LCP的特征

SUMIKASUPER LCP是工程塑料中有最高耐热性的熔融液晶性全芳香性聚酯(Thermotropic Liquid Crystalline Polyester),具有下列的基本构造。是常为所知的液晶聚合物的一种。

液晶聚合物如名字表示的那样具有在熔融状态变成液晶状态的特征。因此在偏光显微镜下可观察到液晶聚合物加热熔融时透光性大幅增加的现象。通常的聚合物是观测不到这种特殊现象。

基于液晶性的特性→分子取向的效果
基于全芳香族性的特性
长处
短处
■高耐热性(高DTUL,耐热老化性)
■耐焊锡性
■难燃性
■低吸水性
■耐化学药品性
■高强度,高刚性
■低粘度,高流动性
■低收缩率,低线膨胀系数(流动方向)
■快速固化,低毛边性
■各向异性(强度,收缩)
■低熔接强度


LCP的耐热性

分解开始温度
SUMIKASUPER LCP具有很高的热稳定性。
通过TGA(热重量分析)分析(图1、表1)可以知道,在氮气中约在450℃左右开始分解,具有高分解开始温度,而且500℃时重量仅减少1%,由此可知SUMIKASUPER LCP具有优良的热稳定性。

测量仪器: 岛津制作所TG50型
升温速度: 10℃/min
气氛: 氮气

负荷弯曲温度
SUMIKASUPER LCP各等级的负荷弯曲温度大致如下。
E5000系列:330~360℃
E4000系列:310~320℃
E6000系列:270~290℃
E6000HF系列:250~280℃
E7000系列:240~250℃

长期耐热性
SUMIKASUPER LCP具有出色的长期耐热性。
■UL温度指数
SUMIKASUPER LCP的相对温度指数(UL746B)如下表2所示。

■耐热老化性(260℃空气中)
SUMIKASUPER LCP在260℃空气中的强度保持性能如图2所示。

负荷弯曲温度与长期使用可能温度
SUMIKASUPER LCP的负荷弯曲温度和长期使用可能温度有很好的平衡性。


耐焊锡性
SUMIKASUPER LCP在耐热工程塑料中拥有最高的耐焊锡性。


试样尺寸:JIS K71131(1/2)号哑铃×1.2t,焊锡:H60A(suzu60%,铅40%)
* 图中的数字表示产生变形的临界秒数(>60表示60秒浸泡也不产生变形)
但是,根据成型条件的不同,在上述的变形温度以下也会有气泡问题。

LCP的机械特性
特征和等级构成
物性
射出成型/2次加工
用途


成型品的壁厚依赖性
SUMIKASUPER LCP分子在熔融态下受剪切力作用易取向。成型品越薄,含取向结构的表皮层所占比例就越高,单位横截面积的强度也越高。
表1为SUMIKASUPER LCP的薄壁特性

物性的各向异性
表2为SUMIKASUPER LCP的各向异性。
由表2可知流体流动方向(MD)和垂直流动方向(TD)的值有很大不同。设计成型用模具时需充分考虑浇口等的位置。
成型收缩率试样:
弯曲物性试样:
射出成型机: 64×64×3mmt 1mmt 胶卷门
13w×3t×64Lmm,弯曲墩距间距离:40mm
日精树脂工业 PS40E5ASE

熔接强度
通常液晶聚合物因为固化速度很快,各向异性大,有使熔接强度变低的倾向。(图3)。恰当的金属模具的设计很重要。

弯曲弹性率的温度依赖性
SUMIKASUPER LCP之类的液晶聚合物,通常不会象结晶聚合物或无规聚合物一样在玻璃化温度点发生弹性模量急剧降低,而是随着温度的上升缓慢下降。SUMIKASUPER LCP的各系列产品在250℃时仍然具有实用的弹性模量。在耐热工程塑料中也属于高位产品。(图4)
另外,对成型品进行热处理时,表皮结构将更加坚固,弹性模量也会进一步提高。并且强度,热变形温度,抗蠕变性能也具有增强趋势。

可再生性
SUMIKASUPER LCP即使在30%再利用情况下,和初期相比,强度仅有少量降低。再生次数超过3次以后强度不再变化,此时强度保持率达到90%以上。同时收缩率也几乎不发生变化。如果再生品的利用率超过30%请咨询弊公司。

LCP的难燃性

SUMIKASUPER LCP有着出色的难燃性,不含有阻燃剂,燃烧产物主要是二氧化碳和水。
● UL规格
SUMIKASUPER LCP各系列均被认证为V-0(0.3mmt)级别。
UL文件No.E54705
● 临界氧指数
SUMIKASUPER LCP在工程塑料中有最高的临界氧指数(LOI)。

LCP的电气特性
特征和等级构成
物性
射出成型/2次加工
用途

SUMIKASUPER LCP的介电常数和介电损耗因子对温度和频率的依赖性较小而且比较稳定。但其绝对值比其他的工程塑料高。即在高频时具有放热量增大的趋势。但由于其负荷弯曲温度较高,不会对实际应用产生影响。而且该液晶聚合物在千兆赫兹高频范围内介电常数较低。

其他特性

成型品的气体产生量
SUMIKASUPER LCP的成型品经加热处理后产生的气体量很少(图21)

分析装置:
试样预处理条件: Head space gaschromatograph
120℃,20hr加热

吸水率
SUMIKASUPER LCP吸水率很低,约为0.02%。
而且,在水中长时间放置后,几乎不发生尺寸变化。 (图3)

耐化学药品性
下表列出了SUMIKASUPER LCP的一些耐化学药品性数据。SUMIKASUPER LCP在高温下也不会因油类的影响而膨胀和老化,具有出色的耐化学药品性。但在实际应用时,需对成型品进行现场评估。。

表1 耐化学药品性

药品名 条件 SUMIKASUPER LCP
温度(℃) 时间 评估
盐酸20% 50 30日 ○
硫酸20% 50 30日 ○
硝酸40% 50 30日 ○
冰醋酸 50 30日 ○
氢氧化钠10% 50 30日 ×
氨水10% 50 30日 ×
丙酮 回流 100hr ○
丁酮 回流 100hr ○
三氯乙烷 回流 100hr ○
二氯乙烷 回流 100hr ○
甲苯 回流 100hr ○
甲醇 回流 100hr ○
乙醇 回流 100hr ○
醋酸乙酯 回流 100hr ○
二甲基酰胺 回流 100hr ×
汽油 室温 30日 ○
发动机油 120 2000hr ○
齿轮油 120 2000hr ○
评估○:
×: 拉伸强度降低小于5%,重量的变化2%以下
有上述变化的

耐热水性
在80℃的热水中,浸泡2000小时后仍有实用强度。但在120℃以上的水蒸气中由于分解导致树脂强度降低而不能使用。

电子零部件

SUMIKASUPER LCP的等级选定指南
下表表示SUMIKASUPER LCP的主要等级构成。选择液晶树脂的等级时,请首先从所需的耐热性来考虑选择哪个系列的产品。
● 标准等级的E6000·E6000HF系列,同时具有电子零件表面安装(SMT)时所需的耐热性和可类比于通用工程塑料的成型加工性,用途广泛。
● E5000和E4000系列,不仅耐热性高,而且所需成型温度也高,故需把成型机调到高温以及对成型机频繁维护。因此只限于高温浸焊(>350℃)等高耐热要求时使用。另外,当准备采用这些等级时,请咨询弊公司后选择产品系列。
● E7000系列适用于线圈封口等低粘度,高流动性的应用。
组成物的选择方法
● 薄壁小型零件可采用粉碎GF(粉碎玻璃纤维)产品,例如E6008或E6006等系列。
● 对强度要求高的成型品可采用使用切断玻璃纤维(长纤维)的产品,例如E6006L和E6006LHF等包含L的系列产品。
● 要求低翘曲、低各向异性时请选用使用了无机填充物和玻璃纤维的E6810、E6807LHF等系列产品。
● 要求超高强度的情况,请选择使用了碳纤维以及须晶强化的E6406和E6606系列。


针对其他的特定用途,我们准备了其他的等级选择指南。请参照以下链接:
●连接器等级选定指南
●光学读存头线圈等级选定指南
●线圈等级选定指南

表1 SUMIKASUPER LCP的主要等级构成

E5000系列 E4000系列 E6000系列 E6000HF系列 E7000系列
耐热要求

特征 特殊超高耐热
耐浸焊
耐高温回流
200℃以上热时刚性 超高耐热
耐高温回流
200℃以上热时刚性 高耐热
耐回流
通用等级 高耐热
耐回流
高流动等级
连接器用 耐热
耐回流
高流动等级
封口成型用
标准成型温度(℃)
400
380
350
350
320
薄壁·小型


粉碎GF
E5008
E52008
E4006
E4008
E4009
E6006
E6008
E6008MR
(易脱模 型)

E7008
高强度

切断GF
E5002L
E5006L
E5008L
E4006L
E4008L
E6006L

E7006L
低翘曲
各向异性小
同时使用GF和无机填充物
E6810MR
E6807LHF
E6808LHF


超高强度
碳纤维
须晶
E6406
E6606


连接器应用等级选定指南

所需材料特性
LSI印刷电路板及连接电路板和电缆、电路板、电路板连接器等随着近年来电器产品的轻型化高性能化同时也向小型化多极化发展。并且,电路板的安装方法正在向采用240~260℃高温环境中熔接的“表面安装方式”(SMT:Surface Mount Technology)转换。因此,具有精密成型性能和出色耐热性的LCP被大量采用。
但是,LCP具有各向异性大的缺点。使用LCP的连接器在射出成型制造时,由于树脂在流动方向(MD:Machine Direction)和垂直流体流动方向(TD:Transverse Direction)收缩率不同而造成成型品“翘曲”,这在SMT的工序中,会导致焊接不良。(图1)
图1 由于连接器的翘曲而产生的焊接不良

LCP是有各向异性的树脂,在没有使用填充材的状态下很难直接使用。为了缓解各向异性,可加入玻璃纤维和无机填充物等填充材。通常的树脂加入玻璃纤维等填充物后各向异性变大,但LCP树脂却恰恰相反,加入填充物后各向异性可以被缓解
连接器应用等级选择指南
这里推荐的LCP都含有玻璃纤维和无机填充物等填充材。在选择这些等级时需要注意的是,根据连接器的形状不同(特别是成型品的壁厚)所适合的等级也不同。
选定例子如图2所示。
●比较厚长的DIMM插槽:E6006LHF、E6006LMR
●平板状多极的PGA插槽:E6807LHF、E6808LHF
●平板状无孔的PCMCIA,memory card等卡式连接器:E6810MR
●低背薄壁的Board to Board连接器:E6008、E6808THF、E6808GHF

■普通物性
表2表示本公司标准等级的物性。表中的翘曲量是用本公司设计的金属模具所做的评估,与实际的翘曲量有差异(可和我公司原系列产品比较)。

E6000系列,属于日本的出口限制物品。
E6000HF系列,不属于日本的出口限制物品。

各等级的翘曲特性
●长尺连接器的翘曲量的测量方法
用图3所示的成型品测量了翘曲量。结果如图5

●圆盘的翘曲量的测量方法
用图3所示的成型品测量了翘曲量。结果如图6

●IR回流前后长尺连接器和圆盘翘曲量
IR回流曲线如图7所示。
IR回流前后的长尺连接器以及圆盘翘曲量分别如图9图10所示。各成型品的翘曲量,如上所述。

成型条件
光学读存头线圈用途的等级选定指南

所谓光学读存头线圈
光学读存头线圈,是CD机和个人电脑用CD-ROM,DVD-ROM等光盘的读取装置,音乐用MD,CD-R/RW,记录用DVD等的光盘的读取/写入装置(光驱·刻录机)的主要零部件。SUMIKASUPER LCP在该部件的生产中被大量使用。
材料所需特性
光驱通过激光照射刻在光盘上以μm(1/1000mm)为单位的小沟读取/写入信息。当读存信息时,聚焦棱镜必须在磁力作用下高速转动,以保证将激光束聚焦到高速转动光盘上的合适位置。为使之产生磁力,使用了线圈。如上所述,光学读存头线圈具有下图所示的在线圈上安装了透镜的构造,别名为“透镜支架”。

光学读存头线圈所需特性如下表所示。SUMIKASUPER LCP满足以下特性,是制造光学读存头线圈合适的材料。

要求 根据左边所述要求的理由 SUMIKASUPER LCP的特性
小型·轻量 通过微少电力即可移动线圈,实现省电力和高感度 ●比重轻
●具有能精密成型的成型性
能正确读取信号 当动作频率在20kHz以下时,由于产生共振无法读取信号。使用比重轻并且刚性高的材料能提高共振频率。
● 高刚性(在0.5mm厚的翘曲弹性率=约30GPa)
● 比重轻
廉价 用射出成型能大量生产。
由于在组装工序中能够采用浸焊(350-400℃/数秒)工艺,无需金属端子插入的操作。 ●具有能精密成型的成型性
●耐浸焊

SUMIKASUPER LCP光学读存头线圈用等级
SUMIKASUPER LCP系列产品中,满足上述要求特性的等级如下所示

标准等级的E5006L是最适合读存头线圈的产品。E5002L系列虽然具有比重低高性能的特点适合读存头线圈应用,不过
●LCP具有各向异性大的缺点,导致成型品的尺寸精度不容易保证。
●由于填料少(仅填充切断玻璃纤维10%),成型机内容易产生滞留碳化物。
(成型机的解体保养频率比E5006L高,生产性低)
●成型条件苛刻,管理困难
因为上述问题,请尽可能选择E5006L系列。仅在E5006L系列无法满足性能时采用E5002L系列。对CD-DA(音响用)及低转速CD-ROM等低造价产品推荐使用E5008L系列。

线圈应用等级选定指南

线圈的构造和对材料的要求特性
线圈是用电线卷绕的圆形或多角形的筒状物。主要材料是绝缘树脂。端子部分主要使用金属,金属和树脂并用造成制造成本上升。因此,开发了树脂一体型的树脂端子线圈。


为了让导线通电,需要剥除端子部分缠绕导线的终端覆材(氨基钾酸脂等)。覆材剥除通常采用高温(300~400℃)浸焊的方式。
当采用金属端子,浸焊时不会传热到线圈部分,因此可以采用耐热性较差的树脂材料。而采用树脂端子时,为了防止端子熔化或变形,就需要采用耐热性高的树脂。不过,随着近年来电器用品的轻型化小型化,线圈也朝小型化方向发展。即使采用金属端子,由于端子变短,容易传热到树脂部分,也要求树脂具有更高的耐热性。
因此,用于线圈的树脂不仅需要具有高耐热性((300℃~400℃×数秒),而且随着轻型小型化的发展精密成型的重要性也越来越高。另外从环境保护角度出发,热可塑性树脂受到更多的关注,因此LCP作为适合线圈的材料受到广泛应用。
线圈应用等级选定指南
对树脂端子线圈的应用,需要选择超耐热等级的E5000系列。对金属端子,虽然也可选用E5000系列,但易发生耐热性过高的可能。E5000系列虽然在短时间内的耐热性很好,但是需要400℃的高温成型温度,并容易发生树脂在射出成型机内滞留老化等问题。和E4000、E6000系列相比,使用E5000时成型机和模具的维护频率更高。
因此,请确认线圈所需耐热温度,如果可能请选择E4000,最好使用E6000系列。

线圈种类 推荐等级
树脂端子线圈 E5000系列(E5008L,E5008等)
金属端子线圈(小型) E5000系列(E5008L,E5008等)
E4000系列(E4008L,E4006L,E4008等)
金属端子线圈(中大型) E5000系列(E5008L,E5008等)
E4000系列(E4008L,E4006L,E4008等)
E6000系列(E6006L,E5998等)