KR20170048580A - 플라스틱 제품 및 플라스틱 기재 물질의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법 - Google Patents

플라스틱 제품 및 플라스틱 기재 물질의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법 Download PDF

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Abstract

플라스틱 제품 및 플라스틱 기재 물질의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법이 제공된다. 플라스틱 제품은 플라스틱 기재 물질; 및 상기 플라스틱 기재 물질의 표면에 형성된 금속 도금층을 포함하며, 금속 도금층과 접촉하는 플라스틱 기재 물질의 표면은 플라스틱 조성물에 의해 형성되고, 상기 플라스틱 조성물은 기재 수지; 도핑된 산화 주석을 포함하며, 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.

Description

플라스틱 제품 및 플라스틱 기재 물질의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법{PLASTIC PRODUCT AND METHOD FOR SELECTIVELY METALIZING SURFACE OF PLASTIC BASE MATERIAL}
본 발명의 실시예는 일반적으로 금속화 플라스틱 제품 및 표면의 선택적 금속화 방법에 관한 것이다.
자동차, 컴퓨터, 통신 분야 등에서 전자기 신호를 전송하기 위한 통로를 형성하기 위하여 플라스틱과 같은 절연 기재 표면의 선택된 영역에 금속 도금층을 제공하는 것이 널리 이용되고 있다. 금속 도금층은 플라스틱과 같은 절연 기재의 표면 상에 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
현재, 플라스틱 기재와 같은 절연성 기재의 표면의 선택된 영역 상에 금속 도금층을 형성하는 경우, 통상 플라스틱 기재와 같은 절연성 기재 내에 금속 산화물이 프리-세팅되고, 절연성 기재는 레이저에 의해 조사된 후에 화학 도금을 통해 선택적으로 금속화 된다. 금속 산화물은 일반적으로 안티몬 도핑된 산화 주석을 포함한다. 그러나, 안티몬 도핑된 산화 주석은 광 흡수 성능 및 화학 도금 활성이 불량하다.
이를 고려하여, 본 발명은 당 업계에 존재하는 적어도 하나의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 예를 들어 종래의 안티몬 도핑된 산화 주석은 광 흡수 성능 및 화학 도금 활성이 좋지 않아, 높은 흡수 성능 및 화학적 도금 활성을 갖는 플라스틱 제품, 및 표면의 선택적 금속화 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명자들이 심도 깊이 연구한 결과, 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 도핑된 산화 주석은 안티몬이 도핑된 산화 주석보다 훨씬 높은 광 흡수 성능을 가질 수 있음을 발견하였다. 상대적으로 저용량으로 또는 저출력 레이저로 조사하는 경우에도 절연 기재의 표면을 제거하여 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나가 도핑된 산화 주석을 노출시킬 수 있으며, 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나가 도핑된 노출된 산화 주석은 매우 높은 화학적 도금 활성을 갖는다. 본 발명은 이러한 기초 위에서 완성된다.
이를 위해, 본 발명은 금속화 플라스틱 제품을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 금속화된 플라스틱 제품은 플라스틱 기재; 및 상기 플라스틱 기재의 표면에 형성된 금속 도금층을 포함한다. 금속 도금층에 의해 피복된 플라스틱 기재의 적어도 표면층은 플라스틱 조성물에 의해 형성되며, 상기 플라스틱 조성물은 기재 수지; 및 도핑된 산화 주석을 포함한다. 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
본 발명은 또한 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법을 제공하며, 이는 플라스틱 기재의 표면에 에너지원을 조사함으로써 플라스틱 기재의 적어도 일부분을 제거하는 단계; 및 상기 플라스틱 기재의 표면에 화학 도금에 의해 적어도 하나의 금속 도금층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 금속 도금층으로 피복된 플라스틱 기재의 적어도 표면층은 플라스틱 조성물에 의해 형성되고, 상기 플라스틱 조성물은 기재 수지; 및 도핑된 산화 주석을 포함한다. 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
본 발명은 또한 상술한 방법에 의해 수득된 금속화 플라스틱 제품을 제공한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 도핑된 산화 주석이 기재 수지에 첨가되는 경우에, 얻어진 플라스틱 제품은 비교적 적은 양의 투여량으로도 보다 우수한 에너지 흡수 능력을 가질 수 있고, 절연 기재의 표면은 또한 제거되어 도핑된 산화 주석이 노출되고, 노출된 도핑된 산화 주석은 매우 높은 화학적 도금 활성을 가지므로, 금속 도금층은 플라스틱 제품의 표면 상에 쉽게 도금될 수 있다.
본 개시의 실시예의 부가적인 견지들 및 이점들은 다음의 상세한 설명에서 부분적으로 상세히 기술될 것이다.
본 발명의 실시예들을 상세히 참조할 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 기술된 실시예는 설명적이고 예시적인 것이며, 이는 본 발명을 일반적으로 이해하기 위해 사용된다. 실시예들은 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명의 제 1 관점의 실시예는 플라스틱 기재를 포함하는 금속화 플라스틱 제품; 및 상기 플라스틱 기재의 표면에 형성된 금속 도금층을 제공한다. 금속 도금층에 의해 피복된 플라스틱 기재의 적어도 표면층은 플라스틱 조성물에 의해 형성되며, 상기 플라스틱 조성물은: 기재 수지; 및 도핑된 산화 주석을 포함한다. 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다. 즉, 금속화된 플라스틱 제품은 플라스틱 기재 및 플라스틱 기재의 표면 상에 형성된 금속 도금층을 포함한다. 금속 도금층이 형성된 상기 플라스틱 기재의 표면은 플라스틱 조성물로 형성되고, 상기 플라스틱 조성물은 기재 수지 및 적어도 한 종류의 도핑된 산화 주석 또는 상기 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러를 포함하고, 상기 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
일부 실시예에서, 주석 원소 및 도핑된 산화 주석의 도핑 원소의 총 몰량을 기준으로, 주석 원소는 약 90mol% 내지 약 99.9mol%, 바람직하게는 약 92mol% 내지 약 99mol%의 함량을 가지며, 도핑 원소는 약 0.1mol% 내지 약 10mol%, 바람직하게는 약 1mol% 내지 약 8mol%의 함량을 갖는다. 즉, 주석 원소 및 도핑된 산화 주석의 도핑 원소의 총 몰량을 기준으로, 도핑 원소는 약 0.1mol% 내지 약 10mol%, 바람직하게는 약 1mol% 내지 약 8mol%의 함량을 가지며, 주석 원소는 약 90mol 내지 약 99.9mol%, 바람직하게는 약 92mol% 내지 약 99mol%의 함량을 갖는다. 도핑된 산화 주석이 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 복수 종류의 도핑 원소를 포함하는 경우, 상기 복수 종류의 도핑 원소의 총량이 상술한 요건을 충족시키는 한 복수 종류의 도핑 원소 간의 비율은 특별히 제한되지 않는다.
일부 실시예로, 도핑된 산화 주석은 세륨 도핑된 산화 주석, 란탄 도핑된 산화 주석, 불소 도핑된 산화 주석 또는 탄탈 도핑된 산화 주석을 포함한다. 일부 실시예로, 도핑된 산화 주석의 체적 평균 입자 크기는 실제 요구 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예로, 도핑된 산화 주석은 약 50nm 내지 약 10㎛, 바람직하게는 300nm 내지 약 5㎛, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 약 3.5㎛의 체적 평균 입자 크기를 갖는다. 평균 입자 크기는 레이저 입자 분석기에 의해 측정될 수 있다.
일부 실시예로, 플라스틱 조성물은 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러를 추가로 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러의 입자 크기에 특별한 제한은 없으며, 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러의 입자 크기는 실제 요구 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 일부 실시예로, 필러는 약 50nm 내지 약 10㎛, 바람직하게는 300nm 내지 약 5㎛, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 약 3.5㎛의 체적 평균 입자 크기를 갖는다. 즉, 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러의 부피 평균 입자 크기는 약 50nm 내지 약 10㎛, 바람직하게는 300nm 내지 약 5㎛, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 약 3.5㎛이다. 평균 입자 크기는 레이저 입자 분석기에 의해 측정될 수 있다.
일부 실시예로, 필러(즉, 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러)는 당 업계에서 일반적으로 사용되는 어느 필러일 수 있다. 일부 실시예로, 필러는 운모 및 이산화규소로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다. 즉, 필러는 운모 및/또는 이산화 규소를 포함한다.
본원의 실시예에 따르면, 도핑된 산화 주석은 연한 색을 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 산화 주석이 세륨, 란탄 또는 탄탈 원소로 도핑 되는 경우에, 세륨, 란탄 및 탄탈 원소는 도핑된 산화 주석에 산화물 상태로 존재한다. 산화 주석은 주석 원소와 산소 원소에 의한 화합물 형태를 의미하며, 일반적으로 산화 주석은 이산화 주석을 의미한다. 산화 세륨은 세륨 원소와 산소 원소에 의한 화합물 형태를 의미하며, 일반적으로 산화 세륨은 이산화 세륨을 의미한다. 산화 란탄은 란탄 원소와 산소 원소에 의한 화합물 형태를 의미하며, 일반적으로 산화 란탄은 삼산화 란탄을 의미한다. 산화 탄탈은 탄탈 원소와 산소 원소에 의한 화합물 형태를 의미하며, 일반적으로 산화 탄탈은 5산화 탄탈을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 산화 주석이 불소 원소로 도핑되는 경우, 불소 원소는 산소 원소의 대체 원소로서 존재한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도핑된 산화 주석은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법을 통해 제조될 수 있다. 예를 들어, 도핑된 산화 주석은 액체 소결 방법 및 고체 소결 방법을 통해 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액체 소결 방법은 하기에 기술된 바와 같이 방법 A, 방법 B 또는 방법 C일 수 있다.
방법 A는 주석 원소를 함유하는 화합물, 도핑 원소를 함유하는 화합물, 시트르산 및 에틸렌 글리콜을 용매 중에 용해한 후, 수득된 혼합물을 에스테르화한 다음, 수득된 생성물을 소결시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방법 A는 세륨 원소, 란탄 원소 및 탄탈 원소 중 적어도 하나에 의해 도핑된 산화 주석을 제조하는데 사용될 수 있다.
방법 B는 주석 원소를 함유하는 화합물, 시트르산 및 에틸렌 글리콜을 용매에 용해시켜 혼합물을 형성하는 단계; 혼합물을 에스테르화하고, 불화 수소를 수득된 생성물에 첨가한 다음 소결시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방법 B는 불소 원소로 도핑된 산화 주석을 제조하는데 사용될 수 있다.
방법 C는 주석 원소를 함유하는 화합물, 도핑 원소(불소 원소를 함유하지 않음)를 함유하는 화합물, 시트르산 및 에틸렌 글리콜을 용매에 용해시켜 혼합물을 형성하는 단계; 혼합물을 에스테르화하고, 불화 수소를 수득된 생성물에 첨가한 다음 소결시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방법 C는 불소 원소 및 본 발명의 다른 도핑 원소에 의해 도핑된 산화 주석을 제조하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 액체 소결 방법에 따르면, 주석 원소를 함유하는 화합물은 시트르산 제 2 주석 및/또는 아세트산 제 2 주석이 될 수 있다.
본 발명의 액체 소결 방법에 따르면, 도핑 원소를 함유하는 화합물은 질산 란탄 6 수화물, 세륨 나이트레이트 6 수화물, 5 염화 탄탈 및 불화 수소산 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 액체 소결 방법에 따르면, 주석 원소를 함유하는 화합물 및 도핑 원소를 함유하는 화합물의 투여량은 예상되는 도핑된 산화 주석의 주석 원소 및 도핑 원소의 함량에 따라 조절될 수 있다. 구체적으로, 주석 원소를 함유하는 화합물 및 도핑 원소를 함유하는 화합물의 주석 원소 및 도핑 원소의 총 몰량을 기준으로, 주석 원소는 약 90mol% 내지 약 99.9mol%, 바람직하게는 약 92mol% 내지 약 99mol%의 함량을 가지며, 상기 도핑 원소는 약 0.1mol% 내지 약 10mol%, 바람직하게는 약 1mol% 내지 8mol%의 함량을 갖는다.
본 발명의 액체 소결 방법에 따르면, 주석 원소 함유 화합물 1몰을 기준으로, 주석 원소 함유 화합물에 따라 시트르산 및 에틸렌 글리콜의 투여량이 조절될 수 있고, 에틸렌 글리콜은 각각 약 4몰 내지 약 6몰 및 약 10몰 내지 약 12몰 일 수 있다.
본 발명의 액체 소결 방법에 따르면, 용매는 질산, 염산 및 인산 중 적어도 하나일 수 있다. 일부 실시예로, 용매는 질산을 포함한다. 원료가 충분히 용해될 수 있는 한, 용매의 투여량에 대한 특별한 제한은 없다는 것을 주목해야한다.
본 발명의 액체 소결 방법에 따르면, 에스테르화 조건은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예로, 에스테르화 온도는 약 섭씨 160도 내지 약 섭씨 190도일 수 있고, 에스테르화 시간은 약 30분 내지 약 240분(바람직하게는 약 60분 내지 약 180분)일 수 있다.
본 발명의 액체 소결 방법에 따르면, 소결 온도는 섭씨 450도 내지 약 섭씨 1000도, 바람직하게는 약 섭씨 500도 내지 약 섭씨 900도이며, 소성 시간은 약 6시간 내지 약 24시간 일 수 있으며, 바람직하게는 약 10시간 내지 약 20시간이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고체 상태 소결 방법은 분말 혼합물을 로스팅하는 단계를 포함하며, 분말 혼합물은 산화 주석 및 도핑 원소 함유 화합물을 함유하며, 도핑 원소 함유 화합물은 도핑 원소를 함유하는 산화물을 포함한다.
도핑 원소가 세륨 원소를 포함하는 경우, 도핑 원소를 함유하는 산화물은 예를 들어, 산화 제 2 세륨과 같은 세륨을 함유하는 산화물을 포함하며; 도핑 원소가 란탄 원소를 포함하는 경우, 도핑 원소를 함유하는 산화물은 예를 들어, 란탄 산화물과 같은 란탄을 함유하는 산화물을 포함하며; 도핑 원소가 란탄 원소를 포함하는 경우, 도핑 원소를 함유하는 산화물은 예를 들어, 오산화 탄탈과 같은 탄탈을 함유하는 산화물을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예로, 주석 원소 및 도핑된 산화 주석의 도핑 원소의 총 몰량을 기준으로, 주석 원소는 약 90mol% 내지 약 99.9mol%, 바람직하게는 약 92mol% 내지 약 99mol%의 함량을 가지며; 도핑 원소는 약 0.1mol % 내지 약 10mol%, 바람직하게는 약 1mol% 내지 약 8mol%의 함량을 갖는다. 도핑 원소의 총 몰량이 요구 조건을 충족시키는 한, 도핑 원소가 복수의 원소(세륨, 란탄, 불소 및 탄탈)를 포함하는 경우, 도핑 원소의 비율에 특별한 제한은 없다는 것을 주목해야한다.
본 발명의 고체 상태 소결 방법에 따르면, 분말 혼합물의 제조 방법에 특별한 제한은 없으며, 이는 임의의 통상적인 방법일 수 있다. 예를 들어, 산화 주석 및 도핑 원소를 함유하는 화합물을 분쇄하여 분말 혼합물을 수득할 수 있다. 분쇄 방법은 건식 분쇄 또는 습식 분쇄 또는 반 건식 분쇄 일 수 있다. 습식 분쇄의 분산제는 분쇄 분야에서 일반적으로 사용되는 분산제일 수 있음을 유의해야한다. 구체적으로, 분산제는 물 및/또는 C1-C5 알코올(예, 에틸 알코올)일 수 있다. 분산제의 투여량은 통상적인 방법에 따라 조절될 수 있으며, 특별한 제한이 없다는 것을 주목해야한다. 습식-분쇄 또는 반 건식 분쇄 방법을 수행할 때, 수득된 혼합물을 건조시켜 분말 혼합물을 수득할 수 있다. 건조는 일반적인 건조 방법일 수 있다. 구체적으로, 건조 온도는 약 섭씨 40도 내지 약 섭씨 120도일 수 있다. 건조는 산소 분위기 또는 비활성 분위기 하에서 수행될 수 있다. 본 발명의 실시예로, 산소 분위기는 공기 분위기 또는 산소 및 비활성 가스를 혼합함으로써 얻어지는 분위기일 수 있다. 비활성 분위기는 분말 혼합물 또는 생성된 금속 화합물의 성분과 반응 할 수 없는 가스, 예를 들어 원소 주기율표에서 0족의 가스 또는 질소이며, 원소 주기율표의 0족의 가스는 아르곤일 수 있다.
본 발명의 고체상 소결 방법에 따르면, 분말 혼합물의 입자 크기에 특별한 제한이 없으며, 임의의 통상적인 선택일 수 있다. 일반적으로, 분말 혼합물의 부피 평균 직경은 약 50 나노미터 내지 약 10 미크론일 수 있다.
본 발명의 고체 상태 소결 방법에 따르면, 로스팅 온도는 약 섭씨 800도 내지 약 섭씨 1100도, 바람직하게는 약 섭씨 850도 내지 약 섭씨 1050도일 수 있다. 로스팅 조건은 로스팅 온도에 따라 선택될 수 있으며, 일반적으로 로스팅은 약 1시간 내지 약 24시간, 바람직하게는 약 12시간 내지 약 20시간 수행될 수 있다. 로스팅은 산소를 함유하는 분위기에서 수행될 수 있으며, 로스팅은 또한 비활성 분위기에서 수행될 수 있다.
본 발명의 고상 소결법에 따르면, 제품의 입자 크기가 특정 적용 요건을 충족시킬 수 있도록 수득된 생성물을 더욱 분쇄할 수 있다. 일반적으로, 분쇄 후의 제품의 체적 평균 직경이 약 50나노미터 내지 약 10미크론, 바람직하게는 약 300나노미터 내지 약 5미크론, 보다 바람직하게는 약 1미크론 내지 약 3.5미크론이 되도록 분쇄 조건을 선택할 수 있다. 분쇄 방법은 건식 분쇄 또는 습식 분쇄 또는 반 건식 분쇄일 수 있다. 습식 분쇄의 분산제는 분쇄 분야에서 일반적으로 사용되는 분산제일 수 있음을 유의해야한다. 구체적으로, 분산제는 물 및/또는 C1-C5 알코올(예, 에틸 알코올)일 수 있다. 분산제의 투여 량은 통상적인 방법에 따라 조절될 수 있지만, 특별한 제한이 없다는 것을 주목해야한다.
본 발명의 실시예로, 도핑된 산화 주석에 의해 코팅되는 필러의 제조 방법은 특별한 제한이 없으며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 코팅 방법일 수 있다. 예를 들어, 필러는 상기 언급된 방법 A에 첨가될 수 있고, 방법 A는 그 조건에 따라 진행될 수 있다. 즉, 주석 원소를 함유하는 화합물, 도핑 원소를 함유하는 화합물, 필러, 시트르산 및 에틸렌 글리콜을 용매에 용해시켜 혼합물을 형성하는 단계; 혼합물을 에스테르화시킨 다음, 수득된 생성물을 소결시키는 단계이다. 필러의 투여량은 임의의 통상적인 투여량일 수 있음을 유의해야한다. 바람직하게는, 주석 원소를 함유하는 화합물 1몰을 기준으로, 필러는 약 0.01몰 내지 약 0.1몰, 바람직하게는 약 0.02몰 내지 약 0.05몰, 보다 바람직하게는 약 0.02몰 내지 약 0.03몰의 함량을 갖는다.
일부 실시예로, 플라스틱 조성물에서, 기재 수지 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 약 1중량부 내지 약 20중량부의 함량을 가지며, 바람직하게, 기재 수지 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 약 3중량부 내지 약 10중량부의 함량을 갖는다.
일부 실시예에서, 플라스틱 조성물에서, 기재 수지 100중량부를 기준으로, 필러는 약 1중량부 내지 약 20중량부의 함량을 가지며, 바람직하게, 기재 수지 100중량부를 기준으로, 필러는 약 3중량 부 내지 약 10중량부의 함량을 갖는다. 즉, 상기 플라스틱 조성물에 있어서, 기재 수지 100중량부에 대하여, 필러는 약 1중량부 내지 약 20중량부의 함량을 가지며, 바람직하게, 기재 수지 100중량부에 대하여, 필러는 약 3중량부 내지 약 10중량부의 함량을 갖는다.
본 발명에 따르면, 기재 수지는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지일 수 있다. 예를 들면, 그리고 제한 없이, 일부 실시예로, 기재 수지는 (폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)과 같은) 폴리올레핀, 폴리카보네이트, (폴리(시클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트), 폴리(디알릴 이소프탈레이트), 폴리(디알릴 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 나프탈레이트), 폴리(에틸렌 테르프탈레이트) 및 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)와 같은 폴리에스테르, (폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리(헥사메틸렌 아젤아미드), 폴리(헥사메틸렌 숙신아미드). 폴리(헥사메틸렌 라우라미드), 폴리(헥사메틸렌 세바카미드), 폴리(데카메틸렌 세바카미드), 폴리운데카미드, 폴리(라우라미드), 폴리(옥탄아미드), 폴리(9-아미노 노난산), 폴리카프로락탐, 폴리(페닐렌 테레프탈아미드), 폴리(헥실렌 이소프탈아미드), 폴리헥사메틸렌 테레프탈아미드 및 폴리(노닐렌 테레프탈아미드)와 같은 폴리아미드, 폴리(방향족 에테르), 폴리에테르 이미드, 폴리카보네이트/(아크릴로니트릴-부탄디엔-스티렌) 알로이, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설피드, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리(에테르-에테르-케톤), 폴리벤즈이미다졸, 페놀 포름알데히드 수지, 우레아 포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 에폭시드 수지, 알키드 수지 및 폴리우레탄을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
일부 실시예로, 실제 요구에 따라 달라지는 플라스틱 조성물은 필러, 산화 방지제, 광 안정제 및 윤활제와 같은 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하여 플라스틱 제품의 성능을 향상시키거나 새로운 성능을 부가할 수 있다. 첨가제의 내용물과 종류에 특별한 제한이 없다. 첨가제는 예를 들어 실제 요구 조건에 따라 선택될 수 있다.
일부 실시예로, 필러는 탤크 및 탄산칼슘과 같이 레이저(물리적 또는 화학적)의 영향하에 비-반응 성인 어느 필러일 수 있다. 그러나, 유리 섬유가 레이저에 무감각하더라도 유리 섬유를 첨가함으로써 제거된 기재의 두께(즉, 폴리머 제품의 상부 표면으로부터 노출된 도핑된 산화 주석까지의 거리)가 현저하게 증가될 수 있으며, 이는 다음의 화학적 구리 도금 공정 동안 도핑된 산화 주석에 대한 구리의 접착을 용이하게 한다. 필러는 레이저와 같은 에너지원의 영향으로 작용할 수 있는 어느 통상적인 무기 필러일 수 있다. 일부 실시예로, 필러는 미세 유리 비드, 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 티타늄 디옥사이드, 진주 분말, 규회석, 규조토, 카올린, 석탄 미분, 점토, 운모, 오일 셰일 회분(oil shale ash), 알루미늄 실리케이트, 알루미나, 실리카, 탤크 및 산화 아연을 포함한다.
일부 실시예로, 산화방지제는 수득된 플라스틱 제품의 산화방지 특성을 개선하여 이의 사용 수명을 증가시킬 수 있다. 산화방지제는 관련 기술 분야의 통상적인 어느 산화방지제일 수 있다. 일부 실시예로, 산화방지제는 1차 산화방지제 및 2차 산화방지제를 함유할 수 있다. 1차 산화방지제와 2차 산화방지제의 비율은, 예를 들면, 산화방지제의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 일부 실시예로, 1차 산화방지제와 2차 산화방지제 사이의 중량비는 약 1:1-4일 수 있다. 1차 산화방지제는 힌더드 페놀 산화방지제일 수 있다. 예를 들자면, 제한 없이, 일부 실시예로, 1차 산화방지제는 산화 방지제 1098 또는 산화방지제 1010일 수 있으며, 여기서 산화방지제 1098는 주로 N,N'-비스-(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐)헥산 디아민을 함유하며, 산화방지제 1010은 주로 테트라[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산]펜타에리트리톨을 함유한다. 2차 산화방지제는 포스피트 에스테르 산화방지제일 수 있다. 예를 들자면, 제한 없이, 일부 실시예로, 2차 산화방지제는 주로 트리(2,4-디-tert-부틸-페닐)포스포리트를 함유하는 산화방지제 168일 수 있다.
일부 실시예로, 광 안정제는 임의의 통상적으로 사용되는 광 안정제, 예를 들어, 힌더드 아민 타입일 수 있다. 일부 실시예로, 광 안정제는 비스(2,2,6,6- 테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트일 수 있다.
일부 실시예로, 윤활제는 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머(EVA 왁스), 폴리에틸렌(PE 왁스) 및 스테아레이트를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 윤활제의 첨가로, 폴리머 용융물의 흐름 성능이 개선될 수 있다.
일부 실시예로, 상기 첨가제의 양은 첨가제의 기능 및 타입에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 일부 실시예로, 폴리머 조성물의 100중량부를 기준으로, 필러의 함량은 1중량부 내지 40중량부의 범위일 수 있고, 산화방지제의 함량은 약 0.1중량부 내지 약 10중량부의 범위일 수 있으며, 광 안정제의 함량은 약 0.1중량부 내지 약 10중량 부의 범위일 수 있고, 윤활제의 함량은 약 0.1중량부 내지 약 10중량부의 범위일 수 있다.
일부 실시예로, 플라스틱 기재의 표면의 일부분만이 플라스틱 조성물에 의해 형성될 수 있다. 선택적으로, 전체 플라스틱 기재는 싱술한 바와 같이 플라스틱 조성물에 의해 형성될 수 있다. 즉, 전체 플라스틱 기재는 플라스틱 조성물에 의해 형성된다. 비용 절감의 관점에서, 플라스틱 기재의 크기가 매우 크면, 플라스틱 기재의 표면 또는 표면의 일부분만이 플라스틱 조성물에 의해 형성될 수 있다. 플라스틱 기재는 크기가 그다지 크지 않은 경우에 폴리머 조성물에 의해 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 플라스틱 기재의 크기에 특별한 제한이 없으며, 플라스틱 기재의 크기는 케이스의 의도된 용도에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 플라스틱 기재는 실제 용도에 따라 임의의 형상일 수 있다.
일부 실시예로, 플라스틱 기재는 압출 성형, 사출 성형과 같은 당 업계에 공지된 임의의 통상적인 공정에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속층의 두께는 특별한 제한 없이 실제 요구 조건에 의해 선택될 수 있다. 일부 실시예로, 금속층의 두께는 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛이다.
일부 실시예에서, 금속층은 실제 요구 조건에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 물품이 회로 기판을 제조하는데 사용되는 경우, 금속층은 회로 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 제 1 관점의 실시예는 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법을 제공하며, 이는 플라스틱 기재의 표면에 에너지원을 조사함으로써 플라스틱 기재의 적어도 일부를 제거하는 단계; 및 상기 플라스틱 기재의 표면에 화학 도금에 의해 적어도 하나의 금속 도금층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 금속 도금층으로 피복된 플라스틱 기재의 적어도 표면층은 플라스틱 조성물에 의해 형성되고, 상기 플라스틱 조성물은 기재 수지; 및 도핑된 산화 주석을 포함한다. 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다. 즉, 플라스틱 기재의 적어도 일부에 에너지원을 조사하여 조사된 면의 표면을 기화시킨 후, 조사 후 플라스틱 기재를 화학 도금한다. 금속화될 필요가 있는 플라스틱 기재의 표면층은 플라스틱 조성물에 의해 형성되고, 상기 플라스틱 조성물은 기재 수지; 및 도핑된 산화 주석 또는 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러를 포함한다. 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
본 발명에 따르면, 도핑된 산화 주석, 플라스틱 조성물, 플라스틱 기재 및 기재 수지에 대하여 상술하였다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 에너지원은 레이저, 전자빔 및 이온빔을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다. 일 실시예로, 에너지원은 레이저이다. 제공된 에너지는 표면의 조사된 영역에서 플라스틱 기재가 가스화되고 조사된 영역에서 도핑된 산화 주석이 노출될 정도로 충분히 높아야한다. 일부 실시예로, 조사 단계는 157-10600nm의 파장 및 1-100W의 출력을 가질 수 있는 레이저를 사용하여 수행될 수 있다. 일부 실시예로, 조사 단계는 전자 빔을 사용하여 수행될 수 있으며, 이는 10-1011 W/cm2의 전력 밀도를 가질 수 있다. 일부 실시예로, 조사 단계는 10-106 eV의 에너지를 가질 수 있는 이온 빔을 사용하여 수행될 수 있다. 화학 도금에 의해 형성된 패턴의 정확성을 향상시키기 위해, 조사 단계는 레이저를 사용하여 수행된다. 도핑된 산화 주석은 에너지원에 의해 제공되는 에너지에 대한 우수한 흡착력을 가지므로, 상대적으로 낮은 에너지를 제공하는 에너지원으로 조사되더라도 소정 부분의 플라스틱 기재가 제거될 수 있고, 소정 부분의 도핑된 산화 주석이 노출될 수 있다. 일 실시예로, 에너지원은 1064-10600nm의 파장 및 3-50W의 전력을 가질 수 있다. 다른 실시예로, 에너지원은 1064nm의 파장 및 3-40W의 전력을 가질 수 있다. 다른 실시예로, 에너지원은 1064nm의 파장 및 5-20W의 전력을 가질 수 있다.
화학 도금 공정은 당업자에게 잘 알려져 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 일부 실시예로, 구리 도금 공정은 다음 단계들로 수행될 수 있다. 조사된 플라스틱 기재를 구리 도금액에 침지시킨다. 일부 실시예로, 구리 도금액은 Cu 염 및 환원제를 함유할 수 있다. 구리 도금액은 약 12 내지 약 13 범위의 pH를 가질 수 있다. 환원제는 Cu 염의 Cu 이온을 Cu 금속으로 환원시킬 수 있다. 일부 실시예로, 환원제는 글리옥실산, 디아미드 및 소듐 하이포포스피트를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.
화학 도금에 의해 형성된 금속층의 두께는 특별한 제한 없이 실제 요구 조건에 따라 선택될 수 있다. 일부 실시예로, 금속층의 두께는 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛이다.
일부 실시예로, 금속층의 형상은 실제 요구 조건에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 화학 도금 후에 얻어진 플라스틱 제품이 회로 기판을 제조하는데 사용될 경우에, 금속층은 회로 패턴을 형성할 수 있다.
일부 실시예로, 상기 방법은 전기 도금 또는 화학 도금 단계를 더 포함할 수 있다. 전기 도금 또는 화학 도금은 금속층의 두께를 증가시키거나 이전의 금속층 상에 부가적인 금속층을 추가하기 위해 적어도 한 번 수행될 수 있다. 일부 실시예로, 제 1 화학 도금 단계에서 플라스틱 기재의 표면 상에 Cu 층이 형성되고, 다음의 전기 도금 또는 화학 도금에서 Cu 층 상에 Ni 층이 형성된다. 추가 Ni 층으로 Cu 층의 산화가 방지될 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 수득된 플라스틱 제품 상에 형성된 금속층은 플라스틱 기재에 대한 높은 접착력을 갖는 완전한 연속 금속층이다.
일부 예시적이고 비제한적인 실시예들은 본 발명의 보다 나은 이해 및 이의 실제적인 실시예를 위해 본 명세서에 제공된다.
이하의 실시예에서, 금속 화합물의 구성은 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법(ICP)에 의해 측정된다.
이하의 실시예 및 비교예에서, 도핑된 산화 주석의 체적 평균 입자 크기는 Chengdu Jingxin Powder Analyse Instrument Co., Ltd.(중국)으로부터 상업적으로 입수 가능한 레이저 입자 분석기에 의해 측정되었다.
이하의 실시예 및 비교예에서, 도핑된 산화 주석의 광 흡수율은 파장이 1064nm에서 측정된 람다 750 UV/VIS/NIR 분광 광도계에 의해 측정된다
이하의 실시예 및 비교예에서, 금속층과 플라스틱 기재 사이의 접착력은 크로스-컷(cross-cut) 공정에 의해 측정된다. 구체적으로는, 측정 대상 시료의 표면을 크로스-컷 나이프를 사용하여 10×10 그리드(각 그리드는 1㎜×1㎜의 크기를 가짐)로 절단하였다. 인접한 그리드들 사이의 갭은 금속층의 최하부에 도달하도록 형성되었다. 시험 영역의 파편을 브러시로 닦은 다음 접착 테이프(3M600 점착 페이퍼)를 시험된 그리드에 붙였다. 부착된 점착 페이퍼의 한쪽 끝이 수직 방향으로 급속히 찢어졌다. 두 번의 동일한 테스트가 동일한 그리드 영역에서 수행되었다. 접착 등급은 다음 표준에 따라 결정되었다:
0등급: 절단면이 매끄럽고 절단면과 그리드의 절단 교차지점 모두에서 금속층이 떨어져 나가지 않는다;
1등급: 절단 교차지점의 금속층은 부분적으로 제거되지만, 5%(면적 퍼센트) 이하의 금속층이 제거된다.
2등급: 절단면과 절단면의 금속층이 부분적으로 제거되고, 5-15%(면적 퍼센트)의 금속층이 제거된다.
3등급: 절단면과 절단 교차 지점 모두의 금속층이 부분적으로 제거되고, 15~35%(면적 퍼센트)의 금속층이 제거된다.
4등급: 절단면과 절단 교차 지점 모두의 금속층이 부분적으로 제거되고, 35~65%(면적 퍼센트)의 금속층이 제거된다.
5등급: 절단면과 절단 교차 지점 모두의 금속층이 부분적으로 제거되고, 65%(면적 퍼센트) 이상의 금속층이 제거된다.
실시예 1
(1) 46.5mmol 시트르산 주석, 0.47mmol LaN3O9ㆍH2O, 248mmol 시트르산 및 511mmol 에틸렌 글리콜을 혼합하고, 10중량% 질산을 첨가하여 이들 원료를 용해시켜 혼합물을 얻는다. 혼합물을 섭씨 180도로 가열하여 혼합물을 60분 동안 에스테르화시킨 다음, 얻어진 혼합물을 약 섭씨 900도의 온도에서 약 15시간 동안 소결시켜 소결된 생성물을 얻는다. 이어서, 소결된 생성물을 분쇄하여 도핑된 산화 주석을 얻기 위해 체적 평균 직경이 1.5미크론인 생성물을 얻는다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.99SnO2ㆍO.01La2O3를 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 수득된 단계 (1)의 도핑된 산화 주석을 폴리카보네이트에 첨가하고 균일하게 혼합하여 혼합물을 압출기로 공급하고, 압출 및 과립화한다. 수득된 과립을 사출 성형기에 공급하여 사출 성형하여 도핑 산화 주석을 함유하는 플라스틱 시트를 얻는다. 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 3중량부의 함량을 갖는다.
(3) 상기 (2)에서 얻어진 플라스틱 시트의 표면에 YAG 레이저 장치에 의해 발생된 레이저를 조사하여 수신자로서의 안테나 패턴을 형성한다. 조사 조건은 1064나노미터의 파장, 8W의 전력, 20kHz의 주파수, 2000밀리미터/초의 속도, 30미크론의 충전 거리를 포함한다.
(4) 단계 (3)에서 얻어진 플라스틱 시트를 도금액에 넣고 화학 도금하여 금속 도금층의 안테나 패턴을 형성하여 플라스틱 제품을 얻는다. 도금액은 0.12mol/L CuSO4ㆍ5H2O, 0.14mol/L Na2EDTAㆍ2H2O, 10mg/L 포타슘 페로시아나이드, 10mg/L 2,2'-피리딘 및 0.10mol/L 글리옥실산을 포함하며, 상기 도금 용액은 NaOH 및 H2SO4에 의해 조절되는 약 12.5-13의 pH 값을 가지며, 상기 도금 용액은 섭씨 50도의 온도를 갖는다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성(integrity)이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타낸다.
실시예 2
(1) LaN3O9ㆍ6H2O는 2.45mmol, 시트르산은 1mol의 투여량을 가지며, 에틸렌 글리콜은 2.5mol의 투여량을 가지며, 소결된 생성물을 분쇄하여 도핑된 산화 주석을 얻기 위해 체적 평균 직경이 1 미크론인 생성물을 얻은 것을 제외하고, 실시예 2의 단계 (1)은 실시예 1의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.95SnO2ㆍ0.05La2O3를 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 2의 단계 (1)에서 얻어진 도핑된 산화 주석이고, 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 5중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 2의 단계 (2)는 실시예 1의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 2의 단계 (3)은 실시예 1의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 2의 단계 (4)는 실시예 1의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타낸다.
실시예 3
(1) LaN3O9ㆍ6H2O의 투여량은 4.04mmol이며, 시트르산의 투여량은 1.2mol이며, 에틸렌 글리콜의 투여량은 2.8mol이고, 소결된 생성물을 분쇄하여 3미크론의 체적 평균 입경을 갖는 제품을 얻어 도핑된 산화 주석을 얻은 것을 제외하고, 실시예 3의 단계 (1)은 실시예 1의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.92SnO2ㆍ0.08La2O3를 포함한다. 그리고 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 3의 단계 (1)에서 얻어진 도핑된 산화 주석이고, 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 10중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 3의 단계 (2)는 실시예 1의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 3의 단계 (3)은 실시예 1의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 3의 단계 (4)는 실시예 1의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타낸다.
실시예 4
(1) 46.5mmol 시트르산 주석, 0.47mmol CeN3O9ㆍ6H2O, 248mmol 시트르산 및 511mmol 에틸렌 글리콜을 혼합하고, 10중량% 질산을 첨가하여 이들 원료를 용해시켜 혼합물을 얻는다. 혼합물을 섭씨 180도로 가열하여 혼합물을 60분 동안 에스테르화한 다음, 얻어진 혼합물을 약 섭씨 900도의 온도에서 약 15시간 동안 소결시켜 소결된 생상물을 얻는다. 이어서, 소결된 생성물을 분쇄하여 도핑된 산화 주석을 얻기 위해 체적 평균 직경이 1.5 미크론인 생성물을 얻는다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.99SnO2ㆍ0.01Ce2O3를 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 수득된 단계 (1)의 도핑된 산화 주석을 폴리 카보네이트에 첨가하고 균일하게 혼합하여 혼합물을 압출기로 공급하고, 압출 및 과립화시킨다. 수득된 과립을 사출 성형기에 공급하여 사출 성형하여 도핑된 산화 주석을 함유하는 플라스틱 시트를 얻는다. 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 3중량부의 함량을 갖는다.
(3) 상기 (2)에서 얻어진 플라스틱 시트의 표면에 YAG 레이저 장치에 의해 발생된 레이저를 조사하여 수신자로서의 안테나 패턴을 형성한다. 조사 조건은 1064 나노미터의 파장, 8W의 전력, 20kHz의 주파수, 2000밀리미터/초의 속도, 30 미크론의 충전 거리를 포함한다.
(4) 단계 (3)에서 얻어진 플라스틱 시트를 도금액에 넣고 화학 도금을 하여 금속 도금층의 안테나 패턴을 형성하여 플라스틱 제품을 얻는다. 도금액은 0.12mol/L CuSO4ㆍ5H2O, 0.14mol/L Na2EDTAㆍ2H2O, 10mg/L 포타슘 페로시아나이드, 10mg/L 2,2'-피리딘 및 0.10mol/L 글리옥실산을 포함하고, 도금액은 NaOH 및 H2SO4에 의해 조절되는 약 12.5-13의 pH 값을 갖고, 도금액의 온도는 섭씨 50도이다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타낸다.
실시예 5
(1) CeN3O9ㆍ6H2O는 2.45mmol의 투여량을 가지며, 시트르산은 1mol의 투여량을 가지며, 에틸렌 글리콜은 2.5mol의 투여량을 가지며, 소결체를 분쇄하여 체적 평균 입경 1 미크론의 제품을 얻고, 도핑된 산화 주석을 얻은 것을 제외하고, 실시예 5의 단계 (1)은 실시예 4의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.95SnO2ㆍ0.05Ce2O3를 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 5의 단계 (1)에서 얻어진 도핑된 산화 주석이고, 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 5 중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 5의 단계 (2)는 실시예 4의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 5의 단계 (3)은 실시예 4의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 5의 단계 (4)는 실시예 4의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타낸다.
실시예 6
(1) CeN3O9ㆍ6H2O의 투여량은 4.04mmol, 시트르산의 투여량은 1.2mol이고, 에틸렌 글리콜의 투여량은 2.8mol이며, 소결된 생성물을 분쇄하여 3미크론의 체적 평균 입경을 갖는 제품을 얻어 도핑된 산화 주석을 얻은 것을 제외하고, 실시예 6의 단계 (1)은 실시예 4의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.92SnO2ㆍ0.08Ce2O3를 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 6의 단계 (1)에서 얻어진 도핑된 산화 주석이고, 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 10중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 6의 단계 (2)는 실시예 4의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 6의 단계 (3)은 실시예 4의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 6의 단계 (4)는 실시예 4의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타낸다.
실시예 7
(1) 465mmol SnO2를 볼 그라인더의 볼 분쇄 포트에 넣고 2.35mmol의 Ta2O5와 에틸 알코올을 첨가하여 2시간 동안 볼 분쇄한다. 100중량부의 고형 물질에 기초하여, 에틸 알코올은 300중량부의 함량을 갖는다. 볼 분쇄 후 수득된 혼합물을 섭씨 80도의 공기 분위기에서 3시간 동안 건조시켜 체적 평균 직경이 2.6미크론인 분말 혼합물을 수득한다. 분말 혼합물을 공기 분위기에서 섭씨 1000도에서 12시간 동안 로스팅한 다음, 로스팅 후 얻어진 생성물을 분쇄하여 체적 평균 직경이 1.6미크론인 도핑된 산화 주석을 얻는다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.99SnO2ㆍ0.005Ta2O5를 포함한다. 그리고 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 수득된 단계 (1)의 도핑된 산화 주석을 폴리카보네이트에 첨가하고 균일하게 혼합하여 혼합물을 압출기로 공급하고, 압출 및 과립화한다. 수득된 과립을 사출 성형기에 공급하여 사출 성형하여 도핑된 산화 주석을 함유하는 플라스틱 시트를 얻는다. 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 3중량부의 함량을 갖는다.
(3) 상기 (2)에서 얻어진 플라스틱 시트의 표면에 YAG 레이저 장치에 의해 발생된 레이저를 조사하여 수신자로서의 안테나 패턴을 형성한다. 조사 조건은 1064 나노미터의 파장, 8W의 전력, 20kHz의 주파수, 2000밀리미터/초의 속도, 30 미크론의 충전 거리를 포함한다.
(4) 단계 (3)에서 얻어진 플라스틱 시트를 도금액에 넣고 화학 도금하여 금속 도금층의 안테나 패턴을 형성하여 플라스틱 제품을 얻는다. 도금액은 0.12mol/L CuSO4ㆍ5H2O, 0.14mol/L Na2EDTAㆍ2H2O, 10mg/L 포타슘 페로시아나이드, 10mg/L 2,2'-피리딘 및 0.10mol/L 글리옥실산을 포함하며, 도금액은 NaOH 및 H2SO4에 의해 조절되는 약 12.5-13의 pH 값을 가지며, 도금액은 섭씨 50도의 온도를 갖는다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타내었다.
실시예 8
(1) Ta2O5는 1.225mmol의 투여량을 가진 것을 제외하고, 실시예 8의 단계 (1)은 실시예 7의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.95SnO2ㆍ0.025Ta2O3를 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 8의 단계 (1)에서 얻어진 도핑된 산화 주석이며, 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로 도핑된 산화 주석은 5중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 8의 단계 (2)는 실시예 7의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 8의 단계 (3)은 실시예 7의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 8의 단계 (4)는 실시예 7의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타내었다.
실시예 9
(1) Ta2O5는 2.02mmol의 투여량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 9의 단계 (1)은 실시예 7의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.92SnO2ㆍ0.04Ta2O3을 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 9의 단계 (1)에서 얻어진 도핑된 산화 주석이고, 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 10중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 9의 단계 (2)는 실시예 7의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 9의 단계 (3)은 실시예 7의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 9의 단계 (4)는 실시예 7의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타내었다.
실시예 10
(1) 시트르산 주석 46.5mmol, 시트르산 248mmol 및 에틸렌 글리콜 511mmol을 혼합하고, 10중량% 질산을 가하여 이들 원료를 용해시켜 혼합물을 얻는다. 혼합물을 섭씨 180로 가열하여 혼합물을 60분 동안 에스테르화한 다음, 수득된 에스테르화된 생성물에 0.47mmol 불화 수소산을 첨가하여 혼합물을 형성 한 다음, 섭씨 900도의 온도에서 약 15시간 동안 소결시켜 소결된 생성물을 얻는다. 이어서, 소결된 생성물을 분쇄하여 도핑된 산화 주석을 얻기 위해 체적 평균 직경이 1.5마크론인 생성물을 얻는다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 SnO1 .99F0.01을 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 수득된 단계 (1)의 도핑된 산화 주석을 폴리카보네이트에 첨가하고 균일하게 혼합하여 혼합물을 압출기로 공급하고, 압출 및 과립화시킨다. 수득된 과립을 사출 성형기에 공급하여 사출 성형하여 도핑된 산화 주석을 함유하는 플라스틱 시트를 얻는다. 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 3중량부의 함량을 갖는다.
(3) 단계 (2)에서 얻어진 플라스틱 시트의 표면에 YAG 레이저 장치에 의해 발생된 레이저를 조사하여 수신자로서의 안테나 패턴을 형성한다. 조사 조건은 1064 나노미터의 파장, 8W의 전력, 20kHz의 주파수, 2000밀리미터/초의 속도, 30 미크론의 충전 거리를 포함한다.
(4) 단계 (3)에서 얻어진 플라스틱 시트를 도금액에 넣고 화학 도금하여 금속 도금층의 안테나 패턴을 형성하여 플라스틱 제품을 얻는다. 도금액은 0.12mol/L CuSO4ㆍ5H2O, 0.14mol/L Na2EDTAㆍ2H2O, 10mg/L 포타슘 페로시아나이드, 10mg/L 2,2'-피리딘 및 0.10mol/L 글리옥실산을 포함하며, 도금액은 NaOH 및 H2SO4에 의해 조절되는 약 12.5-13의 pH 값을 가지며, 도금액은 섭씨 50도의 온도를 갖는다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타내었다.
실시예 11
(1) 불화 수소산의 투여량은 2.45mmol, 시트르산의 투여량은 1mol, 에틸렌 글리콜의 투여량을 2.5mol로 하고, 소결된 생성물을 분쇄하여 체적 평균 입경 1미크론을 갖는 제품을 얻어 도핑된 산화 주석을 얻은 것을 제외하고, 실시예 11의 단계 (1)은, 실시예 10의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 SnO1 .947F0.053을 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 11의 단계 (1)에서 수득된 도핑된 산화 주석이고, 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로, 도핑된 산화 주석은 5중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 11의 단계 (2)는 실시예 10의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 11의 단계 (3)은 실시예 10의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 11의 단계 (4)는 실시예 10의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타내었다.
실시예 12
(1) 불화 수소산의 투여량이 4.04mmol, 시트르산의 투여량이 1.2mol, 에틸렌 글리콜이 2.8mol의 투여량으로 첨가하고, 소결된 생성물을 분쇄하여 체적 평균 입경이 1미크론인 제품을 수득하여 도핑된 산화 주석을 수득한 것을 제외하고, 실시예 12의 단계 (1)은 실시예 10의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 SnO1 .913F0.087을 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록하였다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 12의 단계 (1)로부터 수득된 도핑된 산화 주석이고, 폴리카보네이트 100중량부를 기준으로 하여, 도핑된 산화 주석은 10중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 12의 단계 (2)는 실시예 10의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 12의 단계 (3)은 실시예 10의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 12의 단계 (4)는 실시예 10의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타내었다.
실시예 13
(1) 시트르산 주석 46.5mmol, LaN3O9ㆍ6H2O 0.47mmol, 시트르산 248mmol, 511mmol 에틸렌 글리콜 및 운모 1mmol을 혼합하여 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러를 얻은 것을 제외하고, 실시예 13의 단계 (1)은 실시예 1의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.99 SnO2ㆍ0.01 La2O3를 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율이 표 1에 기록된다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 실시예 13의 단계 (1)에서 얻어진 도핑된 산화 주석 폴리카보네이트 100중량부에 대하여, 도핑된 산화 주석은 5중량부의 함량을 갖는 것을 제외하고, 실시예 13의 단계 (2)는 실시예 1의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 실시예 13의 단계 (3)은 실시예 1의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 실시예 13의 공정 (4)는 실시 형태 1의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안 관찰에 의해 관찰된 후에, 형성된 안테나는 완전성이다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타내었다.
비교예 1
(1) 비교예 1의 단계 (1)은 LaN3O9ㆍ6H2O를 SbCl3으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 1의 단계 (1)과 실질적으로 동일하다. 측정 후, 도핑된 산화 주석은 0.99SnO2ㆍ0.01SbO2를 포함한다. 1064 나노미터의 파장에서 도핑된 산화 주석의 광 흡수율을 표 1에 기록을 나타내었다.
(2) 여기서 사용된 도핑된 산화 주석은 비교예 1의 단계 (1)로부터 수득된 도핑된 산화 주석인 것을 제외하고, 비교예 1의 단계 (2)는 실시예 1의 단계 (2)와 실질적으로 동일하다.
(3) 비교예 1의 단계 (3)은 실시예 1의 단계 (3)과 실질적으로 동일하다.
(4) 비교예 1의 단계 (4)는 실시예 1의 단계 (4)와 실질적으로 동일하다.
육안으로 관찰한 결과, 금속층을 얻을 수 있었지만, 도금 현상 및 구리 분말 행인(copper powder-hanging) 현상이 발생 하였다. 금속 도금층의 도금 속도 및 접착력을 표 1에 나타내었다.
도금 속도(㎛/h) 접착력 도핑된 산화 주석의 광 흡수율(%)
실시예 1 7 0 70
실시예 2 8 1 75
실시예 3 10 0 77
실시예 4 7 0 66
실시예 5 9 1 70
실시예 6 11 0 78
실시예 7 6 1 60
실시예 8 7 0 66
실시예 9 8 0 75
실시예 10 8 0 71
실시예 11 9 1 80
실시예 12 11 1 85
실시예 13 11 1 84
비교예 1 5 2 60
예시적인 실시예들이 상기에 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 정신 및 원리를 벗어나지 않고 청구 범위의 범주 및 그 균등물에 속하는 모든 변경, 대안 및 수정이 본 발명의 범위에서 이루어질 수 있음을 알아야한다.
또한, 상기 실시예들에서 언급된 각각의 구체적인 기술적 특징은 조정가능한 조건 하에서 적절한 방식으로 결합될 수 있음에 유의해야 한다. 불필요한 반복을 피하기 위해, 이들 가능한 조합 방식은 여기서 생략된다.
또한, 상술한 다양한 실시예들은 본 발명의 사상 및 원리를 벗어나지 않고 임의의 적절한 방식을 통해 결합될 수 있으며, 이러한 조합은 또한 청구 범위의 범주에 속하고 본 발명의 일부로서 취급될 것이다.

Claims (25)

  1. 플라스틱 기재; 및
    상기 플라스틱 기재의 표면에 형성된 금속 도금층을 포함하는 금속화 플라스틱 제품으로서,
    상기 금속 도금층에 의해 피복된 상기 플라스틱 기재의 표면층은 플라스틱 조성물에 의해 형성되며, 상기 플라스틱 조성물은
    기재 수지; 및
    도핑된 산화 주석을 포함하며,
    상기 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 금속화 플라스틱 제품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 도금층은 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛의 두께를 갖는, 금속화 플라스틱 제품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도핑된 산화 주석의 주석 원소 및 도핑 원소의 총 몰량을 기준으로, 상기 주석 원소는 약 90mol% 내지 약 99.9mol%의 함량을 가지며, 상기 도핑 원소는 약 0.1mol% 내지 약 10mol%의 함량을 갖는, 금속화 플라스틱 제품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도핑된 산화 주석은 세륨 도핑된 산화 주석, 란탄 도핑된 산화 주석, 불소 도핑된 산화 주석 또는 탄탈 도핑된 산화 주석을 포함하는, 금속화 플라스틱 제품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도핑된 산화 주석은 약 50nm 내지 약 10㎛의 체적 평균 입자 크기를 갖는, 금속화 플라스틱 제품.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 조성물은 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러를 더 포함하는, 금속화 플라스틱 제품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필러는 약 50nm 내지 약 10㎛의 체적 평균 입자 크기를 갖는, 금속화 플라스틱 제품.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 필러는 운모(mica) 및 이산화 규소의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 금속화 플라스틱 제품.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 수지 100중량부 기준으로, 상기 도핑된 산화 주석은 약 1중량부 내지 약 20중량부의 함량을 갖는, 금속화 플라스틱 제품.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필러는 약 1중량부 내지 약 20중량부의 함량을 갖는, 금속화 플라스틱 제품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 수지는 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리(방향족 에테르), 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설피드, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리(에테르-에테르-케톤), 폴리벤즈이미다졸, 페놀 포름알데히드 수지, 우레아 포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 에폭시드 수지, 알키드 수지, 및 폴리우레탄을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 금속화 플라스틱 제품.
  12. 플라스틱 기재의 표면에 에너지원을 조사함으로써 플라스틱 기재의 적어도 일부를 제거하는 단계; 및
    상기 플라스틱 기재의 표면에 화학 도금에 의해 적어도 하나의 금속 도금층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 금속 도금층으로 피복된 상기 플라스틱 기재의 적어도 표면층은 플라스틱 조성물에 의해 형성되고, 상기 플라스틱 조성물은:
    기재 수지; 및
    도핑된 산화 주석을 포함하며, 상기 도핑된 산화 주석의 도핑 원소는 세륨, 란탄, 불소 및 탄탈의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속 도금층은 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛의 두께를 갖는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 도핑된 산화 주석의 주석 원소 및 도핑 원소의 총 몰량을 기준으로, 주석 원소는 약 90mol% 내지 약 99.9mol%의 함량을 가지며, 도핑 원소는 약 0.1mol% 내지 약 10mol%의 함량을 갖는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도핑된 산화 주석은 세륨 도핑된 산화 주석, 란탄 도핑된 산화 주석, 불소 도핑된 산화 주석 또는 탄탈 도핑된 산화 주석을 포함하는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도핑된 산화 주석은 약 50nm 내지 약 10㎛의 체적 평균 입자 크기를 갖는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 조성물은 상기 도핑된 산화 주석으로 코팅된 필러를 더 포함하는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 필러는 약 50nm 내지 약 10㎛의 체적 평균 입자 크기를 갖는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 필러는 탤크 및/또는 이산화 규소의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  20. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 수지 100중량부 기준으로, 도핑된 산화 주석은 약 1중량부 내지 약 20중량부의 함량을 갖는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  21. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필러는 약 1중량부 내지 약 20중량부의 함량을 갖는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  22. 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 수지는 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리(방향족 에테르), 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설피드, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리(에테르-에테르-케톤), 폴리벤즈이미다졸, 페놀 포름알데히드 수지, 우레아 포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 에폭시드 수지, 알키드 수지, 및 폴리우레탄을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  23. 제12항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지원은 레이저를 포함하는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 레이저는 약 1064nm의 파장 및 약 3-40W의 전력을 갖는, 플라스틱 기재의 표면을 선택적으로 금속화하는 방법.
  25. 제12항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어진 금속화 플라스틱 제품.
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