KR20100112628A - 다층 물품 - Google Patents

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KR20100112628A
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layer
major surface
fluoropolymer
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adhesive layer
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KR1020107018639A
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2세 피터 에이 커크
루스 에이 잠커
로버트 지 플레이든
지리 조지 드롭니
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세인트-고베인 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션
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Abstract

본 발명은 제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 포함하는 물품에 관한 것이다. 제1 층은 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지고, 불소 중합체를 포함한다. 제2 층은 제1층의 제1 주요 표면을 덮으며 접착제 층을 포함한다. 제3 층은 제2 층을 덮으며 중합체 재료를 포함한다. 물품은 ASTM D751에 의해 측정될 때 200 N보다 더 큰 파열 성능 및 ASTM F739에 의해 측정될 때 약 한 시간보다 더 긴 화학 물질 침투 관통 검출 시간을 가진다. 본 발명은 또한 위에서 언급된 다층 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다.

Description

다층 물품{MULTI-LAYER ARTICLE}
본 발명은 일반적으로 다층 물품들 및 이와 같은 물품들을 제조하기 위한 방법들에 관한 것이다.
불소 중합체들과 같은, 낮은 표면 에너지의 중합체들은 양호한 화학 물질 차단(chemical barrier) 특성들을 보이며, 화학 물질들에 대한 노출에 의해 야기되는 손상에 대한 저항을 보이며, 오염에 대한 저항을 가지며, 환경 조건들에 대한 노출에 의해 야기되는 손상에 대한 저항을 보여주며, 그리고 일반적으로 박리 표면(release surface)을 형성한다. 이와 같은 낮은 표면 에너지의 중합체들이 요구되고 있지만, 중합체들은 값이 비싼 경향이 있다. 더구나, 이와 같은 중합체들은 낮은 습윤 특성들을 보이며 박리 표면을 형성하는 경향으로 인해 다른 중합체 기재들과 불충분하게 접착된다.
특정한 다층 물품 적용들에 대해, 제조업자들은 고온 처리 및 고온 시이밍(seaming)으로 바꿨다. 예를 들어, 350℉보다 더 높은 온도들이 일반적으로 사용된다. 유감스럽게도, 이 고온들은 종종 많은 바람직한 기재들의 용융 온도보다 더 높다. 따라서, 불소 중합체들은 일반적으로 높은 용융 온도의 기재들에 상업적으로 접착되었다. 이 다층 물품들은 높은 용융 온도의 기재들로 한정되기 때문에 일반적으로 값이 비싸다. 상업적으로는, 종종 비용 효율이 더 양호한, 낮은 용융 온도의 기재들에 불소 중합체를 접착하기에는 상당한 어려움이 있었다.
따라서, 개선된 다층 물품뿐만 아니라 이와 같은 다층 물품을 제조하는 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
일 실시예에서, 물품이 제공된다. 물품은 제1 층을 포함하며, 제1 층은 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지고 불소 중합체를 포함한다. 제2 층은 제1 층의 제1 주요 표면을 덮으며 접착제 층을 포함한다. 제3 층은 제2 층을 덮으며 중합체 재료를 포함한다. 물품은 ASTM D751에 의해 측정될 때 약 200 N보다 더 큰 파열 성능 및 ASTM F739에 의해 측정될 때 약 한 시간보다 더 긴 화학 물질 침투 관통 검출 시간을 가진다.
다른 예시적인 실시예에서, 물품이 제공된다. 물품은 제1 층을 포함하며, 제1 층은 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지고 불소 중합체를 포함한다. 제2 층은 제1 층의 제1 주요 표면을 덮으며 접착제 층을 포함한다. 제3 층은 제2 층을 덮으며 중합체 재료를 포함한다. 물품은 ASTM D751에 따라 측정될 때 약 3.0 kN/m보다 더 큰 인장 강도 및 ASTM F739에 의해 측정될 때 약 한 시간보다 더 긴 화학 물질 침투 관통 검출 시간을 가진다.
다른 예시적인 실시예에서, 물품이 제공된다. 물품은 제1 층을 포함하며, 제1 층은 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지고 불소 중합체를 포함한다. 제2 층은 제1 층의 제1 주요 표면을 덮으며 열가소성 접착제 층을 포함한다. 열가소성 접착제 층은 약 300℉ 이하의 용융 온도를 가진다. 제3 층은 제2 층을 덮으며 중합체 층을 포함한다.
일 실시예에서, 다층 물품을 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 제공하는 단계를 포함한다. 제1 층은 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지고 불소 중합체를 포함한다. 제2 층은 제1 층의 제1 주요 표면을 덮으며 접착제 층을 포함한다. 제3 층은 제2 층에 직접 접촉하며 열가소성 층을 포함한다. 방법은 약 350℉ 이하의 온도로 다층 물품을 가열하는 단계를 더 포함한다.
첨부한 도면들을 참조함으로써 본 발명은 더 잘 이해될 수 있으며, 그의 수많은 특징들 및 이점들은 본 기술분야에서 숙련된 사람들에게 명백해질 수 있다.
도1, 2 및 3은 예시적인 다층 물품들의 도면을 포함한다.
특정한 실시예에서, 물품은 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지는 제1 층을 포함한다. 제1 층은 불소 중합체를 포함한다. 물품은 제1 주요 표면을 덮고 있는 제2 층을 더 포함한다. 제2 층은 접착제 층이다. 게다가, 물품은 제2 층을 덮고 있는 제3 층을 포함한다. 일 실시예에서, 물품의 제3 층은 중합체 층이다.
제1 층에 사용되는 예시적인 불소 중합체는 단일 중합체, 공중합체, 삼원 중합체 또는 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 비닐 플루오라이드, 퍼플루오로프로필 비닐 에테르(perfluoropropyl vinyl ether), 퍼플루오로메틸 비닐 에테르(perfluoromethyl vinyl ether), 또는 이들의 임의의 조합과 같은 단량체로부터 형성된 중합체 혼합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 불소 중합체는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이다. 예시적인 불소 중합체 필름들은 주조되거나, 절삭되거나(skived), 또는 압출될 수 있다.
더구나, 예시적인 불소 중합체는 불화 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필 비닐 에테르의 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로메틸 비닐 에테르의 공중합체(MFA), 에틸렌과 테트라플루오로에틸렌의 공중합체(ETFE), 에틸렌과 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리 비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 및 비닐리덴플루오라이드를 포함하는 삼원 중합체(THV), 또는 이들의 임의의 혼합물이나 임의의 합금을 포함한다. 예를 들어, 불소 중합체는 FEP를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 불소 중합체는 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필 비닐 에테르의 공중합체(PFA)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 불소 중합체는 e-빔(e-beam)과 같은 방사선을 통과시켜 가교결합 가능한 중합체일 수 있다. 예시적인 가교결합이 가능한 불소 중합체는 ETFE, THV, PVDF, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. THV 수지는 Minnesota의 Minneapolis에 있는 Dyneon 3M Corporation으로부터 이용 가능하다. ECTFE 중합체는 Halar이라는 상표를 가진 Ausimont Corporation(이탈리아)으로부터 이용 가능하다. 다른 불소 중합체들은 Daikin(일본)과 DuPont(미국)으로부터 획득될 수 있다. 특히, FEP 불소 중합체는 NP-12X와 같이, Daikin으로부터 상업적으로 이용 가능하다.
일 실시예에서, 불소 중합체의 적어도 하나의 표면은 C-처리 가능한 불소 중합체를 포함할 수 있다. 예시적인 C-처리 가능한 불소 중합체들은 불화 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP), 에틸렌과 테트라플루오로에틸렌의 공중합체(ETFE), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필 비닐 에테르의 공중합체(PFA), 에틸렌과 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체(ECTFE), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로메틸 비닐 에테르의 공중합체(MFA), 폴리 비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 및 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 및 비닐리덴플루오라이드를 포함하는 삼원 중합체(THV)를 포함한다. 일 실시예에서, 불소 중합체는 불소 중합체의 제1 주요 표면 및 불소 중합체의 제2 주요 표면을 가지며 제1 및 제2 주요 표면은 동일하거나 상이한 C-처리 가능한 불소 중합체들을 포함한다. 일 실시예에서, 불소 중합체의 적어도 하나의 표면은 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필 비닐 에테르의 공중합체(PFA) 또는 불화 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 불소 중합체는 제1 표면의 위에 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필 비닐 에테르의 공중합체(PFA)를 가지며 제2 표면의 위에 불화 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP)를 가지는 PTFE 코어이다. 예시적인 PTFE는 DB1700과 같이, Saint Gobain으로부터 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 불소 중합체는 접착제 층과 불소 중합체 층 사이의 접착을 개선하기 위해 처리될 수 있다. 일 실시예에서, 처리는 표면 처리, 화학적 처리, 소듐 에칭(sodium etching), 프라이머(primer)의 사용, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 처리는 코로나 처리, UV 처리, 전자 빔 처리, 화염 처리, 스커핑(scuffing), 소듐 나프탈렌 표면 처리, 또는 이들의 어떤 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 처리는 C-처리를 포함한다. C-처리를 위해, 불소 중합체 층은 유기 가스 분위기에서 코로나 방전에 노출되며, 유기 가스 분위기는 아세톤 또는 4개의 탄소 원자 이하의 알코올을 포함한다. 일 실시예에서, 유기 가스는 아세톤이다. 일 실시예에서, 유기 가스는 질소와 같은 불활성 가스와 혼합된다. 아세톤/질소 분위기는 접착제 층에 대한 불소 중합체 층의 접착을 증가시킨다. 하나의 예시적인 실시예에서, 처리는 C-처리 가능한 불소 중합체의 C-처리를 포함한다. C-처리의 예는 여기에 참고로 포함된 미국특허 제6,726,976호에 개시된다.
다른 예시적인 실시예에서, 불소 중합체 층의 적어도 하나의 주요 표면은 콜로이드 실리카(colloidal silica)를 포함한다. 콜로이드 실리카는 일반적으로 제1 층과 제2 층 사이의 접착을 제공하기 위한 양으로 용액에 존재한다. 일 실시예에서, 콜로이드 실리카는 콜로이드 실리카의 접착 특성에 악영향을 끼치지 않는 용액에 존재한다. 예시적인 콜로이드 실리카 분산은 여기에 참고로 포함된 미국특허 번호 제6,930,063호에 설명된다.
물품은 접착제 층을 더 포함한다. 예시적인 실시예에서, 접착제 층은 열가소성 재료를 포함한다. 예를 들어, 열가소성 재료는 천연 또는 합성 근원의 가교결합 가능한 엘라스토머 중합체와 같은 열가소성 엘라스토머들(thermoplastic elastomers)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 엘라스토머 재료는 실리콘, 천연 고무, 우레탄, 올레핀 엘라스토머, 디엔 엘라스토머, 올레핀 엘라스토머와 디엔 엘라스토머의 혼합물, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 접착제 층은 폴리우레탄을 포함한다. 상업적으로 이용 가능한 열가소성 접착 재료들은 Bemis Associates로부터 이용 가능한 폴리우레탄 3206D 및 3410을 포함한다. 다른 실시예에서, 접착제 층은 약 300℉ 이하의 용융 온도를 가지는 열가소성 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 접착제 층은 약 400℉ 이하와 같은, 약 450℉ 이하와 같은, 약 350℉보다 높지 않은 용융 온도를 가지는 열가소성 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 접착제 층은 약 500℉보다 더 높은 용융 온도를 가지는 열가소성 재료를 포함한다.
다른 실시예에서, 접착제 층은 폴리 비닐리덴 플루오라이드-폴리비닐 클로라이드(PVDF-PVC)를 포함한다. 일 실시예에서, 접착제 층의 PVDF 및 PVC는 중량비가 약 60/40보다 더 큰 것 같이, 약 75/25 내지 약 90/10 또는 심지어 75/25 내지 약 85/15와 같이, 약 50/50보다 더 큰 중량 비로 존재한다.
일반적으로, 접착제 층은, 적어도 약 0.5 mil과 같이, 적어도 약 0.1 mil의 두께를 가진다. 예를 들면, 접착제 층(104)의 두께는, 약 0.1 mil 내지 약 2.0 mil과 같이, 약 0.1 mil 내지 약 4.0 mil의 범위 내에 있을 수 있다.
일 실시예에서, 제3 층은 열가소성 물질 및 열경화성 물질과 같은 중합체 재료를 포함한다. 예시적인 중합체 재료는 폴리아미드, 폴리아라미드, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드(PVC), 아크릴 중합체, 디엔 단량체 중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 불소 중합체, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 열가소성 물질 혼합물들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 추가적인 중합체 재료들은 실리콘들, 페놀계 화합물들, 에폭시들, 유리-충전 나일론, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 층은 폴리비닐클로라이드를 포함한다. 일 실시예에서, 제3 층은 폴리우레탄을 포함한다. 일 실시예에서, 제3 층은 예를 들어, 기계적 특성들, 연소 특성들, 접착 특성들 등을 포함하는, PVC 또는 폴리우레탄과 유사한 특성을 가지는 중합체 재료를 포함한다. 불소 중합체 조성, 접착제 층, 및 중합체 층은 어떤 유용한 물품을 형성하는데 사용될 수 있다. 유용한 물품을 형성하기 위해, 중합체 층은 가공될 수 있다. 중합체 기재, 특히 열가소성 기재들의 가공은 주조, 압출 또는 절삭을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 중합체 층은 저마찰 표면과 같은, 바람직한 표면 특성들을 만들어내기 위해 엠보싱되거나, 텍스쳐링되거나 또는 그렇지 않으면 표면 처리될 수 있다.
일반적으로, 제3 층은 적어도 약 0.1 밀리미터의 두께를 가진다. 예를 들어, 제3 층은, 약 0.2 밀리미터 내지 약 1.5 밀리미터와 같이, 약 0.2 밀리미터 내지 약 1.0 밀리미터와 같이, 약 0.2 밀리미터 내지 약 2.0 밀리미터의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 보강 층이 또한 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 보강 층은 접착제 층의 적어도 하나의 주요 표면 및 제3층의 적어도 하나의 주요 표면을 덮고 있다. 일 실시예에서, 보강 층은 접착제 층의 주요 표면 및 제3 층의 주요 표면에 직접 접촉한다. 다른 실시예에서, 보강 층은 제3 층을 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 보강 층은 제3 층에 대체로 매립(embedded)될 수 있다. 일 실시예에서, 보강 층은 접착제 층에 대체로 매립될 수 있다. 여기에 사용되는 "대체로 매립된"은 위에 설명된 바와 같이 보강 층의 전체 표면적의 적어도 약 50% 또는 심지어 75%와 같이 적어도 25%가 제3 층 또는 접착제 층과 직접 접촉하는 보강 층을 가리킨다. 다른 실시예에서, 보강 층은 제3 층일 수 있다. 보강 층은 다층 물품의 보강 특성을 증가시키는 어떤 재료일 수 있다. 예를 들어, 보강 층은 천연 섬유들, 합성 섬유들, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 섬유들은 니트(knit), 레이드 스크림(laid scrim), 브레이드(braid), 직포 또는 부직포의 형태일 수 있다. 예시적인 보강 섬유들은 유리, 아라미드, 폴리아미드, 폴리에스테르 등을 포함한다. 보강 층은 약 2.0 mm 이하와 같이 약 5.0 mm 미만의 두께를 가질 수 있다.
물품(100)의 예시적인 실시예는 도1에 도시된다. 물품은 제1 층(102) 및 제1 층(102)의 주요 표면(106)을 덮고 있는 제2 층(104)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 층(102)은 제2 층(104)에 직접 접촉한다. 제1 층(102)은 불소 중합체로 이루어지며 제2 층(104)은 접착제 층이다. 게다가, 제3 층(108)이 제2 층(104)을 덮고 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 제3 층(108)은 제2 층(104)에 직접 접촉한다. 제3 층(108)은 중합체 층이다.
다른 예시적인 물품은 도2에 도시되며 일반적으로 200으로 표시된다. 물품은 제1 층(202) 및 제1 층(202)의 제1 주요 표면(206)을 덮고 있는 제2 층(204)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 층(202)은 제2 층(204)에 직접 접촉한다. 제1 층(202)은 불소 중합체로 이루어지며 제2 층(204)은 접착제 층이다. 게다가, 제3 층(210)이 제1 층(202)의 제2 주요 표면(208)을 덮고 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 제3 층(210)이 제1 층(202)에 직접 접촉한다. 일 실시예에서, 제3 층(210)은 제2 접착제 층이다. 제1 접착제 층(204) 및 제2 접착제 층(210)은 동일하거나 상이한 재료일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 중합체 층(도시되지 않음)이 접착제 층(204)의 주요 표면(212)과 접촉할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 중합체 층(도시되지 않음)은 접착제 층(210)의 주요 표면(214)에 접촉할 수 있다. 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층은 동일하거나 상이한 재료일 수 있다.
다른 예시적인 물품이 도3에 도시되며 일반적으로 300으로 표시된다. 물품은 제1 층(302) 및 제1 층(302)의 주요 표면(306)을 덮고 있는 제2 층(304)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 층(302)은 제2 층(304)에 직접 접촉한다. 제1 층(302)은 불소 중합체로 이루어지며 제2 층(304)은 접착제 층이다. 도3에 도시된 바와 같이, 보강 층(308)이 접착제 층(304)의 주요 표면(310)에 직접 접촉한다. 중합체 층(312)은 보강 층(308)의 주요 표면(314)에 직접 접촉한다. 다른 실시예에서, 제2 접착제 층(도시되지 않음)은 제1 층(302)의 제2 주요 표면(316)에 접촉할 수 있다. 제1 접착제 층 및 제2 접착제 층은 동일하거나 상이한 재료일 수 있다. 다른 실시예에서, 물품은 제2 접착제 층과 접촉하는 제2 중합체 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층은 동일하거나 상이한 재질일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 보강 층(도시되지 않음)이 제2 접착제 층과 제2 중합체 층 사이에 위치할 수 있다. 제1 보강 층 및 제2 보강 층은 동일하거나 상이한 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 다수 개의 층들이 고려될 수 있다.
일 실시예에서, 물품들은 접착제 층이 불소 중합체 층에 적용되며 그 뒤에 중합체 층에 적용되는 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 접착제 층은 불소 중합체 층의 위에 직접 압출되거나, 용융되거나, 또는 라미네이팅될 수 있다. 다른 실시예에서, 물품들은 접착제 층이 중합체 층에 적용되며 그 뒤에 불소 중합체 층에 적용되는 방법을 통해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 물품은 접착제 층이 중합체 층과 불소 중합체 층 사이에 압출되는 방법을 통해 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 물품은 벨트 라미네이팅에 의해 제조될 수 있다. 일 예에서, 접착제 층을 불소 중합체 층에 적용하기 위해 접착제 층은 직접 압출될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 접착제 층은 접착제 층을 녹이기에 충분한 온도에서 가열될 수 있다. 다른 실시예에서, 접착제 층을 불소 중합체 층에 적용하기 위해 접착제 층은 라미네이팅될 수 있다. 접착제 층 및 불소 중합체 층은 중합체 층에 벨트 라미네이팅이 될 수 있다. 일 실시예에서, 불소 중합체 층은 제1 가열 벨트와 접촉할 수 있으며 중합체 층은 제2 벨트와 접촉할 수 있으며, 제2 벨트는 중합체 층의 완전한 상태를 유지하기 위해 제1 가열 벨트보다 더 낮은 온도를 가진다.
일 실시예에서, 물품은 일단계 라미네이팅 공정 또는 다단계 라미네이팅 공정에 의해 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 불소 중합체 층은 두 개의 접착제 층들 사이에 위치할 수 있으며 벨트 라미네이팅될 수 있다. 중합체 층은 하나 또는 양쪽 모두의 접착제 층들의 위에 라미네이팅될 수 있다. 물품에 하나 또는 다수의 층들을 적용하기 위해 임의의 개수의 라미네이팅 단계들이 가능할 수 있다는 것이 고려된다. 게다가, 온도가 다층 물품을 열화시키지 않는다는 조건으로 층들을 접착시키기에 충분한 임의의 온도가 고려된다.
일 실시예에서, 접착제 층은 액체 상태에서 불소 중합체 층에 적용될 수 있으며 건조되거나 경화될 수 있다. 일 실시예에서, 접착제 층은 액체 융해 상태에 있을 수 있으며 그 다음에 냉각되며 응고될 수 있다. 건조 또는 경화는 접착제 층을 불소 중합체 층에 접착하기에 충분한 온도에서 일어날 수 있다. 예를 들어, 접착제 층은 수용액에 현탁된 중합체 재료일 수 있다. 다른 실시예에서, 접착제 층은 수용액에 현탁된 콜로이드 실리카로 이루질 수 있다. 접착제 층 및 불소 중합체 층은 그 뒤에 중합체 층에 접착될 수 있다. 다른 실시예에서, 접착제 층은 액체 상태에서 중합체 층에 적용될 수 있으며 건조되거나 경화될 수 있다. 접착제 및 중합체 층은 그 뒤에 불소 중합체 층에 접착될 수 있다.
일단 물품이 형성되면, 물품은 시이밍 공정(seaming process)을 거칠 수 있다. 일 실시예에서, 두 개 이상의 물품들이 시이밍될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 두 개의 물품들의 가장자리 영역들을 겹치고 시이밍 공정을 적용하여 시임(seam)을 만들어낸다. 중합체 재료들 사이에 시임을 제공하는 임의의 시이밍 공정이 고려된다. 일반적인 시이밍 공정은 열처리를 포함한다. 일 실시예에서, 가열 시이밍 공정은 다층 물품이 열화되지 않을 정도의 온도에서 일어난다. 일 실시예에서, 가열 시이밍 공정은 일반적으로 약 300℉ 이하의 온도에서 일어난다. 일 실시예에서, 시이밍 공정은 약 250℉ 이하의 온도에서 일어난다. 일 실시예에서, 열처리는 약 250℉에서부터 약 350℉까지의 온도에 있다. 일 실시예에서, 열처리는 약 350℉ 이하의 온도에 있다. 일 실시예에서, 열처리는 약 180℉ 초과의 온도에 있다. 일 실시예에서, 열처리는 약 180℉ 내지 약 380℉의 온도에 있는 것과 같이, 약 380℉ 이하의 온도에 있다. 추가적인 예시적인 시이밍 형성 방법들은 뜨거운 공기 시이밍을 사용하는 버트 시이밍(butt seaming) 또는 랩 시이밍(lap seaming), 고주파 시이밍, 열판 시이밍(hot platen seaming), 또는 접착 테이프 시이밍 공정들을 포함한다.
위에 개시된 물품의 일단 형성된, 특정한 실시예는 유리하게도 개선된 화학 물질 차단 특성들 및 연소 저항과 같은 원하는 특성들을 보여준다. 일 실시예에서, 물품은 ASTM F739에 따라 측정될 때 약 30분보다 더 긴 화학 물질 침투 관통 시간을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 물품은 ASTM F739에 따라 측정될 때 약 한 시간보다 더 긴 화학 물질 침투 관통 시간을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 물품은 ASTM F739에 따라 측정될 때 NFPA 1991에 의해 설정된 화학 물질 침투 표준들을 만족시킨다. 예를 들어, 물품은 아세톤, 아세토니트릴, 암모니아 가스, 1,3-부타디엔, 카본 디설파이드, 염소 가스, 디클로로메탄, 디에틸아민, 디메틸 포름아미드, 에틸 아세테이트, 에틸렌 옥사이드, 헥센, 염화수소 가스, 메탄올, 염화 메틸 가스, 니트로벤젠, 수산화 나트륨, 황산, 테트라클로로에틸렌, 테트라하이드로푸란, 및 톨루엔과 같은 화학 물질들에 대하여 ASTM F739에 따라 측정된, NFPA 1991의 섹션 7.2.1에서 설정된 화학 물질 침투 표준들을 만족시킨다. 일 실시예에서, 침투 시험 장치에 대한 최소 검출 가능 침투율은 각각의 시험된 화학 물질에 대해 측정될 것이다. 최소 검출 가능 침투율은 모든 침투 저항 시험들에 대해 0.10㎍/cm2/분 이하 수 있다. 폐루프 시스템들을 사용할 때, 시험실은 1 시간의 누적된 침투를 상정할 것이다.
일 실시예에서, 물품은 ASTM F1358에 따라 시험될 때 약 2.0초 초과와 같이, 약 2.5초 초과와 같이, 약 1.5초보다 더 긴 연소 저항을 가진다. 일 실시예에서, 물품은 ASTM F1358에 따라 시험될 때 약 3.0초보다 더 긴 연소 저항을 가진다. 다른 실시예에서, 물품은 NFPA 1991에 의해 설정된 연소 저항 표준들을 만족시킨다. 예를 들어, 물품은 적합한 재료들은 최초 3초의 노출 기간 중에 점화되지 않으며, 100 mm(4 인치)보다 더 긴 거리를 연소시키지 않으며, 10초보다 더 긴 시간 동안 연소를 지속하지 않으며, 그 뒤의 12초의 노출 기간 중에 흐르거나 떨어지는 것에 의해 알 수 있듯이 녹지 않을 것이라는 ASTM F1358에 따라 측정된, NFPA 1991의 섹션 7.2.2에서 설정된 연소 저항 표준들을 만족시킨다.
예시적인 실시예에서, 물품은 바람직한 파열 강도 및 인열 저항(tear resistance)을 보여줄 수 있다. 예를 들어, 물품은 ASTM D751에 따라 시험될 때 적어도 약 200N의 파열 강도를 가질 수 있다. 특히, 파열 강도는 약 500N을 초과하거나, 심지어 약 600N을 초과하는 것과 같이, 약 300N보다 더 클 수 있다. 일 실시예에서, 물품은 ASTM D2582에 따라 시험될 때, 약 50N보다 더 큰 인열 저항을 가질 수 있다. 특히, 인열 저항은 심지어 약 100N 초과와 같이, 약 60N보다 더 클 수 있다.
일 실시예에서, 물품은 바람직한 인장 강도를 보여줄 수 있다. 예를 들어, 물품은 ASTM D751에 따라 시험될 때, 적어도 약 3.0 kN/m와 같이, 적어도 약 1.5 kN/m의 인장 강도를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 물품은 ASTM F739에 의해 측정될 때 약 한 시간보다 더 긴 화학 물질 침투 저항 및, ASTM D751에 의해 측정될 때 적어도 약 200N의 파열 강도를 가진다. 예시적인 실시예에서, 물품은 ASTM F739에 따라 측정될 때 약 한 시간보다 더 긴 화학 물질 침투 저항 및 ASTM D751에 따라 측정될 때 적어도 약 3.0 kN/m의 인장 강도를 가진다.
위에서 설명된 층들로 만들어진 물품들은 수많은 적용들을 가질 수 있다. 적용들은, 예를 들어, 위에 언급된 파열 강도, 인장 강도, 인열 저항, 화학 물질 침투, 및/또는 연소 저항과 같은 특성들이 요구될 때의 사용들을 포함한다. 예를 들어, 물품은 화학적 및/또는 생물학적 저항 재료가 요구될 때 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 예시적인 물품들은 차폐물들, 라이너들, 보호 기어, 의류, 및 유체 격납 시스템들을 포함한다.
실시예 1
하나의 예시적인 물품이 제조된다. 불소 중합체 층은 Saint Gobain으로부터 획득되는 1.4(공칭) mil(0.0014" )필름인 제품 DB1700으로 이루어진다. 불소 중합체 층은 C-처리된다. 접착제 층은 2 mil 두께를 가지는 폴리우레탄 용융 접착 필름이다(Bemis 3206). 중합체 층은 투명하고 광택이 있는 외관을 가진 시판되는 PVC로 이루어진다.
이 조합은 약 50 psi에서 60초 동안 프레스에서 결합된다. 불소 중합체 필름 항복 강도를 초과하는, 불소 중합체와 접착제 사이의 지속되는 결합 강도를 획득하기 위해, 접착제 층은 FEP에 대하여 약 300℉의 온도 및 PFA 측에 대하여 약 350℉까지 가열될 수 있다. (불소 중합체 필름 항복 강도는 박리 중에 불소 중합체가 비가역적으로 크게 신장되거나 찢어지게 되는 약 2.0 lb/인치이다.) PVC에 대한 양호한 결합이 250℉로부터 관찰된다. PVC가 이 조건들 하에서 보기에 녹지 않기 때문에 라미네이팅은 일 단계에서 일어난다.
실시예 2
물품은 다음과 같은 변화들과 함께 실시예 1의 조건들을 사용하여 제조된다. "ST-3477 폴리우레탄"은 중합체 층이며(Stevens Urethane으로부터 획득된), Bemis 3206 접착제는 위에서와 같이 DB1700에 먼저 결합되며, 그 다음에 폴리우레탄 중합체 층이 별도의 단계에서 보다 낮은 온도와 압력(25 psi)에서 접착제에 라미네이팅된다. 300℉의 온도로 가열 및 폴리우레탄의 얼마간의 용융은 양호한 결합을 초래한다.
실시예 3
다음과 같은 재료들의 견본들은 완전한 기계적인 시험을 위해 만들어진다. 불소 중합체 층은 (FEP 측에 사용되는) 1.4 mil의 C-처리된 DB1700으로 이루어진다. 접착제 층은 2.0 mil 두께의 폴리우레탄 Bemis 3206으로 이루어진다. 첫번째 물품에 대하여, 기재 층은 Plastic Film Corporation에서 생산된, 광택이 없는 외관(matte finish)을 가진 중량 12, 경도 "3H"의 폴리비닐클로라이드(PVC)로 이루어진다. 두번째 물품에 대하여, 중합체 층은 Plastic Film Corporation에서 생산된, 광택이 없는 외관을 가진 중량 12, 경도 "2S"의 폴리비닐클로라이드(PVC)로 이루어진다. 두 개의 물품들은 Merrimack에 있는 OneGlove manufacturing에 사용되는 벨트 라미네이터(belt laminator)의 위에서 만들어진다. 조건들은 350℉의 온도; 3 ft/분의 속도(세 개의 1' 길이의 열 판들에 걸쳐서); "공정에 대한 표준"의 압력(nip pressure)이다.
두 개의 물품들은 파열, 인열 전파, 냉각 휨 모멘트(cold bending moment)와 같은, NFPA 1991에 의해 요구되는 몇몇의 중요한 기계적인 특성들에 대하여 시험이 행해지고 쉽게 합격되었다. 결과들은 표 1에 보여질 수 있다.
　 파열 강도(N) ASTM D751-링 클램프 방법 인열 저항(N) ASTM D2582 냉각 휨 모멘트 (ft-lb) -25℃에서 ASTM D747
NPFA 1991 규격 최소 200 N 최소 49 N 최대 0.5
2S 라미네이트 532 측정 안됨 측정 안됨
3H 라미네이트 677 111 0.045
불소 중합체들의 특성들 및 제3 층을 위한 중합체 재료들의 선택이 물품들이 NPFA 1991에서 설정된 연소 요건에 합격하는 것을 가능하게 한다. 더구나, 불소 중합체들의 특성들은 물품들이 NFPA 1991에서 설정된 화학 물질 침투 요건에 합격하는 것을 가능하게 한다.
실시예 4
두 개의 예시적인 물품들이 제조된다. 불소 중합체 층은 접착제 층으로서 80/20 중량비의 PVDF/PVC를 가지는 PVDF로 이루어진다. 중합체 층은 폴리에스테르로 코팅된 PVC 직물의 뒤이은 층을 가지는 PVC로 이루어진다(Seaman 8028). 접착제 층에서 그리고 중합체 층으로서 사용되는 PVC는 첫번째 물품에 대하여 Geon® 552이며 두번째 물품에 대하여 Geon® 576이다. PVDF의 필름은 2 mil 두께의 Melinex S 캐리어(2x4 인치 크기) 상에서 주조된다. PVDF가 혼합된 라텍스의 두 개의 코트들(coats)이 적용되고, 250℉에서 2분 건조되며 400℉에서 30초 용융된다. PVDF/PVC 접합 층이 PVDF 층에 적용되고, 건조되며, 위와 같이 용융된다. PVC 층이 자유 침지(free dip)에 의해 적용되며 250℉에서 2분 동안 건조된다. 이 층은 건조 단계 중에 용융된다. 이 필름은 풋 프레스(foot press)에서 300℉에서(1 분, 40 psig) PVC가 코팅된 직물에 결합된다. 첫번째 다층 물품이 양호한 결합을 초래한다. 두번째 다층 물품은 PVC가 코팅된 직물에 대한 우수한 결합을 가지지만, PVC 중합체 층이 균열이 된다.
실시예 5
상이한 PVDF/PVC의 비율과 희석된 중합체 층을 가진 다수의 물품들이 준비된다. 불소 중합체 층은 PVDF로 이루어지며, 접착제 층은 PVDF/PVC로 이루어지며, 중합체 층은 Geon® 576에서 생산된 PVC로 이루어진다. PVDF/PVC 비는 80/20, 85/15, 및 90/10이다. PVDF의 필름은 두 개의 층들을 자유 침지하고, 250℉에서 2분 건조하며 390°내지 400℉에서 30초 용융함으로써 2 mil 두께의 Melinex S 캐리어(2x4 인치 크기) 상에서 주조된다. PVDF/PVC 접합 층이 PVDF 층에 적용되고, 건조되며, 위와 같이 용융된다. PVC 층은 자유 침지에 의해 적용되며 250℉에서 2분 동안 건조된다. 이 층은 건조 단계 중에 용융된다. 이 필름은 풋 프레스에서 350℉에서(1 분, 40 psig) PVC가 코팅된 직물에 결합되며 두 개의 5 mil 두께의 Kapton HN 필름들 사이에 배치된다. 모든 경우에, 필름의 결합력은 그의 인장 강도를 초과한다.
실시예 6
PVDF의 불소 중합체 층, 80/20 중량비의 PVDF/PVC 접착제 층, 및 PVC 중합체 층으로부터 만들어진 다층 물품이 파일럿 타워(pilot tower)에서 생산된다. 사용된 캐리어는 10 인치 폭의 5 mil Kapton HN이다. 운전 조건들은 250℉의 건조 영역 설정 포인트; 400℉의 용융 영역 설정 포인트; 및 7 fpm의 웹 속도이며; 바들(bars)은(홈이 형성된) 사이즈 28이다. 그 다음에 물품이 폴리에스테르로 코팅된 PVC에 결합된다(Seaman 8028). 이 경우에, 코팅된 PVC 직물에 대한 필름의 결합력은 필름의 강도를 초과한다.
실시예 7
불소 중합체 상의 표면 처리를 사용하는 다층 물품은 Saint Gobain으로부터 획득된 제품 DF1100으로부터 획득된다. 물품은 폴리우레탄(Bemis 6329) 및 액체 실리콘 고무와 같은 재료들에 대한 양호한 접착을 보여준다.
위에서 개시된 내용은 설명을 위한 것이며, 한정적이지 않은 것으로 간주되는 것이며, 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 모든 이와 같은 변경들, 향상들, 및 다른 실시예들을 커버하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 법에 의하여 허용되는 최대한까지 다음의 청구항들 및 이들의 균등물들의 가장 넓은 허용 가능한 해석에 의해서 결정되며, 앞의 상세한 설명에 의해 한정되거나 제한되지 않을 것이다.

Claims (15)

  1. 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지고, 불소 중합체를 포함하는 제1 층;
    상기 제1 층의 상기 제1 주요 표면을 덮으며, 접착제 층을 포함하는 제2 층; 및
    상기 제2 층을 덮으며, 중합체 재료를 포함하는 제3 층을 포함하며;
    ASTM D751에 의해 측정될 때 약 200 N보다 더 큰 파열 성능 및 ASTM F739에 의해 측정될 때 약 한 시간보다 더 긴 화학 물질 침투 관통 검출 시간을 가지는 것을 특징으로 하는 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 층의 상기 중합체 재료는 열경화성 재료 또는 열가소성 재료인 것을 특징으로 하는 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착제 층은 약 300℉ 이하의 용융 온도를 가지는 열가소성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착제 층은 약 500℉ 초과의 용융 온도를 가지는 열가소성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제 층은 폴리우레탄 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드-폴리비닐 클로라이드(PVDF-PVC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 중합체는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 불화 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필 비닐 에테르의 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로메틸 비닐 에테르의 공중합체(MFA), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 및 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴 플루오라이드 삼원 중합체(THV)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물품.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 중합체 층의 적어도 하나의 표면은 C-처리 가능한 불소 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  8. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소 중합체 층의 적어도 하나의 표면은 콜로이드 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 재료는 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제 층의 적어도 하나의 주요 표면 및 상기 중합체 층의 적어도 하나의 주요 표면과 직접 접촉하는 보강 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    다층 물품은 약 300℉ 이하의 온도에서 가열 공정에 의해 시이밍되며(seamed), 상기 다층 물품은 열화되지 않는 것을 특징으로 하는 물품.
  12. 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지고, 불소 중합체를 포함하는 제1 층;
    상기 제1 층의 상기 제1 주요 표면을 덮으며, 약 300℉ 이하의 용융 온도를 가지는 열가소성 접착제 층을 포함하는 제2 층; 및
    상기 제2 층을 덮으며, 중합체 재료를 포함하는 제3 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  13. 제1 주요 표면 및 제2 주요 표면을 가지고, 불소 중합체를 포함하는 제1 층을 제공하는 단계;
    상기 제1 층의 상기 제1 주요 표면을 덮으며, 접착제 층을 포함하는 제2 층을 제공하는 단계;
    상기 제2 층을 덮으며, 중합체 층을 포함하는 제3 층을 제공하는 단계; 및
    약 350℉ 이하의 온도까지 상기 다층 물품을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 물품을 형성하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 층을 제공하는 단계의 이전에 상기 제1 층의 상기 제1 주요 표면을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 물품을 형성하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    약 300℉ 하의 온도에서 열처리를 통해 상기 물품을 시이밍하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 물품을 형성하는 방법.
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