液晶聚酯树脂组合物 , 模制品和用于光学拾取器透镜的支 架 技术领域 本发明涉及一种适合用于诸如光学拾取器透镜 (optical pickup lenses) 的支架 (holder)， 底座 (base frame) 等光学拾取器构件 (optical pickup members) 的液晶聚酯 树脂组合物， 一种模制品和一种用于光学拾取器透镜的支架。
背景技术 至今， 响应于对这类光学拾取器构件的重量减少的需求， 尝试将拾取器构件的组 成材料从金属材料转变到树脂材料。 特别的， 在树脂材料中， 因为含混合的玻璃纤维的液晶 聚酯树脂组合物在机械性能、 可塑性、 尺寸精度、 耐热性和阻尼性能方面是优越的， 所以选 用其作为光学拾取器构件。
但是， 随着最近数字磁盘驱动系统 (digital disk drive sytem) 处理的信息的容 量和速度的增加， 对阻尼性能 (damping property) 的需求变得苛刻。作为就此的对策， 要 求将光学拾取器构件的次级谐振频率 (secondary resonance frequency) 转变到高频侧和 扩大增益 (gain) 的宽度， 也就是说， 光学拾取器构件的刚性增加 ( 谐振频率与比模量的半 幂成正比， 在 MD 方向和 TD 方向增加 )， 很明显， 常规的液晶聚酯树脂组合物不能响应于这个 需求。
作为适用于这些光学拾取器构件的液晶聚酯树脂组合物， 公开了一种由液晶 聚 酯 和 硼 酸 铝 晶 须 (whisker) 构 成 的 树 脂 组 合 物 ( 例 如， JP-A-11-80157)， 以及公开 了一种由液晶聚酯、 玻璃纤维和目的为减轻重量的中空球体组成的树脂组合物 ( 例如， JP-A-2004-143270)。
发明内容
但是， 由 JP-A-11-80157 中公开的液晶聚酯树脂组合物构成的模制品的比重大。 另外， 由 JP-A-2004-143270 中公开的液晶聚酯树脂组合物构成的模制品的比重小， 但是该 模制品的模量低。 因此， 在两种模制品中， 通过模量除以比重得到的值， 即比模量 (specific modulus) 不是足够高， 非常希望改善这个问题。
那么， 考虑到上述技术现状， 本发明的一个目的是提供一种可以增强模制品的比 模量的液晶聚酯树脂组合物， 一种模制品和一种用于光学拾取器透镜的支架。
为了达到这个目的， 本发明人作了认真的研究， 因此获得了一种液晶聚酯树脂组 合物， 其可以通过利用填料和液晶聚酯来提供具有增强的比模量结果的模制品。这个发现 现在已经导致本发明的完成。
换句话说， 本发明提供一种液晶聚酯树脂组合物， 包括 ：
15 至 30 重量份的云母填料 ； 和 8
5 至 20 重 量 份 的 具 有 10 Ωcm 或 更 大 的 体 积 电 阻 率 (specific volume resistance) 的碳纤维， 相对于 100 重量份的液晶聚酯。本发明也提供一种通过模制上述液晶聚酯树脂而形成的模制品。此外， 本发明提 供一种用于光学拾取器透镜的支架， 其包括这种模制品作为线圈架 (bobbin)。
按照本发明， 增强由液晶聚酯树脂组合物构成的模制品的比模量变得可能， 因为 所述液晶聚酯树脂组合物是通过以特定的比例在液晶聚酯中混合特定的填料形成的。
因此， 所述液晶聚酯树脂组合物变得极其有用， 特别是作为用于生产日益要求厚 度减少和形状复杂的如光学拾取器透镜的支架等光学拾取器透镜构件的材料。 附图说明
图 1 是显示本发明中的实施方案 1 的用于光学拾取器透镜的支架的应用状态的透 图 2 是显示用于测量实施例中薄壁的流长 (flow length) 的模具。视图 ； 和
具体实施方式
以下， 本发明将通过引用在本发明中可获得的实施方案来描述。
本发明可以提供的一个实施方案 ( 实施方案 1) 显示在图 1 中。 如图 1 所示， 实施方案 1 的光学拾取器透镜 (optical pickup lenses) 的支架 (holder)1 具有块形 (block-shaped) 线圈架 (bobbin)2。在线圈架 2 中， 垂直穿过线圈 架 形成具有圆截面的光导孔 (optical conduction hole)3， 以便在诸如蓝光磁盘 (blue-ray disk) 的光盘 7 上读 / 写数据时， 能够传导 (conduct) 激光， 以及透镜 5 放置在所述光导孔 3 的上开口。导线 (conducting wire)6 以包围光导孔 3 的方式缠绕线圈形式的线圈架 2 以 形成磁场。
这里， 线圈架 2 由模制品构成 (composed of)， 所述模制品通过熔融模制特殊的液 晶聚酯树脂组合物来形成。这种液晶聚酯树脂组合物含有 15 至 30 重量份的具有 40μm 或 更小的体积平均粒径和 6m2/g 或更小的比表面积的云母， 5 至 20 重量份的具有 108Ωcm 或更 大的体积电阻率 (specific volume resistance)( 体积电阻率 (volume resistivity) 以 及 30GPa 或更大的比模量 (specific modulus)( 通过将模量除以比重而获得的值 ) 的碳纤 维， 和 10 重量份或更少的的中空填料， 相对于 100 重量份的液晶聚酯。
本发明的液晶聚酯树脂组合物包括云母填料和碳纤维。
以下， 依次描述所述液晶聚酯树脂组合物的每种成分。
首先， 本发明中使用的液晶聚酯是被称为热致 (thermotropic) 液晶聚合物的聚 酯， 并且其优选通过聚合芳族羟基羧酸、 芳族二羧酸和芳族二醇来获得， 以及在 400℃或更 低的温度下形成显示光学各向异性 (optical anisotropy) 的熔体。
另外， 为了更容易地生产所述液晶聚酯， 一部分原料单体， 例如芳族羟基羧酸、 芳 族二羧酸和芳族二醇， 可以转化为成酯衍生物， 然后它们可以聚合。
所述成酯衍生物例如以下。在芳族羟基羧酸和芳族二羧酸 ( 其在其分子中具有 羧基 ) 的情况下， 成酯衍生物包括通过将羧基转化为高反应性的酸 - 卤基 (acid-halogen group) 或酸酐基 (acid anhydride group) 而获得的成酯衍生物， 以及通过将羧基转化为通 过酯交换来生产聚酯的酯而获得的成酯衍生物。在芳族羟基羧酸和芳族二醇 ( 其在其分子 上具有酚羟基 (phenolic hydroxy) 的情况下， 成酯衍生物包括通过将酚羟基转化为酯 ( 以
便通过酯交换来生产聚酯 ) 而获得的成酯衍生物。一种使用所述成酯衍生物来生产有利的 液晶聚酯的方法将在后面描述。
构成液晶聚酯的结构单元的特殊例子显示如下。
衍生自芳族羟基羧酸的结构单元 ：
在这些结构单元中， 选自卤素原子、 烷基和芳基的取代基可以取代芳环中的部分 衍生自芳族二羧酸的结构单元 ：氢原子。
在这些结构单元中， 选自卤素原子、 烷基和芳基的取代基可以取代芳环中的部分 衍生自芳族二醇的结构单元 ：氢原子。
在这些结构单元中， 选自卤素原子、 烷基和芳基的取代基可以取代芳环中的部分氢原子。 任选含在上述结构单元中的取代基将简短描述。卤素原子的实例包括氟原子、 氯 原子和溴原子。 烷基的实例包括具有约 1 至 4 个碳原子的低级烷基， 例如甲基、 乙基和丁基。 另外， 芳基的典型实例包括苯基。 但是， 由于如后所述， 液晶聚酯优选具有 360℃或更大的开 始流动温度 (flow beginning temperature)， 为了获得具有这样的开始流动温度的液晶聚 酯， 希望所述结构单元不具有这些取代基。
前面例示的液晶聚酯的结构单元的有利结合将详细描述。
作为液晶聚酯的结构单元的结合， 显示在如下段落 (a)、 (b)、 (c)、 (d)、 (e) 和 (f) ( 以下， 将称为段 (a) 至 (f)) 的结合是优选的。
(a) ： (A1)、 (B1) 和 / 或 (B2)、 和 (C1) 的结合
(b) ： (A1) 和 (A2) 的结合
(c) ： 通过在 (a) 中结构单元的结合中将一部分 (A1) 用 (A2) 来代替而获得的结合
(d) ： 通过在 (a) 中结构单元的结合中将一部分 (B1) 用 (B3) 来代替而获得的结合
(e) ： 通过在 (a) 中结构单元的结合中将一部分 (C1) 用 (C3) 来代替而获得的结合
(f) ： 通过在 (b) 中结构单元的结合中加入结构单元 (B1) 和 (C1) 而获得的结合
在上述显示在段 (a) 至 (f) 的结合中， 相对于所有结构单元的总量， 衍生自对羟基 苯甲酸的 (A1) 的结构单元比例优选为 30mol％或更大， 和更优选为 45mol％或更大。 当 (A1) 的摩尔比是这样时， 得到的液晶聚酯在诸如耐热性、 机械强度等性质之间达到极好的平衡。
此外， 如果液晶聚酯的分子链的线性 (linearity) 得到改善， 则开始流动温度增 加， 通过使用该事实， 在上述显示在段 (a) 至 (f) 的结构单元的结合中， 有可能生产具有有 利的开始流动温度， 即 360℃或更大的开始流动温度的液晶聚酯。更特别的是， 在 (B1) 和 (B2) 中， 由于 (B1) 改善了液晶聚酯分子的线性以及 (B2) 改善了 液晶聚酯分子的弯曲性能 ( 恶化线性 )， 开始流动温度可以通过改变 (B1) 和 (B2) 在共聚时的比例来调整。
在上述例示的液晶聚酯中， 所述 (a) 的液晶聚酯， 即具有衍生自对羟基苯甲酸的 结构单元 [(A1)]、 衍生自 4， 4- 二羟基联苯的结构单元 [(C1)]、 衍生自对苯二甲酸的结构单 元和 / 或衍生自间苯二甲酸的结构单元 [(B1) 和 / 或 (B2)] 的液晶聚酯是优选的。
此外， 在这种情况下， ((C1)/(A1)) 的摩尔比优选为 0.2 或更大和 1.0 或更小，
[(B1)+(B2)]/(C1) 的摩尔比优选为 0.9 或更大和 1.1 或更小， 以及 (B2)/(B1) 的摩尔比优选 为大于 0 和小于或等于 1， 更优选为大于 0 和小于或等于 0.3。
如上所述， 该液晶聚酯优选具有 360℃或更大的开始流动温度， 更优选具有 360℃ 或更大的开始流动温度， 更优选具有 360 ℃至 410 ℃的开始流动温度， 和特别优选具有 370℃至 400℃的开始流动温度。当该液晶聚酯的开始流动温度在这个范围内时， 液晶聚酯 本身的耐热性充分的显示， 以及通过使用该液晶聚酯树脂组合物而形成的模制品的耐焊接 性 (solder resistance) 变得极其高， 并且有可能在实际模制温度 (practical molding temperature) 下制备该模制品。此外， 这里提到的开始流动温度意味着这样的一个温度， 当通过使用配备有 1mm 内径和 10mm 长度的口模 (die) 的毛细管型流变仪从喷嘴以 4℃ / min 的升温速率在 9.8MPa(100kgf/cm2) 的压力下挤出所述液晶聚酯时， 在此温度下此时所 述液晶聚酯显示出 4800Pa·sec(48000 泊 ) 的熔融粘度。这种开始流动温度是表示所述 液晶聚酯的分子量的一种量度 ( 参见 Naoyuki Koide( 编辑 )， “Liquid Crystal Polymer Synthesis， Molding， and Application” ， 95-105 页， CMC， 1987 年 6 月 5 日出版 )， 其在本领 域中是公知的。
接下来， 将描述用于生产所述液晶聚酯的方法。 优 选 地， 所 述 液 晶 聚 酯 通 过 一 种 生 产 方 法 来 生 产， 该生产方法包括酰化 (acylation) 步骤， 在这个步骤中， 芳族二醇和芳族羟基羧酸的酚羟基被脂肪酸酐 ( 乙酸酐 等 ) 酰化来获得酰化产品 ( 酰化芳族二醇和酰化芳族羟基羧酸 )， 以及聚合步骤， 在这个步 骤中， 获得的酰化产品中的酰基与酰化芳族二羧酸和酰化芳族羟基羧酸的羧基发生聚合， 从而导致酯交换来制备液晶聚酯。
考虑到使用的芳族二醇和 / 或芳族羟基羧酸的量， 使用的例如乙酸酐的所述脂肪 酸酐的量优选为这些原料单体中酚羟基的总量的 1.0 至 1.2 倍摩尔量 (1.0 to 1.2 times by mole larger than a total amount of the phenolic hydroxyl groups in these raw material mononers)， 更优选为 1.0 至 1.15 倍摩尔量， 进一步更优选为 1.03 至 1.12 倍摩 尔量， 以及特别优选为 1.05 至 1.1 倍摩尔量。
在酰化步骤中芳族二醇和芳族羟基羧酸之间的酰化反应优选在 130 至 180℃实施 30 分钟至 20 小时， 和更优选在 140 至 160℃实施 1 至 5 小时。
接下来， 将描述聚合步骤， 在其中通过上述酰化步骤获得的所述酰化产品 ( 酰化 芳族二醇和酰化芳族羟基羧酸 ) 的酰基与所述酰化芳族二羧酸和所述酰化芳族羟基羧酸 的羧基通过在酰基与羧基之间的酯交换来聚合。此外， 所述芳族二羧酸可以在酰化步骤中 存在于反应系统中， 换句话说， 在酰化步骤中， 芳族二醇、 芳族羟基羧酸和芳族二羧酸可存 在于同一反应系统。 这个的原因是在芳族二羧酸中的羧基以及可任选被取代的取代基都完 全不会被脂肪酸酐影响。 因此， 可以使用将芳族二醇、 芳族羟基羧酸和芳族二羧酸与脂肪酸 酐装入同一个反应器来酰化它们的方式， 或可以使用先将芳族二醇和芳族羟基羧酸与脂肪 酸酐装入反应器来酰化它们， 然后将芳族二羧酸装入该反应器中的方式。从操作便利性方 面来考虑更优选前一种方式。
上述通过酯交换的聚合优选在以 0.1 至 50℃ /min 的升温速率在 130℃至 400℃的 温度下加热反应物来实施， 和更优选在以 0.3 至 5℃ /min 的升温速率在 150℃至 350℃的温 度下加热反应物来实施。
此外， 当实施酯交换时， 为了改变反应中的平衡， 根据 Le Chatelier-Braun’ s 定律 ( 动态平衡原则 )， 副产物脂肪酸 ( 乙酸等 ) 和未反应的脂肪酸酐 ( 乙酸酐等 ) 优选通过蒸 发从反应体系中馏出。此外， 与脂肪酸一起蒸发或升华的原料单体也可以通过回流一部分 蒸馏的脂肪酸， 使其返回反应器的方法来冷凝 (condense) 或逆升华 (reverse sublimate) 并返回到反应器。
酰化反应和酯交换可以通过使用间歇装置或连续装置来实施。 应用于本发明的液 晶聚酯可以通过使用任何反应装置 ( 反应器 ) 来制备。
此外， 在上述聚合步骤之后， 冷却和取出得到的液晶聚酯， 并且所述液晶聚酯可以 被研磨 (mill) 来提供粉末 (powder) 形式的液晶聚酯， 或者所述粉末形式的液晶聚酯可以 被粒化来提供颗粒 (pellet) 形式的液晶聚酯， 并且得到的固体形式 ( 粉末形式或颗粒形 式 ) 的液晶聚酯可以被加热来提供具有更高分子量的聚合物。象这样具有更高分子量的聚 合物的形成在本领域中被称为固相聚合 (solid phase polymerization)。固相聚合在形 成具有更高分子量的聚合物上特别有效， 并且， 通过形成具有更高分子量的聚合物， 获得具 有如上所述的有利开始流动温度的液晶聚酯变得容易。作为固相聚合的反应条件， 使用一 种方法， 在其中固体形式的液晶聚酯在惰性气体 ( 氮气 ) 的气氛下或在减压下被加热处理 1 至 20 小时。 在这种情况下， 使用的用于加热处理的装置的例子包括已知的干燥机 (dryer)、 反应机 (reacting machine)、 惰性烘箱 (inert oven)、 混合机 (mixingmachine) 和电炉 (electric furnace)。 本申请的液晶聚酯树脂组合物的另一种成分是云母填料。
所 述 云 母 填 料 由 云 母 (mica) 组 成， 所述云母是含有碱金属的铝硅酸盐 (alumino-silicate)。市场上有各种各样的可商业提供的填料用云母。在这些可商业提供 的云母中， 优选从所谓的白云母 (muscovite) 生产的云母。云母填料的例子包括从白云母 生产的云母填料， 和从金云母 (phlogopite) 生产的云母是商业上主要提供的。本发明中可 以使用任何云母填料。 但是， 当使用由金云母组成的云母填料时， 液晶聚酯树脂组合物的模 制加工性能趋于低下。结果是， 当使用包括这样的云母填料的组合物形成具有薄壁部分的 模制品时， 得到的模制品趋于具有翘曲 (warpage)。
云母填料优选具有体积平均粒径为 40μm 或更小的颗粒形状， 这可通过激光衍射 粒径分布分析仪来测定。所述云母填料更优选具有 25μm 或更小的体积平均粒径。当体积 平均粒径大于 40μm 时， 液晶聚酯树脂组合物的熔融流动性趋于降低， 可能很难获得具有 薄壁部分的模制品。
此外， 云母填料优选具有 6m2/g 或更小的比表面积 ( 通过 BET 方法测定 )， 和更优选 2 2 具有 4m /g 或更小的比表面积。当比表面积大于 6m /g 时， 粘附于云母表面的湿气量增加， 由于粘附湿气 (adhering moisture) 的影响， 液晶聚酯倾向于发生水解。因此， 液晶聚酯的 分解产物导致的诸如气泡 (blister) 等外观不规则 (appearance anomaly) 可能在所获得 的模制品中产生。 另外， 这里提到的粘附湿气通过加热和干燥方法湿气分析器来确认， 以及 云母的粘附湿气含量优选为 0.30wt％或更低， 和更优选为 0.25wt％或更低。
满足如上所述的合适的体积平均粒径和合适的比表面积的商业可提供的云母填 料的例子包括由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的 “AB-25S” 。
本发明的液晶聚酯树脂组合物优选含有 15 至 30 重量份， 更优选 15 至 25 重量份
的云母填料， 相对于 100 重量份的液晶聚酯。当云母填料的比例在上述范围内时， 优点是液 晶聚酯的降解 (decomposition) 被可靠的防止， 以及不会发生外观不规则。
在本发明的液晶聚酯组合物中， 也含有碳纤维作为另一种成分。
因为碳纤维由有机成分构成， 它比那些由无机成分构成的纤维填料具有更低的比 重， 因此， 通过使用该液晶聚酯树脂组合物而形成的模制品的重量可被减轻。 通过这样的减 轻重量， 例如当通过使用所述液晶聚酯树脂组合物来制备用于光学拾取器透镜的支架时， 可能改善用于光学拾取器透镜的支架的聚焦敏感性。
任何碳纤维可以用于本发明。碳纤维的例子包括基于沥青 (pitch) 的碳纤维、 基 于 PAN 的碳纤维和基于人造丝 (rayon) 的碳纤维。在其中， 基于沥青的碳纤维优选在本发 明中使用， 因为它具有最大的比模量。
碳纤维可以通过经历燃烧步骤来生产， 此时碳纤维的比模量和体积电阻率通过 燃烧条件来控制。例如， 用于光学拾取器透镜的支架要求具有电绝缘性， 它优选使用具有 8 8 10 Ωcm 或更大的体积电阻率的碳纤维。当所述体积电阻率小于 10 Ωcm 时， 由于局部高电 流导致的火花可能容易的发生， 从而导致线圈部分 ( 磁导线 (magnetic wire)) 的短路。
本发明使用的碳纤维优选具有 5 至 15μm 的平均纤维直径和 1 至 8mm 的平均纤维 长度， 和更优选具有 10 至 15μm 的平均纤维直径和 3 至 7mm 的平均纤维长度。当平均纤维 直径小于 5μm 或平均纤维长度小于 1mm 时， 它是不优选的， 因为通过使用所述液晶聚酯树 脂组合物形成的模制品的机械性能的各向异性 (anisotropy) 变大， 以及模制品的模量降 低。另一方面， 当平均纤维直径大于 15μm 或平均纤维长度大于 8mm 时， 它是不优选的， 因 为液晶聚酯树脂组合物的薄壁流动性恶化， 从而很难获得具有薄壁部分的模制品。
此外， 从增加光学拾取器构件的刚性的观点来看， 所述碳纤维优选具有 30GPa 或 更大的比模量。当比模量是 30GPa 或更大时， 因为它比那些通常用作纤维填料的玻璃纤维 大， 模制品的重量减轻和刚性增加可同时实现。 但是， 不总是优选使用具有非常大的比模量 值的碳纤维。这是因为随着模量的增加， 体积电阻率趋于降低。虽然所述比模量没有限制， 但它一般为 35Gpa 或更小。
本发明的液晶聚酯组合物优选含有 5 至 20 重量份， 和更优选 10 至 15 重量份的碳 纤维， 相对于 100 重量份的液晶聚酯。当碳纤维的量小于这个范围的量时， 通过使用所述液 晶聚酯树脂组合物形成的模制品的刚性变化很小， 以及没有获得高功能光学拾取器构件。 另一方面， 当碳纤维的量大于这个范围的量时， 它是不优选的， 因为所述液晶聚酯树脂组合 物的粒化性质和可模塑性劣化。
本发明的液晶聚酯组合物可以在云母填料等之外进一步包括中空填料作为任选 成分。优选使用中空填料， 以减轻液晶聚酯树脂组合物模制品的重量。例如， 当通过使用包 括 (composing) 中空填料的液晶聚酯树脂组合物制备光学拾取器透镜的支架时， 因为重量 减轻， 有可能改善所述用于光学拾取器透镜的支架的聚焦敏感性。
任何中空填料可在本发明中使用。 中空填料的例子包括 Shirasu 球 (balloon)、 玻 璃球 (glass balloon)、 陶瓷球 (ceramic balloon)、 有机树脂球 (organic resinballoon) 和富勒烯 (fullerene)。在这些中， 从可得性和很难被损坏的观点来看， 玻璃球是特别优选 的。
中空填料的体积平均粒径优选为 5 至 100μm， 更优选为 10 至 50μm， 和进一步更优选为 20 至 40μm。当中空填料的体积平均粒径太大时， 中空填料的强度趋于降低以及中 空填料本身易受破裂的损害。 另一方面， 当中空填料的平均粒径太小时， 由于它的表面积增 加， 有可能的是中空填料可能易受吸收湿气的损害， 并可能促进液晶聚酯在粒化时的水解。 2 中空填料的强度优选是 9800N/cm 或更大， 优选为 9800 至 17600N/cm2， 或更优选为 11800 至 2 17600N/cm 。
中空填料的体积空心率 (volume hollow ratio) 优选是 40 至 80％， 和更优选为 60 至 80％。另外， 这里提到的体积空心率 ( 单位 ： ％ ) 是通过下述公式计算的近似值。
( 体积空心率 ) ＝ 100×{(1-(σ1/σ2)}
在上述公式中， σ1 表示中空填料的真实比重， 和 σ2 表示中空填料的材料的比 重。
满足这样的合适的体积平均粒径、 强度和体积空心率的中空填料的特别例子包括 由 Sumitomo 3M Limited 生产的玻璃泡 (Glass Bubbles)“S60HS” ( 强度 12300N/cm2， 体 积平均粒径 27μm， 体积空心率 76％ )。
本发明的液晶聚酯组合物可以含有 10 重量份或更少的的中空填料， 相对于 100 重量份的液晶聚酯。当中空填料的量大于 10 重量份时， 通过使用液晶聚酯树脂组合物形成 的模制品的重量减轻， 但是所述模制品在刚性上趋于降低， 而这是不优选的。 为了获得所述液晶聚酯树脂组合物， 各种公知的方法可以用来实施各种成分 ( 液 晶聚酯、 云母填料、 碳纤维和中空填料 ) 的混合。各种公知方法的例子包括将各种成分单独 的加料到熔融混合机中去混合它们的方法， 和使用研钵、 亨舍尔 (Henschel) 混合机、 球磨 机或螺条搅拌器 (ribbon blender) 来预混合所有成分， 然后将得到的混合物加料到熔融混 合机中的方法。
在这些用于生产液晶聚酯树脂组合物的方法中， 在使用具有 360℃或更大的开始 流动温度的液晶聚酯作为成分时， 优选使用一种方法， 其中， 将液晶聚酯、 云母填料和碳纤 维放入熔融混合机中， 然后在该机器中充分的熔融混合， 在得到的混合物的熔融粘度达到 最低后， 混入中空填料， 目的是为了可靠的防止中空填料的破裂。因此， 当使用挤出熔融捏 合机时， 使用一种熔融捏合方法， 其中， 液晶聚酯、 云母填料和碳纤维从所述熔融捏合机的 上游侧进料， 中空填料从中游侧 ( 下游侧 ) 进料。
另外， 作为用于模制构成 (composing) 线圈架 2 的模制品的方法， 注射成型是特别 优选的， 其中容易制备具有薄壁部分的模制品。
下面将更详细地描述注射成型。作为一个参考， 模制温度优选设置在比所述液晶 聚酯的开始流动温度高 10 至 80℃的温度。当模制温度在这个范围内时， 所述液晶聚酯树 脂组合物发挥出杰出的熔融流动性， 和可以甚至在用于具有薄壁部分的光学拾取器透镜的 支架或用于具有复杂形状的光学拾取器透镜的支架中发挥出优良的成型性。此外， 对这样 的用于光学拾取器透镜的支架的重量减轻和费用减少的需求在增加， 以及支架结构趋于日 益变薄壁。根据所述液晶聚酯树脂组合物， 容易模制具有厚度为 0.1mm 至 1.5mm 的薄壁部 分的用于光学拾取器透镜的支架。另外， 当模制具有相对短的流长的用于光学拾取器透镜 的支架时， 有可能以高尺寸精确性来模制， 甚至在模制具有厚度为 0.05mm 至 0.15mm 的薄壁 部分的用于光学拾取器透镜的支架时。此外， 这样获得的模制品在由弯曲模量 (flexural modulus)(MD 方向 ) 和扭转模量 (torsional modulus)(TD 方向 ) 代表的刚性 (rigidity)
方面表现优秀， 并且没有削弱所述液晶聚酯杰出的耐热性。
由于用于光学拾取器透镜的支架 1 具有如上所述的结构， 由通过模制所述 液晶 聚酯树脂组合物而获得的模制品构成 (composed of) 的线圈架 2 是具有低比重的线圈架， 而这对线圈架 2 是实用的。例如， 有可能获得一种具有这种低比重的模制品， 以便根据 ASTM( 美国材料试验协会 )D792( 方法 A) 测定的比重在 1.30 至 1.55 的范围内， 以及所述模 制品具有足够高的弯曲模量和足够高的扭转模量， 这些提供了刚性的指标。 因此， 当所述模 制品用作用于光学拾取器透镜的支架 1 的线圈架 2 时， 它可以改善用于光学拾取器透镜的 支架 1 的阻尼性质 (damping property) 和可以改善激光的读取性能。因此， 所述模制品特 别合适作为用于日益需要厚度减小和形状复杂的光学拾取器透镜的支架 1 的线圈架 2。
本发明的液晶聚酯树脂组合物可以进一步包括一种或多种不同于所述液晶聚酯 的树脂， 不同于所述云母填料、 所述碳纤维和所述中空填料的填料， 添加剂等作为一种或多 种任选成分， 只要本发明的效果不被削弱。
这 样 的 其 他 树 脂 的 例 子 包 括 热 塑 性 树 脂， 例 如 聚 酰 胺、 聚 酯、 聚苯硫 (polyphenylene sulfide)、 聚醚酮、 聚碳酸酯、 聚苯醚 (polyphenylene oxide) 和它的改良 产品、 聚砜、 聚醚砜和聚醚酰亚胺 ； 和热固性树脂， 例如酚树脂 (phenolicresin)、 环氧树脂 和聚酰亚胺树脂。 这 样 的 其 他 填 料 的 例 子 包 括 无 机 纤 维 填 料， 例 如 玻 璃 纤 维、 碳 纤 维、 硅 灰 石 (wollastonite)、硼 酸 铝 晶 须 (aluminum borate whisker)、钛 酸 钾 晶 须 (potassiumtitanate whisker)、 氧化硅 - 氧化铝纤维和氧化铝纤维。这些填料可以单个使 用， 或者可以两种或多种结合使用。球形无机填料的例子包括玻璃珠、 氧化硅珠等。这样的 其他添加剂可以是本领域常用的那些， 其例子包括脱模促进剂， 比如氟树脂和金属皂 ； 着色 剂比如染料和颜料 ； 抗氧化剂 ； 热稳定剂 ； 紫外吸收剂 ； 抗静电剂 ； 和表面活性剂。另外， 可 以使用具有外部润滑效应的添加剂， 比如高级脂肪酸、 高级脂肪酸酯、 高级脂肪酸金属盐和 氟碳基表面活性剂。
虽然在如上实施方案 1 中已经描述了用于光学拾取器透镜的支架 1， 其中在线圈 架 2 中形成一个光导孔 3， 但是本发明也可应用到用于光学拾取器透镜的支架 1， 其中在线 圈架 2 中形成了两个或更多个光导孔 3。
另外， 虽然在上述实施方案 1 中， 使用通过模制液晶聚酯树脂组合物而获得的 模制品作为用于光学拾取器透镜的支架 1 的线圈架 2， 但是所述模制品也可应用于不是 用于光学拾取器透镜的支架 1 的线圈架 2 的目的 ( 例如， 底座 (baseframe)、 传动器本体 (actuator body))。
实施例
本发明通过下述实施例更详细地描述， 但不能理解为对本发明的范围的一种限 制。
实施例 1
在一个配备有搅拌器、 转矩计、 氮气进气管、 温度计和回流冷凝器的反应器中加入 830.7g(5.0mol) 对羟基苯甲酸， 465.5g(2.5mol)4， 4’ - 二羟基联苯， 394.6g(2.375mol) 对 苯二甲酸， 20.8g(0.125mol) 间苯二甲酸和 1153g(11.0mol) 乙酸酐。反应器中的气氛被氮 气充分的取代， 然后在氮气物流下经 15 分钟加热到 150℃， 在保持所述温度的情况下， 将混
合物回流 180 分钟。随后， 混合物经 2 小时 50 分钟被加热到 320℃， 同时蒸馏除去作为副 产物产生的乙酸和未反应的乙酸酐。反应完成后， 即， 发现扭矩增加， 取出反应器中的内容 物。 将得到的内容物冷却到室温， 通过粗磨机磨碎， 磨碎物质在氮气气氛下经一小时从室温 加热到 250℃， 经 5 小时从 250℃加热到 325℃， 并在 325℃保持 3 小时来实施固相聚合反应。 随后， 冷却反应物和取出得到的液晶聚酯。 这个液晶聚酯的开始流动温度是 380℃。 至于所 述液晶聚酯的结构单元的摩尔比， (C1)/(A1) ＝ 0.5， [(B1)+(B2)]/(C1) ＝ 1， 和 (B2)/(B1) ＝ 0.05。
另外， 所述液晶聚酯的开始流动温度通过下述方法测定。就是， 通过使用由 Shimadzu Corporation 制造的流量测试仪 “CFT-500 型” ， 将约 2g 液晶聚酯填入到配备有 1mm 内径和 10mm 长度的口模 (die) 的毛细管型流变仪。然后， 在从喷嘴以 4 ℃ /min 的升 2 温速率在 9.8MPa(100kgf/cm ) 的压力下挤出所述液晶聚酯时， 测量当所述液晶聚酯显示出 4800Pa·sec(48000 泊 ) 的熔融粘度时的温度， 这个温度被认为是开始流动温度。
在 100 重量份的液晶聚酯中， 混入 19.9 重量份的由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-25S” 和 7.9 重量份的由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223Y1” ( 平均纤维直径 13μm， 平均纤维长度 6mm， 体积电阻率 108Ωcm)， 然后通过使用由 IKEGAI Corporation 制造的双螺杆挤出机 “PCM-30” 和由 SHINKO SEIKI Co.， Ltd. 制造的 水封真空泵 “SW-25” ， 将得到的混合物在 390℃的料筒温度下粒化， 同时在真空排气口中对 挤出机脱气， 来获得颗粒形液晶聚酯树脂组合物。 然后， 模制所述液晶聚酯树脂组合物来获 得模制品。
实施例 2
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 23.1 重量份的由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-25S”和 18.2 重量份的由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223Y1” ， 然后通过如上述实施例 1 中相同的 过程生产液晶聚酯薄膜来获得模制品。
实施例 3
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 23.1 重量 份的由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-25S” ， 18.2 重量份的由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223Y1” 和 6.36 重量份的由 Sumitomo 3M Ltd. 生产的中 2 空填料 “玻璃泡 S60HS” ( 强度 12300N/cm ， 体积平均粒径 27μm， 体积空心率 76％ )， 然后通 过如上述实施例 1 中相同的程生产液晶聚酯薄膜来获得模制品。
实施例 4
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 19.9 重量 份的由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-21S” 和 7.9 重量份的由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223Y1” ， 然后通过如上述实施例 1 中相同的过程生产液晶 聚酯薄膜来获得模制品。
实施例 5
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 19.9 重量 份的由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-41S” 和 7.9 重量份的由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223Y1” ， 然后通过如上述实施例 1 中相同的过程生产液晶聚酯薄膜来获得模制品。
对比例 1
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 23.1 重量 份的由 YAMAGUCHI MICACo.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-25S” 和 18.2 重量份的由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223QG” ( 平均纤维直径 11μm， 平均纤维长度 6mm， 体积电 3 阻率 10 Ωcm)， 然后通过如上述实施例 1 中相同的过程生产液晶聚酯薄膜来获得模制品。
对比例 2
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 19.9 重 量 份 的 由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的 云母 填料 “AB-25S”和 22.7 重 量 份 的 由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223Y1” ， 然后试着通过如上述实施例 1 中相 同的过程来生产液晶聚酯薄膜， 但是因为树脂组合物的粒化性质差， 不能制备所述液晶聚 酯薄膜。
对比例 3
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 17.6 重量 份的由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-25S” ， 然后通过如上述实施例 1 中 相同的过程生产液晶聚酯薄膜来获得模制品。
对比例 4
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 17.6 重量 份的由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223Y1” ， 然后通过如上述实施例 1 中 相同的过程生产液晶聚酯薄膜来获得模制品。
对比例 5
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 17.6 重 量份的由 SHIKOKU CHEMICALS Corp. 生产的硼酸铝晶须 “Albolexy(ABY)” ( 平均纤维直径 0.8μm， 平均纤维长度 20μm)， 然后通过如上述实施例 1 中相同的过程生产液晶聚酯薄膜 来获得模制品。
对比例 6
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 19.9 重量 份的由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-25S” 和 7.9 重量份的由 SHIKOKU CHEMICALS Corp. 生产的硼酸铝晶须 “Albolexy(ABY)” ， 然后通过如上述实施例 1 中相同的 过程生产液晶聚酯薄膜来获得模制品。
对比例 7
在 100 重量份的如上述实施例 1 中相同的过程制备的液晶聚酯中， 混入 21.4 重量 份的由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “AB-25S” 和 21.4 重量份的由 Sumitomo 3MLtd. 生产的中空填料 “玻璃泡 S60HS” ， 然后通过如上述实施例 1 中相同的过程生产液晶 聚酯薄膜来获得模制品。
< 云母填料的性能 >
实施例 1 至 5 和对比例 1 至 3、 6 和 7 中使用的云母填料的体积平均粒径是通过使 用由 SYSMEX Corp. 制造的激光衍射粒径分布分析仪 “MASTERSIZER2000” 来测定的， 于是 “AB-25S” 的体积平均粒径为 21μm， “A-21S” 的体积平均 粒径为 19μm， “A-41S” 的体积平均粒径为 47μm。相同的云母填料的比表面积是通过使用由 MOUNTECH Co.， Ltd. 制造的 BET 表面积分析仪 “HMmodel-1208” 根据 ASTM D792 来测定的， 于是 “AB 25S” - 的 BET 表面 2 2 2 积为 4m /g， “A-21S” 的 BET 表面积为 11m /g， “A-41S” 的 BET 表面积为 3m /g。另外， 相同 的云母填料的湿气含量是通过使用由 A&D Co.， Ltd. 制造的加热和干燥方法湿气分析器来 测定的， 于是 “AB-25S” 的湿气含量为 0.21％， “A-21S” 的湿气含量为 0.50％， “A-41S” 的湿 气含量为 0.20％。
< 模制品比重的测定 >
将实施例 1 至 5 和对比例 1、 3 至 7 中的液晶聚酯树脂组合物根据 JISK7113 在料筒 温度为 400℃， 模制温度为 130℃和注射速率为 60％的模制条件下， 使用由 NISSEI PLASTIC INDUSTRIAL Co.， Ltd. 制造的注射成型机 “PS40E1ASE” ， 模制成哑铃形试样 ( 厚度为 0.5mm) No.1/No.2。然后， 根据 ASTM D792( 方法 A) 来测定这些试样的比重。测量结果显示在表 1 中。
另外， 由于对比例 2 的树脂组合物不能粒化， 其比重没有测量。
< 模制品体积电阻率的测定 >
将 实 施 例 1 至 5 和 对 比 例 1、 3 和 4 中的液晶聚酯树脂组合物在料筒温度 为 400 ℃， 模制温度为 130 ℃和注射速率为 60 ％的模制条件下， 使用由 NISSEIPLASTIC INDUSTRIAL Co.， Ltd. 制 造 的 注 射 成 型 机 “PS40E1ASE” ， 模 制 成 具 有 64mm×64mm 尺 寸 的 平 板 形 试 样 ( 厚 度 为 3mm)。 然 后， 使 用 由 DKK-TOA Corp. 制 造 的 超 绝 缘 测 试 仪 (ultra-insulationmeter)“SM-10E Model”来测定这些平板试样的体积电阻率 ( 单位 ： Ωcm)。测量结果显示在表 1 中。
另外， 没有测量对比例 2， 5 至 7 中的树脂组合物的体积电阻率。
< 模制品弯曲模量 (MD 方向 ) 的测定 >
将实施例 1 至 5 和对比例 1、 3 至 7 中的液晶聚酯树脂组合物根据 JISK7113 在料筒 温度为 400℃， 模制温度为 130℃和注射速率为 60％的模制条件下， 使用由 NISSEI PLASTIC INDUSTRIAL Co.， Ltd. 制造的注射成型机 “PS40E1ASE” ， 模制成哑铃形试样 ( 厚度为 0.5mm) No.1/No.2。然后， 根据 ASTM D790 来测定这些试样的弯曲模量 ( 单位 ： MPa)。测量结果显 示在表 1 中。
另外， 由于对比例 2 的树脂组合物不能粒化， 其弯曲模量没有测量。
< 模制品扭转模量 (TD 方向 ) 的测定 >
将实施例 1 至 5 和对比例 1、 3 至 7 中的液晶聚酯树脂组合物根据 JISK7113 在料筒 温度为 400℃， 模制温度为 130℃和注射速率为 80％的模制条件下， 使用由 NISSEI PLASTIC INDUSTRIAL Co.， Ltd. 制造的注射成型机 “PS40E 1ASE” ， 模制成哑铃形试样 ( 厚度为 0.5mm)No.1/No.2， 然后， 这些试样中的每一个都被切成具有 5mm×35mm 尺寸的条块。然后， 使用由 Rheometric Scientific F.E.Ltd. 制造的 “Dynamic Analyzer RDA-II” 在 23℃来 测定这些试样在 80Hz 的储存弹性模量 ( 扭转模量， 单位 ： MPa)。测量结果显示在表 1 中。
另外， 由于对比例 2 的树脂组合物不能粒化， 其扭转模量没有测量。
< 模制品比弯曲模量的计算 >
实施例 1 至 5 和对比例 1、 3 至 7 中的比弯曲模量 ( 单位 ： MPa) 是通过将弯曲模量 除以比重来计算的。计算结果显示在表 1 中。另外， 由于对比例 2 的弯曲模量和比重没有测量， 其比弯曲模量没有计算。
< 模制品比扭转模量的计算 >
实施例 1 至 5 和对比例 1、 3 至 7 中的比扭转模量 ( 单位 ： MPa) 是通过将扭转模量 除以比重来计算的。计算结果显示在表 1 中。
另外， 由于对比例 2 的扭转模量和比重没有测量， 其比弯曲模量没有计算。
将实施例 1， 4 和 5 中的液晶聚酯树脂组合物， 用图 2 所示的模具 ( 厚度为 0.3mm)， 在料筒温度为 390℃， 400℃或 410℃， 模制温度为 130℃和注射速率为 60％的模制条件下， 使用由 NISSEI PLASTIC INDUSTRIAL Co.， Ltd. 制造的注射成型机 “PS40E1ASE” 模制。然 后， 测量每个实施例获得的五个模制品的模腔部分 ( 一个模制品四个位置 ) 的长度。这些 长度 ( 一个模制品 4 个位置 ×5 个模制品 ) 的平均拿来作为薄壁的流长。测量结果显示在 表 1 中。
表1
在表 1 中， “LCP1” 表示液晶聚酯， “AB25S” 表示由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产 的云母填料 “AB-25S” “A21S” ， 表示由 YAMAGUCHI MICA Co.， Ltd. 生产的云母填料 “A-21S” ， “A41S”表 示 由 YAMAGUCHI MICACo.， Ltd. 生 产 的 云 母 填 料 “A-41S” ， “K223Y1”表 示 由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳纤维 “K223Y1” ， “S60HS” 表示由 Sumitomo 3M Ltd. 生产的中空填料 “玻璃泡 S60HS” ， “K223QG” 表示由 Mitsubishi Chemical Corp. 生产的碳 纤维 “K223QG” ， 以及 “ABY” 表示由 SHIKOKU CHEMICALS Corp. 生产的硼酸铝晶须 “Albolex Y(ABY)” 。此外， 在表 1 中的 “粒化性” 那一行中， 符号 “○” 表明粒化性好和符号 “×” 表明 粒化性不好。
< 模制品的电绝缘性和比刚性的计算 >
由于在用于光学拾取器透镜的支架上， 因为如上所述的磁场的产生， 线圈架需要 具有电绝缘性， 作为线圈架的一种材料， 模制品的电绝缘性是基于体积电阻率来评估的。 此 外， 模制品的比刚性 ( 通过将 MD 方向和 TD 方向的刚性除以比重而获得的值 ) 是基于比模 量 ( 比弯曲模量和比扭转模量 ) 来评估的。作为这些的结果， 发现对比例 1， 3 至 7 中的模 制品在电绝缘性或比刚性上有问题， 另一方面， 实施例 1 至 3 中的模制品显示极好的电绝缘 性和发挥高的比刚性。
简而言之， 从表 1 中明显的看出， 在对比例 1 中， 比重大到 1.56， 而体积电阻率小到 4 1×10 Ωcm。此外， 在对比例 3 中， 比重大到 1.53， 而比弯曲模量低到 15.1MPa， 和比扭转模 量低到 1.83MPa。在对比例 4 中， 比扭转模量显著地低到 1.36MPa。此外， 在对比例 5 中， 比 重大到 1.55， 而比弯曲模量低到 15.5MPa， 和比扭转模量显著地低到 0.84MPa。 此外， 在对比 例 6 中， 比重大到 1.57， 而比弯曲模量低到 14.8MPa， 和比扭转模量低到 1.66MPa。此外， 在 对比例 7 中， 比弯曲模量显著地低到 11.2MPa 和比扭转模量低到 1.74MPa。因此， 对比例 1， 3 至 7 中的模制品导致电绝缘性不足和比刚性降低。
另一方面， 在实施例 1 至 5 中， 比重低到 1.46 至 1.51， 而体积电阻率是 5×109Ωcm 或更大， 并且比弯曲模量高到 16.2 至 17.4MPa， 和比扭转模量高到 1.82 至 2.19MPa。因此， 在实施例 1 至 5 中， 电绝缘性是极好的， 并且即使比重小， 在 MD 方向和 TD 方向的刚性仍然 是高的。
另外， 对于实施例 1， 4 和 5， 这些实施例在将 19.9 重量份的云母填料和 7.9 重量份 的中空球混入到 1 重量份的 LCP 方面是相同的， 而在云母填料的种类方面各不相同， 在实施 例 1 和 4 中， 由于云母填料的体积平均粒径是 40μm 或更小， 薄壁流长大于实施例 5， 在实施 例 5 中云母填料的体积平均粒径大于 40μm， 即， 实施例 1 和 4 中的模制品在熔融流动性方 面是极好的。
除了诸如用于光学拾取器透镜的支架、 底座等光学拾取器构件以外， 本发明可广 泛应用于具有薄壁部分的模制品。