JP2017071728A - ポリエステル樹脂組成物、反射板の製造方法および発光ダイオード(led)素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】反射率が高く、かつ、LED素子の製造工程もしくは実装時のリフローはんだ工程などの熱、または光源から生じる熱や光に曝されても、反射率の低下が少なく、かつ、機械的強度が高い反射板を得ることができる、樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】本発明は、ポリエステル樹脂組成物に関する。本発明のポリエステル樹脂組成物は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)が270℃以上であるポリエステル樹脂(A)30〜80質量%と、白色顔料(B)5〜50質量%と、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛およびアルカリ土類金属の水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種で構成される金属水酸化物(C)0.1〜4.5質量%と、無機充填材(D)0〜50質量%とを含む(ただし、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計は100質量%である)。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は、ポリエステル樹脂組成物に関する。本発明のポリエステル樹脂組成物は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)が270℃以上であるポリエステル樹脂(A)30〜80質量%と、白色顔料(B)5〜50質量%と、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛およびアルカリ土類金属の水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種で構成される金属水酸化物(C)0.1〜4.5質量%と、無機充填材(D)0〜50質量%とを含む(ただし、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計は100質量%である)。
【選択図】なし
Description
本発明は、ポリエステル樹脂組成物、反射板の製造方法および発光ダイオード(LED)素子の製造方法に関する。
発光ダイオード(LED)や有機ELなどの光源は、その低電力や高寿命などの特長を活かして、照明やディスプレイのバックライトなどに幅広く使用されている。これらの光源からの光を効率的に利用するために、反射板が種々の局面で利用されている。
例えば、LED素子は、基板上に形成された、LEDを搭載するための空間を有するハウジング部と、上記空間に搭載されたLEDと、上記LEDを封止する封止部材とを有する。このようなLED素子は、たとえば、1)基板上に上記本発明の反射板を成形して上記ハウジング部を製造する工程、2)上記ハウジング部の内部にLEDを配置し、LEDと基板とを電気的に接続する工程、および3)上記LEDを封止剤で封止する工程、を含む方法で、製造される。このとき、上記3)封止する工程で、上記封止剤は、熱硬化させるために100〜200℃の温度で加熱される。この熱は反射板にも及ぶため、反射板は、上記温度下においても反射率を維持できることが求められる。さらに、LED素子をプリント基板に実装する際のリフローはんだ工程では、LEDパッケージは250℃以上もの高温に曝される。反射板は、上記温度下においても反射率を維持できることが求められる。さらに、反射板は、使用環境下において、LEDから発生する熱や光に長期間曝されても、反射率を維持できることが求められる。
上記要求を満たすため、反射板の材料として、半芳香族ポリアミド樹脂組成物を用いることが検討されている。上記反射板の材料として用いることができる半芳香族ポリアミド樹脂組成物の例として、特許文献1および2には、PA9T、PA11/10T、酸化チタン、充填材および水酸化マグネシウムを含む樹脂組成物が開示されている。また、ポリアミドに代えて、例えばポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート(PCT)などの耐熱性ポリエステルを用いるなど、ベースポリマーの改良によって反射板の反射率の低下を抑制することが検討されている。例えば、特許文献3には、PCTなどのポリエステル、酸化チタン、充填材および酸化マグネシウムを含む耐熱性ポリエステル樹脂組成物が開示されている。特許文献3では、耐熱性ポリエステル樹脂組成物が酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムを含むと、反射板の反射率をより長期間保てることが示唆されている。
しかしながら、特許文献1および2に記載されるような半芳香族ポリアミド樹脂組成物から得られる成形物は、末端のアミノ基や、アミド結合由来による変色を生じることがある。これらの変色は、反射板の反射率を低下させることがある。
また、特許文献3に記載されるような耐熱性ポリエステル樹脂組成物においても、可視光や紫外光、加熱による変色などが生じることがあり、熱や光に曝されたときの反射率の低下を十分に抑制できるものではなかった。
そのため、LED素子の製造時や実装時に受ける熱や、使用環境下で光源から受ける熱や光に曝されても、変色などが少なく、反射率の低下が少ない反射板を製造することができる組成物に対する要求は依然として存在する。
さらに、LEDの高輝度化などの光源の高性能化が進んでいるため、反射板には、さらなる白色度の向上と反射率の向上とが求められている。
また、本発明者らがさらに検討したところ、特許文献3のように金属酸化物を含む耐熱性ポリエステル樹脂組成物を用いて製造した反射板は、機械的強度が弱く、装置の小型化などに対応しにくいことが判明した。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、反射率が高く、かつ、LED素子の製造工程もしくは実装時のリフローはんだ工程などの熱、または使用環境下で光源から生じる熱や光に曝されても、反射率の低下が少なく、かつ、機械的強度(特には曲げ強度)が高い反射板を得ることができる、ポリエステル樹脂組成物、そのようなポリエステル樹脂組成物を用いる反射板の製造方法、およびそのような反射板を用いるLED素子の製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題に鑑み、本発明は、以下のポリエステル樹脂組成物に関する。
[1]示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)が270℃以上であるポリエステル樹脂(A)30〜80質量%と、
白色顔料(B)5〜50質量%と、
水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛およびアルカリ土類金属の水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種で構成される金属水酸化物(C)0.1〜4.5質量%と、
無機充填材(D)0〜50質量%と
を含むポリエステル樹脂組成物(ただし、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計は100質量%である)。
[2]前記金属水酸化物(C)は、水酸化マグネシウムおよび水酸化カルシウムのいずれかまたは双方である、[1]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[3]前記ポリエステル樹脂(A)は、
テレフタル酸に由来する成分単位30〜100モル%、およびテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜70モル%を含むジカルボン酸に由来する成分単位(a1)と、
炭素原子数4〜20の脂環式炭化水素骨格を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位、または脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を含むジアルコールに由来する成分単位(a2)と、
を含む、[1]または[2]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[4]前記ジアルコールに由来する成分単位(a2)は、シクロヘキサン骨格を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位を含む、[3]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[5]前記ジアルコールに由来する成分単位(a2)は、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位30〜100モル%、および前記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位0〜70モル%を含む、[3]または[4]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[6]前記白色顔料(B)は、酸化チタンである、[1]〜[5]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物。
[7]前記(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量%に対して、
ヒンダードアミン系の光安定剤(E)を0.01〜2質量%さらに含む、[1]〜[6]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物。
[1]示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)が270℃以上であるポリエステル樹脂(A)30〜80質量%と、
白色顔料(B)5〜50質量%と、
水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛およびアルカリ土類金属の水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種で構成される金属水酸化物(C)0.1〜4.5質量%と、
無機充填材(D)0〜50質量%と
を含むポリエステル樹脂組成物(ただし、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計は100質量%である)。
[2]前記金属水酸化物(C)は、水酸化マグネシウムおよび水酸化カルシウムのいずれかまたは双方である、[1]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[3]前記ポリエステル樹脂(A)は、
テレフタル酸に由来する成分単位30〜100モル%、およびテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜70モル%を含むジカルボン酸に由来する成分単位(a1)と、
炭素原子数4〜20の脂環式炭化水素骨格を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位、または脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を含むジアルコールに由来する成分単位(a2)と、
を含む、[1]または[2]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[4]前記ジアルコールに由来する成分単位(a2)は、シクロヘキサン骨格を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位を含む、[3]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[5]前記ジアルコールに由来する成分単位(a2)は、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位30〜100モル%、および前記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位0〜70モル%を含む、[3]または[4]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[6]前記白色顔料(B)は、酸化チタンである、[1]〜[5]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物。
[7]前記(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量%に対して、
ヒンダードアミン系の光安定剤(E)を0.01〜2質量%さらに含む、[1]〜[6]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物。
また、本発明は、以下の反射板の製造方法に関する。
[8][1]〜[7]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物を成形する工程を含む、反射板の製造方法。
[8][1]〜[7]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物を成形する工程を含む、反射板の製造方法。
また、本発明は、以下の発光ダイオード(LED)素子の製造方法に関する。
[9]基板上に[8]に記載の方法で製造された反射板を成形してハウジング部を製造する工程、
前記製造されたハウジング部の内部に発光ダイオードを配置し、発光ダイオードと前記基板とを電気的に接続する工程、および
上記基板と接続された発光ダイオードを封止剤で封止する工程、を含む、
発光ダイオード(LED)素子の製造方法。
[9]基板上に[8]に記載の方法で製造された反射板を成形してハウジング部を製造する工程、
前記製造されたハウジング部の内部に発光ダイオードを配置し、発光ダイオードと前記基板とを電気的に接続する工程、および
上記基板と接続された発光ダイオードを封止剤で封止する工程、を含む、
発光ダイオード(LED)素子の製造方法。
本発明によれば、反射率が高く、かつ、LED素子の製造工程もしくは実装時のリフローはんだ工程などの熱、または使用環境下で光源から生じる熱や光に曝されても、反射率の低下が少なく、かつ、機械的強度(特には曲げ強度)が高い反射板を得ることができる、反射材用の樹脂組成物、そのような樹脂組成物を用いた反射板の製造方法、およびそのような反射板を用いたLED素子の製造方法が提供される。
1.ポリエステル樹脂組成物
本発明のポリエステル樹脂組成物は、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)を含有する。本発明のポリエステル樹脂組成物は、さらに無機充填材(D)を含有してもよい。本発明のポリエステル樹脂組成物は、さらにヒンダードアミン系の光安定剤(E)を含有してもよい。本発明のポリエステルは、さらにその他の成分を含有してもよい。
本発明のポリエステル樹脂組成物は、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)を含有する。本発明のポリエステル樹脂組成物は、さらに無機充填材(D)を含有してもよい。本発明のポリエステル樹脂組成物は、さらにヒンダードアミン系の光安定剤(E)を含有してもよい。本発明のポリエステルは、さらにその他の成分を含有してもよい。
1−1.ポリエステル樹脂(A)
ポリエステル樹脂(A)は、分子内に−(C=O)−O−で表されるエステル構造を複数有しており、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)が270℃以上であれば、その種類は特に限定されない。
ポリエステル樹脂(A)は、分子内に−(C=O)−O−で表されるエステル構造を複数有しており、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)が270℃以上であれば、その種類は特に限定されない。
ポリエステル樹脂組成物の耐熱性をより高める観点からは、ポリエステル樹脂(A)は、芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位を有するジカルボン酸成分単位(a1)と、脂環骨格を有するジアルコールに由来する成分単位を有するジアルコール成分単位(a2)とを含むことが好ましい。
ポリエステル樹脂組成物の耐熱性をより高める観点からは、上記ジカルボン酸成分単位(a1)は、テレフタル酸に由来する成分単位を30〜100モル%有し、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位を0〜70モル%有することが好ましい。ジカルボン酸成分単位(a1)に含まれるテレフタル酸に由来する成分単位の割合は、より好ましくは40〜100モル%であり、さらに好ましくは60〜100モル%でありうる。テレフタル酸に由来する成分単位の含有量が高いと、ポリエステル樹脂組成物の耐熱性がより高まる。ジカルボン酸成分単位(a1)に含まれるテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位の割合は、より好ましくは0〜60モル%であり、さらに好ましくは0〜40モル%でありうる。
上記テレフタル酸に由来する成分単位は、テレフタル酸、またはテレフタル酸エステルに由来する成分単位でありうる。上記テレフタル酸エステルは、好ましくはテレフタル酸の炭素数1〜4のアルキルエステルであり、その例にはジメチルテレフタレートなどが含まれる。
上記テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位の好ましい例には、イソフタル酸、2−メチルテレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸およびこれらの組み合わせに由来する成分単位、ならびにこれらの芳香族ジカルボン酸のエステル(好ましくは芳香族ジカルボン酸の炭素数1〜4のアルキルエステル)に由来する成分単位が含まれる。
上記テレフタル酸に由来する成分単位と上記芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位との合計量は、100モル%であることが好ましい。ただし、所望の特性に応じて、上記ジカルボン酸成分単位(a1)は、上記成分単位とともに、少量の、脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位や分子内に3以上のカルボン酸基を有する多価カルボン酸に由来する成分単位をさらに含んでもよい。ジカルボン酸成分単位(a1)が有する上記脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位と上記多価カルボン酸に由来する成分単位の割合は、合計で、例えば10モル%以下としうる。
上記脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位の炭素原子数は、特に制限されないが、4〜20であることが好ましく、6〜12であることがより好ましい。上記脂肪族ジカルボン酸の例には、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸およびドデカンジカルボン酸が含まれる。これらの脂肪族ジカルボン酸のうち、アジピン酸が好ましい。上記多価カルボン酸に由来する成分単位の例には、トリメリット酸およびピロメリット酸を含む三塩基酸、ならびに多塩基酸が含まれる。
また、ポリエステル樹脂組成物の耐熱性をより高める観点からは、上記ジアルコール成分単位(a2)は、炭素数4〜20の脂環族ジアルコールに由来する成分単位、または脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を有することが好ましい。
上記脂環族ジアルコールに由来する成分単位は、ポリエステル樹脂組成物の耐熱性を高め、および吸水性を低減しうる。上記脂環族ジアルコールの例には、炭素数4〜20の脂環式炭化水素骨格を有するジアルコール、たとえば、1,3−シクロペンタンジオール、1,3−シクロペンタンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘプタンジオールおよび1,4−シクロヘプタンジメタノールが含まれる。なかでも、ポリエステル樹脂組成物の耐熱性がより高まり、吸水性がより低減され、かつ、入手が容易であるなどの観点からは、上記脂環族ジアルコールは、シクロヘキサン骨格を有する化合物であることが好ましく、1,4−シクロヘキサンジメタノールであることがより好ましい。
脂環族ジアルコールには、シス/トランス構造などの異性体が存在するが、ポリエステル樹脂組成物の耐熱性をより高める観点からは、ポリエステル樹脂(A)はトランス構造の脂環族ジアルコールに由来する成分単位をより多く含むことが好ましい。したがって、上記脂環族ジアルコールに由来する成分単位のシス/トランス比は、好ましくは50/50〜0/100であり、さらに好ましくは40/60〜0/100である。
上記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位は、ポリエステル樹脂組成物の溶融流動性をより高める。上記脂肪族ジアルコールの例には、エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコールおよびドデカメチレングリコールが含まれる。
ジアルコール成分単位(a2)は、上記脂環族ジアルコールに由来する成分単位および脂肪族ジアルコールに由来する成分単位のうち、いずれか一方のみを有してもよいし、双方を有してもよい。ジアルコール成分単位(a2)は、上記脂環族ジアルコールに由来する成分単位(好ましくはシクロヘキサン骨格を有するジアルコールに由来する成分単位、より好ましくはシクロヘキサンジメタノールに由来するに由来する成分単位)を30〜100モル%有し、上記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を0〜70モル%有することが好ましい。ジアルコール成分単位(a2)に含まれる上記脂環族ジアルコールに由来する成分単位(好ましくはシクロヘキサン骨格を有するジアルコールに由来する成分単位、より好ましくはシクロヘキサンジメタノールに由来するに由来する成分単位)の割合は、より好ましくは50〜100モル%であり、さらに好ましくは60〜100モル%である。ジアルコール成分単位(a2)に含まれる上記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位の割合は、より好ましくは0〜50モル%であり、さらに好ましくは0〜40モル%である。
上記脂環族ジアルコールに由来する成分単位と上記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位との合計量は、100モル%であることが好ましい。ただし、所望の特性に応じて、上記ジアルコール成分単位(a2)は、上記成分単位とともに、少量の、芳香族ジアルコールに由来する成分単位をさらに含んでもよい。上記芳香族ジアルコールの例には、ビスフェノール、ハイドロキノン、および2,2−ビス(4−β−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパンが含まれる。ジアルコール成分単位(a2)が有する上記芳香族ジアルコールに由来する成分単位の割合は、例えば10モル%以下としうる。
ポリエステル樹脂(A)の、示差走査熱量計(DSC)で測定される融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)は270℃以上である。融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)の好ましい下限値は、290℃であり、さらに好ましくは330℃である。一方、融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)の好ましい上限値は特に制限されないが、たとえば350℃であり、さらに好ましくは335℃である。前記融点またはガラス転移温度が270℃以上であると、リフローはんだ工程での反射板(樹脂組成物の成形物)の変色や変形などが抑制される。上限融点またはガラス転移温度が350℃以下であると、溶融成形に際してポリエステル樹脂(A)の分解が抑制されるため好ましい。なお、ポリエステル樹脂(A)は、融点(Tm)およびガラス転位温度(Tg)の双方を有する樹脂については、融点が270℃であればよい。
例えば、ポリエステル樹脂(A)の融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)は、270℃〜350℃の範囲内であり、好ましくは290〜335℃の範囲内である。
ポリエステル樹脂(A)の融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)により、JIS−K7121に準拠して測定されうる。具体的には、測定装置としてX−DSC7000(SII社製)を準備する。この装置に、ポリエステル樹脂(A)の試料を封入したDSC測定用パンをセットし、窒素雰囲気下で昇温速度10℃/分で320℃まで昇温し、その温度で5分間保持した後、10℃/分の降温測定で30℃まで降温する。そして、昇温時の吸熱ピークのピークトップの温度を「融点」とする。また、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と,ガラス転移の階段状変化部分の曲線のこう配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を「ガラス転移温度」とする。
ポリエステル樹脂(A)の極限粘度[η]は0.3〜1.2dl/gであることが好ましい。極限粘度が上記範囲にある場合、反射材用ポリエステル樹脂組成物の成形時の流動性がより高まる。ポリエステル樹脂(A)の極限粘度は、ポリエステル樹脂(A)の分子量を調整するなどして上記範囲に調整されうる。ポリエステル樹脂(A)の分子量の調整方法の例には、重縮合反応の進行度合いを調整する方法、および単官能のカルボン酸または単官能のアルコールを適量加える方法を含む、公知の方法が含まれる。
ポリエステル樹脂(A)の極限粘度は、以下の手順で測定することができる。
ポリエステル樹脂(A)をフェノールとテトラクロロエタンの50/50質量%の混合溶媒に溶解させて試料溶液とする。得られた試料溶液の流下秒数を、ウベローデ粘度計を用いて25℃±0.05℃の条件下で測定し、下記式に当てはめて極限粘度[η]を算出する。
[η]=ηSP/[C(1+kηSP)]
ポリエステル樹脂(A)をフェノールとテトラクロロエタンの50/50質量%の混合溶媒に溶解させて試料溶液とする。得られた試料溶液の流下秒数を、ウベローデ粘度計を用いて25℃±0.05℃の条件下で測定し、下記式に当てはめて極限粘度[η]を算出する。
[η]=ηSP/[C(1+kηSP)]
上記式において、各代数または変数は以下を表す。
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
k:定数(溶液濃度の異なるサンプル(3点以上)の比粘度を測定し、横軸に溶液濃度、縦軸にηsp/Cをプロットして求めた傾き)
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
k:定数(溶液濃度の異なるサンプル(3点以上)の比粘度を測定し、横軸に溶液濃度、縦軸にηsp/Cをプロットして求めた傾き)
上記ηSPは以下の式によって求められる。
ηSP=(t−t0)/t0
ηSP=(t−t0)/t0
上記式において、各変数は以下を表す。
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:溶媒の流下秒数(秒)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:溶媒の流下秒数(秒)
ポリエステル樹脂(A)は、公知の方法で製造してもよいし、市販のものを購入してもよい。上記好ましいポリエステル樹脂(A)は、例えば反応系内に分子量調整剤等を配合して、ジカルボン酸成分単位(a1)とジアルコール成分単位(a2)とを反応させて製造することができる。上述のように、反応系内に分子量調整剤を配合することで、ポリエステル樹脂(A)の極限粘度を調整しうる。
上記分子量調整剤の例には、モノカルボン酸およびモノアルコールが含まれる。上記モノカルボン酸の例には、炭素原子数2〜30の脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸および脂環族モノカルボン酸が含まれる。なお、上記芳香族モノカルボン酸および上記脂環族モノカルボン酸は、環状構造部分に置換基を有していてもよい。上記脂肪族モノカルボン酸の例には、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸およびリノ−ル酸が含まれる。上記芳香族モノカルボン酸の例には、安息香酸、トルイル酸、ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸およびフェニル酢酸が含まれる。上記脂環族モノカルボン酸の例には、シクロヘキサンカルボン酸が含まれる。
上記分子量調整剤の添加量は、ジカルボン酸成分単位(a1)とジアルコール成分単位(a2)とを反応させる際のジカルボン酸成分単位(a1)の合計量1モルに対して0〜0.07モル、好ましくは0〜0.05モルとしうる。
本発明のポリエステル樹脂組成物におけるポリエステル樹脂(A)の含有量は、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計を100質量%としたとき、30〜80質量%である。上記ポリエステル樹脂(A)の含有量は、30〜70質量%であることがより好ましく、40〜60質量%であることがさらに好ましい。ポリエステル樹脂(A)の含有量が上記範囲であると、成形性を損なうことなく、リフローはんだ工程に耐えうるだけの耐熱性を有するポリエステル樹脂組成物が得られやすい。
本発明の反射材用ポリエステル樹脂組成物は、必要に応じて異なる物性を有する一種またはそれ以上の種類のポリエステル樹脂をさらに含んでもよい。
1−2.白色顔料(B)
白色顔料(B)は、ポリエステル樹脂組成物を白色化し、光反射機能をより向上させることができればよい。具体的には、白色顔料(B)は、屈折率が2.0以上であることが好ましい。白色顔料(B)の屈折率の上限値は、例えば4.0である。白色顔料(B)の例には、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、鉛白、硫酸亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、および酸化アルミナが含まれる。これらの白色顔料(B)は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
白色顔料(B)は、ポリエステル樹脂組成物を白色化し、光反射機能をより向上させることができればよい。具体的には、白色顔料(B)は、屈折率が2.0以上であることが好ましい。白色顔料(B)の屈折率の上限値は、例えば4.0である。白色顔料(B)の例には、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、鉛白、硫酸亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、および酸化アルミナが含まれる。これらの白色顔料(B)は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂組成物の反射率および隠蔽性をより高める観点からは、白色顔料(B)は、酸化チタンであることが好ましい。酸化チタンは、ルチル型が好ましい。酸化チタンの平均粒子径は、0.1〜0.5μmであることが好ましく、より好ましくは0.15〜0.3μmである。
白色顔料(B)は、シランカップリング剤またはチタンカップリング剤などで処理されていてもよい。例えば、白色顔料(B)は、ビニルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、および2−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを含むシラン系化合物で表面処理されていてもよい。
本発明のポリエステル樹脂組成物の反射率をより均一化させる観点からは、白色顔料(B)は、アスペクト比の小さい、すなわち球状に近いものが好ましい。
本発明のポリエステル樹脂組成物の反射率をより高める観点からは、白色顔料(B)の平均粒径は、0.1μm以上0.5μm以下であることが好ましく、0.15μm以上0.3μm以下であることがより好ましい。白色顔料(B)の平均粒径は、透過型電子顕微鏡写真をもとに、画像回折装置(ルーゼックスIIIU)を用いて一次粒子の各粒径区間における粒子量(%)をプロットして分布曲線を求め、得られた分布曲線から累積分布曲線を求め、この累積分布曲線における累積度50%のときの値とすることができる。
本発明のポリエステル樹脂組成物における白色顔料(B)の含有量は、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計を100質量%としたとき、5〜50質量%である。上記白色顔料(B)の含有量は、10〜50質量%であることが好ましく、10〜40質量%であることがより好ましく、10〜30質量%であることがさらに好ましい。白色顔料(B)の含有量が5質量%以上であると、ポリエステル樹脂組成物の白色度がより高まりやすく、反射率がより高まりやすい。一方で、白色顔料(B)の含有量が50質量%以下であると、ポリエステル樹脂組成物の流動性がより高まり、成形性がより高まる。
1−3.金属水酸化物(C)
金属水酸化物(C)は、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、アルカリ土類金属の水酸化物である。上記アルカリ土類金属の水酸化物の例には、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムおよび水酸化バリウムが含まれる。
金属水酸化物(C)は、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、アルカリ土類金属の水酸化物である。上記アルカリ土類金属の水酸化物の例には、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムおよび水酸化バリウムが含まれる。
金属水酸化物(C)は、ポリエステル樹脂組成物の反射率をより長期にわたって維持する。そのため、金属水酸化物(C)は、ポリエステル樹脂組成物やポリエステル樹脂組成物を成形してなる反射板を、熱や光に長期間にわたって曝した場合に生じる反射率の低下を、抑制する。少ない反射板を製造することができる。特に、上記ポリエステル樹脂組成物や反射板は、素子に実装する際に高温で加熱されると、反射率が比較的短期間で低下することがある。しかし、本発明のポリエステル樹脂組成物は金属水酸化物(C)を含有するため、高温で加熱された後も、反射率を長期間にわたって維持することができる。
この理由は明らかではないが、本発明者らは、以下のように考える。ポリエステル樹脂の末端カルボキシル基が多いほど熱、光、水に対して劣化が促進されやすい。金属水酸化物が末端カルボキシル基に配位することで、カルボキシル基によるポリエステル樹脂の劣化を抑制する効果があると推測する。また、ポリエステル樹脂組成物が後述する量の金属水酸化物(C)を含有すると、ポリエステル樹脂組成物中で遊離する金属水酸化物が、ポリエステル樹脂の劣化に伴い発生する末端カルボキシル基に配位するため、長期にわたって、ポリエステル樹脂の劣化を抑制する効果があると推測する。
上記観点からは、金属水酸化物(C)は水酸化マグネシウムまたは水酸化カルシウムであることが好ましい。
また、金属水酸化物(C)を含有するポリエステル樹脂組成物は、金属酸化物を含有するポリエステル樹脂組成物よりも、機械的強度が高いため、装置の小型化などに対応しやすい。
この理由は明らかではないが、本発明者らは、金属酸化物は、金属水酸化物と比較して水を吸着しやすく、成形時にポリエステルの加水分解を促進させるため強度が低下すると推測する。
本発明のポリエステル樹脂組成物の成形性をより高める観点からは、金属水酸化物(C)の平均粒径は、0.05μm以上10μm以下であることが好ましく、0.1μm以上5μm以下であることがより好ましく、0.2μm以上4μm以下であることがさらに好ましい。白色顔料(B)の平均粒径は、透過型電子顕微鏡写真をもとに、画像回折装置(ルーゼックスIIIU)を用いて一次粒子の各粒径区間における粒子量(%)をプロットして分布曲線を求め、得られた分布曲線から累積分布曲線を求め、この累積分布曲線における累積度50%のときの値とすることができる。
金属水酸化物(C)は表面処理をされていることが好ましい。前記表面処理の例には、高級脂肪酸、有機酸、ポリオール、シリコーンなどの有機物、シラン系カップリング剤、チタンカップリング剤またはそれらの組合せによる処理が含まれる。
本発明のポリエステル樹脂組成物における金属水酸化物(C)の含有量は、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計を100質量%としたとき、0.1〜4.5質量%である。上記金属水酸化物(C)の含有量は、0.15〜4.0質量%であることが好ましく、0.2〜4.0質量%であることがより好ましく、0.25〜3.5質量%であることがさらに好ましい。金属水酸化物(C)の含有量が0.1質量%以上であると、ポリエステル樹脂組成物の反射率がより長期にわたって維持される。一方で、金属水酸化物(C)の含有量が4.5質量%以下であると、ポリエステル樹脂組成物から得られる成形物の強度を十分なものとすることができる。
1−4.無機充填材(D)
無機充填材(D)は、球状、繊維状、または板状などの形状を有する、無機化合物の充填材である。ポリエステル樹脂組成物の強度および靱性をより高める観点からは、無機充填材(D)の形状は、繊維状であることが好ましい。
無機充填材(D)は、球状、繊維状、または板状などの形状を有する、無機化合物の充填材である。ポリエステル樹脂組成物の強度および靱性をより高める観点からは、無機充填材(D)の形状は、繊維状であることが好ましい。
上記繊維状の無機充填材(D)の例には、ガラス繊維、ワラストナイト、チタン酸カリウムウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、硫酸マグネシウムウィスカー、セピオライト、ゾノトライト、酸化亜鉛ウィスカー、ミルドファイバーおよびカットファイバーが含まれる。これらのうちの1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。なかでも、平均繊維径が比較的小さく、成形物の表面平滑性を高めやすいことなどから、ワラストナイト、ガラス繊維およびチタン酸カリウムウィスカーが好ましく、ワラストナイトまたはガラス繊維がより好ましい。ポリエステル樹脂組成物の光遮蔽効果をより高める観点からは、ワラストナイトが好ましく、ポリエステル樹脂組成物の機械強度をより高める観点からは、ガラス繊維が好ましい。
上記繊維状の無機充填材(D)の平均繊維長(l)は、通常5mm以下である。上記繊維状の無機充填材(D)を折れにくくし、かつ、無機充填材(D)を樹脂中に微分散させることで、成形時などに樹脂が受ける余分な応力を少なくして、ポリエステル樹脂(A)をより熱分解しにくくする観点からは、上記平均繊維長(l)は300μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましく、50μm以下であることがさらに好ましい。また、上記平均繊維長(l)を上記範囲とすることで、無機充填材(D)が樹脂中に微分散するため、ポリエステル樹脂組成物の表面平滑性がより高まりやすい。上記平均繊維長(l)の下限値は、特に制限はないが、ポリエステル樹脂組成物の強度をより高める観点からは、2μmであることが好ましく、8μmであることがより好ましい。
上記繊維状の無機充填材(D)を微分散させやすくし、かつ成形物の表面平滑性を高める観点からは、上記繊維状の無機充填材(D)の平均繊維径(d)は、0.05〜30μmであることが好ましく、2〜6μmであることがより好ましい。上記平均繊維径(d)がより大きくなると、上記繊維状の無機充填材(D)が成形時などに折にくくなり、ポリエステル樹脂組成物の強度がより高まる。また、上記平均繊維径(d)がより大きくなると、上記繊維状の無機充填材(D)が微分散された状態で成形できるため、ポリエステル樹脂組成物の表面平滑性がより高まって、反射率がより高まる。
ポリエステル樹脂組成物(例えばペレットなどのコンパウンド)中の上記繊維状の無機充填材(D)の平均繊維長(l)および平均繊維径(d)は、以下の方法で測定されうる。
1)ポリエステル樹脂組成物をヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム溶液(0.1/0.9体積%)に溶解させた後、濾過して得られる濾過物を採取する。
2)得られた濾過物のうち任意の100本の上記繊維状の無機充填材(D)を走査型電子顕微鏡(SEM)(倍率:50倍)で観察し、それぞれの繊維長および繊維径を計測する。繊維長の平均値を平均繊維長(l)とし、繊維径の平均値を平均繊維径(d)としうる。
1)ポリエステル樹脂組成物をヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム溶液(0.1/0.9体積%)に溶解させた後、濾過して得られる濾過物を採取する。
2)得られた濾過物のうち任意の100本の上記繊維状の無機充填材(D)を走査型電子顕微鏡(SEM)(倍率:50倍)で観察し、それぞれの繊維長および繊維径を計測する。繊維長の平均値を平均繊維長(l)とし、繊維径の平均値を平均繊維径(d)としうる。
上記平均繊維長(l)を上記平均繊維径(d)で除して得られるアスペクト比(l/d)は、2〜20であることが好ましく、7〜12であることがより好ましい。上記アスペクト比が大きいほど、ポリエステル樹脂組成物の強度および剛性がより高まる。
本発明のポリエステル樹脂組成物における無機充填材(D)の含有量は、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計を100質量%としたとき、0〜50質量%である。上記無機充填材(D)の含有量は、5〜50質量%であることが好ましく、5〜40質量%であることがより好ましい。無機充填材(D)の含有量が5質量%以上であると、ポリエステル樹脂組成物の樹脂組成物の耐熱性がより高まりやすく、かつ、表面がより平滑になりやすい。一方で、無機充填材(D)の含有量が50質量%以下であると、ポリエステル樹脂組成物の流動性がより高まり、成形性が損なわれにくい。
1−5.ヒンダードアミン系の光安定剤(E)
ヒンダードアミン系の光安定剤(E)は、主に紫外線等の光による樹脂の劣化を防止し、光に対する安定性を向上させる作用を有する。
ヒンダードアミン系の光安定剤(E)は、主に紫外線等の光による樹脂の劣化を防止し、光に対する安定性を向上させる作用を有する。
ヒンダードアミン系の光安定剤(E)は、窒素雰囲気下で温度25℃から340℃まで20℃/分で昇温した後に、温度340℃で10分間保持したときの、質量減少率が0〜50質量%であることが好ましく、0〜40質量%であることがより好ましく、0〜30質量%であることがさらに好ましい。
ヒンダートアミン系の光安定剤の例には、N,N’−ビス−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,3−ベンゼンジカルボキシアミド、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールおよび3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンとの混合エステル化物、N,N’,N’’,N’’’−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ならびにポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]が含まれる。
本発明のポリエステル樹脂組成物がヒンダードアミン系の光安定剤(E)を含有するとき、上記ヒンダードアミン系の光安定剤(E)の含有量は、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計を100質量%としたとき、0.01〜2質量%であり、好ましくは0.02〜1.5質量%であり、さらに好ましくは0.03〜1.0質量%である。
1−6.その他の成分
本発明のポリエステル樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、用途に応じて、任意の成分、例えば、酸化防止剤、ヒンダードアミン系以外の光安定剤、耐熱安定剤、他の重合体、難燃剤、蛍光増白剤、可塑剤、増粘剤、帯電防止剤、離型剤、顔料および結晶核剤を含む、種々公知の成分を含んでもよい。
本発明のポリエステル樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、用途に応じて、任意の成分、例えば、酸化防止剤、ヒンダードアミン系以外の光安定剤、耐熱安定剤、他の重合体、難燃剤、蛍光増白剤、可塑剤、増粘剤、帯電防止剤、離型剤、顔料および結晶核剤を含む、種々公知の成分を含んでもよい。
上記酸化防止剤の例には、ヒンダードフェノール類、リン類、アミン類およびイオウ類の酸化防止剤が含まれる。
高温雰囲気下(特に、リフローはんだ工程のように250℃を超える条件下)において、ポリエステル樹脂(A)の分解反応を抑制し、樹脂組成物の変色を抑制する観点からは、上記酸化防止剤は、ヒンダードフェノール類、またはリン類の酸化防止剤であることが好ましい。上記ヒンダードフェノール類の酸化防止剤の例には、ペンタエリトリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、および下記一般式(1)で表される化合物が含まれる。上記リン系の酸化防止剤の例には、P(OR)3構造(Rはアルキル基、アルキレン基、アリール基、アリーレン基など)を有する化合物が含まれる。上記観点からは、下記一般式(1)で表される化合物がより好ましい。
一般式(1)のXは、有機基を示す。有機基Xは、炭素原子数1〜20の置換または未置換のアルキル基、置換または未置換のシクロヘキシル基、あるいは炭素原子数6〜20の置換または未置換のアリール基である。炭素原子数1〜20の置換または未置換のアルキル基の例には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−オクチル基、n−テトラデシル基、およびn−ヘキサデシル基が含まれる。炭素原子数6〜20の置換または未置換のアリール基の例には、2,4-ジ-t-ブチルフェニル基、および2,4-ジ-t-ペンチルフェニル基が含まれる。上記アルキル基、シクロヘキシル基およびアリール基が有しうる置換基の例には、炭素原子数1〜12のアルキル基、炭素原子数6〜12のアリール基、ヒドロキシ基、メトキシ基、およびオキサジアゾール基が含まれる。
上記酸化防止剤の含有量は、ポリエステル樹脂(A)を含む樹脂成分の合計に対して10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であるより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。
上記ヒンダードアミン系以外の光安定剤の例には、ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、ベンゾフェノン類およびオギザニリド類の光安定剤が含まれる。
上記耐熱安定剤の例には、ラクトン化合物、ビタミンE類、ハイドロキノン類、ハロゲン化銅、およびヨウ素化合物が含まれる。
上記他の重合体の例には、ポリオレフィン類、エチレン・プロピレン共重合体およびエチレン・1−ブテン共重合体を含むオレフィン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体を複得オレフィン共重合体、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキシド、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ならびにLCPが含まれる。
上記他の成分は、触媒毒になる成分や元素を含まないことが好ましい。上記触媒毒になる成分や元素の例には、硫黄を含む化合物が含まれる。
1−7.物性
上記の組成を有する本発明のポリエステル樹脂組成物は、所望の形状に成形できる流動性を有することが好ましい。成形性をより高める観点からは、ポリエステル樹脂組成物を下記条件で射出成形したときの流動長は、30mm以上であることが好ましく、31mm以上であることがより好ましい。
射出成形装置:(株)ソディック プラステック、ツパールTR40S3A
射出設定圧力:2000kg・cm2
シリンダー設定温度:融点+10℃
金型温度:30℃
上記の組成を有する本発明のポリエステル樹脂組成物は、所望の形状に成形できる流動性を有することが好ましい。成形性をより高める観点からは、ポリエステル樹脂組成物を下記条件で射出成形したときの流動長は、30mm以上であることが好ましく、31mm以上であることがより好ましい。
射出成形装置:(株)ソディック プラステック、ツパールTR40S3A
射出設定圧力:2000kg・cm2
シリンダー設定温度:融点+10℃
金型温度:30℃
2.ポリエステル樹脂組成物の製造方法
本発明のポリエステル樹脂組成物は、ポリエステル樹脂組成物を製造する公知の方法で製造することができる。上記公知の方法の例には、上記の各成分を、ヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダーまたはタンブラーブレンダーで混合する方法、および上記混合の後、さらに一軸押出機、多軸押出機、ニーダーまたはバンバリーミキサーで溶融混練し、上記溶融混練の後に造粒あるいは粉砕する方法が含まれる。
本発明のポリエステル樹脂組成物は、ポリエステル樹脂組成物を製造する公知の方法で製造することができる。上記公知の方法の例には、上記の各成分を、ヘンシェルミキサー、Vブレンダー、リボンブレンダーまたはタンブラーブレンダーで混合する方法、および上記混合の後、さらに一軸押出機、多軸押出機、ニーダーまたはバンバリーミキサーで溶融混練し、上記溶融混練の後に造粒あるいは粉砕する方法が含まれる。
上記溶融混練は、ポリエステル樹脂(A)の融点より5〜30℃高い温度で行うことが好ましい。上記溶融混練の温度は、255℃以上であることが好ましく、275℃以上であることがより好ましく、295℃以上であることがさらに好ましい。また、上記溶融混練の温度は、360℃以下であることが好ましく、340℃以下であることがより好ましい。
3.反射板の製造方法および製造された反射板
本発明の反射板の製造方法は、前記本発明のポリエステル樹脂組成物を成形する工程を含む。
本発明の反射板の製造方法は、前記本発明のポリエステル樹脂組成物を成形する工程を含む。
上記成形は、ポリエステル樹脂組成物から反射板を製造する公知の成形方法で行うことができる。上記公知の成形方法の例には、公知の加熱成形方法が含まれる。上記公知の加熱成形方法の例には、射出成形、フープ成形を含むインサート成形、溶融成形、押出し成形、インフレーション成形、およびブロー成形が含まれる。
このようにして製造された本発明の反射板は、前記ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)および無機充填材(D)を、前記本発明のポリエステル樹脂組成物について記載した割合で含有する。本発明のポリエステル樹脂組成物は、さらに前記ヒンダードアミン系の光安定剤(E)を前記本発明のポリエステル樹脂組成物について記載した割合で含有してもよい。本発明のポリエステルは、さらにその他の成分を含有してもよい。
上記本発明の反射板は、波長450nmの光の反射率が90%以上であることが好ましく、94%以上であることがより好ましい。上記反射率は、公知の方法によって測定した値であればよく、たとえばミノルタ株式会社製 CM3500dを用いて、厚みが0.5mmの成形物を測定して得た値とすることができる。
上記本発明の反射板の、リフロー後(たとえば、表面温度が260℃となる状態を20秒保持した後)に測定される波長450nmの光の反射率は、90%以上であることが好ましい。上記本発明の反射板の、150℃で500時間加熱後に測定される波長450nmの光の反射率は、90%以上であることが好ましい。上記本発明の反射板の、紫外線を16mW/cm2で250時間照射後に測定される波長450nmの光の反射率は、82%以上であることが好ましい。上記本発明の反射板の、紫外線を16mW/cm2で500時間照射後に測定される波長450nmの光の反射率は、82%以上であることが好ましい。上記本発明の反射板の、上記リフロー後、紫外線を16mW/cm2で500時間さらに照射した後に測定される波長450nmの光の反射率は、85%以上であることが好ましい。
上記本発明の反射板を、長さ64mm、幅6mm、厚さ0.8mmの試験片とし、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で曲げ試験機:NTESCO社製 AB5、スパン26mm、曲げ速度5mm/分で曲げ試験を行ったときの、試験片が耐える最大曲げ応力は、80MPa以上であることが好ましく、85MPa以上であることがより好ましい。
上記本発明の反射板は、光を反射させる面を有するケーシングまたはハウジングとすることができる。このとき、上記光を反射させる面の形状は、平面状、曲面状および球面状のいずれでもよい。例えば、反射板の形状は、箱状、漏斗状、お椀形状、パラボラ形状、円柱状、円錐状およびハニカム状とすることができる。
上記本発明の反射板は、光源を有する素子の製造に用いることができる。上記素子の例には、有機EL素子および発光ダイオード(LED)素子が含まれる。上記LEDは、表面実装に対応したLEDであることが好ましい。これらの素子において、上記本発明の反射板は、光源から出射された光を反射する反射板として用いられる。
上記本発明の反射板を有する発光ダイオード(LED)素子は、例えば、基板上に形成された、LEDを搭載するための空間を有するハウジング部と、上記空間に搭載されたLEDと、上記LEDを封止する封止部材とを有する。このようなLED素子は、反射板を有するLED素子の公知の方法によって製造することができる。上記公知の製造方法の例には、1)基板上に上記本発明の反射板を成形して上記ハウジング部を製造する工程、2)上記ハウジング部の内部にLEDを配置し、LEDと基板とを電気的に接続する工程、および3)上記LEDを封止剤で封止する工程、を含む方法が含まれる。
上記本発明の反射板は、上記3)工程などで高温の熱に曝されたり、使用環境下でLEDなどから発生する可視光および紫外光を含む光、ならびに熱を長時間受けたりしても、上記金属水酸化物(C)が金属水酸化物は末端カルボキシル基に配位し、カルボキシル基によるポリエステル樹脂(A)の分解反応が抑制されるため、変色が少なく、高い反射率を維持しうる。また、上記本発明の反射板は、上記金属水酸化物(C)がポリエステルの末端カルボニル基に配位することで擬似架橋の効果を有するため、高い曲げ強度を有する。
上記本発明の反射板は、種々の用途に用いることができる。上記用途の例には、各種電気電子部品、室内照明、屋外照明および自動車照明が含まれる。
以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
以下において、実施例を参照して本発明を説明する。実施例によって、本発明の範囲は限定して解釈されない。
1.材料の調製
<ポリエステル樹脂(A−1)>
ジメチルテレフタレートl06.2質量部と、1,4−シクロヘキサンジメタノール(シス/トランス比:30/70)(東京化成工業社製)94.6質量部とを混合した。当該混合物に、テトラブチルチタネート0.0037質量部を加え、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、エステル交換反応をさせた。
<ポリエステル樹脂(A−1)>
ジメチルテレフタレートl06.2質量部と、1,4−シクロヘキサンジメタノール(シス/トランス比:30/70)(東京化成工業社製)94.6質量部とを混合した。当該混合物に、テトラブチルチタネート0.0037質量部を加え、150℃から300℃まで3時間30分かけて昇温し、エステル交換反応をさせた。
前記エステル交換反応終了時に、1,4−シクロヘキサンジメタノールに溶解した酢酸マグネシウム・四水塩0.066質量部を加え、引き続きテトラブチルチタネート0.1027質量部を導入して重縮合反応を行った。重縮合反応は常圧から1Torrまで85分かけて徐々に減圧し、同時に所定の重合温度300℃まで昇温した。温度と圧力を保持したまま撹拌を続け、所定の撹拌トルクに到達した時点で反応を終了させた。その後、得られた重合体を取り出し、260℃、1Torr以下で3時間固相重合させてポリエステル樹脂(A−1)を得た。
<ポリエステル樹脂(A−2)>
高純度テレフタル酸l30質量部と、モノエチレングリコール49.3質量部とを混合した。当該混合物を0.2MPa・Gの微加圧下、100℃から260℃まで6時間かけて昇温し、エステル化反応をさせた。
高純度テレフタル酸l30質量部と、モノエチレングリコール49.3質量部とを混合した。当該混合物を0.2MPa・Gの微加圧下、100℃から260℃まで6時間かけて昇温し、エステル化反応をさせた。
前記エステル交換反応終了時に、エチレングリコールに溶解した二酸化ゲルマニウム0.021質量部を加え重縮合反応を行った。重縮合反応は常圧から1Torrまで60分かけて徐々に減圧し、同時に所定の重合温度280℃まで昇温した。温度と圧力を保持したまま撹拌を続け、所定の撹拌トルクに到達した時点で反応を終了させた。その後、得られた重合体を取り出し、225℃で6.0時間固相重合させてポリエステル樹脂(A−2)を得た。
上記ポリエステル樹脂(A−1)の極限粘度[η]は0.79dl/gであり、融点は290℃であった。また、上記ポリエステル樹脂(A−2)の極限粘度[η]は0.77dl/gであり、融点は254℃であった。極限粘度[η]と融点は、以下の方法で測定した。
(極限粘度)
ポリエステル樹脂(A−1)およびポリエステル樹脂(A−2)を、フェノールとテトラクロロエタンの50/50質量%の混合溶媒にそれぞれ溶解して試料溶液とした。それぞれの試料溶液の流下秒数を、ウベローデ粘度計を用いて25℃±0.05℃の条件下で測定し、下記式に当てはめて極限粘度[η]を算出した。
[η]=ηSP/[C(1+kηSP)]
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:溶媒の流下秒数(秒)
k:定数(溶液濃度の異なるサンプル(3点以上)の比粘度を測定し、横軸に溶液濃度、縦軸にηsp/Cをプロットして求めた傾き)
ηSP=(t−t0)/t0
ポリエステル樹脂(A−1)およびポリエステル樹脂(A−2)を、フェノールとテトラクロロエタンの50/50質量%の混合溶媒にそれぞれ溶解して試料溶液とした。それぞれの試料溶液の流下秒数を、ウベローデ粘度計を用いて25℃±0.05℃の条件下で測定し、下記式に当てはめて極限粘度[η]を算出した。
[η]=ηSP/[C(1+kηSP)]
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:溶媒の流下秒数(秒)
k:定数(溶液濃度の異なるサンプル(3点以上)の比粘度を測定し、横軸に溶液濃度、縦軸にηsp/Cをプロットして求めた傾き)
ηSP=(t−t0)/t0
(融点)
ポリエステル樹脂(A−1)およびポリエステル樹脂(A−2)の融点の測定は、JIS−K7121に準じて行った。測定装置としてX−DSC7000(SII社製)を準備した。これに、ポリエステル樹脂(A−1)およびポリエステル樹脂(A−2)をそれぞれ封入したDSC測定用パンをセットし、窒素雰囲気下で、昇温速度10℃/分で、320℃まで昇温し、その温度で5分間保持した後、10℃/分の降温測定で30℃まで降温させた。そして、昇温時の吸熱ピークのピークトップの温度を「融点」とした。
ポリエステル樹脂(A−1)およびポリエステル樹脂(A−2)の融点の測定は、JIS−K7121に準じて行った。測定装置としてX−DSC7000(SII社製)を準備した。これに、ポリエステル樹脂(A−1)およびポリエステル樹脂(A−2)をそれぞれ封入したDSC測定用パンをセットし、窒素雰囲気下で、昇温速度10℃/分で、320℃まで昇温し、その温度で5分間保持した後、10℃/分の降温測定で30℃まで降温させた。そして、昇温時の吸熱ピークのピークトップの温度を「融点」とした。
<白色顔料(B)>
酸化チタン(粉末状、平均粒径:0.21μm)
なお、酸化チタンの平均粒径は、透過型電子顕微鏡写真をもとに、画像回折装置(ルーゼックスIIIU)を用いて一次粒子の各粒径区間における粒子量(%)をプロットして分布曲線を求め、得られた分布曲線から累積分布曲線を求め、この累積分布曲線における累積度50%のときの値とした。
酸化チタン(粉末状、平均粒径:0.21μm)
なお、酸化チタンの平均粒径は、透過型電子顕微鏡写真をもとに、画像回折装置(ルーゼックスIIIU)を用いて一次粒子の各粒径区間における粒子量(%)をプロットして分布曲線を求め、得られた分布曲線から累積分布曲線を求め、この累積分布曲線における累積度50%のときの値とした。
<金属水酸化物(C)>
水酸化マグネシウム(C−1)(協和化学工業株式会社製、キスマ5J、表面処理あり、平均粒径:0.86μm)
水酸化マグネシウム(C−2)(和光純薬工業株式会社製、130−12215、表面処理なし、平均粒径:0.6μm)
なお、金属水酸化物(C)の平均粒径は、上記酸化チタンの平均粒径と同様に測定した。
水酸化マグネシウム(C−1)(協和化学工業株式会社製、キスマ5J、表面処理あり、平均粒径:0.86μm)
水酸化マグネシウム(C−2)(和光純薬工業株式会社製、130−12215、表面処理なし、平均粒径:0.6μm)
なお、金属水酸化物(C)の平均粒径は、上記酸化チタンの平均粒径と同様に測定した。
<金属酸化物(比較用)>
酸化マグネシウム(協和化学工業株式会社製、MF−150、平均粒径:1.36μm)
なお、酸化マグネシウムの平均粒径は、上記酸化チタンの平均粒径と同様に測定した。
酸化マグネシウム(協和化学工業株式会社製、MF−150、平均粒径:1.36μm)
なお、酸化マグネシウムの平均粒径は、上記酸化チタンの平均粒径と同様に測定した。
<無機充填材(D)>
ガラス繊維、平均繊維長(l):3mm、異形比4[7μm×28μm](日東紡績(株)製CSG 3PA−830、シラン化合物処理品)
原料としてのガラス繊維の平均繊維長(l)および平均繊維径(d)は、以下の方法で測定した。即ち、走査型電子顕微鏡(SEM)(倍率:50倍)を介して、100本のガラス繊維の繊維長、繊維径を測定した。そして、測定された繊維長の平均値を平均繊維長(l)とし、繊維径の平均値を平均繊維径(d)とした。
ガラス繊維、平均繊維長(l):3mm、異形比4[7μm×28μm](日東紡績(株)製CSG 3PA−830、シラン化合物処理品)
原料としてのガラス繊維の平均繊維長(l)および平均繊維径(d)は、以下の方法で測定した。即ち、走査型電子顕微鏡(SEM)(倍率:50倍)を介して、100本のガラス繊維の繊維長、繊維径を測定した。そして、測定された繊維長の平均値を平均繊維長(l)とし、繊維径の平均値を平均繊維径(d)とした。
<光安定剤(E)>
アデカスタブLA−63P(株式会社ADEKA製)
アデカスタブLA−63P(株式会社ADEKA製)
<酸化防止剤>
Irganox 1010(BASF製)
Irganox 1010(BASF製)
2.反射材用樹脂組成物の作製
[実施例1]
ポリエステル樹脂(A)として上記合成したポリエステル樹脂(A−1)を53.8質量部、白色顔料(B)として上記酸化チタンを35質量部、金属水酸化物(C)として上記水酸化マグネシウム(C−1)を1質量部、強化材(D)として上記ガラス繊維を10質量部、それぞれ用意して、タンブラーブレンダーを用いてこれらを混合した。得られた混合物を、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製TEX30α)にてシリンダー温度300℃で原料を溶融混錬した後、ストランド状に押出した。押出物を水槽で冷却後、ペレタイザーでストランドを引き取り、カットして、ペレット状の反射材用樹脂組成物を得た。コンパウンド性は良好であることを確認できた。
[実施例1]
ポリエステル樹脂(A)として上記合成したポリエステル樹脂(A−1)を53.8質量部、白色顔料(B)として上記酸化チタンを35質量部、金属水酸化物(C)として上記水酸化マグネシウム(C−1)を1質量部、強化材(D)として上記ガラス繊維を10質量部、それぞれ用意して、タンブラーブレンダーを用いてこれらを混合した。得られた混合物を、二軸押出機(株式会社日本製鋼所製TEX30α)にてシリンダー温度300℃で原料を溶融混錬した後、ストランド状に押出した。押出物を水槽で冷却後、ペレタイザーでストランドを引き取り、カットして、ペレット状の反射材用樹脂組成物を得た。コンパウンド性は良好であることを確認できた。
[実施例2〜7および比較例1〜6]
表1または表2に示される組成に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜7および比較例1〜4、6のペレット状の樹脂組成物を得た。表2に示される組成に変更した以外は実施例1と同様にし、かつ、上記押出時のシリンダー温度を280℃に変更した以外は実施例1と同様にして、比較例5のペレット状の樹脂組成物を得た。
表1または表2に示される組成に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜7および比較例1〜4、6のペレット状の樹脂組成物を得た。表2に示される組成に変更した以外は実施例1と同様にし、かつ、上記押出時のシリンダー温度を280℃に変更した以外は実施例1と同様にして、比較例5のペレット状の樹脂組成物を得た。
各実施例および各比較例で得られた樹脂組成物の、各種反射率および流動性を、以下の方法で測定または評価した。
<反射率>
(初期反射率)
得られたペレット状の樹脂組成物を、下記の成形機を用いて、下記の成形条件で射出成形して、長さ30mm、幅30mm、厚さ0.5mmの試験片を調製した。得られた試験片を、ミノルタ株式会社製 CM3500dを用いて、波長領域360nm〜740nmの反射率を求めた。450nmの反射率を代表値として初期反射率とした。
成形機: 住友重機械工業(株)社製、SE50DU
シリンダー温度:融点(Tm)+10℃、
金型温度:150℃
(初期反射率)
得られたペレット状の樹脂組成物を、下記の成形機を用いて、下記の成形条件で射出成形して、長さ30mm、幅30mm、厚さ0.5mmの試験片を調製した。得られた試験片を、ミノルタ株式会社製 CM3500dを用いて、波長領域360nm〜740nmの反射率を求めた。450nmの反射率を代表値として初期反射率とした。
成形機: 住友重機械工業(株)社製、SE50DU
シリンダー温度:融点(Tm)+10℃、
金型温度:150℃
(リフロー試験後の反射率)
初期反射率を測定した試料片を、170℃のオーブンに2時間放置した。次いで、この試料片を、エアーリフローはんだ装置(エイテックテクトロン株式会社製 AIS−20−82−C)を用いて、試料片の表面温度が260℃となり、かつ、20秒保持する温度プロファイルの、熱処理(リフローはんだ工程と同様の熱処理)を施した。この試料片を徐冷後、初期反射率と同様の方法で反射率を測定し、リフロー試験後の反射率とした。
初期反射率を測定した試料片を、170℃のオーブンに2時間放置した。次いで、この試料片を、エアーリフローはんだ装置(エイテックテクトロン株式会社製 AIS−20−82−C)を用いて、試料片の表面温度が260℃となり、かつ、20秒保持する温度プロファイルの、熱処理(リフローはんだ工程と同様の熱処理)を施した。この試料片を徐冷後、初期反射率と同様の方法で反射率を測定し、リフロー試験後の反射率とした。
(加熱後の反射率)
初期反射率を測定した試験片を、150℃のオーブンに500時間放置した。その後、得られた試料片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、加熱後の反射率とした。
初期反射率を測定した試験片を、150℃のオーブンに500時間放置した。その後、得られた試料片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、加熱後の反射率とした。
(紫外線照射後の反射率)
初期反射率を測定した試験片を、下記の紫外線照射装置に250時間放置した。また、初期反射率を測定した試験片および上記リフロー試験後の試験片を、下記の紫外線照射装置に500時間放置した。その後、得られた試料片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、紫外線照射後の反射率とした。
紫外線照射装置:ダイプラ・ウィンテス株式会社製 スーパーウィンミニ
出力:16mW/cm2
初期反射率を測定した試験片を、下記の紫外線照射装置に250時間放置した。また、初期反射率を測定した試験片および上記リフロー試験後の試験片を、下記の紫外線照射装置に500時間放置した。その後、得られた試料片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、紫外線照射後の反射率とした。
紫外線照射装置:ダイプラ・ウィンテス株式会社製 スーパーウィンミニ
出力:16mW/cm2
(リフローおよび紫外線照射後の反射率)
初期反射率を測定した試料片を、170℃のオーブンに2時間放置した。次いで、この試料片を、エアーリフローはんだ装置(エイテックテクトロン株式会社製 AIS−20−82−C)を用いて、試料片の表面温度が260℃となり、かつ20秒保持する温度プロファイルの熱処理(リフローはんだ工程と同様の熱処理)を施した。この試料片を徐冷後、下記の紫外線照射装置に500時間放置した。その後、得られた試料片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、紫外線照射後の反射率とした。
紫外線照射装置:ダイプラ・ウィンテス株式会社製 スーパーウィンミニ
出力:16mW/cm2
初期反射率を測定した試料片を、170℃のオーブンに2時間放置した。次いで、この試料片を、エアーリフローはんだ装置(エイテックテクトロン株式会社製 AIS−20−82−C)を用いて、試料片の表面温度が260℃となり、かつ20秒保持する温度プロファイルの熱処理(リフローはんだ工程と同様の熱処理)を施した。この試料片を徐冷後、下記の紫外線照射装置に500時間放置した。その後、得られた試料片の反射率を、初期反射率と同様の方法で測定し、紫外線照射後の反射率とした。
紫外線照射装置:ダイプラ・ウィンテス株式会社製 スーパーウィンミニ
出力:16mW/cm2
<流動性>
得られた樹脂組成物を、幅10mm、厚み0.5mmのバーフロー金型を用いて、以下の条件で射出成形し、金型内の樹脂の流動長(mm)を測定した。
射出成形機:株式会社ソディック製 TUPARL TR40S3A
射出設定圧力:2000kg/cm2
シリンダー設定温度:融点(Tm)+10℃
金型温度:30℃
得られた樹脂組成物を、幅10mm、厚み0.5mmのバーフロー金型を用いて、以下の条件で射出成形し、金型内の樹脂の流動長(mm)を測定した。
射出成形機:株式会社ソディック製 TUPARL TR40S3A
射出設定圧力:2000kg/cm2
シリンダー設定温度:融点(Tm)+10℃
金型温度:30℃
<曲げ強度>
樹脂組成物を、下記の射出成形機を用いて下記の成形条件で成形し、長さ64mm、幅6mm、厚さ0.8mmの試験片を調製した。試験片を、温度23℃、窒素雰囲気下で24時間放置した。次いで、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で曲げ試験機:NTESCO社製 AB5、スパン26mm、曲げ速度5mm/分で曲げ試験を行い、強度を測定した。
射出成形機:株式会社ソディック製 TUPARL TR40S3A
成形機シリンダー温度:融点(Tm)+10℃
金型温度:150℃
樹脂組成物を、下記の射出成形機を用いて下記の成形条件で成形し、長さ64mm、幅6mm、厚さ0.8mmの試験片を調製した。試験片を、温度23℃、窒素雰囲気下で24時間放置した。次いで、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気下で曲げ試験機:NTESCO社製 AB5、スパン26mm、曲げ速度5mm/分で曲げ試験を行い、強度を測定した。
射出成形機:株式会社ソディック製 TUPARL TR40S3A
成形機シリンダー温度:融点(Tm)+10℃
金型温度:150℃
<耐熱性>
初期反射率を測定した試験片を150℃のオーブンに1分間放置した。徐冷後、この試験片を目視で観察し、以下の基準により評価した。
・評価基準
A:加熱工程前後で試験片形状に全く変化がない
B:加熱工程後に試験片の骨格は維持したまま一部が変化
C:加熱工程後に試験片全体が溶融し、大きく形状が変化
初期反射率を測定した試験片を150℃のオーブンに1分間放置した。徐冷後、この試験片を目視で観察し、以下の基準により評価した。
・評価基準
A:加熱工程前後で試験片形状に全く変化がない
B:加熱工程後に試験片の骨格は維持したまま一部が変化
C:加熱工程後に試験片全体が溶融し、大きく形状が変化
実施例1〜7の評価結果を表1に示し、比較例1〜6の評価結果を表2に示す。
表1および2に示されるように、実施例1〜7の組成物は、比較例1および6の組成物よりも、500時間の紫外線照射後に高い反射率を維持することがわかる。これは、実施例1〜7の組成物は、金属水酸化物(C)を含有するためであると考えられる。
また、表1および2に示されるように、金属水酸化物(C)を含有する実施例1〜7の組成物は、比較例1の組成物と同等の曲げ強度を有するが、特許文献3のように酸化マグネシウムを用いた比較例2および比較例3の組成物は、曲げ強度が低下することがわかる。
また、表1および2に示されるように、金属水酸化物(C)の含有量が0.1質量%〜4.5質量%である実施例1〜7の組成物は、比較例1の組成物と同等の曲げ強度を有するが、金属水酸化物(C)の含有量が5質量%である比較例4の組成物は、曲げ強度が低下することがわかる。
また、表1および2に示されるように、ジアルコール成分単位(a2)として脂環族ジアルコール成分単位または脂肪族ジアルコール成分単位を含む実施例1〜7の組成物は、耐熱性が高いが、脂環族ジアルコール単位を含まない比較例5の組成物は、耐熱性が低下することがわかる。
本発明のポリエステル樹脂組成物は、反射率が高く、かつLEDパッケージの製造工程やLEDパッケージの実装時のリフローはんだ工程などの熱に曝されたり、使用環境下で光源から生じる熱や光に曝されたりしても、反射率の低下が少ない成形物を提供することができる。
Claims (9)
- 示差走査熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)またはガラス転移温度(Tg)が270℃以上であるポリエステル樹脂(A)30〜80質量%と、
白色顔料(B)5〜50質量%と、
水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛およびアルカリ土類金属の水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種で構成される金属水酸化物(C)0.1〜4.5質量%と、
無機充填材(D)0〜50質量%と
を含むポリエステル樹脂組成物(ただし、ポリエステル樹脂(A)、白色顔料(B)、金属水酸化物(C)、無機充填材(D)の合計は100質量%である)。 - 前記金属水酸化物(C)は、水酸化マグネシウムおよび水酸化カルシウムのいずれかまたは双方である、請求項1に記載のポリエステル樹脂組成物。
- 前記ポリエステル樹脂(A)は、
テレフタル酸に由来する成分単位30〜100モル%、およびテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜70モル%を含むジカルボン酸に由来する成分単位(a1)と、
炭素原子数4〜20の脂環式炭化水素骨格を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位、または脂肪族ジアルコールに由来する成分単位を含むジアルコールに由来する成分単位(a2)と、
を含む、請求項1または請求項2に記載のポリエステル樹脂組成物。 - 前記ジアルコールに由来する成分単位(a2)は、シクロヘキサン骨格を有する脂環族ジアルコールに由来する成分単位を含む、請求項3に記載のポリエステル樹脂組成物。
- 前記ジアルコールに由来する成分単位(a2)は、1,4−シクロヘキサンジメタノールに由来する成分単位30〜100モル%、および前記脂肪族ジアルコールに由来する成分単位0〜70モル%を含む、請求項3または請求項4に記載のポリエステル樹脂組成物。
- 前記白色顔料(B)は、酸化チタンである、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のポリエステル樹脂組成物。
- 前記(A)、(B)、(C)および(D)の合計100質量%に対して、
ヒンダードアミン系の光安定剤(E)を0.01〜2質量%さらに含む、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のポリエステル樹脂組成物。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のポリエステル樹脂組成物を成形する工程を含む、反射板の製造方法。
- 基板上に請求項8に記載の方法で製造された反射板を成形してハウジング部を製造する工程、
前記製造されたハウジング部の内部に発光ダイオードを配置し、発光ダイオードと前記基板とを電気的に接続する工程、および
上記基板と接続された発光ダイオードを封止剤で封止する工程、を含む、
発光ダイオード(LED)素子の製造方法。
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