TW201323520A - 熱可塑性樹脂組成物及由該熱可塑性樹脂組成物製成之成形體 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種熱可塑性樹脂組成物,係含有:熱可塑性樹脂(A)、填充材(B)及松脂(C)之熱可塑性樹脂組成物,其特徵為該熱可塑性樹脂(A)為聚醯胺樹脂(A1)、脂族聚酯樹脂(A2)或半芳香族聚酯樹脂(A3),且相對於熱可塑性樹脂(A)及填充材(B)合計100質量份,松脂(C)之含量為0.3至5質量份,且松脂(C)之酸價為60mgKOH/g以上。
Description
本發明,係關於一種機械特性及成形加工性方面優異之熱可塑性樹脂組成物及由該組成物製成之成形體。
近年來,在PDA、行動電話、個人電腦等行動電子機器領域,一直朝向小型化、輕量化發展。隨此,構成該等機器框體之成形體亦要求能夠輕薄。
一般而言,在樹脂成形體之製造,係使用在樹脂中配合滑石粉或玻璃纖維等強化用填充材的樹脂組成物。以配合強化用填充材的樹脂組成物成形時,可得到強度加強之成形體。然而,配合強化用填充材的樹脂組成物,由於其流動性降低會使成形加工性不佳,因而特別是輕薄而形狀複雜的成形體之成形更為不易。
另一方面,近年來LED元件開發方面之發展,其發光效率受到大幅的改善,因此LED電燈中作為代表之照明用途方面對LED裝置之需要急速增加。
然一般電子裝置中在電流流過時如有電阻,則部分電
能部分會轉換為熱能而發熱。由於LED裝置中LED元件本身即為電阻,因此在發光之同時亦會發熱。但已知LED元件對熱方面弱,在超過特定溫度時,即會降低其發光效率,而使LED元件之壽命受到影響。
因此之故,使用LED裝置之機器,LED元件之溫度非保持在特定值以下不可。惟在多數之機器中LED裝置係設計使其容納在框體內,而向機器系外放熱之效率不足,因此必須有使發生之熱可以放熱的設計。因此,LED照明裝置的框體材料多使用金屬,如在專利文獻1中,即揭示其框體部分設置金屬製散熱片之LED照明裝置。然而,此種金屬製框體又會有使LED照明裝置本身變重,且加工成本增加之問題。在此種背景下,為使機器輕量化及構件之設計自由度提高,即期望框體可使用熱傳導優良之樹脂,而可藉由射出成形而成形。
一般言之樹脂與金屬等相較其熱傳導率較低,無法直接地得到充分之放熱性。樹脂放熱性之改善方法,配合熱傳導性優良之填充材的方法係一般性之方法,惟為了表現高熱傳導性,又須以大量之高熱傳導性填充材配合。然而,大量配合高熱傳導性填充材之樹脂組成物,又會使熔融時之熔融黏度上昇,而使射出成形時之加工性大幅降低。
如上述之情形,在配合強化用填充材及高熱傳導性填充材等填充材之樹脂組成物中,作為提高流動性而使成形加工性更佳之方法,已知者有在樹脂組成物中添加脂族烴、聚烯烴蠟、高級脂肪酸、脂族醇、脂肪酸醯胺、金屬
皂、脂肪酸酯等作為滑劑,及添加先前一般已知之可塑劑。此外,專利文獻2中,亦揭示添加松香醯胺及松香酸酯等之松香酸衍生物作為樹脂加工性改良劑。
然而,為使成形加工性更佳,而增加此等滑劑及可塑劑、加工性改良劑時,又會有得到之成形體的機械特性變差、溢流(bleed out)之情形。同時,在以此等滑劑及可塑劑、加工性改良劑添加時,在填充材配合量多之樹脂組成物中,亦無法得到充分之成形加工性。
專利文獻
[專利文獻1]日本特開2009-4130號公報
[專利文獻2]日本特開平10-251443號公報
因此本發明之課題,在提供成形加工性經改善之熱可塑性樹脂組成物及由該組成物製成而機械特性優良且不會溢流之成形體。
本發明人等為解決上述課題經過刻意研究之結果,發現在含熱可塑性樹脂及填充材之樹脂組成物中,藉由含有酸價為60 mgKOH/g以上之松脂,即可解決上述課題,而達成本發明。
亦即本發明主要,為如下之各項。
(1)一種熱可塑性樹脂組成物,係含有熱可塑性樹脂
(A)、填充材(B)及松脂(C),其特徵為該熱可塑性樹脂(A)為聚醯胺樹脂(A1)、脂族聚酯樹脂(A2)或半芳香族聚酯樹脂(A3),且相對於熱可塑性樹脂(A)及填充材(B)合計100質量份,松脂(C)之含量為0.3至5質量份,松脂(C)之酸價為60mgKOH/g以上。
(2)如(1)項所記載之熱可塑性樹脂組成物,其中熱可塑性樹脂(A)與填充材(B)之容量比(A/B),為90/10至20/80。
(3)如(1)或(2)項中所記載之熱可塑性樹脂組成物,其中聚醯胺樹脂(A1)為聚醯胺6或聚醯胺66。
(4)如(1)或(2)項中所記載之熱可塑性樹脂組成物,其中脂族聚酯樹脂(A2)為聚乳酸。
(5)如(1)或(2)項中所記載之熱可塑性樹脂組成物,其中半芳香族聚酯樹脂(A3)為聚對苯二甲酸丁二酯或聚對苯二甲酸乙二酯。
(6)如(1)至(5)之任一項中所記載之熱可塑性樹脂組成物,其中填充材(B)之熱傳導率為5W/(m‧K)以上。
(7)如(1)至(6)之任一項中所記載之熱可塑性樹脂組成物,其中填充材(B)為選自平均粒徑30μm以上之鱗片狀石墨、具六方晶系結晶構造而平均粒徑15μm以上之鱗片狀氮化硼、平均粒徑15μm以上之滑石粉、平均粒徑30μm以上之氧化鋁、及平均粒徑30μm以上之氧化鎂之至少一種。
(8)一種成形體,係由如上述(1)至(7)之任一項中所記載之熱可塑性樹脂組成物所成形者。
(9)如(8)項所記載之成形體,該成形體為LED照明裝置用框體。
以本發明,可提供成形加工性優異之熱可塑性樹脂組成物,並提供機械特性優異且不會溢流之成形體。同時,本發明之樹脂組成物,即使在含大量之填充材,或使用粒徑大之填充材時,亦可具有優異之成形加工性。在其填充材,係使用具有熱傳導性者之時,可得到放熱性良好之成形體,而該成形體即適於使用作為LED照明裝置等之電子機器的框體。
1‧‧‧透光性蓋
2‧‧‧LED組裝基板
3‧‧‧樹脂製框體
4‧‧‧陶瓷加熱器
第1圖係使用本發明之LED照明裝置用框體的LED電燈之構造例。
第2圖係實施例之放熱性評定中所使用之評定模型。
以下,再對本發明詳細說明。
本發明之熱可塑性樹脂組成物,係包含:熱可塑性樹脂(A)、填充材(B)及松脂(C)。
本發明中之熱可塑性樹脂(A),可使用:聚醯胺樹脂(A1)、脂族聚酯樹脂(A2)或半芳香族聚酯樹脂(A3)。
本發明中所使用之聚醯胺樹脂(A1),係含醯胺鍵結
之同質聚醯胺及共聚醯胺、及此等之混合物。含醯胺鍵結之同元聚醯胺及共聚醯胺,可使內醯胺、胺基羧酸、二胺、二羧酸聚合而得到。
聚醯胺樹脂(A1)之具體例,可舉如:聚癸醯胺(尼龍6)、聚四亞甲基己二醯胺(尼龍46)、聚六亞甲基己二醯胺(尼龍66)、聚癸醯胺/聚六亞甲基己二醯胺共聚物(尼龍6/66)、聚十一碳醯胺(尼龍11)、聚癸醯胺/聚十一碳醯胺共聚物(尼龍6/11)、聚十二碳醯胺(尼龍12)、聚癸醯胺/聚十二碳醯胺(尼龍6/12)、聚六亞甲基癸二醯胺(尼龍610)、聚六亞甲基十二碳醯胺(尼龍612)、聚十一碳亞甲基己二醯胺(尼龍116)、聚六亞甲基異苯二甲醯胺(尼龍6I)、聚六亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍6T)、聚六亞甲基對苯二甲醯胺/聚六亞甲基異苯二甲醯胺共聚物(尼龍6T/6I)、聚癸醯胺/聚六亞甲基對苯二甲醯胺共聚物(尼龍6/6T)、聚癸醯胺/聚六亞甲基異苯二甲醯胺(尼龍6/6I)、聚六亞甲基己二醯胺/聚六亞甲基對苯二甲醯胺共聚物(尼龍66/6T)、聚六亞甲基己二醯胺/聚六亞甲基異苯二甲醯胺(尼龍66/6I)、聚三甲六亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍TMDT)、聚二(4-胺基環己基)甲烷十二碳醯胺(尼龍PACM12)、聚二(3-甲基-4-胺基環己基)甲烷十二碳醯胺(尼龍二甲基PACM12)、聚間茬基己二醯胺(尼龍MXD6)、聚九亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍9T)、聚十亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍10T)、聚十一亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍11T)、聚十二亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍12T)及此等之混合物
或共聚物等。其中,由經濟性之點而言以尼龍6、尼龍66較佳。
本發明中所使用之脂族聚酯樹脂(A2),可舉如:由脂族二羧酸與脂族二醇所得之聚縮物、脂族羥基羧酸之聚縮物等,其單體之構造及聚合法等並無特別之限定。
脂族聚酯樹脂(A2)之具體例,可舉如:聚癸二酸丁二酯、聚琥珀酸丁二酯、聚琥珀酸丁二酯/已二酸丁二酯、聚癸二酸丙二酯、聚琥珀酸丙二酯、聚琥珀酸丙二酯/已二酸丙二酯、聚乳酸、聚乙醇酸等,此類物種中,就原料為植物由來者之環境面、耐熱性、成形性之點而言,以聚乳酸為佳。
本發明中所使用之聚乳酸,可舉如:聚(L-乳酸)、聚(D-乳酸)、聚(L-乳酸)與聚(D-乳酸)之混合物、聚(L-乳酸)與聚(D-乳酸)之共聚物、立體構造複合物等。此等之中,由耐熱性、成形性之點而言,以使用以聚(L-乳酸)為主體之聚乳酸較佳。
聚乳酸由可使環境負荷降低而言,以玉米等植物由來者為佳,此外,由非可食植物由來者亦佳。
以聚(L-乳酸)為主體之聚乳酸之熔點,係依照其光學純度而不同,惟本發明中,考慮由樹脂組成物成形所得之成形體的機械強度、耐衝擊性及耐熱性,以160℃以上為佳。為使其熔點在160℃以上,聚(D-乳酸)之比例以未達約3莫耳%為佳。
聚乳酸之重量平均分子量,以5萬至30萬為佳,10
萬至30萬更佳,12萬至20萬又更佳。在重量平均分子量未達5萬時,將難以得到實用之強度及耐久性。另一方面,在重量平均分子量超過30萬時,易有流動性減低、熔融壓出困難之情形。
又,聚乳酸之重量平均分子量,可以膠體滲透層析(GPC)分析之方法算出。
聚乳酸可以一般已知之熔融聚合法,或者,於其中再追加固相聚合法製造。
聚乳酸中,亦可再導入交聯甚至分支構造。藉由導入交聯甚至分支構造,可提高聚乳酸之耐熱性。
交聯構造之導入方法方面,可舉如:添加過氧化物之方法、併用過氧化物及自由基聚合性化合物併用之方法、以放射線照射之方法、使用多官能性化合物為交聯劑之方法等。導入交聯構造時所使用之過氧化物,可舉如:過氧化二丁基、二(過氧化丁基)二異丙苯等;自由基聚合性化合物,可舉如:二甲基丙烯酸環氧丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯等;多官能性化合物,可舉如:乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇部分鹼化物、纖維素二乙酸酯等。
導入分支構造之方法,可舉如:以3官能以上之單體與L-乳酸或D-乳酸共聚之方法、以巨分子單體在聚乳酸中接枝聚合之方法等。導入分支構造時所使用之3官能以上之單體,可舉如:丙三醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、蘋果酸、二羥基丙酸、檸檬酸、酒石酸等;巨
分子單體,只要為可與聚乳酸樹脂中存在之不對稱碳原子鍵結的化合物即可並無特別之限定,可舉如:1-己烯等α-烯烴等。
本發明中所使用之半芳香族聚酯(A3),可舉如:由二羧酸化合物與二羥基化合物之聚縮合、氧羧酸化合物之聚縮合或此等3種成分混合物之聚縮合等所得到之半芳香族聚酯,同質聚酯、共聚酯中任一者均可得到本發明之效果。
半芳香族聚酯樹脂(A3)之具體例,可舉如:聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸環己二甲酯。其中,由成形性、經濟性之點而言以聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯較佳。
本發明中所使用之聚對苯二甲酸丁二酯,係可藉由使對苯二甲酸或其酯形成性衍生物,與1,4-丁二醇或其酯形成性衍生物之聚縮合反應而得到之聚合物者。
即聚對苯二甲酸丁二酯,可為以對苯二甲酸或其酯形成性衍生物,共同與異苯二甲酸、萘二羧酸、已二酸、癸二酸、十二碳二酸、草酸或其酯形成性衍生物等進行共聚,亦可為以1,4-丁二醇或其酯形成性衍生物,共同與乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、癸二醇、環己烷二甲醇、環己二醇、分子量400至6000之聚乙二醇、聚-1,3-丙二醇、聚丁二醇或其酯形成性衍生物等進行共聚。
本發明中所使用之聚對苯二甲酸乙二酯,係以對苯二
甲酸及乙二醇為主成分者。
聚對苯二甲酸乙二酯,亦可以對苯二甲酸以外之酸成分,如:異苯二甲酸、異苯二甲酸5-磺酸鈉、2,6-萘二羧酸、4,4'-聯苯二羧酸、二苯碸二羧酸等之芳族二羧酸;苯三甲酸、均苯四甲酸等之芳族多元羧酸及其酸酐;草酸、琥珀酸、已二酸、癸二酸、壬二酸、癸烷二羧酸等之脂族二元羧酸共聚。
此外,聚對苯二甲酸乙二酯係其乙二醇以外之醇成分之例,亦可舉如:丙二醇、1,2-丙烷二醇、1,3-丙烷二醇、1,2-丁烷二醇、1,3-丁烷二醇、1,4-丁烷二醇、2,3-丁烷二醇、二乙二醇、1,5-戊烷二醇、新戊烷二醇、三乙二醇、聚乙二醇等之脂族二醇;三羥甲基丙烷、季戊四醇等之脂族多元醇;1,4-環己烷二甲醇、1,4-環己烷二乙醇等之脂環二醇;雙酚A及雙酚S之環氧乙烷加成物等之芳族二醇;4-羥基苯甲酸、ε-己內酯等之羥基羧酸共聚物。
前述共聚成分以在不損及聚對苯二甲酸乙二酯之特性的範圍下使用為佳,相對於構成聚對苯二甲酸乙二酯的酸成分,醇成分分別為10莫耳%,以未達5莫耳%為佳。超過5莫耳%時,會損及其機械特性、或流動性減低。
本發明之樹脂組成物,含有填充材(B)。填充材(B),並無特別之限定,係以改善機械特性及熱特性等之目的而使用者、或以賦予導電性、熱傳導性、磁性、壓電性、電磁波之吸收、抗燃性、紫外線吸收等之目的而使用者。同時亦可依照其成形體所要求之特性,在樹脂組成物中含2
種以上之填充材(B)。
本發明之樹脂組成物中,熱可塑性樹脂(A)與填充材(B)之容量比(A/B),以90/10至20/80為佳,80/20至30/70更佳,65/35至35/65又更佳。其容量比(A/B)在該範圍時,可使機械特性及熱特性等之特性更佳,亦可使成形加工性更佳。
填充材(B)之形態,可舉如:球狀、粉狀、纖維狀、針狀、鱗狀、鱗片狀、鬚狀、微螺旋(microcoil)狀、奈米管狀等。
填充材(B)之例,可舉如:乙炔黑、高導電碳黑、奈米碳管、碳奈米纖維、金屬粉(銀、銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、不銹鋼等)、導電性氧化鋅、氧化錫、氧化銦、各種亞鐵酸鹽、磁性氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、碳酸鎂、碳化矽、氮化鋁、氮化硼、氮化矽、碳、石墨、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈦酸鉀、硬矽鈣石(xonotlite)、雲母、滑石粉、蒙特石、水滑石、碳酸鈣、碳酸鋅、矽灰石、硫酸鋇、二硫化鉬、鐵氟龍(註冊商標)粉、氧化矽、玻璃珠、玻璃球、氧化鈦、氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化銻、硼酸、硼酸鋅、氧化鈰、氧化鈣、矽膠、海泡石、活性碳、沸石、鎢、氧化鋯、纖維素微粒、木粉、豆粕、粗糠、玻璃纖維、碳纖維、石墨化碳纖維、聚芳醯胺纖維、金屬纖維、不銹鋼纖維、氧化矽纖維、氧化矽/氧化鋁纖維、氧化鋯纖維、氮化矽纖維、硼纖維、鈦酸鉀纖維、洋麻及麻等之天然纖維。
在填充材(B)係使用熱傳導性填充材時,又可賦予樹脂組成物熱傳導性。熱傳導性填充材,可為導電性、絕源性之任一者,惟以其熱傳導率為5W/m‧K以上者為佳。熱傳導性填充材之熱傳導率,可以其燒結品測定。熱傳導性填充材之具體例(括弧內所示係熱傳導率之代表值(單位:W/(m‧K))),可舉如:滑石粉(5至10)、氧化鋁(36)、氧化鎂(60)、氧化鋅(25)、碳酸鎂(15)、碳化矽(160)、氮化鋁(170)、氮化硼(210)、氮化矽(40)、碳(10至數百)、石墨(10至數百)等之無機系填充材;銀(427)、銅(398)、鋁(237)、鈦(22)、鎳(90)、錫(68)、鐵(84)、不銹鋼(15)等之金屬系填充材。此等可單獨使用,亦可以2種以上併用。其中,由配合於熱可塑性樹脂(A)中時之熱傳導率高方面而言,以使用石墨、氮化硼較佳。又,由經濟性之點而言,以使用滑石粉、氧化鎂、氧化鋁較佳。
石墨之形態方面,可舉如:球狀、粉狀、纖維狀、針狀、鱗片狀、鬚狀、微螺旋狀、奈米管狀等。其中鱗片狀石墨,在熱可塑性樹脂(A)中配合時可使熱傳導率提高,因此較佳。鱗片狀石墨係平均粒徑越大時可使熱傳導性越高,惟其機械特性有減低之傾向,因此使其不致分散不良而產生凝集塊,而可以良好之加工性成形為機械特性及熱傳導性均一之成形體,因此鱗片狀石墨之平均粒徑,以1μm以上為佳,10μm以上更佳,30μm以上再更佳,特別以30至200μm又更佳。
滑石粉之形態方面,可舉如:板狀、鱗狀、鱗片狀、
薄片狀等。其中又以鱗片狀滑石粉、薄片狀滑石粉,在其形成成形體時,可容易地向面方向定向,其結果,可提高熱傳導率,因此更佳。鱗片狀滑石粉之平均粒徑,由於與上述同樣之理由,以1μm以上為佳,5μm以上更佳,15μm以上再更佳,特別以15至70μm又更佳。
氮化硼之形態方面,可舉如:板狀、鱗片狀、薄片狀等。其中又以鱗片狀氮化硼在其形成成形體時,可容易地向面方向定向,其結果,可提高熱傳導率,因此更佳。鱗片狀氮化硼之平均粒徑,由於與上述同樣之理由,以1μm以上為佳,5μm以上更佳,15μm以上再更佳,特別以15至70μm又更佳。氮化硼之結晶系,並無特別之限定,六方晶系、立方晶系、其他之任何結晶構造之氮化硼均可使用。其中,具有六方晶系結晶構造之氮化硼,可提高熱傳導率,因此更佳。
氧化鎂之形態方面,可舉如:球狀、纖維狀、紡錘狀、棒狀、針狀、筒狀、柱狀等。其中又以球狀氧化鎂,可提高其成形加工性,因此更佳。球狀氧化鎂之平均粒徑,由於與上述同樣之理由,以1μm以上為佳,10μm以上更佳,30μm以上再更佳,特別以30至80μm又更佳。
氧化鋁之形態方面,可舉如:球狀、纖維狀、紡錘狀、棒狀、針狀、筒狀、柱狀等。其中又以球狀氧化鋁,可提高其成形加工性,因此更佳。球狀氧化鋁之平均粒徑,由於與上述同樣之理由,以1μm以上為佳,10μm以上更佳,30μm以上再更佳,特別以30至80μm又更佳。
本發明中所使用之填充材(B),為使其與熱可塑性樹脂(A)的密接性更高,亦可再以矽烷偶合劑、鈦系偶合劑施行表面處理。矽烷偶合劑之例,可舉如:γ-胺丙三甲氧矽烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基三甲氧矽烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基二甲氧甲基矽烷等之胺基矽烷系偶合劑;γ-環氧丙氧丙基三甲氧矽烷、γ-環氧丙氧丙基三乙氧矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧矽烷等之環氧矽烷系偶合劑等;鈦系偶合劑之例,可舉如:三硬脂醯基鈦酸異丙酯、三-十二碳烷基苯磺醯基鈦酸異丙酯、二(亞磷酸二辛酯)鈦酸四異丙酯等。此等可單獨使用,亦可以2種以上併用。
本發明之樹脂組成物,亦必須含松脂(C)。藉由含松脂(C)可提高樹脂組成物之成形加工性,特別是,即使在含大量填充材時、或在使用大粒徑之填充材時,亦可有優良之成形加工性,同時得到之成形體,可維持其機械特性,且不會溢流出。
本發明中之松脂(C),係稱為樹脂肪酸(松香酸)之雙萜酸系化合物。松脂(C)之例,可舉如:天然松脂、變性松脂、聚合松脂。
天然松脂,係由松科植物所採取之樹脂肪酸的混合物。該樹脂肪酸之主成分係松脂肪酸,亦包含:新松脂肪酸、脫氫松脂肪酸、長葉鬆酸(palustric acid)、海松脂肪酸(pimaric acid)、異海松脂肪酸、柏脂海鬆酸(sandaracopimaric acid)、左旋海鬆酸(levopimaric acid)
等。
變性松脂,係天然松脂變性者,可舉如:二氫松脂肪酸、四氫松脂肪酸等之氫化松脂,脫氫松脂肪酸、二氫松脂肪酸等之不均化松脂,丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸等使天然松脂變性之酸變性松脂、其等之酯化物。
聚合松脂,係天然松脂或變性松脂之間進行反應之物,可舉其等之2聚物、3聚物。
本發明中,松脂(C)之酸價,必須在60mgKOH/g以上,100mgKOH/g以上更佳,180mgKOH/g以上再更佳,200mgKOH/g以上又更佳。松脂(C)之酸價,在未達60mgKOH/g時,會有無法提高成形加工性之情形。
松脂(C)之含量,相對於熱可塑性樹脂(A)與填充材(B)合計100質量份,必須為0.3至5質量份以0.5至3質量份更佳。
在松脂(C)之含量未達0.3質量份時,會有無法提高成形加工性之情形,另一方面,在松脂(C)之含量超過5質量份時,會有所得成形體的機械特性顯著降低,或耐熱性顯著降低之情形。
松脂(C)之軟化溫度以110℃以上為佳,120℃以上更佳。使用軟化溫度為110℃以上之松脂(C)時,可抑制成形時松脂(C)本身之分解、又可抑制松脂(C)自成形體溢流、又可抑制成形體之耐熱性降低。
本發明之樹脂組成物中,只要不損及本發明之效果,亦可再添加:熱安定劑、抗氧化劑、阻燃劑、結晶核劑、
互溶劑、顏料、抗老化劑、滑劑、脫模劑、抗帶電劑等。
熱安定劑及抗氧化劑之例,可舉如:受阻酚類、磷化合物、受阻胺、硫化合物、銅化合物、鹼金屬等之鹵化物等。
阻燃劑方面,除在填充材(B)中所舉之氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化銻等之無機系阻燃劑之外,可再舉如:三聚氰胺、胍等之含氮化合物,磷系阻燃劑、鹵素系阻燃劑等。
結晶核劑之例,可舉如:山梨醣醇化合物、苯甲酸及其化合物之金屬鹽、磷酸酯金屬鹽等。
互溶劑之例,可舉如:離子鍵聚合物系互溶劑、唑啉系互溶劑、彈性體系互溶劑、反應性互溶劑、共聚物系互溶劑等。
顏料方面,可使用有機系、無機系之任一者。惟LED照明裝置用框體,多以白色為佳,因此可在用於成形之樹脂組成物中添加白色顏料。白色顏料方面,除在填充材(B)中所舉之氧化鈦、氧化鋅、硫酸鋇、碳酸鈣、氧化鋁等之外,可再舉如:硫化鋅、硫酸鋅等,其中,由反射率及遮蔽性等光學特性之提高而言,以氧化鈦為佳。氧化鈦方面,以折射率高且光安定性佳之金紅石(rutile)型者為佳,粒徑以0.05至2.0μm為佳,0.05至0.5μm更佳。氧化鈦,亦可再以:氧化鋁、氧化矽、氧化鋅、氧化鋯等之金屬氧化物,硬脂肪酸等之有機酸,矽烷偶合劑及鈦偶合劑等之表面處理劑,進行表面處理。
此等添加劑可單獨使用,亦可以2種以上併用。又,本發明中將此等混合之方法並無特別之限定。
本發明之樹脂組成物,可將熱可塑性樹脂(A)、填充材(B)及松脂(C),以及視需要之各種添加物,以一般之壓出機,如:單軸壓出機、雙軸壓出機、輥混拌機、Brabender混拌機進行熔融混拌而製造。此時,再併用固定混合機及動力混合機可使其更有效果。為使混拌狀態良好,以使用雙軸壓出機較佳。填充材(B)之添加方法,並無特別之限定,可在壓出機中,由加料斗、或使用側加料機添加之方法。
本發明之樹脂組成物,可以:射出成形、壓縮成形、壓出成形、轉注成形、片狀成形等一般已知之熔融成形法成形為設定之形狀而成為成形體。
本發明之LED照明裝置用框體,由成形性之觀點而言,以使用射出成形法成形較佳。射出成形機方面,並無特別之限定,可舉如:螺桿軸向式射出成形機、柱塞式射出成形機。在射出成形機之筒內加熱熔融的樹脂組成物,係於每次射出成形計量,再於模具內以熔融狀態射出,在設定之形狀下使其冷卻、硬化後,再將成形體由模具取出。射出成形時樹脂之溫度,必須在樹脂組成物之熔點以上,以未達(熔點+100℃)為佳。
本發明之樹脂組成物,可使用在:以行動電子機器框體及LED照明裝置用框體為首,至半導體元件、電阻等之密封材料;接頭、插座、繼電器零件、線圈架、光學讀取
頭、共振器、電腦關連零件等之電器/電子零件;VTR、電視、電熨斗、空調、音響、吸塵器、冰箱、電鍋、照明器具等之家庭電器製品零件;散熱片及吸熱器、風扇機等使源自電子零件之熱散逸至外部之散熱零件材料;電燈插座、燈反光板、燈罩等之照明器具零件;光碟、雷射光碟(註冊商標)、揚聲器等之音響製品零件;光纖用多光纖插針裝置、行動電話、固定電話、傳真機、數據機等之通信機器零件;分離刮板、加熱筒等之影印機、印刷機關連零件;葉輪、風扇齒輪、齒輪、軸承、馬達零件及外殼等之機械零件;汽車用組件零件、引擎零件、引擎箱內零件、電器裝置零件、車內裝置零件等之汽車零件;微波爐用鍋、耐熱餐具等之烹飪用器具;飛航器、太空船、太空船機器用零件;感測器類零件等之成形。
其次再以實施例具體說明本發明,惟本發明並不限定於此。又,在以下之實施例及比較例中,各種性質係以如下方法進行測定、評定。
(1)酸價
松脂(C)係依照JIS規格K 5902中所記載之方法測定。
(2)軟化溫度
係依照JIS-7206:1999中所記載之方法測定。
(3)密度
係以電子比重計(日本京都電子工業公司製造),在溫度20℃下測定。
(4)條式流動長度(bar-flow length)
係將充分乾燥之樹脂組成物,以裝有寬度20mm、厚度1mm之條式流動試驗模具(渦狀)之射出成形機(日本日精樹脂工業公司製造:NEX 110-12E型)射出成形10次,以其平均為其條式流動長度。筒溫度、模具溫度,係如表中所示之溫度,射出壓力為150MPa。
(3)熔融黏度
樹脂組成物之粒子係使用降下式流速測試儀(日本島津製作所製造),以如表中所記載之溫度測定熔融黏度。孔板係使用直徑1mm×長度10mm者。
(6)彎曲強度、彎曲彈性係數
使用射出成形機(日本日精樹脂工業公司製造:NEX 110-12E),以如表中所記載之溫度條件,將充分乾燥之樹脂組成物射出成形,製作成ISO規格3167中所記載之多目的試驗片A型。之後以得到之試驗片依照ISO規格178中所記載之方法測定。
(7)荷重變形溫度(DTUL)
使用上述(6)中所製作之試驗片,依照ISO規格75-1中所記載之方法測定,測定其負載1.8MPa時之荷重變形溫度。
(8)熱傳導率
熱傳導率λ,係由以下方法求出之熱擴散率α、密度ρ及比熱Cp,再以下式計算其乘積而得者。
λ=α‧ρ‧Cp
λ:熱傳導率(W/(m‧K))
α:熱擴散率(m2/sec)
ρ:密度(g/cm3)
Cp:比熱(J/g‧K)
熱擴散率α,係對以如上述(6)中所製作之試驗片的樹脂流動之方向及厚度方向,使用雷射瞬態法熱係數測定儀TC-7000(ULVAC理工公司製造)測定。密度ρ係使用電子比重計ED-120T(Mirage貿易公司製造)測定。比熱Cp係使用示差掃描熱量分析儀DSC-7(Perkin Elmer公司製造),以昇溫速度10℃/分鐘之條件測定。
(9)溢流性
製作如上述(6)中之試驗片100個後,再以目視觀察成形體表面及模具表面有無附著物。
○:任一者均未見到附著物。
×:有些見到附著物。
(10)成形性
將充分乾燥之樹脂組成物,使用射出成形機(日本日精樹脂工業公司製造:NEX 110-12E)進行射出成形,製作成為如第2圖所示構造之樹脂製框體3,再以目視觀察此時之外觀。如第2圖所示之樹脂製框體3,係使用於如第1圖所示之LED電燈者。如第1圖所示,樹脂製框體3中,係裝設LED組裝基板,該裝設部再以透光性外蓋覆蓋。
○:未見到無樹脂充填之部分。
△:部分未充填樹脂,但可進行如下述(11)之放熱性評定。
×:部分未充填樹脂,且無法提供進行如下述(11)之放熱性評定。
(10)放熱性
對上述(10)中所製作之樹脂製框體3,如第2圖所示設置陶瓷加熱器4,在施加設定之電壓20分鐘後,再以K型熱電偶測定加熱器之表面溫度以評定其放熱性。表面溫度越低係表示其放熱性越佳。又,陶瓷加熱器4,係以其LED電燈所使用之消耗電力為3W等級之LED組裝而設定,而使用消耗電力3W者,為使樹脂製框體3與陶瓷加熱器4之間之接觸熱電阻減小又再以熱傳導性脂(grease)(Arctic Silver公司製造陶瓷脂AS-04,熱傳導率5.1W/mK)薄層塗布。另外在所製作之樹脂製框體3中有未填充樹脂之部分,無法進行放熱性評定試驗者係以×記載。
本發明之實施例及比較例中所使用之原料如下所示。
(1)聚醯胺樹脂(A1)
‧PA6:由ε-己內酯之聚合得到之聚醯胺6(相對黏度1.9,密度1.13g/cm3)
‧PA66:由六亞甲基二胺與已二酸之聚合而得到之聚醯胺66(相對黏度2.8,密度1.14g/cm3)
(2)脂族聚酯樹脂(A2)
‧PLA1:聚乳酸(Nature Works公司製造,PLA 6251D,熔點165℃,密度1.24g/cm3)
‧PLA2:聚乳酸(Unitika公司製造,TERRAMAC TE-7003,熔點165℃,密度1.25g/cm3)
(3)半芳香族聚酯樹脂(A3)
‧PBT:聚對苯二甲酸丁二酯(WinTech Polymer公司製造,DURANEX 500FP,密度1.31g/cm3)
‧PET:聚對苯二甲酸乙二酯(Unitika公司製造,SA-1206,密度1.35g/cm3)
(4)其他樹脂
‧PP:聚丙烯(日本Polypropylene公司製造,SA 08,密度0.9g/cm3)
(5)填充材(B)
‧GF:玻璃纖維(Owens Corning公司製造,平均纖維徑10μm,平均纖維長度3mm,密度2.50g/cm3)
‧TC:鱗片狀滑石粉(日本滑石粉公司製造,平均粒徑23μm,熱傳導率5至10W/(m‧K),密度2.70g/cm3)
‧MgO:球狀氧化鎂(Tateho化學工業公司製造,平均粒徑30μm,熱傳導率50W/(m‧K),密度3.58g/cm3)
‧BN:六方晶系鱗片狀氮化硼(日本電氣化學公司製造,平均粒徑15μm,熱傳導率210W/(m‧K),密度2.26g/cm3)
‧AL:球狀氧化鋁(Micron公司製造,平均粒徑50μm,熱傳導率36W/(m‧K),密度3.98g/cm3)
‧GrA:鱗片狀石墨(日本石墨工業公司製造,平均粒徑40μm,熱傳導率100W/(m‧K),密度2.25g/cm3)
‧GrB:鱗片狀石墨(日本石墨工業公司製造,平均粒徑130μm,熱傳導率100W/(m‧K),密度2.25g/cm3)
‧Ti:氧化鈦(日本石原產業公司製造,TIPAQUE PF-728,平均粒徑:0.21μm,密度4.5g/cm3)
‧Sb:三氧化銻(日本精鑛公司製造,PATOX-M,密度5.2g/cm3)
(6)松脂(C)
‧C1:順丁烯二酸化松脂(日本荒川化學工業公司製造,MALKYD No.31,酸價188mgKOH/g,軟化溫度141℃)
‧C2:順丁烯二酸化松脂(日本荒川化學工業公司製造,MALKYD No.32,酸價138mgKOH/g,軟化溫度133.5℃)
‧C3:順丁烯二酸化松脂(日本荒川化學工業公司製造,MALKYD No.33,酸價317mgKOH/g,軟化溫度153℃)
‧C4:順丁烯二酸化松脂(日本荒川化學工業公司製造,MALKYD 3002,酸價107mgKOH/g,軟化溫度170℃)
‧C5:順丁烯二酸化松脂(日本荒川化學工業公司製造,PINECRYSTAL KE-604,酸價237mgKOH/g,軟化溫度129℃)
‧C6:順丁烯二酸化松脂(日本荒川化學工業公司製造,MALKYD No.8,酸價38mgKOH/g,軟化溫度133℃)
‧C7:松酯(日本荒川化學工業公司製造,PENSEL D-135,酸價13mgKOH/g,軟化溫度140℃)
‧C8:松酯(日本荒川化學工業公司製造,SUPER ESTER S-100,酸價3mgKOH/g,軟化溫度100.5℃)
(7)可塑劑
‧HB:對羥苯甲酸烷酯(日本花王公司製造,EXPAREL HD-PB,液體)
‧ADF:低分子量苯乙烯-丙烯酸寡聚物(BASF公司製造,JONCRYL ADF-1300,固體)
(8)添加劑
‧FR:溴系阻燃劑(ICL-IP公司製造,F-2400)
在雙軸壓出機(日本東芝機械公司製造之TEM 26SS,螺桿徑26mm)之主加料斗中,供給22質量份之聚醯胺6(PA6)、78質量份之鱗片狀滑石粉(TC)、及2質量份之松脂(C1),之後於260℃下進行熔融混拌,在以股狀壓出並冷卻硬化後,將其切斷成粒狀即得樹脂組成物。
其次使用射出成形機(日本日精樹脂工業公司製造:NEX 110-12E型)在筒溫度280℃、模具溫度100℃下將該樹脂組成物射出成形,即可得到評定用之成形體。該得到之成形體的評定結果如表1所示。在混拌及射出成形操作時,並未觀測到揮發氣體發生。
除樹脂組成及成形條件變更如表1至6以外,以如實施例1同樣操作即可得到樹脂組成物及成形體。又,在填充材使用玻璃纖維時,玻璃纖維係由側加料機在中途供給。所得到之成形體的評定結果如表1至6所示。
如表1至4所示,本發明之樹脂組成物,其條式流動長度加長,熔融黏度降低,成形加工性優異,且得到之成形體,在可維持優良之機械特性(彎曲強度、彎曲彈性係數)之同時,溢流性亦良好,且製作之框體形狀的成形體‧放熱性優異。
實施例18、19、35、60至65,其熱可塑性樹脂(A)與填充材(B)之容量比(A/B)係在35/65以下,相對於熱可塑性樹脂(A),填充材(B)之容量比高時,藉由使用酸價高之松脂(C),而可得到成形加工性優良之樹脂組成物。又,將實施例27與33,及實施例66與69進行比較,在使用大平均粒徑之填充材(B)的實施例33、66方面,各可得到比實施例27、69,成形加工性更為優良之樹脂組成物。
此外,在實施例41、53、72除外之實施例方面,由於使用適量熱傳導性填充材作為填充材,因而熱傳導率達0.5W/(m‧K)以上,而可得到熱傳導率高之成形體。
另一方面,如表5、6所示,在比較例1、5、7至14、17、20、24、25、28、30至37中,由於樹脂組成物不含松脂(C)、或松脂(C)之含量少,因而條式流動長度變短,熔融黏度變高,成形加工性變差。
在比較例2至4、18、19、26、27、40中,由於使用之松脂的酸價低,使其條式流動長度變短,熔融黏度變高,成形加工性變差。此外,在比較例40中,由於使用之松脂的軟化溫度低,而可觀察到所得到之成形體的荷重變形溫
度降低。
在比較例6、21、29中,由於松脂(C)之含量多,而可觀察到所得到之成形體彎曲強度及彎曲彈性係數降低。
在比較例15、16、22、23、38、39中,在取代松脂(C)而使用可塑劑時,其成形加工性並無問題,惟所得到之成形體,彎曲強度及彎曲彈性係數均降低,且成形體表面及模具表面有附著物,溢流性亦差。
比較例41至43,其熱可塑性樹脂係使用聚丙烯,惟並無法觀察到在聚丙烯中配合松脂可得到之加工性改善效果。
1‧‧‧透光性蓋
2‧‧‧LED組裝基板
3‧‧‧樹脂製框體
Claims (9)
- 一種熱可塑性樹脂組成物,其係含有熱可塑性樹脂(A)、填充材(B)及松脂(C)者,且熱可塑性樹脂(A)為聚醯胺樹脂(A1)、脂族聚酯樹脂(A2)或半芳香族聚酯樹脂(A3),相對於熱可塑性樹脂(A)及填充材(B)合計100質量份,松脂(C)之含量為0.3至5質量份,松脂(C)之酸價為60mgKOH/g以上。
- 如申請專利範圍第1項所述之熱可塑性樹脂組成物,其中,熱可塑性樹脂(A)與填充材(B)之容量比(A/B)為90/10至20/80。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之熱可塑性樹脂組成物,其中,聚醯胺樹脂(A1)為聚醯胺6或聚醯胺66。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之熱可塑性樹脂組成物,其中,脂族聚酯樹脂(A2)為聚乳酸。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之熱可塑性樹脂組成物,其中,半芳香族聚酯樹脂(A3)為聚對苯二甲酸丁二酯或聚對苯二甲酸乙二酯。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之熱可塑性樹脂組成物,其中,填充材(B)之熱傳導率為5W/(m‧K)以上。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之熱可塑性樹脂組成物,其中,填充材(B)係選自平均粒徑30μm以上之鱗片狀石墨、具六方晶系結晶構造而平均 粒徑15μm以上之鱗片狀氮化硼、平均粒徑15μm以上之滑石粉、平均粒徑30μm以上之氧化鋁、及平均粒徑30μm以上之氧化鎂之中之至少一種。
- 一種成形體,係由如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之熱可塑性樹脂組成物成形而得者。
- 如申請專利範圍第8項所述之成形體,其中,該成形體為LED照明裝置用框體。
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