(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス部材又はセラミックス部材と線膨張係数が０以下のカーボン繊維を１〜１５重量％含有する熱硬化性樹脂組成物とが一体成形されてなる樹脂成形品。
【請求項２】
請求項１の樹脂成形品からなる、発熱体周辺部品又は光ファイバ接合部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低線膨張係数の熱硬化性樹脂組成物とガラス、セラミックスなどの低膨張材との一体成形品、その樹脂成形品からなる発熱体周辺部品、光ファイバ接合部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス部材又はセラミックス部材と熱硬化性樹脂との一体成形品の成形は、一般的にはトランスファ（移送）成形法で行われている。
【０００３】
その成形法の概要を記すと、次のようである。まず、加熱された下型キャビティのある位置決めコマ間にガラス部材又はセラミックス部材をセットし、その後所定量の熱硬化性樹脂を下型のポットに投入して上型を閉じ、ポット内に置かれている熱硬化性樹脂をプランジャにて押し込む。次に、ランナーを通った熱硬化性樹脂がゲート口からキャビティに流れ込み熱により硬化することにより、ガラス部材又はセラミックス部材の一体成形品ができる。そして、硬化完了後金型から成形品を取り出し、二次加工、検査などを行い完成品となる。
【０００４】
従来、当該成形品に使用している熱硬化性樹脂の代表的なものは、不飽和ポリエステル樹脂、低収縮剤、充填剤を主成分とし硬化剤、重合禁止剤、内部離型剤、滑剤、着色剤、熱可塑性エラストマー、アゾ系重合開始剤、増粘剤及び補強剤としてガラス繊維（チョップドストランド）を付与したものであり、一般に知られている成分からなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記処方の熱硬化性樹脂では熱（線）膨張係数がガラス部材の膨張係数（４．６×１０-6／℃）に比べ４〜５倍大きいため、硬化完了後の成形品の縦方向の反り量（δ＝２．８〜３．４ｍｍ）が大きくなる。この反り量は、図３に示すものをいう。
【０００６】
縦方向の反り量を小さくするには熱硬化性樹脂中の不飽和ポリエステル樹脂、低収縮剤など有機系の成分を減らし無機の充填材及び補強材として添加するガラス繊維の量を増やせばよいが、このような熱硬化性樹脂では当該成形品に未充填、外観不良などの不具合を生じ製品としての価値が得られない。このようなことから必然的に熱硬化性樹脂の組成に限界がある。
【０００７】
また、成形品の反り量が大きいと種々不具合が発生する。たとえば、１）成形時のストレスによりガラス部材などに大きなストレスがかかり破壊（破損）しやすくなる、２）二次加工時、作業性がよくない、３）客先でのアセンブリ時反りを矯正するために治工具の手配が必要であるなどの問題が生じることが多い。
【０００８】
また、発熱体周辺部品や温度変化の激しい箇所へ使用される部品では、その周辺の雰囲気温度が大きく変化するため線膨張係数の大きい材料を使用していると、寸法変化が発生し機能不良などの障害を起こす場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、ガラス部材又はセラミックス部材の一体成形品の反り量を減少でき、また、成形品の優れた寸法安定性を付与できる熱硬化性組成物及びそれを使用して得られる各種成形品を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、熱硬化性樹脂に用いる補強材として線膨張係数が０以下のカーボン繊維を１重量％以上含有させることにより、その熱硬化性組成物を使用した成形品の反り量が小さく、また成形品の寸法安定性が優れることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
また、本発明は、ガラス部材又はセラミックス部材と線膨張係数が０以下のカーボン繊維を１〜１５重量％含有する熱硬化性樹脂組成物とが一体成形されてなる樹脂成形品を提供する。
【００１３】
また、本発明は、上記樹脂成形品からなる、発熱体周辺部品又は光ファイバ接合部品を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明における熱硬化性樹脂組成物は、線膨張係数が０以下、すなわち線膨張係数がゼロ又は負、のカーボン繊維を１重量％以上含有する。
【００１５】
カーボン繊維の線膨張係数が０を超えると、成形品の反り量が大きくなり、また成形品の寸法安定性が悪くなる。
【００１６】
カーボン繊維の線膨張係数は、できるかぎり小さいものが好ましく、特に好ましくは−２×１０-6／℃〜−０．１×１０-6／℃である。
【００１７】
カーボン繊維の種類としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維、ピッチ系カーボン繊維、セルロース系カーボン繊維などがあり、好ましくはＰＡＮ系カーボン繊維である。なお、カーボン繊維は、表面処理したものも使用できる。
【００１８】
カーボン繊維の形状は特に制限なく、たとえば短繊維、長繊維、連続長繊維、及びこれらを用いて作られるシート状、マット状のもの等が挙げられる。短繊維の具体例としては、チョップドストランド、ミルドファイバ等が挙げられる。これらのうち、チョップドストランド、ミルドファイバが好ましく、特にチョップドストランドとミルドファイバの組合せが好ましい。
【００１９】
このチョップドストランドとミルドファイバの組合せの配合割合は特に制限なく、好ましくはチョップドストランドとミルドファイバの合計量に対してチョップドストランドが６０〜９０重量％であり、特に好ましくは７０〜８０重量％である。
【００２０】
カーボン繊維の平均繊維径は特に制限なく、通常１〜３０μｍのものであればよく、好ましくは５〜１０μｍのものである。
【００２１】
カーボン繊維の長さも特に制限なく、チョップドストランドの場合は、好ましくは２〜３０ｍｍであり、特に好ましくは３〜６ｍｍであり、ミルドファイバの場合は、好ましくは３０〜７００μｍであり、特に好ましくは１３０〜１５０μｍである。
【００２２】
カーボン繊維の配合量は、熱硬化性樹脂組成物の１重量％以上が必要であり、好ましい範囲は使用するカーボン繊維の線膨張係数や熱硬化性樹脂の種類、及び用途により異なる。本発明におけるカーボン繊維の配合量は、１〜１５重量％であり、特に好ましくは４〜８．５重量％である。カーボン繊維の配合量が１重量％未満であると、成形品の反り量が大きくなり、一方カーボン繊維の配合量が多すぎると、相対的に樹脂分の不足により熱硬化性樹脂組成物にまとまりがなくなる。
【００２３】
本発明における熱硬化性樹脂組成物に使用される熱硬化性樹脂としては、種々の熱硬化性樹脂が使用できる。この熱硬化性樹脂の具体例としては、たとえば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂などが挙げられ、好ましくは不飽和ポリエステル樹脂である。
【００２４】
本発明における熱硬化性樹脂組成物中の熱硬化性樹脂の配合量は特に制限なく、熱硬化性樹脂の種類及び用途に応じて適宜選定すればよいが、通常５〜７０重量％であり、好ましくは１０〜３０重量％である。
【００２５】
本発明における熱硬化性樹脂組成物の調製は、カーボン繊維と熱硬化性樹脂を混合する方法、カーボン繊維に熱硬化性樹脂を含浸する方法、カーボン繊維が入った容器に熱硬化性樹脂を注入する方法など種々の方法により行いうる。
【００２６】
本発明における熱硬化性樹脂組成物には、他の成分を配合できる。他の成分としては、たとえば低収縮剤、充填剤、架橋剤、硬化剤、重合禁止剤、内部離型剤、滑剤、着色剤、熱可塑性エラストマー、重合開始剤、増粘剤などの種々の添加剤が挙げられる。
【００２７】
本発明における熱硬化性樹脂組成物とガラス部材とが一体成形されてなる樹脂成形品は、圧縮成形法、トランスファ成形法、インジェクション成形法等の種々の成形法により製造できる。
【００２８】
熱硬化性樹脂組成物とガラス部材とが一体成形されてなる樹脂成形品の典型例を図に従って説明する。図４は、成形型キャビティ内のガラス部材や熱硬化性樹脂組成物を示す成形型の断面図である。図４において、下型５の中央にガラス部材１を載置し、上型４を閉じて、上型、下型で成形型キャビティ６を形成した後、樹脂注入口７から熱硬化性樹脂組成物２を注入して、熱硬化性樹脂組成物２を熱硬化させ、ガラス部材及び熱硬化性樹脂組成物を一体化して、脱型し、ガラス部材と熱硬化性樹脂組成物の一体成形品を得る。
【００２９】
熱硬化性樹脂組成物の注入方法は、前記カーボン繊維や必要に応じて添加する前記添加剤を混合した熱硬化性樹脂組成物を注入してもよく、キャビティ内に予めマット状のカーボン繊維を載置し、そこに必要に応じて添加する前記添加剤を混合した熱硬化性樹脂組成物を注入してもよい。
【００３０】
なお、ガラス部材が型締圧によって、傷がついたり、破損しやすい場合は、ガラス部材と型内表面との間に押圧部材を挿入したり、ガラス部材表面に予めフッ素樹脂やＰＰＳ樹脂等の耐熱性樹脂の皮膜を形成したり、これらの樹脂からなるテープを貼り、成形後皮膜やテープを除去する方法を採用すればよい。また、前記のようなガラス面やその面に接する片面に粉体塗料等を形成しておけば、ガラス面に塗料が転写され、着色ガラスとすることもできる。
【００３１】
ガラス部材のガラスとしては、通常の無機ガラスの他、ポリメタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース系樹脂などから形成される有機ガラス等が使用できる。
【００３２】
本発明における熱硬化性樹脂組成物とセラミックス部材とが一体成形されてなる樹脂成形品は、上記の熱硬化性樹脂組成物とガラス部材とが一体成形されてなる樹脂成形品と同様にして製造できる。
【００３３】
セラミックス部材のセラミックスとしては特に制限なく、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ベリリア、窒化アルミニウムなどの種々のセラミックスが使用できる。
【００３４】
本発明の熱硬化性樹脂組成物から成形加工されてなる発熱体周辺部品は、圧縮成形法、トランスファ成形法、インジェクション成形法等の種々の成形法により、製造できる。典型的な成形法はインジェクション成形法である。
【００３５】
なお、発熱体周辺部品の具体例としては、たとえばモータカバー及びモータ位置決め部材、ＬＥＤ（発光ダイオード）位置決め部材、感光ドラム及び感光ドラム保持部材、レーザ発振及び受光部保持周辺部材、電気、ガス又はオイルヒータ保持周辺部材などが挙げられる。
【００３６】
さらに、熱硬化性樹脂組成物から成形加工されてなる光ファイバ接合部品は、前記と同様に、圧縮成形法、トランスファ成形法、インジェクション成形法等の種々の成形法により製造できる。典型的な成形法トランスファ成形法である。
【００３７】
なお、光ファイバ接合部品は、情報伝達及び通信等に使用されるＧＯＦ（グラスオプティカルファイバ）、ＰＯＦ（プラスチックオプティカルファイバ）等のファイバケーブルを接合するために設けるコネクタを意味するものである。
【００３８】
【実施例】
以下に本発明の実施例（例１〜３）及び比較例（例４〜５）を説明する。熱硬化性樹脂組成物の配合割合は重量％（カッコ内は容積％）で示す。
【００３９】
［例１］
表１の組成からなる熱硬化性樹脂組成物を混練機（ニーダ）で調製し、図１及び図２に示す中心部にガラス部材１（線膨張係数：４．６×１０-6／℃）が配置され、その外側がカーボン繊維が配合された熱硬化性樹脂組成物により形成されている外周部材２からなるイメージセンサ３（Ａ４判）を成形するための図４に示す金型を使用し、下記の成形条件でトランスファ成形を行った。その結果、図３に示す成形品の反り量δ1 ＝０．６ｍｍの値を得た。成形品の外観は従来品と同等で良好であった。
【００４０】
なお、カーボン繊維Ａはチョップドストランドで、線膨張係数が−０．３×１０-6／℃、平均繊維径が７μｍ、平均繊維長が３ｍｍである。カーボン繊維Ｂはミルドファイバで、線膨張係数が−０．３×１０-6／℃、平均繊維径が７μｍ、平均繊維長が０．１５ｍｍである。
【００４１】
成形条件は、金型温度（上、下金型とも）が１３０〜１３５℃、押し込み圧力が１３０ｋｇ／ｃｍ2 、硬化時間が６５秒、押し込み速度が６秒である。
【００４２】
［例２］
例１の配合割合をベースとして補強材のカーボン繊維の合計を６重量％（３．４１容積％、平均繊維長３ｍｍのチョップドストランド：４．５重量％、ミルドファイバ１．５重量％とし、カーボン繊維の減量分は水酸化アルミニウム及び炭酸カルシウムを一定の割合で増量）の熱硬化性樹脂組成物を調製し、例１と同じ金型を使用し、同じ成形条件で成形を行った。その結果、成形品の反り量δ2 ＝１．５５ｍｍの値であった。成形品の外観は従来と同等で良好であった。
【００４３】
［例３］
例２において、ガラス部材の代わりにセラミックス部材（線膨張係数：１×１０-6／℃）を使用した以外は、例２と同様にしてイメージセンサを成形した。その結果、成形品の反り量δ3 ＝０．０３ｍｍの値であった。成形品の外観は従来と同等で良好であった。
【００４４】
［例４］
補強材を従来のガラス繊維に置換したもの、すなわち、カーボン繊維８．３重量％の添加量をガラス繊維（平均繊維長３ｍｍのチョップドストランド、線膨張係数：３×１０-6／℃〜５×１０-6／℃）１０重量％（３．８９容積％）に置換し、その差を水酸化アルミニウムに一定の割合で減量した以外は例１と同様に配合し、同じ金型にて成形を行った。その結果、成形品の反り量はδ4 ＝３．１ｍｍの値であった。
【００４５】
［例５］
線膨張係数がガラス繊維に近いピッチ系のカーボン繊維（線膨張係数：３〜５×１０-6／℃）７．２重量％（４．３６容積％）に置換し、その差を水酸化アルミニウムと炭酸カルシウムに一定の割合で増量した以外は例１と同様に配合、同金型にて成形を行った。その結果、成形品の反り量δ5 ＝３．６ｍｍの値であった。
【００４６】
【表１】
0003649788.tif 000002
【００４７】
【発明の効果】
本発明の線膨張係数が０以下のカーボン繊維を１重量％以上含有した熱硬化性樹脂組成物は線膨張係数が小さく、光学ガラス一体成形用の成形品の反り量を改善できる。さらに、線膨張係数が小さいことから発熱体周辺部品や使用環境温度が著しく変化する場所において安定的に成形品の寸法を保持するための材料として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファクシミリに使用されるイメージセンサ（Ａ４版サイズ）の成形品の平面図である。
【図２】図１のイメージセンサの断面図である。
【図３】図１のイメージセンサの側面図で、成形品の反り量を測定する個所を示す。
【図４】図１のイメージセンサを成形するための成形用金型の一例を示す金型の断面図である。
【符号の説明】
１：ガラス部材
２：熱硬化性樹脂組成物
３：イメージセンサ
４：金型の上型
５：金型の下型
６：キャビティ
７：注入口
【図１】
0003649788.tif 000003
【図２】
0003649788.tif 000004
【図３】
0003649788.tif 000005
【図４】
0003649788.tif 000006