JP2023535478A - レーザーダイレクトストラクチャリングのための熱可塑性組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、a)20~90重量%の熱可塑性樹脂と、b)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、c)任意選択的に、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子と、d)0.1~5.0重量%の酸変性ポリマーと、を含む熱可塑性組成物に関し、この場合、b)は、b1)導電性金属酸化物であって、導電性金属酸化物は、5×103Ω・cm以下の抵抗率を有し、少なくとも周期律表のn族の金属とn+1族の金属を含み、nは、3~13の整数である導電性金属酸化物、及び/又はb2)チタン酸銅カルシウムを含む。
Description
本発明は、レーザーダイレクトストラクチャリング(laser direct structuring)プロセスでの使用に適した熱可塑性組成物に関する。本発明はまた、、組成物を含む成形部品に関する。本発明はまた、レーザー照射とその後の金属化によって導電性トラックを成形部品に設けることによって回路担体を作製するプロセス、及びこれにより得られることができる回路担体に関する。
近年、スマートフォンなどの携帯電話の発展に伴い、携帯電話内部のアンテナの製造方法について多くの検討がなされている。特に、携帯電話内部のアンテナを立体的に設計したいという必要性がある。このような立体アンテナを形成する方法として、レーザーダイレクトストラクチャリング(以下、「LDS」と称することがある)が知られている。LDSは、典型的にはLDS添加剤を含む樹脂成形品の表面にレーザーを照射し、これによりレーザーが照射された部分のみを活性化させ、次いで活性化した部分に金属を付着させてメッキ層を形成する技術である。この技術の望ましい特徴は、接着剤などを使用せずに、アンテナなどの金属構造物を樹脂基材の表面に直接作製できることである。
スマートフォンの開発により、アンテナを作製するための材料の高い誘電率(DC)が要求されるようになってきた。DCが高いと、アンテナのサイズを小さくすることができる。現在の従来技術の材料は、高いDCを有するLDS材料をいまだ提供していない。特に、ポリカーボネート系組成物は、比較的低いDCを有する。
米国特許出願公開第2009/0292051号明細書は、10~90重量%の熱可塑性系樹脂と、0.1~30重量%のレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、10~80重量%のセラミック充填剤とを含む熱可塑性組成物を開示している。米国特許出願公開第2009/0292051号明細書によれば、LDS添加剤は、誘電率を高めるのに役立ち、従って、組成物の誘電率と同じレベルを達成するのに必要なセラミック充填剤が少なくなる。LDS添加剤は、重金属混合酸化物スピネル又は銅塩である。実施例で使用されるセラミック充填剤は、39/21の比のBaTiO3とTiO2の混合物である。実施例では、熱可塑性系樹脂は、ポリ(アセレンエーテル)、PA66、PPA又はPPOである。
LDS組成物の最も重要な特性の1つは、メッキ性である。欧州特許第2998361B1号明細書は、少なくとも2種類の金属を含み、又5×103Ω・cm以下の抵抗率を有する導電性酸化物を含む新しいLDS添加剤を記載しており、この場合、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤は、周期律表の、nは3~13の整数である少なくともn族の金属、及びn+1族の金属を含む。導電性酸化物は、メッキ性が高いことが見出された。
もう1つの重要な必要性は、ポリマー分解の防止である。国際公開第2009/024496号パンフレットでは、Mwの減少によって示されるように、LDS添加剤が、芳香族ポリカーボネートを分解し、その結果、MFIが大幅に増加し、衝撃強度が著しく低下することが示されている。国際公開第2009/024496号パンフレットでは、ゴム状ポリマーの使用により分解を防止することにより、この問題を解決する。
従って、ポリマーの分解が防止された高いDCを有するLDS組成物が望まれている。
国際公開第2020/126188号パンフレットは、a)熱可塑性樹脂と、b)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、c)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子とを含む熱可塑性組成物を開示しており、この場合、c)の少なくとも80重量%はTiO2であり、組成物は、40GHzで測定される0.014以下の損失正接を有する。
本発明の目的は、上記及び/又は他の必要性が満たされるLDS組成物を提供することである。
従って、本発明は、
a)20~90重量%の熱可塑性樹脂と、
b)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、
c)任意選択的に、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子と、
d)0.1~5.0重量%の酸変性ポリマーと、
を含む熱可塑性組成物を提供し、
この場合、b)は、b1)導電性金属酸化物であって、導電性金属酸化物は、5×103Ω・cm以下の抵抗率を有し、少なくとも周期律表のn族の金属とn+1族の金属を含み、nは、3~13の整数である導電性金属酸化物、及び/又はb2)チタン酸銅カルシウムを含む。
a)20~90重量%の熱可塑性樹脂と、
b)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、
c)任意選択的に、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子と、
d)0.1~5.0重量%の酸変性ポリマーと、
を含む熱可塑性組成物を提供し、
この場合、b)は、b1)導電性金属酸化物であって、導電性金属酸化物は、5×103Ω・cm以下の抵抗率を有し、少なくとも周期律表のn族の金属とn+1族の金属を含み、nは、3~13の整数である導電性金属酸化物、及び/又はb2)チタン酸銅カルシウムを含む。
本発明者らは、本発明で使用されるLDS添加剤が、良好なメッキ性を達成するだけでなく、組成物のDCの増加にも実質的に寄与することを認めた。しかしながら、本発明者らは、本発明で使用されるLDS添加剤が熱可塑性樹脂の分解を引き起こすことも認めた。本発明者らは、驚くべきことに、このような組成物への酸変性ポリマーの添加がこのような分解を防止することを見出した。このように、本発明によれば、ポリマーの分解が防止されながら、高いDCが達成される。
a)熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート、特に、芳香族ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、環状オレフィン(コ)ポリマー(COP)、又はこれらの組み合わせなどの樹脂を含むことができる。樹脂は、ホモポリマー、コポリマー又はこれらの混合物であり得、分岐していても分岐していなくてもよい。
熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート、特に、芳香族ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、環状オレフィン(コ)ポリマー(COP)、又はこれらの組み合わせなどの樹脂を含むことができる。樹脂は、ホモポリマー、コポリマー又はこれらの混合物であり得、分岐していても分岐していなくてもよい。
適切なポリアミド(PA)の例は、PA6、PA46、PA66、PA6/66、PA11、PA12などの分岐ポリアミド、MXD6、PA6I/6T、PA66/6T、PA4Tなどの半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、列挙されたポリアミドのコポリマー及びブレンドであり得る脂肪族ポリアミドである。適切なポリエステルの例は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリプロピレンテレフタレート(PPT)、ポリエチレンナフタノエート(PEN)、ポリブチレンナフタノエート(PBN)である。好ましいポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートである。ポリフェニレンエーテルは、典型的には、ポリアミド又はポリスチレンと組み合わせて使用される。適切なLCPの例は、Vectra(登録商標)E845i LDS、E840i LDS、TECACOMP LCP LDS black4107として商品化されている。適切なPEEKの例は、TECACOMP PEEK LDSとして商品化されている。適切なCOPの例は、ZEONEX RS420-LDS Cyclo Olefin Polymerとして商品化されている。
熱可塑性樹脂は、ゴム状ポリマーを更に含み得る。ゴム状ポリマーの例は、参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第2009024496A号パンフレットに記載されている。ゴム状ポリマーは、好ましくは約10℃未満、より具体的には約-10℃未満、又はより具体的には約-20℃~-80℃のTgを有する弾性(即ちゴム状)ポリマーである、又はこれを含む。
いくつかの実施形態では、本発明による組成物は、2.5重量%未満のゴム状ポリマーを含む。本発明は、ゴム状ポリマーをほとんど又は全く含まない組成物であっても、ポリマーの分解を防止できるという利点を有する。
好ましい実施形態では、熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート系樹脂である。ポリカーボネート系樹脂は、ポリカーボネート、又はポリカーボネートとアクリロニトリルブタジエンスチレンゴム(ABS)などのゴム状ポリマーとのブレンドであり得る。ポリカーボネートは、ホモポリマー、コポリマー、及びこれらの混合物であり得、分岐していても分岐していなくてもよい。適切なポリカーボネート系樹脂は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2009/0292048号明細書に記載されている。
芳香族カーボネート鎖単位を含むポリカーボネートは、式(I):
-R1-O-CO-O-(I)
(式中、R1基は、芳香族、脂肪族又は脂環式基である)の構造単位を有する組成物を含む。有利には、R1は、芳香族有機基であり、別の実施形態では、式(II):
-A1-Y1-A2-(II)
(式中、A1及びA2のそれぞれは、単環式二価アリール基であり、Y1は、A1をA2から分離する0、1つ、又は2つの原子を有する架橋基である)の基である。例示的な実施形態では、1つの原子は、A1をA2から分離する。このタイプの基の具体例は、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、メチレン、シクロヘキシル-メチレン、2-[2,2、1]-ビシクロヘプチリデン、エチリデン、イソプロピリデン、ネオペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデシリデン、アダマンチリデンなどである。別の実施形態では、ゼロの原子がA1をA2から分離し、具体例は、ビスフェノールである。架橋基Y1は、炭化水素基、或いはメチレン、シクロヘキシリデン又はイソプロピリデンなどの飽和炭化水素基であり得る。
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(式中、R1基は、芳香族、脂肪族又は脂環式基である)の構造単位を有する組成物を含む。有利には、R1は、芳香族有機基であり、別の実施形態では、式(II):
-A1-Y1-A2-(II)
(式中、A1及びA2のそれぞれは、単環式二価アリール基であり、Y1は、A1をA2から分離する0、1つ、又は2つの原子を有する架橋基である)の基である。例示的な実施形態では、1つの原子は、A1をA2から分離する。このタイプの基の具体例は、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、メチレン、シクロヘキシル-メチレン、2-[2,2、1]-ビシクロヘプチリデン、エチリデン、イソプロピリデン、ネオペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデシリデン、アダマンチリデンなどである。別の実施形態では、ゼロの原子がA1をA2から分離し、具体例は、ビスフェノールである。架橋基Y1は、炭化水素基、或いはメチレン、シクロヘキシリデン又はイソプロピリデンなどの飽和炭化水素基であり得る。
適切な芳香族ポリカーボネート樹脂は、少なくとも二価フェノールとカーボネート前駆体から、例えば、一般に知られている界面重合プロセス又は溶融重合法によって生成されたポリカーボネートを含む。適用できる適切な二価フェノールは、芳香環の一部を形成する炭素原子にそれぞれが直接結合している2つのヒドロキシ基を含む1つ以上の芳香環を有する化合物である。このような化合物の例は、次のとおりである:
4,4’ジヒドロキシビフェニル、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)、
2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、
2,2-ビス-(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)-プロパン、
2,2-ビス-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロパン、
2,4-ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、
2,4-ビス-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、
4,4-ビス-(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン、ビス-(3,5-ジメチル-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)-シクロヘキサン、
1,1-ビス-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-シクロヘキサン、
2,2-(3,5,3’,5’-テトラクロロ-4,4’-ジヒドロキシジフェニル)プロパン、
2,2-(3,5,3’,5’-テトラブロモ-4,4’-ジヒドロキシジフェニル)プロパン、
(3,3’-ジクロロ-4,4’-ジヒドロキシフェニル)メタン、
ビス-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-スルホン、ビス-4-ヒドロキシフェニルスルホン、
ビス-4-ヒドロキシフェニルスルフィド。
4,4’ジヒドロキシビフェニル、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)、
2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、
2,2-ビス-(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)-プロパン、
2,2-ビス-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロパン、
2,4-ビス-(4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、
2,4-ビス-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、
4,4-ビス-(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン、ビス-(3,5-ジメチル-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)-シクロヘキサン、
1,1-ビス-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-シクロヘキサン、
2,2-(3,5,3’,5’-テトラクロロ-4,4’-ジヒドロキシジフェニル)プロパン、
2,2-(3,5,3’,5’-テトラブロモ-4,4’-ジヒドロキシジフェニル)プロパン、
(3,3’-ジクロロ-4,4’-ジヒドロキシフェニル)メタン、
ビス-(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-スルホン、ビス-4-ヒドロキシフェニルスルホン、
ビス-4-ヒドロキシフェニルスルフィド。
カーボネート前駆体は、ハロゲン化カルボニル、ギ酸ハロゲン又は炭酸エステルであり得る。ハロゲン化カルボニルの例は、塩化カルボニル及び臭化カルボニルである。適切なハロゲンホルメートの例は、ヒドロキノンなどの二価フェノール又はエチレングリコールなどのグリコールのビスハロゲンホルメートである。適切なカーボネートエステルの例は、ジフェニルカーボネート、ジ(クロロフェニル)カーボネート、ジ(ブロモフェニル)カーボネート、ジ(アルキルフェニル)カーボネート、フェニルトリルカーボネートなど、及びこれらの混合物である。他のカーボネート前駆体も使用できるが、ハロゲン化カルボニル、特にホスゲンとしても知られる塩化カルボニルを使用することが好ましい。
本発明による組成物中の芳香族ポリカーボネート樹脂は、触媒、酸受容体、及び分子量を制御するための化合物を使用して調製することができる。
触媒の例は、トリエチルアミン、トリプロピルアミン及びN,N-ジメチルアニリンなどの3級アミン、テトラエチルアンモニウムブロマイドなどの4級アンモニウム化合物及びメチルトリフェニルホスホニウムブロマイドなどの4級ホスホニウム化合物である。
有機酸受容体の例は、ピリジン、トリエチルアミン、ジメチルアニリンなどである。無機酸受容体の例は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、カーボネート、バイカーボネート及びホスフェートである。
分子量を制御するための化合物の例は、フェノール、p-アルキルフェノール及びパラ-ブロモフェノールなどの1価フェノール並びに2級アミンである。
ゴム状ポリマー
ポリカーボネートなどの樹脂とブレンドすることができるゴム状ポリマーの例は、参照により本明細書に組み込まれる国際公開第2009024496A号パンフレットに記載されている。ゴム状ポリマーは、好ましくは約10℃未満、より具体的には約-10℃未満、又はより具体的には約-20℃~-80℃のTgを有する弾性(即ちゴム状)ポリマーである、又はこれを含む。
ポリカーボネートなどの樹脂とブレンドすることができるゴム状ポリマーの例は、参照により本明細書に組み込まれる国際公開第2009024496A号パンフレットに記載されている。ゴム状ポリマーは、好ましくは約10℃未満、より具体的には約-10℃未満、又はより具体的には約-20℃~-80℃のTgを有する弾性(即ちゴム状)ポリマーである、又はこれを含む。
好ましくは、熱可塑性樹脂a)中のゴム状ポリマーの量は、熱可塑性樹脂a)の量の0~60重量%、例えば、1~50重量%、5~40重量%、又は10~30重量%である。
弾性ポリマーの例は、ポリイソプレン、ポリブタジエン、スチレン-ブタジエンランダムコポリマー及びブロックコポリマー、前述のブロックコポリマーの水素化物、アクリロニトリル-ブタジエンコポリマー及びブタジエン-イソプレンコポリマーのようなブタジエン系ゴム、エチレン-メタクリレート及びエチレン-ブチルアクリレートのようなアクリレート系ゴム、アクリレートエステル-ブタジエンコポリマー、例えば、ブチルアクリレート-ブタジエンコポリマーなどのアクリル弾性ポリマー、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン及びジメチル-ジフェニルシロキサンコポリマーなどのポリオルガノシロキサンのようなシロキサン系ゴム、並びにエチレン-プロピレンランダムコポリマー及びブロックコポリマー、エチレンとα-オレフィンのコポリマー、エチレン-ビニルアセテートなどのエチレンと脂肪族ビニルのコポリマー、並びにエチレン-プロピレン-ヘキサジエンコポリマーなどのエチレン-プロピレン非共役ジエンターポリマー、ブチレン-イソプレンコポリマー、並びに塩素化ポリエチレンのような他の弾性ポリマーを含み、これらの物質は、個々に又は2つ以上を組み合わせて使用することができる。
特に好ましい弾性ポリマーは、ABS樹脂(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレンコポリマー)、AES樹脂(アクリロニトリル-エチレン-プロピレン-スチレンコポリマー)、AAS樹脂(アクリロニトリル-アクリルエラストマー-スチレンコポリマー)、及びMBS(メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレンコポリマー)を含む。特に好ましいグラフトコポリマーは、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム(ABS)、メチルメタクリレートブタジエンスチレンゴム(MBS)又はこれらのコポリマーの混合物であり、その理由は、ポリカーボネートマトリックスとこのようなコポリマーとの間の相溶性が高く、これによりこれらのコポリマーをポリカーボネートマトリックス中に均一に分散させることができるからである。これにより、特定のタイプの成分b)によって引き起こされることができる熱可塑性樹脂の任意の分解が減少する。経済的な観点から、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)が、更により好ましい。任意の市販のABSを適用できる。特に好ましいアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)は、ゴム含有量が10~50重量部、好ましくは10~40重量部、更により好ましくは10~30重量部のアクリロニトリルブタジエンスチレンである。
特に好ましい実施形態では、熱可塑性樹脂a)は、45~75重量%のポリカーボネート、5~40重量%のABS、及び0~10重量%のMBSのブレンドであり、この場合、その量は、熱可塑性樹脂a)に対するものである。
いくつかの実施形態では、ゴムは、Siを含む弾性成分を含むグラフトコポリマーである。これは、組成物の難燃性が改善されるという利点を有する。グラフトコポリマーは、Siを含む弾性成分と、これと共重合可能なモノマー成分とをグラフト共重合することにより形成される。弾性成分は、一般に、ガラス転移温度が、多くとも0℃、好ましくは多くとも-20℃、より好ましくは-30℃である。
グラフトコポリマーとしては、コアが、Siを含む弾性成分である、コア/シェル型グラフトコポリマーが好ましい。Siを含む弾性成分は、ポリオルガノシロキサンであることが好ましい。
グラフトコポリマーは、好ましくは、ポリオルガノシロキサン含有グラフトコポリマーであり、これは、例えば、米国特許出願公開第2005/0143520号明細書に記載されるように、好ましくは40~95重量部のポリオルガノシロキサン粒子(II)の存在下で5~60重量部のビニルモノマー(I)を重合することによって調製される((I)と(II)の合計は100重量部である)。ビニルモノマー(I)の例は、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、及びp-ブチルスチレンなどの芳香族ビニルモノマー、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルなどのシアン化ビニルモノマー、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、グリシジルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、及びヒドロキシエチルメタクリレートなどのメタクリル酸エステルモノマー、並びにイタコン酸、(メタ)アクリル酸、フマル酸、及びマレイン酸などのカルボキシル基含有ビニルモノマーを含む。ビニルモノマー(a-I)は、必要に応じて、1分子中に少なくとも2つの重合性不飽和結合を有する多官能モノマーを含み得る。多官能性モノマーの例は、アリルメタクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、及びジビニルベンゼンを含む。ビニルモノマー(I)は、単独で又は組み合わせて使用することができる。ポリオルガノシロキサン粒子(II)は、好ましくは、構成成分の乳化重合によって調製される。グラフト共重合に、通常のシード乳化重合(seeded emulsion polymerization)を適用することができ、ポリオルガノシロキサン粒子(II)のラテックス中でビニルモノマー(I)をラジカル重合させることにより達成することができる。
ポリオルガノシロキサンを含むこれらのグラフトコポリマーは、市販されており、例えば、Kaneka CompanyのKane Ace MR01及びKane Ace MR02として市販されている。
Siを含む弾性成分を含む他の適切なグラフトコポリマーは、Mitsubishi RayonのMetablen S-2001、Metablen S-2200及びMetablen SX-005を含む。
特に好ましい実施形態では、熱可塑性樹脂a)は、80~99重量%のポリカーボネートと、Siを含む弾性成分を含む1~20重量%のグラフトコポリマーとのブレンドであり、この場合、その量は、熱可塑性樹脂a)に対するものである。
いくつかの実施形態では、熱可塑性樹脂a)は、ポリシロキサン-ポリカーボネートコポリマーである、又はこれを含む。ポリシロキサン-ポリカーボネートコポリマーの例は、例えば、米国特許第5380795号明細書及び国際公開第09040772号パンフレットに記載されている。これはまた、組成物の難燃性を改善するという利点を有する。
従って、いくつかの好ましい実施形態では、成分a)は、
-45~75重量%のポリカーボネート及び5~40重量%のABSからなるブレンドであり、その量は、熱可塑性樹脂a)に対するものであり、
-45~75重量%のポリカーボネート、5~40重量%のABS及び1~10重量%のMBSからなるブレンドであり、その量は、熱可塑性樹脂a)に対するものであり、
-80~99重量%のポリカーボネート、及びSiを含む弾性成分を含む1~20重量%のグラフトコポリマーからなるブレンドであり、
この場合、グラフトコポリマーは、コアがポリオルガノシロキサンであるコア/シェル型グラフトコポリマーであり、その量は、熱可塑性樹脂a)に対するものである。
-45~75重量%のポリカーボネート及び5~40重量%のABSからなるブレンドであり、その量は、熱可塑性樹脂a)に対するものであり、
-45~75重量%のポリカーボネート、5~40重量%のABS及び1~10重量%のMBSからなるブレンドであり、その量は、熱可塑性樹脂a)に対するものであり、
-80~99重量%のポリカーボネート、及びSiを含む弾性成分を含む1~20重量%のグラフトコポリマーからなるブレンドであり、
この場合、グラフトコポリマーは、コアがポリオルガノシロキサンであるコア/シェル型グラフトコポリマーであり、その量は、熱可塑性樹脂a)に対するものである。
本発明の組成物中のa)の量は、組成物の総重量に対して、20~90重量%、例えば、少なくとも30重量%、少なくとも40重量%、少なくとも50重量%、又は少なくとも60重量%、及び/又は多くとも85重量%、多くとも80重量%、多くとも75重量%、多くとも70重量%、多くとも67重量%、又は多くとも65重量%である。
熱可塑性樹脂a)、特にポリカーボネート系樹脂又はポリカーボネートは、300℃で、ISO1133-1:2011による、例えば5~25dg/分、例えば8~20dg/分のメルトフローレートを有し得る。場合によっては、熱可塑性樹脂a)は、異なるメルトフローレートを有する異なるポリカーボネート、例えば、未使用のポリカーボネート及び使用済みリサイクル(PCR)ポリカーボネートを含む、又はこれらからなる。PCRポリカーボネートのMFRは、それが使用された物品、例えば、飲料ボトル(水筒など)、CD、及び自動車照明などによって大きく制限される。例えば、飲料ボトルから得られたPCRポリカーボネートは、例えば、300℃で、ISO1133-1:2011による5~10dg/分などの、比較的低いMFRを有する傾向がある。
b)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤
LDS添加剤は、b1)下記の導電性金属酸化物、及び/又はb2)チタン酸銅カルシウムを含む。
LDS添加剤は、b1)下記の導電性金属酸化物、及び/又はb2)チタン酸銅カルシウムを含む。
本発明の特に好ましい実施形態は、
a)20~90重量%の熱可塑性樹脂と、
b)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、
c)任意選択的に、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有しないセラミック充填剤粒子と、
d)0.1~5.0重量%の酸変性ポリマーと、
を含む熱可塑性組成物に関し、
この場合、b)は
b1)亜鉛とアルミニウムとを含む導電性金属酸化物、好ましくはアルミニウムドープ酸化亜鉛、及び/又は
b2)チタン酸銅カルシウムを含む。
a)20~90重量%の熱可塑性樹脂と、
b)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、
c)任意選択的に、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有しないセラミック充填剤粒子と、
d)0.1~5.0重量%の酸変性ポリマーと、
を含む熱可塑性組成物に関し、
この場合、b)は
b1)亜鉛とアルミニウムとを含む導電性金属酸化物、好ましくはアルミニウムドープ酸化亜鉛、及び/又は
b2)チタン酸銅カルシウムを含む。
b1)導電性金属酸化物
LDS添加剤中の導電性金属酸化物は、抵抗率が、5×103Ω・cm以下、好ましくは8×102Ω・cm以下、より好ましくは7×102Ω・cm以下、更により好ましくは5×102Ω・cm以下である。下限は特に規定されないが、例えば、1×101Ω・cm以上、より具体的には1×102Ω・cm以上であり得る。
LDS添加剤中の導電性金属酸化物は、抵抗率が、5×103Ω・cm以下、好ましくは8×102Ω・cm以下、より好ましくは7×102Ω・cm以下、更により好ましくは5×102Ω・cm以下である。下限は特に規定されないが、例えば、1×101Ω・cm以上、より具体的には1×102Ω・cm以上であり得る。
本明細書で使用される場合、導電性酸化物の抵抗率は、典型的には粉末抵抗率を指す。導電性金属酸化物の抵抗率は、例えば、導電性金属酸化物の微細粉末を加圧して作製された導電性金属酸化物の成形体においてマルチメータによって測定することができる。より具体的には、導電性金属酸化物の抵抗率は、導電性金属酸化物の微細粉末10gを100kg/cm2で加圧して作製された導電性金属酸化物の成形体においてマルチメータによって測定することができる。微細粉末の加圧は、導電性金属酸化物の微細粉末10gを内径25mmのシリンダーに充填することによって行うことができ、この場合、シリンダーの内側をポリテトラフルオロエチレンでコーティングし得る。微細粉末の加圧は、成形体の充填密度が20%となるように行うことができる。より具体的には、Yokogawa Electric Corporationのテスター「model3223」を用いて、導電性酸化物の微細粉末10gを内側をTeflon(登録商標)でコーティングした内径25mmのシリンダーに充填し、100kg/cm2で加圧して(充填密度20%)抵抗率を測定することができる。
導電性金属酸化物は、少なくとも周期律表のn族の金属及び周期律表のn+1族の金属を含み、nは、3~13の整数である。導電性金属酸化物は、少なくとも、3族の金属と4族の金属、4族の金属と5族の金属、5族の金属と6族の金属、6族の金属と7族の金属、7族の金属と8族の金属、8族の金属と9族の金属、9族の金属と10族の金属、10族の金属と11族の金属、11族の金属と12族の金属、12族の金属と13族の金属、又は13族の金属と14族の金属を含む。
周期律表のn族又はn+1族の適切な金属は、例えば、4族(チタン、ジルコニウムなど)、5族(バナジウム、ニオブなど)、6族(クロム、モリブデンなど)、7族(マンガンなど)、8族(鉄、ルテニウムなど)、9族(コバルト、ロジウム、イリジウムなど)、10族(ニッケル、パラジウム、白金)、11族(銅、銀、金など)、12族(亜鉛、カドミウムなど)、13族(アルミニウム、ガリウム、インジウムなど)を含む。
周期律表のn族の適切な金属は、3族の金属(スカンジウム、イットリウム)を更に含む。
周期律表のn+1族の適切な金属は、14族の金属(ゲルマニウム、スズなど)を更に含む。
好ましくは、nは、10~13の整数であり、より好ましくは12又は13であり、最も好ましくは12である。
好ましくは、導電性金属酸化物は、12族の金属と13族の金属とを含む。
好ましくは、導電性金属酸化物におけるn族の金属とn+1族の金属の合計に対するn族の金属の量は、15モル%以下、より好ましくは12モル%以下、特に好ましくは10モル%以下であり、又は導電性金属酸化物におけるn族の金属とn+1族の金属の合計に対するn+1族の金属の量は、15モル%以下、より好ましくは12モル%以下、特に好ましくは10モル%以下である。下限は、特に規定されないが、0.0001モル%以上である必要がある。特に好ましくは、導電性金属酸化物は、n+1族の金属でドープされたn族の金属の酸化物である。高いメッキ性が得られる。
更に、導電性金属酸化物に含まれる金属成分の98重量%以上が、上記周期律表のn族の金属及びn+1族の金属であることが好ましい。
特に好ましくは、導電性金属酸化物は、亜鉛と、アルミニウムとを含む。最も好ましくは、導電性金属酸化物は、アルミニウムドープ酸化亜鉛である。
いくつかの好ましい実施形態では、b)は、b1)の粒子を含む、又はb1)の粒子である。b)の量に対するb1)の粒子の量は、例えば、10~100重量%、好ましくは少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも98重量%、少なくとも99.0重量%、少なくとも99.5重量%、少なくとも99.9重量%、又は100重量%であり得る。
b2)チタン酸銅カルシウム
LDS添加剤は、b2)チタン酸銅カルシウムを含み得る。
LDS添加剤は、b2)チタン酸銅カルシウムを含み得る。
いくつかの好ましい実施形態では、b)は、b2)の粒子を含む、又はb2)の粒子である。b)の量に対するb2)の粒子の量は、例えば、10~100重量%、好ましくは少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも98重量%、少なくとも99.0重量%、少なくとも99.5重量%、少なくとも99.9重量%、又は100重量%であり得る。
b)の更なる成分
いくつかの好ましい実施形態では、b)は、コア、及びコアを覆うシェルからなる粒子を含む、又はその粒子であり、この場合、シェルは、b1)及び/又はb2)から作製される。コアは、好ましくは、高い誘電率を有する材料から作製される。コアとシェルの間の重量比は、b1)及び/又はb2)がLDS添加剤として機能する限り、任意の値、例えば、1:2~100:1であり得る。b)の量に対して、シェルがb1)及び/又はb2)から作製される、コア、及びコアを覆うシェルからなる粒子の量は、例えば、10~100重量%、例えば、少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも98重量%、少なくとも99.0重量%、少なくとも99.5重量%、少なくとも99.9重量%、又は100重量%であり得る。
いくつかの好ましい実施形態では、b)は、コア、及びコアを覆うシェルからなる粒子を含む、又はその粒子であり、この場合、シェルは、b1)及び/又はb2)から作製される。コアは、好ましくは、高い誘電率を有する材料から作製される。コアとシェルの間の重量比は、b1)及び/又はb2)がLDS添加剤として機能する限り、任意の値、例えば、1:2~100:1であり得る。b)の量に対して、シェルがb1)及び/又はb2)から作製される、コア、及びコアを覆うシェルからなる粒子の量は、例えば、10~100重量%、例えば、少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも98重量%、少なくとも99.0重量%、少なくとも99.5重量%、少なくとも99.9重量%、又は100重量%であり得る。
いくつかの好ましい実施形態では、b)は、b1)及び/又はb2)の粒子からなる、或いはコア、及びコアを覆うシェルからなる粒子からなり、この場合、シェルは、b1)及び/又はb2)から作製される。b)はまた、b1)及び/又はb2)の粒子からなり得、並びにコア、及びコアを覆うシェルからなる粒子からなり得、この場合、シェルは、b1)及び/又はb2)から作製される。
従って、これらの好ましい実施形態では、組成物は、b1)及び/又はb2)以外のレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有する材料を含まない。例えば、組成物は、銅クロム酸化物スピネルなどの重金属混合酸化物スピネル、水酸化リン酸銅(copper hydroxide phosphate)、リン酸銅、硫酸銅、チオシアン酸銅などの銅塩、又は前述のLDS添加剤の少なくとも1つを含む組み合わせを0.1重量%未満又は0.05重量%未満含むことができる。例えば、組成物は、全組成物に対して、b1)及び/又はb2)の粒子、又はコア、及びコアを覆うシェルからなる粒子ではないLDS添加剤を0.1重量%未満又は0.05重量%未満含むことができ、この場合、シェルは、b1)及び/又はb2)から作製される。
「レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤」及び「レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有する材料」という用語は、1)100重量部の熱可塑性樹脂、例えば、ポリカーボネートに、10重量部のLDS添加剤の候補材料を添加することによって作製された試験片を成形する工程、2)レーザーにより試験片を照射する工程、及び3)照射された試験片に無電解メッキを施す工程によって作製された物品にメッキ層を形成することができる材料を意味すると理解される。例えば、工程2)は、波長1064nmのYAGレーザーを出力13W、周波数20kHz、及びスキャン速度は2m/秒で、試験片に照射することであり得る。例えば、工程3)は、MID Copper 100XB Strikeメッキ浴(MacDermid Performance Solutions製)を使用して、照射された試験片に無電解メッキを施すことであり得る。
b)が、コア、及びコアを覆うシェルからなる粒子からなり、シェルが、b1)及び/又はb2)から作製される場合、コアは、好ましくは、本発明による組成物の所望の高周波性能の達成に寄与するように選択される。
好ましくは、コアは、好ましくは、金属酸化物、金属ケイ酸塩、金属ホウ化物、金属炭化物及び金属窒化物から選択されるセラミック材料から作製される。
金属酸化物の適切な例は、酸化マグネシウム、酸化チタン(例えばTiO2)、酸化亜鉛、酸化銅、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム(例えば、アルミナ及び/又はヒュームドアルミナ)、
CaTiO3、MgZrSrTiO6、MgTiO3、MgAl2O4、BaZrO3、BaSnO3、BaNb2O6、BaTa2O6、WO3、MnO2、SrZrO3、SnTiO4、ZrTiO4、CaZrO3、CaSnO3、CaWO4、MgTa2O6、MgZrO3、La2O3、CaZrO3、MgSnO3、MgNb2O6、SrNb2O6、MgTa2O6、Ta2O3、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸バリウムストロンチウム、ストロンチウムドープマンガン酸ランタン、ランタンアルミニウム酸化物(LaAlO3)、チタン酸銅カドミウム(CdCu3Ti4O12)、Ca1-xLaxMnO3、(Li、Ti)ドープNiO、ランタンストロンチウム銅酸化物(LSCO)、イットリウムバリウム銅酸化物(YBa2Cu3O7)、ジルコン酸チタン酸鉛、及びランタン変性ジルコン酸チタン酸鉛を含む。
CaTiO3、MgZrSrTiO6、MgTiO3、MgAl2O4、BaZrO3、BaSnO3、BaNb2O6、BaTa2O6、WO3、MnO2、SrZrO3、SnTiO4、ZrTiO4、CaZrO3、CaSnO3、CaWO4、MgTa2O6、MgZrO3、La2O3、CaZrO3、MgSnO3、MgNb2O6、SrNb2O6、MgTa2O6、Ta2O3、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸バリウムストロンチウム、ストロンチウムドープマンガン酸ランタン、ランタンアルミニウム酸化物(LaAlO3)、チタン酸銅カドミウム(CdCu3Ti4O12)、Ca1-xLaxMnO3、(Li、Ti)ドープNiO、ランタンストロンチウム銅酸化物(LSCO)、イットリウムバリウム銅酸化物(YBa2Cu3O7)、ジルコン酸チタン酸鉛、及びランタン変性ジルコン酸チタン酸鉛を含む。
ケイ酸塩の例は、Na2SiO3、LiAlSiO4、Li4SiO4、BaTiSi3O9、Al2Si2O7、ZrSiO4、KAlSi3O8、NaAlSi3O8、CaAl2Si2O8、CaMgSi2O6及びZn2SiO4である。マイカ及びタルクは、所望の高周波性能の達成に寄与しないため、コアとして好ましくないことに留意されたい。
ホウ化物の例は、ホウ化ランタン(LaB6)、ホウ化セリウム(CeB6)、ホウ化ストロンチウム(SrB6)、ホウ化アルミニウム、ホウ化カルシウム(CaB6)、ホウ化チタン(TiB2)、ホウ化ジルコニウム(ZrB2)、ホウ化バナジウム(VB2)、ホウ化タンタル(TaB2)、ホウ化クロム(CrB及びCrB2)、ホウ化モリブデン(MoB2、Mo2B5及びMoB)、並びにホウ化タングステン(W2B5)である。
炭化物の例は、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化タンタル、炭化鉄及び炭化チタンである。
窒化物の例は、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化アルミニウム及び窒化モリブデンを含む。
好ましくは、コアは、金属酸化物、金属ホウ化物、金属炭化物、及び金属窒化物から選択されるセラミック材料から作製される。
好ましくは、コアは、金属酸化物、より好ましくは二酸化チタン及び/又はチタン酸バリウム、最も好ましくは二酸化チタンから作製される。
好ましくは、b1)、b2)又はb1)とb2)の量の合計は、全組成物に対して、少なくとも0.1重量%であり、多くとも80重量%である。好ましくは、b1)、b2)又はb1)とb2)の合計の量は、全組成物に対して、少なくとも1.0重量%、少なくとも3.0重量%、少なくとも5.0重量%、少なくとも10重量%、少なくとも15重量%、少なくとも16重量%、少なくとも17重量%、少なくとも18重量%、少なくとも19重量%、少なくとも20重量%、少なくとも25重量%、少なくとも30重量%、少なくとも31重量%、少なくとも32重量%、少なくとも33重量%、少なくとも34重量%、又は少なくとも35重量%である。好ましくは、b1)、b2)又はb1)とb2)の合計の量は、全組成物に対して、多くとも75重量%、多くとも70重量%、多くとも65重量%、又は多くとも60重量%である。b1)、b2)又はb1)とb2)の合計の量が多いほど、高周波性能が向上する。
好ましくは、b)の量は、全組成物に対して、少なくとも0.1重量%であり、多くとも80重量%である。好ましくは、b)の量は、全組成物に対して、少なくとも1.0重量%、少なくとも3.0重量%、少なくとも5.0重量%、少なくとも10重量%、少なくとも15重量%、少なくとも16重量%、少なくとも17重量%、少なくとも18重量%、少なくとも19重量%、少なくとも20重量%、少なくとも25重量%、少なくとも30重量%、少なくとも31重量%、少なくとも32重量%、少なくとも33重量%、少なくとも34重量%又は少なくとも35重量%である。好ましくは、b)の量は、全組成物に対して、多くとも75重量%、多くとも70重量%、多くとも65重量%、又は多くとも60重量%である。
好ましくは、LDS添加剤は、光散乱技術によって決定される、多くとも8μm、より好ましくは多くとも5μm、より好ましくは多くとも4μm、より好ましくは多くとも2μmの粒径d90を有する。
好ましくは、LDS添加剤は、光散乱技術によって決定される、多くとも5μm、より好ましくは多くとも4μm、より好ましくは多くとも2μmの粒径d50を有する。
より小さいサイズを有するLDS添加剤は、本発明による組成物に良好な機械的強度を与えることが見出された。
粒径は、例えば、Malvern Mastersize粒径分析器を使用した光散乱技術によって決定されることができる。これは、例えば、ISO13320-1:2009に従って行うことができる。
いくつかの実施形態では、b)は、好ましくは、以下からなる群から選択される金属化合物である、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有する材料を更に含み得る:
銅クロム酸化物スピネル、銅モリブデン酸化物スピネル、及び銅クロムマンガン酸化物スピネルなどの銅含有スピネル、
水酸化リン酸銅、リン酸銅、硫酸銅、チオシアン酸銅などの銅塩、
パラジウム/パラジウム含有重金属錯体などの有機金属錯体、
アンチモン錫酸化物(アンチモンドープ酸化錫)、ビスマス錫酸化物(ビスマスドープ錫酸化物)、アルミニウム錫酸化物(アルミニウムドープ錫酸化物)及びモリブデン錫酸化物(モリブデンドープ錫酸化物)などの錫含有酸化物、
ZnxNi1-XFe2O4(式中、xは、0.60より大きく0.85より小さい)、及びこれらの組み合わせ。
銅クロム酸化物スピネル、銅モリブデン酸化物スピネル、及び銅クロムマンガン酸化物スピネルなどの銅含有スピネル、
水酸化リン酸銅、リン酸銅、硫酸銅、チオシアン酸銅などの銅塩、
パラジウム/パラジウム含有重金属錯体などの有機金属錯体、
アンチモン錫酸化物(アンチモンドープ酸化錫)、ビスマス錫酸化物(ビスマスドープ錫酸化物)、アルミニウム錫酸化物(アルミニウムドープ錫酸化物)及びモリブデン錫酸化物(モリブデンドープ錫酸化物)などの錫含有酸化物、
ZnxNi1-XFe2O4(式中、xは、0.60より大きく0.85より小さい)、及びこれらの組み合わせ。
存在する場合、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有する更なる材料の量は、全組成物に対して、典型的には0.1~10重量%、例えば1.0~5.0重量%である。
いくつかの実施形態では、本発明による組成物は、b1)又はb2)以外のレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有する更なる材料を実質的に含まない。例えば、組成物は、以下からなる群から選択される金属化合物を0.1重量%未満、0.05重量%未満、又は0.01重量%未満含むことができる:銅クロム酸化物スピネル、銅モリブデン酸化物スピネル、及び銅クロムマンガン酸化物スピネルなどの銅含有スピネル、水酸化リン酸銅、リン酸銅、硫酸銅、チオシアン酸銅などの銅塩、パラジウム/パラジウム含有重金属錯体などの有機金属錯体、アンチモン錫酸化物(アンチモンドープ酸化錫)、ビスマス錫酸化物(ビスマスドープ錫酸化物)、アルミニウム錫酸化物(アルミニウムドープ錫酸化物)及びモリブデン錫酸化物(モリブデンドープ錫酸化物)などの錫含有酸化物、ZnxNi1-XFe2O4(式中、xは、0.60より大きく0.85より小さい)、及びこれらの組み合わせ。
c)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子
本発明による組成物は、LDS添加剤機能を有さないセラミック材料の粒子である成分c)を更に含み得る。
本発明による組成物は、LDS添加剤機能を有さないセラミック材料の粒子である成分c)を更に含み得る。
好ましくは、全組成物に対するc)の量は、多くとも75重量%、例えば、多くとも60重量%、多くとも50重量%、又は多くとも40重量%である。好ましくは、c)の量は、全組成物に対して多くとも30重量%である。c)の量が多くとも30重量%である場合、望ましい難燃性が得られることができる。
また、c)の量は、全組成物に対して、多くとも20重量%、10重量%未満又は多くとも9重量%であり得る。c)の量は、全組成物に対して0重量%であり得る。実質的な量のセラミック充填剤粒子を使用することなく、望ましい特性を得ることができることは有利である。
しかしながら、望ましい誘電特性を得る目的で、c)はb)よりも費用対効果が高いので、本発明による組成物がc)をいくらかの量で含む場合も有利であり得る。更に、c)は、衝撃強度などの組成物の機械的特性をb)より効率的に改善することができる。好ましくは、全組成物に対するc)の量は、少なくとも0.1重量%、少なくとも1.0重量%、少なくとも3.0重量%である。いくつかの実施形態では、全組成物に対するc)の量は、少なくとも0.1重量%であり、10重量%未満である。いくつかの実施形態では、全組成物に対するc)の量は、少なくとも10重量%であり、多くとも27重量%である。
本明細書において、「材料の粒子」という用語は、形状(球状、ウィスカー、繊維状など)に関係なく、材料からなる粒子状成分として理解される。この用語は、成分b)に関して記載されたコア-シェル粒子のコアと区別するために使用される。
好ましくは、セラミック材料は、金属酸化物、金属ケイ酸塩、金属ホウ化物、金属炭化物及び金属窒化物から選択される。
好ましくは、セラミック材料は、金属酸化物、金属ホウ化物、金属炭化物及び金属窒化物から選択される。
好ましくは、セラミック材料は、金属酸化物であり、より好ましくは、二酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウムからなる群から選択される1つ以上である。
いくつかの好ましい実施形態では、本発明による組成物中に存在するレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子の少なくとも80重量%は、二酸化チタンである。これにより、高周波で低い損失正接を有する組成物が得られる。好ましくは、本発明による組成物中に存在するレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子に対する二酸化チタンの量は、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも99重量%、又は100重量%である。
いくつかの好ましい実施形態では、本発明による組成物中に存在するレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子の少なくとも80重量%は、チタン酸バリウムである。好ましくは、本発明による組成物中に存在するレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有しないセラミック充填剤粒子に対するチタン酸バリウムの量は、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも99重量%、又は100重量%である。
いくつかの好ましい実施形態では、本発明による組成物中に存在するレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子の少なくとも80重量%は、チタン酸バリウムストロンチウムである。これにより、非常に高い難燃性を有する組成物が得られる。好ましくは、本発明による組成物中に存在するレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子に対するチタン酸バリウムストロンチウムの量は、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも99重量%、又は100重量%である。
好ましくは、全組成物に対するb1)、b2)及びc)の総量は、少なくとも35重量%、より好ましくは少なくとも40重量%である。これにより、誘電率が高くなる。好ましくは、全組成物に対するb1)、b2)及びc)の総量は、多くとも70重量%又は多くとも65重量%である。
好ましくは、全組成物に対するb)及びc)の総量は、少なくとも35重量%、より好ましくは少なくとも40重量%である。好ましくは、全組成物に対するb)及びc)の総量は、多くとも70重量%又は多くとも65重量%である。
好ましくは、組成物中のb1)とb2)の総量の組成物中のc)の量に対する重量比は、少なくとも1.0、好ましくは少なくとも1.2、少なくとも1.5、少なくとも1.8、少なくとも2.0、少なくとも2.5、少なくとも3.0、少なくとも3.5、又は少なくとも4.0である。
好ましくは、組成物中のb)の量の組成物中のc)の量に対する重量比は、少なくとも1.0、好ましくは少なくとも1.2、少なくとも1.5、少なくとも1.8、少なくとも2.0、少なくとも2.5、少なくとも3.0、少なくとも3.5、又は少なくとも4.0である。
a)、b)及びc)の合計
好ましくは、成分a)、b)及びc)の総量は、全組成物の90~99.9重量%、例えば95~99重量%である。
好ましくは、成分a)、b)及びc)の総量は、全組成物の90~99.9重量%、例えば95~99重量%である。
d)酸変性ポリマー
酸変性ポリマーは、ポリマーを不飽和カルボン酸などの官能基を有する化合物で変性することにより得られたポリマーであり得る。
酸変性ポリマーは、ポリマーを不飽和カルボン酸などの官能基を有する化合物で変性することにより得られたポリマーであり得る。
好ましくは、酸変性ポリマーは、酸変性オレフィンポリマー、又は酸変性スチレンポリマー、より好ましくは酸変性オレフィンポリマーである。
オレフィンポリマーは、好ましくはポリエチレン又はポリプロピレンである。
オレフィンポリマーは、重量平均分子量が1,000~5,000であることが好ましい。
好ましくは、酸変性ポリマーは、好ましくは、アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸及びマレイン酸モノアミドからなる群から選択される不飽和カルボン酸によって変性されたポリマーである。
最も好ましくは、酸変性オレフィンポリマーは、無水マレイン酸変性ポリエチレンである。
適切な例は、Mv1500、密度940kg/m3、酸価:60KOHmg/gの、Mitsui Chemicals,Inc.製の市販のMitsui Hi-WAX1105Aを含む。
d)の量は、全組成物に対して、0.1~5.0重量%、好ましくは0.3~3.0重量%、より好ましくは0.5~1.5重量%である。
a)、b)、c)及びd)の合計
好ましくは、成分a)、b)、c)及びd)の総量は、全組成物の90~100重量%、例えば、全組成物に対して、90~99.9重量%、92~99.0重量%又は95~98重量%である。好ましくは、成分a)、b)、c)及びd)の総量は、全組成物に対して、少なくとも96重量%、少なくとも97重量%、少なくとも98重量%、又は少なくとも99重量%である。
好ましくは、成分a)、b)、c)及びd)の総量は、全組成物の90~100重量%、例えば、全組成物に対して、90~99.9重量%、92~99.0重量%又は95~98重量%である。好ましくは、成分a)、b)、c)及びd)の総量は、全組成物に対して、少なくとも96重量%、少なくとも97重量%、少なくとも98重量%、又は少なくとも99重量%である。
e)難燃剤
好ましくは、本発明による熱可塑性組成物は、e)難燃剤を更に含む。
好ましくは、本発明による熱可塑性組成物は、e)難燃剤を更に含む。
好ましくは、全組成物に対する成分e)の量は、0~15重量%、例えば、少なくとも0.01重量%、少なくとも0.05重量%、又は少なくとも0.1重量%、及び/又は多くとも10重量%、多くとも5重量%又は多くとも1.0重量%である。
難燃剤は、無機難燃剤又は有機難燃剤であり得る。
無機難燃剤の例は、パーフルオロブタンスルホン酸カリウム(リマール塩)及びジフェニルスルホンスルホン酸カリウムなどのスルホン酸塩、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属(好ましくは、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム及びバリウム塩)と無機酸錯塩とを反応させて形成される塩、例えば、Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3、BaCO3、及びBaCO3などの炭酸のアルカリ金属及びアルカリ土類金属塩などのオキソアニオン、或いはLi3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6、及び/又はNa3AlF6などのフルオロアニオン錯体を含む。無機難燃剤は、ビカット温度を維持する目的で有利である。
有機難燃剤の例は、有機リン酸塩及び/又はリン-窒素結合を含む有機化合物を含む。
例示的な有機ホスフェートの1つのタイプは、式(GO)3P=Oの芳香族ホスフェートであり、この場合、少なくとも1つのGが芳香族基であるという条件で、各Gは独立して、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリール、又はアラルキル基である。G基のうちの2つは、一緒に結合して、環状基、例えば、ジフェニルペンタエリスリトールジホスフェートをもたらすことができ、これは、米国特許第4,154,775号明細書にてAxelrodによって記載されている。他の適切な芳香族ホスフェートは、例えば、フェニルビス(ドデシル)ホスフェート、フェニルビス(ネオペンチル)ホスフェート、フェニルビス(3,5,5’-トリメチルヘキシル)ホスフェート、エチルジフェニルホスフェート、2-エチルヘキシルジ(p-トリル)ホスフェート、ビス(2-エチルヘキシル)p-トリルホスフェート、トリトリルホスフェート、ビス(2-エチルヘキシル)フェニルホスフェート、トリ(ノニルフェニル)ホスフェート、ビス(ドデシル)p-トリルホスフェート、ジブチルフェニルホスフェート、2-クロロエチルジフェニルホスフェート、p-トリルビス(2,5,5’-トリメチルヘキシル)ホスフェート、2-エチルヘキシルジフェニルホスフェートなどであり得る。特定の芳香族ホスフェートは、各Gが、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、イソプロピル化トリフェニルホスフェートなどの芳香族であるものである。
二官能性又は多官能性芳香族リン含有化合物も有用であり、例えば、以下の式の化合物である:
(式中、各G1は、独立して、1~30の炭素原子を有する炭化水素であり、各G2は、独立して、1~30の炭素原子を有する炭化水素又は炭化水素オキシであり、各Xは、独立して臭素又は塩素であり、mは、0~4、nは、1~30である)。適切な二官能性又は多官能性芳香族リン含有化合物の例は、レゾルシノールテトラフェニルジホスフェート(RDP)、ヒドロキノンのビス(ジフェニル)ホスフェート、及びビスフェノール-Aのビス(ジフェニル)ホスフェート(それぞれ、これらのオリゴマー及びポリマー対応物など)を含む。前述の二官能性又は多官能性芳香族化合物の調製方法は、英国特許出願公開第2,043,083号明細書に記載されている。
有機難燃剤の更なる例は、ホスファゼン化合物、特に、
(式中、tは、3~25の整数であり、R5及びR6は、同一であり得又は異なり得、そのそれぞれは、アリール基又はアルキルアリール基、及び
(式中、uは、3~10,000の整数であり、R9は、-N=P(OR)3基、-N=P(OR8)3基、-N=P(O)OR7基及び-N=P(O)OR8基から選択される少なくとも1つを表し、R10は、-P(OR7)4基、-P(OR8)4基、-P(O)(OR7)2基及び-P(O)(OR8)2基から選択される少なくとも1つの種を表し、R7及びR8は、同一であり得又は異なり得、そのそれぞれは、アリール基又はアルキルアリール基を表す)を表す)で表されるホスファゼン化合物を含む。
上記の2つの式によって表されるこうしたホスファゼン化合物の例は、フェノキシホスファゼン、(ポリ)トリロキシホスファゼン(例えば、o-トリロキシホスファゼン、m-トリロキシホスファゼン、p-トリロキシホスファゼン、o,m-トリロキシホスファゼン、o,p-トリロキシホスファゼン、m,p-トリロキシホスファゼン、及びo,m,p-トリロキシホスファゼン)、及び(ポリ)キシリルオキシホスファゼンなどの環状及び/又は鎖状C1~6アルキルC6~20アリールオキシホスファゼン、並びに(ポリ)フェノキシトリルオキシホスファゼン(例えば、フェノキシ-o-トリルオキシホスファゼン、フェノキシ-m-トリルオキシホスファゼン、フェノキシ-p-トリルオキシホスファゼン、フェノキシ-o,m-トリルオキシホスファゼン、フェノキシ-o,p-トリルオキシホスファゼン、フェノキシ-m,p-トリルオキシホスファゼン、及びフェノキシ-o,m,p-トリルオキシホスファゼン)、(ポリ)フェノキシキシリルオキシホスファゼン、及び(ポリ)フェノキシトリルオキシキシリルオキシホスファゼンなどの環状及び/又は鎖状C6~20アリールC1~10アルキルC6~20アリールオキシホスファゼンを含み、この場合、好ましい例は、環状及び/又は鎖状フェノキシホスファゼン、環状及び/又は鎖状C1~3アルキルC6~20アリールオキシホスファゼン、C6~20アリールオキシC1~3アルキルC6~20アリールオキシホスファゼン(例えば、環状及び/又は鎖状トリルオキシホスファゼン、及び環状及び/又は鎖状フェノキシトリルフェノキシホスファゼン)を含む。
このようなホスファゼン化合物の例は、Otsuka Chemical Co.Ltd.の環状フェノキシホスファゼン、商標名SPB-100、及びFushimi Pharmaceutical Co.Ltd.の環状フェノキシホスファゼン、商標名Rabitle FP-110を含む。
このようなホスファゼン化合物は、参照により組み込まれる、米国特許出願公開第2012/0301766号明細書、[0133]~[0142]に詳細に記載されている。
本発明の熱可塑性組成物は、塩素及び臭素、特に塩素及び臭素難燃剤を本質的に含まなくてもよく、これは、全組成物に対して、臭素及び/又は塩素含有量が100ppm未満、75ppm未満又は50ppm未満であると規定することができる。
好ましくは、組成物の成形部品は、厚さ3.0mm(±10%)で少なくともUL94 V2等級(即ち、V2、V1又はV0等級)を有する。
好ましくは、組成物の成形部品は、厚さ1.5mm(±10%)で少なくともUL94 V2等級(即ち、V2、V1又はV0等級)を有する。
本発明で使用されるLDS添加剤は、他のタイプのLDS添加剤とは異なり、所望のUL94等級を達成できることが観察された。更に驚くべきことに、本発明による酸変性ポリマーの添加は、難燃性に実質的な悪影響を及ぼさないことが見出された。従って、適切な量の難燃剤を添加することにより、本発明によって所望のUL94等級を達成することができる。
a)、b)、c)、d)及びe)の合計
好ましくは、成分a)、b)、c)、d)及びe)の総量は、全組成物の90~100重量%であり、例えば、全組成物に対して、90~99.9重量%、92~99.0重量%、又は95~98重量%である。好ましくは、成分a)、b)、c)、d)及びe)の総量は、全組成物に対して、少なくとも96重量%、少なくとも97重量%、少なくとも98重量%、又は少なくとも99重量%である。
好ましくは、成分a)、b)、c)、d)及びe)の総量は、全組成物の90~100重量%であり、例えば、全組成物に対して、90~99.9重量%、92~99.0重量%、又は95~98重量%である。好ましくは、成分a)、b)、c)、d)及びe)の総量は、全組成物に対して、少なくとも96重量%、少なくとも97重量%、少なくとも98重量%、又は少なくとも99重量%である。
成分f)ドリップ防止剤
本発明による熱可塑性組成物は、更にf)ドリップ防止剤を含み得る。
本発明による熱可塑性組成物は、更にf)ドリップ防止剤を含み得る。
好ましくは、成分f)の量は、全組成物に対して、0~2.0重量%又は0.05~2.0重量%、より好ましくは0.1~1.5重量%、より好ましくは0.2~1.0重量%である。成分f)の存在は、任意であり、従って、本発明による組成物は、成分f)をほとんど又は全く含まなくてもよい。例えば、成分f)の量は、全組成物に対して、0.05重量%未満、0.01重量%未満、又は0重量%未満であり得る。
ドリップ防止剤の適切な例は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフルオロポリマーを含む。フルオロポリマーは、フィブリル形成ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフィブリル形成フルオロポリマー、又は非フィブリル形成ポリテトラフルオロエチレンなどの非フィブリル形成フルオロポリマーであり得る。
ドリップ防止剤は、フルオロポリマーの(水性)分散液の形態であり得る。この場合、分散液は、十分な量のフルオロポリマー、例えば、分散液の少なくとも30重量%又は少なくとも50重量%のフルオロポリマーを含む。
ドリップ防止剤は、フルオロポリマーと、更なるポリマー、例えば、カプセル化されたフルオロポリマーとの混合物の形態であり得る。この場合、分散液は、例えば、混合物の少なくとも30重量%又は少なくとも50重量%などの、十分な量のフルオロポリマーを含む。更なるポリマーは、例えば、アクリレートコポリマー又はスチレン-アクリロニトリルであり得る。フルオロポリマーとアクリレートポリマーとの混合物の例は、Mitsubishi RayonからMETABLENA-3800として市販されている。カプセル化されたフルオロポリマーは、フルオロポリマーの存在下でポリマーを重合することによって作製することができる。
好ましくは、ドリップ防止剤は、フルオロポリマーと、カプセル化されたフルオロポリマーなどの更なるポリマーとの混合物である。このようなドリップ防止剤は、押出機への供給がより容易であり、組成物からの水の除去が必要ないため、分散液の形態のドリップ防止剤と比較して、よりよく取り扱うことができる。
a)、b)、c)、d)、e)及びf)の合計
好ましくは、成分a)、b)、c)、d)、e)及びf)の総量は、全組成物の90~100重量%、例えば、全組成物に対して、90~99.9重量%、92~99.0重量%、又は95~98重量%である。好ましくは、成分a)、b)、c)、d)、e)及びf)の総量は、全組成物に対して、少なくとも96重量%、少なくとも97重量%、少なくとも98重量%、又は少なくとも99重量%である。
好ましくは、成分a)、b)、c)、d)、e)及びf)の総量は、全組成物の90~100重量%、例えば、全組成物に対して、90~99.9重量%、92~99.0重量%、又は95~98重量%である。好ましくは、成分a)、b)、c)、d)、e)及びf)の総量は、全組成物に対して、少なくとも96重量%、少なくとも97重量%、少なくとも98重量%、又は少なくとも99重量%である。
他の添加剤g)
本発明による熱可塑性組成物は、組成物の総重量に対して、g)0~10重量%の1つ以上の他の添加剤を更に含み得る。これらは、熱分解又は熱酸化分解に対する安定剤、加水分解に対する安定剤、光、特に紫外光による分解に対する安定剤、及び/又は光酸化分解に対する安定剤などの通常の添加剤、並びに離型剤及び潤滑剤などの加工助剤を含む。このような添加剤の適切な例及びそれらの通常の量は、前述のKunststoff Handbuch、3/1に記載されている。添加剤の総量は、典型的には0~5重量%、例えば、0.1~3重量%又は0.3~1重量%である。
本発明による熱可塑性組成物は、組成物の総重量に対して、g)0~10重量%の1つ以上の他の添加剤を更に含み得る。これらは、熱分解又は熱酸化分解に対する安定剤、加水分解に対する安定剤、光、特に紫外光による分解に対する安定剤、及び/又は光酸化分解に対する安定剤などの通常の添加剤、並びに離型剤及び潤滑剤などの加工助剤を含む。このような添加剤の適切な例及びそれらの通常の量は、前述のKunststoff Handbuch、3/1に記載されている。添加剤の総量は、典型的には0~5重量%、例えば、0.1~3重量%又は0.3~1重量%である。
a)、b)、c)、d)、e)、f)及びg)の合計
好ましくは、成分a)、b)、c)、d)、e)、f)及びg)の総量は、全組成物の100重量%である。
好ましくは、成分a)、b)、c)、d)、e)、f)及びg)の総量は、全組成物の100重量%である。
ガラス充填剤h)
本発明による組成物は、ガラス繊維などのh)ガラス充填剤を更に含んでも含まなくてもよい。h)ガラス充填剤は、c)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子とは異なることが理解されよう。
本発明による組成物は、ガラス繊維などのh)ガラス充填剤を更に含んでも含まなくてもよい。h)ガラス充填剤は、c)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子とは異なることが理解されよう。
いくつかの実施形態では、本発明による組成物は、組成物の総重量に対して、5重量%未満、好ましくは、4重量%未満、3重量%未満、2重量%未満、1重量%未満、0.5重量%未満、0.1重量%未満又は0重量%のガラス繊維などのガラス充填剤を含む。
好ましくは、成分a)、b)、c)、d)、e)、f)、g)及びh)の総量は、全組成物の100重量%である。
g)添加剤は、e)難燃剤、f)ドリップ防止剤、及びh)ガラス充填剤とは異なる、即ち、g)添加剤は、e)難燃剤、f)ドリップ防止剤、及びh)ガラス充填剤を含まないことを理解されよう。
上記の成分b)及びd)及び任意の成分は、単軸又は二軸押出機などの適切な混合装置によって熱可塑性樹脂a)に導入することができ、好ましくは、二軸押出機が使用される。好ましくは、熱可塑性樹脂ペレットは、少なくとも成分b)及びd)とともに押出機に導入され、押し出され、次いで水浴中で急冷され、次いでペレット化される。従って、本発明は更に、成分a)及びb)及びd)及び上記の任意の成分を溶融混合することによって本発明による熱可塑性組成物を生成するためのプロセスに関する。
特性
好ましくは、組成物は、1GHzで測定される、少なくとも3.5又は少なくとも4.0、及び/又は6GHzで測定される、少なくとも3.5又は少なくとも4.0の誘電率を有する。このようなDCは、適切な量のb1)及び/又はb2)及び任意の成分c)を選択することによって達成することができる。
好ましくは、組成物は、1GHzで測定される、少なくとも3.5又は少なくとも4.0、及び/又は6GHzで測定される、少なくとも3.5又は少なくとも4.0の誘電率を有する。このようなDCは、適切な量のb1)及び/又はb2)及び任意の成分c)を選択することによって達成することができる。
好ましくは、本発明による組成物は、1GHzで測定される、少なくとも3.5、より好ましくは少なくとも4.0、より好ましくは少なくとも4.2、より好ましくは少なくとも4.5、より好ましくは少なくとも4.7、より好ましくは少なくとも5.0の誘電率を有する。
好ましくは、本発明による組成物は、1GHzで測定される、0.014以下、より好ましくは0.010以下、より好ましくは0.007以下の正接損失(Df)を有する。低いDfは、エネルギー損失(熱)を最小限に抑え、且つ/又は照射されるエネルギーを最大化する。
好ましくは、本発明による組成物は、6GHzで測定される、3.5以上、より好ましくは4.0以上、より好ましくは少なくとも4.2、より好ましくは少なくとも4.5、より好ましくは少なくとも4.7、より好ましくは少なくとも5.0の誘電率を有する。
好ましくは、本発明による組成物は、6GHzで測定される、多くとも0.014、より好ましくは多くとも0.010、より好ましくは多くとも0.007の正接損失を有する。
好ましくは、本発明による組成物は、40GHzで測定される、少なくとも3.5、より好ましくは少なくとも4.0、好ましくは少なくとも4.2、より好ましくは少なくとも4.5、より好ましくは少なくとも4.7、より好ましくは少なくとも5.0の誘電率を有する。
好ましくは、本発明による組成物は、40GHzで測定される、多くとも0.014、好ましくは多くとも0.010、より好ましくは多くとも0.007の正接損失を有する。
本明細書において、誘電率(DC)及び正接損失(時には散逸係数(DF)とも呼ばれる)は、ASTMD-2520、方法B-共振空洞摂動技術(Resonant Cavity Perturbation Technique)に従って測定される。試験試料の公称試料サイズは、1.78×2.54×25.4mmである。試験は、実験室の周囲条件(公称23℃及び51%RH)で行われる。
好ましくは、熱可塑性樹脂は、300℃及び1.2kgのMFR1でISO1133-1:2011に従って測定されるメルトフローレートを有し、本発明による組成物は、300℃及び1.2kgのMFR2でISO1133-1:2011に従って測定されるメルトフローレートを有し、MFR2は、MRF1の多くとも130%である。
高難燃性の実施形態
b)及びc)の量が少ないほど、難燃性が向上することが見出された。この場合、難燃剤e)は、(実質的に)存在しなくても、望ましい難燃性を得ることができる。
b)及びc)の量が少ないほど、難燃性が向上することが見出された。この場合、難燃剤e)は、(実質的に)存在しなくても、望ましい難燃性を得ることができる。
従って、いくつかの実施形態では、全組成物に対するb1)、b2)又はb1)とb2)の合計の量は、少なくとも0.1重量%及び多くとも20重量%、好ましくは少なくとも1.0重量%、少なくとも3.0重量%又は少なくとも5.0重量%、及び/又は多くとも19重量%、多くとも18重量%、多くとも17重量%、多くとも16重量%、多くとも16重量%、又は多くとも15重量%である。
いくつかの実施形態では、全組成物に対するb)の量は、少なくとも0.1重量%、多くとも20重量%、好ましくは少なくとも1.0重量%、少なくとも3.0重量%、又は少なくとも5.0重量%、及び/又は多くとも19重量%、多くとも18重量%、多くとも17重量%、多くとも16重量%、多くとも16重量%、又は多くとも15重量%である。
いくつかの実施形態では、全組成物に対するc)の量は、全組成物に対して、多くとも30重量%、多くとも25重量%、多くとも20重量%、多くとも15重量%、多くとも10重量%、10重量%未満、多くとも9重量%、多くとも8重量%、多くとも5重量%、多くとも3重量%、多くとも1重量%、又は0重量%である。
いくつかの実施形態では、全組成物に対するb1)、b2)及びc)の総量は、全組成物に対して、35重量%未満、多くとも30重量%、多くとも25重量%、多くとも20重量%、多くとも15重量%、多くとも10重量%、10重量%未満、多くとも9重量%、多くとも8重量%、多くとも5重量%、多くとも3重量%、多くとも1重量%、又は0重量%である。
いくつかの実施形態では、全組成物に対するb)及びc)の総量は、全組成物に対して、35重量%未満、多くとも30重量%、多くとも25重量%、多くとも20重量%、多くとも15重量%、多くとも10重量%、10重量%未満、多くとも9重量%、多くとも8重量%、多くとも5重量%、多くとも3重量%、多くとも1重量%、又は0重量%である。
これらの実施形態では、好ましくは、組成物の成形部品は、厚さ1.5mm(±10%)でUL94 V2、V1又はV0等級、及び/又は厚さ3.0mm(±10%)でUL94 V2、V1又はV0等級を有する。組成物は、難燃剤を含んでも含まなくてもよい。組成物が難燃剤を含む場合、全組成物に対する難燃剤の量は、例えば、少なくとも0.01重量%及び/又は多くとも5重量%、多くとも1.0重量%、多くとも0.5重量%、多くとも0.1重量%、多くとも0.05重量%、又は多くとも0.01重量%であり得る。
他の態様
本発明は更に、本発明による熱可塑性組成物を含む成形部品に関する。本発明は、特に、本発明による組成物の射出成形によって作製される成形部品に関する。本発明は更に、本発明による組成物から作製された成形部品及びその上に設けられた導電性トラックを含む物品、特に回路担体にも関する。一実施形態では、このような回路担体は、アンテナを作製するために使用される。
本発明は更に、本発明による熱可塑性組成物を含む成形部品に関する。本発明は、特に、本発明による組成物の射出成形によって作製される成形部品に関する。本発明は更に、本発明による組成物から作製された成形部品及びその上に設けられた導電性トラックを含む物品、特に回路担体にも関する。一実施形態では、このような回路担体は、アンテナを作製するために使用される。
本発明は更に、このような回路担体を作製するプロセスに関し、このプロセスは、本発明による熱可塑性組成物を含む成形部品を提供する工程と、導電性トラックが形成される前述の部品の領域をレーザー照射により照射する工程と、その後、照射された領域を金属化する工程とを含む。好ましい実施形態では、レーザー照射を使用して、金属核を同時に放出し、接着促進表面を形成しながら部品のアブレーション(ablation)を行う。これは、堆積された金属導体トラックの優れた接着強度を達成するための簡易な手段をもたらす。レーザーの波長は、有利には、248nm、308nm、355nm、532nm、1064nm、又は更には10600nmである。レーザー照射により生成された金属核に対する更なる金属の堆積は、好ましくはメッキプロセスによって行われる。前述の金属化は、好ましくは、成形部品を少なくとも1つの無電解メッキ浴に浸漬して、成形部品の照射領域に電気導電経路を形成することによって実施される。無電解メッキプロセスの非限定的な例は、銅メッキプロセス、金メッキプロセス、ニッケルメッキプロセス、銀メッキ、亜鉛メッキ、及びスズメッキである。好ましくは、第1のメッキは銅メッキである。導電性トラックは、1つ以上の層を有することができる。第1の層は、例えば、銅層であり得、8~16μm、より典型的には8~12μmであり得る。存在する場合、第2の層は、例えば、ニッケル層であり得、2~4μmであり得る。存在する場合、第3層は、例えば、金層であり得、0.05~0.2μmであり得る。
成形部品の照射は、例えば、2~15Wの電力、20~100kHzの周波数、及び/又は1~5m/秒の速度を含む条件下で実施され得る。
成形部品の照射は、例えば、波長100~400nmの紫外光、波長400~800nmの可視光、又は波長800~25000nmの赤外光によって実施されることができる。
成形部品の照射が波長100~400nmの紫外光によって実施される場合、金属化領域を有する成形部品に対して、耐剥離性を向上させるための熱処理を施すことが好ましくあり得る。熱処理は、成形部品をマイクロ波にさらすことによって、例えば、成形部品をマイクロ波加熱炉に入れることによって実施されることができる。好ましくは、成形部品の照射は、波長400~800nmの可視光、又は波長800~25000nmの赤外光によって実施される。これらのタイプのレーザー照射は、照射領域の金属層が、メッキ工程後の熱処理を必要とせずに、比較的より強い接着強度を有するという点で有利である。最も好ましくは、成形部品の照射は、800~25000nm、特に1064nmの波長を有する赤外光によって実施される。
好ましくは、回路担体を作製するプロセスは、照射領域を金属化する工程の後に熱処理の工程を含まない。これは、効率的なプロセスを可能にするという点で有利である。
本発明の更なる態様は、レーザーダイレクトストラクチャリングプロセスで使用するための本発明による熱可塑性組成物に関する。
本発明の更なる態様は、レーザーダイレクトストラクチャリングプロセスにおける本発明による熱可塑性組成物の使用に関する。
本発明は、単独での独立請求項で規定された主題、又は本明細書に記載された特徴の任意の可能な組み合わせでの独立請求項で規定された主題に関し、特に好ましいのは、請求項に存在する特徴の組み合わせであることに留意されたい。従って、本発明による組成物に関する特徴の全ての組み合わせ、本発明によるプロセスに関する特徴の全ての組み合わせ、並びに本発明による組成物に関する特徴及び本発明によるプロセスに関する特徴の全ての組み合わせが、本明細書に記載されていることが理解されるであろう。従って、成形工程に関する特徴の組み合わせ、本発明のプロセスの照射工程及び金属化工程、並びに本発明による組成物に関する特徴が、本明細書に記載されていることが理解されよう。例えば、本明細書は、回路担体を作製するためのプロセスを開示し、これは、本発明による熱可塑性組成物を含む成形部品を提供する工程と、導電性トラックが形成される前述の部品の領域をレーザー照射により照射する工程と、その後、照射された領域を金属化する工程とを含み、組成物は、成分d)を含み、成形部品の照射は、波長が800~25000nmの赤外光によって実施される。
「含む(comprising)」という用語は、他の要素の存在を排除しないことに更に留意されたい。しかしながら、特定の構成要素を含む製品に関する説明は、これらの構成要素からなる製品も開示していることも理解されたい。同様に、特定の工程を含むプロセスに関する説明は、これらの工程からなるプロセスも開示していることも理解されたい。これらの構成要素からなる製品/組成物は、製品/組成物を調製するためのより簡易でより経済的なプロセスを提供するという点で有利であり得る。同様に、特定の工程を含むプロセスに関する説明は、これらの工程からなるプロセスも開示していることも理解されたい。これらの工程からなるプロセスは、より簡易でより経済的なプロセスを提供するという点で有利であり得る。
パラメータの下限値及び上限値が記載されている場合、下限値及び上限値の組み合わせによって形成される範囲も開示されていると理解される。
ここで、本発明を以下の実施例によって説明するが、これらに限定されるものではない。
実験
比較実験物(CEx)及び実施例組成物(Ex)は、表1に示される成分から調製された。
比較実験物(CEx)及び実施例組成物(Ex)は、表1に示される成分から調製された。
全ての試料組成物は、表2から4に示される量に従って調製された。全ての量は、重量パーセント単位である。実験のそれぞれにおいて、試料は280℃の温度で共回転二軸スクリュー押出機にて押し出された。押出物を造粒し、集めた造粒物を110℃の温度で4時間乾燥し、続いて約290℃~300℃の溶融温度を使用して試験部品に射出成形した。
高周波特性-誘電率(DC)及び損失係数(DF)-は、ASTM D-2520、方法B-共振空洞摂動技術のガイドラインを使用して6GHzで測定された。試験試料の公称試料サイズは、1.78×2.54×25.4mmであった。試験は、実験室の周囲条件(公称23℃及び51%RH)で行われた。
燃焼性能は、試料を23℃、相対湿度50%で48時間保管した後、UL94 V法に従って決定された。各試料について、5本の試験バーが試験された。UL94 V等級(V-0、V-1、V-2、又はNC(=部類なし))に加えてまた、1回目(t1)と2回目(t2)の試験された5つのバーの火炎接触の残炎時間の合計である合計消炎時間(FOT)が記録される。
配合後の樹脂の分解度は、配合前の樹脂の、及び樹脂を配合して調製された組成物のメルトマスフローレート(MFR)をISO1133に従って300℃/1.2kgで測定することにより特定した。組成物中のセラミック充填剤の存在は、一般に、より低いMFRにつながる。従って、配合中にポリマーの分解が起こらなかった場合、組成物のMFRは、典型的には、樹脂のMFRよりも低くなる。従って、配合後のMFRの増加は、樹脂の分解によるものと考えられる。
配合後の樹脂の分解度は、配合前の樹脂の、及び樹脂を配合して調製された組成物のビカット温度及びアイゾットノッチ付き衝撃強度を測定することによって更に確認された。ビカット温度の低下と衝撃強度の低下は、どちらも樹脂の分解によるものである。
表2は、最も一般的に使用されるLDS添加剤である、銅クロム酸化物スピネルとアンチモンドープ酸化スズを使用した結果を示している。
少量のLDS添加剤が使用されたCEx1及びCEx2では、組成物のMFRは、樹脂よりも低く、樹脂の過度の分解が起こっていないことを示している。同じ結論は、高い剪断粘度、ビカット温度、及びアイゾットノッチ付き衝撃強度でのMVの値から導き出すことができる。
CEx1及びCEx2では、望ましい誘電特性が得られ、特に誘電率は、6GHzで少なくとも4.0である。
しかしながら、CEx1及びCEx2では、望ましい難燃性が得られなかった。
CuCrを多量に使用したCEx3では、樹脂の過度の分解が生じていないことが理解できる。しかしながら、誘電率は、それほど高くなく、6GHzで1.0を下回る。望ましい難燃性が得られた。
ATOを多量に使用したCEx4では、樹脂の過度の分解が生じていることが理解できる。組成物のMFRは、樹脂のMFRの200%を超える。また、望ましい誘電特性は得られたが、望ましい難燃性は得られなかった。
従って、亜クロム酸銅又はATOを使用しても、望ましい特性の組み合わせが得られないと結論付けることができる。
表3は、本発明によるアルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)を使用した結果を示している。
AZOがワックスなしで使用されるCEx5では、望ましい誘電特性及び望ましい難燃性が得られた。しかしながら、樹脂の過度の分解が生じていることが理解できる。組成物のMFRは、高すぎて測定できなかった。分解は、MV、ビカット温度、及びアイゾットノッチ付き衝撃強度からも確認できる。
対照的に、AZOをワックスとともに使用したEx1では、樹脂の過度な分解は生じなかった。また、望ましい誘電特性及び望ましい難燃性が得られた。
これは、CEx6を考えると驚くべきことであり、この場合、Ex1のようにAZOとワックスを併用する代わりに、ATOをワックスとともに使用している。CEx6は、ATOによって引き起こされた樹脂の過度の分解がワックスによって防止されなかったことを示している。また、望ましい難燃性も得られなかった。従って、ワックスと組み合わせた特定のLDS添加剤は、望ましい特性の組み合わせをもたらすと結論付けることができる。
また、Ex2及びEx3は、望ましい特性の組み合わせを示している。TiO2を多量に使用することにより、より高いDCが得られることができることが理解できるが、また、TiO2を多量に使用しなくてもDCが依然として高いことが理解できる。Ex2とEx3を比較すると、セラミック充填剤のタイプ(TiO2又はBST)による大きな違いはないことが示される。
Ex4とEx5の比較は、ワックスの量が少ないほど、難燃性に有利であることを示している。
Ex4とEx6の比較は、TiO2の量が少ないほど、難燃性に有利であることを示している。
Ex4とEx7の比較は、AZOに対してPCの量が多いほど、衝撃強度に有利であることを示している。
Ex4とEx6の比較は、TiO2の量が多いほど、DCに有利であることを示している。
Ex5とEx7の比較は、ATOの量が多いほど、DCに有利であることを示している。
Ex4とEx8の比較は、ATOの添加が難燃性を低下させることを示している。
Ex4とEx9の比較は、CuCr2O4の添加の量が少ないほど、特性を実質的に変化させないことを示している。
表6は、本発明によるチタン酸銅カルシウム(CCTO)を使用した結果を示す。
AZOを使用した実験と同様に、ワックスを含まないCEx7は、ポリマーの分解により、非常に高いMFIと非常に低いアイゾット衝撃強度を示している。
少量のワックスを添加したEx10は、優れた難燃性を示しながら、著しくは分解が見られない(低いMFI/高いMV、高い衝撃強度)。更に、Ex10により高いDCが得られた。
異なるタイプの難燃剤を使用したEx11は、望ましい特性の組み合わせを示している。難燃性は、Ex10よりも更に良好であった。
CEx8は、MZPの添加がポリマー分解の防止にいくらかの影響を与えるが、その効果は、本発明によるワックスの使用と比較して非常に限定的であることを示している。
Claims (15)
- a)20~90重量%の熱可塑性樹脂と、
b)レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤と、
c)任意選択的に、レーザーダイレクトストラクチャリング添加剤機能を有さないセラミック充填剤粒子と、
d)0.1~5.0重量%の酸変性ポリマーと、
を含む熱可塑性組成物であって、
b)は、
b1)導電性金属酸化物であって、前記導電性金属酸化物は、5×103Ω・cm以下の抵抗率を有し、少なくとも周期律表のn族の金属とn+1族の金属を含み、nは、3~13の整数である導電性金属酸化物、及び/又は
b2)チタン酸銅カルシウム
を含む、熱可塑性組成物。 - a)は、ポリカーボネート、或いはポリカーボネートとゴム状ポリマーとのブレンド、例えば、
-45~75重量%のポリカーボネート、5~40重量%のABS、及び0~10重量%のMBSのブレンドであって、その量は前記熱可塑性樹脂a)に対してであるブレンド、又は
-80~99重量%のポリカーボネートと、Siを含む弾性成分を含む1~20重量%のグラフトコポリマーとのブレンドであって、その量は前記熱可塑性樹脂a)に対してであるブレンド、
である、請求項1に記載の組成物。 - nは、10~13の整数、好ましくは12又は13、より好ましくは12であり、より好ましくは、n族の前記金属は、亜鉛であり、n+1族の前記金属は、アルミニウムであり、最も好ましくは前記導電性金属酸化物は、アルミニウムドープ酸化亜鉛である、請求項1又は2に記載の組成物。
- b)は、b1)の粒子及び/又はb2)の粒子を含み、好ましくは、b1)の前記粒子の量、b2)の前記粒子の量、又はb1)の前記粒子とb2)の前記粒子の総量は、b)の量に対して、10~100重量%、好ましくは少なくとも50重量%、少なくとも60重量%、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも98重量%、少なくとも99.0重量%、少なくとも99.5重量%、少なくとも99.9重量%、又は100重量%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の組成物。
- 全組成物に対するb1)の量、b2)の量又はb1)とb2)の合計の量は、0.1~80重量%、例えば少なくとも31重量%である、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
- d)は、不飽和カルボン酸化合物などの官能基を有する化合物で変性されたオレフィンポリマーである、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物の成形部品は、厚さ1.5mm(±10%)でUL94 V2、V1又はV0等級を有し、好ましくは、前記組成物は、e)難燃剤を含み、前記全組成物に対する難燃剤の量は、0.01~5.0重量%である、請求項1~6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記全組成物に対するc)の量は、10重量%未満である、請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物は、1GHzで測定される、少なくとも4.0、より好ましくは少なくとも4.2、より好ましくは少なくとも4.5、より好ましくは少なくとも4.7、より好ましくは少なくとも5.0の誘電率を有し、且つ/又は前記組成物は、1GHzで測定される、0.014以下、より好ましくは0.010以下、より好ましくは0.007以下の正接損失を有し、且つ/又は前記組成物は、6GHzで測定される4.2以上、好ましくは4.5以上、より好ましくは4.7以上、より好ましくは5.0以上の誘電率を有し、且つ/又は前記組成物は、6GHzで測定される、0.014以下、より好ましくは0.010以下、より好ましくは0.007以下の正接損失を有し、且つ/又は前記組成物は、40GHzで測定される3.5以上、好ましくは4.0以上、より好ましくは4.2以上、より好ましくは4.5以上、より好ましくは4.7以上、より好ましくは5.0以上の誘電率を有し、且つ/又は前記組成物は、40GHzで測定される、0.014以下、好ましくは0.010以下、より好ましくは0.007以下の正接損失を有し、前記誘電率及び前記正接損失は、ASTM D-2520、方法Bに従って測定される、請求項1~8のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記全組成物に対するb1)及びb2)及びc)の合計量は、少なくとも35重量%、好ましくは少なくとも40重量%である、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物は、前記全組成物に対して2.5重量%未満のゴム状ポリマーを含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物を含む成形部品。
- 請求項12に記載の成形部品を提供する工程と、導電性トラックが形成される前記部品の領域をレーザー放射により照射する工程と、その後、照射された領域を金属化する工程とを含む、回路担体を作製するためのプロセス。
- 請求項13に記載のプロセスによって得られる回路担体。
- 請求項14に記載の回路担体を含むアンテナ。
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