光反射部品用基材

【課題】表面の平滑性及び剛性に優れる光反射部品用の基材を提供する。
【解決手段】液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーを含む組成物を成形する。この組成物中、液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーの合計含有量に対して、液晶ポリエステルの含有量は50〜90重量%とし、前記繊維状フィラーの含有量は2〜25重量%とし、板状フィラーの含有量は2〜40重量%とする。こうして得られる成形体を光反射部品用の基材として用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶ポリエステル組成物を成形してなる光反射部品用の基材に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光通信部品や光を制御する電気・電子部品等の光反射部品の材料としては、金属材料やガラス材料が主に用いられてきたが、近年の光反射部品の軽薄短小化に対応するには、軽量性や成形加工性の面で難がある。このため、樹脂材料への代替が盛んに検討されており、例えば、成形加工性に優れる熱可塑性のエンジニアリングプラスチックとして、ポリカーボネートやポリフェニレンサルファイドを、光反射部品用の基材の材料として用いる検討が進められている(例えば特許文献1参照)。しかしながら、ポリカーボネートやポリフェニレンサルファイドは、薄肉部を有する光反射部品用の基材の材料としては、溶融流動性が足りず、成形し難くて使用できなかったり、反射光量が多い光反射部品用の基材の材料としては、耐熱性が足りず、熱変形し易くて使用できなかったりすることがある。
【0003】
これに対し、液晶ポリエステルは、分子が剛直なため溶融状態でも絡み合いを起こさず結晶状態を有するポリドメインを形成し、低せん断により分子鎖が流れ方向に著しく配向するという挙動を示し、この特異的な挙動のため溶融流動性が極めて優れ、さらに耐熱性にも優れることから、薄肉部を有する又は反射光量が多い光反射部品用の基材の材料としても、十分適用可能と考えられるものである。例えば、特開平7−70422号公報(特許文献1)には、液晶ポリエステルにアルミニウムパウダー、アルミニウムフレーク及びアルミニウム繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種を所定量配合してなる組成物の成形体を、ランプリフレクターの基材として用いることが提案されており、また、アルミニウムパウダーと共にガラス繊維、酸化チタン又はタルクを配合した例や、ガラス繊維を単独で配合した例も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−276655号公報
【特許文献2】特開平7−70422号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の液晶ポリエステル組成物を成形してなる光反射部品用の基材は、表面の平滑性や剛性が必ずしも十分でないため、その表面に光反射層を形成して光反射部品としたときに、光反射面での光散乱に起因して、信号の乱れや電気的ノイズの発生、さらには光反射率の低下等の問題が生じたり、強い力がかかると、変形により前記と同様の問題が生じたりすることがある。そこで、本発明の目的は、液晶ポリエステル組成物を成形してなる光反射部品用の基材であって、表面の平滑性及び剛性に優れる基材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的を達成するため、本発明は、光反射部品用の基材であって、液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーを含み、前記液晶ポリエステル、前記繊維状フィラー及び前記板状フィラーの合計含有量に対して、前記液晶ポリエステルの含有量が50〜90重量%であり、前記繊維状フィラーの含有量が2〜25重量%であり、前記板状フィラーの含有量が2〜40重量%である組成物を成形してなることを特徴とする基材を提供する。また、本発明によれば、前記基材の表面に光反射層が形成されてなる光反射部品も提供される。
【発明の効果】
【0007】
本発明の光反射部品用の基材は、液晶ポリエステル組成物を成形してなることにより、小型形状や薄肉部を有する形状等の所望の形状を容易に成すことが可能で、耐熱性に優れるうえ、表面の平滑性及び剛性に優れるので、その表面に光反射層を形成して光反射部品としたときに、光反射面での光散乱を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の光反射部品用の基材は、液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーを含む組成物を成形してなるものである。
【0009】
〈液晶ポリエステル〉
液晶ポリエステルは、サーモトロピック液晶ポリマーとも呼ばれるポリエステルであり、450℃以下で光学的に異方性を示す溶融体を形成するものである。その典型的な例としては、下記(1)〜(4)のものが挙げられる。
【0010】
(1):芳香族ヒドロキシカルボン酸と芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールとを重合させたもの。
(2):異種の芳香族ヒドロキシカルボン酸を重合させたもの。
(3):芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールとを重合させたもの。
(4)ポリエチレンテレフタレートなどの結晶性ポリエステルに芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応させたもの。
【0011】
なお、これらの芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸又は芳香族ジオールの代わりに、それらのエステル形成性誘導体を使用してもよい。ここで、エステル形成性誘導体とは、芳香族ヒドロキシカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の場合は、例えば、そのカルボキシル基が、高反応性のハロホルミル基やアシルオキシカルボニル基に転化して、酸ハロゲン化物や酸無水物等になったものや、エステル交換反応によりポリエステルを生成するように、そのカルボキシル基が、アルコール類やエチレングリコール等とエステルを形成しているものが挙げられる。また、芳香族ヒドロキシカルボン酸や芳香族ジオールの場合は、例えば、エステル交換反応によりポリエステルを生成するように、そのフェノール性水酸基が、低級カルボン酸類とエステルを形成しているものが挙げられる。なお、エステル形成性を阻害しない程度であれば、前記の芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸又は芳香族ジオールは、その芳香環に、例えば、塩素原子やフッ素原子等のハロゲン原子、メチル基やエチル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基を、置換基として有していてもよい。
【0012】
芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位の例としては、下記のものが挙げられる。
【0013】
【化1】

【0014】
また、前記構造単位において、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基を置換基として有するものも挙げられる。
【0015】
芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位の例としては、下記のものが挙げられる。
【0016】
【化2】

【0017】
また、前記構造単位において、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基を置換基として有するものも挙げられる。
【0018】
芳香族ジオールに由来する構造単位の例としては、下記のものが挙げられる。
【0019】
【化3】

【0020】
また、前記構造単位において、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基を置換基として有するものも挙げられる。
【0021】
なお、前記アルキル基は、炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、メチル基、エチル基又はブチル基であることがより好ましい。また、前記アリール基は、炭素数6〜20のアリール基であることが好ましい。
【0022】
耐熱性、機械的特性及び加工性のバランスの点から特に好ましい液晶ポリエステルは、全構造単位の合計に対して、前記(A1)を少なくとも30モル%含むものである。具体的には下記(a)〜(f)の構造単位の組合せが挙げられる。
【0023】
(a):(A1)と(B1)と(C1)との組合せ、又は(A1)と(B1)と(B2)と(C1)との組合せ。
(b):(A2)と(B3)と(C2)との組合せ、又は(A2)と(B1)と(B3)と(C2)との組合せ。
(c):(A1)と(A2)との組み合わせ。
(d):(a)の構造単位の組合せにおいて、(A1)の一部又は全部を(A2)で置きかえたもの。
(e):(a)の構造単位の組合せにおいて、(B1)の一部又は全部を(B3)で置きかえたもの。
(f):(a)の構造単位の組合せにおいて、(C1)の一部又は全部を(C3)で置きかえたもの。
(g):(b)の構造単位の組合せにおいて、(A2)の一部又は全部を(A1)で置きかえたもの。
(h):(c)の構造単位の組合せに、(B1)と(C2)を加えたもの。
【0024】
最も基本的な構造となる(a)及び(b)の液晶ポリエステルについては、それぞれ、特公昭47−47870号公報及び特公昭63−3888号公報に例示されている。
【0025】
液晶ポリエステルとしては、液晶性発現の観点から、全構造単位の合計に対して、p−ヒドロキシ安息香酸に由来する構造単位を30〜80mol%、ヒドロキノン及び4,4’−ジヒドロキシビフェニルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物に由来する構造単位を10〜35mol%、テレフタル酸及びイソフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物に由来する構造単位を10〜35mol%有するものが好ましい。
【0026】
また、液晶ポリエステルとしては、下記に定義される流動開始温度が280℃以上であるものが好ましい。
流動開始温度:内径1mm、長さ10mmのノズルを持つ毛細管レオメータを用い、9.8MPaの荷重下において、4℃/分の昇温速度で加熱溶融体をノズルから押し出すときに、溶融粘度が4800Pa・sを示す温度。
【0027】
液晶ポリエステルの製造方法としては、例えば、芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を過剰量の脂肪酸無水物によりアシル化してアシル化物を得、得られたアシル化物と、芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種とを、エステル交換(重縮合)することにより溶融重合させる方法が挙げられる。なお、アシル化物としては、予めアシル化して得た脂肪酸エステルを用いてもよい。
【0028】
アシル化及び/又はエステル交換は、触媒の存在下に行ってもよい。触媒としては、例えば、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属塩触媒や、N,N−ジメチルアミノピリジン、N−メチルイミダゾール等の有機化合物触媒が挙げられる。触媒は、通常、モノマー類の投入時に投入され、アシル化後も除去することは必ずしも必要ではなく、触媒を除去しない場合にはそのままエステル交換を行うことができる。
【0029】
エステル交換による重縮合は、通常、溶融重合により行なわれるが、溶融重合と固層重合とを併用してもよい。固相重合は、溶融重合の後にポリマーを抜き出し、粉砕してパウダー状又はフレーク状にした後、公知の固相重合法により行うことが好ましい。
【0030】
〈繊維状フィラー〉
繊維状フィラーとしては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維が挙げられる。中でもガラス繊維が好ましく用いられる。繊維状フィラーの平均径は、好ましくは25μm以下であり、より好ましくは20μm以下である。また、繊維状フィラーの平均繊維長は好ましくは200μm以下である。
【0031】
〈板状フィラー〉
板状フィラーは、外見から板状と判断できるものであり、板の面内の最大長さ(L)と厚さ(t)とが、L/t≧3の関係を満たすものであることが好ましい。板状フィラーとしては、例えば、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、クレー、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、アルミナ、ガラスフレークが挙げられる。中でもタルクが好ましく用いられる。板状フィラーの平均粒径は、好ましくは40μm以下であり、より好ましくは20μm以下である。板状フィラーの平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。
【0032】
〈液晶ポリエステル組成物〉
液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーを含む組成物において、液晶ポリエステルの含有量は、液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーの合計含有量に対して、50〜90重量%であり、好ましくは50〜75重量%である。この含有量があまり少ないと、得られる基材の強度が低くなり、あまり多いと、得られる基材の異方性が強くなる。
【0033】
また、前記組成物において、繊維状フィラーの含有量は、液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーの合計含有量に対して、2〜25重量%であり、好ましくは2〜20重量%であり、より好ましくは5〜15重量%である。この含有量があまり少ないと、得られる基材の強度が低くなり、あまり多いと、得られる基材の表面平滑性が低くなる。
【0034】
また、前記組成物において、板状フィラーの含有量は、液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーの合計含有量に対して、2〜40重量%であり、好ましくは10〜40重量%であり、より好ましくは10〜35重量%である。この含有量があまり少ないと、得られる基材の表面平滑性が低くなり、あまり多いと、得られる基材の強度が低くなる。
【0035】
なお、前記組成物には、必要に応じて他の成分、例えば、有機充填剤、フッ素樹脂、金属石鹸類等の離型改良剤、染料、顔料等の着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤を、1種以上含有させてもよい。また、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸金属塩、フルオロカーボン系界面活性剤等の外部滑剤効果を有するものを、1種以上含有させてもよい。
【0036】
前記組成物の調製は、液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーをヘンシェルミキサーやタンブラー等を用いて混合した後、押出機を用いて溶融混練し、ペレットにすることにより行うことが好ましい。
【0037】
〈基材〉
前期組成物を成形することにより、本発明の基材が得られる。成形方法としては、例えば、射出成形、押出成形、トランスファー成形、ブロー成形、プレス成形、射出プレス成形、押出射出成形が挙げられ、必要に応じてそれらの2種以上を組み合わせてもよい。中でも、小型化が求められる電気・電子部品に適用する光反射部品用の基材を得る場合は、薄肉部を有する成形品や、複雑な形状の成形品を得易いことから、射出成形が好ましい。
【0038】
〈光反射部品〉
こうして得られる本発明の基材の表面に、光反射層を形成することにより、本発明の光反射部品が得られる。光反射層の形成は、例えば、蒸着、溶射、メッキにより行うことができるが、蒸着により行うことが好ましく、スパッタリング、化学蒸着又は真空蒸着により行うことがより好ましい。
【0039】
こうして得られる本発明の光反射部品は、光通信部品や光を制御する電気・電子部品として好適に用いることができる。また、自動車のヘッドランプのリフレクターとして用いることもできる。
【実施例】
【0040】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0041】
製造例1
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)、テレフタル酸299.0g(1.8モル)、イソフタル酸99.7g(0.6モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、1−メチルイミダゾールを0.18g添加し、窒素ガス気流下で30分かけて150℃まで昇温し、温度を保持して30分間還流させた。その後、1−メチルイミダゾールを2.4g添加した後、留出する副生酢酸と未反応の無水酢酸を留去しながら2時間50分かけて320℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、内容物を取り出した。得られた固形分を室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下、室温から250℃まで1時間かけて昇温し、250℃から295℃まで5時間かけて昇温し、295℃で3時間保持し、固相重合を進めた。冷却後、得られた液晶ポリエステルを、以下、「LCP1」という。LCP1の流動開始温度は330℃であった。
【0042】
製造例2
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、4,4'−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)、テレフタル酸239.2g(1.44モル)、イソフタル酸159.5g(0.96モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を仕込んだ。反応器内を十分に窒素ガスで置換した後、1−メチルイミダゾールを0.18g添加し、窒素ガス気流下で30分かけて150℃まで昇温し、温度を保持して30分間還流させた。その後、1−メチルイミダゾールを2.4g添加した後、留出する副生酢酸と未反応の無水酢酸を留去しながら2時間50分かけて320℃まで昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了とみなし、内容物を取り出した。得られた固形分を室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕後、窒素雰囲気下、室温から220℃まで1時間かけて昇温し、220℃から240℃まで0.5時間かけて昇温し、240℃で10時間保持し、固相重合を進めた。冷却後、得られた液晶ポリエステルを、以下、「LCP2」という。LCP2の流動開始温度は290℃であった。
【0043】
実施例1〜3、比較例1〜4
表1に示す重量割合で、LCP1、LCP2及び充填剤を混合した後、2軸押出機(池貝鉄工(株)製「PCM−30」)を用いて、シリンダー温度340℃で造粒し、液晶ポリエステル組成物をペレット状で得た。なお、使用した充填剤は下記のとおりである。
【0044】
GF1:平均繊維径10μm、平均繊維長70μmのガラスファイバー
(日東紡(株)製「PF70E001」)。
GF2:平均繊維径6μm、平均繊維長50μmのガラスファイバー
(セントラル硝子(株)製「EFDE50−01」)。
GF3:平均繊維径10μm、平均繊維長3mmガラスファイバー
(旭ファイバーガラス(株)製「CS03JAPx−1」)。
タルク:平均粒径14.5μmのタルク
(日本タルク(株)製「X−50」)。
【0045】
〈引張強度〉
得られた液晶ポリエステル組成物を射出成形して、ASTM4号引張ダンベルを得、ASTM D638に準拠して引張強度を測定した。結果を表1に示す。
【0046】
〈曲げ弾性率〉
得られた液晶ポリエステル組成物を射出成形して、長さ127mm、幅12.7mm、厚み6.4mmの試験片を得、ASTM D790に準拠して曲げ弾性率を測定した。結果を表1に示す。
【0047】
〈表面粗さ(Ra)〉
得られた液晶ポリエステル組成物を射出成形して、64mm×64mm×1mm厚の試験片を得、非接触表面粗さ計(Perthen社製「C5D」)を用いて、表面粗さ(Ra)を測定した。結果を表1に示す。
【0048】
〈光散乱性〉
表面粗さ(Ra)を測定した前記試験片の表面に、スパッタ法で厚み50〜100nmのアルミニウム層を形成した。次いで、アルミニウム層の表面に、He−Neレーザー光を入射角約60度で照射し、その照射部分の光散乱(ヘイズ)の度合いを以下の4段階で評価した。結果を表1に示す。
◎:光散乱がない。○:光散乱が小さい。△:光散乱が大きい。×:光散乱が激しい。
【0049】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
光反射部品用の基材であって、液晶ポリエステル、繊維状フィラー及び板状フィラーを含み、前記液晶ポリエステル、前記繊維状フィラー及び前記板状フィラーの合計含有量に対して、前記液晶ポリエステルの含有量が50〜90重量%であり、前記繊維状フィラーの含有量が2〜25重量%であり、前記板状フィラーの含有量が2〜40重量%である組成物を成形してなることを特徴とする基材。
【請求項2】
前記液晶ポリエステルの下記に定義される流動開始温度が280℃以上である請求項1に記載の基材。
流動開始温度:内径1mm、長さ10mmのノズルを持つ毛細管レオメータを用い、9.8MPaの荷重下において、4℃/分の昇温速度で加熱溶融体をノズルから押し出すときに、溶融粘度が4800Pa・sを示す温度。
【請求項3】
前記繊維状フィラーがガラス繊維である請求項1又は2に記載の基材。
【請求項4】
前記板状フィラーがタルクである請求項1〜3のいずれかに記載の基材。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の基材の表面に光反射層が形成されてなる光反射部品。
【請求項6】
前記光反射層がスパッタリング、化学蒸着又は真空蒸着により形成されている請求項5に記載の光反射部品。

【公開番号】特開2011−74115(P2011−74115A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−224274(P2009−224274)
【出願日】平成21年9月29日(2009.9.29)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】