(57)【要約】サーモトロピック液晶ポリマー粉体を、溶融させたＬＣＰの流動が比較的起きないような条件下で、溶融成形させる。それにより等方性の特性を有する部品が得られ、それらは、全ての方向において比較的均一な熱膨張係数を有する。それらの部品は、たとえば、電気および電子用途において有用であり、また、ある種のタイプの樹脂および／または充填剤を加えることによって、摩耗部品としても有用である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
等方性のサーモトロピック液晶部品を形成するための方法であって、
（ａ）任意選択的に、粉体化したサーモトロピック液晶ポリマー、および任意選択的に、
（ｉ）１種または複数のその他の粉体化した樹脂；または
（ｉｉ）１種または複数の充填剤；または
（ｉｉｉ）１種または複数のその他の粉体化した樹脂、および１種または複数の充填剤、
を含む成形組成物を形成する工程；
（ｂ）前記成形組成物を金型または成形装置に収める工程；
（ｃ）圧力と充分な熱をかけて、前記サーモトロピック液晶ポリマーを溶融させる工程；および
（ｄ）前記金型または成形装置を冷却して、前記サーモトロピック液晶ポリマーを固化させ、固体部品を形成する工程；
を含むが、
ただし、前記固体部品が等方性であることを特徴とする方法。
【請求項２】
その上に１種または複数の電気または電子構成部品を搭載した、サーモトロピック液晶ポリマーを含む等方性部品を含むことを特徴とする、装置。
【請求項３】
熱可塑性プラスチックを含む第１の表面を有する第１の部品と、第２の表面を有する第２の部品との間で、前記第１および第２の表面が互いに接触して互いに対して運動している際の摩耗を減少させるための改良された方法であって、前記第１の部品が等方性であり、サーモトロピック液晶ポリマーを含むことを特徴とする改良された方法。
【請求項４】
ラビリンスシール、ベアリング、真空ポンプの羽根、ホットランナーのインサート、ロール、ＬＣＤスパッタリングホルダー、バルブ、スラスト座金、コンピュータチップのコンタクターおよびネストもしくはＣＭＰ保持リング、または、半導体製造、原油生産またはクリーンルーム操作などにおける構成部品であることを特徴とする、請求項１または３に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
サーモトロピック液晶ポリマー粉体は、たとえば圧縮成形により成形することができるが、溶融ポリマーの流動がほとんど、あるいは全く無い成形条件下では、得られる成形物は、本質的に等方性の特性を有することになる。
【背景技術】
【０００２】
サーモトロピック液晶ポリマー（ＬＣＰ）は、商業化されている品目であって、多くの用途たとえば、自動車部品や、電気および電子部品たとえばコネクター、フィルムなどにおいて使用されている。典型的には、これらのポリマーを成形、押出しをする場合には、ポリマーを溶融させて、金型に流し込んだり（たとえば射出成形の場合）、押出ダイを通過させたりする。ＬＣＰが異方性の性質を有しているために、流れがＬＣＰに配向をもたらして、得られる部品が異方性となる。当業者がそのような成形物について考えるとすると、その性質が縦方向と横方向で異なっていると思うのが普通であって、そのような性質として思い浮かべるのは、引張強さおよび曲げ強さ、伸びおよびモジュラス、そして、たとえばノッチ付きアイゾッド試験などの靱性の尺度である。他の多くの性質もまた影響を受けるが、中でも重要なのが熱膨張係数（ＣＴＥ）であって、これが、測定する方向によって変化する。ＬＣＰ（またはその他の樹脂）基材たとえばエポキシ樹脂の上に電気または電子部品を搭載した、電気および電子部品の場合、その樹脂の熱膨張係数が、電子または電気構成部品の熱膨張係数にマッチングしている（可能な限り近い）ことが好ましい。その電子または電気構成部品には異方性が無いので、異方性のＬＣＰ部品の上に搭載されると、電子または電気構成部品の熱膨張係数に対して、全ての方向においてＬＣＰの熱膨張係数をマッチングさせることは不可能である。したがって、等方性のＬＣＰ部品があれば望ましい。
【０００３】
サーモトロピックＬＣＰを含めて、熱可塑性プラスチックを用いて製造した、いわゆる摩耗部品（ｗｅａｒ  ｐａｒｔ）（摩耗に対する抵抗性が必須であり、摩擦係数が低いのが好ましい）は公知である。それらは典型的には、その配合の中に１種または複数のその他のポリマーおよび／または１種または複数の充填剤を含んでいて、耐摩耗性を改良している。熱可塑性プラスチックの摩耗部品の場合ほとんど、摩耗部品の上での摩擦負荷が高すぎると、熱可塑性プラスチックの溶融が起きるために、それらの部品は通常破損する。したがって、熱可塑性プラスチックの溶融による破損が起きないような、熱可塑性プラスチック摩耗部品が望ましい。
【０００４】
ポリ（４−ヒドロキシ安息香酸）の「衝撃成形」が行われたが、それについては、たとえば米国特許公報（特許文献１）を参照されたい。このポリマーが液晶ポリマーであると考えている者が多いが、その融点がその分解温度よりも明らかに高いので、それはサーモトロピックではない（米国特許公報（特許文献２）参照）。
【０００５】
粉体化したサーモトロピックＬＣＰが、粉体コーティングに使用された（米国特許公報（特許文献３）参照）。その粉体コーティング方法は、本明細書における方法には加えないが、その理由は、加工する樹脂を圧力下におくことが粉体コーティング方法に含まれていないからである。
【０００６】
ＬＣＰを含む摩耗部品はこれまでにも製造されていて、たとえば、ベアリング、ブッシング、スラスト座金やギアなどが市販されている。それらの部品は異方性であって、たとえば射出成形などの、一般的な熱可塑性プラスチック形成方法により製造されている。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３，６６２，０５２号明細書
【特許文献２】米国特許第３，９７４，２５０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，３９４，４９８号明細書
【特許文献４】米国特許第４，１１８，３７２号明細書
【特許文献５】米国特許第３，９９１，０１３号明細書
【特許文献６】米国特許第３，９９１，０１４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，０１１，１９９号明細書
【特許文献８】米国特許第４，０４８，１４８号明細書
【特許文献９】米国特許第４，０７５，２６２号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，０８３，８２９号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，１２２，０７０号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，１３０，５４５号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，１５３，７７９号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，１５９，３６５号明細書
【特許文献１５】米国特許第４，１６１，４７０号明細書
【特許文献１６】米国特許第４，１６９，９３３号明細書
【特許文献１７】米国特許第４，１８４，９９６号明細書
【特許文献１８】米国特許第４，１８９，５４９号明細書
【特許文献１９】米国特許第４，２１９，４６１号明細書
【特許文献２０】米国特許第４，２３２，１４３号明細書
【特許文献２１】米国特許第４，２３２，１４４号明細書
【特許文献２２】米国特許第４，２４５，０８２号明細書
【特許文献２３】米国特許第４，２５６，６２４号明細書
【特許文献２４】米国特許第４，２６９，９６５号明細書
【特許文献２５】米国特許第４，２７２，６２５号明細書
【特許文献２６】米国特許第４，３７０，４６６号明細書
【特許文献２７】米国特許第４，３８３，１０５号明細書
【特許文献２８】米国特許第４，４４７，５９２号明細書
【特許文献２９】米国特許第４，５２２，９７４号明細書
【特許文献３０】米国特許第４，６１７，３６９号明細書
【特許文献３１】米国特許第４，６６４，９７２号明細書
【特許文献３２】米国特許第４，６８４，７１２号明細書
【特許文献３３】米国特許第４，７２７，１２９号明細書
【特許文献３４】米国特許第４，７２７，１３１号明細書
【特許文献３５】米国特許第４，７２８，７１４号明細書
【特許文献３６】米国特許第４，７４９，７６９号明細書
【特許文献３７】米国特許第４，７６２，９０７号明細書
【特許文献３８】米国特許第４，７７８，９２７号明細書
【特許文献３９】米国特許第４，８１６，５５５号明細書
【特許文献４０】米国特許第４，８４９，４９９号明細書
【特許文献４１】米国特許第４，８５１，４９６号明細書
【特許文献４２】米国特許第４，８５１，４９７号明細書
【特許文献４３】米国特許第４，８５７，６２６号明細書
【特許文献４４】米国特許第４，８６４，０１３号明細書
【特許文献４５】米国特許第４，８６８，２７８号明細書
【特許文献４６】米国特許第４，８８２，４１０号明細書
【特許文献４７】米国特許第４，９２３，９４７号明細書
【特許文献４８】米国特許第４，９９９，４１６号明細書
【特許文献４９】米国特許第５，０１５，７２１号明細書
【特許文献５０】米国特許第５，０１５，７２２号明細書
【特許文献５１】米国特許第５，０２５，０８２号明細書
【特許文献５２】米国特許第５，０８６，１５８号明細書
【特許文献５３】米国特許第５，１０２，９３５号明細書
【特許文献５４】米国特許第５，１１０，８９６号明細書
【特許文献５５】米国特許第５，１４３，９５６号明細書
【特許文献５６】米国特許第５，７１０，２３７号明細書
【特許文献５７】欧州特許出願第３５６，２２６号明細書
【非特許文献１】Ｈ．マーク（Ｍａｒｋ）ら編、『エンサイクロペディア・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリング（Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）』第４巻、１９８６年、ｐ．７９〜１０８（ジョン・ワイリー・アンド・サンズ（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ）、ニュー・ヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ））
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、等方性のサーモトロピック液晶部品を形成するための方法に関し：
（ａ）成形組成物を形成する工程であって、粉体化したサーモトロピック液晶ポリマー、および任意選択的に、
（ｉ）１種または複数のその他の粉体化した樹脂；または
（ｉｉ）１種または複数の充填剤；または
（ｉｉｉ）１種または複数のその他の粉体化した樹脂、および１種または複数の充填剤、
を含む成形組成物を形成する工程；
（ｂ）前記成形組成物を金型または成形装置に収める工程；
（ｃ）圧力と充分な熱をかけて、前記サーモトロピック液晶ポリマーを溶融させる工程；および
（ｄ）前記金型または成形装置を冷却して、前記サーモトロピック液晶ポリマーを固化させ、固体部品を形成する工程；
を含むが、
ただし、前記固体部品は等方性である。
【０００９】
本発明はさらに、その上に１種または複数の電気または電子構成部品を搭載したサーモトロピック液晶ポリマーを含む等方性部品を含む装置にも関する。
【００１０】
本明細書にさらに開示されているのは、第１の表面を有し熱可塑性プラスチックを含む第１の部品と、第２の表面を有する第２の部品との間の摩耗を減少させるための改良された方法であって、ここで前記第１および第２の表面は、互いに接して、互いに対して運動しており、ここで、その改良には、前記第１の部品がサーモトロピック液晶ポリマーを含み、等方性であることが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書においては、サーモトロピックＬＣＰが使用される。「ＬＣＰ」という用語は、ＴＯＴ試験で試験したときに異方性であるポリマーを意味しており、ＴＯＴ試験については、たとえば米国特許公報（特許文献４）に記載されている（この特許を参照により本明細書に援用するものとする）。「サーモトロピック」という用語は、ＬＣＰを溶融させることが可能で、その溶融状態において、ＴＯＴ試験で規定されているような異方性であることを意味する。
【００１２】
有用なＬＣＰとしては、下記の特許に記載されているようなものが挙げられる：米国特許公報（特許文献５）、米国特許公報（特許文献６）、米国特許公報（特許文献７）、米国特許公報（特許文献８）、米国特許公報（特許文献９）、米国特許公報（特許文献１０）、米国特許公報（特許文献４）、米国特許公報（特許文献１１）、米国特許公報（特許文献１２）、米国特許公報（特許文献１３）、米国特許公報（特許文献１４）、米国特許公報（特許文献１５）、米国特許公報（特許文献１６）、米国特許公報（特許文献１７）、米国特許公報（特許文献１８）、米国特許公報（特許文献１９）、米国特許公報（特許文献２０）、米国特許公報（特許文献２１）、米国特許公報（特許文献２２）、米国特許公報（特許文献２３）、米国特許公報（特許文献２４）、米国特許公報（特許文献２５）、米国特許公報（特許文献２６）、米国特許公報（特許文献２７）、米国特許公報（特許文献２８）、米国特許公報（特許文献２９）、米国特許公報（特許文献３０）、米国特許公報（特許文献３１）、米国特許公報（特許文献３２）、米国特許公報（特許文献３３）、米国特許公報（特許文献３４）、米国特許公報（特許文献３５）、米国特許公報（特許文献３６）、米国特許公報（特許文献３７）、米国特許公報（特許文献３８）、米国特許公報（特許文献３９）、米国特許公報（特許文献４０）、米国特許公報（特許文献４１）、米国特許公報（特許文献４２）、米国特許公報（特許文献４３）、米国特許公報（特許文献４４）、米国特許公報（特許文献４５）、米国特許公報（特許文献４６）、米国特許公報（特許文献４７）、米国特許公報（特許文献４８）、米国特許公報（特許文献４９）、米国特許公報（特許文献５０）、米国特許公報（特許文献５１）、米国特許公報（特許文献５２）、米国特許公報（特許文献５３）、米国特許公報（特許文献５４）、米国特許公報（特許文献５５）、および米国特許公報（特許文献５６）（これらの特許のそれぞれを参照により本明細書に援用するものとする）、および（特許文献５７）。ＬＣＰの好適な形態は、芳香族ポリエステルまたは芳香族ポリ（エステル−アミド）、特に芳香族ポリエステルである。「芳香族」ポリマーという用語は、主鎖中の原子が全て芳香族環の一部であるか、あるいは、そのような環に結合しているたとえばエステル、アミド、またはエーテルのような官能基であることを意味している（後者は、使用したモノマーの一部であったものである）。芳香族環は、他の基たとえばアルキル基で置換されていてもよい。
【００１３】
本明細書において「樹脂」という用語は、合成または天然、好ましくは合成の各種のポリマー材料を意味していて、それらは、部品を形成させるために必要な温度では安定であり、そしてサーモトロピックＬＣＰではないものである。樹脂は熱可塑性プラスチックであっても、熱硬化性プラスチックであってもよいが、熱可塑性プラスチックであるのが好ましい。有用な樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、フルオロポリマー、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、およびポリケトンなどが挙げられる。
【００１４】
本明細書において「充填剤」という用語は、組成物に添加することが可能で、樹脂ではないものを意味する。充填剤としては、通常不活性物質と考えられている物質、補強用充填剤、顔料などが挙げられる。充填剤は有機物であっても、無機物であってもよい。典型的な充填剤の例としては、鉱物質たとえばクレー、マイカおよびタルク；ガラス粉体；（全ての形態の）カーボンブラック；ＴｉＯ２；短繊維ガラス、アラミドおよび炭素（グラファイト系および非グラファイト系）繊維、フィブリルまたはフィブリドなどが挙げられる。
【００１５】
本明細書において「粉体」という用語は、５０容積パーセントにおける粒径が約１０００μｍ以下、好ましくは約１００μｍ以下の物質で、より好ましくは、平均粒径が約１μｍ〜約１００μｍのものを意味する（短繊維、フィブリルまたはフィブリドは除く、これらもまた粉体とみなす、後述）。短繊維、フィブリル、およびフィブリドもまた充填剤として定義されるが、それらは、最大平均直径が約２５μｍ、好ましくは１５μｍで、最大平均長さが約８．２ｍｍ、好ましくは約２．０ｍｍのものである。「等方性」という用語は、部品の中での（可能であれば直角方向の）２つの方向におけるＣＴＥの比が、約０．６０〜１．０のものである。これは、ＡＳＴＭ試験法Ｄ６９６を使用して、２つの方向にＣＴＥを測定することによって計算される（測定については後述）。それらの２つの数値の内、小さい方を分子とし、大きい方を分母として、比を計算する。その比が好ましくは約０．７０〜１．０、より好ましくは約０．８０〜約１．０、特に好ましくは約０．９０〜１．０である。
【００１６】
本明細書に記載された方法によって、本明細書に記載された部品を製造する典型的な方法は、圧縮成形によるものである。このタイプの方法においては、成形組成物は、成形組成物成分の、ＬＣＰ粉体、樹脂（類）（使用するならば）および充填剤（使用するならば）を混合することによって調製することができるが、それぞれの粒子を混合（ドライブレンド）して、それらの成分の適度に均質な混合物を形成させる。次いでその成形組成物を、圧縮成形に使用するための金型に入れる。次いでその金型を圧縮成形機（または、成形組成物を添加した際のプレスでも可）の中に入れ、金型を閉じ、熱と圧力をかける（圧力は、ＬＣＰの融点、および他の熱可塑性プラスチックがＬＣＰよりも低い温度で溶融するのならば、熱可塑性プラスチックの融点の近傍または融点より上でのみ、かける必要がある）。圧力をかけるのは、粒子の間にあるボイドを極力排除するためで、それによって、組成物の密度を上げて、中実の（すなわち、好ましくはボイドがほとんど、または全くない）部品とする。加える圧力は典型的には、約１７０〜約７ＭＰａ（約２５〜約１０００ｐｓｉ）、より典型的には約７００ｋＰａ〜約３．５ＭＰａ（約１００〜約５００ｐｓｉ）である。考えられる圧力の上限と、考えられる圧力の下限とを組み合わせて、圧力範囲を設定することができる。高密度化に役立たせる目的で、金型の内部に（部分的な）真空をかけて、存在しているガス（空気）をすべて除去することも有用である。金型を加熱する温度は典型的には、少なくともＬＣＰの融点であるが、その融点よりも、少なくとも約２０℃高くするのが好ましい。それらの条件下に充分な時間おくことによって、成形されるべき組成物全体でＬＣＰが溶融し、高密度化が起きる。圧縮成形（これは、熱硬化性ポリマーの場合の方が使用されることが多いが、熱可塑性プラスチックの場合にも同様に使用できる）は周知の技術で、これについてはたとえば、（非特許文献１）を参照されたい（この文献を参照により本明細書に援用するものとする）。どのような成形方法を使用するにしてもその際に、溶融したＬＣＰの流れをできるだけ小さくして、本明細書の記述に従って試験したときに、高度に異方性とならず、したがって等方性であるようにするのが好ましい。
【００１７】
製造された部品の見掛け密度は、好ましくは計算密度（これは密度を計算したものを基準にする）の少なくとも約７５％、より好ましくは少なくとも計算密度の約９０％、さらにより好ましくは少なくとも計算密度の約９５％、最も好ましくは少なくとも計算密度の約９８％である。この見掛け密度は、ＡＳＴＭ  Ｄ７９２の方法によって測定する。ボイドを含む部品は、見掛け密度がその計算密度よりも低くなるであろう。「計算密度」という用語は、対象物にボイドまたはポアが無いと仮定したときの密度を意味していて、その対象物中の個々の物質の量と密度から計算する。たとえば、その対象物が、密度１．４の物質６０重量パーセントと、密度１．６の物質４０重量パーセントでできているとすると、その対象物の計算密度は次式で計算される：
ｄ＝１．０／［（０．６／１．４）＋（０．４／１．６）］＝１．４７
このタイプの計算は、当業者には周知である。
【００１８】
上述のようにして製造される部品は、「ストック・シェープ（ｓｔｏｃｋ  ｓｈａｐｅ）」として特に有用である。ストック・シェープとは、ＬＣＰ［または、存在すれば、その他の熱可塑性プラスチック（類）］を再溶融させることなく、それを切断、研磨、機械加工などすることによって別な形状とすることができる、標準材料片である。ストック・シェープとしては、たとえば長方形、正方形、円などの各種の断面を有する棒状物；長方形で中実のシートまたはプラック；チューブ；および環状物などが挙げられる。これらのストック・シェープから製造される部品は、良好な耐熱性（使用したＬＣＰが高融点を有している場合）、良好な耐薬品性、良好な耐摩耗性（適切な充填剤および／または樹脂を選択した場合）、および良好な機械加工性を有している。製造される部品は、たとえば半導体製造、原油生産、化学品製造、クリーンルーム操作、その他の産業用途など、各種産業において有用である。
【００１９】
ストック・シェープから製造することもできるが、個々の部品を直接的に成形することも可能である。そのような有用な部品の例としては、ラビリンスシール、ベアリング、真空ポンプの羽根、ホットランナーのインサート、カレンダーロールまたはロールカバー、ホログラフィーロールまたはロールカバー、ＬＣＤスパッタリングホルダー、バルブ、バルブシールおよびバルブパッキン、スラスト座金、コンピュータチップのコンタクターおよびネスト、およびＣＭＰ（化学機械的平坦化）保持リングなどが挙げられる。これらの部品の多くは、ストック・シェープから機械加工することも可能である。
【００２０】
これら等方性ＬＣＰ部品は、摩耗部品としても有用である。そのような摩耗部品には、樹脂および／または充填剤を共存させることが多い。そのような摩耗部品のために有用な樹脂および充填剤としては、グラファイト、炭素繊維、フルオロポリマー、ＭｏＳ２、クレー、シート状シリケート、マイカ、タルク、ＺｎＯ、炭化タングステン、シリコーン、カーボンブラック、粒状ポリイミド、窒化ホウ素、アラミド繊維、チタン酸カリウムホイスカー、チタン酸バリウムホイスカー、およびポリ（テトラフルオロエチレン）短繊維などの、１種または複数が挙げられる。そのような樹脂と充填剤の合計の使用量は、典型的には、全組成物の約５〜約５０重量パーセントである。これらおよびその他の物質を含む等方性ＬＣＰ組成物は、その表面が他の部品の表面と接触して、それら２つの表面が互いに対して運動している、第１の摩耗部品とすることができ、この第１の摩耗部品は通常使用中にＬＣＰが溶融して破損することは無い。
【００２１】
むしろ、破損するのは、ＬＣＰを含有している部品の単純な摩耗が原因である。このことは、異方性ＬＣＰ含有摩耗部品も含めて、一般的な熱可塑性プラスチック摩耗部品に比較すると、極めて異例である。互いに接触している摩耗部品の一方または両方を、等方性ＬＣＰ含有部品とすることも可能である。
【００２２】
先にも述べたように、等方性の特性を有するＬＣＰ部品は（異方性特性を有するＬＣＰの場合とは対照的に）、電気および電子用途には特に有用であり、そのような場合、電気および電子構成部品を等方性ＬＣＰの表面の上に搭載させる。そのような構成部品の例を挙げれば、印刷回路のための電気導体、コンピュータチップのコンタクターおよびネスト、および半導体ウェーハ製造のための高精密加工プラスチック構成部品などがある。これらは、従来からの方法、たとえばリソグラフィー（印刷回路のための配線パターン）を用いて、ＬＣＰの表面上に形成または搭載することができる。等方性ＬＣＰが特に有用な形態は、印刷回路基板で、それはリジッドであってもフレキシブルであってもよい。
【００２３】
実施例においては、使用したＬＣＰは、（モル部で表して）１００部の４，４’−ビフェノール、９５部のテレフタル酸、５部のイソフタル酸および２００部の４−ヒドロキシ安息香酸から誘導された組成を有していた。５０容積パーセントにおけるＬＣＰの粒径は５３５μｍであった。
【００２４】
実施例においては、部およびパーセントは、特に断らない限り、重量基準である。摩耗試験片は、上述の組成の試験ブロックを機械加工することにより調製した。摩耗／摩擦試験ブロックの幅６．３５ｍｍ（０．２５インチ）の接触表面を機械加工して、その曲率が、直径３５ｍｍ（１．３８インチ）×幅９．７４ｍｍ（０．３４インチ）の金属製嵌合いリングの外側表面に、合致するようにした。それらのブロックは、炉で乾燥させて、試験するまでは乾燥剤上で保存した。
【００２５】
摩耗試験は、ファレックス・Ｎｏ．１・リング・アンド・ブロック・ウェア・アンド・フリクション・テスター（Ｆａｌｅｘ  Ｎｏ．１  Ｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｂｌｏｃｋ  Ｗｅａｒ  ａｎｄ  Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔｅｒ）を用いて実施した。その装置は、ＡＳＴＭ試験法Ｄ２７１４に記載されているものである。重量を測定してから、乾燥ブロックを回転金属リングに向かうように装着し、選択された試験圧をかけて押しつけた。リングの回転速度は、所望の速度に設定した。対面している表面の間に潤滑剤は使用しなかった。このリングはＳＡＥ４６２０鋼、Ｒｃ５８−６３、６−１２ＲＭＳであった。試験の度に、新しいリングを使用した。試験時間は２４時間であるが、ただし、摩擦および摩耗が高い場合は例外として、試験を早めに終わらせた。摩擦力は連続的に記録した。試験時間が終了したら、ブロックを取り外して重量測定を行い、摩耗指数のための次式の計算式によって摩耗を計算した：
摩耗指数の計算：
摩耗指数（ｃｃ・ｓ／ｍ・ｋｇ・ｈｒ）＝重量損失（ｇ）／［物質の密度（ｇ／ｃｃ）×試験時間（ｈ）×加重（ｋｇ）×速度（ｍ／ｓ）］
【００２６】
摩耗指数については低い数字が望ましく、摩擦係数については低い数字または狭い範囲が望ましい。摩擦係数は０．２０未満であるのが好ましい。摩耗試験によってサンプルが破損したと考えられる場合には、サンプルの溶融が起きていて、そのために重量損失を計算することができない。溶融現象が起きていない場合には、サンプルの摩耗高さを測定するマイクロメーターの読みが最大になったところでａが完了したものとみなす。
【００２７】
粒径を得るために、カルプコ（Ｃａｒｐｃｏ）サンプル分割シュート（ｓａｍｐｌｅ  ｄｉｖｉｄｉｎｇ  ｃｈｕｔｅ）（モデルＳＳ−１６−３）を使用することによりサンプルを分割して、約１ｇのサンプルを得て、それを、５滴の１％サーフィノール（Ｓｕｒｆｙｎｏｌ，登録商標）ＧＡ（界面活性剤）で濡らし、２０ｍＬの脱イオン水で希釈し、ブランソン（Ｂｒａｎｓｏｎ，登録商標）モデル５２００超音波浴の中に１分間置いた。ベックマン−コールター・マルチサイザー（Ｂｅｃｋｍａｎ−Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ，登録商標）モデルＬＳ２３０を用いて、粒径分布を測定した。このマルチサイザー（Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ）は、粒子状物質の粒径分布（ＰＳＤ）を測定するための、電気検出技術である。それの原理は、粒子が検出ゾーンを通過した時に、２つの電極の間に生じる電気抵抗の変化を測定することにある。そのゾーンに粒子を通過させるために、真空下の開口部から吸引する。それぞれの粒子が、その粒子自体の容積分の電解質に置き換わる。その置き換えられた容積を、電圧のパルスとして測定する。それぞれのパルスの高さが、粒子の容積に直接比例している。開口部を通過して抜き出される電解質の量を、正確に調節することによって、そのシステムによって、あらゆる正確な容積パーセントのところで粒子の数とサイズを測定することが可能となる。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
充填剤未添加のＬＣＰ粉体（約７５ｇ）を皿に入れ、対流炉の中で１２１℃（２５０゜Ｆ）で最低３時間かけて乾燥させた。その乾燥させた物質を、円形の金型に素早く移した。
【００２９】
その金型の主要部は、中空の直円柱で、その内径が１００ｍｍ（３．９３インチ）、外径が１７８ｍｍ（７インチ）、高さが１００ｍｍ（３．９インチ）であった。その金型の構造材料は、４４０Ｃステンレス鋼であった。加熱サイクルの間の材料のロスを防止するために、その円筒にプレス嵌め円形ベースプラグを嵌めたが、それは、円筒の主長さの方向に挿入した。４４０Ｃタイプのステンレス鋼製ラムを、その円筒の内径側にはめ込んで、ギャップが０．０１３ｍｍ（０．０００５インチ）になるようにした。そのラムには、Ｊ型の熱電対を取り付けて、加工する材料に最も近い位置にある、ラムの底部の温度を検出できるようにした。金型には、使用する前に離型剤をコーティングしておいた。
【００３０】
次いでその金型を、米国９２８６５，カリフォルニア州オレンジ（Ｏｒａｎｇｅ，ＣＡ）のＯＥＭ・プレス・システムズ・インコーポレーテッド（ＯＥＭ  Ｐｒｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．）製のＯＥＭ（登録商標）タイプ４０Ｔ−１６×１６、能力４０トンの段プレスの中に置いたが、この装置は、成形チャンバーを約３３ｋＰａ（絶対圧）の圧力未満に脱気する能力を備えている。棒状ヒーターを取り付けてある上下のプレス熱盤から金型に熱を加えたが、それらは個々に、米国２２０９０，バージニア州レストン（Ｒｅｓｔｏｎ，ＶＡ）のユーロサーム・コーポレーション（Ｅｕｒｏｔｈｅｒｍ  Ｃｏｒｐ．）からのユーロサーム（Ｅｕｒｏｔｈｅｒｍ，登録商標）タイプ８２２温度調節器を用いて調節した。熱盤の設定点を４１５℃（７８０゜Ｆ）に調整し、真空ポンプを起動し、プレスを閉じ、金型装置に２．６ＭＰａ（３７７ｐｓｉ）の力を加えた。この圧力下で、この金型装置を約４．４℃（８゜Ｆ）／分の昇温速度で、３９３℃（７４０゜Ｆ）まで加熱した。このプレスとこの金型の組合せでは、これが可能な最大の加熱速度であった。設定温度に達したら、３５．１ＭＰａ（３１トン）の圧力を加えた。この圧力で５分間保ってから、プレスを開き、その金型装置を、温度１０℃（５０゜Ｆ）に維持した標準の段プレスに移し、冷却させている間、３５．１ＭＰａの圧力をかけておいた。室温にまで冷却したら、金型を分解して、生成物を取り出した。製造されたディスクは、厚みが６．６ｍｍ（０．２６インチ）で、直径が９９．６ｍｍ（３．９２１インチ）であった。
【００３１】
このディスクを機械加工して、各種の試験片を作り、表１に示したような各種の物理的性質を試験した。ＣＴＥで、「上」、「中」、「下」とあるのは、それらのサンプルが、ディスクの直径方向に対して、一端、中程、反対側の端から切り出したものであることを示している。ＣＴＥは、ディスクの厚み方向（「ｚ」方向）で測定した。
【００３２】
【表１】
2006524590.tif 000002
【００３３】
（実施例２）
７０重量パーセントの液晶ポリエステル粉体を、１０重量パーセントの、グラフテック・インターナショナル・インコーポレーテッド（ＧｒａｆＴｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．）製のユーカー（Ｕｃａｒ，登録商標）グラファイト、１０重量パーセントの、本願特許出願人製のゾニル（Ｚｏｎｙｌ，登録商標）ＭＰ１２００ＰＴＦＥ、および１０重量パーセントの、米国６３０４４，ミズーリ州セントルイス（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）のゾルテック・コーポレーション（Ｚｏｌｔｅｋ  Ｃｏｒｐ．）製のパネックス（Ｐａｎｅｘ，登録商標）３０ＭＦミルド炭素繊維と、ドライブレンドした。得られた粉体ブレンド物を、先の実施例において使用したのと同一の円筒状チューブを用いて圧縮成形した。
【００３４】
乾燥させた材料（約３００ｇ）を金型の中に充填してから、その金型装置をアルミニウムキャリアの中に納めたが、そのキャリアは、２５４ｍｍ（１０インチ）×２５４ｍｍ（１０インチ）×１００ｍｍ（３．９インチ）（高さ）のアルミニウムブロックからなるものであった。そのアルミニウムブロックの中央部分に、直径１７８ｍｍ（７インチ）の孔を加工して、金型装置が挿入できるようになっている。そのアルミニウムブロックの中央の孔の両側に中ぐりをして、それぞれのサイドに、２本の１５００ワットのワットロウ（Ｗａｔｌｏｗ，登録商標）棒状ヒーター（米国５５９８７，ミネソタ州ウィノーナ（Ｗｉｎｏｎａ，ＭＮ）のワットロウ・コントローラー・ワットロウ・コントロールス（Ｗａｔｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，Ｗａｔｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ）製）を取り付けられるようにした。それらのヒーターを調節するために、米国１３４１３，ニュー・ヨーク州ニューハートフォード（Ｎｅｗ  Ｈａｒｔｆｏｒｄ，ＮＹ）のパートロウ・コーポレーション（Ｐａｒｔｌｏｗ  Ｃｏｒｐ．）製のパートロウ（Ｐａｒｔｌｏｗ，登録商標）温度調節器ＭＩＣ２０００を使用した。それぞれのサイドを独立して調節した。次いでそのキャリア／金型装置を、３０．５×３０．５ｃｍ（１２インチ×１２インチ）の熱盤を有するマーチン・ハイドローリクス（Ｍａｒｔｉｎ  Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ）の７５トン段プレスの間に入れた。これには真空設備は付属していなかった。熱盤の設定温度を４１５℃（７８０゜Ｆ）に調節し、プレスを閉じ、金型装置に２．６ＭＰａ（３７７ｐｓｉ）の圧力を加えた。この圧力下で、この金型装置を約６．６℃（１２゜Ｆ）／分の昇温速度で、３９３℃（７４０゜Ｆ）まで加熱した。この加熱速度は、プレスの熱板からの加熱に加えて、アルミニウムブロックの中のサイドヒーターを使用することにより、得られた。ラム温度が７３０゜Ｆに達したら、３５．１ＭＰａ（３１トン）の圧力をかけた。この状態で５分間維持してから、プレスを開け、金型装置を１０℃（５０゜Ｆ）に維持した標準の段プレスに移した。室温にまで冷却したら、金型を分解して、生成物を取り出した。製造されたディスク（または短いチューブ）は、厚みが２５．４ｍｍ（１インチ）で、直径が９９．６ｍｍ（３．９２１インチ）であった。このディスクの比重を、ＡＳＴＭ  Ｄ７９２の手順に従って求めると、１．５３４であることがわかった。
【００３５】
このサンプルを機械加工して、試験片を作成した。摩耗試験は、表２に示したＰＶ（圧力×速度）で実施した。
【００３６】
（実施例３）
７０重量パーセントの固相重合させたＬＣＰ粉体を、１０重量パーセントのユーカー（Ｕｃａｒ，登録商標）グラファイト、１０重量パーセントのゾニル（Ｚｏｎｙｌ，登録商標）ＭＰ１２００ＰＴＦＥ、および１０重量パーセントのパネックス（Ｐａｎｅｘ，登録商標）３０ＭＦミルド炭素繊維と、ドライブレンドした。
【００３７】
得られた粉体ブレンド物を実施例２の手順を用いて圧縮成形し、それから摩耗試験片を切り出した。摩耗試験の結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
2006524590.tif 000003
【００３９】
ＰＶ限度（ＰＶ  ｌｉｍｉｔ）の場合には、破損は、サンプルの溶融で始まるというよりは、過度の摩耗が原因である。
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月25日(2004.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
等方性のサーモトロピック液晶部品を形成するための方法であって、
（ａ）任意選択的に、約１０００μｍ以下の粒径を有する粉体化したサーモトロピック液晶ポリマー、および任意選択的に、
（ｉ）１種または複数のその他の粉体化した樹脂；または
（ｉｉ）１種または複数の充填剤；または
（ｉｉｉ）１種または複数のその他の粉体化した樹脂、および１種または複数の充填剤、
を含む成形組成物を形成する工程；
（ｂ）前記成形組成物を圧縮成形用の金型に収める工程；
（ｃ）圧力と充分な熱をかけて、前記サーモトロピック液晶ポリマーを溶融させる工程；および
（ｄ）前記金型または成形装置を冷却して、前記サーモトロピック液晶ポリマーを固化させ、固体部品を形成する工程；
を含むが、
ただし、前記固体部品が等方性であることを特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
サーモトロピック液晶ポリマー（ＬＣＰ）は、商業化されている品目であって、多くの用途たとえば、自動車部品や、電気および電子部品たとえばコネクター、フィルムなどにおいて使用されている。典型的には、これらのポリマーを成形、押出しをする場合には、ポリマーを溶融させて、金型に流し込んだり（たとえば射出成形の場合）、押出ダイを通過させたりする。ＬＣＰが異方性の性質を有しているために、流れがＬＣＰに配向をもたらして、得られる部品が異方性となる。当業者がそのような成形物について考えるとすると、その性質が縦方向と横方向で異なっていると思うのが普通であって、そのような性質として思い浮かべるのは、引張強さおよび曲げ強さ、伸びおよびモジュラス、そして、たとえばノッチ付きアイゾッド試験などの靱性の尺度である。他の多くの性質もまた影響を受けるが、中でも重要なのが熱膨張係数（ＣＴＥ）であって、これが、測定する方向によって変化する。ＬＣＰ（またはその他の樹脂）基材たとえばエポキシ樹脂の上に電気または電子部品を搭載した、電気および電子部品の場合、その樹脂の熱膨張係数が、電子または電気構成部品の熱膨張係数にマッチングしている（可能な限り近い）ことが好ましい。その電子または電気構成部品には異方性が無いので、異方性のＬＣＰ部品の上に搭載されると、電子または電気構成部品の熱膨張係数に対して、２つ以上の方向においてＬＣＰの熱膨張係数をマッチングさせることは不可能である。したがって、等方性のＬＣＰ部品があれば望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本明細書に記載された方法によって、本明細書に記載された部品を製造する典型的な方法は、圧縮成形によるものである。このタイプの方法においては、成形組成物は、成形組成物成分の、ＬＣＰ粉体、樹脂（類）（使用するならば）および充填剤（使用するならば）を混合することによって調製することができるが、それぞれの粒子を混合（ドライブレンド）して、それらの成分の適度に均質な混合物を形成させる。次いでその成形組成物を、圧縮成形に使用するための金型に入れる。次いでその金型を圧縮成形機（または、成形組成物を添加した際のプレスでも可）の中に入れ、金型を閉じ、熱と圧力をかける（圧力は、ＬＣＰの融点、および他の熱可塑性プラスチックがＬＣＰよりも低い温度で溶融するのならば、熱可塑性プラスチックの融点の近傍または融点より上でのみ、かける必要がある）。圧力をかけるのは、粒子の間にあるボイドを極力排除するためで、それによって、組成物の密度を上げて、中実の（すなわち、好ましくはボイドがほとんど、または全くない）部品とする。加える圧力は典型的には、約１７０ｋＰＡ〜約７ＭＰａ（約２５〜約１０００ｐｓｉ）、より典型的には約７００ｋＰａ〜約３．５ＭＰａ（約１００〜約５００ｐｓｉ）である。考えられる圧力の上限と、考えられる圧力の下限とを組み合わせて、圧力範囲を設定することができる。高密度化に役立たせる目的で、金型の内部に（部分的な）真空をかけて、存在しているガス（空気）をすべて除去することも有用である。金型を加熱する温度は典型的には、少なくともＬＣＰの融点であるが、その融点よりも、少なくとも約２０℃高くするのが好ましい。それらの条件下に充分な時間おくことによって、成形されるべき組成物全体でＬＣＰが溶融し、高密度化が起きる。圧縮成形（これは、熱硬化性ポリマーの場合の方が使用されることが多いが、熱可塑性プラスチックの場合にも同様に使用できる）は周知の技術で、これについてはたとえば、（非特許文献１）を参照されたい（この文献をここに引用することにより、本明細書に組み入れたものとする）。どのような成形方法を使用するにしてもその際に、溶融したＬＣＰの流れをできるだけ小さくして、本明細書の記述に従って試験したときに、高度に異方性とならず、したがって等方性であるようにするのが好ましい。


【国際調査報告】
2006524590.tif 000004
2006524590.tif 000005
2006524590.tif 000006