KR20240067093A - 정전기 소산성 폴리아미드 조성물 및 이를 포함하는 물품 - Google Patents

정전기 소산성 폴리아미드 조성물 및 이를 포함하는 물품 Download PDF

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솔베이 스페셜티 폴리머즈 유에스에이, 엘.엘.씨.
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Abstract

폴리아미드 조성물로서, 이는 (A) 다음을 포함하는, 20 내지 69 중량%의 폴리아미드 혼합물: (A1) 60 내지 90 중량%(wt%)의 적어도 하나의 반-방향족 폴리아미드 중합체, (A2) 10 내지 40 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체, (A3) 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한, 0 내지 30 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체((A1), (A2) 및 (A3) 각각의 중량%는 (A1), (A2) 및 (A3)의 총 중량을 기준으로 함); (B) 1 내지 20 중량%의 전기 전도성 재료; (C) 30 내지 55 중량%의 유리 플레이크; 및 (D) 0 내지10 중량%의 첨가제(들)를 포함하고, (A), (B), (C) 및 (D) 각각의 중량%는 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 그러한 폴리아미드 조성물을 포함하는 물품은 특히 뛰어난 기계적 및 표면 특성을 갖고, 엄격한 치수 공차를 가지면서 최적 기능을 위해 ESD 특성을 필요로 하는 용품에 매우 적합하다.

Description

정전기 소산성 폴리아미드 조성물 및 이를 포함하는 물품
관련 출원의 상호 참조
해당 없음
기술분야
본 발명은 정전기 소산성 폴리아미드 조성물에 관한 것이며, 또한 그러한 중합체 조성물을 포함하는 물품, 예컨대 성형품, 특히 전자 장치 구성요소에 관한 것이다.
엄격한 치수 공차를 갖는 성형품을 사용하는 전자 용품에서, 높은 내열성을 갖는 액정 중합체(LCP)를 사용하려는 시도가 이루어져 왔다. LCP의 기계적 특성을 개선하기 위해, 활석 및 분쇄 유리(milled glass)와 같은 충전제를 첨가하여 인장 강도 및 탄성 모듈러스를 개선할 수 있다. 그러나, 치수 공차가 작은 성형품에서 그러한 재료를 사용하고자 할 경우 여전히 문제가 발생한다. 예를 들어, 기계적 특성이 열등하거나 균일하지 않은 경우가 있으며, 따라서 파일링(filing)이 열등해지고 성형품의 치수 안정성이 결여된다. 더 나아가, 기계적 특성을 개선하기 위해 충전제의 양을 증가시키는 것은 너무 거친 표면을 유발하며, 만들려는 용품에서 성형품의 성능 오차를 일으킬 수 있다.
따라서, 치수 공차가 작은 성형품에서 용이하게 사용될 수 있으면서 여전히 우수한 기계적 및 표면 특성을 달성하는, LCP를 함유하지 않는 중합체 조성물에 대한 필요성이 존재한다.
반-결정질 폴리아미드는 우수한 기계적 특성 및 가공성을 가지고 있어서, 우수한 기계적 성능을 필요로 하는 다양한 용품에 매우 적합하다. 폴리아미드 성형품은 엔지니어링 분야, 구체적으로는 자동차 분야에서의 구성요소뿐만 아니라 전자 구성요소에 광범위하게 사용된다. 중량은 줄었지만, 높은 기계적 강도를 갖는 성형품에 대한 수요로 인해, 이러한 물품은 일반적으로 충전제, 구체적으로는 섬유질 충전제에 의해 보강된다. 구체적으로 폴리프탈아미드는 높은 유리 전이 온도 Tg 및 높은 용융 온도 Tm으로부터 유래하는 고온 성능에 대해 주목받고 있다.
그러나, 반-결정질 폴리아미드는 결정화로 인해 비등방성 금형 수축(mold shrinkage)을 나타내며, 유리 섬유와 같은 섬유질 보강 충전제가 이러한 효과를 증폭시킨다. 추가적으로, 선형 열 팽창 계수 "CLTE", 또는 수분 흡수에 의한 팽창과 같은 치수 안정성은 또한 비등방성이며, 이는 반-결정질 중합체 형태 및 높은 종횡비의 보강 충전제로 인해 발생한다.
대부분의 플라스틱 수지와 마찬가지로 폴리아미드는 절연 재료이다. 실제로, 플라스틱 수지는 전형적으로 전류를 쉽게 전도하지 않으며 일반적으로 알려진 다른 절연 재료에 비해 다소 저렴하기 때문에, 종종 전기 절연 재료로 사용되는 것이 고려되는 경우가 많다. 알려진 다수의 플라스틱은 최소한 약간의 전기 절연 기능을 제공하도록 충분한 내구성 및 내열성이 있지만, 대부분의 그러한 플라스틱은 재료의 표면 상에 정전하가 축적되어 문제가 된다.
그러한 표면 전하 축적은 여러 가지 이유로 바람직하지 않을 수 있다. 그러한 재료는 때로는 매우 빠르게 방전되며, 이는 전자 구성요소를 손상시키거나, 환경에 따라 화재 또는 폭발을 유발할 수 있다. 또한, 갑작스런 정전 방전은 상기 재료를 사용하는 이들에게 불편을 줄 수 있다.
심지어 갑작스런 정전 방전이 문제가 아닌 경우에도, 정전하를 운반하는 재료 상에 전형적으로 먼지가 유인되어 축적될 것이다. 더 나아가, 정전하는 민감한 전자 구성요소 또는 장치 등에 간섭을 일으킬 수 있다.
저항률은 표면 저항률 및 체적 저항률을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 체적 저항률이 적절한 범위 내에 있는 경우, (일반적으로 표면을 따라) 전하가 소산될 수 있는 대안의 경로가 제공된다. 실제로, 표면 저항률은 전형적으로 정전기 소산("ESD") 중합체성 재료에 대한 주요한 중점 사항이다.
표면 저항률은 실온에서 재료의 표면에서 측정한 전기 저항 측정치이다(전형적으로 제곱당 옴 또는 "Ω/sq" 단위로 측정됨). 표면 저항률이 약 105 Ω/sq 이하인 경우, 조성물의 표면은 절연 능력이 거의 없고, 일반적으로 전기 전도성인 것으로 간주된다. 그러한 조성물은 누출 속도가 매우 높기 때문에 일반적으로 열등한 정전기 소산 중합체성 재료이다.
표면 저항률이 1012 Ω/sq 초과인 경우, 조성물의 표면은 일반적으로 절연체인 것으로 간주된다. 소정의 용품에서, 그러한 조성물은 또한 표면이 정전하를 소산시키는 데 필요한 필수적인 양의 전기 전도성을 갖지 않기 때문에 열등한 정전기 소산 재료이다. 전형적으로, 표면 저항률이 약 105 내지 1012 Ω/sq인 경우, 표면과 접촉하는 임의의 전하는 쉽게 소산되거나 "붕괴"할 것이다. 표면 저항률 및 체적 저항률의 평가와 관련된 추가 정보는 미국 표준 테스트 방법 D257에서 찾을 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 정전기 소산성(ESD) 특성 및 적합한 치수 안정성, 및 개선된 기계적 특성을 갖는, 폴리아미드계 물품, 바람직하게는 성형품을 제조하는 데 사용되는 폴리아미드 조성물을 제공하는 것이다. 특정 실시형태는 높은 광택과 같이 표면 특성이 개선된 폴리아미드계 성형품을 추가로 제공한다.
이러한 특성들의 조합은 그러한 물품을 전자 용품에 매우 적합하게 하며, 특히 엄격한 치수 공차와, 최적 기능을 위해 ESD 특성을 필요로 하는 평탄한 표면을 갖는 전자 장치 구성요소에 매우 적합하게 한다.
본 발명은 매우 엄격한 치수 공차를 갖는 폴리아미드계 성형품(예컨대, 전자 장치의 구성요소)에서 비등방성 금형 수축 및 치수 변화(저 뒤틀림(low warpage))와 관련된 다양한 문제를 해결한다. "뒤틀림"이란 성형 동안 수지의 비등방성 수축에 의해 유발될 수 있는 하나 이상의 방향에서 성형품의 변형을 의미한다.
본 발명은 또한 정전하의 느린 소산을 촉진시킴으로써 작동 중에 발생하는 정전하를 축적하는 폴리아미드계 물품 또는 장치의 열등한 정전기 소산 문제를 해결한다. 전기 전도성 재료가 없으면, 폴리아미드계 물품 또는 장치는 절연될 것이고, 전하 소산이 발생하지 않을 것이다. 반면에, 너무 많은 전기 전도성 재료가 있으면, 폴리아미드계 물품 또는 장치는 매우 낮은 저항률(매우 높은 전도성)을 가져서, 이에 의해 물품 또는 장치가 접지되어 그 성능이 저하될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 높은 충전제 함량을 갖는 중합체성 조성물로부터 제조된 성형품에서 낮은 광택과 같은 표면 거칠기와 관련된 문제를 또한 해결한다.
본 발명의 제1 양태는 폴리아미드 혼합물, 전기 전도성 재료 및 유리 플레이크를 포함하는 폴리아미드 조성물에 관한 것이다. 폴리아미드 조성물은 유리 플레이크와 상이한 보강제, 열 안정제, 윤활제, 충격 개질제, UV 안정제, 염료, 안료, 착색제 등과 같은 선택적인 하나 이상의 첨가제(들)를 추가로 포함할 수 있다.
일부 구체적인 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은,
A) 다음을 포함하는, 35 내지 50 중량%(wt%)의 폴리아미드 혼합물:
A1) 60 내지 90 중량%의 적어도 하나의 반-방향족 폴리아미드 중합체,
A2) 10 내지 40 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체,
A3) 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한, 0 내지 30 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체
(폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3) 각각의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2)와 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 함);
B) 1 내지 20 중량%의 전기 전도성 재료;
C) 30 내지 55 중량%의 유리 플레이크; 및
D) 0 내지 10 중량%의 첨가제
를 포함하며,
A, B, C 및 D 각각의 중량%는 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 제2 양태는 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 폴리아미드 혼합물 (A), 전기 전도성 재료 (B), 유리 플레이크 (C), 및 임의의 선택적 첨가제 (D)를 용융 블렌딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 양태는 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물을 포함하는 성형품에 관한 것이다.
본 발명의 제4 양태는 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물을 포함하는 전자 장치 구성요소에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 폴리아미드 혼합물 (A), 유리 플레이크 (C), 및 선택적 첨가제(들) (D)를 전기 전도성 재료 (B)와 용융 블렌딩하여 성형 조성물을 형성한 후 상기 성형 조성물을 성형, 바람직하게는 사출 성형하여 성형품을 형성하는 단계를 포함하는, 폴리아미드계 성형품의 체적 저항률을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다양한 양태, 장점 및 특징은 상세한 설명 및 실시예를 참조함으로써 보다 쉽게 이해되고 인식될 것이다.
정의
본 명세서에서, 일부 용어는 하기와 같은 의미를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 폴리아미드는 일반적으로 적어도 하나의 방향족 또는 지방족 포화 이산과 적어도 하나의 지방족 포화 또는 방향족 1차 디아민, 락탐, 아미노산 또는 이러한 상이한 단량체들의 혼합물의 중축합에 의해 수득된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 지방족 폴리아미드 중합체는 아미드 결합(-NH-CO-)을 갖고 임의의 방향족 기가 없는, 적어도 50 몰%의 반복 단위를 포함한다. 다시 말하면, 중축합을 통해 폴리아미드의 반복 단위를 형성하는 이산 부분 및 디아민, 락탐 또는 아미노산 부분에는 임의의 방향족 기가 없다.
본원에서 사용되는 바와 같이, '반-결정질' 폴리아미드는 20℃/min의 가열 속도로 시차 주사 열량법을 사용하여 측정되는 융해열("ΔHf")이 적어도 5 줄/그램(J/g)이다. 마찬가지로, 본원에서 사용되는 바와 같이, 비정질 폴리아미드는 20℃/min의 가열 속도로 시차 주사 열량법을 사용하여 측정되는 ΔHf가 5 J/g g 미만이다. ΔHf는 ASTM D3418에 따라 측정될 수 있다. 일부 실시형태에서, ΔHf는 적어도 20 J/g, 또는 적어도 30 J/g, 또는 적어도 40 J/g이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 폴리프탈아미드(PPA)는 일반적으로 적어도 하나의 이산과 적어도 하나의 디아민의 중축합에 의해 수득되며, 중합체 사슬에서 반복 단위의 이산 부분 중 적어도 55 몰%는 테레프탈산 및/또는 이소프탈산이고, 디아민은 지방족이다.
3차원 구조, 예를 들어 튜브, 시트, 플레이크, 디스크, 구 또는 임의의 다른 3-D 구조와 관련하여 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "나노"는 약 0.1 마이크로미터 미만(<100 나노미터)의 적어도 하나의 치수 및 약 50:1 내지 약 5000: 1의 최장 치수 내지 최단 치수의 종횡비를 갖는 구조를 지칭한다. 나노 3-D 구조의 치수는 동적 광 산란(DSL), 및/또는 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 얻은 현미경 사진 상에서의 직접 측정에 의해 결정될 수 있다.
본 명세서에서, 요소의 군으로부터 요소를 선택하는 것은 또한 명시적으로 다음과 같이 설명된다:
- 상기 군으로부터 2개를 선택함 또는 몇몇 요소를 선택함,
- 하나 이상의 요소가 제거된 요소의 군으로 이루어진 요소의 하위 군으로부터 요소를 선택함.
이어지는 본 명세서의 구절에서, 임의의 설명이 특정 실시형태와 관련하여 설명될지라도, 그러한 설명은 본 개시내용의 다른 실시형태에 적용될 수 있고 그와 상호 교환될 수 있다. 이와 같이 정의된 각각의 실시형태는 달리 지시되거나 명백히 상충되지 않는 한, 다른 실시형태와 조합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 조성물, 성분 또는 물품, 공정, 방법 또는 용도의 요소 및/또는 특징은 명시적으로 또는 암시적으로 조성물, 성분 또는 물품, 공정, 방법 또는 용도의 다른 요소 및/또는 특징과 가능한 모든 방식으로 조합될 수 있으며, 이는 본 명세서의 범주로부터 벗어나지 않는 것으로 이해해야 한다.
본 명세서에서, 하한 또는 상한, 또는 하한 및 상한에 의해 한정된 변수에 대한 값의 범위의 설명은 또한 변수가 각각 값의 범위 내에서 하한을 제외하거나, 상한을 제외하거나, 하한 및 상한을 제외하고 선택되는 실시형태를 포함한다. 본원에서 양끝점에 의한 수치 범위의 임의의 언급은 언급된 범위 내에 포함된 모든 수치뿐만 아니라 범위의 양끝점 및 등가물을 포함한다.
용어 "포함하는"(또는 "포함하다")은 "본질적으로 이루어진"(또는 "본질적으로 이루어지다") 및 또한 "이루어진"(또는 "이루어지다")을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 폴리아미드 조성물 또는 그 성분(들)에 대하여 "본질적으로 이루어지다"는 명시적으로 인용되지 않은 성분(들)의 함량이 1 중량% 미만, 또는 0.5 중량% 미만, 또는 0.1 중량% 미만, 또는 0.05 중량% 미만, 또는 0.01 중량% 미만임을 의미한다.
본원에서 단수 용어의 사용은 달리 구체적으로 명시되지 않는 한 복수를 포함한다.
본 발명에 따른 폴리아미드 조성물이 폴리아미드 혼합물 (A), 전기 전도성 재료 (B), 유리 플레이크 (C), 및 선택적으로 첨가제(들) (D)를 포함하는 경우, 놀랍게도, 생성된 폴리아미드 조성물은 뛰어난 기계적 성능을 나타내면서, 정전기 소산성 특성, 개선된 수축 및/또는 뒤틀림 특성 및/또는 우수한 치수 안정성(CLTE)을 갖는 폴리아미드계 성형품을 생성한다는 것을 발견하였다.
폴리아미드계 성형품의 체적 저항률은 본 발명에 따른 그러한 폴리아미드 조성물을 함유하는 성형품이 정전기 소산성(ESD) 재료가 되게 하는 것이다. 성분 (A), (B) 및 (C)와, 선택적으로 (D)의 조합으로 인해 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물은 엄격한 치수 공차를 가지며 최적 기능을 위해 ESD 특성을 필요로 하는 전자 용품에 매우 적합해진다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 그러한 폴리아미드 조성물을 함유하는 성형품은 전자 장치 구성요소, 특히 모바일 전자 장치 구성요소이다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드계 성형품 또는 전자 장치 구성요소, 특히 모바일 전자 장치 구성요소는 높은 광택에 의해 측정되는 평탄한 표면과 같이 우수한 표면 특성을 추가로 나타낸다.
일부 구체적인 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은,
A) 다음을 포함하는, 20 내지 69 중량%의 폴리아미드 혼합물:
A1) 60 내지 90 중량%의 적어도 하나의 반-방향족 폴리아미드 중합체,
A2) 10 내지 40 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체,
A3) 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한, 0 내지 30 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체
(폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3) 각각의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2)와 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 함);
B) 1 내지 20 중량%의 전기 전도성 재료;
C) 30 내지 55 중량%의 유리 플레이크; 및
D) 0 내지 10 중량%의 첨가제
를 포함하며,
성분 (A), (B), (C) 및 (D) 각각의 중량%는 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물은 폴리아미드 중합체 (A1), (A2) 및 (A3) 이외의 중합체를 5 중량% 초과로 포함하지 않고, 바람직하게는 2 중량% 초과로 포함하지 않고, 보다 바람직하게는 1 중량% 초과로 포함하지 않는다.
일부 실시형태에서, 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물은 폴리아미드 혼합물 (A), 전기 전도성 재료 (B), 유리 플레이크 (C), 선택적으로 하나 이상의 첨가제(들) (D)로 본질적으로 이루어진다.
일부 구체적인 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은,
A) 다음을 포함하는, 25 내지 55 중량%의 폴리아미드 혼합물:
B) 5 내지 15 중량%의 전기 전도성 재료;
C) 40 내지 55 중량%의 유리 플레이크; 및
D) 0 내지 10 중량%의 첨가제
를 포함하며,
성분 (A), (B), (C) 및 (D) 각각의 중량%는 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
보다 더 구체적인 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은,
A) 다음을 포함하는, 30 내지 50 중량%의 폴리아미드 혼합물:
B) 5 내지 15 중량%의 전기 전도성 재료;
C) 45 내지 50 중량%의 유리 플레이크; 및
D) 0 내지 10 중량%의 첨가제
를 포함하며,
성분 (A), (B), (C) 및 (D) 각각의 중량%는 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 용융 온도 Tm이 적어도 300℃, 적어도 305℃, 또는 적어도 310℃이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 Tm이 360℃ 이하, 350℃ 이하, 또는 345℃ 이하이다. 일부 실시형태에서, 폴리아미드 중합체는 Tm이 300℃ 내지 360℃, 305℃ 내지 350℃, 또는 310℃ 내지 345℃이다. Tm은 ASTM D3418에 따라 측정될 수 있다.
폴리아미드 혼합물 (A)
본 발명에 따른 폴리아미드 조성물은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 69 중량%, 또는 25 내지 55 중량%, 또는 30 내지 50 중량%의 폴리아미드 혼합물 (A)를 포함한다.
폴리아미드 혼합물 (A)는 적어도 2개의 폴리아미드 중합체를 포함한다(적어도 하나는 반-방향족 폴리아미드 중합체이고, 적어도 다른 폴리아미드는 지방족 폴리아미드 중합체이다).
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물 중의 폴리아미드 혼합물 (A)의 적어도 일부는 바이오-기반이다.
폴리아미드 혼합물 (A)는 바람직하게는,
A1) 60 내지 90 중량%의 적어도 하나의 반-방향족 폴리아미드 중합체,
A2) 10 내지 40 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체,
A3) 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한, 0 내지 30 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체
를 포함하며,
폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3) 각각의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2)와 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는
A1) 85 내지 90 중량%의 적어도 하나의 반-방향족 폴리아미드 중합체,
A2) 10 내지 15 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체
를 포함하며,
폴리아미드 (A1) 및 (A2) 각각의 중량%는 폴리아미드 (A1)과 (A2)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는
A1) 85 내지 90 중량%의 PA6T/66,
A2) 10 내지 15 중량%의 PA12
를 포함하며,
폴리아미드 (A1) 및 (A2) 각각의 중량%는 폴리아미드 (A1)과 (A2)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는
A1) 60 내지 65 중량%의 적어도 하나의 반-방향족 폴리아미드 중합체,
A2) 10 내지 15 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체,
A3) 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한, 20 내지 30 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체
를 포함하며,
폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3) 각각의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2)와 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는
A1) 60 내지 65 중량%의 PA6T/66,
A2) 10 내지 15 중량%의 PA12,
A3) 20 내지 30 중량%의 PA610
을 포함하며,
폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3) 각각의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2)와 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다.
폴리아미드 혼합물 (A)의 일부 실시형태에서, 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)이 존재하는 경우, 별개의 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3)의 합한 중량을 기준으로 한 폴리아미드 (A3)의 중량%는 별개의 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3)의 합한 중량을 기준으로 한 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)의 중량%보다 더 높다.
지방족 폴리아미드 중합체 (A3)을 함유하지 않는 폴리아미드 혼합물 (A)의 일부 실시형태에서, (A1)/(A2)의 중량비는 5.66 내지 9.0, 바람직하게는 6.5 내지 9일 수 있다.
지방족 폴리아미드 중합체 (A3)을 함유하는 폴리아미드 혼합물 (A)의 일부 실시형태에서, 폴리아미드 (A2)+(A3)에 대한 폴리아미드 (A1)의 중량비는1.33 내지 2.15, 바람직하게는 1.5 내지 2, 보다 바람직하게는 1.6 내지 1.8일 수 있다.
반-방향족 폴리아미드 (A1)
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 60 내지 65 중량% 또는 85 내지 90 중량%의 반-방향족 폴리아미드 중합체 (A1)을 포함하며, 폴리아미드 (A1)의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는 60 내지 65 중량%의 반-방향족 폴리아미드 중합체 (A1)을 포함하며, 폴리아미드 (A1)의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다. 그러한 실시형태는 폴리아미드 혼합물이 지방족 폴리아미드 (A2)와 상이한 지방족 폴리아미드 (A3)을 포함하는 경우 바람직하다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는 85 내지 90 중량%의 반-방향족 폴리아미드 중합체 (A1)을 포함하며, 폴리아미드 (A1)의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다. 그러한 실시형태는 폴리아미드 혼합물이 지방족 폴리아미드 (A3)을 포함하지 않는 경우 바람직하다.
일부 실시형태에서, 반-방향족 폴리아미드 (A1)은 PA10T/10I, PA6T/66, PA6T/6I, PA6I/66, PA6T/6, PA 6I/6, PA 6I/66, PA 6T/6I/66, PA 6T/6I/6, PA10T/66, PA6T, PA6I, PA9T, PA10T, PA12T, PA12I, PAMXD6, PAPXD10, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리아미드를 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어진다.
바람직한 실시형태에서, 반-방향족 폴리아미드 (A1)은 폴리프탈아미드를 포함하거나, 이것으로 본질적으로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 반-방향족 폴리아미드 (A1)은 이소프탈산 및/또는 테레프탈산 성분과 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디아민의 중축합에 의해 수득되는 중합체이다. 표준 명명법에서, 'T' 및 'I'는 지방족 단량체의 길이를 나타내는 숫자와 합쳐진다. 예를 들어, PA6T는 헥사메틸렌 디아민 및 테레프탈산으로부터 유도된 것이다. 반-방향족 폴리아미드 (A1)에 대해 적합한 폴리프탈아미드에는 PA6T/66, PA6T/6I, PA6I/66, PA6T/6, PA6I/6, PA 6T/6I/66, PA 6T/6I/6 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 공중합체가 포함된다. 반-방향족 폴리아미드 (A1)에 대해 적합한 다른 폴리프탈아미드에는 PA6T, PA6I, PA9T, PA10T, PA12T, PA12I 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 단일중합체가 포함된다.
보다 바람직한 실시형태에서, 반-방향족 폴리아미드 (A1)은 PA6T/66, PA6T/6I, PA10T/66, PA6T, PA9T, PA12T, PA6I 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리프탈아미드를 포함하거나, 이것으로 본질적으로 이루어진다.
보다 더 바람직한 실시형태에서, 반-방향족 폴리아미드 (A1)은 PA6T/66, 및 선택적으로, PA10T/10I, PA6T/6I, PA6I/66, PA6T/6, PA 6I/6, PA 6I/66, PA 6T/6I/66, PA 6T/6I/6, PA10T/66, PA6T, PA6I, PA9T, PA10T, PA12T, PA12I, PAMXD6, PAPXD10 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리아미드를 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어진다. 그러한 실시형태에서, 반-방향족 폴리아미드 (A1)의 절반 이상(중량 기준)은 PA6T/66이다.
가장 바람직한 실시형태에서, 반-방향족 폴리아미드 (A1)은 PA6T/66으로 본질적으로 이루어진다.
지방족 폴리아미드 (A2)
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 15 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)를 포함하며, 폴리아미드 (A2)의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다.
바람직한 실시형태에서, 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)는 PA12를 포함하거나, 이것으로 본질적으로 이루어진다.
지방족 폴리아미드 (A3)
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A)는 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한, 0 내지 30 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)을 포함하며, 폴리아미드 (A3)의 중량%는 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)은 PA610, PA612, PA1010, PA510, PA6, PA66, PA1012 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)에는 PA12가 배제된다.
바람직한 실시형태에서, 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)은 PA610, PA612, PA510, PA6, PA66 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
보다 바람직한 실시형태에서, 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)은 PA610, PA510, PA6, PA66 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
가장 바람직한 실시형태에서, 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)은 PA610을 포함하거나, 이것으로 본질적으로 이루어진다.
선택적 중합체(들)
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 폴리아미드 조성물을 제조하기 전 첨가제 및/또는 전기 전도성 재료가 혼합되는 마스터배치를 형성하기 위해 사용되는 중합체성 담체를 포함할 수 있다. 그러한 경우, 마스터배치 담체로서 사용되는 그러한 중합체성 담체의 중량 함량(중량%)은 폴리아미드 혼합물 (A)의 중량 함량(중량%)보다 더 적어야 하며, 각각의 중량%는 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
중합체성 담체는 폴리아미드 혼합물 (A)에 사용되는 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3) 중 임의의 것을 포함하거나, 이것으로 이루어질 수 있고/있거나, 폴리올레핀, 또는 폴리아미드 혼합물 (A)에 사용되는 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3)과 상이한 폴리아미드, 예컨대 PAMXD6을 포함하거나, 이것으로 이루어질 수 있다. PAMXD6 중합체는 아디프산 및 메타-자일릴렌 디아민으로부터 제조된 중합체이다(특히 Solvay Specialty Polymers U.S.A, L.L.C.로부터 IXEF® 폴리아릴아미드로 상업적으로 입수가능함).
전기 전도성 재료 (B)
폴리아미드 조성물은 또한 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%, 또는 5 내지 15 중량%의 적어도 하나의 전기 전도성 재료 (B)를 포함한다. 전기 전도성 재료 (B)는 이것이 혼입되는 물품 또는 장치 또는 그 구성요소의 ESD 특성을 개선시킨다.
전기 전도성 재료 (B)는 단독 또는 조합 형태의, 연속 섬유, 과립 형태이거나 아닌 분쇄 또는 절단(chopped) 섬유, 플레이크, 분말, 미소구체, 나노-튜브, 나노-입자, 나노-섬유, 나노-플레이크, 나노-로프, 나노-리본, 나노-피브릴, 나노-니들, 나노-시트, 나노-로드, 탄소 나노-콘, 탄소 나노-스크롤, 나노-판, 나노-점, 덴드리트, 디스크 또는 임의의 다른 3차원 바디로 이루어진 군으로부터 선택되는 3차원 구조와 같은 임의의 적합한 형상 및 형태일 수 있다.
일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는 체적 저항률이 2·10-2 Ω.cm 미만, 또는 최대 1·10-2 Ω.cm, 또는 최대 5·10-3 Ω.cm, 또는 최대 3·10-3 Ω.cm, 또는 최대 2·10-3 Ω.cm이다. 일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는 체적 저항률이 적어도 1·10-4 Ω.cm이다. 일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는 체적 저항률이 1·10-4 Ω.cm 내지 20·10-4 Ω.cm 이하이다.
일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는 무기 전도성 재료로 구성된다.
일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는 다음으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함한다: 전도성 카본 블랙, 금속 플레이크, 금속 분말, 금속화 유리 구체, 금속화 유리 섬유, 금속 섬유, 금속화 위스커(whisker), 선택적으로 금속화되는 탄소 섬유(예컨대, 연속 탄소 섬유, 절단 탄소 섬유, 분쇄 탄소 섬유, 및/또는 과립 형태이거나 아닌 분쇄/절단 탄소 섬유), 탄소 나노튜브, 본질적으로 전도성인 중합체 또는 흑연 피브릴.
일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는 탄소계 재료로 본질적으로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소계 구조를 포함하거나, 이것으로 이루어질 수 있다: 탄소계 섬유(예를 들어, 연속 탄소 섬유, 절단 탄소 섬유, 분쇄 탄소 섬유, 및/또는 과립 형태이거나 아닌 분쇄/절단 탄소 섬유), 탄소 나노-튜브(CNT), 탄소 나노-섬유, 탄소 나노-플레이크, 탄소 나노-로프, 탄소 나노-리본, 탄소 나노-피브릴, 탄소 나노-니들, 탄소 나노-시트, 탄소 나노-로드, 탄소 나노-콘, 탄소 나노-스크롤, 탄소 나노-옴, 전도성 카본 블랙 분말, 흑연 피브릴, 흑연 나노-판, 나노-점, 그래핀, 및 적어도 이들 둘 이상의 임의의 조합.
일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)에 사용되는 탄소계 구조는 일반적으로 적어도 90 중량%의 탄소를 포함한다.
일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)에 사용되는 탄소계 구조는 금속화될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)에 사용되는 탄소계 구조는 금속화되지 않는다.
선택적으로 금속화될 수 있는 적합한 탄소계 섬유에는 연속 탄소 섬유, 절단 탄소 섬유, 분쇄 탄소 섬유, 및/또는 과립 형태이거나 아닌 분쇄/절단 탄소 섬유가 포함되지만, 이에 한정되지 않는다.
바람직한 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는, 탄소 나노튜브, 연속 탄소 섬유, 절단 탄소 섬유, 분쇄 탄소 섬유, 과립 형태이거나 아닌 분쇄/절단 탄소 섬유, 전도성 카본 블랙 분말, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하거나, 이것으로 이루어질 수 있다.
탄소 섬유는 길이가 수천 마이크로미터(μm) 또는 밀리미터(mm)일 수 있고 본원에서 "연속 탄소 섬유"로 지칭되는 연속 필라멘트일 수 있다. 연속 탄소 섬유의 그룹은 종종 연속 탄소 섬유 필라멘트의 번들로서 분류된다. 탄소 섬유 "토우(tow)"는 보통 수천 개의 필라멘트 수로 표시된다(각각의 토우 수 뒤에 K로 표시됨). 탄소 섬유 번들은 절단 또는 분쇄될 수 있으며, 따라서 탄소 섬유의 짧은 분절(필라멘트 또는 번들)이 형성된다.
다양한 양태에서, 연속 탄소 섬유는 절단 또는 분쇄 탄소 섬유와 비교할 경우 길이가 약 50 mm 이상이다. 특정 양태에서, 연속 탄소 섬유는 길이가 약 50 mm 이상, 선택적으로 약 75 mm 이상, 선택적으로 약 100 mm 이상, 선택적으로 약 125 mm 이상, 선택적으로 약 150 mm 이상, 선택적으로 약 175 mm 이상, 선택적으로 약 200 mm 이상, 선택적으로 약 225 mm 이상, 선택적으로 약 250 mm 이상, 및 특정 변형예에서, 선택적으로 약 300 mm 이상이다.
절단 또는 분쇄 탄소 섬유는 전형적으로 평균 섬유 길이가 50 μm 내지 50 mm이다.
폴리아미드와 상용될 수 있는 적합한 절단 탄소 섬유는 Procotex로부터 CF.OS.U1-6mm, CF.OS.U2-6mm, CF.OS.A-6mm, CF.OS.I-6mm로 상업적으로 입수가능하며, 평균 모노필라멘트 직경은 7 마이크론이고, 평균 길이는 6 mm이고, 체적 저항률은 15·10-4 Ω.cm 내지 20·10-4 Ω.cm 이하이다.
적합한 분쇄 탄소 섬유는 Procotex로부터 CF.LS-MLD80 ~ CF.LS-MLD250으로 상업적으로 입수가능하며, 평균 모노필라멘트 직경은 7 마이크론이고, 중간 길이는 80 내지 250 마이크론이고, 체적 저항률은 15·10-4 Ω.cm 내지 20·10-4 Ω.cm 이하이다.
탄소 나노튜브는 나노미터 또는 분자 크기의 전기 전도성 재료의 예이다. 탄소 나노튜브는 단일벽 탄소 나노튜브("SWCNT"), 이중벽 탄소 나노튜브("DWCNT"), 다중벽 탄소 나노튜브("MWCNT")(이는 중첩된 SWCNT로 이루어짐) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 탄소 나노튜브는 MWCNT이다. 탄소 나노튜브 및 탄소 나노-로프, 예컨대 탄소 나노튜브의 로프(예를 들어, SWNT 또는 MWNT, 및 SWNT 또는 MWNT의 로프)는 높은 기계적 강도, 전기 전도성 및 높은 열 전도성을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 탄소 나노튜브는 직경에 대한 길이로 정의되는 평균 종횡비가 100 이상이다. 일부 실시형태에서, 탄소 나노튜브는 평균 종횡비가 1000 이상일 수 있다. 일부 실시형태에서, 탄소 나노튜브는 평균 직경이 1 나노미터(nm) 내지 3.5 nm 또는 4 nm(로핑)이다. 일부 실시형태에서, 탄소 나노튜브는 평균 길이가 적어도 1 μm이다.
90 내지 95% C 순도를 갖는 상업적으로 입수가능한 산업 등급의 탄소계 나노 구조는 전처리 없이 폴리아미드 중합체에 직접적으로 분산될 수 있다. 적합한 다중 벽 CNT(MWCNT)에는 순도가 90% C 순도만큼 낮은 Nanocyl® NC7000 MWCNT 등급 또는 95% 초과의 C 순도까지의 C 순도를 갖는 Nanocyl® NC3100 MWCNT 등급이 포함되며, 둘 모두 Nanocyl(벨기에 소재)의 것이다. Nanocyl® NC7000 MWCNT는 평균 직경이 9.5 나노미터이고, 평균 길이가 1.5 마이크론이고, BET 표면적이 250 내지 300 m2/g이고, 체적 저항률이 1·10-4 Ω.cm이다. 탄소계 나노-구조에 대해 적합한 다른 공급원은 Hyperion Catalysis International로부터의 FRIBIL® 다중 벽 탄소 나노튜브이다. 이러한 MWCNT는 외경이 약 10 나노미터이고, 길이가 10 마이크론 초과일 수 있다.
일부 실시형태에서, 전기 전도성 재료 (B)는 표준 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 측정 방법에 의해 측정되는 비표면적(SSA)이 적어도 0.1 m2/g, 바람직하게는 10 m2/g 이상, 예를 들어 약 10 m2/g 내지 약 500 m2/g일 수 있다. 예를 들어, 표준 질소 시스템과 함께 Micro-metrics TriStar II를 이용하는 BET 측정 방법을 사용할 수 있다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물 중의 전기 전도성 재료 (B)의 함량은 적어도 1 중량%, 또는 적어도 1.5 중량% 및/또는 최대 30 중량%, 또는 최대 25 중량%, 또는 최대 20 중량%이며, 중량%는 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
전기 전도성 재료 (B)가 탄소 섬유(여기에는 연속 탄소 섬유, 절단 탄소 섬유, 분쇄 탄소 섬유, 및/또는 과립 형태이거나 아닌 분쇄/절단 탄소 섬유가 포함됨)를 포함하는 경우, 폴리아미드 조성물 중의 탄소 섬유 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 6 중량%, 또는 적어도 7 중량%, 또는 적어도 8 중량%이다. 그러한 실시형태 중 일부에서, 탄소 섬유 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 20 중량%, 또는 최대 17 중량%, 또는 최대 15 중량%, 또는 최대 13 중량%, 최대 11 중량%이다. 일부 실시형태에서, 탄소 섬유 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 6 중량% 내지 30 중량%, 또는 8 중량% 내지 30 중량%, 또는 6 중량% 내지 25 중량%, 또는 8 중량% 내지 25 중량%, 또는 6 중량% 내지 20 중량%, 또는 8 중량% 내지 20 중량%, 또는 6 중량% 내지 15 중량%, 또는 7 중량% 내지 15 중량%, 또는 7 중량% 내지 13 중량%, 또는 7 중량% 내지 11 중량%, 또는 8 중량% 내지 15 중량%, 또는 8 중량% 내지 13 중량%, 또는 8 중량% 내지 10 중량%이다.
전기 전도성 재료 (B)가 탄소계 나노-구조, 예컨대 탄소 나노튜브(CNT)를 포함하는 경우, 폴리아미드 조성물 중의 탄소계 나노-구조의 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 또는 적어도 1.5 중량%이다. 그러한 실시형태 중 일부에서, 탄소계 나노-구조(예를 들어, CNT)의 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 10 중량%, 또는 최대 8 중량%, 또는 최대 7 중량%, 또는 최대 6 중량%, 또는 최대 5　중량%, 또는 최대 4 중량%, 또는 최대 3 중량%이다. 일부 실시형태에서, 탄소계 나노-구조의 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 5 중량%, 또는 1 중량% 내지 4 중량%, 또는 1 중량% 내지 3 중량%, 또는 1.5 중량% 내지 5 중량%, 또는 1.5 중량% 내지 4 중량%, 또는 1.5 중량% 내지 3 중량%, 또는 1 중량% 내지 8 중량%, 또는 1.5 중량% 내지 8 중량%이다.
유리 플레이크 (C)
폴리아미드 조성물은 또한 유리 플레이크 (C)를 포함한다.
일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)의 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 30 중량%, 또는 적어도 35 중량%, 또는 적어도 40 중량%, 또는 적어도 45 중량%이다.
추가의 또는 대안의 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)의 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 55 중량%, 또는 최대 50 중량%이다.
일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)의 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 30 중량% 내지 55 중량%, 또는 30 중량% 내지 50 중량%, 또는 35 중량% 내지 55 중량%, 또는 35 중량% 내지 50 중량%, 또는 40 중량% 내지 55 중량%, 또는 40 중량% 내지 50 중량%, 또는 45 중량% 내지 55 중량%, 또는 45 중량% 내지 50 중량%이다.
유리 플레이크 (C)는 바람직하게는 최대 500 마이크론, 또는 최대 450 마이크론, 또는 최대 400 마이크론, 또는 최대 350 마이크론, 또는 최대 200 마이크론, 또는 최대 250 마이크론의 평균 길이를 특징으로 하는 3차원 구조를 갖는다. 3차원 구조를 갖는 유리 플레이크 (C)의 경우, 그 "길이"는 그의 최장 치수로 간주된다.
유리 플레이크 (C)는 바람직하게는 전기 절연 충전제이며, 일반적으로 체적 저항률이 10+12 Ω.cm 초과 또는 5·10+12 Ω.cm 초과이다.
유리 플레이크 (C)는 바람직하게는 비섬유질이다. "비섬유질" 충전제는 본원에서 길이, 폭 및 두께를 갖는 3차원 구조를 갖는 것으로 고려되며, 길이 및 폭 둘 모두는 그 두께보다 상당히 더 크다. 일반적으로, 3차원 구조를 갖는 그러한 유리 플레이크 (C)는 평균 폭 및 평균 두께 중 가장 큰 것에 대한 평균 길이로서 정의되는 종횡비가 최대 3, 또는 최대 2.5, 또는 최대 2 또는 최대 1.5이다.
일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)는 평균 두께가 0.4 마이크론 내지 10 마이크론일 수 있다. 일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)는 평균 두께가 0.4 마이크론 내지 2 마이크론 이하, 또는 1 마이크론 이하이다.
3차원 구조의 치수(길이, 폭, 두께)는 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 얻어진 현미경 사진 상에서 직접 측정하여 결정될 수 있다.
유리 플레이크의 3차원 구조의 평균 치수(즉, 길이, 폭 및 두께)는 폴리아미드 조성물로 혼입시키기 전 유리 플레이크(C)의 평균 길이로서 취할 수 있거나, 폴리아미드 조성물 중의 유리 플레이크(C)의 평균 치수로서 취할 수 있다.
유리 플레이크 (C)는 상이한 유형의 유리를 생성하도록 조정될 수 있는 몇 가지 금속 산화물을 함유하는 실리카계 유리 화합물이다. 주요 산화물은 실리카 모래 형태의 실리카이고; 용융 온도를 감소시키고 결정화를 방해하기 위해 칼슘, 나트륨 및 알루미늄과 같은 다른 산화물이 혼입된다. 임의의 유리 유형, 예컨대 A, C, D, E, M, S, R, T 유리 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 C 또는 E 유리가 유리 충전제에서 사용될 수 있다. C 유리는 알칼리 성분을 함유하며 높은 산 저항성을 갖는다. E 유리는 알칼리를 거의 함유하지 않으며, 따라서 이는 수지에서 높은 안정성을 갖고 전기 전도성이 없다.
일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)는 바람직하게는 C 유리 또는 E 유리를 갖는 유리 플레이크를 포함하거나 이것으로 이루어진다. E 또는 C 유리를 갖는 적합한 유리 플레이크 (C)는 NSG로부터 GLASFLAKE®로 상업적으로 입수가능하다. E-유리 플레이크는 열가소성 중합체로 제조된 정밀 부품에서 뒤틀림을 방지하고 치수 정확성을 개선시키는 데 특히 효과적이다. 평균 두께가 0.4 내지 1 마이크론인, NSG로부터 또한 상업적으로 입수가능한 FINEFLAKE® 유리 플레이크가 미세하고 얇은 성형품에 적합하다. 일부 실시형태에서, 유리 플레이크는 과립화될 수 있다. 예를 들어, E 유리를 갖는 FLEKA® 과립화 유리 플레이크는 NSG로부터 상업적으로 입수가능하다.
일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)의 적어도 일부는 폴리아미드 조성물에서 절단 유리 섬유에 의해 대체될 수 있되, 단 그 평균 길이는 최대 500 마이크론, 또는 최대 450 마이크론, 또는 최대 400 마이크론, 또는 최대 350 마이크론, 또는 최대 200 마이크론, 또는 최대 250 마이크론이다.
일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)가 평균 길이가 최대 500 마이크론인 유리 플레이크 및 절단 유리 섬유 둘 모두를 포함하는 경우, 유리 플레이크는 50 중량% 초과, 또는 60 중량% 초과, 또는 70 중량% 초과, 또는 80 중량% 초과를 나타내며, 중량%는 (C) 중의 유리 플레이크 및 절단 유리 섬유의 합한 중량을 기준으로 한다.
일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C)가 절단 유리 섬유를 추가로 포함하는 경우, 절단 유리 섬유는 일반적으로
- 5 내지 20 μm, 바람직하게는 5 내지 15 μm, 보다 바람직하게는 5 내지 10 μm의 두께; 및/또는
- 100 내지 500 마이크론, 또는 150 내지 450 마이크론의 평균 길이; 및/또는
- 최대 5, 또는 최대 3, 또는 최대 2.5, 또는 최대 2 또는 최대 1.5의, 평균 폭 및 평균 두께 중 가장 큰 것에 대한 평균 길이로서 정의되는 종횡비를 갖는다.
절단 유리 섬유의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 절단 유리 섬유는 원형 단면("둥근 유리 섬유") 또는 비원형 단면("평평한 유리 섬유")일 수 있다. 적합한 평평한 절단 유리 섬유의 예에는 계란형, 타원형 및 직사각형 단면을 갖는 유리 섬유가 포함되지만, 이에 한정되지 않는다.
선택적 첨가제(들) (D)
폴리아미드 조성물은 0 중량% 내지 20 중량% 이하(폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 함)의 하나 이상의 선택적 첨가제 (D), 예컨대 상기 기재된 바와 같은 유리 플레이크와 상이한 보강제, 강인화제, 가소제, 광 안정제, 자외선 안정제, 열 안정제, 안료, 염료/착색제, 난연제, 충격 개질제, 윤활제, 핵형성제, 산화 방지제, 가공 보조제, 또는 이들 둘 이상의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 1 중량% 내지 20 중량% 이하(폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 함)의, 상기 기재된 바와 같은 유리 플레이크 (C)와 상이한 적어도 하나의 보강제를 추가로 포함할 수 있다.
보강 충전제로도 불리는 다양한 종류의 보강제가 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물에 선택적으로 첨가될 수 있다. 이들은 섬유질 보강제 및 미립자 보강제로부터 선택될 수 있다.
선택적 보강제는 미네랄 충전제(예컨대, 활석, 운모, 카올린, 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘), 탄소 섬유, 합성 중합체성 섬유, 아라미드 섬유, 알루미늄 섬유, 티타늄 섬유, 마그네슘 섬유, 탄화붕소 섬유, 암면 섬유, 스틸 섬유, 규회석, 유리 볼(ball)(예를 들어, 중공 유리 미소구체), 및 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물에서 사용되는 유리 플레이크 (C)와 상이한 유리 섬유로부터 선택될 수 있다.
미립자 보강제는 미네랄 충전제(예컨대, 활석, 운모, 카올린, 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘) 또는 유리 볼(예를 들어, 중공 유리 미소구체)로부터 선택될 수 있다.
섬유질 보강 충전제는 본원에서 길이, 폭 및 두께를 갖는 3차원 재료인 것으로 간주되며, 여기서 평균 길이는 폭 및 두께 둘 모두보다 상당히 더 크다. 일반적으로, 그러한 재료는 평균 길이와, 평균 폭 및 평균 두께 중 가장 큰 것의 비로 정의되는 종횡비가 적어도 5, 적어도 10, 적어도 20, 또는 적어도 50이다.
일부 실시형태에서, 선택적 보강 섬유(예를 들어, 유리 섬유)는 평균 길이가 0.5 mm 초과, 바람직하게는 적어도 1 mm, 및 50 mm 이하인 절단 유리 섬유(유리 플레이크와 상이함) 또는 연속 유리 섬유일 수 있다. 선택적 보강 유리 섬유의 평균 길이는 폴리아미드 조성물로 혼입시키기 전 보강 유리 섬유의 평균 길이로서 취할 수 있거나, 폴리아미드 조성물 중의 보강 섬유의 평균 길이로서 취할 수 있다.
일부 실시형태에서, 선택적 유리 섬유는 평균 길이가 3 mm 내지 50 mm이다. 일부 그러한 실시형태에서, 선택적 유리 섬유는 평균 길이가 3 mm 내지 10 mm, 3 mm 내지 8 mm, 3 mm 내지 6 mm, 또는 3 mm 내지 5 mm이다. 대안의 실시형태에서, 선택적 유리 섬유는 평균 길이가 10 mm 내지 50 mm, 10 mm 내지 45 mm, 10 mm 내지 35 mm, 10 mm 내지 30 mm, 10 mm 내지 25 mm 또는 15 mm 내지 25 mm이다. 일부 실시형태에서, 선택적 유리 섬유는 일반적으로 등가 직경이 5 내지 20 μm, 바람직하게는 5 내지 15 μm, 보다 바람직하게는 5 내지 10 μm이다.
모든 유리 유형, 예컨대 A, C, D, E, M, S, R, T 유리 또는 이들의 임의의 혼합물 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. E, R, S 및 T 유리 섬유는 당업계에 잘 알려져 있다. 이들은 문헌[Fiberglass and Glass Technology, Wallenberger, Frederick T.; Bingham, Paul A. (Eds.), 2010, XIV, chapter 5, pages 197-225]에 명백히 기재되어 있다. R, S 및 T 유리 섬유는 규소, 알루미늄 및 마그네슘의 산화물로 본질적으로 구성된다. 구체적으로, 그러한 유리 섬유는 전형적으로 62 내지 75 중량%의 SiO2, 16 내지 28 중량%의 Al2O3 및 5 내지 14 중량%의 MgO를 포함한다. 반면에, R, S 및 T 유리 섬유는 10 중량% 미만의 CaO를 포함한다.
일부 실시형태에서, 선택적 유리 섬유는 높은 모듈러스 유리 섬유이다. 높은 모듈러스 유리 섬유는 ASTM D2343에 따라 측정되는 탄성 모듈러스가 적어도 76 GPa, 바람직하게는 적어도 78 GPa, 보다 바람직하게는 적어도 80 GPa, 가장 바람직하게는 적어도 82 GPa이다. 높은 모듈러스 유리 섬유의 예에는 S, R 및 T 유리 섬유가 포함되지만, 이에 한정되지 않는다. 높은 모듈러스 유리 섬유의 상업적으로 입수가능한 공급원은 각각 Taishan 및 AGY로부터의 S-1 및 S-2 유리 섬유이다.
선택적 유리 섬유는 둥근 유리 섬유 또는 평평한 유리 섬유일 수 있다. 적합한 평평한 유리 섬유의 예에는 계란형, 타원형 및 직사각형 단면을 갖는 유리 섬유가 포함되지만, 이에 한정되지 않는다.
폴리아미드 조성물이 평평한 유리 섬유를 추가로 포함하는 일부 실시형태에서, 평평한 유리 섬유는 단면의 최장 직경이 적어도 15 μm, 바람직하게는 적어도 20 μm, 보다 바람직하게는 적어도 22 μm, 보다 더 바람직하게는 적어도 25 μm이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시형태에서, 평평한 유리 섬유는 단면의 최장 직경이 최대 40 μm, 바람직하게는 최대 35 μm, 보다 바람직하게는 최대 32 μm, 보다 더 바람직하게는 최대 30 μm이다. 일부 실시형태에서, 평평한 유리 섬유는 단면의 최단 직경이 적어도 4 μm, 바람직하게는 적어도 5 μm, 보다 바람직하게는 적어도 6 μm, 보다 더 바람직하게는 적어도 7 μm이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시형태에서, 평평한 유리 섬유는 단면의 최장 직경이 최대 25 μm, 바람직하게는 최대 20 μm, 보다 바람직하게는 최대 17 μm, 보다 더 바람직하게는 최대 15 μm이다.
일부 실시형태에서, 선택적인 평평한 유리 섬유는 유리 섬유의 단면의 최장 직경 대 동일한 단면의 최단 직경의 비가 적어도 2, 바람직하게는 적어도 2.2, 보다 바람직하게는 적어도 2.4, 보다 더 바람직하게는 적어도 3이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시형태에서, 이러한 평평한 유리 섬유의 비는 최대 8, 바람직하게는 최대 6, 보다 바람직하게는 최대 4이다.
일부 실시형태에서, 선택적 유리 섬유가 둥근 유리 섬유인 경우, 유리 섬유는 유리 섬유의 단면의 최장 직경 대 동일한 단면의 최단 직경의 비가 2 미만, 바람직하게는 1.5 미만, 보다 바람직하게는 1.2 미만, 보다 더 바람직하게는 1.1 미만, 가장 바람직하게는 1.05 미만이다. 물론, 당업자는 유리 섬유의 형태(예를 들어, 둥글거나 평평함)에 상관없이, 정의에 의해 종횡비가 1 미만일 수 없음을 이해할 것이다.
일부 실시형태에서, 선택적 유리 섬유는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 둥근 또는 평평한 유리 섬유이다: E-유리 섬유; ASTM D2343에 따라 측정되는 인장 모듈러스가 적어도 76 GPa인 높은 모듈러스 유리 섬유; 및 이들의 조합.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물이 상기 설명에 따른 유리 플레이크 (C) 및 적어도 하나의 선택적 보강제를 포함하는 경우, 유리 플레이크 + 선택적 보강제(들)의 합한 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 31 중량%, 또는 적어도 32 중량%, 또는 적어도 35 중량%, 또는 적어도 40 중량%이다. 추가의 또는 대안의 실시형태에서, 유리 플레이크 (C) + 선택적 보강제(들)의 합한 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 60 중량%, 또는 최대 55 중량%, 또는 최대 50 중량%이다. 일부 실시형태에서, 유리 플레이크 (C) + 선택적 보강제(들)의 합한 함량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 31 중량% 내지 60 중량%, 또는 32 중량% 내지 55 중량%, 또는 35 중량% 내지 55 중량%, 또는 35 중량% 내지 50 중량%, 또는 40 중량% 내지 55 중량%이다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 중합체가 유리 플레이크 (C) + 선택적 보강제(들)를 포함하는 경우, 폴리아미드 조성물 중의 선택적 보강제(들)의 중량은 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 10 중량% 이하이다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 상기 기재된 바와 같은 유리 플레이크 (C)와 상이한 보강제를 배제한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 평균 길이가 0.5 mm 초과, 또는 1 mm 초과인 섬유질 보강제를 배제한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 평균 길이가 0.5 mm 초과, 또는 1 mm 초과인 유리 섬유를 배제한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 유리 구체 또는 볼을 배제하며, 구체적으로는 중공 유리 볼을 배제한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 0.1 중량% 내지 10 중량% 이하, 또는 0.5 내지 5 중량%의, 강인화제, 가소제, 광 안정제, 자외선("UV") 안정제, 열 안정제, 염료, 안료, 착색제, 난연제, 충격 개질제, 윤활제, 핵형성제, 산화 방지제, 가공 보조제 및 이들 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 선택적으로 포함한다.
폴리아미드 조성물이 강인화제, 가소제, 광 안정제, 자외선("UV") 안정제, 열 안정제, 안료, 염료, 안료, 착색제, 난연제, 충격 개질제, 윤활제, 핵형성제, 가공 보조제, 및 이들 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 선택적 첨가제를 포함하는 일부 실시형태에서, 이들 첨가제의 총 농도는 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 및/또는 적어도 0.1 중량%, 또는 적어도 0.2 중량%, 또는 적어도 0.3 중량%, 또는 적어도 0.5 중량%이다.
일부 바람직한 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 적어도 하나의 충격 개질제, 열 안정제, 염료, 안료, 착색제 및/또는 윤활제를 포함한다.
바람직한 실시형태에서, 카본 블랙 분말을 포함하는 첨가제, 예를 들어 착색제가 폴리아미드 조성물에 포함될 수 있다. 그러한 카본 블랙 분말은 중합체성 담체를 포함한 마스터배치 형태로 첨가될 수 있다. 그러한 마스터배치는 "카본 블랙 농축물"로 지칭될 수 있다. 카본 블랙 농축물은 1 내지 10 pph로 첨가될 수 있으며, 여기서 "pph"는 폴리아미드 조성물(A+B+C+D)의 총 중량을 기준으로 한 백분율을 의미한다. 그러한 카본 블랙 분말은 전기 전도성일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 폴리아미드 조성물에서 그러한 카본 블랙 분말이 단독으로 사용되어 유일하게 존재할 경우, 즉 전기 전도성 재료 (B)가 부재하는 경우, 그러한 폴리아미드 조성물(또는 이를 포함하는 성형품)의 체적 저항률을 ESD 재료가 생산될 정도로 충분히 저하시키지 못할 것이다. 그럼에도 불구하고 첨가제(예컨대, 착색제)로서 이러한 추가의 전기 전도성 카본 블랙 분말은 전기 전도성 재료 (B)의 존재 시에 관찰된 것처럼 체적 저항률을 더욱 감소시킬 수 있다는 것에 주목해야 한다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 정전기 방지 첨가제를 포함하지 않는다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 충격 개질제를 포함하지 않는다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물은 난연제를 포함하지 않는다.
폴리아미드 조성물의 제조
본 발명은 상술한 폴리아미드 조성물의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 폴리아미드 중합체 (A1), 폴리아미드 중합체 (A2), 존재하는 경우 폴리아미드 중합체 (A3), 전기 전도성 재료 (B), 유리 플레이크 (C), 하나 이상의 선택적 첨가제(들), 예컨대 유리 플레이크와 상이한 보강제(들), 윤활제, UV 안정제, 열 안정제, 충격 개질제, 염료, 안료, 착색제 등을 용융 블렌딩하는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련하여 중합체성 성분과 비중합체성 성분을 혼합하기 위해 임의의 용융 블렌딩 방법이 사용될 수 있다.
예를 들어, 중합체성 성분(들) 및 비중합체성 성분을 용융 혼합기, 예컨대 단축 압출기 또는 이축 압출기, 교반기, 단축 또는 이축 혼련기, 또는 Banbury 혼합기로 공급할 수 있고, 첨가 단계는 모든 성분을 한 번에 또는 배치에서 서서히 첨가하는 첨가일 수 있다. 중합체성 성분(들) 및 비중합체성 성분을 배치에서 서서히 첨가하는 경우, 중합체성 성분(들) 및/또는 비중합체성 성분의 일부를 먼저 첨가하고, 이어서 적절한 혼합 조성물이 수득될 때까지 후속적으로 첨가되는 나머지 중합체성 성분(들) 및 비중합체성 성분과 용융 혼합한다.
선택적 보강제가 긴 물리적 형상(예를 들어, 긴 또는 "무한" 섬유)으로 존재하는 경우, 연신 압출 성형, 장섬유 펠릿을 형성하기 위한 인발, 또는 단방향 복합 테이프를 형성하기 위한 인발을 사용하여 보강된 조성물을 제조할 수 있다.
물품 및 용품
본 발명의 다른 양태는 폴리아미드 조성물의 물품에서의 용도를 제공한다.
폴리아미드 조성물은 바람직하게는 물품, 바람직하게는 성형품으로 혼입될 수 있다.
물품은 특히 전기 및 전자 제품, LED 패키징, 전기 및 전자 구성요소(컴퓨팅, 데이터-시스템 및 사무 장비용 전원 장치 구성요소, 및 표면 실장 기술 상용성 커넥터 및 접점이 포함되지만, 이에 한정되지 않음), 의료 장치 구성요소; 및 소형 회로 차단기, 접촉기, 스위치 및 소켓용 전기 보호 장치, 자동차 구성요소, 및 항공우주 구성요소(선실 내부 구성요소가 포함되지만, 이에 한정되지 않음)에서 사용될 수 있다.
용어 "전자 장치"는 전자 구성요소를 포함한 장치를 나타내도록 의도된다. 소정의 전자 장치는 휴대하고 다양한 장소에서 사용되도록 의도되지 않지만, 일부는 사람이 쉽게 휴대하는 것과 같이 휴대하도록("모바일") 의도된다.
용어 "모바일 전자 장치"는 손에 들고 다니는 것, 손목 또는 콧등에 착용하는 것, 케이스, 서류 가방, 손지갑, 지갑과 같이 캐리어에 넣는 것, 또는 의류 안에 및/또는 의류 상에 착용하거나 부착하는 것 등과 같이 사람이 편리하게 휴대하고 다양한 장소에서 사용되도록 설계된 전자 장치를 나타내도록 의도된다. 모바일 전자 장치의 대표적인 예는 모바일 전자 전화기, 개인 정보 단말기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 라디오, 카메라 및 카메라 액세서리, 웨어러블(wearable) 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트 시계, 스마트 안경 등), 계산기, 음악 재생기, 위성 위치확인 시스템 수신기, 휴대용 게임 콘솔 및 콘솔 액세서리, 하드 드라이브 및 다른 전자 저장 장치로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직한 모바일 전자 장치에는 랩톱 컴퓨터, 태플릿 컴퓨터, 모바일 전자 전화기 및 웨어러블 컴퓨팅 장치, 예를 들어 시계 및 안경이 포함된다.
본원에서 관심 대상인 모바일 전자 장치의 구성요소에는 안테나 윈도우, 피팅 부품, 스냅 핏 부품, 상호 이동가능(mutually moveable) 부품, 기능 요소, 작동 요소, 추적 요소, 조정 요소, 캐리어 요소, 프레임 요소, 스위치, 커넥터, 케이블, 하우징, 및 예를 들어 스피커 부품과 같이 모바일 전자 장치에 사용되는 하우징 이외의 임의의 다른 구조 부품이 포함되지만, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시형태에서, 장치 구성요소는 실장 구멍이 있는 실장 구성요소 또는 다른 잠금 장치일 수 있으며, 여기에는 그 자체와 회로 기판, 마이크, 스피커, 디스플레이, 배터리, 커버, 하우징, 전기 또는 전자 커넥터, 힌지, 라디오 안테나, 카메라 모듈, 스위치 또는 스위치 패드가 포함되지만, 이에 한정되지 않는 모바일 전자 장치의 다른 구성요소 사이의 스냅 핏 커넥터가 포함되지만, 이에 한정되지 않는다.
일부 실시형태에서, 전자 장치는 입력 장치의 적어도 일부일 수 있다.
본 발명의 특정 실시형태는 전자 장치, 특히 모바일 전자 장치용 정전기 소산성 구성요소에 관한 것이다. 그러한 전자 장치용 정전기 소산성 구성요소는 본원에 기재된 바와 같은 폴리아미드 조성물을 포함한 성형품일 수 있다.
일부 실시형태에서, 모바일 전자 장치 구성요소는 또한 모바일 전자 장치 하우징일 수 있다. "모바일 전자 장치 하우징"은 모바일 전자 장치의 후면 커버, 전면 커버, 안테나 하우징, 프레임 및/또는 백본(backbone) 중 하나 이상을 지칭한다. 하우징은 단일 물품일 수 있거나, 둘 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. "백본"은 전자 장치, 마이크로프로세서, 스크린, 키보드 및 키패드, 안테나, 배터리 소켓 등과 같은 장치의 다른 구성요소들이 장착되는 구조적 구성요소를 지칭한다. 백본은 모바일 전자 장치의 외부에서 보이지 않거나, 부분적으로만 보이는 내부 구성요소일 수 있다. 하우징은 충격 및 외부 물질(예컨대, 액체, 먼지 등)로부터의 오염 및/또는 손상으로부터 장치의 내부 구성요소를 보호할 수 있다. 커버와 같은 하우징 구성요소는 또한 스크린 및/또는 안테나와 같이 장치의 외부에 노출되는 소정의 구성요소의 충격에 대한 실질적인 또는 일차적인 구조적 지지를 제공하거나 그로부터 보호할 수 있다.
일부 실시형태에서, 모바일 전자 장치 하우징은 모바일 전화기 하우징, 안테나 하우징, 안테나 윈도우, 태블릿 하우징, 랩톱 컴퓨터 하우징, 태블릿 컴퓨터 하우징 또는 시계 하우징으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 모바일 전자 장치 구성요소에는, 예를 들어 라디오 안테나 또는 카메라 모듈이 포함될 수 있다. 이러한 경우, 라디오 안테나는 WiFi 안테나 또는 RFID 안테나일 수 있다. 일부 그러한 실시형태에서, 라디오 안테나 또는 카메라 모듈의 적어도 일부는 폴리아미드 조성물 상에 배치된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 라디오 안테나 또는 카메라 모듈의 적어도 일부는 폴리아미드 조성물로부터 변위될 수 있다.
자동차 구성요소의 예에는 자동차 전자 구성요소, 자동차 조명 구성요소(모터 엔드 캡, 센서, ECU 하우징, 보빈 및 솔레노이드, 커넥터, 회로 보호/릴레이, 액추에이터 하우징, Li-이온 배터리 시스템 및 퓨즈 박스가 포함되지만, 이에 한정되지 않음), 견인 모터 및 전력 전자 구성요소(배터리 팩이 포함되지만, 이에 한정되지 않음), 전기 배터리 하우징의 구성요소가 포함되지만, 이에 한정되지 않는다.
물품은 열가소성에 적합한 임의의 공정, 예를 들어 압출, 사출 성형, 취입 성형, 회전성형, 오버몰딩 또는 압축 성형에 의해 폴리아미드 조성물로부터 성형될 수 있다.
성형품 또는 전자 장치 구성요소의 바람직한 형성은 폴리아미드 조성물의 사출 성형 또는 압출 성형과 같은 적합한 용융-가공 방법을 포함하며, 사출 성형이 바람직한 성형 방법이다.
일부 실시형태에서, 본 발명에 따른 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 다음 특징 중 적어도 하나를 갖는다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드계 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 체적 저항률(ASTM D257에 따라 측정됨)이 적어도 1·10+5 Ω.cm, 또는 적어도 1.5·10+5 Ω.cm, 및/또는 최대 5·10+12 Ω.cm, 또는 최대 3·10+12 Ω.cm, 또는 최대 1·10+12 Ω.cm이다. 일부 실시형태에서, 폴리아미드계 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 체적 저항률이 1·10+5 Ω.cm 내지 5·10+12 Ω.cm 이하이다. 따라서, 체적 저항률은 특정 체적 저항률을 갖는 전도성 재료를 선택하고, 성형품을 제조하는 데 사용되는 폴리아미드 조성물 중의 전기 전도성 재료 함량을 변화시킴으로써 적어도 약 107배 이상 조정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 발명에 따른 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 ISO 294(ASTM D955)에 따라 결정된 횡 방향에서의 금형 수축률(in %)이 최대 0.35%, 또는 최대 0.33%, 또는 최대 0.32%, 또는 최대 0.31%이다.
일부 실시형태에서, 본 발명에 따른 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 횡 방향에서의 수축률에 대한 흐름 방향에서의 금형 수축률의 비가 55% 초과, 또는 60% 초과, 또는 65% 초과이며, 여기서 흐름 방향 및 횡 방향에서의 금형 수축률(in %)은 ISO 294(ASTM D955)에 따라 결정된다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 폴리아미드 혼합물 (A), 전기 전도성 재료 (B), 유리 플레이크 (C), 선택적으로 첨가제(들) (D)(예컨대, 열 안정제, 윤활제, 충격 개질제, UV 안정제, 염료, 안료, 착색제 등)를 포함하는 폴리아미드 조성물을 성형하여 생성되는, 본 발명에 따른 폴리아미드계 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 전기 전도성 재료 (B)가 없는 유사한 조성물과 비교하여 횡 방향에서의 수축률에 대한 흐름 방향에서의 금형 수축률(in %)의 비가 더 낮다.
일부 실시형태에서, 본 발명에 따른 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 뒤틀림이 최대 0.1 또는 최대 0.09이다. 뒤틀림은 폴리아미드 조성물을 포함하는 성형품 또는 전자 장치 구성요소의 횡 방향에서의 수축률 - 흐름 방향에서의 수축률의 절대 값이며, 수축률 % 둘 모두는 바람직하게는 ASTM D955에 따라 결정된다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 폴리아미드 혼합물 (A), 전기 전도성 재료 (B), 유리 플레이크 (C), 및 선택적으로 첨가제(들) (D)(예컨대, 열 안정제, 윤활제, 충격 개질제, UV 안정제, 염료, 안료, 착색제 등)를 포함하는 폴리아미드 조성물을 성형하여 생성되는, 본 발명에 따른 폴리아미드계 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 전기 전도성 재료 (B)가 없는 유사한 조성물과 비교하여 뒤틀림(in %)이 더 낮다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 혼합물 (A), 전기 전도성 재료 (B), 유리 플레이크 (C), 선택적으로 첨가제(들) (D)(예컨대, 열 안정제, 윤활제, 충격 개질제, UV 안정제, 염료, 안료, 착색제 등)를 포함하는 폴리아미드 조성물을 성형하여 생성되는, 본 발명에 따른 폴리아미드계 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 전기 전도성 재료 (B)가 없는 유사한 조성물과 비교하여 인장 모듈러스가 개선되고, 인장 강도가 개선되고, 굴곡 모듈러스가 개선되고, 굴곡 강도가 개선되고/되거나 충격 특성(노치드(notched) 및 비노치드 값)이 개선된다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물을 성형하여 생성되는, 본 발명에 따른 폴리아미드계 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 다음 특성 중 하나 이상을 갖는다:
- 적어도 15 GPa 또는 적어도 16 GPa 및/또는 최대 30 GPa, 또는 최대 26 GPa의 인장 모듈러스(ISO 527에 따라 측정됨);
- 적어도 150 MPa, 또는 적어도 156 MPa 및/또는 최대 210 MPa, 또는 최대 200 MPa, 또는 최대 190 MPa의 인장 강도(ISO 527에 따라 측정됨);
- 적어도 14 GPa 및/또는 최대 30 GPa, 또는 최대 25 GPa의 굴곡 모듈러스(ISO 178에 따라 측정됨);
- 적어도 200 MPa, 또는 적어도 225 MPa 및/또는 최대 350 MPa 또는 최대 330 MPa의 굴곡 강도(ISO 178에 따라 측정됨);
- 적어도 3 kJ/m2 또는 적어도 3.2 kJ/m2 및/또는 최대 6 kJ/m2의 노치드 충격(ISO 180에 따라 측정됨);
- 적어도 21.5 kJ/m2 또는 적어도 27 kJ/m2 및/또는 최대 40 kJ/m2의 비노치드 충격(ISO 180에 따라 측정됨);
물품을 제조하는 데 사용되는 성형 기술과 관계없이, 일부 실시형태에서, 본 발명에 따른 성형품 또는 전자 장치 구성요소는 비교적 평탄한 표면을 가질 수 있는 것으로 발견되었으며, 이는 그 표면 광택도로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 약 80° 내지 약 85°의 각도에서 광택계를 사용하여 결정되는 표면 광택도는 적어도 35%, 또는 적어도 약 38%, 또는 적어도 40%일 수 있다. 약 80° 내지 약 85°의 각도에서 측정되는 표면 광택도는 최대 99%, 또는 최대 98%, 또는 최대 97%, 또는 최대 96%, 또는 최대 95%, 또는 최대 94%, 또는 최대 93%, 또는 최대 92%, 또는 최대 91%, 또는 최대 90%일 수 있다. 약 80° 내지 약 85°의 각도에서 측정되는 광택도의 바람직한 범위는 약 40% 내지 95%일 수 있다.
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물에 폴리아미드 (A3)이 생략되는 경우, 약 85°의 각도에서 측정되는 표면 광택도는 약 40% 내지 60%의 범위일 수 있다. 다른 실시형태에서, 폴리아미드 조성물이 폴리아미드 (A3)을 함유하는 경우, 약 85°의 각도에서 측정되는 표면 광택도는 약 60% 내지 95%, 바람직하게는 약 65% 내지 90%의 범위일 수 있다.
통상적으로 평탄한 표면을 갖는 부품은 충분히 우수한 기계적 특성을 갖지 않는 것으로 생각되지만, 반대로 본 발명의 폴리아미드계 성형품은 상기 기재되고 실시예에서 예시되는 바와 같이 뛰어난 기계적 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
폴리아미드 조성물의 용도
일부 실시형태에서, 폴리아미드 조성물 또는 물품은 상기 기재된 바와 같이 전자 장치 구성요소, 바람직하게는 모바일 전자 장치 구성요소를 제조하는 데 사용될 수 있다.
폴리아미드 조성물의 뒤틀림 및/또는 금형 수축률을 감소시키는 방법
본 발명의 다른 양태는 폴리아미드 혼합물 (A), 유리 플레이크 (C), 및 선택적 첨가제(들) (D)를 전도성 재료 (B)(바람직하게는 분쇄 탄소 섬유를 포함함)와 블렌딩하여 성형 조성물을 형성한 후 상기 성형 조성물을 성형, 바람직하게는 사출 성형하여 성형품을 형성하는 단계를 포함하는, 폴리아미드 조성물로부터 제조된 성형품의 뒤틀림 및/또는 금형 수축률을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 블렌딩은 바람직하게는 상기 기재된 바와 같은 용융 블렌딩에 의해 수행된다.
폴리아미드 조성물의 체적 저항률을 감소시키는 방법
본 발명의 다른 양태는 폴리아미드 혼합물 (A), 유리 플레이크 (C), 및 선택적으로 적어도 하나의 첨가제(들) (D)를 전기 전도성 재료 (B)(바람직하게는 탄소 섬유 또는 분쇄 탄소 섬유를 포함함)와 블렌딩하여 성형 조성물을 형성한 후 상기 성형 조성물을 성형, 바람직하게는 사출 성형하여 성형품을 형성하는 단계를 포함하는, 폴리아미드 조성물로부터 제조된 성형품의 체적 저항률을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 블렌딩은 바람직하게는 상기 기재된 바와 같은 용융 블렌딩에 의해 수행된다.
실시예
이제, 본 발명은 하기 실시예를 참조로 하여 설명될 것이고, 그 목적은 예시적일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
하기 실시예는 다음을 입증한다:
○ ESD 재료를 생산하기 위한 감소된 체적 저항률,
○ 다음을 포함하는, 개선된 기계적 특성
- 개선된 충격 특성,
- 개선된 인장 특성(인장 모듈러스, 인장 강도),
- 개선된 굴곡 특성(굴곡 모듈러스, 굴곡 강도),
○ 개선된 금형 수축률 특성
- 개선된 수축률(흐름 및 횡 방향에서의 in/in % 수축률)
- 개선된 수축률 비(흐름 방향에서의 수축률 %/횡 방향에서의 수축률%)
- 감소된 뒤틀림(횡 방향에서의 수축률과 흐름 방향에서의 수축률의 차이의 절대 값).
일부 실시예는 다음을 추가로 입증한다:
○ 뛰어난 표면 특성
- 높은 광택도
○ 우수한 CLTE(치수 안정성).
실시예에서 사용되는 바와 같이, "E"는 본 발명의 실시예의 실시형태를 나타내고, "CE"는 비교 실시예를 나타낸다.
원료
하기에 제공된 바와 같은, 샘플을 형성하는 데 사용되는 원료:
폴리아미드:
- 폴리아미드 (A1): Solvay Specialty Polymers의 Amodel® 4002로서, PA6T/66(Tg = 100℃, Tm = 311℃)(65 몰% 테레프탈산 및 35 몰% 아디프산과 헥사메틸렌 디아민의 중축합으로부터 제조됨)
- 폴리아미드 (A2): Evonik의 Vestamid L-1700으로서, PA12(Tg = 40~50℃, Tm = 178~180℃)
- 폴리아미드 (A3): Radici의 Radipol DC 40으로서, PA610(Tg = 50~60℃, Tm = 220℃)
전기 전도성 재료 (B):
- 전기 전도성 재료("B1"): 과립 상태의 300-마이크론 분쇄 탄소 섬유, Procotex로부터 APPLY CARBON CF MLD 300 G U1 재사용 탄소 섬유 과립으로 상업적으로 입수가능함; 약 300±40 마이크론의 평균 크기, 약 94 중량%의 탄소 함량, 약 7±2 마이크론의 모노필라멘트 섬유의 직경, 및 15 ·10-3 ohm.m의 평균 체적 저항률을 특징으로 함.
- 전기 전도성 재료("B2"): Procotex의 APPLY CARBON 절단 탄소 섬유 CF.OS.U1-6MM
유리 플레이크 (C):
160 마이크론의 평균 길이(평평한 표면) 및 0.7 마이크론의 두께를 갖는, NSG의 MEG160FY-M03
첨가제 (D)
- 첨가제 1("D1"): 윤활제(Dow의 LLDPE GRSN-9820)
- 첨가제 2("D2"): 열 안정제(BASF의 Irganox® 1010)
- 첨가제 3("D3"): Cabot의 카본 블랙 농축물 Plasblak UN2014(폴리올레핀 담체 중 카본 블랙)
- 첨가제 4("D4"): 80 중량% Amodel® 1006 및 20 중량% 카본 블랙을 포함하는, Clariant의 카본 블랙 농축물 CPTA-25759 - CA1000
- 선택적 첨가제: 안료/염료를 폴리아미드 조성물에 첨가할 수 있다.
테스트 방법
● 인장 특성 - ISO 527
○ 5개의 사출 성형된 ISO 유형 1a 인장 시편(총 길이 = 170 mm, 게이지 길이 = 50 mm, 테스트되는 섹션 폭 = 10 mm, 및 두께 = 4 mm)에 대해 인장 모듈러스, 인장 강도 및 파단 신율을 측정하였다.
● 굴곡 특성 - ISO 178
○ 5개의 사출 성형된 ISO 유형 1A 막대(80 ± 2 mm의 길이, 10 ± 0.2 mm의 폭, 4 ± 0.2 mm의 두께)에 대해 굴곡 모듈러스, 굴곡 강도 및 파단 시 굴곡 신율을 측정하였다.
● 충격 강도 - ISO 180
○ 10개의 사출 성형된 ISO 유형 1A 막대(80 ± 2 mm의 길이, 10 ± 0.2 mm의 폭, 4 ± 0.2 mm의 두께)를 사용하여 노치드 및 비노치드 Izod 충격 강도 특성을 kJ/m2 단위로 측정하였다.
● CLTE - ASTM E831
○ 3.2 mm 두께 X 12.7 mm 폭 X 12.0 내지 13.0 mm 길이의 치수를 갖는 사출 성형된 시편에 대해 치수 변화를 측정하였다. TMA를 사용하여 0℃로부터 50℃까지의 CLTE를 흐름 및 횡 방향에서 5℃/min의 가열 속도로 측정하였다.
● 금형 수축률 - ISO 294(ASTM D955)
○ 60 mm 폭 X 60 mm 길이 X 2 mm 두께의 치수를 갖는 5개의 사출 성형된 플라크에 대해 금형 수축률(흐름 방향(%) 및 횡 방향(%)에서의 금형 수축률)을 측정하였다.
● 뒤틀림은 다음과 같이 결정하였다: 상술한 바와 같이, ASTM D955에 따라 폴리아미드 조성물을 60 mm x 60 mm x 2 mm의 치수를 갖는 플라크로 사출 성형하였다. 뒤틀림은 횡 방향에서의 수축률 - 흐름 방향에서의 수축률의 절대 값으로 계산되었다.
● 광택 테스트 방법 - ASTM D523
○ 수축 플라크(60 mm*60 mm*2 mm)를 사용하여 광택을 측정하였다. 임의의 광택계를 사용하여 이들 플라크의 표면 광택도를 측정할 수 있다. 광택도 판독치는 플라크의 표면에 대해 20°, 60° 또는 85°의 입사광 각도로 표면의 상이한 두 위치에서 측정하였고, 각 위치에서 2회 반복 측정하였다. 광택도를 계산하기 위해 판독치의 평균을 취하였다.
● 체적 저항률 - ASTM D257
○ 4" x 4" x 1/8"(길이 x 폭 x 두께) 또는 60 mm x 60 mm x 2 mm(길이 x 폭 x 두께)의 치수를 갖는 5개의 사출 성형된 플라크에 대해 체적 저항률을 측정하였다.
실시예 1 - 폴리아미드 혼합물을 사용한 폴리아미드 조성물: PA6T/66(A1) 및 PA12(A2)
이 실시예에서, 폴리아미드 A1(PA6T/66)을 폴리아미드 A2(PA12), 유리 플레이크 (C), 분쇄 탄소 섬유 (B1), 첨가제 (D1)로서 윤활제, 첨가제 (D2)로서 열 안정제와 컴파운딩(용융 블렌딩)하여 폴리아미드 조성물의 몇몇 샘플을 제조하였다. 샘플 E1 및 E2는 1 pph의 카본 블랙 농축물 (D3)을 추가로 함유하였다. 지방족 폴리아미드 (A2)에 대한 반-방향족 폴리아미드 (A1)의 중량비는 샘플 E1 및 E2에서 각각 7.2 및 6.8이었다.
비교를 위해, 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE0을 제조하였다. 지방족 폴리아미드 (A2)에 대한 반-방향족 폴리아미드 (A1)의 중량비는 샘플 CE0에서 8.8이었다.
Coperion® ZSK-26 공동-회전 이축 압출기를 사용하여 용융 블렌딩을 수행하였고, 이어서 컴파운딩된 샘플을 ASTM D3641에 따라 성형하였다.
표 1은 폴리아미드 조성물 및 또한 다음의 특성을 나타낸다: 조성물 샘플 CE0 및 E1 내지 E2의, 체적 저항률, 충격 특성, 인장 모듈러스, 인장 강도, 파단 시 인장 신율을 포함한 기계적 특성, 금형 수축률 특성(흐름 방향 및 횡 방향에서 in/in %), 뒤틀림 및 수축률 비(흐름 방향에서의 수축률 %/횡 방향에서의 수축률 %).
표 1에 나타낸 바와 같이, 샘플 E1, E2에서 8 중량% 및 10 중량%의 분쇄 탄소 섬유의 폴리아미드 조성물로의 첨가는 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE0과 비교하여 체적 저항률을 감소시켰다. 샘플 E1, E2는 그 체적 저항률이 10+5 내지 5 ·10+12 ohm.cm의 범위 내에 속하기 때문에 정전기 소산성이었다. 샘플 CE0는 ESD 재료가 아니었다.
또한, 8 중량% 및 10 중량%의 분쇄 탄소 섬유 (B1)이 있는 샘플 E1, E2의 충격 특성(노치드 Izod 및 비노치드 Izod), 탄성 인장 모듈러스 및 인장 강도는 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE0에 비해 개선되었다.
[표 1]
8 중량% 및 10 중량%의 탄소 섬유가 있는 샘플 E1, E2의 파단 시 인장 신율(%)은 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE0에 비해 약간 더 낮았다.
추가로, 분쇄 탄소 섬유를 첨가하여 금형 수축률 특성이 또한 개선되었다.
8 및 10 중량% 분쇄 탄소 섬유 (B1)를 첨가하여, 샘플 E1, E2에서 폴리아미드 조성물의 횡 방향 금형 수축률은 샘플 CE0에 비해 36 및 39% 만큼 감소하였고, 이는 8 내지 10 중량%의 분쇄 탄소 섬유 (B1)의 첨가가 횡 방향 금형 수축률을 감소시켰음을 나타낸다. 게다가, 샘플 E1, E2에서 폴리아미드 조성물의 흐름 방향에서의 금형 수축률은, 횡 방향 금형 수축률에 대해 관찰된 것보다 덜하지만, 분쇄 탄소 섬유 (B1)이 없는 샘플 CE0에 비해 또한 감소하였다.
샘플 E1, E2의 횡 방향에 대한 흐름 방향에서의 수축률 비는 67% 및 72%였고, 이는 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE0의 경우 56%인 것과 비교하여 등방성 수축에 더 근접하다.
분쇄 탄소 섬유를 첨가하여 뒤틀림이 또한 감소하였다. 샘플 E1, E2의 뒤틀림은 각각 0.09% 및 0.07%였고, 이는 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE0의 뒤틀림(0.19%)보다 훨씬 더 낮았다.
8 중량% 및 10 중량%의 탄소 섬유가 있는 샘플 E1, E2의 표면 광택은 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE0의 값(85°에서 59%)과 비교하여 더 낮았다. 그러나, 샘플 E1, E2에 대하여 85°에서 측정된 광택은 여전히 적어도 40%였다.
샘플 E1, E2를 사용하여 얻은 결과는, PA6T/66 및 PA12를 포함하는 폴리아미드 조성물에서 8 및 10 중량%의 분쇄 탄소 섬유 및 50 중량%의 유리 플레이크를 첨가함으로써, 내충격성을 개선시키고, 인장 모듈러스 및 인장 강도를 개선시키고, 또한 금형 수축률 특성을 개선시키면서(뒤틀림이 더 낮고 등방성 수축에 근접함) 적합한 ESD 재료가 수득될 수 있음을 입증하였다.
ASTM D3418에 따라 용융 온도(Tm)를 측정하였고, 샘플 CE0, E1 및 E2의 경우, Tm 값은 323 내지 326℃였다. PA6T/66 및 PA12를 포함하는 폴리아미드 조성물에서 분쇄 탄소 섬유를 첨가함으로써 유발되는 Tm에 대한 부정적인 효과는 없었다.
실시예 2 -PA6T/66 + PA12 + PA610을 사용한 폴리아미드 조성물
이 실시예에서, 폴리아미드 A1(PA6T/66)을 폴리아미드 A2(PA12), 폴리아미드 A3(PA610), 유리 플레이크 (C), 절단 탄소 섬유 (B2) 및 첨가제 (D1)로서 윤활제와 컴파운딩(용융 블렌딩)하여 폴리아미드 조성물의 몇몇 샘플 E4 내지 E6을 제조하였다. 샘플 E5는 10 pph의 카본 블랙 농축물 (D4)를 추가로 함유한 한편, 다른 샘플 E4 및 E6은 1 pph의 카본 블랙 농축물 (D4)를 함유하였다. 지방족 폴리아미드 (A2)+(A3)에 대한 반-방향족 폴리아미드 (A1)의 중량비는 샘플 E4, E5 및 E6에서 각각 1.64, 1.67 및 1.67이었다.
비교를 위해, 탄소 섬유(B2)가 없는 샘플 CE3을 제조하였다.
Coperion® ZSK-26 공동-회전 이축 압출기를 사용하여 용융 블렌딩을 수행하였고, 이어서 컴파운딩된 샘플을 ASTM D3641에 따라 성형하였다.
표 2는 폴리아미드 조성물 및 또한 다음의 특성을 나타낸다: 조성물 샘플 CE3 및 E4 내지 E6의, 두께가 약 2 mm인 샘플에 대한 체적 저항률, 충격 특성, 인장 특성(모듈러스, 강도, 파단 시 신율), 굴곡 특성(모듈러스, 강도, 파단 시 신율)을 포함한 기계적 특성, 흐름 및 횡 방향에서의 CLTE(0 내지 50℃) 특성, 금형 수축률 특성(흐름 방향 및 횡 방향에서 in/in %), 뒤틀림 및 수축률 비(흐름 방향에서의 수축률 %/횡 방향에서의 수축률 %).
표 2에 나타낸 바와 같이, 샘플 E4 내지 E6에서 8 중량% 및 10 중량%의 절단 탄소 섬유의 폴리아미드 조성물로의 첨가는 절단 탄소 섬유가 없는 샘플 CE3과 비교하여 체적 저항률을 감소시켰다. 샘플 E4 내지 E6은 그 체적 저항률이 10+5 내지 5 ·10+12 ohm.cm의 범위 내에 속하기 때문에 정전기 소산성이었다. 샘플 CE3는 ESD 재료가 아니었다.
샘플 E5에서 폴리아미드 조성물 중에 8 중량%의 탄소 섬유와 10 pph의 카본 블랙의 조합은 8 중량%의 절단 탄소 섬유 및 오직 1 pph의 카본 블랙을 함유하는 샘플 E6과 비교하여 체적 저항률을 37% 만큼 감소시켰다. 따라서, 카본 블랙 농축물의 양을 1 pph에서 10 pph까지 증가시키면 체적 저항률을 감소시킬 수 있는 것으로 관찰되었다.
또한, 8 중량% 또는 10 중량%의 절단 탄소 섬유 (B2)가 있는 샘플 E4 내지 E6의 충격 특성(노치드 Izod 및 비노치드 Izod), 인장 모듈러스, 인장 강도, 굴곡 모듈러스 및 굴곡 강도는 절단 탄소 섬유가 없는 샘플 CE3에 비해 개선되었다.
8 중량% 또는 10 중량%의 절단 탄소 섬유 (B2)가 있는 샘플 E4 내지 E6의 파단 시 인장 신율(%)은 절단 탄소 섬유가 없는 샘플 CE3에 비해 약간 더 낮았다. 8 중량% 또는 10 중량%의 탄소 섬유 (B2)가 있는 샘플 E4 내지 E6의 파단 시 굴곡 신율(%)은 탄소 섬유가 없는 샘플 CE3에 비해 동일하거나 약간 더 낮았다.
[표 2]
샘플 E6(8 중량%의 B2, 1 pph의 D4)의 경우, 횡 방향에 대한 흐름 방향에서의 수축률 비는 82%였고, 이는 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE3의 경우 75%인 것과 비교하여 등방성 수축에 더 근접하다. 샘플 E6의 뒤틀림 0.05%는 또한 개선되었고, 절단 탄소 섬유가 없는 샘플 CE3의 뒤틀림(0.08%)보다 더 낮았다.
한편, 샘플 E4(10 중량%의 B2, 1 pph의 D4) 및 샘플 E5(8 중량%의 B2, 10 pph의 D4)의 경우, 수축률 특성은 개선되지 않았다. 10 중량%의 절단 탄소 섬유+1 pph의 카본 블랙 농축물 또는 8 중량%의 절단 탄소 섬유+10 pph의 카본 블랙 농축물의 첨가는 흐름 방향에서의 수축률을 감소시켰지만, 횡 방향에서의 수축률을 동일한 정도로 감소시키지 않았다. 보다 많은 양의 탄소 섬유(E4에서) 및 또한 10배 더 많은 양의 카본 블랙 분말(E5에서)의 사용은 흐름 방향에 따라 섬유를 정렬하는 것이 더 유리한 것으로 보인다. 결과적으로, 샘플 E4 및 E5의 경우, 비교 샘플 CE3보다 수축률 비(58%, 51%)는 더 낮고, 뒤틀림(0.13%, 0.16%)은 더 높다.
8 중량% 및 10 중량%의 탄소 섬유가 있는 샘플 E4 내지 E6의 표면 광택은 분쇄 탄소 섬유가 없는 샘플 CE3의 값(85°에서 86.8%)과 비교하여 더 낮았다. 그러나, 샘플 E4 내지 E6에 대해 85°에서 측정된 광택은 여전히 적어도 75%였고, 이는 평탄한 표면 외관이 유지됨을 나타낸다.
샘플 E4 내지 E6을 사용하여 얻은 결과는, PA6T/66, PA12 및 PA610을 포함하는 폴리아미드 조성물에서 8 및 10 중량%의 절단 탄소 섬유 및 50 중량%의 유리 플레이크를 첨가함으로써, 내충격성을 개선시키고, 인장 모듈러스 및 인장 강도를 개선시키고, 굴곡 모듈러스 및 굴곡 강도를 개선시키고, 뛰어난 표면 특성(높은 광택도)을 유지하면서 적합한 ESD 재료가 수득될 수 있음을 입증하였다.
샘플 E5는 또한 개선된 금형 수축률 특성(뒤틀림이 더 낮고 등방성 수축에 근접함)을 나타내었다.
실시예 2를 실시예 1과 비교할 경우, PA610(폴리아미드 (A3))의 PA6T/66과 PA12(폴리아미드 (A1) 및 (A2))의 혼합물로의 첨가는 평탄한 표면(높은 광택)을 갖는 ESD 재료를 생성시키는 것으로 또한 관찰된다.
ASTM D3418에 따라 Tm을 측정하였다. 샘플 CE3, 및 E4 내지 E6의 경우, Tm 값은 336 내지 340℃였다. PA6T/66, PA12 및 PA610을 포함하는 폴리아미드 조성물에서 절단 탄소 섬유를 첨가함으로써 유발되는 Tm에 대한 부정적인 효과는 없었다.
본 발명의 바람직한 실시형태를 나타내고 설명하였지만, 본 발명의 범주 또는 교시를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 변형이 이루어질 수 있다. 본원에 기재된 실시형태는 단지 예시적인 것이고, 제한되지 않는다. 조성물, 물품 및 방법의 다양한 변화 및 변형이 가능하며 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 보호 범위는 상기 제시된 설명에 의해 제한되지 않고, 이어지는 청구범위에 의해서만 제한되며, 그 범위는 청구범위의 청구 대상의 모든 등가물을 포함한다. 각각의 모든 청구범위가 본 발명의 실시형태로서 본 명세서에 포함된다. 따라서, 청구범위는 추가의 설명이며 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 추가 사항이다. 상기 문헌을 참조로 하여 포함시키는 것은 본원의 명시적인 개시내용과 반대되는 청구 대상을 포함하지 않는 것으로 제한된다.
본원에서 인용되는 모든 특허 출원 및 공보의 개시내용은, 본원에 기재된 것을 보완하는 예시적, 절차적 또는 다른 세부 사항을 제공하는 정도로 참조로 포함된다. 본원에 참조로 포함된 임의의 특허, 특허 출원 및 공보의 개시내용이 용어가 불분명해질 수 있는 정도로 본 출원의 설명과 상충된다면, 본 출원이 우선할 것이다.

Claims (15)

  1. 폴리아미드 조성물로서,
    - (A) 다음을 포함하는, 20 내지 69 중량%의 폴리아미드 혼합물:
    (A1) 60 내지 90 중량%의 적어도 하나의 반-방향족 폴리아미드 중합체,
    (A2) 10 내지 40 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체,
    (A3) 상기 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한, 0 내지 30 중량%의 적어도 하나의 지방족 폴리아미드 중합체
    (상기 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3) 각각의 중량%는 상기 폴리아미드 (A1), (A2)와 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 함);
    - (B) 1 내지 20 중량%의 전기 전도성 재료;
    - (C) 30 내지 55 중량%의 유리 플레이크; 및
    - (D) 0 내지 10 중량%의 첨가제
    를 포함하며,
    A, B, C 및 D 각각의 중량%는 상기 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반-방향족 폴리아미드 (A1)은 PA10T/10I, PA10T, PA6T/6I, PA6T, PA9T, PA12T, PA10T/66, PA6T/66, PA6,I, PA12I, PAMXD6, PAPXD10 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리아미드를 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어지고; 바람직하게는 PA6T/6I, PA6T, PA9T, PA12T, PA10T/66, PA6T/66, PA6,I 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으부터 선택되는 폴리프탈아미드를 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어지고; 가장 바람직하게는 PA6T/66을 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어진 폴리프탈아미드를 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어지는, 폴리아미드 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반-방향족 폴리아미드 (A1)은 폴리프탈아미드를 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어지는, 폴리아미드 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)는 PA12를 포함하거나 이것으로 본질적으로 이루어지는, 폴리아미드 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지방족 폴리아미드 중합체 (A2)와 상이한 상기 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)을 포함하고, 상기 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)은 PA610, PA612, PA1010, PA510, PA66, PA1012 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 바람직하게는 PA610, PA612, PA510, PA66 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는 PA610, PA510, PA66 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 가장 바람직하게는 지방족 폴리아미드 중합체 (A3)은 PA610인, 폴리아미드 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 플레이크 함량은 상기 폴리아미드 조성물의 총 중량을 기준으로 35 중량% 내지 55 중량%, 또는 35 중량% 내지 50 중량%, 또는 40 중량% 내지 50 중량%, 또는 45 중량% 내지 50 중량%인, 폴리아미드 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 플레이크 (C)와 상이한 보강제, 강인화제, 가소제, 광 안정제, 자외선 안정제, 열 안정제, 안료, 착색제, 염료, 난연제, 충격 개질제, 윤활제, 핵형성제, 산화 방지제, 가공 보조제 및 이들 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 포함하는, 폴리아미드 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료 (B)는 ASTM D257에 따라 측정되는 체적 저항률이 2·10-2 Ω.cm 미만, 또는 최대 1·10-2 Ω.cm, 또는 최대 5·10-3 Ω.cm, 또는 최대 3·10-3 Ω.cm, 또는 최대 1·10-3 Ω.cm이고, 바람직하게는 ASTM D257에 따라 측정되는 체적 저항률이 1·10-4 Ω.cm 내지 20·10-4 Ω.cm 이하인, 폴리아미드 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료 (B)는 단독 또는 조합 형태로, 섬유, 분쇄 또는 절단 섬유, 플레이크, 분말, 미소구체, 나노-튜브, 나노-입자, 나노-섬유, 나노-플레이크, 나노-로프, 나노-리본, 나노-피브릴, 나노-니들, 나노-시트, 나노-로드, 탄소 나노-콘, 탄소 나노-스크롤, 나노-판, 나노-점, 덴드리트, 디스크 또는 임의의 다른 3차원 바디로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 3차원 구조를 갖는, 폴리아미드 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료 (B)는 탄소계 섬유, 예컨대 연속 탄소 섬유, 절단 탄소 섬유, 분쇄 탄소 섬유, 및/또는 과립 형태의 분쇄/절단 탄소 섬유, 탄소 나노-튜브(CNT), 예컨대 단일벽 탄소 나노-튜브(SWCNT), 이중벽 탄소 나노튜브(DWCNT) 및 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT), 탄소 나노-섬유, 탄소 나노-로프, 탄소 나노-리본, 탄소 나노-피브릴, 탄소 나노-니들, 탄소 나노-시트, 탄소 나노-로드, 탄소 나노-콘, 탄소 나노-스크롤, 탄소 나노-옴, 전도성 카본 블랙 분말, 흑연 피브릴, 흑연 나노-판, 나노-점, 그래핀, 및 이들 중 적어도 둘 이상의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소계 구조를 포함하고; 바람직하게는 연속 탄소 섬유, 절단 탄소 섬유, 분쇄 탄소 섬유, 과립 형태의 분쇄/절단 탄소 섬유, 탄소 나노-튜브(CNT), 예컨대 단일벽 탄소 나노-튜브(SWCNT), 이중벽 탄소 나노튜브(DWCNT) 및 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT), 카본 블랙 분말, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소계 구조를 포함하고; 보다 바람직하게는 연속 탄소 섬유, 절단 탄소 섬유, 분쇄 탄소 섬유, 과립 형태의 분쇄/절단 탄소 섬유, 카본 블랙 분말, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소계 구조를 포함하는, 폴리아미드 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 25 내지 55 중량%의 상기 폴리아미드 혼합물 (A);
    - 5 내지 15 중량%의 상기 전기 전도성 재료 (B);
    - 40 내지 55 중량%의 상기 유리 플레이크 (C); 및
    - 0 내지 10 중량%의 하나 이상의 첨가제 (D);
    또는
    - 30 내지 50 중량%의 상기 폴리아미드 혼합물 (A);
    - 5 내지 15 중량%의 상기 전기 전도성 재료 (B);
    - 45 내지 50 중량%의 상기 유리 플레이크 (C); 및
    - 0 내지 10 중량%의 하나 이상의 첨가제 (D)
    를 포함하는, 폴리아미드 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리아미드 혼합물 (A)는
    A1) 85 내지 90 중량%의 PA6T/66,
    A2) 10 내지 15 중량%의 PA12
    (상기 폴리아미드 (A1) 및 (A2) 각각의 중량%는 상기 폴리아미드 (A1)과 (A2)의 조합의 총 중량을 기준으로 함),
    또는
    A1) 60 내지 65 중량%의 PA6T/66,
    A2) 10 내지 15 중량%의 PA12,
    A3) 20 내지 30 중량%의 PA610
    (상기 폴리아미드 (A1), (A2) 및 (A3) 각각의 중량%는 상기 폴리아미드 (A1), (A2)와 (A3)의 조합의 총 중량을 기준으로 함)
    을 포함하는, 폴리아미드 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 폴리아미드 조성물의 제조 방법으로서, 폴리아미드 혼합물 (A), 전기 전도성 재료 (B), 유리 플레이크 (C), 및 임의의 선택적 첨가제 (D)를 용융 블렌딩하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 폴리아미드 조성물을 포함하는 성형품으로서, ASTM D257에 따라 측정되는 체적 저항률이 1·10+5 Ω.cm 내지 5·10+12 Ω.cm 이하인, 성형품.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 폴리아미드 조성물을 포함하는 모바일 전자 장치 구성요소로서, ASTM D257에 따라 측정되는 체적 저항률이 1·10+5 Ω.cm 내지 5·10+12 Ω.cm 이하인, 모바일 전자 장치 구성요소.
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