로, 화상 해석 장치(루젝스 IIIU)를 사용하여 1차 입자의 각 입경 구간에 있어서의 입자량(%)을 플롯하여 분포 곡선을 구하고, 얻어진 분포 곡선으로부터 누적 분포 곡선을 구하고, 이 누적 분포 곡선에 있어서의 누적도 50%일 때의 값으로 할 수 있다.
금속 수산화물 (C)는 표면 처리가 되어 있는 것이 바람직하다. 상기 표면 처리의 예에는, 고급 지방산, 유기산, 폴리올, 실리콘 등의 유기물, 실란계 커플링제, 티타늄 커플링제 또는 그들의 조합에 의한 처리가 포함된다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물에 있어서의 금속 수산화물 (C)의 함유량은, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계를 100질량%라고 하였을 때, 0.1 내지 4.5질량%이다. 상기 금속 수산화물 (C)의 함유량은 0.15 내지 4.0질량%인 것이 바람직하고, 0.2 내지 4.0질량%인 것이 보다 바람직하고, 0.25 내지 3.5질량%인 것이 더욱 바람직하다. 금속 수산화물 (C)의 함유량이 0.1질량% 이상이면, 폴리에스테르 수지 조성물의 반사율이 보다 장기에 걸쳐 유지된다. 한편, 금속 수산화물 (C)의 함유량이 4.5질량% 이하이면, 폴리에스테르 수지 조성물로부터 얻어지는 성형물의 강도를 충분한 것으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물에 있어서의 금속 수산화물 (C)의 함유량은, 폴리에스테르 수지 (A) 100질량%에 대하여 8질량% 미만인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 수지 (A) 100질량%에 대한 금속 수산화물 (C)의 함유량이 8질량% 미만이면, 폴리에스테르 수지 조성물로부터 얻어지는 성형물의 강도를 충분한 것으로 할 수 있다.
1-4. 무기 충전재 (D)
무기 충전재 (D)는, 구상, 섬유상 또는 판상 등의 형상을 갖는, 무기 화합물의 충전재이다. 폴리에스테르 수지 조성물의 강도 및 인성을 보다 높인다는 관점에서는, 무기 충전재 (D)의 형상은 섬유상인 것이 바람직하다.
상기 섬유상 무기 충전재 (D)의 예에는, 유리 섬유, 월라스토나이트, 티타늄산칼륨 위스커, 탄산칼슘 위스커, 붕산알루미늄 위스커, 황산마그네슘 위스커, 세피올라이트, 조노트라이트, 산화아연 위스커, 밀드 파이버 및 커트 파이버가 포함된다. 이들 중 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 그 중에서도, 평균 섬유 직경이 비교적 작고, 성형물의 표면 평활성을 높이기 쉽다는 등으로부터, 월라스토나이트, 유리 섬유 및 티타늄산칼륨 위스커가 바람직하고, 월라스토나이트 또는 유리 섬유가 보다 바람직하다. 폴리에스테르 수지 조성물의 광 차폐 효과를 보다 높인다는 관점에서는, 월라스토나이트가 바람직하고, 폴리에스테르 수지 조성물의 기계 강도를 보다 높인다는 관점에서는, 유리 섬유가 바람직하다.
상기 섬유상 무기 충전재 (D)의 평균 섬유 길이(l)는, 통상 5mm 이하이다. 상기 섬유상 무기 충전재 (D)가 꺾어지기 어렵게 하고, 또한 무기 충전재 (D)를 수지 중에 미분산시킴으로써, 성형 시 등에 수지가 받는 여분의 응력을 적게 하여, 폴리에스테르 수지 (A)를 보다 열분해되기 어렵게 한다는 관점에서는, 상기 평균 섬유 길이(l)는 300㎛ 이하인 것이 바람직하고, 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 50㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 평균 섬유 길이(l)를 상기 범위로 함으로써, 무기 충전재 (D)가 수지 중에 미분산되기 때문에, 폴리에스테르 수지 조성물의 표면 평활성이 보다 높아지기 쉽다. 상기 평균 섬유 길이(l)의 하한값은, 특별히 제한은 없지만, 폴리에스테르 수지 조성물의 강도를 보다 높인다는 관점에서는, 2㎛인 것이 바람직하고, 8㎛인 것이 보다 바람직하다.
상기 섬유상 무기 충전재 (D)를 미분산시키기 쉽게 하고, 또한 성형물의 표면 평활성을 높인다는 관점에서는, 상기 섬유상 무기 충전재 (D)의 평균 섬유 직경(d)은 0.05 내지 30㎛인 것이 바람직하고, 2 내지 6㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 평균 섬유 직경(d)이 보다 커지면, 상기 섬유상 무기 충전재 (D)가 성형 시 등에 꺾이기 어려워지고, 폴리에스테르 수지 조성물의 강도가 보다 높아진다. 또한, 상기 평균 섬유 직경(d)이 보다 커지면, 상기 섬유상 무기 충전재 (D)를 미분산된 상태에서 성형할 수 있기 때문에, 폴리에스테르 수지 조성물의 표면 평활성이 보다 높아지고, 반사율이 보다 높아진다.
폴리에스테르 수지 조성물(예를 들어 펠릿 등의 컴파운드) 중의 상기 섬유상 무기 충전재 (D)의 평균 섬유 길이(l) 및 평균 섬유 직경(d)은, 이하의 방법으로 측정될 수 있다.
1) 폴리에스테르 수지 조성물을 헥사플루오로이소프로판올/클로로포름 용액(0.1/0.9체적%)에 용해시킨 후, 여과하여 얻어지는 여과물을 채취한다.
2) 얻어진 여과물 중 임의의 100개의 상기 섬유상 무기 충전재 (D)를 주사형 전자 현미경(SEM)(배율: 50배)으로 관찰하고, 각각의 섬유 길이 및 섬유 직경을 계측한다. 섬유 길이의 평균값을 평균 섬유 길이(l)로 하고, 섬유 직경의 평균값을 평균 섬유 직경(d)으로 할 수 있다.
상기 평균 섬유 길이(l)를 상기 평균 섬유 직경(d)으로 나누어 얻어지는 애스펙트비(l/d)는 2 내지 20인 것이 바람직하고, 7 내지 12인 것이 보다 바람직하다. 상기 애스펙트비가 클수록, 폴리에스테르 수지 조성물의 강도 및 강성이 보다 높아진다.
무기 충전재 (D)의 단면 형상은 특별히 제한되지 않고, 진원형, 타원형, 누에고치형, 직사각형 등, 어느 형상으로도 있을 수 있다. 무기 충전재 (D)의 단면이란, 무기 충전재의 길이 방향과 수직 방향으로, 섬유를 절단하였을 때의 단면으로 한다. 폴리에스테르 수지 조성물의 유동성이나, 얻어지는 성형체의 저휨성 등의 관점에서, 무기 충전재 (D)의 단면 형상은 누에고치형 또는 타원형인 것이 바람직하다.
무기 충전재 (D)의 단면의 긴 직경 및 짧은 직경은, 이하와 같이 구해진다. 무기 충전재 (D)를 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물이나, 무기 충전재 (D)를 포함하는 성형체로부터, 수지 성분을 용매에 의해 용해하여 제거하거나, 또는 조성물이나 성형체를 소성함으로써, 무기 충전재 (D)를 분리한다. 분리된 무기 충전재 (D)를 광학 현미경 또는 전자 현미경을 사용하여, 무기 충전재 (D)의 단면 형상을 관찰한다.
폴리에스테르 수지 조성물에 포함되는 무기 충전재 (D)의 섬유 단면의 이형비는 3 내지 8인 것이 바람직하고, 3 내지 5인 것이 보다 바람직하다. 이형비란, 유리 섬유 단면의 긴 직경(RA)과 짧은 직경(RB)의 비(RA/RB)이다. 무기 충전재 (D)의 섬유 단면의 이형비가 3 이상이면, 성형체인 반사재의 수축이 효과적으로 억제되기 때문에 바람직하다. 무기 충전재 (D)의 섬유 단면의 이형비가 8 이하이면, 수지 조성물을 2축 압출기 등으로 조립(造粒)할 때의 안정성이 좋아져 바람직하다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물에 있어서의 무기 충전재 (D)의 함유량은, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계를 100질량%라고 하였을 때, 0 내지 50질량%이다. 상기 무기 충전재 (D)의 함유량은 5 내지 50질량%인 것이 바람직하고, 5 내지 40질량%인 것이 보다 바람직하다. 무기 충전재 (D)의 함유량이 5질량% 이상이면, 폴리에스테르 수지 조성물의 내열성이 보다 높아지기 쉽고, 또한 표면이 보다 평활해지기 쉽다. 한편, 무기 충전재 (D)의 함유량이 50질량% 이하이면, 폴리에스테르 수지 조성물의 유동성이 보다 높아져, 성형성이 손상되기 어렵다.
1-5. 힌더드 아민계의 광안정제 (E)
힌더드 아민계의 광안정제 (E)는, 주로 자외선 등의 광에 의한 수지의 열화를 방지하고, 광에 대한 안정성을 향상시키는 작용을 갖는다.
힌더드 아민계의 광안정제 (E)는, 질소 분위기 하에서 온도 25℃에서부터 340℃까지 20℃/분으로 승온한 후에, 온도 340℃에서 10분간 유지하였을 때의, 질량 감소율이 0 내지 50질량%인 것이 바람직하고, 0 내지 40질량%인 것이 보다 바람직하고, 0 내지 30질량%인 것이 더욱 바람직하다.
힌더드 아민계의 광안정제의 예에는, N,N'-비스-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-1,3-벤젠디카르복시아미드, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산과 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딘올 및 3,9-비스(2-히드록시-1,1-디메틸에틸)-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸의 혼합 에스테르화물, N,N',N",N'"-테트라키스-(4,6-비스-(부틸-(N-메틸-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)아미노)-트리아진-2-일)-4,7-디아자데칸-1,10-디아민, 그리고 폴리[{6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일}{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}헥사메틸렌{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}]가 포함된다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물이 힌더드 아민계의 광안정제 (E)를 함유할 때, 상기 힌더드 아민계의 광안정제 (E)의 함유량은, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계를 100질량%라고 하였을 때, 0.01 내지 2질량%이고, 바람직하게는 0.02 내지 1.5질량%이고, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 1.0질량%이다.
1-6. 올레핀 중합체 (G)
올레핀 중합체 (G)는, 폴리에스테르 수지 조성물이 휘어도 파단되기 어렵게 하고, 인성을 높일 수 있다. 올레핀 중합체 (G)는, 폴리올레핀 단위와, 관능기 구조 단위를 갖는 올레핀 중합체이다. 관능기 구조 단위가 갖는 관능기의 예에는, 헤테로 원자를 포함하는 관능기나, 방향족 탄화수소기 등이 포함된다. 바람직하게는, 올레핀 중합체 (G)는, 폴리올레핀 단위와, 헤테로 원자를 포함하는 관능기를 포함하는 구조 단위(관능기 구조 단위)를 갖는 열가소성 수지이다. 올레핀 중합체 (G)는, 관능기 구조 단위가 폴리에스테르 수지 (A)와 상호 작용함으로써, 폴리에스테르 수지 조성물의 인성을 높인다고 생각된다.
헤테로 원자는 산소인 것이 바람직하고, 헤테로 원자를 포함하는 관능기는 탄소, 수소, 산소를 포함하는 것이 바람직하다. 당해 헤테로 원자를 포함하는 관능기로서, 구체적으로는 에스테르기, 에테르기, 카르복실산기(무수 카르복실산기를 포함함), 알데히드기, 케톤기를 들 수 있다.
올레핀 중합체 (G)에는, 올레핀 중합체 (G) 100질량%에 대하여, 0.2 내지 1.8질량%의 관능기 구조 단위가 포함된다. 올레핀 중합체 (G)에 포함되는 관능기 구조 단위의 함유율은, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.2질량%이다. 관능기 구조 단위가 지나치게 적으면, 폴리에스테르 수지 조성물의 굽힘 강도의 개선 효과가 낮은 경우가 있다. 이것은, 올레핀 중합체 (G)와 폴리에스테르 수지 (A)의 상호 작용이 지나치게 약하여, 올레핀 중합체 (G)가 응집되기 쉬워지기 때문이라고 추찰된다.
한편, 관능기 구조 단위가 지나치게 많으면, 폴리에스테르 수지 (A)와의 상호 작용이 지나치게 강해져 용융 유동성이 저하되고, 결과로서 성형성의 저하를 일으키는 경우가 있다. 또한, 이 지나치게 많은 관능기가, 열이나 광에 의한 변성 등을 받아 착색을 야기하고, 결과로서 반사율의 경시 안정성이 저하되는 경우가 있다. 그 밖에, 관능기 구조 단위가 지나치게 많으면, 관능기 구조 단위를 다수 올레핀 중합체 (G')에 도입하는 경우, 미반응의 관능기 함유 화합물이 잔존하기 쉬운 경향이 있고, 이들 미반응 화합물이, 상기한 변성에 의한 문제(착색 등)를 가속시키는 경우도 있다.
올레핀 중합체 (G)에 포함되는 관능기 구조 단위의 함유율은, 관능기 구조 단위가 도입되기 전의 올레핀 중합체 (G')와 관능기 함유 화합물을 라디칼 개시제 등의 존재 하에 반응시킬 때의 투입비나, 13C-NMR 측정이나 1H-NMR 측정 등의 공지된 수단으로 특정된다. NMR 측정은, 예를 들어 WO2013/018360의 단락 0063 내지 0065에 기재된 방법으로 행할 수 있다.
한편, 올레핀 중합체 (G)의 골격 부분은, 폴리올레핀 유래의 구조인 것이 바람직하고, 에틸렌계 중합체, 프로필렌계 중합체, 부텐계 중합체나 이들 올레핀의 공중합체 등, 공지된 올레핀 중합체 골격을 바람직한 예로서 들 수 있다. 특히 바람직한 올레핀 중합체 골격은, 에틸렌과 탄소수 3 이상의 올레핀과의 공중합체이다.
올레핀 중합체 (G)는, 예를 들어 대응하는 공지된 올레핀 중합체 (G')와 대응하는 관능기를 갖는 화합물을, 특정한 비율로 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 올레핀 중합체 (G')로서 바람직한 예 중 하나가 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체이다. 이하, 올레핀 중합체 (G')로서 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체를 사용하는 경우에 대하여 기재한다.
(관능기를 갖는 화합물과 반응시키기 전의) 상기 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체란, 에틸렌과 다른 올레핀, 예를 들어 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센 등의 탄소수 3 내지 10의 α-올레핀과의 공중합체이다. 상기 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체의 구체예에는, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체, 에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체, 에틸렌ㆍ1-헥센 공중합체, 에틸렌ㆍ1-옥텐 공중합체, 에틸렌ㆍ4-메틸-1-펜텐 공중합체 등이 포함된다. 이들 중에서는, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체, 에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체, 에틸렌ㆍ1-헥센 공중합체, 에틸렌ㆍ1-옥텐 공중합체가 바람직하다.
상기 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체에 있어서의, 에틸렌으로부터 유도되는 구조 단위는 70 내지 99.5몰%, 바람직하게는 80 내지 99몰%이며, α-올레핀으로부터 유도되는 구조 단위는 0.5 내지 30몰%, 바람직하게는 1 내지 20몰%인 것이 바람직하다.
상기 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체는, ASTM D1238에 의한 190℃, 2.16kg 하중에 있어서의 용융 유속(MFR)이 0.01 내지 20g/10분, 바람직하게는 0.05 내지 20g/10분인 것이 바람직하다.
상기 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 티타늄(Ti)이나 바나듐(V)계, 크롬(Cr)계 또는 지르코늄(Zr)계 등의 전이 금속 촉매를 사용하여, 공지된 방법으로 조제할 수 있다. 보다 구체적으로는, V계 화합물과 유기 알루미늄 화합물로 구성되는 지글러계 촉매나 메탈로센계 촉매의 존재 하에, 에틸렌과 1종 이상의 탄소수 3 내지 10의 α-올레핀을 공중합시킴으로써 제조하는 방법을 예시할 수 있다. 특히, 메탈로센계 촉매를 사용하여 제조하는 방법이 적합하다.
올레핀 중합체 (G')와 반응시키는 관능기 함유 화합물의 바람직한 예에는, 불포화 카르복실산 또는 그의 유도체가 포함된다. 구체적으로는, 아크릴산, 메타크릴산, α-에틸아크릴산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 테트라히드로프탈산, 메틸테트라히드로프탈산, 엔도시스-비시클로[2,2,1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실산(나드산[상표]) 등의 불포화 카르복실산, 및 이들의 산 할라이드, 아미드, 이미드, 산 무수물, 에스테르 등의 유도체 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 불포화 디카르복실산 혹은 그의 산 무수물이 적합하고, 특히 말레산, 나드산(상표), 또는 이들의 산 무수물이 적합하다.
관능기 함유 화합물의 특히 바람직한 예로서, 무수 말레산을 들 수 있다. 무수 말레산은, 올레핀 중합체 (G')와의 반응성이 비교적 높고, 그 자체가 중합 등에 의한 큰 구조 변화가 적고, 기본 구조로서 안정된 경향이 있다. 이 때문에, 안정된 품질의 올레핀 중합체 (G)가 얻어지는 등의 다양한 우위점이 있다.
상기 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체를 사용하여 올레핀 중합체 (G)를 얻는 방법의 일례로서, 상기 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체를, 관능기 구조 단위에 대응하는 관능기 함유 화합물로, 소위 그래프트 변성하는 방법을 들 수 있다.
상기 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체의 그래프트 변성은, 예를 들어 WO2013/018360의 단락 0058 내지 0062에 기재된 방법으로 행할 수 있다.
변성 후의 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체의 바람직한 밀도는 0.80 내지 0.95g/㎤, 보다 바람직하게는 0.85 내지 0.90g/㎤이다.
또한, 변성 후의 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체의 135℃ 데칼린(데카히드로나프탈렌) 용액 중에서 측정한 극한 점도[η]는, 바람직하게는 1.5 내지 4.5dl/g, 보다 바람직하게는 1.6 내지 3dl/g이다. [η]가 상기 범위 내이면, 본 발명의 수지 조성물의 굽힘 강도와 용융 유동성을 높은 레벨로 양립할 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물이 올레핀 중합체 (G)를 함유할 때, 상기 올레핀 중합체 (G)의 바람직한 함유량은, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계를 100질량%라고 하였을 때, 0.3 내지 1.5질량%이고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.3질량%이고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.1질량%이다.
올레핀 중합체 (G)의 함유 비율이 1.5질량% 이하이면, 폴리에스테르 수지 조성물 중에 올레핀 중합체 (G)가 균일하게 분산되어, 점도의 치우침이 없는 조성물이 얻어진다. 그 때문에, 무기 충전재 (D)의 꺾임을 억제할 수 있고, 또한 성형체인 반사재에 높은 내열성이나, 반사율의 경시 안정성을 손상시키지 않고 높은 인성을 부여할 수 있다. 또한, 올레핀 중합체 (G)의 함유 비율이 0.3질량% 이상이면, 올레핀 중합체 (G)가 무기 충전재 (D)의 보호재(쿠션재)로서 기능하여, 무기 충전재 (D)의 꺾임을 억제할 수 있기 때문에, 성형체인 반사재에, 인성과 내열성에 추가하여, 높은 반사율을 경시 안정적으로 발현시키기 쉬운 경향이 있다.
1-7. 그 밖의 성분
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 용도에 따라, 임의의 성분, 예를 들어 산화 방지제, 힌더드 아민계 이외의 광안정제, 내열 안정제, 다른 중합체, 난연제, 형광 증백제, 가소제, 증점제, 대전 방지제, 이형제, 안료 및 결정핵제를 포함하는, 여러 가지 공지된 성분을 포함해도 된다.
상기 산화 방지제의 예에는, 힌더드 페놀류, 인류, 아민류 및 황류의 산화 방지제가 포함된다.
고온 분위기 하(특히, 리플로우 땜납 공정과 같이 250℃를 초과하는 조건 하)에 있어서, 폴리에스테르 수지 (A)의 분해 반응을 억제하고, 수지 조성물의 변색을 억제한다는 관점에서는, 상기 산화 방지제는 힌더드 페놀류 또는 인류의 산화 방지제인 것이 바람직하다. 상기 힌더드 페놀류의 산화 방지제의 예에는, 펜타에리트리톨테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 및 하기 일반식 (1)로 표시되는 화합물이 포함된다. 상기 인계의 산화 방지제의 예에는, P(OR)3 구조(R은 알킬기, 알킬렌기, 아릴기, 아릴렌기 등)를 갖는 화합물이 포함된다. 상기 관점에서는, 하기 일반식 (1)로 표시되는 화합물이 보다 바람직하다.
일반식 (1)의 X는 유기기를 나타낸다. 유기기 X는, 탄소 원자수 1 내지 20의 치환 또는 비치환의 알킬기, 치환 또는 비치환의 시클로헥실기, 혹은 탄소 원자수 6 내지 20의 치환 또는 비치환의 아릴기이다. 탄소 원자수 1 내지 20의 치환 또는 비치환의 알킬기의 예에는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-옥틸기, n-테트라데실기 및 n-헥사데실기가 포함된다. 탄소 원자수 6 내지 20의 치환 또는 비치환의 아릴기의 예에는, 2,4-디-t-부틸페닐기 및 2,4-디-t-펜틸페닐기가 포함된다. 상기 알킬기, 시클로헥실기 및 아릴기가 가질 수 있는 치환기의 예에는, 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기, 탄소 원자수 6 내지 12의 아릴기, 히드록시기, 메톡시기 및 옥사디아졸기가 포함된다.
일반식 (1)로 표시되는 화합물의 예에는, 이하의 것이 포함된다.
상기 산화 방지제의 함유량은, 폴리에스테르 수지 (A)를 포함하는 수지 성분의 합계에 대하여 10질량% 이하인 것이 바람직하고, 5질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 1질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 힌더드 아민계 이외의 광안정제의 예에는, 벤조트리아졸류, 트리아진류, 벤조페논류 및 옥사닐리드류의 광안정제가 포함된다.
상기 내열 안정제의 예에는, 락톤 화합물, 비타민 E류, 하이드로퀴논류, 할로겐화구리 및 요오드 화합물이 포함된다.
상기 다른 중합체의 예에는, 폴리올레핀류, 에틸렌ㆍ프로필렌 공중합체 및 에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체를 포함하는 올레핀 공중합체, 프로필렌ㆍ1-부텐 공중합체를 포함하는 올레핀 공중합체, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리아세탈, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥시드, 불소 수지, 실리콘 수지, 그리고 LCP가 포함된다.
상기 다른 성분은, 촉매독이 되는 성분이나 원소를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 상기 촉매독이 되는 성분이나 원소의 예에는, 황을 포함하는 화합물이 포함된다.
1-8. 물성
상기의 조성을 갖는 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은, 원하는 형상으로 성형할 수 있는 유동성을 갖는 것이 바람직하다. 성형성을 보다 높인다는 관점에서는, 폴리에스테르 수지 조성물을 하기 조건에서 사출 성형하였을 때의 유동 길이는 30mm 이상인 것이 바람직하고, 31mm 이상인 것이 보다 바람직하다.
사출 성형 장치: (주)소딕 플러스테크, 투팔 TR40S3A
사출 설정 압력: 2000kgㆍ㎠
실린더 설정 온도: 융점+10℃
금형 온도: 30℃
2. 폴리에스테르 수지 조성물의 제조 방법
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은, 폴리에스테르 수지 조성물을 제조하는 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 상기 공지된 방법의 예에는, 상기 각 성분을, 헨쉘 믹서, V 블렌더, 리본 블렌더 또는 텀블러 블렌더로 혼합하는 방법, 및 상기 혼합 후, 1축 압출기, 다축 압출기, 니더 또는 밴버리 믹서로 더 용융 혼련하고, 상기 용융 혼련 후에 조립 혹은 분쇄하는 방법이 포함된다.
상기 용융 혼련은, 폴리에스테르 수지 (A)의 융점보다 5 내지 30℃ 높은 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 용융 혼련의 온도는 255℃ 이상인 것이 바람직하고, 275℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 295℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 용융 혼련의 온도는 360℃ 이하인 것이 바람직하고, 340℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
3. 반사판의 제조 방법 및 제조된 반사판
본 발명의 반사판의 제조 방법은, 상기 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물을 성형하는 공정을 포함한다.
상기 성형은, 폴리에스테르 수지 조성물로부터 반사판을 제조하는 공지된 성형 방법으로 행할 수 있다. 상기 공지된 성형 방법의 예에는, 공지된 가열 성형 방법이 포함된다. 상기 공지된 가열 성형 방법의 예에는, 사출 성형, 후프 성형을 포함하는 인서트 성형, 용융 성형, 압출 성형, 인플레이션 성형 및 블로우 성형이 포함된다.
이와 같이 하여 제조된 본 발명의 반사판은, 상기 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C) 및 무기 충전재 (D)를, 상기 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물에 대하여 기재한 비율로 함유한다. 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은, 상기 힌더드 아민계의 광안정제 (E)나 올레핀 중합체 (G)를 상기 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물에 대하여 기재한 비율로 더 함유해도 된다. 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은, 그 밖의 성분을 더 함유해도 된다.
상기 본 발명의 반사판은, 파장 450nm의 광의 반사율이 90% 이상인 것이 바람직하고, 94% 이상인 것이 보다 바람직하다. 상기 반사율은 공지된 방법에 의해 측정한 값이면 되며, 예를 들어 미놀타 주식회사제 CM3500d를 사용하여, 두께가 0.5mm인 성형물을 측정하여 얻은 값으로 할 수 있다.
상기 본 발명의 반사판의, 리플로우 후(예를 들어, 표면 온도가 260℃가 되는 상태를 20초 유지한 후)에 측정되는 파장 450nm의 광의 반사율은 90% 이상인 것이 바람직하다. 상기 본 발명의 반사판의, 150℃에서 500시간 가열한 후에 측정되는 파장 450nm의 광의 반사율은 90% 이상인 것이 바람직하다. 상기 본 발명의 반사판의, 자외선을 16mW/㎠로 250시간 조사한 후에 측정되는 파장 450nm의 광의 반사율은 82% 이상인 것이 바람직하다. 상기 본 발명의 반사판의, 자외선을 16mW/㎠로 500시간 조사한 후에 측정되는 파장 450nm의 광의 반사율은 82% 이상인 것이 바람직하다. 상기 본 발명의 반사판의, 상기 리플로우 후, 자외선을 16mW/㎠로 500시간 더 조사한 후에 측정되는 파장 450nm의 광의 반사율은 85% 이상인 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 반사판을, 길이 64mm, 폭 6mm, 두께 0.8mm의 시험편으로 하고, 온도 23℃, 상대 습도 50%의 분위기 하에서 굽힘 시험기: NTESCO사제 AB5, 스팬 26mm, 굽힘 속도 5mm/분으로 굽힘 시험을 행하였을 때의, 시험편이 견디는 최대 굽힘 응력은 80MPa 이상인 것이 바람직하고, 85MPa 이상인 것이 보다 바람직하다.
상기 본 발명의 반사판은, 광을 반사시키는 면을 갖는 케이싱 또는 하우징으로 할 수 있다. 이때, 상기 광을 반사시키는 면의 형상은 평면상, 곡면상 및 구면상의 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 반사판의 형상은 상자상, 깔때기상, 밥공기 형상, 파라볼라 형상, 원기둥상, 원추상 및 허니콤상으로 할 수 있다.
상기 본 발명의 반사판은, 광원을 갖는 소자의 제조에 사용할 수 있다. 상기 소자의 예에는, 유기 EL 소자 및 발광 다이오드(LED) 소자가 포함된다. 상기 LED는, 표면 실장에 대응한 LED인 것이 바람직하다. 이들 소자에 있어서, 상기 본 발명의 반사판은, 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사판으로서 사용된다.
상기 본 발명의 반사판을 갖는 발광 다이오드(LED) 소자는, 예를 들어 기판 상에 형성된, LED를 탑재하기 위한 공간을 갖는 하우징부와, 상기 공간에 탑재된 LED와, 상기 LED를 밀봉하는 밀봉 부재를 갖는다. 이러한 LED 소자는, 반사판을 갖는 LED 소자의 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 상기 공지된 제조 방법의 예에는, 1) 기판 상에 상기 본 발명의 반사판을 성형하여 상기 하우징부를 제조하는 공정, 2) 상기 하우징부의 내부에 LED를 배치하고, LED와 기판을 전기적으로 접속하는 공정, 및 3) 상기 LED를 밀봉제로 밀봉하는 공정을 포함하는 방법이 포함된다.
상기 본 발명의 반사판은, 상기 3) 공정 등에서 고온의 열에 노출되거나, 사용 환경 하에서 LED 등으로부터 발생하는 가시광 및 자외광을 포함하는 광, 그리고 열을 장시간 받거나 해도, 상기 금속 수산화물 (C)가 말단 카르복실기에 배위하여, 카르복실기에 의한 폴리에스테르 수지 (A)의 분해 반응이 억제되기 때문에, 변색이 적고, 높은 반사율을 유지할 수 있다. 또한, 상기 본 발명의 반사판은, 상기 금속 수산화물 (C)가 폴리에스테르의 말단 카르복실기에 배위함으로써 의사 가교의 효과를 갖기 때문에, 높은 굽힘 강도를 갖는다.
상기 본 발명의 반사판은 다양한 용도로 사용할 수 있다. 상기 용도의 예에는, 각종 전기 전자 부품, 실내 조명, 옥외 조명 및 자동차 조명이 포함된다.
이하에, 실시 형태를 들어 본 발명의 설명을 행하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
이하에 있어서, 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다. 실시예에 의해, 본 발명의 범위는 한정하여 해석되지 않는다.
1. 재료의 조제
<폴리에스테르 수지 (A-1)>
디메틸테레프탈레이트 106.2질량부와, 1,4-시클로헥산디메탄올(시스/트랜스비: 30/70)(도쿄 가세이 고교사제) 94.6질량부를 혼합하였다. 당해 혼합물에, 테트라부틸티타네이트 0.0037질량부를 첨가하고, 150℃에서부터 300℃까지 3시간 30분에 걸쳐 승온하고, 에스테르 교환 반응을 시켰다.
상기 에스테르 교환 반응 종료 시에, 1,4-시클로헥산디메탄올에 용해한 아세트산마그네슘ㆍ사수염 0.066질량부를 첨가하고, 계속해서 테트라부틸티타네이트 0.1027질량부를 도입하여 중축합 반응을 행하였다. 중축합 반응은 상압에서부터 1Torr까지 85분에 걸쳐 서서히 감압하고, 동시에 소정의 중합 온도 300℃까지 승온하였다. 온도와 압력을 유지한 채 교반을 계속하여, 소정의 교반 토크에 도달한 시점에서 반응을 종료시켰다. 그 후, 얻어진 중합체를 취출하고, 260℃, 1Torr 이하에서 3시간 고상 중합시켜 폴리에스테르 수지 (A-1)을 얻었다.
<폴리에스테르 수지 (A-2)>
고순도 테레프탈산 130질량부와, 모노에틸렌글리콜 49.3질량부를 혼합하였다. 당해 혼합물을 0.2MPaㆍG의 미가압 하, 100℃에서부터 260℃까지 6시간에 걸쳐 승온하고, 에스테르화 반응을 시켰다.
상기 에스테르 교환 반응 종료 시에, 에틸렌글리콜에 용해한 이산화게르마늄 0.021질량부를 첨가하여 중축합 반응을 행하였다. 중축합 반응은 상압에서부터 1Torr까지 60분에 걸쳐 서서히 감압하고, 동시에 소정의 중합 온도 280℃까지 승온하였다. 온도와 압력을 유지한 채 교반을 계속하여, 소정의 교반 토크에 도달한 시점에서 반응을 종료시켰다. 그 후, 얻어진 중합체를 취출하고, 225℃에서 6.0시간 고상 중합시켜 폴리에스테르 수지 (A-2)를 얻었다.
<폴리아미드 수지 (a-3)>
테레프탈산 2394g(14.4몰), 1,6-헥산디아민 2800g(24.1몰), 아디프산 1264g(8.5몰), 차아인산나트륨 일수화물 5.5g 및 증류수 550g을 내용량 13.6L의 오토클레이브에 넣고, 질소 치환하였다. 190℃에서부터 교반을 개시하고, 3시간에 걸쳐 내부 온도를 250℃까지 승온하였다. 이때, 오토클레이브의 내압을 3.01MPa까지 승압하였다. 이대로 1시간 반응을 계속한 후, 오토클레이브 하부에 설치한 스프레이 노즐로부터 대기 방출하여 저축합물을 뽑아냈다. 그 후, 실온까지 냉각한 후, 분쇄기로 1.5mm 이하의 입경까지 분쇄하고, 110℃에서 24시간 건조하였다. 얻어진 저축합물의 수분량은 3600ppm, 극한 점도[η]는 0.14dl/g이었다.
이어서, 이 저축합물을 선반단식 고상 중합 장치에 넣고, 질소 치환 후, 약 1시간 30분에 걸쳐 220℃까지 승온하였다. 그 후, 1시간 반응시키고, 실온까지 강온하였다. 얻어진 폴리아미드의 극한 점도[η]는 0.48dl/g이었다.
그 후, 스크루 직경 30mm, L/D=36의 2축 압출기로, 배럴 설정 온도 330℃, 스크루 회전수 200rpm, 6Kg/h의 수지 공급 속도로 용융 중합하여, 폴리아미드 수지 (a-3)을 얻었다.
상기 폴리에스테르 수지 (A-1)의 극한 점도[η]는 0.79dl/g이며, 융점은 290℃였다. 또한, 상기 폴리에스테르 수지 (A-2)의 극한 점도[η]는 0.77dl/g이며, 융점은 254℃였다. 또한, 상기 폴리아미드 수지 (a-3)의 극한 점도[η]는 0.8dl/g이며, 융점은 320℃였다. 극한 점도[η]와 융점은, 이하의 방법으로 측정하였다.
(극한 점도)
폴리에스테르 수지 (A-1) 및 폴리에스테르 수지 (A-2)를, 페놀과 테트라클로로에탄의 50/50질량%의 혼합 용매에 각각 용해하여 시료 용액으로 하였다.
폴리아미드 수지 (a-3)은, 약 0.5g의 폴리아미드 수지 (a-3)을 96.5% 농황산 50ml에 용해시켜, 시료 용액으로 하였다.
각각의 시료 용액의 유하 초수를, 우벨로데 점도계를 사용하여 25℃±0.05℃의 조건 하에서 측정하고, 하기 식에 적용시켜 극한 점도[η]를 산출하였다.
[η]=ηSP/[C(1+kηSP)]
[η]: 극한 점도(dl/g)
ηSP: 비점도
C: 시료 농도(g/dl)
t: 시료 용액의 유하 초수(초)
t0: 용매의 유하 초수(초)
k: 상수(용액 농도가 상이한 샘플(3점 이상)의 비점도를 측정하고, 횡축에 용액 농도, 종축에 ηSP/C를 플롯하여 구한 기울기)
ηSP=(t-t0)/t0
(융점)
폴리에스테르 수지 (A-1) 및 폴리에스테르 수지 (A-2)의 융점의 측정은, JIS-K7121에 준하여 행하였다. 측정 장치로서 X-DSC7000(SII사제)을 준비하였다. 이것에, 폴리에스테르 수지 (A-1) 및 폴리에스테르 수지 (A-2)를 각각 봉입한 DSC 측정용 팬을 세팅하고, 질소 분위기 하에서, 승온 속도 10℃/분으로, 320℃까지 승온하고, 그 온도에서 5분간 유지한 후, 10℃/분의 강온 속도로 30℃까지 강온시켰다. 그리고, 승온 시의 흡열 피크의 피크 톱의 온도를 「융점」으로 하였다.
<백색 안료 (B)>
산화티타늄(분말상, 평균 입경: 0.21㎛)
또한, 산화티타늄의 평균 입경은, 투과형 전자 현미경 사진을 바탕으로, 화상 해석 장치(루젝스 IIIU)를 사용하여 1차 입자의 각 입경 구간에 있어서의 입자량(%)을 플롯하여 분포 곡선을 구하고, 얻어진 분포 곡선으로부터 누적 분포 곡선을 구하고, 이 누적 분포 곡선에 있어서의 누적도 50%일 때의 값으로 하였다.
<금속 수산화물 (C)>
수산화마그네슘 (C-1)(교와 가가쿠 고교 주식회사제, 기스마 5J, 표면 처리 있음, 평균 입경: 0.86㎛)
수산화마그네슘 (C-2)(와코 쥰야쿠 고교 주식회사제, 130-12215, 표면 처리 없음, 평균 입경: 0.6㎛)
수산화알루미늄 (C-3)(닛폰 게긴조쿠 고교 주식회사제, BF013S, 스테아르산 처리 없음, 평균 입경: 0.9㎛)
수산화아연 (C-4)(준세 가가쿠 주식회사제, 39020-1501, 표면 처리 없음)
수산화칼슘 (C-5)(이노우에 셋카이 고교 주식회사제, NICC-5000C, 표면 처리 있음(카르나바 왁스 처리), 평균 입경: 0.9㎛)
또한, 금속 수산화물 (C)의 평균 입경은, 상기 산화티타늄의 평균 입경과 동일하게 측정하였다.
<금속 산화물(비교용)>
산화마그네슘(교와 가가쿠 고교 주식회사제, MF-150, 평균 입경: 1.36㎛)
또한, 산화마그네슘의 평균 입경은, 상기 산화티타늄의 평균 입경과 동일하게 측정하였다.
<무기 충전재 (D)>
유리 섬유 (D-1): 닛토 보세키(주)제 CSG 3PA-830, 실란 화합물 처리품(평균 섬유 길이(l): 3mm, 섬유 단면의 짧은 직경(RB) 7㎛, 섬유 단면의 긴 직경(RA) 28㎛, 이형비 4(RA/RB), 애스펙트비(평균 섬유 길이/평균 섬유 직경) 430)
월라스토나이트 (D-2): 도모에 고교(주)제 NYGLOS 4W(평균 섬유 길이(l) 50㎛, 평균 섬유 직경(d) 4.5㎛, 애스펙트비 11)
원료로서의 유리 섬유의 섬유 단면의 이형비란, 유리 섬유 단면의 긴 직경(RA)과 짧은 직경(RB)의 비(RA/RB)이다. 유리 섬유의 섬유 단면의 이형비는, 이하의 방법으로 측정하였다.
여기서, 유리 섬유의 단면의 긴 직경 및 짧은 직경은, 이하와 같이 구해진다. 유리 섬유를 포함하는 반사재용 폴리에스테르 수지 조성물이나, 유리 섬유를 포함하는 성형체로부터, 수지 성분을 용매에 의해 용해하여 제거하거나, 또는 조성물이나 성형체를 소성함으로써, 유리 섬유를 분리한다. 분리된 유리 섬유를 광학 현미경 또는 전자 현미경을 사용하여, 유리 섬유의 단면 형상을 관찰한다.
그리고, 상기 광학 현미경 등으로 관찰되는 유리 섬유의 단면의 외주 중, 임의의 1점을 선택하고, 당해 점에 외접하는 외접선을 긋는다. 그리고, 당해 외접선과 평행한 외접선을 긋고, 이들 외접선끼리의 거리를 측정한다. 유리 섬유의 단면의 외주 모두에 대하여 당해 작업을 행하고, 2개의 외접선끼리의 최단 거리를 최소 직경(짧은 직경(RB)이라고도 함), 최장 거리를 최대 직경(긴 직경(RA)이라고도 함)으로 한다.
이형비는, 유리 섬유 단면의 긴 직경(RA)과 짧은 직경(RB)의 비(RA/RB)로서 구하였다.
월라스토나이트의 평균 섬유 길이(l) 및 평균 섬유 직경(d)은, 이하의 방법으로 측정하였다. 즉, 주사형 전자 현미경(SEM)(배율: 50배)을 통하여, 100개의 월라스토나이트의 섬유 길이, 섬유 직경을 측정하였다. 그리고, 측정된 섬유 길이의 평균값을 평균 섬유 길이(l)로 하고, 섬유 직경의 평균값을 평균 섬유 직경(d)으로 하였다.
애스펙트비는, 평균 섬유 길이/평균 섬유 직경으로서 구하였다.
<광안정제 (E)>
아데카스탭 LA-63P(주식회사 ADEKA제)
<산화 방지제(F)>
Irganox 1010(BASF제)
<올레핀 중합체 (G)>
[에틸렌-1-부텐 공중합체 (G')의 조제]
충분히 질소 치환한 내용적 2리터의 스테인리스제 오토클레이브에 헥산 912ml 및 1-부텐 290ml를 도입하고, 계 내의 온도를 80℃로 승온하였다. 트리이소부틸알루미늄 0.9밀리몰, 및 상기에서 조제한 촉매 용액 2.0ml(Zr로서 0.0005밀리몰)를 첨가하고, 추가로 에틸렌을 압입함으로써 중합을 개시하였다. 에틸렌을 연속적으로 공급함으로써 전압(全壓)을 8.0kg/㎠-G로 유지하고, 80℃에서 30분간 중합을 행하였다.
소량의 에탄올을 계 중에 도입하여 중합을 정지시킨 후, 미반응의 에틸렌을 퍼지하였다. 얻어진 용액을 대과잉의 메탄올 중에 투입함으로써 백색 고체를 석출시켰다. 이 백색 고체를 여과에 의해 회수하고, 감압 하에서 밤새 건조하여, 백색 고체(에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체 (G'))를 얻었다.
얻어진 공중합체의 밀도는 0.870g/㎤, MFR(ASTM D1238 규격, 190℃: 2160g 하중)은 0.5g/10분, 1-부텐 구조 단위 함유율은 4몰%였다.
에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체 (G')의 밀도는, 이하와 같이 하여 측정하였다. 190℃로 설정한 신도 긴조쿠 고교사제 유압식 열프레스기를 사용하여, 100kg/㎠의 압력으로 0.5mm 두께의 시트를 성형하였다(스페이서 형상: 240×240×0.5mm 두께의 판에 45×45×0.5mm, 9개 취함). 성형한 시트를, 20℃로 설정한 별도의 신도 긴조쿠 고교사제 유압식 열프레스기를 사용하여, 100kg/㎠의 압력으로 압축 및 냉각하여, 측정용 시료를 제조하였다. 열판은 5mm 두께의 SUS판을 사용하였다. 프레스 시트를 120℃에서 1시간 열처리하고, 1시간에 걸쳐 직선적으로 실온까지 서냉한 후, 밀도 구배관에서 밀도를 측정하였다.
(조성)
에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체 (G')의 조성은, 이하와 같이 13C-NMR에 의해 측정하였다. 니혼 덴시 주식회사제 ECP500형 핵자기 공명 장치를 사용하고, 용매는 오르토디클로로벤젠/중수소화벤젠(용량비: 80/20) 혼합 용매로 하고, 시료 농도 55mg/0.6mL, 측정 온도는 120℃, 관측 핵은 13C(125MHz), 시퀀스는 싱글 펄스, 펄스 폭은 4.7μ초(45°펄스), 반복 시간은 5.5초, 적산 횟수는 1만회 이상으로 하는 조건이다. 기준의 케미컬 시프트는 27.5ppm으로 하였다. 에틸렌과 1-부텐 유래의 13C 등의 피크는, 통상의 방법에 의해 어사인하였다.
[변성 에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체 (G)의 조제]
에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체 (G) 100질량부에, 무수 말레산 1.0질량부와 과산화물[퍼헥신 25B, 니혼 유시 주식회사제, 「퍼헥신」은 동사의 등록 상표] 0.04질량부를 혼합하고, 얻어진 혼합물을 230℃로 설정한 1축 압출기로 용융 그래프트 변성함으로써 하기의 물성을 갖는 변성 에틸렌ㆍ1-부텐 공중합체(올레핀 중합체 (G))를 얻었다.
올레핀 중합체 (G)의 무수 말레산 그래프트 변성량(관능기 구조 단위량)은 0.98질량%였다. 또한, 135℃ 데칼린 용액 중에서 측정한 극한 점도[η]는 2.0dl/g이었다.
무수 말레산 그래프트 변성량은, 이하와 같이 1H-NMR 측정에 기초하여 행하였다. 니혼 덴시 주식회사제 ECX400형 핵자기 공명 장치를 사용하고, 용매는 중수소화오르토디클로로벤젠으로 하고, 시료 농도 20mg/0.6mL, 측정 온도는 120℃, 관측핵은 1H(400MHz), 시퀀스는 싱글 펄스, 펄스 폭은 5.12μ초(45°펄스), 반복 시간은 7.0초, 적산 횟수는 500회 이상으로 하는 조건이다. 기준의 케미컬 시프트는, 중수소화오르토디클로로벤젠의 잔존 수소 유래의 피크를 7.10ppm으로 하였다. 관능기 함유 화합물 유래의 1H 등의 피크는, 통상의 방법에 의해 어사인하였다.
2. 반사재용 수지 조성물의 제작
[실시예 1]
폴리에스테르 수지 (A)로서 상기 합성한 폴리에스테르 수지 (A-1)을 53.8질량부, 백색 안료 (B)로서 상기 산화티타늄을 35질량부, 금속 수산화물 (C)로서 상기 수산화마그네슘 (C-1)을 1질량부, 무기 충전재 (D)로서 상기 유리 섬유를 10질량부 각각 준비하고, 텀블러 블렌더를 사용하여 이들을 혼합하였다. 얻어진 혼합물을, 2축 압출기(주식회사 니혼 세코쇼제 TEX30α)로 실린더 온도 300℃에서 원료를 용융 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출하였다. 압출물을 수조에서 냉각한 후, 펠리타이저로 스트랜드를 인취하고, 커트하여, 펠릿상의 반사재용 수지 조성물을 얻었다. 컴파운드성은 양호함을 확인할 수 있었다.
[실시예 2 내지 13 및 비교예 1 내지 8]
표 1, 표 2, 표 3 또는 표 4에 나타나는 조성으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2 내지 13 및 비교예 1 내지 5, 7, 8의 펠릿상의 수지 조성물을 얻었다. 표 2에 나타나는 조성으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하고, 또한 상기 압출 시의 실린더 온도를 280℃로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 6의 펠릿상의 수지 조성물을 얻었다.
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 수지 조성물의, 각종 반사율 및 유동성을, 이하의 방법으로 측정 또는 평가하였다.
<반사율>
(초기 반사율)
얻어진 펠릿상의 수지 조성물을, 하기의 성형기를 사용하여, 하기의 성형 조건에서 사출 성형하여, 길이 30mm, 폭 30mm, 두께 0.5mm의 시험편을 조제하였다. 얻어진 시험편을, 미놀타 주식회사제 CM3500d를 사용하여, 파장 영역 360nm 내지 740nm의 반사율을 구하였다. 450nm의 반사율을 대표값으로서 초기 반사율로 하였다.
성형기: 스미토모 쥬기카이 고교(주)제, SE50DU
실린더 온도: 융점(Tm)+10℃
금형 온도: 150℃
(리플로우 시험 후의 반사율)
초기 반사율을 측정한 시료편을, 170℃의 오븐에 2시간 방치하였다. 이어서, 이 시료편을, 에어 리플로우 땜납 장치(에이테크 테크트론 주식회사제 AIS-20-82-C)를 사용하여, 시료편의 표면 온도가 260℃가 되고, 또한 20초 유지하는 온도 프로파일의, 열처리(리플로우 땜납 공정과 동일한 열처리)를 실시하였다. 이 시료편을 서냉한 후, 초기 반사율과 동일한 방법으로 반사율을 측정하고, 리플로우 시험 후의 반사율로 하였다.
(가열 후의 반사율)
초기 반사율을 측정한 시험편을, 150℃의 오븐에 500시간 방치하였다. 그 후, 얻어진 시료편의 반사율을, 초기 반사율과 동일한 방법으로 측정하고, 가열 후의 반사율로 하였다.
(자외선 조사 후의 반사율)
초기 반사율을 측정한 시험편을, 하기의 자외선 조사 장치에 250시간 방치하였다. 또한, 초기 반사율을 측정한 시험편 및 상기 리플로우 시험 후의 시험편을, 하기의 자외선 조사 장치에 500시간 방치하였다. 그 후, 얻어진 시료편의 반사율을, 초기 반사율과 동일한 방법으로 측정하고, 자외선 조사 후의 반사율로 하였다.
자외선 조사 장치: 다이플라 윈테스 주식회사제 슈퍼 윈 미니
출력: 16mW/㎠
(리플로우 및 자외선 조사 후의 반사율)
초기 반사율을 측정한 시료편을, 170℃의 오븐에 2시간 방치하였다. 이어서, 이 시료편을, 에어 리플로우 땜납 장치(에이테크 테크트론 주식회사제 AIS-20-82-C)를 사용하여, 시료편의 표면 온도가 260℃가 되고, 또한 20초 유지하는 온도 프로파일의 열처리(리플로우 땜납 공정과 동일한 열처리)를 실시하였다. 이 시료편을 서냉한 후, 하기의 자외선 조사 장치에 500시간 방치하였다. 그 후, 얻어진 시료편의 반사율을, 초기 반사율과 동일한 방법으로 측정하고, 자외선 조사 후의 반사율로 하였다.
자외선 조사 장치: 다이플라 윈테스 주식회사제 슈퍼 윈 미니
출력: 16mW/㎠
<유동성>
얻어진 수지 조성물을, 폭 10mm, 두께 0.5mm의 바 플로우 금형을 사용하여, 이하의 조건에서 사출 성형하고, 금형 내의 수지의 유동 길이(mm)를 측정하였다.
사출 성형기: 주식회사 소딕제 TUPARL TR40S3A
사출 설정 압력: 2000kg/㎠
실린더 설정 온도: 융점(Tm)+10℃
금형 온도: 30℃
<굽힘 강도>
수지 조성물을, 하기의 사출 성형기를 사용하여 하기의 성형 조건에서 성형하고, 길이 64mm, 폭 6mm, 두께 0.8mm의 시험편을 조제하였다. 시험편을, 온도 23℃, 질소 분위기 하에서 24시간 방치하였다. 이어서, 온도 23℃, 상대 습도 50%의 분위기 하에서 굽힘 시험기: NTESCO사제 AB5, 스팬 26mm, 굽힘 속도 5mm/분으로 굽힘 시험을 행하여, 강도를 측정하였다.
사출 성형기: 주식회사 소딕제 TUPARL TR40S3A
성형기 실린더 온도: 융점(Tm)+10℃
금형 온도: 150℃
<내열성>
초기 반사율을 측정한 시험편을 150℃의 오븐에 1분간 방치하였다. 서냉한 후, 이 시험편을 눈으로 관찰하고, 이하의 기준에 의해 평가하였다.
ㆍ평가 기준
A: 가열 공정 전후에 시험편 형상에 전혀 변화가 없음
B: 가열 공정 후에 시험편의 골격은 유지한 채 일부가 변화
C: 가열 공정 후에 시험편 전체가 용융되고, 크게 형상이 변화
실시예 1 내지 6의 평가 결과를 표 1에 나타내고, 실시예 7 내지 13의 평가 결과를 표 2에 나타내고, 비교예 1 내지 5의 평가 결과를 표 3에 나타내고, 비교예 6 내지 8의 평가 결과를 표 4에 나타낸다.
표 1 내지 표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 13의 조성물은, 비교예 1, 5 및 8의 조성물보다, 500시간의 자외선 조사 후에 높은 반사율을 유지함을 알 수 있다. 이것은, 실시예 1 내지 13의 조성물은, 금속 수산화물 (C)를 함유하기 때문이라고 생각된다.
또한, 표 1 내지 표 4에 나타난 바와 같이, 금속 수산화물 (C)를 함유하는 실시예 1 내지 13의 조성물은, 비교예 1의 조성물과 동등한 굽힘 강도를 갖지만, 특허문헌 3과 같이 산화마그네슘을 사용한 비교예 2 및 비교예 3의 조성물은, 굽힘 강도가 저하됨을 알 수 있다.
또한, 표 1 내지 표 4에 나타난 바와 같이, 금속 수산화물 (C)의 함유량이 0.1질량% 내지 4.5질량%인 실시예 1 내지 13의 조성물은, 비교예 1의 조성물과 동등한 굽힘 강도를 갖지만, 금속 수산화물 (C)의 함유량이 5질량%인 비교예 4의 조성물은, 굽힘 강도가 저하됨을 알 수 있다.
또한, 표 1 내지 표 4에 나타난 바와 같이, 디알코올 성분 단위 (a2)로서 지환족 디알코올 성분 단위 또는 지방족 디알코올 성분 단위를 포함하는 실시예 1 내지 13의 조성물은, 내열성이 높지만, 지환족 디알코올 단위를 포함하지 않고, 융점이 270℃ 미만인 비교예 6의 조성물은, 내열성이 저하됨을 알 수 있다.
또한, 표 1 내지 표 4에 나타난 바와 같이, 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)가 270℃ 이상인 폴리에스테르 수지 (A)를 포함하는 실시예 1 내지 13의 조성물은, 가열 후에도 내열성이 높지만, 폴리아미드 수지 (a-3)을 포함하는 비교예 7의 조성물은, 변색되기 쉽고, 가열 후의 내열성이 낮음을 알 수 있다.
또한, 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 금속 수산화물 (C)의 함유량이 폴리에스테르 수지 (A) 100질량%에 대하여 8질량% 미만인 실시예 1 내지 6 및 8 내지 13의 조성물은, 금속 수산화물 (C)의 함유량이 폴리에스테르 수지 (A) 100질량%에 대하여 8질량%일 때보다 굽힘 강도가 높아짐을 알 수 있다.
또한, 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 무기 충전재 (D)가 유리 섬유인 실시예 1 내지 7 및 10 내지 13의 조성물은, 무기 충전재 (D)가 기타(월라스토나이트)일 때보다 굽힘 강도가 높아짐을 알 수 있다.
본 출원은 2015년 10월 9일에 출원된 일본 출원 번호 제2015-200949호에 기초하는 우선권을 주장하는 출원이며, 당해 출원의 특허청구범위 및 명세서에 기재된 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은, 반사율이 높고, 또한 LED 패키지의 제조 공정이나 LED 패키지의 실장 시의 리플로우 땜납 공정 등의 열에 노출되거나, 사용 환경 하에서 광원으로부터 발생하는 열이나 광에 노출되거나 해도, 반사율의 저하가 적은 성형물을 제공할 수 있다.
Claims (11)
- 시차 주사 열량계(DSC)로 측정한 융점(Tm) 또는 유리 전이 온도(Tg)가 270℃ 이상인 폴리에스테르 수지 (A) 30 내지 80질량%와,
백색 안료 (B) 5 내지 50질량%와,
수산화알루미늄, 수산화아연 및 알칼리 토류 금속의 수산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 구성되는 금속 수산화물 (C) 0.1 내지 4.5질량%와,
무기 충전재 (D) 0 내지 50질량%
를 포함하는, 폴리에스테르 수지 조성물(단, 폴리에스테르 수지 (A), 백색 안료 (B), 금속 수산화물 (C), 무기 충전재 (D)의 합계는 100질량%임). - 제1항에 있어서, 상기 금속 수산화물 (C)는, 수산화알루미늄, 수산화아연, 수산화마그네슘 및 수산화칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물인, 폴리에스테르 수지 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지 (A)는,
테레프탈산에서 유래하는 성분 단위 30 내지 100몰%, 및 테레프탈산 이외의 방향족 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위 0 내지 70몰%를 포함하는 디카르복실산에서 유래하는 성분 단위 (a1)과,
탄소 원자수 4 내지 20의 지환식 탄화수소 골격을 갖는 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위, 또는 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 포함하는 디알코올에서 유래하는 성분 단위 (a2)
를 포함하는, 폴리에스테르 수지 조성물. - 제3항에 있어서, 상기 디알코올에서 유래하는 성분 단위 (a2)는, 시클로헥산 골격을 갖는 지환족 디알코올에서 유래하는 성분 단위를 포함하는, 폴리에스테르 수지 조성물.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 디알코올에서 유래하는 성분 단위 (a2)는, 1,4-시클로헥산디메탄올에서 유래하는 성분 단위 30 내지 100몰%, 및 상기 지방족 디알코올에서 유래하는 성분 단위 0 내지 70몰%를 포함하는, 폴리에스테르 수지 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백색 안료 (B)는 산화티타늄인, 폴리에스테르 수지 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 수산화물 (C)의 함유량은, 상기 폴리에스테르 수지 (A) 100질량%에 대하여 8질량% 미만인, 폴리에스테르 수지 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 충전재 (D)는 유리 섬유인, 폴리에스테르 수지 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (A), (B), (C) 및 (D)의 합계 100질량%에 대하여,
힌더드 아민계의 광안정제 (E)를 0.01 내지 2질량% 더 포함하는, 폴리에스테르 수지 조성물. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 폴리에스테르 수지 조성물을 성형하는 공정을 포함하는, 반사판의 제조 방법.
- 기판 상에 제10항에 기재된 방법으로 제조된 반사판을 성형하여 하우징부를 제조하는 공정,
상기 제조된 하우징부의 내부에 발광 다이오드를 배치하고, 발광 다이오드와 상기 기판을 전기적으로 접속하는 공정, 및
상기 기판과 접속된 발광 다이오드를 밀봉제로 밀봉하는 공정을 포함하는,
발광 다이오드(LED) 소자의 제조 방법.
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