KR101992554B1 - 다공성 필름 어셈블리의 형성 방법 - Google Patents

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더블유.엘.고어 앤드 어소시에이츠 게엠베하
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Abstract

본 발명은 a) 연신된 기재(a) 상의 필름의 가역적 접착이 발생하도록 탄성 기재(a) 상의 다공성 필름(d)을 연신된 상태로 적용하며, b) 표면에 적용된 필름을 갖는 기재(a)를 이완시켜 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름(c)을 얻고, c) 지지체 소재(e)가 부착되어 있지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름이 해제 가능하도록 지지체 소재(e)를 구조화된 또는 압밀된 필름(c)의 일부에 적용하는 것을 포함하는, 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름(c)을 포함하는 어셈블리의 형성 방법에 관한 것이다.

Description

다공성 필름 어셈블리의 형성 방법
본 발명은 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름을 포함하는 어셈블리의 형성 방법, 상기 어셈블리를 포함하는 물품, 예컨대 통풍구에 관한 것이다.
다공성 소재는 다수의 특정한 및 독특한 성질을 갖는 것으로 일반적으로 공지되어 있다. 예를 들면, 필름 또는 필름 어셈블리의 형태인 다공성 소재는 물이 아닌 기체에 대하여 투과성일 수 있다. 따라서, 다공성 소재는 멤브레인, 배터리 분리막으로서 및 연료 전지에서뿐 아니라, 수처리, 예컨대 정수 및 폐수 처리를 위한 및 흡착 공정을 위한 용도를 포함한 각종 분야에서 사용된다. 게다가, 다공성 필름 또는 필름 어셈블리는 통풍 및 여과에서의 그의 적용을 발견하였다.
특히 통풍 및 여과 적용예의 경우, 다공성 필름 또는 필름 어셈블리의 특정한 성질이 요구된다. 예를 들면, 그의 성능을 증가시키기 위하여 다공성 필름 또는 필름 어셈블리를 통한 큰 공기 및/또는 수분 흐름이 추구된다.
공기 및 수분 흐름을 증가시키는 것 이외에, 일부 적용예는 다공성 필름의 기타 특정한 성질, 예컨대 필름의 두꺼움 또는 얇음, 필름 내에서 더 작거나 또는 더 큰 공극 크기, 필름의 더 높거나 또는 더 낮은 밀도 및 그의 조합을 요구한다. 필름의 내부 다공성 구조, 즉 필름내 구조 또는, 그러한 필름의 구조를 변경시키는 능력은 상기 성질을 미세-조정하게 한다.
예를 들면, US 5,026,513에는 신속하게 회복 가능한 PTFE를 생성하는 방법이 개시되어 있다. 다공성 PTFE 소재의 미세구조는 굴곡형 또는 파상형 외관을 갖는 피브릴, 실질적으로 전부의 피브릴에 의하여 상호연결된 마디로 이루어진다. PTFE는 연신에 의하여 팽창시킨 후, 피브릴의 방향으로 수동으로 압착시키고, 그후 압착된 상태로 구속하고, 가열한다.
US 2013/0183515에서, 사행형 피브릴을 갖는 팽창된 플루오로중합체 멤브레인을 포함하는 물품이 제공된다. 여기서 물품은 플루오로중합체 테이프를 적어도 하나의 방향으로 팽창시켜 팽창된 플루오로중합체 멤브레인을 생성하여 형성된다. 그 후, 팽창된 멤브레인은 열을 가하여 열적 수축되거나 또는 용매를 첨가하여 수축된다.
가열 챔버내에서 가열에 의한 이축 팽창된 PTFE 멤브레인의 수축은 US 2014/0172066에 개시되어 있다.
공지의 방법은 다공성 필름의 성질을 특정한 정도로 변형시키도록 하면서, 특히 통풍구 또는 밸브에서의 적용예를 위한 변형된 다공성 필름 어셈블리를 생성하도록 하는 방법을 제공할 필요가 여전히 존재한다.
게다가, 다공성 필름의 내부 구조의 제어된 (재)구조화를 위한 단순하며 신뢰성 있는 공정에 대한 수요가 여전히 존재한다.
그래서, 본 발명의 목적은 다공성 필름의 외부 형상 또는 내부 구조를 조정 또는 미세-조정하도록 다공성 필름을 포함하는 어셈블리의 형성 방법을 제공하고자 한다.
게다가, 그러한 방법은 실시하기에 신뢰성이 있으며, 단순하며, 비용면에서 효율적이어야 한다.
또한, 상기 방법에 의하여 생성된 어셈블리는 개선된 성질을 갖는 물품, 예컨대 개선된 성질, 예컨대 증가된 기류를 갖는 통풍구 또는 밸브의 제조를 가능케 하여야 한다.
놀랍게도, 그러한 목적은 다공성 필름을 연신된 탄성 기재 상에 적용하고, 연신된 기재를 이완시켜 구조화된 또는 압밀된 필름을 형성하도록 하며, 구조화된 또는 압밀된 필름이 부분적으로 해제 가능하도록 지지체 소재를 구조화된 또는 압밀된 필름에 적용하는 것을 포함하는 방법에 의하여 달성될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
추가로, 놀랍게도, 상기 방법에 의하여 얻을 수 있는 어셈블리를 사용하면 공간을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 예를 들면 상당히 증가된 기류를 갖는 통풍구를 제공할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
그러므로, 본 발명은
a) 연신된 기재 상에서 필름의 가역적 접착이 발생하도록 다공성 필름을 탄성 기재 상에서 연신된 상태로 적용하며,
b) 표면에 적용된 필름을 갖는 기재를 이완시켜 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름을 얻고,
c) 지지체 소재가 부착되어 있지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름이 해제 가능하도록 지지체 소재를 구조화된 또는 압밀된 필름의 일부에 적용하는 것을 포함하는, 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름을 포함하는 어셈블리의 형성 방법을 제공한다.
용어 "압밀된 다공성 필름"은 본원에서 사용된 바와 같이 밀도가 증가된 다공성 필름을 나타내며, "압밀"은 본원에서 사용된 바와 같이 다공성 필름의 밀도를 증가시키는 것을 의미한다.
압밀 중에, 즉 압밀된 다공성 필름의 제조 중에, 다공성 필름의 내부 구조의 변형이 발생하며, 다시 그의 내부 공극 부피를 감소시키며, 그리하여 그의 밀도를 증가시키게 된다.
초기, 비-압밀된 필름에 관하여 얻은 압밀된 필름의 밀도는 바람직하게는 적어도 10%, 더욱 바람직하게는 적어도 50%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 100%, 가장 바람직하게는 적어도 150% 증가된다. 일반적으로, 초기, 비-압밀된 필름에 대하여 압밀된 필름의 밀도는 5,000% 이하로 증가된다.
압밀은 또한 예를 들면 초기 비-압밀된 필름 및 압밀 후의 필름의 단면적을 측정하여 결정될 수 있다. 초기, 비-압밀된 필름에 비하여, 얻은 압밀된 필름은 적어도 하나의 방향으로 감소된 단면적을 갖는다.
압밀이 수행되는 축을 포함하는 압밀된 필름의 임의의 단면적은 면적에서 감소된다. 예를 들면, 다공성 필름이 xy-평면에서 (축 x, y 및 z를 갖는 직교 좌표계에서) 탄성 기재에 적용되며, x축을 따라 압밀될 경우 (즉, 탄성 기재가 x-방향으로 이완됨), x축을 포함하는 압밀된 필름의 임의의 단면적은 면적, 예컨대 xz-평면에서 압밀된 필름의 단면적에서 감소된다.
초기, 비-압밀된 필름에 대한 상기 얻은 압밀된 필름의 적어도 한 방향에서의 단면적의 감소는 바람직하게는 적어도 10%, 더욱 바람직하게는 적어도 25%, 더 더욱 바람직하게는 적어도 50%, 가장 바람직하게는 적어도 60%이다. 일반적으로, 단면적에서의 감소는 95% 이하이다.
언급한 바와 같이, 압밀시 다공성 필름의 내부 구조가 변형된다. 예를 들면, ePTFE와 같은 다공성 필름의 내부 미세구조는 피브릴에 의하여 상호연결된 마디를 포함한다. 압밀은 마디를 연결하는 피브릴에서의 미세 주름의 형성, 압밀후 피브릴이 통상적으로 굴곡형 및/또는 파상형 외관을 갖도록 버클형 피브릴의 형성을 야기한다. 그 결과, 압밀된 필름에서의 마디 사이의 거리는 더 작게 되며, 그리하여 공극 부피가 감소되며, 밀도가 증가된다.
본원에 기재된 바와 같은 압밀 공정은 균질하게 압밀된 다공성 필름을 초래하며, 즉, 압밀된 필름은 압밀 방향을 따라 전체 필름 상에서 밀도의 균질한 증가를 나타낸다. 바람직하게는, 압밀된 필름의 밀도의 변동은 25% 미만, 더욱 바람직하게는 10% 미만, 가장 바람직하게는 5% 미만이다.
압밀된 다공성 필름의 내부 구조는 상기 기재된 바와 같이 변형되는 반면, 압밀된 다공성 필름의 외부 형태는 일반적으로 평편한 상태를 유지하며, 즉 압밀된 필름은 일반적으로 기하 면외 구조, 예컨대 그와 같은 필름의 주름 또는 접힘을 나타내지는 않는다. 그러므로, 압밀된 필름은 일반적으로 0.0/㎜ 미만 또는 0.2/㎜ 이하로 정의된 바와 같은 구조 밀도를 갖는다.
"구조화된 다공성 필름"에 의하면 다공성 필름은 임의의 유형의 기하 면외 구조, 예컨대 주름, 접힘 등을 나타낸다는 것을 의미한다. 구조화된 다공성 필름은 일반적으로 적어도 1/㎜의 구조 밀도를 갖는다.
따라서, 본원에서 사용된 바와 같은 구조화는 임의의 유형의 기하 면외 구조, 예컨대 주름, 접힘 등을 다공성 필름에 부여하는 것을 의미한다. 이는 얻은 구조화된 필름이 예를 들면 평면 필름의 총 두께의 변경에 의하여 패턴 형성된 표면을 나타내지는 않지만, 필름의 외부 형상은 변경되며, 즉 "완전한" 필름은 접힘 또는 주름을 형성하여 면외 구조를 나타낸다는 것을 의미한다. 필름 두께는 일반적으로 미구조화된 필름에서와 본질적으로 동일하게 유지된다.
압밀된 다공성 필름은 수개의 측면에서 구조화된 다공성 필름과는 구별된다:
구조화는 필름의 외부 형상을 변경시켜 면외 구조를 초래한다. 이와 대조적으로, 압밀은 필름의 내부 구조를 변경시키며, 예를 들면 다공성 ePTFE 필름의 마디에 연결된 피브릴을 굴곡시켜 밀도 증가를 초래하는 현상을 야기한다.
초기 비-구조화된 필름에 대한 구조화된 필름의 밀도는 일반적으로 증가되지 않으며, 즉 구조화된 필름의 밀도는 초기 미구조화된 필름에서와 같이 본질적으로 동일하다. 이와 대조적으로, 압밀은 필름 밀도의 상당한 증가를 초래한다.
본 발명의 방법은 단순한 방식으로 구조화된 또는 압밀된 필름을 포함하는 어셈블리를 형성하도록 한다. 그러한 방법은 다공성 필름이 "그 상태대로", 즉 임의의 물리적 또는 화학적 변형의 필요 없이 연신된 탄성 기재에 적용될 수 있기 때문에 단순하다.
놀랍게도, 연신된 기재/필름 복합체의 이완시, 복합체 또는 심지어 필름은 예를 들면 필름 및 기재의 완전한 층간해제 또는 필름의 파열에 의하여 단순하게 파괴되지는 않지만, 구조화 또는 압밀이 제어된 방식으로 발생하도록 필름은 무상해 상태로 잔존한다.
다공성 필름의 구조화의 경우, 필름은 탄성 기재에 반복되는 방식으로 적어도 부분적으로 접착된 상태로 유지된다. 그 결과, 필름이 기재의 이완 중에 탄성 기재로부터 적어도 부분적으로 층간해제된다.
다공성 필름의 압밀의 경우, 필름은 탄성 기재의 이완시 탄성 기재에 상당한 정도로, 일반적으로 완전하게 접착된 상태를 유지하며, 즉 층간해제는 발생한다하더라도 작은 정도로만 발생한다.
탄성 기재에 적용하고자 하는 다공성 필름의 성질 및 미세구조에 의존하여, 압밀된 또는 구조화된 필름을 얻기 위하여 탄성 기재 상에 특정한 방향으로 다공성 필름을 적용하여야만 할 수 있다.
예를 들면, 다공성 ePTFE의 내부 구조는 통상적으로 뻣뻣한 마디 및 가요성 피브릴을 포함하며, 예를 들면 필름의 횡방향으로 뻣뻣한 마디 및 필름의 종방향으로 가요성 피브릴을 포함한다. 뻣뻣한 마디는 횡방향으로의 이완시 탄성 기재로부터 필름의 층간해제를 촉진하며, 그리하여 구조화된 필름을 생성한다. 다른 한편으로, 필름/기재 복합체를 종방향으로 이완시, 피브릴은 층간해제가 발생하지 않도록 비교적 쉽게 굴곡되며, 그리하여 압밀된 필름을 생성한다.
특정 이론에 의하여 한정하고자 하는 것은 아니나, 필름의 이와 같은 이방성 양태는 필름의 이방성 강직도로 인한 것이며, 즉 필름은 필름의 평면에서 2개의 수직 방향으로 상이한 강직도를 갖는 것으로 여겨진다.
바람직하게는, 압밀된 필름을 얻기 위하여, 다공성 필름은 필름의 최저 강직도의 방향이 기재의 연신 방향에 해당하도록 탄성 기재에 적용된다. 이는 단축 압밀이 잘-제어된 방식으로 발생하는 것을 보장한다.
임의의 경우에서, 필름의 구조화 또는 압밀을 얻도록 다공성 필름이 탄성 기재에 어느 배향으로 적용되어야만 하는지를 단순한 테스트에 의하여 밝히는 것은 매우 용이하다.
그 단순성으로 인하여, 본 발명의 방법은 비용면에서 효율적인 방식으로 연속적으로 또는 배취식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 방법에서, 다공성 필름은 기재로의 필름의 "가역적 접착"이 발생되도록 탄성 기재에 적용되어야만 한다. 이는 기재가 그의 연신된 상태로 있을 경우 필름은 기재에 접착되며, 기재의 이완된 상태에서 얻은 구조화된 또는 압밀된 필름은 구조화된 또는 압밀된 필름을 파괴하지 않으면서 기재로부터 제거될 수 있다는 것을 의미한다.
용어 "필름"은 본원에서 사용된 바와 같이 일반적으로 임의의 유형의 "얇은" 소재, 즉 나머지 차원에서의 크기에 비하여 적어도 10 배 또는 적어도 100 배 이상 큰 2차원에서의 연장을 갖는 소재를 나타낸다. 그러한 얇은 소재는 때때로 "2D 구조"로서 나타낸다. 바람직하게는, 필름은 멤브레인이다.
용어 "다공성"은 본원에서 사용된 바와 같이 한 표면으로부터 다른 표면으로 상호연결된 연속 공기 경로를 형성하는 내부 구조를 통한 공극을 갖는 소재를 지칭한다.
용어 "다공성 필름"은 본원에서 사용된 바와 같이 다공성 소재를 포함하거나 또는 그로써 이루어진 필름을 나타낸다. 예를 들면, 다공성 소재는 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 (ePTFE) 및/또는 임의의 기타 페이스트 가공된 팽창된 플루오로중합체 및 그의 조합일 수 있다.
다공성 소재를 포함하는 다공성 필름은 중합체 렌더드(rendered) 피브릴, 분말 코팅, 부직 코팅, 부분 코팅, 예컨대 라인, 도트, 패턴 (이에 한정되지 않음)을 비롯한 상기 다공성 소재의 층 상에 적층된 층 또는 코팅을 더 포함한다.
다공성 필름은 다층 구조를 가질 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 층은 다공성 소재를 포함하거나 또는 그로써 이루어진다. 그리하여 다공성 필름은 1, 2, 3개 또는 그보다 많은 층을 포함하거나 또는 그로써 이루어질 수 있다.
예를 들면, 다공성 필름은 모노리식 필름으로 코팅된 ePTFE의 층을 포함하거나 또는 그로써 이루어질 수 있으며, 그의 대향면에는 ePTFE의 제2의 층을 더 포함할 수 있다.
다공성 필름은 직조 또는 부직을 포함하거나 또는 그로써 이루어질 수 있다. 예를 들면, 다공성 필름은 전기방사 부직 소재를 포함하거나 또는 그로써 이루어질 수 있다.
"다공성"은 공극이 비어 있는 다공성 소재를 지칭하지만, 또한 부분 또는 완전 흡수(imbibed) 다공성 소재, 즉 다공성 소재가 소재 성질을 지배할 수 있는 다공성 매트릭스에 잔존하는 한, 공극이 물질로 부분적으로 또는 완전하게 충전되는 다공성 구조를 갖는 소재를 지칭한다. 예를 들면, 그러한 흡수된 다공성 소재는 공극이 가요성 소재, 예컨대 액체 또는 미경화된, 가요성 물질로 부분적으로 또는 완전하게 충전되는 다공성 소재일 수 있다.
그러한 흡수된 다공성 필름의 강직도는 예를 들면 온도에 의하여 조정될 수 있다. 충전 소재가 가요성, 예컨대 미경화된, 액체 유사 또는 용융된 소재인 경우, 다공성 필름의 매트릭스는 소재를 적소에 유지하며, 여전히 필름 성질을 지배한다.
필름은 그의 화학적 조성에 관하여 균질하거나 또는 불균질할 수 있다. 필름은 공극을 함유할 수 있으며, 즉 필름의 구획은 측면 커트에서 어떠한 물질도 나타내지 않거나 또는 바람직하게는 공극을 함유하지 않을 수 있으며, 즉 폐쇄된다.
본 발명의 방법에서 얻은 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름은 탄성 기재로부터 비파괴적 방식으로 제거 가능하다.
한 실시양태에서, 본 발명의 방법은 실온에서, 즉 18 내지 27℃, 특히 20 내지 25℃의 온도에서 실시된다. 그러나, 다공성 필름이 본 발명의 방법에 대하여 너무 높은 강직도를 갖는 것으로 밝혀질 경우, 특히 단계 b)는 또한 필름의 강직도가 그의 실온 강직도에 비하여 낮은 고온에서 수행될 수 있다.
본 발명의 방법에서, 탄성 기재는 단축 또는 이축 연신될 수 있다.
탄성 기재 상에 적용되는 다공성 필름은 바람직하게는 중합체를 포함하거나 또는 그로써 이루어지며, 더욱 바람직하게는 플루오로중합체, 즉 불소 원자를 함유하는 중합체, 폴리비닐알콜, 폴리우레탄 및/또는 폴리올레핀을 포함하거나 또는 그로써 이루어진다.
특히 폴리비닐알콜 및 폴리우레탄은 또한 상기 소재를 포함하거나 또는 그로써 이루어지는 직조 또는 부직 섬유의 다공성 필름의 형태로 존재할 수 있다.
한 실시양태에서, 다공성 필름은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 변형된 PTFE, 플루오로열가소성 수지, 플루오로엘라스토머 또는 그의 임의의 조합을 포함하거나 또는 그로써 이루어진다.
용어 "변형된 PTFE"는 본원에서 사용된 바와 같이 추가로 과불소화, 불소화 또는 비-불소화 공단량체 단위가 존재하는 한 유형의 테트라플루오로에틸렌 공중합체를 의미하고자 한다.
한 실시양태에서, 다공성 필름은 팽창된 PTFE (ePTFE)를 포함하거나 또는 그로써 이루어진다. PTFE는 플루오로중합체 필름이 다공성이 되게 하기 위하여 하나 이상의 방향으로 팽창될 (즉, 인발될) 수 있다. ePTFE의 제조 방법은 관련 기술분야에서, 예를 들면 US 3,953,566 또는 US 5,814,405로부터 널리 공지되어 있다.
바람직하게는, 다공성 필름은 적어도 0.5 ㎛, 더욱 바람직하게는 적어도 1 ㎛, 더 더욱 바람직하게는 적어도 1.5 ㎛, 가장 바람직하게는 적어도 2 ㎛의 두께를 갖는다.
다공성 필름은 바람직하게는 250 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 200 ㎛ 이하, 더 더욱 바람직하게는 175 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 50 ㎛ 이하의 두께를 갖는다.
다공성 필름은 0.01 g/㎡ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 g/㎡ 이상, 더 더욱 바람직하게는 0.2 g/㎡ 이상의 면적당 중량을 가질 수 있다.
다공성 필름은 100 g/㎡ 이하, 더욱 바람직하게는 80 g/㎡ 이하, 더 더욱 바람직하게는 50 g/㎡ 이하, 더 더욱 바람직하게는 30 g/㎡ 이하의 면적당 중량을 가질 수 있다.
본 발명의 방법에 사용된 탄성 기재는 요구되는 연신성을 나타내며, 적용된 다공성 필름에 충분한 접착력을 나타내는 임의의 탄성 소재일 수 있다.
바람직하게는, 탄성 기재는 엘라스토머, 예컨대 실리콘 고무, 플루오로- 및 퍼플루오로엘라스토머 니트릴 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 폴리아크릴 고무, 폴리클로로프렌 고무, 폴리비닐클로라이드 고무, 실리콘 고무, 천연 고무 및/또는 열가소성 수지 고무, 예컨대 열가소성 수지 폴리우레탄 고무를 포함하거나 또는 그로써 이루어진다.
바람직한 탄성 기재는 폴리디메틸실록산 (PDMS)을 포함하거나 또는 그로써 이루어진다.
탄성 기재 상에 다공성 필름의 적용 전, 기재를 적어도 하나의 방향으로 연신시킨다. 연신은 단축 (예, 연속 공정에서 종방향으로) 또는 이축, 즉 2개의 수직 방향으로 (예, 연속 공정에서 종방향 및 횡방향으로) 될 수 있다.
신축도는 본원에서 사용된 바와 같이 하기로서 정의되는 가공 비 p에 의하여 정의된다:
p (%) = 100(l-L)/L + 100
상기 식에서, l은 연신된 상태에서의 탄성 기재의 최종 길이 또는 폭이며, L은 탄성 기재, 즉 그의 비-연신된, 이완된 상태의 초기 길이 또는 폭이다.
예를 들면, 200%의 가공율은 연신된 상태로 최종 길이 l이 기재의 초기 이완된 상태의 길이 L의 2배, 즉 l= 2·L이라는 것을 의미한다.
바람직하게는, 단계 a)에서의 탄성 기재는 적어도 하나의 방향으로 적어도 110%의 가공 비, 더욱 바람직하게는 적어도 하나의 방향으로 적어도 150%의 가공 비, 가장 바람직하게는 적어도 하나의 방향으로 적어도 200%의 가공 비에 의하여 연신된다.
탄성 기재는 바람직하게는 1,100% 이하의 가공 비, 더욱 바람직하게는 850% 이하의 가공 비, 가장 바람직하게는 600% 이하의 가공 비로 연신된다.
한 실시양태에서, 탄성 기재는 단축 연신된다. 단축은 공정을 연속적으로 수행할 경우 종방향 (MD) 또는 횡방향 (TD)일 수 있는 하나의 방향으로만 탄성 기재가 연신된다는 것을 의미한다.
또 다른 실시양태에서, 탄성 기재는 이축 연신된다. 이축은 공정을 연속적으로 수행할 경우 종방향 (MD) 및 횡방향 (TD)일 수 있는 2개의 수직 방향으로 탄성 기재가 연신된다는 것을 의미한다.
이축 연신은 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다. 동시에는 탄성 기재를 동시에 2개의 수직 방향으로, 예를 들면 종방향 및 횡방향으로 연신시킨다는 것을 의미한다. 순차적으로라는 것은 탄성 기재가 먼저 하나의 방향으로 (완전하게) 연신된 후, 다른 수직 방향으로 연신된다는 것을 의미한다.
다공성 필름은 연신된 탄성 기재 상에서 필름의 가역적 접착이 발생하도록 탄성 기재 상에서 연신된 상태로 적용된다.
일반적으로, 다공성 필름은 연신된 기재 상에, 즉 임의의 중간 층 없이 직접 적용된다. 그러나, 상기 중간층은 필요할 경우 적절한 접착을 얻기 위하여 사용될 수 있다.
기재 상에서 다공성 필름의 적용은 바람직하게는 다공성 필름을 연신된 탄성 기재 상에 기계적 압착시켜 수행된다. 압착은 예를 들면 고무 롤을 사용하여 약간의 가압 하에서 수행될 수 있다.
"접착"은 본원에서 사용된 바와 같이 다공성 필름이 탄성 기재에 물리적으로 접착된다는 것을 의미한다. 임의의 이론에 의하여 제한하지는 않지만, 필름은 반-데르-발스(van-der-Waals) 힘으로 인하여 탄성 기재에 물리적으로 접착되는 것으로 여겨진다.
"가역적 접착"은 필름이 기재로부터 비-파괴적 방식으로 제거될 수 없도록 예를 들면 기재에 연신된 상태로 화학적 증착에 의하여 코팅이 기재 상에 적용되는 경우에서와 같이 강한 "접합"이 기재 및 필름 사이에서 발생되지 않아야 한다는 것을 의미한다.
탄성 기재 상의 필름의 적용 및 접착은 특정한 공정 온도에서 발생된다. 공정 온도는 실온일 수 있거나 또는 예를 들면 필름 강직도를 조절하기 위하여 특히 공정의 단계 b)에서 상온일 수 있다.
필름의 연신된 탄성 기재로의 적용 후, 탄성 기재를 본 발명의 방법의 단계 b)에서 이완시킨다. 본원에서 사용된 바와 같이 이완은 변형이 탄성 기재로부터 해제되며, 기재가 그의 초기 비-연신된 및 평편한 상태로 되돌아간다는 것을 의미한다.
제1의 실시양태에서, 연신된 탄성 기재의 이완은 접착된 다공성 필름이 압밀되게 하며, 즉 필름의 적어도 하나의 방향으로의 단면적은 감소되어 압밀된 필름을 얻는다. 연신된 기재의 이완은 예를 들면 다공성 필름의 마디 사이의 피브릴이 굽힘 및 주름 형성되도록 하며, 다공성 필름의 마디가 함께 더 가깝게 이동하며, 그리하여 내부 필름 구조를 변경시킨다. 연신된 탄성 기재의 이완 중에, 다공성 필름은 탄성 기재로부터 발생하게 된다면 상당한 정도로 층간해제되지 않는다.
제2의 실시양태에서, 연신된 탄성 기재의 이완은 부착된 자가-지지된 다공성 필름을 예를 들면 주름 또는 접힘이 발생하게 되어 구조화된 필름을 얻는다. 특정 이론에 의하여 한정하고자 하는 것은 아니나, 연신된 기재의 이완은 적용된 필름 및 탄성 기재 사이의 접착의 부분 또는 국소 손실을 야기하는 것으로 여겨진다. 접착의 부분 손실이 발생하는 부위에서, 적용된 필름에서의 주름이 형성될 수 있다.
상기 구조화된 필름의 구조는 비-구조화된 필름의 두께의 적어도 2배의 높이를 가질 것이다.
적어도 하나의 방향으로의 구조 밀도는 1 ㎜당 적어도 1일 수 있다.
구조화된 다공성 필름의 기타 실시양태에서, 적어도 하나의 방향으로의 구조 밀도는 1 ㎜당 적어도 2 또는 1 ㎜당 적어도 3 또는 1 ㎜당 적어도 5이다.
다공성 필름에서의 구조의 높이는 바람직하게는 2 ㎛ 내지 2,000 ㎛, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 내지 1,000 ㎛이다.
한 실시양태에서 구조화된 다공성 필름은 적어도 1.8의 이론 또는 측정된 면적 증가율을 가져야 하며, 추가의 실시양태에서, 적어도 3.0의 면적 증가율, 추가의 실시양태에서 적어도 5.0의 면적 증가율을 가져야 한다.
"면적 증가율"은 구조화, 즉 필름에서 면외 구조의 존재에 의하여 야기되는 비-구조화된 필름에 비하여 구조화된 필름의 총 표면적에서의 증가를 의미한다.
이는 이론적으로 가공 비(들)를 고려하여 구할 수 있거나 또는 예를 들면 구조가 해제되도록 구조화된 필름의 지지체 소재를 제거하고, 필름을 연신시켜 측정될 수 있다.
예를 들면, 2의 가공 비를 갖는 기재의 단축 연신을 적용하는 공정에 의하여 얻은 구조화된 필름은 2의 (이론적) 면적 증가율을 나타낼 것이다. 각각의 방향에서 2의 가공 비를 갖는 기재의 이축 연신이 적용된 공정에 의하여 얻은 구조화된 필름은 4의 (이론적) 면적 증가율을 나타낼 것이다.
한 실시양태에서, 그러한 방법은 지지체 소재가 이미 제공될 수 있는 탄성 기재로부터 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름을 제거하는 단계를 더 포함한다. 제거는 이완된 탄성 기재로부터 압밀된 필름을 기계적으로 들어올려서 수행될 수 있다.
탄성 기재의 이완 후, 지지체 소재가 부착되지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름이 해제되도록 구조화된 또는 압밀된 필름의 일부에 지지체 소재를 적용한다.
지지체 소재는 연속 또는 불연속 지지체 소재일 수 있다. 연속 지지체 소재의 예는 모노리식 지지체 소재, 예컨대 필름, 적층물 등을 포함한다. 그러한 연속 지지체 소재는 구조화된 또는 압밀된 필름의 일부 또는 일부들에 적용된다. 불연속 지지체 소재의 예는 섬유 및 섬유의 망상조직, 예컨대 평행할 수 있거나, 평행하지 않을 수 있거나 또는 그의 조합일 수 있는 스트립 또는 라인을 포함한 실질적으로선형인 섬유, 예를 들면 그리드 또는 메쉬뿐 아니라, 섬유의 직조 망상조직 및 섬유의 부직 망상조직을 포함한다.
바람직하게는, 지지체 소재는 안정화 지지체 소재 또는 엘라스토머 지지체 소재이다.
안정화 지지체 소재는 적용되는 필름의 일부의 구조화된 또는 압밀된 상태를 영구적으로 "동결"시키며, 즉 필름 또는 필름의 일부의 구조화 또는 압밀을 안정화/고정시키며, 그리하여 영구적으로 휴지 상태로 있게 한다. 안정화 지지체 소재는 일반적으로 그러할 경우 작은 정도로만 연신 가능하다.
안정화 지지체 소재는 이완된 탄성 기재에 접착될 때 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름의 "유리" 면 (탄성 기재에 대향)에 적용될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 안정화 지지체 소재는 필름이 탄성 기재로부터 제거된 후 구조화된 또는 압밀된 필름의 어느 한쪽에 적용된다.
안정화 지지체 소재는 메쉬, 그리드의 형태로 또는 하나 이상의 스트라이프 또는 라인의 형태로 존재할 수 있다. 이들 스트립 또는 라인은 평행하게, 비-평행하게 또는 그의 조합으로 정렬될 수 있다. 안정화 지지체 소재는 예를 들면 폴리에틸렌 부직 소재, 폴리프로필렌 편성 소재 또는 열가소성 수지 그리드 코팅일 수 있다.
대안으로, 안정화 지지체 소재는 모노리식, 예컨대 필름, 특히 중합체 필름, 예컨대 폴리알킬렌 필름, 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리로필렌 필름의 형태로 존재할 수 있다. 모노리식은 예를 들면 구조화된 또는 압밀된 필름의 한쪽의 일부 또는 일부들, 예를 들면 개별적인, 즉 별도의 및 뚜렷한 부위에 적용될 수 있다. 바람직하게는 그러한 모노리식은 다공성이어서 기체를 위한 상호연결된 연속 경로를 한면으로부터 다른 면으로 제공하여야 한다.
엘라스토머 지지체 소재는 탄성 지지체 소재의 구조가 형상 변화, 예컨대 가역적 형상 변화를 겪을 수 있다는 것을 의미한다. 그래서, 엘라스토머 지지체 소재는 일반적으로 연신 가능하다. 바람직하게는, 엘라스토머 지지체 소재는 엘라스토머를 포함하거나 또는 그로써 이루어진다. 바람직하게는, 엘라스토머는 폴리우레탄, 폴리실록산, 플루오로실리콘 및/또는 고무를 포함하거나 또는 그로써 이루어진다.
엘라스토머 지지체 소재는 엘라스토머 섬유, 예컨대 폴리우레탄, 폴리실록산, 플루오로실리콘 및/또는 고무 섬유를 포함할 수 있다.
엘라스토머 지지체 소재는 메쉬, 그리드의 형태로 또는 하나 이상의 스트라이프 또는 라인의 형태로 존재할 수 있다. 그러한 스트립 또는 라인은 평행하게, 비-평행하게 또는 그의 조합으로 정렬될 수 있다.
지지체 소재를 구조화된 또는 압밀된 필름에 접합시키기 위하여, 예를 들면 지지체 소재는 필름에 이를 적용하기 전 접착층이 제공될 수 있다.
또한, 접착제, 예컨대 핫-멜트 웹 접착제는 지지체 소재를 구조화된 또는 압밀된 필름에 접합시키는데 사용되며, 이는 우선 구조화된 또는 압밀된 소재에 적용된다.
단계 c)에서, 지지체 소재는 지지체 소재가 부착되지 않는 구조화된 또는 압밀된 필름이 해제 가능하도록 구조화된 또는 압밀된 필름에 적용된다.
용어 "해제하는(releasing)"은 본원에서 사용된 바와 같이 압밀 또는 구조화 공정에 의하여 야기된 다공성 필름의 변화가 적어도 부분적으로 또는 심지어 완전하게 역전되며, 즉 "해제된(released)" 필름은 적어도 부분적으로 탈압밀 또는 탈-구조화된다는 것을 의미한다.
그래서, 압밀된 필름의 해제는 통상적으로 버클형 피브릴이 적어도 부분적으로 "직선형(straighten)"이 되도록 한다. 그 결과, 해제된 필름에서 마디 사이의 거리는 압밀된 필름에 비하여 더 커지게 되며, 해제된 부분에서의 다공성 필름의 밀도는 감소되며, 초기, 비-압밀된 필름의 낮은 밀도에 도달할 수 있다.
구조화된 필름의 해제는 통상적으로 필름의 면외 구조가 적어도 부분적으로 접힘해제 또는 주름해제 되도록 한다. 그 결과, 이들 구조의 높이는 감소되며 및/또는 구조는 부분적으로 또는 완전하게 사라진다.
그리하여 압밀된 또는 구조화된 필름의 해제는 2개의 차원 중 하나 또는 둘다의 차원으로 필름 연장의 증가를 야기하며, 이는 나머지 차원에서의 필름 연장에 비하여 크다. 이는 필름의 표면의 증가로서 나타난다.
용어 "해제 가능한(releasable)"은 본원에서 사용된 바와 같이 구조화된 또는 압밀된 필름 또는 그의 일부가 본 발명의 방법에 의하여 생성된 어셈블리를 파괴하지 않고 및/또는 다공성 필름을 파괴하지 않고 상기 기재된 바와 같이 해제를 겪을 수 있다는 것을 의미한다.
예를 들면, 압밀된 또는 구조화된 필름의 해제는 어셈블리의 양면에서의 기체 차압의 적용에 의하여 야기되어 어셈블리의 필름의 해제 가능한 부분이 사실상 해제되도록 할 수 있다. 그러한 상황은 통상적으로 통풍구에 사용되는 어셈블리에 제시된다.
그러므로, 특히 용어 "해제 가능한"은 압밀된 또는 구조화된 필름이 어셈블리 및/또는 필름이 파괴되지 않으면서 어셈블리의 면상에서 기체 차압의 적용시 압밀된 또는 구조화된 필름이 해제될 수 있다는 것을 의미한다. 어셈블리의 해제 가능한 부분의 해제가 발생하는 차압 한계치는 어셈블리의 적용에 대하여 변동 및 조정될 수 있는데, 이는 특히 어셈블리를 형성하는데 사용되는 특정한 다공성 필름 소재의 성질 및 어셈블리를 형성하기 위한 조건에 의존하기 때문이다.
구조화된 또는 압밀된 필름의 해제는 또한 예를 들면 필름 또는 필름의 일부(들)에 기계적 힘을 적용하거나 또는 열을 적용하여 야기될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시양태에서, 단계 c)는 구조화된 또는 압밀된 필름이 부분적으로 해제 가능하도록 지지체 소재를 구조화된 또는 압밀된 필름의 일부에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 용어 "부분적으로 해제 가능한"은 본원에서 사용된 바와 같이 지지체 소재가 부착되지 않은 부분에서 구조화된 또는 압밀된 필름이 해제 가능하며, 지지체 소재가 부착된 부분에서는 구조화된 또는 압밀된 필름이 해제 가능하지 않다는 것을 의미한다.
본 발명의 특정한 실시양태에서, 단계 c)는 본 발명의 공정의 단계 a) 이전에 또는 본 발명의 공정의 단계 b) 이전에 수행된다.
본 발명은 또한 상기 기재된 바와 같은 임의의 그의 실시양태에서 공정에 의하여 얻을 수 있는 어셈블리를 제공한다.
게다가, 본 발명은
a) 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름,
b) 지지체 소재가 부착되지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름이 해제 가능하도록 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름의 일부에 부착된 지지체 소재를 포함하는 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 방법에 대한 본원에 기재된 바와 같은 모든 실시양태는 또한 적용 가능할 경우 본 발명의 어셈블리의 바람직한 실시양태가 된다. 특히, 본원에 기재된 바와 같은 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름의 모든 실시양태는 또한 본 발명의 어셈블리에서 바람직한 실시양태로서 적용되며, 예를 들면 필름은 압밀된 또는 구조화된 다공성 필름, 예컨대 ePTFE에 대하여 본원에 기재된 바와 같은 임의의 소재를 포함하거나 또는 그로써 이루어질 수 있으며, 지지체 소재는 기재된 바와 같은 임의의 실시양태에서 안정화 지지체 소재 또는 엘라스토머 지지체 소재일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 어셈블리에서, 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름은 해제된 구역을 포함한다. 해제된 구역은 지지체 소재가 부착되지 않으며, 구역이 사실상 해제된 필름의 구역이다. 해제는 예를 들면 기계적 힘, 예컨대 연신을 적용하여 상기 기재된 바와 같이 수행된다. 이는 달리 구조화된 필름의 해제된 구역이 적어도 부분적으로 주름해제 또는 접힘해제된다는 것을 의미한다. 달리 압밀된 필름의 해제된 구역에서 굴곡된 피브릴은 적어도 부분적으로 "직선형"이다.
바람직하게는, 지지체 소재는 해제된 구역 또는 해제된 구역의 일부에 부착된다. 지지체 소재가 안정화 지지체 소재인 경우, 그러한 안정화 지지체 소재의 부착은 필름의 해제된 구조를 영구적으로 "동결"시켜야 하며, 즉 구조를 안정화 또는 고정시켜서 이를 영구적으로 휴지시켜야 한다.
본 발명은 또한 본원에 기재된 바와 같은 임의의 실시양태에서 본 발명의 어셈블리를 포함하는 물품에 관한 것이다.
바람직하게는, 물품은 통풍구, 밸브, 필터, 통기성 하우징 또는 딥 드로잉(deep drawing)이다.
특히 통풍구 또는 필터에서의 적용예에서, 구조화된 필름은 비-구조화된 필름에 비하여 상당한 잇점을 나타낸다. 예를 들면, 다공성 필름의 구조화로 인하여, 통풍 또는 여과를 위한 필름의 유효 표면적은 크게 증가되는 한편, 통풍구 또는 필터의 필수 공간은 비-구조화된 필름을 포함하는 통풍구 또는 필터에 비하여 변경되지 않는다.
바람직하게는, 통풍구 또는 밸브는 밀봉 부재를 포함한다. 밀봉 부재는 제1의 밀폐된 상태로 통풍구 또는 밸브의 개구부를 덮는 어셈블리의 부위이다. 밀봉 부재는 어셈블리 단독으로 형성될 수 있거나 또는 어셈블리에 부착, 코팅 또는 그렇지 않다면 그에 부착되는 추가의 소재를 포함할 수 있다. 밀봉 부재는 평편한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들면 직사각형 또는 원형, 예컨대 디스크 또는 링이 될 수 있다. 밀봉 부재는 밸브의 개구부를 개방 및 폐쇄시키는데 사용될 수 있다.
밀봉 부재는 바람직하게는 엘라스토머 지지체 소재를 포함하거나 또는 그로써 이루어진다. 바람직한 실시양태에서, 밀봉 부재는 기밀성 및/또는 방습성(moisture-tight)이다.
바람직하게는, 밸브는 체크 밸브이다. 체크 밸브의 원리는 당업계에 널리 공지되어 있다. 체크 밸브의 한 실시양태에서, 어셈블리는 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름, 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름의 일부에 부착된 엘라스토머 지지체 소재 및 밀봉 부재를 포함한다. 어셈블리는 밀봉 부재가 개구부를 폐쇄시키는 방식으로 개구부에 배치된다. 밸브의 이와 같은 폐쇄된 상태에서, 어셈블리의 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태로 존재한다. 밀봉 부재는 예를 들면 엘라스토머 지지체 및 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름을 통하여 내부 튜브내로부터 예를 들면 공기, 물, 수증기 및 오일의 방출을 방지한다. 기체, 예컨대 공기 또는 수증기의 도입 압력을 증가시키고, 크래킹 압력보다 높은 개구부로부터의 배출은 어셈블리의 엘라스토머 지지체 소재가 연신되도록 하며, 밀봉 부재는 개구부로부터 들어올려진다. 밸브는 이제 그의 개방된 상태가 되며, 엘라스토머 지지체 소재는 그의 연신된 상태로 존재한다. 크래킹 압력은 엘라스토머 지지체의 탄성률에 의존한다. 탄성률이 높을수록 더 높은 크래킹 압력을 필요로 하며, 그 반대도 그러하다. 따라서, 체크 밸브의 크래킹 압력은 적절한 탄성률을 갖는 엘라스토머 지지체 소재의 선택에 의하여 조절될 수 있다. 도입 압력 및 주위의 압력 사이의 평형이 도달될 경우, 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태로 돌아가서 밀봉 부재가 개구부 위로 내려가게 되어 밸브를 다시 차단시킨다.
바람직하게는, 밸브는 변경 가능한 밸브이다. 변경 가능한 밸브는 제1의 밸브 상태 및 제2의 밸브 상태 사이에서 변경될 수 있다. 제1의 밸브 상태에서, 제1의 통풍 부위만이 배출되는 기체 및/또는 수분에 대하여 접근 가능하다. 제2의 밸브 상태에서, 제1의 통풍 부위 이외에, 제2의 통풍 부위는 배출되는 기체 및/또는 수분에 대하여 접근 가능하다. 그 결과, 제2의 밸브 상태에서의 접근 가능한 통풍 부위는 제1의 밸브 상태에서보다 더 높다. 통풍 부위는 엘라스토머 지지체 소재로 덮히지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름의 부분이며, 즉 이들 부분은 기체 및/또는 수분에 대하여 투과성이다. 제2의 밸브 상태는 또한 개구부를 갖는 제2의 통풍 부위를 포함할 수 있다. 그러한 개구부는 밸브의 내부로부터 외부로 채널을 통하여 기체 및 액체를 포함한 유체의 흐름이 가능하도록 하며, 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름을 통한 기체의 통과는 필요로 하지 않는다. 예를 들면, 제2의 밸브 (또는 개방) 상태로 엘라스토머 지지체 소재의 팽창은 상기 개구부가 밀봉되지 않은 상태를 야기하거나 또는 상기 개구부에 대한 개방 접근을 야기할 수 있다.
따라서, 일반적으로 리터/분 (ℓ/분)으로 나타낸 기체 및/또는 수분의 유량 또는 체적 유량은 제1의 밸브 상태에 비하여 제2의 밸브 상태에서 더 높다.
상기 변경 가능한 밸브의 한 실시양태에서, 어셈블리는 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름, 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름의 일부에 부착된 엘라스토머 지지체 소재 및 밀봉 부재를 포함한다. 본 실시양태에서의 밀봉 부재는 링 형태로 존재하며, 기밀성 및/또는 방습성을 갖는다. 어셈블리는 링이 개구부의 모서리와 합치되는 방식으로 원형 개구부 상에 배치된다. 제1의 밸브 상태에서, 밀봉 부재 링 내에서 엘라스토머 지지체 소재로 도포되지 않으며 개구부 상에 배치된 구조화된 또는 압밀된 필름의 일부만이 기체 및/또는 수분에 대하여 투과성이며, 제1의 통풍 부위로서 작용한다. 밸브의 상기 제1의 상태에서, 어셈블리의 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태로 존재한다.
밸브의 제2의 상태에서, 예를 들면 개구부에서 배출되는 기체 및/또는 증기의 도입 압력을 증가시켜 어셈블리의 엘라스토머 지지체 소재를 연신시켜 개구부로부터 밀봉 부재가 들어올려진다. 상기 제2의 상태에서, 변경 가능한 밸브는 제2의 통풍 부위를 갖는다. 상기 제2의 통풍 부위는 상기 기재된 바와 같은 제1의 통풍 부위를 포함할 뿐 아니라, 밀봉 부재 링의 외부에서 엘라스토머 지지체 소재로 덮히지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름의 나머지 부분이 접근 가능하다. 엘라스토머 지지체 소재는 그의 연신된 상태로 존재한다. 도입 압력의 감소시, 엘라스토머 지지체 소재는 다시 그의 이완된 상태가 되어 밀봉 부재 링이 개구부의 위로 내려가게 한다. 그 후, 밸브는 다시 제1의 밸브 상태가 되며, 제1의 통풍 부위만이 접근 가능하게 된다.
변경 가능한 밸브의 또 다른 실시양태에서, 어셈블리는 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름의 일부에 부착된 엘라스토머 지지체 소재를 포함하는 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름 및 밀봉 부재를 포함한다. 밀봉 부재는 추가의 소재가 필요하지 않도록 어셈블리의 부위에 의하여 형성될 수 있거나 또는 추가의 소재, 예컨대 엘라스토머 지지체 소재를 포함할 수 있다.
추가의 소재를 포함하는 밀봉 부재는 디스크 또는 원환의 형태로 존재할 수있으며, 기밀성 및/또는 방습성이다. 어셈블리는 밀봉 부재, 예컨대 밀봉 원환이 제1의 개구부의 모서리와 합치되는 방식으로 밸브 기재의 제1의 개구부 상에 배치된다.
제1의 밸브 상태에서, 엘라스토머 지지체 소재로 덮히지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름의 부분, 예컨대 밀봉 부재 원환 내에서 및 제1의 개구부 상에 배치되는 부분 또는, 밀봉 부재가 추가의 소재를 포함하지 않을 경우 제1의 개구부 상에 배치되는 부분만이 기체 및/또는 수분에 대하여 투과성이며, 제1의 통풍 부위로서 작용한다. 밸브의 제1의 상태에서, 어셈블리의 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태가 된다.
밸브의 제2의 상태에서, 예를 들면 제1의 개구부에서 배출되는 기체, 액체 및/또는 증기의 도입 압력을 증가시켜 어셈블리의 엘라스토머 지지체 소재를 연신시켜 밀봉 부재가 제1의 개구부로부터 들어올려진다. 상기 제2의 상태에서, 변경 가능한 밸브는 제2의 통풍 부위를 갖는다. 상기 제2의 통풍 부위는 상기 기재된 바와 같은 제1의 통풍 부위뿐 아니라, 밀봉 부재 부위의 외부에서 엘라스토머 지지체 소재로 덮히지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름의 나머지 부분뿐 아니라, 밸브 기재에서의 하나 이상의 제2의 개구부를 포함한다. 상기 하나 이상의 제2의 개구부는 제2의 통풍 부위를 밸브의 외부에 연결시킨다. 그래서, 밀봉 부재의 외부에서 엘라스토머 지지체 소재로 덮히지 않는 구조화된 또는 압밀된 필름의 나머지 부분 및, 밸브 기재에서 하나 이상의 제2의 개구부는 접근 가능하게 된다. 엘라스토머 지지체 소재는 그의 연신된 상태가 된다.
도입 압력의 감소시, 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태로 돌아가서 밀봉 부재가 제1의 개구부 위로 내려가게 된다. 그후, 밸브는 다시 제1의 밸브 상태가 되며, 제1의 통풍 부위만이 접근 가능하게 된다.
일부 실시양태에서, 제1의 개구부는 밸브 기재의 기부로부터의 돌출부 내에 있을 수 있다. 기타 실시양태에서, 제1의 개구부는 밸브 기재의 기부에서의채널이 될 수 있다.
일부 실시양태에서, 하나 이상의 제2의 개구부는 밸브 기재, 예컨대 제2의 통풍 부위에 위치하는 밸브 기재의 기부에 존재할 수 있다. 기타 실시양태에서, 하나 이상의 제2의 개구부는 구조화된 및 압밀된 다공성 필름 및 밸브 기재 사이에서 형성될 수 있다.
상기 변경 가능한 밸브의 기타 실시양태에서, 밀봉 부재가 배치되는 개구부의 형태 또는 형상에 의존하여 밀봉 부재가 기타 형태, 예컨대 직사각형 형태를 가질 수 있다.
본원에 기재된 바와 같은 임의의 실시양태에서 본 발명의 어셈블리를 포함하는 물품은 바람직하게는 딥 드로잉이다. 딥 드로잉은 예를 들면 어셈블리를 열성형하여 얻을 수 있다. 상기 딥 드로잉의 잇점은 적용된 지지체 소재로 인한 그의 기계적 안정성을 가질 뿐 아니라, 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름은 동시에 독특한 고유한 통풍 및 여과 성질을 딥 드로잉에 부여한다. 예를 들면 딥 드로잉은 증가된 공기 및/또는 수분 흐름을 가질 수 있다.
본 발명은 추가로
a) 연신된 기재 상에서 필름이 가역적 접착이 발생하도록 다공성 필름을 탄성 기재 상에서 연신된 상태로 적용하며,
b) 표면에 적용된 필름을 갖는 기재를 이완시켜 압밀된 다공성 필름을 얻는 것을 포함하는, 압밀된 다공성 필름의 형성 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 방법은 안정화 지지체 소재 또는 엘라스토머 지지체 소재를 압밀된 필름의 일부 또는 전부에 적용하는 것을 더 포함한다.
상기 기재된 바와 같은 다공성 필름, 탄성 기재 및 지지체 소재에 관한 모든 실시양태도 또한 본 발명의 방법에서 바람직한 실시양태가 된다.
바람직하게는, 단계 a)에서의 기재는 적어도 하나의 방향으로 적어도 110%의 가공 비에 의하여 연신된다.
바람직하게는, 탄성 기재는 적어도 하나의 방향으로 1,100% 이하의 가공 비에 의하여 연신된다.
바람직하게는, 기재는 단축 또는 이축 연신된다.
바람직하게는, 상기 방법은 압밀된 필름을 탄성 기재로부터 제거하는 것을 더 포함한다.
본 발명은 추가로 임의의 그의 상기 기재된 실시양태에서 압밀된 필름의 형성 방법에 의하여 얻을 수 있는 압밀된 필름에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 마디 및, 마디를 연결하는 피브릴을 포함하는 압밀된 다공성 필름에 관한 것이며, 여기서 압밀의 방향을 따라 마디를 연결하는 피브릴은 굴곡되며, 압밀된 다공성 필름은 압밀 방향을 따라 전체 필름 상에서 밀도의 균질한 증가를 갖는다.
압밀의 방향을 따른 피브릴의 굴곡은 특히 압밀이 없는 해당 다공성 필름에 대하여 상기 방향에서의 밀도의 균질한 증가를 제공한다.
본 발명의 방법 또는 어셈블리에 대하여 상기 기재된 바와 같은 실시양태는 또한 압밀된 다공성 필름에도 적용 가능하다. 특히, 상기 실시양태와 관련하여 기재된 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름의 실시양태는 또한 본 발명의 압밀된 다공성 필름에서 바람직한 실시양태로서 적용되며, 예를 들면 필름은 압밀된 다공성 필름, 예컨대 ePTFE에 대하여 본원에 기재된 바와 같은 임의의 소재를 포함하거나 또는 그로써 이루어질 수 있다.
본 발명은 추가로 임의의 그의 상기 기재된 실시양태에서 압밀된 필름을 포함하는 물품에 관한 것이다.
바람직하게는, 물품은 통풍구, 밸브, 필터, 통기성 하우징 또는 딥 드로잉이다.
상기 기재된 바와 같은 구조화 또는 압밀 공정을 연속 방식으로 수행하기 위한 예시의 디바이스는
a) 탄성 기재 벨트의 적어도 일부분이 벨트의 이동 중에 연신된 상태로부터 이완된 상태로 전환되도록 정렬된 이동 가능한 탄성 기재 벨트,
b) 연신된 기재 상의 필름의 부착이 발생하도록 필름을 상기 탄성 기재 벨트 상에 연신된 상태로 적용하는 수단을 포함하며, 여기서
구조화된 필름은 그에 적용된 필름을 사용하여 연신된 상태로부터 이완된 상태로 탄성 벨트의 전환을 통하여 얻는다.
디바이스의 한 실시양태에서, 탄성 기재 벨트는 적어도 2개의 회전 가능한 롤 상에서 주행하는 밀폐된 벨트 또는 튜브이다.
상기 실시양태에서, 종방향으로의 연신은 벨트가 주행하는 제1의 롤을, 벨트가 또한 주행하는 제2의 롤보다 더 높은 표면 속도로 구동시켜 수행될 수 있다.
디바이스의 추가의 실시양태에서, 벨트의 이동 방향에 대하여 수직인 방향, 즉 횡방향으로의 연신은 각각의 그의 면에서 벨트를 유지하도록 서로에 대하여 대향 정렬되며, 벨트와 함께 이동하는 클램프 쌍에 의하여 수행되며, 여기서 쌍에서의 클램프의 거리는 벨트의 폭이 연신된 상태로부터 이완된 상태로 변경되도록 변경된다.
클램프는 벨트와 함께 레일에서 주행하도록 정렬될 수 있다.
디바이스의 추가의 실시양태에서, 적어도 하나의 가압 롤은, 벨트가 연신되어 필름을 연신된 기재 벨트 상에 압착시켜 기재로의 필름의 접착을 수행하는 위치에서 제공된다.
게다가, 디바이스는 기재 벨트로부터 탈-접착, 즉 제거후 구조화된 필름이 스풀링되는 롤과 같은 수단을 포함할 수 있다.
추가로, 디바이스는 지지체 소재가 구조화된 또는 압밀된 필름에 제공되는 롤과 같은 수단을 포함할 수 있다.
디바이스는 구조화된 또는 압밀된 필름과 접촉되기 전 지지체 소재를 예열하는 가열기를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 하기 기재된 실시예에 의하여 및 하기 도면을 참조하여 추가로 예시될 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 비-연속 방식으로 이축 연신을 포함한 다공성 필름의 구조화 방법을 수행하기 위한 예시의 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 2는 단축 횡 연신을 연속 방식으로 포함하는 다공성 필름을 구조화 또는 압밀시키는 방법을 수행하기 위한 추가의 예시의 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 3은 단축 또는 이축 연신을 연속 방식으로 포함하는 다공성 필름을 구조화 또는 압밀시키는 방법을 수행하기 위한 추가의 예시의 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 4는 연속 방식으로 이축 연신을 포함하는 다공성 필름을 구조화 또는 압밀시키는 방법을 수행하기 위한 추가의 예시의 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 5는 연속 방식으로 단축 연신을 포함하는 다공성 필름을 구조화 또는 압밀시키는 방법을 수행하기 위한 추가의 예시의 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 6은 연속 방식으로 단축 연신을 포함하는 다공성 필름을 구조화 또는 압밀시키는 방법을 수행하기 위한 추가의 예시의 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 7은 실시예 1A의 압밀된 필름의 상면도의 SEM 화상을 도시한다.
도 8은 실시예 1A에 사용된 초기, 미처리된 필름의 SEM 화상 (상면도)을 도시한다.
도 9는 실시예 1B의 폴리프로필렌 편성물 상에서 안정화된 성형된 필름 어셈블리의 화상을 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 성형된 형상의 상부에서 "직선형" 피브릴을 갖는 해제부의 SEM 화상 (상면도)을 도시한다.
도 11은 도 9의 필름의 압밀된, 비-해제부의 SEM 화상 (상면도)을 도시한다.
도 12는 상부에 PE 부직을 갖는 실시예 1C의 압밀된 필름의 상면도를 나타내는 SEM 화상을 도시한다.
도 13은 상이한 압력에서 ATEQ 디바이스를 사용하여 측정한 기류 값을 나타내는 그래프이다 (참조예 및 실시예 1C).
도 14는 제1의 연신 사이클 후 엘라스토머 그리드 라인 사이에서 발생하는 구조화된 필름의 해제부를 도시한다 (실시예 2B1).
도 15는 낮은 공기 압력의 적용시 그의 평편한 상태의 통풍구를 도시한다 (실시예 2B1).
도 16은 중간의 공기 압력의 적용시 도 15의 통풍구를 도시한다.
도 17은 높은 공기 압력의 적용시 도 15의 통풍구를 도시한다.
도 18은 그리드 코팅 형태로 엘라스토머 지지체 소재를 갖는 실시예 2B2의 필름 어셈블리의 화상이다. 필름 어셈블리의 중심에서는 밀봉 부재로서 추가의 원형 엘라스토머 코팅이 보인다.
도 19는 체크 밸브 (실시예 2B3)의 개략도이다.
도 20은 그의 폐쇄된 상태의 체크 밸브 (실시예 2B3)의 화상이다.
도 21은 그의 개방된 상태의 체크 밸브 (실시예 2B3)의 화상이다.
도 22는 실시예 2B3의 체크 밸브가 그의 개방된 또는 폐쇄된 상태에 있는 차압을 나타내는 다이아그램이다.
도 23은 실시예 2D1의 압밀된 필름의 SEM 화상 (상면도)이다.
도 24는 주기적인 주름을 갖는 제1의 연신 사이클의 이전 (우측) 및 이후 (좌측) 엘라스토머 라인 코팅을 사용한 실시예 2D1의 표면을 나타내는 화상이다.
도 25는 얻은 패턴 형성된 필름 어셈블리 (실시예 3B1)의 측면 화상 (측면도)이다.
도 26은 실시예 4A의 참고 필름의 상면도를 도시하는 SEM 화상이다.
도 27은 실시예 4B의 압밀된 필름의 SEM 화상 (상면도)이다.
도 28은 실시예 4C의 압밀된 필름의 SEM 화상 (상면도)이다.
도 29는 실시예 5의 구조화된 필름의 구조 밀도의 측정을 도시한다 (좌측 화상). 우측 화상에서는 필름의 표면 토폴로지를 도시한다.
도 30은 실시예 2A1의 참조 필름의 SEM 화상 (상면도)이다.
도 31은 실시예 4D의 구조화된 필름의 SEM 화상 (상면도)이다.
도 32는 다공성 필름의 압밀 원리를 도시하는 개략도이다.
도 33은 다공성 필름의 구조화 원리를 도시하는 개략도이다.
도 34A는 변경 가능한 밸브 (실시예 2B4)의 접합 부위의 개략도이다. 도 34B는 그의 폐쇄된 상태에서의 변경 가능한 밸브의 개략도이다. 도 34C는 그의 개방된 상태에서의 변경 가능한 밸브의 개략도이다.
도 35A는 또 다른 변경 가능한 밸브 (실시예 2B5)의 접합 부위의 개략도이다. 도 35B는 그의 폐쇄된 상태에서의 변경 가능한 밸브의 개략도이다. 도 35C는 그의 개방된 상태에서의 변경 가능한 밸브의 개략도이다.
도 36은 그의 개방된 상태에서의 실시예 2B5의 변경 가능한 밸브의 외부도의 3차원 표시의 개략도이다.
측정 방법
a) 강직도 측정
다공성 필름의 강직도는 ASTM D-2923-08, 절차 B에 따라 측정될 수 있다. 상기 방법은 폴리올레핀 필름에 적절한 것으로 나타나 있기는 하나, 이는 기타 소재로 생성된 필름에도 사용될 수 있다.
강직도의 측정의 경우, 핸들-오-미터(Handle-O-Meter) 테스트 디바이스 (트윙-앨버트 인스트로먼트 컴파니(Thwing-Albert Instrument Company))를 사용할 수 있다.
b) ATEQ 기류
기류는 ATEQ 기류 계량기를 사용하여 70 mbar의 압력에서 측정하였다.
c) 걸리(Gurley) 넘버
걸리 넘버 [s]는 걸리 투기도 시험기를 사용하여 ASTM D 726-58에 따라 측정하였다.
결과는 물 1 ㎡당 1.215 kN의 압력 강하에서 6.54 ㎠의 테스트 샘플을 통과하는 공기 100 세제곱 센티미터당 초 단위의 시간인 걸리 넘버로 보고하였다.
d) 구조 높이
면적 공초점 3d 측정 시스템 "μ서프 익스플로러(μsurf explorer)" (나노포커스 아게(Nanofocus AG))를 사용하여 토포그래피 화상을 생성하였다. 상기 토포그래피 화상은 예를 들면 도 29의 우측에 제시한다.
구조의 높이는 화상 분석에 의하여 평가한 대표적인 샘플의 높이 피크 및 높이 딥(dip) (밸리) 사이의 최대 거리이다.
e) 구조 밀도
x (예, 횡) 방향 및 y (예, 종) 방향에서의 구조 밀도를 구하기 위하여, 3D 토포그래피 또는 SEM 화상을 분석하였다. 축당 복수회 측정을 실시하고, 평균을 구하여 수직하는 방향 x 및 y에서의 구조 밀도를 구하였다.
x 및 y 방향에서의 라인을 화상에 적용하였다. 라인을 가로지르는 모든 구조 모서리를 표시하였다. 복수회 측정을 실시하고, 평균을 구하였다. 그러한 절차는 도 29의 좌측 도면에서 실시예 5의 구조화된 필름에 대하여 도시하였다.
하기 수학식을 사용하여 평가한 구조 밀도: (2개의 모서리가 1개의 구조를 구획하므로, 평균 모서리 개수는 2로 나눈다).
방향 x에서의 구조 밀도 = (모서리의 평균 개수 x/2)/ 평가된 샘플 폭 x
방향 y에서의 구조 밀도 y = (모서리의 평균 개수 y/2)/ 평가된 샘플 폭 y
예를 들면, 상기 절차는 도 29의 좌측에 제시된 바와 같이 실시예 5의 구조화된 필름에 대하여 하기 구조 밀도를 산출한다:
방향 x: (18+13+13)/3/2/4.29 ㎜=1.5/㎜
방향 y: (10+12+16)/3/2/4.28 ㎜=1.5/㎜
f) 추가의 성질
추가의 성질, 예컨대 버블 포인트, 입수 압력, 공극 크기 및 다공도는 달리 나타내지 않는다면 US 2007/0012624에 나타낸 바와 같이 측정하였다.
실시예
A) 디바이스
실시예 D1:
도 1은 탄성 캐리어(a)가 부풀어서 탄성 캐리어(a)를 연신시키며, 필름(d)가 연신된 상태로 적용되는 구조화된 필름을 비-연속 방식으로 형성하기 위한 통상의 및 단순한 디바이스를 도시한다. 내부 압력은 개구부 밸브에 의하여 감소되며, 그리하여 기재는 이완되며, 그에 따라 구조화된 필름(c)이 탄성 캐리어(a) 상에 형성된다
실시예 D2:
도 2는 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(a)가 원형 운동을 따라 실리콘 기재에 횡방향 연신을 유도 및 해제하는 2개의 회전 부재에 고정되는 구조화된 또는 압밀된 필름을 형성하기 위한 연속 가공 방법 및 디바이스의 실시양태의 개략도를 도시한다. 필름(d)을 가압 롤(h)을 통하여 연신된 탄성 캐리어 벨트(a) 상에 적용한다. 필름이 연신된 탄성 캐리어 벨트(a) 상에서 이동하며, 구조화된 또는 압밀된 필름(c)이 탄성 캐리어 벨트(a)의 이완 중에 형성된다. 임의로, 지지체 소재(e)를 예를 들면 IR 가열기(g)로 예열시키고, 가압 롤(b)을 통하여 구조화된 또는 압밀된 필름(c) 상에 적용하여 구조화된 또는 압밀된 필름(c) 및 지지체 소재(e)를 포함하는 복합체 (f)를 형성한다.
실시예 D3:
도 3은 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(a)가 표면 속도 비로 2개의 롤 사이에서 회전하는 구조화된 또는 압밀된 필름을 형성하기 위한 연속 가공 방법 및 디바이스의 추가의 실시양태의 개략도를 도시한다.
탄성 캐리어(a)에서의 연신을 유도하기 위하여, 롤(2)의 표면 속도는 롤(1)의 표면 속도보다 낮다. 그러한 비는 탄성 캐리어 벨트(a)가 그의 연신 상태를 회전 중에 이완된 상태로부터 연신된 상태로 변경시키도록 한다. 탄성 캐리어(a)는 탄성 캐리어(a)를 일정한 폭으로 유지하면서 고정시키는 탄성 캐리어(a)에서 연신 비에 의존하여 그의 거리를 변경시킬 수 있도록 레일(g)에서 주행하는 클램프(i)와 함께 측면에 고정된다.
상기 방법의 또 다른 버젼에서, 탄성 캐리어 벨트(a)가 종방향 연신 이외에 회전 중에 반복 가능한 그의 폭을 변경하여 횡방향으로 연신되도록 레일(g)은 각을 형성할 수 있다.
필름(d)은 연신된 탄성 캐리어 상에서 가압 롤(b)를 통하여 적용된다.
구조화된 또는 압밀된 필름(c)은 탄성 캐리어(a) 상에 형성된다. 지지체 소재(e)를 제공하고, 가압 롤(h)을 사용하여 탄성 캐리어(a) 상에서 구조화된 또는 압밀된 필름(c)에 적층시켜 구조화된 또는 압밀된 필름(c)을 포함하는 복합체 소재 (f)를 형성한다.
실시예 D4:
도 4는 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(a)는 2개의 롤 사이에서 표면 속도비로 회전하는 구조화된 또는 압밀된 필름을 형성하기 위한 연속 가공 방법 및 디바이스의 추가의 실시양태의 개략도를 도시한다.
탄성 캐리어(a)에서 연신을 유도하기 위하여, 롤(2)의 표면 속도는 롤(1)의 표면 속도보다 낮다. 상기 비는 탄성 캐리어 벨트(a)가 회전 중에 그의 연신 상태를 이완된 상태로부터 연신된 상태로 변경시키도록 한다.
필름(d)은 연신된 탄성 캐리어 상에서 가압 롤(b)을 통하여 적용된다.
구조화된 또는 압밀된 필름(c)은 탄성 캐리어(a) 상에 형성된다. 지지체 소재(e)를 제공하고, IR 가열기(f)로 예열시켜 접착 성분을 용융시키고, 가압 롤(h)에 의하여 탄성 캐리어(a) 상의 구조화된 또는 압밀된 필름(c)에 적층시켜 구조화된 또는 압밀된 필름(c)을 포함하는 복합체 소재 (g)를 형성한다.
상기 방법에서 탄성 캐리어(a) 및 그에 따른 필름(d)은 종방향으로 수축되면서, 팽창력은 탄성 캐리어 소재의 푸아송 비에 의존하여 횡방향으로 작용한다.
실시예 D5:
도 5는 탄성 캐리어 소재(a)의 롤이 제공되는 구조화된 또는 압밀된 필름을 형성하기 위한 연속 가공 방법 및 디바이스의 추가의 실시양태의 개략도를 도시한다. 가압 롤(b)을 사용하여 필름(d)을 적용하기 전에, 롤을 한 방향으로 적어도연신시킨다. 이러한 경우, 탄성 캐리어는 한면에서 클램프(e)에 의하여 유지되며, 클램프는 그의 거리를 종방향으로 증가시켜 탄성 캐리어를 연신시킨다. 필름을 적용한 후, 연신을 해제한다. 구조화된 또는 압밀된 필름(c)을 탄성 캐리어 상에 형성한다. 클램프는 공정의 종반에서 탄성 캐리어를 해제한다.
도면에 제시한 바와 같이, 구조화된 또는 압밀된 필름을 갖는 탄성 캐리어는 롤 상에서 스풀링하였다. 그후, 그러한 롤을 추가의 공정, 예를 들면 코팅 단계에 사용될 수 있으며, 그 후 탄성 캐리어를 코팅된 구조화된 또는 코팅된 압밀된 필름으로부터 제거하였다. 또 다른 방법은 탄성 캐리어를 롤 상에 스풀링시키기 전에 구조화된 또는 압밀된 필름을 탄성 캐리어로부터 제거하였다.
실시예 D6:
도 6은 탄성 캐리어 소재(a)의 롤이 제공되는 본 발명의 연속 가공 방법 및 디바이스의 추가의 실시양태의 개략도를 도시한다. 필름이 적용되기 전 롤은 종방향으로 연신된다. 롤(1) 및 롤(2) 사이의 표면 속도의 비는 탄성 캐리어(a)를 연신시킨다. 연신된 탄성 캐리어 상에서 가압 롤(b)을 경유하여 필름(d)을 적용하였다. 롤(2)보다 더 낮은 표면 속도를 갖는 롤(3)로 연신이 해제되어 구조화된 또는 압밀된 필름(c)을 형성하였다. 일반적으로 롤(1)의 표면 속도는 대략 롤(1)의 표면 속도에 해당한다. 그러한 공정에서 탄성 캐리어(a) 및 그에 따른 필름(d)은 종방향으로 수축되는 한편, 팽창력은 탄성 캐리어 소재의 프와송 비에 의존하여 횡방향으로 작용한다.
B) 공정/구조화된 및 압밀된 다공성 필름
필름을 압밀 또는 구조화시키는 원리를 우선 기재한다.
본 발명에 따른 다공성 필름을 압밀시키는 원리는 도 32에 도시한다. 연신된 기재 상의 필름의 가역적 접착이 발생하도록 마디를 연결하는 직선형 피브릴을 갖는 다공성 필름(2a)은 연신된 탄성 기재(1a)에 적용되며, 도 32의 상부 도면을 참조한다. 표면 상에 적용된 필름을 갖는 기재와 함께 단축 이완시, 필름의 피브릴은 굴곡되며, 다공성 필름의 밀도는 증가된다. 도 32의 하부 도면은 그의 이완된 상태로 탄성 기재(1b) 상의 얻은 압밀된 필름(2b)을 도시한다.
본 발명에 의한 다공성 필름의 구조화 원리는 도 33에 도시한다. 연신된 기재 상의 필름의 가역적 접착이 발생하도록 다공성 필름(2a)은 연신된 탄성 기재(1a)에 적용되며, 도 33의 상부 도면을 참조한다. 그 표면 상의 적용된 필름을 갖는 기재의 단축 이완시, 필름은 기재로부터 부분적으로 층간해제된다. 도 33의 하부 도면은 그의 이완된 상태로 탄성 기재(1b) 상의 얻은 구조화된 필름(2b)을 도시한다. 구조화된 필름(2b)은 주름 및 접힘을 나타낸다.
실시예 1:
실시예 1A
ePTFE 멤브레인은 당업계, 예를 들면 US 3,953,566에 공지된 공정에 의하여 생성하였다. 멤브레인은 120 l/hr의 평균 ATEQ 기류 (70 mbar 테스트 압력에서), 1.75 bar의 WEP (입수 압력), 80 ㎛의 두께, 25 g/㎡의 질량/면적을 가졌다.
실시예 1A에서, PDMS(폴리디메틸실록산) 시트 (엘라스토실(Elastosil) RT620, 와커 실리콘)를 탄성 기재로서 사용하였다. 멤브레인을 사전연신된 PDMS 시트에 약간의 가압으로 접착시켰다. PDMS 시트를 200%의 가공 비 (2:1 이축; 4:1 면적 변화)에서 그의 표면상에 접착된 필름과 함께 이축 이완시켜 압밀된 필름을 얻었다.
미세구조 또는 필름내 구조는 도 7에 도시된 바와 같이 변화되었다. 비교를 위하여 마디 및 "직선형" 피브릴을 갖는 초기 미처리 멤브레인을 도 8에 도시한다.
그러한 필름은 낮은 밀도를 가지며, 매우 부드러우며, 그리하여 이축 이완에서 약 250% 이하의 이완시 탄성 기재로부터 층간해제되지 않을 것이다.
실시예 1B
실시예 1B는 필름 어셈블리의 일례이다. 실시예 1A의 필름 복합체는 열 프레스 내에서 185℃의 온도, 4 bar 압력에서 160 ㎜×160 ㎜ 프레스 면적을 갖는 SEFA 미니 열 프레스를 사용하여 10 초 동안 안정화 지지체 소재로서 작용하는 폴리프로필렌 압출된 편성물 소재에 접합되었다. 프레스의 가열된 면은 폴리프로필렌 편성물 면에 대면하였다. 냉각 후, 탄성 기재를 그러한 복합체 소재로부터 제거하였다.
압밀된 필름의 일부를 해제시키기 위하여, 복합체 소재를 10 ㎜ 직경의 원형 성형 도구 내에서 클램핑하였다. 200℃로 설정된 고온의 공기 총 및 낮은 팬 속도를 사용하여 폴리프로필렌 지지체를 용융시켰다. 진공을 하부쪽으로부터 적용하여 복합체 소재를 성형시켜 구체 형상을 형성하였다.
도 9는 폴리프로필렌 편성물 상에서 안정화되는 성형된 필름 어셈블리를 도시한다. 도 10은 "직선형" 피브릴을 갖는 그러한 성형된 형상의 상부에서의 해제부를 도시하는 반면, 도 11은 비성형된 부위, 즉 필름의 여전히 압밀된, 비-해제부를 도시한다.
실시예 1C
실시예 1C는 본 발명의 필름 어셈블리를 포함하는 성형된 통풍구의 일례이다. 폴리에틸렌 부직 소재를 히트프레스 내에서 130℃에서 2 초 동안 2 bar에서 멤브레인에 적용하였다.
PE 부직을 갖는 멤브레인을 사전연신된 PDMS 시트 (엘라스토실 RT620, 와커 실리콘)에 약간의 가압으로 부착시켜서 부직면이 외부를 향하게 하였다. 탄성 기재 및 부착된 필름을 탄성 기재에서 약 15 ㎝ 위에 배열된 IR 히터를 사용하여 약 130℃로 가열하였다. PDMS 시트를 200% (2:1 이축, 4:1 면적 변화)의 가공 비로 그의 위에 접착된 필름과 함께 이축 이완시켰다. 얻은 압밀된 필름의 미세구조 또는 필름내 구조가 변경되었다. 부직 소재는 필름 상에서 흐르며, 냉각 후 부직은 압밀된 필름을 안정화시켜서 탄성 기재로부터 제거될 수 있다. 도 12는 그 상부에 PE 부직을 갖는 압밀된 필름을 도시한다.
복합체 소재를 원형으로 컷팅하고, 2 ㎜ 직경의 원형 구멍을 갖는 플라스틱 디스크에 접합시켰다. 디스크를 성형 도구에 클램핑시켰다. 압밀된 필름의 부분을 해제시키기 위하여, 160℃로 설정된 고온의 공기 총 및 낮은 팬 속도를 사용하여 부직 소재를 용융시켰다. 진공을 하부쪽으로부터 적용하여 복합체 소재를 성형시켜 구체 형상을 형성하였다.
대조예로서, 미처리되며, 2 ㎜ 원형 구멍을 갖는 플라스틱 디스크에 접합된 멤브레인을 사용하였다.
입수 압력은 두 샘플의 경우 1.75 bar이었으며, 그리하여 압밀 및 성형이 필름 공극 구조를 손상시키지 않았다는 것을 알 수 있다. 도 13에서 알 수 있는 바와 같이 상이한 압력에서 ATEQ 디바이스를 사용하여 기류를 측정하였다. 대조예 ("평면")에 비하여 본 발명에 따른 필름 어셈블리 ("3d")를 사용하면 기류는 5배까지 증가하였다.
실시예 2:
ePTFE 멤브레인은 종래 기술, 예를 들면 US 5,814,405 또는 DE 6961 7707에 공지된 방법에 의하여 생성하였다. 멤브레인은 54 ℓ/hr의 평균 ATEQ 기류 (12 mbar 테스트 압력에서), 28 psi (1.93 bar)의 WEP (입수 압력), 8.2 psi (0.57 bar)의 버블 포인트, 2.8 걸리 초의 평균 걸리 넘버 및 10 g/㎡의 질량/면적을 가졌다. 멤브레인은 핸들-오-미터 테스트 디바이스 (트윙-앨버트 인스트로먼트 컴파니)를 20℃에서 사용하여 ASTM D2923 - 08 방법 B에 따라 측정하여 29.7 g/m의 평균 횡방향 강직도 및 9.8 g/m의 평균 종방향 강직도를 가졌다.
실시예 2B 및 2C는 구조화된 필름을 포함하는 필름 어셈블리의 일례이다. 실시예 2A, 2B 및 2C에서, 2성분 코폴리에스테르 스펀본드를 지지체 소재로서 사용하였다. 지지체 소재를 멤브레인 샘플에 접착시키기 위하여, 폴리우레탄 핫 멜트 웹 접착제 (물품 번호: D6C8F 10 g/㎡; 회사: 프로테크닉(Protechnic) (프랑스 소재))를 사용하였다. 웹 접착제를 열 프레스 내에서 120℃ 및 5 psi (0.34 bar) 면적 압력에서 15 초 체류 시간에 지지체 소재에 사전-적용하였다.
실시예 2B 및 2C에서, 나타낸 바와 같은 상이한 가공 유형을 사용하였다.
실시예 2D 및 2E는 압밀된 필름을 포함하는 필름 어셈블리의 일례이다. 실시예 2D 및 2E에서, 멤브레인을 탄성 기재에 약간의 가압으로 접착시켰다. 탄성 기재를 종방향으로 상이한 비에서 이완시켰다. x 및 y 방향 둘다에서 O.O/㎜의 구조 밀도에 의하여 입증되는 바와 같이 가시적인 면외 구조는 발생하지 않았으나, 피브릴만이 접혔다. 탄성 기재로부터 압밀된 멤브레인의 층간해제는 종방향 이완시 발생하지 않았다.
공정 조건 및 결과를 하기 표 1에 제시하였다.
Figure 112017085203392-pct00001
실시예 2B1
실시예 2B의 구조화된 필름을 엘라스토머 지지체 소재로 코팅하여 필름 어셈블리를 형성하였다. 100 미크론 종이를 100 미크론 폭 및 약 1 ㎜ 거리의 슬롯으로 레이저컷팅하였다. 와커 엘라스토실(Wacker Elastosil) RT 620 실리콘 성분 A 및 B를 9:1의 질량비로 혼합하고, 소재를 종이의 슬롯을 통하여 가압시켰다. 소재를 오븐 내에서 3 분 동안 80℃에서 경화시켰다.
엘라스토실 RT 620을 사용한 제2의 유사 라인 코팅을 제1의 라인 코팅에 직사각형으로 가하여 그리드 코팅을 형성하였다. 코팅 후, 구조를 다시 80℃에서 3 분 동안 경화시켰다.
도 14는 제1의 연신 사이클 (해제) 후 엘라스토머 그리드 라인 사이에 발생하는 구조화된 필름의 해제된 구역을 도시한다. 구조화된 필름의 해제된 구역은 구조화된 필름 상의 주기적인 해제된 구조를 형성한다.
실시예 2B1의 필름을 원형의 공기 노즐에 조립하고, 통풍구로서 사용하였다. 도 15는 낮은 공기압 적용시 그의 평편한 상태에서의 통풍구를 도시한다. 중간 및 높은 공기압의 적용은 도 16 및 17에 도시한 바와 같이 필름 어셈블리에 구체 형상을 부여하였다.
실시예 2B2
실시예 2B의 구조화된 필름을 엘라스토머 지지체 소재로 코팅시켜 필름 어셈블리를 형성하였다. 100 미크론 종이를 100 미크론 폭 및 약 1 ㎜ 거리의 슬롯으로 레이저컷팅하였다. 와커 엘라스토실 RT 620 실리콘 성분 A 및 B를 9:1의 질량비로 혼합하고, 소재를 종이의 슬롯을 통하여 가압시켰다. 소재를 오븐 내에서 3 분 동안 80℃에서 경화시켰다.
엘라스토실 RT 620을 사용하여 제2의 유사 라인 코팅을 제1의 라인 코팅에 직사각형으로 가하여 그리드 코팅을 형성하였다. 코팅 후, 구조를 다시 80℃에서 3 분 동안 경화시켰다.
엘라스토실 RT 620을 사용하여 추가의 원형 엘라스토머 코팅을 100 미크론 두께의 종이 위에 레이저컷팅한 원형을 통하여 샘플 상에 가하였다.
도 18은 엘라스토머 지지체 소재를 그리드 코팅 형태로 및 필름 어셈블리의 중심에서 밀봉 부재로서 추가의 원형 엘라스토머 코팅을 포함하는 얻은 필름 어셈블리를 도시한다.
실시예 2B3
실시예 2B2의 필름 어셈블리를 원형으로 컷팅하고, 10 ㎜ 개구부를 갖고, 내부 튜브를 갖는 플라스틱 디스크에 접합시켰다. 밀봉 부재가 내부 튜브의 개구부와 합치하도록 필름 어셈블리를 플라스틱 디스크 상에 배치하여 체크 밸브를 형성하였다. 그러한 체크 밸브의 개략도를 도 19에 도시한다.
밸브의 폐쇄된 상태를 도 19의 좌측에 도시하였다. 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태에 있으며, 밀봉 부재는 튜브의 개구부를 폐쇄하였으며, 도 20을 참조한다. 외부로부터 내부로, 통풍구가 폐쇄될 경우, 예를 들면 물, 수증기 및 오일이 내부 부위로 관통되는 것을 방지하였다. 내부로부터 외부로, 내부 튜브 상에 밀봉 부재를 형성하는 엘라스토머 코팅에 의하여 통풍구가 폐쇄되어 내부 튜브의 안으로부터 예를 들면 공기, 물, 수증기 및 오일의 방출을 방지하였다. 이는 도 19의 좌측에 도시하며, 여기서 기류 및 수분 수송을 나타내는 화살표는 필름 어셈블리의 밀봉 부재 부분을 가로지르지 않는다. 내부 기체 압력의 증가는 필름 어셈블리를 연신시킨다. 내부로부터, 원하는 압력이 도달될 경우, 밀봉 부재는 튜브의 개구부로부터 들어올려지며, 통풍구는 개방되어 압력의 평형을 이루며, 이는 도 19의 우측을 참조한다. 도 22에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서 내부 및 외부 압력 사이의 차이가 20 mbar보다 클 경우, 통풍구가 개방된다. 통풍구의 개방된 상태는 또한 도 21로부터 알 수 있다. 그 후, 엘라스토머 지지체 소재는 그의 연신된 상태가 된다. 예를 들면, 공기 및/또는 수분는 밀봉 부재에 이웃한 통풍 부위를 통하여 및 밀봉 부재에 의하여 피복되지 않은 필름 어셈블리의 부분을 통하여 밸브의 내부로부터 외부로 흐를 수 있다. 압력의 평형이 도달될 경우, 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태로 돌아가서 밀봉 부재가 튜브의 개구부로 내려오며, 밸브를 다시 폐쇄한다.
실시예 2B4
실시예 2B1의 필름 어셈블리를 원형으로 컷팅하고, 밸브 기재에 접합시켜 변경 가능한 밸브를 제공하였다. 도 34A는 원형 필름 어셈블리의 둘레에서의 접합 부위(30)를 도시하며, 이는 원형 필름 어셈블리의 전체 둘레에서 밸브 기재로 연속이다. 도 34B 및 C는 도 34A의 평면(32)에서 변경 가능한 밸브의 단면을 도시한다.
도 34B를 살펴보면, 필름 어셈블리(10)는 접합 부위(30)에서 밸브 기재(20)의 기부(28)에 부착되었다. 밸브 기재는 플라스틱 소재, 예컨대 성형 플라스틱일 수 있다. 접합 부위(30)는 필름 어셈블리의 엘라스토머 지지체 소재를 밸브 기재(20)의 기부(28)에 부착시켰다. 엘라스토머 지지체 소재는 밸브 기재(20)를 향하여 안쪽으로 그리고 그에 이웃하게 향하는 필름 어셈블리(10)의 면에 존재하며, 구조화된 또는 압밀된 필름은 밸브 기재로부터 바깥쪽으로 대면하는 반대면 상에 존재한다.
밸브 기재(20)는 제1의 개구부(22) 및 제2의 개구부(24)를 가졌다. 제1의 개구부(22)는 밸브 기재에 삽입되는 튜브에 의하여 형성될 수 있다. 대안으로, 밸브 기재(20)는 도 34B 및 C에 도시된 바와 같이 밸브 기재의 기부(28)로부터 돌출된 돌출부(26)를 통한 채널로서 제1의 개구부(22)를 제공하도록 성형될 수 있다. 필름 어셈블리(10)는 필름 어셈블리의 일부가 제1의 개구부(22) 주위에서 및 그를 통하여 개구부(22)가 나타나는 돌출부(26)의 표면과 합치되도록 밸브 기재(20)의 기부(28) 상에 접합되며, 그리하여 제1의 개구부(22) 상에 밀봉 부재(25)를 형성하여 변경 가능한 밸브(5)를 제공하였다.
변경 가능한 밸브의 폐쇄된 상태는 도 34B에 도시한다. 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태로 존재하며, 필름 어셈블리(10)는 돌출부(36)와 이웃하게 위치하여 그와 접촉하여 제1의 개구부(22)를 폐쇄한다. 외부로부터 내부로, 통풍구가 폐쇄될 경우, 예를 들면 액체 물, 수증기 및 오일이 필름 어셈블리(10)을 통하여 변경 가능한 밸브의 내부 부위(29)로 투과되는 것을 방지하였다. 내부로부터 외부로, 기체, 예컨대 공기 또는 수증기는 도시된 화살표 방향으로 필름 어셈블리(10)의 밀봉 부재(25)를 통하여 내부 부위(29)에서 배출될 수 있다. 제1의 유체 압력의 증가는 필름 어셈블리(10)를 연신시킨다.
대안의 실시양태에서, 밀봉 부재가 추가의 원형 엘라스토머 코팅을 포함하는 실시예 2B2의 필름 어셈블리가 사용될 수 있다. 그러한 실시양태에서, 외부로부터 내부로, 통풍구가 폐쇄될 경우, 예를 들면 액체 물, 수증기 및 오일을 필름 어셈블리를 통하여 변경 가능한 밸브의 내부 부위로 투과되는 것을 방지하였다. 기체, 예컨대 공기 또는 수증기의 밀봉 부재를 통한 내부로부터 외부로의 통풍은 밀봉 부재를 형성하는 엘라스토머 코팅의 존재로 인하여 실시예 2B1의 필름 어셈블리의 실시양태에 비하여 감소된다. 엘라스토머 코팅이 밀봉 부재를 통하여 기체, 예컨대 공기 또는 물의 통과를 방지하는 실시양태에서, 체크 밸브를 얻었다.
변경 가능한 밸브(5)의 내부로부터, 원하는 압력이 도달될 경우, 도 34C에 도시된 바와 같이 필름 어셈블리(10)의 밀봉 부재(25) 일부가 제1의 개구부(22)로부터 들어올려져서 제1의 개구부(22) 및 제2의 개구부(24) 사이의 유체 소통을 허용한다. 제2의 개구부는 변경 가능한 밸브의 외부, 즉 변경 가능한 밸브의 내부 부위에 대한 외부 환경과 유체 소통된다. 이는 변경 가능한 밸브의 개방된 상태를 나타낸다.
제2의 개구부(24)는 밸브 기재의 기부(28)를 통한 채널이었다. 제2의 개구부(24)는 기부(28) 위에서, 제1의 개구부(22)를 포함하는 돌출부(26) 및 제2의 통풍 부위에서의 접합 부위(30) 사이에 위치한다. 도 34B 및 C에 도시되지 않은 대안의 실시양태에서, 제2의 개구부는 제2의 통풍 부위에 존재한다면 밸브 기재 위의 어느 곳에나 위치할 수 있으며, 밀봉 부재의 제거시 제1의 개구부와 유체 소통하면서 유입될 수 있다. 예를 들면, 제2의 개구부는 필름 어셈블리의 둘레가 부착되는 밸브 기재의 측벽 (도시하지 않음) 내에 위치할 수 있다. 그러한 실시양태에서, 변경 가능한 밸브의 개방된 상태에서, 유체는 제1의 개구부를 통하여 흐르는 스트림에 대하여 수직인 스트림으로 제2의 개구부를 통하여 통풍된다. 이는 제2의 개구부를 통하여 통풍되는 유체가 제1의 개구부를 통하여 내부 부위에서 배출되는 역류 스트림이 되는 도 34C에 도시된 실시양태와는 대조적이다.
도 34C를 살펴보면, 개방된 상태에서, 필름 어셈블리(10)의 팽창은 밀봉 부재(25)를 제1의 개구부(22)로부터 해제시켜 변경 가능한 밸브의 내부 부위(29)에서의 압력이 도시된 화살표의 방향으로 제2의 통풍구 부위의 제2의 개구부(24)를 통하여 외부와 평형을 이루게 된다. 그 후, 필름 어셈블리(10)의 엘라스토머 지지체 소재는 그의 연신된 상태가 된다. 기체 및 액체 유체, 예컨대 공기, 수분 및 액체 물 중 하나 이상은 예를 들면 밸브의 내부 부위(29)로부터 밀봉 부재에 이웃하는 제2의 통풍구 부위를 통하여 제2의 개구부(24)를 경유하여 밸브의 외부로 흐를 수 있다. 변경 가능한 밸브의 내부 및 외부 압력 사이의 평형이 도달될 경우, 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태로 돌아가서 밀봉 부재(25)가 제1의 개구부(22) 위로 내려가게 되며, 변경 가능한 밸브를 다시 폐쇄한다.
실시예 2B5
실시예 2B1의 필름 어셈블리를 원형으로 컷팅하고, 밸브 기재에 접합시켜 변경 가능한 밸브를 제공하였다. 도 35A는 필름 어셈블리 및 필름 어셈블리의 둘레에서의 밸브 기재 사이의 비-접합 부위(34)가 존재하도록 원형 필름 어셈블리의 둘레에서 불연속인 원형 필름 어셈블리의 둘레에서의 접합 부위(30)를 도시한다. 도 35B 및 C는 도 35A의 평면(32)에서 변경 가능한 밸브의 단면을 도시하는 한편, 도 36은 개방된 상태로 변경 가능한 밸브의 3차원의 표시를 도시한다.
도 35B를 살펴보면, 필름 어셈블리(10)는 밸브 기재(20)의 기부(28)에 부착된다. 접합 부위 (도 35B의 단면에 도시하지 않음)는 필름 어셈블리(10)의 엘라스토머 지지체 소재를 밸브 기재(20)의 기부(28)에 부착시켰다. 엘라스토머 지지체 소재는 밸브 기재(20)를 향하여 안쪽으로 그리고 그에 이웃하게 향하는 필름 어셈블리(10)의 면 상에 존재하며, 필름 어셈블리(10)의 구조화된 필름은 밸브 기재로부터 바깥쪽으로 향하는 반대편에 존재하였다.
밸브 기재(20)는 제1의 개구부(22)를 가졌다. 제1의 개구부(22)는 구멍에 의하여 형성되어 밸브 기재(20)의 기부(28)를 통하여 내부 부위(29)로의 채널을 제공하였다. 필름 어셈블리(10)는 이완된 상태로 필름 어셈블리가 제1의 개구부(22)가 나타나는 기부(28)의 표면과 합치되어 그와 접촉하는 방식으로 밸브 기재(20)의 기부(28) 상에서 접합되어 제1의 개구부(22) 위에서 밀봉 부재(25)를 형성하여 변경 가능한 밸브(5)를 제공하였다.
도 35B는 폐쇄된 위치에서의 변경 가능한 통풍구를 도시한다. 외부로부터 내부로, 변경 가능한 통풍구가 폐쇄될 경우, 예를 들면 액체 물, 수증기 및 오일이 필름 어셈블리(10)를 통하여 변경 가능한 밸브의 제1의 부위(29)로 투과되는 것을 방지하였다. 내부로부터 외부로, 기체, 예컨대 공기 또는 수증기는 필름 어셈블리(10)를 통하여 도시된 화살표 방향으로 제1의 부위(29)에서 배출될 수 있다.
대안의 실시양태에서, 밀봉 부재가 추가의 원형 엘라스토머 코팅을 포함하는 실시예 2B2의 필름 어셈블리를 사용할 수 있다. 그러한 실시양태에서, 외부로부터 내부로, 통풍구가 폐쇄될 경우, 예를 들면 액체 물, 수증기 및 오일이 필름 어셈블리를 통하여 변경 가능한 밸브의 내부 부위로 투과되는 것을 방지하였다. 기체, 예컨대 공기 또는 수증기가 밀봉 부재를 통하여 내부로부터 외부로 통풍되는 것은 밀봉 부재를 형성하는 엘라스토머 코팅의 존재로 인하여 실시예 2B1의 필름 어셈블리의 실시양태에 비하여 감소되었다. 엘라스토머 코팅이 기체, 예컨대 공기 또는 물이 밀봉 부재를 통하여 통과되는 것을 방지하는 실시양태에서, 체크 밸브를 얻었다.
제1의 유체 압력의 증가는 필름 어셈블리(10)를 연신시킨다. 내부로부터, 원하는 압력이 도달될 경우, 필름 어셈블리(10)의 밀봉 부재(25) 일부가 제1의 개구부(22)로부터 들어올려진다. 도 35C에 도시된 바와 같이 필름 어셈블리(10)는 또한 밸브 기재(20)의 기부(28)로부터 들어올려서 둘레의 비-접합 부위에서 제2의 개구부(24)를 형성하여 기부(28) 및 필름 어셈블리(10) 사이에 형성된 제2의 통풍구 부위를 경유하여 내부 부위(29) 및 변경 가능한 밸브의 외부 사이에서의 유체 소통을 허용한다. 개방된 상태에서, 필름 어셈블리의 팽창은 제1의 개구부(22)로부터 밀봉 부재를 해제하여 변경 가능한 밸브(5)의 제1의 부위(29)에서의 압력이 도시된 화살표의 방향으로 외부와 평형을 이루게 할 수 있다. 그 후, 필름 어셈블리의 엘라스토머 지지체 소재는 그의 연신된 상태가 된다.
도 36은 개방된 상태의 변경 가능한 밸브(5)의 외부 3차원 표현을 도시한다. 원형 필름 어셈블리의 비-접합 부위에 형성된 제2의 개구부(24)가 도시된다. 제2의 개구부(24)는 변경 가능한 밸브의 외부, 즉 변경 가능한 밸브의 제1의 부위에 대하여 외부인 환경과 유체 소통된다. 유체, 예컨대 공기, 수증기 및 액체 물 중 하나 이상은 필름 어셈블리(10) 및 기부(28) 사이의 제2의 통풍구 부위를 통한 밸브의 내부 부위로부터 제2의 개구부(24)를 경유하여 외부로 흐를 수 있다. 변경 가능한 밸브의 내부 및 외부 압력 사이의 평형이 도달될 경우, 엘라스토머 지지체 소재는 그의 이완된 상태로 돌아가서 밀봉 부재가 기부(28) 위로 내려가서 제1의 개구부 및 제2의 개구부(24)를 밀봉시키고, 밸브를 다시 폐쇄한다.
실시예 2D1
실시예 2D의 얻은 압밀된 필름 (도 23 참조)을 엘라스토머 지지체 소재로 코팅하여 필름 어셈블리를 형성한다. 100 미크론 종이를 100 미크론 폭 및 약 1 ㎜ 거리의 슬롯으로 레이저컷팅하였다. 와커 엘라스토실 RT 620 실리콘 성분 A 및 B를 9:1의 중량비로 혼합하고, 소재를 종이의 슬롯을 통하여 가압시켰다. 소재를 오븐 내에서 3 분 동안 80℃에서 경화시켰다.
도 24는 우측에 엘라스토머 라인 코팅을 갖는 실시예 2D의 압밀된 필름을 도시한다. 좌측에는 제1의 연신 사이클 후의 필름 어셈블리를 도시한다. 주기적인 주름 패턴이 엘라스토머 라인 사이에 발생한다.
실시예 3
ePTFE 멤브레인은 당업계, 예를 들면 US201401 20286 A1에 공지된 공정에 의하여 생성된다. 멤브레인은 500 ℓ/hr의 평균 ATEQ 기류 (70 mbar 테스트 압력에서), 25 ㎛의 두께 및 6.5 g/㎡의 질량/면적을 갖는다.
멤브레인을 사전연신된 PDMS (엘라스토실 RT620, 와커 실리콘) 시트에 약간의 가압으로 접착시켰다. 하기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, PDMS 시트를 종방향으로 이완시켰다.
Figure 112017085203392-pct00002
실시예 3B1
실시예 3B의 필름을 12 ㎜ 폴리우레탄 핫멜트 그리드 소재 (프로테크닉, 프랑스 소재)에 열프레스 내에서 100℃에서 5 초 동안 및 3 bar 압력에서 접합시켰다. 냉각 후, 샘플을 기재로부터 제거하고, 이를 그 위에 압밀시켰다. 제거 후, 접지 않은 그리드 및, 제어된 3D 패턴 형성된 표면 사이의 필름의 압밀된 부분을 얻었다. 그리드에 접합되는 압밀된 필름의 부분은 여전히 그의 압밀된 상태로 존재하였다.
도 25는 반구형 형상을 갖는 해제된 구역을 갖는 얻은 필름 어셈블리의 화상을 도시한다.
실시예 4
ePTFE 멤브레인은 당업계, 예를 들면 US 2007/0012624 A1에 공지된 공정에 의하여 생성하였다. 멤브레인은 0.5 g/㎡의 평균 질량/면적 및 약 0.6 ㎛의 두께를 가졌다.
PDMS (엘라스토실 RT 620)를 탄성 기재로서 사용하였다. 멤브레인을 탄성 기재에 사전연신된 상태로 약간의 가압으로 상기 실시예 D2의 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트를 사용하여 접착시켰다 (또한 도 2 참조). 탄성 기재는 회전시 횡방향으로 이완되었다. 실시예 4D는 압밀시키고자 하는 그의 전위에 대하여 압밀시키고, 탄성 기재로부터 필름의 주기적 층간해제가 발생하였다. 실시예 4D의 구조 밀도는 125/㎜이었다.
실시예 4A, 4B 및 4C의 SEM 화상은 도 26 내지 28에 도시한다. 결과 및 가공 조건은 하기 표 3에 제시한다.
Figure 112017085203392-pct00003
실시예 5
실시예 5는 상기 기재된 바와 같이 구조화된 다공성 필름의 형성에 대한 예시의 공정에 의하여 얻은 구조화된 필름이다. ePTFE 멤브레인은 당업계, 예를 들면 US 3,953,566에 공지된 방법에 의하여 생성하였다. 멤브레인은 종방향으로 10 N/㎟ 및 횡방향으로 25 N/㎟의 평균 매트릭스 인장 강도, 8 걸리 초의 기류, 1.5 bar의 버블 포인트, 35 ㎛의 두께, 17 g/㎡의 질량/면적 및 0.18 ㎛의 평균 흐름 공극 크기를 가졌다.
2성분 코폴리에스테르 스펀본드를 지지체 소재로서 사용하였다. 지지체 소재를 멤브레인 샘플에 접착시키기 위하여, 폴리우레탄 핫 멜트 웹 접착제 (물품 번호: D6C8F 10 g/㎡; 회사: 프로테크닉 (프랑스 소재))를 사용하였다. 웹 접착제를 열 프레스 내에서 120℃ 및 5 psi (0.34 bar) 면적 압력에서 15 초 체류 시간에 지지체 소재에 사전-적용하였다. 사전-접착된 접착제층을 갖는 지지체 소재를 멤브레인의 상부에 배치하고, 접착제 층이 멤브레인을 향하여 대면하였다. 10 ㎜ 두께, 150 ㎜ 직경의 실리콘 시트 (엘라스토실 RT620)를 오븐 내에서 150℃가 되도록 예열하였다. 상부 실리콘 시트를 지지체 소재의 상부에 배치하였다. 80 ㎜의 직경 및 5 ㎏의 질량을 갖는 알루미늄 봉을 상부 실리콘 시트의 위에 10 초 동안 배치하여 멤브레인 샘플 및 지지체 소재 사이에 접합을 생성하였다.
10 초 후, 상기 봉 및 상부 실리콘 시트를 제거하고, 하부 실리콘 시트 소재로부터 제거하기 전 샘플을 3 분 동안 냉각시켰다.
도 1에 따른 디바이스의 탄성 기재를 공기 팽창으로 원하는 가공 비로 연신시켰다. 원하는 연신된 상태에 도달된 후, 밸브를 폐쇄하여 가공 비를 일정한 상태로 유지하였다. 필름 샘플을 연신된 탄성 기재 상에 적용시키고, 고무 롤러를 사용하여 힘을 가하여 필름 샘플을 탄성 기재에 접착시켰다.
충분한 접착이 달성된 후, 공기 밸브를 개방시켜 내부 압력을 해제하여 탄성 기재를 연신시켰다.
엘라스토실 RT620을 200%의 가공 비로 팽창시키기 위하여 통상의 가공 시간은 3 초이었다. 탄성 기재는 그의 초기 미연신된 평편한 형상으로 다시 수축되었다. 접착된 필름은 탄성 기재와 함께 수축되었으나, 공정 후 구조화되었다.
가공 세부사항 및 결과를 하기 표 4에 제시한다. 도 29는 필름의 구조 밀도의 측정 (좌측) 및 필름의 표면 토포그래피 (우측)를 도시한다.
Figure 112017085203392-pct00004

Claims (25)

  1. a) 연신된 기재 상에서 필름의 가역적 접착이 발생하도록 다공성 필름을 탄성 기재 상에 연신된 상태로 적용하는 단계,
    b) 필름이 적용되어 있는 기재를 이완시켜 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름을 얻는 단계, 및
    c) 지지체 소재가 부착되어 있지 않은 구조화된 또는 압밀된 필름이 해제 가능하도록 지지체 소재를 구조화된 또는 압밀된 필름의 일부에 적용하는 단계
    를 포함하는, 구조화된 또는 압밀된 다공성 필름을 포함하는 어셈블리의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 지지체 소재가 안정화 지지체 소재 또는 엘라스토머 지지체 소재인 형성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, d) 구조화된 또는 압밀된 필름을 해제시키는 단계를 더 포함하는 것인 형성 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필름이 플루오로중합체, 폴리비닐알콜 및 폴리우레탄 중 하나 이상을 포함하는 것인 형성 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기재가 폴리실록산, 플루오로실리콘 및 고무 중 하나 이상을 포함하는 것인 형성 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 a)에서의 기재가 하나 이상의 방향으로 110% 이상의 가공 비로 연신되는 것인 형성 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탄성 기재가 하나 이상의 방향으로 1,100% 이하의 가공 비로 연신되는 것인 형성 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기재가 단축 또는 이축 연신되는 것인 형성 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 구조화된 또는 압밀된 필름을 탄성 기재로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 형성 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 따른 방법에 의하여 얻을 수 있는 어셈블리로서, 압밀된 다공성 필름을 포함하는 것인 어셈블리.
  11. a) 압밀된 다공성 필름, 및
    b) 지지체 소재가 부착되어 있지 않은 압밀된 필름이 해제 가능하도록 압밀된 다공성 필름의 일부에 부착된 지지체 소재
    를 포함하는 어셈블리.
  12. 제11항에 따른 어셈블리를 포함하는 물품.
  13. 제12항에 있어서, 물품이 통풍구, 밸브, 통기성 하우징 또는 딥 드로잉인 물품.
  14. 제13항에 있어서, 물품이 밀봉 부재를 더 포함하는 밸브인 물품.
  15. a) 연신된 기재 상에서 필름의 가역적 접착이 발생하도록 다공성 필름을 탄성 기재 상에 연신된 상태로 적용하는 단계, 및
    b) 필름이 적용되어 있는 기재를 이완시켜 압밀된 다공성 필름을 얻는 단계
    를 포함하는, 압밀된 다공성 필름의 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서, 안정화 지지체 소재 또는 엘라스토머 지지체 소재를 압밀된 필름에 적용하는 단계를 더 포함하는 것인 형성 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 필름이 플루오로중합체, 폴리비닐알콜 및 폴리우레탄 중 하나 이상을 포함하는 것인 형성 방법.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 기재가 폴리실록산, 플루오로실리콘 및 고무 중 하나 이상을 포함하는 것인 형성 방법.
  19. 제15항 또는 제16항에 있어서, 단계 a)에서의 기재가 하나 이상의 방향으로 110% 이상의 가공 비로 연신되는 것인 형성 방법.
  20. 제15항 또는 제16항에 있어서, 탄성 기재가 하나 이상의 방향으로 1,100% 이하의 가공 비로 연신되는 것인 형성 방법.
  21. 제15항 또는 제16항에 있어서, 기재가 단축 또는 이축 연신되는 것인 형성 방법.
  22. 제15항 또는 제16항에 있어서, 압밀된 필름을 탄성 기재로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 형성 방법.
  23. 제15항 또는 제16항에 따른 방법에 의하여 얻을 수 있는 압밀된 필름.
  24. 제23항에 따른 압밀된 필름을 포함하는 물품.
  25. 제24항에 있어서, 물품이 통풍구, 밸브, 통기성 하우징 또는 딥 드로잉인 물품.
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