(57)【要約】  (i)ポリアミド、ポリアリールエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリアルキレンフタレート、ポリカーボネート、ポリアリーレンスルフィド及びポリアリーレンオキシドから選択される１種以上の半結晶質ポリマー(SCP)、及び(ii)多くとも２．２の電気陰性度を有する元素の酸性酸化物及び両性酸化物から選択される１種以上の酸化物(OX)、及び(iii)１．３乃至２．５の電気陰性度を有する元素の１種以上の窒化物(NI)を含むポリマー組成物。前述のようなポリマー組成物を含む１以上の部品を含む製品。前述のようなポリマー組成物を含む製品の部品。【特許請求の範囲】
【請求項１】
・ポリアミド、ポリアリールエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリアルキレンフタレート、ポリカーボネート、ポリアリーレンスルフィド及びポリアリーレンオキシドから選択される１種以上の半結晶質ポリマー(SCP)、及び
・多くとも２．２の電気陰性度を有する元素の酸性酸化物及び両性酸化物から選択される１種以上の酸化物(OX)及び、
・１．３乃至２．５の電気陰性度を有する元素の１種以上の窒化物(NI)
を含むことを特徴とするポリマー組成物。
【請求項２】
前記半結晶質ポリマー(SCP)が、ASTM D648にしたがって測定される場合に１．８２MPaの荷重下で８０℃より高い加熱撓み温度を有する請求項１記載のポリマー組成物。
【請求項３】
前記半結晶質ポリマー(SCP)が、１種以上のアリーレン基を含む繰り返し単位を含む重縮合ポリマーである請求項１又は２記載のポリマー組成物。
【請求項４】
前記半結晶質ポリマー(SCP)が、ポリアミドである請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項５】
前記半結晶質ポリマー(SCP)が、ポリテレフタルアミドである請求項４記載のポリマー組成物。
【請求項６】
前記半結晶質ポリマー(SCP)が、ポリマー組成物中に(該組成物の総質量に対して)２０質量％以上含まれる請求項１乃至５のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項７】
前記半結晶質ポリマー(SCP)が、(前記組成物の総質量に対して)多くても６０質量％存在する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項８】
前記酸化物(OX)が両性酸化物である請求項１乃至７のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項９】
前記酸化物(OX)が、２．０以下、好ましくは１．８以下の電気陰性度を有する元素の酸化物である請求項１乃至８のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項１０】
前記酸化物(OX)が、１．６以下の電気陰性度を有する元素の酸化物である請求項９記載のポリマー組成物。
【請求項１１】
前記酸化物(OX)が、１．４以上の電気陰性度を有する元素の酸化物である請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項１２】
前記酸化物(OX)が、酸化アルミニウムである請求項８記載のポリマー組成物。
【請求項１３】
前記窒化物(NI)が、１．６以上の電気陰性度を有する元素の窒化物である請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項１４】
前記窒化物(NI)が、１．８以上の電気陰性度を有する元素の窒化物である請求項１３記載のポリマー組成物。
【請求項１５】
前記窒化物(NI)が、多くとも２．２の電気陰性度を有する元素の窒化物である請求項１３又は１４記載のポリマー組成物。
【請求項１６】
前記窒化物(NI)が、元素の周期律表の第IIIa、IVa、IVb、Va、Vb、VIa、VIb、VIIb及びVIII族から選択される元素の窒化物から選択される請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項１７】
前記窒化物(NI)が、元素の周期律表の第IIIa族の元素の窒化物から選択される請求項１６記載のポリマー組成物。
【請求項１８】
前記窒化物(NI)が窒化ホウ素である請求項１７記載のポリマー組成物。
【請求項１９】
前記酸化物(OX)及び前記窒化物(NI)が、ポリマー組成物中に(該組成物の総質量に対して)４０質量％を超える累積量[(OX)＋(NI)]で含まれる請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項２０】
前記酸化物(OX)及び前記窒化物(NI)が、ポリマー組成物中に(該組成物の総質量に対して)５０質量％を超える累積量[(OX)＋(NI)]で含まれる請求項１９記載のポリマー組成物。
【請求項２１】
前記酸化物(OX)及び前記窒化物(NI)が、ポリマー組成物中に(該組成物の総質量に対して)８０質量％未満の累積量[(OX)＋(NI)]で含まれる請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項２２】
前記酸化物(OX)及び前記窒化物(NI)が、ポリマー組成物中に(該組成物の総質量に対して)７０質量％未満の累積量[(OX)＋(NI)]で含まれる請求項２１記載のポリマー組成物。
【請求項２３】
前記酸化物(OX)と前記窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]が、０．５を超える請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項２４】
前記酸化物(OX)と前記窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]が、１．０を超える請求項２３記載のポリマー組成物。
【請求項２５】
前記酸化物(OX)と前記窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]が、２．０を超える請求項２４記載のポリマー組成物。
【請求項２６】
前記酸化物(OX)と前記窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]が、２．５を超える請求項２５記載のポリマー組成物。
【請求項２７】
前記酸化物(OX)と前記窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]が、１２．０未満である請求項１乃至２６のいずれか１項に記載のポリマー組成物。
【請求項２８】
前記酸化物(OX)と前記窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]が、６．０未満である請求項２７記載のポリマー組成物。
【請求項２９】
前記酸化物(OX)と前記窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]が、４．０未満である請求項２８記載のポリマー組成物。
【請求項３０】
前記酸化物(OX)と前記窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]が、３．５未満である請求項２９記載のポリマー組成物。
【請求項３１】
請求項１乃至３０のいずれか１項に記載のポリマー組成物を含むことを特徴とする製品。
【請求項３２】
請求項１乃至３０のいずれか１項に記載のポリマー組成物を含む１以上の部品を含むことを特徴とする製品。
【請求項３３】
請求項１乃至３０のいずれか１項に記載のポリマー組成物を含むことを特徴とする製品の部品。
【請求項３４】
封入部品である請求項３３記載の部品。
【請求項３５】
電子部材、コンピュータ部材、表面実装技術部材及び携帯電話部材から選択される請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項３６】
自動車のセンサーのようなセンサーから選択される請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項３７】
電気モーターのエンドキャップのような電気部材、トランス部材及びバッテリー部材から選択される請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項３８】
燃料電池部材から選択される請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項３９】
調理器具及び熱素子から選択される請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項４０】
ベアリング及びブッシュのような機械部材から選択される請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項４１】
ポリマー組成物からなるオーバーモールド部品により封入された動力アーマチュアである請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項４２】
ポリマー組成物からなるオーバーモールド部品により封入されかつ支持されているアクチュエータコイルを含むディスクドライブアクチュエータ集成体である請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項４３】
放射線を放つ光電子部材である請求項３１又は３２記載の製品。
【請求項４４】
放射線を放つ光電子部材が、LEDである請求項４３記載の製品。
【請求項４５】
前記製品がLEDでありかつ前記部品が基本的なハウジング及び放熱子スラッグから選択される請求項３２記載の製品。
【請求項４６】
前記部品が、発光装置内で反射体として作用可能である請求項３３記載の部品。
【請求項４７】
前記発光装置が、LEDである請求項４６記載の部品。
【請求項４８】
前記LEDの基本的なハウジング及び/又は放熱子スラッグを構成可能な請求項４７記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2004年12月17日に出願された米国仮特許出願第60/636531号明細書、及び2005年8月23日に出願された米国仮特許出願第60/710161号明細書(これらの開示は参考として本明細書に導入されている)の優先権を主張する。
本発明は、半結晶質ポリマー組成物、特にポリフタルアミド組成物、及びそれから製造される製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術の半結晶質ポリマー組成物及びそれから製造される製品の多くは、ある種の最終用途に適するそれらを製造するのに必要な要件を満たさない。特に、それらは通常熱伝導率が低すぎる。この問題に立ち向かうためには、半結晶質組成物に種々の無機充填剤を添加することがすでに提案されてきた。
例えば、US 6,600,633には、(i)液晶ポリマー、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン又はポリフェニレンオキシドのような基礎樹脂、及び(ii)窒化ホウ素、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化珪素、酸化ベリリウム及び酸化クロムのような樹脂とブレンドされるセラミック充填剤を含むアクチュエータコイル物質を封入して支持するためのディスクドライブアクチュエータ集成体のオーバーモールドが記載されている(第４欄１０〜２５行目を参照されたい)。US 6,600,633が更に、セラミック充填剤がとりわけ前述の充填剤の平凡な混合物からなりうると要約する(第４欄２５〜２７行目を参照されたい)ことは事実に反しないが、前記特許明細書は前述の充填剤のいずれかの特定な組み合わせも開示しないし、そのような特定の組み合わせから得られるいずれかの利点も示唆せず、反対に、US 6,600,633は、単一のセラミック充填剤として窒化ホウ素又はアルミナ(すなわち、酸化アルミニウム)のいずれかの使用を明らかに優先する(第４欄２０〜２２行目を参照されたい)。
【０００３】
別の例は、特にポリフタルアミド組成物に関する。クラレ名義のJP 2004/059,638は、６０〜１００モル％のテレフタル酸単位及び６０〜１００モル％の1,9-ノナンジアミン及び/又は2-メチル-1,8-オクタンジアミン単位を含むポリフタルアミドを熱伝導性充填剤及び任意に可塑剤とブレンドすることにより、熱伝導率、耐熱性、低吸水率及び成形性に優れたポリフタルアミド組成物が得られることを教示する。適する熱伝導性充填剤は〔００２０〕に記載されており、とりわけ、珪酸カルシウムホイスカー、炭素繊維、金属酸化物、金属粉末、アルミナ、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、マグネシウム、ベリリウム及びチタン酸化物のような酸化物、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムである。JP 2004/059,638は、一般的に、熱伝導性充填剤が前述の充填剤の一、又は二以上からなりうると述べているが、そこに例示されている６種の組成物すべてが単独のセラミック充填剤を含む(表１を参照されたい)。更に一般的には、US 6,600,633と同様に、JP 2004/059,638は、前述の充填剤のいずれかの特定な組み合わせも記載しないし、そのような無機充填剤の特定の組み合わせから得られうるいずれかの利点も示唆しない。
US 6,600,633及びJP 2004/059,638に開示されている組成物及び/又は製品にはなおいくつかの欠点が存在する。前述の組成物及び/又は製品により得られる熱伝導率の向上は、一般的には不十分であるか、又は多量の、窒化ホウ素のような高価な無機充填剤を必要とする。その上、非常に多量の、酸化アルミニウムのようなある種の低価格の充填剤を使用すると、電気絶縁性のような半結晶質ポリマー組成物のその他の重要な性質に悪影響を生じうる。したがって、改良された組成物及び/又は製品がなお非常に必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の第一の目的は、それらの欠点、特に不十分な絶縁性を保持することなく、先行技術の半結晶質ポリマー組成物より種々の利点、特に向上した熱伝導率を提供する、半結晶質ポリマー組成物、特にポリフタルアミド組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を掲げて、本発明は、
・ポリアミド、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリアルキレンフタレート、ポリカーボネート、ポリアリーレンスルフィド及びポリアリーレンオキシドから選択される１種以上の半結晶質ポリマー(SCP)、及び
・多くとも２．２の電気陰性度を有する元素の酸性酸化物及び両性酸化物から選択される１種以上の酸化物(OX)、及び
・１．３乃至２．５の電気陰性度を有する元素の１種以上の窒化物(NI)
を含むポリマー組成物に関する。
本発明においては、「元素」は元素の周期律表からの元素を意味することを意図する。
元素の電気陰性度の値、ならびに本発明の目的を考慮した酸化段階の元素から誘導される酸化物の酸性、両性又は塩基性の特徴は、1987年2月にベルギーで出版された、J. Breysem, c/o VEL s.a.による編集の “Produits, appareillage et fournitures pour le laboratoire”の元素の周期律表に報告されているそれである。
本発明においては、「両性酸化物」は、主として酸性の両性酸化物又は最も厳格な意味での両性酸化物(すなわち、酸性又は塩基性が支配的ではない)を意味することを意図する。主として塩基性の両性酸化物は、本発明においては両性酸化物ではない。
【０００６】
本発明において適するポリエーテルケトンの非限定例は、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリエーテルケトンエーテルケトン(PEKEK)及びポリエーテルエーテルケトン(PEEK)である。ポリエーテルケトンのうち、PEEKポリマーが好ましい。
本発明において適する液晶ポリマーの非限定例は、液晶ポリエステル、とりわけ、XYDAR(登録商標)液晶ポリエステルとしてSOLVAY ADVANCED POLYMERS, L. L. C.より市販されている液晶ポリエステルである。
本発明において適するポリアルキレンフタレートの非限定例は、ポリエチレンナフタレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートである。
本発明において適するポリアリーレンスルフィドの非限定例は、ポリフェニレンスルフィド、とりわけ、PRIMEF(登録商標)ポリフェニレンスルフィドとしてSOLVAY ADVANCED POLYMERS, L. L. C.より市販されているポリフェニレンスルフィドである。
半結晶質ポリマー(SCP)は、ASTM D648にしたがって測定される場合に１．８２MPaの荷重下で８０℃より高い加熱撓み温度を有するのが有利である。
半結晶質ポリマー(SCP)は、重縮合ポリマーであるのが有利である。その上、半結晶質ポリマー(SCP)は、１種以上のアリーレン基を含む繰り返し単位を含むのが有利である。半結晶質ポリマー(SCP)は、好ましくは、１種以上のアリーレン基を含む繰り返し単位を含む重縮合ポリマーである。
【０００７】
半結晶質ポリマー(SCP)は、好ましくはポリアミドである。
ポリアミドは、とりわけ、ナイロン6、ナイロン66又はナイロン12のような脂肪族ポリアミドでも、５０モル％以下の繰り返し単位が１種以上の芳香族基を含むポリアミドでも、以下で定義される芳香族ポリアミドでもよい。
本発明においては、「芳香族ポリアミド」は、５０モル％を超える繰り返し単位が１種以上の芳香族基を含むいずれかのポリマーを意味することを意図する。
ポリアミドは、とりわけ、１種以上の二酸及びジアミン間の重縮合反応により、及び/又は１種以上のアミノ酸の自動重縮合反応により形成される。
芳香族ポリアミドの芳香族繰り返し単位の芳香族性は、二酸から及び/又はジアミンから及び/又はアミノ酸から生じうる。芳香族二酸の非限定例はフタル酸及びナフタレンジカルボン酸である。メタキシリレンジアミンは芳香族ジアミンの例である。
好ましい芳香族ポリアミドの第一群は、PMXDA、すなわち５０モル％を超える繰り返し単位が１種以上の脂肪族二酸及びメタキシリレンジアミン間の重縮合反応により形成される芳香族ポリアミドからなる。
脂肪族二酸は、とりわけアジピン酸でもよい。
適するPMXDAは、とりわけSOLVAY ADVANCED POLYMERS, L. L. C.からIXEF(登録商標) PMXDAとして入手しうる。
【０００８】
好ましい芳香族ポリアミドの第二群は、ポリフタルアミド、すなわち５０モル％を超える繰り返し単位が１種以上のフタル酸及び１種以上の脂肪族ジアミン間の重縮合反応により形成される芳香族ポリアミドからなる。
脂肪族ジアミンは、とりわけヘキサメチレンジアミン、ノナンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタジアミン、及び1,4-ジアミノブタンでもよい。
適するポリフタルアミドは、とりわけSOLVAY ADVANCED POLYMERS, L. L. C.からAMODEL(登録商標) ポリフタルアミドとして入手しうる。
ポリフタルアミドのうち、ポリテレフタルアミドがしばしば好ましい。しかしながら、ポリ(テレ/イソ)フタルアミドは、本発明のある種の特別な実施態様において好ましいかもしれない。
本発明においては、ポリ(テレ/イソ)フタルアミドは、(i)５０モル％を超える繰り返し単位がテレフタル酸、イソフタル酸及び１種以上のジアミン間の重縮合反応により形成される、(ii)２５乃至５０モル％の繰り返し単位がテレフタル酸及び１種以上のジアミン間の重縮合反応により形成される、(iii) １乃至２５モル％の繰り返し単位がテレフタル酸及び１種以上のジアミン間の重縮合反応により形成される芳香族ポリアミドと定義される。好ましくは、ポリ(テレ/イソ)フタルアミドは更に、１種以上の脂肪族二酸及び１種以上の脂肪族ジアミン間の重縮合反応により形成される繰り返し単位を含む。その上、ポリ(テレ/イソ)フタルアミドは、好ましくは、o-フタル酸及び１種以上のジアミン間の重縮合反応より形成される繰り返し単位を含まない。
【０００９】
本発明においては、ポリテレフタルアミドは、５０モル％を超える繰り返し単位がテレフタル酸及び１種以上のジアミン間の重縮合反応により形成される芳香族ポリアミドと定義される。
第一種の好ましいポリテレフタルアミドは、その繰り返し単位がテレフタル酸及び１種以上の脂肪族ジアミン間の重縮合反応により形成されるポリテレフタルアミドからなる[クラス(I)]。
第二種の好ましいポリテレフタルアミドは、その繰り返し単位がテレフタル酸、イソフタル酸及び１種以上の脂肪族ジアミン間の重縮合反応により形成されるポリテレフタルアミドからなる[クラス(II)]。
第三種の好ましいポリテレフタルアミドは、その繰り返し単位がテレフタル酸、１種以上の脂肪族二酸及び１種以上の脂肪族ジアミン間の重縮合反応により形成されるポリテレフタルアミドからなる[クラス(III)]。そのような繰り返し単位は、それぞれ、テレフタルアミド及び脂肪酸-アミド繰り返し単位と呼ばれる。
クラス(III)のうち、第一の好ましいサブクラスは、繰り返し単位(すなわち、テレフタルアミド＋脂肪酸-アミド繰り返し単位)の総モル数に対するテレフタルアミド繰り返し単位のモル比が６０％モル以上であり、その上、有利なことには８０モル％以下であり、好ましくは７０モル％以下であるポリテレフタルアミドからなる[クラス(III-1)]。
【００１０】
クラス(III)のうち、第二の好ましいサブクラスは、繰り返し単位(すなわち、テレフタルアミド＋脂肪酸-アミド繰り返し単位)の総モル数に対するテレフタルアミド繰り返し単位のモル比が６０％未満であるポリテレフタルアミドからなる[クラス(III-2)]。
第四種の好ましいポリテレフタルアミドは、その繰り返し単位がテレフタル酸、イソフタル酸、１種以上の脂肪族二酸及び１種以上の脂肪族ジアミン間の重縮合反応により形成されるポリテレフタルアミドからなる[クラス(IV)]。
半結晶質ポリマー(SCP)は、ポリマー組成物中に(組成物の総質量に対して)１０質量％以上含まれるのが有利であり、好ましくは、２０質量％以上、更に好ましくは３０質量％以上含まれる。
半結晶質ポリマー(SCP)は、ポリマー組成物中に(組成物の総質量に対して)多くても７０質量％存在するのが有利であり、好ましくは多くても６０質量％、更に好ましくは多くても５０質量％存在する。
多くとも２．２の電気陰性度(ε)を有する元素の酸性酸化物の非限定例は、酸化ホウ素(ε＝２．０)、酸化珪素(ε＝１．８)、酸化ゲルマニウム(II)(ε＝１．８)、酸化燐(III)及び(V)(ε＝２．１)、酸化ヒ素(V)(ε＝２．０)、酸化アンチモン(V)(ε＝１．９)、酸化ビスマス(V)(ε＝１．９)、酸化タンタル(IV)(ε＝１．５)、酸化タングステン(VI)(ε＝１．７)、酸化マンガン(VII)(ε＝１．５)、酸化レニウム(IV)及び(VII)(ε＝１．９)である。
【００１１】
両性酸化物の非限定例は、酸化ベリリウム(ε＝１．５)、酸化アルミニウム(ε＝１．５)、酸化ガリウム(ε＝１．６)、酸化ゲルマニウム(IV)(ε＝１．８)、酸化スズ(II)及び(IV)(ε＝１．８)、酸化鉛(IV)(ε＝１．８)、酸化ヒ素(III)(ε＝２．０)、酸化アンチモン(III)(ε＝１．９)、酸化チタン(IV)(ε＝１．５)、酸化バナジウム(IV)及び(V)(ε＝１．６)、酸化ニオブ(V)(ε＝１．６)、酸化タンタル(V)(ε＝１．５)、酸化マンガン(IV)(ε＝１．５)、及び酸化亜鉛(ε＝１．６)である。
前述の一連の例示において、εは、酸化物が誘導される元素の電気陰性度を示す。
酸化物(OX)は、好ましくは両性酸化物である。
その上、酸化物(OX)は、好ましくは２．０以下、更に好ましくは１．８以下、更に一層好ましくは１．６以下の電気陰性度を有する元素の酸化物である。加えて、酸化物(OX)は、好ましくは１．４以上の電気陰性度を有する元素の酸化物である。
最も好ましい酸化物(OX)は酸化アルミニウムである。
１．３乃至２．５の電気陰性度(ε)を有する元素の窒化物(NI)の非限定例は、≪Handbook of Chemistry and Physics≫, CRC Press, 第64版, 第B-65乃至B-158頁に記載されている。括弧内のコードは、関与している窒化物のCRC Handbookによるそれであり、εは、窒化物が誘導される元素の電気陰性度を示す。したがって、本発明において適する１．３乃至２．５の電気陰性度(ε)を有する元素の窒化物(NI)は、とりわけ、窒化アルミニウム(AlN、a45、ε＝１．５)、窒化アンチモン(SbN、a271、ε＝１．９)、窒化ベリリウム(Be3N2、b123、ε＝１．５)、窒化ホウ素(BN、b203、ε＝２．０)、窒化クロム(CrN、c406、ε＝１．６)、窒化銅(Cu3N、c615、ε＝１．９)、窒化ガリウム(GaN、g41、ε＝１．６)、二窒化三ゲルマニウム(Ge3N2、g82、ε＝１．８)、四窒化三ゲルマニウム(Ge3N4、g83、ε＝１．８)、窒化ハフニウム(HfN、h7、ε＝１．３)、Fe4N(i151、ε＝１．８)及びFe2N又はFe4N2(i152、ε＝１．８)のような窒化鉄、窒化水銀(Hg3N2、m221、ε＝１．９)、窒化ニオブ(n109、ε＝１．６)、窒化珪素(Si3N4、s109、ε＝１．８)、窒化タンタル(TaN、t7、ε＝１．５)、窒化チタン(Ti3N4、t249、ε＝１．５)、二窒化タングステン(WN2、t278、ε＝１．７)、窒化バナジウム(VN、v15、ε＝１．６)、窒化亜鉛(Zn3N2、z50、ε＝１．６)及び窒化ジルコニウム(ZrN、z105、ε＝１．４)である。
【００１２】
窒化物(NI)は、好ましくは１．６以上、更に好ましくは１．８以上の電気陰性度を有する元素の窒化物である。その上、窒化物(NI)は、好ましくは多くとも２．２の電気陰性度を有する元素の窒化物である。
更に、窒化物(NI)は、好ましくは、元素の周期律表の第IIIa、IVa、IVb、Va、Vb、VIa、VIb、VIIb及びVIII族から選択される元素の窒化物から、更に好ましくは、元素の周期律表の第IIIa族の元素の窒化物から選択される。
最も好ましい窒化物(NI)は窒化ホウ素である。
酸化物(OX)及び窒化物(NI)は、ポリマー組成物中に(組成物の総質量に対して)４０質量％を超える累積量[(OX)＋(NI)]が含まれるのが有利であり、好ましくは５０質量％を超える。その上、酸化物(OX)及び窒化物(NI)は、ポリマー組成物中に(組成物の総質量に対して)８０質量％未満の累積量[(OX)＋(NI)]が含まれるのが有利であり、好ましくは７０質量％未満である。
酸化物(OX)と窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]は、０．５を超えるのが有利であり、好ましくは１．０より大きく、更に好ましくは２．０より大きく、更に一層好ましくは２．５より大きい。その上、酸化物(OX)と窒化物(NI)との質量比[(OX):(NI)]は、１２．０未満が有利であり、好ましくは６．０未満、更に好ましくは４．０未満、更に一層好ましくは３．５未満である。
【００１３】
ポリマー組成物は任意に、追加の成分、例えば、エラストマーのような衝撃改質剤、ガラス繊維及びタルクのような充填剤、離型剤、可塑剤、潤滑剤、熱安定剤、光安定剤及び酸化防止剤を含む崩壊防止剤を含みうる。
これらの任意の追加の成分の量は、想定される特定の用途に関して、そのような追加の添加剤が、業界における通常の実施の範囲内と考えられる(ポリマー組成物の総質量に対して)５０質量％以下、好ましくは１０質量％以下、更に好ましくは５質量％以下と決定される。
本発明の別の目的は、それらの欠点、特に不十分な絶縁性を保持することなく、先行技術の部品及び製品より種々の利点、特に向上した熱伝導率を提供する、半結晶質ポリマー組成物を含む製品の部品又は製品、特にポリフタルアミド組成物を含む動力工具アーマチュアを提供することである。
この目的を掲げて、本発明は、前述のようなポリマー組成物を含む製品の部品に関する。好ましくは、部品はポリマー組成物からなる。特に本発明の範囲内であると想定される製品の部品は、封入部品である。特に本発明の範囲内であると想定される製品の別の部品は、反射体カップである。
同一の目的を掲げて、本発明はまた、前述のようなポリマー組成物を含む製品に関する。好ましくは、製品はポリマー組成物からなる。
【００１４】
更に同一の目的を掲げて、本発明は更に、少なくとも一部品が前述のようなポリマー組成物を含む製品に関する。好ましくは、部品はポリマー組成物からなる。
製品は、電子部材、光電子部材、コンピュータ部材、表面実装技術部材(surface-mounted technology component)及び携帯電話部材から選択されうる。
それはまた自動車のセンサーのようなセンサーから選択されうる。
それはまた、モーターのエンドキャップのような電気部材、トランス部材及びバッテリー部材から選択されうる。
それはまた燃料電池部材から選択されうる。
それはまた調理器具及び熱素子(heat element)から選択されうる。
それはまたベアリング及びブッシュのような機械機器から選択されうる。
特に本発明の範囲内であると想定される第一の製品は、前述のようなポリマー組成物からなるオーバーモールド部品に封入されたコイルを含む電気モーターアーマチュアである。
オーバーモールド部品の封入は、とりわけ保護膜を塗布することによりなしうる。
オーバーモールド部品はアーマチュアに巻きつけられたフィルムでもよい。
コイルはとりわけ銅の巻き線でもよい。電圧が加えられると、銅の巻き線は通常電場、したがって磁場を形成し、モーターを駆動する。
オーバーモールド部品は、銅の巻き線上の塗膜を埃が腐食する可能性を有利に除去する。それにより巻き線は通常、短絡せずに出力が保持される。
オーバーモールド部品の伝導率のために、有利なことに、従来の熱除去系(モーターによる熱風)は有用なままである。
【００１５】
特に本発明の範囲内であると想定される別の製品は、前述のようなポリマー組成物からなるオーバーモールド部品により封入され支持されているアクチュエータコイルを含むディスクドライブアクチュエータ集成体である。
特に本発明の範囲内であると想定される更に別の製品は、以下では「発光装置」と呼ぶ、放射線を放つ光電子部材である。発光装置の非限定例は、自動車のキーレスエントリーシステム、冷蔵庫内の照明、液晶表示装置、自動車のフロントパネル照明装置、電気スタンド、ヘッドライト、家電機器表示器及び交通標識のような屋外表示装置、及び通常発光ダイオードデバイス(LED)として知られている電磁波を発光及び/又は送信する半導体チップを１以上含む光電子デバイスが含まれる。好ましくは、発光装置は発光ダイオードデバイス(LED)である。
LEDは、通常、前述のようなポリマー組成物を含む、好ましくは前述のようなポリマー組成物からなる１以上の部品を含む。
この部品は、好ましくは、基本的なハウジング及び放熱子スラッグから選択される。この部品は通常反射体として作用する。
好ましくは、部品の５０質量％より多くをポリマー組成物が占める(部品は更に、とりわけ金属を含みうる。例えば、ある種の最終用途のために、反射体として作用する部品の表面は金属めっきされうる)。更に好ましくは、部品の９０質量％より多くをポリマー組成物が占める。更に一層好ましくは、部品は実質的にポリマー組成物からなる。最も好ましくは、部品はポリマー組成物からなる。
【００１６】
LEDは、好ましくは上面LED、側面LED及びパワーLEDの群から選択される。上面及び側面LEDは、通常、一般的には反射体として作用する基本的なハウジングを含む。その上、上面及び側面LEDは、通常、放熱子スラッグを含まない。他方、パワーLEDは、一般的には反射体として作用する放熱子スラッグを含む。パワーLEDは、通常、放熱子スラッグから離隔した部品である基本的なハウジングを更に含む。
上面LEDは、とりわけ、計器パネルディスプレイ、ストップライト及び方向指示器のような自動車の照明用途に使用される。側面LEDは、とりわけ、例えば携帯電話及びPDAのような携帯機器に使用される。パワーLEDは、とりわけ、懐中電灯、自動車の白昼の運行表示灯、標識において及びLCDディスプレイ及びテレビのバックライトとして使用される。
上面LEDの典型的な実施態様は、その断面図を示す図１に提供される。上面LED(1)は、ポリマー組成物を含む、好ましくはポリマー組成物からなる基本的なハウジング(2)を含む。以下に詳述するように、基本的なハウジング(2)はまた反射体カップとして作用する。放熱子スラッグは存在しない。
通常、LED(1)は更に、作成済みのリードフレーム(3)を含む。リードフレーム(3)は、基本的なハウジング(2)内に含まれるポリマー組成物を射出成形することにより封入されるのが有利である。
基本的なハウジング(2)はキャビティ(6)を有する。LEDチップのような、電磁波を放つ半導体チップ(4)がそのようなキャビティに搭載されている。半導体チップ(4)は、一般的には、結合線(5)によりリードフレーム端子の一に結合及び電気的に接触-連結されている。
【００１７】
LEDチップを保護するために、一般的には透明又は半透明の埋め込み用化合物(図１には示されていないが、例えば、エポキシ、ポリカーボネート又はシリコン樹脂)がキャビティに内蔵されている。
LEDチップの外部効率を増大させるために、キャビティが前面に向かって開く形状(例えば、図１による典型的な実施態様のような斜めの直線の形状、又は放物線のそれを有するキャビティの内部壁の断面図)を得るように非垂直内部領域を有する基本的なハウジングのキャビティを形成するのが慣例である。
したがって、キャビティの内部壁(7)は、半導体チップにより横方向に放たれる放射線を、とりわけ基本的なハウジングの前面に向かって反射する反射体カップとして作用する。
言うまでもなく、基本的なハウジングのキャビティに搭載されうるチップの数ならびに基本的なハウジング内に形成されうるキャビティの数は１つには限定されない。
パワーLEDの典型的な実施態様は、その断面図を示す図２に提供される。パワーLED(8)は、ポリマー組成物を含む、好ましくはポリマー組成物からなる基本的なハウジング(2)を含む。通常、LED(8)は更に、作成済みのリードフレーム(3)を含む。
パワーLED(8)はまた、金属(例えば、アルミニウム)製の、又はポリマー組成物を含みうる、又はポリマー組成物からなるキャリヤーボディ又は放熱子スラッグ(9)を含む。キャビティ(6)は、放熱子スラッグ(9)の上方部分に実現されている。
電磁波を放つ半導体LEDチップ(4)は、キャビティ(6)の底部領域に搭載されており、一般的には、チップキャリヤー支持体又ははんだ連結部(10)により放熱子スラッグに固定されている。はんだ連結部(10)は、一般的にはエポキシ樹脂又は別の等価な接着剤物質である。
【００１８】
LEDチップは、一般的には、結合線(5)によりリードフレーム(3)の電気的端子に電気的に連結されている。
キャビティ(6)の内部壁(7)は、一般的には、LEDチップの外部効率を増大させる反射体カップを形成するように、キャビティの底部領域から前面に続く。反射体カップの内部壁(7)は、例えば、直線で斜め(図２による典型的な実施態様におけるような)でも凹面をなしていてもよい。
リードフレーム(3)及び放熱子スラッグ(9)は、基本的なハウジング(2)内に封入されている。LEDチップ(4)を保護するために、キャビティは、一般的には、図１の第一の典型的な実施態様における場合と同様に、例えば透明な放射線透過性の封入化合物(封入材料は図２には図示されていない)で完全に満たされている。
本発明のポリマー組成物は、容易に消散される光電子デバイスにより製造される熱を許容する優れた熱伝導率を有する上に、良好な機械的性質、高い加熱撓み温度、良好なめっき可能性、リードフレームへの良好な接着性、優れた光学的性質、とりわけ優れた初期の白さ及び反射率の高い保持率を有するために、前述のような基本的なハウジング及び/又は放熱子スラッグの製造に特に適する。
【００１９】
ポリマー組成物の光学的性質は、一般的には優れた反射率の内部壁を有する反射体カップを製造するのに十分である。
本発明によるポリマー組成物は、先行技術のポリマー組成物より有利に改良された白さ及び表面の外観を示す。
したがって、本発明の別の面は、発光装置、特にLED中で反射体として作用することが可能な部品であって、前述のようなポリマー組成物を含む部品に関する。
好ましくは、前記部品の５０質量％より多くをポリマー組成物が構成する(前記部品は、とりわけ金属を更に含み、例えば、ある種の最終用途のために反射体として作用する部品の表面は金属めっきされうる)。更に好ましくは、前記部品の９０質量％より多くをポリマー組成物が構成する。更に一層好ましくは、前記部品は実質的にポリマー組成物からなる。最も好ましくは、前記部品はポリマー組成物からなる。
好ましくは、前記部品は、LEDの基本的なハウジング及び/又は放熱子スラッグを構成することが可能である。更に好ましくは、前記部品は、LEDの基本的なハウジング又はLEDの放熱子スラッグのいずれかである。
本発明は前述の製品には限定されない。
【実施例】
【００２０】
例１(本発明による)
AMODEL(登録商標)ポリフタルアミドとしてSOLVAY ADVANCED POLYMERS, L. L. C.から市販されている前述の定義のクラス(III)−サブクラス(III-2)のポリテレフタルアミドを、均質な混合物が得られるまで表１に明記された添加剤と容器中で物理的にブレンド(ドラムタンブラーで混合)した。ブレンドされた混合物を、減量供給機により８本のバレルを含む二軸スクリュー押出機の第一バレルに供給した。押出機のバレル５において、脇のラム押出機から表１に明記された熱伝導性充填剤及び補強充填剤が導入した。バレル８において、ブレンドされた混合物は圧縮されて冷却された。押出物(E1)はバレル８から回収された。押出物は従来の装置で冷却及びペレット化された。
押出物(E1)の熱伝導率は、ASTM D5930-01にしたがって測定された。(E1)は約３．５W/(m.K)の熱伝導率を有した。
【００２１】
例２(本発明による)
例１の手順と同一の手順にしたがって、表１に明記された成分を物理的にブレンドして押し出すことにより押出物(E2)を調製した。
(E2)は約２．５W/(m.K)の熱伝導率(ASTM D5930-01)を有した。
【００２２】
例３(対照)
例１の手順と同一の手順にしたがって、表１に明記された成分を物理的にブレンドして押し出すことにより押出物(E3)を調製した。
(E3)は約１W/(m.K)の熱伝導率(ASTM D5930-01)を有した。
【００２３】
例４(対照)
例１の手順と同一の手順にしたがって、表１に明記された成分を物理的にブレンドして押し出すことにより押出物(E4)を調製した。
(E4)は約０．５W/(m.K)の熱伝導率(ASTM D5930-01)を有した。
【００２４】
例５(対照)
例１の手順と同一の手順にしたがって、表１に明記された成分を物理的にブレンドして押し出すことにより押出物(E5)を調製した。
(E5)は約３W/(m.K)の熱伝導率(ASTM D5930-01)を有した。
【００２５】
【表１】
2008524362.tif 000002
【００２６】
すでに記載したように、本発明の第一の目的は、先行技術の半結晶質ポリマー組成物より種々の利点、特に向上した熱伝導率を有する半結晶質ポリマー組成物、特にポリフタルアミド組成物を提供することである。
明確には、３W/(m.K)より有意に高い熱伝導率を有する半結晶質ポリマー組成物は、通常当業者により一流の材料と考えられ、「非常に高い性能のレベル」の区分に認識される。熱伝導率が２乃至３W/(m.K)であるポリマー組成物は、通常当業者により「高い性能のレベル」の区分の材料と考えられる。熱伝導率が１乃至２W/(m.K)であるポリマー組成物は、通常当業者により「中程度の性能のレベル」の区分の材料と考えられる。熱伝導率が１W/(m.K)未満であるポリマー組成物は、通常当業者により「低い性能のレベル」の区分の材料と考えられる。
したがって押出物(E1)〜(E5)は、表２においてランクづけされた。
すでに記載したように、先行技術には、半結晶質ポリマー組成物の熱伝導率の改良は、一般的には多量の、例えば窒化ホウ素のような高価な無機充填剤を必要とすることが教示されている。
実際には、先行技術には、製造費用を最低に保持しつつ改良された熱伝導率を提供する熱伝導性充填剤の特定の組み合わせを含む半結晶質ポリマー組成物は開示も示唆もされていない。
したがって、本発明の別の目的は、熱伝導率性能のレベル及び価格、とりわけ熱伝導性充填剤装填価格の間のバランスが改良された半結晶質ポリマー組成物を提供することである。
この特別な論点に関して本発明によりもたらされた利点を評価するために、各ポリマー組成物(E1)〜(E5)に添加された熱伝導性充填剤の総価格をポリマー組成物の単位質量に対して評価し、そのような価格を組成物(E1)と呼ぶ相対基準に関して表した。価格の評価の結果も表２に示す。
【００２７】
【表２】
2008524362.tif 000003
【００２８】
本出願人は、驚くべきことに、(本発明による)ポリマー組成物(E1)及び(E2)がポリマー組成物(E3)(対照)のそれより多い熱伝導性充填剤の総量を含まないけれども、ポリマー組成物(E1)及び(E2)がポリマー組成物(E3)のそれより有意に高い熱伝導率レベルを特徴とすることを見出した。
本出願人はまた、驚くべきことに、ポリマー組成物(E1)及び(E2)が組成物(E5)(対照)に含まれる窒化ホウ素の量の約１/３乃至１/５に等しい量しか窒化ホウ素を含まず、組成物(E5)のそれに近い熱伝導性充填剤[すなわち、(OX)+(NI)]の総量を含むけれども、ポリマー組成物(E1)及び(E2)がポリマー組成物(E5)のそれと同様以上の熱伝導率レベルを提供しうることを見出した。
更に、表２に示された価格の評価の結果は、組成物(E1)及び(E2)に含まれる熱伝導性充填剤の総量の価格が、組成物(E5)に含まれる熱伝導性充填剤の総量の価格のわずかに約１/３乃至約１/５であることを示す。
したがって、このような結果は、１種以上の酸化物及び１種以上の窒化物の特定の組み合わせを含む本発明の半結晶質ポリマー組成物が非常に好都合なバランスの性質を示し、とりわけ、先行技術の組成物と比較した場合に製造価格を大きく低下させつつ同様以上の熱伝導率性能レベルを提供しうることを示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】上面LEDの典型的な実施態様の断面図を示す。
【図２】パワーLEDの典型的な実施態様の断面図を示す。
【図１】
2008524362.tif 000004
【図２】
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【国際調査報告】
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