JP7627162B2 - 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 - Google Patents
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Description
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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=1.23×10-4Mv0.83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[ηsp]を測定し、下記式により算出した値である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
2 レーザー
3 レーザーが照射された部分
4 メッキ液
5 メッキ
Claims (20)
- 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質量部含み、
前記ポリオレフィンとレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤の質量比率(レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤/ポリオレフィン)が、0.1以上1.3以下であり、
前記ポリオレフィンは、エチレン、プロピレン、および、ブテンからなる群から選択されるオレフィンの、単独重合体および/または共重合体を、無水マレイン酸で変性させた酸変性ポリオレフィンである、
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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1~8のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記無機繊維の比誘電率が7以下である、請求項9に記載の樹脂組成物。
- 前記無機繊維がガラス繊維を含む、請求項9または10に記載の樹脂組成物。
- 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11に記載の樹脂組成物。
- 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9~12のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 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1~13のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 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1~14のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~15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。
- 前記樹脂成形品の表面にメッキを有する、請求項16に記載の樹脂成形品。
- 前記メッキがアンテナとしての性能を保有する、請求項17に記載の樹脂成形品。
- 携帯電子機器部品である、請求項16~18のいずれか1項に記載の樹脂成形品。
- 請求項1~15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。
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