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JP2018172511A - 反射材用ポリエステル樹脂組成物、およびこれを用いた反射材 - Google Patents

反射材用ポリエステル樹脂組成物、およびこれを用いた反射材 Download PDF

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JP2018172511A
JP2018172511A JP2017071228A JP2017071228A JP2018172511A JP 2018172511 A JP2018172511 A JP 2018172511A JP 2017071228 A JP2017071228 A JP 2017071228A JP 2017071228 A JP2017071228 A JP 2017071228A JP 2018172511 A JP2018172511 A JP 2018172511A
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polyester resin
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航 牧口
Wataru Makiguchi
航 牧口
英人 小笠原
Hideto Ogasawara
英人 小笠原
真理子 木田
Mariko Kida
真理子 木田
航介 寺田
Kosuke Terada
航介 寺田
正信 前田
Masanobu Maeda
正信 前田
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Abstract

【課題】高温に晒されたり、長時間の光照射が行われても反射率が低下し難く、強度が高い反射材が得られる反射材用ポリエステル樹脂組成物の提供を提供する。【解決手段】反射材用ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂(A)と、非晶性ポリエステル樹脂(B)と、無機充填材(C)と、白色顔料(D)と、を含む。結晶性ポリエステル樹脂(A)および非晶性ポリエステル樹脂(B)の含有量比は1/99〜49/51である。非晶性ポリエステル樹脂(B)は、テレフタル酸由来成分単位60〜100モル%を含むジカルボン酸成分単位(b1)と、1,4−シクロヘキサンジメタノール由来成分単位および2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオール由来成分単位、もしくは1,4−シクロヘキサンジメタノール由来成分単位および脂肪族ジアルコール由来成分単位を含む、ジアルコール成分単位(b2)とを含む。【選択図】なし

Description

本発明は、反射材用ポリエステル樹脂組成物、およびこれを用いた反射材に関する。
発光ダイオード(以下、LEDと略す)や有機ELなどの光源は、低電力や高寿命といった特長を活かして、照明ならびにディスプレイのバックライトとして幅広く使用されている。そして、これらの光源からの光を効率的に利用するために、光源からの光を反射する反射材が種々の局面で利用されている。当該反射材には、どのような使用環境下でも高い反射率を示すことが求められている。
また、近年では、コストダウン要求から、テレビやディスプレイなどの最終製品に搭載される光源(LEDパッケージ)の数を低減することが求められている。したがって、反射材の反射性を高め、光源からの光をさらに効率的に利用することが求められている。
このような反射材を作製するための樹脂組成物として、半芳香族ポリエステル樹脂と、ガラス繊維と、白色顔料とを含む樹脂組成物等が提案されている(例えば、特許文献1)。当該樹脂組成物では、比較的反射率の高い反射材が得られる。
ここで、LED素子は、LEDを搭載するための空間を有するハウジング部と、上記空間に搭載されたLEDと、上記LEDを封止する封止部材とを有する。このようなLED素子は、たとえば、1)基板上に反射材を成形して上記ハウジング部を製造する工程、2)上記ハウジング部の内部にLEDを配置し、LEDと基板とを電気的に接続する工程、および3)上記LEDを封止剤で封止する工程等を経て、製造される。上記3)封止工程では、上記封止剤を熱硬化させるために、ハウジングやLED、封止材等を100〜200℃の温度に加熱する。さらに、上記2)LEDの実装工程では、LEDを基板に実装するために、リフローはんだ工程等を行うが、この際にも反射材は250℃以上の温度に晒される。したがって、反射材には、このような温度(高温)を経ても反射率を維持できることが求められる。また、反射材には、使用環境下で生じる熱や光(例えばLEDから発生する熱や光)に長期間曝されても、反射率を維持できることが求められる。
米国特許出願公開2014/0191263号明細書
しかしながら、前述の特許文献1の樹脂組成物からなる反射材は、長期間加熱されたり、光が照射されたりすると、着色が生じやすく、反射率が低下しやすかった。また、当該樹脂組成物からなる反射材は、その機械的強度が十分でないこともあった。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、高温に晒されたり、長時間の光照射が行われても反射率が低下し難く、強度が高い反射材が得られる反射材用ポリエステル樹脂組成物の提供を目的とする。
すなわち、本発明の第1は、以下の反射材用ポリエステル樹脂組成物に関する。
[1]融点もしくはガラス転移温度が250℃以上である結晶性ポリエステル樹脂(A)、および融点が観測されない非晶性ポリエステル樹脂(B)を合計で30〜80質量%と、無機充填材(C)1〜50質量%と、白色顔料(D)5〜50質量%と(前記結晶性ポリエステル樹脂(A)、前記非晶性ポリエステル樹脂(B)、前記無機充填材(C)、および前記白色顔料(D)の合計を100質量%とする)、を含み、前記結晶性ポリエステル樹脂(A)および前記非晶性ポリエステル樹脂(B)の含有質量の比が1/99〜49/51であり、前記非晶性ポリエステル樹脂(B)がジカルボン酸に由来するジカルボン酸成分単位(b1)と、ジアルコールに由来するジアルコール成分単位(b2)とを含み、前記ジカルボン酸成分単位(b1)は、テレフタル酸に由来する成分単位60〜100モル%を含み、前記ジアルコール成分単位(b2)は、(b2−1)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位1〜99モル%と、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位99〜1モル%と、を含む、または(b2−2)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位20モル%以上40モル%未満と、脂肪族ジアルコールに由来する成分単位60モル%超80モル%以下と、を含む、反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[2]前記ジアルコール成分単位(b2)が含む、前記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位が、エチレングリコール由来の成分単位である、[1]に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[3]前記結晶性ポリエステル樹脂(A)は、ジカルボン酸に由来するジカルボン酸成分単位(a1)と、ジアルコールに由来するジアルコール成分単位(a2)とを含み、前記ジカルボン酸成分単位(a1)は、テレフタル酸に由来する成分単位30〜100モル%と、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜70モル%と、を含み、前記ジアルコール成分単位(a2)は、炭素原子数4〜20の脂環式炭化水素骨格を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位および/または脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を含む、[1]または[2]に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[4]前記ジアルコール成分単位(a2)は、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位40〜100モル%と、前記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位0〜60モル%と、を含む、[3]に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
[5]前記白色顔料(D)は、酸化チタンである、[1]〜[4]のいずれかに記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
本発明の第2は、以下の反射材に関する。
[6]前記[1]〜[5]のいずれかに記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物の成形物を含む、反射材。
[7]発光ダイオード素子用の反射材である、[6]に記載の反射材。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物によれば、高温に晒されたり、長時間の光照射が行われても反射率が低下し難く、機械的強度が高い反射材を得ることが可能である。
1.反射材用ポリエステル樹脂組成物について
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」とも称する)は、各種照明や表示素子等の反射材を作製するための組成物である。
前述のように、従来、結晶性の半芳香族ポリエステル樹脂、無機充填材、および白色顔料を含む樹脂組成物を成形して、各種反射材を得ることが検討されている。結晶性の半芳香族ポリエステル樹脂は、融点やガラス転移温度が比較的高い。したがって、反射材が耐熱性に優れるといった利点がある。しかしながら、このような樹脂組成物から得られる反射材は、その機械的強度が十分でないことがあり、さらには加熱や光照射によって、反射率が低下しやすかった。その理由は、以下のように考えられる。例えば、特許文献1に記載の樹脂組成物が含む結晶性の半芳香族ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位と、シクロヘキサン環を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位とを主に含む。そして、このような構造を有する半芳香族ポリエステル樹脂では、反射材を加熱したり、反射材に光を照射したりすると、脂環族ジアルコール由来の成分単位が共役構造を採りやすく、反射材が着色すると考えられる。
これに対し、本発明の樹脂組成物は、結晶性ポリエステル樹脂(A)と、特定の構造を有する非晶性ポリエステル樹脂(B)と、無機充填材(C)と、白色顔料(D)と、を含む。本発明でその構造を特定する非晶性ポリエステル樹脂(B)は、加熱や光照射等によって共役構造を採り難い成分単位を一部に含む。そしてさらに、本発明の樹脂組成物では、結晶性ポリエステル樹脂(A)と非晶性ポリエステル樹脂(B)との質量比が1/99〜49/51である。つまり、共役構造を採り難い成分単位を含む非晶性ポリエステル樹脂(B)を多く含む。したがって、樹脂組成物から得られる反射材に着色が生じ難くなる。なお、一般的には、非晶性ポリエステル樹脂(B)の割合が多くなると、樹脂の結晶化度が低下するため、得られる反射材の強度が低下すると考えられている。これに対し、結晶性ポリエステル樹脂(A)と特定の構造を有する非晶性ポリエステル樹脂(B)とは、類似の構造(特に脂環族骨格が類似の構造)を有するため相溶化しやすく、これらの質量比が上記範囲であると、得られる反射材の強度が低下し難くなる。また、当該樹脂組成物から得られる反射材は、上述の範囲、非晶性ポリエステル樹脂(B)を含むことから、加熱収縮が生じ難く、クラック等も生じ難いとの利点も有する。
以下、樹脂組成物が含む各成分について説明する。
1−1.結晶性ポリエステル樹脂(A)
結晶性ポリエステル樹脂(A)は、分子内に−(C=O)−O−で表されるエステル構造を複数有しており、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)もしくはガラス転移温度(Tg)が250℃以上であり、かつ結晶性を有する樹脂であれば、その種類は特に限定されない。結晶性の有無は、示差走査熱量測定(DSC)によって結晶の融解熱0が観測されるか否かで特定することができる。本発明の樹脂組成物は、結晶性ポリエステル樹脂(A)を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでもよい。
樹脂組成物から得られる反射材の耐熱性を高める観点から、結晶性ポリエステル樹脂(A)は、芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位を有するジカルボン酸成分単位(a1)と、脂環式炭化水素骨格を有する脂環族ジアルコールまたは脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を有するジアルコール成分単位(a2)とを含むことが好ましい。
樹脂組成物から得られる反射材の耐熱性をより高める観点からは、上記ジカルボン酸成分単位(a1)は、テレフタル酸に由来する成分単位を30〜100モル%含み、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位を0〜70モル%含むことが好ましい。ジカルボン酸成分単位(a1)が含むテレフタル酸に由来する成分単位の割合は、40〜100モル%であることがより好ましく、60〜100モル%であることがさらに好ましい。テレフタル酸に由来する成分単位の含有量が高いと、反射材の耐熱性が高まる。ジカルボン酸成分単位(a1)が含むテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位の割合は、0〜60モル%であることがより好ましく、0〜40モル%であることがより好ましい。
なお、本明細書において、テレフタル酸に由来する成分単位には、テレフタル酸由来の成分単位だけでなく、テレフタル酸エステルに由来する成分単位も含むものとする。テレフタル酸エステルのエステル基が含む炭素数は、それぞれ1〜4であることが好ましく、テレフタル酸エステルの例には、ジメチルテレフタレート等が含まれる。
一方、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位には、芳香族ジカルボン酸由来の成分単位だけでなく、そのエステル由来の成分単位も含むものとする。ここで、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸の好ましい例には、イソフタル酸や、2−メチルテレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が含まれる。また、これらの芳香族ジカルボン酸のエステル基が含む炭素数は、それぞれ1〜4であることが好ましい。樹脂組成物は、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
テレフタル酸に由来する成分単位と、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位との合計量は、100モル%であることが好ましい。ただし、所望の特性に応じて、ジカルボン酸成分単位(a1)は、少量の脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位や分子内に3つ以上のカルボン酸基を有する多価カルボン酸に由来する成分単位をさらに含んでいてもよい。ジカルボン酸成分単位(a1)が含む脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位と多価カルボン酸に由来する成分単位の割合は、合計で、10モル%以下であることが好ましい。
上記脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位の炭素原子数は、特に制限されないが、4〜20であることが好ましく、6〜12であることがより好ましい。上記脂肪族ジカルボン酸の例には、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸およびドデカンジカルボン酸が含まれる。これらの脂肪族ジカルボン酸のうち、アジピン酸が好ましい。
また、上記多価カルボン酸に由来する成分単位の例には、トリメリット酸およびピロメリット酸を含む三塩基酸ならびに多塩基酸が含まれる。
一方、ジアルコール成分単位(a2)は、樹脂組成物から得られる反射材の耐熱性を高める観点から、炭素数4〜20の脂環族ジアルコールに由来する成分単位および/または脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を含むことが好ましい。
ジアルコール成分単位(a2)が脂環族ジアルコールに由来する成分単位を含むと、反射材の耐熱性が高まり、吸水性が低減する。脂環族ジアルコールの例には、炭素数4〜20の脂環式炭化水素骨格を有するジアルコール、たとえば、1,3−シクロペンタンジオール、1,3−シクロペンタンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘプタンジオールおよび1,4−シクロヘプタンジメタノール等が含まれる。なかでも、反射材の耐熱性が高まり、吸水性が低減され、かつ入手が容易である等の観点から、脂環族ジアルコールは、シクロヘキサン骨格を有する化合物であることが好ましく、1,4−シクロヘキサンジメタノールであることがより好ましい。
脂環族ジアルコールには、シス/トランス構造などの異性体が存在するが、樹脂組成物から得られる反射材の耐熱性をより高める観点からは、結晶性ポリエステル樹脂(A)はトランス構造の脂環族ジアルコールに由来する成分単位をより多く含むことが好ましい。したがって、上記脂環族ジアルコールに由来する成分単位のシス/トランス比は、好ましくは50/50〜0/100であり、さらに好ましくは40/60〜0/100である。
一方、ジアルコール成分単位(a2)が脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を含むと、樹脂組成物の溶融流動性が高まる。脂肪族ジアルコールの例には、エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコールおよびドデカメチレングリコール等が含まれる。
ジアルコール成分単位(a2)は、脂環族ジアルコールに由来する成分単位(好ましくはシクロヘキサン骨格を有するジアルコールに由来する成分単位、より好ましくは1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来するに由来する成分単位)を40〜100モル%含み、脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を0〜60モル%含むことが好ましい。ジアルコール成分単位(a2)が含む脂環族ジアルコールに由来する成分単位(好ましくはシクロヘキサン骨格を有するジアルコールに由来する成分単位、より好ましくは1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来するに由来する成分単位)の割合は、50〜100モル%であることがより好ましく、60〜100モル%であることがさらに好ましい。ジアルコール成分単位(a2)が含む脂肪族ジアルコールに由来する成分単位の割合は、0〜50モル%であることがより好ましく、0〜40モル%であることがさらに好ましい。
脂環族ジアルコールに由来する成分単位と脂肪族ジアルコールに由来する成分単位との合計量は、100モル%であることが好ましい。ただし、所望の特性に応じて、上記ジアルコール成分単位(a2)は、上記成分単位とともに、少量の芳香族ジアルコールに由来する成分単位をさらに含んでいてもよい。上記芳香族ジアルコールの例には、ビスフェノール、ハイドロキノン、および2,2−ビス(4−β−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン等が含まれる。ジアルコール成分単位(a2)が含む芳香族ジアルコールに由来する成分単位の割合は、10モル%以下であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂(A)の示差走査熱量計(DSC)で測定される融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)は250℃以上である。融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)の下限値は、270℃であることが好ましく、280℃以上であることがより好ましく、290℃であることがさらに好ましい。一方、融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)の好ましい上限値は特に制限されないが、例えば350℃であることが好ましく、335℃であることがより好ましい。前記融点またはガラス転移温度が250℃以上であると、リフローはんだ工程での反射材の変色や変形などが抑制される。また、融点またはガラス転移温度が350℃以下であると、樹脂組成物の加工時に、過度に温度を高める必要がなく、樹脂組成物中の他の成分の分解が抑制されるため好ましい。なお、結晶性ポリエステル樹脂(A)が、融点(Tm)およびガラス転位温度(Tg)の双方を有する場合には、融点が250℃以上であればよい。
結晶性ポリエステル樹脂(A)の融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)により、JIS−K7121に準拠して測定することができる。具体的には、測定装置としてX−DSC7000(SII社製)を準備する。この装置に、結晶性ポリエステル樹脂(A)の試料を封入したDSC測定用パンをセットし、窒素雰囲気下で昇温速度10℃/分で330℃まで昇温させる。そして、330℃で5分間保持した後、10℃/分の降温測定で23℃まで降温させる。そして、昇温時の吸熱ピークのピークトップの温度を「融点」とする。また、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を「ガラス転移温度」とする。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂(A)の極限粘度[η]は0.3〜1.2dl/gであることが好ましい。極限粘度が上記範囲にある場合、樹脂組成物の成形時の流動性が高まる。結晶性ポリエステル樹脂(A)の極限粘度は、結晶性ポリエステル樹脂(A)の分子量等によって調整できる。結晶性ポリエステル樹脂(A)の分子量の調整方法の例には、重縮合反応の進行度合いを調整する方法、および単官能のカルボン酸または単官能のアルコールを適量加える方法を含む、公知の方法が含まれる。
結晶性ポリエステル樹脂(A)の極限粘度は、以下の手順で測定することができる。結晶性ポリエステル樹脂(A)をフェノールとテトラクロロエタンの50/50質量%の混合溶媒に溶解させて試料溶液とする。得られた試料溶液の流下秒数を、ウベローデ粘度計を用いて25℃±0.05℃の条件下で測定し、下記式に当てはめて極限粘度[η]を算出する。
[η]=ηSP/[C(1+kηSP)]
上記式において、各代数または変数は以下を表す。
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
k:定数(溶液濃度の異なるサンプル(3点以上)の比粘度を測定し、横軸に溶液濃度、縦軸にηsp/Cをプロットして求めた傾き)
上記ηSPは以下の式によって求められる。
ηSP=(t−t0)/t0
上記式において、各変数は以下を表す。
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:溶媒の流下秒数(秒)
結晶性ポリエステル樹脂(A)は、公知の方法で製造してもよく、市販のものを購入してもよい。結晶性ポリエステル樹脂(A)は、例えば反応系内に分子量調整剤等を配合して、ジカルボン酸成分単位(a1)とジアルコール成分単位(a2)とを反応させて製造することができる。反応系内に分子量調整剤を配合することで、結晶性ポリエステル樹脂(A)の極限粘度を調整することができる。
上記分子量調整剤の例には、モノカルボン酸およびモノアルコールが含まれる。上記モノカルボン酸の例には、炭素原子数2〜30の脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸および脂環族モノカルボン酸が含まれる。なお、上記芳香族モノカルボン酸および上記脂環族モノカルボン酸は、環状構造部分に置換基を有していてもよい。上記脂肪族モノカルボン酸の例には、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸およびリノール酸が含まれる。芳香族モノカルボン酸の例には、安息香酸、トルイル酸、ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸およびフェニル酢酸が含まれる。脂環族モノカルボン酸の例には、シクロヘキサンカルボン酸が含まれる。
上記分子量調整剤の添加量は、ジカルボン酸成分単位(a1)とジアルコール成分単位(a2)とを反応させる際のジカルボン酸成分単位(a1)の合計量1モルに対して0〜0.07モルであることが好ましく、0〜0.05モルであることがより好ましい。
1−2.非晶性ポリエステル樹脂(B)
非晶性ポリエステル樹脂(B)は、分子内に−(C=O)−O−で表されるエステル構造を複数有しており、示差走査熱量計(DSC)で測定した際に融点(Tm)を示さない非晶性の樹脂である。非結晶性ポリエステル樹脂(B)の融点(Tm)の有無の確認は、示差走査熱量計(DSC)により、JIS−K7121に準拠して行うことができる。具体的な方法は、上述の結晶性ポリエステル樹脂(A)における融点の確認方法と同様とすることができる。
また、当該非晶性ポリエステル樹脂(B)は、ジカルボン酸由来のジカルボン酸成分単位(b1)と、ジアルコール由来のジアルコール成分単位(b2)とを含み、ジカルボン酸成分単位(b1)は、テレフタル酸に由来する成分単位を60〜100モル%を含む。一方、ジアルコール成分単位(b2)は、(b2−1)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位1〜99モル%と、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位99〜1モル%と、を含む、もしくは(b2−2)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位20モル%以上40モル%未満と、脂肪族ジアルコールに由来する成分単位60モル%超80モル%以下と、を含む。本発明の樹脂組成物は、非晶性ポリエステル樹脂(B)を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでもよい。
樹脂組成物から得られる反射材の耐熱性をより高める観点からは、上記ジカルボン酸成分単位(b1)は、テレフタル酸に由来する成分単位を70〜100モル%含むことがより好ましく、80〜100モル%含むことがさらに好ましい。また、ジカルボン酸成分単位(b1)は、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位を0〜40モル%含んでいてもよく、0〜30モル%含むことがより好ましく、0〜20モル%含むことがさらに好ましい。
上記テレフタル酸に由来する成分単位、およびテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位は、上述の結晶性ポリエステル樹脂(A)のジカルボン酸成分(a1)における、テレフタル酸に由来する成分単位、および芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位と同様とすることができる。
上記テレフタル酸に由来する成分単位と、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位との合計は、100モル%であることが好ましい。ただし、所望の特性に応じて、ジカルボン酸成分単位(b1)は、少量の脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位や分子内に3以上のカルボン酸基を有する多価カルボン酸に由来する成分単位をさらに含んでいてもよい。ジカルボン酸成分単位(b1)が含む上記脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位と上記多価カルボン酸に由来する成分単位の割合は、合計で10モル%以下であることが好ましい。当該脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位や、多価カルボン酸に由来する成分単位は、上述の結晶性ポリエステル樹脂(A)のジカルボン酸成分(a1)における脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位は多価カルボン酸に由来する成分と同様である。
一方、ジアルコール成分単位(b2)は、前述のように、(b2−1)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位1〜99モル%と、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位99〜1モル%と、を含む場合と、(b2−2)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位20モル%以上40モル%未満と、脂肪族ジアルコールに由来する成分単位60モル%超80モル%以下と、を含む場合とがある。
ジアルコール成分単位(b2)が、(b2−1)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位および2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位を含む場合、反射材の耐熱性が高まり、吸水性が低減される等の観点から、ジアルコール成分単位(b2)は、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位20〜99モル%を含むことがより好ましく、40〜99モル%含むことがさらに好ましい。
ここで、1,4−シクロヘキサンジメタノールには、シス/トランス構造などの異性体が存在するが、樹脂組成物から得られる反射材の耐熱性をより高める観点からは、環状(トランス)構造の1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位をより多く含むことが好ましい。したがって、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位のシス/トランス比は、50/50〜0/100であることが好ましく、40/60〜10/90であることがさらに好ましい。
また、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位は特に、非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子内で共役構造を採り難い。そのため、これらの非晶性ポリエステル樹脂(B)が、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位を含むと、反射材の着色がより抑制されやすく、反射率が高くなる。ジアルコール成分単位(b2)は、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位を1〜80モル%含むことがより好ましく、1〜60モル%含むことがさらに好ましい。
なお、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位、および2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位の合計量は、100モル%であることが好ましい。
一方、ジアルコール成分単位(b2)が、(b2−2)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位および脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を含む場合、ジアルコール成分単位(b2)は、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位を20モル%以上40モル%未満含むことが好ましく、20〜35モル%含むことがより好ましい。1,4−シクロヘキサンジメタノール由来の成分単位の量が当該範囲であると、樹脂が非晶性になりやすい。なお、1,4−シクロヘキサンジメタノールの好ましいシス/トランス比は、上述の(b2−1)の場合と同様である。
また、脂肪族ジアルコール由来の成分単位の量は、60モル%超80モル%以下であることがより好ましく、65〜80モル%であることがさらに好ましい。上記脂肪族ジアルコールが含む炭素数は、4〜20であることが好ましい。脂肪族ジアルコールの具体例には、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、ネオペンチルグリコール、および2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール等が含まれる。これらの中でも、反射材の透明性や耐熱性、耐着色性が高まりやすい、との観点からエチレングリコールが好ましい。
なお、上記1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位、および脂肪族ジアルコールに由来する成分単位、の合計量は、100モル%であることが好ましい。
ただし、上記(b2−1)および(b2−2)のいずれの場合も、所望の特性に応じて、上記ジアルコール成分単位(b2)は、上記成分単位とともに、少量の芳香族ジアルコールに由来する成分単位をさらに含んでいてもよい。上記芳香族ジアルコールの例には、ビスフェノール、ハイドロキノン、および2,2−ビス(4−β−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン等が含まれる。ジアルコール成分単位(b2)が含む芳香族ジアルコールに由来する成分単位の割合は、10モル%以下であることが好ましい。
ここで、非晶性ポリエステル樹脂(B)の極限粘度[η]は0.2〜1.5dl/gであることが好ましい。極限粘度が上記範囲にある場合、樹脂組成物の成形時の流動性が高まる。非晶性ポリエステル樹脂(B)の極限粘度は、非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量等によって調整できる。非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量の調整方法の例には、重縮合反応の進行度合いを調整する方法、および単官能のカルボン酸または単官能のアルコールを適量加える方法を含む、公知の方法が含まれる。非晶性ポリエステル樹脂(B)の極限粘度の測定方法は、上述の結晶性ポリエステル樹脂(A)の極限粘度[η]と同様とすることができる。
非晶性ポリエステル樹脂(B)は、公知の方法で製造してもよく、市販のものを購入してもよい。非晶性ポリエステル樹脂(B)は、上述の結晶性ポリエステル樹脂(A)と同様に、反応系内に分子量調整剤等を配合して、ジカルボン酸成分単位(b1)とジアルコール成分単位(b2)とを反応させることで製造することができる。反応系内に分子量調整剤を配合することで、非晶性ポリエステル樹脂(B)の極限粘度を調整することができる。上記分子量調整剤やその添加量は、結晶性ポリエステル樹脂(A)の調製に用いるモノカルボン酸やモノアルコールと同様とすることができる。
一方、市販の非晶性ポリエステル樹脂(B)の例には、トライタン(登録商標)TX2001や、TX−1001、TX1501HF、TX2000、(いずれもイーストマンケミカル社製);PETG 6763、14471(いずれもイーストマンケミカル社製)等が含まれる。
(結晶性ポリエステル樹脂(A)および非晶性ポリエステル樹脂(B)の含有量)
本発明の樹脂組成物における結晶性ポリエステル樹脂(A)および非晶性ポリエステル樹脂(B)の含有質量の比(樹脂(A)/樹脂(B))は、1/99〜49/51であり、5/95〜40/60であることが好ましく、10/90〜35/75であることがより好ましい。これらの比は、例えばH NMRスペクトルにより特定することができる。結晶性ポリエステル樹脂(A)および非晶性ポリエステル樹脂(B)の含有量の比が上記範囲であると、耐熱性が高く、かつ加熱や光照射によっても変色し難い反射材が得られる。
また、結晶性ポリエステル樹脂(A)の含有量と、非晶性ポリエステル樹脂(B)の含有量との合計は、結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)の量を100質量%としたとき、30〜80質量%であり、30〜70質量%であることがより好ましく、40〜60質量%であることがさらに好ましい。結晶性ポリエステル樹脂(A)および非晶性ポリエステル樹脂(B)の合計含有量が上記範囲であると、樹脂組成物の成形性が良好になりやすく、さらに得られる反射材の表面平滑性も高くなる。
1−3.無機充填材(C)
無機充填材(C)は、球状、繊維状、または板状などの形状を有する、無機化合物からなる充填材であればよく、その種類は特に制限されない。樹脂組成物の強度および靱性をより高める観点からは、無機充填材(C)の形状は、繊維状であることが好ましい。
繊維状の無機充填材(C)の例には、ガラス繊維、ワラストナイト、チタン酸カリウムウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、硫酸マグネシウムウィスカー、セピオライト、ゾノトライト、酸化亜鉛ウィスカー、ミルドファイバーおよびカットファイバー等が含まれる。樹脂組成物は、これらを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。なかでも、平均繊維径が比較的小さく、成形物の表面平滑性を高めやすいこと等から、ワラストナイト、ガラス繊維、およびチタン酸カリウムウィスカーが好ましく、ワラストナイトまたはガラス繊維がより好ましい。樹脂組成物から得られる反射材の光遮蔽効果をより高める観点からは、ワラストナイトが好ましく、反射材の機械強度をより高める観点からは、ガラス繊維が好ましい。
上記繊維状の無機充填材(C)の平均繊維長は、良好な成形性の保持、および得られる反射材の機械的特性や耐熱性の向上の観点から、1μm〜20mmであることが好ましく、より好ましくは5μm〜10mmであり、さらに好ましくは10μm〜5mmである。また、無機充填材(C)のアスペクト比は5〜2000であることが好ましく、より好ましくは30〜600である。
上記平均繊維長やアスペクト比は、以下のように測定される。例えば、無機充填材(C)を含む樹脂組成物や、無機充填材(C)を含む反射材から、樹脂成分を溶媒によって溶解して除去するか、樹脂組成物や反射材を焼成することにより、無機充填材(C)のみを分離する。分離した無機充填材(C)を光学顕微鏡または電子顕微鏡を用いて観察し、100本の無機充填材(C)の長径および短径を測定して、アスペクト比を算出する。
上記無機充填材(C)は、シランカップリング剤またはチタンカップリング剤などで処理されていてもよい。たとえば無機充填材(C)は、ビニルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのシラン系化合物で表面処理されていてもよい。
無機充填材(C)が繊維状である場合、無機充填材(C)に集束剤が塗布されていてもよい。集束剤の好ましい例には、アクリル系、アクリル/マレイン酸変成系、エポキシ系、ウレタン系、ウレタン/マレイン酸変性系、ウレタン/エポキシ変性系の化合物が含まれる。集束剤は1種のみ塗布されていてもよく、2種以上組み合わせて塗布されていてもよい。
さらに、無機充填材(C)は、表面処理剤及び集束剤の両方によって処理されていてもよい。表面処理剤及び集束剤が併用されると、無機充填材(C)と結晶性ポリエステル樹脂(A)や非晶性ポリエステル樹脂(B)との結合性が高まり、得られる反射材の外観が良好になったり、反射材の強度が高まりやすくなる。
本発明の樹脂組成物における無機充填材(C)の含有量は、結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)の合計を100質量%としたとき、1〜50質量%である。上記無機充填材(C)の含有量は、5〜50質量%であることが好ましく、5〜40質量%であることがより好ましい。無機充填材(C)の含有量が1質量%以上であると、樹脂組成物から得られる反射材の耐熱性が高まりやすく、さらに表面が平滑になりやすい。一方で、無機充填材(C)の含有量が50質量%以下であると、樹脂組成物の流動性が高くなり、成形性が損なわれにくい。
1−4.白色顔料(D)
白色顔料(D)は、樹脂組成物から得られる反射材を白色化し、光反射機能を向上させることが可能な顔料であればよいが、屈折率が2.0以上であることが好ましい。白色顔料(D)の屈折率の上限値は、例えば4.0とすることができる。白色顔料(D)の例には、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、鉛白、硫酸亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、および酸化アルミナが含まれる。樹脂組成物は、白色顔料(D)を一種のみ含んでいてもよく、二種以上を含んでいてもよい。
樹脂組成物から得られる反射材の反射率および隠蔽性をより高める観点から、白色顔料(D)は、酸化チタンであることが好ましい。酸化チタンは、ルチル型が好ましい。
白色顔料(D)は、シランカップリング剤またはチタンカップリング剤等で処理されていてもよい。例えば、白色顔料(D)は、ビニルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、および2−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを含むシラン系化合物等で表面処理されていてもよい。
本発明の樹脂組成物から得られる反射材の反射率をより均一化させる観点からは、白色顔料(D)は、アスペクト比の小さいもの、すなわち球状に近いものが好ましい。
本発明の樹脂組成物から得られる反射材の反射率をより高める観点からは、白色顔料(D)の平均粒径は、0.1μm以上0.5μm以下であることが好ましく、0.15μm以上0.3μm以下であることがより好ましい。白色顔料(D)の平均粒径は、透過型電子顕微鏡写真をもとに、画像回折装置(ルーゼックスIIIU)を用いて一次粒子の各粒径区間における粒子量(%)をプロットして分布曲線を求める。そして、得られた分布曲線から累積分布曲線を求め、この累積分布曲線における累積度50%のときの値を平均粒径とすることができる。
本発明の樹脂組成物における白色顔料(D)の含有量は、結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)の合計を100質量%としたとき、5〜50質量%である。上記白色顔料(D)の含有量は、10〜50質量%であることが好ましく、10〜40質量%であることがより好ましく、10〜37質量%であることがさらに好ましい。白色顔料(D)の含有量が5質量%以上であると、樹脂組成物から得られる反射材の白色度が高まりやすく、反射率が高まりやすい。一方で、白色顔料(D)の含有量が50質量%以下であると、樹脂組成物の流動性が高まりやすく、成形性が良好になる。
1−5.その他
樹脂組成物は、上述の結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)以外に、必要に応じて光安定剤や酸化防止剤、結晶核剤、変性オレフィン重合体等を含んでいてもよい。
光安定剤は、主に紫外線等の光による結晶性ポリエステル樹脂(A)および非晶性ポリエステル樹脂(B)の劣化を防止する作用を有する。光安定剤は、例えば、ヒンダードアミン系の光安定剤とすることができる。
ヒンダードアミン系の光安定剤は、反射材の光に対する安定性を高めることが可能なものであれば特に制限されないが、窒素雰囲気下で温度25℃から340℃まで20℃/分で昇温した後に、温度340℃で10分間保持したときの、質量減少率が0〜50質量%であることが好ましく、0〜40質量%であることがより好ましく、0〜30質量%であることがさらに好ましい。
ヒンダードアミン系の光安定剤の例には、N,N’−ビス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,3−ベンゼンジカルボキシアミド、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールおよび3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンとの混合エステル化物、N,N’,N’’,N’’’−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ならびにポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]が含まれる。
本発明の樹脂組成物がヒンダードアミン系の光安定剤を含有するとき、上記ヒンダードアミン系の光安定剤の含有量は、結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)の合計を100質量%に対して0.01〜2質量%であることが好ましく、0.02〜1.5質量%であることがより好ましく、0.03〜1.0質量%であることがさらに好ましい。
また、酸化防止剤の例には、ヒンダードフェノール類、リン類、アミン類およびイオウ類の酸化防止剤が含まれる。
高温雰囲気下(特に、リフローはんだ工程のように250℃を超える条件下)において、結晶性ポリエステル樹脂(A)や非晶性ポリエステル樹脂(B)の分解反応を抑制し、樹脂組成物の変色を抑制する観点からは、上記酸化防止剤は、ヒンダードフェノール類、またはリン類の酸化防止剤であることが好ましい。
上記酸化防止剤の含有量は、結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)の合計を100質量%としたとき、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。
結晶核剤の例には、タルク、有機金属塩、無機金属塩等が含まれる。これらの中でも、タルクが好ましい。樹脂組成物が結晶核剤を含むと、反射材の機械的強度が高まりやすくなる。結晶核剤は、結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)の合計を100質量%としたとき、0.01〜5質量%であることが好ましく、0.1〜3質量%であることがより好ましく、0・3〜1質量%であることがさらに好ましい。
樹脂組成物は、変性オレフィン重合体(ワックス)をさらに含んでいてもよい。樹脂組成物が変性オレフィン重合体を含むと、反射材が撓んでも破断しに難くなり、靱性が高まる。変性オレフィン重合体は、オレフィン重合体を、特定の官能基を有する化合物で変性した重合体である。変性オレフィン官能基が含む特定の官能基の例には、ヘテロ原子を含む官能基や、芳香族炭化水素基等が含まれる。変性オレフィン重合体に含まれる官能基が、結晶性ポリエステル樹脂(A)や非晶性ポリエステル樹脂(B)と相互作用することで、反射材の靱性が高まると考えられる。
上記官能基が含むヘテロ原子は、酸素であることが好ましく、ヘテロ原子を含む官能基は炭素、水素、酸素を含むことが好ましい。当該ヘテロ原子を含む官能基として、具体的には、エステル基、エーテル基、カルボン酸基(無水カルボン酸基を含む)、アルデヒド基、ケトン基を挙げることができる。
変性オレフィン重合体は、変性オレフィン重合体100質量%に対して、0.2〜1.8質量%、官能基を有する構造単位(以下、「官能基構造単位」とも称する)を含むことが好ましい。変性オレフィン重合体が含む官能基構造単位の含有量は、0.2〜1.2質量%であることがより好ましい。官能基構造単位が少な過ぎると、変性オレフィン重合体と結晶性ポリエステル樹脂(A)や非晶性ポリエステル樹脂(B)との相互作用が弱くなり、変性オレフィン重合体が凝集し易くなる。
一方、官能基構造単位が多過ぎると、結晶性ポリエステル樹脂(A)や非晶性ポリエステル樹脂(B)との相互作用が強くなり過ぎて溶融流動性が低下し、結果として成形性の低下を起こすことがある。また、この多過ぎる官能基が、熱や光による変性などを受けて着色を引き起し、結果として反射材の反射率を低下させることがある。その他、官能基構造単位が多過ぎると、官能基構造単位をオレフィン重合体に導入する際、未反応物が多くなりやすく、これらの未反応物が、前記の変性による問題(着色など)を加速させる場合もある。
変性オレフィン重合体が含む官能基構造単位の含有率は、仕込み比や、13C−NMR測定やH−NMR測定などの公知の手段で、特定される。NMR測定は、例えば、国際公開第2013/018360号の段落0063から0065に記載の方法で行うことができる。
一方、変性オレフィン重合体の骨格部分(オレフィン重合体)としては、エチレン系重合体、プロピレン系重合体、ブテン系重合体やこれらのオレフィンの共重合体等、公知のオレフィン重合体とすることができる。特に好ましいオレフィン重合体は、エチレンと炭素数3以上のα−オレフィンとの共重合体である。
オレフィン重合体の好ましい例の一つとして、エチレン・α−オレフィン共重合体が挙げられる。以下、オレフィン重合体としてエチレン・α−オレフィン共重合体を用いる場合について記載するが、オレフィン重合体は、エチレン・α−オレフィン共重合体に限定されない。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンと他のオレフィン、例えばプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン等の炭素数3〜10のα−オレフィンとの共重合体である。エチレン・α−オレフィン共重合体の具体例には、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体、エチレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体等が含まれる。これらの中でも、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体等が好ましい。
エチレン・α−オレフィン共重合体における、エチレンから導かれる構造単位は70〜99.5モル%、好ましくは80〜99モル%であり、α−オレフィンから導かれる構造単位は0.5〜30モル%、1〜20モル%であることが好ましい。
また、エチレン・α−オレフィン共重合体は、ASTM D1238による190℃、2.16kg荷重におけるメルトフローレート(MFR)が、0.01〜20g/10分、好ましくは0.05〜20g/10分であることが好ましい。
エチレン・α−オレフィン共重合体の製造方法は特に限定されず、例えばチタン(Ti)やバナジウム(V)系、クロム系(Cr)系、またはジルコニウム(Zr)系などの遷移金属触媒を用いて、公知の方法で調製することができる。より具体的には、V系化合物と有機アルミニウム化合物から構成されるチーグラー系触媒やメタロセン系触媒の存在下に、エチレンと一種以上の炭素数3〜10のα−オレフィンとを共重合させることによって製造することができる。特には、メタロセン系触媒を用いて製造する方法が好適である。
また、変性オレフィン重合体は、上記オレフィン重合体と、上述の官能基を有する官能基含有化合物とを反応させることで得られるが、官能基含有化合物の好ましい例には、不飽和カルボン酸またはその誘導体が含まれる。官能基含有化合物の具体例には、アクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、エンドシス−ビシクロ〔2,2,1〕ヘプトー5−エン−2,3−ジカルボン酸(ナジック酸〔商標〕)等の不飽和カルボン酸、およびこれらの酸ハライド、アミド、イミド、酸無水物、エステル等の誘導体などが含まれる。これらの中でも、不飽和ジカルボン酸もしくはその酸無水物が好ましく、マレイン酸、ナジック酸(商標)、またはこれらの酸無水物がより好ましい。
また、官能基含有化合物の特に好ましい例として、無水マレイン酸を挙げることができる。無水マレイン酸は、オレフィン重合体との反応性が比較的高く、それ自身が重合等によって大きく構造変化しない。このため、安定した品質の変性オレフィン重合体が得られやすい。
エチレン・α−オレフィン共重合体を用いて変性オレフィン重合体を得る方法の一例として、エチレン・α−オレフィン共重合体を、官能基含有化合物で、所謂グラフト変性する方法が挙げられる。
エチレン・α−オレフィン共重合体のグラフト変性は、例えば、国際公開第2013/018360号の段落0058から0062に記載の方法で行うことができる。
変性後のエチレン・α−オレフィン共重合体の好ましい密度は、0.80〜0.95g/cm、より好ましくは0.85〜0.90g/cmである。
さらに、変性後のエチレン・α−オレフィン共重合体の135℃デカリン(デカヒドロナフタレン)溶液中で測定した極限粘度〔η〕は、好ましくは1.5〜4.5dl/g、より好ましくは1.6〜3dl/gである。極限粘度〔η〕が上記の範囲内であれば、樹脂組成物から得られる反射材の曲げ強度と溶融流動性とを高いレベルで両立することができる。
本発明の樹脂組成物が変性オレフィン重合体を含有するとき、変性オレフィン重合体の好ましい含有量は、結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)の合計を100質量%に対して、0.3〜1.5質量%であることが好ましく、0.5〜1.3質量%であることがより好ましく、0.5〜1.1質量%であることがさらに好ましい。
変性オレフィン重合体の含有量が1.5質量%以下であると、変性オレフィン重合体が均一に分散され、粘度に偏りがない樹脂組成物が得られる。そのため、無機充填材(C)が繊維状である場合等、その折れが抑制される。また、反射材の耐熱性や、反射率の経時安定性を損なうことなく、高い靱性を付与することができる。また、変性オレフィン重合体の含有量が0.3質量%以上であると、変性オレフィン重合体が無機充填材(C)の保護材(クッション材)として機能し、無機充填材(C)の折れを抑制することができる。したがって、反射材に、靱性や耐熱性、さらに高い反射率を発現させることが可能となる。
また、樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、用途に応じて、その他の成分、例えば、ヒンダードアミン系以外の光安定剤、耐熱安定剤、他の重合体、難燃剤、蛍光増白剤、可塑剤、増粘剤、帯電防止剤、離型剤、および顔料等の、種々公知の成分を含んでもよい。
上記ヒンダードアミン系以外の光安定剤の例には、ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、ベンゾフェノン類およびオギザニリド類の光安定剤が含まれる。
上記耐熱安定剤の例には、ラクトン化合物、ビタミンE類、ハイドロキノン類、ハロゲン化銅、およびヨウ素化合物が含まれる。
上記他の重合体の例には、ポリオレフィン類、エチレン・プロピレン共重合体やエチレン・1−ブテン共重合体等のエチレン・α−オレフィン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体等のプロピレン・α−オレフィン共重合体、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキシド、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ならびにLCP(液晶ポリマー)等が含まれる。
上記他の成分は、触媒毒になる成分や元素を含まないことが好ましい。上記触媒毒になる成分や元素の例には、硫黄や、硫黄を含む化合物が含まれる。
2.樹脂組成物の製造方法
本発明の樹脂組成物は、公知の方法で製造することができる。上記公知の方法の例には、上記の各成分を、ヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダーまたはタンブラーブレンダーで混合する方法、および上記混合の後、さらに一軸押出機、多軸押出機、ニーダーまたはバンバリーミキサーで溶融混練し、上記溶融混練の後に造粒あるいは粉砕する方法が含まれる。
上記溶融混練は、結晶性ポリエステル樹脂(A)の融点より5〜30℃高い温度で行うことが好ましい。上記溶融混練の温度は、255℃以上であることが好ましく、275℃以上であることがより好ましく、295℃以上であることがさらに好ましい。また、上記溶融混練の温度は、360℃以下であることが好ましく、340℃以下であることがより好ましい。
3.反射材
本発明の反射材は、前記本発明の樹脂組成物を成形することにより、作製することができる。上述の樹脂組成物は、成形加工性が良好であり、流動長が十分に長い。したがって、成形により、所望の形状の反射材とすることができる。
上記成形は、樹脂組成物から反射材を製造する公知の成形方法で行うことができる。上記公知の成形方法の例には、公知の加熱成形方法が含まれる。上記公知の加熱成形方法の例には、射出成形、フープ成形を含むインサート成形、溶融成形、押出し成形、インフレーション成形、およびブロー成形が含まれる。
このようにして製造された本発明の反射材は、結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)を、上述の組成比で含有する。
反射材は、波長450nmの光の反射率が90%以上であることが好ましく、93%以上であることがより好ましい。上記反射率は、公知の方法によって測定した値であればよく、たとえばコニカミノルタ株式会社製 CM3500dを用いて、厚みが0.5mmの成形物を測定して得た値とすることができる。反射材の反射率は、例えば白色顔料の量等により調整することができる。また、リフロー試験後の波長450nmの光の反射率が89%以上であることが好ましい。さらに長期加熱試験後(例えば500時間)の波長450nmの光の反射率が85%以上であることが好ましく、86%以上であることがより好ましい。また、紫外線を16mW/cmで500時間照射した後に測定される、反射材の波長450nmの光の反射率は、87%以上であることが好ましい。リフロー試験後の反射率や、加熱後の反射率、紫外線照射後の反射率は、例えば非晶性ポリエステル樹脂(B)の量等によって調整することができる。
反射材は、光を反射させる面を有するケーシングまたはハウジングとすることができる。このとき、上記光を反射させる面の形状は、平面状、曲面状および球面状のいずれでもよい。例えば、反射材の形状は、箱状、漏斗状、お椀形状、パラボラ形状、円柱状、円錐状およびハニカム状とすることができる。
反射材は、例えば、光源を有する素子に用いることができる。素子の例には、有機EL素子および発光ダイオード(LED)素子が含まれる。上記LEDは、表面実装に対応したLEDであることが好ましい。これらの素子において、反射材は、光源から出射された光を反射する。
反射材を有する発光ダイオード(LED)素子は、例えば、LEDを搭載するための空間を有するハウジング部と、上記空間に搭載されたLEDと、上記LEDを封止する封止部材とを有する。このようなLED素子は、公知の方法によって製造することができる。例えば、1)基板上に反射材を成形して上記ハウジング部を製造する工程、2)上記ハウジング部の内部にLEDを配置し、LEDと基板とを電気的に接続する工程、および3)上記LEDを封止剤で封止する工程、を含む方法等とすることができる。
このようなLED素子では、反射材が、上記2)工程や3)工程で高温の熱に曝されたり、使用時にLED等から発生する可視光および紫外光を含む光、ならびに熱を長時間受けたりする。しかしながら、上述のように、非晶性ポリエステル樹脂(B)が変色し難いこと等から、高い反射率が維持される。
このような反射材は、種々の用途に用いることができる。上記用途の例には、各種電気電子部品、室内照明、屋外照明および自動車照明等が含まれる。
以下において、実施例を参照して本発明を説明する。実施例によって、本発明の範囲は限定して解釈されない。
1.材料の調製
<結晶性ポリエステル樹脂(A)>
ジメチルテレフタレートl06.2質量部と、1,4−シクロヘキサンジメタノール(シス/トランス比:30/70)(東京化成工業社製)94.6質量部とを混合した。当該混合物に、テトラブチルチタネート0.0037質量部を加え、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温させて、エステル交換反応させた。
前記エステル交換反応終了時に、1,4−シクロヘキサンジメタノールに溶解した酢酸マグネシウム・四水塩0.066質量部を加え、引き続きテトラブチルチタネート0.1027質量部を導入して重縮合反応させた。重縮合反応は常圧から1Torrまで85分かけて徐々に減圧し、同時に所定の重合温度300℃まで昇温させることで行った。温度と圧力を保持したまま撹拌を続け、所定の撹拌トルクに到達した時点で反応を終了させた。その後、得られた重合体を取り出し、260℃、1Torr以下で3時間固相重合させて結晶性ポリエステル樹脂(A)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A)の融点は、290℃であった。
(融点)
結晶性ポリエステル樹脂(A)の融点の測定は、PerkinElemer社製DSC7を用いて行った。まず、結晶性ポリエステル樹脂(A)を一旦、330℃まで加熱して5分間保持した。そして、10℃/分の速度で23℃まで降温させた後、10℃/分で昇温させた。このときの融解に基づく吸熱ピ−クを融点とした。
<非晶性ポリエステル樹脂(B)>
・非晶性ポリエステル樹脂(B1):Tritan(登録商標) TX2001 (イーストマンケミカル社製)(テレフタル酸由来の成分単位:100モル%(全ジカルボン酸成分単位中)、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位:77%(全ジアルコール成分単位中)、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位:23モル%(全ジアルコール成分単位中)、融点:観測されない)
・非晶性ポリエステル樹脂(B2):6763(イーストマンケミカル社製)(テレフタル酸由来の成分単位:100モル%(全ジカルボン酸成分単位中)、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位:33%(全ジアルコール成分単位中)、エチレングリコールに由来する成分単位:67モル%(全ジアルコール成分単位中)、融点:観測されない)
<無機充填材(C)>
無機充填材(C)としてガラス繊維(日本電気硝子社製、ECS03T−790DE、平均繊維長:3mm、平均直径:6μm)を用いた。
無機充填材(C)(ガラス繊維)の平均直径は、光学顕微鏡または電子顕微鏡を用いて、100本のガラス繊維の断面形状を観察して求めた。具体的には、光学顕微鏡等で観察されるガラス繊維の断面の外周のうち、任意の1点を選択し、当該点に外接する外接線を引いた。そして、当該外接線と平行な外接線を引き、これらの外接線同士の距離を測定した。ガラス繊維の断面の外周全てについて当該作業を行い、外接線同士の距離の平均値を求め、これを平均直径とした。
<白色顔料(D)>
白色顔料(D)として、酸化チタン(粉末状、平均粒径:0.21μm)を用いた。
酸化チタンの平均粒径は、以下のように求めた。まず、透過型電子顕微鏡写真をもとに、画像回折装置(ルーゼックスIIIU)を用いて一次粒子の各粒径区間における粒子量(%)をプロットして分布曲線を求めた。得られた分布曲線から累積分布曲線を求め、この累積分布曲線における累積度50%のときの値を平均粒径とした。
<その他>
その他の成分として、以下の成分を必要に応じて用いた。
・リン系酸化防止剤(アデカスタブPEP−36、ADEKA社製)
・フェノール系酸化防止剤(Irganox 1010、BASF社製)
・ワックス(ハイワックス1120H、三井化学社製)
・結晶核剤(ハイ・フィラー #5000PJ、松村産業社製、タルク)
2.反射材用ポリエステル樹脂組成物の作製
[実施例1]
結晶性ポリエステル樹脂(A)8.23質量部、非晶性ポリエステル樹脂(B1)43.9質量部、無機充填材(C)としてガラス繊維10.0質量部、白色顔料(D)として酸化チタン35.0質量部、リン系酸化防止剤0.08質量部、フェノール系酸化防止剤0.16質量部、ワックス2質量部、および結晶核剤0.63質量部を、それぞれ用意し、タンブラーブレンダーを用いてこれらを混合した。得られた混合物を、二軸押出機(日本製鋼所社製 TEX30α)にてシリンダー温度300℃で溶融混錬した。その後、ストランド状に押出した。押出物を水槽で冷却後、ペレタイザーでストランドを引き取り、カットして、ペレット状の反射材用ポリエステル樹脂組成物を得た。得られた反射材用ポリエステル樹脂組成物のコンパウンド性は良好であった。
[実施例2および比較例1]
表1に示される組成に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2および比較例1のペレット状の反射材用ポリエステル樹脂組成物を得た。
[評価]
各実施例および各比較例で得られた反射材用ポリエステル樹脂組成物から得られた反射材の各種反射率や、樹脂組成物の流動性、反射材の曲げ強度等について、以下の方法で測定または評価を行った。
<反射率>
(初期反射率)
得られたペレット状の反射材用ポリエステル樹脂組成物を、以下の成形機を用いて、以下の成形条件で射出成形した。これにより、長さ30mm、幅30mm、厚さ0.5mmの試験片を作製した。得られた試験片について、コニカミノルタ社製 CM3500dを用いて、波長360nm〜740nmの反射率を求めた。そして、波長450nmの反射率を初期反射材の反射率の代表値とした。
成形機: 住友重機械工業社製、SE50DU
シリンダー温度:300℃、
金型温度:150℃
(加熱後の反射率)
初期反射率を測定した試料片を、170℃のオーブンに2時間放置した。次いで、この試料片について、エアーリフローはんだ装置(エイテックテクトロン株式会社製 AIS−20−82−C)を用いて、試料片の表面温度260℃で20秒間保持する熱処理(リフローはんだ工程と同様の熱処理)を3回施した。その後、得られた試料片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、加熱後の反射材の反射率とした。
(長期加熱後の反射率)
初期反射率を測定した試料片を、150℃のオーブンに168時間放置した。その後、試験片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、波長450nmの反射率を、長期加熱後の反射材の反射率(168時間)の代表値とした。当該試料片を、150℃のオーブンにさらに332時間放置した。その後、試験片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、波長450nmの反射率を、長期加熱後の反射材の反射率(500時間)の代表値とした。
(紫外線照射後の反射率)
初期反射率を測定した試験片を、下記の紫外線照射装置内で、500時間紫外線照射した。その後、得られた試料片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、紫外線照射後の反射材の反射率とした。
・紫外線照射条件
紫外線照射装置:ダイプラ・ウィンテス(株) スーパーウィンミニ
出力:16mW/cm
<流動性>
得られた反射材用ポリエステル樹脂組成物を、幅10mm、厚み0.5mmのバーフロー金型を用いて、以下の条件で射出成形し、金型内の樹脂組成物の流動長(mm)を測定した。
射出成形機:ソディック社製、TUPARL TR40S3A
射出設定圧力:2000kg/cm
シリンダー設定温度:300℃
金型温度:30℃
<曲げ強度(靱性、強度、弾性率、およびたわみ量)>
反射材用ポリエステル樹脂組成物を、以下の射出成形機を用いて以下の成形条件で成形し、長さ64mm、幅6mm、厚さ0.8mmの試験片を作製した。試験片を、温度23℃、窒素雰囲気下で24時間放置した。次いで、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で曲げ試験機:INTESCO社製 AB5、スパン26mm、曲げ速度5mm/分で曲げ試験を行い、強度(靱性、強度、弾性率、およびたわみ量)をそれぞれ測定した。
射出成形機:ソディック社製 TUPARL TR40S3A
成形機シリンダー温度:300℃
金型温度:150℃
実施例1および2、ならびに比較例1の評価結果を表1に示す。
Figure 2018172511
上記表1に示されるように、結晶性ポリエステル樹脂(A)と非晶性ポリエステル樹脂(B)との比が1/99〜49/51であり、かつ結晶性ポリエステル樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、無機充填材(C)、および白色顔料(D)を所定の比率で含む反射材用ポリエステル樹脂組成物から得られた反射材は、高温に長時間晒されても反射材の反射率低下が少なく、さらに、靱性や強度等、弾性率等が優れていた(実施例1および2)。
これに対し、非晶性ポリエステル樹脂を含まない場合には、特に紫外線照射後の反射率低下が大きかった。またさらに、靱性や強度が低下した(比較例1)。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物は、反射率が高く、さらに強度が高い。また、当該反射材用ポリエステル樹脂組成物から得られる反射材は、高温に晒されたり、紫外線に晒されても反射率が低下し難い。したがって、種々の照明装置等の反射材として、非常に有用である。

Claims (7)

  1. 融点もしくはガラス転移温度が250℃以上である結晶性ポリエステル樹脂(A)、および融点が観測されない非晶性ポリエステル樹脂(B)を合計で30〜80質量%と、
    無機充填材(C)1〜50質量%と、
    白色顔料(D)5〜50質量%と(前記結晶性ポリエステル樹脂(A)、前記非晶性ポリエステル樹脂(B)、前記無機充填材(C)、および前記白色顔料(D)の合計を100質量%とする)、を含み、
    前記結晶性ポリエステル樹脂(A)および前記非晶性ポリエステル樹脂(B)の含有質量の比が1/99〜49/51であり、
    前記非晶性ポリエステル樹脂(B)がジカルボン酸に由来するジカルボン酸成分単位(b1)と、ジアルコールに由来するジアルコール成分単位(b2)とを含み、
    前記ジカルボン酸成分単位(b1)は、テレフタル酸に由来する成分単位60〜100モル%を含み、
    前記ジアルコール成分単位(b2)は、(b2−1)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位1〜99モル%と、2,2,4,4−テトラメチル−シクロブタンジオールに由来する成分単位99〜1モル%と、を含む、または(b2−2)1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位20モル%以上40モル%未満と、脂肪族ジアルコールに由来する成分単位60モル%超80モル%以下と、を含む、
    反射材用ポリエステル樹脂組成物。
  2. 前記ジアルコール成分単位(b2)が含む、前記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位が、エチレングリコール由来の成分単位である、
    請求項1に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
  3. 前記結晶性ポリエステル樹脂(A)は、ジカルボン酸に由来するジカルボン酸成分単位(a1)と、ジアルコールに由来するジアルコール成分単位(a2)とを含み、
    前記ジカルボン酸成分単位(a1)は、テレフタル酸に由来する成分単位30〜100モル%と、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜70モル%と、を含み、
    前記ジアルコール成分単位(a2)は、炭素原子数4〜20の脂環式炭化水素骨格を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位および/または脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を含む、
    請求項1または2に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
  4. 前記ジアルコール成分単位(a2)は、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位40〜100モル%と、前記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位0〜60モル%と、を含む、
    請求項3に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
  5. 前記白色顔料(D)は、酸化チタンである、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の反射材用ポリエステル樹脂組成物の成形物を含む、反射材。
  7. 発光ダイオード素子用の反射材である、請求項6に記載の反射材。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020151981A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 三井化学株式会社 金属樹脂複合体の製造方法および金属樹脂複合体

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