KR20160143771A

KR20160143771A - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20160143771A
Application number: KR1020167031160A
Authority: KR
Inventors: 영 신 김
Original assignee: 티코나 엘엘씨
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2016-12-14
Also published as: US20200247996A1; US11208556B2; KR20220029753A; US20180086914A1; WO2015157050A1; JP7173947B2; US20220098410A1; US10640648B2; US20150291796A1; KR102366736B1; KR102465693B1; TWI676548B; JP2017513976A; CN106164172B; JP2020056026A; JP6616322B2; TW201542346A; US9822254B2; CN106164172A

Abstract

중합체 조성물로부터 형성되는 성형 부품(예를 들어, 대략 평면 기부, 기판 위에 장착된 렌즈 배럴 등)을 함유하는 카메라 모듈이 제공된다. 상기 중합체 조성물은 액정 중합체, 및 모스 경도 스케일을 기준으로 약 2.5 이상의 경도 값을 갖는 무기 입자를 포함한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

관련 출원

본원은 2014년 4월 9일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 61/977,168 호를 우선권으로 주장하며, 이를 그 전체로 본원에 참고로 인용한다.

카메라 모듈(또는 구성요소)은 흔히 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라 등에 사용된다. 그 예로는, 예를 들면, 기부 상에 장착된 렌즈 배럴(lens barrel)을 포함하는 콤팩트 카메라 모듈, 디지털 카메라 셔터 모듈, 디지털 카메라의 구성요소, 게임 카메라, 의료용 카메라, 감시 카메라 등을 포함한다. 최근에 예를 들면 높은 내열성을 갖는 액정 중합체를 사용하고자 시도되어 왔다. 이러한 중합체의 기계적 특성을 개선하기 위하여, 판형 물질(예를 들어, 활석) 및 밀링된 유리를 첨가하는 것이 공지되어 있다. 이러한 방식으로 강도 및 탄성 모듈러스를 개선시킬 수 있으나, 이러한 물질을 콤팩트 카메라 모듈에 사용하고자 할 때 여전히 문제가 있다. 예를 들면, 성형 부품의 외면 또는 "스킨(skin)" 층은 쉽게 박리되는 경향이 있어서, 카메라 모듈의 조립시에 입자의 발생 및 열악한 생산성으로 이어질 수 있다. 또한, 스킨 층의 박리 경향은 카메라 모듈의 다른 구성요소에 대한 접착 불량으로 이어질 것으로 생각된다.

따라서, 카메라 모듈의 성형 부품에 용이하게 사용될 수 있으면서도 여전히 우수한 기계적 특성과 접착 강도를 달성하는 중합체 조성물이 요구되고 있다.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 성형 부품을 포함하는 카메라 모듈이 개시된다. 상기 성형 부품은 열방성(thermotropic) 액정 중합체 및 모스(Mohs) 경도 스케일을 기준으로 약 2.5 이상의 경도 값을 갖는 무기 입자를 포함하는 중합체 조성물로부터 형성된다. 상기 무기 입자는 약 0.1 내지 35 ㎛의 평균 폭을 갖는다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 25 중량% 내지 95 중량%의 하나 이상의 열방성 액정 중합체, 약 1 중량% 내지 약 40 중량%의 광물 섬유, 및 모스 경도 스케일을 기준으로 약 2.5 이상의 경도 값을 갖는 약 3 중량% 내지 약 60 중량%의 무기 입자를 포함하는 중합체 조성물이 개시된다. 상기 무기 입자는 약 0.1 내지 약 35 ㎛의 평균 폭을 갖는다.

본 발명의 다른 특징 및 양태는 아래에 더욱 상세하게 기재된다.

당해 분야 숙련자에게 최상의 방식을 비롯한 본 발명의 충분하고 실행가능한 개시내용이 첨부 도면 등을 비롯한 본원의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 기재된다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조될 수 있는 콤팩트 카메라 모듈("CCM")의 사시도 및 정면도이다.
도 3은 본 발명의 중합체 조성물을 제조하는 데 사용될 수 있는 압출기 스크류의 일 실시양태의 개략도이다.

당해 분야 숙련자는 본 논의가 예시적인 실시양태만을 설명할 뿐이고 본 발명의 보다 넓은 양태를 한정하고자 하는 것이 아님을 알아야 한다.

일반적으로, 본 발명은 무선 통신 장치(예를 들어, 휴대폰)에 통상적으로 사용되는 것과 같은 카메라 모듈("CCM")에 관한 것이다. 카메라 모듈은 중합체 조성물로부터 형성되는 성형 부품(예를 들어, 대략 평면 기부, 기판 위에 장착된 렌즈 배럴 등)을 함유한다. 상기 중합체 조성물은, 액정 중합체, 및 모스 경도 스케일을 기준으로 약 2.5 이상, 몇몇 실시양태에서는 약 3.0 이상, 몇몇 실시양태에서는 약 3.0 내지 약 11.0, 몇몇 실시양태에서는 약 3.5 내지 약 11.0, 몇몇 실시양태에서는 약 4.5 내지 약 6.5의 경도 값을 갖는 무기 입자를 포함한다. 이러한 경도 값을 갖는 무기 입자의 예는 예를 들면 카보네이트 예컨대 칼슘 카보네이트(CaCO₃, 3.0의 경도 값) 또는 구리 카보네이트 하이드록사이드(Cu₂CO₃(OH)₂, 4.0의 모스 경도); 플루오라이드 예컨대 칼슘 플루오라이드(CaFl₂, 4.0의 모스 경도); 포스페이트 예컨대 칼슘 피로포스페이트((Ca₂P₂O₇, 5.0의 모스 경도), 무수 다이칼슘 포스페이트(CaHPO4 3.5의 모스 경도) 또는 수화된 알루미늄 포스페이트(AlPO₄·2H₂O, 4.5의 모스 경도); 실리케이트 예컨대 실리카(SiO₂, 6.0의 모스 경도), 칼륨 알루미늄 실리케이트(KAlSi₃O₈, 6의 모스 경도) 또는 구리 실리케이트(CuSiO₃·H₂O, 5.0의 모스 경도); 보레이트 예컨대 칼슘 보로실리케이트 하이드록사이드(Ca₂B₅SiO₉(OH)₅, 3.5의 모스 경도), 알루미나(AlO₂, 10.0의 모스 경도); 설페이트 예컨대 칼슘 설페이트(CaSO₄, 3.5의 모스 경도) 또는 바륨 설페이트(BaSO₄, 3 내지 3.5의 모스 경도) 등 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 무기 입자는 또한 약 0.1 내지 약 35 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 2 내지 약 20 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 3 내지 약 15 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 7 내지 약 12 ㎛의 평균 폭(예컨대, 직경)을 갖는다. 무기 입자는 또한 좁은 크기 분포를 가질 수 있다. 즉, 입자의 약 60 부피% 이상, 몇몇 실시양태에서는 입자의 약 70 부피% 이상, 몇몇 실시양태에서는 입자의 약 80 부피% 이상은 상기 기재된 범위 내의 크기를 가질 수 있다.

이론에 국한되지 않고, 본 발명자들은 놀랍게도 전술된 바와 같은 특정 경도 값 및 크기를 갖는 무기 입자들이 생성 성형 부품의 기계적 강도, 접착 강도 및 표면 평활도에 상승 효과를 줄 수 있음을 발견하였다. 무기 입자의 상대적인 양을 또한 선택적으로 제어하여 성형 부품으로 성형할 때 다른 특성에 영향을 주지 않고 평활도 등 원하는 기계적 특성을 달성할 수 있다. 예를 들어, 무기 입자는 전형적으로 중합체 조성물의 3 내지 60 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 10 내지 약 50 중량%, 몇몇 실시양태에서는 20 내지 40 중량%을 차지한다. 액정 중합체의 농도는 일반적으로 다른 선택적 성분의 존재에 따라 달라질 수 있지만, 이는 전형적으로 약 25 내지 약 95 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 30 내지 약 80 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 40 내지 약 70 중량%의 양으로 존재한다.

따라서, 선택적으로 제어되는 농도의 특정 종류의 무기 입자의 사용을 통해, 본 발명자들은 생성되는 중합체 조성물이 중합체 스킨 층이 덜 박리되도록 함으로써 카메라 모듈의 소형 성형 부품(예컨대, 기부, 렌즈 배럴 등)에 특히 적합할 수 있도록 한다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 기부는 약 500㎛ 이하, 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 450㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 20 내지 약 400㎛의 두께를 갖는다. 마찬가지로, 렌즈 배럴은 약 500㎛ 이하, 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 450㎛, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 400㎛의 벽 두께를 가질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시양태들이 더 상세하게 기술된다.

I. 액정 중합체

열방성 액정 중합체는 일반적으로 주형의 작은 공간을 효과적으로 채울 수 있도록 하는 높은 결정화도를 갖는다. 적합한 열방성 액정 중합체는 방향족 폴리에스터, 방향족 폴리(에스터아마이드), 방향족 폴리(에스터카본에이트), 방향족 폴리아마이드 등을 포함할 수 있고, 마찬가지로 하나 이상의 방향족 하이드록시카복실산, 방향족 다이카복실산, 방향족 다이올, 방향족 아미노카복실산, 방향족 아민, 방향족 다이아민 등과 이들의 조합으로부터 제조되는 반복 단위를 함유할 수 있다.

액정 중합체는 일반적으로 봉형 구조를 가지고 그 용융 상태(예를 들면, 열방성 네마틱 상태)에서 결정성 거동을 나타낼 수 있는 범위에서 "열방성"으로 분류된다. 이러한 중합체는 당 업계에 공지된 바와 같이 하나 이상의 유형의 반복 단위로 형성될 수 있다. 액정 중합체는, 예를 들면, 하나 이상의 방향족 에스터 반복 단위를 전형적으로 상기 중합체의 약 60 내지 약 99.0 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 70 내지 약 99.5 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 80 내지 99 몰%의 양으로 함유할 수 있다. 방향족 에스터 반복 단위는 일반적으로 하기 화학식 (I)로 표시될 수 있다:

(I)

상기 식에서,

고리 B는 치환 또는 비치환된 6-원 아릴 기(예컨대, 1,4- 페닐렌 또는 1,3-페닐렌), 치환 또는 비치환된 5- 또는 6-원 아릴 기에 융합된 치환 또는 비치환된 6-원 아릴 기(예컨대, 2,6-나프탈렌), 또는 치환 또는 비치환된 5- 또는 6-원 아릴 기에 연결된 치환 또는 비치환된 6-원 아릴 기(예컨대, 4,4-바이페닐렌)이고;

Y₁ 및 Y₂는 독립적으로 O, C(O), NH, C(O)HN 또는 NHC(O)이다.

전형적으로, Y₁ 및 Y₂ 중 적어도 하나는 C(O)이다. 방향족 에스터 반복 단위의 예는, 예를 들어, 방향족 다이카복실산 반복 단위(화학식 (I)에서 Y₁ 및 Y₂는 C(O)이다), 방향족 하이드록시카복실산 반복 단위(화학식 (I)에서 Y₁은 O이고 Y₂는 C(O)이다), 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있다.

예를 들면, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌다이카복실산, 다이페닐 에터-4,4'-다이카복실산, 1,6-나프탈렌다이카복실산, 2,7-나프탈렌다이카복실산, 4,4'-다이카복시바이페닐, 비스(4-카복시페닐)에터, 비스(4-카복시페닐)부탄, 비스(4-카복시페닐)에탄, 비스(3-카복시페닐)에터, 비스(3-카복시페닐)에탄 등 및 이들의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체, 및 이들의 조합 등과 같은 방향족 카복실산으로부터 유도되는 방향족 다이카복실산 반복 단위를 사용할 수 있다. 특히 적합한 방향족 다이카복실산은, 예를 들면, 테레프탈산("TA"), 이소프탈산("IA") 및 2,6-나프탈렌다이카복실산("NDA")을 포함할 수 있다. 사용시, 방향족 다이카복실산(예컨대, IA, TA 및/또는 NDA)으로부터 유도되는 반복 단위는 전형적으로 상기 중합체의 약 5 내지 약 60 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 10 내지 약 55 몰%, 및 몇몇 실시양태에서는 약 15 내지 약 50 몰%를 구성한다.

또한, 예를 들면, 4-하이드록시벤조산, 4-하이드록시-4'-바이페닐카복실산, 2-하이드록시-6-나프토산, 2-하이드록시-5-나프토산, 3-하이드록시-2-나프토산, 2-하이드록시-3-나프토산, 4'-하이드록시페닐-4-벤조산, 3'-하이드록시페닐-4-벤조산, 4'-하이드록시페닐-3-벤조산 등, 및 이들의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체, 및 이들의 조합 등과 같은 방향족 하이드록시카복실산으로부터 유도되는 방향족 하이드록시카복실산 반복 단위를 사용할 수 있다. 특히 적합한 방향족 하이드록시카복실산은 4-하이드록시벤조산("HBA") 및 6-하이드록시-2-나프토산("HNA")이다. 사용시, 하이드록시카복실산(예컨대, HBA 및/또는 HNA)으로부터 유도되는 반복 단위는 전형적으로 상기 중합체의 약 10 내지 약 85 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 20 내지 약 80 몰%, 및 몇몇 실시양태에서는 약 25 내지 약 75 몰%를 구성한다.

다른 반복 단위가 또한 중합체에 사용될 수 있다. 특정 실시양태에서, 예를 들면, 방향족 다이올 예컨대 하이드로퀴논, 레조르시놀, 2,6-다이하이드록시나프탈렌, 2,7-다이하이드록시나프탈렌, 1,6-다이하이드록시나프탈렌, 4,4'-다이하이드록시바이페닐(또는 4,4'-바이페놀), 3,3'-다이하이드록시바이페닐, 3,4'-다이하이드록시바이페닐, 4,4'-다이하이드록시바이페닐 에터, 비스(4-하이드록시페닐)에탄 등 뿐만 아니라 이들의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체, 및 이들의 조합으로부터 유도되는 반복 단위를 사용할 수 있다. 특히 적합한 방향족 다이올은, 예를 들면, 하이드로퀴논("HQ") 및 4,4'-바이페놀("BP")을 포함할 수 있다. 사용시, 방향족 다이올(예컨대, HQ 및/또는 BP)로부터 유도되는 반복 단위는 전형적으로 상기 중합체의 약 1 내지 약 30 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 2 내지 약 25 몰%, 및 몇몇 실시양태에서는 약 5 내지 약 20 몰%를 차지한다. 또한, 예를 들면, 방향족 아미드(예컨대, 아세트아미노펜("APAP")) 및/또는 방향족 아민(예컨대, 4-아미노페놀("AP"), 3-아미노페놀, 1,4-페닐렌다이아민, 1,3-페닐렌다이아민 등)으로부터 유도되는 반복 단위를 사용할 수 있다. 사용시, 방향족 아미드(예컨대, APAP) 및/또는 방향족 아민(예컨대, AP)으로부터 유도되는 반복 단위는 전형적으로 상기 중합체의 약 0.1 내지 약 20 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 15 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 1 내지 약 10 몰%를 구성한다. 또한 다양한 다른 단량체 반복 단위가 중합체에 혼입될 수 있다는 것을 이해해야한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 중합체는 지방족 또는 지환족 하이드록시카복실산, 다이카복실산, 다이올, 아미드, 아민 등 비-방향족 단량체로부터 유도되는 하나 이상의 반복 단위를 함유할 수 있다. 물론, 다른 실시양태에서, 상기 중합체는 비-방향족 단량체(예컨대, 지방족 또는 지환족) 단량체로부터 유도되는 반복 단위가 결여되어 있다는 점에서 "전방향족(wholly aromatic)"일 수 있다.

반드시 필요한 것은 아니지만, 액정 중합체는 나프텐계 하이드록시카복실산 및 나프텐계 다이카복실산 예컨대 나프탈렌-2,6-다이카복실산("NDA"), 6-하이드록시-2-나프토산("HNA") 또는 이들의 조합으로부터 유도되는 반복 단위를 최소 함량 함유하는 범위에서 "저 나프텐계" 중합체일 수 있다. 즉, 나프텐계 하이드록시카복실산 및/또는 다이카복실산(예컨대, NDA, HNA 또는 HNA와 NDA의 조합)으로부터 유도되는 반복 단위의 총량은 전형적으로 상기 중합체의 30 몰% 이하, 몇몇 실시양태에서는 약 15 몰% 이하, 몇몇 실시양태에서는 약 10 몰% 이하, 몇몇 실시양태에서는 약 8 몰% 이하, 몇몇 실시양태에서는 0 내지 약 5 몰%(예컨대, 0 몰%)이다. 고 수준의 통상적인 나프텐계 산의 부재에도 불구하고, 생성되는 "저 나프텐계" 중합체는 여전히 양호한 열적 및 기계적 특성을 나타낼 수 있는 것으로 생각된다.

하나의 특정 실시양태에서, 액정 중합체는 4-하이드록시벤조산("HBA") 및 테레프탈산("TA") 및/또는 이소프탈산("IA") 뿐만 아니라 다양한 다른 임의저인 치환체들로부터 유도되는 반복 단위로부터 형성될 수 있다. 4-하이드록시벤조산("HBA")으로부터 유도된 반복 단위는 상기 중합체의 약 10 내지 약 80 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 30 내지 약 75 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 45 내지 약 70 몰%를 차지할 수 있다. 테레프탈산("TA") 및/또는 이소프탈산("IA")으로부터 유도된 반복 단위는 마찬가지로 상기 중합체의 약 5 내지 약 40 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 10 내지 약 35 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 15 내지 약 35 몰%를 차지할 수 있다. 또한, 4,4'-바이페놀("BP") 및/또는 하이드로퀴논("HQ")에서 유도되는 반복 단위를 상기 중합체의 약 1 내지 약 30 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 2 내지 약 25 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 5 내지 약 20 몰%의 양으로 사용할 수 있다. 6-하이드록시-2-나프토산("HNA"), 2,6-나프탈렌다이카복실산("NDA") 및/또는 아세트아미노펜("APAP")으로부터 유도된 것들을 포함하는 다른 가능한 반복 단위를 사용할 수 있다. 특정 실시양태에서, 예를 들면, HNA, NDA 및/또는 APAP로부터 유도된 반복 단위를 각각 사용하는 경우 약 1 내지 약 35 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 2 내지 약 30 몰%, 몇몇 실시양태에서는 약 3 내지 약 25 몰%로 구성할 수 있다.

중합체의 특정 성분 및 특성과 무관하게, 액정 중합체는 초기에 에스터 반복 단위(예컨대, 방향족 하이드록시카복실산, 방향족 다이카복실산 등) 및/또는 다른 반복 단위(예컨대, 방향족 다이올, 방향족 아미드, 방향족 아민 등)를 형성하는 데 사용되는 방향족 단량체(들)를 반응 용기에 도입하여 중축합 반응을 개시함으로써 제조될 수 있다. 이러한 반응에 이용되는 구체적인 조건 및 단계는 널리 공지되어 있으며, 캘런단(Calundann)의 미국 특허 제 4,161,470 호; 린스티드 3세(Linstid, III) 등의 미국 특허 제 5,616,680 호; 린스티드 3세 등의 미국 특허 제 6,114,492 호; 쉐퍼드(Shepherd) 등의 미국 특허 제 6,514,611 호; 및 바고너(Waggoner)의 WO 2004/058851 호에 더욱 상세하게 기재되어 있을 수 있다. 반응에 이용되는 용기는 특별하게 제한되지 않지만, 고점도 유체의 반응에 통상적으로 이용되는 용기를 사용할 것이 전형적으로 요구된다. 이러한 반응 용기의 예는 고정장치 유형, 다단계 유형, 나선형-리본 유형, 스크류 축 유형 등 또는 이들의 변형된 형상과 같은 다양한 형상의 교반 블레이드를 갖는 진탕기를 갖는 교반 탱크형 장치를 포함할 수 있다. 이러한 반응 용기의 다른 예는 반죽기, 롤 밀, 밴버리(Banbury) 혼합기 등과 같은, 수지 반죽에 통상적으로 사용되는 혼합 장치를 포함할 수 있다.

요구되는 경우, 당 업계에 공지되어 있는 바와 같이, 단량체의 아세틸화를 통해 반응을 진행시킬 수 있다. 아세틸화제(예를 들어, 아세트산 무수물)를 단량체에 첨가함으로써 이를 달성할 수 있다. 아세틸화는 보통 약 90℃에서 개시된다. 아세틸화의 초기 단계 동안, 환류를 이용하여 증기상 온도를 아세트산 부산물과 무수물이 증류되기 시작하는 지점 미만으로 유지할 수 있다. 아세틸화 동안의 온도는 전형적으로 90℃ 내지 150℃, 일부 실시양태에서는 약 110℃ 내지 약 150℃이다. 환류가 이용되는 경우, 증기상 온도는 전형적으로 아세트산의 비점을 초과하지만 잔류하는 아세트산 무수물을 보유하기에 충분히 낮게 유지된다. 예를 들어, 아세트산 무수물은 약 140℃에서 기화된다. 그러므로, 약 110℃ 내지 약 130℃에서 증기상 환류를 반응기에 제공하는 것이 특히 바람직하다. 반응을 확실히 실질적으로 종결시키기 위하여, 과량의 아세트산 무수물을 사용할 수 있다. 과량의 무수물의 양은 환류의 존재 또는 부재를 비롯한 이용되는 특정 아세틸화 조건에 따라 달라진다. 존재하는 반응물 하이드록실기의 총 몰수에 기초하여 약 1 내지 약 10몰% 과량의 아세트산 무수물을 사용하는 것이 통상적이다.

아세틸화는 별도의 반응기 용기에서 이루어질 수 있거나, 또는 아세틸화는 중합 반응기 용기 내에서 동일 반응계 내에서 이루어질 수 있다. 별도의 반응기 용기가 사용되는 경우에는, 하나 이상의 단량체를 아세틸화 반응기에 도입한 다음 중합 반응기로 옮길 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 단량체를 또한 예비-아세틸화 없이 바로 반응기 용기로 도입할 수도 있다.

단량체 및 임의적인 아세틸화제에 덧붙여, 다른 성분도 반응 혼합물 내에 포함시켜 중합을 용이하게 하는데 도움을 줄 수 있다. 예를 들면, 금속 염 촉매(예를 들어, 아세트산마그네슘, 아세트산주석(I), 테트라뷰틸 티타네이트, 아세트산납, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨 등) 및 유기 화합물 촉매(예를 들어, N-메틸이미다졸) 같은 촉매를 임의적으로 사용할 수 있다. 이러한 촉매는 전형적으로 반복 단위 전구체의 총 중량에 기초하여 약 50 내지 약 500ppm의 양으로 사용된다. 별도의 반응기가 사용되는 경우에는, 전형적으로 촉매를 중합 반응기보다는 아세틸화 반응기에 가하는 것이 바람직하지만, 이것이 요구조건은 아니다.

반응 혼합물을 통상 중합 반응기 용기 내에서 승온으로 가열하여 반응물의 용융 중축합을 개시한다. 중축합은 예를 들어 약 250℃ 내지 약 400℃, 몇몇 실시양태에서는 280℃ 내지 약 395℃, 몇몇 실시양태에서는 약 300℃ 내지 약 380℃에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 액정 중합체를 제조하는 한 가지 적합한 기법은 전구체 단량체 및 아세트산 무수물을 반응기 내로 넣고, 혼합물을 약 90℃ 내지 약 150℃로 가열하여 단량체의 하이드록실기를 아세틸화시키고(예를 들어, 아세톡시를 형성시키고), 이어 온도를 약 250℃ 내지 약 400℃로 높여 용융 중축합을 수행함을 포함할 수 있다. 최종 중합 온도에 도달함에 따라, 목적하는 분자량이 용이하게 달성될 수 있도록 반응의 휘발성 부산물(예를 들어, 아세트산)을 또한 제거할 수 있다. 반응 혼합물을 통상적으로는 중합동안 진탕시켜 열 및 물질 전달을 우수하게 하고, 이어 물질 균질성을 우수하게 한다. 진탕기의 회전 속도는 반응 과정 동안 변할 수 있으나, 전형적으로는 약 10 내지 약 100rpm, 몇몇 실시양태에서는 약 20 내지 약 80rpm이다. 용융물 중에서 분자량을 축적하기 위하여, 중합 반응을 또한 진공하에서 수행할 수도 있는데, 진공을 가하면 중축합의 최종 단계 동안 형성되는 휘발성 물질의 제거를 용이하게 한다. 약 5 내지 약 30psi, 몇몇 실시양태에서는 약 10 내지 약 20psi 같은 흡입 압력을 가함으로써 진공을 발생시킬 수 있다.

용융 중합 후에는, 전형적으로는 목적하는 형상의 다이에 장치된 압출 개구를 통해, 용융된 중합체를 반응기로부터 방출시키고 냉각시킨 다음 수거할 수 있다. 통상적으로는, 천공된 다이를 통해 용융물을 방출시켜 수욕에서 건져지는 스트랜드를 형성하고 펠렛화시킨 후 건조시킨다. 몇몇 실시양태에서, 용융 중합된 중합체는 또한 추가로 분자량을 증가시키기 위해 후속 고상 중합 방법을 실시할 수 있다. 고상 중합은 기체의 존재(예를 들면, 공기, 불활성 기체 등)하에서 수행할 수 있다. 적합한 불활성 기체는 예를 들어 질소, 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤, 크세논 등뿐만 아니라 이들의 조합 등이 포함된다. 고상 중합 반응 용기는 중합체가 목적하는 체류 시간 동안 원하는 고상 중합 온도로 유지될 수 있도록 실질적으로 임의의 디자인을 가질 수 있다. 이러한 용기의 예로는 고정 층, 정적인 층, 이동 층, 유동 층 등을 가지는 것들일 수 있다. 고상 중합이 수행되는 온도는 다를 수 있지만, 전형적으로 250℃ 내지 약 350℃의 범위이다. 중합 시간은 물론 온도 및 목표 분자량에 따라 달라질 것이다. 그러나, 대부분의 경우, 고상 중합 시간은 약 2 내지 약 12 시간, 몇몇 실시양태에서는 약 4 내지 약 10 시간일 것이다.

II. 기타 성분들

A. 광물 섬유

원하는 경우, 중합체 조성물은 또한 복수의 광물 섬유(또한 "휘스커(whisker)"라고도 함)를 함유할 수 있다. 이러한 광물 섬유의 예로는 실리케이트 예를 들면 네오실리케이트, 소로실리케이트, 이노실리케이트(예컨대, 칼슘 이노실리케이트 예컨대 규회석; 칼슘 마그네슘 이노실리케이트 예컨대 트레몰라이트; 칼슘 마그네슘 철 이노실리케이트 예컨대 악티놀라이트; 마그네슘 철 이노실리케이트 예컨대 안토필라이트 등), 필로실리케이트(예컨대, 알루미늄 필로실리케이트 예컨대 팰리고스카이트), 텍토실리케이트 등; 설페이트 예컨대 칼슘 설페이트(예를 들어, 탈수 또는 무수 석고); 무기질 울(예컨대, 암석 또는 슬래그 울) 등을 포함한다. 특히 적합한 것은 이노실리케이트 예를 들어 상표명 니글로스(NYGLOS®)(예컨대, 니글로스 4W 또는 니글로스 8)의 니코 미네랄스(Nyco Minerals)로부터 입수가능한 규회석 섬유이다.

광물 섬유는 약 0.1 내지 약 35 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 2 내지 약 20 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 3 내지 약 15 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 7 내지 약 12 ㎛의 평균 폭(예컨대, 직경)을 가질 수 있다. 광물 섬유는 또한 좁은 크기 분포를 가질 수 있다. 즉, 약 60 부피% 이상의 섬유, 몇몇 실시양태에서는 약 70 부피% 이상, 몇몇 실시양태에서는 약 80 부피% 이상의 섬유가 위에서 언급한 범위 내의 크기를 가질 수 있다. 이론에 의해 구애되지 않고, 전술한 바와 같은 크기 특징을 갖는 광물 섬유는 성형 기기를 통해 더 쉽게 이동할 수 있어, 중합체 매트릭스 내의 분포를 향상시키고 표면 결함의 생성을 최소화하는 것으로 생각된다. 위에서 언급한 크기 특징을 갖는 것 외에, 광물 섬유는 또한 생성되는 중합체 조성물의 기계적 특성과 표면 품질을 더 향상시킬 수 있는 비교적 높은 종횡비(평균 길이를 평균 폭으로 나눈 값)를 가질 수 있다. 예를 들어, 광물 섬유는 약 1 내지 약 50, 몇몇 실시양태에서는 약 2 내지 약 20, 몇몇 실시양태에서는 약 4 내지 약 15의 종횡비를 가질 수 있다. 이러한 광물 섬유의 부피 평균 길이는 예를 들면 약 1 내지 약 200 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 2 내지 약 150 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 5 내지 약 100 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 10 내지 약 50 ㎛ 범위일 수 있다.

중합체 조성물 내 광물 섬유의 상대적 양은, 성형 부품으로 제조할 때 평활도와 같은 조성물의 다른 특성들에 좋지 않은 영향을 주는 일 없이 원하는 기계적 특성들을 달성할 수 있도록 선택적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 광물 섬유는 전형적으로 중합체 조성물의 약 1중량% 내지 약 40중량%, 일부 실시양태에서는 약 2중량% 내지 약 30중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 5중량% 내지 약 20중량%를 구성한다.

B. 전도성 충전제

전도성 충전제를 중합체 조성물에 사용하여 성형 작업, 운송, 수집, 조립 중에 정전기 전하를 생성하는 경향을 줄일 수 있다. 실제로, 무기 입자의 제어된 크기와 양의 존재는, 상술 한 바와 같이, 액정 중합체가 액정 중합체 매트릭스 내에 분산되도록 하는 능력을 향상시킬 수 있으며, 이에 의해, 비교적 낮은 농도의 전도성 충전제를 사용하여 원하는 정전기 특성을 달성할 수 있다. 그러나, 비교적 낮은 농도로 사용되기 때문에, 열 및 기계적 특성에 대한 영향은 최소화될 수 있다. 이와 관련하여, 전도성 충전제는, 사용시, 전형적으로 중합체 조성물의 약 0.1 내지 약 30 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 0.3 내지 약 20 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 0.4 내지 약 5 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 1.5 중량%를 구성한다.

중합체 조성물의 정전기 특성을 향상시키기 위해 일반적으로 임의의 다양한 전도성 충전제가 중합체 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 전도성 충전제의 예로는, 예를 들면, 금속 입자(예를 들어, 알루미늄 조각), 금속 섬유, 탄소 입자(예를 들면, 흑연, 팽창 흑연, 그래핀, 카본 블랙, 흑연화 카본 블랙 등), 탄소 나노튜브, 탄소 섬유 등을 포함할 수 있다. 탄소 섬유 및 탄소 입자(예를 들면, 흑연)가 특히 적합하다. 사용시, 적합한 탄소 섬유는 피치-계 탄소(예를 들면, 타르 피치), 폴리아크릴로니트릴-계 탄소, 금속-코팅된 탄소 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 탄소 섬유는 상대적으로 높은 탄소 함량 예를 들면 약 85 중량% 이상, 몇몇 실시양태에서는 약 90 중량% 이상, 몇몇 실시양태에서는 약 93 중량% 이상의 탄소 함량을 가진다는 점에서 높은 순도를 갖는다. 예를 들어, 탄소 함량은 약 94 중량% 이상, 예컨대 약 95 중량% 이상, 예컨대 약 96 중량% 이상, 예컨대 약 97 중량% 이상, 예컨대 약 98 중량% 이상일 수 있다. 탄소 순도는 일반적으로 100 중량% 미만, 예컨대 약 99 중량% 미만이다. 탄소 섬유의 밀도는 전형적으로 약 0.5 내지 약 3.0 g/㎤, 몇몇 실시양태에서는 약 1.0 내지 약 2.5 g/㎤, 몇몇 실시양태에서는 약 1.5 내지 약 2.0 g/㎤이다.

일 실시양태에서, 탄소 섬유는 섬유 파단을 최소화하면서 매트릭스에 혼입된다. 성형 후의 섬유의 부피 평균 길이는 약 3 mm의 초기 길이를 갖는 섬유를 사용하는 경우에도 일반적으로 약 0.1 mm 내지 약 1 mm로 할 수 있다. 탄소 섬유의 평균 길이 분포는 또한 액정 중합체 매트릭스 내에서 더 나은 접속 및 전기적 경로를 얻기 위해 최종 중합체 조성물에서 선택적으로 제어될 수 있다. 섬유의 평균 직경은 약 0.5 내지 약 30 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 20 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 3 내지 약 15 ㎛일 수 있다.

상기 중합체 매트릭스 내의 분산을 향상시키기 위해, 탄소 섬유는 적어도 부분적으로, 액정 중합체와 탄소 섬유의 상용성을 증가시키는 사이징제(sizing agent)로 코팅될 수 있다. 사이징제는 액정 중합체가 성형되는 온도에서 열 분해되지 않도록 안정적일 수 있다. 일 실시양태에서, 사이징제는 방향족 중합체와 같은 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방향족 중합체는 약 300℃ 초과, 예컨대 약 350℃ 초과, 예컨대 약 400℃ 초과의 열 분해 온도를 가질 수 있다. 본원에 사용된, 물질의 열 분해 온도는 ASTM 시험 E 1131(또는 ISO 시험 11358)에 따라 측정시 열중량측정 분석 중에 그 질량의 5%를 손실하게 되는 온도이다. 사이징제는 또한 상대적으로 높은 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 사이징제의 유리 전이 온도는 약 300℃ 초과, 예컨대 약 350℃ 초과, 예컨대 약 400℃ 초과일 수 있다. 사이징제의 구체적인 예로는 폴리아미드 중합체, 방향족 폴리에스터 중합체 예컨대 전방향족 폴리에스터 중합체, 및 고온 에폭시 중합체를 포함한다. 일 실시양태에서, 사이징제는 액정 중합체를 포함할 수 있다. 사이징제는 약 0.1 중량% 이상, 예컨대 0.2 중량% 이상, 예컨대 약 0.1 중량5 이상의 양으로 섬유 상에 존재할 수 있다. 사이징제는 일반적으로 약 5 중량% 미만, 예컨대 약 3 중량% 미만의 양으로 존재한다.

또 다른 적합한 전도성 충전제는 이온성 액체이다. 이러한 물질의 한 가지 이점은, 전기 전도성에 더하여, 이온성 액체가 또한 용융 가공 중에 액체 형태로 존재하여, 액정 중합체 매트릭스 내에서 보다 균일하게 혼합될 수 있도록 허용할 수 있다는 것이다. 이것은 전기적 접속을 향상시켜 그 표면의 정전기 전하를 빠르게 소산시키는 조성물의 능력을 향상시킨다.

이온성 액체는 일반적으로 액정 중합체로 용융 처리할 때 액체 형태로 될 수 있도록 충분히 낮은 융점을 갖는 염이다. 예를 들어, 이온성 액체의 융점은 약 400℃ 이하, 몇몇 실시양태에서는 약 350℃ 이하, 몇몇 실시양태에서는 약 1 내지 약 100℃, 몇몇 실시양태에서는 약 5 내지 약 50℃일 수 있다. 상기 염은 양이온 종과 그 짝이온(counterion)을 함유한다. 양이온 종은 "양이온 중심"으로서 적어도 하나의 헤테로원자(예컨대, 질소 또는 인)를 갖는 화합물을 함유한다. 이러한 헤테로원자 화합물의 예로는, 예를 들면, 하기 구조를 갖는 4차 오늄을 포함한다:

상기 식에서,

R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷ 및 R⁸은 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 C₁-C₁₀ 알킬기(예컨대, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, 2급-부틸, 3급-부틸, n-펜틸 등); 치환 또는 비치환된 C₃-C₁₄ 시클로알킬기(예컨대, 아다만틸, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로옥틸, 시클로헥세닐 등); 치환 또는 비치환된 C₁-C₁₀ 알케닐기(예컨대, 에틸렌, 프로필렌, 2-메틸프로필렌, 펜틸렌 등); 치환 또는 비치환된 C₂-C₁₀ 알키닐 기(예컨대, 에티닐, 프로피닐 등); 치환 또는 비치환된 C₁-C₁₀ 알콕시 기(예컨대, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, n-부톡시, t-부톡시, 2급-부톡시, n-펜톡시 등); 치환 또는 비치환된 아실옥시 기(예컨대, 메타크릴옥시, 메타크릴옥시에틸 등); 치환 또는 비치환된 아릴 기(예컨대, 페닐); 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 기(예컨대, 피리딜, 푸라닐, 티에닐, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 트리아졸릴, 이미다졸릴, 이속사졸릴, 피롤릴, 피라졸릴, 피리다지닐, 피리미디닐, 퀴놀릴 등) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들면, 양이온 종은 구조식 N⁺R¹R²R³R⁴,을 갖는 암모늄 화합물일 수 있고, 여기서 R¹, R² 및/또는 R³은 독립적으로 C₁-C₆ 알킬(예컨대, 메틸, 에틸, 부틸 등)이고, R⁴는 수소 또는 C₁-C₄ 알킬 기(예컨대, 메틸 또는 에틸)이다. 예를 들어, 양이온 성분은 트라이부틸메틸암모늄일 수 있으며, 여기서 R¹, R² 및 R³은 부틸이고, R⁴는 메틸이다.

상기 양이온 종에 적합한 짝이온은, 예를 들면, 할로겐(예컨대, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등); 설페이트 또는 설포네이트(예컨대, 메틸 설페이트, 에틸 설페이트, 부틸 설페이트, 헥실 설페이트, 옥틸 설페이트, 수소 설페이트, 메탄 설페이트, 도데실벤젠설포네이트, 나트륨 도데실에톡시설페이트 등); 설포설포네이트; 아미드(예컨대, 다이시안아미드); 이미드(예컨대, 비스(펜타플루오로에틸-설포닐)이미드, 비스(트라이플루오로메틸설포닐)이미드, 비스(트라이플루오로메틸)이미드 등); 보레이트(예컨대, 테트라플루오로보레이트, 테트라시아노보레이트, 비스[옥살라토]보레이트, 비스[살리실라토]보레이트 등); 포스페이트 또는 포스피네이트(예컨대, 헥사플루오로포스페이트, 다이에틸포스페이트, 비스(펜타플루오로에틸)포스피네이트, 트리스(펜타플루오로에틸)-트라이플루오로포스페이트, 트리스(노나플루오로부틸)트라이플루오로포스페이트 등); 안티모네이트(예컨대, 헥사플루오로안티모네이트); 알루미네이트(예컨대, 테트라클로로알루미네이트); 지방산 카복실레이트(예컨대, 올리에이트, 이소스테아레이트, 펜타데카플루오로옥타노에이트 등); 시아네이트; 아세테이트 등뿐만 아니라 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 액정 중합체와의 상용성을 개선하기 위해, 일반적으로 소수성인 짝이온 예컨대 이미드, 지방산 카복실레이트 등을ㄹ 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 적합한 소수성 짝이온은 예를 들면 비스(펜타플루오로에틸설포닐)이미드, 비스(트라이플루오로메틸설포닐)이미드 및 비스(트라이플루오로메틸)이미드를 포함할 수 있다.

특정 실시양태에서, 이온성 액체와 탄소 충전제(예컨대, 흑연, 탄소 섬유 등)를 조합하여 사용함으로써 상승 효과를 달성할 수 있다. 이론에 국한되지 않고, 본 발명자는 이온성 액체가 용융 가공 중에 용이하게 유동하여 탄소 충전제와 액정 중합체 매트릭스 사이에 더 나은 연결 및 전기적 통로를 제공하고, 이에 의해 표면 저항이 추가로 감소될 수 있다고 생각한다.

C. 유리 충전제

일반적으로 전도성이 아닌 유리 충전제가 중합체 조성물에 사용되어 강도를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 유리 충전제는 중합체 조성물의 약 2 내지 약 40 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 5 내지 약 35 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 6 내지 약 30 중량%를 차지할 수 있다. 유리 섬유 예를 들면 E-유리, A-유리, C-유리, D-유리, AR-유리, R-유리, S1-유리, S2-유리 등 및 이들의 혼합물로부터 형성된 것이 본 발명에 사용하기에 특히 적합하다. 유리 섬유의 평균 폭은 비교적 작을 수 있으며, 예를 들면 약 0.1 내지 약 35 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 2 내지 약 20 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 3 내지 약 10 ㎛일 수 있다. 사용시, 이러한 유리 섬유의 작은 직경은 그 길이가 용융 블렌딩 중에 보다 용이하게 감소될 수 있게 하여, 표면 외관 및 기계적 물성을 더 향상시킬 수 있는 것으로 생각된다. 성형 부품에서, 예를 들어, 유리 섬유의 부피 평균 길이는 비교적 작을 수 있으며, 예를 들면, 약 10 내지 약 500 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 100 내지 약 400 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 150 내지 약 350 ㎛, 몇몇 실시양태에서는 약 200 내지 약 325 ㎛일 수 있다. 유리 섬유는 또한 비교적 높은 종횡비(평균 길이를 공칭 직경으로 나눈 값)를 가질 수 있으며, 예를 들면, 약 1 내지 약 100, 몇몇 실시양태에서는 약 10 내지 약 60, 몇몇 실시양태에서는 약 30 내지 약 50일 수 있다.

D. 실리케이트 충전제

입자 형태일 수 있는 실리케이트 충전제가 또한 원하는 특성 및/또는 색상을 얻기 위해 중합체 조성물에 사용될 수 있다. 사용시, 이러한 충전제는 전형적으로 중합체 조성물의 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 35 중량%, 몇몇 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 30 중량%를 구성한다. 적합한 실리케이트의 몇몇 예는 예를 들면 활석(Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂), 할로이사이트(Al₂Si₂O₅(OH)₄), 카올리나이트(Al₂Si₂O₅(OH)₄), 일라이트((K,H₃O)(Al,Mg,Fe)₂(Si,Al)₄O₁₀[(OH)₂,(H₂O)], 몬모릴로나이트((Na,Ca)_0.33(Al,Mg)₂Si₄O₁₀(OH)₂·nH₂O), 베어미쿨라이트((MgFe,Al)₃(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂·4H₂O), 팔리골스카이트((Mg,Al)₂Si₄O₁₀(OH)·4(H₂O)), 피로필라이트(Al₂Si₄O₁₀(OH)₂), 운모, 규조토 등뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다. 운모 및/또는 활석이 특히 적합할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "운모"는 일반적으로 무스코바이트(KAl₂(AlSi₃)O₁₀(OH)₂), 바이오타이트(K(Mg,Fe)₃(AlSi₃)O₁₀(OH)₂), 플로고파이트(KMg₃(AlSi₃)O₁₀(OH)₂), 레피돌라이트(K(Li,Al)_2-3(AlSi₃)O₁₀(OH)₂), 글로코나이트(K,Na)(Al,Mg,Fe)₂(Si,Al)₄O₁₀(OH)₂) 등, 및 이들의 조합 같은 임의의 종들을 포함하는 의미이다.

E. 작용성 화합물

원하는 경우, 작용성 화합물이 또한 다른 것들 중에서도 중합체 조성물의 용융 점도를 줄이기 위해 본 발명에 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 본 발명의 중합체 조성물은 작용성 방향족 화합물을 함유할 수 있다. 이러한 화합물은 전형적으로, 중합체 쇄와 반응하여 그 길이를 짧게 하여 용융 점도를 감소시킬 수 있는 하나 이상의 카복실 및/또는 하이드록실 작용기를 함유한다. 특정 경우에, 상기 화합물은 또한 심지어 용융 점도가 저하된 후에도 조성물의 기계적 특성을 유지할 수 있도록 절단한 후 함께 작은 중합체 쇄를 결합시킬 수도 있다. 작용성 방향족 화합물은 하기 화학식 (II)로 주어진 일반적인 구조 및 이의 금속염을 가질 수 있다:

(II)

상기 식에서,

고리 B는 6-원 방향족 고리이고, 이때 1 내기 3개의 고리 탄소 원자는 임의적으로 질소 또는 산소로 대체되고, 각각의 질소는 임의적으로 산화되고, 고리 B는 임의적으로 5- 또는 6-원 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 헤테로사이클릴에 융합되거나 연결될 수 있고;

R₄는 OH 또는 COOH이고;

R₅는 아실, 아실옥시(예컨대, 아세틸옥시), 아실아미노(예컨대, 아세틸아미노), 알콕시, 알케닐, 알킬, 아미노, 아릴, 아릴옥시, 카복실, 카복실 에스터, 사이클로알킬, 사이클로알킬옥시, 하이드록실, 할로, 할로알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴옥시, 헤테로사이클릴 또는 헤테로사이클로옥시이고;

m은 0 내지 4, 몇몇 실시양태에서는 0 내지 2, 몇몇 실시양태에서는 0 내지 1이고;

n은 1 내지 3, 몇몇 실시양태에서는 1 내지 2이다.

화합물이 금속염의 형태인 경우, 적합한 금속 짝이온은 전이 금속 짝이온(예컨대, 구리, 철 등), 알칼리 금속 짝이온(예컨대, 칼륨, 나트륨 등), 알칼리 토금속 짝이온(예컨대, 칼슘, 마그네슘 등), 및/또는 주요 기 금속 짝이온(예컨대, 알루미늄)을 포함할 수 있다.

일 실시양태에서, 예를 들면, 상기 화학식 (II)에서 B는 페놀이며, 생성된 페놀계 화합물은 하기 화학식 (III)을 갖거나 이의 금속염이다:

(III)

상기 식에서,

R₄는 OH 또는 COOH이고;

R₆은 아실, 아실옥시, 아실아미노, 알콕시, 알케닐, 알킬, 아미노, 카복실, 카복실 에스터, 하이드록실, 할로 또는 할로알킬이고;

q는 0 내지 4, 몇몇 실시양태에서는 0 내지 2, 몇몇 실시양태에서는 0 내지 1이다.

이러한 페놀계 화합물의 구체적인 예는, 예를 들면, 벤조산(q는 0임); 4-하이드록시벤조산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 프탈산(R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 이소프탈산(R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 테레프탈산(R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2-메틸테레프탈산(R₄는 COOH이고, R₆은 COOH 또는 CH₃이고, q는 2임); 페놀(R₄는 OH이고, q는 0임); 나트륨 페녹사이드(R₄는 OH이고, q는 0임); 하이드로퀴논(R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 레조르시놀(R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 4-하이드록시벤조산(R₄는 OH이고, R₆은 C(O)OH이고, q는 1임) 등뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 상기 화학식 (II)에서 B는 페닐이고 R₅는 페닐이며, 생성되는 다이페놀계 화합물은 하기 화학식 (IV)을 갖거나 이의 금속염이다:

(IV)

상기 식에서,

R₄는 COOH 또는 OH이고;

R₆은 아실, 아실옥시, 아실아미노, 알콕시, 알케닐, 알킬, 아미노, 아릴, 아릴옥시, 카복실, 카복실 에스터, 사이클로알킬, 사이클로알킬옥시, 하이드록시, 할로, 할로알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴옥시, 헤테로사이클릴 또는 헤테로사이클로옥시이고;

q는 0 내지 4, 일부 실시양태에서는 0 내지 2, 일부 실시양태에서는 0 내지 1이다.

이러한 다이페놀계 화합물의 구체적인 예는, 예를 들면, 4-하이드록시-4'-바이페닐카복실산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1이다); 4'-하이드록시페닐-4-벤조산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1이다); 3'-하이드록시-4-벤조산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1이다); 4'-하이드록시페닐-3-벤조산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1이다); 4,4'-바이벤조산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1이다); (R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1이다); 3,3'-바이페놀(R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1이다); 3,4'-바이페놀(R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1이다); 4-페닐페놀(R₄는 OH이고, q는 0이다); 비스(4-하이드록시페닐)에탄(R₄는 OH이고, R₆은 C₂(OH)₂페놀이고, q는 1이다); 트리스(4-하이드록시페닐)에탄(R₄는 OH이고, R₆은 C(CH₃)바이페놀이고, q는 1이다); 4-하이드록시-4'-바이페닐카복실산(R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1이다); 4'-하이드록시페닐-4-벤조산(R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1이다); 3'-하이드록시페닐-4-벤조산(R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1이다); 4'-하이드록시페닐-3-벤조산(R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1이다) 등뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 상기 화학식 (II)에서 B는 나프테닐이며, 생성되는 나프텐계 화합물은 하기 화학식 (V)를 갖거나 이의 금속염이다:

(V)

상기 식에서,

R₄는 OH 또는 COOH이고;

R₆은 아실, 아실옥시, 아실아미노, 알콕시, 알케닐, 알킬, 아미노, 아릴, 아릴옥시, 카복실, 카복실 에스터, 사이클로알킬, 사이클로알킬옥시, 하이드록실, 할로, 할로알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴옥시, 헤테로사이클릴 또는 헤테로사이클로옥시이고;

이러한 나프텐계 화합물의 구체적인 예는, 예를 들면, 1-나프토산(R₄는 COOH이고, q는 0임); 2-나프토산(R₄는 COOH이고, q는 0임); 2-하이드록시-6-나프토산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 2-하이드록시-5-나프토산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 3-하이드록시-2-나프토산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 2-하이드록시-3-나프토산(R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 2,6-나프탈렌다이카복실산(R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2,3-나프탈렌다이카복실산(R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2-하이드록시-나프탈렌(R₄는 OH이고, q는 0임); 2-하이드록시-6-나프토산(R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2-하이드록시-5-나프토산(R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 3-하이드록시-2-나프토산(R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2-하이드록시-3-나프토산(R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2,6-다이하이드록시나프탈렌(R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 2,7-다이하이드록시나프탈렌(R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 1,6-다이하이드록시나프탈렌(R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1임) 등뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다.

본 발명의 특정 실시양태에서, 예를 들면, 중합체 조성물은 방향족 다이올 예컨대 하이드로퀴논, 레조르시놀, 4,4'-바이페놀 등뿐만 아니라 이들의 조합을 함유할 수 있다. 사용시, 이러한 방향족 다이올은 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.05 중량% 내지 약 0.4 중량%를 차지할 수 있다. 방향족 카복실산은 또한 특정 실시양태에서는 단독으로 사용되거나 또는 상기 방향족 다이올과 함께 사용될 수 있다. 방향족 카복실산은 중합체 조성물의 약 0.001 중량% 내지 약 0.5 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.005 중량% 내지 약 0.1 중량%를 차지할 수 있다. 특정 실시양태에서, 방향족 다이올(R₄ 및 R₆은 위의 화학식에서 OH임)(예컨대, 4,4'-바이페놀)과 방향족 다이카복실산(R₄ 및 R₆은 위의 화학식에서 COOH임)(예컨대, 2,6-나프탈렌 다이카복실산)의 조합이 원하는 점도 저하를 달성할 수 있도록 본 발명에서 사용된다.

위에서 기재한 것 외에도, 비-방향족 작용성 화합물이 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 이러한 화합물은 용융 점도 감소 등과 같은 다양한 목적을 제공할 수 있다. 하나의 이러한 비-방향족 작용성 화합물은 물이다. 필요한 경우, 공정 조건하에서 물을 생성시키는 형태로 물을 첨가할 수 있다. 예를 들면, 공정 조건(예를 들어, 고온) 하에서 효과적으로 물을 "상실"하는 수화물로서 물을 첨가할 수 있다. 이러한 수화물은 알루미나 삼수화물, 황산구리 오수화물, 염화바륨 이수화물, 황산칼슘 탈수화물 등 및 이들의 조합을 포함한다. 사용시, 수화물은 중합체 조성물의 약 0.02중량% 내지 약 2중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.05중량% 내지 약 1중량%를 구성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 방향족 다이올, 수화물 및 방향족 다이카복실산의 혼합물이 조성물에 사용된다. 이러한 실시양태에서, 방향족 다이올에 대한 수화물의 중량비는 전형적으로 약 0.5 내지 약 8, 일부 실시양태에서는 약 0.8 내지 약 5, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 5이다.

F. 레이저 활성화가능한 첨가제

원하는 경우, 본 발명의 중합체 조성물은, 레이저 직접 구조화("LDS") 공정에 의해 활성화될 수 있는 첨가제를 포함한다는 의미에서 "레이저 활성화"될 수 있다. 사용시, 레이저 활성화가능한 첨가제는 중합체 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%, 일부 실시양태에서 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시양태에서, 약 1 중량% 내지 10 중량%를 차지할 수 있다. 이러한 레이저 활성화가능한 첨가제는 일반적으로, 정의가능한 결정 형상 내에 2개 이상의 금속 산화물 클러스터 구성을 포함할 수 있는 스피넬 결정을 포함한다. 예를 들어, 전체 결정 형성은 하기 화학식을 가질 수 있다:

AB₂O₄

상기 식에서,

A는 2의 원자가를 갖는 금속 양이온 예컨대 카드뮴, 크롬, 망간, 니켈, 아연, 구리, 코발트, 철, 마그네슘, 주석, 티탄 등 및 이들의 조합이고;

B는 3의 원자가를 갖는 금속 양이온 예컨대 크롬, 철, 알루미늄, 니켈, 망간, 주석 등 및 이들의 조합이다.

전형적으로, 상기 화학식에서 A는 제 1 금속 산화물 클러스터의 주 양이온 성분을 제공하고, B는 제 2 금속 산화물 클러스터의 주 양이온 성분을 제공한다. 이러한 산화물 클러스터는 동일하거나 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들면, 제 1 금속 산화물 클러스터는 사면체 구조를 갖고, 제 2 금속 산화물 클러스터는 팔면체 구조를 갖는다. 그럼에도 불구하고, 이들 클러스터는 함께 전자기선에 감수성이 높은 단일의 식별가능한 결정형 구조를 제공할 수 있다. 적합한 스피넬 결정의 예로는, 예를 들면, MgAl₂O₄, ZnAl₂O₄, FeAl₂O₄, CuFe₂O₄, CuCr₂O₄, MnFe₂O₄, NiFe₂O₄, TiFe₂O₄, FeCr₂O₄, MgCr₂O₄ 등을 포함한다. 구리 크롬 산화물(CuCr₂O₄)은 본 발명에서 사용하기에 특히 적합하며 상표명 "쉐퍼드 블랙 1GM(Shepherd Black 1GM)" 하에서 쉐퍼드 칼라 캄파니(Shepherd Color Co.)로부터 입수가능하다.

G. 기타 첨가제

조성물에 포함될 수 있는 또 다른 첨가제는, 예를 들면, 항균제, 안료, 산화 방지제, 안정제, 계면활성제, 왁스, 고체 용매, 난연제, 안티-드립(anti-drip) 첨가제 및 기타 특성 및 가공성 향상을 위해 첨가되는 물질을 포함할 수 있다. 실질적으로 분해되지 않으면서 액정 중합체의 가공 조건을 견딜 수 있는 윤활제를 또한 중합체 조성물에 사용할 수 있다. 이러한 윤활제의 예는 지방산 에스터, 이들의 염, 에스터, 지방산 아마이드, 유기 포스페이트 에스터 및 엔지니어링 플라스틱 물질을 가공하는데 윤활제로서 통상적으로 사용되는 유형의 탄화수소 왁스(이들의 혼합물 포함)를 포함한다. 적합한 지방산은 전형적으로 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라크산, 몬탄산, 옥타데신산, 파린르산 등과 같이, 약 12 내지 약 60개의 탄소 원자를 갖는 탄소 주쇄를 갖는다. 적합한 에스터는 지방산 에스터, 지방 알콜 에스터, 왁스 에스터, 글라이세롤 에스터, 글라이콜 에스터 및 복합 에스터를 포함한다. 지방산 아마이드는 예를 들어 팔미트산 아마이드, 스테아르산 아마이드, 올레산 아마이드, N,N'-에틸렌비스스테아르아마이드 등과 같은 지방산 1급 아마이드, 지방산 2급 아마이드, 메틸렌 및 에틸렌 비스아마이드 및 알칸올아마이드를 포함한다. 또한, 스테아르산칼슘, 스테아르산아연, 스테아르산마그네슘 등과 같은 지방산의 금속 염; 파라핀 왁스, 폴리올레핀 및 산화된 폴리올레핀 왁스, 및 미정질 왁스를 비롯한 탄화수소 왁스도 적합하다. 특히 적합한 윤활제는 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 스테아르산칼슘 또는 N,N'-에틸렌비스스테아르아마이드 같은 스테아르산의 산, 염 또는 아마이드이다. 사용시, 윤활제(들)는 전형적으로 중합체 조성물의 약 0.05중량% 내지 약 1.5중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1중량% 내지 약 0.5중량%를 구성한다.

III. 제조

액정 중합체, 무기 입자 및 다른 임의적인 첨가제를 약 250℃ 내지 약 450℃, 일부 실시양태에서는 약 280℃ 내지 약 400℃, 몇몇 실시양태에서는 약 300℃ 내지 약 380℃에서 함께 용융 가공 또는 블렌딩시켜 중합체 조성물을 제조할 수 있다. 예를 들어, 구성성분(예를 들어, 액정 중합체, 무기 입자 등)을 별도로 또는 함께, 배럴(예를 들어, 원통형 배럴) 내에 회전가능하게 장착되어 수용된 하나 이상의 축을 포함하고 축의 길이를 따라 공급 구역 및 공급 구역 이후에 위치하는 용융 구역을 한정할 수 있는 압출기에 공급할 수 있다.

압출기는 1축 압출기 또는 2축 압출기일 수 있다. 도 3을 참조하면, 예를 들어 하우징 또는 배럴(114) 및 적합한 드라이브(124)(전형적으로는 모터와 기어박스를 포함함)에 의해 한쪽 말단에서 회전가능하게 구동되는 축(120)을 함유하는 1축 압출기(80)의 한 실시양태가 도시되어 있다. 요구되는 경우, 2개의 별도의 축을 함유하는 2축 압출기를 사용할 수 있다. 축의 형태는 본 발명에서 특별히 중요하지 않으며, 이는 당 업계에 공지되어 있는 바와 같이 임의의 수 및/또는 배향의 나사 및 채널을 함유할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예컨대 축(120)은 축(120)의 코어 둘레에서 방사상으로 연장되는 대략 나선형 채널을 형성하는 나사를 함유한다. 배럴(114)의 개구를 통해 공급 구역(132)으로 액정 중합체 및/또는 다른 물질(예컨대, 무기 입자, 광물 섬유 등)을 공급하기 위하여 호퍼(40)가 드라이브(124)에 인접하여 위치된다. 드라이브(124) 반대쪽은 압출기(80)의 배출 말단(144)인데, 여기에서는 압출된 플라스틱이 추가적인 가공을 위해 배출된다.

공급 구역(132) 및 용융 구역(134)이 축(120)의 길이를 따라 한정된다. 공급 구역(132)은 액정 중합체, 무기 입자, 광물 섬유 및/또는 작용성 화합물이 첨가되는 배럴(114)의 입구부이다. 용융 구역(134)은 액정 중합체가 고체에서 액체로 변하는 상 변화 구역이다. 압출기가 제조될 때 이들 구역의 정확하게 한정된 설계가 없기는 하지만, 당 업계의 기술 수준 내에서 공급 구역(132) 및 고체에서 액체로의 상 변화가 일어나는 용융 구역(134)을 신뢰성 있게 구분한다. 반드시 요구되는 것은 아니지만, 압출기(80)는 또한 배럴(114)의 배출 말단에 인접하여 또한 용융 구역(134) 이후에 위치하는 혼합 구역(136)을 가질 수 있다. 요구되는 경우, 하나 이상의 분배 방식 및/또는 분산 방식 혼합 요소를 압출기의 혼합 구역 및/또는 용융 구역 내에서 이용할 수 있다. 1축 압출기에 적합한 분배 방식 혼합기는 예를 들어 삭손(Saxon), 덜미지(Dulmage), 캐비티 트랜스퍼 혼합기(Cavity Transfer mixer) 등을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 적합한 분산 방식 혼합기는 블리스터 링(Blister ring), 레로이/매독(Leroy/Madd℃k), CRD 혼합기 등을 포함할 수 있다. 당 업계에 널리 공지되어 있는 바와 같이, 버스 반죽기 압출기(Buss Kneader extruder), 캐비티 트랜스퍼 혼합기 및 볼텍스 인터메싱 핀 혼합기(Vortex Intermeshing Pin mixer)에 사용되는 것과 같은 중합체 용융물을 접히게 하고 재배향시키는 배럴에 핀을 사용함으로써 혼합을 추가로 개선시킬 수 있다.

무기 입자 및 광물 섬유를, 사용시, 호퍼(40) 또는 그 이후의 하류 위치에서 첨가할 수 있다. 하나의 구체적인 실시양태에서는, 무기 입자 및 광물 섬유를 액정 중합체가 공급되는 지점 이후 하류 위치에서 첨가할 수 있다. 길이 및 직경에 덧붙여, 압출기의 다른 양태도 제어할 수 있다. 예를 들면, 목적하는 체류 시간, 전단 속도, 용융 가공 온도 등을 달성하도록 축의 속도를 선택할 수 있다. 예를 들어, 축 속도는 약 50 내지 약 800rpm, 일부 실시양태에서는 약 70 내지 약 150rpm, 일부 실시양태에서는 약 80 내지 약 120rpm일 수 있다. 용융 블렌딩 동안 겉보기 전단 속도는 또한 약 100초^-1 내지 약 10,000초^-1, 몇몇 실시양태에서는 약 500초^-1 내지 약 5000초^-1, 일부 실시양태에서는 약 800초^-1 내지 약 1200초^-1일 수 있다. 겉보기 전단 속도는 4Q/πR³인데, 여기에서 Q는 중합체 용융물의 부피 유속("m³/s")이고, R은 용융된 중합체가 유동하는 모세관(예를 들어, 압출기 다이)의 반경("m")이다.

본 발명자들은, 중합체 조성물이 제조되는 방식과는 무관하게, 생성되는 중합체 조성물이 우수한 열 특성을 가질 수 있음을 발견하였다. 예를 들어, 중합체 조성물의 용융 점도는 중합체 조성물이 작은 치수를 갖는 주형강 내로 용이하게 유동될 수 있기에 충분히 낮을 수 있다. 하나의 구체적인 실시양태에서, 중합체 조성물은 1000초^-1의 전단 속도에서 결정할 때 약 0.1 내지 약 150 Pa·s, 몇몇 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 120 Pa·s, 몇몇 실시양태에서는 약 1 내지 약 100 Pa·s의 용융 점도를 가질 수 있다. 조성물의 용융 온도(예컨대, 350℃)보다 15℃ 높은 온도에서 ISO 시험 제11443호에 따라 용융 점도를 결정할 수 있다. 상기 조성물은 또한 비교적 높은 용융 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 중합체의 용융 온도는 약 250℃ 내지 약 400℃, 몇몇 실시양태에서는 약 280℃ 내지 약 395℃, 몇몇 실시양태에서는 약 300℃ 내지 약 380℃일 수 있다.

IV. 카메라 모듈

일단 형성되면, 중합체 조성물은 카메라 모듈에 사용하기 위한 성형 부품으로 성형될 수 있다. 예를 들어, 성형 부품은 건조 및 예열 플라스틱 과립을 주형에 주입하는 일-성분 사출 성형 공정을 이용하여 성형될 수 있다. 사용 기술과 무관하게, 본 발명의 성형 부품은 그의 표면 광택에 의해 표시될 수 있는 비교적 매끈한 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 약 80° 내지 약 85°의 각도에서 광택계를 사용하여 결정된 표면 광택은 약 35% 이상, 일부 실에서는 약 38% 이상, 몇몇 실시양태에서는 약 40% 내지 약 60%일 수 있다. 종래에는, 이러한 매끈한 표면을 갖는 부품이 충분히 우수한 기계적 특성을 갖지 못하는 것으로 생각되었다. 그러나, 종래의 생각과는 달리, 본 발명의 성형 부품은 탁월한 기계적 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 상기 부품은 높은 접합 강도를 가질 수 있으며, 이는 카메라 모듈의 얇은 부품을 제조할 때 유용하다. 예를 들어, 상기 부품은 약 10kPa 내지 약 100kPa, 일부 실시양태에서는 약 20kPa 내지 약 80kPa, 몇몇 실시양태에서는 약 40kPa 내지 약 70kPa의 접합 강도를 나타낼 수 있는데, 이 접합 강도는 23℃에서 ISO 시험 527번(ASTM D638에 기술적으로 상응함)에 따라 결정되는 피크 응력이다.

상기 부품은 또한 ISO 시험 179-1번(ASTM D256, 방법 B에 기술적으로 상응함)에 따라 23℃에서 측정될 때 약 2kJ/m² 보다 크고, 약 2.5kJ/m²보다 크며, 일부 실시양태에서는 약 3 내지 약 40kJ/m²인 샤르피 노치(Charpy notched) 충격 강도를 가질 수 있다. 인장 및 굴곡 기계적 특성도 우수하다. 예를 들면, 상기 부품은 약 20 내지 약 500MPa, 일부 실시양태에서는 약 50 내지 약 400MPa, 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 350MPa의 인장 강도; 약 0.5% 이상, 일부 실시양태에서는 약 0.6% 내지 약 10%, 일부 실시양태에서는 약 0.8% 내지 약 3.5%의 인장 파단 변형률; 및/또는 약 5,000MPa 내지 약 20,000MPa, 일부 실시양태에서는 약 8,000MPa 내지 약 20,000MPa, 일부 실시양태에서는 약 10,000MPa 내지 약 15,000MPa의 인장 모듈러스를 나타낼 수 있다. 인장 특성은 23℃에서 ISO 시험 527번(ASTM D638과 기술적으로 동등함)에 따라 결정될 수 있다. 상기 부품은 또한 약 20 내지 약 500MPa, 일부 실시양태에서는 약 50 내지 약 400MPa, 몇몇 실시양태에서는 약 100 내지 약 350MPa의 굴곡 강도; 약 0.5% 이상, 일부 실시양태에서는 약 0.6% 내지 약 10%, 일부 실시양태에서는 약 0.8% 내지 약 3.5%의 굴곡 파단 변형률; 및/또는 약 5,000MPa 내지 약 20,000MPa, 몇몇 실시양태에서는 약 8,000MPa 내지 약 20,000MPa, 일부 실시양태에서는 약 10,000MPa 내지 약 15,000MPa의 굴곡 모듈러스를 나타낼 수 있다. 굴곡 특성은 23℃에서 ISO 시험 178번(ASTM D790과 기술적으로 동등함)에 따라 결정될 수 있다. ASTM의 D648-07(ISO 시험 75-2번과 기술적으로 동등함)에 따라 측정시, 1.8 MPa의 특정 하중에서 상기 성형 부품은 약 200℃ 이상, 몇몇 실시양태에서는 약 200℃ 내지 약 280℃의 하중(DTUL) 하에서의 편향 온도를 나타낼 수 있다. 상기 부품의 로크웰(Rockwell) 경도는 또한 ASTM D785-08(스케일 M)에 따라 측정시 약 40 이상, 일부 실시양태에서는 약 50 이상, 일부 실시양태에서는 약 60 내지 약 100일 수 있다.

또한, 이 성형 부품은 전도성 충전제가 중합체 조성물에 포함되는 경우에 특히 우수한 정전기방지 거동을 가질 수 있다. 이러한 정전기방지 거동은 IEC 60093에 따라 결정시 비교적 낮은 표면 및/또는 부피 저항률을 나타내는 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 상기 성형 부품은 약 1 × 10¹⁵ 옴 이하, 일부 실시양태에서는 약 1× 10¹⁴ 옴 이하, 일부 실시양태에서는 약 1× 10⁹ 옴 내지 약 9× 10¹³ 옴, 일부 실시양태에서는 약 1× 10¹⁰ 옴 내지 약 1× 10¹³ 옴의 표면 저항률을 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 상기 성형 부품은 또한 약 1× 10¹⁵ 옴·m 이하, 일부 실시양태에서는 약 1× 10⁹ 옴·m 내지 약 9× 10¹⁴ 옴·m, 일부 실시양태에서는 약 1× 10¹⁰ 옴·m 내지 약 5× 10¹⁴ 옴·m의 체적 저항률을 나타낼 수 있다. 물론, 이러한 정전기방지 거동이 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 상기 성형 부품은 약 1× 10¹⁵ 옴 이상, 일부 실시양태에서는 약 1× 10¹⁶ 옴 이상, 일부 실시양태에서는 약 1× 10¹⁷ 옴 내지 약 9× 10³⁰ 옴, 일부 실시양태에서는 약 1× 10¹⁸ 옴 내지 약 1× 10²⁶ 옴과 같은 비교적 높은 표면 저항률을 나타낼 수 있다.

본 발명의 중합체 조성물 및 성형 부품은 다양한 카메라 모듈 형태에 사용될 수 있다. 하나의 특히 적합한 카메라 모듈이 도 1 및 2에 도시되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 카메라 모듈(500)은 기부(506) 위에 놓이는 렌즈 어셈블리(504)를 함유한다. 기부(506)는 다시 임의적인 메인 보드(508) 위에 놓인다. 이들의 비교적 얇은 특성 때문에, 기부(506) 및/또는 메인 보드(508)는 상기 기재된 본 발명의 중합체 조성물로부터 성형되기에 특히 적합하다. 렌즈 어셈블리(504)는 당 업계에 공지되어 있는 바와 같은 임의의 다양한 형태를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어 렌즈 어셈블리(504)는 렌즈(604)를 수용하는 중공 배럴의 형태이고, 렌즈는 메인 보드(508) 상에 위치되고 회로(601)에 의해 제어되는 이미지 센서(602)와 연통되어 있다. 배럴은 직사각형, 원통형 등과 같은 다양한 임의의 형상을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서는, 배럴도 본 발명의 중합체 조성물로부터 제조될 수 있고, 상기 나타낸 범위 내의 벽 두께를 가질 수 있다. 카메라 모듈의 다른 부분도 본 발명의 중합체 조성물로부터 제조될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 중합체 필름(510)(예컨대, 폴리에스터 필름) 및/또는 단열 캡(502)이 렌즈 어셈블리(504)를 덮을 수 있다. 일부 실시양태에서는, 필름(510) 및/또는 캡(502)도 상기 중합체 조성물로부터 제조될 수 있다.

하기 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있다.

시험 방법

용융 점도: 용융 점도(Pa-s)는 다이니스코(Dynisco) LCR7001 모세관 유동계를 사용하여 1000초^-1의 전단 속도 및 용융 온도(예컨대, 350℃)보다 15℃ 높은 온도에서 ISO 시험 11443번에 따라 결정되었다. 유동계 개구(다이)는 1mm의 직경, 20mm의 길이, 20.1의 L/D 비 및 180°의 입구 각을 가졌다. 배럴의 직경은 9.55mm±0.005mm였고, 봉의 길이는 233.4mm였다.

융점: 융점("Tm")은 당 업계에 공지되어 있는 바와 같이 시차 주사 열계량법("DSC")에 의해 결정되었다. 융점은 ISO 시험 11357번에 의해 결정되는 시차 주사 열계량법(DSC) 피크 융점이다. DSC 절차 하에서는, TA Q2000 기구 상에서 수행되는 DSC 측정을 이용하여 ISO 기준 10350에 언급되어 있는 바와 같이 1분당 20℃로 샘플을 가열 및 냉각시켰다.

하중하 편향 온도(" DTUL "): ISO 시험 75-2번(ASTM D648-07에 기술적으로 상응함)에 따라 하중하 편향 온도를 결정할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 길이 80mm, 두께 10mm 및 폭 4mm를 갖는 시험 스트립 샘플에 대해, 규정된 하중(최대 외부 섬유 응력)이 1.8MPa인 가장자리를 따른 3개 지점 굽힘 시험을 수행할 수 있다. 시편이 0.25mm(ISO 시험 75-2번의 경우 0.32mm) 편향될 때까지 1분당 2℃로 온도를 높이는 실리콘 오일 욕 중으로 시편을 낮출 수 있다.

인장 모듈러스 , 인장 응력 및 인장 연신율: ISO 시험 527번(ASTM D638과 기술적으로 동등함)에 따라 인장 특성을 시험할 수 있다. 길이 80mm, 두께 10mm 및 폭 4mm를 갖는 동일한 시험 스트립 샘플 상에서 모듈러스 및 강도를 측정할 수 있다. 시험 온도는 23℃이고, 시험 속도는 1 또는 5mm/분일 수 있다.

굴곡 모듈러스 , 굴곡 응력, 및 굴곡 변형률: ISO 시험 178번(ASTM D790에 기술적으로 상응함)에 따라 굴곡 특성을 시험할 수 있다. 64mm 지지체 전장 상에서 이 시험을 수행할 수 있다. 절단되지 않은 ISO 3167 다목적 바의 중심부에서 시험을 수행할 수 있다. 시험 온도는 23℃이고, 시험 속도는 2mm/분일 수 있다.

노치 샤르피 충격 강도: 노치 샤르피 특성은 ISO 시험 ISO 179-1번(ASTM D256, 방법 B에 기술적으로 상응함)에 따라 시험할 수 있다. 유형 A 노치(0.25mm 기부 반경) 및 유형 1 시편 크기(길이 80mm, 폭 10mm, 및 두께 4mm)를 사용하여 이 시험을 실행할 수 있다. 단일 톱니 밀링기를 사용하여 다목적 바의 중심으로부터 시편을 절단할 수 있다. 시험 온도는 23℃일 수 있다.

접합선 강도: 먼저, 당 업계에 널리 공지되어 있는 바와 같이 중합체 조성물 샘플로부터 사출 성형된 라인 그리드 어레이("LGA") 커넥터(크기 49mm×39mm×1mm)를 제조함으로써 접합선 강도를 결정할 수 있다. 제조한 후, LGA 커넥터를 샘플 홀더에 위치시킬 수 있다. 이어, 5.08mm/분의 속도로 이동하는 봉에 의해 인장력을 커넥터의 중심에 가할 수 있다. 피크 응력을 접합선 강도의 평가치로서 기록할 수 있다.

표면 광택: 표면의 광택을 측정하는데 광택계를 사용할 수 있다. 부품 표면에 대해 85°의 입사광 각도로 표면의 상이한 두 위치에서 광택 값을 취할 수 있다. 광택을 계산하기 위하여 값의 평균을 구할 수 있다. 비와이케이 가드너 게엠베하(BYK Gardner GmbH) 제품인 마이크로(Micro)-TRI-글로스(Gloss) 같은 임의의 적합한 광택계를 사용하여 광택을 측정할 수 있다.

로크웰 경도: 로크웰 경도는 물질의 압입 저항의 척도이고 ASTM D785-08(스케일 M)에 따라 결정될 수 있다. 테스트는 먼저 소정의 작은 하중을 사용하여 물질의 표면에 스틸 볼 압자를 강제함으로써 수행된다. 상기 하중은 소정의 주요 부하로 증가시킨 후 원래의 작은 부하로 다시 감소시킨다. 로크웰 경도는 압자 깊이의 순 증가를 측정하고, 130 스케일로 나눈 침투 깊이를 감산함으로써 계산된다.

표면/체적 저항률. 표면 및 체적 저항률 값은 IEC 60093(ASTM D257-07와 유사함)에 따라 측정될 수 있다. 이 방법에 따르면, 표준 시편(예컨대, 1 m 큐브)을 두 전극 사이에 배치한다. 전압을 60 초간 인가하고, 저항을 측정한다. 표면 저항률은 전위 구배(V/m)와 전극의 단위 길이당 전류(A/m)의 몫이며, 일반적으로 절연 물질의 표면에 따른 누설 전류에 대한 저항을 나타낸다. 전극의 네(4) 말단이 사각형을 한정하기 때문에, 몫의 길이를 취소하고 표면 저항률을 옴으로 기록하지만, 평방 당 옴의 더 자세한 기술 단위를 참조하는 것이 일반적이다. 체적 저항률은 또한 전류 밀도에 대한 물질의 전류에 평행한 전위 구배의 비율로 결정된다. SI 단위에서, 체적 저항률은 물질의 1 m 큐브의 대향 면들 사이의 직류 저항의 수치와 동일하다(Ω·m).

실시예 1

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 샘플 1 내지 4는, 다양한 함량의 액정 중합체, 칼슘 피로포스페이트, 규회석(니글로스(Nyglos®) 4W), 윤활제(글리코루베(Glycolube™) P), 전도성 충전제, 및 흑색 마스터배취로부터 형성하였다. 흑색 마스터배취는 80 중량% 액정 중합체 및 20 중량% 카본블랙이 포함되어 있다. 샘플 2 및 3에서, 전도성 충전제는 이온성 액체, 즉, 트라이-n-부틸메틸암모늄 비스(트라이플루오로메탄설포닐)-이미드(FC-4400, 3M)를 포함한다. 각각의 샘플 내의 액정 중합체는 리(Lee) 등에게 허여된 미국 특허 제5,508,374호의 문헌에 기재된 바와 같은 HBA, HNA, TA, BP 및 APAP로부터 형성하였다. 배합은 18 mm 단축 압출기를 이용하여 수행하였다. 부품은 상기 샘플들을 플라크(60mm × 60mm)로 사출 성형하였다.

샘플	1	2	3	4
LCP	47.2	46.4	46.4	47.2
윤활제	0.3	0.3	0.3	0.3
FC-4400	-	0.8	0.8	-
흑색 마스터배취	12.5	12.5	12.5	12.5
니글로스 4W	10	10	-	-
칼슘 피로포스페이트	30	30	40	40

성형 부품을 또한 열 및 기계적 특성에 대해 시험하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

샘플	1	2	3	4
MV1000 (Pa-s)	63.2	49.3	48.4	49.9
MV400 (Pa-s)	86.2	67.6	64.9	65.2
융점 (℃) (1차 가열)	330.62	330.58	329.78	330.33
DTUL @ 1.8 MPa (℃)	228	226	220	220
샤르피 노치 (kJ/m²)	3.3	3.3	4.2	4.1
인장 강도 (MPa)	102	91.38	95	98
인장 모듈러스 (MPa)	10,364	9,189	8,404	8,460
인장 연신율 (%)	2.73	2.2	3.7	3.82
굴곡 강도 (MPa)	138.4	127	120	126
굴곡 모듈러스 (MPa)	10,620	9,962	8,801	9,159
굴곡 연신율 (%)	3.27	2.9	> 3.5	> 3.5
접합선 강도 (MPa)	23	24	24	24
로크웰 경도 (M-스케일)	60	61	62	63
표면 저항률 (옴)	4.5E+15	2.5E+11	3.6E+11	3.9E+15

당해 분야 숙련자는 본 발명의 원리 및 영역으로부터 벗어나지 않으면서 본 발명의 이들 및 다른 변화 및 변형을 실행할 수 있다. 또한, 다양한 실시양태의 양태는 전체적으로 또는 부분적으로 상호 교환될 수 있음을 알아야 한다. 뿐만 아니라, 당해 분야 숙련자는 상기 기재가 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명을 한정하고자 하지 않으며, 첨부된 특허청구범위에 추가로 기재됨을 알 것이다.

Claims

성형 부품을 포함하는 카메라 모듈(module)로서,
상기 성형 부품이
열방성(thermotropic) 액정 중합체, 및
모스(Mohs) 경도 스케일을 기준으로 약 2.5 이상의 경도 값을 갖고 약 0.1 내지 약 35 ㎛의 평균 폭(median width)을 갖는 무기 입자
를 포함하는 중합체 조성물로부터 형성되는, 카메라 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라 모듈이, 렌즈 배럴(lens barrel)이 상부에 장착된 대략 평면 기부(generally planar base)를 포함하고,
상기 기부, 배럴 또는 둘 다가 상기 성형 부품을 함유하는, 카메라 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성형 부품이 약 500 ㎛ 이하의 두께를 갖는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 입자가 모스 경도 스케일을 기준으로 약 3.0 내지 약 11.0의 경도 값을 갖는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 입자는 칼슘 카보네이트, 구리 카보네이트 하이드록사이드, 칼슘 플루오라이드, 칼슘 피로포스페이트, 무수 다이칼슘 포스페이트, 수화된 알루미늄 포스페이트, 실리카, 칼륨 알루미늄 실리케이트, 구리 실리케이트, 칼슘 보로실리케이트 하이드록사이드, 알루미나, 또는 이들의 조합을 포함하는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 입자가 칼슘 피로포스페이트를 포함하는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 입자가 바륨 설페이트를 포함하는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 입자가 상기 중합체 조성물의 약 3 중량% 내지 약 60 중량%를 차지하는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 중합체가 상기 조성물의 약 25 중량% 내지 약 95 중량%를 차지하는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 중합체가 방향족 에스터 반복 단위를 함유하는, 카메라 모듈.
제 10 항에 있어서,
상기 방향족 에스터 반복 단위가 방향족 다이카복실산 반복 단위, 방향족 하이드록시카복실산 반복 단위 또는 이들의 조합인, 카메라 모듈.
제 10 항에 있어서,
상기 중합체가 방향족 다이올 반복 단위를 추가로 함유하는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정 중합체가, 4-하이드록시벤조산, 테레프탈산, 하이드로퀴논, 4,4'-바이페놀, 아세트아미노펜, 6-하이드록시-2-나프토산, 2,6-나프탈렌 다이카복실산 또는 이들의 조합으로부터 유도되는 반복 단위를 함유하는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중합체가 광물(mineral) 섬유를 추가로 포함하는, 카메라 모듈.
제 14 항에 있어서,
상기 광물 섬유가, 실리케이트로부터 유도되는 섬유를 포함하는, 카메라 모듈.
제 15 항에 있어서,
상기 실리케이트가 이노실리케이트(inosilicate)인, 카메라 모듈.
제 16 항에 있어서,
상기 이노실리케이트가 규회석(wallastonite)을 포함하는, 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
전도성 충전제, 유리 충전제, 실리케이트 충전제, 작용성 화합물 또는 이들의 조합을 추가로 포함하는 카메라 모듈.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형 부품이, ASTM D785-08(스케일 M)에 따라 측정시, 약 40 이상의 로크웰(Rockwell) 경도를 갖는, 카메라 모듈.
25 중량% 내지 95 중량%의 하나 이상의 열방성 액정 중합체,
약 1 중량% 내지 약 40 중량%의 광물 섬유, 및
모스 경도 스케일을 기준으로 약 2.5 이상의 경도 값을 갖고 약 0.1 내지 약 35 ㎛의 평균 폭을 갖는, 약 3 중량% 내지 약 60 중량%의 무기 입자
를 포함하는 중합체 조성물.
제 20 항에 있어서,
상기 열방성 입자가 모스 경도 스케일을 기준으로 약 3.0 내지 약 11.0의 경도 값을 갖는, 중합체 조성물.
제 20 항에 있어서,
상기 무기 입자가 칼슘 카보네이트, 구리 카보네이트 하이드록사이드, 칼슘 플루오라이드, 칼슘 피로포스페이트, 무수 다이칼슘 포스페이트, 수화된 알루미늄 포스페이트, 실리카, 칼륨 알루미늄 실리케이트, 구리 실리케이트, 칼슘 보로실리케이트 하이드록사이드, 알루미나, 또는 이들의 조합을 포함하는, 중합체 조성물.
제 20 항에 있어서,
상기 무기 입자가 칼슘 피로포스페이트 또는 바륨 설페이트를 포함하는, 중합체 조성물.
제 20 항에 있어서,
상기 광물 섬유가 규회석을 포함하는, 중합체 조성물.
제 20 항에 있어서,
상기 광물 섬유가 약 0.1 내지 약 35 ㎛의 평균 폭 및 약 1 내지 약 50의 종횡비(aspect ratio)를 갖는, 중합체 조성물.