KR20190130601A - 지방족 폴리아미드 조성물 및 상응하는 이동 전자 기기 부품 - Google Patents
지방족 폴리아미드 조성물 및 상응하는 이동 전자 기기 부품 Download PDFInfo
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Abstract
지방족 폴리아미드, 유리 섬유, 및 선택적으로, 하나 이상의 첨가제를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물이 본원에 기재되어 있다. 특별히 선택된 유리 섬유를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물은, 낮은 유전 유리 섬유를 포함하는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물에 비하여, 유사한 유전 성능 및 유의하게 개선된 기계적 성능을 가지는 것으로 놀랍게 발견되었다. 적어도 부분적으로는 높은 유전 성능(낮은 유전 상수) 및 유의하게 개선된 기계적 성능으로 인하여, 지방족 폴리아미드 조성물은 이동 전자 기기 부품 내로 유리하게 혼입할 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 4월 10일 출원된 미국 가출원 62/483733 및 2017년 6월 13일 출원된 유럽 특허 출원 17175633.1에 대한 우선권을 주장하며, 이들 출원 각각의 전 내용은 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된다.
본 발명의 분야
본 발명은 높은 유전(dielectric) 성능 및 높은 기계적 성능을 제공하는 지방족 폴리아미드 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 지방족 폴리아미드 조성물을 혼입한 이동 전자 기기 부품에 관한 것이다.
낮은 중량 및 높은 기계적 성능으로 인하여, 이동 전자 기기 부품에 있어 중합체 조성물이 널리 사용된다. 구체적으로는, 유리 섬유를 포함한 지방족 폴리아미드 중합체 조성물은 이동 전자 기기 용품에 특히 적합하다. 그러한 조성물은 적절한 기계적 강도, 낮은 중량 및 더 많은 설계 옵션을 가질 수 있기 때문에, 이동 전자 기기 부품의 금속 대체품으로 매력적이다.
지방족 폴리아미드, 유리 섬유, 및 선택적으로, 하나 이상의 첨가제를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물이 본원에 기재되어 있다. 특별히 선택된 유리 섬유를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물은, 낮은 유전 유리 섬유를 포함하는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물에 비하여, 유사한 유전 성능 및 유의하게 개선된 기계적 성능을 가지는 것으로 놀랍게 발견되었다. 적어도 부분적으로는 높은 유전 성능(낮은 유전 상수) 및 유의하게 개선된 기계적 성능으로 인하여, 지방족 폴리아미드 조성물은 이동 전자 기기 부품 내로 유리하게 혼입할 수 있다. 고유의 기계적 및 유전 특성으로, 본원에 기재된 지방족 폴리아미드 조성물은, 이동 전자 기기 부품 내로 유리하게 혼입할 수 있다.
중합체 조성물의 유전 상수는 라디오 통신이 존재하는 용품 세팅에 있어서 물질의 적합성을 결정하는 데 중요하다. 일례로, 이동 전자 기기에서, 각종 부품 및 하우징을 형성하는 물질의 유전 상수는, 하나 이상의 안테나를 통해 이동 전자 기기에 의해 송신 및 수신되는 무선 라디오 신호(일례로, 1 MHz, 2.4 GHz 및 5.0 GHz 주파수)를 유의하게 저해할 수 있다. 물질의 유전 상수는, 부분적으로는 전자기 복사와 상호작용하는 물질의 능력을 나타내며, 그에 따라서 물질을 통해 이동하는 전자기 신호(일례로, 라디오 신호)를 방해한다. 따라서, 주어진 주파수에서 물질의 유전 상수가 더 낮을수록, 물질은 그 주파수에서 전자기 신호를 보다 덜 방해한다.
전통적으로, 낮은 무선 신호 손실이 요구되는 용품 세팅에 있어서 지방족 폴리아미드 조성물은, 낮은 유전 유리 섬유를 혼입한다. 일반적으로, 표준 유리 섬유가 지방족 폴리아미드 조성물의 기계적 성능의 증가를 위해 지방족 폴리아미드 조성물에 혼입되는데, 그렇지 않으면 지방족 폴리아미드 조성물은, 비제한적으로 휴대 전자 기기를 포함하는 용품 세팅에 있어서 부적합하다. 그러나, 표준 모듈러스 유리 섬유가 상대적으로 높은 인장 모듈러스(70 GPa 내지 80 GPa의 E)를 가져서 지방족 폴리아미드 조성물에 우수한 기계적 특성을 부여하는 반면, 유전 상수가 또한 상대적으로 높아(ε(1 MHz)이 6.0 내지 7.0임) 폴리아미드 조성물에 상대적으로 높은 유전 상수를 부여한다. 본원에 사용된 바와 같이, E는 인장 모듈러스이고, ε(ω)는 주파수 ω에서의 유전 상수이다. 따라서, 생성된 폴리아미드 조성물은 무선 라디오 신호로부터 상당량의 에너지를 흡수한다. 유리 충전된 폴리아미드 조성물에서의 열악한 유전 성능 문제를 해결하고자 하는 전통적 방법은, 조성물에 낮은 유전 상수의 유리 섬유(ε(1MHz)이 4.5 내지 5.0임)를 혼입하는 것을 포함한다. 그러나, 그러한 해결책이 유전 성능을 개선할지라도, 중합체 조성물의 기계적 성능이 유의하게 손상되며, 이는, 적어도 부분적으로 낮은 유전 유리 섬유가 상대적으로 낮은 인장 모듈러스(E가 60 GPa 내지 65 GPa임)를 가진다는 사실에 기인한다.
본 출원인은, 1 MHz에서 5.2 내지 5.4의 유전 상수 및 75 GPa 내지 100 GPa의 인장 모듈러스를 가지는 유리 섬유("선택된 유리 섬유")를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물이, 낮은 유전 유리 섬유를 포함하는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물의 유전 성능과 실질적으로 유사한 유전 성능을 가지고, 동시에, 낮은 유전 유리 섬유 또는 표준 모듈러스 유리 섬유를 포함하는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물보다 더 높은 기계적 성능을 가짐을 놀랍게 발견하였다. 명백하게 하기 위해, 선택된 유리 섬유를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물과, 낮은 유전 유리 섬유를 포함하는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물의 차이는, 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물이 선택된 유리 섬유 대신 낮은 유전 유리 섬유를 포함한다는 것이다. 유사하게, 선택된 유리 섬유를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물과, 표준 모듈러스 유리 섬유를 포함하는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물의 차이는, 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물이 선택된 유리 섬유 대신 표준 모듈러스 유리 섬유를 포함한다는 것이다. 더 나아가, 상응하는 지방족 조성물에 대한 지방족 폴리아미드 조성물 및 상응하는 지방족 조성물의 ε(1 MHz)의 차이가 4% 이하, 3.5% 이하, 3% 이하, 1% 이하 또는 미만일 때, 선택된 유리 섬유를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물은, 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물의 유전 성능과 실질적으로 유사한 유전 성능을 가진다.
추가로, 선택된 유리 섬유를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물은, 낮은 유전 유리 섬유를 가지는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물에 비하여 유의하게 개선된 기계적 특성을 가지므로, 지방족 폴리아미드 조성물은 선택된 유리 섬유를 더 적게 포함하면서도 더 높은 농도의 낮은 유전 유리 섬유를 포함하는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물에 비하여 여전히 유의하게 개선된 기계적 특성 및 개선된 유전 성능(더 낮은 ε(1MHz))을 가진다. 또한, 선택된 유리 섬유의 양 감소는, 특히 지방족 폴리아미드 조성물이 상업적 또는 산업적 규모로 제조될 때 상당한 비용 절감을 제공할 수 있다.
지방족 폴리아미드
지방족 폴리아미드 조성물은 지방족 폴리아미드 중합체를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 지방족 폴리아미드 중합체는, 지방족 폴리아미드 중 반복 단위의 총 몰수에 대하여 적어도 50 몰%의 반복 단위(RPA)를 가진다. 일부 구현예에서, 지방족 폴리아미드는 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰% 또는 적어도 99.9 몰%의 반복 단위(RPA)를 가진다. 반복 단위(RPA)는 하기 식 -[-Ma-Mb-]-으로 나타내어진다:
[식(1)]
식 중 R1 및 R2는, 각 경우에, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카복시산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 또는 알칼리 토금속 설포네이트, 알킬 설포네이트, 알칼리 또는 알칼리 토금속 포스포네이트, 알킬 포스포네이트, 아민 및 4차 암모늄으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고; i 및 j는, 각 경우에, 0 내지 2의 정수로부터 독립적으로 선택되고; n은 4 내지 12, 4 내지 10 또는 6 내지 10의 정수이고; m은 6 내지 18, 또는 6 내지 14 또는 6 내지 12의 정수이다. 명백하게 하기 위해, 식(1)에서, 각 -(CR1 i)- 및 각 -(CR2 j)-의 탄소 원자는, 그에 결합된 2-i개 및 2-j개의 수소 원자들을 각각 가진다. 일례로, n 단위 -(CR1 i)- 중 하나에서 i = 1이면, 일 구현예에서, -(CR1 i)n은 -(CHR1)-(CR1 i)n-1-로 나타내어진다. 본원에서 기타 다른 화학 구조에 대해 유사한 기재가 사용된다. 추가로, 본원에 사용된 바와 같이, 점선 결합(----)은, 반복 단위(RPA)와 동일 또는 상이한 다른 반복 단위의 원자에 대한 결합을 나타낸다. 일부 구현예에서, 각 i는 0, 각 j는 0, 또는 각 i 및 각 j는 0이다. 추가로 또는 대안적으로, n은 6일 수 있고 m은 10일 수 있거나, n은 10일 수 있고 m은 10일 수 있다. 일부 구현예에서, 지방족 폴리아미드는 폴리아미드 6,10("PA6,10") 또는 폴리아미드 10,10("PA10,10")이다.
지방족 폴리아미드 중합체는, 그램당 0.7 데시리터("dL/g") 내지 1.4 dL/g의 고유 점성도를 가질 수 있다.
폴리아미드 조성물
지방족 폴리아미드 조성물은 지방족 폴리아미드 중합체, 유리 섬유, 및 선택적으로, 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 선택된 유리 섬유를 포함하는 폴리아미드 조성물은, 낮은 유전 상수의 유리 섬유를 포함하는 상응하는 지방족 폴리아미드 조성물에 비하여, 실질적으로 유사한 유전 성능 및 유의하게 개선된 기계적 성능을 가지는 것임이 놀랍게 발견되었다.
일부 구현예에서, 지방족 폴리아미드 조성물은 복수의 구별되는 지방족 폴리아미드 중합체들을 포함하며, 각각의 지방족 폴리아미드 중합체는 상기 기재한 바와 같은 특성을 가진다. 일부 구현예에서, 지방족 폴리아미드 조성물 중의 각 중합체는 지방족 폴리아미드 중합체이다. 지방족 폴리아미드 조성물이 하나 또는 복수의 지방족 폴리아미드를 포함하는지의 여부와 무관하게, 일부 구현예에서, 지방족 폴리아미드 조성물 중의 지방족 폴리아미드 중합체의 총 농도는, 지방족 폴리아미드 조성물의 총 중량에 대하여 40 중량% 내지 70 중량%, 50 중량% 내지 60 중량%, 또는 55 중량% 내지 65 중량%이다.
일부 구현예에서, 지방족 폴리아미드 조성물은 방향족 중합체 및 시클로지방족 중합체를 갖지 않는다. 본원에 사용된 바와 같이, 방향족 중합체는 중합체 중 반복 단위의 총 수에 대하여 적어도 5 몰%, 적어도 10 몰%, 적어도 15 몰% 또는 적어도 20 몰%의, 방향족 모이어티를 가지는 반복 단위를 포함한다. 유사하게, 본원에 사용된 바와 같이, 시클로방향족 중합체는 중합체 중 반복 단위의 총 수에 대하여 적어도 10 몰%, 적어도 15 몰% 또는 적어도 20 몰%의, 시클로방향족 모이어티를 가지는 반복 단위를 포함한다. 일반적으로, 반복 단위 방향족 중합체의 공액 전자 구조 때문에, 중합체는 지방족 폴리아미드 중합체들에 비하여 감소된 유전 성능 (높은 유전 상수)을 가진다. 시클로지방족 폴리아미드에 관하여서는, 이들 물질이 통상 무정형이며, 따라서 식 1로 나타내어지는 지방족 폴리아미드에 비해 더 낮은 기계적 성능을 초래한다. 방향족 및 시클로지방족 중합체를 갖지 않는 지방족 폴리아미드 조성물은, 지방족 폴리아미드 조성물의 총 중량에 대하여 15 중량% 미만, 10 중량 미만, 5 중량% 미만, 2 중량% 미만, 1 중량% 미만, 또는 0.5중량% 미만의 방향족 중합체 및 시클로지방족 중합체의 총 농도를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물을 지칭한다.
지방족 폴리아미드 조성물은, 적어도 75 GPa, 적어도 80 GPa 또는 적어도 85 GPa의 인장 모듈러스를 가지는 유리 섬유를 포함한다. 추가로, 유리 섬유는 100 GPa 이하 또는 95 GPa 이하의 인장 모듈러스를 가진다. 추가로, 지방족 폴리아미드 조성물은 1 MHz 내지 10 GHz의 주파수, 또는 1 MHz, 2.4 MHz 또는 5 GHz 주파수에서 5.1 내지 5.5, 또는 5.2 내지 5.4의 유전 상수를 가지는 유리 섬유를 포함한다. 유리 섬유의 인장 모듈러스는, ASTM D2343에 따라 측정할 수 있다. 유리 섬유의 유전 상수는 ASTM D150(1.0 MHz) 및 ASTM D2520(2.4 GHz)에 따라 측정할 수 있다.
지방족 중합체 조성물 중 유리 섬유의 농도는, 지방족 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량% 또는 적어도 40 중량%이다. 추가로, 지방족 중합체 조성물 중 유리 섬유의 농도는, 지방족 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하 또는 45 중량% 이하이다. 일부 구현예에서, 유리 섬유는 둥근 유리 섬유이다. 둥근 유리 섬유는 원형의 단면을 가진다. 일반적으로, 유리 섬유의 평균 직경은 3 마이크로미터("μm") 내지 30 μm 또는 5 μm 내지 12 μm이다.
지방족 폴리아미드 조성물은 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 하나 이상의 첨가제는 UV 흡수제; 비제한적으로 탈크, 운모, 규회석 및 카올린을 포함하는 미네랄 충전제; 광 및 열 안정화제; 항산화제; 윤활제; 가공 조제; 가소화제; 유동 개질제; 난연제; 비제한적으로 TiO2, 카본블랙, 황화아연, 황산바륨, 산화아연 및 산화철을 포함하는 안료, 염료 및 착색제; 정전기 방지제; 증량제; 및 금속 불활성화제를 포함한다. 지방족 중합체 조성물에 존재시, 하나 이상의 첨가제의 총 농도는 지방족 폴리아미드 조성물의 총 중량에 대하여 10 중량% 미만, 5 중량% 미만 또는 2 중량% 미만이다. 일부 구현예에서, 안료, 염료 또는 착색제의 총 농도는 0.5 중량% 내지 또는 1 중량% 내지 5 중량%이다.
지방족 폴리아미드 조성물은, 1 MHz에서 4.0 미만, 3.9 미만, 3.8 미만, 3.75 미만, 3.7 미만, 또는 3.6 미만의 유전 상수를 가질 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 지방족 폴리아미드 조성물은, 2.4 GHz에서 3.8 미만, 3.75 미만, 3.7 미만, 3.65 미만, 3.6 미만, 3.55 미만, 3.5 미만 또는 3.45 미만의 유전 상수를 가질 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 지방족 폴리아미드 조성물은, 적어도 10 GPa, 적어도 11 GPa, 적어도 12 GPa, 적어도 13 GPa, 적어도 14 GPa, 적어도 15 GPa, 적어도 16 GPa, 적어도 17 GPa, 적어도 18 GPa, 적어도 19 GPa 또는 적어도 20 GPa의 인장 모듈러스를 가질 수 있다. 지방족 폴리아미드 조성물의 유전 상수 및 인장 모듈러스는 실시예에 기재한 바와 같이 측정할 수 있다.
이동 전자 기기 부품
본원에 기재된 지방족 폴리아미드 조성물은 이동 전자 기기 부품에 유리하게 혼입될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "이동 전자 기기"는, 편리하게 운반되고 다양한 위치에서 사용하고자 하는 전자 기기를 지칭한다. 이동 전자 기기는, 비제한적으로, 이동 전화, 개인 디지털 보조기("PDA"), 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 착용가능 컴퓨팅 기기(일례로, 스마트 시계, 스마트 안경 등), 카메라, 휴대용 오디오 플레이어, 휴대용 라디오, 위성항법시스템 수신기, 및 휴대용 게임 콘솔을 포함할 수 있다.
본원에서 관심 있는 이동 전자 기기는, 라디오 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 적어도 하나의 라디오 안테나를 포함한다. 라디오 신호를 전송하기 위해, 이동 전자 기기는 데이터를 라디오 신호로 전환하고 안테나를 통해 라디오 신호를 전송한다. 라디오 신호를 수신하기 위해, 이동 전자 기기는 안테나를 통해 라디오 신호를 수신하고, 라디오 신호를 데이터로 디코딩한다. 일 구현예에서, 라디오 안테나는 WiFi 안테나일 수 있다. 일부 구현예에서, WiFi 안테나는 2.4 GHz 또는 5.0 GHz 주파수를 가지는 라디오 신호를 전송 또는 수신한다. 다른 구현예에서, 라디오 안테나는, 비제한적으로 근거리 통신("NFC") 안테나를 포함하는 라디오 주파수 인식 ("RFID") 안테나일 수 있다. 일부 구현예에서, RFID 안테나는 125 kHz 내지 134 kHz, 13.56 MHz 또는 856 MHz 내지 960 MHz의 주파수를 갖는 라디오 신호를 전송 또는 수신한다.
일부 구현예에서, 이동 전자 기기의 적어도 일부는 이동 전자 기기의 외부환경에 노출될 수 있다(일례로, 부품의 적어도 일부가 이동 전자 기기의 외부 환경과 접촉함). 일례로, 기기 부품의 적어도 일부는, 이동 전자 기기 외부 하우징의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 그러한 일부 구현예에서, 기기 부품은 이동 전자 기기 주위를 둘러싼 완전 또는 부분 "프레임", 격자 작업 형태의 빔, 또는 그들의 조합일 수 있다. 다른 예로서, 기기 부품의 적어도 일부는, 입력 기기의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 그러한 일부 구현예에서, 전자 기기의 버튼은 기기 부품을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 기기 부품은, 전자 기기에 의해 완전히 둘러싸일 수 있다(일례로, 이동 전자 기기 외부의 관측점으로부터 기기 부품이 보이지 않음).
일부 구현예에서, 이동 전자 기기 부품은 안테나 하우징이다. 그러한 일부 구현예에서, 라디오 안테나의 적어도 일부는 지방족 폴리아미드 조성물 상에 배치된다. 추가로 또는 대안적으로, 라디오 안테나의 적어도 일부는 지방족 폴리아미드 조성물로부터 50 cm 이하, 30 cm 이하, 15 cm 이하, 10 cm 이하, 5 cm 이하, 1 cm 이하, 10 mm 이하, 5 mm 이하, 1 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하만큼 벗어날 수 있다. 일부 구현예에서, 기기 부품은, 비제한적으로 그 자체 및 이동 전자 기기의 다른 부품간의 스냅 핏 커넥터를 포함한 탑재 구멍 또는 기타 다른 고정 기기를 가지는 탑재 부품일 수 있고, 이는 비제한적으로 회로 판, 마이크로폰, 스피커, 디스플레이, 배터리, 커버, 하우징, 전기 또는 전자 커넥터, 힌지, 라디오 안테나, 스위치 또는 스위치패드를 포함한다. 일부 구현예에서, 이동 전자 기기는 입력 기기의 적어도 일부일 수 있다.
이동 전자 기기의 기기 부품은, 당업계에 잘 공지된 방법을 사용하여 제작될 수 있다. 일례로, 이동 전자 기기 부품은, 비제한적으로 사출 성형, 블로우 성형, 또는 압출 성형을 포함한 방법에 의해 제작될 수 있다. 일부 구현예에서, 폴리아미드 조성물은 비제한적으로 사출 성형을 포함하는 당업계에 공지된 방법에 의해 펠릿(예로서, 두 말단간에 실질적으로 원통체를 가짐)으로 형성될 수 있다. 그러한 일부 구현예에서, 이동 전자 기기 부품은 펠릿으로부터 제작될 수 있다.
일부 구현예에서, 이동 전자 기기 부품은 당업계에 잘 공지된 방법에 의해 금속으로 코팅될 수 있고, 이는 비제한적으로 진공 증착(증착될 금속을 가열하는 각종 방법을 포함함), 무전해 도금, 전해도금, 화학 증기 증착, 금속 스퍼터링 및 전자 빔 증착을 포함한다. 금속은 어떤 특수 처리 없이도 기기 부품에 잘 접착될 수 있으나, 일부 구현예에서, 접착을 개선하기 위해 당업계에 잘 공지된 방법을 사용할 수 있다. 그러한 방법은, 비제한적으로, 합성 수지 표면을 거칠게 하기 위한 마찰, 접착 촉진제의 첨가, 화학 에칭, 플라즈마 및/또는 복사(일례로, 레이저 또는 UV 복사)에의 노출에 의한 표면의 관능화, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 또한, 일부 구현예에서, 금속 코팅 방법은, 이동 전자 기기 부품을 산 욕조(acid bath)에 함침하는 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다. 폴리아미드 조성물을 포함하는 기기 부품 상에 하나 초과의 금속 또는 금속 합금을 도금할 수 있다. 일례로, 양호한 접착으로 인하여, 하나의 금속 또는 합금을 합성 수지 표면 상에 직접 도금할 수 있고, 높은 강도 및/또는 단단함을 가지므로, 앞서의 도금 상부 상에 다른 금속 또는 합금을 도금할 수 있다. 유용한 코팅 금속 및 합금은, 비제한적으로, 구리, 니켈, 철-니켈, 코발트, 코발트-니켈, 및 크롬, 및 구별되는 층 내의 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 이동 전자 기기 부품의 표면은 금속으로 완전히 또는 부분적으로 코팅될 수 있다. 일부 구현예에서, 기기 부품의 표면적의 약 50% 초과 또는 약 100%가 금속으로 코팅될 수 있다. 기기 부품의 상이한 영역에서, 금속층의 두께 및/또는 개수, 및/또는 금속층의 조성물은 가변일 수 있다. 금속은, 이동 전자 기기 부품의 특정 섹션 내의 하나 이상의 특성을 효율적으로 개선하기 위해 패턴상으로 코팅될 수 있다.
본원에 참고로 포함된 어떠한 특허, 특허 출원, 및 간행물의 개시내용이, 용어를 불분명하게 할 정도로 본 출원의 기재와 충돌되는 경우에는, 본원의 기재가 우선하는 것이다.
실시예
본 실시예는 유리 충전된 폴리아미드 조성물의 유전 성능 및 기계적 성능을 입증한다.
유전 및 기계적 성능을 입증하기 위해, 13개의 샘플을 형성하였다. 샘플 6, 11 및 13은 반대 실시예이다. 각 샘플을 형성하기 위해, 2축 압출을 사용하여 잘라진 둥근 유리 섬유와 함께 PA6,10을 배합하였다. 일부 샘플은 또한 착색제로서 5 중량%의 황화아연을 포함하였다. 사용된 유리 섬유의 특성이 표 1에 개시되어 있다. 유리 섬유 I 내지 III은 선택된 유리 섬유, 유리 섬유 IV는 낮은 유전 유리 섬유이고, 유리 섬유 V는 표준 유리 섬유이다. 유리 섬유의 인장 모듈러스는 ASTM D2343에 따라 측정하였다. 유리 섬유의 유전 상수는 ASTM D150(1.0 MHz) 및 ASTM D2520(2.4 Ghz)에 따라 측정하였다.
| 유리 섬유("GF") 유형 | ε(1 MHz) | E(GPa) |
| I | 5.3 | 86 |
| II | 5.3 | 86 |
| III | 5.3 | 87 |
| IV | 4.5 | 60 |
| V | 6.0 내지 7.0 | 70 내지 80 |
ASTM D150 및 ASTM D2520 각각에 따라 ε(1.0 MHz) 또는 ε(2.4 GHz)을 측정함으로써 샘플의 유전 성능을 시험하였다. ε(1.0 MHz)의 측정은, 2 인치 직경 × 1/8 인치 두께의 크기를 가지는 사출 성형된 디스크 상에서 실시하였다. ε(2.4 GHz)의 측정은, 2 인치 × 3 인치 × 1/8 인치의 크기를 가지는 사출 성형된 플라크 상에서 실시하였다. 샘플의 기계적 특성은 하기와 같이 시험하였다. 인장 모듈러스, 인장 강도 및 인장 신율은, 1 mm/분 시험 속도 및 사출 성형된 ISO 인장 바(bar)를 사용하여 ISO 527-2에 따라 시험하였다. 충격 강도는, 사출 성형된 ISO 인장 바를 사용하여 ISO 180에 따라 각각 노치드-이조드 및 비(非)-노치드 이조드 충격 시험을 사용하여 측정하였다.
각 샘플에 대한 샘플 변수는, 유전 및 기계적 성능 시험의 결과와 더불어 하기 표 2 및 3에 나타내어져 있다(샘플 6, 11 및 13은 반대 실시예). 표 2 및 3에서, 유전 정접(dissipation factor)은, 주어진 라디오 주파수에서 비가역적으로 손실된 에너지의 양을 반영한다.
| 샘플 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 지방족 폴리아미드 | PA610 | PA610 | PA610 | PA610 | PA610 | PA610 | |
| 유리 유형 | I | III | I | II | III | IV | |
| 유리 농도(중량%) | 35 | 35 | 40 | 40 | 40 | 45 | |
| ZnS 착색제? | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | 예 | |
| 인장 모듈러스 [GPa] | 값 | 11.3 | 12.4 | 13.1 | 13.7 | 13.8 | 12.6 |
| 표준 편차 | 0.1 | 0.138 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | |
| 인장 강도[Mpa] | 값 | 183 | 200 | 195 | 193 | 212 | 179 |
| 표준 편차 | 0.6 | 0.3 | 1.0 | 0.4 | 0.4 | 1.5 | |
| 인장 신율[%] | 값 | 5.2 | 5.2 | 4.9 | 4.8 | 5.0 | 3.7 |
| 표준 편차 | 0.2 | 0.12 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | |
| N-이조드[kJ/m^2] | 값 | 17.2 | 19.8 | 18.8 | 18.1 | 20.8 | 19.3 |
| 표준 편차 | 1.1 | 0.486 | 0.8 | 0.6 | 1.3 | 1.9 | |
| 비-이조드[kJ/m^2] | 값 | 90 | 103 | 97 | 94 | 108 | 84 |
| 표준 편차 | 1 | 6.02 | 5 | 4 | 5 | 1 | |
| 유전 상수(1 MHz) | 값 | 3.73 | 3.65 | 3.72 | 3.81 | 3.64 | 3.70 |
| 오차 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | |
| 유전 상수(2.4 GHz) | 값 | - | - | 3.46 | 3.56 | 3.42 | 3.41 |
| 오차 | - | - | 0.03 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | |
| 유전 정접(1 MHz) | 값 | 0.0166 | 0.0153 | 0.0157 | 0.0143 | 0.0141 | 0.0137 |
| 오차 | 0.0008 | 0.0008 | 0.0008 | 0.0007 | 0.0007 | 0.0007 | |
| 유전 정접(2.4 GHz) | 값 | - | - | 0.0112 | 0.0101 | 0.0106 | 0.0092 |
| 오차 | - | - | 0.0006 | 0.0005 | 0.0005 | 0.0005 | |
| 샘플 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
| 지방족 폴리아미드 | PA610 | PA610 | PA610 | PA610 | PA610 | PA610 | PA610 | |
| 유리 유형 | I | III | I | II | IV | III | V | |
| 유리 농도(중량%) | 45 | 45 | 50 | 50 | 55 | 55 | 55 | |
| ZnS 착색제? | 예 | 예 | 예 | 예 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | |
| 인장 모듈러스 [GPa] | 값 | 15.2 | 16.2 | 17.1 | 17.7 | 15.4 | 19.6 | 17.7 |
| 표준 편차 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 0.2 | 0.4 | 0.3 | |
| 인장 강도[Mpa] | 값 | 207 | 223 | 204 | 205 | 213 | 249 | 201 |
| 표준 편차 | 0.4 | 1.2 | 0.8 | 0.7 | 1.0 | 1.2 | 1.5 | |
| 인장 신율[%] | 값 | 4.2 | 4.1 | 3.6 | 4.0 | 3.5 | 3.6 | 2.5 |
| 표준 편차 | 0.1 | 0.3 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | |
| N-이조드[kJ/m^2] | 값 | 18.9 | 21.3 | 17.2 | 18.3 | 20.8 | 21.5 | 17.0 |
| 표준 편차 | 0.5 | 0.6 | 0.3 | 1.0 | 0.4 | 0.3 | 0.4 | |
| 비-이조드[kJ/m^2] | 값 | 94 | 103 | 84 | 87 | 96 | 115 | 70 |
| 표준 편차 | 6 | 6 | 1 | 4 | 4 | 5 | 4 | |
| 유전 상수 (1 MHz) |
값 | 3.78 | 3.75 | 3.95 | 3.99 | 3.75 | 3.80 | 4.17 |
| 오차 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | |
| 유전 상수 (2.4 GHz) |
값 | - | - | - | - | - | - | - |
| 오차 | - | - | - | - | - | - | - | |
| 유전 정접 (1 MHz) |
값 | 0.0150 | 0.0136 | 0.0156 | 0.0130 | 0.0130 | 0.0132 | 0.0140 |
| 오차 | 0.0007 | 0.0007 | 0.0008 | 0.0006 | 0.0007 | 0.0007 | 0.0007 | |
| 유전 정접 (2.4 GHz) |
값 | - | - | - | - | - | - | - |
| 오차 | - | - | - | - | - | - | - | |
표 3에 있어서, GF II를 포함하는 샘플은 GF IV를 포함하는 샘플과 실질적으로 유사한 유전 성능을 가지고, 동시에, GF IV 및 GF V를 포함하는 샘플들에 비해, 유의하게 개선된 기계적 성능을 가졌다. 나아가, GF II를 포함하는 샘플은 GF IV를 포함하는 샘플과 실질적으로 유사한 유전 성능을 유지하였으나, GF V를 포함하는 샘플에 비해, 개선된 인장 모듈러스, 인장 강도, 인장 신율, 및 충격 성능을 가졌다. 일례로, 샘플 11에 대한 샘플 12 및 샘플 11의 1 GHz에서의 유전 상수의 차이(
)는 1.4%였다. 또한, 샘플 13에 대한 샘플 12 및 샘플 13의 1 GHz 에서의 유전 상수의 상대적 차이(
)는 -8.8%였고, 이는 유의하게 개선된 유전 성능(낮은 유전 상수)을 나타낸다. 본원에 사용된 바와 같이, εs(ω)는 주파수 ω에서의 샘플 S의 유전 상수이다. 기계적 성능에 관하여, 샘플 11(GF IV) 및 샘플 13(GF V)에 대한 샘플 12(GF II)의 인장 모듈러스의 상대적 증가는 각각 27% 및 11%였다. 유사하게, 샘플 11 및 샘플 13에 대한 샘플 12의 인장 강도의 상대적 증가는 각각 17% 및 24%였다.
표 2에 있어서, GF I 내지 III을 포함하는 샘플들은 GF IV를 포함하는 샘플에 비해, 유의하게 개선된 기계적 성능을 가졌고, 동시에 실질적으로 유사 또는 개선된 유전 성능을 가졌다. 일례로, 샘플 6(GF IV)에 대한 샘플 3 내지 5(GF I 내지 III)의 인장 모듈러스의 상대적 증가는 4.0% 내지 9.5% 증가였다. 유사하게, 샘플 6에 대한 샘플 3 내지 5의 인장 강도의 상대적 증가는 7.8% 내지 18%였다. 또한, 샘플 6에 대한 샘플 3 내지 5와 샘플 6 간의 1 MHz에서의 유전 상수의 상대적 차이는 -1.4% 내지 3%였고, 샘플 5는 개선된 유전 성능을 가졌다. 유사하게, 샘플 6에 대한 샘플 3 내지 5와 샘플 6 간의 2.4 GHz에서의 유전 상수의 상대적 차이는 0.29% 내지 4.4%였다.
Claims (15)
- 지방족 폴리아미드 중합체, 및
지방족 폴리아미드 조성물의 총 중량에 대해 약 30 중량% 내지 약 60 중량%의 유리 섬유를 포함하며,
상기 유리 섬유는
1 MHz에서 5.1 내지 5.5, 바람직하게 5.2 내지 5.4의 유전 상수, 및
75 GPa 내지 100 GPa의 인장 모듈러스
를 포함하는 것인 지방족 폴리아미드 조성물. - 제1항에 있어서, 35 중량% 내지 45 중량%, 바람직하게 40 중량% 내지 45 중량%의 유리 섬유를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 섬유는 80 GPa 내지 95 GPa, 바람직하게 85 GPa 내지 95 GPa의 인장 모듈러스를 가지는 것인 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방족 중합체 조성물은 1 MHz에서 4.0 미만, 바람직하게 3.9 미만, 보다 바람직하게 3.8 미만, 보다 바람직하게 3.75 미만, 보다 바람직하게 3.7 미만, 가장 바람직하게 3.6 미만의 유전 상수를 가지는 것인 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방족 중합체 조성물은 2.4 GHz에서 3.8 미만, 바람직하게 3.75 미만, 보다 바람직하게 3.7 미만, 보다 바람직하게 3.65 미만, 보다 바람직하게 3.6 미만, 보다 바람직하게 3.55 미만, 보다 바람직하게 3.5 미만, 가장 바람직하게 3.45 미만의 유전 상수를 가지는 것인 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방족 폴리아미드 조성물은 적어도 10 GPa, 바람직하게 적어도 11 GPa, 가장 바람직하게 적어도 13 GPa의 인장 모듈러스를 가지는 것인 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 지방족 폴리아미드 조성물의 총 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 5 중량%의, TiO2, 카본블랙, 황화아연, 황산바륨, 산화아연, 산화철, 및 이들 중 하나 이상의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 안료, 염료 또는 착색제를 추가로 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 40 중량% 내지 70 중량%, 바람직하게 50 중량% 내지 60 중량%, 가장 바람직하게 55 중량% 내지 65 중량%의 지방족 폴리아미드를 포함하는 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방족 폴리아미드 조성물 중 각 중합체는 구별되는 지방족 폴리아미드 중합체인 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방족 폴리아미드 조성물은 방향족 중합체 및 시클로지방족 중합체를 갖지 않는 것인 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방족 폴리아미드 중합체는 0.7 dL/g 내지 1.4 dL/g의 고유 점성도를 가지는 것인 지방족 폴리아미드 조성물.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 지방족 폴리아미드 조성물 및 라디오 안테나를 포함하는 이동 전자 기기 부품.
- 제12항에 있어서, 상기 라디오 안테나는 WiFi 안테나 또는 RFID 안테나인 이동 전자 기기 부품.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 이동 전자 기기 부품은 안테나 하우징인 이동 전자 기기 부품.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 이동 전자 기기는 이동 전화, 개인 디지털 보조기, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 착용가능 컴퓨팅 기기, 카메라, 휴대용 오디오 플레이어, 휴대용 라디오, 위성항법시스템 수신기, 및 휴대용 게임 콘솔로 구성되는 군으로부터 선택되는 것인 이동 전자 기기.
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