(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）樹脂温度３００℃、せん断速度５００sec-1における溶融粘度が１５０〜８００ポイズであるポリアリーレンスルフィド２０〜２９重量％、（Ｂ）平均粒径が０．３〜１０μｍである球状シリカ６６〜８０重量％、（Ｃ）ウイスカー５〜１２重量％からなるポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
ただし、（Ｂ）球状シリカと（Ｃ）ウイスカーの合計量が７１〜８０重量％である。
【請求項２】
（Ａ）樹脂温度３００℃、せん断速度５００sec-1における溶融粘度が１５０〜８００ポイズであるポリアリーレンスルフィド２２〜２４重量％、（Ｂ）平均粒径が０．３〜１０μｍである球状シリカ７６〜７８重量％、（Ｃ）ウイスカー０〜６重量％からなるポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
ただし、（Ｂ）球状シリカと（Ｃ）ウイスカーの合計量が７６〜７８重量％である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は精密部品成形用ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物に関する。詳しくは、光ファイバーコネクターフェルール等の光通信用部品や光学ピックアップ部品等に好適な精密部品成形用樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信の分野で、光ファイバー用コネクターフェルール等の精密部品には、シリカの充填されたエポキシ樹脂組成物が用いられていた。
しかし、このエポキシ樹脂組成物は成形サイクルが長くてリサイクルが困難といった熱硬化性樹脂特有の問題点を有していた。
【０００３】
これに対し、熱可塑性樹脂のポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）樹脂組成物が提案されている。例えば、特開昭５７−１９６２０８号公報にはＰＡＳに球状シリカを充填した樹脂組成物が提案されており、特開平６−２９９０７２号公報にはＰＡＳにシランカップリング剤により表面処理されたシリカを充填した樹脂組成物が提案されている。再公表特許ＷＯ９５／２５７７０号公報にはＰＡＳにウイスカーと球状シリカを充填した樹脂組成物が提案されている。
【０００４】
しかし、これらの提案をもってしても、なお寸法精度と機械的強度のバランスが充分とはいえなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、寸法精度及び機械的強度の物性バランスがとれ、成形性も良好であってしかも光ファイバー用コネクターフェルール等の精密部品成形用に好適なポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、寸法精度、機械的強度、成形性のバランスのとれたポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を特に寸法精度に重点をおいて追求する中で、補強効果に優れるが寸法精度が充分にでないウイスカーの配合量を減らし、それに代わって特定の溶融粘度を有するポリアリーレンスルフィドと特定粒径の球状シリカの配合量を増やすことにより、所期の目標を達成できることを見い出し、以下に示す本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明は以下を要旨とするものである。
（１）（Ａ）樹脂温度３００℃、せん断速度５００sec-1における溶融粘度が１５０〜８００ポイズであるポリアリーレンスルフィド２０〜３４重量％、（Ｂ）平均粒径が０．３〜１０μｍである球状シリカ６６〜８０重量％、（Ｃ）ウイスカー０〜１２重量％からなるポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
ただし、（Ｂ）球状シリカと（Ｃ）ウイスカーの合計量が６６〜８０重量％である。
（２）（Ａ）樹脂温度３００℃、せん断速度５００sec-1における溶融粘度が１５０〜８００ポイズであるポリアリーレンスルフィド２２〜２８重量％、（Ｂ）平均粒径が０．３〜１０μｍである球状シリカ７２〜７８重量％、（Ｃ）ウイスカー０〜６重量％からなるポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
ただし、（Ｂ）球状シリカと（Ｃ）ウイスカーの合計量が７２〜７８重量％である。
（３）断面に貫通孔を有する板状成形品としたときの貫通孔の真円度が１．８μｍ以下であり、線膨張係数（ＭＤ、ＴＤ両方向とも）が１．８×１０-5／Ｋ以下であり、且つ曲げ強度が１２０ＭＰａ以上であるポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
【０００８】
【発明の実施の形態】
〔（Ａ）ポリアリーレンスルフィド〕
本発明に用いるポリアリーレンスルフィドは、構造式〔−Ａｒ−Ｓ−〕（ただし、Ａｒはアリーレン基、Ｓはイオウである）で示される繰り返し単位を７０モル％以上含有する重合体で、その代表的例は、下記構造式（Ｉ）
【０００９】
【化１】
0004209025.tif 000002
（式中、Ｒ1 は炭素数６以下のアルキル基、アルコキシ基、フェニル基、カルボン酸もしくはその金属塩、アミノ基、ニトロ基、及びフッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子から選ばれる置換基であり、ｍは０〜４の整数である。また、ｎは平均重合度を示し、１．３〜３０の範囲である。）で示される繰り返し単位を７０モル％以上有するポリアリーレンスルフィドである。
【００１０】
当該繰り返し単位が７０モル％未満だと結晶性ポリマーとしての特徴である本来の結晶成分が少なく、機械的強度が不充分となる場合がある。
さらに、単独重合体のほか共重合体も用いることができる。
その共重合構成単位として、メタフェニレンスルフィド単位、オルソフェニレンスルフィド単位、ｐ−ｐ’−ジフェニレンケトンスルフィド単位、ｐ−ｐ’−ジフェニレンスルホンスルフィド、ｐ−ｐ’−ビフェニレンスルフィド単位、ｐ−ｐ’−ジフェニレンメチレンスルフィド単位、ｐ−ｐ’−ジフェニレンクメニルスルフィド単位、ナフチルスルフィド単位などが挙げられる。
【００１１】
また、その分子構造は、線状構造、分岐構造、あるいは架橋構造のいずれでもよいが、好ましくは線状構造のものがよい。
すなわち、本発明のポリアリーレンスルフィドとしては、実質線状構造を有するポリマーの他に、モノマーの一部分として３個以上の官能基を有するモノマーを少量使用して重合した分岐構造、あるいは架橋構造を有するポリマーも使用することができる。また、これを前記の実質線状構造を有するポリマーにブレンドして用いてもよい。
【００１２】
さらに、本発明に用いるポリアリーレンスルフィドとして、比較的低分子量の実質線状構造を有するポリマーを酸化架橋又は熱架橋によって溶融粘度を上昇させ、成形性を改良したポリマーも使用することができる。
本発明に用いるポリアリーレンスルフィドは、公知の方法で製造することができる。例えばジハロ芳香族化合物と硫黄源とを有機極性溶媒中で、重縮合反応させ、洗浄、乾燥して得ることが出来る。
【００１３】
本発明に用いるポリアリーレンスルフィドは、樹脂温度３００℃、せん断速度５００sec-1における溶融粘度が１５０〜８００ポイズ、好ましくは２００〜７００ポイズ、より好ましくは２００〜６００ポイズであることが必要である。
８００ポイズより大きければ、成形時の流動性が低下し、成形品の寸法精度が悪化したり、造粒が困難になる。また、１５０ポイズより小さければ機械的強度の低下が大きい。
【００１４】
なお、本発明の樹脂組成物を構成するウイスカーを添加する場合は、好ましくは１５０〜７００ポイズ、より好ましくは１５０〜６００ポイズ、更に好ましくは２００〜５００ポイズである。
また、溶融粘度の測定法は、後述する。
【００１５】
〔（Ｂ）球状シリカ〕
本発明に用いる球状シリカは、溶融シリカ（非晶質二酸化珪素）、結晶シリカ（石英、トリジマイト、クリストバライトほか）のいずれであってもよく、その両方を混合したものであってよい。
なお、シリカの中でも球状であることが必要であり、破砕した不定形なシリカでは流動性の低下が大きく、物性のバランスをとりにくい。
平均粒径が０．３〜１０μｍ、好ましくは０．４〜８μｍ、より好ましくは１〜８μｍである。なお、平均粒径が当範囲内であれば、平均粒径の異なる２種以上の球状シリカを用いてもよい。平均粒径が０．３μｍより小さいと樹脂組成物にしたとき溶融粘度が上昇し、成形時の流動性が低下し、成形品の寸法精度が悪化する。一方、平均粒径が１０μｍより大きいと機械的強度が低下する。
【００１６】
更に、本発明に用いる球状シリカとしては、カップリング剤、好ましくはアミノシラン、ビニルシラン、フェニルシラン、エポキシシランその他シラン系カップリング剤等シラン化合物で表面処理したものが好ましい。中でも耐湿性にすぐれるビニルシランカップリング剤が特に好ましい。
表面処理したものは、成形品の機械的強度が改善され、吸湿性が改善される結果寸法安定性を増す効果が期待される。
【００１７】
〔（Ｃ）ウイスカー〕
本発明に用いるウイスカーとしては、チタン酸カリウムウイスカー、硼酸アルミニウムウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー、炭酸カルシウムウイスカー、酸化チタンウイスカー、アルミナウイスカー、ケイ酸カルシウムウイスカー、炭化珪素ウイスカー、窒化珪素ウイスカー、ケイ酸アルミニウムウイスカー、マグネシウムパイロボレートウイスカー、マグネシアウイスカー、塩基性硫酸マグネシウムウイスカー、二硼化チタンウイスカー等を用いることができるが、中でも好ましくは補強効果と成形性の観点からケイ酸カルシウムウイスカーを、より好ましくはメタケイ酸カルシウムウイスカーを用いることができる。
【００１８】
また、本発明に用いるウイスカーとしては、カップリング剤、好ましくはアミノシラン、ビニルシラン、フェニルシラン、エポキシシランその他シラン系カップリング剤等シラン化合物で表面処理したものが好ましい。
【００１９】
〔配合〕
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、上記（Ａ）ポリアリーレンスルフィド２０〜３４重量％、（Ｂ）球状シリカ６６〜８０重量％、（Ｃ）ウイスカー０〜１２重量％（ただし、（Ｂ）球状シリカと（Ｃ）ウイスカーの合計量が６６〜８０重量％である）を配合して、好ましくは（Ａ）ポリアリーレンスルフィド２２〜２８重量％、（Ｂ）球状シリカ７２〜７８重量％、（Ｃ）ウイスカー０〜６重量％（ただし、（Ｂ）球状シリカと（Ｃ）ウイスカーの合計量が７２〜７８重量％である）を配合して製造する。
【００２０】
上記配合比において、（Ａ）ポリアリーレンスルフィドが２０重量％より少なければ溶融粘度が上昇し、成形性が低下する。３４重量％を超えると成形品の寸法精度が低下し、不充分となる。また、（Ｂ）球状シリカが６６重量％より少なければ成形品の寸法精度が低下し、８０重量％を超えると溶融粘度が上昇し、成形性が低下する。なお、（Ｃ）ウイスカーが１２重量％を超えると溶融粘度が上昇し、成形品の異方性も大きくなり、寸法精度、成形性が低下する。更に、（Ｂ）球状シリカと（Ｃ）ウイスカーの合計量が６６重量％より少なければ成形品の寸法精度が低下し、８０重量％を超えると溶融粘度が上昇し、成形性が低下する。
【００２１】
また、上記（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分からなる樹脂組成物に、更にカップリング剤、好ましくはアミノシラン、ビニルシラン、フェニルシラン、エポキシシランその他シラン系カップリング剤等シラン化合物を（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の合計１００重量部あたり、好ましくは０．３〜３．０重量部、より好ましくは  ０．５〜１．５重量部を添加して用いることができる。特に（Ｂ）成分、（Ｃ）成分が予めシランコートしていない場合は、後添加することに意義がある。
【００２２】
従って、上記シラン化合物が０．３重量部より少なければ成形品の機械的強度の向上が期待できないし、３．０重量部を超えると溶融粘度の上昇により、成形性が低下する場合がある。
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物には、前記各成分のほかに必要に応じてこの発明の効果を阻害しない範囲で、その他成分を添加し、配合してもよい。その他成分としては、例えば、酸化防止剤、耐候剤、滑剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤等の各種添加剤、ポリアミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンオイル、ポリオレフィン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンエーテル等の熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂、水素添加ＳＢＳ、水素添加ＮＢＲ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム類、顔料等を挙げることができる。
【００２３】
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、上記（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分に必要に応じて、シラン化合物ほか各種添加剤等を配合し、ヘンシェルミキサー、二軸押出機ほかで、通常２８０〜３５０℃で溶融混練することにより得ることが出来る。
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、極めて高い寸法精度と機械的強度を有する。その寸法精度の測定方法は後述するが、光通信用の光コネクターフェルールに適用することを想定して、断面に貫通孔を有する板状成形品としたときの貫通孔の真円度を評価するもので１．８μｍ以下である。更に、線膨張係数がＭＤ、ＴＤ方向とも１．８×１０-5／Ｋ以下である。また、機械的強度としては、曲げ強度が１２０ＭＰａ以上である。
【００２４】
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、極めて高い寸法精度と機械的強度を有することから、その用途は各種精密機械部品に好適に用いられ、特に光通信分野における光ファイバーのコネクターフェルール、光学ピックアップ部品、マイクロレンズを光ファイバーの先端に埋め込んだ内視鏡先端部ハウジング、レーザーダイオードやホトセンサーの部材等に用いることができる。
【００２５】
【実施例】
本発明について、更に、実施例を用いて詳細に説明する。
なお、実施例で用いる試験方法は、以下のとおりである。
（１）溶融粘度の測定
キャピログラフ（東洋精機（株）製）を用い、樹脂温度３００℃で剪断速度５００ｓｅｃ-1の条件で溶融粘度（ポイズ) を測定する。
（２）機械的強度の測定
５０ｔ射出成形機（日本製綱所製）を用い、樹脂温度３３０℃、金型温度１３５℃で試験片（１２７×１２．７×３．２ｍｍｔ）を作成し、ＡＳＴＭに準拠して測定する。
曲げ強度：ＡＳＴＭ７９０に準拠して測定する。
（３）スパイラルフローの測定
３０ｔ射出成形機（東芝機械製）を用い、厚み１ｍｍのスパイラルフロー金型を用いて、樹脂温度３２０℃、金型１３５℃、射出圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2 での流動長（ｍｍ）を測定する。
【００２６】
（４）線膨張係数の測定
平板（８０×８０×３．２ｍｍｔ）を射出成形し、平板中央部から１２×８×３．２ｍｍｔのサンプル片を流動方向（ＭＤ）およびその直角方向（ＴＤ）にそれぞれ切り出し、ＴＭＡ法（ＴＭＡ−１２０Ｃ  セイコー電子工業製）により測定温度範囲０〜５０℃の線膨張係数（１０-5/K) を測定する。
（５）寸法精度の測定
図１に示す板状成形品（８×７×２ｍｍｔ、貫通孔の孔径０．７ｍｍφ）を樹脂温度３３０℃、金型温度１３５℃で射出成形し、室温で２４時間放置後、貫通孔の真円度（μｍ）を光学式測長機（ＩＤＭ−３０  第一測範製）で測定し、画像処理して算出する。
【００２７】
更に、実施例で用いる（ａ）ポリアリーレンスルフィド、（ｂ）球状シリカ、（ｃ）ウイスカーの種類、性状については以下の通りである。
（ａ）ポリアリーレンスルフィド
ＰＰＳ−１：ポリフェニレンスルフィド（出光石油化学（株）製、リニアー型、溶融粘度１００ポイズ）
ＰＰＳ−２：ポリフェニレンスルフィド（出光石油化学（株）製、リニアー型、溶融粘度１７０ポイズ）
ＰＰＳ−３：ポリフェニレンスルフィド（出光石油化学（株）製、リニアー型、溶融粘度２５０ポイズ）
ＰＰＳ−４：ポリフェニレンスルフィド（トープレン社製、Ｔ−１、セミリニアー型、溶融粘度２９０ポイズ）
ＰＰＳ−５：ポリフェニレンスルフィド（出光石油化学（株）製、リニアー型、溶融粘度４５０ポイズ）
ＰＰＳ−６：ポリフェニレンスルフィド（出光石油化学（株）製、リニアー型、溶融粘度６００ポイズ）
ＰＰＳ−７：ポリフェニレンスルフィド（出光石油化学（株）製、リニアー型、溶融粘度７３０ポイズ）
ＰＰＳ−８：ポリフェニレンスルフィド（（トープレン社製、ＬＮ−２、リニアー型、溶融粘度９００ポイズ）
【００２８】
（ｂ）球状シリカ
シリカ−１：球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＯ−Ｃ２、平均粒径０．５μｍ）
シリカ−２：表面処理球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＯ−Ｃ２ビニルシラン（東レ・ダウコーニング・シリコン社製  ＳＺ６３００）処理品、平均粒径０．５μｍ）
シリカ−３：表面処理球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＯ−Ｃ３ビニルシラン（東レ・ダウコーニング・シリコン社製  ＳＺ６３００）処理品、平均粒径１．０μｍ）
シリカ−４：球状シリカ（龍森社製、ＴＳＳ−６、平均粒径０．５μｍ）
シリカ−５：表面処理球状シリカ（龍森社製、ＴＳＳ−６ビニルシラン（東レ・ダウコーニング・シリコン社製  ＳＺ６３００）処理品、平均粒径５．０μｍ）
シリカ−６：表面処理球状シリカ（電気化学工業社製  ＦＢ−６Ｄエポキシシラン（東レ・ダウコーニング・シリコン社製  ＳＨ６０４０）処理品、平均粒径６．０μｍ）
シリカ−７：表面処理球状シリカ（電気化学工業社製  ＦＢ−３５エポキシシラン（東レ・ダウコーニング・シリコン社製  ＳＨ６０４０）処理品、平均粒径１２．０μｍ）
シリカ−８：表面処理破砕不定形シリカ（電気化学工業社製  ＦＳ−７４Ｃエポキシシラン（東レ・ダウコーニング・シリコン社製  ＳＨ６０４０）処理品、平均粒径１５．０μｍ）
シリカ−９：表面処理球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＯ−Ｃ１ビニルシラン（東レ・ダウコーニング・シリコン社製  ＳＺ６３００）処理品、平均粒径０．２μｍ）
シリカ−10：表面処理球状シリカ（電気化学工業社製  ＦＢ−７４ビニルシラン（東レ・ダウコーニング・シリコン社製  ＳＺ６３００）処理品、平均粒径３１．５μｍ）
【００２９】
（ｃ）ウイスカー
ウイスカー１：メタケイ酸カルシウムウイスカー（ＮＹＣＯ社製  ＮＹＧＬＯＳ繊維径１〜７μｍ、Ｌ／Ｄ５〜２０、比重２．９）
ウイスカー２：チタン酸カリウムウイスカー（大塚化学社製  ティスモＤ  繊維径０．１〜０．６μｍ、Ｌ／Ｄ１５〜６０、比重３．３）
ウイスカー３：ホウ酸アルミニウムウイスカー（四国化成工業社製  アルボレックスＹＳ２Ａ  繊維径０．５〜１．０μｍ、Ｌ／Ｄ１０〜６０、比重３．０）
ウイスカー４：酸化亜鉛ウイスカー（松下アムテック社製  パナテトラ  繊維  径０．１〜１０．０μｍ、Ｌ／Ｄ５〜１００、比重５．８）
【００３０】
〔参考例１〕
前記した（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分を表１に示す配合比で、すなわち（ａ）成分としてＰＰＳ−５を２８重量％、（ｂ）成分としてシリカ−１を７２重量％および（ｃ）成分なしでヘンシェルミキサーを用いて均一に混合した後、二軸押出機（ＴＥＭ  ３５Ｂ）にて樹脂温度３００〜３５０℃で溶融混練し、ペレットを得た。得られたペレットを用いて、スパイラルフロー長さ、機械的強度、線膨張係数、寸法精度および総合評価をした。評価結果は表１に示した。
【００３１】
〔実施例１〜９、参考例２〜７、比較例１〜１１〕
参考例１と同様に前記した（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分を表１〜３に示す配合比でヘンシェルミキサーを用いて均一に混合した後、二軸押出機（ＴＥＭ  ３５Ｂ）にて樹脂温度３００〜３５０℃で溶融混練し、ペレットを得た。得られたペレットを用いて、スパイラルフロー長さ、機械的強度、線膨張係数、寸法精度および総合評価をした。評価結果は表１〜３に示した。
【００３２】
【表１】
0004209025.tif 000003
【００３３】
【表２】
0004209025.tif 000004
【００３４】
【表３】
0004209025.tif 000005
【００３５】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物は、実施例、比較例が示すように成形性が良好で、寸法精度が高く、線膨張係数およびその異方性が小さく、併せて機械的強度に優れたバランスのとれた物性を有している。なお、ウイスカーの所定量を越える添加は比較例９及び１０が示すように、曲げ強度は大きいが寸法精度（真円度）が低下して不適格である。これに対し、実施例９、７、６が示すように、ウイスカーの無添加でも特定の粘度のＰＰＳと粒状シリカとの配合により、曲げ強度をほぼ同等に維持しつつも他の物性に優れている。
【００３６】
また、本発明の樹脂組成物を用いて得られた成形品は、特に図１に示す貫通孔の有する高い寸法精度が光ファイバーの接合にとって重要な要素であり、その他その優れた物性を有していることから光コネクター用フェルール等光学部品精密成形品に好適である。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】真円度測定用板状成形品の斜視図
【符号の説明】
１：縦（８ｍｍ）
２：横（７ｍｍ）
３：厚さ（２ｍｍ）
４：貫通孔（０．７ｍｍφ）
【図１】
0004209025.tif 000006