(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022157658
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】樹脂組成物、樹脂成形品、および、メッキ付樹脂成形品の製造方法
(51)【国際特許分類】
C08L 101/00 20060101AFI20221006BHJP
C08L 23/00 20060101ALI20221006BHJP
C08L 77/00 20060101ALI20221006BHJP
C08K 3/22 20060101ALI20221006BHJP
C08K 7/04 20060101ALI20221006BHJP
【FI】
C08L101/00
C08L23/00
C08L77/00
C08K3/22
C08K7/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021062008
(22)【出願日】2021-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】594137579
【氏名又は名称】三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000109
【氏名又は名称】特許業務法人特許事務所サイクス
(72)【発明者】
【氏名】山田 隆介
【テーマコード(参考)】
4J002
【Fターム(参考)】
4J002AA011
4J002BB032
4J002BB052
4J002BB122
4J002BB152
4J002BB212
4J002CF001
4J002CF061
4J002CF071
4J002CG001
4J002CG011
4J002CH071
4J002CL001
4J002CL031
4J002DA016
4J002DE097
4J002DE127
4J002DJ048
4J002DL006
4J002FA046
4J002FD016
4J002FD160
4J002FD207
4J002FD208
4J002GQ00
4J002GQ01
(57)【要約】
【課題】 メッキが形成でき、かつ、低誘電の樹脂成形品を提供可能な、樹脂組成物、樹脂成形品、メッキ付樹脂成形品の製造方法の提供。
【解決手段】 熱可塑性樹脂と、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、ポリオレフィンとを含み、熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、および、ポリアミド樹脂の少なくとも1種を含み、熱可塑性樹脂100質量部に対して、ポリオレフィンを4.0~30.0質量部含む、低誘電性レーザーダイレクトストラクチャリング用樹脂組成物。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性樹脂と、
レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、
ポリオレフィンとを含み、
前記熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、および、ポリアミド樹脂の少なくとも1種を含み、
前記熱可塑性樹脂100質量部に対して、ポリオレフィンを4.0~30.0質量部含む、
低誘電性レーザーダイレクトストラクチャリング用樹脂組成物。
【請求項2】
前記熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項3】
前記ポリアミド樹脂が半芳香族ポリアミド樹脂を含む、請求項2に記載の樹脂組成物。
【請求項4】
前記ポリアミド樹脂の少なくとも1種が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、前記ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、前記ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する、請求項2に記載の樹脂組成物。
【請求項5】
前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、前記レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤を1.0~30.0質量部含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項6】
前記レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤が、銅、アンチモン、錫、アルミニウムおよび亜鉛の少なくとも1種を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項7】
前記レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤が、銅クロム酸化銅、および/または、アンチモンと錫を含む酸化物を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項8】
前記レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤の抵抗率が5×103Ω・cm超である、請求項1~7のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項9】
前記ポリオレフィンが、酸変性ポリオレフィンを含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項10】
前記ポリオレフィンが、ポリエチレンを含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項11】
さらに、前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、無機繊維を10.0~150.0質量部含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項12】
前記無機繊維の比誘電率が7以下である、請求項11に記載の樹脂組成物。
【請求項13】
前記無機繊維がガラス繊維を含む、請求項11または12に記載の樹脂組成物。
【請求項14】
前記ガラス繊維が、65~85質量%のSiO2と、15~30質量%のB2O3と、0~4質量%の酸化ナトリウム(Na2O)および/または酸化カリウム(K2O)と、0~4質量%の他の成分とからなる、請求項13に記載の樹脂組成物。
【請求項15】
前記無機繊維を、前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、20.0~80.0質量部含む、請求項11~14のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項16】
さらに、タルクを、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤100.0質量部に対し、0.1~200.0質量部含む、請求項1~15のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項17】
前記樹脂組成物の周波数2.45GHzにおける比誘電率が3.60以下である、請求項1~16のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
【請求項18】
請求項1~17のいずれか1項に記載の樹脂組成物から形成された樹脂成形品。
【請求項19】
前記樹脂成形品の表面にメッキを有する、請求項18に記載の樹脂成形品。
【請求項20】
前記メッキがアンテナとしての性能を保有する、請求項19に記載の樹脂成形品。
【請求項21】
携帯電子機器部品である、請求項18~20のいずれか1項に記載の樹脂成形品。
【請求項22】
請求項1~17のいずれか1項に記載の樹脂組成物から形成された樹脂成形品の表面に、レーザーを照射後、金属を適用して、メッキを形成することを含む、メッキ付樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂組成物、樹脂成形品、メッキ付樹脂成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、スマートフォンを含む携帯電話の開発に伴い、携帯電話の内部にアンテナを製造する方法が種々検討されている。特に、携帯電話に3次元設計ができるアンテナを製造する方法が求められている。このような3次元アンテナを形成する技術の1つとして、レーザーダイレクトストラクチャリング(以下、「LDS」ということがある)技術が注目されている。LDS技術は、例えば、LDS添加剤を含む樹脂成形品の表面にレーザーを照射して活性化させ、前記活性化させた部分に金属を適用することによってメッキを形成する技術である。この技術の特徴は、接着剤などを使わずに、樹脂成形品の表面に直接にアンテナ等の金属構造体を製造できる点にある。かかるLDS技術は、例えば、特許文献1~3に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013-144767号公報
【特許文献2】特開2014-043549号公報
【特許文献3】国際公開第2017/102930号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、LDS技術の利用が広がるにつれ、低誘電特性のLDS用樹脂組成物も求められるようになっている。樹脂組成物を低誘電化するには、熱可塑性樹脂に、誘電特性が相対的に低い樹脂をアロイすることが考えられる。しかしながら、本発明者が検討を行ったところ、LDS添加剤を含む樹脂組成物においては、誘電特性が低い樹脂をアロイしても、比誘電率または誘電正接が低下しない場合があることが分かった。
本発明はかかる課題を解決することを目的とするものであって、メッキが形成でき、かつ、低誘電の樹脂成形品を提供可能な、樹脂組成物、樹脂成形品、メッキ付樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題のもと、本発明者が検討を行った結果、所定の熱可塑性樹脂に対し、LDS添加剤と共に、所定の割合でポリオレフィンを配合することにより、上記課題を解決しうることを見出した。具体的には、以下の手段により、上記課題は解決された。
<1>熱可塑性樹脂と、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、ポリオレフィンとを含み、前記熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、および、ポリアミド樹脂の少なくとも1種を含み、前記熱可塑性樹脂100質量部に対して、ポリオレフィンを4.0~30.0質量部含む、低誘電性レーザーダイレクトストラクチャリング用樹脂組成物。
<2>前記熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂を含む、<1>に記載の樹脂組成物。
<3>前記ポリアミド樹脂が半芳香族ポリアミド樹脂を含む、<2>に記載の樹脂組成物。
<4>前記ポリアミド樹脂の少なくとも1種が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、前記ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、前記ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する、<2>に記載の樹脂組成物。
<5>前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、前記レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤を1.0~30.0質量部含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<6>前記レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤が、銅、アンチモン、錫、アルミニウムおよび亜鉛の少なくとも1種を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<7>前記レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤が、銅クロム酸化銅、および/または、アンチモンと錫を含む酸化物を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<8>前記レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤の抵抗率が5×103Ω・cm超である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<9>前記ポリオレフィンが、酸変性ポリオレフィンを含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<10>前記ポリオレフィンが、ポリエチレンを含む、<1>~<9>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<11>さらに、前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、無機繊維を10.0~150.0質量部含む、<1>~<10>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<12>前記無機繊維の比誘電率が7以下である、<11>に記載の樹脂組成物。
<13>前記無機繊維がガラス繊維を含む、<11>または<12>に記載の樹脂組成物。
<14>前記ガラス繊維が、65~85質量%のSiO2と、15~30質量%のB2O3と、0~4質量%の酸化ナトリウム(Na2O)および/または酸化カリウム(K2O)と、0~4質量%の他の成分とからなる、<13>に記載の樹脂組成物。
<15>前記無機繊維を、前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、20.0~80.0質量部含む、<11>~<14>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<16>さらに、タルクを、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤100.0質量部に対し、0.1~200.0質量部含む、<1>~<15>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<17>前記樹脂組成物の周波数2.45GHzにおける比誘電率が3.60以下である、<1>~<16>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<18><1>~<17>のいずれか1つに記載の樹脂組成物から形成された樹脂成形品。
<19>前記樹脂成形品の表面にメッキを有する、<18>に記載の樹脂成形品。
<20>前記メッキがアンテナとしての性能を保有する、<19>に記載の樹脂成形品。
<21>携帯電子機器部品である、<18>~<20>のいずれか1つに記載の樹脂成形品。
<22><1>~<17>のいずれか1つに記載の樹脂組成物から形成された樹脂成形品の表面に、レーザーを照射後、金属を適用して、メッキを形成することを含む、メッキ付樹脂成形品の製造方法。
【発明の効果】
【0006】
本発明により、メッキが形成でき、かつ、低誘電の樹脂成形品を提供可能な、樹脂組成物、樹脂成形品、メッキ付樹脂成形品の製造方法を提供可能になった。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】樹脂成形品の表面にメッキを設ける工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という)について詳細に説明する。なお、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は本実施形態のみに限定されない。
なお、本明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書において、数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)法により測定したポリスチレン換算値である。
本明細書において、各種物性値および特性値は、特に述べない限り、23℃におけるものとする。
本明細書で示す規格が年度によって、測定方法等が異なる場合、特に述べない限り、2021年1月1日時点における規格に基づくものとする。
【0009】
本実施形態の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、ポリオレフィンとを含み、熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、および、ポリアミド樹脂の少なくとも1種を含み、熱可塑性樹脂100質量部に対して、ポリオレフィンを4.0~30.0質量部含む樹脂組成物であって、低誘電性であり、かつ、レーザーダイレクトストラクチャリング用に用いられるものである。
ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、および、ポリアミド樹脂の少なくとも1種の熱可塑性樹脂に、ポリオレフィンとLDS添加剤を配合することにより、樹脂組成物から得られる樹脂成形品のメッキ性を維持しつつ、樹脂組成物の誘電特性を低くすることができる。
熱可塑性樹脂に、相対的に誘電特性が低い樹脂を配合すると樹脂組成物の誘電特性を低くできると考えられた。しかしながら、例えば、ポリアミド樹脂にポリフェニレンサルファイドを配合したところ、樹脂組成物の誘電正接を僅かに低下させることができたが、比誘電率はほとんど変わらず、さらにはメッキが形成できなかった。そして、本発明者が検討を行ったところ、熱可塑性樹脂の誘電特性を低下させるための樹脂として、ポリオレフィンを用いることにより、誘電特性を十分に低下させつつ、メッキ性も維持できることを見出した。
【0010】
<熱可塑性樹脂>
本実施形態の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、および、ポリアミド樹脂の少なくとも1種を含み、ポリアミド樹脂を含むことが好ましい。このような熱可塑性樹脂とポリオレフィンを組み合わせることにより、誘電特性を十分に低下させつつ、得られる樹脂成形品にメッキを形成することが可能になる。
【0011】
本実施形態における、熱可塑性樹脂の好ましい一例は、ポリカーボネート樹脂を含むことであり、樹脂組成物の90質量%以上(好ましくは95質量%以上)がポリカーボネート樹脂であることである。
本実施形態における、熱可塑性樹脂の好ましい他の一例は、ポリフェニレンエーテル樹脂を含むことであり、樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の90質量%以上(好ましくは95質量%以上)がポリフェニレンエーテル樹脂であることである。
本実施形態における、熱可塑性樹脂の好ましい他の一例は、ポリエステル樹脂(好ましくは、ポリブチレンテレフタレート樹脂)を含むことであり、樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の90質量%以上(好ましくは95質量%以上)がポリエステル樹脂(好ましくは、ポリブチレンテレフタレート樹脂)であることである。
本実施形態における、熱可塑性樹脂の好ましい他の一例は、ポリアミド樹脂(好ましくは、後述するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂)を含むことであり、樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の90質量%以上(好ましくは95質量%以上)がポリアミド樹脂(好ましくは、後述するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂)であることである。
【0012】
<<ポリカーボネート樹脂>>
ポリカーボネート樹脂としては特に制限されず、芳香族ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリカーボネート樹脂、芳香族-脂肪族ポリカーボネート樹脂のいずれも用いることができる。中でも芳香族ポリカーボネート樹脂が好ましく、さらに、芳香族ジヒドロキシ化合物をホスゲンまたは炭酸のジエステルと反応させることによって得られる芳香族ポリカーボネート樹脂がより好ましく、ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂および/またはビスフェノールC型ポリカーボネート樹脂が好ましく、ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂およびビスフェノールC型ポリカーボネート樹脂のブレンド物がより好ましい。
【0013】
芳香族ジヒドロキシ化合物としては、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(=ビスフェノールA)、テトラメチルビスフェノールA、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-P-ジイソプロピルベンゼン、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4-ジヒドロキシジフェニルなどが挙げられ、好ましくはビスフェノールAが挙げられる。さらに、難燃性が高い樹脂組成物を調製する目的で、上記の芳香族ジヒドロキシ化合物にスルホン酸テトラアルキルホスホニウムが1個以上結合した化合物、またはシロキサン構造を有する両末端フェノール性OH基含有のポリマーもしくはオリゴマー等を、使用することができる。
【0014】
ポリカーボネート樹脂の製造方法については、特に限定されるものではなく、本実施形態には、ホスゲン法(界面重合法)、および溶融法(エステル交換法)等の、いずれの方法で製造したポリカーボネート樹脂も使用することができる。また、本実施形態では、一般的な溶融法の製造工程を経た後に、末端基のOH基量を調整する工程を経て製造されたポリカーボネート樹脂を使用してもよい。
【0015】
さらに、本実施形態で用いるポリカーボネート樹脂は、バージン原料としてのポリカーボネート樹脂のみならず、使用済みの製品から再生されたポリカーボネート樹脂、いわゆるマテリアルリサイクルされたポリカーボネート樹脂であってもよい。
【0016】
本実施形態で用いることができるポリカーボネート樹脂の分子量は、溶媒としてメチレンクロライドを用い、温度25℃で測定された溶液粘度より換算した粘度平均分子量で、好ましくは10,000以上、より好ましくは15,000以上である。また、前記粘度平均分子量は、好ましくは32,000以下、より好ましくは28,000以下である。前記下限値以上とすることにより、成形品の機械物性がより向上する傾向にあり、上記上限値以下とすることにより、射出成形時の加工性がより向上する傾向にある。
なお、粘度平均分子量の異なる2種以上のポリカーボネート樹脂を混合して用いてもよく、この場合には、粘度平均分子量が上記の好適な範囲外であるポリカーボネートを混合してもよい。
ここで、粘度平均分子量[Mv]とは、溶媒としてメチレンクロライドを使用し、ウベローデ粘度計を用いて温度25℃での極限粘度[η](単位dL/g)を求め、Schnellの粘度式、すなわち、η=1.23×10
-4Mv
0.83から算出される値を意味する。また、極限粘度[η]とは、各溶液濃度[C](g/dL)での比粘度[η
sp]を測定し、下記式により算出した値である。
【数1】
【0017】
その他、本実施形態で用いるポリカーボネート樹脂については、例えば、特開2012-072338号公報の段落番号0018~0066の記載、特開2015-166460号公報の段落0011~0018の記載を参酌でき、その内容は本明細書に組み込まれる。
【0018】
<<ポリフェニレンエーテル樹脂>>
本実施形態では、公知のポリフェニレンエーテル樹脂を用いることができ、例えば、下記式で表される構成単位を主鎖に有する重合体(好ましくは、下記式で表される構成単位が末端基を除く全構成単位の90モル%以上を占める重合体)が例示される。ポリフェニレンエーテル樹脂は、単独重合体または共重合体のいずれであってもよい。
【0019】
【化1】
(式中、2つのR
aは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、第1級もしくは第2級アルキル基、アリール基、アミノアルキル基、ハロゲン化アルキル基、炭化水素オキシ基、またはハロゲン化炭化水素オキシ基を表し、2つのR
bは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、第1級もしくは第2級アルキル基、アリール基、ハロゲン化アルキル基、炭化水素オキシ基、またはハロゲン化炭化水素オキシ基を表す。ただし、2つのR
aがともに水素原子になることはない。)
【0020】
RaおよびRbとしては、それぞれ独立に、水素原子、第1級もしくは第2級アルキル基、アリール基が好ましい。第1級アルキル基の好適な例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-アミル基、イソアミル基、2-メチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、2-、3-もしくは4-メチルペンチル基またはヘプチル基が挙げられる。第2級アルキル基の好適な例としては、例えば、イソプロピル基、sec-ブチル基または1-エチルプロピル基が挙げられる。特に、Raは第1級もしくは第2級の炭素数1~4のアルキル基またはフェニル基であることが好ましい。Rbは水素原子であることが好ましい。
【0021】
好適なポリフェニレンエーテル樹脂の単独重合体としては、例えば、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレン)エーテル、ポリ(2,6-ジエチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,6-ジプロピル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-エチル-6-メチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-プロピル-1,4-フェニレンエーテル)等の2,6-ジアルキルフェニレンエーテルの重合体が挙げられる。共重合体としては、2,6-ジメチルフェノール/2,3,6-トリメチルフェノール共重合体、2,6-ジメチルフェノール/2,3,6-トリエチルフェノール共重合体、2,6-ジエチルフェノール/2,3,6-トリメチルフェノール共重合体、2,6-ジプロピルフェノール/2,3,6-トリメチルフェノール共重合体等の2,6-ジアルキルフェノール/2,3,6-トリアルキルフェノール共重合体、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンエーテル)にスチレンをグラフト重合させたグラフト共重合体、2,6-ジメチルフェノール/2,3,6-トリメチルフェノール共重合体にスチレンをグラフト重合させたグラフト共重合体等が挙げられる。
【0022】
本実施形態におけるポリフェニレンエーテル樹脂としては、特に、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレン)エーテル、2,6-ジメチルフェノール/2,3,6-トリメチルフェノールランダム共重合体が好ましい。また、特開2005-344065号公報に記載されているような末端基数と銅含有率を規定したポリフェニレンエーテル樹脂も好適に使用できる。
【0023】
ポリフェニレンエーテル樹脂は、クロロホルム中で測定した30℃の固有粘度が0.2~0.8dL/gのものが好ましく、0.3~0.6dL/gのものがより好ましい。固有粘度を0.2dL/g以上とすることにより、樹脂組成物の機械的強度がより向上する傾向にあり、0.8dL/g以下とすることにより、流動性がより向上し、成形加工がより容易になる傾向にある。また、固有粘度の異なる2種以上のポリフェニレンエーテル樹脂を併用して、この固有粘度の範囲としてもよい。
【0024】
本実施形態に使用されるポリフェニレンエーテル樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法に従って、例えば、2,6-ジメチルフェノール等のモノマーをアミン銅触媒の存在下、酸化重合する方法を採用することができ、その際、反応条件を選択することにより、固有粘度を所望の範囲に制御することができる。固有粘度の制御は、重合温度、重合時間、触媒量等の条件を選択することにより達成できる。
【0025】
<<ポリエステル樹脂>>
ポリエステル樹脂としては、公知の熱可塑性ポリエステル樹脂を用いることができ、ポリエチレンテレフタレート樹脂および/またはポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことが好ましく、少なくともポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことがより好ましい。
ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂は、周知のように、テレフタル酸またはエステルと、エチレングリコールまたは1,4-ブタンジオールとの反応により、大規模に製造され、市場に流通している。本実施形態では市場で入手し得るこれらの樹脂を用いることができる。市場で入手し得る樹脂には、テレフタル酸成分とエチレングリコール成分または1,4-ブタンジオール成分以外の共重合成分を含有しているものもあるが、本実施形態では共重合成分を好ましくは3~40質量%、より好ましくは5~30質量%、さらに好ましくは10~25質量%含有するものも用いることができる。
【0026】
ポリエチレンテレフタレート樹脂の固有粘度は、通常、0.4~1.0dL/gであり、特に0.5~1.0dL/gであることが好ましい。固有粘度が前記下限値以上であると樹脂組成物の機械的特性が低下させにくくし、上記上限値以下であると流動性を維持しやすい。
ポリブチレンテレフタレート樹脂の固有粘度は、通常、0.5~1.5dL/gであり、特に0.6~1.3dL/gであることが好ましい。上記下限値以上であると機械的強度に優れた樹脂組成物を得ることが容易となる。また、上記上限値以下であると樹脂組成物の流動性が失われず、成形性に優れる方向となる。
なお、いずれのポリエステル樹脂の固有粘度も、フェノール/テトラクロロエタン(質量比1/1)混合溶媒中、30℃での測定値である。
また、ポリエステル樹脂(好ましくはポリブチレンテレフタレート樹脂)の末端カルボキシル基量は、通常、60eq/ton以下であり、50eq/ton以下であることが好ましく、30eq/ton以下であることが好ましい。60eq/ton以上とすることにより、耐アルカリ性および耐加水分解性が向上し、また樹脂組成物の溶融成形時にガスが発生しにくくなる。末端カルボキシル基量の下限値は特に定めるものではないが、ポリエステル樹脂の製造の生産性を考慮し、通常、10eq/tonである。
なお、ポリエステル樹脂の末端カルボキシル基量は、ベンジルアルコール25mLに樹脂0.5gを溶解し、水酸化ナトリウムの0.01モル/Lベンジルアルコール溶液を用いて滴定することにより、求めることができる。
【0027】
ポリブチレンテレフタレート樹脂は、共重合により変性したポリブチレンテレフタレート樹脂であってもよいが、その具体的な好ましい共重合体としては、ポリアルキレングリコール類、特にはポリテトラメチレングリコールを共重合したポリエステルエーテル樹脂や、ダイマー酸共重合ポリブチレンテレフタレート樹脂、イソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレート樹脂が挙げられる。なお、これらの共重合体は、共重合量が、ポリブチレンテレフタレート樹脂全セグメント中の1モル%以上、50モル%未満のものをいう。中でも、共重合量が好ましくは2~50モル%、より好ましくは3~40モル%、特に好ましくは5~20モル%である。これらの詳細は、特開2019-006866号公報の段落0014~0022を参照することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
【0028】
ポリエステル樹脂としては、上記の他、特開2010-174223号公報の段落番号0013~0016の記載を参酌でき、その内容は本明細書に組み込まれる。
【0029】
<<ポリアミド樹脂>>
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、その種類を特に定めるものではなく、脂肪族ポリアミド樹脂であっても、半芳香族ポリアミド樹脂であってもよい。ポリアミド樹脂としては、例えば、特開2011-132550号公報の段落0011~0013の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、半芳香族ポリアミド樹脂を含むことが好ましい。例えば、本実施形態の樹脂組成物に含まれるポリアミド樹脂の90質量%以上が半芳香族ポリアミド樹脂であることがより好ましい。ここで、半芳香族ポリアミド樹脂とは、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位およびジカルボン酸由来の構成単位の合計構成単位の20~80モル%が芳香環を含む構成単位であることをいう。このような半芳香族ポリアミド樹脂を用いることにより、得られる樹脂成形品の機械的強度を高くすることができる。半芳香族ポリアミド樹脂としては、テレフタル酸系ポリアミド樹脂(ポリアミド6T、ポリアミド9T、ポリアミド10T)、後述するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂などが例示される。
【0030】
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、少なくとも1種が、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を含み、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が、炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来することが好ましい。以下、このようなポリアミド樹脂を、キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂ということがある。
キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のジアミン由来の構成単位は、より好ましくは75モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、一層好ましくは85モル%以上、より一層好ましくは90モル%以上、さらに一層好ましくは95モル%以上がキシリレンジアミンに由来する。キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のジカルボン酸由来の構成単位は、より好ましくは75モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、一層好ましくは90モル%以上、より一層好ましくは95モル%以上が、炭素数が4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する。
【0031】
キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂の原料ジアミン成分として用いることができるメタキシリレンジアミンおよびパラキシリレンジアミン以外のジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、2-メチルペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4-トリメチル-ヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノメチル)デカリン、ビス(アミノメチル)トリシクロデカン等の脂環式ジアミン、ビス(4-アミノフェニル)エーテル、パラフェニレンジアミン、ビス(アミノメチル)ナフタレン等の芳香環を有するジアミン等を例示することができ、1種または2種以上を混合して使用できる。
【0032】
キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂の原料ジカルボン酸成分として用いるのに好ましい炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、アジピン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸が例示でき、1種または2種以上を混合して使用できるが、これらの中でもポリアミド樹脂の融点が成形加工するのに適切な範囲となることから、アジピン酸またはセバシン酸がより好ましく、セバシン酸がさらに好ましい。
【0033】
上記炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸以外のジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、テレフタル酸、オルソフタル酸等のフタル酸化合物、1,2-ナフタレンジカルボン酸、1,3-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、1,6-ナフタレンジカルボン酸、1,7-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸といったナフタレンジカルボン酸の異性体等を例示することができ、1種または2種以上を混合して使用できる。
【0034】
本実施形態におけるキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂は、ジアミン由来の構成単位の0~100モル%がパラキシリレンジアミンに由来し、100~0モル%がメタキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上(好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上)がセバシン酸および/またはアジピン酸に由来するものが好ましい。
キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のより好ましい実施形態Aとして、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上(好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上)がパラキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上(好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上)がセバシン酸に由来するものが例示される。
また、キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のより好ましい実施形態Bとして、ジアミン由来の構成単位の30~90モル%(好ましくは60~80モル%)がメタキシリレンジアミンに由来し、70~10モル%(好ましくは40~20モル%)がパラキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上(好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上)がセバシン酸に由来するポリアミド樹脂が例示される。
キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のより好ましい実施形態Cとして、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上(好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上)がメタキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上(好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上)がアジピン酸に由来するものが例示される。
本実施形態の樹脂組成物においては、実施形態Aが特に好ましい。
なお、上記いずれの実施形態においても、ジアミン由来の構成単位の合計が100モル%を超えることは無く、ジカルボン酸由来の構成単位の合計も100モル%を超えることはない。
【0035】
なお、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位を主成分として構成されるが、これら以外の構成単位を完全に排除するものではなく、ε-カプロラクタムやラウロラクタム等のラクタム類、アミノカプロン酸、アミノウンデカン酸等の脂肪族アミノカルボン酸類由来の構成単位を含んでいてもよいことは言うまでもない。ここで主成分とは、キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂を構成する構成単位のうち、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位の合計数が全構成単位のうち最も多いことをいう。本実施形態では、キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂における、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位の合計は、全構成単位の90%以上を占めることが好ましく、95%以上を占めることがより好ましく、98%以上を占めることがさらに好ましい。
【0036】
ポリアミド樹脂の融点は、150~350℃であることが好ましく、180~330℃であることがより好ましく、200~300℃であることがさらに好ましい。
融点は、示差走査熱量に従い、JIS K7121およびK7122に準じて測定できる。
【0037】
ポリアミド樹脂は、数平均分子量(Mn)の下限が、6,000以上であることが好ましく、8,000以上であることがより好ましく、10,000以上であることがさらに好ましく、15,000以上であることが一層好ましく、20,000以上であることがより一層好ましく、22,000以上であることがさらに一層好ましい。上記Mnの上限は、35,000以下が好ましく、30,000以下がより好ましく、28,000以下がさらに好ましく、26,000以下が一層好ましい。このような範囲であると、耐熱性、弾性率、寸法安定性、成形加工性がより良好となる。
【0038】
本実施形態の樹脂組成物における熱可塑性樹脂の含有量は、30質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることがさらに好ましく、45質量%以上であることが一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、成形品の機械的強度が向上する傾向にある。本実施形態の樹脂組成物における熱可塑性樹脂の含有量は、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることがさらに好ましい。前記上限値以下とすることにより、成形品の機械的強度を維持できる傾向にある。
本実施形態の樹脂組成物は、各熱可塑性樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0039】
<レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤>
本実施形態の樹脂組成物は、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤(LDS添加剤)を含む。LDS添加剤を含むことにより、得られる樹脂成形品にメッキを形成することが可能になる。
本実施形態におけるLDS添加剤は、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、および、ポリアミド樹脂のいずれか100質量部に対し、LDS添加剤と考えられる添加剤を10質量部添加し、波長1064nmのYAGレーザーを用い、出力10W、周波数80kHz、速度3m/sにて照射し、その後のメッキ工程として無電解メッキ浴に浸漬した際にレーザー照射部のみ選択的にメッキを形成できる化合物をいう。本実施形態で用いるLDS添加剤は、合成品であってもよいし、市販品を用いてもよい。また、市販品は、LDS添加剤として市販されているものの他、本実施形態におけるLDS添加剤の要件を満たす限り、他の用途として販売されている物質であってもよい。LDS添加剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0040】
本実施形態で用いるLDS添加剤は、銅、アンチモン、錫、アルミニウムおよび亜鉛の少なくとも1種を含むことが好ましく、銅クロム酸化銅、および/または、アンチモンと錫を含む酸化物を含むことがより好ましく、銅クロム酸化銅を含むことがさらに好ましい。
また、本実施形態で用いるLDS添加剤は、その抵抗率が5×103Ω・cm超であることが好ましい。このように抵抗率が高いLDS添加剤を用いることにより、より低誘電特性の樹脂組成物とすることができる。
【0041】
より具体的には、本実施形態で用いるLDS添加剤の第一の実施形態は、銅およびクロムを含む化合物である。第一の実施形態のLDS添加剤としては、銅を10~30質量%含むことが好ましい。また、クロムを15~50質量%含むことが好ましい。第一の実施形態におけるLDS添加剤は、銅およびクロムを含む酸化物(銅クロム酸化物)であることが好ましい。
【0042】
銅およびクロムの含有形態としては、スピネル構造が好ましい。スピネル構造とは、複酸化物でAB2O4型の化合物(AとBは金属元素)にみられる代表的結晶構造型の1つである。
【0043】
第一の実施形態のLDS添加剤は、銅およびクロムの他に、他の金属を微量含んでいてもよい。他の金属としては、アンチモン、錫、鉛、インジウム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、カドミウム、銀、ビスマス、ヒ素、マンガン、マグネシウムおよびカルシウムなどが例示され、マンガンが好ましい。これら金属は酸化物として存在していてもよい。
第一の実施形態のLDS添加剤の好ましい一例は、銅クロム酸化物以外の金属酸化物の含有量が10質量%以下であるLDS添加剤である。
【0044】
本実施形態で用いるLDS添加剤の第二の実施形態は、アンチモンおよびリンの少なくとも1種と、錫とを含む酸化物、好ましくはアンチモンと錫とを含む酸化物である。
【0045】
第二の実施形態のLDS添加剤は、錫の含有量がリンおよびアンチモンの含有量よりも多いものがより好ましく、錫とリンとアンチモンの合計量に対する錫の量が、80質量%以上であることがさらに好ましい。
【0046】
特に、第二の実施形態のLDS添加剤としては、アンチモンと錫とを含む酸化物が好ましく、錫の含有量がアンチモンの含有量よりも多い酸化物がより好ましく、錫とアンチモンの合計量に対する錫の量が、80質量%以上である酸化物がさらに好ましい。
より具体的には、第二の実施形態のLDS添加剤としては、アンチモンがドープされた酸化錫、酸化アンチモンがドープされた酸化錫、リンがドープされた酸化錫、リン酸化物がドープされた酸化錫が挙げられ、アンチモンがドープされた酸化錫および酸化アンチモンがドープされた酸化錫が好ましく、酸化アンチモンがドープされた酸化錫がより好ましい。
【0047】
本実施形態で用いるLDS添加剤の数平均粒子径は、0.01~100μmであることが好ましく、0.05~30μmであることがより好ましく、0.05~15μmであることがさらに好ましい。このような数平均粒子径とすることにより、メッキの表面をより均一にすることができる。
【0048】
本実施形態の樹脂組成物におけるLDS添加剤の含有量は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、1.0質量部以上であることが好ましく、2.0質量部以上であることがより好ましく、3.0質量部以上であることがさらに好ましく、4.0質量部以上であることが一層好ましく、5.0質量部以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、メッキ性がより向上する傾向にある。また、本実施形態の樹脂組成物におけるLDS添加剤の含有量は、前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、30.0質量部以下であることが好ましく、25.0質量部以下であることがより好ましく、20.0質量部以下であることがさらに好ましく、15.0質量部以下であることが一層好ましく、10.0質量部以下であることがより一層好ましい。前記上限値以下とすることにより、樹脂組成物がより低誘電を示す傾向にある。
本実施形態の樹脂組成物は、LDS添加剤を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0049】
<ポリオレフィン>
本実施形態の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、ポリオレフィンを4.0~30.0質量部含む。ポリオレフィンを含むことにより、得られる樹脂成形品にメッキ性を付与しつつ、低誘電することができる。
ポリオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブテン等のα-オレフィンの単独重合体および/または共重合体が好ましい。
【0050】
単独重合体としては、ポリエチレンおよびポリプロピレンが好ましく、ポリエチレンがより好ましい。
一方、共重合体としては、エチレン、プロピレンおよびブテンの少なくとも2種の重合体や、エチレン、プロピレンおよびブテンの少なくとも1種とこれらと共重合することができる単量体との共重合体を用いることができる。エチレン、プロピレンおよびブテンの少なくとも1種と共重合することができる単量体としては、例えば、α-オレフィン、スチレン類、ジエン類、環状化合物、酸素原子含有化合物等が挙げられる。特に好ましい共重合体としては、エチレン/ブテン共重合体、エチレン/プロピレン共重合体などが挙げられ、エチレン/ブテン共重合体が好ましい。
α-オレフィン、スチレン類、ジエン類、環状化合物、酸素原子含有化合物の詳細は、国際公開第2017/094564号の段落0044の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
共重合体は、交互共重合、ランダム共重合、ブロック共重合のいずれであってもよい。
【0051】
ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)等を用いることができ、HDPEが好ましい。
【0052】
本実施形態では、ポリオレフィンは、酸変性ポリオレフィンであることが好ましい。酸変性ポリオレフィンは、カルボン酸および/またはその誘導体で酸変性されたポリオレフィン、ならびに、カルボン酸および/またはその誘導体で酸変性され、さらに酸変性によって分子内に導入された官能基を介してポリアミドがグラフト結合してなるポリオレフィンが好ましい。酸変性ポリオレフィンを用いることにより、熱可塑性樹脂に対して親和性を有する官能基を分子内に導入することができ、ポリオレフィンの熱可塑性樹脂への分散性がより向上する傾向にある。特に、熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂を用いたときに効果的である。
【0053】
ポリオレフィンを酸変性させ得る化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、メチルマレイン酸、メチルフマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、シス-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸、エンドビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン-2,3-ジカルボン酸およびこれらカルボン酸の金属塩、マレイン酸モノメチル、イタコン酸モノメチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸アミノエチル、マレイン酸ジメチル、イタコン酸ジメチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、エンドビシクロ-[2.2.1]-5-ヘプテン-2,3-ジカルボン酸無水物、マレイミド、N-エチルマレイミド、N-ブチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、シトラコン酸グリシジルなどが好ましく挙げられる。これらは1種でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、他の樹脂との溶融混合性の観点から無水マレイン酸が好ましい。
【0054】
本実施形態において、特に好適に用いられる酸変性ポリオレフィンとしては、弾性率、柔軟性および耐衝撃性の観点から、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン/ブテン共重合体が挙げられる。中でも、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが特に好ましく用いられる。
【0055】
その他、ポリオレフィンの詳細は、国際公開第2017/094564号の段落0042~0056の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
【0056】
本実施形態の樹脂組成物におけるポリオレフィンの含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、4.0質量部以上であり、6.0質量部以上であることが好ましく、8.0質量部以上であることがより好ましく、10.0質量部以上であることがさらに好ましく、12.0質量部以上であることが一層好ましく、14.0質量部以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、樹脂組成物の誘電特性をより低くできる傾向にある。また、本実施形態の樹脂組成物におけるポリオレフィンの含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、30.0質量部以下であり、28.0質量部以下であることが好ましく、26.0質量部以下であることがさらにより好ましく、24.0質量部以下であることがさらに好ましく、22.0質量部以下であることがより好ましい。前記上限値以下とすることにより、熱可塑性樹脂本来の機械的物性や熱的物性の著しい低下を抑制することができる。
本実施形態の樹脂組成物は、ポリオレフィンを1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0057】
本実施形態の樹脂組成物は、また、ポリオレフィンとLDS添加剤の質量比率(LDS/ポリオレフィン)が、0.1以上であることが好ましく、0.2以上であることがより好ましく、0.3以上であることがさらに好ましく、また、1.5以下であることが好ましく、1.3以下であることがより好ましく、1.1以下であることがさらに好ましく、0.9以下であることが一層好ましい。このような範囲とすることにより、本発明の効果がより効果的に発揮される傾向にある。
【0058】
<無機繊維>
本実施形態の樹脂組成物は、さらに、熱可塑性樹脂100質量部に対し、無機繊維を10.0~150.0質量部含んでいてもよい。無機繊維を含むことにより、得られる樹脂成形品の機械的強度をより向上させることができる。
無機繊維としては、炭素繊維およびガラス繊維が例示され、ガラス繊維を含むことが好ましい。
【0059】
本実施形態における無機繊維とは、繊維状の無機材料を意味し、より具体的には、1,000~10,000本の無機繊維を集束し、所定の長さにカットされたチョップド形状が好ましい。
本実施形態における無機繊維は、数平均繊維長が0.5~10mmのものが好ましく、1~5mmのものがより好ましい。このような数平均繊維長の無機繊維を用いることにより、機械的強度をより向上させることができる。数平均繊維長は光学顕微鏡の観察で得られる画像に対して、繊維長を測定する対象の無機繊維をランダムに抽出してその長辺を測定し、得られた測定値から数平均繊維長を算出する。観察の倍率は20倍とし、測定本数は1,000本以上として行う。概ね、カット長に相当する。
また、無機繊維の断面は、円形、楕円形、長円形、長方形、長方形の両短辺に半円を合わせた形状、まゆ型等いずれの形状であってもよいが、円形が好ましい。ここでの円形は、数学的な意味での円形に加え、本実施形態の技術分野において通常円形と称されるものを含む趣旨である。
無機繊維の数平均繊維径は、下限が、4.0μm以上であることが好ましく、4.5μm以上であることがより好ましく、5.0μm以上であることがさらに好ましい。無機繊維の数平均繊維径の上限は、15.0μm以下であることが好ましく、12.0μm以下であることがより好ましい。このような範囲の数平均繊維径を有する無機繊維を用いることにより、湿熱をした後にもメッキ性により優れた樹脂成形品が得られる。さらに、樹脂成形品を長期間保存した場合や、長期間にわたって熱処理した場合にも、高いメッキ性を維持できる。なお、無機繊維の数平均繊維径は、電子顕微鏡の観察で得られる画像に対して、繊維径を測定する対象のガラス繊維をランダムに抽出し、中央部に近いところで繊維径を測定し、得られた測定値から算出する。観察の倍率は1,000倍とし、測定本数は1,000本以上として行う。円形以外の断面を有するガラス繊維の数平均繊維径は、断面の面積と同じ面積の円に換算したときの数平均繊維径とする。
【0060】
次に、本実施形態で好ましく用いられるガラス繊維について説明する。
ガラス繊維は、一般的に供給されるEガラス(Electricalglass)、Cガラス(Chemical glass)、Aガラス(Alkali glass)、Sガラス(High strength glass)、Dガラス、Rガラス、および耐アルカリガラス等のガラスを溶融紡糸して得られる繊維が用いられる。本実施形態の好ましい一例は、Eガラスであり、また、より低誘電を達成するためには、Dガラスも好ましい。
【0061】
本実施形態における無機繊維は、樹脂組成物の誘電特性をより低くするためには、低誘電の無機繊維であることが好ましく、低誘電のガラス繊維であることがより好ましい。
低誘電の無機繊維とは、比誘電率、誘電正接が低い無機繊維であることを意味し、例えば、比誘電率が7以下である無機繊維が例示される。ここでの比誘電率は、ASTM D 150に従って測定される値である。
このような低誘電のガラス繊維としては、例えば、65~85質量%のSiO2と、15~30質量%のB2O3と、0~4質量%の酸化ナトリウム(Na2O)および/または酸化カリウム(K2O)と、0~4質量%の他の成分とからなるガラス繊維が挙げられる(ここでの合計量は100質量%を超えることは無く、好ましくは合計100質量%である)。このようにB2O3量の多いガラス繊維は、比誘電率が低いガラス繊維として知られている。
【0062】
本実施形態で用いるガラス繊維は、例えば、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤等の表面処理剤で表面処理されていることが好ましい。表面処理剤の付着量は、ガラス繊維の0.01~1質量%であることが好ましい。さらに必要に応じて、脂肪酸アミド化合物、シリコーンオイル等の潤滑剤、第4級アンモニウム塩等の帯電防止剤、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の被膜形成能を有する樹脂、被膜形成能を有する樹脂と熱安定剤、難燃剤等の混合物で表面処理されたものを用いることもできる。
【0063】
本実施形態の樹脂組成物における無機繊維(好ましくはガラス繊維)の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対し、10.0質量部以上であることが好ましく、20.0質量部以上であることがより好ましく、30.0質量部以上であることがさらに好ましく、さらには、40.0質量部以上、特には50.0質量部以上であってもよい。前記下限値以上とすることにより、得られる樹脂成形品の機械的強度がより向上する傾向にある。また、本実施形態の樹脂組成物における無機繊維(好ましくはガラス繊維)の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対し、150.0質量部以下であることが好ましく、120.0質量部以下であることがより好ましく、100.0質量部以下であることがさらに好ましく、80.0質量部以下であることが一層好ましく、70.0質量部以下であることがより一層好ましい。前記上限値以下とすることにより、樹脂組成物の誘電特性をより低くできる傾向にある。
また、本実施形態の樹脂組成物における無機繊維(好ましくはガラス繊維)の含有量は、樹脂組成物中、10.0質量%以上であることが好ましく、15.0質量%以上であることがより好ましく、18.0質量%以上であることがさらに好ましい。前記下限値以上とすることにより、得られる樹脂成形品の機械的強度がより向上する傾向にある。また、本実施形態の樹脂組成物における無機繊維(好ましくはガラス繊維)の含有量は、樹脂組成物中、50.0質量%以下であることが好ましく、45.0質量%以下であることがより好ましく、40.0質量%以下であることがさらに好ましく、35.0質量%以下であることが一層好ましく、34.0質量%以下であることがより一層好ましい。前記上限値以下とすることにより、樹脂組成物の誘電特性をより低くできる傾向にある。
本実施形態の樹脂組成物は、無機繊維を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0064】
<タルク>
本実施形態の樹脂組成物は、さらに、タルクを、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤100質量部に対し、0.1~200.0質量部含んでいてもよい。タルクを含むことによって寸法安定性、製品外観を良好にすることができ、また、よりメッキ成長速度を早くすることができる。さらに、タルクを含むことにより、LDS添加剤の含有量を減らしても、樹脂成形品のメッキ性を良好にすることができる。
タルクは、ポリオルガノハイドロジェンシロキサン類およびオルガノポリシロキサン類から選択される化合物の少なくとも1種で表面処理されたものを用いてもよい。この場合、タルクにおけるシロキサン化合物の付着量は、タルクの0.1~5質量%であることが好ましい。
タルクの数平均粒子径は1~50μmであることが好ましく、2~25μmであることがより好ましい。タルクは、通常、鱗片状であるが、最も長い部分の長さを平均粒子径とする。タルクの数平均粒子径は、電子顕微鏡の観察で得られる画像に対して、粒子径を測定する対象のタルクをランダムに抽出し粒子径を測定し、得られた測定値から算出する。観察の倍率は1,000倍とし、測定数は1,000個以上として行う。
【0065】
本実施形態の樹脂組成物におけるタルクの含有量は、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤100.0質量部に対し、0.1質量部以上であることが好ましく、1.0質量部以上であることがより好ましく、10.0質量部以上であることがさらに好ましく、60.0質量部以上であることが一層好ましく、100.0質量部以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、メッキ性がより向上する傾向にある。また、本実施形態の樹脂組成物におけるタルクの含有量は、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤100質量部に対し、200.0質量部以下であることが好ましく、180.0質量部以下であることがより好ましく、170.0質量部以下であることがさらに好ましく、160.0質量部以下であることが一層好ましく、150.0質量部以下であることがより一層好ましい。前記上限値以下とすることにより、得られる成形品の機械的物性をより効果的に向上させることができる。
また、本実施形態の樹脂組成物におけるタルクの含有量は、配合する場合、熱可塑性樹脂100質量部に対し、0.1質量部以上であることが好ましく、1.0質量部以上であることがより好ましく、4.5質量部以上であることがさらに好ましく、また、20.0質量部以下であることが好ましく、15.0質量部以下であることがより好ましく、12.0質量部以下であることがさらに好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、タルクを1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0066】
<離型剤>
本実施形態の樹脂組成物は、離型剤をさらに含有していてもよい。離型剤は、主に、樹脂組成物の成形時の生産性を向上させるために使用されるものである。離型剤としては、例えば、脂肪族カルボン酸アミド系、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステル、数平均分子量200~15000の脂肪族炭化水素化合物、ポリシロキサン系シリコーンオイルなどが挙げられる。
【0067】
離型剤の詳細は、特開2016-196563号公報の段落0037~0042の記載および特開2016-078318号公報の段落0048~0058の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
【0068】
離型剤の含有量は、配合する場合、樹脂組成物に対して、下限は、好ましくは0.001質量%以上であり、より好ましくは0.01質量%以上であり、また、上限は、好ましくは2.0質量%以下、より好ましくは1.5質量%以下である。このような範囲とすることによって、射出成形等の金型を用いた成形をする場合などに、離型性を良好にすることができ、また、金型汚染を効果的に抑制することができる。離型剤は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。2種以上用いる場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0069】
<その他の添加剤>
本実施形態の樹脂組成物は、上記の他、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、光安定剤、熱安定剤、アルカリ、エラストマー、酸化チタン、酸化防止剤、耐加水分解性改良剤、艶消剤、紫外線吸収剤、核剤、可塑剤、分散剤、帯電防止剤、着色防止剤、ゲル化防止剤、着色剤、難燃剤等が例示される。これらの詳細は、特許第4894982号公報の段落0130~0155の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。これらの成分は、合計で、樹脂組成物の20質量%以下であることが好ましい。これらの成分は、それぞれ、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂とポリオレフィンとLDS添加剤と、必要に応じて配合される、無機繊維と離型剤とタルクの合計量が樹脂組成物の95質量%以上であることが好ましく、98質量%以上であることがより好ましく、99質量%以上であることがさらに好ましい。
また、本実施形態の樹脂組成物は、チタン酸カルシウム銅を含まないことが好ましい。
【0070】
<樹脂組成物の製造方法>
本実施形態の樹脂組成物の製造方法としては、任意の方法が採用される。
例えば、熱可塑性樹脂、ポリオレフィン、LDS添加剤、無機繊維等をV型ブレンダー等の混合手段を用いて混合し、一括ブレンド品を調製した後、ベント付き押出機で溶融混練してペレット化する方法が挙げられる。あるいは、二段階練込法として、予め、無機繊維以外の成分等を、十分混合後、ベント付き押出機で溶融混練りしてペレットを製造した後、そのペレットと強化フィラーを混合後、ベント付き押出機で溶融混練りする方法が挙げられる。
さらに、無機繊維以外の成分等を、V型ブレンダー等で十分混合したものを予め調製しておき、それをベント付き二軸押出機の第一シュートより供給し、無機繊維は押出機途中の第二シュートより供給して溶融混練、ペレット化する方法が挙げられる。
【0071】
押出機の混練ゾーンのスクリュー構成は、混練を促進するエレメントを上流側に、昇圧能力のあるエレメントを下流側に配置されることが好ましい。
混練を促進するエレメントとしては、順送りニーディングディスクエレメント、直交ニーディングディスクエレメント、幅広ニーディングディスクエレメント、および順送りミキシングスクリューエレメント等が挙げられる。
【0072】
溶融混練に際しての加熱温度は、通常180~360℃の範囲から適宜選ぶことができる。温度が高すぎると分解ガスが発生しやすく、ストランド切れ等押出不良の原因になる場合がある。それ故、剪断発熱等に考慮したスクリュー構成の選定が望ましい。混練り時や、後工程の成形時の分解を抑制するため、酸化防止剤や熱安定剤の使用が望ましい。
【0073】
<樹脂組成物の物性>
本実施形態の樹脂組成物は、低誘電特性を有することが好ましく、特に、比誘電率が低いことが好ましい。例えば、本実施形態の樹脂組成物と、本実施形態の樹脂組成物からポリオレフィンを除いた樹脂組成物を比べたとき、本実施形態の樹脂組成物の方が、比誘電率が低ければ、誘電率が低いと言える。
例えば、本実施形態の樹脂組成物の周波数2.45GHzにおける比誘電率を3.60以下とすることができ、さらには、3.50以下とすることもできる。前記比誘電率の下限値は、0が理想であるが、例えば、1.00以上、さらには、2.80以上であっても要求性能を満たすものである。特に、熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂を用いたときに上記範囲となることが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、誘電正接が低いことが好ましい。
例えば、本実施形態の樹脂組成物の周波数2.45GHzにおける比誘正接を0.020以下とすることができ、さらには、0.015以下とすることもできる。下限値は、0が理想であるが、例えば、0.001以上、さらには、0.008以上であっても要求性能を満たすものである。特に、熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂を用いたときに上記範囲となることが好ましい。
【0074】
本実施形態の樹脂組成物は、厚み4mmに成形したときの、ISO178に準拠した曲げ強さが140MPa以上であることが好ましく、145MPa以上であることがさらに好ましく、150MPa以上であることが一層好ましい。上記曲げ強度の上限は、特に定めるものではないが、例えば、270MPa以下、さらには260MPa以下、特には250MPa以下が実際的である。特に、熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂を用いたときに上記範囲となることが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、厚み4mmに成形したときの、ISO178に準拠した曲げ弾性率が5.0GPa以上であることが好ましく、5.5GPa以上であることがさらに好ましく、6.0GPa以上であることが一層好ましい。上記曲げ弾性率の上限は、特に定めるものではないが、例えば、15GPa以下、さらには14GPa以下、特には13GPa以下が実際的である。特に、熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂を用いたときに上記範囲となることが好ましい。
【0075】
本実施形態の樹脂組成物は、厚み4mmに成形したときの、ISO179規格に準拠したノッチ付シャルピー衝撃強さが2kJ/m2以上であることが好ましい。上記ノッチ付シャルピー衝撃強さの上限は、特に定めるものではないが、例えば、15kJ/m2以下が実際的である。特に、熱可塑性樹脂としてポリアミド樹脂を用いたときに上記範囲となることが好ましい。
【0076】
上記比誘電率、誘電正接、曲げ強さ、曲げ弾性率、および、ノッチ付きシャルピー衝撃強さは、それぞれ、後述する実施例に記載の方法に従って測定される。
【0077】
<樹脂成形品>
本実施形態は、また、本実施形態の樹脂組成物から形成された樹脂成形品を開示する。
本実施形態における、樹脂成形品の製造方法は、特に限定されず、樹脂組成物について一般に採用されている成形法を任意に採用できる。その例を挙げると、射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシスト等の中空成形法、断熱金型を使用した成形法、急速加熱金型を使用した成形法、発泡成形(超臨界流体も含む)、インサート成形、IMC(インモールドコーティング成形)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法、ブロー成形法などが挙げられる。また、ホットランナー方式を使用した成形法を用いることもできる。
【0078】
本実施形態の樹脂組成物をから形成された樹脂成形品は、樹脂成形品の表面にメッキを有する、樹脂成形品として好ましく用いられる。本実施形態の樹脂成形品におけるメッキはアンテナとしての性能を保有する態様が好ましい。
【0079】
<メッキ付き樹脂成形品の製造方法>
次に、本実施形態の樹脂組成物から形成された樹脂成形品の表面に、レーザーを照射後、金属を適用して、メッキを形成することを含む、メッキ付樹脂成形品の製造方法について開示する。
図1は、レーザーダイレクトストラクチャリング技術によって、樹脂成形品1の表面にメッキを形成する工程を示す概略図である。
図1では、樹脂成形品1は、平坦な基板となっているが、必ずしも平坦な基板である必要はなく、一部または全部が曲面している樹脂成形品であってもよい。また、得られるメッキ付き樹脂成形品は、最終製品に限らず、各種部品も含む趣旨である。
【0080】
再び
図1に戻り、樹脂成形品1にレーザー2を照射する。ここでのレーザーとは、特に定めるものではなく、YAGレーザー、エキシマレーザー、電磁線等の公知のレーザーから適宜選択することができ、YAGレーザーが好ましい。また、レーザーの波長も特に定めるものではない。好ましい波長範囲は、200nm~1200nmであり、より好ましくは800~1200nmである。
レーザーが照射されると、レーザーが照射された部分3のみ、樹脂成形品1が活性化される。この活性化された状態で、樹脂成形品1をメッキ液4に適用する。メッキ液4としては、特に定めるものではなく、公知のメッキ液を広く採用することができ、金属成分として、銅、ニッケル、銀、金、およびパラジウムの1種以上からなるメッキ液(特に、無電解のメッキ液)が好ましく、銅、ニッケル、銀、および金の1種以上からなるメッキ液(特に、無電解のメッキ液)がより好ましく、銅を含むメッキ液(特に、無電解のメッキ液)がさらに好ましい。すなわち、本実施形態におけるメッキは、金属成分が、上記金属の少なくとも1種からなることが好ましい。
樹脂成形品1をメッキ液4に適用する方法についても、特に定めるものではないが、例えば、メッキ液を配合した液中に投入する方法が挙げられる。メッキ液を適用後の樹脂成形品は、レーザー照射した部分のみ、メッキ5が形成される。
本実施形態の方法では、1mm以下、さらには、150μm以下の幅の間隔(下限値は特に定めるものではないが、例えば、30μm以上)を有するメッキ(回路)を形成することができる。メッキは、形成したメッキ(回路)の腐食や劣化を抑えるために、例えば無電解メッキを実施した後にニッケル、金でさらに保護することもできる。また、同様に無電解メッキ後に電解メッキを用い、必要な膜厚を短時間で形成することもできる。
また、上記メッキ付樹脂成形品の製造方法は、上記メッキ付樹脂成形品の製造方法を含む、アンテナを有する携帯電子機器部品の製造方法として好ましく用いられる。
【0081】
本実施形態の樹脂組成物から得られる樹脂成形品は、例えば、センサー、コネクタ、スイッチ、リレー、導電回路、アンテナ等の電子部品(特に、携帯電子機器部品、通信基地局、パソコン周辺機器)などの種々の用途に用いることができる。
【0082】
その他、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で、特開2011-219620号公報、特開2011-195820号公報、特開2011-178873号公報、特開2011-168705号公報、特開2011-148267号公報の記載を参酌することができる。
【実施例0083】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
実施例で用いた測定機器等が廃番等により入手困難な場合、他の同等の性能を有する機器を用いて測定することができる。
【0084】
【0085】
上記表1において、MAHは無水マレイン酸を、HDPEは高密度ポリエチレンを、PPはポリプロピレンを、LDPEは低密度ポリエチレンを、PTFEはポリテトラフルオロエチレンを、PPSはポリフェニレンサルファイドを、それぞれ意味している。
【0086】
実施例1~実施例10、比較例1~比較例4
<コンパウンド>
後述する表2~表4に示す組成(表2~表4の各成分の単位は質量部である)となるように、各成分をそれぞれ秤量し、無機繊維(ガラス繊維)を除く成分をタンブラーにてブレンドし、二軸押出機(芝浦機械社製、TEM26SS)の根元から投入し、溶融した後で、無機繊維(ガラス繊維)をサイドフィードして樹脂組成物(ペレット)を作製した。二軸押出機の温度設定は、300℃とした。表2~表4における各成分は質量比で示している。
【0087】
<曲げ強さおよび曲げ弾性率>
上記の製造方法で得られたペレットを120℃で4時間乾燥させた後、射出成形機(芝浦機械社製、「EC75SX」)にて、シリンダー温度300℃、金型温度130℃、成形サイクル50秒の条件で、ISO引張り試験片(4mm厚)を射出成形した。
ISO178に準拠して、23℃の温度で曲げ強さ(単位:MPa)および曲げ弾性率(単位:GPa)を測定した。
【0088】
<ノッチ付シャルピー衝撃強さ>
上記の製造方法で得られたペレットを120℃で4時間乾燥させた後、射出成形機(芝浦機械社製、「EC75SX」)にて、シリンダー温度300℃、金型温度130℃、成形サイクル50秒の条件で、ISO引張り試験片(4mm厚)を射出成形した。
上記で得られたISO引張り試験片(4mm厚)を用いて、ISO179規格に従い、23℃の温度でシャルピー衝撃強さ(ノッチ付)の測定を行った。
単位は、kJ/m2で示した。
【0089】
<荷重たわみ温度(DTUL)>
上記の製造方法で得られたペレットを120℃で4時間乾燥させた後、射出成形機(芝浦機械社製、「EC75SX」)にて、シリンダー温度300℃、金型温度130℃、成形サイクル50秒の条件で、ISO多目的試験片(4mm厚)を射出成形した。
上記で得られたISO多目的試験片(4mm厚)を用い、ISO75-1およびISO75-2に基づいた形状に加工し、荷重たわみ温度(単位:℃)を、ISO75-1およびISO75-2に基づき、荷重1.80MPaにて測定した。
【0090】
<比誘電率・誘電正接>
比誘電率および誘電正接は、樹脂組成物から形成された100mm×100mm×2mmの平板状試験片について、周波数2.45GHzにおける値を空洞共振器摂動法により測定した。
具体的には、上記の製造方法で得られたペレットを120℃で4時間乾燥させた後、射出成形機(芝浦機械社製、「EC75SX」)にて、シリンダー温度300℃、金型温度130℃、成形サイクル50秒の条件で射出成形を行い、100mm×100mm×2mmの平板状試験片を成形した。
得られた平板状試験片から流動方向を長手方向に100mm×1mm×2mmの平板状試験片を切削により得た後、空洞共振器摂動法により、設定周波数における比誘電率および誘電正接を測定した。
測定に際し、KEYSIGHT社製、ネットワークアナライザおよび関東電子応用開発社製、空洞共振器を用いた。
【0091】
<メッキ性>
上記で得られたISO多目的試験片(4mm厚)の10×10mmの範囲に、Trumpf製、VMc1のレーザー照射装置(波長1064nmのYAGレーザー最大出力15W)を用い、出力(Power)10Wで、周波数(Frequency)80kHz、速度2m/sにてレーザーを照射した。その後のメッキ工程は無電解のMacDermid社製、Copper100XBの65℃のメッキ槽(設定温度は68℃)にて、10分間処理した。
A:メッキが形成された
B:メッキが形成されなかった
【0092】
【0093】
上記結果から明らかなとおり、本発明の樹脂組成物は、メッキ性を維持しつつ、低誘電特性、特に、低比誘電率を達成できた(実施例1~10)。
これに対し、ポリオレフィンを配合しない場合(比較例1)、比誘電率が低下しなかった。また、ポリオレフィン以外の樹脂をアロイした場合も(比較例2、3)、比誘電率が低下しなかった。
一方、LDS添加剤を配合しない場合(比較例4)、比誘電率は低かったが、メッキが形成できなかった。