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KR20230006812A - 폴리카르보네이트 복합 물품 - Google Patents

폴리카르보네이트 복합 물품 Download PDF

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KR20230006812A
KR20230006812A KR1020227035367A KR20227035367A KR20230006812A KR 20230006812 A KR20230006812 A KR 20230006812A KR 1020227035367 A KR1020227035367 A KR 1020227035367A KR 20227035367 A KR20227035367 A KR 20227035367A KR 20230006812 A KR20230006812 A KR 20230006812A
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KR
South Korea
Prior art keywords
polycarbonate
expanded
layer
composite article
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
KR1020227035367A
Other languages
English (en)
Inventor
지루 멍
화 한
커 훙
파라 슝
Original Assignee
코베스트로 도이칠란트 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코베스트로 도이칠란트 아게 filed Critical 코베스트로 도이칠란트 아게
Publication of KR20230006812A publication Critical patent/KR20230006812A/ko
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

본 출원은 폴리카르보네이트 복합 물품, 그의 제조 방법, 및 그의 용도에 관한 것이다. 폴리카르보네이트 복합 물품은 발포 폴리카르보네이트 층, 및 발포 폴리카르보네이트 층 상의 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층을 포함한다. 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품은 감소된 중량 및 개선된 신호 침투 성능을 가지며, 안테나 하우징으로서 사용될 수 있다.

Description

폴리카르보네이트 복합 물품
본 발명은 중합체 복합체 분야에 속한다. 구체적으로, 본 발명은 특히 안테나 하우징에 적합한 폴리카르보네이트 복합 물품, 그의 제조 방법, 및 그의 용도에 관한 것이다.
5G 기술은 다가오는 제5 세대 무선 이동 통신 기술이다. 5G 무선 네트워크는 용량의 1,000배 증가, 적어도 100억개의 장치에 대한 연결, 및 극도로 낮은 대기 시간 및 응답 시간이 가능한 10 Gb/s 개별 사용자 경험을 지원할 것이다. 5G는 인공 지능(AI), 사물 인터넷(IOT), 자동화, 커넥티드 카(connected car), 원격 의료, 스마트 시티 등을 위한 중추이다. 이들 네트워크의 배치는 2020년에서 2030년 사이에 나타날 것이다.
4G 기술과 달리, 5G 기술은 수동 안테나 유닛보다는 능동 안테나 유닛[AAU]을 채용할 것이다. 능동 안테나의 설계는 최종 안테나 부품의 중량을 실질적으로 증가시킨다. 폴(pole)의 하중 중량, 강한 바람 하에서의 안테나의 안정성, 및 높은 설치 및 유지보수 비용을 고려하면, 능동 안테나의 중량 감소는 특히 부품 크기가 상당히 큰 매크로 기지국 안테나의 경우 특히 중요해진다. 또한, 치수 안정성은 안테나 하우징(antenna housing)의 큰 크기로 인해 또한 중요하다.
5G는 6 GHz 미만의 중대역, 및 24 GHz 초과의 밀리미터 파를 포함하는 넓은 범위의 파를 포괄할 수 있다. 높은 주파수 전자기파가 전송 동안 장애물에 직면할 때 이들 주파수 전자기파의 높은 감쇠로 인해, 높은 신호 전송은 5G 기술에 사용되는 안테나 보호 물질에 대한 핵심 요건 중 하나일 것이다.
우수한 신호 전송 성능은 물질의 유전 상수 Dk 및 손실 계수 Df가 넓은 범위의 주파수 및 환경 조건 하에서 낮고 안정하다는 것을 의미한다. 안테나 하우징이 2층 또는 다층 구조를 갖는 경우, S11(반사 손실) 및 S21(이득)은 안테나의 전송 성능을 특성화하기 위해 통상적으로 사용되는 지표들이며, 그 단위는 dB이다.
안테나 하우징에 관한 몇몇 특허 문헌이 있다. 예를 들어, US4896164는 폴리에스테르 수지/E-등급 유리(유리 섬유) 라미네이트(laminate)의 내부 층 및 외부 층이 각각 경질 폴리이미드 발포체의 전면 및 후면 상에 배치되고, 통상적인 반사 제거와 관련하여 선택된 특정 두께가 존재하는, 통상적인 튜닝된 층상 안테나 하우징 구조(도 2)를 기재한다. 튜닝된 층상 안테나 하우징 구조가 삽입 손실 및 반사 손실의 관점에서 상당히 개선된 광대역 특성을 갖지만, 삽입 손실은 6 내지 42 GHz 범위의 36 GHz에서 최소인데, 튜닝된 구조는 2개의 좁은 대역폭(8 내지 12 GHz) 및 (27 내지 31 GHz)을 넘어서는 효과적으로 사용될 수 없다.
US2018/0241119는 마이크로파 신호의 높은 침투를 제공할 뿐만 아니라 비행체의 위협으로부터 안테나 차폐를 보호하는 다중벽 레이더 안테나 차폐물을 기재하였다. 그러나, 복합 시스템 및 다층/다중벽의 복잡성 때문에, 전체 안테나 하우징의 복합 시스템은 더 복잡하다. 유사하게, 튜닝된 구조는 2개의 4 kHz 좁은 대역폭(8 내지 12 kHz 및 26 내지 30 kHz)을 넘어서는 효과적으로 사용될 수 없다.
따라서, 5G-관련 적용에서는 개선된 신호 침투 성능, 치수 안정성 및 경량을 갖는 안테나 하우징에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 신호 침투 성능, 치수 안정성 및 경량을 갖는 안테나 하우징을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안테나 하우징 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면,
불투명 발포 폴리카르보네이트 층; 및
발포 폴리카르보네이트 층 상의 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층
을 포함하고,
여기서
발포 폴리카르보네이트 층은 폴리카르보네이트 수지, 충격 개질제 및 임의적인 난연제를 포함하고,
비-발포 폴리카르보네이트 필름 층은 폴리카르보네이트 수지 및 임의적인 UV 안정화제를 포함하고, 0.2 내지 1.00 mm의 두께를 갖고;
비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 두께 대 발포 폴리카르보네이트 층의 두께의 비가 1:3 내지 1:20의 범위이고;
폴리카르보네이트 복합 물품은 무기 강화 물질을 포함하지 않는 것인 폴리카르보네이트 복합 물품이 제공된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면,
비-발포 폴리카르보네이트 필름을 사출 금형의 내부 표면 상에 배치시키고 금형을 폐쇄하여 공동(cavity)을 형성하는 단계; 및
폴리카르보네이트 수지, 충격 개질제 및 임의적인 난연제를 포함하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 공동에서 사출하고 발포시킴으로써 발포 폴리카르보네이트 층을 형성하는 단계
를 포함하는 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품의 안테나 하우징으로서의 용도가 제공된다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품은, 발포 폴리카르보네이트 층 및 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층을 조합함으로써, 개선된 신호 침투 성능, 치수 안정성을 달성할 수 있고, 중량 감소를 달성할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 하기에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품의 개략도를 나타내며, 여기서 (10)은 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층을 나타내고, (20)은 발포 폴리카르보네이트 층을 나타낸다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 일부 특정 실시양태가 이제 제한이 아닌 예시의 목적으로 도면을 참조하여 설명될 것이다.
본 출원에서의 다양한 특징의 설명은 모순이 없을 때 서로 조합될 수 있고, 모두 본 출원에서 청구된 보호 범위 내에 속한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서의 용어의 정의가 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 의미와 상충되는 경우에, 본원에 기재된 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면,
불투명 발포 폴리카르보네이트 층; 및
발포 폴리카르보네이트 층 상의 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층을 포함하고,
여기서
발포 폴리카르보네이트 층은 폴리카르보네이트 수지, 충격 개질제 및 임의적인 난연제를 포함하고,
비-발포 폴리카르보네이트 필름 층은 폴리카르보네이트 수지 및 임의적인 UV 안정화제를 포함하고, 0.2 내지 1.0 mm의 두께를 갖고;
비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 두께 대 발포 폴리카르보네이트 층의 두께의 비가 1:3 내지 1:20의 범위이고;
폴리카르보네이트 복합 물품은 무기 강화 물질을 포함하지 않는 것인 폴리카르보네이트 복합 물품이 제공된다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품의 개략도를 나타내며, 여기서 (10)은 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층을 나타내고, (20)은 발포 폴리카르보네이트 층을 나타낸다. 도 1은 제한이 아닌 예시의 목적으로 사용되는 것으로 이해되어야 한다.
발포 폴리카르보네이트는 불투명하다. 본 발명에 따르면, 불-투명성의 특징은 각각의 물질이 각각 10 mm의 층 두께에서 측정된 5 % 미만, 바람직하게는 1 % 미만, 가장 바람직하게는 0.1 % 미만의 EN ISO 13468-2:2006에 따른 광 투과율을 갖는 것으로 정의된다.
바람직하게는, 발포 폴리카르보네이트 층의 두께는 1.5 내지 10.0 mm, 바람직하게는 2.0 내지 6.0 mm, 보다 바람직하게는 2.0 내지 4.0 mm의 범위이다.
바람직하게는, 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 두께는 0.2 내지 0.6 mm, 예컨대 0.2 내지 0.5 mm의 범위이다.
비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 두께 대 발포 폴리카르보네이트 층의 두께의 비는 우수한 신호 침투 성능을 달성하기 위해 중요하다.
바람직하게는, 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 두께 대 발포 폴리카르보네이트 층의 두께의 비는 1:3 내지 1:15의 범위이다.
통상의 기술자는 필요에 따라 충격 개질제, 난연제 및 UV 안정화제의 유형 및 양을 선택할 수 있다.
예를 들어, 충격 개질제는 하기: 코어-쉘 구조를 갖는 부타디엔- 또는 스티렌-부타디엔 고무 기재 및 메틸 메타크릴레이트-스티렌 그라프팅된 충격 개질제(MBS), 코어-쉘 구조를 갖는 실리콘-아크릴레이트 고무, 아크릴레이트 고무-기재 코어-쉘 충격 개질제 등으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
바람직하게는, 부타디엔- 또는 스티렌-부타디엔 고무-기재 코어-쉘 충격 개질제는 메틸 메타크릴레이트 또는 메틸 메타크릴레이트-스티렌 공중합체로 그라프팅된 부타디엔- 또는 스티렌-부타디엔 고무-기재 충격 개질제, 예를 들어 카네카(Kaneka)로부터 입수가능한 카네 에이스(Kane Ace) M732, 및 다우 케미칼스(Dow Chemicals)로부터 입수가능한 파라로이드(Paraloid)TM EXL2650J, EXL2690 및 EXL2691J 등이다.
코어-쉘 구조를 갖는 적합한 실록산-아크릴레이트 고무는 알킬 메타크릴레이트 및/또는 알킬 아크릴레이트, 가교제 및 그라프팅제로부터 제조될 수 있다. 이와 관련하여, 예시적이고 바람직한 알킬 메타크릴레이트 및/또는 알킬 아크릴레이트는 C1 내지 C8-알킬 에스테르, 예를 들어 메틸 에스테르, 에틸 에스테르, n-부틸 에스테르, tert-부틸 에스테르, n-프로필 에스테르, n-헥실 에스테르, n-옥틸 에스테르, n-라우릴 에스테르 및 2-에틸헥실 에스테르; 할로알킬 에스테르, 바람직하게는 할로 C1 내지 C8-알킬 에스테르, 예를 들어 클로로에틸 아크릴레이트, 및 이들 단량체의 혼합물이다. n-부틸 아크릴레이트가 특히 바람직하다.
1개 초과의 중합성 이중 결합을 갖는 단량체가 실록산-아크릴레이트 고무의 폴리알킬(메트) 아크릴레이트-고무 성분을 위한 가교제로서 사용될 수 있다. 가교 단량체의 바람직한 예는 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 불포화 모노카르복실산 및 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 불포화 1가 알콜 또는 2 내지 4개의 OH-기 및 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 포화 폴리올의 에스테르, 예를 들어 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 프로판디올 디메타크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트 및 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트이다. 이러한 가교제는 단독으로 또는 적어도 2종의 가교제의 혼합물로서 사용될 수 있다.
예시적이고 바람직한 그라프팅제는 알릴 메타크릴레이트, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트 또는 그의 혼합물이다. 알릴 메타크릴레이트는 추가로 가교제로서 사용될 수 있다. 이러한 그라프팅제는 단독으로 또는 적어도 2종의 그라프팅제의 혼합물로서 사용될 수 있다.
가교제 및 그라프팅제는 실록산-아크릴레이트 고무의 폴리알킬(메트)아크릴레이트-고무 성분의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 20 중량%의 양으로 존재한다.
사용하기에 적합한 바람직한 실록산-아크릴레이트 고무는, 예를 들어 미츠비시 레이온(Mitsubishi Rayon)으로부터 입수가능한 메타블렌(Metablen) S-2100, S-2001, S-2006 등, 및 카네카 코포레이션(Kaneka Corporation)으로부터의 카네 에이스 MR-01이다.
아크릴레이트 고무-기재 코어-쉘 충격 개질제가, 다우 케미칼스로부터 입수가능한 파라로이드TM EXL2311, EXL2313, EXL2315, EXL2300, EXL2330 및 EXL2390; 및 아르케마(Arkema)로부터 입수가능한 듀라스트렝스(Durastrength)® 410, 440 및 480을 포함한, 메틸 메타크릴레이트로 그라프팅된 아크릴레이트 고무-기재 충격 개질제인 것이 바람직하다.
저온 내충격성을 개선시키기 위해 실리콘-아크릴레이트 고무-기재 코어-쉘 충격 개질제가 특히 바람직하다.
상기 언급된 충격 개질제는 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.
충격 개질제의 양은 발포 폴리카르보네이트 층의 중량에 대해 바람직하게는 1.0 중량% 내지 8.0 중량%, 보다 바람직하게는 1.0 중량% 내지 6.0 중량%, 특히 바람직하게는 2.0 중량% 내지 5.0 중량%이다.
난연제는 폴리카르보네이트 물질의 분야에서 통상적으로 사용되는 난연제, 예컨대 유기 인-기재 난연제, 예컨대 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트)(BDP), 트리페닐 포스페이트(TPP), 포스파젠, 및 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트)(RDP)일 수 있다.
상기 언급된 난연제는 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.
존재하는 경우, 난연제는 바람직하게는 발포 폴리카르보네이트 층의 중량에 대해 1.0 중량% 내지 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 1.5 중량% 내지 3.0 중량% 범위의 양으로 존재한다.
UV 안정화제는 폴리카르보네이트 물질 분야에서 통상적으로 사용되는 UV 안정화제일 수 있다.
적합한 UV 안정화제는, 예를 들어, EP 1 308 084 A1, DE 102007011069 A1, 및 DE 10311063 A1에 기재되어 있다.
특히 적합한 UV 안정화제는 히드록시벤조트리아졸, 예컨대 2-(3',5'-비스(1,1-디메틸벤질)-2'-히드록시페닐)벤조트리아졸(티누빈(Tinuvin)® 234, 바스프 에스이(BASF SE), 루드빅샤펜), 2-(2'-히드록시-5'-(tert-옥틸)페닐)벤조트리아졸(티누빈® 329, 바스프 에스이, 루드빅샤펜), 2-(2'-히드록시-3'-(2-부틸)-5'-(tert-부틸)페닐)벤조트리아졸(티누빈® 350, 바스프 에스이, 루드빅샤펜), 비스(3-(2H-벤조트리아졸릴)-2-히드록시-5-tert-옥틸)메탄(티누빈® 360, 바스프 에스이, 루드빅샤펜), 2-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(헥실옥시)페놀(티누빈® 1577, 바스프 에스이, 루드빅샤펜), 및 또한 벤조페논 2,4-디히드록시벤조페논(키마소르브(Chimasorb)® 22, 바스프 에스이, 루드빅샤펜) 및 2-히드록시-4-(옥틸옥시)벤조페논(키마소르브® 81, 바스프 에스이, 루드빅샤펜), 2-프로펜산, 2-시아노-3,3-비페닐, 2,2-비스[[(2-시아노-1-옥소-3,3-디페닐-2-프로페닐)옥시]메틸]-1,3-프로판디일 에스테르(9CI)(우비눌(Uvinul)® 3030, 바스프 에스이, 루드빅샤펜), 242-히드록시-4-(2-에틸헥실)옥시]페닐-4,6-디(4-페닐)페닐-1,3,5-트리아진(티누빈® 1600, 바스프 에스이, 루드빅샤펜) 또는 테트라에틸 2,2'-(1,4-페닐렌디메틸리덴)비스말로네이트(호스타빈(Hostavin)® B-캡, 클라리언트 아게(Clariant AG))이다. 이들 UV 안정화제의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
존재하는 경우에, UV 안정화제는 비-발포 폴리카르보네이트 층의 중량에 대해 바람직하게는 0.10 중량% 내지 1.00 중량%, 보다 바람직하게는 0.10 중량% 내지 0.50 중량%, 특히 바람직하게는 0.10 중량% 내지 0.30 중량% 범위의 양으로 존재한다.
바람직하게는, 발포 폴리카르보네이트 층 및 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층은 동일한 폴리카르보네이트 수지를 포함하여, 발포 폴리카르보네이트 층과 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층 사이의 접착력이 보다 우수하다.
일부 실시양태에서, 폴리카르보네이트 복합 물품은 발포 폴리카르보네이트 층 및 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층으로 이루어진다.
일부 실시양태에서, 발포 폴리카르보네이트 층의 밀도는 0.80 내지 1.18 g / cm3이다.
경량 및 감소된 신호 손실은 발포 폴리카르보네이트 층 내의 셀을 통해 달성될 수 있다.
비-발포 폴리카르보네이트 필름을 금형 공동에 넣고 금형의 내부 표면 상에 접착시킬 수 있고, 이어서 폴리카르보네이트 수지, 충격 개질제 및 임의적인 난연제를 포함하는 폴리카르보네이트 조성물을 공동에 사출하고 발포시켜 발포 폴리카르보네이트 층을 형성할 수 있고, 이로써 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품을 추가의 접착제를 사용하지 않고 형성할 수 있다.
따라서, 일부 실시양태에서, 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층과 발포 폴리카르보네이트 층 사이에 접착제가 없다.
본 발명의 폴리카르보네이트 복합 물품에서의 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층은 다양한 외관 요건, 예컨대 고광택, 상이한 색을 충족시킬 수 있고, 상이한 장식 패턴이 필름 층 상에서 실현될 수 있다. 또한, 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층은 적용 필요에 따라 방수, 자외선 내성, 내후성, 내충격성, 내연성 및 다른 특성을 제공할 수 있다. 이는 관련 성능 요건을 충족시키기 위해 실외 또는 실내에서 사용될 수 있다.
동일한 두께를 갖는 기존의 비-발포 폴리카르보네이트 물품에 비해, 본 발명의 폴리카르보네이트 복합 물품은 발포 폴리카르보네이트 층 및 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 조합에 의해 개선된 신호 침투 성능, 보다 우수한 치수 안정성 및 경량을 달성할 수 있다.
전자기파 전송 동안 매체 중에서의 신호 손실은 많은 인자에 의해 영향을 받는다. 전송 매체로서의 하우징의 경우, 두께 및 하우징으로부터 안테나까지의 거리 이외에, 물질의 유전 상수 Dk 및 손실 계수 Df가 두 가지 특히 중요한 인자이다. Dk는 신호 전송을 방해하는 능력을 특징짓는 매체의 분극도, 및 매체의 전기 에너지 저장 용량을 나타내는 거시적 물리량이다. Df는 신호 손실을 유발하는 유전체의 능력을 나타내는 물리량이다. Dk가 높을수록, Df가 더 높으며, 이는 매체의 신호 전송 차단 능력이 더 강하고, 신호 전송 손실이 더 많다는 것을 나타낸다. 5G 신호, 특히 밀리미터파에 대해, 안테나 하우징 물질의 Dk 및 Df는 신호 손실을 감소시키기 위해 감소될 필요가 있다. 안테나 하우징이 2층 또는 다층 구조를 갖는 경우, S11(반사 손실) 및 S21(이득)은 앞서 언급한 바와 같이 안테나의 전송 성능을 특징짓기 위해 흔히 사용되는 지표이고, 그의 단위는 dB이다.
동일한 두께를 갖는 기존의 폴리카르보네이트 물품에 비해, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품은 비교적 낮은 반사 손실(S11) 및 이득 손실(S21)을 갖는다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 하기 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품을 제조하는 방법이 제공된다:
비-발포 폴리카르보네이트 필름을 사출 금형의 내부 표면 상에 배치시키고 금형을 폐쇄하여 공동을 형성하는 단계; 및
폴리카르보네이트 수지, 충격 개질제 및 임의적인 난연제를 포함하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 공동에서 사출하고 발포시킴으로써 발포 폴리카르보네이트 층을 형성하는 단계.
상기 방법을 통해, 설계 자유도가 달성될 수 있다. 예를 들어, 비-발포 폴리카르보네이트 필름의 다양한 두께가 선택될 수 있고, 원하는 두께, 셀 크기 및 밀도를 갖는 발포 폴리카르보네이트 층이 또한 사출 발포에 의해 형성될 수 있다.
폴리카르보네이트 수지, 충격 개질제 및 임의적인 난연제를 포함하는 폴리카르보네이트 조성물은 용융되기 전에 먼저 폴리카르보네이트 펠릿을 충격 개질제 및 임의적인 난연제와 혼합함으로써 수득될 수 있다.
사출 발포 공정은 발포 메카니즘에 기반한 물리적 발포 공정 및 화학적 발포 공정일 수 있다. 물리적 발포 공정은 플라스틱을 발포시키기 위해 물리적 수단을 이용한다. 주로 두 가지 수단이 있다: 첫 번째 수단은 초임계 유체(일반적으로 N2 또는 CO2)를 고압 하에 중합체 용융물과 혼합하여 단일-상 용액을 형성하고; 이어서 이 단일-상 용액을 공동 내로 사출하고 공동 내의 압력 강하로 인해 기포가 핵형성되어 기포 시드(bubble seed)를 형성하고; 금형이 냉각됨에 따라 기포 시드가 계속 성장하여 내부 기포 구조를 생성하고; 이어서 응고 후에 대략 5 내지 100 마이크로미터의 셀 크기를 갖는 발포 부품을 형성하는 것을 포함한다.
두 번째 수단은 중공 구체를 플라스틱에 첨가하여 발포체를 형성함으로써 발포 효과를 생성하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 트렉셀(Trexel)의 뮤셀(MuCell)® 발포 기술을 사용하여 초임계 유체로서 질소 N2를 사용하여 물리적 발포를 수행한다. 질소는 가장 널리 사용되는 물리적 발포제이다. 이산화탄소(CO2)와 비교하여, 질소(N2)의 투여량은 동일한 중량 손실 조건 하에 약 75 % 더 낮다. 동시에, 질소(N2)는 보다 균일한 셀 구조를 제공할 수 있고, 보다 강한 발포제이다.
화학적 발포 공정은 플라스틱을 발포시키기 위한 기체의 발생에 화학 반응을 이용한다. 발포는 화학적 기포제(chemical blowing agent)를 플라스틱 펠릿에 도입하고, 사출 성형 배럴을 가열하고 스크류 전단 열에 의해 화학적 기포제를 분해하여 기체를 방출시킴으로써 달성된다. 더욱이, 발포는 또한 플라스틱 조성물 중의 각각의 성분 사이의 화학 반응에 의해 방출된 기체를 사용함으로써 달성될 수 있다.
화학적 기포제는 분말 또는 형성된 발포체 입자일 수 있다. 입자 발포제는, 예를 들어 베르겐(Bergen)으로부터의 XO-331 또는 클라리언트 캄파니(Clariant Company)로부터의 히드로세롤(Hydrocerol)®일 수 있다. 사출 성형 공정에서, 이들 셀은 금형 공동이 완전히 충전되고 냉각되어 최종 셀을 형성할 때까지 계속 성장한다.
사출 발포 공정은 수득된 물품의 내부 응력 및 변형을 감소시킬 수 있다. 기포는 공동 전체에 걸쳐 균일하게 성장하고, 수득된 물품의 수축을 감소시킬 수 있다. 따라서, 형성된 폴리카르보네이트 복합 물품의 변형이 크게 감소되고, 치수 안정성이 우수하다.
원하는 중량 감소는 사출 공정 파라미터를 조정함으로써 달성될 수 있다.
본 발명자들은 등방성 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층 및 저밀도 발포 폴리카르보네이트 층을 갖는 복합 물품이 충분한 강도를 갖는 안테나 하우징에 사용될 수 있어, 단일 안테나 하우징이 광범위한 전자기파 밴드에 사용될 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명의 제3 측면에 따르면, 본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품의 안테나 하우징으로서의 용도가 제공된다.
본 발명에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품이 안테나 하우징으로서 사용되는 경우에, 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층은 외부 환경에 노출된 외부 층이고, 발포 폴리카르보네이트 층은 안테나에 근접한 내부 층이다.
본 발명에 따른 안테나 하우징은 대형 실외 안테나, 소형 실내 안테나, 및 휴대용 전기 및 전자 장비의 안테나를 위한 보호 하우징으로서 사용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 안테나 하우징은 5G 안테나 하우징으로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 안테나 하우징은 실외에 설치된 후 태양, 비 및 눈, 우박 및 바람으로부터 5G 안테나를 보호할 수 있다.
폴리카르보네이트 복합 물품은 안테나 하우징을 비롯한 많은 적용에서 사용되도록 적절한 크기를 갖는 원하는 윤곽으로 설계될 수 있다. 안테나 하우징으로서 사용될 때, 안테나 하우징은 직사각형 평행육면체, 정육면체, 반타원체, 반구 등의 윤곽을 구비할 수 있다.
비-발포 폴리카르보네이트 필름 층은 UV 내성 및/또는 내충격성을 제공하고, 수분이 발포 폴리카르보네이트 층 내로 흡수되는 것을 방지한다. 수분의 존재는 안테나 하우징의 기계적 및 전기적 성능을 감소시킬 수 있다. 비-발포 폴리카르보네이트 층은 안테나의 원하는 설치 위치에서 예상되는 환경 조건 하에 요구되는 강도 및/또는 강성도에 상응하는 구조적 강도를 제공한다.
종래의 폴리카보네이트 안테나 하우징과 비교하여, 본 발명에 따른 안테나 하우징은 5G 밴드에서 전자기파의 신호 손실을 감소시킬 수 있고 5 % 내지 20 %의 중량 감소를 제공할 수 있다.
실시예
본 발명의 개념, 구체적 구조 및 기술적 효과는 실시예를 참조하여 추가로 기재될 것이며, 따라서 통상의 기술자는 본 발명의 목적, 특징 및 효과를 완전히 이해할 수 있다. 통상의 기술자는 본원의 실시예가 단지 예시적 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범주가 이에 제한되지 않는다는 것을 용이하게 이해할 수 있다.
장비
트렉셀로부터의 뮤셀(Mucell)® 물리적 발포 시스템을 통합한 엔겔(ENGEL) 260-톤 사출 성형 기계를 사용하였다.
원료
각각 0.25 mm, 0.5 mm, 1 mm 및 2 mm의 두께를 갖는 비-발포 폴리카르보네이트 필름은 코베스트로 폴리머스 (차이나) 캄파니, 리미티드(Covestro Polymers (China) Co., Ltd.)로부터 마크로폴(Makrofol)® DE1-4라는 명칭으로 입수가능하다.
발포 폴리카르보네이트 층을 위한 사출 성형 원료는 코베스트로 폴리머스 (차이나) 캄파니, 리미티드로부터의 폴리카르보네이트 조성물이며, 이는 폴리카르보네이트 조성물의 중량에 대해 3.5 중량%의 카네카 코포레이션으로부터의 충격 개질제인 카네 에이스 MR-01, 및 2.0 중량%의 포스파젠을 함유한다.
초임계 유체는 질소(N2)이다.
측정
인장 탄성률 및 항복 응력을 ISO 527-2:2012에 따라 시험하였다.
유전 상수 Dk 및 손실 계수 Df를 키사이트 테크놀로지스(Keysight technologies)로부터의 16451B 유전 시험 설비를 사용하여 ASTM D150에 따라 시험하였으며, 여기서 키사이트 공명 공동 방법은 1.1 GHz 내지 15.0 GHz의 주파수 범위에서 사용하였고, 키사이트 도파관 전송 라인 방법은 18.0 GHz 내지 50.0 GHz의 주파수 범위에서 사용하였다.
시뮬레이션 과정은 사우스이스트 대학교에 의해 허가된 CTS 스튜디오 스위트 2014(CST 마이크로웨이브 스튜디오)의 버전에 기초하였다. 시뮬레이션 공정에서, 실제 물질 특성이 사용되었고, 예를 들어 구리가 금속 공급 구조에 사용되었다. 비-발포 폴리카르보네이트 필름 및 발포 폴리카르보네이트 층의 측정된 Dk 및 Df를 안테나 하우징에 대한 입력 데이터로서 사용하였고, 아날로그 출력 데이터는 S11 및 S21이었다. S11은 반사 손실 특성을 나타내는 S 파라미터 중 하나이다. 이 파라미터는 안테나의 전송 효율을 나타낸다. 상기 값이 높을수록, 안테나 자체에 의해 반사되는 에너지가 커지고, 안테나의 전송 효율이 나빠진다. S21은 순방향 전송 계수이고, 즉 이득 값인 상기 값이 높을수록, 안테나의 전송 효율이 더 양호하다.
비교 실시예 1 (CE1)
초임계 유체를 함유하지 않는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하고, 4 mm의 두께 및 1.2 g/cm3의 밀도를 갖는 비-발포 PC 필름 생성물을 수득하였다. 사출 성형 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
비-발포 PC 생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
비교 실시예 2 (CE2)
초임계 유체(N2)를 함유하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하고, 사출 공정을, 비교 실시예 1에서 수득된 바와 같은 비-발포 폴리카르보네이트 생성물과 비교하여 7 중량%의 중량 감소가 달성되도록 조정하고, 4 mm의 두께 및 1.12 g/cm3의 밀도를 갖는 발포 폴리카르보네이트 생성물을 수득하였다. 사용된 사출 발포 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
비교 실시예 3 (CE3)
초임계 유체(N2)를 함유하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하고, 사출 공정을, 비교 실시예 1에서 수득된 바와 같은 비-발포 폴리카르보네이트 생성물과 비교하여 15 중량%의 중량 감소가 달성되도록 조정하고, 4 mm의 두께 및 1.02 g/cm3의 밀도를 갖는 발포 폴리카르보네이트 생성물을 수득하였다. 사용된 사출 발포 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
비교 실시예 4 (CE4)
2.00 mm의 두께를 갖는 비-발포 폴리카르보네이트 필름을 절단하고, 금형의 내부 표면 상에 놓았다. 초임계 유체(N2)를 함유하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하고, 사출 공정을, 비교 실시예 1에서 수득된 바와 같은 비-발포 폴리카르보네이트 생성물에 비해 7.5 중량%의 중량 감소가 달성되도록 조정하고, 4mm의 두께 및 1.11g/cm3의 평균 밀도를 갖는 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물을 수득하였다. 사출 발포 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
본 발명 실시예 1 (IE1)
두께가 0.25 mm인 비-발포 폴리카르보네이트 필름을 절단하고, 금형의 내부 표면 상에 놓았다. 초임계 유체(N2)를 함유하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하였다. 사출 발포 공정을, 비교 실시예 1에서 수득된 바와 같은 비-발포 폴리카르보네이트 생성물과 비교하여 7 중량%의 중량 감소가 달성되도록 조정하고, 4 mm의 두께 및 1.12 g/cm3의 평균 밀도를 갖는 2-층 폴리카르보네이트 복합 생성물을 수득하였다. 사출 발포 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
발명 실시예 2 (IE2)
0.50 mm의 두께를 갖는 비-발포 폴리카르보네이트 필름을 절단하여 금형의 내부 표면 상에 놓았다. 초임계 유체(N2)를 함유하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하고, 사출 발포 공정을 비교 실시예 1에서 수득된 바와 같은 비-발포 폴리카르보네이트 생성물과 비교하여 7 중량%의 중량 감소가 달성되도록 조정하였다. 4 mm의 두께 및 1.13 g/cm3의 평균 밀도를 갖는 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물이 수득되었다. 사출 발포 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
본 발명 실시예 3 (IE3)
0.25 mm의 두께를 갖는 비-발포 폴리카르보네이트 필름을 절단하여 금형의 내부 표면 상에 놓았다. 초임계 유체(N2)를 함유하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하고, 사출 발포 공정을 비교 실시예 1에서 수득된 바와 같은 비-발포 폴리카르보네이트 생성물과 비교하여 15 중량%의 중량 감소가 달성되도록 조정하였다. 4 mm의 두께 및 1.03 g/cm3의 평균 밀도를 갖는 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물이 수득되었다. 사출 발포 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
발명 실시예 4 (IE4)
0.50 mm의 두께를 갖는 비-발포 폴리카르보네이트 필름을 절단하여 금형의 내부 표면 상에 놓았다. 초임계 유체(N2)를 함유하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하고, 사출 발포 공정을, 비교 실시예 1에서 수득된 바와 같은 비-발포 폴리카르보네이트 생성물과 비교하여 13 중량%의 중량 감소가 달성되도록 조정하고, 4 mm의 두께 및 1.04 g / cm3의 평균 밀도를 갖는 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물을 수득하였다. 사출 성형 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
발명 실시예 5 (IE5)
1.00 mm의 두께를 갖는 비-발포 폴리카르보네이트 필름을 절단하여 금형의 내부 표면 상에 놓았다. 초임계 유체(N2)를 함유하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 금형 공동 내로 주입하고, 비교 실시예 1에서 수득된 바와 같은 비-발포 폴리카르보네이트 생성물과 비교하여 11 중량%의 중량 감소가 달성되도록 사출 발포 공정을 조정하였다. 4 mm의 두께 및 1.07 g/cm3의 평균 밀도를 갖는 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물이 수득되었다. 사출 발포 공정 파라미터를 표 1에 나타내었다.
생성물의 외관, 기계적 특성, 신호 전달 성능 및 시뮬레이션 결과를 각각 표 2 및 표 3에 나타내었다.
표 1: 비교 실시예(CE1 내지 CE4) 및 본 발명 실시예(IE1 내지 IE5)에서 사용된 공정 파라미터
Figure pct00001
표 2: 비교 실시예(CE1 내지 CE4) 및 본 발명 실시예(IE1 내지 IE5)에서 수득된 생성물의 특성
Figure pct00002
표 2로부터, 비교 실시예 1 CE1)에서 제조된 생성물과 비교하여, 비교 실시예 2(CE2) 및 비교 실시예 3(CE3)으로부터 제조된 PC 필름이 없는 발포 폴리카르보네이트 생성물은 각각 7 중량% 내지 15 중량%의 중량 감소를 달성할 수 있지만, 생성물의 표면 상에 명백한 플로우 마크(flow mark)가 존재하고, 기계적 특성이 또한 유의하게 감소됨을 알 수 있다.
표 2로부터, 본 발명 실시예 1(IE1) 및 본 발명 실시예(IE2)에서 제조된 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물은 비교 실시예 2(CE2)에서의 것과 동일한 중량 감소와 함께 개선된 기계적 특성을 가질 뿐만 아니라, 표면 결함 없이 우수한 생성물 표면 품질을 갖는다는 것을 알 수 있다. 비교 실시예 3으로부터 제조된 생성물(CE3)과 비교하여, 본 발명 실시예 3 내지 5에서 제조된 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물(IE3 내지 IE5)은 개선된 기계적 특성을 가졌다. 또한, 본 발명 실시예 3 내지 5(IE3 내지 IE5)에서 수득된 폴리카르보네이트 복합 생성물의 표면은 평활하고 결함이 없으며, 우수한 외관을 갖는다.
표 3: 비교 실시예(CE1 내지 CE4) 및 본 발명 실시예(IE1 내지 IE5)에서 수득된 생성물의 Dk, Df, S11 및 S21
Figure pct00003
표 3으로부터, 비교 실시예(CE 1)로부터 제조된 생성물과 비교하여, 본 발명 실시예(IE 1 내지 IE 5)에서 제조된 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물은 상이한 주파수에서 상이한 안테나 에코를 가짐을 알 수 있다. 본 발명 실시예(IE 1 내지 IE 5)에서 제조된 2층 폴리카르보네이트 복합 제품의 반사 손실 값(S11)은 비교적 더 낮고, 이득 값(S21)은 비교적 더 높으며, 이는 본 발명의 폴리카르보네이트 복합 물품이 비-발포 폴리카르보네이트 제품에 비해 개선된 신호 침투 성능을 갖는다는 것을 나타낸다.
1:1의 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층 대 발포 폴리카르보네이트 층의 두께 비를 갖는 비교 실시예 4에서 제조된 생성물(CE 4)과 비교하여, 1:3 내지 1:15의 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층 대 발포 폴리카르보네이트 층의 두께 비를 갖는 본 발명 실시예(IE 1 내지 IE 5)에서 제조된 2층 폴리카르보네이트 복합 생성물은 상이한 주파수에서 안테나에 대해 비교적 더 낮은 반사 손실(S11) 및 비교적 더 높은 이득(S21)을 가지며, 이는 본 발명의 폴리카르보네이트 복합 물품이 개선된 신호 침투 성능을 갖는다는 것을 나타낸다.

Claims (11)

  1. 불투명 발포 폴리카르보네이트 층; 및
    발포 폴리카르보네이트 층 상의 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층
    을 포함하고,
    여기서,
    발포 폴리카르보네이트 층은 폴리카르보네이트 수지, 충격 개질제 및 임의적인 난연제를 포함하고;
    비-발포 폴리카르보네이트 필름 층은 폴리카르보네이트 수지 및 임의적인 UV 안정화제를 포함하고, 0.2 내지 1.0 mm 범위의 두께를 갖고,
    비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 두께 대 발포 폴리카르보네이트 층의 두께의 비가 1:3 내지 1:20의 범위이고,
    폴리카르보네이트 복합 물품이 무기 강화 물질을 포함하지 않는 것인
    안테나 하우징을 위한 폴리카르보네이트 복합 물품.
  2. 제1항에 있어서, 발포 폴리카르보네이트 층의 두께가 1.5 내지 10 mm의 범위인 폴리카르보네이트 복합 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 두께가 0.2 내지 0.6 mm인 폴리카르보네이트 복합 물품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발포 폴리카르보네이트 층 중의 충격 개질제의 함량이 발포 폴리카르보네이트 층의 중량을 기준으로 하여 1 중량% 내지 8 중량%이며, 바람직하게는 충격 개질제가 실리콘 함유 충격 개질제인 폴리카르보네이트 복합 물품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 발포 폴리카르보네이트 층에 사용되는 폴리카르보네이트 수지가 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층에서의 것과 동일한 것인 폴리카르보네이트 복합 물품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리카르보네이트 복합 물품이 발포 폴리카르보네이트 층 및 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층으로 이루어진 것인 폴리카르보네이트 복합 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 발포 폴리카르보네이트 층의 밀도가 0.8 내지 1.18 g /cm3인 폴리카르보네이트 복합 물품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층의 두께 대 발포 폴리카르보네이트 층의 두께의 비가 1:3 내지 1:15의 범위인 폴리카르보네이트 복합 물품.
  9. 비-발포 폴리카르보네이트 필름을 사출 금형의 내부 표면 상에 배치시키고 금형을 폐쇄하여 공동을 형성하는 단계; 및
    폴리카르보네이트 수지, 충격 개질제 및 임의적인 난연제를 포함하는 용융된 폴리카르보네이트 조성물을 공동에서 사출하고 발포시킴으로써 발포 폴리카르보네이트 층을 형성하는 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품을 제조하는 방법.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 폴리카르보네이트 복합 물품의 안테나 하우징으로서의 용도.
  11. 제10항에 있어서, 비-발포 폴리카르보네이트 필름 층이 외부 환경에 노출된 외부 층이고, 발포 폴리카르보네이트 층이 안테나에 근접한 내부 층인 용도.
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