KR20140107466A - 이동식 전자 장치용 고성능 중합체 조성물 - Google Patents

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KR20140107466A
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케샤브 가우탐
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솔베이 스페셜티 폴리머즈 유에스에이, 엘.엘.씨.
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Abstract

본 발명은 1종 이상의 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 1종 이상의 방향족 설폰 중합체(SP), 예를 들어 폴리페닐설폰(PPSU), 폴리에테르설폰(PESU), 폴리설폰(PSU) 또는 이의 혼합물, 그리고 1종 이상의 보강 충전제를 포함하는, 중합체 조성물(C)로 만들어지는 구조 부품 1개 이상을 포함하는 이동식 전자 장치에 관한 것이다.

Description

이동식 전자 장치용 고성능 중합체 조성물{HIGH PERFORMANCE POLYMER COMPOSITION FOR MOBILE ELECTRONIC DEVICES}
본 출원은 2011년 12월 21일에 출원된 미국 출원 제61/578338호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체 내용은 본원에 모든 목적을 위하여 참조로 포함되어 있다.
기술 분야
본 발명은 작은 부품들을 제조하는데 매우 적합한 고성능 중합체 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 1종 이상의 폴리아릴에테르케톤, 1종 이상의 설폰 중합체 및 1종 이상의 보강 충전제를 포함하는 중합체 조성물로 만들어지는 부품을 1개 이상 포함하는 이동식 전자 장치에 관한 것이다.
요즘에는, 이동식 전자 장치, 예를 들어 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 노트북 컴퓨터, MP3 플레이어 등이 세계적으로 널리 사용되고 있다. 더 작은 전자 장치를 제조함에 있어서 많은 발전이 있었지만, 이러한 이동식 전자 장치의 더 높은 품질 및 더 많은 서비스 가용성에 대하여 점점 더 많은 수요가 있다. 전자 부품들의 소형화와 더 효율적인 배터리의 개발로부터 많은 것들이 얻어졌는데; 단지 수 십년 동안 이동 통신 시스템은 아날로그로부터 디지털로 변화하였고, 이와 동시에 통신 단말기의 크기도 서류 가방 크기의 것에서부터 오늘날에는 포켓 크기의 전화로 변화하였다. 이동식 전자 장치들은 또한 더 많은 휴대성과 편리함을 위해 점점 더 작아지고 있으며, 이와 동시에 장치 및 네트워크 시스템의 발달로 인해 더욱 진보된 기능과 서비스를 점점 더 실행할 수 있게 되었다.
이러한 발전은, 모두 최종 소비자들에게 중요한 요인으로 간주되는 모순적 요구 조건들 다수를 동반하고 있다. 기본적으로 장치는 가능한한 작고 가벼워야 한다. 추가로, 장치는 점점 더 발전된 기능을 제공해야 하고, 배터리의 수명도 길어야 하며, 사용자 친화적인 인터페이스를 가져야 한다. 또한, 전자 장치 내에는 공간에 한계가 있으며, 경쟁력을 가지기 위해서 장치 부재들은 신중히 설계, 조립 및 포장되어야 한다.
편의를 위해서 종종 이러한 장치들은 작고 경량인 것이 바람직하지만, 정상적으로 다루고 우발적으로 떨어뜨릴 때 장치들이 손상되지 않도록 장치들은 여전히 어느 정도의 구조적 강도를 가지는 것이 필요하다. 따라서, 구조 부품들은 이와 같은 장치에 내장되는 것이 일반적인데, 이 부품들의 1차적 기능은 장치에 강도 및/또는 강성 및/또는 내충격성을 제공하는 것과, 장치의 다양한 내부 부품들 및/또는 이동식 전자 장치 케이스(외부 하우징)의 일부나 전부를 적재할 공간을 제공하는 것이다. 이러한 부재들의 강도 및/또는 강성에 대한 요구 조건으로 인하여, 부재들은 보통 금속, 때로는 저밀도 금속, 예를 들어 마그네슘 또는 알루미늄으로 만들어진다. 그러나 이러한 부품에 대한 금속의 사용에는 단점이 있다. 이러한 저밀도 금속들 중 몇몇, 예를 들어 마그네슘은 다소 고가이며, 종종 필요한 소형이고/소형이거나 복잡한 구조의 부품들을 제조하는 것은 비용이 많이 든다. 또한 금속의 사용은 때때로 설계 유연성(design flexibility)을 제한한다.
합성 수지는, 예를 들어 복잡한 구조를 가지는 부품들이면서 밀도를 더 낮게 만드는 것과 같은 금속의 한계 중 몇 가지를 극복할 수 있지만, 통상적으로 합성 수지는 보통 이동식 전자 장치에서 구조 부품이 될 수 있는 강도 및/또는 강성을 가지지 않는다. 결과적으로 이동식 전자 장치용 구조 부품들의 개선이 필요하다.
US 제2010/0291381호는, 표면을 적어도 부분적으로 금속으로 코팅한, 합성 수지 조성물을 포함하는 휴대용 전자 장치용 구조적 부재에 관한 것이다. 합성 수지의 긴 목록이 개시되어 있다.
실제로 중합체 조성물은 이동식 전자 장치 제조에서 오랜 기간 동안 사용되어 왔다. 폴리아미드, 예를 들어 나일론 6 또는 나일론 6,6, 그리고 폴리에스테르, 예를 들어 PET 또는 폴리올레핀이 널리 사용되었다.
그러나 다양한 기술들이 매우 빠른 속도로 발달 및 개선되고 있기 때문에, 상기 예시한 수지 상품들은 시장의 요구를 더 이상 이행하지 못한다. 그러므로 제조 기술은 증가된 제조 요구 사항들을 만족하도록 발달 및 개선되어야 한다. 상기 설명한 바와 같이, 이러한 증가된 요구 사항들로서는, 더 작고 더 가벼운 구조를 포함하지만, 비슷하거나 또는 심지어 개선된 전반적인 특성을 가지는 것을 포함한다. 따라서, 이러한 소형화는 이동식 전자 장치 부품(예를 들어, 구조 부품)의 제조를 위하여 더 성능이 높은 재료의 사용을 포함한다.
이동식 전자 장치 부품의 제조에 요구되는 주요 특성들로서는, 우수한 유동성, 높은 충격 강도, 큰 강성(특히, 높은 굴곡 탄성율), 우수한 연신 특성과 내화학성(특히, 산 환경에 대한 내성)을 포함한다. 또한, 몇몇 경우에 있어서 이동식 전자 장치의 구조 부품들이 만일 사출 성형에서와 같이 형성 동안 뒤틀릴 수 있는 복잡한 형상을 가진다면, 뒤틀림(warpage)이 낮도록 특별히 고안된 합성 수지 조성물을 사용하는 것이 유리할 수 있다.
그러나 또한 이동식 전자 장치의 전반적인 비용 감소에 대한 요구가 크며, 따라서 고성능 재료의 가격이 허용가능한 범위 내로 유지되어야 한다.
그러므로, 상기 기술된 단점들을 극복하기 위한 새로운 이동식 전자 장치 및 이의 구조 부품이 요구된다.
따라서, 본 발명은
- 1종 이상의 폴리아릴에테르케톤(PAEK);
- 1종 이상의 방향족 설폰 중합체(SP); 및
- 1종 이상의 보강 충전제
를 포함하는, 중합체 조성물(C)로 만들어지는 구조 부품 1개 이상을 포함하는 이동식 전자 장치에 관한 것이다.
본 출원인은 놀랍게도, 어떠한 제조 방법이 사용되었는지 간에, 상기 언급된 중합체 조성물(C)은 유동성이 우수하고 뒤틀림이 낮은 특성이 있으며, 이는 중합체 조성물(C)로 만들어지는 구조 부품의 형성을 매우 용이하게 만든다 것을 발견하였다. 뿐만 아니라, 중합체 조성물(C)은 또한 충격 강도가 높으며 강성이 높고, 연신 특성이 우수하며, 내화학성이 매우 우수한 특성이 있다. 상기 언급한 모든 이유들로 인하여 중합체 조성물(C)은 이동식 전자 장치의 구조 부품 제조에 있어서 완벽한 후보 물질이다.
"이동식 전자 장치"란, 편리하게 운반되고, 다양한 장소에서 사용되도록 설계된 전자 장치를 의미한다. 휴대용 전자 장치의 대표적인 예로서는 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 라디오, 카메라 및 카메라 액세서리, 시계, 계산기, 음악 재생기, 위성 위치 확인 시스템 수신기, 휴대용 게임기, 하드 드라이브 및 기타 다른 전자 저장 장치 등을 포함한다.
"이동식 전자 장치의 구조 부품"이란, 이동식 전자 장치의 외부 구조 부품, 예를 들어 하우징뿐만 아니라, 종종 눈으로 확인 불가능한(즉, 이동식 전자 장치 내부에 존재하여, (이동식 전자 장치가 해체되면 눈으로 확인할 수 있지만) 보통 이동식 전자 장치가 사용된 구조 내에서는 확인할 수 없는) 내부 구조 부품들을 포함하는 임의의 구조 부품을 의미한다.
구조 부품은 임의의 형태를 가짐으로써 자체의 원하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 구조 부품은 이동식 전자 장치 주변부 주위의 전체적 또는 부분적인 "틀"일 수 있거나, 이는 1개 이상의 개별 빔 형태 및/또는 격자 세공 형태로 배열된 다수의 빔 형태, 또는 이의 임의의 조합일 수 있다. 구조 부품은 이동식 전자 장치 내 구성 물품, 예를 들어 마운팅 홀(mounting hole), 또는 이동식 전자 장치 자체와 이의 기타 다른 구성 물품들, 예를 들어 회로 기판, 마이크, 스피커, 디스플레이, 배터리, 커버, 하우징, 전기 또는 전자 커넥터, 힌지, 안테나, 스위치 및 스위치패드 사이의 기타 다른 잠금 장치, 예를 들어 스냅 핏 커넥터(snap fit connector)로 형성될 수 있었다. 본 발명의 구조 부품들이 유용한 이동식 전자 장치로서는 휴대 전화, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 음악 저장 및 청취 장치, 휴대용 DVD 플레이어, 전기 멀티미터, 이동식 전자 게임 콘솔, 이동식 개인 컴퓨터(예를 들어, 노트북 컴퓨터 등)를 포함한다.
본 발명에 따른 구조 부품 1개 이상을 포함하는 이동식 전자 장치는 3개 이상의 성분들, 즉 1종 이상의 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 1종 이상의 방향족 설폰 중합체(SP) 및 1종 이상의 보강 충전제를 포함하는 중합체 조성물(C)로 만들어진다. 이러한 3가지 성분들은 이하에 상세히 기술될 것이다.
폴리아릴에테르케톤
우선, “폴리아릴에테르케톤(PAEK)”이란 용어는, 본 발명의 목적을 위해서, 반복 단위를 포함하는 임의의 중합체를 나타내는 것으로 의도되는데, 상기 반복 단위 중 50몰% 초과는 Ar-C(=O)-Ar'기(식 중, 서로 동일하거나 상이한 Ar 및 Ar'은 방향족 기임)를 포함하는 반복 단위(RPAEK)이다. 이 반복 단위(RPAEK)는 일반적으로 하기 화학식 J-A 내지 화학식 J-O로 이루어진 군으로부터 선택되며,
[화학식 J-A]
Figure pct00001
[화학식 J-B]
Figure pct00002
[화학식 J-C]
Figure pct00003
[화학식 J-D]
Figure pct00004
[화학식 J-E]
Figure pct00005
[화학식 J-F]
Figure pct00006
[화학식 J-G]
Figure pct00007
[화학식 J-H]
Figure pct00008
[화학식 J-I]
Figure pct00009
[화학식 J-J]
Figure pct00010
[화학식 J-K]
Figure pct00011
[화학식 J-L]
Figure pct00012
[화학식 J-M]
Figure pct00013
[화학식 J-N]
Figure pct00014
[화학식 J-O]
Figure pct00015
상기 식 중,
- 서로 동일하거나 상이한 R'는 각각 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 또는 알칼리 토금속 설포네이트, 알킬 설포네이트, 알칼리 또는 알칼리 토금속 포스포네이트, 알킬 포스포네이트, 아민 및 4차 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
- j'는 0이거나 0 내지 4의 정수이다.
반복 단위(RPAEK)에 있어서, 각각의 페닐렌부들은 독립적으로 반복 단위 내 R'와는 상이한 기타 다른 부들에 대해 1,2-결합, 1,4-결합 또는 1,3-결합을 가질 수 있다. 바람직하게 상기 페닐렌부들은 1,3-결합 또는 1,4-결합을 가지고, 더 바람직하게 상기 페닐렌부들은 1,4-결합을 가진다.
또한, 반복 단위(RPAEK)에 있어서, j'는 각각의 경우 0인데, 다시 말해서, 상기 페닐렌부들은 중합체의 주쇄 내에서 결합을 가능하게 하는 치환기들 이외의 기들은 가지지 않는다.
따라서, 바람직한 반복 단위(RPAEK)는 이하 화학식 J'-A 내지 J'-O의 것들로터 선택된다:
[화학식 J'-A]
Figure pct00016
[화학식 J'-B]
Figure pct00017
[화학식 J'-C]
Figure pct00018
[화학식 J'-D]
Figure pct00019
[화학식 J'-E]
Figure pct00020
[화학식 J'-F]
Figure pct00021
[화학식 J'-G]
Figure pct00022
[화학식 J'-H]
Figure pct00023
[화학식 J'-I]
Figure pct00024
[화학식 J'-J]
Figure pct00025
[화학식 J'-K]
Figure pct00026
[화학식 J'-L]
Figure pct00027
[화학식 J'-M]
Figure pct00028
[화학식 J'-N]
Figure pct00029
[화학식 J'-O]
Figure pct00030
폴리아릴에테르케톤(PAEK)은 일반적으로 결정질의 방향족 중합체로서, 다양한 상업적 공급처로부터 용이하게 입수될 수 있다. 25℃, 대기압에서 진한 황산 중에서 측정된 바와 같이, 폴리아릴에테르케톤(PAEK)은 바람직하게 점도가 약 0.8 dl/g 내지 약 1.8 dl/g로 감소된다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 폴리아릴에테르케톤(PAEK)의 반복 단위 중 50몰% 이상은 반복 단위 (J'-A)이다. 폴리아릴에테르케톤(PAEK)의 반복 단위 중 바람직하게 60몰% 이상, 더 바람직하게 70몰% 이상, 훨씬 더 바람직하게 80몰% 이상, 그리고 가장 바람직하게 90몰% 이상은 반복 단위 (J'-A)이다. 폴리아릴에테르케톤(PAEK)이 반복 단위 (J'-A) 이외의 반복 단위를 포함하지 않을 때 뛰어난 결과들이 얻어졌다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에서, 폴리아릴에테르케톤(PAEK)의 반복 단위 중 50몰% 이상은 반복 단위 (J'-B)이다. 폴리아릴에테르케톤(PAEK)의 반복 단위 중 바람직하게 60몰% 이상, 더 바람직하게 70몰% 이상, 훨씬 더 바람직하게 80몰% 이상, 그리고 가장 바람직하게 90몰% 이상은 반복 단위 (J'-B)이다. 폴리아릴에테르케톤(PAEK)이 반복 단위 (J'-B) 이외의 반복 단위를 포함하지 않을 때 뛰어난 결과들이 얻어졌다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에서, 폴리아릴에테르케톤(PAEK)의 반복 단위 중 50몰% 이상은 반복 단위 (J'-C)이다. 폴리아릴에테르케톤(PAEK)의 반복 단위 중 바람직하게 60몰% 이상, 더 바람직하게 70몰% 이상, 훨씬 더 바람직하게 80몰% 이상, 그리고 가장 바람직하게 90몰% 이상은 반복 단위 (J'-C)이다. 폴리아릴에테르케톤(PAEK)이 반복 단위 (J'-C) 이외의 반복 단위를 포함하지 않을 때 뛰어난 결과들이 얻어졌다.
가장 바람직하게 중합체 조성물(C)의 폴리아릴에테르케톤(PAEK)은 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이다. 솔베이 스페셜티 중합체스 유에스에이, 엘엘씨(Solvay Specialty Polymers USA, LLC.)로부터 상업적으로 입수가능한 케타스파이어(KETASPIRE)®를 사용할 때 뛰어난 결과들이 얻어졌다.
중합체 조성물(C)에 있어서, 폴리아릴에테르케톤(PAEK)은 유리하게 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상, 15 중량% 이상, 16 중량% 이상, 17 중량% 이상, 18 중량% 이상, 19 중량% 이상, 20 중량% 이상, 21 중량% 이상, 22 중량% 이상, 23 중량% 이상 및 24 중량% 이상의 양으로 존재한다.
폴리아릴에테르케톤(PAEK)은 또한 유리하게 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 80 중량% 이하, 75 중량%이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 44 중량% 이하, 43 중량% 이하, 42 중량% 이하, 41 중량% 이하, 40 중량% 이하, 39 중량% 이하, 38 중량% 이하, 37 중량% 이하, 36 중량% 이하, 35 중량% 이하, 34 중량% 이하, 33 중량% 이하, 32 중량% 이하, 31 중량% 이하, 30 중량% 이하, 29 중량% 이하, 28 중량% 이하, 27 중량% 이하, 26 중량% 이하의 양으로 존재한다.
바람직하게 폴리아릴에테르케톤(PAEK)은 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 2 중량% 내지 45 중량%, 더 바람직하게는 3 중량% 내지 40 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 4 중량% 내지 35 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 5 중량% 내지 30 중량% 범위의 양으로 존재한다.
방향족 설폰 중합체
본 발명의 목적을 위해서, “방향족 설폰 중합체(SP)”란 표현은, 자체의 반복 단위 중 50몰% 이상이 화학식 SP인 기[반복 단위(RSP)]를 1개 이상 포함하는 임의의 중합체를 나타내는 것으로 의도되며,
[화학식 SP]
-Ar-SO2-Ar
상기 식 중, 서로 동일하거나 상이한 Ar 및 Ar'는 방향족 기이다.
반복 단위(RSP)는 일반적으로 하기 화학식에 따르며,
-Ar1-(T'-Ar2)n-O-Ar3-SO2-[Ar4-(T-Ar2)n-SO2]m-Ar5-O-
상기 식 중,
- 서로 동일하거나 상이한 Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5는 각각의 경우 독립적으로 방향족 단핵 또는 다핵 기이고;
- 서로 동일하거나 상이한 T 및 T'는 각각의 경우 독립적으로 1개 이상의 이종 원자를 선택적으로 포함하는 2가기 또는 결합이며; 바람직하게 T'는 결합, -CH2-, -C(O)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -C(=CCl2)-, -SO2-, -C(CH3)(CH2CH2COOH)-, 그리고 화학식
Figure pct00031
인 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게 T는 결합, -CH2-, -C(O)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -C(=CCl2)-, -C(CH3)(CH2CH2COOH)-, 그리고 화학식
Figure pct00032
인 기로 이루어진 군으로부터 선택되며;
- 서로 동일하거나 상이한 n 및 m은 독립적으로는 0이거나 1 내지 5의 정수이다.
반복 단위(RSP)는 특히 하기 화학식 S-A 내지 S-D의 것들로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며,
[화학식 S-A]
Figure pct00033
[화학식 S-B]
Figure pct00034
[화학식 S-C]
Figure pct00035
[화학식 S-D]
Figure pct00036
상기 식 중,
- 서로 동일하거나 상이한 R'는 각각 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 에테르, 티오에테르, 카복실산, 에스테르, 아미드, 이미드, 알칼리 또는 알칼리 토금속 설포네이트, 알킬 설포네이트, 알칼리 또는 알칼리 토금속 포스포네이트, 알킬 포스포네이트, 아민 및 4차 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
- j'는 0이거나 0 내지 4의 정수이며;
- 서로 동일하거나 상이한 T 및 T'는 1개 이상의 이종 원자를 선택적으로 포함하는 2가기 또는 결합이고; 바람직하게 T'는 결합, -CH2-, -C(O)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -C(=CCl2)-, -C(CH3)(CH2CH2COOH)-, -SO2- 그리고 화학식
Figure pct00037
인 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게 T는 결합, -CH2-, -C(O)-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -C(=CCl2)-, -C(CH3)(CH2CH2COOH)-, 그리고 화학식
Figure pct00038
인 기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
방향족 설폰 중합체(P)는 통상적으로 유리 전이 온도가 유리하게는 150℃ 이상, 바람직하게는 160℃ 이상, 더 바람직하게는 175℃ 이상이다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 방향족 설폰 중합체(SP)의 반복 단위 중 50몰% 이상은 하기 화학식의 반복 단위(RSP -2) 및/또는 반복 단위(RSP -3)이며,
Figure pct00039
상기 식 중,
서로 동일하거나 상이한 Q 및 Ar*는 각각의 경우 독립적으로 2가 방향족 기이고; 바람직하게 서로 동일하거나 상이한 Ar* 및 Q는 각각의 경우 독립적으로 다음과 같은 구조 및 이에 상응하는 선택적으로 치환된 구조, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Figure pct00040
상기 식 중,
Y는 -O-, -CH=CH-, -C≡C-, -S-, -C(O)-, -(CH2)n-, -C(CF3)2-, -C(CH3)2-, -SO2-, -(CF2)n-(여기서 n은 1 내지 5의 정수임) 및 이들의 혼합물이다.
반복 단위(RSP -2)는 바람직하게 하기 화학식들을 가지는 것들과 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
[화학식 i]
Figure pct00041
[화학식 ii]
Figure pct00042
[화학식 iii]
Figure pct00043
[화학식 iv]
Figure pct00044
.
반복 단위(RSP -3)는 바람직하게 하기 화학식들을 가지는 것들과 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
[화학식 j]
Figure pct00045
[화학식 jj]
Figure pct00046
[화학식 jjj]
Figure pct00047
[화학식 jv]
Figure pct00048
본 발명의 바람직한 제2 구체예에 따른 방향족 설폰 중합체(SP)는 반복 단위 (RSP-2) 및/또는 (RSP -3)를 50몰% 이상, 바람직하게는 70몰% 이상, 더 바람직하게는 75몰% 이상 포함하고, 훨씬 더 바람직하게 상기 방향족 설폰 중합체(SP)는 반복 단위 (RSP -2) 및/또는 (RSP -3) 이외의 반복 단위를 포함하지 않는다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 방향족 설폰 중합체(SP)의 반복 단위 중 50몰% 이상은 반복 단위 (j)이다. 방향족 설폰 중합체(SP)의 반복 단위 중 바람직하게 60몰% 이상, 더 바람직하게 70몰% 이상, 훨씬 더 바람직하게 80몰% 이상, 그리고 가장 바람직하게 90몰% 이상은 반복 단위 (j)이다. 방향족 설폰 중합체(SP)가 반복 단위 (j) 이외의 반복 단위를 포함하지 않을 때, 뛰어난 결과들이 얻어졌는데, 이와 같은 중합체(이하, 폴리페닐설폰(PPSU)이라 함)는 특히 솔베이 스페셜티 중합체스 유에스에이, 엘엘씨로부터 상업적으로 입수가능한 라델(RADEL)® PPSU로서 입수될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에서, 방향족 설폰 중합체(SP)의 반복 단위 중 50몰% 이상은 반복 단위 (jj)이다. 방향족 설폰 중합체(SP)의 반복 단위 중 바람직하게 60몰% 이상, 더 바람직하게 70몰% 이상, 훨씬 더 바람직하게 80몰% 이상, 그리고 가장 바람직하게 90몰% 이상은 반복 단위 (jj)이다. 방향족 설폰 중합체(SP)가 반복 단위 (jj) 이외의 반복 단위를 포함하지 않을 때, 뛰어난 결과들이 얻어졌는데, 이와 같은 중합체(이하, 폴리에테르설폰(PESU)이라 함)는 특히 솔베이 스페셜티 중합체스 유에스에이, 엘엘씨로부터 상업적으로 입수가능한 베라델(VERADEL)® PESU로서 입수될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에서, 방향족 설폰 중합체(SP)의 반복 단위 중 50몰% 이상은 반복 단위 (jv)이다. 방향족 설폰 중합체(SP)의 반복 단위 중 바람직하게 60몰% 이상, 더 바람직하게 70몰% 이상, 훨씬 더 바람직하게 80몰% 이상, 그리고 가장 바람직하게 90몰% 이상은 반복 단위 (jv)이다. 방향족 설폰 중합체(SP)가 반복 단위 (jv) 이외의 반복 단위를 포함하지 않을 때, 뛰어난 결과들이 얻어졌는데, 이와 같은 중합체(이하, 폴리설폰(PSU)이라 함)는 특히 솔베이 스페셜티 중합체스 유에스에이, 엘엘씨로부터 상업적으로 입수가능한 유델(UDEL)® PSU로서 입수될 수 있다.
방향족 설폰 중합체(P)가 PPSU, PESU, PSU 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되었을 때 뛰어난 결과들이 얻어졌다.
하나의 방향족 설폰 중합체(SP)만이 중합체 조성물(C) 중에 존재할 때, 이 방향족 설폰 중합체는 바람직하게 폴리페닐설폰(PPSU)이다. 2종의 방향족 설폰 중합체(SP)가 중합체 조성물(C) 중에 존재할 때, 이 방향족 설폰 중합체는 바람직하게 폴리페닐설폰(PPSU) 및 폴리설폰(PSU)이다.
관심있는 방향족 설폰 중합체(SP)는 유리하게 분자량이 20000 g/mol 이상, 바람직하게는 25000 g/mol 이상, 더 바람직하게는 30000 g/mol 이상, 그리고 가장 바람직하게는 35000 g/mol 이상이다. 또한 이 방향족 설폰 중합체(SP)는 유리하게 분자량이 70000 g/mol 이하, 바람직하게는 65000 g/mol 이하, 더 바람직하게는 60000 g/mol 이하, 그리고 가장 바람직하게는 55000 g/mol 이하이다.
중합체 조성물(C)에 있어서, 방향족 설폰 중합체(SP)는 유리하게 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 유리하게 10 중량% 이상, 바람직하게 15 중량% 이상, 더 바람직하게 20 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게 25 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게 30 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게 35 중량% 이상, 그리고 가장 바람직하게 40 중량% 이상의 총량으로 존재한다.
방향족 설폰 중합체(SP)는 또한 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 유리하게 80 중량% 이하, 바람직하게 70 중량% 이하, 더 바람직하게 65 중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게 60 중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게 55 중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게 50 중량% 이하, 그리고 가장 바람직하게 45 중량% 이하의 총량으로 존재하기도 한다.
바람직하게, 방향족 설폰 중합체(SP)는 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 15 중량% 내지 70 중량%, 더 바람직하게 30 중량% 내지 65 중량%, 훨씬 더 바람직하게 35 중량% 내지 60 중량%, 그리고 가장 바람직하게 40 중량% 내지 55 중량%의 총량으로 존재한다.
보강 충전제
상기 언급된 폴리아릴에테르케톤(PAEK) 및 방향족 설폰 중합체(SP) 이외에, 중합체 조성물(C)은 또한 1종 이상의 보강 충전제를 포함한다.
다양한 보강 충전제 군들이 조성물(C)에 첨가될 수 있다. 상기 충전제는 바람직하게 섬유상 충전제 및 미립자상 충전제로부터 선택된다. 섬유상 보강 충전제는 본원에서 길이, 너비 및 두께를 가지는 재료인 것으로 간주되는데, 여기서 평균 길이는 너비 및 두께 둘 다보다 상당히 더 크다. 일반적으로 이와 같은 재료는 종횡비(길이와, 너비 및 두께 중 최대 값인 것 사이의 평균 비율로서 정의됨)는 5 이상이다. 바람직하게, 보강 섬유의 종횡비는 10 이상이고, 더 바람직하게 20 이상이며, 훨신 더 바람직하게 50 이상이다.
바람직하게, 보강 충전제는 무기 충전제(예를 들어, 활석, 운모, 카올린, 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘), 유리 섬유, 탄소 섬유, 합성 중합체 섬유, 아라미드 섬유, 알루미늄 섬유, 티타늄 섬유, 마그네슘 섬유, 탄화붕소 섬유, 암면 섬유, 강철 섬유, 규회석 등으로부터 선택된다. 훨씬 더 바람직하게 보강 충전제는 운모, 카올린, 규산칼슘, 탄산마그네슘, 규회석 및 유리 섬유로부터 선택된다.
바람직하게, 충전제는 섬유상 충전제로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 보강 충전제는 규회석 및 유리 섬유로부터 선택된다. 유리 섬유가 사용되었을 때 뛰어난 결과들이 얻어졌다. 유리 섬유는 상이한 유형의 유리로 형성되도록 맞추어 제작될 수 있는 금속 산화물들을 몇 가지 포함하는, 실리카를 주성분으로 하는 유리 화합물이다. 주요 산화물은 실리카 모래의 형태인 실리카이고; 기타 다른 산화물, 예를 들어 칼슘, 나트륨 및 알루미늄의 산화물은 융점을 낮추고 결정화를 막기 위해 혼입된다. 유리 섬유는 단면이 원형이거나 단면이 원형이 아닌 형태(예를 들어, 달걀 모양, 타원형 또는 직사각형)(소위, “편평 유리 섬유”)일 수 있다. 유리 섬유는 무한 섬유(endless fiber) 또는 조각낸 유리 섬유(chopped glass fiber)로서 첨가될 수 있지만, 조각낸 유리 섬유가 바람직하다. 유리 섬유는 일반적으로 등가 직경이 5㎛ 내지 20㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 15㎛, 그리고 더 바람직하게는 5㎛ 내지 10㎛이다. 모든 유형의 유리 섬유들, 예를 들어 A, C, D, E, M, S, R, T형 유리 섬유들(문헌[Additives for Plastics Handbook, 2nd ed, John Murphy]의 챕터 5.2.3, pp 43 내지 48에 기술됨), 또는 이들의 임의의 혼합물, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있지만, R, S 및 T형 유리 섬유가 바람직하고, S 및 T형 유리 섬유들이 훨씬 더 바람직하다. R, S 및 T형 유리 섬유는 ASTM D2343에 따라서 측정된 탄성 모듈러스가 통상적으로 76 GPa 이상, 바람직하게는 78 GPa 이상, 더 바람직하게는 80 GPa 이상, 그리고 가장 바람직하게는 82 GPa 이상인 고 모듈러스 유리 섬유이다.
R, S 및 T형 유리 섬유는 당업계에 널리 공지되어 있다. 이러한 유형의 유리 섬유들은 특히 문헌[Fiberglass and Glass Technology, Wallenberger, Frederick T.　; Bingham, Paul A. (Eds.), 2010, XIV]에 기술되어 있다. R, S 및 T형 유리 섬유는 본질적으로 실리콘, 알루미늄 및 마그네슘 산화물로 구성되어 있다. 특히, 이 유리 섬유들은 통상적으로 SiO2를 62 중량% 내지 75 중량%, Al2O3를 16 중량% 내지 28 중량% 그리고 MgO를 5 중량% 내지 14 중량% 포함한다. 중합체 조성물에 널리 사용되는 통상의 E형 유리 섬유들과는 대조적으로, R, S 및 T형 유리 섬유들은 CaO를 10 중량% 미만 포함한다.
중합체 조성물(C)에 있어서, 1종 이상의 방향족 보강 충전제는 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 유리하게 5 중량% 이상, 바람직하게 10 중량% 이상, 더 바람직하게 15 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게 20 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게 25 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게 26 중량% 이상, 그리고 가장 바람직하게 28 중량% 이상의 양으로 존재한다.
보강 충전제는 또한 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 유리하게 50 중량% 이하, 바람직하게 45 중량% 이하, 더 바람직하게 40 중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게 35 중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게 34 중량% 이하, 그리고 가장 바람직하게 32 중량% 이하의 양으로 존재한다.
바람직하게, 보강 충전제는 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 20 중량% 내지 50 중량%, 더 바람직하게 25 중량% 내지 45 중량%, 훨씬 더 바람직하게 26 중량% 내지 40 중량%, 그리고 가장 바람직하게 28 중량% 내지 34 중량%의 양으로 존재한다.
보강 충전제가 조각낸 S형 유리 섬유였을 때 뛰어난 결과들이 얻어졌다.
기타 다른 선택적인 성분들
중합체 조성물(C)은 선택적으로 추가의 첨가제, 예를 들어 자외선 안정화제, 열 안정화제, 산화방지제, 안료, 가공 보조제, 윤활제, 난연제 및/또는 도전성 첨가제, 예를 들어 카본 블랙 및 카본 나노섬유를 추가로 포함할 수 있다.
중합체 조성물(C)은 또한 폴리아릴에테르케톤(PAEK) 및 방향족 설폰 중합체(SP) 이외의 기타 다른 중합체들을 추가로 포함할 수 있다. 특히 중합체 조성물(C)은 중합체, 예를 들어 폴리에테르이미드, 폴리페닐설파이드 및/또는 폴리카보네이트를 추가로 포함할 수 있다.
중합체 조성물(C)은 난연제, 예를 들어 할로겐 및 무할로겐 난연제를 추가로 포함할 수 있다.
중합체 조성물(C)의 제조는 열 가소성 성형 조성물을 제조하는데 적당한 임의의 공지된 용융 혼합법에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 방법은 통상적으로 열가소성 중합체를, 이 열가소성 중합체의 용융점 초과로 가열하여, 열가소성 중합체의 용융물을 형성함으로써 수행된다. 조성물(C)의 제조 방법은 용융 혼합 기구 내에서 수행될 수 있는데, 여기서 용융 혼합에 의해 중합체 조성물을 제조하는 업계의 당업자에게 공지된 임의의 용융 혼합 기구가 사용될 수 있다. 적당한 용융 혼합 기구로서는, 예를 들어 니더(kneader), 밴버리 믹서(Banbury mixer), 일축 나사 압출기(single-screw extruder) 및 이축 나사 압출기(twin-screw extruder)가 있다. 바람직하게, 원하는 모든 성분들을 압출기(압출기의 흡입구나 용융물)에 공급하는 수단이 장착된 압출기가 사용된다. 중합체 조성물(C) 제조 방법에 있어서, 이 조성물을 형성하기 위한 구성 성분들은 용융 혼합 기구에 공급되고, 이 기구 내에서 용융 혼합된다. 구성 성분들은 분말 혼합물 또는 과립 혼합물(무수 배합물(dry blend)이라고도 알려져 있음)로서 동시에 공급될 수 있거나 또는 별도로 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 이동식 전자 장치의 구조 부품들은 임의의 적당한 용융 가공법을 사용하여 중합체 조성물(C)로부터 만들어진다. 특히, 이 부품들은 사출 성형 또는 압출 성형에 의해 만들어진다. 사출 성형이 바람직한 방법이다.
본 발명에 따른 이동식 전자 장치의 구조 부품들은 금속 코팅을 위한 임의의 공지된 방법, 예를 들어 진공 증착(증착될 금속을 가열하는 다양한 방법들을 포함함), 비전해 도금, 전기 도금, 화학 증착, 금속 스퍼터링 및 전자 빔 증착에 의해 금속으로 코팅될 수 있다. 금속은 어떠한 특별한 처리가 행하여지지 않고서도 구조 부품들에 잘 부착될 수 있긴 하지만, 일반적으로는 부착성을 개선하기 위하여 당업계에 널리 알려진 몇몇 방법이 사용될 것이다. 이러한 방법으로서는, 합성 수지 표면을 간단히 융삭하여 이 표면을 거칠게 만드는 방법, 부착 촉진제를 첨가하는 방법, 화학적 에칭법, 플라즈마에 노출시키고/노출시키거나 (예를 들어, 레이저나 UV를) 조사하여 표면을 기능화(functionalization)시키는 방법, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 금속 코팅 방법들 중 일부는, 구조 부품을 산이 담긴 수조에 침지시키는 단계를 1개 이상 포함한다. 1종 이상의 금속 또는 금속 합금이 본 중합체 조성물(C)로 만들어진 구조 부품들 상에 도금될 수 있는데, 예를 들어 금속 또는 합금은 부착성이 우수하므로 하나의 금속 또는 합금은 합성 수지 표면에 직접 도금될 수 있으며, 또 다른 금속 또는 합금은 강도 및/또는 강성이 크므로 이와 같은 금속 또는 합금은 합성 수지 표면 상에 도금될 수도 있다. 금속 코팅을 형성하는데 유용한 금속 및 합금으로서는 구리, 니켈, 철-니켈, 코발트, 코발트-니켈 및 크롬, 그리고 상이한 층의 형태인 이들의 조합을 포함한다. 바람직한 금속 및 합금으로서는 구리, 니켈 및 철-니켈이 있으며, 니켈이 더 바람직하다. 구조 부품의 표면은 전체 또는 부분적으로 금속으로 코팅될 수 있다. 바람직하게, 표면적의 50% 초과가 코팅될 것이며, 더 바람직하게 표면 전부가 코팅될 것이다. 구조 부품의 상이한 구역들에 있어서, 금속 층들의 두께 및/또는 개수, 및/또는 금속 층들의 조성은 다양할 수 있다. 금속은, 구조 부품의 임의의 구획의 특성들 1개 이상을 효율적으로 개선하도록 만들어주는 패턴으로 코팅될 수 있다.
본 발명의 하나의 양태는 상기 기술된 바와 같은 중합체 조성물(C)로 만들어지는 구조 부품 1개 이상을 포함하는 이동식 전자 장치, 특히 노트북 컴퓨터, 휴대폰, GPS, 태블릿, 개인 휴대 정보 단말기, 휴대용 녹화 장치, 휴대용 재생 장치 및 휴대용 라디오 수신기에 관한 것이다.
본원에 참조로 포함되어 있는 임의의 특허, 특허 출원 및 간행물의 개시 내용이 본 출원의 기술과, 용어를 불명확하게 만들 수 있을 정도로 충돌하게 된다면, 본 발명의 기술이 우선할 것이다.

Claims (13)

  1. - 1종 이상의 폴리아릴에테르케톤(PAEK);
    - 1종 이상의 방향족 설폰 중합체(SP); 및
    - 1종 이상의 보강 충전제
    를 포함하는, 중합체 조성물(C)로 만들어지는 구조 부품 1개 이상을 포함하는 이동식 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 폴리아릴에테르케톤(PAEK)의 반복 단위 중 50몰% 이상은 하기 화학식 J'-A의 반복 단위인 이동식 전자 장치.
    [화학식 J'-A]
    Figure pct00049
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리아릴에테르케톤(PAEK)은 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 2 중량% 이상의 양으로 존재하는 것인 이동식 전자 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아릴에테르케톤(PAEK)은 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이하의 양으로 존재하는 것인 이동식 전자 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 설폰 중합체(SP)는 폴리페닐설폰(PPSU), 폴리에테르설폰(PESU), 폴리설폰(PSU) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 이동식 전자 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 방향족 설폰 중합체(SP)는 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상의 양으로 존재하는 것인 이동식 전자 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 방향족 설폰 중합체(SP)는 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 80 중량% 이하의 양으로 존재하는 것인 이동식 전자 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 충전제는 섬유상 보강 충전제인 이동식 전자 장치.
  9. 제8항에 있어서, 섬유상 보강 충전제는 S형 유리 섬유인 이동식 전자 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 충전제는 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상의 양으로 존재하는 것인 이동식 전자 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 충전제는 중합체 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이하의 양으로 존재하는 것인 이동식 전자 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, GPS, 태블릿, 개인 휴대 정보 단말기, 휴대용 녹화 장치, 휴대용 재생 장치 및 휴대용 라디오 수신기인 이동식 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서, 휴대폰인 이동식 전자 장치.
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