KR20210031718A - 중합체 성분 및 금속 코팅을 포함하는 물품/부품 - Google Patents

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KR20210031718A
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비제이 고팔라크리쉬난
이마니 비. 존스
모하마드 자말 엘-히브리
케샤브 에스. 과탐
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솔베이 스페셜티 폴리머즈 유에스에이, 엘.엘.씨.
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Abstract

본 발명은 물품 또는 부품으로서, - a) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK), 및 b) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰) 중합체(PAES)를 포함하는 중합체 성분을 포함하는 조성물(C)의 제1 층(1)으로서, 조성물(C)은 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 추가로 포함하고, ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도　290℃인, 조성물(C)의 제1 층(1), 및 - 두께가 적어도 20 μm, 바람직하게는 적어도 30 μm인 금속의 적어도 하나의 코팅(2)을 포함하는 물품 또는 부품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 금속화에 의해 이러한 물품/부품을 제조하기 위한 공정, 및 전기 및 전자 용품, 모바일 전자장치, 스마트 디바이스 및 웨어러블(wearable), 및 스마트 폰에서의 그러한 물품 및 부품의 용도에 관한 것이다.

Description

중합체 성분 및 금속 코팅을 포함하는 물품/부품
관련 출원
본 출원은 2018년 7월 13일에 출원된 미국 가출원 번호 62/697,570 및 2018년 8월 17일에 출원된 유럽 특허 출원 번호 18189544.2에 대한 우선권을 주장하며, 이들 출원 각각의 전체 내용은 모든 목적을 위하여 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 물품 또는 부품으로서,
- a) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK), 및 b) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰) 중합체(PAES)를 포함하는 중합체 성분을 포함하는 조성물(C)의 제1 층(1)으로서, 조성물(C)은 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 추가로 포함하고, ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도 290℃인, 조성물(C)의 제1 층(1), 및
- 두께가 적어도 30 μm, 바람직하게는 적어도 40 μm인 금속의 적어도 하나의 코팅(2)
을 포함하는 물품 또는 부품에 관한 것이다.
본 발명은 또한 금속화에 의해 이러한 물품/부품을 제조하기 위한 공정, 및 전기 및 전자 용품, 모바일 전자장치, 스마트 디바이스 및 웨어러블(wearable), 및 스마트 폰에서의 그러한 물품 및 부품의 용도에 관한 것이다.
미관 층(aesthetic layer)과 같은 간단한 작업부터 전자 디바이스와 같은 더 복잡한 용품에 이르기까지 다양한 산업 부문에서의 금속 코팅 생성에 대한 높은 수요가 있다. 불리한 환경에 맞서 보호하기 위해, 성능 및 내구성을 향상시키기 위해, 그러나 또한 미적인 이유를 위해, 다양한 유형의 코팅이 부품 상에 빈번하게 적용된다. 표면 상에 금속 코팅을 제조하는 것을 고려하는 경우, 산업 용품에 대해 용사(thermal spray) 방법이 널리 사용된다. 그러한 공정에서는, 통상적으로 분말 또는 와이어 형태의 공급원료 금속을 융점까지 가열하고, 작업 표면을 향해 개별 소적(droplet)으로 추진시킨다. 용융 공정에 필요한 에너지는 대체로 가연성 가스 또는 전기 아크에 의해 생성된다. 입자가 기재(substrate) 상에 충돌함에 따라, 이들은 부딪치고(변형되고) 고화된다.
물리 증착(PVD)은 이용가능한 금속화 방법들 중 하나이다. 고온 PVD는, 예를 들어 특유의 기하학적 형상을 갖는 물품 또는 부품을 차폐하는 비용 효과적인 방법이다. PVD 금속화 공정은 또한 고처리량 및 상당한 두께의 금속 코팅의 이점을 제공한다.
가공처리/형상화의 비용 및 용이성으로 인해, 중합체 재료가 널리 사용된다. 그러나, 이들은 특정 산업에 있어서 몇 가지 약점, 예를 들어 부식, 팽창, 휨(warpage), 다공성 및 특정 유체에 대한 민감성을 제시한다. 중합체 물품/부품의 표면에 금속 코팅 또는 층을 적용하는 것은 중합체와 금속을 조합함으로써 획득되는 바람직한 특성으로 인해 상업적으로 상당히 중요하다.
몇몇 종래 기술 문헌은 이들 물품을 획득하기 위한 중합체-금속 하이브리드 물품 및 방법을 기술한다.
US 9,909,207은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 또는 폴리에테르 케톤 케톤(PEKK)과 같은 비금속 기재 및 복합 기재 상에의 알루미늄의 침착에 대한 공정을 기재하는데, 여기서 비금속 기재 및 복합 기재는 서로 반대편에 있는 제1 면과 제2 면을 갖는다. 기재의 제1 면이 제1 전기 그리드를 대향하도록 하여, 기재를 코팅의 이온 및 증기의 스트림 중으로 삽입한다. 기재는 제1 전기 그리드와 동일한 전위에 있고, 프라이머 코팅을 제1 면 상에 침착시킨다. 다음으로, 기재가 제1 그리드와 대비하여 음전위에 있도록 하여, 프라이머 코팅된 제1 면을 이온 스트림 내로 삽입함으로써 원하는 두께로 코팅한다. 이어서, 기재를 회전시키는데, 이에 따라, 코팅을 원하는 두께로 침착시키기에 효과적인 시간 동안 기재가 제1 그리드와 대비하여 음전위에 있도록 하여 제2 면이 제1 그리드와 대향하고 있게 된다.
US 2012/0237789는 기재를 한정하는 중합체 재료 및 상기 중합체 재료의 표면의 적어도 일부를 커버하는 금속 재료를 포함하는 금속-클래딩된(metal-clad) 중합체 물품에 관한 것으로, 상기 금속 재료는 미세구조를 가지며, 10 내지 500 마이크로미터의 두께를 제시한다. 이 물품은 상기 중합체 재료와 상기 금속 재료 사이에 중간층을 포함할 수 있다. 중합체 재료는 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 열가소성 중합체, 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리-에테르-에테르-케톤, 폴리-아릴-에테르-케톤, 폴리 에테르 케톤, 폴리-에테르-케톤-케톤, 광물 충전된 폴리아미드 수지 복합재, 폴리프탈아미드, 폴리프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리이미드, 네오프렌, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리우레탄, 부타디엔-스티렌 공중합체, 염소화 중합체, 폴리비닐 클로라이드, 플루오린화 중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 액정 중합체, p-하이드록시벤조산을 기반으로 하는 부분 결정질 방향족 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 이들의 공중합체 및 이들의 블렌드일 수 있다.
US 6,074,740은 다상 중합체 혼합물 및 중합체 혼합물에 접착된 금속 코트를 기반으로 하는 금속화된 플라스틱 부품에 관한 것으로, 다상 중합체 혼합물은 융점이 100℃ 초과인 열가소성 중합체 A 및 중합체 혼합물에 대한 금속 코트의 접착력을 촉진시키는 중합체 충전제 B를 포함하며, 중합체 충전제는 폴리아릴렌 설파이드, 산화된 폴리아릴렌 설파이드, 폴리이미드, 방향족 폴리에스테르 및 폴리에테르 케톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이다.
PVD 공정과 관련된 기본적인 제한사항 중 하나는 PVD 공정에 사용되는 온도, 일반적으로 250℃ 초과를 견딜 수 있는 이용가능한 중합체 재료의 부족이다.
폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK)는 분해를 겪지 않고서 PVD 공정의 지속시간 동안 고온에 노출될 수 있는 중합체의 부류이다. 그러나, 본 출원인은 PAEK 중합체가 성형 부품의 치수 안정성에 영향을 미치는 휨과 같은 다른 가공처리 문제를 겪을 수 있다는 것을 인식하였다.
따라서, 기계적 특성 및 미적 특성의 개선된 세트를 가지면서, 특히 개선된 치수를 가지면서 금속-코팅된 중합체 물품/부품의 제조를 가능하게 만드는 고온 금속화 공정에 사용되는 중합체 부품 재료에 대한 필요성이 있다.
본 발명의 일 양태는, 물품 또는 부품으로서,
- a) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK), 및
b) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰) 중합체(PAES)
를 포함하는 중합체 성분을 포함하는 조성물(C)의 제1 층(1)으로서,
조성물(C)은 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 추가로 포함하고, ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도 290℃인, 조성물(C)의 제1 층(1), 및
- 두께가 적어도 20 μm, 바람직하게는 적어도 30 μm, 더 바람직하게는 적어도 40 μm인 금속의 적어도 하나의 코팅(2)
을 포함하는 물품 또는 부품에 관한 것이다.
본 출원인은 PAES 중합체와 PAEK 중합체의 조합이 고온, 예를 들어 250℃보다 높은 온도를 사용하는 공정, 예를 들어 PVD에 의해 금속화하고자 하는 물품 또는 부품의 베이스로서 유리하다는 것을 알아내었다.
본 발명의 또 다른 양태는, 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK) 및 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰) 중합체(PAES)를 포함하는 중합체 성분을 포함하는 조성물(C)의 제1 층을 포함하는 물품/부품을 금속화함으로써 본 발명의 물품/부품을 제조하기 위한 공정이며, 여기서 조성물(C)은 ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도 290℃이다. 금속화는 열 증발 장비를 사용하여 고진공 환경에서 물리 증착(PVD)에 의해 수행될 수 있다. 물품/부품은
- 금속 침착 전에 화학 용액을 사용하여 에칭될 수 있고/있거나,
- 금속 침착 전이나 후에 폴리싱될 수 있고/있거나,
- 금속 침착 전이나 후에 착색될 수 있고/있거나,
- 금속 침착 후에 양극산화될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는, 전기 및 전자 용품, 모바일 전자장치, 스마트 디바이스 및 웨어러블, 및 스마트 폰을 위한 본 발명의 물품/부품의 용도이다.
본 발명은, 물품 또는 부품으로서,
- a) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK),
b) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰) 중합체(PAES)
를 포함하는 중합체 성분을 포함하는 조성물(C)의 제1 층(1)으로서,
조성물(C)은 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 추가로 포함하고, ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도 290℃인, 조성물(C)의 제1 층(1), 및
- 두께가 적어도 20 μm, 바람직하게는 적어도 30 μm, 더 바람직하게는 적어도 40 μm인 금속의 적어도 하나의 코팅(2)
을 포함하는 물품 또는 부품에 관한 것이다.
본 출원의 이점은 금속화 공정, 예컨대 PVD에 사용되는 고온, 예를 들어 250℃보다 높은 온도를 견딜 수 있고, 개선된 치수 안정성을 갖는 금속화된 물품 또는 부품의 제조를 가능하게 만드는, 본 명세서에서 조성물(C)로도 불리는 물질의 조성을 확인하였다는 것이다.
상기 조성물은 a) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK), 및 b) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰) 중합체(PAES)를 포함하고, ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도 290℃인 것이다.
본 발명은 실제로, 금속화된 물품 또는 부품의 제1 층을 구축하기 위하여, 조성물(C)의 주 요소로서 적어도 하나의 PAES와 적어도 하나의 PAEK의 중합체 조합을 기반으로 한다. 이러한 조성물은 ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같이, 적어도 290℃의 높은 용융 온도(Tm), 예를 들어 적어도 300℃ 또는 적어도 310℃를 제시한다.
조성물(C)
본 발명의 조성물(C)은 금속의 층으로 금속화하려는, 물품 또는 부품의 제1 층(1)을 구성한다. 조성물(C)은 a) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK), 및 b) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰) 중합체(PAES)를 포함하고, ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도 290℃인 것이다. 조성물(C)은 또한 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 포함한다.
제1 층(1)의 두께는 100 μm 내지 5 cm, 예를 들어 500 μm 내지 3 cm 또는 1 mm 내지 1 cm의 범위일 수 있다.
조성물(C)은 중합체 성분 및 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 포함하고, 또한 적어도 또 다른 성분을 포함할 수 있다. 조성물(C)은 또한 몇몇 추가의 성분, 예를 들어 유리 섬유 및 첨가제(들)를 포함할 수 있다.
조성물(C)의 중합체 성분은 적어도 하나의 PAEK 및 적어도 하나의 PAES를 포함한다. 조성물(C)의 중합체 성분은 또한 예를 들어 폴리이미드 및 폴리아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가의 중합체를 포함할 수 있다.
조성물(C)의 중합체 성분은 조성물(C)의 중합체 성분의 총 중량을 기준으로,
a) 55 내지 95 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤)(PAEK), 및
b) 5 내지 45 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES)
을 포함할 수 있다.
상기에 설명된 바와 같이, 본 발명의 조성물(C)은 다른 성분을 포함할 수 있다. 조성물(C)은, 예를 들어 충전제, 착색제, 윤활제, 가소제, 안정제, 난연제, 핵화제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 예를 들어 적어도 하나의 추가의 성분을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 충전제는 본질적으로 보강 또는 비보강일 수 있다.
적합한 충전제는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 유리 섬유, 흑연, 카본 블랙, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 그래핀, 산화그래핀, 풀러렌, 활석, 월라스토나이트, 운모, 알루미나, 실리카, 이산화티타늄, 카올린, 탄화규소, 텅스텐산지르코늄, 질화붕소 및 이들의 조합을 포함한다.
충전제를 포함하는 구현예에서, 부품 재료 중의 충전제의 농도는 조성물(C)의 총 중량에 대해 0.5 중량% 내지 50 중량%의 범위이다. 이들 구현예에서, 조성물(C)은 조성물(C)의 총 중량을 기준으로,
- 0.5 중량% 내지 50 중량%, 예를 들어 1 내지 40 중량%, 2 내지 30 중량% 또는 5 내지 20 중량%의 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유, 예를 들어 유리 섬유; 및
- 50 내지 99.5 중량%, 예를 들어 60 내지 99 중량%, 70 내지 98 중량% 또는 80 내지 95 중량%의 상기에 정의된 바와 같은 중합체 성분
을 포함할 수 있다.
유리 섬유는 상이한 유형의 유리를 생성하도록 조정될 수 있는 몇몇 금속 산화물을 함유하는 실리카계 유리 배합물이다. 주요 산화물은 실리카 샌드 형태의 실리카이며; 용융 온도를 감소시키고 결정화를 지연시키기 위하여 다른 산화물, 예컨대 칼슘, 나트륨 및 알루미늄의 산화물이 도입된다. 유리 섬유는 둥근 단면을 갖거나, 난형, 타원형 또는 직사각형을 포함한 비원형 단면(이른바 "편평한 유리 섬유")을 가질 수 있다. 유리 섬유는 무단(endless) 섬유로서 또는 초핑된 유리 섬유로서 첨가될 수 있으며, 한편 초핑된 유리 섬유가 바람직하다. 유리 섬유는 일반적으로 5 내지 20 μm, 바람직하게는 5 내지 15 μm, 더 바람직하게는 5 내지 10 μm의 직경을 갖는다.
일 구현예에 따르면, 조성물(C)은 E-유리 섬유를 포함한다.
또 다른 구현예에 따르면, 조성물(C)은 ASTM D2343에 따라 측정된 탄성 모듈러스(인장 탄성 모듈러스로도 불림)가 적어도 76, 바람직하게는 적어도 78, 더 바람직하게는 적어도 80, 가장 바람직하게는 적어도 82 GPa인 고 모듈러스 유리 섬유를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 조성물(C)은 R, S 및 T 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 고 모듈러스 유리 섬유를 포함한다. 이들은 문헌[Fiberglass and Glass Technology, Wallenberger, Frederick T. ; Bingham, Paul A. (Eds.), 2010, XIV]에 명백히 기재되어 있다. R, S 및 T 유리 섬유는 규소 산화물, 알루미늄 산화물, 및 마그네슘 산화물로 본질적으로 구성된다. 상세하게는, R, S 및 T 유리 섬유는 통상적으로 62 내지 75 중량%의 SiO2, 16 내지 28 중량%의 Al2O3 및 5 내지 14 중량%의 MgO를 포함한다. 추가로, R, S 및 T 유리 섬유는 일반적으로 10 중량% 미만의 CaO를 포함한다.
조성물(C)은 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 예를 들어 적어도 3 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 8 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 12 중량%, 또는 적어도 15 중량%의 양으로 유리 섬유를 포함할 수 있다.
중합체 조성물(C1)은 중합체 조성물(C1)의 총 중량을 기준으로 50 중량% 미만, 예를 들어 40 중량% 미만, 30 중량% 미만, 25 중량% 미만, 20 중량% 미만, 18 중량% 미만, 또는 17 중량% 미만의 양으로 유리 섬유를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 중합체 조성물(C1)은 중합체 조성물(C1)의 총 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%, 예를 들어 2 내지 38 중량%, 4 내지 28 중량% 또는 5 내지 22 중량% 범위의 양으로 유리 섬유를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 조성물(C)은
- 중합체 성분의 총 중량을 기준으로,
a) 57 내지 85 중량% 또는 60 내지 80 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤)(PAEK), 및
b) 15 내지 43 중량% 또는 20 내지 40 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES)
을 포함하는 중합체 성분, 및
- 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%의 유리 섬유, 및/또는, 예를 들어 충전제, 착색제, 윤활제, 가소제, 난연제, 핵화제 및 안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 추가의 성분
을 포함한다.
또 다른 구현예에 따르면, 조성물(C)은
- 중합체 성분의 총 중량을 기준으로,
a) 55 내지 95 중량%, 57 내지 85 중량% 또는 60 내지 80 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤)(PAEK), 및
b) 5 내지 45 중량%, 15 내지 43 중량% 또는 20 내지 40 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES)
을 포함하는 중합체 성분, 및
- 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 0 내지 50 중량%, 0.1 내지 35 중량% 또는 0.5 내지 25 중량%의 유리 섬유, 및/또는, 충전제, 착색제, 윤활제, 가소제, 난연제, 핵화제 및 안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 추가의 성분
으로 본질적으로 구성된다.
폴리(아릴 에테르 케톤)(PAEK)
본 명세서에 사용되는 바와 같이, “폴리(아릴 에테르 케톤)(PAEK)”은 Ar’-C(=O)-Ar* 기(여기서, 서로 동일하거나 상이한 Ar’ 및 Ar*는 방향족 기임)를 포함하는 적어도 50 몰%의 반복 단위(RPAEK)를 포함하는 임의의 중합체를 나타내며, 이때 몰%는 중합체 내의 총 몰수를 기준으로 한다. 반복 단위(RPAEK)는 하기 화학식 J-A 내지 화학식 J-D의 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다:
[화학식 J-A]
Figure pct00001
[화학식 J-B]
Figure pct00002
[화학식 J-C]
Figure pct00003
[화학식 J-D]
Figure pct00004
(상기 식에서,
각각의 위치에서의 R’은 독립적으로, 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카르복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 설포네이트, 알킬 설포네이트, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 포스포네이트, 알킬 포스포네이트, 아민, 및 4급 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
각각의 R’에 대한 j’은 독립적으로 0이거나 1 내지 4의 범위의 정수임).
반복 단위(RPAEK)의 각각의 페닐렌 모이어티는 서로 독립적으로, 나머지 다른 페닐렌 모이어티에 대해 1,2-, 1,3- 또는 1,4-결합을 가질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 반복 단위(RPAEK)의 각각의 페닐렌 모이어티는 서로 독립적으로, 나머지 다른 페닐렌 모이어티에 대해 1,3- 또는 1,4-결합을 갖는다. 또 다른 구현예에 따르면, 반복 단위(RPAEK)의 각각의 페닐렌 모이어티는 나머지 다른 페닐렌 모이어티에 대해 1,4-결합을 갖는다.
일 구현예에 따르면, j’은 각각의 R’에 대해 0이다. 다시 말하면, 이 구현예에 따르면, 반복 단위(RPAEK)는 화학식 J'-A 내지 화학식 J'-D의 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다:
[화학식 J'-A]
Figure pct00005
[화학식 J'-B]
Figure pct00006
[화학식 J'-C]
Figure pct00007
[화학식 J'-D]
Figure pct00008
본 발명의 일 구현예에 따르면, PAEK 내의 반복 단위의 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰% 또는 전부는 화학식 J-A 내지 화학식 J-D의 단위로 이루어진 군으로부터 선택되거나 화학식 J’-A 내지 화학식 J’-D의 단위로 이루어진 군으로부터 선택되는 반복 단위(RPAEK)이다.
일부 구현예에서, PAEK는 폴리(에테르 에테르 케톤)(PEEK)이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, “폴리(에테르 에테르 케톤)(PEEK)”은 화학식 J’’-A의 적어도 50 몰%의 반복 단위를 포함하는 임의의 중합체를 나타내며, 이때 몰%는 중합체 내의 총 몰수를 기준으로 한다:
[화학식 J’’-A]
Figure pct00009
일 구현예에 따르면, 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰%, 또는 100 몰%의 반복 단위(RPAEK)가 반복 단위 J’'-A이다.
또 다른 구현예에서, PAEK는 폴리(에테르 케톤 케톤)(PEKK)이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, “폴리(에테르 케톤 케톤)(PEKK)”은 화학식 J’’-B의 반복 단위 및 화학식 J’’’-B의 반복 단위의 조합으로 구성되는 적어도 50 몰%의 반복 단위(RPAEK)를 포함하는 임의의 중합체를 나타내며, 이때 몰%는 중합체 내의 총 몰수를 기준으로 한다:
[화학식 J’’-B]
Figure pct00010
[화학식 J’’’-B]
Figure pct00011
일 구현예에 따르면, 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰%, 또는 100 몰%의 반복 단위(RPAEK)가 반복 단위 J'’-B 및 반복 단위 J’’’-B의 조합으로 구성된다.
또 다른 구현예에서, PAEK는 폴리(에테르 케톤)(PEK)이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, “폴리(에테르 케톤)(PEK)”은 화학식 J’'-C의 적어도 50 몰%의 반복 단위를 포함하는 임의의 중합체를 나타내며, 이때 몰%는 중합체 내의 총 몰수를 기준으로 한다:
[화학식 J’'-C]
Figure pct00012
일 구현예에 따르면, 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰%, 또는 100 몰%의 반복 단위(RPAEK)가 반복 단위 J’'-C이다.
바람직한 구현예에 따르면, PAEK는 PEEK이다. PEEK는 Solvay Specialty Polymers USA, LLC로부터 KetaSpire® PEEK로 구매 가능하다.
PEEK는 당업계에 알려진 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. PEEK는, 예를 들어, 염기의 존재 하에서의 4,4’-디플루오로벤조페논과 하이드로퀴논의 축합으로부터 생성될 수 있다. 단량체 단위들의 반응은 친핵성 방향족 치환을 통해 일어난다. 분자량(예를 들어, 중량 평균 분자량 Mw)은 단량체 몰비를 조정하는 것과 중합의 수율을 측정하는 것(예를 들어, 반응 혼합물을 교반하는 임펠러의 토크의 측정)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 조성물(C)의 중합체 성분은 55 내지 95 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤)(PAEK), 예를 들어 55 내지 95 중량%의 폴리(에테르 에테르 케톤)(PEEK)을 포함한다. 조성물(C)의 중합체 성분은, 예를 들어 조성물(C)의 중합체 성분의 총 중량을 기준으로 56 내지 90 중량%, 57 내지 85 중량%, 60 내지 80 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤)(PAEK)을 포함할 수 있다.
PAEK는, 예를 들어 (폴리스티렌 표준물과 함께, 160℃에서 페놀과 트리클로로벤젠(1:1)을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 결정된 바와 같은) 중량 평균 분자량(Mw)이 75,000 내지 150,000 g/mol, 예를 들어 82,000 내지 140,000 g/mol 또는 85,000 내지 130,000 g/mol의 범위일 수 있다.
PAEK, 예를 들어 PEEK의 중량 평균 분자량(Mw)은 폴리스티렌 표준물과 함께, 160℃에서 페놀과 트리클로로벤젠(1:1)을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)(Polymer Laboratories PL-220 유닛을 사용하는 2x PL 겔 혼합 B, 10 m, 300 x 7.5 mm; 유량: 1.0 mL/분; 주입 부피: 0.2 w/v% 샘플 용액 200 μL)에 의해 결정될 수 있다.
더 상세하게는, 중량 평균 분자량(Mw)은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정될 수 있다. 실험 파트에서 사용된 방법에 따르면, 샘플을 190℃ 온도에서 페놀과 1,2,4-트리클로로벤젠의 1:1 혼합물 중에 용해시켰다. 이어서, 시차 굴절률 검출기가 구비되고 12개의 좁은 분자량의 폴리스티렌 표준물(피크 분자량 범위: 1,000 내지 1,000,000)로 보정된, 160℃에서 유지되는 Polymer Laboratories PL-220 유닛을 사용하는 2x PL 겔 혼합 B, 10 m, 300 x 7.5 mm에 샘플을 통과시켰다. 1.0 mL/분의 유량 및 0.2 w/v% 샘플 용액의 200 μL의 주입 부피를 선택하였다. 중량 평균 분자량(Mw)을 기록하였다.
폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES)
본 발명의 목적상, “폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES)”은 화학식 K의 적어도 50 몰%의 반복 단위(RPAES)를 포함하는 임의의 중합체를 나타내며, 이때 몰%는 중합체 내의 총 몰수를 기준으로 한다:
[화학식 K]
Figure pct00013
(상기 식에서,
- 각각의 위치에서의 R은 독립적으로, 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카르복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 설포네이트, 알킬 설포네이트, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 포스포네이트, 알킬 포스포네이트, 아민, 및 4급 암모늄으로부터 선택되고;
- 각각의 R에 대한 h는 독립적으로 0이거나 1 내지 4의 범위의 정수이고;
- T는 결합, -CH2-, -O-, -SO2-, -S-, -C(O)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -C(=CCl2)-, -C(CH3)(CH2CH2COOH)-, -N=N-, -C(R’)(R’’)-, -R’C=CR’’-, -(CH2)m-, -(CF2)m-, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 지방족의 선형 또는 분지형 2가 기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
- 서로 동일하거나 상이한 R’ 및 R’’은 수소, 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 에테르, 티오에테르, 카르복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 설포네이트, 알킬 설포네이트, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 포스포네이트, 알킬 포스포네이트, 아민 및 4급 암모늄으로부터 독립적으로 선택되고, m은 1 내지 6의 정수임).
일 구현예에 따르면, Rj 및 Rk는 메틸 기이다.
일 구현예에 따르면, h는 각각의 R에 대해 0이다. 다시 말하면, 이 구현예에 따르면, 반복 단위(RPAEs)는 화학식 K’의 단위이다:
[화학식 K’]
Figure pct00014
본 발명의 일 구현예에 따르면, PAES 내의 반복 단위의 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰% 또는 전부는 화학식 K 또는 화학식 K’의 반복 단위(RPAES)이다.
일 구현예에 따르면, 폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES)은 폴리(바이페닐 에테르 설폰)(PPSU)이다.
폴리(바이페닐 에테르 설폰) 중합체는 바이페닐 모이어티를 포함하는 폴리아릴렌 에테르 설폰이다. 폴리(바이페닐 에테르 설폰)은 폴리페닐 설폰(PPSU)으로도 알려져 있으며, 예를 들어 4,4’-디하이드록시바이페닐(바이페놀)과 4,4’-디클로로디페닐 설폰의 축합으로부터 생성된다.
본 발명의 목적상, 폴리(바이페닐 에테르 설폰)(PPSU)은 화학식 L의 적어도 50 몰%의 반복 단위(RPPSU)를 포함하는 임의의 중합체를 나타낸다:
[화학식 L]
Figure pct00015
(이때, 몰%는 중합체 내의 총 몰수를 기준으로 함).
따라서, 본 발명의 PPSU 중합체는 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. PPSU 중합체가 공중합체인 경우, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, PPSU 내의 반복 단위의 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰% 또는 전부는 화학식 L의 반복 단위(RPPSU)이다.
폴리(바이페닐 에테르 설폰)(PPSU)이 공중합체인 경우, 반복 단위(RPPSU)와 상이한 반복 단위(R*PPSU), 예컨대 화학식 M, 화학식 N 및/또는 화학식 O의 반복 단위로 제조될 수 있다:
[화학식 M]
Figure pct00016
[화학식 N]
Figure pct00017
[화학식 O]
Figure pct00018
.
폴리(바이페닐 에테르 설폰)(PPSU)은 또한 전술된 바와 같은 PPSU 단일중합체와 적어도 하나의 PPSU 공중합체의 블렌드일 수 있다.
폴리(바이페닐 에테르 설폰)(PPSU)은 당업계에 알려진 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. PPSU는, 예를 들어 4,4’-디하이드록시바이페닐(바이페놀)과 4,4’-디클로로디페닐 설폰의 축합으로부터 생성될 수 있다. 단량체 단위들의 반응은 이탈기로서 할로겐화수소의 하나의 단위의 제거와 함께 친핵성 방향족 치환을 통해 일어난다. 그러나, 생성된 폴리(바이페닐 에테르 설폰)의 구조는 이탈기의 성질에 따라 좌우되지 않음에 유의해야 한다.
PPSU는 Solvay Specialty Polymers USA, L.L.C.로부터 Radel® PPSU로 구매 가능하다.
본 발명에 따르면, 조성물(C)의 중합체 성분은 5 내지 45 중량%의 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES), 예를 들어 5 내지 45 중량%의 적어도 하나의 폴리(바이페닐 에테르 설폰)(PPSU)을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 조성물(C)의 중합체 성분은 조성물(C)의 중합체 성분의 총 중량을 기준으로 15 내지 43 중량% 또는 20 내지 40 중량%의 적어도 하나의 폴리(바이페닐 에테르 설폰)(PPSU)을 포함한다.
본 발명에 따르면, PPSU의 중량 평균 분자량 Mw는 30,000 내지 80,000 g/mol, 예를 들어 35,000 내지 75,000 g/mol 또는 40,000 내지 70,000 g/mol일 수 있다.
PPSU의 중량 평균 분자량(Mw)은 폴리스티렌 표준물과 함께, 이동상으로서 메틸렌 클로라이드를 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 결정될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES)은 폴리에테르 설폰(PES)이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 폴리에테르설폰(PES)은 화학식 O의 적어도 50 몰%의 반복 단위(RPES)를 포함하는 임의의 중합체를 나타내며, 이때 몰%는 중합체 내의 반복 단위의 총 몰수를 기준으로 한다:
[화학식 O]
Figure pct00019
.
따라서, 본 발명의 PES 중합체는 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. PES 중합체가 공중합체인 경우, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, PES 내의 반복 단위의 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰% 또는 전부는 화학식 N의 반복 단위(RPSU)이다.
폴리설폰(PES)이 공중합체인 경우, 반복 단위(RPES)와 상이한 반복 단위(R*PES), 예컨대 전술된 화학식 L, 화학식 M 및/또는 화학식 N의 반복 단위로 제조될 수 있다.
PES는 알려진 방법에 의해 제조될 수 있으며, 특히 Solvay Specialty Polymers USA, L.L.C.로부터 VERADEL® PESU로 입수 가능하다.
일 구현예에 따르면, 폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES)은 폴리설폰(PSU)이다.
본 발명의 목적상, 폴리설폰(PSU)은 화학식 N의 적어도 50 몰%의 반복 단위(RPSU)를 포함하는 임의의 중합체를 나타낸다:
[화학식 N]
Figure pct00020
(이때, 몰%는 중합체 내의 총 몰수를 기준으로 함).
따라서, 본 발명의 PSU 중합체는 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. PSU 중합체가 공중합체인 경우, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, PSU 내의 반복 단위의 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 99 몰% 또는 전부는 화학식 N의 반복 단위(RPSU)이다.
폴리설폰(PSU)이 공중합체인 경우, 반복 단위(RPSU)와 상이한 반복 단위(R*PSU), 예컨대 전술된 화학식 L, 화학식 M 및/또는 화학식 O의 반복 단위로 제조될 수 있다.
PSU는 Solvay Specialty Polymers USA, L.L.C.로부터 Udel® PSU로 입수 가능하다.
본 발명에 따르면, 조성물(C)의 중합체 성분은 5 내지 45 중량%의 폴리(아릴 에테르 설폰)(PAES), 예를 들어 5 내지 45 중량%의 폴리설폰(PSU) 또는 폴리에테르설폰(PES)을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 조성물(C)의 중합체 성분은 부품 재료의 중합체 성분의 총 중량을 기준으로 15 내지 43 중량% 또는 20 내지 40 중량%의 폴리설폰(PSU) 또는 폴리에테르설폰(PES)을 포함한다.
본 발명에 따르면, PSU의 중량 평균 분자량 Mw는 30,000 내지 80,000 g/mol, 예를 들어 35,000 내지 75,000 g/mol 또는 40,000 내지 70,000 g/mol일 수 있다.
PAES, 예를 들어 PPSU, PES 및 PSU의 중량 평균 분자량(Mw)은 폴리스티렌 표준물과 함께, 이동상으로서 메틸렌 클로라이드를 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)(Agilent Technologies로부터의 가드 컬럼이 구비된 2x 5 μ 혼합 D 컬럼; 유량: 1.5 mL/분; 주입 부피: 0.2 w/v% 샘플 용액 20 μL)에 의해 결정될 수 있다.
더 상세하게는, 중량 평균 분자량(Mw)은 이동상으로서 메틸렌 클로라이드를 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정될 수 있다. 실험 파트에서는, 하기 방법을 사용하였으며: Agilent Technologies로부터의 가드 컬럼이 구비된 2개의 5 μ 혼합 D 컬럼을 분리에 사용하였다. 254 nm의 자외선 검출기를 사용하여 크로마토그램을 획득하였다. 이동상에서의 1.5 ml/분의 유량 및 0.2 w/v% 용액의 20 μL의 주입 부피를 선택하였다. 12개의 좁은 분자량의 폴리스티렌 표준물(피크 분자량 범위: 371,000 내지 580 g/mol)을 사용하여 보정을 수행하였다. 중량 평균 분자량(Mw)을 기록하였다.
금속 코팅
본 발명은 물품 또는 부품으로서, 두께가 적어도 20 μm, 바람직하게는 적어도 30 μm, 더 바람직하게는 적어도 40 μm인 금속의 적어도 하나의 코팅(2)을 포함하는 물품 또는 부품에 관한 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "금속의 코팅", "금속 코팅" 또는 "금속 층"은 물품의 일부 또는 노출된 표면 전체에 적용되는 금속 침착물/층을 의미한다. 금속 코팅은 기계적 강도, 내마모성, 미적 매력, 항미생물 특성 및 낮은 마찰 계수를 제공하기 위하여 중합체 기재의 표면에 접착되는 것으로 의도된다.
금속의 코팅은 세립질(fine-grained) 또는 조립질(coarse-grained)일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "세립질"은 평균 입도(grain-size)가 2 nm 내지 5,000 nm의 범위임을 의미한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "조립질"은 평균 입도가 5,000 nm 초과임을 의미한다.
본 발명의 물품 또는 부품은 상이한 두께 및 조성의 몇몇 금속 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 물품 또는 부품은 두께가 적어도 20 μm인 금속 코팅 및 두께가 20 μm 미만, 예를 들어 10 μm 미만인 추가의 코팅을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 두께가 적어도 40 μm인 조립질 금속 코팅 및 두께가 20 μm 미만, 예를 들어 10 μm 미만인 추가의 세립질 코팅을 포함할 수 있다.
입도는 피복(deposit) 전체에 걸쳐 균일할 수 있으며; 대안적으로, 피복은 상이한 미세구조/입도를 갖는 층들로 구성될 수 있다. 조성, 입도 또는 임의의 다른 물리적 또는 화학적 특성을 변화시킴으로써 금속 층을 층화(layering) 및/또는 등급화(grading)하는 것은 역시 본 발명의 범주 내에 있다.
본 발명에 따르면, 중합체 표면 전체가 코팅될 수 있으며; 대안적으로, 금속 패치 또는 섹션이 (예를 들어, 물품 전체를 코팅할 필요 없이) 단지 선택된 영역 상에만 형성될 수 있다.
금속의 코팅은 바람직하게는 실질적으로 무다공성(porosity-free)이다.
일 구현예에 따르면, 금속의 코팅은 최소 두께가 적어도 20 μm, 바람직하게는 적어도 30 μm, 더욱 더 바람직하게는 적어도 40 μm이다.
일 구현예에 따르면, 금속의 코팅은 최대 두께가 50 mm, 바람직하게는 40 mm, 또는 더욱 더 바람직하게는 30 또는 20 mm이다.
본 발명의 물품 및 부품은 조성물(C)의 제1 층(1)에 적용되는 단일의 또는 수 개의 금속 층뿐만 아니라, 예를 들어 세립질 및/또는 조립질일 수 있는 금속 층들의 교대하는 층들로 구성되는 다층 라미네이트를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 금속 코팅의 조성은 Ag, Al, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Ni, Mn, Mo, Pb, Pd, Pt, Rh, Ru, Sn, Ti, W, Zn, Zr 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함한다.
선택적인 성분이 하기와 같이 금속 코팅의 조성물에 첨가될 수 있다:
- 금속: Ag, Al, In, Mg, Si, Sn, Pt, Ti, V, W, Zn;
- 금속 산화물: Ag2O, Al2O3, SiO2, SnO2, TiO2, ZnO;
- B, Cr, Bi, Si, W의 탄화물;
- 탄소: 탄소 나노튜브, 다이아몬드, 흑연, 흑연 섬유;
- 유리;
- 유리 섬유; 및
- 중합체 재료: PTFE, PVC, PE, PP, 에폭시 수지.
바람직한 구현예에 따르면, 금속은 Al 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된다.
선택적인 추가 층
본 발명의 물품 또는 부품은 하나의 층 또는 수 개의 층을 포함할 수 있다: 에칭 층, 양극산화된 층, 염색 층, 상부 층 등.
일 구현예에 따르면, 물품 또는 부품은 양극산화된 층(3) 및/또는 상부 층(4)을 포함한다.
조성물(C)의 제조 방법
예시적인 구현예는 또한 조성물(C)의 제조 방법을 포함한다.
조성물(C)은 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 그러한 방법은 용융-혼합 공정을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 용융-혼합 공정은 통상적으로 중합체 성분들을 열가소성 중합체의 용융 온도보다 높은 온도로 가열하여 열가소성 중합체의 용융물을 형성함으로써 수행된다. 일부 구현예에서, 가공처리 온도는 약 280 내지 450℃, 바람직하게는 약 290 내지 440℃, 약 300 내지 430℃ 또는 약 310 내지 420℃의 범위이다. 적합한 용융-혼합 장치는, 예를 들어 혼련기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 일축 압출기, 및 이축 압출기이다. 바람직하게는, 압출기에, 즉 압출기의 목부 또는 용융물 중 어느 하나에 모든 원하는 성분들을 투입하기 위한 수단이 장착된 압출기가 사용된다. 층(1)의 제조 공정에서, 조성물(C)의 성분들, 예를 들어 PAES, PAEK, 및 추가의 성분, 예를 들어 유리 섬유는 용융-혼합 장치에 공급되고 그러한 장치 내에서 용융-혼합된다. 이들 성분은 분말 혼합물로서 또는 과립 혼합물(건조-블렌드로도 알려짐)로서 동시에 공급될 수 있거나, 개별적으로 공급될 수 있다.
용융-혼합 동안 이들 성분의 배합 순서는 특별히 제한되지 않는다. 일 구현예에서, 성분은 단일 배치(batch)로 혼합될 수 있어서, 원하는 양의 각각의 성분이 함께 첨가되고 후속으로 혼합되도록 할 수 있다. 다른 구현예에서는, 성분들의 제1 하위세트가 초기에 함께 혼합될 수 있고, 나머지 성분들 중 하나 이상이 추가의 혼합을 위하여 혼합물에 첨가될 수 있다. 명확함을 위하여, 각각의 성분의 총 원하는 양은 단회의 양으로 혼합될 필요는 없다. 예를 들어, 이들 성분 중 하나 이상에 대해, 부분 양이 초기에 첨가되고 혼합될 수 있고, 후속으로 나머지 성분들 중 일부 또는 전부가 첨가되고 혼합될 수 있다.
조성물(C)을 금속으로 코팅하는 방법, 부품/물품의 제조 방법
본 발명의 또 다른 양태는, 적어도 하나의 PAEK 중합체 및 적어도 하나의 PAES 중합체를 포함하는 중합체 성분을 포함하는 조성물(C)의 제1 층을 포함하는 물품/부품을 금속화함으로써 본 발명의 물품/부품을 제조하기 위한 공정이며, 여기서 조성물(C)은 ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도 290℃이다.
금속 코팅은 직류 DC 또는 펄스 전착, 무전해 침착, 물리 증착(PVD), 화학 증착(CVD) 및 가스 응축 등에 의해 생성될 수 있다.
도금 기술분야의 당업자는 선택된 금속, 합금 또는 금속 매트릭스 복합재를 전기도금 또는 무전해 도금하는 방법을 알고 있어서, 적합한 도금욕 제형 및 도금 조건을 선택한다. 유사하게, PVD, CVD 및 가스 응축 기법의 기술분야의 당업자는 금속, 합금 또는 금속 매트릭스 복합재 코팅을 제조하는 방법을 알고 있다.
일 구현예에 따르면, 금속화는 열 증발 장비를 사용하여 고진공 환경에서 물리 증착(PVD)에 의해 수행된다.
일 구현예에 따르면, 물품/부품은 금속 침착 전에 250 내지 340℃, 예를 들어 260 내지 330℃ 또는 270 내지 320℃ 범위의 가공처리 온도(Tp)에서 가열된다.
중합체 조성물(C)의 표면은, 표면의 조도를 증가시키기 위하여, 표면 화학 구성을 변경시키기 위하여, 표면으로 이동되는 저분자량 물질을 분해하거나 용해시키기 위하여, 그리고 잔류 표면 응력을 완화시키기 위하여 금속화 전에 에칭될 수 있다. 금속 코팅의 접착력 및 내구성은 특히 조성물(C)의 표면의 조건에 의해 개선될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 물품/부품은 금속 침착 전에 화학 용액을 사용하여 에칭(또는 밀링(milling))된다. 화학적 에칭 또는 밀링의 사용으로, 조성물(C)의 일부가 이의 처리에 의해 부품/물품의 표면으로부터 제거되어 원하는 구조적 또는 장식적 구성을 갖는 부품/물품을 얻는다. 화학적 에칭 용액은 황산, 예를 들어 미국 특허 번호 5,160,600에 기재된 바와 같은 황산 및 적어도 하나의 카르복실산, 예를 들어 인산 및/또는 질산의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어 미국 특허 번호 4,610,895, 미국 특허 번호 6,645,557 및 미국 특허 번호 3,445,350에 기재된 바와 같은 크롬산 에칭 용액이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어 미국 특허 번호 3,625,758, 미국 특허 번호 4,042,729, 미국 특허 번호 5,648,125, 및 미국 특허 번호 4,948,630에 기재된 바와 같은 과망간산염 용액(예를 들어, 차아염소산나트륨과 같은 물질을 또한 함유하는 고온 알칼리성 과망간산염 용액; 과망간산칼륨 및 수산화나트륨을 포함하는 알칼리성 과망간산염 용액; 물, 과망간산염 이온, 및 망간산염 이온을 포함하는 용액)이 또한 사용될 수 있다. 미국 특허 출원 2013/0186774 A1에 기재된 바와 같은, 9 내지 15 몰의 황산 또는 인산의 용액 중에 망간(III) 이온을 포함하는 전해질이 또한 사용될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 물품/부품은 금속 침착 후에 양극산화된다. 양극산화는 금속화된 부품/물품을 산 전해질 욕(acid electrolyte bath) 중에 침지하고 매질을 통해 전류를 지나가게 함으로써 달성된다. 캐소드를 양극산화용 탱크 내부에 실장하고; 금속, 예를 들어 알루미늄이 애노드로서 작용하여, 산소 이온이 전해질로부터 방출되게 하여, 양극산화되는 부품의 표면에서 금속 원자, 예를 들어 Al과 조합되게 한다.
일 구현예에 따르면, 물품/부품은 금속 침착 전이나 후에 폴리싱된다.
일 구현예에 따르면, 물품/부품은 금속 침착 전이나 후에 착색된다.
용품
본 물품 및 부품은 금속 표면이 요구되는 매우 다양한 산업 부문에, 예를 들어 자동차 산업에, 예를 들어 디스플레이 기기, 라디오, 도어 핸들의 가장자리를 위한 것으로, 그리고 윈도우 레버, 히팅 그릴, 대시보드 버튼, 헤드램프 반사기, 후미등 등을 위한 것으로 사용되고, 또한 라디오, TV 및 전자장치 산업에, 특히 인쇄 회로를 위한 것으로 사용되고, 또한 다층 및 하이브리드 회로에, 그리고 칩 지지체로서 사용되고, EMI 차폐 설치물 등에 사용될 수 있으며; 더욱이, 이들은 항공기 산업에, 치과의술 및 의약품에, 광학 산업에, 예를 들어 미러의 생산에, 그리고 가정용품 및 가전제품에 사용된다.
본 물품 및 부품은 바람직하게는 전기 및 전자 용품, 모바일 전자장치, 스마트 디바이스 및 웨어러블, 및 스마트 폰에 사용된다.
본 명세서에 참고로 포함된 임의의 특허, 특허 출원, 및 간행물의 개시 내용이 용어를 불명확하게 할 수 있는 정도로 본 출원의 설명과 상충된다면, 본 설명이 우선시될 것이다.

Claims (14)

  1. 물품 또는 부품으로서,
    - a) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK),
    b) 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 설폰) 중합체(PAES)
    를 포함하는 중합체 성분을 포함하는 조성물(C)의 제1 층(1)으로서,
    조성물은 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 추가로 포함하고,
    조성물(C)은 ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도　290℃인, 조성물(C)의 제1 층(1), 및
    - 두께가 적어도 20 μm, 바람직하게는 적어도 30 μm, 더 바람직하게는 적어도 40 μm인 금속의 적어도 하나의 코팅(2)
    을 포함하는, 물품 또는 부품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합체 성분은 조성물(C) 내의 중합체 성분의 총 중량을 기준으로,
    a) 55 내지 95 중량%의 적어도 하나의 PAEK, 및
    b) 5 내지 45 중량%의 적어도 하나의 PAES
    를 포함하는, 물품/부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 PAES는 폴리(바이페닐 에테르 설폰)(PPSU), 폴리에테르설폰(PES) 및/또는 폴리설폰(PSU)인, 물품/부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물(C)은 또한 0.5 중량% 내지 50 중량%의 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유를 포함하는, 물품/부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속은 Al 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택되는, 물품/부품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 양극산화된 층(3) 및/또는 상부 층(4)을 추가로 포함하는, 물품/부품.
  7. 적어도 하나의 폴리(아릴 에테르 케톤) 중합체(PAEK)를 포함하는 중합체 성분을 포함하는 조성물(C)의 제1 층을 포함하는 물품/부품을 금속화함으로써 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 물품/부품을 제조하기 위한 공정으로서,
    조성물(C)은 ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정된 바와 같은 용융 온도(Tm)가 적어도　290℃인, 공정.
  8. 제7항에 있어서, 상기 금속화는 열 증발 장비를 사용하여 고진공 환경에서 물리 증착(PVD)에 의해 수행되는, 공정.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 물품/부품은 금속 침착 전에 250 내지 340℃ 범위의 가공처리 온도(Tp)에서 가열되는, 공정.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품/부품은 금속 침착 전에 화학 용액을 사용하여 에칭되는, 공정.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품/부품은 금속 침착 전이나 후에 폴리싱되는, 공정.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품/부품은 금속 침착 전이나 후에 착색되는, 공정.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품/부품은 금속 침착 후에 양극산화되는, 공정.
  14. 전기 및 전자 용품, 모바일 전자장치, 스마트 디바이스 및 웨어러블(wearable), 및 스마트 폰을 위한 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 물품/부품의 용도.
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