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【発明の名称】 ランプリフレクター用基材
【発明者】 【氏名】藤本 康治

【氏名】南条 貴裕
【要約】 【課題】軽量で高耐熱性であり、かつ寸法安定性に優れた熱可塑性樹脂組成物からなるランプリフレクター用基材を提供する。

【解決手段】比重１．２以下、１．８ＭＰａでの荷重たわみ温度が１２０℃以上で、かつ線膨張係数が下記式■を満足する熱可塑性樹脂組成物からなるランプリフレクター用基材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 比重 1.2以下、1.8MPaでの荷重たわみ温度が 120℃以上で、かつ線膨張係数が下記式■を満足する熱可塑性樹脂組成物からなるランプリフレクター用基材。
ＥTD／ＥMD≦ 1.5 ■ここで、ＥMDは樹脂の流れ方向の線膨張係数を表し、ＥTDは流れと直角方向の線膨張係数を表す。
【請求項２】 層状珪酸塩の珪酸塩層が熱可塑性樹脂中に分子レベルで分散された熱可塑性樹脂組成物であることを特徴とする請求項１記載のランプリフレクター用基材。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽量、高耐熱性で、かつ寸法安定性に優れた熱可塑性樹脂組成物からなるランプリフレクター用基材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】屋内及び屋外照明に用いられる各種ランプには、その照度向上のためにリフレクターを付ける場合が多いが、従来このリフレクター用基材には、ガラス繊維や無機フィラー等で強化したナイロン６樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂等の熱可塑性樹脂組成物が主として用いられてきた。一方、ガラス繊維等で強化した熱硬化性樹脂もまた採用されているが、成形加工性の観点からは熱可塑性樹脂組成物の方が優れている。
【０００３】このような樹脂製リフレクター用基材は、その使用環境や使用目的から耐熱性や強度特性が要求されるが、光の反射率を上げるために施されるアルミ蒸着に関連する性能もまた重要な特性である。しかし、従来用いられてきた樹脂製基材では、耐熱性と強度とを両立させるために多量のガラス繊維あるいは無機フィラーを充填する必要があり、重くなるという欠点があった。また、ガラス繊維等の繊維状強化材を用いた場合、成形に伴う強化材の配向のため、光源の近傍で用いられるランプリフレクター用基材に適用すると、熱膨張に異方性が生じる結果、蒸着膜が剥離しやすいという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点を解決するもので、軽量、高耐熱性で、加熱時の寸法変化の異方性が少ない熱可塑性樹脂組成物からなるランプリフレクター用基材を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に至ったものである。すなわち、本発明の要旨は次の通りである。
(1) 比重 1.2以下、1.8MPaでの荷重たわみ温度が 120℃以上で、かつ線膨張係数が下記式■を満足する熱可塑性樹脂組成物からなるランプリフレクター用基材。
ＥTD／ＥMD≦ 1.5 ■ここで、ＥMDは樹脂の流れ方向の線膨張係数を表し、ＥTDは流れと直角方向の線膨張係数を表す。
(2) 層状珪酸塩の珪酸塩層が熱可塑性樹脂中に分子レベルで分散された熱可塑性樹脂組成物であることを特徴とする上記(1) 記載のランプリフレクター用基材。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明する。
【０００７】本発明における熱可塑性樹脂組成物は、比重 1.2以下、1.8MPaでの荷重たわみ温度が 120℃以上で、かつ線膨張係数が前記式■を満足することが必要である。すなわち、本発明のランプリフレクター用基材は、軽量であると同時に耐熱性も必要であり、特に反射率の向上の目的で付与されるアルミ蒸着膜が、長期使用時にランプリフレクター用基材表面から剥離しないためには、この熱可塑性樹脂組成物の線膨張係数が前記式■を満たすことが必要である。式■の値が 1.5を超えると、実際の使用時に繰り返される加熱と冷却の過程でアルミ蒸着膜が剥離しやすいようになる。また、成形品の反りや変形も大きくなる。
【０００８】上記の熱可塑性樹脂組成物としては、熱可塑性樹脂中に層状珪酸塩の珪酸塩層が分子レベルで分散されたものが好適に使用できる。ここで珪酸塩層とは、層状珪酸塩を構成する基本単位であり、層状珪酸塩が劈開されることにより得られるものである。分子レベルで分散されるとは、層状珪酸塩が熱可塑性樹脂マトリクス中に分散する際に、それぞれが20Å以上の層間距離を保っている状態をいう。また、層間距離とは、前記珪酸塩層の重心間の距離を指し、分散されるとは、前記珪酸塩層の一枚一枚、もしくは平均的な重なりが５層以下の多層物が平行にあるいはランダムに、もしくは平行とランダムが混在した状態で、その50％以上が熱可塑性樹脂マトリクス中に塊を形成することなく存在している状態をいう。具体的には、熱可塑性樹脂組成物のペレットについて広角Ｘ線回折測定を行い、層状珪酸塩の厚み方向に起因するピークが消失していること、又はペレットから得られた超薄切片の透過型電子顕微鏡観察から確認することができる。
【０００９】熱可塑性樹脂としては、上記した層状珪酸塩の珪酸塩層を分子レベルで分散可能な樹脂であれば特に限定されるものではないが、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレートやポリエチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂等が好ましく、物性とコストとのバランスのとれたポリアミド樹脂がより好ましい。具体的には、ポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン46）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン66）の単独重合体もしくはこれらの共重合体又はこれらの混合体等が挙げられ、中でも好ましいのはナイロン６やナイロン66の単独重合体もしくはこれらの共重合体である。
【００１０】熱可塑性樹脂の相対粘度は特に限定されないが、例えばポリアミド樹脂を用いた場合には、溶媒として96重量％濃硫酸を用い、温度25℃、濃度１g/dlの条件で求めた値で、1.5 〜5.0 の範囲にあることが好ましく、2.0 〜3.5 の範囲のものが特に好ましい。この相対粘度が 1.5未満のものでは、ランプリフレクター用基材に加工した際の機械的強度が低下する。一方、この相対粘度が 5.0を超えるものでは、成形性が著しく低下する。また、ポリエステル樹脂やポリアセタール樹脂を用いた場合には、溶媒としてフェノール／テトラクロロエタン（重量比1/1)を用いた以外は、ポリアミド樹脂と同様である。
【００１１】本発明における層状珪酸塩としては、スメクタイト族（例えば、モンモリロナイト、バンデライト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト）、バーミキュライト族（例えば、バーミキュライト）、雲母族（例えば、フッ素雲母、白雲母、パラゴナイト金雲母、黒雲母、レピドナイト）、脆雲母族（例えば、マーガライト、クリントナイト、アナンダイト）、緑泥石族（例えば、ドンバサイト、スドーアイト、クッケアイト、クリノクロア、シャモナイト、ニマイト）、セピオライト等の含水イノケイ酸塩系鉱物等が挙げられるが、これらの中では、膨潤性フッ素雲母系鉱物（雲母の水酸基をフッ素で置換したもの、以下「フッ素雲母」という。）又はモンモリロナイトが、熱可塑性樹脂中における珪酸塩層の分散性の点で好ましい。
【００１２】前記フッ素雲母は、次式で示されるもので、容易に合成できるものである。
α（ＭＦ）・β（ａＭｇＦ2 ・ｂＭｇＯ）・γＳｉＯ2（式中、Ｍはナトリウム又はリチウムを表し、α、β、γ、ａ及びｂは各々計数を表し、0.1 ≦α≦2 、2 ≦β≦3.5 、3 ≦γ≦4 、0 ≦ａ≦1 、0 ≦ｂ≦1 、ａ＋ｂ＝１である。）
【００１３】また、上記のモンモリロナイトは、次式で示されるもので、天然に産出するものを精製することにより得ることができる。
Ｍa Ｓｉ4 （Ａｌ2-a Ｍｇa ）Ｏ10（ＯＨ）2 ・ｎＨ2 Ｏ（式中、Ｍはナトリウムのカチオンを表し、0.25≦ａ≦0.6 の範囲内にある。また、層間のイオン交換性カチオンと結合している水分子の数は、カチオン種や湿度等の条件に応じて変わりうるので、式中ではｎＨ2 Ｏで表した。）
【００１４】熱可塑性樹脂に配合される層状珪酸塩の割合は、比重 1.2以下で、1.8MPaにおける荷重たわみ温度が 120℃以上で、かつ線膨張係数が前記式■を満足する熱可塑性樹脂組成物にすることのできるものであれば特に限定はされないが、通常は、熱可塑性樹脂 100重量部に対して１〜10重量部とすることが好ましい。この配合量が１重量部未満では、耐熱性、弾性率、寸法安定性の向上効果が発現しにくい。一方、この配合量が10重量部を超えると、ランプリフレクター用基材の靱性が低下し脆くなる。
【００１５】本発明における熱可塑性樹脂組成物を得るには、例えばポリアミド樹脂をマトリクス樹脂とする場合には、所定量の上記層状珪酸塩の存在下、ポリアミド樹脂を形成するアミノカプロン酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸等のモノマーを重合すればよい。また、予め所定量の有機化合物を層間に挿入させて得られた有機処理層状珪酸塩を該マトリクス樹脂と溶融混練することによって得ることもできる。
【００１６】なお、熱可塑性樹脂組成物中には、その特性を大きく損なわない範囲で、顔料、離型剤、熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤、可塑剤等を添加することができる。これらは重合時、あるいは得られた熱可塑性樹脂組成物を溶融混練又は溶融成形する際に加えられる。
【００１７】本発明の熱可塑性樹脂組成物は、射出成形、押出成形、吹き込み成形等の熱溶融成形により、所望のランプリフレクター形状に成形することができ、特に射出成形による方法が好ましい。
【００１８】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例並びに比較例に用いた原料及び各物性値の測定法は、次の通りである。
【００１９】１．原料(a) フッ素雲母ボールミルにより平均粒径が４μm となるように粉砕したタルクに対し、平均粒径が同じく４μm の珪フッ化ナトリウムを全量の20重量％となるように混合し、これを磁製ルツボに入れ、電気炉にて 800℃で１時間加熱処理し、フッ素雲母を合成した。精製したフッ素雲母の粉末について、広角Ｘ線回折測定（リガク社製、RAD-rB型Ｘ線回折装置を使用）を行った結果、原料タルクのｃ軸方向の厚み 9.2Åに対するピークは消失し、フッ素雲母の生成を示す12〜16Åに対応するピークが認められた。
(b) モンモリロナイト山形県産の天然モンモリロナイトを水ひ処理により生成したクニミネ工業社製の高純度モンモリロナイト「クニピア−Ｆ」を用いた。
(c) ポリアミド樹脂組成物（PA-1）
ε−カプロラクタム10kgに対して、１kgの水と400gのフッ素雲母（平均粒子径：４μm ）とを添加し、これを内容積30リットルのオートクレーブに入れ、260℃に加熱し、内圧が15kg/cm2になるまで上昇させた。その後徐々に水蒸気を放出しつつ、圧力15kg/cm2、温度 260℃に保持したまま２時間重合した後、１時間かけて常圧まで放圧し、さらに40分間重合した。重合が終了した時点で、上記の反応生成物をストランド状に払い出し、冷却、固化後、切断してポリアミド樹脂組成物からなるペレットを得た。次いで、このペレットを95℃の熱水で８時間精練を行った後、真空乾燥した。得られたポリアミド樹脂組成物は、珪酸塩層を 4.4重量％含有し、相対粘度が2.5 であった。また、このポリアミド樹脂組成物のペレットについて広角Ｘ線回折測定を行ったところ、フッ素雲母の厚み方向のピークは完全に消失しており、ポリアミド樹脂中にフッ素雲母が分子レベルで分散されていることが分かった。
(d) ポリアミド樹脂組成物（PA-2）
平均粒子径が４μm であるフッ素雲母400gを、予めε−カプロラクタム 16g、水10kg及び85重量％リン酸水溶液 16.1gを混合して得た溶液中に加え、80℃に保持下、ホモジナイザを用いて60分間攪拌し、有機処理されたフッ素雲母（以下、「有機化雲母」という。）を含む混合液を得た。この有機化雲母はブフナー漏斗を用いて濾過／水洗を繰り返すことにより回収し、その後乾燥し、粉砕した。この有機化雲母400gを、ナイロン６樹脂（ユニチカ社製、A1030BRL）ペレットと混合後、二軸押出機（池貝鉄工社製、PCM-30型）を用い、シリンダ温度 260℃で溶融混練し、次いでストランド状に払い出し、冷却、固化後、切断してポリアミド樹脂組成物のペレットを得た。次いで、このペレットを95℃の熱水で８時間精練を行った後、真空乾燥した。得られたポリアミド樹脂組成物は、珪酸塩層を 4.0重量％含有し、相対粘度が2.5 であった。また、このポリアミド樹脂組成物のペレットについて広角Ｘ線回折測定を行ったところ、フッ素雲母の厚み方向のピークは完全に消失しており、ポリアミド樹脂中にフッ素雲母が分子レベルで分散されていることが分かった。
(e) ポリアミド樹脂組成物（PA-3）
平均粒子径が１μm であるモンモリロナイトを用いた他は、上記(c) と同様にしてポリアミド樹脂組成物のペレットを得た。得られたポリアミド樹脂組成物は、珪酸塩層を 4.3重量％含有し、相対粘度が2.5 であった。また、このポリアミド樹脂組成物のペレットについて広角Ｘ線回折測定を行ったところ、モンモリロナイトの厚み方向のピークは完全に消失しており、ポリアミド樹脂中にモンモリロナイトが分子レベルで分散されていることが分かった。
(f) ガラス繊維強化ナイロン６（PA6G）
ユニチカ社製、A1030GFL(g) 無機質充填ナイロン６（PA6I）
ユニチカ社製、A3130【００２０】２．測定法(A) 比重ASTM-D790 の曲げ試験片を用いて、ASTM-D792 に基づき水中置換法により測定した。
(B) 曲げ弾性率ASTM-D790 に基づいて測定した。
(C) 荷重たわみ温度ASTM-D648 に基づいて、荷重1.8MPaで測定した。
(D) 線膨張係数ASTM-D790 の曲げ試験片から切り出した幅３mm、長さ12.7mmの角柱を用いて、樹脂の流れ方向及び流れと直角方向の線膨張係数（10-5/K）を測定した。なお、サンプルは加熱炉内で25〜220 ℃まで加熱し、30〜200 ℃間のサンプル長の変化から線膨張係数を求めた。
【００２１】実施例１ポリアミド樹脂組成物（PA-1）を、シリンダ温度 260℃、金型温度70℃、射出時間５秒の条件下、射出成形機（東芝機械製、IS-80G）を用いて射出成形し、厚み 3.2mmの試験片を作成し、これを用いて比重、曲げ弾性率、荷重たわみ温度及びＥTD／ＥMDをそれぞれ評価した。
【００２２】実施例２ポリアミド樹脂組成物（PA-1）の代わりに、PA-2を用いた他は実施例１と同様にして試験片を作成し、それぞれ試験に供した。
【００２３】実施例３ポリアミド樹脂組成物（PA-1）の代わりに、PA-3を用いた他は実施例１と同様にして試験片を作成し、それぞれ試験に供した。
【００２４】比較例１ポリアミド樹脂組成物（PA-1）の代わりにPA6Gを用い、成形時の冷却時間を10秒にした他は、実施例１と同様にして試験片を作成し、それぞれ試験に供した。
【００２５】比較例２ポリアミド樹脂組成物（PA-1）の代わりにPA6Iを用い、成形時の冷却時間を10秒にした他は、実施例１と同様にして試験片を作成し、それぞれ試験に供した。
【００２６】実施例１〜３及び比較例１〜２における結果をまとめて表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】実施例１〜３において用いたポリアミド樹脂組成物はいずれも、成形性に優れ、軽量、高耐熱性であり、かつ高い寸法安定性を具備したものであり、ランプリフレクター用基材として好適に利用できるものであった。一方、比較例１〜２において用いたポリアミド樹脂組成物は、いずれも強化材の添加量が多かったため重く、特に比較例１においては寸法安定性にも劣るものであった。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、軽量で高耐熱性であり、かつ加熱時の寸法変化の異方性が少ない熱可塑性樹脂組成物からなるランプリフレクター用基材を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００４５０３
【氏名又は名称】ユニチカ株式会社
【出願日】 平成１１年５月１２日（１９９９．５．１２）
【代理人】
【公開番号】 特開２０００−３２２９１９（Ｐ２０００−３２２９１９Ａ）
【公開日】 平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４）
【出願番号】 特願平１１−１３１２４３