KR20230045046A - 레이저 직접 구조화용 열가소성 조성물 - Google Patents

레이저 직접 구조화용 열가소성 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20230045046A
KR20230045046A KR1020237007088A KR20237007088A KR20230045046A KR 20230045046 A KR20230045046 A KR 20230045046A KR 1020237007088 A KR1020237007088 A KR 1020237007088A KR 20237007088 A KR20237007088 A KR 20237007088A KR 20230045046 A KR20230045046 A KR 20230045046A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
composition
less
amount
group
Prior art date
Application number
KR1020237007088A
Other languages
English (en)
Inventor
베르나르뒤스 안토니우스 헤라르뒤스 슈라우벤
Original Assignee
엠이피 유럽 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엠이피 유럽 비.브이. filed Critical 엠이피 유럽 비.브이.
Publication of KR20230045046A publication Critical patent/KR20230045046A/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16Solid spheres
    • C08K7/18Solid spheres inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601Process or apparatus
    • C23C18/1603Process or apparatus coating on selected surface areas
    • C23C18/1607Process or apparatus coating on selected surface areas by direct patterning
    • C23C18/1612Process or apparatus coating on selected surface areas by direct patterning through irradiation means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601Process or apparatus
    • C23C18/1633Process of electroless plating
    • C23C18/1635Composition of the substrate
    • C23C18/1639Substrates other than metallic, e.g. inorganic or organic or non-conductive
    • C23C18/1641Organic substrates, e.g. resin, plastic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/20Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins
    • C23C18/2006Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins by other methods than those of C23C18/22 - C23C18/30
    • C23C18/2026Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins by other methods than those of C23C18/22 - C23C18/30 by radiant energy
    • C23C18/204Radiation, e.g. UV, laser
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/001Conductive additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/014Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/02Flame or fire retardant/resistant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601Process or apparatus
    • C23C18/1633Process of electroless plating
    • C23C18/1646Characteristics of the product obtained
    • C23C18/165Multilayered product
    • C23C18/1651Two or more layers only obtained by electroless plating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals
    • C23C18/32Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals
    • C23C18/38Coating with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals
    • C23C18/42Coating with noble metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

본 발명은 다음을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다:
a) 열가소성 수지 20 내지 90 중량%,
b) 레이저 직접 구조화 첨가제,
c) 선택적으로 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자, 및
d) 산 변성 중합체 0.1 내지 5.0 중량%
b)는
b1) 도전성 금속 산화물, 상기 도전성 산화물은 최대 5 × 103 Ω·cm 의 저항률을 가지며 적어도 주기율표의 n족의 금속 및 n+1족의 금속을 함유하고, 여기서 n은 3 내지 13의 정수임, 및/또는
b2) 칼슘 구리 티타네이트를 포함함.

Description

레이저 직접 구조화용 열가소성 조성물
본 발명은 레이저 직접 구조화 공정에 사용하기에 적합한 열가소성 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 조성물을 포함하는 성형 부품(molded part)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 레이저 조사 및 후속 금속화(metallization)에 의해 도전성 트랙(track)을 성형 부품에 제공함으로써 회로 캐리어(circuit carrier)를 제조하는 방법 및 이에 의해 얻어질 수 있는 회로 캐리어에 관한 것이다.
최근 스마트폰을 비롯한 휴대폰이 발전함에 따라 휴대폰 내부에 안테나를 제작하는 방법에 대한 많은 조사가 이루어지고 있다. 휴대폰 내부의 안테나의 3-차원 설계를 가능하게 하기 위한 특정 필요성이 있어왔다. 레이저 직접 구조화(laser direct structuring, 이하 때로는 "LDS"라 함)는 이러한 3차원 안테나를 형성하는 공지된 방법들 중 하나이다. LDS는 일반적으로 LDS 첨가제를 함유하는 수지 성형 부품의 표면에 레이저를 조사하여 레이저가 조사하는 부분만을 활성화한 후 활성화된 부분에 금속을 도포하여 도금층을 형성하는 기법이다. 이러한 기법의 바람직한 특징은 접착제 등을 사용하지 않고 수지 기재의 표면에 직접 안테나와 같은 금속 구조물을 제작할 수도 있다는 것이다.
스마트폰의 발달로 고 유전율(dielectric constant; DC)을 갖는 안테나 제조용 재료가 요구되고 있다. 높은 DC는 안테나의 사이즈의 감소를 가능하게 할 것이다. 현재의 종래 기술 재료들은 높은 DC를 갖는 LDS 재료를 아직 제공하지 못했다. 특히, 폴리카보네이트계 조성물은 상대적으로 낮은 DC를 갖는다.
US2009/0292051호는 열가소성 베이스 수지 10 내지 90 중량%, 레이저 직접 구조화 첨가제 0.1 내지 30 중량% 및 세라믹 충전제 10 내지 80 중량%를 포함하는 열가소성 조성물을 개시한다. US2009/0292051호에 따르면, LDS 첨가제는 유전율을 증가시키는 것을 돕고, 따라서 조성물의 동일한 수준의 유전율을 달성하기 위해 더 적은 세라믹 충전제가 필요하다. LDS 첨가제는 중금속 혼합물 산화물 스피넬(spinel) 또는 구리 염이다. 실시예들에서 사용된 세라믹 충전제는 BaTiO3와 TiO2의 39/21 비율의 혼합물이다. 실시예들에서, 열가소성 베이스 수지는 폴리(아실렌 에테르), PA66, PPA 또는 PPO이다.
LDS 조성물의 가장 중요한 특성 중 하나는 도금성(platability)이다. EP2998361B1은 적어도 2종의 금속을 함유하고 또한 5 x 10 3 Ω·cm 이하의 저항률을 갖는 도전성 산화물을 함유하는 신규한 LDS 첨가제를 기술하며, 여기서 레이저 직접 구조화 첨가제는 적어도 n족(여기서, n은 3 내지 13의 정수이다)의 금속 및 주기율표의 n+1족 금속을 함유한다. 도전성 산화물은 높은 도금성을 갖는 것으로 나타났다.
또 다른 중요한 요구는 중합체 분해의 방지이다. WO2009/024496호에서, LDS 첨가제가 Mw의 감소에 의해 나타난 바와 같이 방향족 폴리카보네이트를 분해하고, 이는 결과적으로 MFI의 큰 증가 및 충격 강도의 심각한 감소를 초래하는 것으로 나타났다. WO2009/024496호는 고무 유사 중합체(rubber-like polymer)를 사용함으로써 분해를 방지하여 이러한 문제를 해결한다.
따라서, 중합체 열화가 방지된 높은 DC를 갖는 LDS 조성물이 요망된다.
WO2020/126188호는 a) 열가소성 수지, b) 레이저 직접 구조화 첨가제 및 c) 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자를 포함하고, 여기서 c)의 적어도 80 중량%는 TiO2이고, 40 GHz에서 측정된 손실 탄젠트가 최대 0.014인 열가소성 조성물을 개시한다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 및/또는 다른 요구가 충족되는 LDS 조성물을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 하기를 포함하는 열가소성 조성물(thermoplastic composition)을 제공한다:
a) 열가소성 수지 20 내지 90 중량%,
b) 레이저 직접 구조화 첨가제,
c) 선택적으로 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자(ceramic filler particles), 및
d) 산 변성 중합체 0.1 내지 5.0 중량%,
여기서, b)는
b1) 도전성 금속 산화물, 상기 도전성 산화물은 최대 5 x 103 Ω·cm 의 저항률을 가지며 적어도 주기율표의 n족의 금속 및 n+1족의 금속을 함유하고, 여기서 n은 3 내지 13의 정수임, 및/또는
b2) 칼슘 구리 티타네이트
를 포함함.
본 발명자들은 본 발명에 사용된 LDS 첨가제가 양호한 도금성을 달성할 뿐만 아니라 조성물의 DC를 증가시키는데 실질적으로 기여한다는 것을 관찰하였다. 그러나, 본 발명자들은 본 발명에 사용된 LDS 첨가제가 열가소성 수지의 열화를 야기한다는 것을 또한 관찰하였다. 본 발명자들은 놀랍게도 그러한 조성물에 산-변성 중합체(acid-modified polymer)를 첨가하면 그러한 분해가 방지된다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명에 의하면, 높은 DC를 달성하면서도 중합체 열화는 방지할 수 있게 된다.
a) 열가소성 수지
열가소성 수지는 폴리카보네이트, 특히 방향족 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에스테르아미드, 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리페닐렌 에테르, 액정 중합체(LCP), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 환상올레핀(공)중합체(COP) 또는 이들의 조합들과 같은 수지를 포함할 수도 있다. 수지는 단독중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수도 있고, 분지형 또는 비분지형일 수도 있다.
적합한 폴리아미드(PA)의 예는 지방족 폴리아미드이며, 이는 분지형 폴리아미드, 예컨대 PA6, PA46, PA66, PA6/66, PA11, PA12, 반 방향족 폴리아미드, 예컨대 MXD6, PA6I/6T, PA66/6T, PA4T 완전 방향족 폴리아미드 및 열거된 폴리아미드의 공중합체 및 배합물일 수도 있다. 적합한 폴리에스테르의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌 테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌 나프타노에이트(PEN), 폴리부틸렌 나프타노에이트(PBN)이다. 바람직한 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트이다. 폴리페닐렌 에테르는 전형적으로 폴리아미드 또는 폴리스티렌과 조합하여 사용된다. 적합한 LCP의 예는 Vectra® E845i LDS, E840i LDS, TECACOMP LCP LDS black4107로서 상용화된다. 적합한 PEEK의 예는 TECACOMP PEEK LDS로서 상용화된다. 적합한 COP의 예는 ZEONEX RS420-LDS 사이클로 올레핀 중합체로서 상업화된다.
열가소성 수지는 고무 유사 중합체를 더 포함할 수도 있다. 고무 유사 중합체의 예는 WO-A-2009024496호에 기재되어 있으며, 이는 본원에 참조에 의해 포함된다. 고무 유사 중합체는 바람직하게는 Tg가 약 10°C 미만, 더 구체적으로는 약 -10°C 미만, 또는 더 구체적으로는 약 -20°C 내지 -80°C인 엘라스토머 (즉, 고무) 중합체이거나 이를 함유한다.
일부 실시양태들에서, 본 발명에 따른 조성물은 2.5 중량% 미만의 고무 유사 중합체를 포함한다. 본 발명에 의하면, 고무 유사 중합체를 적게 포함하거나 포함하지 않는 조성물에서도 중합체 분해를 방지할 수 있는 장점이 있다.
바람직한 실시양태들에서, 열가소성 수지는 폴리카보네이트계 수지이다. 폴리카보네이트계 수지는 폴리카보네이트 또는 폴리카보네이트와 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 고무 (acrylonitrile butadiene styrene rubber; ABS) 와 같은 고무 유사 중합체의 배합물(blend)일 수도 있다. 폴리카보네이트는 단독중합체, 공중합체 및 이들의 혼합물일 수도 있고, 분지형 또는 비분지형일 수도 있다. 적합한 폴리카보네이트계 수지는, 예를 들어, US2009/0292048호에 기재되어 있으며, 이는 본원에 참조에 의해 포함된다.
방향족 카보네이트 사슬 단위를 포함하는 폴리카보네이트는 화학식 (I):
-R1-O-CO-O- (I)
의 구조 단위를 갖는 조성물을 포함하며, 여기서 R1 기는 방향족, 지방족 또는 지환족 라디칼이다. 유리하게는 R1은 방향족 유기 라디칼이고, 또 대안적인 실시양태에서, 화학식 (II):
-A1-Y1-A2- (II)
의 라디칼이며, 여기서, A1 및 A2 각각은 모노사이클릭 2가 아릴 라디칼이고, Y1은 A1을 A2로부터 분리하는 0, 1 또는 2개의 원자를 갖는 가교 라디칼이다. 예시적인 실시양태에서, 하나의 원자는 A1을 A2로부터 분리한다. 이러한 타입의 라디칼의 예시적인 예는 -O-, -S-, -S(O)-, -S(O2)-, -C(O)-, 메틸렌, 사이클로헥실-메틸렌, 2-[2,2,1]-바이사이클로헵틸리덴, 에틸리덴, 이소프로필리덴, 네오펜틸리덴, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜타데실리덴, 사이클로도데실리덴, 아다만틸리덴 등이다. 또 다른 실시양태에서, 0 원자는 A1을 A2로부터 분리하고, 예시적인 예는 비스페놀이다. 가교 라디칼 Y1은 탄화수소 기 또는 포화 탄화수소 기, 예컨대 메틸렌, 사이클로헥실리덴 또는 이소프로필리덴일 수 있다.
적합한 방향족 폴리카보네이트 수지는, 예를 들어 통상적으로 공지된 계면 중합 공정 또는 용융 중합 방법에 의해, 적어도 2가 페놀 및 카보네이트 전구체로부터 제조된 폴리카보네이트를 포함한다. 적용될 수도 있는 적합한 2가 페놀은 2개의 하이드록시기를 함유하는 하나 이상의 방향족 고리를 갖는 화합물이며, 이들 각각은 방향족 고리의 탄소 원자 형성 부분에 직접 연결된다. 이러한 화합물의 예는 다음과 같다:
4,4'-디하이드록시비페닐, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(비스페놀 A),
2,2-비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)프로판,
2,2-비스-(3-클로로-4-하이드록시페닐)-프로판,
2,2-비스-(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)-프로판,
2,4-비스-(4-하이드록시페닐)-2-메틸부탄,
2,4-비스-(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)-2-메틸부탄,
4,4-비스(4-하이드록시페닐)헵탄, 비스-(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)-메탄,
1,1-비스-(4-하이드록시페닐)-사이클로헥산,
1,1-비스-(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)-사이클로헥산,
2,2-(3,5,3',5'-테트라클로로-4,4'-디하이드록시디페닐)프로판,
2,2-(3,5,3',5'-테트라브로모-4,4'-디하이드록시디페닐)프로판, (3,3'-디클로로-4,4'-디하이드록시페닐)메탄,
비스-(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)-술폰, 비스-4-하이드록시페닐술폰,
비스-4-하이드록시페닐술피드.
카보네이트 전구체는 카르보닐 할로겐화물, 할로겐 포르메이트 또는 카보네이트 에스테르일 수도 있다. 카르보닐 할로겐화물의 예는 카르보닐 클로라이드 및 카르보닐 브로마이드이다. 적합한 할로겐 포르메이트의 예는 2가 페놀, 예컨대 하이드로퀴논의, 또는 클리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜의 비스-할로겐 포르메이트이다. 적합한 카보네이트 에스테르의 예는 디페닐 카보네이트, 디(클로로페닐)카보네이트, 디(브로모페닐)카보네이트, 디(알킬페닐)카보네이트, 페닐톨릴카보네이트 등 및 이들의 혼합물이다. 다른 카보네이트 전구체가 또한 사용될 수도 있지만, 카르보닐 할로겐화물 및 특히 포스겐으로도 알려진 카르보닐클로라이드를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물에서 방향족 폴리카보네이트 수지는 촉매, 산 수용체 및 분자량 조절용 화합물을 사용하여 제조할 수도 있다.
촉매의 예는 트리에틸아민, 트리프로필아민 및 N,N-디메틸아닐린과 같은 3차 아민, 테트라에틸암모늄브로미드와 같은 4차 암모늄 화합물, 및 메틸트리페닐포스포늄브로미드와 같은 4차 포스포늄 화합물이다.
유기산 수용체의 예는 피리딘, 트리에틸아민, 디메틸아닐린 등이다. 무기 산 수용체의 예는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 수산화물, 탄산염, 중탄산염 및 인산염이다.
분자량을 조절하기 위한 화합물의 예는 페놀, p-알킬페놀 및 파라-페놀 및 2차 아민이다.
고무 유사 중합체
폴리카보네이트와 같은 수지와 배합될 수도 있는 고무 유사 중합체의 예는 WO-A-2009024496호에 기재되어 있으며, 이는 본원에 참조에 의해 포함된다. 고무 유사 중합체는 바람직하게는 Tg가 약 10°C 미만, 더 구체적으로는 약 -10°C 미만, 또는 더 구체적으로는 약 -20°C 내지 -80°C인 엘라스토머 (즉, 고무) 중합체이거나 이를 함유한다.
바람직하게는, 열가소성 수지 a) 중의 고무 유사 중합체의 양은 열가소성 수지 a) 양의 0 내지 60 중량%, 예를 들어 1 내지 50 중량%, 5 내지 40 중량% 또는 10 내지 30 중량%이다.
엘라스토머 중합체의 예는 폴리이소프렌; 부타디엔계 고무, 예컨대 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 랜덤 공중합체 및 블록 공중합체, 상기 블록 공중합체의 수소화물, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 및 부타디엔-이소프렌 공중합체; 아크릴레이트계 고무, 예컨대 에틸렌- 메타크릴레이트 및 에틸렌-부틸아크릴레이트; 아크릴레이트 에스테르-부타디엔 공중합체, 예를 들어, 아크릴 엘라스토머 중합체, 예컨대 부틸아크릴레이트-부타디엔 공중합체; 실록산계 고무, 예컨대 폴리오르가노실록산, 예컨대 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산 및 디메틸-디페닐실록산 공중합체; 및 다른 엘라스토머 중합체, 예컨대 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 및 블록 공중합체, 에틸렌 및 [알파]-올레핀의 공중합체, 에틸렌 및 지방족 비닐의 공중합체, 예컨대 에틸렌-비닐 아세테이트, 및 에틸렌-프로필렌 비-공역 디엔 삼원공중합체, 예컨대 에틸렌-프로필렌-헥사디엔 공중합체, 부틸렌-이소프렌 공중합체, 및 염소화 폴리에틸렌을 포함하며, 이들 물질은 개별적으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
특히 바람직한 엘라스토머 중합체는 ABS 수지 (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체), AES 수지 (아크릴로니트릴-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체), AAS 수지 (아크릴로니트릴-아크릴 엘라스토머-스티렌 공중합체), 및 MBS (메틸 메타크릴레이트 부타디엔 스티렌 공중합체)를 포함한다. 특히 바람직한 그라프트 공중합체는 폴리카보네이트 매트릭스와 이러한 공중합체와의 상용성이 높아 이들 공중합체가 폴리카보네이트 매트릭스 내에 균일하게 분산될 수 있게 하는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 고무(ABS), 메틸메타크릴레이트 부타디엔 스티렌 고무(MBS) 또는 이들 공중합체들의 혼합물이다. 이는 특정 타입의 성분 b)에 의해 야기될 수도 있는 열가소성 수지의 임의의 열화를 감소시킨다. 경제적인 관점에서 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)이 더욱 바람직하다. 상업적으로 이용 가능한 ABS는 모두 적용될 수도 있다. 특히 바람직한 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)은 고무 함량이 10 내지 50 중량부, 바람직하게는 10 내지 40 중량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량부인 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 열가소성 수지 a)는 열가소성 수지 a)에 대하여 45 내지 75 중량%의 폴리카보네이트, 5 내지 40 중량%의 ABS 및 0 내지 10 중량%의 MBS의 배합물이다.
일부 실시양태에서, 고무는 Si를 함유하는 엘라스토머 성분을 포함하는 그라프트 공중합체(graft copolymer)이다. 이는 조성물의 난연성을 향상시키는 장점이 있다. 그라프트 공중합체는, Si를 함유하는 엘라스토머 성분과, 이와 공중합 가능한 모노머 성분이 그라프트 공중합되어 형성된다. 엘라스토머 성분은 일반적으로 유리 전이 온도가 최대 0°C, 바람직하게는 최대 -20°C, 더욱 바람직하게는 -30°C이다.
그라프트 공중합체로서는, 코어가 Si를 포함하는 엘라스토머 성분인 코어/쉘형의 그라프트 공중합체가 바람직하다. Si를 함유하는 엘라스토머 성분은 바람직하게는 폴리오르가노실록산이다.
그라프트 공중합체는 예를 들어 US2005/0143520호에 기재된 바와 같이, 비닐단량체(I) 5 내지 60 중량부를 폴리오르가노실록산 입자(II) 40 내지 95 중량부((I)과 (II)의 합은 100 중량부임)의 존재 하에 중합시켜 제조되는 것이 바람직한 폴리오르가노실록산 함유 그라프트 공중합체인 것이 바람직하다. 비닐 단량체 (I)의 예는, 예를 들어, 스티렌, 알파-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 및 p-부틸스티렌과 같은 방향족 비닐 단량체; 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴과 같은 비닐시안화 단량체; 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 및 하이드록시에틸 메타크릴레이트와 같은 (메트)아크릴산 에스테르 단량체; 및 이타콘산, (메트)아크릴산, 푸마르산, 및 말레산과 같은 카르복실기-함유 비닐 단량체를 포함한다. 비닐 단량체(a-1)는 필요에 따라 분자당 중합성 불포화 결합을 2개 이상 갖는 다관능성 단량체를 포함할 수도 있다. 다관능성 단량체의 예로는 알릴 메타크릴레이트, 트리알릴 시아누레이트, 트리알릴 이소시아누레이트, 디알릴 프탈레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디비닐벤젠을 포함한다. 비닐 단량체(I)는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수도 있다. 폴리오르가노실록산 입자(II)는 상기 구성 성분의 유화 중합에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 통상의 시드 에멀젼 중합이 그라프트 공중합에 적용될 수 있고, 폴리오르가노실록산 입자(II)의 라텍스에서 비닐 단량체(I)를 라디칼 중합시킴으로써 달성될 수 있다.
폴리오르가노실록산을 포함하는 이들 그라프트 공중합체는 예를 들어 카네카 컴퍼니(Kaneka Company)로부터의 Kane Ace Mr01 및 Kane Ace Mr02 로서 상업적으로 입수가능하다.
Si를 함유하는 엘라스토머 성분을 포함하는 다른 적합한 그라프트 공중합체는 미츠비시 레이온(Mitsubishi Rayon)으로부터의 메타블렌 Metablen S-2001, Metablen S-2200 및 Metablen SX-005를 포함한다.
특히 바람직한 실시양태에서, 열가소성 수지 a)는 80 내지 99 중량%의 폴리카르보네이트와 Si를 함유하는 엘라스토머 성분을 포함하는 1 내지 20 중량%의 그라프트 공중합체의 배합물이며, 여기서 양들은 열가소성 수지 a)에 대한 것이다.
일부 실시양태들에서, 열가소성 수지 a)는 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체이거나 이를 포함한다. 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체의 예는 예를 들어 US5380795호 및 WO09040772호에 기재되어 있다. 이는 또한 조성물의 난연성을 향상시키는 장점이 있다.
따라서, 일부 바람직한 실시양태들에서, 성분 a)는
- 폴리카보네이트 45 내지 75중량% 및 ABS 5 내지 40중량%로 이루어진 배합물, 상기 양들은 열가소성 수지 a)에 대한 것임,
- 폴리카보네이트 45 내지 75 중량%, ABS 5 내지 40 중량% 및 MBS 1 내지 10 중량%로 이루어진 배합물, 상기 양들은 열가소성 수지 a)에 대한 것임,
- 폴리카보네이트 80 내지 99 중량% 및 Si를 함유하는 엘라스토머 성분을 포함하는 그라프트 공중합체 1 내지 20 중량%로 이루어진 배합물, 상기 그라프트 공중합체는 코어/쉘 타입의 그라프트 공중합체로서, 상기 코어는 폴리오르가노실록산이며, 상기 양들은 열가소성 수지 a)에 대한 것임.
본 발명의 조성물 중 a)의 양은 총 조성물의 중량에 대해 20 내지 90 중량%, 예를 들어 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량% 또는 적어도 60 중량% 및/또는 최대 85 중량%, 최대 80 중량%, 최대 75 중량%, 최대 70 중량%, 최대 67 중량% 또는 최대 65 중량%이다.
a) 열가소성 수지, 특히 폴리카보네이트계 수지 또는 폴리카보네이트는 300°C에서 ISO1133-1:2011에 따른 용융 흐름률이 5 내지 25 dg/min일 수도 있고, 예를 들어 8 내지 20 dg/min일 수도 있다. 일부 경우에, 열가소성 수지 a)는 상이한 용융 흐름률을 갖는 상이한 폴리카르보네이트, 예를 들어 버진 폴리카보네이트(virgin polycarbonate) 및 소비자-사후 재활용(PCR) 폴리카르보네이트를 포함하거나 이로 이루어진다. PCR 폴리카보네이트는 사용되는 물품, 예를 들어 음료수 병(예를 들어, 물 병), CD 및 자동차 조명에 의해 크게 제한되는 MFR을 갖는다. 예를 들어, 음료수병으로부터 수득된 PCR 폴리카보네이트는 300°C에서 ISO1133-1:2011에 따라 비교적 낮은 MFR, 예를 들어 5 내지 10 dg/min 을 갖는 경향이 있다.
b) 레이저 직접 구조화 첨가제
LDS 첨가제는 b1) 하기 기재된 바와 같은 도전성 금속 산화물 및/또는 b2) 칼슘 구리 티타네이트를 포함한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태는 다음을 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다:
a) 열가소성 수지 20 내지 90 중량%,
b) 레이저 직접 구조화 첨가제,
c) 선택적으로 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자, 및
d) 산 변성 중합체 0.1 내지 5.0 중량%,
여기서, b)는
b1) 아연 및 알루미늄을 포함하는 도전성 금속 산화물, 바람직하게는 알루미늄-도핑된 아연 산화물, 및/또는
b2) 칼슘 구리 티타네이트
를 포함함.
b1) 도전성 금속 산화물
LDS 첨가제 중 도전성 금속 산화물은 5 x 103 Ω·cm 이하, 바람직하게는 8 x 102 Ω·cm 이하, 더욱 바람직하게는 7 x 102 Ω·cm 이하, 더욱 더 바람직하게는 5 x 102 Ω·cm 이하의 저항률을 갖는다. 상기 하한은 구체적으로 정의된 것은 아니지만, 예를 들어 1 x 101 Ω·cm 이상, 보다 구체적으로는 1 x 102 Ω·cm 이상일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 도전성 산화물의 저항률은 전형적으로 분말 저항률을 지칭한다. 도전성 금속 산화물의 저항률은, 예를 들어 도전성 금속 산화물의 미세 분말을 가압함으로써 제조된 도전성 금속 산화물의 성형체 상의 멀티미터(multimeter)에 의해 측정될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 도전성 금속 산화물의 저항률은 100 kg/cm2 로 도전성 금속 산화물의 미분 10 g을 가압하여 제조된 도전성 금속 산화물의 성형체 상에서 멀티미터에 의해 측정될 수 있다. 상기 미분의 가압은 내경 25mm의 원통에 장입된 도전성 금속 산화물 미분 10g에 대하여 가압할 수도 있으며, 상기 원통은 내부에 폴리테트라플루오로에틸렌이 코팅될 수도 있다. 상기 미분의 가압은 성형체의 패킹 밀도가 20%가 되도록 행해질 수도 있다. 보다 구체적으로, 내경이 25 mm인 실린더 내에 테프론β 코팅된 도전성 산화물 미분말 10 g을 장입하고, 100 kg/cm2(패킹 밀도 20%)로 가압하여 요코가와 전기사(Yokogawa Electric Corporation)의 "model 3223" 시험기로 저항을 측정할 수 있다.
도전성 금속 산화물은 적어도 주기율표의 n족의 금속 및 주기율표의 n+1족의 금속을 포함하고, 여기서 n은 3 내지 13의 정수이다. 상기 도전성 금속 산화물은 적어도 3족 및 4족 금속, 4족 및 5족 금속, 5족 및 6족 금속, 6족 및 7족 금속, 7족 및 8족 금속, 8족 및 9족 금속, 9족 및 10족 금속, 10족 및 11족 금속, 11족 및 12족 금속, 12족 및 13족 금속, 또는 13족 및 14족 금속을 포함한다.
주기율표의 n족 또는 n+1족의 적합한 금속은, 예를 들어, 4족(티타늄, 지르코늄 등), 5족(바나듐, 니오븀 등), 6족(크롬, 몰리브덴 등), 7족(망간 등), 8족(철, 루테늄 등), 9족(코발트, 로듐, 이리듐 등), 10족(니켈, 팔라듐, 백금), 11족(구리, 은, 금 등), 12족(아연, 카드뮴 등), 13족(알루미늄, 갈륨, 인듐 등)을 포함한다.
주기율표 n족의 적합한 금속은 3족 금속(스칸듐, 이트륨)을 더 포함한다.
주기율표 n+1족의 적합한 금속은 14족 금속(게르마늄, 주석 등)을 더 포함한다.
바람직하게는, n은 10 내지 13의 정수, 더욱 바람직하게는 12 또는 13, 가장 바람직하게는 12이다.
바람직하게는, 도전성 금속 산화물은 12족 금속 및 13족 금속을 포함한다.
바람직하게는, 상기 도전성 금속 산화물의 n족 금속 및 n+1족 금속의 총합에 대한 n족 금속의 양이 15몰% 이하, 보다 바람직하게는 12몰% 이하, 특히 바람직하게는 10몰% 이하이거나, 또는 상기 도전성 금속 산화물의 n족 금속 및 n+1족 금속의 총합에 대한 n+1족 금속의 양이 15몰% 이하, 보다 바람직하게는 12몰% 이하, 특히 바람직하게는 10몰% 이하이다. 하한은 특별히 정의된 것은 아니지만, 0.0001 몰% 이상이어야 한다. 특히 바람직하게는, 상기 도전성 금속 산화물은 n+1족 금속으로 도핑된 n족 금속의 산화물이다. 높은 도금성이 얻어진다.
또한, 상술한 주기율표의 n족 금속 및 n+1족 금속은 도전성 금속 산화물에 포함된 금속 성분 중 98중량% 이상인 것이 바람직하다.
특히 바람직하게는, 도전성 금속 산화물은 아연 및 알루미늄을 포함한다. 가장 바람직하게는, 도전성 금속 산화물은 알루미늄 도핑된 아연 산화물이다.
일부 바람직한 실시양태에서, b)는 b1)의 입자를 포함하거나 b1)의의 입자이다. b)의 양에 대한 b1)의 입자의 양은 예를 들어 10 내지 100 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 98 중량%, 적어도 99.0 중량%, 적어도 99.5 중량%, 적어도 99.9 중량%, 또는 100 중량%일 수도 있다.
b2) 칼슘 구리 티타네이트
LDS 첨가제는 b2) 칼슘 구리 티타네이트를 포함할 수도 있다.
일부 바람직한 실시양태에서, b)는 b2)의 입자를 포함하거나 b1)의의 입자이다. b)의 양에 대한 b2)의 입자의 양은 예를 들어 10 내지 100 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 98 중량%, 적어도 99.0 중량%, 적어도 99.5 중량%, 적어도 99.9 중량%, 또는 100 중량%일 수도 있다.
b)의 추가 성분들
일부 바람직한 실시양태에서, b)는 코어 및 코어를 덮는 쉘로 이루어진 입자를 포함하거나 또는 이들 입자이며, 여기서 쉘은 b1) 및/또는 b2)로 제조된다. 코어는 유전율이 높은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 코어와 쉘 사이의 중량비는 b1) 및/또는 b2)가 LDS 첨가제로서 작용하는 한 임의의 값, 예를 들어 1:2 내지 100:1일 수도 있다. b)의 양과 관련하여, 코어 및 코어를 덮는 쉘(쉘은 b1) 및/또는 b2)로 제조됨)로 이루어진 입자의 양은 예를 들어 10 내지 100 중량%, 예를 들어 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 98 중량%, 적어도 99.0 중량%, 적어도 99.5 중량%, 적어도 99.9 중량%, 또는 100 중량%일 수도 있다.
일부 바람직한 실시양태에서, b)는 b1) 및/또는 b2)의 입자 또는 코어 및 코어를 덮는 쉘로 이루어진 입자로 이루어지고, 여기서 쉘은 b1) 및/또는 b2)로 이루어진다. b) 는 또한 b1) 및/또는 b2) 의 입자 및 코어 및 코어를 덮는 쉘로 이루어진 입자로 이루어질 수도 있고, 여기서 쉘은 b1) 및/또는 b2) 로 이루어진다.
따라서, 이들 바람직한 실시양태에서, 조성물은 b1) 및/또는 b2) 이외의 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖는 물질을 포함하지 않는다. 예를 들어, 조성물은 0.1 중량% 미만 또는 0.05 중량% 미만의 중금속 혼합물 산화물 스피넬, 예컨대 구리 크롬 산화물 스피넬; 구리 염, 예컨대 구리 하이드록사이드 포스페이트 구리 포스페이트, 구리 설페이트, 쿠프로우스 티오시아네이트; 또는 전술한 LDS 첨가제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 조성물은 총 조성물에 대해 0.1 중량% 미만 또는 0.05 중량% 미만의 b1) 및/또는 b2)의 입자가 아닌 LDS 첨가제, 또는 코어 및 코어를 덮는 쉘로 이루어진 입자를 포함할 수도 있고, 여기서 쉘은 b1) 및/또는 b2)로 이루어진다.
용어 "레이저 직접 구조화 첨가제" 및 "레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖는 재료"는 1) 열가소성 수지, 예를 들어 폴리카르보네이트 100 중량부에 LDS 첨가제의 후보 물질 10 중량부를 첨가하여 제조된 시편을 성형하고, 2) 시편에 레이저를 조사하고, 3) 조사된 시편에 무전해 도금을 수행함으로써 제조된 물품 상에 도금층을 형성할 수 있는 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 단계 2)는 13 W의 출력, 20 kHz의 주파수 및 2 m/s의 스캐닝 속도에서 1064 nm 파장의 YAG 레이저에 시편을 조사하는 것일 수도 있다. 예를 들어, 단계 3)은 (맥더미드 퍼포먼스 솔루션즈(MacDermid Performance Solutions)로부터의) MID 구리 100 XB 스트라이크 도금조를 사용하여 조사된 시편을 무전해 도금하는 것일 수도 있다.
b)가 코어 및 코어를 덮는 쉘로 이루어진 입자로 이루어지고, 쉘이 b1) 및/또는 b2)로 이루어진 경우, 코어는 바람직하게는 본 발명에 따른 조성물의 원하는 무선 주파수 성능을 달성하는 데 기여하도록 선택된다.
바람직하게는, 코어는 바람직하게는 금속 산화물, 금속 실리케이트, 금속 붕화물, 금속 탄화물 및 금속 질화물로부터 선택되는 세라믹 재료로 제조된다.
금속 산화물의 적합한 예는 마그네슘 산화물, 티타늄 산화물(예를 들어, TiO2), 아연 산화물, 구리 산화물, 세륨 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 이트륨 산화물, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물(예를 들어, 알루미나 및/또는 흄드 알루미나), CaTiO3, MgZrSrTiO6, MgTiO3, MgAl2O4, BaZrO3, BaSnO3, BaNb2O6, BaTa2O6, WO3, MnO2, SrZrO3, SnTiO4, ZrTiO4, CaZrO3, CaSnO3, CaWO4, MgTa2O6, MgZrO3, La2O3, CaZrO3, MgSnO3, MgNb2O6, SrNb2O6, MgTa2O6, Ta2O3, 바륨 티타네이트(BaTiO3), 스트론튬 티타네이트(SrTiO3), 바륨 스트론튬 티타네이트, 스트론튬-도핑된 란타늄 망가네이트, 란타늄 알루미늄 산화물(LaAlO3), 카드뮴 구리 티타네이트(CdCu3Ti4O12), Ca 1- xLaxMnO3, (Li, Ti) 도핑된 NiO, 란타늄 스트론튬 구리 산화물(LSCO), 이트륨 바륨 구리 산화물(YBa2Cu3O7), 납 지르코네이트 티타네이트 및 란타늄-개질된 납 지르코네이트 티타네이트를 포함한다.
실리케이트의 예는 Na2SiO3, LiAlSiO4, Li4SiO4, BaTiSi3O9, Al2Si2O7, ZrSiO4, KAlSi3O8, NaAlSi3O8, CaAl2Si2O8, CaMgSi2O6 및 Zn2SiO4이다. 마이카(mica) 및 탈크(talc)는 원하는 무선 주파수 성능을 달성하는데 기여하지 않기 때문에 코어로서 선호되지 않는다는 것에 유의한다.
붕화물의 예는 란탄 붕화물(LaB6), 세륨 붕화물(CeB6), 스트론튬 붕화물(SrB6), 알루미늄 붕화물, 칼슘 붕화물(CaB6), 티타늄 붕화물(TiB2), 지르코늄 붕화물(ZrB2), 바나듐 붕화물(VB2), 탄탈륨 붕화물(TaB2), 크롬 붕화물(CrB 및 CrB2), 몰리브덴 붕화물(MoB2, Mo2B5 및 MoB) 및 텅스텐 붕화물(W2B5)이다.
탄화물의 예는 탄화규소, 탄화텅스텐, 탄화탄탈륨, 탄화철 및 탄화티타늄이다.
질화물의 예는 실리콘 질화물, 붕소 질화물, 티타늄 질화물, 알루미늄 질화물 및 몰리브덴 질화물을 포함한다.
바람직하게는, 코어는 금속 산화물, 금속 붕화물, 금속 탄화물 및 금속 질화물로부터 선택된 세라믹 재료로 제조된다. 바람직하게는, 코어는 금속 산화물, 보다 바람직하게는 이산화티타늄 및/또는 티탄산바륨, 가장 바람직하게는 이산화티타늄으로 제조된다.
바람직하게는, b1), b2) 또는 b1) 및 b2)의 총량의 양은 총 조성물에 대해 적어도 0.1 중량% 및 최대 80 중량%이다. 바람직하게는, b1), b2) 또는 b1) 및 b2)의 총량의 양은 총 조성물에 대하여 적어도 1.0 중량%, 적어도 3.0 중량%, 적어도 5.0 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 16 중량%, 적어도 17 중량%, 적어도 18 중량%, 적어도 19 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 31 중량%, 적어도 32 중량%, 적어도 33 중량%, 적어도 34 중량% 또는 적어도 35 중량%이다. 바람직하게는, b1), b2) 또는 b1) 및 b2)의 총량의 양은 총 조성물에 대해 최대 75 중량%, 최대 70 중량%, 최대 65 중량% 또는 최대 60 중량%이다. b1), b2) 또는 b1) 및 b2)의 총량의 더 높은 양은 더 양호한 무선 주파수 성능을 유도한다.
바람직하게는, b)의 양은 전체 조성물에 대해 0.1중량% 이상 80중량% 이하이다. 바람직하게는, b) 의 양은 총 조성물에 대하여 적어도 1.0 중량%, 적어도 3.0 중량%, 적어도 5.0 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 16 중량%, 적어도 17 중량%, 적어도 18 중량%, 적어도 19 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 31 중량%, 적어도 32 중량%, 적어도 33 중량%, 적어도 34 중량% 또는 적어도 35 중량%이다. 바람직하게는, b)의 양은 총 조성물에 대해 최대 75 중량%, 최대 70 중량%, 최대 65 중량% 또는 최대 60 중량%이다.
바람직하게는, LDS 첨가제는 광 산란 기술에 의해 측정시 8 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 4 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 2 ㎛ 이하의 입자 크기 d90을 갖는다.
바람직하게는, LDS 첨가제는 광 산란 기술에 의해 측정시 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 4 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 2 ㎛ 이하의 입자 크기 d50을 갖는다
더 작은 크기를 갖는 LDS 첨가제가 본 발명에 따른 조성물에 양호한 기계적 강도를 제공하는 것을 발견하였다.
입자 크기는, 예를 들어 Malvern Mastersize 입자 크기 분석기를 사용하여 광 산란 기술에 의해 결정될 수도 있다. 이는 예를 들어 ISO13320-1:2009에 따라 수행될 수도 있다.
일부 실시양태들에서, b)는 레이저 직접 구조화 첨가제 기능(laser direct structuring additive function)을 갖는 물질을 추가로 포함할 수도 있으며, 이는 바람직하게는 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 금속 화합물이다:
구리 함유 스피넬, 예컨대 구리 크롬 산화물 스피넬, 구리 몰리브덴 산화물 스피넬 및 구리 크롬 망간 산화물 스피넬;
구리 염, 예컨대 수산화구리, 인산구리, 황산구리, 티오시안화제일구리(cuprous thiocyanate);
유기 금속 착물, 예컨대 팔라듐/팔라듐-함유 중금속 착물;
주석 함유 산화물, 예컨대 안티몬 주석 산화물(안티몬 도핑된 주석 산화물), 비스무스 주석 산화물(비스무스 도핑된 주석 산화물), 알루미늄 주석 산화물(알루미늄 도핑된 주석 산화물) 및 몰리브덴 주석 산화물(몰리브덴 도핑된 주석 산화물);
ZnxNi1-XFe2 O4, 여기서 x는 0.60 초과 0.85 미만임,
이들의 조합들.
존재하는 경우, 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖는 추가 물질의 양은 총 조성물에 대해 전형적으로 0.1 내지 10 중량%, 예를 들어 1.0 내지 5.0 중량%이다.
일부 실시양태들에서, 본 발명에 따른 조성물은 b1) 또는 b2) 이외의 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖는 추가의 물질이 실질적으로 없다. 예를 들어, 조성물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 화합물을 0.1 중량% 미만, 0.05 중량% 미만 또는 0.01 중량% 미만으로 포함할 수도 있다:
구리 함유 스피넬, 예컨대 구리 크롬 산화물 스피넬, 구리 몰리브덴 산화물 스피넬 및 구리 크롬 망간 산화물 스피넬; 구리 염, 예컨대 구리 하이드록시드, 포스페이트 구리 포스페이트, 구리 술페이트, 쿠프로우스 티오시아네이트; 유기 금속 착물, 예컨대 팔라듐/팔라듐 함유 중금속 착물; 주석 함유 산화물, 예컨대 안티몬 주석 산화물 (안티몬-도핑된 주석 산화물), 비스무스 주석 산화물 (비스무스-도핑된 주석 산화물), 알루미늄 주석 산화물 (알루미늄-도핑된 주석 산화물) 및 몰리브덴 주석 산화물 (몰리브덴-도핑된 주석 산화물);
ZnxNi1-XFe2O4 (여기서, x는 0.60 초과 및 0.85 미만임);
및 이들의 조합들.
c) 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자
본 발명에 따른 조성물은 LDS 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 물질의 입자인 성분 c)를 추가로 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 총 조성물에 대한 c)의 양은 최대 75 중량%, 예를 들어 최대 60 중량%, 최대 50 중량% 또는 최대 40 중량%이다. 바람직하게는, c)의 양은 전체 조성물에 대해 최대 30 중량%이다. c)의 함량이 30중량% 이하일 때 바람직한 난연성을 얻을 수 있다.
c)의 양은 또한 총 조성물에 대해 최대 20 중량%, 10 중량% 미만 또는 최대 9 중량%일 수도 있다. 상기 c)의 함량은 전체 조성물에 대하여 0 중량%일 수도 있다. 상당한 양의 세라믹 충전제 입자를 사용하지 않고 바람직한 특성을 얻을 수 있는 것이 유리하다.
그러나, 본 발명에 따른 조성물이 일부 양의 c)를 포함하는 경우 또한 유리할 수도 있는데, 그 이유는 c)가 바람직한 유전 특성을 얻을 목적을 위해 b)보다 비용 효과적이기 때문이다. 또한, c)는 b)보다 조성물의 충격강도 등의 기계적 물성을 보다 효율적으로 향상시킬 수도 있다. 바람직하게는, 총 조성물에 대한 c)의 양은 적어도 0.1 중량%, 적어도 1.0 중량%, 적어도 3.0 중량%이다. 일부 실시양태들에서, 전체 조성물에 대한 c)의 양은 0.1 중량% 이상 및 10 중량% 미만이다. 일부 실시양태들에서, 전체 조성물에 대한 c)의 양은 10 중량% 이상 및 27 중량% 이하이다.
본 명세서에서 용어 "물질의 입자"는 그 형상(구형, 휘스커, 섬유상 등)에 관계없이 상기 물질로 이루어진 입자상 성분으로 이해된다. 이 용어는 성분 b)와 관련하여 기재된 코어-쉘 입자의 코어로부터 구별하기 위해 사용된다.
바람직하게는, 세라믹 재료는 금속 산화물, 금속 실리케이트, 금속 붕화물, 금속 탄화물 및 금속 질화물로부터 선택된다.
바람직하게는, 세라믹 재료는 금속 산화물, 금속 붕화물, 금속 탄화물 및 금속 질화물로부터 선택된다.
바람직하게는, 세라믹 재료는 금속 산화물이고, 보다 바람직하게는 이산화티탄, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
일부 바람직한 실시양태들에서, 본 발명에 따른 조성물에 존재하는 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자의 80 중량% 이상은 이산화티탄이다. 이는 조성물이 높은 주파수에서 낮은 손실 탄젠트(loss tangent)를 갖도록 한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물에 존재하는 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자에 대한 이산화티탄의 양은 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 중량% 또는 100 중량%이다.
일부 바람직한 실시양태들에서, 본 발명에 따른 조성물에 존재하는 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자의 80 중량% 이상은 바륨 티타네이트이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물에 존재하는 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자에 대한 바륨 티타네이트의 양은 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 중량% 또는 100 중량%이다.
일부 바람직한 실시양태들에서, 본 발명에 따른 조성물에 존재하는 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자의 80 중량% 이상은 스트론튬 티타네이트이다. 따라서, 상기 조성물은 매우 높은 난연성을 갖는다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물에 존재하는 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자에 대한 스트론튬 티타네이트의 양은 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 중량% 또는 100 중량%이다.
바람직하게는, 총 조성물에 대한 b1), b2) 및 c)의 총량은 적어도 35 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 40 중량%이다. 이는 높은 유전율을 초래한다. 바람직하게는, 총 조성물에 대한 b1), b2) 및 c)의 총량은 70 중량% 이하 또는 65 중량% 이하이다.
바람직하게는, 총 조성물에 대한 b) 및 c)의 총량은 35 중량% 이상, 보다 바람직하게는 40 중량% 이상이다. 바람직하게는, 전체 조성물에 대한 b) 및 c)의 총량은 70 중량% 이하 또는 65 중량% 이하이다.
바람직하게는, 조성물 중의 c)의 양에 대한 조성물 중의 b1) 및 b2)의 총량의 중량비는 적어도 1.0, 바람직하게는 적어도 1.2, 적어도 1.5, 적어도 1.8, 적어도 2.0, 적어도 2.5, 적어도 3.0, 적어도 3.5 또는 적어도 4.0이다.
바람직하게는, 조성물 중의 b)의 양 대 조성물 중의 c)의 양의 중량비는 적어도 1.0, 바람직하게는 적어도 1.2, 적어도 1.5, 적어도 1.8, 적어도 2.0, 적어도 2.5, 적어도 3.0, 적어도 3.5 또는 적어도 4.0이다.
a), b) 및 c)의 합계
바람직하게는, 성분 a), b) 및 c)의 총량은 전체 조성물의 90 내지 99.9 중량%, 예를 들어 95 내지 99 중량%이다.
d) 산 변성 중합체
산 변성 중합체는 불포화 카르복실산 등과 같은 관능기를 갖는 화합물로 중합체를 개질한 중합체일 수도 있다.
바람직하게는, 산 변성 중합체는 산 변성 올레핀 중합체 또는 산 변성 스티렌 중합체, 보다 바람직하게는 산 변성 올레핀 중합체이다.
올레핀 중합체는 바람직하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이다.
올레핀 중합체는 중량평균분자량이 1,000 내지 5,000인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 산 변성 중합체는, 바람직하게는 아크릴산, 말레산, 이타콘산, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물 및 말레산 모노아미드로 이루어진 군으로부터 선택된, 불포화 카르복실산에 의해 개질된 중합체이다.
가장 바람직하게는, 산 변성 올레핀 중합체는 말레산 무수물 변성 폴리에틸렌이다.
적합한 예는 미쯔이 화학사(Mitsui Chemicals, Inc.)에 의해 제조된 상업적으로 입수가능한 Mitsui Hi-WAX 1105A, Mv 1500, 밀도 940 kg/m3, 산가: 60 KOHmg/g을 포함한다.
d)의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 5.0중량%, 바람직하게는 0.3 내지 3.0중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5중량%이다.
a), b), c) 및 d)의 합계
바람직하게는, 성분 a), b), c) 및 d)의 총량은 전체 조성물의 90 내지 100 중량%이고, 예를 들어 전체 조성물에 대해 90 내지 99.9 중량%, 92 내지 99.0 중량% 또는 95 내지 98 중량%이다. 바람직하게는, 성분 a), b), c) 및 d)의 총량은 총 조성물에 대해 적어도 96 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 98 중량% 또는 적어도 99 중량%이다.
e) 난연제
바람직하게는, 본 발명에 따른 열가소성 조성물은 e) 난연제를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 총 조성물에 대한 성분 e)의 양은 0 내지 15 중량%, 예를 들어 적어도 0.01 중량%, 적어도 0.05 중량% 또는 적어도 0.1 중량% 및/또는 최대 10 중량%, 최대 5 중량% 또는 최대 1.0 중량%이다.
상기 난연제는 무기 난연제 또는 유기 난연제일 수도 있다.
무기 난연제의 예에는 술포네이트 염, 예컨대 칼륨 퍼플루오로부탄 술포네이트 (리마 염) 및 칼륨 디페닐술폰 술포네이트; 예를 들어 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속(바람직하게는 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 및 바륨 염) 및 무기산 착염, 예를 들어 옥소-음이온을 반응시킴으로써 형성된 염, 예컨대 탄산의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 염, 예컨대 Na2CO3, K2CO3, MgCO3, CaCO3, BaCO3, 및 BaCO3 또는 플루오로-음이온 착체, 예컨대 Li3AlF6, BaSiF6, KBF4, K3AlF6, KAlF4, K2SiF6, 및/또는 Na3AlF6 등이 포함된다. 무기 난연제는 비캣 온도(Vicat temperature)를 유지하기 위한 목적에 유리하다.
유기 난연제의 예는 유기 포스페이트 및/또는 인-질소 결합을 포함하는 유기 화합물을 포함한다.
예시적인 유기 포스페이트의 한 타입은 화학식(GO)3P=O 의 방향족 포스페이트이고, 여기서 각각의 G는 독립적으로 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알크아릴, 또는 아르알킬 기이되, 단, 적어도 하나의 G는 방향족 기이다. G기 중 2개는 함께 결합하여 환형기를 제공할 수도 있으며, 예를 들어 디페닐 펜타에리트리톨 디포스페이트를 제공할 수도 있으며, 이는 미국 특허 제 4,154,775 호에서 Axelrod 에 의해 설명된다. 다른 적합한 방향족 포스페이트는, 예를 들어, 페닐 비스(도데실) 포스페이트, 페닐 비스(네오펜틸) 포스페이트, 페닐 비스(3,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 에틸 디페닐 포스페이트, 2-에틸헥실 디(p-톨릴) 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) p-톨릴 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) 페닐 포스페이트, 트리(노닐페닐) 포스페이트, 비스(도데실) p-톨릴 포스페이트, 디부틸 페닐 포스페이트, 2-클로로에틸 디페닐 포스페이트, p-톨릴 비스(2,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 2-에틸헥실 디페닐 포스페이트 등일 수도 있다. 특정 방향족 포스페이트는 각각의 G가 방향족인 것, 예를 들어, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 등이다.
이관능성 또는 다관능성 방향족 인-함유 화합물, 예를 들어 하기 화학식의 화합물이 또한 유용하다:
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
여기서, 각각의 G1은 독립적으로 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소이고; 각각의 G2는 독립적으로 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 또는 하이드로카보녹시이고; 각각의 X는 독립적으로 브롬 또는 염소이고; m은 0 내지 4이고, n은 1 내지 30이다. 적합한 이관능성 또는 다관능성 방향족 인-함유 화합물의 예는 레조시놀 테트라페닐 디포스페이트(RDP), 하이드로퀴논의 비스(디페닐) 포스페이트 및 비스페놀-A의 비스(디페닐) 포스페이트(각각, 이들의 올리고머 및 중합체 대응물) 등을 포함한다. 전술한 이관능성 또는 다관능성 방향족 화합물의 제조 방법은 영국 특허 제 2,043,083호에 기재되어 있다.
유기 난연제의 추가의 예는 포스파젠 화합물, 특히 하기로 표시되는 포스파젠 화합물을 포함한다:
Figure pct00004
여기서, t는 3 내지 25의 정수이고, R5 및 R6은 동일하거나 상이할 수도 있으며, 각각 아릴기 또는 알킬아릴기를 나타내고,
Figure pct00005
여기서 u는 3 내지 10,000의 정수이고, R9는 ―N=P(OR)3 기, ―N=P(OR8)3 기, ―N=P(O)OR7 기 및 ―N=P(O)OR8 기로부터 선택된 적어도 하나의 종을 나타내고, R10 은 ―P(OR7)4 기, ―P(OR8)4 기, ―P(O)(OR7)2 기 및 ―P(O)(OR8)2 기 로부터 선택된 적어도 하나의 종을 나타내며, R7및 R8은 동일하거나 상이할 수 있고, 이들 각각은 아릴기 또는 알킬아릴기를 나타낸다.
상기 2개의 화학식으로 표시되는 이러한 포스파젠 화합물의 예에는 환형 및/또는 사슬-유사 C1-6 알킬 C6-20 아릴옥시포스파젠, 예컨대 페녹시포스파젠, (폴리)톨릴옥시포스파젠 (예를 들어, o-톨릴옥시포스파젠, m-톨릴옥시포스파젠, p-톨릴옥시포스파젠, o,m-톨릴옥시포스파젠, o,p-톨릴옥시포스파젠, m,p-톨릴옥시포스파젠, 및 o,m,p-톨릴옥시포스파젠), 및 (폴리)자일릴옥시포스파젠; 및 사이클릭 및/또는 사슬-유사 C6-20 아릴 C1-10 알킬 C6-20 아릴옥시포스파젠, 예컨대 (폴리)페녹시톨릴옥시포스파젠 (예를 들어, 페녹시-o-톨릴옥시포스파젠, 페녹시-m-톨릴포스파젠, 페녹시-p-톨릴옥시포스파젠, 페녹시-o,m-톨릴옥시포스파젠, 페녹시-o,p-톨릴옥시포스파젠, 페녹시-m,p-톨릴옥시포스파젠, 및 페녹시-o,m,p-톨일옥시포스파젠, (폴리)페녹시자일릴옥시포스파젠, 및 (폴리)페녹시톨일옥시옥시포스파젠을 포함하고, 여기서 바람직한 예는 환형 및/또는 사슬-유사 페녹시포스파젠, 환형 및/또는 사슬-유사 C1-3 알킬 C6-20 아릴옥시포스파젠, C6-20 아릴옥시 C1-3 알킬 C6-20 아릴옥시포스파젠 (예를 들어, 환형 및/또는 사슬-유사 톨일옥시포스파젠, 및 환형 및/또는 사슬-유사 페녹시톨일페녹시포스파젠)을 포함한다.
이러한 포스파젠 화합물의 예는 사이클릭 페녹시포스파젠, Otsuka Chemical Co. Ltd.로부터의 상표명 SPB-100, 및 사이클릭 페녹시포스파젠, Fushimi Pharmaceutical Co. Ltd.로부터의 상표명 Rabitle FP-110을 포함한다.
이러한 포스파젠 화합물은 US2012/0301766, [0133]-[0142]에 상세히 기재되어 있으며, 이는 참조에 의해 포함된다.
본 발명의 열가소성 조성물에는 염소 및 브롬, 특히 염소 및 브롬 난연제가 본질적으로 없을 수도 있으며, 이는 전체 조성물에 대해 100 ppm 미만, 75 ppm 미만 또는 50 ppm 미만의 브롬 및/또는 염소 함량을 갖는 것으로 정의될 수도 있다.
바람직하게는, 조성물의 성형 부품은 3.0 mm(± 10%)의 두께에서 적어도 UL94 V2 등급(즉, V2, V1 또는 V0 등급)을 갖는다.
바람직하게는, 조성물의 성형 부품은 1.5 mm(± 10%)의 두께에서 적어도 UL94 V2 등급(즉, V2, V1 또는 V0 등급)을 갖는다.
본 발명에 사용된 LDS 첨가제는 다른 타입의 LDS 첨가제와 달리 원하는 UL94 등급을 달성하는 것을 허용하는 것으로 관찰되었다. 본 발명에 따른 산 변성 중합체의 첨가는 난연성에 실질적인 유해 효과를 갖지 않는다는 것이 추가로 놀랍게도 밝혀졌다. 따라서, 원하는 UL94 등급은 적절한 양의 난연제의 첨가에 의해 본 발명에 의해 달성될 수 있다.
a), b), c), d) 및 e)의 합계
바람직하게는, 성분 a), b), c), d) 및 e)의 총량은 전체 조성물의 90 내지 100 중량%이고, 예를 들어 전체 조성물에 대해 90 내지 99.9 중량%, 92 내지 99.0 중량% 또는 95 내지 98 중량%이다. 바람직하게는, 성분 a), b), c), d) 및 e)의 총량은 총 조성물에 대해 적어도 96 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 98 중량% 또는 적어도 99 중량%이다.
성분 f) 적하방지제
본 발명에 따른 열가소성 조성물은 f) 적하 방지제(anti-drip agent)를 더 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 성분 f)의 양은 전체 조성물에 대하여 0 내지 2.0 중량% 또는 0.05 내지 2.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 1.0 중량%이다. 성분 f)의 존재는 선택적이며, 따라서 본 발명에 따른 조성물은 성분 f)를 거의 또는 전혀 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 상기 f) 성분의 양은 전체 조성물에 대하여 0.05 중량% 미만, 0.01 중량% 미만 또는 0 중량%일 수도 있다.
적하 방지제의 적합한 예는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 플루오로중합체를 포함한다. 플루오로중합체는 피브릴 형성 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 피브릴 형성 플루오로중합체 또는 비-피브릴 형성 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 비-피브릴 형성 플루오로중합체일 수도 있다.
적하 방지제는 플루오로중합체의 (수성) 분산액의 형태일 수도 있다. 이 경우, 분산액은 충분한 양의 플루오로중합체, 예를 들어 분산액의 30 중량% 이상 또는 50 중량% 이상을 함유한다.
적하 방지제는 플루오로중합체와 추가의 중합체, 예를 들어 캡슐화된 플루오로중합체의 혼합물의 형태일 수도 있다. 이 경우, 분산액은 충분한 양의 플루오로중합체, 예를 들어 혼합물의 30 중량% 이상 또는 50 중량% 이상을 함유한다. 추가의 중합체는 예를 들어 아크릴레이트 공중합체 또는 스티렌-아크릴로니트릴일 수도 있다. 플루오로중합체 및 아크릴레이트 중합체의 혼합물의 예는 미쯔비시 레이온(Mitsubishi Rayon)으로부터 METABLEN A-3800 으로서 상업적으로 입수가능하다. 캡슐화된 플루오로중합체는 플루오로중합체의 존재하에서 중합체를 중합시킴으로써 제조될 수도 있다.
바람직하게는, 적하 방지제는 플루오로중합체와 추가의 중합체, 예컨대 캡슐화된 플루오로중합체의 혼합물이다. 이러한 적하 방지제는 분산액 형태의 적하 방지제에 비해 더 양호하게 취급될 수 있는데, 이는 압출기에서의 공급이 더 용이하고 조성물로부터 물의 제거가 필요하지 않기 때문이다.
a), b), c), d), e) 및 f)의 합계
바람직하게는, 성분 a), b), c), d), e) 및 f)의 총량은 전체 조성물의 90 내지 100 중량%이고, 예를 들어 전체 조성물에 대해 90 내지 99.9 중량%, 92 내지 99.0 중량% 또는 95 내지 98 중량%이다. 바람직하게는, 성분 a), b), c), d), e) 및 f)의 총량은 총 조성물에 대해 적어도 96 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 98 중량% 또는 적어도 99 중량%이다.
기타 첨가제 g)
본 발명에 따른 열가소성 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 g) 0 내지 10 중량%의 하나 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수도 있다. 이들은 열 또는 열-산화 열화에 대한 안정화제, 가수분해 열화에 대한 안정화제, 광, 특히 UV 광으로부터의 열화에 대한 안정화제, 및/또는 광-산화 열화 및 이형제 및 윤활제와 같은 가공 보조제와 같은 통상적인 첨가제를 포함한다. 이러한 첨가제의 적합한 예 및 이들의 통상적인 양은 상기 문헌 [Kunststoff Handbuch, 3/1]에 기재되어 있다. 상기 첨가제의 총량은 전형적으로 0 내지 5 중량%, 예를 들어 0.1 내지 3 중량% 또는 0.3 내지 1 중량%이다.
a), b), c), d), e), f) 및 g)의 합계
바람직하게는, 성분 a), b), c), d), e), f) 및 g)의 총량은 전체 조성물의 100 중량%이다.
유리 충전제 h)
본 발명에 따른 조성물은 h) 유리 섬유와 같은 유리 충전제를 추가로 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다. h) 유리 충전제는 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 c) 세라믹 충전제 입자와 상이함이 이해될 것이다.
일부 실시양태들에서, 본 발명에 따른 조성물은 조성물의 총 중량에 대해 5 중량% 미만, 바람직하게는 4 중량% 미만, 3 중량% 미만, 2 중량% 미만, 1 중량% 미만, 0.5 중량% 미만, 0.1 중량% 미만, 또는 0 중량%의 유리 충전제, 예컨대 유리 섬유를 포함한다.
바람직하게는, 성분 a), b), c), d), e), f), g) 및 h) 의 총량은 전체 조성물의 100 중량%이다.
g) 첨가제는 e) 난연제, f) 적하 방지제 및 h) 유리 충전제와 상이하며, 즉, g) 첨가제는 e) 난연제, f) 적하 방지제 및 h) 유리 충전제를 포함하지 않는 것으로 이해될 것이다.
상기 기재된 성분 b) 및 d) 및 임의의 성분은 단일 스크류 또는 이중 스크류 압출기와 같은 적합한 혼합 장치에 의해 열가소성 수지 a)에 도입될 수도 있으며, 바람직하게는 이중 스크류 압출기가 사용된다. 바람직하게는, 열가소성 수지 펠릿은 적어도 성분 b) 및 d)와 함께 압출기에 도입되어 압출된 후, 수조에서 켄칭되고 이어서 펠릿화된다. 따라서, 본 발명은 또한 전술한 바와 같은 성분 a) 및 b) 및 d) 및 임의의 성분을 용융 혼합함으로써 본 발명에 따른 열가소성 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
특성들
바람직하게는, 조성물은 1 GHz에서 측정된 적어도 3.5 또는 적어도 4.0 및/또는 6 GHz에서 측정된 적어도 3.5 또는 적어도 4.0의 유전율을 갖는다. 이러한 DC는 적절한 양의 b1) 및/또는 b2) 및 선택적인 성분 c)를 선택함으로써 달성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 1 GHz에서 측정된 3.5 이상, 보다 바람직하게는 4.0 이상, 보다 바람직하게는 4.2 이상, 보다 바람직하게는 4.5 이상, 보다 바람직하게는 4.7 이상, 보다 바람직하게는 5.0 이상의 유전율을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 1 GHz에서 측정된 탄젠트 손실(Df)이 최대 0.014, 더욱 바람직하게는 최대 0.010, 더욱 바람직하게는 최대 0.007이다. 낮은 Df는 에너지 손실(열)을 최소화하고 및/또는 조사되는 에너지를 최대화한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 6 GHz에서 측정된 3.5 이상, 보다 바람직하게는 4.0 이상, 보다 바람직하게는 4.2 이상, 보다 바람직하게는 4.5 이상, 보다 바람직하게는 4.7 이상, 보다 바람직하게는 5.0 이상의 유전율을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 6 GHz에서 측정된 탄젠트 손실(Df)이 최대 0.014, 더욱 바람직하게는 최대 0.010, 더욱 바람직하게는 최대 0.007이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 40 GHz에서 측정된 3.5 이상, 보다 바람직하게는 4.0 이상, 보다 바람직하게는 4.2 이상, 보다 바람직하게는 4.5 이상, 보다 바람직하게는 4.7 이상, 보다 바람직하게는 5.0 이상의 유전율을 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 40 GHz에서 측정된 탄젠트 손실(Df)이 최대 0.014, 바람직하게는 최대 0.010, 더욱 바람직하게는 최대 0.007이다.
여기서, 유전율(DC) 및 탄젠트 손실(때때로 소산 계수(DF)로도 지칭됨)은 ASTM D-2520, 방법 B - 공진 공동 섭동 기법에 따라 측정된다. 테스트 샘플의 공칭 샘플 크기는 1.78*2.54*25.4 mm이다. 시험은 실험실 환경 조건 (23°C 및 51% RH 공칭)에서 수행된다.
바람직하게는, 상기 열가소성 수지는 MFR1 의 300°C 및 1.2 kg 에서 ISO1133-1:2011에 따라 측정한 용융 흐름률을 가지며, 본 발명에 따른 조성물은 MFR2 의 300°C 및 1.2 kg 에서 ISO1133-1:2011에 따라 측정한 용융 흐름률을 가지며, 상기 MFR2는 MRF1의 130% 이하이다.
고난연성 실시양태들
b) 및 c)의 양이 적을수록 난연성이 우수한 것으로 나타났다. 이 경우, 난연제 e) 의 (실질적인) 부존재의 경우에도 바람직한 난연성이 획득될 수도 있다.
따라서, 일부 실시양태들에서, 전체 조성물에 대한 b1), b2) 또는 b1) 및 b2) 전체의 양은 적어도 0.1 중량% 및 최대 20 중량%, 바람직하게는 적어도 1.0 중량%, 적어도 3.0 중량% 또는 적어도 5.0 중량%, 및/또는 최대 19 중량%, 최대 18 중량%, 최대 17 중량%, 최대 16 중량%, 최대 16 중량% 또는 최대 15 중량%이다.
일부 실시양태들에서, 전체 조성물에 대한 b)의 양은 적어도 0.1 중량% 및 최대 20 중량%, 바람직하게는 적어도 1.0 중량%, 적어도 3.0 중량% 또는 적어도 5.0 중량%, 및/또는 최대 19 중량%, 최대 18 중량%, 최대 17 중량%, 최대 16 중량%, 최대 16 중량% 또는 최대 15 중량%이다.
일부 실시양태들에서, 전체 조성물에 대한 c)의 양은 전체 조성물에 대해 최대 30 중량%, 최대 25 중량%, 최대 20 중량%, 최대 15 중량%, 최대 10 중량%, 10 중량% 미만, 최대 9 중량%, 최대 8 중량%, 최대 5 중량%, 최대 3 중량%, 최대 1 중량%, 또는 0 중량%이다.
일부 실시양태들에서, 전체 조성물에 대해 b1), b2) 및 c)의 총량은 전체 조성물에 대해 35 중량% 미만, 최대 30 중량%, 최대 25 중량%, 최대 20 중량%, 최대 15 중량%, 최대 10 중량%, 10 중량% 미만, 최대 9 중량%, 최대 8 중량%, 최대 5 중량%, 최대 3 중량%, 최대 1 중량% 또는 0 중량%이다.
일부 실시양태들에서, 전체 조성물에 대해 b) 및 c)의 총량은 전체 조성물에 대해 35 중량% 미만, 최대 30 중량%, 최대 25 중량%, 최대 20 중량%, 최대 15 중량%, 최대 10 중량%, 10 중량% 미만, 최대 9 중량%, 최대 8 중량%, 최대 5 중량%, 최대 3 중량%, 최대 1 중량%, 또는 0 중량%이다.
이들 실시양태에서, 바람직하게는 조성물의 성형 부품은 1.5 mm (±10%)의 두께에서 UL94 V2, V1 또는 V0 등급 및/또는 3.0 mm (±10%)의 두께에서 UL94 V2, V1 또는 V0 등급을 갖는다. 조성물은 난연제를 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다. 조성물이 난연제를 포함하는 경우, 전체 조성물에 대한 난연제의 양은 예를 들어 적어도 0.01 중량% 및/또는 최대 5 중량%, 최대 1.0 중량%, 최대 0.5 중량%, 최대 0.1 중량%, 최대 0.05 중량% 또는 최대 0.01 중량%일 수도 있다.
다른 양태들
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 열가소성 조성물을 포함하는 성형 부품(molded part)에 관한 것이다. 본 발명은 특히 본 발명에 따른 조성물의 사출 성형에 의해 제조된 성형 부품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 조성물로부터 제조된 성형 부품 및 그 위에 제공된 도전성 트랙을 포함하는 물품, 특히 회로 캐리어에 관한 것이다. 일 실시양태에서, 이러한 회로 캐리어는 안테나를 생성하기 위해 사용된다.
본 발명은 또한 이러한 회로 캐리어를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 그 방법은, 본 발명에 따른 열가소성 조성물을 포함하는 성형 부품을 제공하는 단계, 도전성 트랙이 형성될 상기 부품의 영역에 레이저 방사선을 조사하는 단계, 및 이어서 조사된 영역을 금속화하는 단계를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 레이저 조사는 부착-촉진 표면(adhesion-promoting surface)을 형성하면서 동시에 금속 핵을 방출하고 부품의 절제를 수행하기 위해 사용된다. 이는 디포지션된 금속 도체 트랙들의 우수한 접착 강도를 달성하기 위한 간단한 수단을 제공한다. 레이저의 파장은 유리하게는 248 nm, 308 nm, 355 nm, 532 nm, 1064 nm 또는 심지어 10600 nm이다. 레이저 방사선에 의해 생성된 금속 핵 상으로의 추가의 금속의 디포지션(deposition)은 바람직하게는 도금 공정을 통해 일어난다. 상기 금속화는 바람직하게는 성형된 부품의 조사된 영역 상에 전기 전도성 경로를 형성하기 위해 성형된 부품을 적어도 하나의 무전해 도금조(electroless plating bath)에 침지함으로써 수행된다. 무전해 도금 공정의 비제한적인 예는 구리 도금 공정, 금 도금 공정, 니켈 도금 공정, 은 도금, 아연 도금 및 주석 도금이다. 바람직하게는, 제 1 도금은 구리 도금이다. 도전성 트랙은 하나 이상의 층을 가질 수도 있다. 제 1 층은, 예를 들어 구리 층일 수도 있고, 8-16 ㎛, 보다 전형적으로 8-12 ㎛일 수도 있다. 존재하는 경우, 제 2 층은 예를 들어 니켈 층일 수도 있고, 2 내지 4 ㎛일 수도 있다. 존재한다면, 제 3 층은 예를 들어 금 층일 수도 있고, 0.05 내지 0.2 ㎛일 수도 있다.성형된 부품의 조사는 예를 들어 2-15W의 전력, 20-100 kHz의 주파수 및/또는 1-5 m/s의 속도를 포함하는 조건 하에서 수행될 수도 있다.
상기 성형 부품의 조사는 예를 들어, 100 내지 400 nm의 파장을 갖는 UV 광, 400 내지 800 nm의 파장을 갖는 가시광선, 또는 800 내지 25,000 nm의 파장을 갖는 적외선에 의해 수행될 수도 있다.
상기 성형 부품의 조사가 100 내지 400 nm의 파장을 갖는 UV광에 의해 수행되는 경우, 상기 금속화된 영역을 갖는 성형 부품은 내박리성(delamination resistance)을 향상시키기 위하여 열처리하는 것이 바람직할 수도 있다. 상기 열처리는 상기 성형 부품을 전자레인지(microwave)에 넣고 수행할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 성형 부품의 조사는 400 내지 800 nm의 파장을 갖는 가시광 또는 800 내지 25,000 nm의 파장을 갖는 적외선에 의해 수행된다. 이러한 타입들의 레이저 조사는 도금 단계 후에 열 처리를 필요로 하지 않고 조사 영역 상의 금속 층이 비교적 더 강한 접착 강도를 갖는다는 점에서 유리하다. 가장 바람직하게는, 성형된 부품의 조사는 800 내지 25,000 nm, 특히 1064 nm의 파장을 갖는 적외선에 의해 수행된다.
바람직하게는, 회로 캐리어를 제조하는 공정은 조사된 영역을 금속화하는 단계 이후에 열 처리 단계를 포함하지 않는다. 이는 효율적인 공정을 허용하는 측면에서 유리하다.
본 발명의 추가의 양태는 레이저 직접 구조화 공정에 사용하기 위한 본 발명에 따른 열가소성 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 양태는 레이저 직접 구조화 공정에서의 본 발명에 따른 열가소성 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 독립적인 청구항들에 정의된 청구물에 단독으로 또는 본 명세서에 설명된 특징들의 임의의 가능한 조합들과 조합하여 관련되고, 특히 청구항들에 존재하는 특징들의 조합들이 바람직하다는 것에 유의한다. 따라서, 본 발명에 따른 조성물과 관련된 특징들의 모든 조합들; 본 발명에 따른 공정과 관련된 특징들의 모든 조합들 및 본 발명에 따른 조성물과 관련된 특징들 및 본 발명에 따른 공정과 관련된 특징들의 모든 조합들이 본 명세서에 기재됨을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 방법의 성형 단계, 조사 단계 및 금속화 단계에 관한 특징들 및 본 발명에 따른 조성물에 관한 특징들의 조합이 본 명세서에 기재됨을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 기재는 본 발명에 따른 열가소성 조성물을 포함하는 성형 부품을 제공하는 단계; 도전성 트랙이 형성될 상기 부품의 영역에 레이저 방사선을 조사하는 단계; 및 이어서 조사된 영역을 금속화하는 단계를 포함하는 회로 캐리어의 제조 방법을 개시하며, 여기서 조성물은 성분 d)를 포함하고, 성형된 부품의 조사는 800 내지 25 000 nm의 파장을 갖는 적외선에 의해 수행된다.
또한, '포함하는'이라는 용어는 다른 요소들의 존재를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 특정 성분을 포함하는 제품에 대한 설명은 또한 이들 성분으로 이루어진 제품을 개시한다는 것이 또한 이해되어야 한다. 유사하게, 특정 단계들을 포함하는 프로세스에 대한 설명은 또한 이러한 단계들로 이루어지는 프로세스를 개시한다는 것이 또한 이해되어야 한다. 이들 성분으로 이루어지는 생성물/조성물은 생성물/조성물의 제조를 위해 보다 단순하고 경제적인 공정을 제공한다는 점에서 유리할 수도 있다. 유사하게, 특정 단계들을 포함하는 프로세스에 대한 설명은 또한 이러한 단계들로 이루어지는 프로세스를 개시한다는 것이 또한 이해되어야 한다. 이러한 단계들로 이루어진 공정은 보다 단순하고 경제적인 공정을 제공한다는 점에서 유리할 수도 있다.
파라미터에 대한 하한 및 상한에 대한 값들이 언급될 때, 하한의 값들과 상한의 값들의 조합들에 의해 이루어진 범위들이 또한 개시되는 것으로 이해된다.
본 발명은 이제 하기 실시예들에 의해 설명되지만, 이에 제한되지 않는다.
실험들
비교 실험(CEx) 및 실시예 조성물(Ex)을 테이블 1에 주어진 성분으로부터 제조하였다.
모든 시료 조성물은 테이블 2 내지 테이블 4에 주어진 양에 따라 제조하였다. 모든 양은 중량 백분율이다. 각각의 실험에서, 샘플을 280°의 온도에서 공-회전 이축 압출기 상에서 압출하였다. 압출물을 과립화하고 수집된 과립물을 110°C의 온도에서 4시간 동안 건조한 후, 약 290°C-300°C의 용융 온도를 이용하여 시험 부품으로 사출 성형하였다.
ASTM D-2520, 방법 B - 공진 공동 섭동 기법(Resonant Cavity Perturbation Technique)의 지침을 사용하여 6 GHz에서 무선 주파수 특성 - 유전율(DC) 및 소산 계수(DF)를 측정하였다. 테스트 샘플의 공칭 샘플 크기는 1.78*2.54*25.4 mm이다. 시험은 실험실 환경 조건 (23°C 및 51% RH 공칭)에서 수행된다.
가연성 성능은 샘플을 23°C 및 50% 상대 습도에서 48시간 동안 저장한 후에 UL 94 V 방법에 따라 결정하였다. 각 샘플에 대해 5개의 시험 막대를 시험하였다. UL 94 V 등급(V-0, V-1, V-2 또는 NC(=No Class)) 이외에, 또한 시험된 5개의 막대의 제 1(t1) 및 제 2(t2) 화염 접촉의 애프터 화염 시간의 합인 총 화염-소실 시간(FOT)이 기록된다.
컴파운딩 전 수지와 300°C / 1.2 kg 에서 ISO 1133에 따라 수지를 컴파운딩하여 제조한 조성물의 용융 질량 흐름률(Melt mass-Flow Rate; MFR)을 측정하여 컴파운딩 후 수지의 열화 정도를 확인하였다. 조성물 중의 세라믹 충전제의 존재는 일반적으로 더 낮은 MFR을 초래한다. 따라서, 컴파운딩 동안 중합체 분해가 발생하지 않았다면, 조성물의 MFR은 전형적으로 수지의 MFR보다 낮을 것이다. 따라서, 컴파운딩 후 증가된 MFR은 수지의 분해에 기인한다.
배합 전 수지 및 상기 수지의 배합에 의해 제조된 조성물의 비캣(Vicat) 온도 및 아이조드(Izod) 노치 충격 강도를 측정함으로써 배합 후 수지의 열화 정도를 추가로 확인하였다. 감소된 비캣 온도 및 감소된 충격 강도는 모두 수지의 열화에 기인한다.
테이블 1
재료 타입 공급자
PC 300°C / 1.2 kg 에서의 MFR (ISO 1133) = 9.5 dg/min 의 PC MEP
AZO 23-KT(알루미늄 도핑된 산화아연) Hakusui
CCTO 칼슘 구리 티타네이트 Thermograde
CuCr LD5 (CuCr2O4) Shepherd Technologies
ATO 스타노스타트 CP5C ((Sn/Sb)O2) Keeling & Walker
왁스 Hi-Wax 1105A Mitsui
TiO2 Kronos 2233 Kronos
BST 바륨 스트론튬 티타네이트 Thermograde
FR 솔트 1 RM65 Miteni
FR 솔트 2 KSS(디페닐술폰술포네이트의 칼륨염) Arichem
히트 스탭(Heat Stab) ADK Stab 2112 Adeka
몰드 릴리스 Loxiol P 861/3.5 Emery
PTFE DISP 40 Chemours
MZP Z 21-82 (모노 아연 포스페이트) Budenheim
테이블 2
샘플 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
성분 단위
PC (MFR=9.5) 중량% 59.1 59.10 59.10 59.10
CuCr 중량% 5 35
ATO 중량% 5 35
TiO2 중량% 35 35 5 5
히트 스탭 중량% 0.05 0.05 0.05 0.05
몰드 릴리스 중량% 0.15 0.15 0.15 0.15
FR 솔트 1 중량% 0.20 0.20 0.20 0.20
PTFE 중량% 0.30 0.30 0.30 0.30
합계 중량% 100.00 100.00 100.00 100.00
특성들
MFR @ 300°C/1.2kg dg/min 5.1 4.1 9.1 23.1
MV @ 300°C/1500s-1 Pa.s 322 251 241 144
비캣 온도 °C 146.8 145.6 145.9 145.1
아이조드 노치 kJ/m2 37 32 41 26
UL @ 1.5mm - NC NC V0 NC
DC @ 6 GHz - 4.3 4.5 3.6 4.3
DF @ 6 GHz - 0.006 0.006 0.006 0.007
테이블 2는 가장 일반적으로 사용되는 LDS 첨가제, 구리 크롬 산화물 스피넬(Spinel) 및 안티몬 도핑된 주석 산화물을 사용한 결과를 나타낸다.
비교예 1 및 비교예 2 에서, 소량의 LDS 첨가제가 사용된 경우, 조성물의 MFR은 수지보다 낮아, 수지의 과도한 분해가 발생하지 않았음을 나타낸다. 높은 전단 점도, 비캣 온도 및 아이조드 노치 충격 강도에서의 MV의 값으로부터 동일한 결론을 도출할 수 있다.
비교예 1 및 비교예 2에서, 바람직한 유전 특성이 얻어졌으며, 특히 6 GHz에서 유전율이 4.0 이상이다.
그러나, 비교예 1 및 비교예 2에서는 바람직한 난연성이 얻어지지 않았다.
비교예 3에서, CuCr을 다량 사용한 것으로 수지의 과분해가 발생하지 않았음을 알 수 있다. 그러나, 유전율은 6 GHz에서 1.0 미만으로 매우 높지 않다. 바람직한 난연성을 얻었다.
비교예 4에서, CuCr을 다량 사용한 것으로 수지의 과분해가 발생하지 않았음을 알 수 있다. 조성물의 MFR은 수지의 MFR의 200% 초과이다. 또한, 바람직한 유전성은 얻었으나, 바람직한 난연성은 얻을 수 없었다.
따라서, 구리 크로마이트 또는 ATO의 사용이 바람직한 특성의 조합을 초래하지 않는다고 결론지을 수 있다.
테이블 3
샘플  비교예 5 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 6
성분 단위 중량% 중량% 중량% 중량% 중량%
PC (MFR=9.5) 중량% 59.30 58.30 58.30 58.30 58.3
AZO 중량% 35 35 25 25
ATO 중량% 35
TiO2 중량% 5 5 20 10 5
BST 중량% 10
히트 스탭 중량% 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
몰드 릴리스 중량% 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
FR 솔트 1 중량% 0.20 0.20 0.20 0.20 0.2
PTFE 중량% 0.30 0.30 0.30 0.30 0.3
왁스 중량%   1.00 1.00 1.00 1.00
합계 중량% 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
특성들
MFR @ 300°C/1.2kg dg/min 너무 높음 4.8 4.0 5.0 24.5
MV @ 300°C/1500s-1 Pa.s 57 371 342 334 137
비캣 온도 °C 138.3 146.5 146.6 146.4 143.4
아이조드 노치 kJ/m2 4 29 28 30 39
UL @ 1.5mm - V0 V0 V0 V0 NC
DC @ 6 GHz - 5.3  5.5 6.1 6.0 4.5
DF @ 6 GHz - 0.006 0.007 0.007 0.008 0.008
테이블 3은 본 발명에 따른 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Aluminium doped Zink Oxide; AZO)를 사용한 결과를 나타낸다.
AZO가 왁스 없이 사용되는 비교예 5에서, 바람직한 유전 특성 및 바람직한 난연성이 얻어진다. 다만, 수지의 과도한 분해가 발생한 것으로 이해할 수 있다. 조성물의 MFR이 너무 높아서 측정할 수 없었다. 상기 분해는 또한 MV, 비캣 온도 및 아이조드 노치 충격 강도로부터 확인할 수 있다.
반면 AZO가 왁스와 함께 사용되는 실시예 1 에서, 수지의 과도한 분해가 일어나지 않는다. 또한, 바람직한 유전 특성 및 바람직한 난연성이 얻어졌다.
이것은 실시예 1에서 AZO 가 왁스와 함께 사용되는 대신에 ATO 가 왁스와 함께 사용되는 비교예 6의 관점에서 두드러진다. 비교예 6은 ATO에 의해 유발되는 수지의 과도한 열화가 왁스에 의해 방지되지 않았음을 보여준다. 또한, 바람직한 난연성이 얻어지지 않았다. 따라서, 왁스와 조합된 특정 LDS 첨가제가 바람직한 특성들의 조합을 초래한다고 결론지을 수 있다.
실시예 2 및 실시예 3은 또한 바람직한 특성들의 조합을 보여준다. 더 높은 DC는 많은 양의 TiO2의 사용에 의해 얻어질 수 있지만, 또한 DC는 많은 양의 TiO2를 사용하지 않더라도 여전히 높다는 것을 이해할 수 있다. 실시예 2와 실시예 3을 비교해보면, 세라믹 충전제(TiO2 또는 BST)의 타입이 큰 차이를 가져오지 않음을 알 수 있다.
테이블 4
샘플  실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
성분 단위 중량% 중량% 중량% 중량%
PC (MFR=9.5) 중량% 58.30 57.30 48.30 48.30
AZO 중량% 31.00 31.00 31.00 41.00
TiO2 중량% 9.00 9.00 19.00 9.00
히트 스탭 중량% 0.05 0.05 0.05 0.05
몰드 릴리스 중량% 0.15 0.15 0.15 0.15
FR 솔트 1 중량% 0.20 0.20 0.20 0.20
PTFE 중량% 0.30 0.30 0.30 0.30
왁스 중량% 1.00 2.00 1.00 1.00
합계 중량% 100.00 100.00 100.00 100.00
특성들
MFR @ 300°C/1.2kg dg/min 7.0 6.8 3.9 9.3
MV @ 300°C/1500s-1 Pa.s 346 238 339 318
비캣 온도 °C 146.7 145.8 146.7 145.9
아이조드 노치 kJ/m2 35 37 23 17
UL @ 1.5mm - V0 V1 V1 V0
DC @ 6 GHz - 5.5 5.7 6.8 6.8 
DF @ 6 GHz - 0.007 0.008 0.008 0.009 
실시예 4와 실시예 5의 비교는 더 적은 양의 왁스가 난연성에 유리하다는 것을 보여준다.
실시예 4와 실시예 6의 비교는 더 적은 양의 TiO2가 난연성에 유리하다는 것을 보여준다.
실시예 4와 실시예 7의 비교는 AZO에 대한 더 많은 양의 PC가 충격 강도에 유리하다는 것을 보여준다.
실시예 4와 실시예 6 사이의 비교는 더 많은 양의 TiO2가 DC에 유리하다는 것을 보여준다.
실시예 5와 실시예 7 사이의 비교는 더 많은 양의 ATO가 DC에 유리하다는 것을 보여준다.
테이블 5
샘플  실시예 4 실시예 8 실시예 9
성분 단위 중량% 중량% 중량%
PC (MFR=9.5) 중량% 58.30 54.30 54.30
AZO 중량% 31.00 31.00 31.00
ATO 중량% 4.00
CuCr2O4 중량% 4.00
TiO2 중량% 9.00 9.00 9.00
히트 스탭 중량% 0.05 0.05 0.05
몰드 릴리스 중량% 0.15 0.15 0.15
FR 솔트 1 중량% 0.20 0.20 0.20
PTFE 중량% 0.30 0.30 0.30
왁스 중량% 1.00 1.00 1.00
합계 중량% 100.00 100.00 100.00
특성들
MFR @ 300°C/1.2kg dg/min 7.0 8.1 7.8
MV @ 300°C/1500s-1 Pa.s 346 331 338
비캣 온도 °C 146.7 146.2 146.1
아이조드 노치 kJ/m2 35 30 29
UL @ 1.5mm - V0 V1 V0
DC @ 6 GHz - 5.5 5.7
DF @ 6 GHz - 0.007 0.008
실시예 4 와 실시예 8 의 비교는 ATO의 첨가로 난연성이 낮아지는 것을 보여준다.
실시예 4 와 실시예 9 의 비교는 소량의 CuCr2O4의 첨가가 특성들을 실질적으로 변화시키지 않는다는 것을 보여준다.
테이블 6
샘플 비교예 7 비교예 8 실시예 10 실시예 11
성분 단위 중량% 중량% 중량%
PC (MFR=9.5) 중량% 49.30 49.10 48.30 48.30
CCTO 중량% 20 20 20 20
TiO2 중량% 15 15 15 15
BST 중량% 15 15 15 15
히트 스탭 중량% 0.05 0.05 0.05 0.05
몰드 릴리스 중량% 0.15 0.15 0.15 0.15
FR 솔트 1 중량% 0.20 0.20 0.20
FR 솔트 2 0.20
PTFE 중량% 0.30 0.30 0.30 0.30
MZP 중량% 0.20
왁스 중량% 1.00 1.00
합계 중량% 100.00 100.00 100.00
특성들
MFR @ 300°C/1.2kg dg/min 28.7 14.7 8.2 6.2
MV @ 300°C/1500s-1 Pa.s 158 235 249 258
비캣 온도 °C 145.1 147.1 145.4 145.0
아이조드 노치 kJ/m2 5 6 25 24
UL @ 1.5mm - V1 V1 V1 V0
DC @ 6 GHz - 5.8   6
DF @ 6 GHz - 0.006   0.007
테이블 6은 본 발명에 따른 칼슘 구리 티타네이트(calcium copper titanate; CTO)의 사용 결과를 나타낸다.
AZO를 사용한 실험과 유사하게, 왁스를 포함하지 않는 비교예 7은 매우 높은 MFI 및 중합체 분해로 인한 매우 낮은 아이조드 충격 강도를 나타낸다.
왁스를 소량 첨가한 실시예 10의 경우, 우수한 난연성을 나타내면서도 열화가 일어나지 않았음(낮은 MFI/높은 MV, 높은 충격강도)을 두드러지게 보여주었다. 또한, 실시예 10에 의해 높은 DC를 얻었다.
상이한 타입의 난연제가 사용된 실시예 11은 바람직한 특성들의 조합을 나타낸다. 난연성은 실시예 10에서보다 훨씬 더 우수하였다.
비교예 8은 MZP의 첨가가 중합체 분해를 방지하는 데는 어느 정도 영향을 미치지만 그 효과는 본 발명에 따라 왁스를 사용하는 것에 비해 매우 제한적이다.

Claims (15)

  1. 열가소성 조성물로서,
    a) 열가소성 수지 20 내지 90 중량%,
    b) 레이저 직접 구조화 첨가제,
    c) 선택적으로 레이저 직접 구조화 첨가제 기능을 갖지 않는 세라믹 충전제 입자, 및
    d) 산 변성 중합체 0.1 내지 5.0 중량%
    를 포함하고,
    b)는
    b1) 도전성 금속 산화물로서, 상기 도전성 산화물은 5 × 103 Ω·cm 이하의 저항률을 가지며 적어도 주기율표의 n족의 금속 및 n+1족의 금속을 함유하고, 여기서 n은 3 내지 13의 정수인, 상기 도전성 금속 산화물, 및/또는
    b2) 칼슘 구리 티타네이트
    를 포함하는, 열가소성 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    a) 는 폴리카보네이트, 또는 폴리카보네이트와 고무 유사 중합체의 배합물, 예를 들어,
    - 폴리카보네이트 45 내지 75 중량%, ABS 5 내지 40 중량% 및 MBS 0 내지 10 중량% 의 배합물 (여기서, 양들은 열가소성 수지 a) 에 대한 것임), 또는
    - 폴리카보네이트 80 내지 99 중량% 및 Si를 함유하는 엘라스토머 성분을 포함하는 그라프트 공중합체 1 내지 20 중량% 의 배합물 (여기서, 양들은 열가소성 수지 a) 에 대한 것임)
    인, 열가소성 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    n이 10 내지 13의 정수, 바람직하게는 12 또는 13, 더욱 바람직하게는 12이고, 더욱 바람직하게는 상기 n족의 금속이 아연이고 상기 n+1족의 금속이 알루미늄이고, 가장 바람직하게는 상기 도전성 금속 산화물이 알루미늄-도핑된 아연 산화물인, 열가소성 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    b)가 b1)의 입자 및/또는 b2)의 입자를 포함하고, 바람직하게는 b)의 양에 대하여 상기 b1)의 입자의 양, 상기 b2)의 입자의 양, 또는 상기 b1)의 입자 및 상기 b2)의 입자의 총량이 10 내지 100 중량%, 바람직하게는 50 중량% 이상, 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99.0 중량% 이상, 99.5 중량% 이상, 99.9 중량% 이상, 또는 100 중량%인, 열가소성 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 조성물에 대한 b1), b2), 또는 b1) 및 b2)의 전체의 양이 0.1 내지 80 중량%, 예를 들어 31 중량% 이상인, 열가소성 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    d)는 불포화 카르복실산 화합물과 같은 관능기를 갖는 화합물로 개질된 올레핀 중합체인, 열가소성 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물의 성형 부품이 1.5 mm (±10%)의 두께에서 UL94 V2, V1 또는 V0 등급을 가지며, 바람직하게는 상기 조성물이 e) 난연제를 포함하고, 상기 난연제의 양이 전체 조성물에 대해 0.01 내지 5.0 중량%인, 열가소성 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 c)의 양은 전체 조성물에 대해 10 중량% 미만인, 열가소성 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물이 1 GHz에서 측정된 유전율이 4.0 이상, 더욱 바람직하게는 4.2 이상, 더욱 바람직하게는 4.5 이상, 더욱 바람직하게는 4.7 이상, 더욱 바람직하게는 5.0 이상이고, 및/또는 상기 조성물이 1 GHz에서 측정된 탄젠트 손실이 0.014 이하, 더욱 바람직하게는 0.010 이하, 더욱 바람직하게는 0.007 이하이고, 및/또는 상기 조성물이 6 GHz에서 측정된 유전율이 4.2 이상, 바람직하게는 4.5 이상, 더욱 바람직하게는 4.7 이상, 더욱 바람직하게는 5.0 이상이고, 및/또는 상기 조성물이 6 GHz에서 측정된 탄젠트 손실이 0.014 이하, 더욱 바람직하게는 0.010 이하, 더욱 바람직하게는 0.007 이하이고, 및/또는 상기 조성물이 40 GHz에서 측정된 유전율이 3.5 이상, 바람직하게는 4.0 이상, 더욱 바람직하게는 4.2 이상, 더욱 바람직하게는 4.5 이상, 더욱 바람직하게는 4.7 이상, 더욱 바람직하게는 5.0 이상이고, 및/또는 상기 조성물이 40 GHz에서 측정된 탄젠트 손실이 0.014 이하, 바람직하게는 0.010 이하, 더욱 바람직하게는 0.007 이하이며, 여기서 상기 유전율 및 상기 탄젠트 손실은 ASTM D-2520, 방법 B에 따라 측정되는, 열가소성 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 조성물에 대한 b1) 및 b2) 및 c)의 총량이 35 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량% 이상인, 열가소성 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 전체 조성물에 대하여 2.5 중량% 미만의 고무 유사 중합체를 포함하는, 열가소성 조성물.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 상기 조성물을 포함하는 성형 부품.
  13. 제 12 항에 따른 상기 성형 부품을 제공하는 단계; 전도성 트랙들이 형성될 상기 부품의 영역들을 레이저 방사선으로 조사하는 단계; 및 이어서 조사된 상기 영역들을 금속화하는 단계를 포함하는 회로 캐리어의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있는 회로 캐리어.
  15. 제 14 항에 따른 상기 회로 캐리어를 포함하는 안테나.
KR1020237007088A 2020-07-28 2021-07-16 레이저 직접 구조화용 열가소성 조성물 KR20230045046A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20188039.0 2020-07-28
EP20188039.0A EP3945114A1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 Thermoplastic composition for laser direct structuring
PCT/EP2021/069929 WO2022023069A1 (en) 2020-07-28 2021-07-16 Thermoplastic composition for laser direct structuring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230045046A true KR20230045046A (ko) 2023-04-04

Family

ID=71842534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237007088A KR20230045046A (ko) 2020-07-28 2021-07-16 레이저 직접 구조화용 열가소성 조성물

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230340258A1 (ko)
EP (2) EP3945114A1 (ko)
JP (1) JP2023535478A (ko)
KR (1) KR20230045046A (ko)
CN (1) CN116134174A (ko)
WO (1) WO2022023069A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4303269A1 (en) * 2022-07-05 2024-01-10 MEP Europe B.V. Thermoplastic composition for laser direct structuring

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4154775A (en) 1977-09-06 1979-05-15 General Electric Company Flame retardant composition of polyphenylene ether, styrene resin and cyclic phosphate
NL7901769A (nl) 1979-03-06 1980-09-09 Gen Electric Vlamvertragende, polyfenyleenether bevattende samen- stellingen.
NL9202090A (nl) 1992-12-02 1994-07-01 Gen Electric Polymeermengsel met aromatisch polycarbonaat, styreen bevattend copolymeer en/of entpolymeer en een polysiloxaan-polycarbonaat blok copolymeer, daaruit gevormde voorwerpen.
WO2003093365A1 (fr) 2002-04-30 2003-11-13 Kaneka Corporation Composition de copolymere greffe contenant du polyorganosiloxane
WO2009024496A2 (en) 2007-08-17 2009-02-26 Dsm Ip Assets B.V. Aromatic polycarbonate composition
US20090088514A1 (en) 2007-09-27 2009-04-02 Sabic Innovative Plastics Ip Bv Polycarbonate composition having improved impact, flammability and surface appearance, method of making, and articles prepared therefrom
US8492464B2 (en) 2008-05-23 2013-07-23 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Flame retardant laser direct structuring materials
US8309640B2 (en) 2008-05-23 2012-11-13 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. High dielectric constant laser direct structuring materials
EP2520617B1 (en) 2010-11-17 2015-03-25 Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation Polycarbonate resin composition and molded article
JP5710826B2 (ja) 2013-07-09 2015-04-30 三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 樹脂組成物、樹脂成形品、樹脂成形品の製造方法およびレーザーダイレクトストラクチャリング添加剤
EP2886606B1 (de) * 2013-12-20 2017-11-15 Ems-Patent Ag Kunststoffformmasse und deren Verwendung
CN113423774B (zh) * 2018-12-19 2023-12-15 Mep欧洲有限公司 用于激光直接结构化的热塑性组合物

Also Published As

Publication number Publication date
CN116134174A (zh) 2023-05-16
EP4189012A1 (en) 2023-06-07
EP3945114A1 (en) 2022-02-02
US20230340258A1 (en) 2023-10-26
JP2023535478A (ja) 2023-08-17
WO2022023069A1 (en) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11912863B2 (en) Thermoplastic composition for laser direct structuring
TWI492984B (zh) 芳族聚碳酸酯組成物
EP2639262A1 (en) Thermoplastic composition
EP2791225B1 (en) Thermoplastic composition
CN106164174B (zh) 热塑性组合物
EP2935408B1 (en) Thermoplastic composition
EP3500628B1 (en) Thermoplastic composition for laser direct structuring
KR20230045046A (ko) 레이저 직접 구조화용 열가소성 조성물
EP4303269A1 (en) Thermoplastic composition for laser direct structuring
KR20220140799A (ko) 레이저 파쇄성 및 도금성 화합물을 갖는 물품 및 구조
JP2001089113A (ja) 安定化赤リン、その製造方法及び難燃性高分子材料

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination