KR102255157B1 - 레이저 활성화가능 금속 화합물을 함유하는 레이저 도금가능 열가소성 조성물 및 그로부터의 형상화 물품 - Google Patents

레이저 활성화가능 금속 화합물을 함유하는 레이저 도금가능 열가소성 조성물 및 그로부터의 형상화 물품 Download PDF

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Abstract

하기를 포함하는 열가소성 조성물이 본원에 개시된다: (a) 하기를 포함하는 약 15 wt% 내지 약 95 wt%의 중합체 성분:　(i) 하기 중 어느 하나: 약 20 wt% 내지 약 85 wt%의 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 약 10 wt% 내지 약 65 wt%의 유동성 촉진제, 또는 약 70 wt% 내지 100 wt%의 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및 (ii) 약 0 wt% 초과 내지 약 30 wt%의 내충격 개질제; (b) 약 2 wt% 내지 약 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제(여기서 상기 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 레이저 활성화가능 성분을 포함한다); 및 (c) 약 3 wt% 내지 약 70 wt%의 무기 충전제.

Description

레이저 활성화가능 금속 화합물을 함유하는 레이저 도금가능 열가소성 조성물 및 그로부터의 형상화 물품
본 개시물은 도금가능 열가소성 레이저 직접 구조화 조성물 및 그로부터 제조된 형상화 물품(shaped article)에 관한 것이다.
비전도성 플라스틱 표면 상에 전도성 경로 구조를 생성할 수 있는 새로운 성형된 상호연결 장치(MID) 기술인 레이저 직접 구조화(LDS)는 안테나 및 회로와 같은 전자 적용 분야에서 널리 사용된 바 있다. 핫 스탬핑(hot stamping) 및 2-샷 성형과 같은 통상적인 방법과 비교하여, LDS는 안테나의 설계 능력, 사이클 시간, 비용 효율성, 소형화, 다각화, 및 기능성에서 이점을 갖는다. 따라서, LDS는 전자 산업의 주요 트렌드로서 채택된 바 있다.
안테나 적용의 경우에, 안테나 크기는 안테나 기재의 작동 주파수 및 유전 특성에 의해 결정된다. 작동 주파수는 일반적으로 특이적 적용에 대해 고정되므로, 안테나의 크기는 기재의 유전 특성을 조율함으로써 조정될 수 있다. 이론적으로, 유전율(Dk)이 높을수록, 안테나 크기는 더 작다. 미래 RF 장치 설계가 점점 더 통합되고 다중-안테나에 대한 공간이 적어질 것을 고려하면, 안테나 크기의 소형화가 중요하다. 그러나, 높은 Dk 성능을 갖는 열가소성 물질을 제조하기 위해, 제품의 기계적 특성, 특히 충격 강도의 감소를 유도할 수 있는 높은 무기 충전제 하중이 요구된다. 이는 열가소성 물질이 약간 취성이 되어, 실용적인 적용에 우수하지 않다는 것을 의미하다. 따라서, 높은 Dk LDS 중합체 등급이 우수한 충격 성능으로 개발되는 것이 매우 중요할 것이다. 이 문제점을 해결하기 위해, 우수한 유전 성능, 기계적 특성, 및 가공 성능을 갖는 LDS-가능 열가소성 조성물을 제조하기 위한 새로운 해결책을 제공하기 위해 현행 개시물이 개발되었다.
본 개시물은 높은 유전율과 레이저 직접 구조화 기능을 통합하여, 레이저 직접 구조화 기술의 범주를 크게 확장하는 초고성능 열가소성 중합체 조성물을 제공함으로써 이들 및 다른 요구를 충족시킨다.
일 양태에서, 본 개시물은 하기를 포함하는 블렌드된 열가소성 조성물에 관한 것이며:
(a) 하기를 포함하는 약 15 wt% 내지 약 95 wt% 중합체 성분:
(i) 하기 중 어느 하나
- 약 20 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 약 10 wt% 내지 약 65 wt% 유동성 촉진제; 또는
- 약 70 wt% 내지 100 wt% 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및
(ii) 약 0 wt% 초과 내지 약 30 wt% 내충격 개질제;
(b) 약 2 wt% 내지 약 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제(여기서 상기 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 레이저 활성화가능 성분을 포함한다); 및
(c) 약 3 wt% 내지 약 70 wt% 무기 충전제;
여기서 (a), (b) 및 (c)의 중량% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고, 모든 성분을 합한 중량% 값은 100 wt%를 초과하지 않는다.
일 양태에서, 본 개시물은 블렌드된 열가소성 조성물의 열 전도성을 개선시키는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 하기를 조합하는 단계를 포함하며:
(a) 하기를 포함하는 약 15 wt% 내지 약 95 wt% 중합체 성분:
(i) 하기 중 어느 하나
- 약 20 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 약 10 wt% 내지 약 65 wt% 유동성 촉진제; 또는
- 약 70 wt% 내지 100 wt% 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및
(ii) 약 0 wt% 초과 내지 약 30 wt% 내충격 개질제;
(b) 약 2 wt% 내지 약 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제(여기서, 상기 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 레이저 활성화가능 성분을 포함한다); 및
(c) 약 3 wt% 내지 약 70 wt% 무기 충전제;
여기서 (a), (b) 및 (c)의 중량% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고, 모든 성분을 합한 중량% 값은 100 wt%를 초과하지 않는다.
다양한 추가 양태에서, 본 개시물은 개시된 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다.
본 개시물은 본 개시물의 하기 상세한 설명 및 그에 포함된 실시예를 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
본 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치, 및/또는 방법이 개시되고 기재되기 전에, 달리 명시되지 않는 한 특이적 합성 방법, 또는 달리 명시되지 않는 한 특정한 시약으로 제한되지 않으며, 그 자체로 물론 달라질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 본원에 사용된 용어가 단지 특정한 양태을 설명하는 목적을 위한 것이며 제한되도록 의도되지 않는 것이 또한 이해되어야 한다. 본원에 기재된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법 및 물질이 본 개시물의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 예시 방법 및 물질이 이제 기재된다.
더욱이, 달리 명확하게 언급되지 않는 한, 본원에 제시된 임의의 방법은 그의 단계가 특정 순서로 수행되도록 요구하는 것으로 해석되지 않는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계들에 뒤따라야 할 순서를 암시하지 않거나, 또는 단계들이 특정 순서에 제한되어야 한다는 것이 청구범위 또는 설명에서 달리 구체적으로 명시되지 않는 경우에, 임의의 양태에서, 순서를 추론하도록 의도되지는 않는다. 이는 단계의 배열 또는 작동상 흐름에 관한 논리 문제; 문법적 구성 또는 구두점으로부터 유도되는 평범한 의미; 명세서에 기재되는 양태의 수 또는 유형을 포함한, 해석을 위한 임의의 가능한 비-명시적 근거를 포함한다.
본원에 언급된 모든 공보는, 예를 들어, 공보가 인용된 것과 관련하여 방법 및/또는 물질을 개시하고 기재하기 위해 본원에 참조로 포함된다.
정의
또한, 본원에 사용된 용어가 특정한 양태만을 설명하기 위한 것이며 제한하려는 것은 아님이 이해되어야 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하는"은 "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진" 양태을 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본원이 속하는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서 및 하기 청구범위에서, 본원에 정의될 다수의 용어들을 인용할 것이다.
명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 표현("a", "an" 및 "the")은 문맥상 달리 명확하게 나타내지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "폴리아미드 중합체"에 대한 언급은 2종 이상의 폴리아미드 중합체의 혼합물을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
범위는 하나의 값(제1 값) 내지 또 다른 값(제2 값)으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 범위는 일부 양태에서 제1 값 및 제2 값 중 하나 또는 둘 다를 포함한다. 유사하게, 값이 선행사 "약"을 사용하여 근사치로 표현될 때, 특정한 값이 또 다른 양태을 이루는 것이 이해될 것이다. 범위의 각각의 종점이 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과는 독립적으로 중요하다는 것이 더 이해될 것이다. 본원에 개시된 다수의 값이 있고, 각각의 값은 또한 그 값 자체 이외에도 특정 값에 대해 "약"으로 본원에 개시되는 것이 또한 이해된다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면, "약 10"이 또한 개시된다. 또한 2개의 특정 단위 사이의 각각의 단위가 또한 개시되는 것이 이해된다. 예를 들어, 10 및 15가 개시되면, 11, 12, 13, 및 14가 또한 개시된다.
본원에 사용된 바와 같은, 용어 "약" 및 "해당 값 또는 약"은 해당 양 또는 값이 지정된 값, 대략 지정된 값, 또는 지정된 값과 거의 동일할 수 있다는 것을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 공칭 값은 달리 지시되거나 유추되지 않는 한 ±10% 변동을 나타내는 것으로 일반적으로 이해된다. 상기 용어는 유사한 값이 청구범위에 열거된 것과 등가의 결과 또는 효과를 촉진하는 것을 전달하기 위해 의도된다. 즉, 양, 크기, 제제, 파라미터, 및 다른 양 및 특징은 정확하지 않거나 정확할 필요도 없지만, 허용오차, 변환 인자, 반올림, 측정 오차 등, 및 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 다른 인자를 반영하여, 필요에 따라, 근사치 및/또는 더 크거나 더 작을 수 있는 것으로 이해된다. 일반적으로, 양, 크기, 제제, 파라미터 또는 다른 양 또는 특징은 명확히 명시되든 명시되지 않든 "약" 또는 "근사치"이다. 정량적 값 앞에 "약"이 사용되는 경우에, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 파라미터는 또한 특정 정량 값 그 자체를 포함하는 것으로 이해된다.
본원에 기재된 바와 같은, 용어 "임의적인" 또는 "임의적으로"는 후술되는 사건 또는 상황이 발생할 수 있거나 또는 발생할 수 없다는 것을 의미하고, 상기 설명은 상기 사건 또는 상황이 발생하는 경우 및 발생하지 않은 경우를 포함한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 어구 "임의적으로 치환된 알킬"은 알킬 기가 치환될 수 있거나 또는 치환될 수 없고, 설명은 치환 및 비치환된 알킬 기 둘 다를 포함한다는 것을 의미한다.
본 개시물의 조성물을 제조하는데 사용될 성분 뿐만 아니라 본원에 개시된 방법 내에서 사용될 조성물 그 자체가 개시된다. 이들 및 다른 물질은 본원에 개시되어 있고, 이들 물질의 조합, 하위세트, 상호작용, 그룹 등이 개시된 경우에, 이들 화합물의 각각의 다양한 개별적 및 집합적 조합 및 순열의 특정 기준이 명백하게 개시될 수는 없지만, 각각은 구체적으로 고려되고 본원에 기재되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정 화합물이 개시되고 논의되고, 상기 화합물을 비롯한 다수의 분자에 대해 행해질 수 있는 다수의 변형이 논의되면, 달리 구체적으로 반대로 지시되지 않는 한, 상기 화합물 및 가능한 상기 변형의 각각 및 모든 조합 및 순열이 구체적으로 고려된다. 따라서, 분자 A, B, 및 C의 부류 뿐만 아니라 분자 D, E, 및 F의 부류가 개시되고 조합 분자의 예 A-D가 개시되면, 각각이 개별적으로 언급되지 않은 경우에도, 각각은 조합 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F가 개시되는 것으로 간주되는 것을 의미하여 개별적으로 및 집합적으로 고려된다. 마찬가지로, 이들의 임의의 하위세트 또는 조합이 또한 개시된다. 따라서, 예를 들어, A-E, B-F, 및 C-E의 하위그룹이 개시된 것으로 간주될 것이다. 이러한 개념은 본 개시물의 조성물을 제조하고 사용하는 방법의 단계를 포함하나 이에 제한되지는 않는 본원의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가 단계가 있는 경우에, 이들 추가 단계 각각은 본 개시물의 방법의 임의의 특정한 양태 또는 양태의 조합으로 수행될 수 있는 것으로 이해된다.
본 명세서 및 청구범위에서 조성물 또는 물품의 특정 요소 또는 성분의 중량부에 대한 언급은 조성물 또는 물품의 요소 또는 성분과 임의의 다른 요소들 또는 성분들 사이의 중량 관계를 나타내며, 중량부로 표시된다. 따라서, 2 중량부의 성분 및 5 중량부의 성분 Y를 함유하는 화합물에서, X 및 Y는 2:5의 중량비로 존재하며, 추가 성분이 화합물 내에 함유되어 있는지 여부와 무관하게 이러한 비로 존재한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "중량%", "wt%", 및 "wt.%"는 상호교환가능하게 사용될 수 있으며, 달리 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 주어진 성분의 중량%를 나타낸다. 즉, 달리 명시되지 않는 한, 모든 wt% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 개시된 조성물 또는 제제에서 모든 성분에 대한 wt% 값의 합은 100인 것으로 이해되어야 한다.
본원에 사용된 바와 같은, 용어 "중량 평균 분자량" 또는 "Mw"는 상호교환가능하게 사용될 수 있고, 하기 식에 의해 정의된다:
Figure 112019078619184-pct00001
상기 식에서, Mi는 쇄의 분자량이고, Ni는 해당 분자량의 쇄의 수이다. Mn과 비교하면, Mw는 분자량 평균에 대한 기여도를 결정하는데 있어서 주어진 쇄의 분자량을 고려한다. 따라서, 주어진 쇄의 분자량이 클수록, 쇄가 Mw에 더 많이 기여한다. Mw는 분자량 표준, 예를 들어 폴리카보네이트 표준 또는 폴리스티렌 표준, 바람직하게는 인증된 또는 추적가능한 분자량 표준을 사용하여 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 알려진 방법에 의해, 중합체, 예를 들어 폴리카보네이트 중합체에 대해 결정될 수 있다.
본원에 개시된 각각의 물질은 상업적으로 입수가능하고/하거나 그의 제조 방법은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져있다.
본원에 개시된 조성물은 특정 기능을 갖는 것으로 이해된다. 개시된 기능을 수행하기 위한 특정 구조적 요건이 본원에 개시되며, 개시된 구조와 관련하여 동일한 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조가 존재하고, 이들 구조는 전형적으로 동일한 결과를 달성할 것으로 이해된다.
블렌드된 열가소성 조성물
일 양태에서, 본 개시물은 하기를 포함하는 블렌드된 열가소성 조성물에 관한 것이며: 　　　　　　　　　　　　　
(a) 하기를 포함하는 약 15 wt% 내지 약 95 wt% 중합체 성분:
(i) 하기 중 어느 하나
- 약 20 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 약 10 wt% 내지 약 65 wt% 유동성 촉진제; 또는
- 약 70 wt% 내지 100 wt% 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및
(ii) 약 0 wt% 초과 내지 약 30 wt% 내충격 개질제;
(b) 약 2 wt% 내지 약 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제(여기서, 상기 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 레이저 활성화가능 성분을 포함한다); 및
(c) 약 3 wt% 내지 약 70 wt% 무기 충전제;
여기서 (a), (b) 및 (c)의 중량% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고, 모든 성분을 합한 중량% 값은 100 wt%를 초과하지 않는다.
다양한 양태에서, 본 개시물의 조성물은 커플링제, 산화방지제, 주형 이형제, UV 흡수제, 광 안정화제, 열 안정화제, 윤활제, 가소제, 안료, 염료, 착색제, 대전 방지제, 핵제, 적하 방지제, 산 제거제, 및 상기 중 2종 이상의 조합으로부터 선택된 첨가제를 추가로 포함한다. 추가 양태에서, 본 개시물의 조성물은 난연제, 착색제, 1차 산화방지제, 및 2차 산화방지제로부터 선택된 적어도 1종의 첨가제를 추가로 포함한다.
중합체 성분
일 양태에서, 본 개시물의 블렌드된 열가소성 조성물은 약 15 wt% 내지 약 95 wt%의 양으로 존재하는 적어도 하나의 중합체 성분을 포함한다. 다양한 양태에서, 중합체 성분은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌계 공중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCT), 액정 중합체(LPC), 폴리페닐렌 술피드(PPS), 폴리페닐렌 에테르(PPE), 폴리페닐렌 산화물-폴리스티렌 블렌드, 폴리스티렌, 고내충격성 개질된 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 삼원중합체, 아크릴 중합체, 폴리에테르이미드(PEI), 폴리우레탄, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리 에테르 술폰(PES), 폴리프탈아미드(PPA) 또는 그의 혼합물을 포함한다. 추가 양태에서, 중합체 성분은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌계 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리옥시메틸렌("POM"), 액정 중합체("LCP"), 폴리페닐렌 술피드("PPS"), 폴리페닐렌 에테르("PPE"), 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원중합체("ABS"), 아크릴 중합체, 폴리에테르이미드("PEI"), 폴리우레탄, 폴리에테르술폰("PES"), 또는 폴리에테르에테르케톤("PEEK"), 또는 그의 조합을 포함한다.
일부 바람직한 양태는 폴리프로필렌 또는 폴리(p-페닐렌 산화물) 중합체를 활용한다. 일부 양태에서, 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체일 수 있다. 단독중합체는 본질적으로 프로필렌 단량체를 포함한다. 특정 양태에서, 폴리프로필렌 공중합체는 에틸렌과 공중합된 프로필렌 단량체를 포함한다. 공중합체는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다. 일부 폴리프로필렌 공중합체는 약 1 내지 약 15 mol% 에틸렌, 또는 약 1 내지 약 7 mol% 또는 약 5 내지 약 15 mol% 에틸렌을 포함한다.
일부 바람직한 양태는 약 20 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 중합체를 활용한다. 다른 양태는 약 30 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 중합체, 또는 약 35 wt% 내지 약 75 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 중합체를 활용한다.
레이저 직접 구조화 첨가제
열가소성 수지 이외에도, 본 개시물의 조성물은 또한 레이저 직접 구조화(LDS) 첨가제를 포함한다. LDS 첨가제는 조성물이 레이저 직접 구조화 공정에서 사용될 수 있도록 선택된다. LDS 공정에서, LDS 첨가제를 레이저 빔에 노출시켜 상기 첨가제를 열가소성 조성물의 표면에 배치하고, 상기 LDS 첨가제로부터 금속 원자를 활성화시킨다. 이와 같이, LDS 첨가제는, 레이저 빔에 노출 시, 금속 원자가 활성화 및 노출되고, 레이저 빔에 의해 노출되지 않은 영역에서 금속 원자가 노출되지 않도록 선택된다. 또한, LDS 첨가제는 레이저 빔에 노출된 후, 에칭 영역이 도금되어 전도성 구조를 형성할 수 있도록 선택된다.
본원에 사용된 바와 같은 "도금될 수 있는"은 실질적으로 균일한 금속 도금 층이 레이저-에칭된 영역 상에 도금될 수 있는 물질을 지칭한다. 이 공정은 레이저 마킹의 주요 결과가 에너지 방사선의 영향 하에 물질의 색을 변화시키는 레이저 마킹과는 상이하다. 레이저 마킹에 대한 핵심 특징화는 마크와 기재 사이의 대비이다.
도금 지수는 시험된 샘플의 특정 레이저 파라미터 하에 수득된 평균 구리 두께 및 기준 샘플의 특정 레이저 파라미터 하에 수득된 평균 구리 두께 사이의 비로서 정의된다. 기준 샘플은 상표명 Pocan DP 7102의 PBT계 LDS였다. 0.7 초과의 도금 지수가 바람직하다.
반대로, LDS의 경우에, 목표는 레이저 에칭된 표면 상에 금속 시드의 형성, 및 하기 도금 공정 동안 최종 금속화 층의 형성이다. 도금율 및 도금된 층의 접착력은 핵심 평가 요건이다. 여기서 색은 레이저 방사선 하에 색 변화가 아니라 이들 물질 자체로 만든 기재를 의미한다. 이와 같이, 조성물이 레이저 직접 구조화 공정에서 사용될 수 있도록 하는 것 이외에도, 본 개시물에 사용된 LDS 첨가제는 또한 조성물이 물리적 특성을 유지하면서 착색될 수 있도록 돕기 위해 선택된다.
본 개시물에 사용된 LDS 화합물은 코어가 레이저 활성화가능 성분으로 코팅된 코어-쉘 구조를 갖는다. '레이저 활성화가능 성분'은 레이저 활성화 후 금속 시드를 방출하는 성분이다. 금속 시드는 화학적 도금을 위한 촉매로서 작용한다.
일부 바람직한 양태에서, LDS 첨가제의 코어는 본질적으로 쉘 성분으로 완전히 커버된다. 전형적인 양태에서, 코어 및 쉘은 상이한 조성을 갖는다.
일부 양태에서, 쉘 성분은 약 1 나노미터(nm) 내지 약 50 마이크로미터 (마이크론)(μm)의 두께를 갖는다. 특정 양태에서, 코어는 약 50 nm 내지 약 500 μm의 평균 입자 크기를 갖는다.
일부 양태에서, 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 구리 및 주석 중 하나 이상을 포함하는 레이저 활성화가능 성분을 포함한다. 일부 바람직한 양태에서, 코어 및 쉘은 상이한 조성을 갖는다. 일부 양태에서, 코어는 TiO2, 운모 또는 활석을 포함한다. 특정 양태에서, 레이저 활성화가능 성분은 주석 및 안티몬을 포함한다. 일부 바람직한 양태에는 주석 산화물 및 안티몬을 포함하는 혼합된 금속 산화물을 사용한다. 일부 조성물의 경우에, 레이저 활성화가능 첨가제는 약 10 wt% 내지 약 80 wt% 코어 및 약 20 wt% 내지 약 90 wt% 쉘, 또는 약 30 wt% 내지 약 70 wt% 코어 및 약 30 wt% 내지 약 70 wt% 쉘, 또는 약 45 wt% 내지 약 65 wt% 코어 및 약 35 wt% 내지 약 55 wt% 쉘을 포함한다. 일부 쉘은 주석-안티몬 회색 석석(cassiterite grey) [(Sb/Sn)O2] 또는 수산화구리 인산염을 포함한다.
포함된 LDS 첨가제의 양은 기계적 특성에 악영향을 끼치지 않으면서 레이저에 의한 활성화 후 형성된 트랙의 도금을 가능하게 하기에 충분하다.
추가 양태에서, 레이저 직접 구조화 첨가제는 약 1 wt% 내지 약 30 wt%의 양으로 존재한다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화 첨가제는 약 2 wt% 내지 약 20 wt%의 양으로 존재한다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화 첨가제는 약 7 wt% 내지 약 18 wt%의 양으로 존재한다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화 첨가제는 약 5 wt% 내지 약 15 wt%, 또는 약 5 wt% 내지 약 10 wt%의 양으로 존재한다.
LDS 첨가제는 레이저로 활성화 후, 전도성 경로가 표준 무전해 도금 공정에 의해 형성될 수 있도록 선택된다. LDS 첨가제가 레이저에 노출되면, 원소 금속이 방출된다. 레이저는 부품 위에 회로 패턴을 그리고 포매된(embedded) 금속 입자를 함유하는 거친 표면을 뒤에 남긴다. 이들 입자는 구리 도금 공정과 같은 후속 도금 공정 동안 결정 성장을 위한 핵으로서 작용한다. 사용될 수 있는 다른 무전해 도금 공정은 금 도금, 니켈 도금, 은 도금, 아연 도금, 주석 도금 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
유동성 촉진제(flow promoter)
유동성 촉진제는 중합체 성분의 중량에 대해 측정된 경우에 약 10 내지 약 65 wt%로 존재할 수 있다. 일부 예로써, 유동성 촉진제는, 예를 들어, 중합체 성분의 약 10 내지 약 wt%, 또는 약 11 내지 약 30 wt%, 또는 약 12 내지 약 25 wt%로 존재할 수 있다.
적합한 유동성 촉진제는 미립자 형태일 수 있고, 예를 들어, 나일론, 폴리프탈이미드, 폴리스티렌, 폴리프로필렌 및 그의 블렌드를 포함한다.
내충격 개질제(impact modifier)
내충격 개질제는 중합체 성분의 중량에 대해 측정된 경우에 약 0 초과 내지 약 30 wt%로 존재할 수 있다. 일부 예로써, 유동성 촉진제는, 예를 들어, 중합체 성분의 약 5 내지 약 25 wt%, 또는 약 10 내지 약 30 wt%, 또는 약 10 내지 약 20 wt%로 존재할 수 있다.
내충격 개질제는 스티렌-에틸렌/1-부텐-스티렌(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 및 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 중 1종 이상을 포함한다.
무기 충전제
무기 충전제는 열가소성 조성물의 중량을 기준으로 약 3 wt% 내지 약 70 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 일부 양태에서, 상기 양은 열가소성 조성물의 중량을 기준으로 약 5 wt% 내지 약 30 wt%이다.
개시물의 조성물에 적합한 충전제는 실리카, 점토, 탄산칼슘, 카본 블랙, 카올린, 및 위스커를 포함한다. 다른 가능한 충전제는, 예를 들어, 규산염 및 실리카 분말, 예컨대 규산알루미늄(멀라이트), 합성 규산칼슘, 규산지르코늄, 흄드 실리카, 결정질 실리카 그래파이트, 천연 규사 등; 붕소 분말, 예컨대 질화붕소 분말, 규산붕소 분말 등; 산화물, 예컨대 TiO2, 산화알루미늄, 산화마그네슘 등; 황산칼슘(그의 무수물, 이수화물 또는 삼수화물로서); 탄산칼슘, 예컨대 백악, 석회암, 대리석, 합성 침전된 탄산칼슘 등; 섬유형, 모듈형, 바늘 형상화, 판형 활석 등을 포함한 활석; 규회석; 표면-처리된 규회석; 유리 구체, 예컨대 중공 및 고형 유리 구체, 규산염 구체, 세노스피어, 알루미노규산염(무정형) 등; 경질 카올린, 연질 카올린, 소성된 카올린, 중합체성 매트릭스와의 상용성을 용이하게 하기 위해 관련 기술분야에 알려진 다양한 코팅을 포함한 카올린 등을 포함한 카올린; 단결정 섬유 또는 "위스커", 예컨대 탄화규소, 알루미나, 탄화붕소, 철, 니켈, 구리 등; 섬유(연속 및 절단된 섬유 포함), 예컨대 석면, 탄소 섬유, 유리 섬유, 예컨대 E, A, C, ECR, R, S, D, 또는 NE 유리 등; 황화물, 예컨대 황화몰리브덴, 황화아연 등; 바륨 화합물, 예컨대 바륨 티타네이트, 바륨 페라이트, 바륨 술페이트, 중정석 등; 금속 및 금속 산화물, 예컨대 미립자 또는 섬유 알루미늄, 청동, 아연, 구리 및 니켈 등; 플레이크화 충전제, 예컨대 유리 플레이크, 플레이크화 탄화규소, 이붕소화알루미늄, 알루미늄 플레이크, 강철 플레이크 등; 섬유 충전제, 예를 들어 짧은 무기 섬유, 예컨대 규산알루미늄, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 및 황산칼슘 반수화물 등 중 적어도 1종을 포함하는 블렌드로부터 유래된 것들; 천연 충전제 및 보강재, 예컨대 목재를 분쇄함으로써 수득된 목분, 섬유 제품, 예컨대 셀룰로스, 면화, 사이잘, 삼, 전분, 코르크분, 리그닌, 땅콩 껍질, 옥수수, 쌀알 겉껍질 등; 유기 충전제, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌; 섬유를 형성할 수 있는 유기 중합체로부터 형성된 보강 유기 섬유 충전제, 예컨대 폴리(에테르 케톤), 폴리이미드, 폴리벤즈옥사졸, 폴리(페닐렌 술피드), 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 방향족 폴리아미드, 방향족 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴 수지, 폴리(비닐 알콜) 등; 뿐만 아니라 추가적인 충전제 및 보강제, 예컨대 운모, 점토, 장석, 연진, 필라이트, 석영, 규암, 펄라이트, 트리폴리, 규조토, 카본 블랙 등, 또는 상기 충전제 또는 보강제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다.
임의적인 중합체 조성물 첨가제
개시된 중합체 조성물은 임의적으로 성형된 열가소성 부품의 제조에 통상적으로 사용되는 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있으며, 단 임의적인 첨가제는 생성된 조성물이 원하는 특성에 악영향을 미치지 않는다. 임의적인 첨가제의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 이러한 첨가제는 복합 혼합물을 형성하기 위한 성분의 혼합 동안 적합한 시간에 혼합될 수 있다. 예를 들어, 개시된 조성물은 1종 이상의 윤활제, 가소제, 자외선 광 흡수 첨가제, 적하 방지제, 염료, 안료, 안정화제, 대전 방지제, 난연제, 내충격 개질제, 착색제, 산화방지제, 및/또는 주형 이형제를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 상기 조성물은 산화방지제, 난연제, 및 안정화제로부터 선택된 1종 이상의 임의적인 첨가제를 추가로 포함한다. 추가 양태에서, 상기 조성물은 난연제를 추가로 포함한다.
예시적인 열 안정화제는, 예를 들어, 유기포스파이트, 예컨대 트리페닐포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(혼합된 모노- 및 디-노닐페닐)포스파이트 등; 포스포네이트, 예컨대 디메틸벤젠포스포네이트 등, 인산염, 예컨대 트리메틸 인산염 등, 또는 상기 열 안정화제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다. 열 안정화제는 일반적으로 임의의 충전제를 배제한, 총 조성물의 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 0.5 중량부의 양으로 사용된다.
예시적인 산화방지제는, 예를 들어, 유기포스파이트, 예컨대 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 디스테아릴펜타에리트리톨디포스파이트 등; 알킬화 모노페놀 또는 폴리페놀; 폴리페놀과 디엔의 알킬화 반응 생성물, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)] 메탄 등; 파라-크레졸 또는 디시클로펜타디엔의 부틸화 반응 생성물; 알킬화 히드로퀴논; 히드록시화티오디페닐에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 1가 또는 다가 알콜을 함유하는 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)-프로피온산의 에스테르; 1가 또는 다가 알콜을 함유하는 베타-(5-tert-부틸-4-히드록시-3-메틸페닐)-프로피온산의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르, 예컨대 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)-프로피온산 등의 아미드, 또는 상기 전술한 산화방지제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다. 산화방지제는 일반적으로, 임의의 충전제를 배제한, 총 조성물의 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 0.5 중량부의 양으로 사용된다.
예시적인 광 안정화제는, 예를 들어, 벤조트리아졸, 예컨대 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-5-tert-옥틸페닐)-벤조트리아졸 및 2-히드록시-4-n-옥톡시 벤조페논 등 또는 상기 광 안정화제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다. 광 안정화제는 일반적으로, 임의의 충전제를 배제한, 총 조성물의 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 1.0 중량부의 양으로 사용된다.
예시적인 가소제는, 예를 들어, 프탈산 에스테르, 예컨대 디옥틸-4,5-에폭시-헥사히드로프탈레이트, 트리스-(옥톡시카보닐에틸) 이소시아누레이트, 트리스테아린, 에폭시화 대두콩 오일 등, 또는 상기 가소제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다. 가소제는 일반적으로, 임의의 충전제를 배제한, 총 조성물의 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 3.0 중량부의 양으로 사용된다.
예시적인 대전 방지제는, 예를 들어, 글리세롤 모노스테아레이트, 나트륨 스테아릴술포네이트, 나트륨 도데실벤젠술포네이트 등, 또는 상기 대전 방지제의 조합을 포함한다. 일 양태에서, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브, 카본 블랙, 또는 상기의 임의의 조합은 조성물을 정전기적으로 소산성으로 만드는 화학적 대전 방지제를 함유하는 중합체성 수지에 사용될 수 있다.
예시적인 주형 이형제는 예를 들어, 금속 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨테트라스테아레이트, 밀랍, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스 등, 또는 상기 주형 이형제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다. 주형 이형제는 일반적으로, 임의의 충전제를 배제한, 총 조성물의 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 1.0 중량부의 양으로 사용된다.
예시적인 UV 흡수제는 예를 들어, 히드록시벤조페논; 히드록시벤조트리아졸; 히드록시벤조트리아진; 시아노아크릴레이트; 옥사닐리드; 벤즈옥사지논; 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀(CYASORB™ 5411); 2-히드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논(CYASORB™ 531); 2-[4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일]-5-(옥틸옥시)-페놀(CYASORB™ 1164); 2,2'-(1,4- 페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온)(CYASORB™ UV-3638); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판(UVINUL™ 3030); 2,2'-(1,4-페닐렌) 비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판; 나노 크기 무기 물질, 예컨대 산화티타늄, 산화세륨, 및 산화아연, 100 나노미터 미만의 입자 크기를 갖는 모든 것 등; 또는 상기 UV 흡수제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다. UV 흡수제는 일반적으로, 임의의 충전제를 배제한, 총 조성물의 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 3.0 중량부의 양으로 사용된다.
예시적인 윤활제는 예를 들어, 지방산 에스테르, 예컨대 알킬 스테아릴 에스테르, 예를 들어, 메틸 스테아레이트 등; 메틸 스테아레이트 및 친수성 및 소수성 계면활성제의 혼합물, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 중합체, 폴리프로필렌 글리콜 중합체, 및 그의 공중합체, 예를 들어, 적합한 용매 중 메틸 스테아레이트 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜 공중합체; 또는 상기 윤활제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다. 윤활제는 일반적으로, 임의의 충전제를 배제한, 총 조성물의 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부의 양으로 사용된다.
예시적인 발포제는 예를 들어, 낮은 발포성 할로탄화수소 및 이산화탄소를 생성하는 것들; 실온에서 고체이고 그의 분해 온도보다 더 높은 온도로 가열하면, 질소, 이산화탄소, 암모니아 가스와 같은 가스를 생성하는 발포제, 예컨대 아조디카본아미드, 아조디카본아미드의 금속 염, 4,4'옥시비스(벤젠술포닐히드라지드), 나트륨 비카보네이트, 암모튬 카보네이트 등, 또는 상기 발포제 중 적어도 1종을 포함한 조합을 포함한다. 발포제는 일반적으로 임의의 충전제를 배제한, 총 조성물의 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부의 양으로 사용된다.
상기 언급된 바와 같은, 개시된 중합체 조성물은 임의적으로 난연성 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 난연성 첨가제는 본 발명의 중합체 조성물에서 사용하기에 적합한 임의의 난연성 물질 또는 난연성 물질의 혼합물을 포함할 수 있다.
추가 양태에서, 난연성 첨가제는 인산염 함유 물질을 포함한다. 보다 추가 양태에서, 난연성 첨가제는 포스핀, 산화포스핀, 비스포스핀, 포스포늄 염, 포스핀산 염, 인산 에스테르, 및 아인산 에스테르, 또는 그의 조합으로부터 선택된 인산염 함유 물질을 포함한다.
추가 양태에서, 난연성 첨가제는 할로겐 함유 물질을 포함한다. 다른 양태에서, 난연성 첨가제는 하나 이상의 인산염 및/또는 할로겐을 함유하지 않거나 또는 실질적으로 함유하지 않는다.
추가 양태에서, 난연성 첨가제는 예를 들어, 비스페놀 A 디페닐인산염(BPADP)을 포함한 올리고머 유기인산 난연제를 포함한다. 보다 추가 양태에서, 난연제는 방향족 폴리인산염 올리고머, 페녹시포스파젠 올리고머, 멜라민 폴리인산염 올리고머, 및 금속 포스피네이트 올리고머, 또는 그의 조합으로부터 선택된다. 보다 추가 양태에서, 난연제는 올리고머성 인산염, 중합체성 인산염, 올리고머성 포스포네이트, 또는 혼합된 인산염/포스포네이트 에스테르 난연성 조성물로부터 선택된다. 보다 추가 양태에서, 난연제는 비스페놀-A 비스(디페닐인산염), 1,3-페닐렌 테트라페닐 에스테르, 비스페놀-A 비스(디페닐 인산염), 적색 아인산, 및 Clariant Exolite OP 시리즈 FR, 또는 그의 조합으로부터 선택된다. 보다 추가 양태에서, 난연제는 트리페닐 인산염; 크레실디페닐인산염; 트리(이소프로필페닐)인산염; 레조르시놀 비스(디페닐 인산염); 및 비스페놀-A 비스(디페닐 인산염)로부터 선택된다. 보다 추가 양태에서, 난연제는 비스페놀-A 비스(디페닐 인산염)이다.
추가적으로, 유동 및 다른 특성을 개선시키기 위한 물질, 예컨대 저분자량 탄화수소 수지가 조성물에 첨가될 수 있다. 저분자량 탄화수소 수지의 특히 유용한 부류는 석유 크래킹으로부터 수득된 불포화 C5 내지 C9 단량체로부터 유도된 석유 C5 내지 C9 공급원료로부터 유도된 것들이다. 비제한적 예는 올레핀, 예를 들어, 펜텐, 헥센, 헵텐 등; 디올레핀, 예를 들어, 펜타디엔, 헥사디엔 등; 시클릭 올레핀 및 디올레핀, 예를 들어, 시클로펜텐, 시클로펜타디엔, 시클로헥센, 시클로헥사디엔, 메틸시클로펜타디엔 등; 시클릭 디올레핀디엔, 예를 들어, 디시클로펜타디엔, 메틸시클로펜타디엔 이량체 등; 및 방향족 탄화수소, 예를 들어 비닐톨루엔, 인덴, 메틸인덴 등을 포함한다. 수지는 추가적으로 부분적으로 또는 완전히 수소화될 수 있다.
제조 방법
본 개시물의 조성물은 제제에서 원하는 임의의 추가적인 첨가제와 물질의 친밀한 혼합을 수반하는 다양한 방법에 의해 상기 언급된 성분과 블렌드될 수 있다. 상업적인 중합체 가공 설비에서 용융 블렌딩 장비의 이용가능성 때문에, 용융 가공 방법이 일반적으로 바람직하다. 이러한 용융 가공 방법에 사용된 장비의 예시적인 예는 공회전 및 역회전 압출기, 단축 압출기, 공혼련기, 디스크 팩 가공기 및 다양한 다른 유형읜 압출 장비를 포함한다. 본 공정에서 용융 온도는 바람직하게는 수지의 과도한 분해를 피하기 위해 최소화된다. 용융된 수지 조성물에서 약 230℃ 내지 약 350℃의 용융 온도를 유지하는 것이 종종 바람직하지만, 가공 장비에서 수지의 체류 시간이 짧게 유지되면 더 높은 온도가 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 용융 가공된 조성물은 다이의 작은 출구 홀을 통해 압출기와 같은 가공 장비를 빠져 나간다. 용융된 수진의 생성된 가닥은 워터배스를 통해 통과함으로써 냉각된다. 냉각된 가닥은 포장 및 추가 취급을 위해 작은 펠렛으로 절단될 수 있다.
조성물은 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 중합체, 및/또는 다른 임의적인 성분은, 임의적으로 HENSCHEL-Mixer® 고속 믹서에서 충전제와 우선 블렌드된다. 핸드 믹싱을 포함하나 이에 제한되지 않는 다른 저전단 공정이 또한 이러한 블렌딩을 달성할 수 있다. 이어서 상기 블렌드를 호퍼를 통해 이축 압출기의 흡입구 내로 공급한다. 대안적으로, 성분 중 적어도 1종은 흡입구에서 압출기 내로 직접 공급되고/되거나 양태공급부(sidestuffer)를 통해 다운스트림으로 공급됨으로써 조성물 내로 혼입될 수 있다. 첨가제는 또한 원하는 중합체성 수지를 함유하는 마스터배치 내로 배합되고 압출기 내로 공급될 수 있다. 상기 압출기는 일반적으로 조성물이 유동하게 하는데 필요한 온도보다 더 높은 온도에서 작동된다. 압출물은 즉시 워터배스에서 퀀칭되고 펠렛화된다. 그렇게 제조된 펠렛은 압출물을 절단하는 경우에 원한다면 1/4인치 이하 길이일 수 있다. 이러한 펠렛은 후속 성형, 형상화, 또는 형성에 사용될 수 있다.
일 양태에서, 레이저 직접 구조화 공정은 1) 사출 성형, 2) 레이저 구조화, 및 3) 금속화의 3 단계를 수반한다.
추가 양태에서, 사출 성형 단계 동안, 레이저 직접 구조화 첨가제 및 보강 충전제는 열가소성 중합체와 혼합될 수 있다. 또 다른 양태에서, 블렌드 조성물은 산화방지제, 난연제, 무기 충전제, 및 안정화제로부터 선택된 1종 이상의 임의적인 첨가제를 추가로 포함한다. 보다 추가 양태에서, 단일 샷 사출 성형은 부품 또는 물품이 레이저 구조화되도록 제조하는데 사용될 수 있다. 적어도 일 양태에서, 중합체 조성물은 이 단계에서 혼합되고 LDS 공정에서 사용될 수 있다. 또 다른 양태에서, 추가적인 성분은 이 단계 후에 중합체 조성물에 첨가될 수 있다.
추가 양태에서, 레이저 구조화 단계 동안, 레이저는 레이저 구조화 단계 동안 전도성 경로를 형성하는데 사용된다. 보다 추가 양태에서, 전도성 경로를 형성하는데 사용된 레이저는 레이저 직접 구조화이다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 레이저 에칭을 포함한다. 보다 추가 양태에서, 레이저 에칭을 수행하여 활성화된 표면을 제공한다.
추가 양태에서, 적어도 1종의 레이저 빔은 레이저 구조화 단계 동안 중합체 조성물의 표면 상에 적어도 하나의 패턴을 그린다. 보다 추가 양태에서, 이용된 충전제 조성물은 적어도 1종의 금속성 핵을 방출할 수 있다. 보다 추가 양태에서, 방출된 적어도 1종의 금속성 핵은 환원성 구리 도금 공정을 위한 촉매로서 작용할 수 있다.
레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 1 와트(W) 내지 약 14 W 전력 설정, 약 30 킬로헤르츠(kHz) 내지 약 120 kHz 주파수, 및 약 1 초당 미터 (m/s) 내지 약 5 m/s 속도로 수행될 수 있다. 추가 양태에서, 레이저 에칭은 약 1 W 내지 약 10 W 전력과 약 30 kHz 내지 약 110 kHz 주파수 및 약 1 m/s 내지 약 5 m/s 속도로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 에칭은 약 1 W 내지 약 10 W 전력과 약 40 kHz 내지 약 100 kHz 주파수 및 약 2 m/s 내지 약 4 m/s 속도로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 에칭은 약 3.5 W 전력과 약 40 kHz의 주파수 및 약 2 m/s의 속도로 수행된다.
다양한 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 2 W의 전력 설정으로 수행된다. 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 3 W의 전력 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 4 W의 전력 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 5 W의 전력 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 6 W의 전력 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 7 W의 전력 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 8 W의 전력 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 9 W의 전력 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 10 W의 전력 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 11 W의 전력 설정으로 수행된다.
다양한 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 40 kHz의 주파수 설정으로 수행된다. 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 50 kHz의 주파수 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 60 kHz의 주파수 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 70 kHz의 주파수 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 80 kHz의 주파수 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 90 kHz의 주파수 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 100 kHz의 주파수 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 110 kHz의 주파수 설정으로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 120 kHz의 주파수 설정으로 수행된다.
다양한 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 1 m/s의 속도로 수행된다. 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 2 m/s의 속도로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 3 m/s의 속도로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 4 m/s의 속도로 수행된다. 보다 추가 양태에서, 레이저 직접 구조화는 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 물품에 대해 약 5 m/s의 속도로 수행된다.
추가 양태에서, 거친 표면이 LDS 공정에서 형성될 수 있다. 보다 추가 양태에서, 거친 표면은 구리 도금과 중합체 조성물 내 중합체 매트릭스를 얽히게 만들수 있으며, 이는 구리 도금과 중합체 조성물 사이에 접착력을 제공할 수 있다. 금속화 단계는, 다양한 양태에서, 통상적인 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 일 양태에서, 무전해 구리 도금 배스가 LDS 공정에서 금속화 단계 동안 사용된다. 따라서, 다양한 양태에서, 금속 층을 전도성 경로 위에 도금하는 것은 금속화이다. 보다 추가 양태에서, 금속화는 a) 에칭된 표면을 세정하는 단계; b) 트랙의 첨가제를 증가시키는 단계; 및 c) 도금하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 양태에서, 본 개시물은 블렌드된 열가소성 조성물의 유전 특성을 개선시키는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 하기를 조합하는 단계를 포함하며: (a) 하기를 포함하는 약 15 wt% 내지 약 95 wt% 중합체 성분:　(i) 하기 중 어느 하나: 약 20 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 약 10 wt% 내지 약 65 wt% 유동성 촉진제; 또는 약 70 wt% 내지 100 wt% 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및 (ii) 약 0 wt% 초과 내지 약 30 wt% 내충격 개질제; (b) 약 2 wt% 내지 약 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제; (c) 약 3 wt% 내지 약 70 wt% 무기 충전제; 여기서 모든 성분을 합한 중량% 값은 약 100 wt%를 초과하지 않고; 여기서 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고; 여기서 블렌드된 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 1.1 기가헤르츠(GHz)에서 적어도 약 3.0의 유전율 및 1.1 GHz에서 0.002 미만의 유전 계수를 갖고; 여기서 블렌드된 열가소성 조성물의 성형된 샘플은 적어도 약 0.5의 도금 지수 값을 나타낸다. 일부 양태에서, 도금 지수 값은 적어도 약 0.6 또는 약 0.7이다.
제조 물품
중합체 조성물을 포함한 형상화된, 형성된, 또는 성형된 물품이 또한 제공된다. 중합체 조성물은 사출 성형, 압출, 회전 성형, 블로우 성형 및 열성형과 같은 다양한 수단에 의해 유용한 형상화 물품으로 성형되어, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 및 휴대용 컴퓨터, 휴대폰 안테나 및 다른 이러한 통신 장비, 의료 적용, RFID 적용, 자동차 적용 등과 같은 물품을 형성할 수 있다.
본원에 개시된 블렌드된 중합체 조성물은 우수한 기계적 특성을 유지하면서 강력한 도금 성능을 제공한다. 기계적 특성의 평가는 여러 표준(예를 들어, ASTM D256)에 따라, 아이조드 충격 시험(노치드 및/또는 언노치드), 샤르피 시험, 가드너 시험 등과 같은 다양한 시험을 통해 수행될 수 있다. 도금 성능의 강건성은 최상 성능(예를 들어, "최고")에서 최하 성능에 걸쳐 성능 랭킹, 또는 도금 랭킹을 통해 측정될 수 있다. 랭킹은 다양한 수준으로 나눠질 수 있다. 일 양태에서, 도금 랭킹은 최상 성능에 대해 "10"의 수준 및 최하 성능에 대해 "0"의 수준을 가질 수 있다.
추가 양태에서, 방법은 조성물로부터 성형된 부품을 형성하는 단계를 포함한다. 또 다른 양태에서, 방법은 상기 성형된 부품을 레이저 직접 구조화 공정에 적용하는 단계를 추가로 포함한다.
일 양태에서, 물품은 열가소성 중합체, 레이저 유도 구조화 첨가제 및 보강 충전제를 포함하는 조성물을 압출 성형 또는 사출 성형한 제품을 포함한다.
추가 양태에서, 성형된 물품은 레이저로의 활성화에 의해 형성된 전도성 경로를 추가로 포함한다. 보다 추가 양태에서, 상기 물품은 상기 전도성 경로 위에 도금된 금속 층을 추가로 포함한다. 보다 추가 양태에서, 상기 금속 층은 구리 층이다. 보다 추가 양태에서, 상기 금속 층은 ASTM B568에 따라 측정된 경우에 약 0.8 마이크로미터 이상의 두께를 갖는다.
다양한 양태에서, 중합체 조성물은 전자 기술 분야에서 사용될 수 있다. 추가 양태에서, 개시된 블렌드된 중합체 조성물을 사용할 수 있는 분야의 비제한적 예는 전기, 전기-기계, 무선 주파수(RF) 기술, 전기통신, 자동차, 항공, 의료, 센서, 군사, 및 보안을 포함한다. 보다 추가 양태에서, 개시된 블렌드된 중합체 조성물의 용도는 또한 중복되는 분야, 예를 들어, 자동차 또는 의료 공학에 사용될 수 있는 기계적 및 전기적 특성을 통합하는 예를 들어 메카트로닉 시스템에 존재할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시물에 따른 성형된 물품은 상기 분야 중 하나 이상에서 장치를 제조하는데 사용될 수 있다. 보다 추가 양태에서, 본 개시물에 따른 개시된 블렌드된 중합체 조성물을 사용할 수 있는 이들 분야에서 이러한 장치의 비제한적 예는 컴퓨터 장치, 가전 제품, 장식용 장치, 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, 와이파이(Wi-Fi) 장치, 블루투스 장치, GPS 장치, 셀룰라 안테나 장치, 스마트폰 장치, 자동차 장치, 군사 장치, 항공우주 장치, 의료 장치, 예컨대 보청기, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치, RF 안테나 장치, LED 장치, 또는 RFID 장치를 포함한다. 보다 추가 양태에서, 상기 장치는 컴퓨터 장치, 전자기 간섭 장치, 자동차 장치, 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택된다. 보다 추가 양태에서, 상기 장치는 컴퓨터 장치, 센서 장치, 보안 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택된다. 보다 추가 양태에서, 상기 장치는 컴퓨터 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택된다. 보다 추가 양태에서, 상기 장치는 LED 장치이다. 보다 추가 양태에서, 상기 장치는 LED 램프이다.
보다 추가 양태에서, 성형된 물품은 자동차 분야에서 제조 장치에 사용될 수 있다. 추가 양태에서, 개시된 블렌드된 중합체 조성물을 차량의 내부에서 사용할 수 있는 자동차 분야에서 이러한 장치의 비제한적 예는 적응식 정속주행 시스템, 헤드라이트 센서, 윈드실드 와이퍼 센서, 및 문/창문 스위치를 포함한다. 추가 양태에서, 개시된 블렌드된 중합체 조성물을 차량의 외부에서 사용할 수 있는 자동차 분야에서 장치의 비제한적 예는 엔진 관리, 에어컨, 충돌 감지용 압력 및 유동 센서, 및 외부 조명 기구를 포함한다.
추가 양태에서, 생성된 개시된 조성물을 사용하여 임의의 원하는 형상화된, 형성된, 또는 성형된 물품을 제공할 수 있다. 예를 들어, 개시된 조성물은 사출 성형, 압출, 회전 성형, 블로우 성형 및 열성형과 같은 다양한 수단에 의해 유용한 형상화 물품으로 성형될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 개시된 조성물은 전자 부품 및 장치의 제조에 사용하기에 특히 잘 적합하다. 이와 같이, 일부 양태에 따르면, 개시된 조성물을 사용하여 인쇄 회로 기판 캐리어, 번인 시험 소켓, 하드 디스크 드라이브용 플렉스 브래킷 등과 같은 물품을 형성할 수 있다.
다양한 양태에서, 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 성형된 물품은 ASTM D648에 따라 결정된 경우에 약 100℃ 내지 약 280℃의 열 변형 온도를 가질 수 있다. 추가 양태에서, 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 성형된 물품은 ASTM D648에 따라 결정된 경우에 약 125℃ 내지 약 270℃의 열 변형 온도를 가질 수 있다. 보다 추가 양태에서, 개시된 블렌드된 열가소성 조성물을 포함하는 성형된 물품은 ASTM D648에 따라 결정된 경우에 적어도 150℃, 예컨대 약 150℃ 내지 약 260℃의 열 변형 온도를 가질 수 있다.
착색제 또는 염료 또는 안료가 본 발명에서 사용될 수 있는 반면에, 이들은 필요하지 않다. 이들 착색제는 조성물의 자연 색이 흑색, 또는 흑색에 가까운 조성물이 생성된 LDS 첨가제를 사용하는 이전 LDS 조성물보다 훨씬 더 밝기 때문에 사용될 수 있으며, 착색제가 없는 것이 효과적일 수 있도록 한다. 따라서, 본 개시물의 조성물은, 일 양태에서, 40 내지 95 또는 40 내지 85의 L* 값을 갖는다. 대안적 양태에서, 본 발명의 개시물은, 일 양태에서, 45 내지 80의 L* 값을 갖는다. 추가의 또 다른 대안적 양태에서, 본 발명의 조성물은, 일 구현예에서, 50 내지 75의 L* 값을 갖는다. "L* 값"은 밝기-어둡기 특성을 기재한다. L* 값:0이면, 대상은 흑색이다. L* 값이 100이면, 대상은 백색이다. L* 값은 항상 양수이다. 극단(0 및 100)으로부터 멀리 떨어진 L* 값을 갖는 조성물은 보다 자연 색을 가지며, 이는 특정 적용에 대해 선택된 색일 수 있거나 또는 조성물이 보다 용이하게 착색될 수 있게 한다. L*은 ASTM 2244를 사용하여 10도 관측기; D65 발광체; SCI 반사율; 및 큰 조리개로 측정된다. 40 내지 85의 L*을 갖는 조성물은 28 내지 94 범위에서 자연적으로 이러한 밝은 색을 기준으로 달성될 수 있는 색 공간을 갖는 조성물을 생성한다. 본원에 사용된 바와 같이, 물질 자연적으로의 L*은 임의의 착색제가 없는 물질의 값이다. L*에 대해 0으로부터 멀리 떨어진 값을 가지면 훨씬 더 넓은 "색 공간"을 갖는 조성물을 생성한다. "색 공간(color space)"은 임의적인 착색제, 안료 및/또는 염료를 사용하여 달성될 수 있는 L*의 범위이다. 본 개시물의 조성물은 종래 기술의 LDS 조성물과 비교하여 훨씬 더 큰 색 공간을 가지며, 본 개시물의 조성물이 착색가능하도록 한다.
조성물의 색 특성은 또한 a* 및 b* 값을 사용하여 정의될 수 있다. a* 값은 적색-녹색 축에 대한 위치를 기재한다. a*가 양수이면, 음영은 적색이고, a*가 음수이면, 음영은 녹색이다. b* 값은 황색-청색 축에 대한 위치를 기재한다. b*가 양수이면, 음영은 황색이고, b*가 음수이면, 음영은 청색이다. a* 및 b*가 0에 가깝고 L이 더 크면, 결과는 조성물에 대해 더 밝은 색이다. 본 개시물의 조성물의 경우에, 조성물에서 자연적으로 발생하는 a* 및 b* 값이 0에 더 가까운 것이 유리하므로, 이전과 같이, 이는 훨씬 더 큰 색 공간이 달성되는 것을 가능하게 한다. 일 양태에서, 조성물은 -5 내지 0 또는 -1 내지 -5의 a* 값 및 -10 내지 30 또는 -5 내지 20의 b* 값을 갖는다. 이는 a*에 대해 -50 내지 52 및 b*에 대해 -40 내지 80의 조성물에 의해 달성될 수 있는 색 공간을 생성한다. 다시, 알 수 있는 바와 같이, 본 개시물의 조성물은 자연에서 더 어둡지 않은 LDS 첨가제를 활용하므로, 훨씬 더 넓은 배열의 착색 가능성(color possibility)이 가능하다. ASTM 2244는 또한 a* 및 b* 값을 결정하는데 사용된다.
다양한 양태에서, 본 개시물은 적어도 하기 양태에 관한 것이며 그를 포함한다.
양태 1. 하기를 포함하거나, 그로 이루어지거나, 또는 본질적으로 그로 이루어진 열가소성 조성물로서:
(a) 하기를 포함하는 약 15 wt% 내지 약 95 wt% 중합체 성분:
(i) 하기 중 어느 하나
- 약 20 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 약 10 wt% 내지 약 65 wt% 유동성 촉진제, 또는
- 약 70 wt% 내지 100 wt% 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및
(ii) 약 0 wt% 초과 내지 약 30 wt% 내충격 개질제;
(b) 약 2 wt% 내지 약 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제(여기서, 상기 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 레이저 활성화가능 성분을 포함한다); 및
(c) 약 3 wt% 내지 약 70 wt% 무기 충전제;
여기서 (a), (b) 및 (c)의 중량% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고, 모든 성분을 합한 중량% 값은 100 wt%를 초과하지 않는, 열가소성 조성물.
양태 2. 양태 1에 있어서, 약 20 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 약 10 wt% 내지 약 65 wt% 유동성 촉진제를 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 3. 양태 1에 있어서, 약 70 wt% 내지 100 wt% 폴리프로필렌을 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 4. 양태 1 내지 3 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 유동성 촉진제가 폴리스티렌 및 폴리프로필렌 중 하나 또는 둘 다를 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 5. 양태 1 내지 4 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 내충격 개질제가 스티렌-에틸렌/1-부텐-스티렌(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 및 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 중 1종 이상을 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 6. 양태 1 내지 5 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 폴리프로필렌이 단독중합체 또는 공중합체인, 열가소성 조성물.
양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 코어-쉘 구조의 코어가 TiO2, 운모 또는 활석을 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 8. 양태 1 내지 7 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 코어-쉘 구조의 쉘이 주석-안티몬 산화물 또는 수산화구리 인산염 화합물을 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 9. 양태 1 내지 8 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 코어-쉘 구조 내 코어의 중량비가 약 10 wt% 내지 약 80 wt%인, 열가소성 조성물.
양태 10. 양태 1 내지 9 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 코어가 레이저 활성화가능 첨가제의 중량을 기준으로 약 45 wt% 내지 약 65 wt% TiO2를 포함하고, 상기 쉘이 레이저 활성화가능 첨가제의 중량을 기준으로 주석-안티몬 회색 석석 [(Sb/Sn)O2]의 중량의 약 35 wt% 내지 약 55 wt%를 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 11. 양태 1 내지 10 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 무기 충전제가 BaTiO3 또는 TiO2를 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 12. 양태 1 내지 11 중 어느 한 양태에 있어서, 약 5 wt% 내지 약 50 wt% 충전제를 포함하는, 열가소성 조성물.
양태 13. 양태 1 내지 9 중 어느 한 양태에 있어서, 열가소성 조성물이 1.1 GHz에서 측정된 경우에 적어도 3.0의 유전율 및 2.0 x 10-3 미만의 유전 계수(Df)를 갖는, 열가소성 조성물.
양태 14. 양태 1 내지 13 중 어느 한 양태에 있어서, 하기를 포함하는, 열가소성 조성물:
(a) 약 65 wt% 내지 약 80 wt% 중합체 성분;
(b) 약 5 wt% 내지 약 15 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제(여기서, 상기 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 레이저 활성화가능 성분을 포함한다); 및
(c) 약 5 wt% 내지 약 30 wt% 무기 충전제.
양태 15. 양태 1 내지 14 중 어느 한 양태의 열가소성 조성물을 포함하는 물품.
양태 16. 양태 15에 있어서, 컴퓨터 장치, 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, 와이파이 장치, 블루투스 장치, GPS 장치, 셀룰라 안테나 장치, 스마트폰 장치, 자동차 장치, 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택되는, 물품.
양태 17. 양태 15 또는 양태 16에 있어서, 휴대폰 안테나의 부품인, 물품.
양태 18. 블렌드된 열가소성 조성물의 열 전도성을 개선시키는 방법으로서, 상기 방법이 하기를 조합하는 단계를 포함하거나, 그로 이루어지거나, 또는 본질적으로 그로 이루어진 방법:
(a) 하기를 포함하는 약 15 wt% 내지 약 95 wt% 중합체 성분:
(i) 하기 중 어느 하나
- 약 20 wt% 내지 약 85 wt% 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 약 10 wt% 내지 약 65 wt% 유동성 촉진제, 또는
- 약 70 wt% 내지 100 wt% 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및
(ii) 약 0 wt% 내지 약 30 wt% 내충격 개질제;
(b) 약 2 wt% 내지 약 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제; 및
(c) 약 3 wt% 내지 약 70 wt% 무기 충전제.
양태 19. 하기를 포함하는, 물품을 제조하는 방법:
양태 1의 조성물로부터 물품을 성형하는 단계;
레이저 활성화가능 첨가제를 레이저에 노출시켜 활성화된 영역을 형성하는 단계; 및
상기 활성화된 영역 위에 금속 층을 도금하는 단계.
추가의 상세한 설명 없이, 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 본원의 상세한 설명을 사용하여, 본 개시물을 활용할 수 있는 것으로 여겨진다. 하기 실시예는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 청구된 개시물을 실시하는 지침을 제공하기 위해 포함된다. 제공된 실시예는 단지 작업의 대표일 뿐이고 본 개시물의 교시에 기여한다. 따라서, 이들 실시예는 임의의 방식으로 본 개시물을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예
하기 실시예는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 본원에 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 제조되고 평가되는 방법의 완전한 개시물 및 설명을 제공하기 위해 제시되고, 단지 예시적인 것으로 의도되며 개시물을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 숫자(예를 들어, 수량, 온도 등)에 관한 정확성을 보장하기 위한 노력이 이루어졌지만, 일부 오류 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 나타내지 않는 한, 부는 중량부이고, 온도는 ℃이거나 또는 주변 온도이고, 압력은 대기압 또는 대기압 근처이다. 달리 나타내지 않는 한, 조성물과 관련한 백분율은 wt%이다.
기재된 공정으로부터 수득된 제품 순도 및 수율을 최적화하는데 사용될 수 있는 반응 조건, 예를 들어, 성분 농도, 원하는 용매, 용매 혼합물, 온도, 압력 및 다른 반응 범위 및 조건의 많은 변경 및 조합이 있다. 단지 합리적이고 상용적인 실험 만이 이러한 공정 조건을 최적화하는데 필요할 것이다.
모든 샘플을 상이한 중합체 성분에 따라 상이한 용융 온도 및 RPM을 사용하여, Toshiba 이축 압출기에서 용융 압출에 의해 제조하였다. 시험을 모두 하기 각각의 시험을 참조하여 ASTM 표준에 따라 수행하였다.
비중("SG")을 ASTM D792에 따라 결정하였다.
용융 체적 유량("MVR")을 ASTM D1238에 따라 5.0 킬로그램(kg)의 하중 하에 그리고 300℃에서 결정하였다.
아이조드 충격 강도를 ASTM D256(노치드 아이조드 충격 강도, "NII")에 따라, 및 ASTM D4812(언노치드 아이조드 충격 강도, "UII")에 따라 3.2 밀리미터(mm) 두께 사출 성형 샘플 상에서 23℃ 및 -20℃에서 결정하였다.
인장 시험을 ASTM D638에 따라 표준 인장 사출 성형 바 상에서 23℃에서 분당 50 밀리미터(mm/min)로 수행하였다.
굽힘 시험을 ASTM D790에 따라 1.27 mm/min 및 3.2 mm 두께 사출 성형 샘플로 수행하였다.
열 변형 온도("HDT")를 ASTM D648에 따라 사출 성형 샘플(127*12.7*3.2 mm 바) 상에서 0.45 MPa로 결정하였다.
도금 지수를 ASTM B568에 따라 구리 두께를 X-선 형광("XRF")을 사용하여 시험함으로써 결정하였다. 간단히 말하면, LDS를 나타낸 바와 같은 다양한 레이저 출력, 주파수, 및 속도로 성형 플라크 상에서 수행한다. XRF 결정을 위한 기준 샘플을 Pocan® DP 7102를 사용하여 약 5 μm로 구리 도금으로 제조하였다. 구리 두께를 기준 샘플 상에서 양쪽 면 및 4개의 별개의 샘플 지점에서 결정하였다. 구리 두께 값을 기준 샘플에 대해 평균내었고, 평균 값은 Xref로 지칭한다. 도금 지수는 하기 식으로 정의된다:
Figure 112019078619184-pct00002
열 변형 온도("HDT")를 ASTM D648에 따라 사출 성형 샘플(127*12.7*3.2 mm 바) 상에서 1.82 MPa로 결정하였다.
표 1은 본원에 개시된 조성물의 전형적인 압출 프로파일을 열거한다. 축 속도는 분당 회전수(rpm)이고 처리량은 시간 당 킬로그램(kg/hr)이다.
표 1. PPO계 조성물의 전형적인 압출 프로파일
Figure 112019078619184-pct00003
표 2는 개시된 조성물에 대한 전형적인 성형 프로파일을 열거한다. 압력은 평방 센티미터 당 킬로그램-힘 (kgf/cm2)이다.
표 2. PPO계 조성물의 전형적인 성형 프로파일
Figure 112019078619184-pct00004
우수한 유전 특성 및 우수한 연성을 갖는 LDS 가능 열가소성 물질을 중합체 성분(PPO 또는 PP 또는 혼합물), 내충격 개질제(예를 들어 SEBS), 유동성 촉진제(예를 들어 PS), 무기 충전제(예를 들어 TiO2), 및 코어-쉘 구조를 갖는 LDS 첨가제의 빌딩 블록을 기반으로 개발하였다. 이 LDS 첨가제는 Merk로부터 Iriotec® 8850의 상표명으로 생산된다. TiO2(금홍석)를 코어로서 중량비(wt%) 45% 내지 65%로 사용하였다. 주석-안티몬 회색 석석 [(Sb/Sn)O2, 레이저 활성화가능 성분]은 35% 내지 55%의 wt%를 갖는 쉘 물질이었다. 개발된 조성물은 충족된 LDS 능력, 우수한 충격 특성, 및 우수한 가공 성능을 제시한다. 반면에, 조성물의 Dk는 무기 충전제의 하중을 변화시는 것을 통해 조율가능하였고, Df는 1.1 GHz에서 낮은 수준, 즉 0.002 미만으로 유지될 수 있었다.
PPO/PS/SEBS를 중합체 성분으로서 사용하여 개발된 제제는 표 3(E1.1 및 E1.2 참조)에 열거된다. C1.1은 대조군 샘플이며, 이는 수산화구리 인산염을 LDS 첨가제로서 사용한다.
표 3. 우수한 유전 성능 및 연성을 갖는 LDS 가능 조성물의 제제
Figure 112019078619184-pct00005
우수한 유전 특성 및 우수한 연성을 갖는 개발된 LDS 가능 조성물의 물리적, 유전적, 및 상세한 도금 성능은 각각 표 4 및 표 5에 열거된다.
수산화구리 인산염은 대중적인 LDS 첨가제이며, 이는 많은 상업용 LDS 등급에 적용된 바 있다. C1.1에 제시된 바와 같이, 수산화구리 인산염을 LDS 첨가제로서 사용하는 경우에, 대조군 샘플의 실온 노치드 아이조드는 단지 155 J/m 및 0% 연성이었다. 그러나, 코어-쉘 LDS 첨가제(F598850)가 제제에 적용된 경우에, 개발된 조성물은 552 J/m 만큼 높은 실온 노치드 아이조드 및 100% 연성(E1.1)으로 훨씬 더 우수한 충격 성능을 제시할 수 있다. 더욱이, 다른 기계적, 열적, 및 유동 성능 특성에 대하여, 개발된 조성물은 또한 대조군 샘플보다 더 우수하였다(E1.1 vs. C1.1).
유전 특성에 대하여, LDS 첨가제를 갖는 제제는 또한 충족된 성능을 제시하였다. E1.1에 열거된 개발된 조성물의 유전율(Dk)은 1.1 GHz에서, C1.1에서 대조군의 유전율(Dk=3.023) 보다 약간 더 높은 3.103이었다. 그러나, 조성물의 유전 계수(Df)는 대조군의 유전 계수만큼 우수하지 않았지만, 성능은 1.1 GHz에서 1.55E-3의 Df로 여전히 우수하였다.
개발된 조성물의 도금 성능은 도금 지수(PI)에 의해 결정되었다. 표 5에 제시된 바와 같이, 개발된 제제의 평균 도금 지수는 대조군의 도금 지수 보다 약간 낮은 0.54였으며, 이는 개발된 조성물이 LDS 가능하였다는 것을 나타낸다. 개발된 조성물의 도금 성능은 LDS 첨가제의 하중을 증가시킴으로써 추가로 개선될 수 있다. E1.2에 제시된 바와 같이, LDS 첨가제의 하중이 8%에서 10%로 증가된 경우에, 조성물의 PI 결과는 0.75로 증가하였으며, 이는 우수한 도금 성능을 나타낸다. 반면에, 개선된 조성물의 연성은 대조군의 연성 보다 여전히 훨씬 더 우수하였다.
개발된 PPO계 조성물에 대해 중요하게는, 더 높은 L 값이 수득되었으며(표 4에서 80.5 vs. 76.6), 이는 개발된 조성물의 착색도가 통상적인 것의 착색도 보다 약간 더 우수하였다는 것을 의미한다.
표 4. 우수한 유전 성능 및 연성을 갖는 LDS 가능 조성물의 특성
Figure 112019078619184-pct00006
주: 사빅 방법은 Dk를 의미하고, Df는 QWED 스플릿 포스트 유전 공진기 및 Agilent PNA 네트워크 분석기를 사용하여 측정하였다. 1.1 GHz 측정의 경우에, 최소 샘플 크기는 120mm*120mm이고, 최대 샘플 두께는 6mm이다. 1.9 GHz 측정의 경우에, 최소 샘플 크기는 70mm*70mm이고, 최대 샘플 두께는 4mm이다. 시험 샘플을 상기 표준에 따라 사출 성형으로부터 제조하였다. 도금 지수(PI)는 도금 성능을 평가하는데 적용되는 지수이다. 이는 X-선 형광 기술에 의해 시험된, 표준 샘플에 대한 시험 샘플의 금속 두께의 상대 값이다. PI가 높을수록, 도금 성능이 우수하다.
표 5. 우수한 유전 성능 및 연성을 갖는 LDS 가능 조성물의 도금 성능
Figure 112019078619184-pct00007
더 높은 유전율 및 우수한 충격 성능을 갖는 LDS 가능 열가소성 물질은 표 6에 열거된다. 무기 충전제(예를 들어 TiO2)의 하중을 증가시키면, 조성물의 Dk가 4 보다 더 높게 증가하였다(E2.1 및 E2.2 참조). 반면에, 개발된 조성물의 연성은 여전히 우수하였다. 수산화구리 인산염이 LDS 첨가제로서 사용된 상응하는 대조군 샘플을 각각 C2.1 및 C2.2에 열거하였다.
표 6. 우수한 유전 성능 및 연성을 갖는 LDS 가능 조성물의 제제
Figure 112019078619184-pct00008
개발된 LDS 조성물의 물리적, 유전적, 및 상세한 도금 성능은 각각 표 7 및 표 8에 열거된다. Iriotec® 8850을 LDS 첨가제로서 사용하는 경우에, 표 7에 제시된 바와 같이, 예로서 약 4의 Dk 값을 갖는 조성물을 고려하면, 개발된 조성물의 충격 성능(E2.2, NII=160 J/m 참조)은 통상적인 LDS 첨가제인 수산화구리 인산염을 갖는 것의 충격 성능(C2.2, NII=115 J/m 참조) 보다 훨씬 더 높을 수 있다. 유사한 결과를 -20℃에서 저온 충격 성능에 대해 수득할 수 있다. 반면에, 개발된 조성물은 또한 다른 기계적, 열적, 및 유동 성능 특성에 대해 일부 이점을 제시하였다.
유전 특성에 대하여, 우수한 결과를 수득하였다. 표 7에 제시된 바와 같이, 개발된 조성물과 대조군 샘플이 무기 충전제(실시예에서 TiO2)의 유사한 전체 하중을 가질지라도, 개발된 조성물의 Dk(1.1GHz에서 4.097)는 대조군의 Dk(1.1GHz에서 3.867) 보다 약간 더 높을 수 있다. 반면에, 개발된 조성물의 Df에 대하여, 이는 1.1GHz에서 비교적 낮은 수준, 단지 1.67E-3으로만 유지되었다.
도금 성능에 대하여, 표 8에 제시된 바와 같이, 개발된 조성물의 PI 결과는 약 0.7 이상일 수 있으며, 이는 개발된 조성물이 우수한 도금 성능을 갖는다는 것을 의미한다.
표 7. 우수한 유전 성능 및 연성을 갖는 LDS 가능 조성물의 특성
Figure 112019078619184-pct00009
주: 사빅 방법은 Dk를 의미하고, Df는 QWED 스플릿 포스트 유전 공진기 및 Agilent PNA 네트워크 분석기를 사용하여 측정하였다. 1.1 GHz 측정의 경우에, 최소 샘플 크기는 120mm*120mm이고, 최대 샘플 두께는 6mm이다. 1.9 GHz 측정의 경우에, 최소 샘플 크기는 70mm*70mm이고, 최대 샘플 두께는 4mm이다. 시험 샘플을 상기 표준에 따라 사출 성형으로부터 제조하였다. 도금 지수(PI)는 도금 성능을 평가하는데 적용되는 지수이다. 이는 X-선 형광 기술에 의해 시험된, 표준 샘플에 대한 시험 샘플의 금속 두께의 상대 값이다. PI가 높을수록, 도금 성능이 우수하다.
표 8. 우수한 유전 성능 및 연성을 갖는 LDS 가능 조성물의 도금 성능
Figure 112019078619184-pct00010
우수한 유전 특성 및 우수한 연성을 갖는 LDS 가능 열가소성 물질은 중합체 성분(PPO 또는 PP 또는 혼합물), 내충격 개질제(예를 들어 SEBS), 유동성 촉진제(예를 들어 PS), 무기 충전제(예를 들어 TiO2), 및 코어-쉘 구조를 갖는 LDS 첨가제의 빌딩 블록을 기반으로 개발된 바 있다. 개발된 조성물은 충족된 LDS 성능 및 상당히 우수한 연성(높은 충격 강도 및 높은 인장 신율)을 제시하였다. 조성물의 Dk는 1.1GHz에서 2.6에서 8로 변하면서 가변적이었던 반면, Df는 1.1GHz에서 낮은 수준, 즉 0.002 미만으로 유지될 수 있었다.
본 개시물의 특허가능한 범주는 청구범위에 의해 정의되고, 관련 기술분야의 통상의 기술에 대해 발생하는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예는 청구범위의 문자 언어와 상이하지 않는 구조적 요소를 갖는 경우에, 또는 청구범위의 문자 언어와 실질적이지 않은 차이를 갖는 등가의 구조적 요소를 포함하는 경우에 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (19)

  1. 열가소성 조성물로서,
    (a) 하기를 포함하는 15 wt% 내지 95 wt%의 중합체 성분:
    (i) 하기 중 어느 하나
    - 20 wt% 내지 85 wt%의 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 10 wt% 내지 65 wt%의 유동성 촉진제, 또는
    - 70 wt% 내지 100 wt%의 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및
    (ii) 0 wt% 초과 내지 30 wt%의 내충격 개질제;
    (b) 2 wt% 내지 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제(여기서 상기 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 레이저 활성화가능 성분을 포함한다); 및
    (c) 3 wt% 내지 70 wt% 무기 충전제를 포함하되,
    여기서, 상기 (a), (b) 및 (c)의 중량% 값은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하고, 모든 성분을 합한 중량% 값은 100 wt%를 초과하지 않으면서, 그리고
    상기 열가소성 조성물이 1.1 GHz에서 측정된 경우에 적어도 3.0의 유전율 및 2.0 x 10-3 미만의 유전 계수(Df)를 갖는, 열가소성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 20 wt% 내지 85 wt%의 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 10 wt% 내지 65 wt%의 유동성 촉진제를 포함하는, 열가소성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 70 wt% 내지 100 wt%의 폴리프로필렌을 포함하는, 열가소성 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유동성 촉진제가 폴리스티렌 및 폴리프로필렌 중 하나 또는 둘 다를 포함하는, 열가소성 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 내충격 개질제가 스티렌-에틸렌/1-부텐-스티렌(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 및 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 중 1종 이상을 포함하는, 열가소성 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌이 단독중합체 또는 공중합체인, 열가소성 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어-쉘 구조의 코어가 TiO2, 운모 또는 활석을 포함하는, 열가소성 조성물.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어-쉘 구조의 쉘이 주석-안티몬 산화물 또는 수산화구리 인산염 화합물을 포함하는, 열가소성 조성물.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어-쉘 구조 내 코어의 중량비가 10 wt% 내지 80 wt%인, 열가소성 조성물.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어가 상기 레이저 활성화가능 첨가제의 중량을 기준으로 45 wt% 내지 65 wt%의 TiO2를 포함하고, 상기 쉘이 상기 레이저 활성화가능 첨가제의 중량을 기준으로 35 wt% 내지 55 wt%의 주석-안티몬 회색 석석 [(Sb/Sn)O2]을 포함하는, 열가소성 조성물.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 충전제가 BaTiO3 또는 TiO2를 포함하는, 열가소성 조성물.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 5 wt% 내지 50 wt%의 무기 충전제를 포함하는, 열가소성 조성물.
  13. 삭제
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 65 wt% 내지 80 wt%의 중합체 성분;
    (b) 5 wt% 내지 15 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제(여기서 상기 코어는 무기 충전제를 포함하고, 상기 쉘은 레이저 활성화가능 성분을 포함한다); 및
    (c) 5 wt% 내지 30 wt% 무기 충전제를 포함하는, 열가소성 조성물.
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 열가소성 조성물을 포함하는, 물품.
  16. 제15항에 있어서, 상기 물품은 컴퓨터 장치, 전자기 간섭 장치, 인쇄 회로, 와이파이(Wi-Fi) 장치, 블루투스 장치, GPS 장치, 셀룰라 안테나 장치, 스마트폰 장치, 자동차 장치, 의료 장치, 센서 장치, 보안 장치, 차폐 장치, RF 안테나 장치, LED 장치 및 RFID 장치로부터 선택되는, 물품.
  17. 제15항에 있어서, 상기 물품은 휴대폰 안테나의 부품인, 물품.
  18. 블렌드된 열가소성 조성물의 열 전도성을 개선시키는 방법으로서, 상기 방법은,
    (a) 하기를 포함하는 15 wt% 내지 95 wt%의 중합체 성분:
    (i) 하기 중 어느 하나
    - 20 wt% 내지 85 wt%의 폴리(p-페닐렌 산화물) 및 10 wt% 내지 65 wt%의 유동성 촉진제, 또는
    - 70 wt% 내지 100 wt%의 폴리프로필렌(상기 폴리프로필렌은 단독중합체 및/또는 공중합체이다); 및
    (ii) 0 wt% 내지 30 wt%의 내충격 개질제;
    (b) 2 wt% 내지 50 wt%의, 코어-쉘 구조를 갖는 레이저 활성화가능 첨가제; 및
    (c) 3 wt% 내지 70 wt%의 무기 충전제
    를 조합하는 단계를 포함하되,
    여기서, 상기 (a), (b) 및 (c)의 중량% 값은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하고, 모든 성분을 합한 중량% 값은 100 wt%를 초과하지 않으면서, 그리고
    상기 열가소성 조성물이 1.1 GHz에서 측정된 경우에 적어도 3.0의 유전율 및 2.0 x 10-3 미만의 유전 계수(Df)를 갖는, 방법.
  19. 물품을 제조하는 방법으로서,
    제1항의 조성물로부터 물품을 성형하는 단계;
    상기 레이저 활성화가능 첨가제를 레이저에 노출시켜 활성화된 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 활성화된 영역 위에 금속 층을 도금하는 단계를 포함하는, 방법.
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