TWI783728B - 玻璃纖維強化樹脂板 - Google Patents

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日商日東紡績股份有限公司
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Abstract

本發明提供即使厚度為0.5mm以下，尺寸安定性、強度、表面平滑性及生產性仍優異之玻璃纖維強化樹脂板。本發明之玻璃纖維強化樹脂板之特徵係包含具備扁平剖面形狀之短徑D S於4.5~12.0μm之範圍內，長徑D L於20.0~50.0μm之範圍內的玻璃纖維與非晶性熱塑性樹脂，且厚度為0.5mm以下，玻璃纖維之數平均纖維長度L於50~400μm之範圍內，玻璃纖維含有率C於25.0~55.0質量%之範圍內，前述D S、D L、L及C滿足下述式(1)， 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦1.22…(1)。

Description

玻璃纖維強化樹脂板
本發明係有關玻璃纖維強化樹脂板。
以往，配合攜帶電子機器等之輕薄短小化，對於攜帶用電子機器中作為構件之玻璃纖維強化樹脂成形品，謀求輕薄短小之同時，亦謀求尺寸安定性高。針對前述玻璃纖維強化樹脂成形品中之高的尺寸安定性，得知藉由使用具備扁平剖面形狀之玻璃纖維，而使玻璃纖維強化聚碳酸酯之尺寸異向性變少(例如：參見專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-040555
[發明欲解決之課題]
然而，即使於使用具備扁平剖面形狀之玻璃纖維之情況，於厚度為0.5mm以下之情況會有玻璃纖維強化樹脂板之尺寸安定性惡化之缺點。又，於欲改善玻璃纖維強化樹脂板之尺寸安定性時，會有玻璃纖維強化樹脂板之強度、表面平滑性或生產性降低之缺點。
本發明之目的係提供解決該缺點，且即使厚度為0.5mm以下，尺寸安定性、強度、表面平滑性及生產性均優異之玻璃纖維強化樹脂板。 [用以解決課題之手段]
為了達成該目的，本發明之玻璃纖維強化樹脂板之特徵係包含具備扁平剖面形狀之短徑D S於4.5~12.0μm之範圍內，長徑D L於20.0~50.0μm之範圍內的玻璃纖維與非晶性熱塑性樹脂，且厚度為0.5mm以下的玻璃纖維強化樹脂板，該玻璃纖維之數平均纖維長度L於50~400μm之範圍內，玻璃纖維含有率C於25.0~55.0質量%之範圍內，前述D S、D L、L及C滿足下述式(1)， 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦1.22…(1)。
本發明之玻璃纖維強化樹脂板係包含具備扁平剖面形狀之玻璃纖維及非晶性熱塑性樹脂，且厚度為0.5mm以下之玻璃纖維強化樹脂板，藉由使前述玻璃纖維之短徑D S於4.5~12.0μm之範圍內，長徑D L於20.0~50.0μm之範圍內，且數平均纖維長度L於50~400μm之範圍內，前述玻璃纖維強化樹脂板之玻璃纖維含有率C於25.0~55.0質量%之範圍內，且前述D S、D L、L及C滿足上述式(1)，可獲得優異的尺寸安定性、強度、表面平滑性及生產性。
於此，前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之尺寸安定性優異，意指0.4mm之厚度時之翹曲為1.20mm以下。又，前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之強度優異，意指針對與前述玻璃纖維強化樹脂板相同組成之玻璃纖維強化樹脂組成物使用依據JIS K 7165:2008之A型啞鈴型試驗片(厚度4mm)，藉由依據JIS K 7171:2016之靜態拉伸試驗測定之彎曲強度為150MPa以上。又，前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之表面平滑性優異，意指針對與前述玻璃纖維強化樹脂板相同組成之玻璃纖維強化樹脂組成物，使用長80mm×寬60mm×厚度2mm之平板試驗片，依據JIS B 0601:1982測定之算術平均粗糙度Ra為0.45μm以下。又，前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之生產性優異，意指構成該玻璃纖維強化樹脂板之玻璃纖維強化樹脂組成物之流動性指標為90%以下。流動性指標將於後述。
又，本發明之玻璃纖維強化樹脂板較佳包含短徑D S於4.8~11.5μm之範圍內，長徑D L於29.0~48.0μm之範圍內，且數平均纖維長度L於150~390μm之範圍內之玻璃纖維，前述玻璃纖維含有率C於30.0~50.0質量%之範圍內，前述D S、D L、L及C滿足下述式(2)。 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.94 …(2)
本發明之玻璃纖維強化樹脂板藉由使前述玻璃纖維之短徑D S於4.8~11.5μm之範圍內，長徑D L於29.0~48.0μm之範圍內，且數平均纖維長度L於150~390μm之範圍內，前述玻璃纖維強化樹脂板之玻璃纖維含有率C於30.0~50.0質量%之範圍內，且前述D S、D L、L及C滿足上述式(2)，而可獲得更優異之尺寸安定性、優異強度、更優異之表面平滑性及優異之生產性。
此處，前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之尺寸安定性更優異，意指0.4mm之厚度時之翹曲為1.00mm以下。前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之表面平滑性更優異，意指前述算術平均粗糙度Ra為0.40μm以下。
又，本發明之玻璃纖維強化樹脂板更佳包含短徑D S於5.0~11.0μm之範圍內，長徑D L於30.0~44.0μm之範圍內，數平均纖維長度L於170~380μm之範圍內的玻璃纖維，前述玻璃纖維含有率C於35.0~47.5質量%之範圍內，前述D S、D L、L及C滿足下述式(3)， 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.70…(3)。
本發明之玻璃纖維強化樹脂板藉由使前述玻璃纖維之短徑D S於5.0~11.0μm之範圍內，長徑D L於30.0~44.0μm之範圍內，數平均纖維長度L於170~380μm之範圍內，前述玻璃纖維強化樹脂板之玻璃纖維含有率C於35.0~47.5質量%之範圍內，前述D S、D L、L及C滿足上述式(3)，而可獲得更優異之尺寸安定性、更優異之強度、更優異之表面平滑性及優異之生產性。
此處，前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之尺寸安定性更優異，意指0.4mm之厚度時之翹曲為0.95mm以下。前述所謂玻璃纖維強化樹脂板強度更優異，意指前述彎曲強度為200MPa以上。
又，本發明之玻璃纖維強化樹脂板進而更佳包含短徑D S於5.0~6.5μm之範圍內，長徑D L於30.0~36.0μm之範圍內，數平均纖維長度L於180~290μm之範圍內的玻璃纖維，前述玻璃纖維含有率C於40.0~45.0質量%之範圍內，前述D S、D L、L及C滿足下述式(4)， 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.52…(4)。
本發明之玻璃纖維強化樹脂板藉由使前述玻璃纖維之短徑D S於5.0~6.5μm之範圍內，長徑D L於30.0~36.0μm之範圍內，數平均纖維長度L於180~290μm之範圍內，前述玻璃纖維強化樹脂板之玻璃纖維含有率C於40.0~45.0質量%之範圍內，且前述D S、D L、L及C滿足上述式(4)，而可獲得特別優異之尺寸安定性、進而更優異之強度、進而更優異之表面平滑性及優異的生產性。
此處，前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之尺寸安定性特別優異，意指0.4mm之厚度時之翹曲為0.90mm以下。前述所謂玻璃纖維強化樹脂板之表面平滑性進而更優異，意指前述算術平均粗糙度Ra為0.38μm以下。
又，本發明之玻璃纖維強化樹脂板中，作為前述非晶性熱塑性樹脂，例如可使用聚碳酸酯。
接著，針對本發明之實施形態進一步詳細說明。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板係包含具備扁平剖面形狀之玻璃纖維與樹脂之成形品。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中，形成前述玻璃纖維之玻璃的玻璃組成無特別限定。本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中，成為玻璃纖維之玻璃組成，可舉例最廣泛使用之E玻璃組成、高強度高彈性模數玻璃組成、高彈性模數易製造性玻璃組成及低介電係數低介電損耗正切玻璃組成。基於提高玻璃纖維強化樹脂板之強度之觀點，玻璃纖維之玻璃組成較佳為前述高強度高彈性模數玻璃組成，或高彈性模數易製造性玻璃組成。基於使玻璃纖維強化樹脂板之介電係數及介電損耗正切降低，使通過玻璃纖維強化樹脂板之高頻率信號之傳送損失降低之觀點，玻璃纖維之玻璃組成較佳為前述低介電係數低介電損耗正切玻璃組成。
E玻璃組成係包含相對於玻璃纖維之全量於52.0~56.0質量%之範圍內之SiO 2、於12.0~16.0質量%之範圍內之Al 2O 3、合計20.0~25.0質量%之範圍內之MgO及CaO、與5.0~10.0質量%之範圍之B 2O 3之組成。
高強度高彈性模數玻璃組成係包含相對於玻璃纖維全量於60.0~70.0質量%之範圍內之SiO 2、於20.0~30.0質量%之範圍內之Al 2O 3、於5.0~15.0質量%之範圍內之MgO、於0~1.5質量%之範圍內之Fe 2O 3、及合計於0~0.2質量%之範圍內之Na 2O、K 2O及Li 2O之組成。
高彈性模數易製造性玻璃組成係包含相對於玻璃纖維全量於57.0~60.0質量%之範圍內之SiO 2、於17.5~20.0質量%之範圍內之Al 2O 3、於8.5~12.0質量%之範圍內之MgO、於10.0~13.0質量%之範圍內之CaO及於0.5~1.5質量%之範圍內之B 2O 3，且包含合計98.0質量%以上之SiO 2、Al 2O 3、MgO及CaO之組成。
低介電係數低介電損耗正切玻璃組成係包含相對於玻璃纖維全量於48.0~62.0質量%之範圍內之SiO 2、於17.0~26.0質量%之範圍內之B 2O 3、於9.0~18.0質量%之範圍內之Al 2O 3、於0.1~9.0質量%之範圍內之CaO、於0~6.0質量%之範圍內之MgO、合計於0.05~0.5質量%之範圍內之Na 2O、K 2O及Li 2O、於0~5.0質量%之範圍內之TiO 2、於0~6.0質量%之範圍內之SrO、合計於0~3.0質量%之範圍內之F 2及Cl 2、及於0~6.0質量%之範圍內之P 2O 5之組成。
前述玻璃組成之各成分之含量測定，針對輕元素的Li係使用ICP發光分光分析裝置，其他元素則使用波長分散型螢光X射線分析裝置進行。作為測定方法，有如下方法。將玻璃纖維切成適當大小後，放入鉑坩堝，於電爐中於1550℃之溫度保持6小時，邊施加攪拌邊熔融，獲得均質熔融玻璃。此處，於玻璃纖維表面附著有機物之情況，或玻璃纖維主要作為強化材料包含於有機物(樹脂)中之情況，例如以300~650℃之馬弗爐加熱2~24小時左右等，去除有機物之後使用。其次，將所得熔融玻璃流出至碳板上，製作玻璃碎屑後，進行粉碎而粉末化，獲得玻璃粉末。針對輕元素的Li，將前述玻璃粉末以酸加熱分解後，使用ICP發光分光分析裝置定量分析。其他元素係將前述玻璃粉末於加壓機中成形為圓盤狀後，使用波長分散型螢光X射線分析裝置定量分析。該等定量分析結果進行氧化物換算，計算各成分之含量及總量，自該等數值可求出前述各成分之含量(質量%)。
具備前述玻璃組成之玻璃纖維，可按如下製造。首先，將調整為前述組成之玻璃原料(玻璃批料)供給於熔融爐，以例如1450~1550℃範圍之溫度熔融。接著，將熔融之玻璃批料(熔融玻璃)自經控制於特定溫度之襯套的1~30000個噴嘴尖拉出，藉由急冷形成玻璃絲。接著，對形成之玻璃絲，使用塗佈裝置的敷料器塗佈集束劑或黏合劑，使用集束靴，邊將玻璃絲1~30000根集束，邊使用捲繞機，以高速捲取於管上，可獲得玻璃纖維。
此處，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板所用之具備扁平剖面形狀之玻璃纖維可藉由將前述噴嘴尖設為具有非圓形狀，具有使熔融玻璃急冷之突起部與切口部者，藉由控制溫度條件而獲得。且，藉由調整噴嘴尖之直徑、捲取速度以及溫度條件等，可調整玻璃纖維之短徑及長徑。例如，藉由提高捲取速度，可減小短徑及長徑，藉由降低捲繞速度，可增大短徑及長徑。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板所用之具備扁平剖面形狀之玻璃纖維，係短徑D S為4.5~12.0μm，較佳為4.8~11.5μm，更佳為5.0~11.0μm，又更佳為5.0~6.5μm之範圍內，長徑D L為20.0~50.0μm，較佳為29.0~48.0μm，更佳為30.0~44.0μm，又更佳為33.0~36.0μm之範圍內。前述長徑D L相對於短徑D S之比(D L/D S)例如為3.5~9.0之範圍內，較佳為4.5~8.0之範圍內，更佳為5.0~8.0之範圍內，又更佳為5.5~6.5之範圍內。且，前述扁平剖面形狀較佳為橢圓形狀或長圓形狀，更佳為長圓形狀。此處，所謂長圓形狀係於長方形之兩端具有半圓狀之形狀或與其類似之形狀。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板所用之具備扁平剖面形狀之玻璃纖維的換算纖維徑，例如於11.0~32.0μm之範圍內，較佳於12.0~22.0μm之範圍內，更佳於12.5~20.0μm之範圍內，又更佳於13.5~18.0μm之範圍內。此處，所謂換算纖維徑意指具有與具備扁平剖面形狀的玻璃纖維的剖面積相同的剖面積，而具備圓形剖面之玻璃纖維的直徑。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中具備扁平剖面形狀之玻璃纖維的短徑D S及長徑D L，例如可按如下算出。首先，研磨玻璃纖維強化樹脂板之剖面，其次，使用電子顯微鏡，針對玻璃絲100根以上，將通過玻璃絲剖面之大致中心的最長邊設為長徑D L，將與該長徑D L於玻璃絲剖面的大致中心正交的邊設為短徑D S，測定各長度，求得該等之平均值而算出。
且，玻璃纖維通常係將複數根玻璃絲集束而形成，但於玻璃纖維強化樹脂板中，係藉由經過成形加工而解開前述集束，以玻璃絲之狀態，分散存在於玻璃纖維強化樹脂板中。 此處，作為本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中具備扁平剖面形狀之玻璃纖維成形加工前之較佳形態，可舉例為構成玻璃纖維之玻璃絲的根數(集束根數)較佳為1~20000根，更佳為50~10000根，又更佳為1000~8000根之範圍的數，且切斷為玻璃纖維(亦稱為玻璃纖維束或玻璃線)之長度較佳為1.0~100.0mm，更佳為1.2~51.0mm，又更佳為1.5~30.0mm，特佳為2.0~15.0mm，最佳為2.3~7.8mm之範圍之長度的短纖維。
又，作為本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中之具備扁平剖面形狀之玻璃纖維成形加工前可採用之形態，除了短纖維以外，例如可舉例粗紗及短切纖維。前述粗紗係構成玻璃纖維之玻璃絲的根數為10~30000根之範圍的數，不進行切斷之粗紗者。前述短切纖維係構成玻璃纖維之玻璃絲的根數於1~20000根之範圍的數，藉由球磨機或亨歇爾混合機等之習知方法粉碎為長0.001~0.900mm之範圍者。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中，玻璃纖維係，基於提高玻璃纖維與樹脂之接著性、提高玻璃纖維與樹脂或無機材料之混合物中之玻璃纖維之均一分散性等之目的，其表面可經有機物被覆。作為此等有機物，可舉例為胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂、改質聚丙烯，特別是羧酸改質聚丙烯、(聚)羧酸，特別是馬來酸與不飽和單體之共聚物等之樹脂，或矽烷偶合劑。
又，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中，玻璃纖維亦可經除了該等樹脂或矽烷偶合劑以外，亦包含潤滑劑、界面活性劑等之組成物被覆。此等組成物，以未被組成物被覆之狀態之玻璃纖維之質量為基準，以0.1~2.0質量%之比例被覆玻璃纖維。
且，藉由有機物被覆玻璃纖維，例如可在玻璃纖維之製造步驟中，使用輥型敷料機等之習知方法，將包含前述樹脂、前述矽烷偶合劑或組成物之溶液的前述集束劑或黏合劑塗佈於玻璃纖維上，然後，將前述樹脂、前述矽烷偶合劑或前述組成物之溶液所塗佈之玻璃纖維乾燥而進行。
此處，作為矽烷偶合劑可舉例為胺基矽烷、氯矽烷、環氧矽烷、巰基矽烷、乙烯基矽烷、丙烯酸矽烷、陽離子矽烷。前述矽烷偶合劑可單獨使用該等化合物，亦可併用2種以上。
作為胺基矽烷可舉例為γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-N’-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基矽烷等。 作為氯矽烷可舉例為γ-氯丙基三甲氧基矽烷等。 作為環氧矽烷可舉例為γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等。
作為巰基矽烷可舉例為γ-巰基三甲氧基矽烷等。 作為乙烯基矽烷可舉例為乙烯基三甲氧矽烷、N-β-(N-乙烯基苄基胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧矽烷等。 作為丙烯酸矽烷可舉例為γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等。 作為陽離子矽烷可舉例為N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷鹽酸鹽、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧矽烷鹽酸鹽等。
作為潤滑劑可舉例為改質矽油、動物油及該等之氫化物、植物油及該等之氫化物、動物性蠟、植物性蠟、礦物系蠟、高級飽和脂肪酸與高級飽和醇之縮合物、聚伸乙基亞胺、聚烷基聚胺烷基醯胺衍生物、脂肪酸醯胺、四級銨鹽。前述潤滑劑可將該等單獨使用，亦可併用2種以上。
作為動物油可舉例為牛脂等。 作為植物油，可舉例為大豆油、椰子油、菜籽油、棕櫚油、蓖麻油等。 作為動物性蠟，可舉例為蜜蠟、羊毛脂等。 作為植物性蠟，可舉例為小燭樹蠟、棕櫚蠟等。 作為礦物性蠟，可舉例為勘地里拉蠟、巴西棕櫚蠟等。
作為高級飽和脂肪酸與高級飽和醇之縮合物，可舉例為月桂基硬脂酸酯等之硬脂酸酯等。 作為脂肪酸醯胺可舉例為二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、四伸乙基五胺等之聚伸乙基聚胺、與月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸等之脂肪酸之脫水縮合物等。
作為4級銨鹽可舉例為氯化月桂基三甲基銨等之烷基三甲基銨鹽等。 作為界面活性劑可舉例為非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、兩性界面活性劑。前述界面活性劑可單獨使用該等，亦可併用2種以上。
作為非離子系界面活性劑，可舉例為環氧乙烷環氧丙烷烷基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯-嵌段共聚物、烷基聚氧乙烯-聚氧丙烯-嵌段共聚物醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸單酯、聚氧乙烯脂肪酸二酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯環氧乙烷加成物、聚氧乙烯蓖麻油醚、硬化蓖麻油環氧乙烷加成物、烷基胺環氧乙烷加成物、脂肪酸醯胺環氧乙烷加成物、甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、多元醇烷基醚、脂肪酸烷醇醯胺、乙炔二醇、乙炔醇、乙炔二醇之環氧乙烷加成物、乙炔醇之環氧乙烷加成物等。
作為陽離子系界面活性劑，可舉例為氯化烷基二甲基苄基銨、氯化烷基三甲基銨、烷基二甲基乙基銨乙基硫酸酯、高級烷基胺乙酸鹽、高級烷基胺鹽酸鹽等、對高級烷基胺之環氧乙烷加成物、高級脂肪酸與聚伸烷基聚胺之縮合物、高級脂肪酸與烷醇胺之酯鹽、高級脂肪酸醯胺之鹽、咪唑啉型陽離子性界面活性劑、烷基吡啶鎓鹽等。
作為陰離子系界面活性劑，可舉例為高級醇硫酸酯鹽、高級烷基醚硫酸酯鹽、α-烯烴硫酸酯鹽、烷基苯磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、脂肪酸鹵化物與N-甲基牛磺酸之反應生成物、磺基琥珀酸二烷基酯鹽、高級醇磷酸酯鹽、高醇環氧乙烷加成物之磷酸酯鹽等。
作為兩性界面活性劑，可舉例為烷基胺基丙酸鹼金屬鹽等之胺基酸型兩性界面活性劑、烷基二甲基甜菜鹼等之甜菜鹼型、咪唑啉型兩性界面活性劑等。
接著，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板所含之前述樹脂，係非晶性熱塑性樹脂，可舉例例如聚碳酸酯、聚伸苯醚、改質聚伸苯醚、聚苯乙烯、聚丙烯腈、苯乙烯/丙烯腈共聚物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚芳酯、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚苯并咪唑、聚碸、聚醚碸、聚苯碸、聚氯乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等，但較佳為聚碳酸酯。
作為前述聚碳酸酯，可舉例使二羥基二芳基化合物與碳酸二苯酯等之碳酸酯於熔融狀態反應之酯交換法獲得之聚合物，或藉由二羥基芳基化合物與光氣反應之光氣法獲得之聚合物。
作為前述聚伸苯醚可舉例聚(2,3-二甲基-6-乙基-1,4-苯醚)、聚(2-甲基-6-氯甲基-1,4-伸苯醚)、聚(2-甲基-6-羥乙基-1,4-苯醚)、聚(2-甲基-6-正丁基-1,4-伸苯醚)、聚(2-乙基-6-異丙基-1,4-伸苯醚)、聚(2-乙基-6-正丙基-1,4-伸苯醚)、聚(2,3,6-三甲基-1,4-伸苯醚)、聚[2-(4’-甲基苯基)-1,4-伸苯醚]、聚(2-溴-6-苯基-1,4-伸苯醚)、聚(2-甲基-6-苯基-1,4-伸苯醚)、聚(2-苯基-1,4-伸苯醚)、聚(2-氯-1,4-伸苯醚)、聚(2-甲基-1,4-伸苯醚)、聚(2-氯-6-甲基-1,4-伸苯醚)、聚(2-氯-6-溴-1,4-伸苯醚)、聚(2,6-二-正丙基-1,4-伸苯醚)、聚(2-甲基-6-異丙基-1,4-伸苯醚)、聚(2-氯-6-甲基-1,4-伸苯醚)、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-伸苯醚)、聚(2,6-二溴-1,4-伸苯醚)、聚(2,6-二氯-1,4-伸苯醚)、聚(2,6-二乙基-1,4-伸苯醚)、聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯乙醚)等。
作為前述改質聚伸苯醚，可舉例聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯基)醚與聚苯乙烯之聚合物合金、聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯基)醚與苯乙烯/丁二烯共聚物之聚合物合金、聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯基)醚與苯乙烯/順丁烯二酸酐共聚物之聚合物合金、聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯基)醚與聚醯胺之聚合物合金、聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯基)醚與苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物之聚合物合金、於前述聚伸苯醚之聚合物鏈末端導入胺基、環氧基、羧基、苯乙烯基等之官能基者、於前述聚伸苯醚之聚合物鏈側鏈導入胺基、環氧基、羧基、苯乙烯基、甲基丙烯基等之官能基者等。
作為前述聚苯乙烯，可舉例具有雜排構造之雜排聚苯乙烯之廣泛使用之聚苯乙基(GPPS)、對GPPS加入橡膠成分之耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)、具有對排構造之對排聚苯乙烯等。
作為前述聚氯乙烯，可舉例藉由以往習知之乳化聚合法、懸浮聚合法、微懸浮聚合法、塊狀聚合法等之方法聚合之氯乙烯均聚物，或氯乙烯與可共聚之單體之共聚物，或對聚合物接枝聚合氯乙烯單體之接枝共聚物等。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板可藉由例如將由具備前述扁平剖面形狀之玻璃纖維的玻璃絲集束而成之具備特定長度之短纖維與前述樹脂以雙軸混練機混練，使用所得之樹脂顆粒進行射出成形而獲得。且，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板可使用下述習知成形方法而獲得：射出壓縮成形法、二色成形法、中空成形法、發泡成形法(包含超臨界流體發泡成形法)、嵌入成形法、模內塗佈成形法、擠出成形法、薄片成形法、熱成形法、旋轉成形法、積層成形法、加壓成形法、吹塑成形法、沖壓成形法、吹脹法、手動積層法、膨脹法、樹脂轉模成形法、薄片模製混合法、塊體模製混合法、抽拉法、纖絲捲繞法等。如上所述獲得之本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板的形狀可為平板、具有孔或凹凸的平板、或具有曲面或彎曲的板。此處，作為具有曲面或彎曲之板的一態樣，包含中空圓筒體、中空多角柱及箱子。
且本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板之厚度為0.5mm以下之範圍，較佳為0.4mm以下之範圍，更佳為0.1~0.4mm之範圍，又更佳為0.2~0.4mm之範圍，特佳為0.3~0.4mm之範圍。 此處，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板之厚度，可藉由使用測微計等之習知測定方法，針對玻璃纖維強化樹脂板中各分離之3點以上測定厚度，並予以平均而求得。
又，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板所含之前述玻璃纖維之數平均纖維長度L於50~400μm之範圍，較佳於150~300μm之範圍，更佳於170~380μm之範圍，又更佳於180~290μm之範圍，特佳於200~270μm之範圍。
此處，前述玻璃纖維之數平均纖維長度L，於本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板藉由射出成形獲得時，可藉由調整例如投入至雙軸混練機之短纖維的長度、雙軸混練機之螺桿旋轉數而控制。例如，將投入至雙軸混練機之短纖維的長度於1.0~100.0mm之範圍內調整，將投入至雙軸混練機之短纖維的長度於前述範圍內加長，可將前述玻璃纖維之數平均纖維長度L拉長，藉由將短纖維的長度於前述範圍內縮短，可縮短前述玻璃纖維之數平均纖維長度L。又，將雙軸混練時之螺桿旋轉數於10~1000rpm範圍內調整，且藉由將雙軸混練時之螺桿旋轉數於前述範圍內減小，可增長前述玻璃纖維之數平均纖維長度L，藉由將螺桿旋轉數於前述範圍內增大，可縮短前述玻璃纖維之數平均纖維長度L。 又，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板所含之前述玻璃纖維之數平均纖維長度L可藉後述實施例所示之方法算出。
又，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中，玻璃纖維含有率C於25.0~55.0質量%之範圍，較佳於30.0~50.0質量%之範圍，更佳於35.0~47.5質量%之範圍，又更佳於40.0~45.0質量%之範圍。 本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板中之玻璃纖維含有率C，可依據JIS K 7052:1999算出。
又，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板係前述玻璃纖維之短徑D S於4.5~12.0μm之範圍，長徑D L於20.0~50.0μm之範圍，數平均纖維長度L於50~400μm之範圍，前述玻璃纖維強化樹脂板之玻璃纖維含有率C於25.0~55.0質量%之範圍，且前述D S、D L、L及C滿足下述式(1)。 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦1.22 …(1)
又，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板較佳包含前述玻璃纖維之短徑D S於4.8~11.5μm之範圍，長徑D L於29.0~48.0μm之範圍，數平均纖維長度L於150~390μm之範圍之玻璃纖維，前述玻璃纖維含有率C於30.0~50.0質量%之範圍，且前述D S、D L、L及C滿足下述式(2)。 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.94 …(2)
又，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板更佳包含前述玻璃纖維之短徑D S於5.0~11.0μm之範圍，長徑D L於30.0~44.0μm之範圍，數平均纖維長度L於170~380μm之範圍之玻璃纖維，前述玻璃纖維含有率C於35.0~47.5質量%之範圍內，且前述D S、D L、L及C滿足下述式(3)。 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.70 …(3)
又，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板又更佳包含前述玻璃纖維之短徑D S於5.0~6.5μm之範圍，長徑D L於30.0~36.0μm之範圍，數平均纖維長度L於180~290μm之範圍之玻璃纖維，前述玻璃纖維含有率C於40.0~45.0質量%之範圍，且前述D S、D L、L及C滿足下述式(4)。 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.52 …(4)
進而，本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板尤其佳係前述玻璃纖維之短徑D S、長徑D L、數平均纖維長度L及玻璃纖維含有率C於各前述任意之範圍，且前述D S、D L、L及C滿足下述(5)，特佳滿足下述式(6)，最佳滿足下述式(7)。 0.32≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.42 …(5) 0.33≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.41 …(6) 0.34≦1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3≦0.40 …(7)
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂板較佳使用於智慧型手機、平板、筆記型電腦及攜帶型電腦等之攜帶用電子機器之框體及零件(主機板、框架、揚聲器、天線等)。 接著，顯示本發明之實施例、比較例及參考例。 [實施例]
[實施例1] 本實施例中，係將具備短徑D S為5.5μm，長徑D L為33.0μm，D L/D S為6.0之扁平剖面形狀且為E玻璃組成的玻璃絲經集束而成，經包含矽烷偶合劑之組成物被覆之具備3mm長之短纖維與聚碳酸酯(帝人股份有限公司製，商品名：Panlite1250Y，表1~3中記載為PC)，以螺桿旋轉數設為100rpm之雙軸混練機(芝浦機械股份有限公司製，商品名：TEM-26SS)於溫度290℃進行混練，製作玻璃纖維含有率C為40質量%之樹脂顆粒。
接著，使用本實施例所得之樹脂顆粒，藉由射出成形機(日精樹脂工業股份有限公司製，商品名：PNX60)以模具溫度130℃，射出溫度320℃進行射出成形，製作尺寸為長130mm×寬15mm×厚度0.4mm之玻璃纖維強化樹脂板(平板)。針對所得之玻璃纖維強化樹脂板(平板)，藉下述方法算出玻璃纖維之數平均纖維長度。
接著，針對本實施例製作之玻璃纖維強化樹脂板(平板)，藉下述方法，算出翹曲、射出峰值壓力，及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表1。
[玻璃纖維之數平均纖維長度] 玻璃纖維強化樹脂板之玻璃纖維的數平均纖維長度係藉由以下方法算出。首先，於650℃之馬弗爐將玻璃纖維強化樹脂板加熱0.5~24小時使有機物分解。接著，將剩餘玻璃纖維移至玻璃培養皿，使用丙酮將玻璃纖維分散於培養皿表面。接著，針對分散於培養皿表面之玻璃纖維1000根以上，使用立體顯微鏡測定纖維長度並予以平均，算出玻璃纖維之數平均纖維長度。
[0.4mm厚時之翹曲] 使用前述樹脂顆粒，藉由射出成形機(日精樹脂工業股份有限公司製，商品名：PNX60)以模具溫度130℃，射出溫度320℃進行射出成形，形成尺寸為長130mm×寬15mm×厚0.4mm之平板的翹曲測定用試驗片。將前述0.4mm厚度之翹曲測定用試驗片之一角接地於平坦面時，以卡尺測定於該平坦面接地之一角與位於對角之一角與平坦面間產生之距離。針對前述0.4mm厚之翹曲測定用試驗片之四角各接地於平坦面之情況，測定前述距離並予以平均，算出0.4mm厚時之翹曲。
[1.5mm厚時之翹曲] 使用前述樹脂顆粒，藉由射出成形機(日精樹脂工業股份有限公司製，商品名：PNX60)以模具溫度90℃，射出溫度270℃進行射出成形，形成尺寸為長80mm×寬60mm×厚1.5mm之平板作為翹曲測定用試驗片。將前述1.5mm厚之翹曲測定用試驗片之一角接地於平坦面時，以卡尺測定於該平坦面接地之一角與位於對角之一角與平坦面間產生之距離。針對前述1.5mm厚之翹曲測定用試驗片之四角各接地於平坦面之情況，測定前述距離並予以平均，算出1.5mm厚時之翹曲。
[射出峰值壓力] 使用前述樹脂顆粒，藉由射出成形機(日精樹脂工業股份有限公司製，商品名：NEX80)以模具溫度90℃，射出溫度270℃進行射出成形，測定製作依據JIS K 7165:2008之A型啞鈴型試驗片(厚度4mm)時施加於射出成形機之最大壓力。該測定進行20次以上並予以平均，算出射出峰值壓力。
[流動性指標] 除了使用具備玻璃纖維徑為11μm之圓形剖面之玻璃纖維以外，使用與具備扁平剖面形狀之玻璃纖維之情況相同組成(亦即，玻璃纖維含有率C相同)，以相同方法製作之樹脂顆粒，並以前述方法測定射出峰值壓力。以所得之射出峰值壓力為基準(100%)，算出使用具備扁平剖面形狀之玻璃纖維之樹脂組成物之射出峰值壓力相對於前述基準之比率，作為流動性指標。流動性指標之值愈小，意指樹脂組成物之流動性愈高，且玻璃纖維強化樹脂板之生產性愈優異。
[彎曲強度] 使用前述樹脂顆粒，藉由射出成形機(日精樹脂工業股份有限公司製，商品名：NEX80)以模具溫度90℃，射出溫度270℃進行射出成形，製作依據JIS K 7165:2008之A型啞鈴型試驗片(厚度4mm)。針對前述A型啞鈴型試驗片，於試驗溫度23℃之條件，使用精密萬能試驗機(島津製作所股份有限公司製，商品名：AUTOGRAPHAG-5000B)，依據JIS K 7171:2016之靜態拉伸試驗所得之測定值作為彎曲強度。
[表面平滑性] 使用前述樹脂顆粒，藉由射出成形機(日精樹脂工業股份有限公司製，商品名：NEX80)以模具溫度90℃，射出溫度270℃進行射出成形，並形成作為表面粗糙度測定用試驗片的尺寸為長80mm×寬60mm×厚2mm之平板。針對前述表面粗糙度測定用試驗片，使用表面粗糙度計(MITUTOYO股份有限公司製，商品名：小型表面粗糙度測定器Surftest SJ-301)，依據JIS B 0601:1982測定算術平均粗糙度Ra作為表面平滑性之指標。
[實施例2] 於本實施例，除了玻璃纖維含有率C為45質量%以外，與實施例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本實施例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表1。
[實施例3] 於本實施例，除了使用具備短徑D S為11.0μm，長徑D L為44.0μm，D L/D S為4.0之扁平剖面形狀之玻璃絲以外，與實施例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本實施例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表1。
[實施例4] 於本實施例，除了玻璃纖維含有率C為50質量%以外，與實施例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本實施例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表1。
[比較例1] 於本比較例，除了使用具備短徑D S為7.0μm，長徑D L為28.0μm，D L/D S為4.0之扁平剖面形狀之玻璃絲以外，與實施例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本比較例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表2。
[比較例2] 於本比較例，除了玻璃纖維含有率C為30質量%以外，與實施例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用於本比較例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表2。
[比較例3] 於本比較例，除了玻璃纖維含有率C為30質量%以外，與實施例3完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本比較例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表2。
[比較例4] 於本比較例，除了玻璃纖維含有率C為45質量%以外，與實施例3完全相同製作樹脂顆粒。 接著，使用本比較例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表2。
[比較例5] 於本比較例，除了玻璃纖維含有率C為50質量%以外，與實施例3完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本比較例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表2。
[比較例6] 於本比較例，除了使用具備短徑D S為5.5μm，長徑D L為33.0μm，D L/D S為6.0之扁平剖面形狀且為E玻璃組成之玻璃絲經集束而成，經包含矽烷偶合劑之組成物被覆之具備0.02mm長度之短纖維以外，與實施例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本比較例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表2。
[參考例1] 於本參考例，除了使用結晶性熱塑性樹脂的聚對苯二甲酸丁二酯(Polyplastics股份有限公司製，商品名：DURANEX2000，表3中記載為PBT)替代聚碳酸酯，混練時之溫度設為250℃以外，與實施例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本參考例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表3。
[參考例2] 於本參考例，除了使用結晶性熱塑性樹脂的聚對苯二甲酸丁二酯(Polyplastics股份有限公司製，商品名：DURANEX2000，表3中記載為PBT)替代聚碳酸酯，混練時之溫度設為250℃以外，與比較例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本參考例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表3。
[參考例3] 於本參考例，除了使用具備短徑D S為11.0μm，長徑D L為11.0μm，D L/D S為1.0之圓形剖面形狀之玻璃絲以外，與實施例1完全相同製作樹脂顆粒。 接著，除了使用本參考例所得之樹脂顆粒以外，與實施例1完全相同，製作玻璃纖維強化樹脂板(平板)，且與實施例1完全相同，算出玻璃纖維之數平均纖維長度、翹曲、射出峰值壓力及流動性指標，並測定彎曲強度及算術平均粗糙度Ra。結果示於表3。
Figure 02_image001
Figure 02_image003
Figure 02_image005
由表1~3可知含具備扁平剖面形狀短徑D S於4.5~12.0μm之範圍，長徑D L於20.0~50.0μm之範圍之玻璃纖維與作為非晶性熱塑性樹脂的聚碳酸酯，該玻璃纖維之數平均纖維長度L於50~400μm之範圍，玻璃纖維含有率C於25.0~55.0質量%之範圍，且1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3之值滿足前述式(1)之實施例1~4之玻璃纖維強化樹脂板，0.4mm厚時之翹曲為0.90~1.13mm而較小，即使厚度為0.5mm以下亦具備優異的尺寸安定性。進而實施例1~4之玻璃纖維強化樹脂板，彎曲強度為192~210MPa而較大，可知具備優異強度，算術平均粗糙度Ra為0.37~0.44μm而較小，可知具備優異表面平滑性，流動性指標為86.0~87.2%而較小，可知具備優異生產性。
另一方面，1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3之值未達0.32而未滿足前述式(1)之比較例1~3之玻璃纖維強化樹脂板、1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3之值超過1.22而未滿足前述式(1)之比較例4~5之玻璃纖維強化樹脂板，0.4mm厚時之翹曲為1.22~1.73mm，比實施例1~4大，可知尺寸安定性劣化，且1000×D S×D L 3×(C/100) 4/L 3之值遠大於1.22之上述比較例6之玻璃纖維強化樹脂板，彎曲強度為135MPa，比實施例1~4小，可知強度劣化。
又，包含結晶性熱塑性樹脂的聚對苯二甲酸丁二酯，且未含非晶性熱塑性樹脂之參考例1~2之玻璃纖維強化樹脂板、包含圓形剖面形狀之玻璃絲(玻璃纖維)且未含扁平剖面形狀玻璃纖維之參考例3之玻璃纖維強化樹脂板，於0.4mm厚時之翹曲為11.5~13.0mm，比實施例1~4大，可知尺寸安定性大幅劣化。

Claims (2)

  1. 一種玻璃纖維強化樹脂板，其特徵係包含具備扁平剖面形狀之短徑DS於5.5~11.0μm之範圍內，長徑DL於33.0~44.0μm之範圍內，長徑DL相對於短徑DS之比(DL/DS)於4.0~6.0之範圍內的玻璃纖維與非晶性熱塑性樹脂，且厚度為0.5mm以下的玻璃纖維強化樹脂板，該玻璃纖維之數平均纖維長度L於220~320μm之範圍內，玻璃纖維含有率C於40~50質量%之範圍內，前述DS、DL、L及C滿足下述式(1)，0.37≦1000×DS×DL 3×(C/100)4/L3≦1.16…(1)。
  2. 如請求項1之玻璃纖維強化樹脂板，其中前述非晶性熱塑性樹脂為聚碳酸酯。
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