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KR20180026764A - 광투과성 착색제의 첨가를 통한 개선된 금속 결합 강도를 나타내는 물질 - Google Patents

광투과성 착색제의 첨가를 통한 개선된 금속 결합 강도를 나타내는 물질 Download PDF

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KR20180026764A
KR20180026764A KR1020187003667A KR20187003667A KR20180026764A KR 20180026764 A KR20180026764 A KR 20180026764A KR 1020187003667 A KR1020187003667 A KR 1020187003667A KR 20187003667 A KR20187003667 A KR 20187003667A KR 20180026764 A KR20180026764 A KR 20180026764A
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South Korea
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light
colorant
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KR1020187003667A
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Inventor
위난 청
윈 쩡
후이후이 리
하오웨이 탕
챠오 리우
리차드 리우
Original Assignee
사빅 글로벌 테크놀러지스 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.)
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Publication date
Application filed by 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. filed Critical 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

본 개시내용은 조성물 전반에서 기계적 특성 및 짙은 색상을 유지하면서도 LDS 특성을 나타내는 폴리머 조성물에 관한 것이다.

Description

광투과성 착색제의 첨가를 통한 개선된 금속 결합 강도를 나타내는 물질
관련 출원에 관한 상호 참조
본 출원은 미국특허출원 제62/199,091호, "광투과성 착색제의 첨가를 통한 개선된 금속 결합 강도를 나타내는 물질" (2015년 7월 30일에 출원됨)의 우선권 및 이익을 주장하며, 이의 전문은 임의의 그리고 모든 목적을 위해 참조로 본원에 포함되어 있다.
기술 분야
본 개시내용은 광투과성 안료를 포함하는 레이저 활성화가능 수지 조성물에 관한 것이다.
레이저 활성화가능(laser activatable) 또는 레이저 도금가능 물질(laser platable material)은 산업 응용분야에서의 유용성이 증가하고 있다. 이러한 물질은 물질에 특정 물성을 전달하기 위해 레이저 조사를 이용한다. 레이저 조사에 노출되는 경우, 레이저 도금가능 첨가제를 포함하는 물질은 활성화되는 이의 금속 원자를 가질 것이다. 이러한 활성화가능 금속 이온은 레이저 조사에 노출되는 면적에서 물질 표면에 대해 증가된다. 레이저 도금가능 첨가제는 주어진 물질이 레이저 조사에 가해진 이후, 노출되거나 "에칭된" 면적은 전도성 구조체를 형성하기 위해 도금될 수 있도록 선택될 수 있다. 레이저 에칭된 면적은 안테나, 회로 등의 제조에 유용한 금속화를 가능하게 하는 전도성 경로를 생성한다. 이러한 레이저 도금가능 공정은 이에 따라 자동자, 전자장치, 및 의료용을 포함하는 다양한 응용분야를 위한 기계적 및 전기적 특성을 결합하는 정교한 시스템을 가능하게 한다.
요약
레이저 도금가능 공정, 예컨대, 예를 들면 레이저 직접 구조화 공정(laser direct structuring process)은 전기 절연된 플라스틱 표면 상에 금속 패턴을 전달하는 수단을 제공할 수 있다. 레이저 직접 구조화 첨가제의 첨가는 선별적 활성화 이후 화학적 도금 공정을 통한 선택적 금속 증착에 의해 3차원 플라스틱 표면의 특정 면적의 금속화를 가능하게 할 수 있다. 이의 전도성 금속 특성을 고려하면, 본 물질은 색상의 다양화가 바람직할 수 있는 가전 제품에서 사용하기에 적합하다. 이와 같이, 레이적 직접 구조화 물질 또는 조성물은 대개 짙은색 또는 검정색을 조성물에 부여하기 위해 안료로서 특정 카본 블랙을 포함할 수 있다. 그러나, 카본 블랙 안료는 또한 표면 수지를 가열하고 제거할 수 있는 적외선 파장을 흡수하고, 이에 의해 조성물의 표면을 손상시키고, 레이저 도금가능성 또는 금속 결합 능력이 방해된다. 손상된 금속 도금 능력 없이 검정색 또는 짙은색을 달성할 수 있는 레이저 활성화가능 조성물을 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 개시내용은 폴리머 베이스 수지, 레이저 직접 구조화 첨가제, 보강 충전제, 및 광투과성 착색제를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 개시내용은 추가로 폴리머 베이스 수지 및 광투과성 착색제를 포함하는 조성물에 관한 것이고, 여기서 조성물은 검정색이거나 또는 조성물 전반에 짙은 색상을 달성하기에 충분한 안료를 포함하며, 조성물은 조성물의 레이저 조사된 부분을 금속 결합하거나 또는 도금하기에 적합한 전도성 경로를 달성하는 금속 활성화를 가능하게 한다. 조성물은 약 10 중량%(중량%) 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함할 수 있고, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않고, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 상기 조성물은 약 190 나노미터 (nm) 내지 약 400 nm에서 최대 약 20%의 투과도 백분율 및 약 700 nm 내지 약 2500 nm에서 50% 초과의 투과도 백분율을 나타내고, 조성물은 금속 도금되도록 구성되고, 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 시험되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 10% 미만의 차이로 평균 도금 지수를 나타낸다.
10 중량% 내지 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량%의 레이적 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함하는 조성물로서, 모든 성분의 결합된 중량% 값은 100 중량%을 초과하지 않고, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰되는 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰되는 투과도 사이에서 적어도 20%의 투과도의 변화를 나타내고; 상기 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성된다.
또한, 본 개시내용은 폴리머 베이스 기재, 레이저 직접 구조화 첨가제, 보강 충전제, 및 광투과성 착색제를 조합하는 것을 포함하는 조성물의 형성 방법에 관한 것이다.
본 개시내용은 본원에 기재된 조성물로부터 물품을 성형하는 단계를 포함하는 광투과성, 레이저 도금가능 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 200 nm 내지 2500 nm의 착색제의 투과도를 나타낸다.
도 2는 LDS 시험 파라미터; 도금 지수, 박리 강도, 및 크로스 해치(cross hatch)의 그래프 도면을 나타낸다.
도 3은 200 nm 내지 2500 nm의 대조군 및 실시예 조성물의 투과도 백분율을 나타낸다.
도 4는 카본 블랙을 포함하는 LDS 조성물과 대안적 첨가제를 포함하는 LDS 조성물 사이의 기계적 특성의 비교를 나타낸다.
도 5는 대조군 및 샘플 조성물의 크로스 해치 성능을 나타낸다.
도 6은 자연 샘플(natural sample)과 카본 블랙을 포함하는 LDS 조성물 사이의 기계적 특성의 비교를 나타낸다.
도 7은 자연 샘플과 대안적 광투과적 첨가제를 포함하는 LDS 조성물 사이의 기계적 특성의 비교를 나타낸다.
도 8은 200 nm 내지 2500 nm의 파장에서 대조군 샘플에 비교되는 자연 샘플의 투과도를 나타낸다.
도 9는 200 nm 내지 2500 nm의 파장에서의 실시예와 비교되는 자연 샘플의 투과도를 나타낸다.
도 10은 0% 내지 2%의 착색제 농도에서 대조군 샘플 및 실시예에 대한 투과도를 나타낸다.
도 11은 0% 내지 2%의 착색제 농도에서 대조군 샘플 실시예에 대한 2 m/s에서 40 kHz 및 10 W에서의 박리 강도를 나타낸다.
도 12는 0% 내지 2%의 착색제 농도에서 대조군 샘플 실시예에 대한 2 m/s에서 40 kHz 및 8 W에서의 박리 강도를 나타낸다.
도 13은 0% 내지 2%의 착색제 농도에서 대조군 샘플 실시예에 대한 2 m/s에서 40 kHz 및 5 W에서의 박리 강도를 나타낸다.
도 14는 0% 내지 2%의 착색제 농도에서 대조군 샘플 실시예에 대한 2 m/s에서 40 kHz 및 3 W에서의 박리 강도를 나타낸다.
도 15는 0% 내지 2%의 착색제 농도에서 대조군 샘플 실시예에 대한 2 m/s에서 100 kHz 및 8 W에서의 박리 강도를 나타낸다.
도 16은 0% 내지 2%의 착색제 농도에서 대조군 샘플 실시예에 대한 2 m/s에서의 100 kHz 및 5 W에서의 박리 강도를 나타낸다.
비제한적으로 레이저 직접 구조화 (LDS) 공정을 포함하는 레이저 도금가능 공정은 물질 예컨대 열가고성 수지의 표면에 금속성 및/또는 전도성 특성을 선택적으로 전달하기 위해 이용될 수 있다. 열가소성 수지로의 레이저 직접 구조화 첨가제의 혼입, 그 다음 레이저 조사가 사용되어 전자 응용분야를 위해 금속 전도성을 달성할 수 있다. 대개, 레이저 직접 구조화 물질 또는 조성물은 짙은색 또는 검정색을 조성물에 부여하는 안료로서 카본 블랙을 포함하여 미적 산업 요건을 충족시킬 수 있다. 그러나, 카본 블랙 안료는 적외선 및 더 긴 파장을 흡수한다. 이러한 보다 긴 파장의 흡수는 가열을 일으키고, 결국 레이저 도금가능성, 또는 금속 결합 능력을 감소시킬 수 있는 수지의 표면을 손상시킬 수 있다. 본 개시내용의 조성물은 카본 블랙 안료의 손상 효과를 해결하고, 추가적으로 개선된 금속 결합 강도 또는 기계적 특성을 나타낼 수 있는 검정색 또는 짙은색으로 착색된 레이저 직접 구조화 조성물을 제공할 수 있다.
본 개시내용은 폴리머 베이스 기재, 레이저 직접 구조화 첨가제, 보강 충전제, 및 광투과성 착색제를 포함하는 조성물에 관한 것이고, 여기서 조성물은 검정색이거나 또는 조성물 전반에 짙은 색상을 확립하기 위해 충분한 안료 또는 착색제를 함유하며, 조성물은 조성물의 레이저 조사된 (또는 활성화된) 부분에서의 금속 결합 또는 도금을 위해 금속 활성화를 가능하게 한다. 이와 같이, 레이저 조사는 금속으로 도금시킬 수 있는 레이저 활성화된 조성물을 제공할 수 있다.
일 양태에서, 본 조성물은 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지, 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제, 및 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함할 수 있고, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하며, 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하며, 조성물은 무전해 금속 도금될 수 있고, 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 시험되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 카본 블랙을 포함하는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 10% 미만의 차이로 평균 도금 지수를 나타내고, 조성물은 약 190 nm 내지 약 400 nm에서 최대 약 20%의 투과도 백분율 및 약 700 nm 내지 약 2500 nm에서 50% 초과의 투과도 백분율을 나타낸다.
일부 양태에서, 본 개시내용은 10 중량% 내지 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함하는 조성물에 관한 것이고, 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하며, 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰된 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰된 투과도 사이에서 적어도 20%의 투과도의 변화를 나타내고; 상기 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성된다.
폴리머 베이스 수지
일 양태에서, 본 조성물은 폴리머 베이스 수지를 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 폴리머 베이스 기재는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌계 코폴리머, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리옥시메틸렌 (POM), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 (PCT), 액정 폴리머 (LPC), 폴리페닐렌 설파이드 (PPS), 폴리페닐렌 에테르 (PPE), 폴리페닐렌 옥사이드-폴리스티렌 블렌드, 폴리스티렌, 높은 충격 보강 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 삼원중합체, 아크릴 폴리머, 폴리에테르이미드 (PEI), 폴리우레탄, 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리 에테르 설폰 (PES), 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 또한 열가소성 엘라스토머 예컨대 폴리아미드 및 폴리에스테르계 엘라스토머를 포함할 수 있다. 베이스 기재는 또한 상기 기재된 수지의 블렌드 및/또는 다른 유형의 조합을 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 폴리머 베이스 기재는 또한 열경화성 폴리머를 포함할 수 있다. 적절한 열경화성 수지는 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민-포름알데하이드 수지, 우레아-포름알데하이드 라텍스, 자일렌 수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 에폭시 수지, 아닐린 수지, 푸란 수지, 폴리우레탄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 예에서, 폴리머 베이스 기재는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리카보네이트 성분은 비스페놀 A, 폴리카보네이트 코폴리머, 폴리에스테르 카보네이트 폴리머, 또는 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머, 또는 일부 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, 폴리카보네이트 폴리머는 제1 폴리카보네이트 및 제2 폴리카보네이트의 혼합물을 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "폴리카보네이트" 또는 "폴리카보네이트들"은 코폴리카보네이트, 호모폴리카보네이트 및 (코)폴리에스테르 카보네이트를 포함한다. 용어 폴리카보네이트는 조성물이 하기 화학식 (1)의 반복 구조 단위를 갖는 것으로 추가로 정의될 수 있다:
Figure pct00001
식 중, R1기의 총수의 적어도 60%는 방향족 유기 라디칼이고, 이의 나머지는 지방족, 지환족, 또는 방향족 라디칼이다. 추가의 양태에서, 각각의 R1은 방향족 유기 라디칼, 보다 바람직하게는 하기 화학식 (2)의 라디칼이다:
Figure pct00002
식 중, A1 및 A2 각각은 모노사이클릭 2가 아릴 라디칼이고, Y1은 A2로부터 A1을 분리하는 1 또는 2개의 원자를 갖는 가교 라디칼이다. 다양한 양태에서, 하나의 원자는 A2로부터 A1을 분리한다. 예를 들면, 이러한 유형의 라디칼은 비제한적으로 -O-, -S-, -S(O) -, -S(O2)-, -C(O)-, 메틸렌, 사이클로헥실-메틸렌, 2-[2.2.1]-바이사이클로헵틸리덴, 에틸리덴, 이소프로필리덴, 네오펜틸리덴, 사이클로헥실리덴, 사이클로펜타데실리덴, 사이클로도데실리덴, 및 아다만틸리덴을 포함한다. 가교 라디칼 Y1은 바람직하게는 탄화수소기 또는 포화된 탄화수소기 예컨대 메틸렌, 사이클로헥실리덴, 또는 이소프로필리덴이다. 폴리카보네이트 물질은 미국특허 제7,786,246호에 개시되고 기재되어 있고, 이는 다양한 폴리카보네이트 조성물 및 이의 제조 방법을 개시하기 위한 특정 목적을 위해 이의 전문이 참조로 본원에 포함되어 있다. 폴리카보네이트 폴리머는 본 기술분야의 당업자에게 알려진 수단에 의해 제조될 수 있다.
특정 디하이드록시 화합물은 화학식 (2)의 방향족 디하이드록시 화합물 (예를 들면, 레조르시놀), 화학식 (3)의 비스페놀 (예를 들면, 비스페놀 A 또는 BPA), C1-8 지방족 디올 예컨대 에탄 디올, n-프로판 디올, i-프로판 디올, 1,4-부탄 디올, 1,6-사이클로헥산 디올, 1,6-하이드록시메틸사이클로헥산, 또는 전술한 디하이드록시 화합물 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 사용될 수 있는 지방족 디카복실산은 C6-20 지방족 디카복실산 (이는 말단 카복실기를 포함함), 구체적으로 선형 C8-12 지방족 디카복실산 예컨대 데칸디오익산 (세박산); 및 알파, 오메가-C12 디카복실산 예컨대 도데칸디오익산 (DDDA)을 포함한다. 사용될 수 있는 방향족 디카복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카복실산, 1,6-사이클로헥산 디카복실산, 또는 전술한 산 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 테레프탈산에 대한 이소프탈산의 중량비가 91:9 내지 2:98인 이소프탈산 및 테레프탈산의 조합이 사용될 수 있다.
특정 에스테르 단위는 에틸렌 테레프탈레이트 단위, n-프로필렌 테레프탈레이트 단위, n-부틸렌 테레프탈레이트 단위, 이소프탈산, 테레프탈산, 및 레조르시놀로부터 유래된 에스테르 단위 (ITR 에스테르 단위), 및 세박산 및 비스페놀 A로부터 유래된 에스테르 단위를 포함한다. 폴리(에스테르-카보네이트)에서의 카보네이트 단위에 대한 에스테르 단위의 몰비는 예를 들면 1:99 내지 99:1, 특별하게는, 10:90 내지 90:10, 보다 특별하게는, 25:75 내지 75:25, 또는 2:98 내지 15:85로 폭넓게 변화될 수 있다.
본원에 사용되는 용어 폴리카보네이트는 특정 폴리카보네이트 또는 폴리카보네이트의 기를 지칭할 뿐만 아니라, 카보네이트기의 반복 사슬을 포함하는 화합물의 부류 중 임의의 하나를 지칭한다. 일 양태에서, 폴리카보네이트는 미국특허 제7,786,246호에 개시되고 기재된 폴리카보네이트의 것 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있고, 이는 다양한 폴리카보네이트 조성물 및 이의 제조 방법을 개시하기 위한 특정 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다.
폴리머 베이스 수지는 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머, 및 특별하게는 하기 화학식 (5)의 에스테르 단위가 연질 블록 에스테르 단위 (이는 또한 본원에서 지방족 디카복실산 에스테르 단위로 지칭됨)를 포함하는 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머를 포함할 수 있다. 연질 블록 에스테르 단위를 포함하는 이러한 폴리에스테르-폴리카보네이트 코폴리머는 또한 본원에서 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트로서 지칭된다.
Figure pct00003
식 중, R2는 디하이드록시 화합물로부터 유도된 2가기이고, 예를 들면, C2-10 알킬렌기, C6-20 지환족기, C6-20 방향족기 또는 폴리옥시알킬렌기 (이에서 알킬렌기는 2 내지 약 6개의 탄소 원자, 특별하게는 2, 3, 또는 4개의 탄소 원자를 포함함)일 수 있고; T는 디카복실산 (지방족, 방향족, 또는 알킬 방향족)으로부터 유도된 2가기이고, 예를 들면 C4-18 지방족기, C6-20 알킬렌기, C6-20 알킬렌기, C6-20 지환족기, C6-20 알킬 방향족기, 또는 C6-20 방향족기일 수 있다.
R2는 직쇄, 분지쇄, 또는 환식 (다환식 포함) 구조를 갖는 C2-10 알킬렌기일 수 있다. 대안적으로, R2는 화학식 (6)의 방향족 디하이드록시 화합물, 또는 화학식 (7)의 방향족 디하이드록시 화합물로부터 유도될 수 있다.
Figure pct00004
연질 블록 에스테르 단위는 C6-20 지방족 디카복실산 에스테르 단위 (여기서 C6-20은 말단 카복실기를 포함함)일 수 있고, 직쇄 (즉, 비분지형) 또는 분지쇄 디카복실산, 사이클로알킬 또는 사이클로알킬리덴-함유 디카복실산 단위, 또는 이들 구조 단위의 조합일 수 있다. 일 양태에서, C6-20 지방족 디카복실산 에스테르 단위는 메틸렌 (-CH2-) 반복 단위를 포함하는 직쇄 알킬렌기를 포함한다. 특정 양태에서, 유용한 연질 블록 에스테르 단위는 하기 화학식 (8)의 단위를 포함한다:
Figure pct00005
식 중, m은 4 내지 18이다. 화학식 (8)의 특정 양태에서, m은 8 내지 10이다. 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 25 중량% 이하의 연질 블록 단위를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트의 총 중량 기준으로 0.5 내지 10 wt%, 특별하게는 1 내지 9 중량%, 보다 특별하게는 3 내지 8 중량%의 양으로 화학식 (1a)의 단위를 포함한다.
바람직하게는, 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트는 110℃ 내지 145℃, 또는 약 110℃ 내지 약 145℃, 특별하게는 115℃ 내지 145℃, 또는 약 115℃ 내지 약 145℃, 보다 특별하게는 120 내지 145℃, 또는 약 120℃ 내지 약 145℃, 보다 특별하게는 128 내지 139℃, 또는 약 128℃ 내지 약 139℃, 보다 더 특별하게는 130℃ 내지 139℃ 또는 약 130℃ 내지 약 139℃의 유리 전이 온도 (Tg)를 가진다.
임의의 특정 폴리카보네이트의 분자량은 예를 들면 폴리스티렌 (PS) 표준에 기초한 범용 보정 방법을 사용하는 겔투과 크로마토그래피에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로, 폴리카보네이트는 PS 표준에 기초하여 5,000 초과의 몰당 그램 (g/mol), 또는 약 5,000 g/mol의 중량 평균 분자량 (Mw)을 가질 수 있다. 일 양태에서, 폴리카보네이트는 PS 표준 기준으로 20,000 g/mol 이상, 또는 약 20,000 g/mol의 Mw를 가질 수 있다. 다른 양태에서, 폴리카보네이트는 PS 표준에 기초한 20,000 g/mol 내지 100,000 g/mol, 또는 약 20,000 내지 약 100,000 g/mol의 Mw을 가질 수 있고, 이는 예를 들면 30,000 g/mol, 또는 약 30,000 g/mol, 40,000 g/mol, 또는 약 40,000 g/mol, 50,000 g/mol, 또는 약 50,000 g/mol, 60,000 g/mol, 또는 약 60,000 g/mol, 70,000 g/mol, 또는 약 70,000 g/mol, 80,000 g/mol, 또는 약 80,000 g/mol, 또는 90,000 g/mol, 또는 약 90,000 g/mol을 포함한다. 다른 추가의 양태에서, 폴리카보네이트는 PS 표준에 기초한 22,000 g/mol 내지 50,000 g/mol, 또는 약 22,000 내지 약 50,000 g/mol의 Mw을 가진다. 다른 추가의 양태에서, 폴리카보네이트는 PS 표준에 기초한 25,000 g/mol 내지 40,000 g/mol, 또는 약 25,000 내지 약 40,000 g/mol의 Mw을 가진다.
본원에 기재된 바와 같은 분자량 (Mw 및 Mn) 및 이로부터 계산된 다분산도는 구체화된 바와 같은 PS 또는 PC 표준 및 가교결합된 스티렌-디비닐벤젠 컬럼을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)를 사용하여 결정될 수 있다. GPC 샘플은 약 1 밀리리터당 밀리그램 (mg/ml)의 농도로 용매 예컨대 염화메틸렌 또는 클로로포름 중에서 제조될 수 있고, 약 0.2 내지 1.0 ml/min의 유량으로 용리될 수 있다. 일 양태에서, 폴리카보네이트의 유리 전이 온도 (Tg)는 160℃ 이하, 또는 약 160℃, 150℃ 이하, 또는 약 150℃ 이하, 145℃ 이하, 또는 약 145℃ 이하, 140℃ 이하, 또는 약 140℃ 이하, 또는 135℃ 이하, 또는 약 135℃ 이하일 수 있다. 추가의 양태에서, 폴리카보네이트의 유리 전이 온도는 85℃ 내지 160℃, 또는 약 85℃ 내지 약 160℃, 90℃ 내지 160℃, 또는 약 90℃ 내지 약 160℃, 90℃ 내지 150℃, 또는 약 90℃ 내지 약 150℃, 또는 90℃ 내지 145℃, 또는 약 90℃ 내지 약 145℃일 수 있다. 다른 추가의 양태에서, 폴리카보네이트의 유리 전이 온도는 85℃ 내지 130℃, 90℃ 내지 130℃, 90℃ 내지 125℃, 또는 90℃ 내지 약 120℃일 수 있다. 다른 추가의 양태에서, 폴리카보네이트의 유리 전이 온도는 약 85℃ 내지 약 130℃, 약 90℃ 내지 약 130℃, 약 90℃ 내지 약 125℃, 또는 약 90℃ 내지 약 120℃일 수 있다.
폴리(지방족 에스테르-카보네이트)는 20,000 달톤 내지 38,000 달톤, 또는 약 20,000 달톤 내지 약 38,000 달톤을 포함하는 15,000 달톤 내지 40,000 달톤, 또는 약 15,000 달톤 내지 약 40,000 달톤의 중량 평균 분자량 (BPA 폴리카보네이트 표준에 기초한 GPC로 측정함)을 가질 수 있다.
상기 기재된 폴리카보네이트 이외에, 다른 열가소성 폴리머와의 폴리카보네이트의 조합, 예를 들면, 호모폴리카보네이트, 코폴리카보네이트, 및 폴리카보네이트 코폴리머의 폴리에스테르와의 조합이 사용될 수 있다. 유용한 폴리에스테르는 예를 들면 화학식 (7)의 반복 단위를 갖는 폴리에스테르를 포함하고, 이는 폴리(알킬렌 디카복실레이트), 액체 결정성 폴리에스테르, 및 폴리에스테르 코폴리머를 포함한다. 본원에 기재된 폴리에스테르는 일반적으로 블렌딩되는 경우 폴리카보네이트와 완전하게 혼화성일 수 있다.
유용한 폴리에스테르는 방향족 폴리에스테르, 폴리(알킬렌 에스테르)을 포함할 수 있고, 이는 폴리(알킬렌 아릴레이트), 및 폴리(사이클로알킬렌 디에스테르)를 포함한다. 방향족 폴리에스테르는 화학식 (7)에 따른 폴리에스테르 구조를 가질 수 있고, 여기서 J 및 T는 상기 기재된 바와 같이 각각의 방향족기이다. 일 구현예에서, 유용한 방향족 폴리에스테르는 폴리(이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀) 에스테르, 폴리(이소프탈레이트-테레프탈레이트-비스페놀 A) 에스테르, 폴리[(이소프탈레이트-테레프탈레이트-레조르시놀) 에스테르-코-(이소프탈레이트-테레프탈레이트-비스페놀 A)] 에스테르, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 또한, 소량, 예를 들면 폴리에스테르의 총 중량 기준으로 0.5 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%의 코폴리에스테르를 제조하기 위해 지방족 이산 및/또는 지방족 폴리올로부터 유도된 단위를 갖는 방향족 폴리에스테르가 고려된다. 폴리(알킬렌 아릴레이트)는 화학식 (7)에 따른 폴리에스테르 구조를 가질 수 있고, T는 방향족 디카복실레이트, 지환족 디카복실산, 또는 그것의 유도체로부터 유도된 기를 포함한다.
다른 에스테르 기를 갖는 알킬렌 테레프탈레이트 반복 에스테르 단위를 포함하는 코폴리머가 또한 사용될 수 있다. 특별하게는 유용한 에스테르 단위는 상이한 알킬렌 테레프탈레이트 단위를 포함할 수 있고, 이는 폴리(알킬렌 테레프탈레이트)의 블록으로서 또는 개개의 단위로서 폴리머 사슬 내에 존재할 수 있다. 이러한 유형의 코폴리머는 폴리(사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)-코-폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하고, 이는 PETG (여기서 폴리머는 50 몰퍼센트 (mol%) 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함함)로서 약칭되고, PCTG (여기서 폴리머는 50 mol% 초과의 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)를 포함함)으로서 약칭된다.
본 조성물은 추가로 폴리(실록산-카보네이트)로서 지칭되는 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머를 포함할 수 있다. 폴리디오르가노실록산 (또한 본원에서 "폴리실록산"으로 지칭됨) 블록은 하기 화학식 (9)에서와 같은 디오르가노실록산 반복 단위를 포함한다:
Figure pct00006
식 중, 각각의 R은 독립적으로 C1-13 1가 유기기이다. 예를 들면, R은 C1-C13 알킬, C1-C13 알콕시, C2-C13 알케닐, C2-C13 알케닐옥시, C3-C6 사이클로알킬, C3-C6 사이클로알콕시, C6-C14 아릴, C6-C10 아릴옥시, C7-C13 아릴알킬, C7-C13 아르알콕시, C7-C13 알킬아릴, 또는 C7-C13 알킬아릴옥시일 수 있다. 상기 기는 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드 또는 이들의 조합으로 완전하게 또는 부분적으로 할로겐화될 수 있다. 일 구현예에서, 투명한 폴리실록산-폴리카보네이트가 바람직한 경우, R은 할로겐에 의해 비치환된다. 상기 R기의 조합은 동일한 코폴리머에서 사용될 수 있다.
제1 및 제2 (또는 그 이상)의 폴리카보네이트-폴리실록산 코폴리머의 조합이 사용될 수 있고, 여기서 제1 코폴리머의 E의 평균값은 제2 코폴리머의 E의 평균값보다 작다.
일 양태에서, 폴리디오르가노실록산 블록은 하기 화학식 (10)의 것이다:
Figure pct00007
식 중, E는 상기 정의된 바와 같고; 각각의 R은 동일하거나 상이할 수 있고, 상기 정의된 바와 같으며, Ar은 동일하거나 상이할 수 있고, 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴렌이며, 결합은 방향족 모이어티와 직접적으로 연결된다. 화학식 (13)에서의 Ar기는 C6-C30 디하이드록시아릴렌 화합물, 예를 들면 상기 화학식 (3) 또는 (6)의 디하이드록시아릴렌 화합물로부터 유도될 수 있다. 디하이드록시아릴렌 화합물은 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로판, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐) 옥탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) n-부탄, 2,2-비스(4-하이드록시-1-메틸페닐) 프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐) 사이클로헥산, 비스(4-하이드록시페닐 설파이드), 및 1,1-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐) 프로판이다. 상기 디하이드록시 화합물 중 하나 이상을 포함하는 조합이 또한 사용될 수 있다.
다른 양태에서, 폴리디오르가노실록산 블록은 하기 화학식 (11)의 것일 수 있다:
Figure pct00008
식 중, R 및 E는 상기 기재된 바와 같고, 각각의 R5는 독립적으로 2가 C1-C30 유기기이고, 여기서 중합된 폴리실록산 단위는 이의 상응하는 디하이드록시 화합물의 반응 잔기이다. 일 양태에서, 폴리디오르가노실록산 블록은 하기 화학식 (12)의 것이다:
Figure pct00009
식 중, R 및 E는 상기 정의된 바와 같다. 화학식 (12)에서의 R6는 2가의 C2-C8 지방족이다. 화학식 (15)에서의 각각의 M은 동일하거나 상이할 수 있고, 할로겐, 시아노, 니트로, C1-C8 알킬티오, C1-C8 알킬, C1-C8 알콕시, C2-C8 알케닐, C2-C8 알케닐옥시, C3-C8 사이클로알킬, C3-C8 사이클로알콕시, C6-C10 아릴, C6-C10 아릴옥시, C7-C12 아르알킬, C7-C12 아르알콕시, C7-C12 알킬아릴, 또는 C7-C12 알킬아릴옥시일 수 있고, 각각의 n은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머는 50 중량% 내지 99 중량%, 또는 약 50 중량% 내지 약 99 중량%의 카보네이트 단위 및 1 중량% 내지 50 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다. 이러한 범위 내에서, 폴리오르가노실록산-폴리카보네이트 코폴리머는 70 중량% 내지 98 중량%, 보다 특별하게는 75 중량% 내지 97 중량%의 카보네이트 단위 및 2 중량% 내지 30 중량%, 보다 특별하게는 3 중량% 내지 25 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 폴리오르가노실록산-폴리카보네이트 코폴리머는 약 70 중량% 내지 약 98 중량%, 보다 특별하게는 약 75 중량% 내지 약 97 중량%의 카보네이트 단위 및 약 2 중량% 내지 약 30 중량%, 보다 특별하게는 약 3 중량% 내지 약 25 중량%의 실록산 단위를 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 블렌드, 특히 하기 화학식 (13)의 유게놀 캡핑된 폴리디메틸실록산 블록 및 비스페놀 A 블록의 폴리실록산-폴리카보네이트 블록 코폴리머 및 비스페놀 A 호모폴리카보네이트의 블렌드가 사용될 수 있다:
Figure pct00010
식 중, x는 1 내지 200, 특별하게는 5 내지 85, 특별하게는 10 내지 70, 특별하게는 15 내지 65, 보다 특별하게는 40 내지 60이고; x는 1 내지 500, 또는 10 내지 200이고, z는 1 내지 1000, 또는 10 내지 800이다. 일 구현예에서, x는 1 내지 200이고, y는 1 내지 90이고, z는 1 내지 600이고, 다른 구현예에서, x는 30 내지 50이고, y는 10 내지 30이고, z는 45 내지 600이다. 폴리실록산 블록은 폴리카보네이트 블록 중에서 무작위적으로 분산되거나 또는 조절 분산될 수 있다.
일 양태에서, 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머는 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머의 총 중량 기준으로 10 wt% 이하, 또는 약 10 중량% 이하, 특별하게는 6 중량% 이하, 또는 약 6 중량% 이하, 보다 특별하게는 4 중량% 이하, 또는 약 4 중량% 이하의 폴리실록산을 포함할 수 있고, 일반적으로 광학적으로 투명할 수 있거나, SABIC™으로부터 상표명 EXL-T™ 하에 상업적으로 이용가능하다. 다른 양태에서, 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머는 폴리실록산-폴리카보네이트 코폴리머의 총 중량 기준으로 10 wt% 이상, 또는 약 10 중량% 이상, 특별하게는 12 중량% 이상, 또는 약 12 중량% 이상, 보다 특별하게는 14 중량% 이상, 또는 약 14 중량% 이상의 폴리실록산 코폴리머를 포함할 수 있고, 일반적으로 광학적으로 불투명하고, SABIC™으로부터의 상표명 EXL-P™ 하에서 상업적으로 이용가능하다.
폴리오르가노실록산-폴리카보네이트는 폴리카보네이트 표준으로 보정되고, 1 밀리리터당 밀리그램 (1 mg/ml)의 샘플 농도에서 가교결합된 스티렌-디비닐 벤젠 컬럼을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정되는 바와 같은 2,000 달톤 내지 100,000 달톤 또는 약 2,000 달톤 내지 약 100,000 달톤, 특별하게는 5,000 달톤 내지 50,000 달톤, 또는 약 5,000 달톤 또는 약 50,000 달톤의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
폴리오르가노실록산-폴리카보네이트는 300℃/1.2 킬로그램 (kg)에서 측정되는 바와 같은 1 세제곱센티미터/10분(cm3/10 min) 내지 50 cm3/10 min, 특별하게는 2 내지 30 cm3/10 min의 용융 체적 유량을 가질 수 있다. 상이한 유량 특성의 폴리오르가노실록산-폴리카보네이트의 혼합물은 전반적으로 원하는 유량 특성을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 폴리오르가노실록산-폴리카보네이트는 300℃/1.2 kg에서 측정되는 바와 같은 약 1 cm3/10 min 내지 약 50 cm3/10 min, 특별하게는 약 2 내지 약 30 cm3/10 min의 용융 체적 유량을 가질 수 있다.
일 양태에서, 폴리에테르이미드는 개시된 조성물에서 사용될 수 있고, 하기 화학식 (14)의 것일 수 있다:
Figure pct00011
식 중, a는 1 초과, 예를 들면, 10 내지 1,000 이상, 또는 보다 특별하게는 10 내지 500이다.
화학식 (16)에서의 기 V는 에테르기 (본원에 사용되는 바와 같은 "폴리에테르이미드") 또는 에테르기 및 아릴렌설폰기 ("폴리에테르이미드설폰")의 조합을 포함하는 4가의 링커이다. 이러한 링커는 비제한적으로 하기를 포함한다: (a) 임의로 에테르기, 아릴렌설폰기, 또는 에테르기 및 아릴렌설폰기의 조합으로 치환된, 5 내지 50개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된, 포화된, 불포화된 또는 방향족 모노사이클릭 및 폴리사이클릭 기; 및 (b) 임의로 에테르기 또는 에테르기, 아릴렌설폰기, 및 아릴렌설폰기의 조합으로 치환된, 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 비치환된, 선형 또는 분지형, 포화된 또는 불포화된 알킬기; 또는 상기 중 하나 이상을 포함하는 조합. 적합한 추가적인 치환기는 비제한적으로 에테르, 아미드, 에스테르 및 상기 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
화학식 (14)에서의 R기는 비제한적으로 하기와 같은 치환된 또는 비치환된 2가 유기기를 포함한다: (a) 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소기 및 이의 할로겐화된 유도체; (b) 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기; (c) 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬렌기, 또는 (d) 화학식 (15)의 2가의 기:
Figure pct00012
식 중, Q1은 비제한적으로 2가 모이어티 예컨대 -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, -CyH2y- (y는 1 내지 5의 정수임), 및 이의 할로겐화된 유도체 (퍼플루오로알킬렌기를 포함함)를 포함한다.
일 양태에서, 링커 V는 비제한적으로 화학식 (16)의 4가 방향족기를 포함할 수 있다:
Figure pct00013
식 중, W는 -O-, -SO2-, 또는 화학식 -O-Z-O-의 기를 포함하는 2가의 모이어티이고, 여기서 -O- 또는 -O-Z-O- 기의 2가의 결합은 3,3', 3,4', 4,3', 또는 4,4' 위치에 있고, Z는 비제한적으로 화학식 (17)의 2가의 기를 포함한다:
Figure pct00014
식 중, Q는 비제한적으로 -O-, -S-, -C(O), -SO2-, -SO-, -CyH2y- (y는 1 내지 5의 정수임)을 포함하는 2가의 모이어티, 및 이의 할로겐화된 유도체 (퍼플루오로알킬렌기를 포함함)를 포함할 수 있다.
일 양태에서, 폴리에테르이미드는 하기 화학식 (18)의 1 초과, 특별하게는 10 내지 1,000, 또는 보다 특별하게는, 10 내지 500개의 구조 단위를 포함할 수 있다:
Figure pct00015
식 중, T는 -O- 또는 화학식 -O-Z-O-의 기이고, 여기서 -O- 또는 -O-Z-O- 기의 2가의 결합은 3,3', 3,4', 4,3', 또는 4,4' 위치에 있고; Z는 상기 정의된 바와 같은 화학식 (14)의 2가의 기이고; R은 상기 정의된 바와 같은 화학식 (14)의 2가의 기이다.
다른 양태에서, 폴리에테르이미드설폰은 에테르기 및 설폰기를 포함하는 폴리에테르이미드일 수 있고, 여기서 화학식 (1)에서의 R기 및 링커 V의 적어도 50 몰%는 2가의 아릴렌설폰기를 포함한다. 예를 들면, R기가 없이 모든 링커 V는 아릴렌설폰기를 포함할 수 있고; 또는 링커 V가 없이 모든 R기는 아릴렌설폰기를 포함할 수 있고; 또는 아릴렌설폰은 링커 V 및 R기 일부 분획에서 존재할 수 있고, 단 아릴 설폰기를 포함하는 V 및 R의 총 몰 분율은 50 몰% 이상이다.
보다 더 특별허게는, 폴리에테르이미드설폰은 하기 화학식 (19)의 1 초과, 특별하게는 10 내지 1,000, 또는 보다 특별하게는, 10 내지 500개의 구조 단위를 포함할 수 있다:
Figure pct00016
식 중, Y는 -O-, -SO2-, 또는 화학식 -O-Z-O-의 기이고, 여기서 -O-, SO2-, 또는 -O-Z-O- 기의 2가 결합은 3,3', 3,4', 4,3', 또는 4,4' 위치에 있고, Z는 상기 정의한 바와 같은 화학식 (14)의 2가의 기이고, R은 상기 정의한 바와 같은 화학식 (12)의 2가의 기이고, 단, 화학식 (12)에서 Y몰 + R몰의 총합의 50 몰% 초과는 -SO2- 기를 포함한다.
폴리에테르이미드 수지는 하한값 및/또는 상한값을 갖는 범위 내의 중량 평균 분자량 (Mw)을 가질 수 있다. 상기 범위는 하한값 및/또는 상한값을 포함하거나 또는 배제할 수 있다. 폴리에테르이미드 수지는 5,000 달톤 내지 110,000 달톤, 또는 약 5,000 달톤 내지 약 110,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다. 예를 들면, 폴리에테르이미드 수지는 5,000 달톤 내지 100,000 달톤, 또는 약 5,000 달톤 내지 약 100,000 달톤, 또는 5,000 달톤 내지 80,000 달톤, 또는 약 5,000 달톤 내지 약 80,000 달톤, 또는 5,000 달톤 내지 70,000 달톤, 또는 약 5,000 달톤 내지 약 70,000 달톤의 중량 평균 분자량 (Mw)을 가질 수 있다. 1차 알킬 아민 개질된 폴리에테르이미드는 미개질된 출발 폴리에테르이미드보다 더 낮은 분자량 및 더 높은 용융 흐름을 가질 것이다.
폴리에테르이미드 수지는, 예를 들면 미국특허 제3,875,116호, 제6,919,422호, 및 제6,355,723호에 기재된 바와 같은 폴리에테르이미드; 예를 들면, 미국특허 제4,690,997호 및 제4,808,686호에 기재된 바와 같은 실리콘 폴리에테르이미드; 미국특허 제7,041,773호에 기재된 바와 같은 폴리에테르이미드설폰 수지; 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 이들 특허 각각은 그 전문이 본원에 포함되어 있다.
폴리에테르이미드 수지는 하한값 및/또는 상한값을 갖는 범위 내의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 상기 범위는 하한값 및/또는 상한값을 포함하거나 또는 배제할 수 있다. 폴리에테르이미드 수지는 100℃ 내지 10℃, 또는 약 100℃ 내지 약 310℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 예를 들면, 폴리에테르이미드 수지는 200℃ 초과, 또는 약 200℃의 유리 전이 온도 (Tg)를 가질 수 있다. 폴리에테르이미드 수지는 벤질 양성자를 실질적으로 함유하지 않을 수 있다 (100 백만분율, ppm 미만). 폴리에테르이미드 수지는 벤질 양성자를 함유하지 않을 수 있다. 폴리에테르이미드 수지는 100 ppm 미만, 또는 약 100 ppm 미만의 벤질 양성자의 양을 가질 수 있다. 일 양태에서, 벤질 양성자의 양은 0 ppm 초과 내지 100 ppm 미만, 또는 약 100 ppm 미만의 범위이다. 다른 양태에서, 벤질 양성자의 양은 검출가능하지 않다. 폴리에테르이미드 수지는 할로겐 원자를 실질적으로 함유하지 않을 수 있다 (100 ppm 미만). 폴리에테르이미드 수지는 할로겐 원자를 함유하지 않을 수 있다. 폴리에테르이미드 수지는 100 ppm 미만의 할로겐 원자의 양을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 할로겐 원자의 양은 0 초과 내지 100 ppm 미만의 범위이다. 다른 구현예에서, 할로겐 원자의 양은 검출가능하지 않다.
일 양태에서, 폴리머 베이스 수지는 폴리아미드 폴리머를 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, 폴리아미드 폴리머 성분은 단일 폴리아미드를 포함할 수 있거나, 또는 대안적으로 다른 양태에서 2개 이상의 상이한 폴리아미드의 블렌드를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 폴리아미드 폴리머 성분은 나일론 6일 수 있다.
본원에 주지된 바와 같이, 폴리머 베이스 수지는 다수의 열가소성 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 예에서, 폴리머 베이스 수지는 BPA로부터 유도된 단위를 포함하는 폴리카보네이트 코폴리머, 또는 BPA로부터 유도된 단위를 포함하는 하나 이상의 폴리카보네이트 코폴리머의 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 폴리머 베이스 수지는 BPA로부터 유도된 단위를 갖는 폴리카보네이트 코폴리머 및 세박산으로부터 유도된 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트 코폴리머를 포함할 수 있다.
추가의 예에서, 폴리머 베이스 수지의 폴리카보네이트는 분지형 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 예시적인 분지화제는 비제한적으로 1,1,1-트리스(4-하이드록시페닐)에탄 (THPE)을 포함할 수 있다. 추가의 예에서, 분지화된 폴리카보네이트 수지는 적절한 말단-캡핑화제, 예컨대 예를 들면, p-시아노페놀 (HBN으로 공지됨)으로 말단캡핑될 수 있다.
보강 충전제
본 개시내용의 조성물은 보강 충전제를 포함할 수 있다. 예시적인 보강 충전제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 무기 충전제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 보강 충전제는 마이카, 점토, 장석(feldspar), 석영, 규암, 펄라이트, 트리폴리, 규조토, 알루미늄 실리케이트 (멀라이트), 합성 칼슘 실리케이트, 융합된 실리카, 발연 실리카, 모래, 질화붕소 분말, 붕소-실리케이트 분말, 황산칼슘, 탄산칼슘 (예컨대 백악, 석회석, 대리석, 및 합성 침강성 탄산칼슘), 탈크 (섬유질, 모듈러, 침상, 및 라멜라 탈크 포함), 규회석, 중공형 또는 고형 유리 구형체, 실리케이트 구형체, 세노스피어, 알루미노실리케이트 또는 (아르모스피어), 카올린, 실리콘 카바이드, 알루미나, 붕소 카바이드, 철, 니켈, 또는 구리의 위스커, 연속적인 세절된 탄소 섬유 또는 유리 섬유, 황화몰리브덴, 황화아연, 바륨 티타네이트, 바륨 페라이트, 바륨 설페이트, 중정석, TiO2, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 미립자 또는 섬유질 알루미늄, 청동, 아연, 구리, 또는 니켈, 유리 박편, 박편형 실리콘 카바이드, 박편형 알루미늄 디보라이드, 박편형 알루미늄, 강철 박편, 천연 충전제 예컨대 목분, 섬유질 셀룰로오스, 면, 사이잘, 쥬트, 전분, 리그닌, 분쇄된 견과류 껍질, 또는 쌀 껍질, 강화 유기 섬유질 충전제 예컨대 폴리(에테르 케톤), 폴리이미드, 폴리벤즈옥사졸, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 방향족 폴리아미드, 방향족 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 폴리(비닐 알코올)뿐 아니라 상술한 충전제 또는 보강제 중 적어도 1종을 포함하는 조합을 포함한다. 충전제는 일반적으로 총 조성물의 100 중량부 기준으로 100 중량부에 대해 1 내지 200 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
충전제 및 보강제는 특정 물성을 전달하거나 또는 조성물과의 상용성을 증가시키기 위해 표면 처리될 수 있다. 일반적으로, 금속성 물질은 전도성을 촉진시키기 위해 충전제 상에 코팅될 수 있거나, 또는 실란은 폴리머 매트릭스와의 접착력 및 분산력을 개선하기 위해 충전제 표면 상에 증착될 수 있다. 따라서, 일 예에서, 충전제는 실란으로 코팅된 유리 섬유를 포함할 수 있다.
유리 섬유는 또한 커플링제를 포함하는 표면 처리제로 표면 처리될 수 있다. 적절한 커플링제는 비제한적으로 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 적합한 실란계 커플링제는 아미노실란, 에폭시실란, 아미드실란, 아자이드실란 및 아크릴실란을 포함할 수 있다.
유리 섬유는 둥근 또는 평면 단면, 또는 이들의 일부 조합을 가질 수 있다. 이와 같이, 본 조성물은 둥근 단면을 갖는 유리 섬유 및 평면 단면을 갖는 유리 섬유 모두를 포함할 수 있다. 예를 들면, 유리 섬유는 10 마이크로미터 (μm) 내지 20 μm, 또는 약 10 μm 내지 약 20 μm의 직경을 갖는 둥근 단면적을 가질 수 있다. 일 예에서, 유리 섬유는 13 μm, 또는 약 13 μm의 직경을 가질 수 있다. 추가의 양태에서, 유리 섬유는 0.1 밀리미터 (mm) 내지 20 mm, 또는 약 0.1 mm 내지 약 20 mm의 사전 배합된 길이를 가질 수 있다. 일 예로서, 유리 섬유는 4 밀리미터 (mm), 또는 약 4 mm의 사전 배합된 길이를 가질 수 있다. 개시된 조성물의 일부 양태에서, 유리 섬유는 2 mm 이상, 또는 약 2 mm 이상의 길이를 가질 수 있다.
레이저 직접 구조화 첨가제
폴리머 베이스 수지 및 보강 충전제 이외, 본 개시내용의 조성물은 또한 레이저 직접 구조화(LDS) 첨가제를 포함할 수 있다. LDS 첨가제는 조성물이 레이저 직접 구조화 공정에서 사용될 수 있도록 선택된다. LDS 공정에서, 레이저빔은 LDS 첨가제에 노출되어 이를 열가소성 조성물의 표면에 위치시키고, LDS 첨가제로부터 금속 원자를 활성화시킨다. 이와 같이, LDS 첨가제는 레이저빔에의 노출시 금속 원자가 활성화되고 노출되고, 레이저빔에 노출되지 않은 부분에서 금속 원자는 노출되지 않도록 선택된다. 또한, LDS 첨가제는 레이저빔에 노출된 이후, 에칭 부분은 전도성 구조를 형성하도록 도금될 수 있다. 본원에 사용되는 "도금 가능"은 실질적으로 균일한 금속 도금층이 레이저 에칭된 부분 상에 도금되고, 레이저 파라미터에 대한 넓은 윈도우를 나타내는 물질을 지칭한다.
본 개시내용에서 유용한 LDS 첨가제의 예는 비제한적으로 중금속 혼합물 산화물 스피넬, 예컨대 크롬구리 산화물 스피넬; 구리염, 예컨대 수산화구리 인산염, 인산구리, 황산구리, 제일구리 티오시아네이트, 스피넬 기반 금속산화물 (예컨대 구리 크로뮴 옥사이드), 유기 금속 착물 (예컨대 팔라듐/팔라듐-함유 중금속 복합체), 금속산화물, 금속산화물-코팅된 충전제, 마이카 기재 상에 코팅된 안티몬 도핑된 산화주석, 구리 함유 금속산화물, 아연 함유 금속산화물, 주석 함유 금속산화물, 마그네슘 함유 금속산화물, 알루미늄 함유 금속산화물, 금 함유 금속산화물, 은 함유 금속산화물 등; 또는 전술한 LDS 첨가제 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
일 예에서, 레이저 직접 구조화 첨가제는 1.0 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 1.0 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 예에서, 레이저 직접 구조화 첨가제는 0.5 중량% 내지 5 중량%, 또는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
논의되는 바와 같이, LDS 첨가제는 레이저로의 활성화 이후, 전도성 경로가 표준 무전해 도금 공정에 의해 형성될 수 있도록 선택된다. 무전해 도금 공정은 전류의 통로 없이 물체 상에 금속을 증착시키기 위해 산화환원 반응을 이용할 수 있다. 본 공정은 물체의 모든 부분이 도금되도록 처리되는 일정한 금속 이온 농도를 가능하게 할 수 있다. 일 예로서, 무전해 도금은 가장자리를 따라, 구멍 내에, 그리고 전기도금으로 균일하게 도금되기 어려울 수 있는 불규칙한 형상의 물체 상에 금속을 증착시키기 위해 사용될 수 있다. 본 개시내용에서, LDS 첨가제가 레이저에 노출되는 경우, 금속 원소가 방출될 수 있다. 레이저는 첨가제를 포함하는 물질 (예를 들면, 수지) 상에 패턴을 형성하고, 내포된 금속 입자가 포함된 거친 표면이 뒤에 남겨진다. 이러한 입자는 후속 무전해 도금 공정, 예컨대 무전해 구리 도금 공정 과정에서 결정 성장을 위한 핵으로서 작용할 수 있다. 사용될 수 있는 다른 무전해 도금 공정은 비제한적으로 금 도금, 니켈 도금, 은 도금, 아연 도금, 주석 도금 등을 포함한다.
광투과성 착색제
본 개시내용의 조성물은 광투과성 착색제를 포함할 수 있다. 광투과성 착색제는 특히 증가된 파장에서 약한 광 흡수, 또는 높은 투과도를 나타내는 착색제를 지칭할 수 있다. 즉, 광투과성 착색제는 700 nm 초과의 파장에서 약 60% 초과의 투과도 백분율을 가질 수 있다. 광투과성 착색제는 또한 LDS 공정 과정에서 물질 표면을 조사하기 위해 사용되는 파장에서 약 60% 초과의 투과도 백분율을 가질 수 있다. 다수의 착색제의 투과도를 나타내는 도 1을 참조하면, 당해분야의 숙련가는 LDS의 레이저 파장, 예를 들면, 1064 nm에서, 카본 블랙 R203만이 약 10%에서 낮은 투과도를 가진다. 한편 안료 R665 (솔벤트 레드 135), R32P (솔벤트 그린 3), R885 (디스퍼스 옐로우), R75 (솔벤트 블루 104) 모두는 더 높은 투과도 (R665에 대해 약 65%, R32P, R885, R75에 대해 약 100%)를 가진다. 이와 같이, 착색제 솔벤트 레드, 솔벤트 그린, 솔벤트 블루, 및 디스퍼스 옐로우는 광투과성이고, 여기서 이는 색상을 나타내나 UV-VIS 및 NIR 범위를 넘는, 즉, 700 nm 초과하는 광의 투과를 방해하지 않는다. 일 예로서, 본 개시내용의 광투과성 착색제는 1064 nm에서 60 중량% 초과, 또는 약 60% 초과의 투과도를 가질 수 있다.
추가의 예에서, 광투과성 착색제는 검정색 또는 짙는 색상일 수 있다. 추가의 예에서, 광투과성 착색제는 다른 광투과성 착색제와 조합되어 짙은색 또는 검정색을 달성할 수 있다. 가시적인 짙은색 또는 검정색은 190 nm 내지 약 400 nm에서 최대 약 20%의 투과도 백분율을 특징으로 할 수 있다. 예시적인 광투과성 착색제는 비제한적으로 솔벤트 레드, 솔벤트 그린, 솔벤트 블루, 및 디스퍼스 옐로우(disperse yellow)를 포함할 수 있다. 예시적인 광투과성 착색제는 전체적으로, 또는 2개 이상의 조합으로 조합될 수 있고, 이로써 생성된 혼합물은 전자기 스펙트럼의 근적외선 부근 및 그 이상에서 상당한 광을 흡수하지 않는다. 즉, 특정 구현예에서, 생성된 혼합물은 약 600 nm보다 긴 파장에서 광을 흡수하지 못한다. 추가의 구현예에서, 생성된 혼합물은 약 700 nm보다 긴 파장에서 광을 흡수하지 못한다. 또한, 조합되거나 또는 선택적으로 조합되는 경우, 광투과성 착색제는 시작적으로 검정색 (또는 짙은색) 혼합물을 형성할 수 있다. 또한, 광투과성 착색제가 적외선 영역에서 상당한 광을 흡수하지 못하는 것을 고려하면, 혼합물은 주어진 레이저 도금가능 공정에서 물질을 조사하기 위해 사용하는 파장, 1064 nm에서 광을 흡수하지 못한다. 이와 같이, 본원에 기재된 조성물은 예를 들면 광투과성 착색제의 장입물을 혼합함으로써 특정 파장 및 또는 범위에서 광투과성이도록 구성될 수 있다. 이에 따라 개시된 조성물은 레이저 도금 공정에 대해 유리할 수 있고, 이는 본 조성물이 잠재적으로 손상시키는 더 긴 파장의 흡수를 제한하기 때문이다.
일부 양태에서, 광투과성 착색제는 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 추가로, 광투과성 착색제는 0.01 중량% 내지 5 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
첨가제
본 조성물은 추가로 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 예시적인 첨가제는 자외선 (UV) 제제, 자외선 안정제, 열 안정제, 대전방지제, 항-미생물제, 충격 조절제(impact modifiers), 적하방지제, 방사선 안정제, 안료, 염료, 섬유, 충전제, 가소제, 섬유, 난연제, 산화방지제, 윤활제, 목재, 유리, 및 금속, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 예로서, 개시된 조성물은 충격 조절제를 포함할 수 있다. 충격 조절제는 화학적 반응성 충격 조절제일 수 있다. 정의에 의하면, 화학적 반응성 충격 조절제는 적어도 하나의 반응성기를 가질 수 있고, 이로써 충격 조절제가 폴리머 조성물에 첨가되는 경우에, 조성물의 충격 특성 (아이조드 충격의 값으로 표현됨)이 개선된다. 일부 예에서, 화학적 반응성 충격 조절제는 비제한적으로 무수물, 카복실, 하이드록실, 및 에폭시로부터 선택된 반응성 작용기를 갖는 에틸렌 코폴리머일 수 있다.
본 개시내용의 추가의 양태에서, 본 조성물은 고무 충격 조절제를 포함할 수 있다. 고무 충격 조절제는 실온에서 힘의 제거 이후 형상 및 크기가 실질적으로 회복될 수 있는 폴리머성 물질일 수 있다. 그러나, 고무 충격 조절제는 전형적으로 0℃ 미만, 또는 약 0℃ 미만의 유리 전이 온도를 가져야 한다. 특정 양태에서, 유리 전이 온도 (Tg)는 -5℃, -10℃, -15℃ 미만일 수 있고, -30℃ 미만의 Tg가 전형적으로 더 나은 성능을 제공한다. 추가의 양태에서, 유리 전이 온도 (Tg)는 약 -5℃, 약 -10℃, 약 -15℃보다 작을 수 있고, 약 -30 미만의 Tg일 수 있다. 대표적인 고무 충격 조절제는 예를 들면 작용화된 폴리올레핀　에틸렌-아크릴레이트 삼원중합체, 예컨대　에틸렌-아크릴 에스테르-말레산　무수물　(MAH) 또는 글리시딜 메타크릴레이트 (GMA)를 포함할 수 있다. 작용화된 고무 폴리머는 임의로 모노머, 예컨대 말레산　무수물을 포함하는 무수물기로부터 유도된 이의 골격에서의 반복 유닛을 임의로 포함할 수 있다. 다른 상황(scenario)에서, 작용화된 고무 폴리머는 중합후 단계에서 폴리머 상에 그라프팅되는 무수물 모이어티를 포함할 수 있다.
일 예에서, 본 조성물은 폴리(부틸 아크릴레이트)를 포함하는 약 80 중량%의 코어 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함하는 약 20 중량%의 쉘을 갖는 코어-쉘 코폴리머 충격 조절제를 포함할 수 있다. 추가의 예에서, 충격 조절제는 아크릴 충격 조절제 예컨대 20 중량% 미만의 에틸 아크릴레이트 함량을 갖는 에틸렌-에틸아크릴레이트 코폴리머 (예컨대 SABIC™에 의해 공급되는 EXL 3330™)를 포함할 수 있다. 본 조성물은 5 중량%, 또는 약 5 중량%의 에틸렌-에틸아크릴레이트 코폴리머를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 조성물은 추가로 UV 방사선 에너지를 분산시키기 위한 자외선 (UV) 안정제를 포함할 수 있다. UV 안정제는 비제한적으로 하이드록시벤조페논; 하이드록시페닐 벤조트리아졸; 시아노아크릴레이트; 옥사닐라이드; 또는 하이드록시페닐 트리아진을 포함할 수 있다.
본 조성물은 열 안정제 예컨대, 예를 들면 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(혼합된 모노-및 디-노닐페닐)포스파이트 등을 포함하는 오르가노포스파이트; 포스포네이트 예컨대 디메틸벤젠 포스포네이트 등; 포스페이트 예컨대 트리메틸 포스페이트, 등; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 조성물은 추가로 대전방지제를 포함할 수 있다. 모노머성 대전방지제의 예는 글리세롤 모노스테아레이트, 글리세롤 디스테아레이트, 글리세롤 트리스테아레이트, 에톡실레이트화된 아민, 1차, 2차 및 3차 아민, 에톡실레이트화된 알코올, 알킬 설페이트, 알킬아릴설페이트, 알킬포스페이트, 알킬아민설페이트, 알킬 설포네이트염 예컨대 나트륨 스테아릴 설포네이트, 나트륨 도데실벤젠설포네이트 등, 4차 암모늄 염, 4차 암모늄 수지, 이미다졸린 유도체, 소르비탄 에스테르, 에탄올아미드, 베타인, 등, 또는 전술한 모노머성 대전방지제 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함할 수 있다.
예시적인 폴리머성 대전방지제는 특정 폴리에스테르아미드 폴리에테르-폴리아미드 (폴리에테르아미드) 블록 코폴리머, 폴리에테르에스테르아미드 블록 코폴리머, 폴리에테르에스테르, 또는 폴리우레탄을 포함할 수 있고, 각각은 폴리알킬렌 글리콜 모이어티 폴리알킬렌 옥사이드 단위 예컨대 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜 등을 포함한다. 이러한 폴리머성 대전방지제는 예를 들면 PELESTAT™ 6321 (Sanyo) 또는 PEBAX™ MH1657 (Atofina), IRGASTAT™ P18 및 P22 (Ciba-Geigy)로부터 상업적으로 이용가능하다. 대전방지제로서 사용될 수 있는 다른 폴리머성 물질은 본질적으로 전도성 폴리머 예컨대 폴리아닐린 (Panipol로부터 PANIPOL™EB로서 상업적으로 이용가능함), 폴리피롤 및 폴리티오펜 (Bayer로부터 상업적으로 이용가능함)이고, 이는 고온에서 용융 공정 이후 이의 고유한 전도성의 일부를 보유한다. 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브, 카본블랙, 또는 전술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합은 본원에 기재된 조성물이 정전기적으로 소산되도록 포함될 수 있다.
본원에 기재된 조성물은 적하방지제를 포함할 수 있다. 적하방지제는 피브릴 형성 또는 비-피브릴 형성 플루오로폴리머 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)일 수 있다. 적하방지제는 상기 기재된 바와 같은 강성 코폴리머, 예를 들면 TSAN로서 일반적으로 알려진 캡슐화된 폴리머를 형성하는 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머 (SAN)에 의해 캡슐화될 수 있다. 예시적인 TSAN은 캡슐화된 플루오로폴리머의 총 중량에 기초하여 50 중량%의 PTFE 및 50 중량%의 SAN을 포함할 수 있다. SAN은 예를 들면 코폴리머의 총 중량 기준으로 75 중량%의 스티렌 및 25 중량%의 아크릴로니트릴을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 조성물은 추가로 방사선 안정제, 예컨대 감마-방사선 안정제를 포함할 수 있다. 예시적인 감마-방사선 안정제는 알킬렌 폴리올 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,4-부탄디올, 메소-2,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 2,3-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,4-헥산디올 등; 사이클로알킬렌 폴리올 예컨대 1,2-사이클로펜탄디올, 1,2-사이클로헥산디올 등; 분지형 알킬렌폴리올 예컨대 2,3-디메틸-2,3-부탄디올 (피나콜) 등뿐만 아니라 알콕시-치환된 환형 또는 비환형 알칸을 포함한다. 불포화된 알켄올이 또한 유용하며, 이의 예는 4-메틸-4-펜텐-2-올, 3-메틸-펜텐-3-올, 2-메틸-4-펜텐-2-올, 2,4-디메틸-4-펜텐-2-올, 및 9 내지 데센-1-올 뿐만 아니라 적어도 하나의 하이드록시 치환된 3차 탄소를 갖는 3차 알코올, 예를 들면 2-메틸-2,4-펜탄디올 (헥실렌 글리콜), 2-페닐-2-부탄올, 3-하이드록시-3-메틸-2-부탄온, 2-페닐-2-부탄올 등, 및 환형 3차 알코올 예컨대 1-하이드록시-1-메틸-사이클로헥산을 포함한다. 용어 "안료"는 본원에 기재된 생성된 조성물에서 불용성인 착색된 입자를 의미한다.
가소제, 윤활제, 및 금형 이형제가 포함될 수 있다. 금형 이형제 (MRA)는 물질이 빠르게 그리고 효과적으로 제거될 수 있게 할 것이다. 금형 이형제는 사이클 시간, 결함 및 최종 생성물의 갈변을 감소시킬 수 있다. 이들 유형의 물질 중에서 상당한 중복이 존재하며, 이는 예를 들면 프탈산 에스테르 예컨대 디옥틸-4,5-에폭시-헥사하이드로프탈레이트; 트리스-(옥톡시카보닐에틸)이소시아누레이트; 트리스테아린; 디- 또는 다작용성 방향족 포스페이트 예컨대 레조르시놀 테트라페닐 디포스페이트 (RDP), 하이드로퀴논의 비스(디페닐) 포스페이트 및 비스페놀-A의 비스(디페닐) 포스페이트; 폴리-알파-올레핀; 에폭시화된 대두 오일; 실리콘 오일을 포함하는 실리콘; 에스테르, 예를 들면, 지방산 에스테르 예컨대 알킬 스테아릴 에스테르, 예를 들면, 메틸 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 (PETS) 등; 폴리에틸렌 글리콜 폴리머, 폴리프로필렌 글리콜 폴리머, 폴리(에틸렌 글리콜-코-프로필렌 글리콜) 코폴리머를 포함하는 친수성 및 소수성 비이온성 계면활성제 및 메틸 스테아레이트의 조합, 또는 전술한 글리콜 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 조합, 예를 들면, 적합한 용매 중의 메틸 스테아레이트 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜 코폴리머; 왁스 예컨대 밀랍, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스 등을 포함할 수 있다.
다양한 유형의 난연제가 첨가제로서 이용될 수 있다. 일 구현예에서, 난연 첨가제는 예를 들면 난연제 염 예컨대 과불소화된 C1-C16 알킬 설포네이트 예컨대 칼륨 퍼플루오로부탄 설포네이트 (Rimar 염), 칼륨 퍼플루오로옥탄 설포네이트, 테트라에틸암모늄 퍼플루오로헥산 설포네이트, 칼륨 디페닐설폰 설포네이트 (KSS), 등, 나트륨 벤젠 설포네이트, 나트륨 톨루엔 설포네이트 (NATS)의 알칼리 금속염 등; 및 예를 들면 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속 (예를 들면 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 및 바륨 염) 및 무기산 착염, 예를 들면, 옥소-음이온, 예컨대 카본산의 알칼리 금속 및 알칼리성-토금속 염, 예컨대 Na2CO3, K2CO3, MgCO3, CaCO3, 및 BaCO3 또는 플루오로-음이온 착물 예컨대 Li3AlF6, BaSiF6, KBF4, K3AlF6, KAlF4, K2SiF6, 및/또는 Na3AlF6 등을 반응시켜 형성된 염을 포함한다. Rimar 염 및 KSS 및 NATS 단독 또는 다른 난연제와의 조합이 본원에 개시된 조성물에 특히 유용하다. 특정 구현예에서, 난연제는 브롬 또는 염소를 포함하지 않는다.
난연 첨가제는 인, 브롬, 및/또는 염소를 포함하는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 난연제는 브롬 또는 염소 함유 조성물이 아니다. 비브롬화된 및 비염소화된 인-함유 난연제는 예를 들면 유기 포스페이트 및 인-질소 결합을 포함하는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 예시적인 디- 또는 다작용성 방향족 인-함유 화합물은 레조르시놀 테트라페닐 디포스페이트 (RDP), 하이드로퀴논의 비스(디페닐) 포스페이트 및 비스페놀-A의 비스(디페닐) 포스페이트, 각각, 그것의 올리고머성 및 폴리머 대응물 등을 포함한다. 다른 예시적인 인-함유 난연 첨가제는 포스포니트릴릭 염화물, 인 에스테르 아미드, 인산 아미드, 포스폰산 아미드, 포스핀산 아미드, 트리스(아지리디닐) 포스핀 옥사이드, 폴리오르가노포스파젠, 및 폴리오르가노포스포네이트를 포함한다.
예시적인 산화방지 첨가제는 오르가노포스파이트 예컨대 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 ("IRGAFOS 168" 또는 "I-168"), 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 등; 알킬화된 모노페놀 또는 폴리페놀; 폴리페놀의 디엔과의 알킬화된 반응 생성물, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)] 메탄 등; 파라-크레졸 또는 디사이클로펜타디엔의 부틸화된 반응 생성물; 알킬화된 하이드로퀴논; 하이드록실화된 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산의 1가 또는 다가 알코올과의 에스테르; 베타-(5-tert-부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)-프로피온산의 1가 또는 다가 알코올과의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르 예컨대 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 등; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산 등의 아미드, 또는 전술한 산화방지제 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
방법
본 개시내용의 레이저 도금가능 조성물은 다수의 방법에 따라 형성될 수 있다. 본 개시내용의 조성물은 제형에서 바람직한 임의의 추가적인 첨가제와 함께 상기 물질의 긴밀한 혼화를 수반하는 다양한 방법에 의해 블렌딩하거나, 배합하거나, 그렇지 않으면 혼합될 수 있다. 시판되는 폴리머 가공 설비에서의 용융 블렌딩 장비의 이용가능성으로 인해, 용융 공정 방법이 사용될 수 있다. 다양한 추가의 양태에서, 이러한 용융 공정 방법에서 사용되는 설비는 비제한적으로 하기를 포함한다: 동방향 회전 및 반대방향 회전 압출기, 1축 압출기, 2축 압출기, 공동-혼련기, 디스크-팩 프로세서 및 다양한 다른 유형의 압출 설비. 일 예에서, 압출기는 2축 압출기이다. 다양한 추가의 예에서, 본 조성물은 180℃ 내지 350℃, 또는 약 180℃ 내지 약 350℃의 온도에서 압출기 중에서 처리될 수 있다.
특성 및 물품
본원에 기재된 조성물은 짙은 색상을 갖고, 레이저 도금 공정으로 처리가능한 성형된 광투과성 물품을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
성형된 물품은 다양한 최종 용도 물품 및 제품의 제조시 사용될 수 있다. 본 개시내용의 조성물로부터 제조될 수 있는 물품은 기계적 특성 또는 레이저 도금가능성, 즉 레이저 도금이 달성될 수 있는 정도의 도금가능성을 희생시키지 않고, 미적 용도를 요구하는 응용분야에서 확장적 용도를 발견할 수 있다.
본 개시내용의 특정 양태에서, 본원에 개시된 조성물은 UV-가시광선 (UV-vis) 범위 및 더 긴 파장, 예컨대 근적외선 이상에 상응하는 것 사이에서 투과도의 상당한 변화를 나타낼 수 있다. 즉, 다양한 양태에서, 본 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰되는 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰되는 투과도 사이에서 적어도 10%, 또는 적어도 약 10%의 투과도의 변화를 나타낼 수 있다. 즉, 다양한 양태에서, 본 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰되는 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰되는 투과도 사이에서 적어도 20%, 또는 적어도 약 20%의 투과도에서의 변화를 나타낼 수 있다. 추가로, 본 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰되는 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰되는 투과도 사이에서 적어도 30%, 또는 적어도 약 30%의 투과도에서의 변화를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 조성물은 약 190 nm 내지 약 400 nm 파장에서 최대 약 20%의 투과도 및 약 700 nm 내지 약 2500 nm의 파장에서 40% 초과의 투과도를 나타낼 수 있다.
다양한 양태에서, 본 조성물은 심지어 수지 표면뿐만 아니라 불규칙한 표면, 연질 표면, 층상 표면, 또는 그렇지 않으면 용이하게 도금할 수 없는 다른 표면 상에서 선택적 금속성뿐만 아니라 전도성 경로를 이루기 위한 레이저 도금 첨가제의 장점을 이용할 수 있다. 예를 들면, 개시된 조성물을 사용하여, 레이저 조사는 열가소성 수지 기재의 표면 상에 회로 또는 안테나를 생성시키는 수단을 제공할 수 있다. 따라서, 개시된 조성물은 전기 및 전자 분야에서의 물품에 적합할 수 있다. 본 조성물은 원하는 성형에 적합하고, 또한 레이저 도금을 가능하게 하는 짙은 색상의 수지를 제공할 수 있다. 비-광투과성 착색제를 포함하는 조성물과 달리, 개시된 조성물은 원하는 깊은 색조를 특징으로 하고, 비교가능한 레이저 조사 강도 및 주파수 하에 비-광투과성 착색제 조성물이 나타낼 것인 수지 표면에의 손상을 나타냄 없이 레이저 도금이 진행될 수 있다. 이와 같이, 본원에 개시된 짙은 색상의 조성물은 사용되는 조사가 기재 수지 조성물을 손상시킬 것이라는 우려 없이 레이저 도금 공정에 대해 이용될 수 있다.
본 개시내용은 적어도 하기 양태에 관한 것이고, 이를 포함한다.
양태 1. 10 중량% 내지 90 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함하는 조성물로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 최대 20%, 최대 약 20%의 투과도 및 700 nm 내지 2500 nm에서 50% 초과, 약 50% 초과의 투과도를 나타내고, 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
양태 2. 10 중량% 내지 90 중량%, 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량% 또는 약 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제로 본질적으로 이루어진(consisting essentially of) 조성물로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 최대 20%의 투과도 및 700 nm 내지 2500 nm에서 50% 초과의 투과도를 나타내고; 상기 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
양태 3. 10 중량% 내지 90 중량%, 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량% 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제로 이루어진 조성물로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 최대 20%의 투과도 및 700 nm 내지 2500 nm에서 50% 초과의 투과도를 나타내고; 상기 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
양태 4. 10 중량% 내지 65 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 65 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 40 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 8 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 8 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 5 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 광투과성 착색제를 포함하는 조성물로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 최대 20%, 최대 약 20%의 투과도 및 700 nm 내지 2500 nm에서 50% 초과, 약 50% 초과의 투과도를 나타내고, 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
양태 5. 10 중량% 내지 90 중량%, 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량% 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함하는 조성물로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰되는 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰되는 투과도 사이에서 적어도 20%의 투과도의 변화를 나타내고; 상기 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
양태 6. 10 중량% 내지 90 중량%, 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량% 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제로 본질적으로 이루어진 조성물로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰되는 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰되는 투과도 사이에서 적어도 20%의 투과도의 변화를 나타내고; 본 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
양태 7. 10 중량% 내지 90 중량%, 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량% 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제로 이루어진 조성물로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 본 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰되는 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰되는 투과도 사이에서 적어도 20%의 투과도의 변화를 나타내고; 본 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
양태 8. 제1-7항 중 어느 하나에 있어서, 상기 레이저 활성화된 조성물은 금속 도금되도록 구성되는, 조성물.
양태 9. 제8항에 있어서, 상기 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 측정되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 10% 미만, 또는 약 10% 미만 차이로 평균 도금 지수를 나타내는, 조성물.
양태 10. 제8항에 있어서, 상기 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 측정되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 5% 미만, 또는 약 5% 미만 차이로 평균 도금 지수를 나타내는, 조성물.
양태 11. 제1-10항 중 어느 하나에 있어서, 1064 nm에서 레이저로 활성화되는, 조성물.
양태 12. 제1-10항 중 어느 하나에 있어서, 상기 광투과성 착색제의 양은 조성물이 190 nm 내지 400 nm에서 20% 미만의 투과도를 가지도록 구성되는, 조성물.
양태 13. 제1-10항 중 어느 하나에 있어서, 상기 광투과성 착색제의 장입(loading)은 조성물이 190 nm 내지 400 nm에서 20% 미만의 투과도를 갖도록 구성되며, 조성물이 비교가능한 레이저 조사 강도 및 주파수 하에 광투과성 착색제가 배제되나 광투과성 착색제 대신에 비-광투과성 착색제를 포함하는 실질적으로 유사한 조성물과 비교하여 조성물의 조사된 표면에 대한 손상을 나타냄 없이 700 nm 내지 2500 nm의 파장에서 레이저 조사에 가해지도록 구성되는, 조성물.
양태 14. 제1-13항 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리머 베이스 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌계 코폴리머, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리옥시메틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 옥사이드-폴리스티렌 블렌드, 폴리스티렌, 고충격 조절 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원중합체, 아크릴 폴리머, 폴리에테르이미드, 폴리우레탄, 폴리에테르에테르케톤, 폴리 에테르 설폰, 또는 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
양태 15. 제1-14항 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리머 베이스 수지는 비스페놀 A로부터 유도된 단위를 갖는 폴리카보네이트 또는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
양태 16. 제1-15항 중 어느 하나에 있어서, 상기 보강 충전제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 무기 충전제, 또는 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
양태 17. 제1-15항 중 어느 하나에 있어서, 상기 보강 충전제는 편평형 유리 섬유(flat glass fiber)를 포함하는, 조성물.
양태 18. 제1-17항 중 어느 하나에 있어서, 상기 레이저 직접 구조화 첨가제는 중금속 혼합물 산화물 스피넬, 예컨대 크롬구리 산화물 스피넬; 구리염, 예컨대 수산화구리 인산염, 인산구리, 황산구리, 제일구리 티오시아네이트, 스피넬 기반 금속산화물 (예컨대 구리 크로뮴 옥사이드), 유기 금속 착물 (예컨대 팔라듐/팔라듐-함유 중금속 복합체), 금속산화물, 금속산화물-코팅된 충전제, 마이카 기재 상에 코팅된 안티몬 도핑된 산화주석, 구리 함유 금속산화물, 아연 함유 금속산화물, 주석 함유 금속산화물, 마그네슘 함유 금속산화물, 알루미늄 함유 금속산화물, 금 함유 금속산화물, 은 함유 금속산화물 등; 또는 전술한 LDS 첨가제 중 하나 이상을 포함하는, 조성물.
양태 19. 제1-8항 중 어느 하나에 있어서, 상기 광투과성 착색제는 솔벤트 레드, 솔벤트 블루, 솔벤트 그린, 또는 디스퍼스 옐로우, 또는 이들의 일부 조합을 포함하는, 조성물.
양태 20. 제1-19항 중 어느 하나에 있어서, 상기 광투과성 착색제는 600 nm보다 긴 파장에서 광을 흡수하지 않는, 조성물.
양태 21. 제1-20항 중 어느 하나에 있어서, 상기 광투과성 착색제는 700 nm보다 긴 파장에서 광을 흡수하지 않는, 조성물.
양태 22. 제1-21항 중 어느 하나에 있어서, 첨가제를 더 포함하는, 조성물.
양태 23. 제22항에 있어서, 상기 첨가제는 자외선 제제, 자외선 안정제, 열 안정제, 대전방지제, 항-미생물제, 충격 조절제, 적하방지제, 방사선 안정제, 안료, 염료, 섬유, 충전제, 가소제, 섬유, 난연제, 산화방지제, 윤활제, 목재, 유리, 및 금속, 및 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
양태 24. 제22-23항 중 어느 하나에 있어서, 상기 첨가제는 에틸렌-에틸아크릴레이트 코폴리머를 포함하는 아크릴 충격 조절제를 포함하는, 조성물.
양태 25. 제1-24항 중 어느 하나의 조성물에 따라 형성된 성형된 물품.
양태 26. 10 중량% 내지 90 중량%, 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 0.1 중량% 내지 60 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 0.1 중량% 내지 10 중량% 또는 약 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 0.01 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함하는 조성물의 형성 방법으로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 상기 조성물은 약 190 nm 내지 약 400 nm에서 최대 약 20%의 투과도 백분율 및 약 700 nm 내지 약 2500 nm에서 50% 초과의 투과도 백분율을 나타내며; 상기 조성물은 금속 도금되도록 구성되며; 상기 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 측정되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 10% 미만의 차이로 평균 도금 지수를 나타내는 방법.
양태 27. 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함하는 성형된 물품으로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 상기 조성물은 약 190 nm 내지 약 400 nm에서 최대 약 20%의 투과도 백분율 및 약 700 nm 내지 약 2500 nm의 50% 초과의 투과도 백분율을 나타내고; 상기 조성물은 금속 도금되도록 구성되며; 상기 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 측정되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 10% 미만의 차이로 평균 도금 지수를 나타내는 물품.
양태 28. 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지; 약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제; 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제를 포함하는 조성물의 형성 방법으로서, 여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하고, 상기 조성물은 약 190 nm 내지 약 400 nm에서 최대 약 20%의 투과도 백분율 및 약 700 nm 내지 약 2500 nm에서 50% 초과의 투과도 백분율을 나타내며; 상기 조성물은 금속 도금되도록 구성되며; 상기 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 측정되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 10% 미만의 차이로 평균 도금 지수를 나타내는 방법.
실시예
본 개시내용의 상세한 구현예가 본원에 개시되며; 개시된 구현예는 다양한 형태로 구현될 수 있는 본 개시내용을 단순히 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본원에 개시된 특정 구조 및 기능의 상세설명은 제한으로서 이해되는 것이 아닌 본 개시내용을 이해하기 위해 본 기술분야의 숙련가를 교시하기 위한 기반으로서 해석되어야 한다. 하기 특정 실시예는 본 개시내용을 보다 잘 이해할 수 있게 할 것이다. 그러나, 이는 단순히 지침으로 주어지며, 임의의 제한을 의미하지 않는다.
하기 실시예는 본 개시내용의 조성물, 공정, 및 특성을 예시하기 위한 것으로 제공된다. 실시예는 단순히 예시적인 것이고, 본원에 기재된 물질, 조건, 또는 공정 파라미터에 대해 본 개시내용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
일반 물질 및 방법
하기 실시예에 기재된 바와 같은 조성물을 표 1에 나타낸 성분으로부터 제조하였다.
[표 1] 열가소성 조성물의 성분
Figure pct00017
착색제 카본 블랙 및 광투과성 착색제는 표 2에서의 추가의 상세설명에 나타나 있다.
[표 2] 수지 착색제
Figure pct00018
열가소성 수지 조성물을 표 1에 나타낸 바와 같은 선택된 성분을 조합하여 제조하였다. 열가소성 수지는 7 mm Toshiba™ SE 2축 압출기에서 선택된 성분을 배합함으로써 형성되었다. 착색제는 주요 스로트로부터 공급되기 이전에 폴리머 베이스 수지 및 첨가제와 사전 배합되었다. 추가적인 섬유 충전제를 다운스크림으로부터 공급하여 펠렛을 제공하였다. 펠렛을 이후 건조시켜 본 개시내용의 조성물을 제공하였다. 압출에 대한 파라미터는 표 3에 나타나 있다. 분자량, 레올로지 성능, 및 광학 특성을 펠렛화된 조성물을 사용하여 결정하였다.
[표 3] 압출 파라미터
Figure pct00019
조성물을 기계적 강도 및 LDS 특성의 평가를 위해 성형하였다. 성형 프로파일은 표 4에 나타나 있다.
[표 4] 성형 프로파일
Figure pct00020
LDS 성능은 3개의 파라미터에 따라 관측되었다: 도금 지수 (PI), 박리 강도 (PS), 및 크로스 해치 (CH). 수지 샘플을 금속으로 도금한 이후에, PI는 X-선 형광법을 사용한 금속 두께의 측정값이다. PI를 Fischer™ XDL230 기기로 관측하였다. 박리 강도 (PS) 및 크로스 해치 모두는 금속과 플라스틱 사이의 결합 강도를 나타낸다. 박리 강도 (PS) 및 크로스 해치 모두는 금속과 플라스틱 사이의 결합 강도를 나타낸다. PS는 정량적 지수이고, 한편 크로스 해치는 정성적 지수이다. PS에 대해, SANS™ CMT4504를 사용하여 박리력을 평가하였고, 크로스 해치에 대해, 3M 610 테이프를 사용하였다. 도 2는 LDS 시험 파라미터의 그래프 도면이고, 여기서 d 는 수지 샘플 표면 상에 도금된 금속의 두께를 지칭하고, d 0 는 대조군 샘플 표면에 도금된 금속의 두께를 지칭하고, w는 샘플 표면 상에 도금된 금속의 폭을 지칭한다.
광투과성 착색제를 포함하는 열가소성 수지의 대조군 샘플 (CS) 및 샘플 (E1)은 표 5에 기재된 바와 같이 제조되었다.
[표 5] 대조군 및 실시예의 제형
Figure pct00021
본원에 주지된 바와 같이, 광학적, 기계적 및 레이저 직접 구조화 특성을 CS 및 E1에 대해 관찰하였다. 광학 특성은 UV-VIS (UV-가시광선) 흡수 측정에 의해 관찰되었다. 본원에 공급된 바와 같이, 각각의 착색제의 광학적 흡수 특성은 도 1에 나타나 있다. 0.02 그램의 양의 각각의 착색제를 20 밀리리터 (ml)의 클로로포름에 분산시켰고, UV-VIS에 의한 투과 모드에서 측정하였다. 카본 블랙 (R203)은 모든 파장에 걸친 투과도 곡선의 연속 함수를 나타내고, 투과도 값은 모든 파장에서 20% 미만이다. 측정값은 모든 파장 범위에서 카본 블랙의 강한 광 흡수와 일치한다. 다른 착색제, 즉, R665, R32P, R885, R75는 투과도 곡선의 불연속적 함수를 나타내었다. 각각의 착색제는 UV-VIS 범위 내에서 특징 피크를 가지고, 이는 가시적인 이의 색상 성능에 관련된다. 각각은 NIR 범위에서 높은 투과도를 가진다. 예를 들면, R665, R32P, R885, R75는 700 nm 초과의 파장에서 거의 100% 투과도를 나타낸다. LDS의 레이저 파장에서, 카본 블랙 R203만이 약 10%로 낮은 투과도를 가지고, 한편 R665, R32P, R885, R75 모두는 높은 투과도를 가진다 (R665, R32P, R885, R75에 대해 약 100%). 이러한 착색제는 따라서 광투과성이고, 이에서 이들은 색상을 나타내나, UV-VIS 및 NIR 범위 초과, 즉, 700 nm 초과에서 광의 투과를 방해하지 않는다.
CS 및 E1의 수지 펠렛을 UV-VIS 투과 방식으로 시험하기 위해 15 μm 두께 필름으로 압착하였다. 샘플은 투과도의 백분율에 따라 평가하였다. CS 및 E1의 광학 특성의 비교는 도 3에 나타나 있다. 도 3에서 나타난 바와 같이, E1은 700 nm 초과의 파장에서 50% 초과의 투과도 백분율을 나타내었으나, 한편 CS1 (카본 블랙 포함)은 약 1600 nm까지 50% 초과의 투과도를 나타내지 않았다. 더 큰 파장은 CS1이 UV-VIS 및 또한 극적외선 (IR) 범위를 훨씬 넘은 파장에서 광을 지속적으로 흡수함을 나타내었다.
CS 및 E1에 대한 기계적 및 물리적 특성을 하기와 같은 시험 파라미터에 따라 평가하였다. 기계적 및 물리적 특성에 대한 결과는 표 6에 나타나 있다. 용융 체적 흐름 지수 ("MFR")은 하기 시험 조건 하에 표준 ASTM D1238 (2013)에 따라 결정하였다: 300 ℃/1.2 kg 하중/300초 체류 시간. 하기 데이터는 10분당 그램 (g/10 min)으로 MFR에 대해 제공된다. 열변형 온도 ("HDT")는 0.45 메가파스칼 (MPa)에서 3.2 mm 시편을 사용하여 평면형 시편 배향으로 ASTM D648 (2007)에 따라 결정하였다. 데이터는 하기에 ℃의 단위로 제공된다. 굴곡 특성 (탄성율 및 강도)는 ASTM D790 (2010)에 따라 결정되었다. 하기 데이터는 MPa로 제공된다. 인장 특성을 ASTM D638 (2010)에 따라 측정하였다. 인장 강도 및 파단시 신율은 MPa 및 % 신율의 단위로 기록하였다. 노치 아이조드 충격 ("NII") 및 언노치 아이조드 충격 시험을 23℃에서 2 피트당 파운드 (lbf/ft)에서 ASTM D256 (2010)에 따라 실시하였다. 데이터 단위는 미터당 줄(J/m)이다. 유전 상수 (Dk) 및 손실 계수 (Df)는 또한 1.1 기가헤르츠 (GHz)로 평가되었다. Dk 및 Df에 대한 값은 QWED 스플리트 포스트 유전 공명기(split post dielectric resonator) 및 Agilent 네트워크 분석기를 사용하여 얻었다. 1.1 GHz 측정값에 대해, 최소 샘플 크기는 120 mm × 120 mm이고, 최대 샘플 두께는 6 mm이었다. 사출 성형 샘플은 150 mm × 150 mm × 1.5 mm의 크기를 가졌다.
[표 6] CS 및 E1의 특성
Figure pct00022
도 4는 CS 및 E1의 기계적 특성의 레이더 비교(radar comparison)를 제공한다. 상기 도면에서 나타난 바와 같이, E1의 특성은 CS의 것과 상당하게 차이가 나는 것으로 나타나지 않았다. 사실상, 특정한 특성에 대해, E1은 개선을 나타내었다 (MFR, 인장 탄성율, 인장 강도, 및 노치 및 언노치 아이조드 충격 강도를 참조함). 이러한 결과는 조성물의 완전성(integrity)이 유지될 수 있고, 특정 부분에서, 카본 블랙 대신에 광투과성 착색제의 혼입으로 개선될 수 있음을 나타낸다.
LDS 성능과 관련하여, 도금 지수는 표 7에 나타나 있다. 나타난 바와 같이, CS 및 E1은 (10% 초과의 차이로) 유의미하게 상이하지 않았다. CS 및 E1은 레이저 전력 (와트, W), 레이저 주파수 (킬로헤르츠, kHz), 및 속도 (초당 미터, m/s)에 따라 상이하게 수행됨을 주지한다. 그럼에도 불구하고, 총 평균에서의 백분율 차이는 5% 미만이다. LDS 성능과 관련하여, 표 7에 제공된 바와 같은 도금 지수는 또한 CS1 및 E1에 대해 도 5에 그래프로 나타난다.
[표 7] CS와 E1 사이의 백분율 차이 및 도금 지수
Figure pct00023
크로스 해치 결과가 또한 평가되었다. 4개의 일련의 6개의 크로스 해치 실험을 수행하였다. 크로스 해칭 어레이(cross hatching array)의 더 짙은 영역은 주어진 레이저 강도에서 수지로부터 금속이 박리 제거되었음 (또는 분리되었음)을 나타내었다. 사용되는 레이저의 전력은 3와트 내지 11와트로 변화되었고, 레이저 주파수는 40 kHz 내지 100 kHz로 변화되었고, 레이저 주사 속도는 2 m/s로 유지되었다. 제1 및 제2 일련의 것은 CS1에 대해 각각 100 kHz 및 40 kHz에서 인가된 변화된 레이저 전력에 상응한다. CS1은 모든 전력 수준에서 100 kHz 주파수에서의 박리에 상응하는 보다 짙은 부분을 나타내었다. 제2 시리즈의 크로스 해치는 CS1에 대해 40 kHz 주파수 및 모든 전력 수준에서 더 적은 박리 제거를 나타내었다. 그러나, E1에 상응하는 일련의 것은 짙은 영역에서 증가를 나타내지 않고, 이에 따라 더 적은 박리가 존재하였다. 이러한 크로스 해치 결과를 표 7에 나타난 PI 값과 조합하는 경우, E1은 금속 두께와 무관하게 각각의 레이저 강도 및 주파수에서 CS1보다 더 나은 금속 결합 강도를 나타내었음을 보여준다.
변화된 양의 카본 블랙 또는 광투과성 착색제를 포함하는 제형을 비교하였다. 표 8은 (N)으로 표시되는, 착색제 없는 대조군 또는 비교 제형, 및 카본 블랙 (C1, C2, C3, C4)의 0.3% 내지 2% 장입량을 갖는 제형을 나타낸다. 표 9는 또한 착색제 (N)가 없는 제형, 및 광투과성 착색제 (EX1, EX2, EX3, EX4)의 0.3% 내지 2% 장입량을 갖는 제형을 나타낸다.
[표 8] 착색제를 함유하지 않는 제형(N) 및 다양한 장입량의 카본 블랙 (C1, C2, C3, C4)을 포함하는 제형
Figure pct00024
[표 9] 착색제를 함유하지 않는 제형(N) 및 다양한 장입량의 광투과성 착색제 (EX1, EX2, EX3, EX4)를 포함하는 제형
Figure pct00025
제형에 대한 기계적 및 물리적 특성을 또한 평가하였고, 대조군 및 본 발명의 실시예에 대해 각각 표 10 및 표 11에 열거하였다. 카본 블랙을 포함하는 대조군 샘플 (C1, C2, C3, C4)은 자연 색상 샘플(nature color sample)(N)과 비교하여 매우 유사한 특성을 가졌다. 이는 추가로 도 6에서 레이더 비교로 지지된다. 도 7에서의 레이더 비교에 의해 제공되는 것과 같이, 광투과성 착색제를 포함하는 실시예 (EX1, EX2, EX3, EX4)는 유량 (MFR)에서의 증가를 제외하고 가장 유사한 특성을 가졌고, 이는 자연 색상 제형 (N)과 비교하여 매우 유리하였다.
[표 10] 착색제를 함유하지 않는 제형(N), 및 다양한 장입량의 카본 블랙 (C1, C2, C3, C4)을 포함하는 제형의 특성
Figure pct00026
[표 11] 착색제를 함유하지 않는 제형(N), 및 다양한 장입량의 광투과성 착색제 (EX1, EX2, EX3, EX4)를 포함하는 제형의 특성
Figure pct00027
광학 특성의 비교는 도 8 및 도 9에 나타나 있다. 도 8에 나타난 바와 같이, 카본 블랙 (C1, C2, C3, C4)의 첨가는 자연 색상 제형 (N)의 투과도를 즉각적으로 억제시켰다. 샘플은 50% 미만의 투과도와 함께 200 nm 내지 2500 nm의 연속적 투과도 곡선을 나타내었다. 카본 블랙 장입량이 높을수록, 투과도 값은 더 낮은 것으로 관찰되었다.
도 9에 나타난 바와 같이, 광투과성 착색제 (EX1, EX2, EX3, EX4)의 첨가는 700 nm 미만에서 자연 색상 제형 (N)의 투과도를 억제하였으나, 700 nm 초과에서 자연 색상 제형의 투과도를 유지하였다. 700 nm 미만의 더 낮은 투과도는 가시광 범위 (400 nm - 700 nm)에서 샘플의 짙은색 또는 검정색을 야기하였다. 700 nm 초과에서의 유지된 투과도는 제형의 적외선 투과를 야기하였다. 전반적으로, 광투과성 착색제를 포함하는 제형은 700 nm 이전 및 이후에 투과도 곡선에서 불연속적 변화를 나타내었다. 예를 들면, 제형은 700 nm 미만에서 20% 미만의 투과도 및 700 nm 초과의 파장에서 40% 초과의 투과도를 가졌다.
1064 nm, 즉 LDS 레이저 파장에서의 투과도 값을 도 10에서 추가로 비교하였다. 카본 블랙의 증가된 장입량은 투과도를 감소시키는 것으로 나타났다. 광투과성 착색제의 첨가, 또는 광투과성 착색제의 증가된 장입량은 자연 제형(N)의 1064 nm에서 투과도의 상당한 변화를 나타내지 않았다.
제형의 결합 강도를 박리 강도 시험을 통해 시험하였다. 박리 강도 시험을 Universal Tester, CMT4504에 대한 내부 표준법에 따라 수행하였다. 시험 기기는 하기 사양을 가졌다: 최대 인장 공간 570 밀리미터 (mm), 최대 폭 540 mm, 최대 시험 힘 30 킬로뉴튼 (KN) 및 센서 5 킬로그램 (kg), 10 kg, 50 kg, 100 kg. 시험을 3개의 과정으로 수행하였다: 출발 위치에서 기판으로부터 금속 도금을 박리시키고, 플랫폼 상에 기재를 적층시키고, 그리고 고정 장치에 의해 적절한 위치에 고정 도금하고, 박리강도를 컴퓨터에 의해 분석하였다. 시험 과정에서, 파라미터를 하기와 같이 설정하였다: 센서 10kg, 거리 25 mm, 샘플 길이 70 mm, 샘플 폭 3 mm. 박리력이 컴퓨터에 의해 얻어지는 경우에 박리 강도를 도 1에 따라 계산하였다.
전형적인 레이저 조건에서의 박리 강도 (밀리미터당 뉴튼으로 제공됨, N/mm)는 표 11 및 표 12에 열거되어 있고, 도 11, 12, 13, 14, 15, 및 16에서 비교되었다. 모든 레이저 조건에서, 광투과성 착색제를 포함하는 제형은 카본 블랙을 포함하는 제형의 것보다 더 큰 박리 강도를 가졌다. 카본 블랙의 증가된 장입량은 일반적으로 박리 강도를 낮춘다.
[표 11] 상이한 장입량의 카본 블랙을 포함하는 제형의 박리 강도
Figure pct00028
[표 12] 상이한 장입량의 광투과성 착색제를 포함하는 제형의 박리 강도
Figure pct00029
상세한 설명 및 첨부된 청구항에서 사용되는 바와 같이 단수 형태("a," "an" 및 "the")는 맥락이 달리 명백하게 나타내지 않는 한 복수 참조를 포함한다. 따라서, 예를 들면, "모노머"에 대한 참조는 2개 이상의 이러한 모노머의 혼합물을 포함한다. 범위는 본원에서 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값까지로서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 다른 양태는 하나의 특정 값으로부터 그리고/또는 다른 특정 값까지 포함한다. 마찬가지로, 값이 선행사 "약"의 사용에 의해 근사값으로서 표현되는 경우, 상기 특정 값은 다른 양태를 형성하는 것으로 이해될 수 있다. 용어 또는 용어들 예컨대 "약" 및 "실질적으로"로 변형된 값은 본 출원의 출원 시점에서 이용가능한 장비에 기초한 특정 품질의 측정과 관련된 오차 정도를 포함하는 것으로 의도된다. 각각의 범위의 종료점은 다른 종료점과 관련하여, 그리고 다른 종료점과 무관하게 유의미한 것으로 이해될 수 있다. 다수의 본원에 개시된 값이 존재하고, 각각의 값은 또한 본원에서 그 값 자체 이외 그 특정 값이 "약"으로서 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들면, 값 "10"이 개시되는 경우, 이후 "약 10"이 또한 개시된다. 또한, 2개의 특정 단위 사이의 각각의 단위가 또한 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들면, 10 및 15가 개시되는 경우, 이후 11, 12, 13, 및 14가 또한 개시된다. 추가의 예에서, 표현 "약 2 내지 약 4"는 또한 "2 내지 4"의 범위를 개시한다. 용어 "약"은 표시된 수의 ±10%를 지칭할 수 있다. 또한, "약 10%"은 9% 내지 11%의 범위를 나타낼 수 있고, "약 1"은 0.9-1.1을 의미할 수 있다. "약"의 다른 의미는 반올림과 같이 맥락으로부터 명백할 수 있고, 따라서 예를 들면 "약 1"은 또한 0.5 내지 1.4를 의미할 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "임의의" 또는 "임의로"는 이후 기재되는 사건, 조건, 성분, 또는 환경이 발생되거나 발생되지 않을 수 있고, 이 설명은 상기 사건 또는 환경이 일어나는 경우 및 이것이 일어나지 않는 경우를 포함하는 것을 의미한다.
본원에 사용되는 "실질적으로 유사한 조성물"은 폴리머 베이스 수지, 보강 충전제, 및 레이저 직접 구조화 첨가제를 포함하나 광투과성 착색제가 없는 조성물을 지칭할 수 있다. 일 예에서, 실질적으로 유사한 조성물은 폴리머 베이스 수지, 보강 충전제, 레이저 직접 구조화 첨가제, 및 비-광투과성 착색제를 포함할 수 있다. 추가의 예로서, 실질적으로 유사한 조성물은 폴리머 베이스 수지, 보강 충전제, 레이저 직접 구조화 첨가제, 및 카본 블랙을 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 용어는 단지 특정 양태를 기술하기 위한 목적을 위한 것이고, 제한적인 것으로 의도되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 명세서 및 청구항에서 사용되는 바와 같은, 용어 "포함하는"은 구현예 "~로 이루어지는" 및 "~로 본질적으로 이루어는"을 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 개시내용이 속하는 기술분야의 당업자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서 및 후속되는 청구항에서, 본원에 정의된 다수의 용어에 대해 참조가 이루어질 것이다.
본 개시내용의 조성물 및 본원에 기재된 방법 내에서 사용되는 조성물 그 자체를 제조하는 데 사용하기 위한 성분이 개시되어 있다. 이들 및 다른 물질이 본원에 개시되어 있고, 이는 이러한 물질의 조합, 하위부류, 상호작용, 그룹 등이 개시되는 경우, 이러한 화합물의 각각의 다양한 개개의 그리고 총괄적인 조합 및 순열의 특정 참조가 명확하게 개시될 수 없는 한편, 이들 각각은 구체적으로 고려되고 본원에 개시되어 있는 것으로 이해된다. 예를 들면, 특정 화합물이 개시되어 논의되며, 다수의 분자를 포함하는 화합물이 제조될 수 있는 다수의 변이체가 논의되는 경우, 반대로 명시하지 않는 한 가능한 화합물의 각각의 모든 조합물 및 치환체 및 변이체가 구체적으로 고려된다. 따라서, 일 부류의 분자 A, B, 및 C뿐 아니라 일 부류의 분자 D, E, 및 F 및 조합 분자의 예가 개시되고, A-D가 개시되고, 이 경우 각각이 개별적으로 인용되지 않더라도 각각이 개별적으로 총괄적으로 조합물을 의미하는 것으로 고려되는 경우, A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F가 개시된 것으로 고려된다. 마찬가지로, 이들의 임의의 하위부류 또는 이들의 조합이 또한 개시되어 있다. 따라서, 예를 들면, A-E, B-F, 및 C-E의 하위-그룹은 개시된 것으로 고려될 것이다. 이러한 개념은 비제한적으로 개시내용의 조성물의 제조 방법 및 사용 방법에서의 단계를 포함하는 본원의 모든 구현예에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가의 단계가 존재하는 경우, 각각의 이들 추가의 단계는 임의의 특정 구현예 또는 개시내용의 방법의 구현예의 조합으로 수행될 수 있는 것으로 이해된다.
명세서 및 최종 청구항에서의 조성물의 특정 성분 또는 구성요소의 중량부 에 대한 참조는 중량부로 표현되는 조성물 또는 물품에서의 성분 또는 구성요소 및 임의의 다른 성분 또는 구성요소 사이의 중량 관계를 의미한다. 따라서, 구성요소 X의 2 중량부 및 구성요소 Y의 5 중량부를 함유하는 조성물에서 X 및 Y가 2:5의 중량비로 존재하고, 추가의 구성요소가 조성물에 함유되는지와 무관하게 이러한 비로 존재한다.
달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 성분의 중량%은 성분이 포함되는 제형 또는 조성물의 총 중량에 기초한다.
본원에 기재된 화합물은 표준 명명법을 사용하여 기재된다. 예를 들면, 임의의 나타낸 기로 치환되지 않은 임의의 위치는 나타난 결합, 또는 수소 원자에 의해 채워진 이의 원자가를 가지는 것으로 이해된다. 2개의 문자 또는 기호 사이에 있지 않은 파선 ("-")은 치환기에 대한 부착점을 나타내는데 사용된다. 예를 들면, -CHO는 카보닐기의 탄소를 통해 부착된다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 기술 및 과학 용어들은 본 개시내용이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "수평균 분자량" 또는 "Mn"은 상호교환적으로 사용될 수 있고, 샘플 내의 모든 폴리머 사슬의 통계적 평균 분자량을 지칭하고, 하기 식으로 정의된다:
Figure pct00030
여기서, Mi는 사슬의 분자량이고, Ni는 이 분자량의 사슬의 수이다. Mn은 본 기술분야의 당업자에 잘 알려진 방법에 의해 폴리머, 예컨대 폴리스티렌 또는 스티렌-아크릴로니트릴 또는 알파-메틸스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머에 대해 결정될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "중량 평균 분자량" 또는 "Mw"는 상호교환적으로 사용될 수 있고, 이는 하기 식으로 정의된다:
Figure pct00031
여기서, Mi는 사슬의 분자량이고, Ni는 이 분자량의 사슬의 수이다. Mn과 비교하여, Mw는 분자량 평균에의 기여를 결정함에 있어서 주어진 사슬의 분자량을 고려한다. 따라서, 주어진 사슬의 분자량이 더 클수록, 사슬이 Mw에 더 많이 기여한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 Mw는 겔 투과 크로마토그래피로 측정될 수 있는 것으로 이해된다. 일부 경우에서, Mw는 겔 투과 크로마토그래피로 측정될 수 있고, 공지된 표준, 예컨대, 예를 들면 폴리스티렌 표준 또는 폴리카보네이트 표준으로 보정될 수 있다. 일 예로서, 본 개시내용의 폴리카보네이트는 폴리스티렌 (PS) 표준에 기초하여 5,000 달톤 초과, 또는 약 5,000 달톤 초과의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 추가의 예로서, 폴리카보네이트는 20,000 달톤 내지 100,000 달톤, 또는 약 20,000 내지 약 100,000 달톤의 Mw를 가질 수 있다.

Claims (20)

10 중량% 내지 90 중량%의 폴리머 베이스 수지;
0.1 중량% 내지 60 중량%의 보강 충전제;
0.1 중량% 내지 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및
0.01 중량% 내지 10 중량%의 광투과성 착색제
를 포함하는 조성물로서,
여기서, 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하며,
상기 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 최대 20%의 투과도 및 700 nm 내지 2500 nm에서 50% 초과의 투과도를 나타내며;
상기 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
10 중량% 내지 90 중량%의 폴리머 베이스 수지;
0.1 중량% 내지 60 중량%의 보강 충전제;
0.1 중량% 내지 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및
0.01 중량% 내지 10 중량%의 광투과성 착색제
를 포함하는 조성물로서,
여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하며,
상기 조성물은 190 nm 내지 400 nm에서 관찰되는 투과도와 700 nm 내지 2500 nm에서 관찰되는 투과도 사이에서 적어도 20%의 투과도의 차이를 나타내며;
상기 조성물은 레이저에 의해 활성화되도록 구성되는, 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이저 활성화된 조성물은 금속 도금되도록 구성되는, 조성물.
제3항에 있어서, 상기 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 측정되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 10% 미만의 차이로 평균 도금 지수를 나타내는, 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물은 1064 nm에서 레이저에 의해 활성화되는, 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광투과성 착색제의 양은 상기 조성물이 190 nm 내지 400 nm에서 20% 미만의 투과도를 가지도록 구성되는, 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광투과성 착색제의 장입은 상기 조성물이 190 nm 내지 400 nm에서 20% 미만의 투과도를 갖도록 구성되며, 상기 조성물이 비교가능한 레이저 조사 강도 및 주파수 하에 상기 광투과성 착색제가 배제되나 광투과성 착색제 대신에 비-광투과성 착색제를 포함하는 실질적으로 유사한 조성물과 비교하는 경우에, 상기 조성물의 조사된 표면에 대한 손상을 나타냄 없이 700 nm 내지 2500 nm의 파장에서 레이저 조사에 가해지도록 구성되는, 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리머 베이스 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌계 코폴리머, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리옥시메틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 옥사이드-폴리스티렌 블렌드, 폴리스티렌, 고충격 조절 폴리스티렌(high impact modified polystyrene), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원중합체, 아크릴 폴리머, 폴리에테르이미드, 폴리우레탄, 폴리에테르에테르케톤, 폴리 에테르 설폰, 또는 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 베이스 수지는 비스페놀 A로부터 유도된 단위를 갖는 폴리카보네이트 또는 폴리(지방족 에스테르)-폴리카보네이트 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강 충전제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 무기 충전제, 또는 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
제10항에 있어서, 상기 보강 충전제는 편평형 유리 섬유를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 직접 구조화 첨가제는 중금속 혼합물 산화물 스피넬, 예컨대 크롬구리 산화물 스피넬; 구리염, 예컨대 수산화구리 인산염, 인산구리, 황산구리, 제일구리 티오시아네이트, 스피넬 기반 금속산화물 (예컨대 구리 크로뮴 옥사이드), 유기 금속 착물 (예컨대 팔라듐/팔라듐-함유 중금속 복합체), 금속산화물, 금속산화물-코팅된 충전제, 마이카 기재 상에 코팅된 안티몬 도핑된 산화주석, 구리 함유 금속산화물, 아연 함유 금속산화물, 주석 함유 금속산화물, 마그네슘 함유 금속산화물, 알루미늄 함유 금속산화물, 금 함유 금속산화물, 은 함유 금속산화물 등; 또는 전술한 LDS 첨가제 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광투과성 착색제는 솔벤트 레드, 솔벤트 블루, 솔벤트 그린, 또는 디스퍼스 옐로우(disperse yellow), 또는 이들의 일부 조합을 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광투과성 착색제는 600 nm보다 긴 파장에서 광을 흡수하지 않는, 조성물.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광투과성 착색제는 700 nm보다 긴 파장에서 광을 흡수하지 않는, 조성물.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제를 더 포함하는, 조성물.
제16항에 있어서, 상기 첨가제는 자외선 제제, 자외선 안정제, 열 안정제, 대전방지제, 항-미생물제, 충격 조절제(impact modifiers), 적하방지제, 방사선 안정제, 안료, 염료, 섬유, 충전제, 가소제, 섬유, 난연제, 산화방지제, 윤활제, 목재, 유리, 및 금속, 및 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 첨가제는 에틸렌-에틸아크릴레이트 코폴리머를 포함하는 아크릴 충격 조절제를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 조성물에 따라 형성된 성형된 물품.
약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 폴리머 베이스 수지;
약 0.1 중량% 내지 약 60 중량%의 보강 충전제;
약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 레이저 직접 구조화 첨가제; 및
약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 광투과성 착색제
를 포함하는 조성물의 형성 방법으로서,
여기서 모든 성분의 결합된 중량% 값은 약 100 중량%를 초과하지 않으며, 모든 중량% 값은 조성물의 총 중량에 기초하며,
상기 조성물은 약 190 nm 내지 약 400 nm에서 최대 약 20%의 투과도 백분율 및 약 700 nm 내지 약 2500 nm에서 50% 초과의 투과도 백분율을 나타내며;
상기 조성물은 금속 도금되도록 구성되며;
상기 금속 도금된 조성물은 동일한 레이저 강도에서 측정되는 경우에 광투과성 착색제가 없는 실질적으로 유사한 금속 도금된 조성물의 도금 지수와 10% 미만의 차이로 평균 도금 지수를 나타내는, 방법.
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