JPH04348157A - 光学系機器シャーシ用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリカーボネート樹脂
組成物よりなる光学系機器シャーシ用材料に関する。詳
しくは、本発明は、成形加工性に優れ、外観が良好で、
強度・剛性が高く、また線膨張係数・成形収縮率などの
寸法精度に優れた光学系機器シャーシ用材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリカーボネート樹脂は衝撃強度・耐熱
性等に優れており、電気・電子部品、機械部品、自動車
部品、医療・保安、建材、家庭用品など多くの用途に用
いられている。なかでもガラス繊維強化ポリカーボネー
ト樹脂は、剛性・寸法精度・難燃性に優れるため機械部
品、事務機器部品等に用いられてきた。特に剛性・寸法
精度の要求の厳しい用途にはガラス繊維を多く充填した
ポリカーボネート樹脂が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかるガラス
繊維強化ポリカーボネート樹脂においては、ポリカーボ
ネート樹脂へのガラス繊維の充填量が増すにつれて、剛
性・寸法精度が向上する反面、材料の異方性が大きくな
るという欠点が生じる。例えば、寸法精度について言え
ば、線膨張係数・成形収縮率ともに成形時の樹脂の流動
方向については小さくできるが、流動方向に対して直角
の方向については、ガラス繊維の充填量を増しても小さ
くならないため、実際の製品の精度としては不十分であ
り、ゲート位置等の金型設計及び製品設計上、大きな制
約を受ける。

【０００４】このような材料の異方性を低減するため、
従来よりガラス粉末、ガラスフレーク、ガラスビーズな
どの異方性の小さい充填材を単独もしくはガラス繊維と
併用して配合する方法が知られている。特に、ガラスフ
レークは、流動方向と直角方向の異方性が小さく、かつ
強度や剛性も優れた組成物を与える傾向にある。しかし
ながら、剛性を高めようとしてガラスフレークの充填量
を高くすると（例えば３０重量％以上もの多量の充填を
行なうと）、流動性が悪化し、成形加工時に高温・高圧
が必要となり、その結果、樹脂の分解、製品の寸法のバ
ラツキの拡大、外観悪化等を招いてしまう。

【０００５】また、剛性や寸法精度を高めようとしてガ
ラス繊維を特に多く（例えば４０重量％以上）充填する
と、ポリカーボネート樹脂のもつ靱性が損なわれ、強度
が低下するとともに、成形加工時に高温・高圧が必要と
なり、またガラス繊維の浮きにより成形品の外観が悪化
する。かかる成形加工性を改良するため、ガラス繊維強
化ポリカーボネート樹脂に、ビスフェノール類やビスフ
ェノール類のアルキレンオキシド付加物と脂肪族カルボ
ン酸とのエステル化合物を配合する方法が知られている
（特開平１−２７１４５６）が、当該組成物では光学系
機器シャーシ用途に必要な高い寸法精度を備えた材料は
得られない。

【０００６】従って、事務機器、特にレーザービームプ
リンター・複写機・ファクシミリ等の光学系機器のシャ
ーシ用材料として特に好適な材料、即ち、成形加工性に
優れ、外観が良好で、強度・剛性が高く、また線膨張係
数・成形収縮率などの寸法精度に極めて優れた熱可塑性
樹脂材料は工業的に得られていないのが実情であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題点を解決するべく鋭意検討した結果、ポリカーボネー
ト樹脂に特定のガラス繊維、ガラスフレーク並びにビス
フェノール系化合物と炭素数２〜３６の脂肪族カルボン
酸とのエステル化合物を配合することにより、成形加工
性に優れ、外観が良好で強度・剛性が高く、寸法精度に
も優れた樹脂組成物が得られることを見い出し、本発明
に到達したものである。

【０００８】すなわち、本発明の要旨は、（Ｉ）　芳香
族ポリカーボネート樹脂：３０〜９５重量％、（ＩＩ）
ガラスフレーク：５〜７０重量％、よりなる樹脂組成物
１００重量部に対し、ビスフェノール系化合物と炭素数
２〜３６の脂肪族カルボン酸とのエステル化合物０．１
〜１０重量部を配合してなることを特徴とする、光学系
機器シャーシ用材料、及び、（Ｉ）　芳香族ポリカーボ
ネート：３０〜９０重量％、（ＩＩ）ガラス繊維：５〜
６０重量％、（ＩＩＩ）　ガラスフレーク：５〜４０重
量％、よりなる樹脂組成物１００重量部に対し、ビスフ
ェノール系化合物と炭素数２〜３６の脂肪族カルボン酸
とのエステル化合物０．１〜１０重量部を配合してなる
ことを特徴とする、光学系機器シャーシ用材料、に存す
る。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おける光学系機器とは、光学的記憶装置を内蔵するレー
ザービームプリンター、ファクシミリ、乾式複写機、光
学的読み取り装置を内蔵する各種データリーダー、ビデ
オディスクプレーヤー、コンパクトディスクプレーヤー
、光ディスクドライブ等を意味する。

【００１０】本発明における光学系機器シャーシとは、
このような機器の光学系部品が取り付けられる板状もし
くは函状の部品の総称であり、光学部品のほか駆動部品
やモータ類、プリント基板類などが、ボルトなどにより
シャーシに取り付けられる。尚、部品点数の削減のため
に、該シャーシが機器の構造部品の一部を兼ねて設計さ
れることもある。

【００１１】したがって光学系機器のシャーシには、通
常の機器シャーシ、例えば機械式プリンターやフロッピ
ーディスクドライブなどのシャーシに要求される、機構
部品の重量を支えるだけの剛性・ボルト等の締め付けに
耐える強度などの特性に加えて、光学系の光軸のブレを
起こさないように、振動しにくく変形が少ないこと（即
ち高い剛性）と、環境温度による寸法変化の少ないこと
（即ち低い線膨張率）とが求められる。

【００１２】また、光学系機器シャーシ用の熱可塑性樹
脂材料には、設計寸法と実際の成形品の寸法との誤差を
小さくし、成形品の寸法のバラツキを抑えるために、成
形収縮率が樹脂の流動方向、直角方向ともに小さいこと
、及び機器の軽量化のためにシャーシは肉薄であること
が望まれるため、成形時の流動性に優れることが要求さ
れる。

【００１３】本発明において使用される芳香族ポリカー
ボネート樹脂は、種々のジヒドロキシジアリール化合物
とホスゲンとを反応させるホスゲン法や、ジヒドロキシ
ジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸
エステルとを反応させるエステル交換法によって得られ
る重合体または共重合体であり、代表的なものとしては
、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（
ビスフェノールＡ）から製造されるポリカーボネート樹
脂が挙げられる。

【００１４】このジヒドロキシジアリール化合物として
は、ビスフェノールＡの他に、ビス（４−ヒドロキシフ
ェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニ
ル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）
ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オク
タン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン
、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル
）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−ｔ−
ブチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロ
キシ−３−ブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（
４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン
、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジクロロフ
ェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシアリール）
アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）
シクロペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニ
ル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール
）シクロアルカン類、４，４′−ジヒドロキシジフェニ
ルエーテル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメ
チルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリー
ルエーテル類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスル
フィド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチル
ジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリール
スルフィド類、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスル
ホキシド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチ
ルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリ
ールスルホキシド類、４，４′−ジヒドロキシジフェニ
ルスルホン、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメ
チルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリー
ルスルホン酸等が挙げられる。

【００１５】これらは単独または２種以上混合して使用
されるが、これらの他にピペラジン、ジピペリジル、ハ
イドロキノン、レゾルシン、４，４′−ジヒドロキシジ
フェニル類を混合して使用してもよい。本発明で使用さ
れるポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、１５０
００〜３００００のものが好ましい。

【００１６】本発明におけるガラスフレークは、通常ポ
リカーボネート樹脂に使用されるものであればいずれも
使用できるが、無アルカリガラスフレーク（Ｅガラスフ
レーク）が最も好ましい。形状は鱗片状であり、厚みが
１〜１０μｍ、平均粒径（鱗片の平均直径）が１０〜８
００μｍのものが好ましい。尚、ガラスフレークは飛散
し易く、その取扱いが困難であるという欠点があるため
、ガラスフレークを互いに結合させ、層状に重なり合っ
た顆粒状物にして取扱われることもある。但し、この場
合でも、溶融混練等により樹脂中に配合された後は、層
状構造はくずれて通常のガラスフレークとなる。

【００１７】また、本発明で使用されるガラスフレーク
は、樹脂との密着性を向上させる目的で、シランカップ
リング剤（例えばアミノシラン、エポキシシラン）など
による表面処理を施して使用してもよい。本発明におけ
るビスフェノール系化合物と炭素数２〜３６の脂肪族カ
ルボン酸とのエステル化合物（以下、単にエステル化合
物ということがある。）に使用されるビスフェノール系
化合物としては、ビスフェノール骨格を有する化合物で
あればいずれも使用可能であるが、具体的には、ビスフ
ェノール類、例えば、２，２−ビス（４−ヒドロキシフ
ェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）、ビス（４−ヒ
ドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロ
キシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ
フェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）オクタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェ
ニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチ
ルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ
−３−ｔ−ブチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（
４−ヒドロキシ−３−ブロモフェニル）プロパン、２，
２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル
）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−
ジクロロフェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシ
アリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシ
フェニル）シクロペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロ
キシフェニル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキ
シアリール）シクロアルカン類、４，４′−ジヒドロキ
シジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシ−３，
３′−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキ
シジアリールエーテル類、４，４′−ジヒドロキシジフ
ェニルスルフィド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′
−ジメチルジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシ
ジアリールスルフィド類、４，４′−ジヒドロキシジフ
ェニルスルホキシド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３
′−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロ
キシジアリールスルホキシド類、４，４′−ジヒドロキ
シジフェニルスルホン、４，４′−ジヒドロキシ−３，
３′−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキ
シジアリールスルホン類等が挙げられる。

【００１８】脂肪族カルボン酸としては、炭素数２〜３
６、好ましくは８〜２２のものが用いられる。具体的に
は、酪酸、カプリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ス
テアリン酸、オレイン酸、ベヘン酸、モンタン酸等が挙
げられる。そのうち、ビスフェノール類としてはビスフ
ェノールＡを使用し、下記一般式（Ａ）で表される化合
物を用いることが好ましい。

【００１９】

【化１】

【００２０】（Ｒ１　，Ｒ２　は炭素数１〜３５の脂肪
族炭化水素基を示す。）また、ビスフェノール系化合物
としては、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加
物を用いるのも好ましく、具体的には、上述のビスフェ
ノール類にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、オ
キセタン、テトラヒドロフラン等のアルキレンオキシド
またはこれらの混合物を付加して得られる化合物が挙げ
られる。

【００２１】本発明では、これらビスフェノール類のア
ルキレンオキシド化合物と、炭素数２〜３６の脂肪族カ
ルボン酸とのエステル化合物が好適に使用されるが、ビ
スフェノール類としてビスフェノールＡを使用した下記
一般式（Ｂ）で表わされる化合物を用いることが特に好
ましい。尚、これらエステル化合物は、単独又は２種以
上を混合して用いられる。

【００２２】

【化２】

【００２３】（Ｒ１　，Ｒ２　は炭素数１〜３５の脂肪
族炭化水素基を、Ｒ３　，Ｒ４　は炭素数１〜５の脂肪
族炭化水素基を示し、ｍ、ｎは０以上の整数で、ｍ＋ｎ
≧１である。好ましくはｍ，ｎは各々１〜５である。）
本発明においては、必要に応じてガラス繊維が配合され
る。ここで使用されるガラス繊維は、通常ポリカーボネ
ート樹脂に使用されるものであれば任意に使用されるが
、無アルカリガラス（Ｅガラス）が最も好ましい。ガラ
ス繊維の径は特に制限はないが、好ましくは６〜２０μ
ｍであり、特に９〜１４μｍのものが好ましい。繊維径
が６μｍ未満では成形品の外観が悪くなり、２０μｍを
越えると補強効果が不十分となる傾向にある。また、添
加されるガラス繊維のアスペクト比は、好ましくは１０
以上、より好ましくは２０以上のものを用いる。アスペ
クト比が１０未満では、補強効果が不十分となる。チョ
ップドストランドを用いる場合は、通常カット長１〜６
ｍｍのものが使用される。ガラス繊維はポリカーボネー
ト樹脂と混合する際に混練により折れることがあるが、
本発明においては、混練後の樹脂組成物中のガラス繊維
についても、その平均のアスペクト比は１０以上である
ことが好ましい。尚、アスペクト比とは、繊維長と繊維
径の比をいう。

【００２４】また、本発明で使用されるガラス繊維は、
樹脂との密着性を向上させる目的で、シランカップリン
グ剤（例えばアミノシラン、エポキシシラン）などによ
る表面処理、あるいは取扱い性を向上させる目的で、ア
クリル系樹脂、ウレタン系樹脂などによる収束処理を施
して使用してもよい。本発明において使用される上記の
芳香族ポリカーボネート樹脂、ガラス繊維、ガラスフレ
ーク及びエステル化合物は、次のような比率で配合され
る。

【００２５】（ｉ）　芳香族ポリカーボネート樹脂の配
合量は、組成物全体に対し、３０〜９５重量％、好まし
くは３０〜９０重量％、更に好ましくは４０〜８０重量
％の範囲内である。配合量が３０重量％未満では、得ら
れる組成物の強度と成形時の流動性が低下し、逆に９０
重量％を越えると剛性と寸法精度が低下する。 （ｉｉ）ガラス繊維は、必要に応じて配合されるが、そ
の場合の配合量は、５〜６０重量％、好ましくは、５〜
４０重量％の範囲内である。配合量が６０重量％を越え
ると、成形収縮率の異方性が大きくなるので好ましくな
い。

【００２６】（ｉｉｉ）　ガラスフレークは５〜７０重
量％、ガラス繊維と併用する場合は５〜４０重量％、好
ましくは１０〜３８重量％の範囲内である。配合量が５
重量％未満では、成形収縮率の異方性が大きくなり、配
合量が多すぎると剛性が低下する。 （ｉｖ）ビスフェノール系化合物と炭素数２〜３６の脂
肪族カルボン酸とのエステル化合物の配合量は、上記芳
香族ポリカーボネート、ガラス繊維及びガラスフレーク
よりなる樹脂組成物１００重量部に対し、０．１〜１０
重量部好ましくは０．５〜５重量部の範囲内である。配
合量が０．１重量部未満では、成形加工性の改良効果が
不十分であり、配合量が１０重量部を越えると、得られ
る組成物の耐熱性及び機械的特性が低下するので、好ま
しくない。

【００２７】また、本発明の好ましい態様としては、ガ
ラス繊維とガラスフレークを併用することである。その
場合ガラスフレークの使用量は、ガラス繊維の３分の１
以上、好ましくは２分の１以上（重量比）とするのがよ
い。ガラスフレークの比率が３分の１未満では、成形収
縮率の異方性が大きくなる。即ち、好ましくは、ガラス
繊維：ガラスフレーク＝５：９５〜７５：２５、更に好
ましくは５：９５〜７０：３０（重量比）である。

【００２８】本発明の光学系機器シャーシ用材料は、本
発明の各成分をタンブラー、ブレンダー、バンバリーミ
キサー、押出機などにより任意の順序で混合して得られ
るが、押出機により溶融混練する方法が最も好ましい。 さらに、本発明の材料には、上記の配合物以外にも、周
知の各種の添加剤、例えばパラフィンワックス、脂肪酸
エステルなどの滑剤、ヒンダードフェノール、リン酸エ
ステルや亜リン酸エステルなどの酸化防止剤、アクリル
ゴムなどの耐衝撃性改良剤、耐候剤、難燃剤、発泡剤、
帯電防止剤、顔料、染料などを含有していてもよい。ま
た、本発明の材料には、本発明の効果を損なわない範囲
で、他の樹脂材料、例えば、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、ＡＢＳなどを混合し
て使用することが出来る。

【００２９】また、本発明の光学系機器シャーシは、上
述した本発明の材料を用いて、当業者に周知の方法で成
形加工して得られるが、射出成形法によるのが最も好ま
しい。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、これら実
施例によって何ら限定されるものではない。なお、本実
施例における各種物性値の測定方法は下記の通りである
。 （１）引張強度・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ−６３８に準じて
行った。 （２）曲げ強度及び曲げ弾性率・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ−
７９０に準じて行った。 （３）アイゾット衝撃強度・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ−２５
６に準じて厚み３．２ｍｍのノッチ付試験片について行
った。 （４）成形収縮率・・・肉厚３ｍｍ、１００ｍｍ×１０
０ｍｍの平板状の試験片を用い、試験片表面に樹脂の流
動方向及び直角方向にそれぞれ７０ｍｍ間隔で付けられ
たマーク間の距離を、三次元寸法測定装置を用いて測定
し、金型の実際の寸法との比率から成形収縮率を算出し
た。 （５）熱変形温度・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ−６４８に準じ
て、荷重１８．６ｋｇ／ｃｍ２　で行った。 （６）成形品外観・・・目視により、ガラス繊維及びガ
ラスフレークの浮き等を基準にしてＡ（良）→Ｂ→Ｃ→
Ｄ→Ｅ（不良）の５段階で評価した。

【００３１】実施例１〜７及び比較例１〜７■芳香族ポ
リカーボネートとして、平均分子量が２２，０００のビ
スフェノールＡ型ポリカーボネート樹脂（三菱化成（株
）製、商品名：ノバレックス７０２２Ａ、ノバレックス
は登録商標）、■ガラス繊維として、繊維径１３μｍ長
さ３ｍｍのチョップドガラス繊維（旭ファイバーグラス
（株）製、商品名：グラスロンＭＡ４８６Ａ）、■ガラ
スフレークとして、平均厚み４μｍ、鱗片の平均径６０
０μｍの鱗片状物を結合剤で結合させた平均粒径１００
０μの顆粒状物（日本硝子繊維（株）製、商品名：マイ
クログラスフレカ　　ＲＥＦＧ−１０１）、及び■表１
に示す構造を持つ本発明のエステル化合物を、以下に示
す配合割合にて混合した後、シリンダー径４０ｍｍのベ
ント付押出機により、樹脂温度２８０〜３００℃にて溶
融混合してペレット化した。

【００３２】さらに、ペレットを１２０℃の雰囲気で５
時間乾燥後、下記物性値の測定に必要な各種試験片を射
出成形した。この時の最少充填圧力を測定した。得られ
た試験片を用い、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、ア
イゾット衝撃強度、及び成形収縮率を測定した。また、
引張試験片の外観を目視観察した。結果を表２及び表３
に示した。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】本発明の樹脂組成物は、従来のガラス繊
維強化ポリカーボネート樹脂に比べ、強度・剛性が高く
、成形収縮率・線膨張率が樹脂の流動方向・直角方向と
もに低くて寸法安定性に優れ、しかも射出成形時の圧力
が低く成形加工性に優れ、外観が良好である。従って、
光学系機器のシャーシ用材料として非常に好適なもので
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ｉ）　芳香族ポリカーボネート樹脂
   ：３０〜９５重量％、 （ＩＩ）ガラスフレーク：５〜７０重量％、よりなる樹
   脂組成物１００重量部に対し、ビスフェノール系化合物
   と炭素数２〜３６の脂肪族カルボン酸とのエステル化合
   物０．１〜１０重量部を配合してなることを特徴とする
   、光学系機器シャーシ用材料。
2. 【請求項２】　　（Ｉ）芳香族ポリカーボネート樹脂：
   ３０〜９０重量％、 （ＩＩ）ガラス繊維：５〜６０重量％、（ＩＩＩ）　ガ
   ラスフレーク：５〜４０重量％、よりなる樹脂組成物１
   ００重量部に対し、ビスフェノール系化合物と炭素数２
   〜３６の脂肪族カルボン酸とのエステル化合物０．１〜
   １０重量部を配合してなることを特徴とする、光学系機
   器シャーシ用材料。
3. 【請求項３】　　（ＩＩ）ガラス繊維と（ＩＩＩ）　ガ
   ラスフレークの割合が、（ＩＩ）：（ＩＩＩ）　＝５：
   ９５〜７５：２５（重量比）であることを特徴とする、
   特許請求の範囲第２項記載の光学系機器シャーシ用材料
   。