KR20100051669A - 조명 시스템용 플라스틱 부품 - Google Patents

조명 시스템용 플라스틱 부품 Download PDF

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KR20100051669A
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디이크 한스 클라스 반
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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은 조명 시스템에서 사용하기 위한 플라스틱 부품에 관한 것으로, 상기 플라스틱 부품은, 지방족 다이아민 및 다이카복실산으로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 반-방향족 폴리아미드 X를 포함하되, 이때, (a) 상기 지방족 다이아민은 10 내지 70 몰%의, 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 단쇄 지방족 다이아민 및 30 내지 90 몰%의, 6개 이상의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방족 다이아민의 혼합물로 이루어지고; (b) 상기 다이카복실산은 5 내지 65 몰%의 지방족 다이카복실산 및 임의로 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산, 및 35 내지 95 몰%의 테레프탈산의 혼합물로 이루어지고; (c) 상기 테레프탈산 및 상기 장쇄 지방족 다이아민의 조합 몰량은, 다이카복실산 및 다이아민의 총 몰량에 대해 60 몰% 이상이다. 또한 본 발명은 상기 플라스틱 부품의 제조를 위해 사용될 수 있는 중합체 조성물에 관한 것으로서, 상기 중합체 조성물은 100 pbw의 반-방향족 폴리아미드 X, 및 1 내지 250 pbw의 무기 물질을 포함한다.

Description

조명 시스템용 플라스틱 부품{PLASTIC COMPONENT FOR LIGHTING SYSTEMS}
본 발명은 조명 시스템에서 사용하기 위한 플라스틱 부품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 광원의 필수 부품, 예컨대 LED(발광 다이오드)의 반사기 하우징, 에너지 절약 램프의 램프 베이스를 형성하는 플라스틱 부품뿐만 아니라 조명 아마추어(lighting armature)의 필수 부품, 예컨대 백라이트 시스템의 반사기 판 및 자동차 라이트의 반사기, 플라스틱 마운팅 기재, 열 싱크를 형성하는 플라스틱 부품, 및 광원 또는 조명 아마추어에 부착 또는 고정된 기타 플라스틱 부품에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 플라스틱 부품의 제조에 사용될 수 있는 중합체 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 테레프탈산 및 지방족 다이아민으로부터 유도가능한 반복 단위를 포함하는 반-방향족 폴리아미드를 포함하는 중합체 조성물에 관한 것으로서, 상기 중합체 조성물은 표면 마운팅 공정에서 개선된 내열성을 제공한다.
발광 다이오드(LED)는 밝은 조명이 바람직한 다양한 전자 제품에서 널리 사용된다. 이런 제품에서, LED는 전형적으로 기재에 부착되고, 광 반사성 표면 내에 또는 이들 따라 위치되어, 그의 조명 특성이 바람직한 방식으로 증진 및 지향된다. 전류에 의해 발생된 열을 소산시키기 위해, LED, 또는 LED가 부착된 기재는 또한 보통 열 싱크 또는 열 소산 장치에 부착된다. 종래 제품들이 적색 및 녹색 발광 다이오드를 포함하기 때문에, 단지 최근에 개발된 청색 칩을 사용한 백색광의 부가는 LED의 역할 및 사용가능한 제품의 확장에 크게 기여하였다. 그러나, 이런 조명 제품과 관련된어 사용되는 물질들은 전형적으로 캡슐화 물질의 불량한 접착 품질, 통상의 물질과 관련된 바람직하지 않은 습기 흡수, 불량한 열적 성질, 열적 산화, 불량한 UV 내성, 솔더링 적용에 있어서의 기포발생 등에 대부분 기인하는 많은 문제점에 직면한다.
LCP 및 폴리아미드, 보다 바람직하게는 반-방향족 폴리아미드를 포함하는 중합체 조성물은 조명 시스템과 관련된 플라스틱 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 부품에서 널리 사용된다. 이들 제품들 중 다수는 상기 플라스틱 부품이 열을 발생시키는 광원과 인접하게 또는 접촉되어 있도록 요구한다. 특히 LED에서, 공급된 전류 때문에 LED 칩의 P-N 접합(junction)(다이오드에서 n-영역 및 p-영역 사이에서의 접합)에서 발생되는 열이 문제가 된다. 이외에도, 조명 시스템에서 사용되는 많은 부품들이 열 처리 단계를 포함하는 공정, 예컨대 리플로우 솔더링 단계를 포함하는 표면 마운팅 기법(SMT)에 의해 마운팅된다. 폴리아미드는 이런 공정 동안 기포발생(blistering)을 보이는 경향이 있다. 또한, 중량 감소를 위해 그리고 소형화 때문에 부품은 훨씬 더 적은 두께를 가져야 하는데, 이는 물질들이 우수한 성형능(mouldability), 즉 성형 작업에서 양호한 유동성을 가지면서, 성형된 플라스틱 부품에서 우수한 기계적 성질을 제공하는 것을 필요로 한다. 요구되는 기계적 성질을 달성하기 위해, 중합체 조성물은 높은 담지량의 강화 물질을 포함하는 것이 필요할 수 있다. 다른 요건, 예컨대 열원으로부터 열을 소산시키는 열 전도성 및/또는 광원으로부터 광을 반사시키는 성질에 부합하기 위해, 중합체 조성물은 높은 담지량의 열 전도성 물질 및/또는 광 반사성 물질을 포함하는 것이 필요할 수 있다. 우수한 성형능은, 이런 높은 담지량의 강화 물질, 열 전도성 물질 및/또는 광 반사성 물질이 존재하더라도, 유지되어야 한다. 대부분의 부품들은 소형화에 의해 강조되는 고 정밀 부품이다.
또한, LED 어셈블리는 일반적으로 칩 또는 다이 외에 다양한 전기 전도성 소자뿐만 아니라 전기 절연 소자로 이루어진 많은 부품을 포함한다. 또한, LED의 적절한 기능을 위해, n-영역에 연결된 모든 전기 전도성 소자들 사이뿐만 아니라 p-영역에 연결된 전기 전도성 소자들 사이에 고체 전기 전도성 접촉부가 존재해야 한다. 2개의 소자들 사이의 고체 전기 전도성 접촉부가 존재해야 하는 이러한 전이부(transition)는 n-영역 또는 p-영역과 사용된 결합 와이어 사이, 결합 와이어와 사용된 리드(lead) 프레임의 전기 전도성 리드 사이 및/또는 n-영역 또는 p-영역과, 다이 접착층(적용되는 경우) 사이의 접촉부를 포함한다.
그러므로, 이런 LED 어셈블리의 제조에 적용되는 공정, 또한 본원에 기재된 LED 어셈블리 공정에 적용되는 공정들은 하기 단계들의 여러 가지 조합을 포함하는(전부 다 포함하지 않아도 됨) 전기 전도성 접촉부의 제조를 위한 몇몇 연속적 단계들을 포함한다: n-영역 및/또는 p-영역에 결합 와이어를 결합하는 단계, 결합 와이어를 리드 프레임의 전기 전도성 리드에 결합하는 단계(이는 와이어 결합(WIRE BONDING)으로 불림) 및/또는 n-영역 또는 p-영역과 리드 프레임의 전기 전도성 리드들 중 하나 사이에 다이 접착층을 적용시키는 단계(이 공정은 다이 결합(DIE BONDING)으로 불림).
이와 같은 연속적 마운팅 단계들은 예컨대 JP20070112765-A에 기재된 바와 같이 적용된다. 칩과 리드 프레임 사이의 전기 전도성 접촉부의 제조를 위한 와이어 결합은 초음파 용접, 예컨대 골드 투 골드(gold to gold) 초음파 결합에 의해 일반적으로 수행된다. EP-1524705-A2에 기재된 바와 같이, 와이어 결합은 난해한 공정으로, 그 동안 LED가 쉽게 손상될 수 있다. 최근, 마운팅이 칩 결합 단계를 포함하는 마운팅 기법이 적용된다. 이런 공정에서, 결합은 예컨대 은 에폭시 솔더를 사용하는 열 리플로우 공정에 의해 성취될 수 있다. 주석 합금 또한 270℃ 이하의 다이 부착 공정에 대해 설계된 접촉 금속화(예컨대 크리(Cree) 옵토일렉트로닉스에 의함)로서 장려되며, 이는 리드 프레임 기재에 플라스틱 물질을 사용하는 표면 마운트 패키지를 가능케 한다. 보다 최근에는, 칩 결합 단계에 대한 공융(eutectic) 결합으로의 이동 경향이 있다. 이들의 예는 EP-1524705-A2 및 US 2005/01408081-A1에 기재되어 있다.
LED 시스템의 제조를 위한 어셈블리 공정 다음으로, LED의 전도성 리드가 PCB 상에 마운팅되는 마운팅 공정에 의해, 기재 상에 마운팅된 LED 어셈블리를 포함하는 전기 및 전자 부품이 제조된다. 이런 공정은 또한 솔더링(soldering) 공정으로 불린다. 예컨대 전체 LED 어셈블리는 다양한 제품에서의 사용을 위해 PCB(인쇄 회로 보드) 상에 마운팅될 수 있다. PCB 상으로 LED를 마운팅시키기 위해, 전형적으로 리플로우 표면 마운팅이 이용된다.
과거에는 납 함유 솔더 조성물이 SMT 공정에서 사용되었지만, 납 부재 솔더 조성물로 가는 추세이다. 납 부재 솔더 조성물에는, 보다 높은 융점을 가지며 리플로우 솔더링 공정 동안 보다 높은 온도를 요구하는 합금 예컨대 주석, 비스무스 및/또는 인듐계 합금이 사용된다.
첫 번째 단계(LED 조립 단계)에서 사용되는 솔더 또는 결합 금속의 결합 일체성을 성취하기 위해, 사용되는 솔더 또는 금속 물질은 표면 마운팅 공정에서 사용되는 솔더보다 높은 융점을 가져야 한다. 공융 결합 공정에서, 2005/01408081-A1에 기재된 바와 같이 더 높은 융점의 금속, 예컨대 Si, Ag 및 Au, 심지어 Ni, Ti 및 Pt가 사용된다. EP-1524705-A2에는 공융 결합뿐만 아니라 골드-투-골드 초음파 결합이 기재되어 있다. 공융 결합에서 사용되는 바람직한 합금은 280℃의 공융점을 갖는 공융 금-주석 합금(80% Au 및 20% Sn)이다. 공융 공정에서, 벨 형상의 온도 프로파일이 보통 약 315 내지 320℃의 피크 리플로우 온도, 2 내지 3분의 피크 온도에서의 체류 시간, 및 약 20 내지 30분의 주기 시간으로 적용된다. 이러한 높은 가공 온도 및 부품의 치수 통합성의 유지에서 기포발생의 부재는 필수적이다. 이런 공정에서 적용되는 승온에 부품이 비교적 짧게 노출될지라도, 피크 온도 및/국소 가열은 매우 높을 수 있으므로, 많은 플라스틱 물질들이 망실된다.
WO 2006/135842는, 반-방향족 폴리아미드를 포함하는 중합체 조성물을 포함하는, 발광 다이오드 어셈블리용 플라스틱 부품을 기재한다. WO 2006/135842의 반-방향족 폴리아미드는 50 내지 100 몰%의 테레프탈산을 포함하는 다이카복실산 단량체, 및 10 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 50 내지 100 몰%의 다이아민을 포함하는 다이아민 단량체로부터 유도된 반복 단위를 포함한다. 임의로 존재하는 나머지 플라스틱 부품은 0 내지 50 몰%의, 테레프탈산 외의 방향족 산인 다이카복실산 및/또는 4 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 다이카복실산, 및 0 내지 50 몰%의 4 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 다이아민을 포함한다. 생성물은 예컨대 폴리아미드-6 및 폴리아미드-6,6에 대해 개선된 성질을 갖는 것으로 청구된다. 그러나, WO 2006/135842에서, 폴리아미드-6T/66 및 폴리아미드-9T와 비교 시에 단지 이러한 중합체 하나(특히 폴리아미드-10,T/10,12(90/10 몰 비)이다)만이 특히 언급된다.
WO 2006/135842에서, 일반적으로 기재된 기포발생 시험에 대한 수득된 폴리아미드-10,T/10,12의 시험 결과는 폴리아미드-6T/66(55/45 몰 비) 및 폴리아미드-9T(85/15 몰 비의 9T/~8T임)와 비교된다. 폴리아미드-10,T/10,12는 폴리아미드-6T/66보다 우수한 기포 내성을 보였지만, 폴리아미드-9T의 기포 내성과는 비슷하였다. 또한, 이들 물질들은 불량한 인성 때문에 크랙이 발생되는 경향을 또한 가지면서 불충분한 기계적 성질을 보유한 것으로 나타난다.
전술된 요건, 미니화 경향 및 공정 온도 증가를 비롯한 어셈블리 및 마운팅 공정이 관점에서, 우수한 성형능 및 기계적 성질을 유지하면서 연속적 사용 동안 및/또는 가공 단계 동안, 개선된 성질 예컨대 높은 내열성 및 낮은 습기 민감성, 특히 개선된 기포 내성 및 치수 안정성을 갖는 조명 시스템용 플라스틱 부품 및 이에 사용될 수 있는 물질에 대한 필요성이 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 기포 내성 및/또는 치수 안정성을 갖는, 조명 시스템용 플라스틱 부품 및 이에 사용될 수 있는 물질을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따른 플라스틱 부품으로써 성취되었으며, 이때 상기 플라스틱 부품은 반-방향족 폴리아미드 X를 포함하는 중합체 조성물을 포함하되, 여기서
a. 다이카복실산(A)은 5 내지 65 몰%의 지방족 다이카복실산 및 임의로 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산(A1), 및 35 내지 95 몰%의 테레프탈산(A2)의 혼합물로 이루어지고;
b. 상기 지방족 다이아민(B)은 10 내지 70 몰%의, 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 단쇄 지방족 다이아민(B1) 및 30 내지 90 몰%의, 6개 이상의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방족 다이아민(B2)의 혼합물로 이루어지고;
c. 상기 테레프탈산(A2) 및 상기 장쇄 지방족 다이아민(B2)의 조합 몰량은, 다이카복실산 및 다이아민의 총 몰량에 대해 60 몰% 이상이다.
본 발명에 따른 플라스틱 부품에서, 압축성과 판독성을 위해 반-방향족 폴리아미드 X 또는 심지어 폴리아미드 X로도 본원에서 기재한 상기 반-방향족 폴리아미드의 효과는 상응하는 반-방향족 폴리아미드, 예컨대 폴리아미드-10,T/10,12, 폴리아미드-6T/66 및 폴리아미드-9T로 제조된 플라스틱 부품과 비교 시에 기포 내성 및/또는 치수 안정성이 개선된다는 것이다. 이러한 개선은 매우 놀라운 것으로, 이는 상기 신규 물질이 동일한 환경 하에 시험된 폴리아미드-9,T와 비교 시에 항상 보다 적은 습기 흡수율을 갖는 것은 아니기 때문이다. 또한 이런 개선점은, 단쇄 다이아민에 주로 기반한 폴리아미드 예컨대 폴리아미드-4,6 및 폴리아미드 4,6/4,T가 습기 흡수에 매우 영향받기 쉽고, 결과적으로 치수 변화 및 기포발생에 매우 민감하다는 사실에서 보면 매우 놀라운 것이다.
상기 중합체 조성물로써 제조된 플라스틱 부품은, 그 물질이 매우 우수한 플로우(flow)를 보이기 때문에 높은 치수 정밀성을 갖도록 제조될 수 있고, 적절한 첨가제와 합께 배합 시에, 양호한 플로우 성질을 유지하면서, 우수한 반사 성능 및 열 소산 성능이 성취된다. 또한, 상기 중합체 조성물은 승온 및 가습 조건에서 양호한 기계적 성질 및 이의 유지능을 갖는다.
본 발명에 사용된 반-방향족 폴리아미드는 지방족 다이아민 및 다이카복실산으로부터 유도된 단위를 포함한다. 다이카복실산으로부터 유도된 단위는 A-A 단위로서 기재될 수 있고, 다이아민으로부터 유도된 단위는 B-B 단위로서 기재될 수 있다. 여기서, 폴리아미드는 예컨대 문헌[Nylon Plastic handbook, Ed. M.I. Kohan, Hanser Publishers, Munich, ISBN 1-56990-189-9(1995), page 5]에서 적용된 분류에 상응하도록 AABB로서 기재될 수 있다.
단쇄 지방족 다이아민은 C2-C5 지방족 다이아민 또는 이들의 혼합물이다. 즉, 이는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는다. 단쇄 지방족 다이아민은 예컨대, 1,2-에틸렌 다이아민, 1,3-프로판다이아민, 1,4-부탄다이아민 및 1,5-펜탄 다이아민 및 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 상기 단쇄 지방족 다이아민은 1,4-부탄다이아민 및 1,5-펜탄 다이아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 1,4-부탄다이아민이다.
단쇄 지방족 다이아민(B1)은 C2-C5 지방족 다이아민 또는 이들의 혼합물이다. 즉, 이는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는다. 단쇄 지방족 다이아민은 예컨대, 1,2-에틸렌 다이아민, 1,3-프로판다이아민, 1,4-부탄다이아민 및 1,5-펜탄 다이아민 및 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 상기 단쇄 지방족 다이아민은 1,4-부탄다이아민 및 1,5-펜탄 다이아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 1,4-부탄다이아민이다.
장쇄 지방족 다이아민(B2)은 6개 이상의 탄소(C) 원자를 갖는 지방족 다이아민이다. 상기 장쇄 지방족 다이아민은 선형, 분지형 및/또는 지환족일 수 있다. 상기 장쇄 지방족 다이아민은 예컨대 2-메틸-1,5-펜탄다이아민(또한 2-메틸펜탄메틸렌 다이아민으로 공지됨), 1,5-헥산다이아민, 1,6-헥산 다이아민, 1,4-사이클로헥산다이아민, 1,8-옥탄다이아민, 2-메틸-1,8-옥탄다이아민, 1,9-노난다이아민, 트라이메틸헥사메틸렌 다이아민, 1,10-데칸 다이아민, 1,11-운데칸다이아민, 1,12-도데칸다이아민, m-자일렌다이아민 및 p-자일렌다이아민 및 이들의 임의의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 상기 장쇄 지방족 다이아민은 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖고, 적합하게는 C8- 또는 C10 다이아민이다. 바람직한 실시양태에서, 상기 장쇄 지방족 다이아민은 50 내지 100 몰%, 보다 바람직하게는 75 내지 100 몰%의 탄소수 6 내지 9의 다이아민으로 이루어진다. 이는 보다 더 우수한 고온 성질을 갖는 물질을 생성한다. 보다 바람직하게는, 상기 장쇄 지방족 다이아민은 1,6-헥산 다이아민, 2-메틸-1,8-옥탄다이아민, 1,9-노난다이아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 1,6-헥산 다이아민이다. 이런 바람직한 선택물, 특히 보다 바람직한 선택인 1,6-헥산 다이아민의 장점은 본 발명에 따른 공폴리아미드의 고온 성질이 보다 더 우수하다는 것이다.
지방족 다이카복실산은 직쇄, 분지쇄 및/또는 지환족일 수 있고, 그의 탄소 원자 수는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 상기 지방족 다이카복실산은 바람직하게는 4 내지 25개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 6 내지 18개의 탄소 원자, 보다 더 바람직하게는 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 지방족 다이카복실산 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 지방족 다이카복실산은 예컨대 아디프산(C6), 1,4-사이클로헥산 다이카복실산(C8), 수베르산(C8), 세바스산(C10), 도데카노산(C12) 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게는, 지방족 다이카복실산은 아디프산, 세바스산 또는 이들의 혼합물을 비롯한 C6-C10 지방족 다이카복실산이고, 보다 바람직하게는 지방족 다이카복실산은 C6-C8 지방족 다이카복실산이다. 가장 바람직하게는 지방족 다이카복실산은 아디프산이다.
상기 방향족 다이카복실산은, 테레프탈산 외에, 다른 방향족 다이카복실산, 예를 들면 아이소프탈산 및/또는 나프탈렌 다이카복실산을 포함할 수 있다.
적합하게는, 반-방향족 폴리아미드는 테레프탈산 외에, 지방족 다이카복신산, 또는 지방족 다이카복실산 및 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 지방족 다이카복실산 및 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산(A1)의 총 몰량에 대해, 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산(존재하는 경우)의 양은 50 몰% 미만, 보다 바람직하게는 25 몰% 미만이다.
본 발명에 따른 조성물의 반-방향족 폴리아미드에서, 단쇄 지방족 다이아민(B1)은 지방족 다이아민 단위(B)의 10 내지 70 몰%를 구성하고, 장쇄 지방족 다이아민(B2)은 지방족 다이아민 단위(B)의 나머지 30 내지 90 몰%를 구성한다.
바람직하게는, 단쇄 지방족 다이아민의 몰량은, 단쇄 및 장쇄 다이아민의 몰량에 대해 60 몰% 이하, 보다 바람직하게는 50 몰% 이하, 보다 더 바람직하게는 40 몰% 이하, 보다 더 바람직하게는 35 몰% 이하이다. 이런 보다 낮은 몰량의 단쇄 다이아민을 갖는 공폴리아미드의 장점은 소정의 Tm을 갖는 공폴리아미드에서 기포발생 성질이 개선된다는 것이다.
또한 바람직하게는, 반-방향족 폴리아미드의 단쇄 지방족 다이아민의 몰량은 단쇄 지방족 다이아민 및 장쇄 지방족 다이아민의 총 몰량에 대해 15 몰% 이상, 보다 바람직하게는 20 몰% 이상이다. 단쇄 지방족 다이아민의 몰량이 보다 높을수록, 폴리아미드의 열 안정성은 보다 우수해진다.
지방족 다이카복실산 및 임의의 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산(A1)은 다이카복실산 단위(A)의 5 내지 65 몰%를 구성하고, 테레프탈산(A2)은 다이카복실산 단위(A)의 나머지 35 내지 95 몰%를 구성한다.
바람직하게는, 다이카복실산은 40 몰% 이상, 보다 바람직하게는 45 몰% 이상, 보다 더 바람직하게는 50 몰% 이상의 테레프탈산으로 구성된다. 증가된 양의 테레프탈산의 장점은 고온 성질이 더 개선된다는 것이다. 또한, 바람직하게는 지방족 다이카복실산 및 존재하는 경우 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산(A1)의 양은 다이카복실산의 10몰% 이상, 보다 바람직하게는 15몰% 이상이다. 이러한 보다 높은 양은, 조성물이 보다 우수한 가공능을 갖는 장점을 갖는다.
매우 바람직한 실시양태에서, 다이카복실산(A)은, 다이카복실산의 몰량에 대해 50 내지 80 몰%의 테레프탈산(A2), 및 50 내지 15 몰%의 지방족 다이카복실산 및 임의로 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산(A1)으로 이루어지고, 지방족 다이아민(B)은, 지방족 다이아민의 총 몰량에 대해 40 내지 80 몰%의 장쇄 다이아민(B2) 및 60 내지 20 몰%의 단쇄 다이아민(B1)으로 이루어진다. 이런 바람직한 조성물은, 우수한 용융 가공능을 유지하면서 단기간의 높은 피크 온도에 대해서 보다 더 우수한 내성뿐만 아니라 보다 기계적 성질의 양호한 유지력 및 승온에 장기간 노출 시의 감소된 탈기성(outgassing)을 포함하는 성질들에 있어서 전체적으로 보다 우수한 균형을 제공한다.
장쇄 지방족 다이아민(B2)에 대한 최소량이 지방족 다이아민의 총 몰량에 대해 30 몰%이고, 테레프탈산(A2)에 대한 최소량이 다이카복실산의 몰량에 대해 35 몰%인 반면, 테레프탈산(A2) 및 장쇄 지방족 다이아민(B2)의 조합 몰량은 다이카복실산 및 다이아민의 총 몰량에 대해 60 몰% 이상이다. 이의 결과는, 장쇄 지방족 다이아민의 상대적 양이 최소 30 몰%인 경우, 테레프탈산의 상대적 양은 90 몰% 이상이 되는 것이다. 유사하게, 테레프탈산의 상대적 양이 최소 35 몰%인 경우, 장쇄 지방족 다이아민의 상대적 양은 85 몰% 이상이 된다.
다른 매우 바람직한 실시양태에서, 테레프탈산(A2) 및 장쇄 지방족 다이아민(B2)의 몰량의 합은 다이카복실산 및 다이아민의 총 몰량에 대해 65 몰% 이상, 보다 바람직하게는 70 몰% 이상, 보다 더 바람직하게는 75 몰% 이상이다. 테레프탈산(A2) 및 장쇄 지방족 다이아민(B2)의 몰량의 합이 보다 높은 경우의 장점은, 폴리아미드가 보다 우수한 열 안정성 및 양호한 용융 가공능과 함께 단기간 고온 피크 온도에 대한 보다 더 우수한 내성을 조합시키는 것이다. 적합하게는, 상기 합은 다이카복실산 및 다이아민의 총 몰량에 대해 70 내지 85 몰%, 바람직하게는 75 내지 80 몰% 범위에 있다.
다이카복실산(AA) 및 다이아민(BB)로부터 유도된 A-A-B-B 단위 외에, 본 발명에 따른 폴리아미드는 다른 성분들, 예컨대 지방족 아미노카복실산(AB 단위) 및 상응하는 환형 락탐으로부터 유도된 단위뿐만 아니라 소량의 분지화제 및/또는 쇄 종결제를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 폴리아미드는 폴리아미드의 총 질량에 대해 10 질량% 이하, 보다 바람직하게는 8 질량% 이하, 보다 더 바람직하게는 5 질량% 이하의, 다이카복실산 및 다이아민 외의 성분들로부터 유도된 단위를 포함한다. 가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 폴리아미드는 상기와 같은 기타 성분들을 전혀 포함하지 않고, 오직 다이카복실산 및 다이아민으로부터 유도된 A-A-B-B 단위만으로 이루어진다. 이러한 장점은 논리적으로 보다 단순한 공정 및 우수한 결정 성질이다.
반-방향족 폴리아미드는 열가소성 반-결정질 반-방향족 공폴리아미드이다. 반-결정질 폴리아미드는 적합하게는 290℃ 이상, 바람직하게는 약 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 310℃ 이상의 융점(Tm)을 갖는다. 또한, 적합하게는 융점은 350℃ 미만, 바람직하게는 약 340℃ 미만이다. 또한 바람직하게는, 반-방향족 폴리아미드는 100℃ 초과, 바람직하게는 약 110℃ 이상, 보다 바람직하게는 약 120℃ 이상의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다. 바람직하게는 Tg는 140℃ 이하, 보다 바람직하게는 130℃ 이하이다. Tm가 보다 높을 수록뿐만 아니라 Tg가 보다 높을수록, 리플로우 솔더링 공정 및 공융 결합 공정에서 본 발명에 따른 부품의 성능이 보다 우수해진다. 이런 범위 내에 있는 Tg의 추가 장점은 기포발생 내성, 치수 안정성 및 가공 성질에 있어서의 보다 우수한 균형이다.
본원에서 용어 융점(용융 온도)은 10℃/분의 가열 속도로 DSC에 의해 ASTM D3417-97/D3418-97에 따라 측정된 온도로서, 용융 범위 내에 포함되고 최고 용융 속도를 보이는 온도로서 이해된다. 본원에서 용어 유리 전이 온도는 10℃/분의 가열 속도로 DSC에 의해 ASTM E 1356-91에 따라 측정되고, 모 열 곡선(parent thermal curve)의 변곡점에 상응하는 모 열 곡선의 제 1 도함수(derivative)(시간에 대한)의 피크에서의 온도로서 결정된 온도이다.
상기 반-방향족 폴리아미드는 넓은 범위에 걸쳐 변하는 점도를 갖는다. 이는 강화 난연성 조성물에서 우수한 기계적 성질을 계속하여 보유하면서 상대 점도는 1.6 또는 그 보다 낮은 정도일 수 있는 것으로 관찰되었다. 본원에서 상대 점도는 ISO 307(4판)의 방법에 따라 96% 황산에서 측정된다. 바람직하게는 상대 점도는 1.7 이상, 보다 바람직하게는 1.8 이상, 보다 더 바람직하게는 1.9 이상이다. 기계적 성질의 유지는 실로 이런 성형된 부품에서 중요하고, 이 또한 낮은 상대 점도에서의 경우이다. 또한 바람직하게는 상대 점도는 4.0 미만, 보다 바람직하게는 3.5 미만, 보다 더 바람직하게는 3.0 미만이다. 이런 보다 낮은 상대 점도가 갖는 장점은 성형 동안의 플로우가 우수하고, 보다 얇은 소자를 갖는 성형 부품이 제조될 수 있다는 것이다.
또한 상기 반-방향족 폴리아미드는 높은 상대 점도의 반-방향족 폴리아미드와 낮은 상대 점도의 반-방향족 폴리아미드의 블렌드로 이루어질 수도 있다. 적합하게는, 상기 블렌드는 1.8 이상, 보다 바람직하게는 1.9 이상의 상대 점도를 갖는 성분, 및 1.7 미만, 보다 바람직하게는 1.6 미만의 상대 점도를 갖는 하나의 성분을 포함한다. 1.9 이상의 상대 점도를 갖는 제 1 성분은 10,000 이상의 분자량을 가질 수 있으며, 1.6 미만의 상대 점도를 갖는 제 2 성분은 7,500 미만, 바람직5,000 미만, 보다 더 바람직하게는 2,500 미만의 분자량을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 성분은 넓은 범위, 바람직하게는 19:1 내지 1:1, 보다 바람직하게는 9:1 내지 3:1이 범위에 걸쳐 변하는 중량비에서 존재할 수 있다. 상대적으로 낮은 점도를 갖는 제 2 성분의 존재의 장점은, 폴리아미드 조성물의 성형 성질이 보다 얇은 벽의 섹션을 갖는 부품의 성형을 가능하도록 추가로 개선된다는 것이다.
적합하게는, 본 발명에 따른 조명 시스템에서 사용하기 위한 부품에서 사용되는 중합체 조성물은, 반-방향족 폴리아미드 X 외에, 하나 이상의 기타 성분을 포함한다. 상기 중합체 조성물은 예컨대 무기 물질, 예컨대 무기 충전제 및/또는 강화제, 기타 중합체 물질, 난연제 및 추가 첨가제를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 중합체 조성물은 무기 물질을 포함한다. 상기 무기 물질은, 넓은 범위에 걸쳐 변하는 양으로 존재할 수 있다. 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은, 100 pbw의 반-방향족 폴리아미드 X에 대해 1 내지 250 pbw, 바람직하게는 5 내지 200, 보다 바람직하게는 10 내지 150 pbw, 보다 더 바람직하게는 50 내지 100 pbw의 양으로 무기 물질을 포함한다.
상기 반-방향족 폴리아미드 X 및 무기 물질을 포함하는 상기 조성물의 장점은 보다 낮은 열 팽창률을 갖는 것이다. 이러한 열 팽창률은, 무기 물질의 함량이 보다 높은 경우 더 감소되고, LED 어셈블리의 다른 부품에 보다 근접해져서, 따라서 추가 가공 동안 LED 부품 및 기능 수명 시간 동안 LED 어셈블리의 일체성이 보다 잘 유지되도록 한다.
적합하게는 무기 물질은 무기 충전제 및/또는 강화제를 포함한다. 적합한 충전제의 예는 유리 플레이크, 칼슘 카보네이트 및 미네랄 충전제, 예컨대 점토, 카올린, 규회석 및 활석, 및 기타 미네랄, 및 이들의 임의의 조합물이 있다. 무기 물질은 열 전도성 물질 및/또는 광 반사성 물질을 또한 포함할 수도 있다.
바람직한 실시양태에서, 본 조성물은 광 반사성 물질(화합물 C)을 포함한다. 광 반사성 물질은, 가시광 및/또는 UV 광을 반사시킬 수 있는 무기 안료, 무기 강화제, 무기 충전제 및 섬유성 및 박판상 무기 화합물을 비롯한 임의의 무기 화합물일 수 있다. 적합하게는 광 반사성 물질은 2.5 g/cm3, 바람직하게는 3 g/cm3의 밀도를 갖는다. 적합한 광 반사성 물질의 예는 백색 안료, 예컨대 티탄 다이옥사이드(TiO2), 바람직하게는 루타일 티탄 다이옥사이드(이것이 보다 높은 광선 반사 비를 제공하기 때문이다), 충전제 예컨대 바륨 설페이트(BaSO4) 및 섬유성 물질 예컨대 규회석 및 칼륨 티타네이트 섬유가 있다.
광 반사성 물질은 넓은 범위에 걸쳐 변하는 양으로 존재할 수 있다.
바람직하게는, 광 반사성 물질은 100 pbw의 반-방향족 폴리아미드 X에 대해 2 내지 100 pbw, 바람직하게는 5 내지 50 pbw, 10 내지 20 pbw의 양으로 존재한다. 다른 성분들이 또한 존재하는 경우, 광 반사성 물질은 중합체 조성물의 총 중량에 대해 바람직하게는 0.6 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 1.5 내지 30 중량%, 보다 더 바람직하게는 5 내지 20 중량%의 양으로 존재한다. 보다 높은 함량의 광 반사성 물질의 장점은 매우 낮은 광 투과도이다.
바람직하게는, 광 반사성 물질은 중합체 조성물 또는 그로부터 제조된 플라스틱 부품이 400 nm 파장에서 50% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상, 보다 더 바람직하게는 90% 이상의 광 반사율을 갖도록 하는 양으로 존재한다. 반사율 측정에서, 반사 스펙트럼은 예컨대 소위 스펙트라매직(SpectraMagic) 소프트웨어를 이용하여 미놀타 CM-2600D 분광계를 사용하여 측정될 수 있다. 이런 측정에서, 전술된 물질의 사출 성형된 플레이트가 사용된다. 제조된 성형된 플라스틱 부품은 양호한 기계적 강도, 내열성, 치수 안정성, 광 반사도 및 광 세이딩(shading) 성질을 갖는다.
바람직하게는, 중합체 조성물은 1 이하의 a-값, 2 이하의 b-값 및 90 이상의 L-값을 갖는 CIE 랩 색 지수를 갖는다. 재품은, 성형 후 양호한 백색도 및 열 처리 후 낮은 탈색성을 갖는다.
다른 바람직한 실시양태에서, 본 조성물은 열 전도성 물질(화합물 D)을 포함한다. 열 전도성 물질은 무기 충전제 또는 무기 강화제일 수 있다. 이런 물질은 약 5 W/mK 이상의 열 전도성을 갖는 것들을 포함한다.
바람직하게는 열 전도성 물질은 바람직하게는 10 W/mK 이상, 바람직하게는 20 W/mK 이상, 보다 바람직하게는 50 W/mK 이상, 보다 더 바람직하게는 100 W/mK 이상의 열 전도도를 갖는다. 열 전도성 물질은 열 전도성 충전제, 예컨대 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 나이트라이드, 붕소 나이트라이드, 붕소 카바이드, 칼슘 플루오라이드 및 흑연, 또는 열 전도성 섬유성 물질, 예컨대 탄소 섬유일 수 있다.
열 전도성 물질은 넓은 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 바람직하게는, 열 전도성 물질은, 100 pbw의 반-방향족 폴리아미드 X에 대해 5 내지 200 pbw, 보다 바람직하게는 10 내지 150 pbw, 보다 더 바람직하게는 50 내지 100 pbw의 양으로 존재한다. 다른 성분들이 또한 존재하는 경우, 열 전도성 물질(화합물 D)은 중합체 조성물의 총 중량에 대해 바람직하게는 1.5 내지 60 중량%, 보다 바람직하게는 3 내지 45 중량%, 보다 더 바람직하게는 15 내지 40 중량%의 양으로 존재한다. 보다 높은 함량의 열 전도성 물질의 장점은 보다 우수한 열 싱크 성질을 제공하여, 보다 많은 열을 생성하고 보다 높은 온도를 초래하는 광원(여기에 플라스틱 부품이 노출됨)이 적용될 수 있다는 점이다.
바람직하게는, 열 전도 물질은, 중합체 조성물 또는 그로부터 제조된 플라스틱 부품이 1 W/mk 이상, 보다 바람직하게는 5 W/mk 이상, 보다 더 바람직하게는 10 W/mk 이상, 보다 더 바람직하게는 20 W/mk 이상의 열 전도도를 갖도록 하는 양으로 존재한다. 상응하는 조성물은, LED 제품에서 이런 물질들의 사용을 위한 효과적 조합인 열 마운팅 공정에서의 우수한 성질, 증진된 열 전도도 및 열 소산 성질을 제공한다.
열 전도도(Λ)는 문헌[W. Nunes dos Santos, P. Mummery and A. Wallwork, Polymer Testing 14 (2005), 628-634]에 기재된 절차에 의해 결정될 수 있다. 먼저 열 확산도는 네취(Netzsch) LFA 447 레이저플래시 장치를 사용하여 ASTM E1461-01에 따라 결정된다. 열 용량(Cp)은 동일한 네취 LFA 447 레이저플래시 장치를 사용하여 결정된다. 열 확산도(D), 밀도(ρ) 및 열 용량(Cp)로부터 열 전도도(Λ)가 식 Λ = D*ρ*Cp에 따라 계산될 수 있다.
적합하게는 본 조성물은, 광 반사성 물질(화합물 C) 및 열 전도성 물질(화합물 D)과는 상이한 무기 충전제 및 강화제(함께 화합물 E로 지시됨)를 포함한다. 강화제는 유리 섬유, 휘스커, 규회석 섬유 및 탄소 섬유를 비롯한 여러 가지 섬유성 물질을 포함할 수 있고, 이들 중, 낮은 전기 전도도를 유지하면서 양호한 기계적 성질을 성취하는 관점에서 유리 섬유가 바람직하다. 적합하게는, 화합물 E는 100 pbw의 반-방향족 폴리아미드 X에 대해 5 내지 200 pbw, 바람직하게는 10 내지 150 pbw, 바람직하게는 50 내지 100 pbw의 양으로 존재한다. 중합체 조성물의 총 중량에 대해, 상기 화합물 E는 1.5 내지 60 중량%, 바람직하게는 3 내지 45 중량%, 또는 15 내지 30 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
강화제는 Tg 초과의 조성물의 모듈러스를 크게 증가시키는 효과를 가지며, 이런 증가는 몇몇 다른 폴리아미드에서보다 크다. 이는 매우 양호한 기계적 성질에 여전히 도달하면서 강화제의 양의 제한을 가능케 한다. 이는, 우수한 플로우 성질을 동시에 유지하면서 높은 담지량의 열 전도성 물질 및/또는 반사성 물질이 요구되는 경우에 특히 유리하다. 전체적 효과는, 이들 조성물의 플로우 성질이 예컨대 폴리아미드 6T/66에 기반한 유사한 기계적 성질을 갖는 상응하는 조성물보다 훨씬 더 우수하다는 것이다.
전류 및 광원에 의해 생성된 열의 관점에서, 상기 중합체 조성물은 유리하게는 하나 이상의 난연성 물질(화합물 F)을 포함할 수 있다. 난연제 시스템은 할로겐화된 난연제 및/또는 할로겐 부재 난연제, 및 상기 난연제 및 이들의 조합물 외에, 임으로 또한 난연제 상승작용제를 포함할 수 있다.
이들 난연제 물질은 조명 시스템에 대한 난연성 규제 요건에 부합하도록 다른 성분들 외에 적절한 양으로 첨가될 수 있다. 적합하게는, 난연제 시스템은 조성물의 총 중량에 대해 1 내지 40 중량%의 총량으로 존재한다. 바람직하게는 난연제는 5 내지 30 중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 25 중량%의 양으로 존재하고, 상승작용제는 바람직하게는 0 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 보다 더 바람직하게는 5 내지 10 중량%의 양으로 존재한다.
다른 중합체 물질(화합물 G)은 예컨대 고무 및 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 고무는 적합하게는 충격 개질제를 포함한다. 상기 열가소성 중합체는 다른 폴리아미드일 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리아미드는, 고온 반-결정질 반-방향족 폴리아미드의 융점보다 낮은 융점을 갖는 반-결정질 폴리아미드이다. 바람직하게는 상기 다른 중합체는, 일단 존재하는 경우, 100 pbw의 반-방향족 폴리아미드에 대해 100 pbw 미만, 보다 바람직하게는 50 pbw 미만, 보다 더 바람직하게는 20 pbw 미만의 양으로 존재한다. 또한 바람직하게는, 상기 다른 중합체 물질은 조성물의 총 중량에 대해 0 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 20 중량%, 보다 더 바람직하게는 2 내지 15 중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 10 중량% 범위의 총량으로 존재한다. 보다 적은 양의 상기 다른 중합체는 승온에서 장기간 노출 시에 개선된 내열성 및 감소된 탈기성에 기여한다.
유리하게는 본 중합체 조성물은 전술된 성분들 외의 기타 첨가제(화합물 H)를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 성형 제품에 대한 중합체 조성물에 일반적으로 사용되는 보조 첨가제들로부터 선택될 수 있다. 적합하게는 이러한 첨가제는 안정화제, 예컨대 UV 안정화제, 열 안정화제 및 항산화제, 가공 보조제, 예컨대 플로우 촉진 첨가제, 윤활제 및 이형제, 안료 및 염료를 비롯한 착색제, 가소화제 및 충격 개질제를 포함한다.
보조 첨가제를 비롯한 이러한 기타 첨가제는, 이들 첨가제가 중합체 조성물 및 그로부터 제조된 플라스틱 부품의 성능 특성에 나쁜 영향을 주지 않는 한, 다른 성분들 외에 적절한 양으로 첨가될 수 있다. 이들 첨가제는 전형적으로 소량으로 사용되고, 이의 적절한 양은 통상의 실험에 의해 조명 제품에 대한 성형 조성물에 제조 분야의 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 보조 첨가제의 양은 넓은 범위에 걸쳐 변할 수 있지만, 적합하게는 조성물의 총 중량에 대해 0 내지 12 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 범위에 있다.
바람직한 실시양태에서, 플라스틱 부품은 본 발명에 따른 중합체 조성물로 제조되며, 이때 상기 중합체 조성물은,
(I) 20 내지 95 중량%의 반-방향족 폴리아미드 X,
(II) 0.6 내지 60 중량%의 광 반사성 물질(화합물 C) 및/또는 열 전도성 물질(화합물 D), 및 임의로
(III) 0.1 내지 60 중량%의 합계량의, (I) 및 (II) 외의, 무기 충전제 및/또는 강화제(화합물 E), 난연제 물질(화합물 F), 중합체(화합물 G), 또는 보조 첨가제(화합물 H), 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상
으로 이루어진다.
여기서 I, II 및 III의 구체적 양들은 합하여 100 중량%가 되어야 한다.
본 발명은 반-방향족 폴리아미드 X를 포함하는 중합체 조성물을 포함하는 조명 시스템을 위한 플라스틱 부품뿐만 아니라 전술된 이의 바람직한 임의의 실시양태에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 플라스틱 부품은 광 반사성 플라스틱 부품 및/또는 열 전도성 플라스틱 성분이다.
상기 플라스틱 부품은 광원의 필수 부품을 형성하는 플라스틱 부품, 마운팅 기판 또는 광원 또는 조명 아마추어에 부착 또는 고정된 기타 부품뿐만 아니라 조명 아마추어의 필수 부품을 형성하는 플라스틱 부품일 수 있다. 이런 부품들의 예는 LED 부품, 예컨대 PLCC(Plastic lead chip carrier) LED 반사기 하우징(또한 반사기 또는 반사기 컵으로 불림), 스크램블러(scrambler), LED 광원의 1차 또는 2차 광학 제품(primary or secondary optics), 램프 베이스 예컨대 에너지 절약 램프, LED 기재, 램프 마운팅 소자, 반사기 플레이트(특히 백라이트 시스템, 및 백라이트 시스템의 UV선 생성기용), 자동차 조명 시스템의 반사기 및 열 싱크(heat sink)가 있다. 반-방향족 폴리아미드 X를 포함하는 본 발명에 따른 플라스틱 부품의 추가적 장점은, 단기간의 고온 피크 온도에 대한 높은 기포 내성 및 열적 내성 외에, 또한 예컨대 자동차 조명 시스템에서의 경우와 같이 승온에 장기간 노출 시에 매우 양호한 내열성 및 낮은 탈기성이다.
또한 본 발명은 LED 어셈블리에 관한 것이다. 상기 LED 어셈블리는 전형적으로,
(a) n-영역 및 p-영역을 갖는 다이오드를 포함하는 다이 또는 칩,
(b) 하나 또는 두 개의 결합 와이어(바람직하게는 금으로 이루어짐),
(c) 두 개의 전기 전도성 리드들로 이루어진 리드 시스템(또는 리드 프레임)으로서, 이때 상기 전기 전도성 리드들은 결합 와이어를 통해, 다르게는 하나는 결합 와이어를 통해 나머지 하나는 다이 접착층을 통해 다이오드의 n-영역 또는 p-영역에 연결되는, 리드 시스템,
(d) 하우징(또한 반사기 하우징 또는 반사기 컵으로 불림),
(e) 투명 캡슐화 부품, 및 임의로
(f) 렌즈 및/또는
(g) 열 싱크
를 비롯한 여러 가지 부품들을 포함한다.
상기 반사기 컵은 자체로 광 반사성일 수 있는 성형 조성물로 제조될 수 있거나, 또는 하우징은 중합체 표면을 금속화함에 의해 반사성으로 제조될 수 있다. 투명 캡슐화 부품은 예컨대 에폭시 또는 규소 수지로 제조될 수 있다. 캡슐화 부품 및 렌즈의 기능은 통합될 수 있다. 반사기 컵 및 열 싱크의 기능도 또한 통합될 수 있다. 또한 다이 접착층은 열 싱크로 열을 전도하는 별개의 금속 층일 수 있고/있거나 전도성 리드 프레임과의 전기적 접촉부로서 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 어셈블리에서, 열 싱크 및/또는 반사기 컵은 반-방향족 폴리아미드 X를 포함하는 중합체 조성물로 제조된다.
또한 본 발명은, 칩 또는 다이, 전기 전도성 리드 시스템, 및 플라스틱 부품을 포함하는 LED 어셈블리의 제조를 위한 조립 방법에 관한 것으로서, 여기서 칩 결합 단계가 적용되며, 이때 상기 칩 또는 다이는 전기 전도성 리드 프레임을 포함하는 기재 상에 마운팅되고, 칩 또는 다이와 상기 전기 전도성 리드 프레임 사이에 전기 전도성 접촉부가 생성된다. 상기 방법에서 칩 결합 단계는 공융 결합 단계로서, 이때 결합은 공융 물질의 층을 사용하여 성취된다. 본 발명에 따른 방법에서, 기재는, 반-방향족 폴리아미드 X를 포함하는 중합체 조성물, 보다 구체적으로 본 발명 또는 그의 임의의 바람직한 실시양태에 따른 플라스틱 부품을 포함한다. 적합하게는, 공융 결합 단계에서, 280℃ 이상, 바람직하게는 300 내지 350℃, 보다 바람직하게는 315 내지 330℃ 범위의 피크 온도를 갖는 온도 프로파일이 적용된다. 이런 방법에서, 다이 접착층을 구성하며, 솔더 조성물 및 금속의 합금으로 이루어진 접촉 층이 전기 전도성 리드 프레임에서 형성된다.
본원에서 공융 결합은, 제 1 성분으로 제조된 하나의 부품 및 제 2 성분으로 제조된 나머지 하나의 부품을 사용하여 두 개의 부품들 사이에 결합을 형성하는 공정으로 이해된다. 상기 부품들이 가열되어 접촉되게 되면, 계면에서 확산이 일어나고 합금이 형성된다. 계면에서의 공융 조성물 합금은, 이의 양쪽에서의 물질들보다 낮은 융점을 가지므로, 용융이 박층으로 한정되므로, 이는 결합을 형성하는 용융된 공융 물질이다. 다르게는 양쪽에서의 물질들은 동일하고, 동일한 물질이 포함된 금속을 포함하는 합금이 사용된다. 그 장점은, 낮은 융점의 합금이 사용될 수 있고, 가열하여 양쪽에서의 물질들이 접촉되는 경우 이동이 일어나 조성에서의 약간의 변화를 가지며 증가된 융점을 갖는 결합 층이 생성된다는 것이다.
바람직하게는 금-주석 합금이 사용되고, 보다 바람직하게는 상기 공융 물질은 공융 Au(80%)/Sn(20%) 합금이다. 금-주석 합금은 니켈 표면을 솔더링하기 위해 사용될 수 있지만, 바람직하게는 이는 금 함유 표면의 합금화, 예컨대 금 도금, 스퍼터링된 금 필름, 또는 Pt-Au 및 Pd-Au 두께 필름 금속화를 위해 사용된다.
또한 본 발명은, 리드 프레임을 포함하는 기재 상에 표면 마운팅된 칩 또는 다이 패키지 또는 LED 어셈블리를 포함하는 전자 시스템의 제조를 위한 표면 마운팅 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 250℃ 이상의 피크 온도를 사용하는 리플로우 솔더링(reflow soldering) 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 리플로우 솔더링 공정에서, 칩/다이 패키지 또는 LED 어셈블리 및/또는 기재는 반-방향족 폴리아미드 X를 포함하는 중합체 조성물을 갖는 플라스틱 부품을 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 중합체 조성물은 본 발명 또는 이의 임의의 바람직한 실시양태에 따른 무기 물질을 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은, 리드 프레임을 포함하는 기재 상에 마운팅되는, 본 발명에 따른 플라스틱 부품을 포함하고 전기 전도성 리드를 함유하는 칩/다이 어셈블리를 포함하는 전자 시스템의 제조를 위한 표면 마운팅 방법으로서, 상기 방법은 솔더 조성물의 층을 사용하여 상기 리드 프레임에 전기 전도성 리드를 결합시키되, 이때 260℃ 이상, 보다 바람직하게는 260 내지 290℃, 보다 더 바람직하게는 270 내지 280℃ 범위의 피크 온도가 적용되는 리플로우 솔더링 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 전자 시스템은 조명 시스템이고, 또한 바람직하게는 상기 칩은 LED 칩이다.
본 발명에 따른 공융 결합 공정 및 리플로우 솔더링 공정에서, 플라스틱 부품은 본 발명 또는 그의 바람직한 실시양태에 따른 플라스틱 부품이다. 상기 공정들은 중합체 조성물의 감소된 기포발생 및 보다 우수한 열 성능을 비롯한 전술된 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 공융 결합 공정 또는 솔더 리플로우 공정 또는 이들의 조합에 의해 수득가능한 전자 시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 본 발명에 따른 플라스틱 부품을 포함하는 조명 시스템에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 조명 시스템은 전술된 공정들 중 하나 또는 이들의 조합에 의해 수득가능한 LED 조명 장치이다.
또한 조명 시스템은 휴대폰, PDA, 휴대용 장치, 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 자동차 내 인포테인먼트(infotainment) 시스템, GPS 등에서의 액정 디스플레이 스크린의 백라이드용 광원, 자동차의 방향 지시등 또는 헤드라이트, 기기 패널, 조명 장비 등일 수 있다.
또한 본 발명은 본 발명에 따른 부품 및 전기적 리드의 터미널을 포함하는 전자 시스템에 관한 것으로서, 이때 상기 전기적 리드의 터미널는 공융 물질 층에 의해 칩/다이에 결합된다.
특정 실시양태에서, 상기 전자 시스템은 LED 소자(칩 또는 다이를 포함함), 마운팅 기재 및 열 싱크를 포함하는 LED 조명 장치로서, 이때 상기 기재는 한 쪽 면에 금속 리드 프레임 및/또는 다른 쪽 면에 열 전도성 층을 포함하고, 상기 LED 소자는 리드 터미널 및 반사기 하우징을 포함하되, 반사기는 상기 기재의 한 면에 마운팅되고, 상기 열 싱크는 상기 마운팅 기재의 다른 면에 마운팅되며, 여기서 금속 리드 프레임과 리드 터미널, 및/또는 열 전도 층 및 열 싱크는 리플로우 솔더링 공정 또는 공융 결합에 의해 결합되고, 상기 마운팅 기재, 반사성 하우징 및 열 싱크의 부품들 중 하나 이상은 본 발명에 따른 플라스틱 조성물로 제조된다.
또한 광 반사성 물질 및/또는 열 전도성 물질을 포함하는 본 발명에 따른 광 반사성 및/또는 열 전도성 중합체 조성물은 커넥터, 스위치, 릴레이(relay), 인쇄된 배선(wiring) 보드를 포함하는 기타 전자 부품, 슬라이딩 부품, 예컨대 기어 및 캠, 자동차 부품, 예컨대 공기 흡입(intake) 매니폴드용 성형품의 제조에 적합하다는 것을 주지해야 한다.
[실시예]
먼저 실시예 1 내지 5(E-1 내지 E-5) 및 비교예(CE) A, B, C 및 F에 대한 폴리아미드 중합체를 제조함에 의해 조명 부품의 제조에 사용되는 폴리아미드 조성물을 제조하였다. 비교예 D 및 E는 시판되는 배합물이다.
중합체 제조
E-1 중합체: PA-6T/4T/46(몰 비 67.5/21.3/11.2)의 제조
179.8 g의 테트라메틸렌 다이아민, 347.25 g의 헥사메틸렌 다이아민, 537 g의 물, 0.36 g의 나트륨 하이포포스파이트 모노하이드레이트, 72.36 g의 아디프산 및 653.38 g의 테레프탈산의 혼합물을, 가열 및 증류에 의한 물의 제거와 함께 2.5 리터의 오토클레이브에서 교반하였다. 폴리아미드의 제조 동안 테트라메틸렌 다이아민의 손실을 보충하기 위해, 계산된 폴리아미드 조성의 조성물과 비교 시에 약 2 내지 4 중량%의 약간 과량의 테트라메틸렌 다이아민이 사용되었음을 주지한다. 약 27분 후에, 91 중량%의 염 수용액을 수득하였다. 이 공정에서, 온도는 169℃로부터 223℃로 증가되었다. 중합은 21분간 210℃에서 226℃로 온도를 상승시키면서 실시되었고, 그 동안 압력은 1.3 MPa로 상승되었고, 그 후 오토클레이브의 내용물을 플래시(flash)하고, 고체 생성물을 질소 하에 추가로 냉각시켰다. 이어서 이와 같이 수득된 예비중합체를 진공 및 0.02 MPa의 질소 스트림 하에 125℃에서 가열하면서 수 시간 동안 건조 가마에서 건조시켰다. 건조된 예비중합체를, 200℃에서 수 시간 동안 질소 스트림(2400 g/h) 하에, 그 후 225℃에서 2시간 동안 그리고 260℃에서 40시간 동안 질소/수증기(3/1 중량비, 2400 g/h)의 스트림 하에 가열하면서 금속관 반응기(d=85 mm)의 고체 상에서 후-축합시켰다. 그 후, 중합체를 실온으로 냉각시켰다.
E-2 중합체: PA-6T/4T/46(몰 비 74.5/10/15.5)의 제조
상기 E-1 중합체에서와 동일한 방식으로, 127.09 g의 테트라메틸렌 다이아민, 350.05 g의 헥사메틸렌 다이아민, 487 g의 물, 0.66 g의 나트륨 하이포포스파이트 모노하이드레이트, 91.59 g의 아디프산 및 567.48 g의 테레프탈산의 혼합물을, 가열과 함께 2.5 리터의 오토클레이브에서 교반하여, 22분 후에 91 중량%의 염 수용액을 수득하였다. 이 공정에서, 온도는 176℃로부터 212℃로 증가되었다. 중합은 22분간 220℃에서 226℃로 온도를 상승시키면서 실시되었고, 그 동안 압력은 1.4 MPa로 상승되었다. 이어서 이와 같이 수득된 예비중합체를 진공 및 0.02 MPa의 질소 스트림 하에 125℃ 및 180℃에서 가열하면서 수 시간 동안 건조 가마에서 건조시켰다. 상기 예비중합체를, 190℃ 및 230℃에서 수 시간 동안 질소 스트림(2400 g/h) 하에, 그 후 251℃에서 96시간 동안 질소/수증기(3/1 중량비, 2400 g/h)의 스트림 하에 가열하면서 금속관 반응기(d=85 mm)의 고체 상에서 후-축합시켰다. 그 후, 중합체를 실온으로 냉각시켰다.
E-3 중합체: PA-6T/5T/66(몰 비 70/15/15)와 균등한 PA-6T/56(몰 비 85/15)의 제조
55.3 g의 테트라메틸렌 다이아민(98 중량%), 529.7 g의 수성 헥사메틸렌 다이아민(59.6 중량%), 360.4 g의 물, 0.5 g의 나트륨 하이포포스파이트 모노하이드레이트, 67.2 g의 아디프산 및 433.04 g의 테레프탈산의 혼합물을, 가열 및 증류에 의한 물의 제거와 함께 2.5 리터의 오토클레이브에서 교반하였다. 35분 후에 90 중량%의 염 수용액을 수득하고, 그 동안 온도는 170℃에서 212℃로 증가되었다. 그 후 오토클레이브를 닫았다. 중합은 25분간 212℃에서 250℃로 온도를 상승시키면서 실시되었다. 그 혼합물을 15분간 250℃에서 교반하고, 그 동안 압력은 2.9 MPa로 상승되었고, 그 후 오토클레이브의 내용물을 플래시시키고, 고체 생성물을 질소 하에 추가로 냉각시켰다. 그 예비중합체를, 200℃에서 수 시간 동안 질소 스트림(2400 g/h) 하에, 그 후 230℃에서 2시간 동안 그리고 260℃에서 24시간 동안 질소/수증기(3/1 중량비, 2400 g/h)의 스트림 하에 가열하면서 금속관 반응기(d=85 mm)의 고체 상에서 후-축합시켰다. 그 후, 중합체를 실온으로 냉각시켰다.
E-4 중합체: PA-6T/5T/56(몰 비 75.5/15/9.5)의 제조
78.4 g의 테트라메틸렌 다이아민(98 중량%), 473.3 g의 수성 헥사메틸렌 다이아민(59.6 중량%), 382.56 g의 물, 0.5 g의 나트륨 하이포포스파이트 모노하이드레이트, 42.6 g의 아디프산 및 461.5 g의 테레프탈산의 혼합물을, 가열 및 증류에 의한 물의 제거와 함께 2.5 리터의 오토클레이브에서 교반하였다. 35분 후에 90 중량%의 염 수용액을 수득하고, 그 동안 온도는 170℃에서 212℃로 증가되었다. 그 후 오토클레이브를 닫았다. 중합은 25분간 212℃에서 250℃로 온도를 상승시키면서 실시되었다. 그 혼합물을 15분간 250℃에서 교반하고, 그 동안 압력은 2.8 MPa로 상승되었고, 그 후 오토클레이브의 내용물을 플래시시키고, 고체 생성물을 질소 하에 추가로 냉각시켰다. E-1 중합체에서와 동일한 방식으로 예비중합체를 이어서 건조시키고, 고체 상에서 후-축합시켰다. 그 후, 중합체를 실온으로 냉각시켰다.
E-5 중합체: PA-6T/66/56(몰 비 76.5/12/11.5)의 제조
36.9 g의 테트라메틸렌 다이아민(98 중량%), 553.0 g의 수성 헥사메틸렌 다이아민(59.6 중량%), 351.2 g의 물, 0.5 g의 나트륨 하이포포스파이트 모노하이드레이트, 105.8 g의 아디프산 및 391.4 g의 테레프탈산의 혼합물을, 가열 및 증류에 의한 물의 제거와 함께 2.5 리터의 오토클레이브에서 교반하였다. 35분 후에 90 중량%의 염 수용액을 수득하고, 그 동안 온도는 170℃에서 212℃로 증가되었다. 그 후 오토클레이브를 닫았다. 중합은 25분간 212℃에서 250℃로 온도를 상승시키면서 실시되었다. 그 혼합물을 20분간 250℃에서 교반하고, 그 동안 압력은 2.8 MPa로 상승되었고, 그 후 오토클레이브의 내용물을 플래시시키고, 고체 생성물을 질소 하에 추가로 냉각시켰다. E-1 중합체에서와 동일한 방식으로 예비중합체를 이어서 건조시키고, 고체 상에서 후-축합시켰다. 그 후, 중합체를 실온으로 냉각시켰다.
CE-A 중합체: PA6T/66(몰 비 60/40)의 제조
상기 중합체 I에서와 동일한 방식으로, 520 g의 헥사메틸렌 다이아민, 537 g의 물, 0.36 g의 나트륨 하이포포스파이트 모노하이드레이트, 330 g의 아디프산 및 420 g의 테레프탈산의 혼합물을, 가열과 함께 2.5 리터의 오토클레이브에서 교반하여, 27분 후에 91 중량%의 염 수용액을 수득하였다. 이 공정에서, 온도는 169℃로부터 223℃로 증가되었다. 중합은 21분간 210℃에서 226℃로 온도를 상승시키면서 실시되었고, 그 동안 압력은 1.3 MPa로 상승되었다. E-1 중합체에서와 동일한 방식으로 예비중합체를 이어서 건조시키고, 고체 상에서 후-축합시켰다. 그 후, 중합체를 실온으로 냉각시켰다.
CE-B, C 중합체: PA46의 제조
상기 중합체 I에서와 동일한 방식으로, 430.4 g의 테트라메틸렌 다이아민, 500 g의 물, 0.33 g의 나트륨 하이포포스파이트 모노하이드레이트 및 686.8 g의 아디프산의 테레프탈산의 혼합물을, 가열과 함께 2.5 리터의 오토클레이브에서 교반하여, 25분 후에 90 중량%의 염 수용액을 수득하였다. 이 공정에서, 온도는 110℃로부터 162℃로 증가되었다. 중합은 162℃에서 204℃로 온도를 상승시키면서 실시되었고, 그 동안 압력은 1.3 MPa로 상승되었다. E-1 중합체에서와 동일한 방식으로 예비중합체를 이어서 건조시키고, 고체 상에서 후-축합시켰다. 그 후, 중합체를 실온으로 냉각시켰다.
비교예 CE-F 중합체: PA-6T/5T(몰 비 56/44)의 제조
201.4 g의 펜타메틸렌 다이아민, 300.8 g의 헥사메틸렌 다이아민, 521.1 g의 물, 0.65 g의 나트륨 하이포포스파이트 모노하이드레이트 및 722.18 g의 테레프탈산의 혼합물을, 가열 및 증류에 의한 물의 제거와 함께 2.5 리터의 오토클레이브에서 교반하였다. 27분 후에 90 중량%의 염 수용액을 수득하고, 그 동안 온도는 170℃에서 211℃로 증가되었다. 그 후 오토클레이브를 닫았다. 중합은 15분간 211℃에서 250℃로 온도를 상승시키면서 실시되었다. 그 혼합물을 29분간 250℃에서 교반하고, 그 동안 압력은 2.9 MPa로 상승되었고, 그 후 오토클레이브의 내용물을 플래시시키고, 고체 생성물을 질소 하에 추가로 냉각시켰다. E-3 중합체에서와 동일한 방식으로 예비중합체를 이어서 건조시키고, 고체 상에서 후-축합시켰다. 그 후, 중합체를 실온으로 냉각시켰다.
화합물 제조
E-1 내지 E-5, CE-A 내지 CE-C 및 CE-F는 또한 하기 성분들을 포함하였다:
폴리아미드에 대한 표준 유리 섬유 등급;
난연제: 브롬화된 폴리스티렌(알버마를레로부터 입수가능한 세이텍스® HP3010);
난연제 상승작용제: 아연 보레이트(루제나크로부터 입수가능한 화이어브레이크® 500); 및
이형제 및 안정화 패키지를 포함하는 보조 첨가제.
비교예 D 및 E는 시판되는 제품에 기초하였다: CE-D는 자이텔 HTNFR52G30BL(듀퐁의 PA6T/66 제품)이고, CE-E는 게네스타 GN2332 BK(쿠루레이의 PA9T 제품)이다. 이들 시판 제품에 사용되는 브롬화된 폴리스티렌, 상승작용제 및 보조 첨가제의 비율을 산정하기 위해 통상의 분석 기법을 사용하였다. 제네스타로부터의 PA9T 제품의 분석에 의해 폴리아미드 성분은 약 20:80의 몰 비로 PA8T 및 PA9T로 이루어졌슴이 밝혀졌다.
화합물 E-1 내지 E-5, CE-A 내지 CE-C 및 CE-F를 325℃의 일정한 온도로 설정된 베르너 & 플라이데러 KSK 4042D 압출기에서 제조하였다. 측부 공급물 포트를 통해 용융물로 별도로 투여되는 유리 섬유를 제외한, 모든 성분들을 압출기의 공급물 포트로 투여하였다. 중합체 용융물을 압출기의 단부에서 스트랜드로 탈기시키고, 냉각시키고, 과립으로 쵸핑(chopping)하였다.
사출 성형:
전술된 물질들을 하기 조건을 적용하여 사출 성형에 사용하기 이전에 예비-건조시켰다: 공폴리아미드를 0.02 Mpa의 진공 하에 80℃로 가열하고, 질소 스트림을 통과시키면서 그 온도 및 압력에서 24시간 동안 유지하였다. 예비-건조된 물질을 22 mm 스크류 직경 및 캠퍼스 UL 0.8 mm 2 바디(body) 사출 몰드를 갖는 아르부르그(Arburg) 5 사출 성형기에서 사출 성형하였다. 실린더 벽의 온도는 345℃로 설정되었고, 몰드의 온도는 140℃로 설정되었다. 이와 같이 수득된 캠퍼스 UL 바를 추가 시험에 사용하였다.
Figure pct00001
시험 방법
상대 점도(RV)는 1 질량%의 포름산 용액에서 결정되었다.
나선형 플로우는 80 MPa의 유효 주입 압력에서 반-방향족 폴리아미드 X의 융점보다 10℃ 높은 온도에서 280 x 15 x 1 mm 치수를 갖는 나선형 공동(spiral cavity) 상에서 결정되었다.
DSC 에 의한 열 특성:
융점(Tm) 및 유리 전이 온도(Tg)를 ASTM D-3417-97 E793-85/794-85에 따라 시차 주사 열량법(DSC)(2회 수행, 10℃/분)을 이용하여 결정하였다.
탄성 계수(E-modulus)는 ISO 527에 따라 23℃ 및 5 mm/분에서 인장 시험에서 결정되었다.
충격 시험(노치-차피(notched-Charpy))은 ISO 179/1A에 따라 23℃에서 결정되었다.
물/습기 흡수 시험:
예비-건조된 샘플(0.8 mm UL 바(bar))을 서전설정된 온도 및 습도 수준에서 가습 캐비넷 또는 증류수 용기에서 컨디셔닝시키고, 포화 수준에 도달될 때까지 중량 증가를 시간에 대해 모니터링하였다. 포화 수준에서의 중량 증가는 예비-건조된 샘플의 %로서 계산되었다.
리플로우 솔더링 조건 하의 기포발생(blistering) 성능:
리플로우 솔더링 조건 하의 기포발생 성능에 대해, 전술된 물 흡수 시험에서와 동일한 방식으로 사전설정된 온도 및 습도 수준에서 가습 캐비넷에서 많은 수의 예비-건조된 샘플들을 컨디셔닝시켰다. 여러 가지 시간 간격으로 개별적 샘플들(수 십 개)을 상기 캐비넷에서 꺼내고, 주변 조건에서 실온으로 짧게 냉각시키고, 리플로우 오븐에 넣고, 리플로우 솔더링 공정에서 적용된 온도 조건으로 처리하였다. 적용된 온도 프로파일은 다음과 같다. 먼저 샘플을 평균 1.5℃/초의 가열 램프로 예비가열시켜 80초 후에 140℃의 온도에 도달하였고, 그 후 샘플을 보다 점진적으로 가열하여 개시 시부터 210초 후에 160℃의 온도에 도달하였다. 그 후 샘플을 260℃의 온도로 가열하되, 약 6℃/초의 초기 가열 램프를 사용하여 220초 후에 220℃의 온도에 도달하고, 6℃/초의 보다 점진적 가열 속도로 개시 시부터 290초 후에 260℃의 온도에 도달하였다. 그 후, 샘플을 20초 내에 140℃로 냉각시켰다. 그 후 10개의 샘플을 오븐에서 꺼내고, 실온으로 냉각시키고, 기포를 갖는 샘플의 존재에 대해 검사하였다. 가습 캐비넷에서의 각 조건 기간 동안 기포가 발생된 샘플의 %를 평가하였다. 기포를 갖는 샘플의 %를 기록하였다.
선형 열 팽창 계수는 ISO 11359-1/-2에 따라 결정되었다.
샘플(DAM)의 유전 상수는 23℃에서 3 Ghz의 주파수에서 IEC 60250에 따라 결정되었다.
샘플(DAM)의 유전 강도는 IEC 60243-1에 따라 결정되었다.
비교 트래킹 지수는 IEC 60112에 따라 결정되었다.
열 변형 온도는 1.8 MPa의 하중을 적용하여 ISO 75-1/-2에 따라 결정되었다.
모든 화합물은 0.8 mm 시험 바에서 UL-94-V0에 부합하였다.
결과
실험 결과는 표 2에 기재되어 있다.
표 2에 기재된 바와 같이, 본 발명의 조성물은, 통상의 조성물의 필수 가공능, 전기적 성질 및 난연성을 적어도 유지하면서, 고온에서 개선된 기포발생 내성, 치수 안정성 및 기계적 성질을 갖는 폴리아미드 조성물을 제공함에 의해 통상의 폴리아미드 조성물을 사용한 솔더링 조명 부품과 관련된 문제를 극복한다.
본 발명의 조성물은 조명 부품 제품에 적합한 폴리아미드 조성물에 대한 개선된 기포 성능을 제공하는 것으로 확인되었다. 본 발명의 범위 내에 포함된 조성물은 JEDEC 2/2a 기포 시험(IPC/JEDEC J-STD-020C 2004년 7월)의 요건에 부합하는 것으로 확인되었다. 반대로, 어떠한 비교예도 이러한 산업 표준에 부합될 수 없었다.
JEDEC 수준 2는, 168 시간 동안 85℃ 및 85% 상대 습도에서 샘플을 컨디셔닝시킨 후에 리플로우 솔더링 조건 이후에 기포가 없는 경우에 성취된다.
JEDEC 수준 2a는, 696 시간 동안 30℃ 및 60% 상대 습도에서 샘플을 컨디셔닝시킨 후에 리플로우 솔더링 조건 이후에 기포가 없는 경우에 성취된다.
비교예들 중에서는, 폴리아미드 9T계 조성물을 포함한 CE-E는, 본 발명의 범위 내의 조성물보다는 훨씬 더 낮았지만, 가장 좋은 기포 성능을 기록하였다. 이 점은 CE-E의 보다 낮은 습기 흡수에 기반하여 예상된 것이다. 실제로, 비교예들에서의 기포 결과는 기포 성능과 습기 흡수 수준 사이의 상관관계를 보여준다.
개선된 기포발생 성능은 보다 적은 습기를 흡수하는 보다 소수성의 폴리아미드의 생성을 통해 성취될 수 있다는 교시는 전술된 US 6,140,459 및 WO 2006/135841에 또한 기재되어 있으며, 이는 테레프탈산 및 10 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 다이아민을 포함하는 다이카복실산 단량체로부터 유도된 반복 단위를 갖는 폴리아미드 조성물(예: PA10T)에서 개선된 기포 성능을 개시한다. 따라서, 비교적 높은 물 흡수에서 불구하고, 본 발명의 범위 내에 포함되는 실시예가 통상의 폴리아미드에 비해 우수한 기포 성능을 갖는 것은 놀라운 것이다.
비교를 위해, 인용된 종래 기술 US 6,140,459에서 기포발생은, 40℃, 95% RH에서 96시간 동안 컨디셔닝한 후에 250℃까지의 피크 온도를 적용하여 시험되었다. 이 시험에서, PA 6T/66은 이미 240℃에서 불합격했고, PA 6T/D6은 210℃에서 조차도 합격하지 못했다.
비교예와는 달리, 본 발명의 조성물은 법선 방향 및 평행 방향의 중합체 플로우 사이에 선형 열 팽창 계수(CLTE)에서의 보다 적은 변이에 의해 나타난 바와 같이 등방성(isotropic) 성질을 보인다. 이러한 적은 변이는 왜곡되는 경향이 보다 적은 부품을 제공한다. 이런 성질은 부품 벽 두께를 감소시키려는 추세에 의해 중요성이 증가되고 있다. 유사한 개선이 몰드 수축(mold shrinkage) 성능에 대해서도 또한 관찰되었다.
마찬가지로, 하중 하에 변형 온도(Tdef)로 측정되는 고온에서의 강성도(stiffness)는, 얇은 벽의 부품이 솔더링 공정 동안 직면하는 고온 환경에 기계적으로 저항할 수 있게 하는, 중요성이 증가하고 있는 파라미터이다. 본 발명의 조성물은 고온에서 개선된 강성도를 보이며, 부품부(component part)가, PA 66/6T 및 PA 9T계 조성물의 Tm과 Tdef 사이의 차가 약 20℃인 것과 비교 시에, 그의 융점의 11℃ 내에서 하중에 견딜 수 있다.
Figure pct00002

Claims (14)

  1. 지방족 다이아민 및 다이카복실산으로부터 유도된 반복 단위를 포함하는, 100 pbw의 반-방향족 폴리아미드 X, 및
    1 내지 250 pbw의 무기 물질
    을 포함하는 중합체 조성물로서,
    이때,
    (a) 상기 다이카복실산(A)은 5 내지 65 몰%의 지방족 다이카복실산 및 임의로 테레프탈산 외의 방향족 다이카복실산(A1), 및 35 내지 95 몰%의 테레프탈산(A2)의 혼합물로 이루어지고;
    (b) 상기 지방족 다이아민(B)은 10 내지 70 몰%의, 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 단쇄 지방족 다이아민(B1) 및 30 내지 90 몰%의, 6개 이상의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방족 다이아민(B2)의 혼합물로 이루어지고;
    (c) 상기 테레프탈산(A2) 및 상기 장쇄 지방족 다이아민(B2)의 조합 몰량은, 다이카복실산 및 다이아민의 총 몰량에 대해 60 몰% 이상인,
    중합체 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 물질이 (a) 광 반사성 물질(화합물 C) 및/또는 (b) 열 전도성 물질(화합물 D)를 포함하는, 중합체 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 무기 물질이,
    티탄 옥사이드(TiO2), 칼슘 카보네이트, 바륨 설페이트, 규회석, 칼륨 티타네이트, 미네랄 점토로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 C, 및/또는
    알루미늄 옥사이드, 알루미늄 나이트라이드, 붕소 나이트라이드, 붕소 카바이드, 칼슘 플루오라이드 및 흑연으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 D
    를 포함하는, 중합체 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리아미드 조성물이 50% 이상의 광 반사율 및/또는 1 W/mK 이상의 열 전도도를 갖는, 중합체 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 조성물이, 조성물의 총 중량에 대해,
    (I) 20 내지 95 중량%의 반-방향족 폴리아미드 X,
    (II) 0.6 내지 60 중량%의 광 반사성 물질(화합물 C) 및/또는 열 전도성 물질(화합물 D), 및 임의로
    (III) 섬유성(fibrous) 강화제 및/또는 무기 충전제(화합물 E), 난연제(화합물 F), 다른 화합물 외의 다른 중합체(화합물 G), 또는 하나 이상의 기타 첨가제(화합물 H), 또는 이들의 임의의 조합물
    을 포함하는, 중합체 조성물.
  6. 제 1 항에 따른 반-방향족 폴리아미드 X를 포함하는 조명 시스템용 부품.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 중합체 조성물을 포함하는, 부품.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 부품이 PLCC LED 반사기 하우징, 스크램블러(scrambler), LED 광원의 1차 또는 2차 광학 제품(primary or secondary optics), 램프 베이스, LED 기재, 램프 마운팅 소자, 반사기 플레이트, 자동차 조명 시스템의 반사기 및 열 싱크(heat sink)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 부품.
  9. 칩/다이, 전기 전도성 리드를 포함하는 전기 전도성 리드 시스템, 및 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱 부품을 포함하는 LED 어셈블리의 제조를 위한 조립 방법으로서,
    공융(eutectic) 물질의 층을 사용하여 칩 또는 다이를 전기 전도성 리드에 결합시키되, 이때 280℃ 이상의 피크 온도가 적용되는 공융 결합 단계를 포함하는, 조립 방법.
  10. 리드 프레임을 포함하는 기재 상에, 전기 전도성 리드 및 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱 부품을 포함하는 LED 어셈블리를 마운팅하는 것을 포함하는, 전자 시스템의 제조를 위한 표면 마운팅 방법으로서,
    솔더 조성물의 층을 사용하여 상기 리드 프레임에 전기 전도성 리드를 결합시키되, 이때 260℃ 이상의 피크 온도가 적용되는 리플로우 솔더링(reflow soldering) 단계를 포함하는, 표면 마운팅 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항의 방법 중 하나, 또는 이들의 조합 방법에 의해 수득가능한, 전자 시스템.
  12. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱 부품을 포함하는, 조명 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조명 시스템이 제 10 항 또는 제 11 항의 방법, 또는 이들의 조합 방법에 의해 수득가능한 LED 조명 장치인, 조명 시스템.
  14. 커넥터, 스위치, 릴레이(relay), 인쇄된 배선(wiring) 보드를 포함하는 전자 부품용 성형품의 제조를 위한, 또는 열 싱크, 슬라이딩 부품, 예컨대 기어 및 캠, 자동차 부품, 예컨대 공기 흡입(intake) 매니폴드의 제조를 위한, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 중합체 조성물의 용도.
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