JP3831174B2

JP3831174B2 - ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物及び用途

Info

Publication number: JP3831174B2
Application number: JP2000114907A
Authority: JP
Inventors: 一広奥山; 亘小坂; 浩文後藤
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2020-04-17
Also published as: JP2001294751A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリアリーレンスルフィド（以下、ＰＡＳということがある。）樹脂組成物、及び該組成物を成形して得られる光軸のズレが少ない光ピックアップ装置用部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、光ピックアップ装置の一例（側断面図）を示している。この光ピックアップ装置は、コンパクトディスク（ＣＤ），デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）などの光ディスク７の記録面８に情報を記録又は再生する際に光ビームを照射するために用いられるが、その構成は一般に、半導体レーザー光源１、ハーフミラー２、対物レンズ３、及び受光部５を備えている。これらは、通常光ピックアップ基盤６に保持され、ハーフミラー２を一定角度に保つ形状になっている。このような光ピックアップ装置では、半導体レーザー光源１から出力されたレーザー光は、ハーフミラー２及びコリメーター４を介して、対物レンズ３により光ディスク７の記録面８に収束され、この記録面からの反射光を対物レンズ３、コリメーター４及びハーフミラー２を介して受光部５に入射させて、データ信号及びフォーカスエラー信号などのエラー信号を得るようになっている。そして、エラー信号に応じて、対物レンズ３の位置などの調整が行われる機構である。光ピックアップ基盤６は、保持容器９内にあって、シャフト８に従って移動（図中、左右に移動）しながら、光ディスク７の記録面８の全面にわたって光ビームの照射を行う。
【０００３】
一方、ポリアリーレンスルフィド樹脂は、耐熱性や難燃性，電気特性、表面平滑性、耐摩耗性等の各種機械物性に優れたエンジニアリングプラスチックであることから、種々の機械、電機・電子部品に使用されている。そして、ＣＤ，ＤＶＤなどの光ピックアップ装置の分野についても、従来、アルミ、亜鉛などの金属ダイキャスト法により製造されてきたが、軽量化やコストダウンなどの要請によって、ＰＡＳ樹脂が使用されるようになった。例えば、特開平１０−２９３９４０号公報には、ピックアップ装置用保持容器に適した耐熱性、及び光軸のズレを抑制する寸法安定性に優れるＰＡＳ組成物が提案されている。
【０００４】
しかし、最近、記録容量が多くなり、また、書き込み可能なコンパクトディスク・ライティング（ＣＤ−Ｒ），コンパクトディスク・リードアンドライティング（ＣＤ−ＲＷ），デジタルビデオディスク・ランダムアクセスメモリー（ＤＶＤ−ＲＡＭ）などにも使用する必要が生じ、記録密度がさらに高くなると同時に、さらに照射するレーザーの出力が高くなった。したがって、光ピックアップ装置が高温下、例えば５０℃以上、特に７０℃以上の条件で使用されることが多くなってきた。そのため、上記のような、従来のＰＡＳ組成物を用いた場合、光軸のズレを生じ記録、再生に支障がでる問題がある。
【０００５】
したがって、さらに耐熱性などを向上させ、高温下でも光軸のズレを生じない光ピックアップ装置用部品、及びそのような部品を製造（成形）するのに適したＰＡＳ樹脂組成物が要望されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記観点からなされたものであり、光ピックアップ装置用部品を成形した場合に、成形性、機械的強度が良好で、しかもその部品を用いた光ピックアップ装置が高温下、例えば５０℃以上、特に７０℃以上であっても光軸のズレを抑制できるＰＡＳ樹脂組成物、及びそのようなＰＡＳ樹脂組成物を成形して得られる光ピックアップ装置用部品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、それぞれ特定のＰＡＳ、非結晶性樹脂及び充填剤を特定の割合で配合して得られる組成物が、本発明の目的を効果的に達成できることを見出し、本発明を完成したものである。したがって、本発明の要旨は以下の通りである。
〈１〉（Ａ）樹脂温度３００℃、せん断速度１０００ｓｅｃ^-1における溶融粘度が５０〜３５０ポアズのポリアリーレンスルフィド、（Ｂ）ガラス転移温度が１８０℃以上の非結晶性樹脂、及び（Ｃ）充填剤を含有し、（Ａ）と（Ｂ）の配合割合が以下の条件▲１▼及び▲２▼を満たすポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
【０００８】
▲１▼ （Ａ＋Ｂ）の体積分率：組成物全体に対し３０〜５６ｖｏｌ％
▲２▼ （Ａ／Ｂ）の質量比：６５／３５〜９５／５
〈２〉（Ｂ）のガラス転移温度１８０℃以上の非結晶性樹脂が、ポリフェニレンエーテル及び／又はポリスルフォンである前記〈１〉に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
〈３〉（Ｃ）の充填剤がガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム及びウィスカー状充填剤から選ばれた１種又は２種以上である前記〈１〉又は〈２〉に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
〈４〉（Ａ）が、樹脂温度３００℃、せん断速度１０００ｓｅｃ^-1における溶融粘度が５０〜３００ポアズであるポリアリーレンスルフィド、（Ｂ）がポリフェニレンエーテル、（Ｃ）が、炭酸カルシウム及びガラス繊維である前記〈１〉に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
〈５〉（Ｃ）の充填剤として、酸化亜鉛ウィスカーを含む前記〈１〉〜〈４〉のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
〈６〉前記〈１〉〜〈５〉のいずれかに記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を成形して得られる光ピックアップ装置用部品。
〈７〉光ピックアップ装置用部品が光ピックアップ基盤である前記〈６〉に記載の光ピックアップ装置用部品。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＰＡＳ組成物を各成分ごとに具体的に説明する。
１．（Ａ）成分：ＰＡＳ
本発明に用いられるＰＡＳは、構造式−Ａｒ−Ｓ−（ただしＡｒはアリーレン基）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あれば特に制限はなく、好ましくはポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）である。この繰り返し単位が７０モル％未満だと、本来の結晶性が低くなり充分な耐熱性及び機械的物性が得られなくなる傾向があり好ましくない。
【００１０】
代表例として、下記構造式（Ｉ）
【００１１】
【化１】

【００１２】
（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、カルボン酸及びその金属塩、アミノ基、ニトロ基、並びにフッ素，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１０以上の自然数である）で示される繰り返し単位を７０モル％以上有するものが挙げられる。
【００１３】
ＰＡＳは一般にその製造法により実質上線状で分岐、架橋構造を有しない分子構造のものと、熱架橋法により分岐や架橋構造を有する構造のものが知られているが、本発明においてはその何れのタイプのものについても有効である。
【００１４】
また、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混合使用して重合した分岐または架橋ポリアリーレンスルフィドも用いることができる。
【００１５】
また、ＰＡＳは必要に応じ共重合構成単位を含んでいても良い。例えば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単位、ｐ，ｐ’−ビフェニレンスルフィド単位、ｐ，ｐ’−ジフェニレンエーテルスルフィド単位、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である。
【００１６】
更にＰＡＳは種類が異なるＰＡＳの混合物を用いても構わない。
前記ＰＡＳは、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、それ自体公知の方法により縮重合反応させることにより得ることができる。
本発明の組成物に用いるＰＡＳは、樹脂温度３００℃、せん断速度１０００ｓｅｃ^-1における溶融粘度が５０〜３５０ポアズ（Ｐ）、好ましくは、５０〜３００ポアズ、より好ましくは５０〜２５０ポアズのものである。この溶融粘度が３５０ポアズを超えれば、後述の配合割合を適正に選んでも、成形時の流動性が低下し、成形体の寸法精度が悪化し、したがって光ピックアップ装置の光軸のズレが大きくなる。一方、溶融粘度が５０ポアズ未満では機械的強度の低下が大きく実用上好ましくない。
【００１７】
２．（Ｂ）成分：非結晶性樹脂
本発明の組成物に用いる非結晶性樹脂は、結晶化度が０〜２０％、好ましくは０〜１０％であり、かつ、ガラス転移温度が１８０℃以上の樹脂である。
結晶性が２０％を超えると、溶融時と固化時とでの体積変化が大きくなるため収縮率（密度変化）が大きくなり、これを本発明に用いると成形品の寸法精度が悪くなる恐れがある。一方、ガラス転移温度が１８０℃未満の樹脂を本発明に用いた場合、ＰＡＳの射出成形時の金型温度は通常１３０〜１５０℃であるため、成形条件によっては、離型時の変形が大きくなる恐れがある。但し、このガラス転移温度は、溶融混練が容易にできるという点で、ＰＡＳの融点であるおよそ２８０℃以下であることが好ましい。
【００１８】
前記非結晶性樹脂の分子量は特に制限はないが、成形条件での溶融粘度が組成物の基材であるＰＡＳの溶融粘度に近い方が、分散性が良くなり好ましい。
また、前記ガラス転移温度と結晶化度のものであれば共重合体や組成物であっても良い。
【００１９】
前記非結晶性樹脂の例として、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、変成ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）及びポリエーテルイミド（ＰＥＩ）が挙げられ、中でもポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）が好ましい。
【００２０】
３．（Ｃ）成分：充填材
本発明の組成物に用いる充填材には、繊維状充填材と非繊維状充填剤が含まれる。
繊維状充填材の具体例としては、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石こう繊維、金属繊維の他、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、炭酸カルシウムウィスカなどのウィスカ状充填剤及びワラステナイトやアスベストなどが挙げられる。また、非繊維状充填剤の具体例としては、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、ベントナイト、タルク、アルミナシリケートなどの珪酸塩、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、燐酸カルシウム、シリカ、黒鉛及びカーボンブラックなどが挙げられる。なお、これらの充填剤をシラン系やチタネート系のカップリング剤で予備処理して機械的強度を高めてもよい。
これらの中で、本発明の組成物においては、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、及びウィスカ状充填剤がより好ましい。また、ガラス繊維の場合は繊維の平均直径が８〜２０μｍのものが特に好ましく、ウィスカ状充填剤の場合は、酸化亜鉛ウィスカが特に好ましい。
【００２１】
これらの充填剤は、一種用いてもよく、二種以上用いてもよい。
充填剤を二種以上組合せるときは、例えばガラス繊維と炭酸カルシウムを組合せた場合、特に平均直径が８〜２０μｍのガラス繊維と炭酸カルシウムを併用すると光軸ズレを抑制する効果が大きい。また、ガラス繊維と炭酸カルシウムに、さらにウィスカ状充填剤、特に酸化亜鉛ウィスカを加えるとその効果は一層向上する。
【００２２】
４．その他の成分
本発明のＰＡＳ組成物には、本発明の効果を損なわない限り、ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、フォスファイトなどの酸化防止剤や熱安定剤、レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなどの紫外線吸収剤、その他帯電防止剤、難燃剤、核剤及び顔料等の各種添加剤を配合してもよい。
【００２３】
５．各成分の配合割合
本発明のＰＡＳ組成物においては、前記の各成分を用いるとともに、前記（Ａ）〜（Ｃ）成分が体積比、及び質量比で以下の関係が存在することが必要である。まず、（Ａ＋Ｂ）の体積分率、すなわち（Ａ＋Ｂ）／（組成物全体）が３０〜５６ｖｏｌ％、好ましくは３５〜５５ｖｏｌ％であることである。（Ａ＋Ｂ）が組成物全体の３０ｖｏｌ％未満の場合、組成物の流動性が著しく低下し成形性が充分でなく本発明の目的を達成できない。また、（Ａ＋Ｂ）が組成物全体の５６ｖｏｌ％を超えると光ピックアップ装置の光軸のズレが大きくなり本発明の効果を奏しない。また、上記の比率は、質量分率ではなく体積分率である点に留意すべきである。これは樹脂の体積分率が光軸ズレと相関があるという本発明により得られた知見に基くものである。
【００２４】
なお、各成分の体積Ｖを次のようにして求めることができる。
Ｖ＝（組成物又は成形品中の各成分の質量）÷各成分の常温常圧下（２５℃／１気圧下）での密度
本発明は、上記に加えて、さらに、Ａ／Ｂ（質量比）が６５／３５〜９５／５，好ましくは６８／３２〜９３／７にする必要がある。Ａ／Ｂ（質量比）が６５／３５未満になると、組成物の流動性が悪化し、９５／５を超えると光ピックアップ装置の光軸のズレが大きくなるからである。
また、以上のことから、（Ｃ）成分の配合割合は、体積分率が組成物全体の４４〜７０％であることが必要である。この（Ｃ）成分の好ましい配合割合（質量％）は，充填剤の種類（密度）によって異なるが，充填剤が炭酸カルシウムやガラス繊維のよに、密度が２〜３程度の充填剤の場合は、通常組成物全体の５５〜９０質量％であり、６０〜８５質量％である場合がさらに好ましい。また、２種以上の充填座を用いる場合、その配合比率は特に制限はないが、例えば、充填剤として炭酸カルシウムとガラス繊維との２種を用いる場合、前者と後者の配合割合（質量％）としては、８０：２０〜３０：７０が効果的であって好ましく、７０：３０〜４０：６０がより好ましい。また充填剤として炭酸カルシウムとガラス繊維などの充填剤と酸化亜鉛ウィスカーとを併用する場合は、この酸化亜鉛ウィスカーの配合割合（質量％）は組成物全体の０．１〜１０質量％が好ましく、０．５〜５質量％がさらに好ましい。
【００２５】
６．本発明のＰＡＳ組成物の成形方法
前記１〜５で説明した本発明の組成物は通常の成形方法、例えば上記各成分をドライブレンド後、射出成形、押出成形、溶媒成形、プレス成形、熱成形等の通常の成形方法で成形できる。
好ましくは射出成形であり、生産性、得られる成形品の寸法精度及び滞留時間が短く，（Ｂ）成分の熱分解も発生しにくい点で好ましい。
【００２６】
７．本発明のＰＡＳ樹脂組成物成形体の用途
本発明のＰＡＳ樹脂組成物を成形することにより、耐熱性が優れたＣＤやＤＶＤなどの光ピックアップ装置用部品を得ることができる。光ピックアップ装置用部品には、保持容器や光ピックアップ基盤などがあるが、特に光ピックアップ基盤に適用した場合、それを用いた光ピックアップ装置が７０℃を超える高温下に置かれても、光軸のズレを抑制する効果が著しい。したがって、記録容量が大きく、また、書き込み可能なＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光ピックアップ装置用部品、特に光ピックアップ基盤として利用することが有用である。
【００２７】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。
（１）使用した材料

（２）評価方法
▲１▼成形性
後記（３）で述べるＣＤ用光ピックアップ基盤を成形した場合，成形品の変形の大きさを目視観察し、以下の評価基準で評価した。
【００２８】
評価基準
○ ：変形が殆ど認められない
× ：変形が認められ、光ピックアップ装置へ装着が困難
▲２▼光軸のズレ（角度）
直径２０ｃｍの円柱型のオーブンと、そのオーブンの中心へ垂直にレーザー光を照射する機構及びレーザーの反射光の反射角を測定する非接触角度測定機構を備えた測定装置を用い、以下のようにして測定した。まず、後記（３）で成形したＣＤ用光ピックアップ基盤にハーフミラーを所定の位置にセットした。次いで、このＣＤ用光ピックアップ基盤を前記オーブン中にハーフミラー面が水平になるようにして固定し、室温（２３℃）にてレーザー光を照射してその反射角を測定した。続いて、オーブンを８０℃とし１０分間保った後、再度レーザー光を照射てその反射角を測定した。８０℃における反射角と室温（２３℃）における反射角の差を光軸のズレ（角度、分）とした。なお、非接触角度測定機構の分解能は、０．０８分である。
【００２９】
（３）実施例１〜９及び比較例１〜３
表１及び表２に示す配合割合（質量比）でＰＡＳと他の成分とをドライブレンドした後、二軸押出機（東芝機械社製ＴＥＭ３５）を用い、３３０℃で溶融混練しペレットを得た。このペレットを使用し、金型温度１４０℃、射出温度３３０℃の条件で５０トン射出成形機（日本製鋼所社製）により、ＣＤ用光ピックアップ部品（ＣＤ用光ピックアップ基盤）を成形した。このようにして得られた光ピックアップ基盤を用いて、上記（２）評価方法▲１▼及び▲２▼により評価した。
【００３０】
結果を表１及び表２に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
（４）実施例と比較例の比較結果
▲１▼実施例１〜９のＰＡＳ樹脂組成物は，ＣＤ用ピックアップ基盤を成形した場合、成形性が良好であり、８０℃における光軸のズレが極めて小さい。これに対し、樹脂の体積分率が高い比較例１、Ａ／Ｂ（質量比）が高い比較例２はいずれも光軸のズレが大きくなる。また、Ｂ成分にガラス転移温度が１５０℃のＰＣ（ポリカーボネート）を用いた比較例３は、成形性が劣る。
▲２▼特に、（Ａ＋Ｂ）の体積分率がそれぞれ５０％と４９％の実施例３と４は、光軸のズレが小さいのに対し、組成が類似し、（Ａ＋Ｂ）の体積分率が５９％の比較例１は光軸のズレが大きい。
▲３▼本発明の要件を満たし、Ｃ成分として、炭酸カルシウムとガラス繊維を併用した実施例３のＰＡＳ樹脂組成物は光軸のズレが小さいが、これにさらに充填剤として酸化亜鉛ウィスカを配合した実施例1は、一層その効果が大きくなる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のＰＡＳ樹脂組成物は、光ピックアップ装置用部品を成形した場合、成形性、機械的強度が良好であり、しかも、このような部品、特に光ピックアップ基盤を使用した光ピックアップ装置は高温下でも光軸のズレを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、光ピックアップ装置の一例の側断面図を示す。
【符号の説明】
１半導体レーザ光源
２ハーフミラー
３対物レンズ
４コリメーターレンズ
５受光部
６光ピックアップ基盤
７光ディスク
８記録面
９保持容器

Claims

（Ａ）樹脂温度３００℃、せん断速度１０００ｓｅｃ^-1における溶融粘度が５０〜２５０ポアズのポリアリーレンスルフィド、（Ｂ）ガラス転移温度が１８０℃以上の非結晶性樹脂、及び（Ｃ）充填剤として、炭酸カルシウム及び平均直径が８〜２０μｍのガラス繊維を含有し、（Ａ）と（Ｂ）の配合割合が以下の条件(i)及び(ii)を満たすポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を成形して得られる光ピックアップ装置用部品。
(i)（Ａ＋Ｂ）の体積分率：組成物全体に対し３０〜５６ｖｏｌ％
(ii)（Ａ／Ｂ）の質量比：６５／３５〜９５／５
（Ｂ）のガラス転移温度１８０℃以上の非結晶性樹脂が、ポリフェニレンエーテル及び／又はポリスルフォンである請求項１に記載の光ピックアップ装置用部品。
（Ｃ）の充填剤として、酸化亜鉛ウィスカーを含む請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置用部品。
光ピックアップ装置用部品が光ピックアップ基盤である請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置用部品。