KR102197486B1 - 비-꼬임 섬유를 포함하는 물품 및 물품 사용 방법 - Google Patents

비-꼬임 섬유를 포함하는 물품 및 물품 사용 방법 Download PDF

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이세 힙웰
마크 메이슨
토마스 이블링
에리히 보렌캄프
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Abstract

본 명세서에 기술된 특정 실시예들은 비-꼬임 섬유를 포함하는 복합재 재료에 관한 것이다. 몇몇 실시예들에서, 물품은 열가소성 폴리머와 보강 섬유를 포함하는 코어 층을 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 코어 층 위에 배열될 수 있다. 특정 예들에서, 상기 물품은 페인팅될 때 클래스 A 마감재를 제공하기에 효율적이다.

Description

비-꼬임 섬유를 포함하는 물품 및 물품 사용 방법{ARTICLES INCLUDING UNTWISTED FIBERS AND METHODS OF USING THEM}
본 특허출원은 2012년 12월 7일에 출원된 미국 가특허출원번호 61/734,715 및 2013년 3월 14일에 출원된 미국 가특허출원번호 61/782,129에 기초하여 우선권을 주장하며, 이 둘은 모두 본 명세서에서 참조문헌으로서 인용된다.
본 특허출원은 비-꼬임 섬유를 포함하는 하나 이상의 층을 포함하는 물품에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 상기 물품은 열가소성 코어 층 및 상기 열가소성 코어 층 위에 배열된 비-꼬임 유리 섬유를 포함하는 층을 포함할 수 있다.
자동차 및 건축 재료용 물품은 통상 다수의 엄격하고 상당한 성능 요구를 충족시키도록 설계된다.
한 형태에서, 열가소성 폴리머와 보강 섬유를 포함하는 섬유 보강 열가소성 폴리머 코어 층, 및 복수의 비-꼬임 섬유를 포함하고 상기 코어 층 위에 배열된 표면 층을 포함하는 열가소성 복합재 물품이 제공된다.
특정 실시예들에서, 복수의 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 유리 섬유를 포함한다. 특정 경우들에서, 코어 층 내에 배열된 실질적으로 모든 섬유는 비-꼬임 섬유이다. 몇몇 형상들에서, 표면 층 내에 배열된 실질적으로 모든 섬유는 비-꼬임 섬유이다. 그 외의 다른 실시예들에서, 코어 층 위에 배열된 표면 층 내의 섬유는 기본적으로 비-꼬임 유리 섬유로 구성된다. 추가적인 실시예들에서, 코어 층 위에 배열된 표면 층 내의 섬유는 비-꼬임 유리 섬유로 구성된다. 그 외의 다른 예들에서, 코어 층은 약 0.1 gm/cm3 내지 약 1.8 gm/cm3의 밀도를 포함한다. 몇몇 예들에서, 코어 층의 공극율은 코어 층의 약 20중량% 내지 약 80중량% 사이이다. 원할 시에, 최종 형성된 물품은 처리 공정 후에, 예컨대, 코어 층의 몰딩 공정 또는 경화 공정 후에, 완전히 경화될 수도 있거나 및/또는 최종 물품은 완전히 경화되거나 혹은 실질적으로 공동이 없는 상태일 수 있다. 특정 실시예들에서, 코어 층의 열가소성 폴리머는 폴리올레핀 수지, 열가소성 폴리올레핀 블렌드 수지, 폴리비닐 폴리머 수지, 부타디엔 폴리머 수지, 아크릴릭 폴리머 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴스티렌 폴리머 수지, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머 수지, 폴리에테르 이미드 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리벤지미다졸 수지, 또는 이들의 코폴리머 또는 혼합물 중 하나 이상을 포함한다.
특정 예들에서, 코어 층의 보강 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 그래파이트 섬유, 합성 유기 섬유, 무기 섬유, 천연 섬유, 미네랄 섬유, 금속 섬유, 금속화 무기 섬유, 금속화 합성 섬유, 세라믹 섬유, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 표면 층의 복수의 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 탄소 섬유, 비-꼬임 그래파이트 섬유, 비-꼬임 합성 유기 섬유, 비-꼬임 무기 섬유, 비-꼬임 천연 섬유, 비-꼬임 미네랄 섬유, 비-꼬임 금속 섬유, 비-꼬임 금속화 무기 섬유, 비-꼬임 금속화 합성 섬유, 비-꼬임 세라믹 섬유, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함한다. 특정 예들에서, 복수의 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 유리 섬유를 포함하고 비-꼬임 탄소 섬유, 비-꼬임 그래파이트 섬유, 비-꼬임 합성 유기 섬유, 비-꼬임 무기 섬유, 비-꼬임 천연 섬유, 비-꼬임 미네랄 섬유, 비-꼬임 금속 섬유, 비-꼬임 금속화 무기 섬유, 비-꼬임 금속화 합성 섬유, 비-꼬임 세라믹 섬유, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함한다. 몇몇 예들에서, 복수의 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 유리 섬유를 포함하고 열가소성 수지는 폴리프로필렌을 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 코어 층의 보강 섬유는 비-꼬임 섬유를 포함한다. 당업자라면, 본 명세서의 이점을 고려해 볼 때, 비-꼬임 섬유를 잘게 썰면(chopping) 꼬임 섬유를 잘게 썰 때와 같이 섬유의 비슷한 단부 형태(end form)를 제공할 수 있다는 사실을 이해할 것이다. 추가적인 실시예들에서, 코어 층의 비-꼬임 섬유와 코어 층 위에 배열된 표면 층의 비-꼬임 섬유는 하나 이상의 공통 타입의 비-꼬임 섬유를 포함한다. 몇몇 예들에서, 코어 층 내의 비-꼬임 섬유는 코어 층 위에 배열된 표면 층 내의 비-꼬임 섬유의 배열방향(orientation)과 비슷한 방향으로 배열된다. 추가적인 예들에서, 코어 층 내의 비-꼬임 섬유는 코어 층 위에 배열된 표면 층 내의 비-꼬임 섬유의 배열방향과 상이한 방향으로 배열된다. 몇몇 실시예들에서, 코어 층 위에 배열된 표면 층은 표면 층 내에서 서로 수직으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함한다. 그 외의 다른 실시예들에서, 코어 층 위에 배열된 표면 층은 꼬임 섬유를 추가로 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 꼬임 섬유는 기계 방향에 대해 실질적으로 평행하게 배열되고 비-꼬임 섬유는 기계 방향으로부터 약 90 도로 배열된다. 그 외의 다른 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 기계 방향에 대해 실질적으로 평행하게 배열되고 꼬임 섬유는 기계 방향으로부터 약 90 도로 배열된다. 추가적인 실시예들에서, 표면은 4개 이상의 파동 스캔 횟수(wave scan number)를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 물품은 코어 층의 맞은편 표면 위에 배열된 추가 층을 포함할 수 있다. 특정 예들에서, 추가 층은 복수의 꼬임 섬유를 포함한다. 그 외의 다른 예들에서, 물품은 비-꼬임 섬유를 포함하는 층 위에 배열된 하나 이상의 페인트 층을 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 물품은 비-꼬임 섬유를 포함하는 층 위에 배열된 하나 이상의 프라이머 층(primer layer)을 포함할 수 있다. 그 외의 다른 예들에서, 물품은 프라이머 층 위에 배열된 페인트 층을 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 추가 층은 복수의 비-꼬임 섬유를 포함한다. 몇몇 예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하고, 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되며 꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 섬유를 포함하고, 가로 방향 꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 그 외의 다른 예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하고, 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되며 꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 섬유를 포함하고, 기계 방향 꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 몇몇 실시예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하고, 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되며 꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 섬유를 포함하고, 가로 방향 꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 그 외의 다른 실시예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하고, 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되며 꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 섬유를 포함하고, 기계 방향 꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 추가적인 실시예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하고, 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되며 비-꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 섬유를 포함하고, 추가 층의 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 추가적인 실시예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하고, 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되며 비-꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 섬유를 포함하고, 추가 층의 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 몇몇 실시예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하고, 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되며 비-꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 섬유를 포함하고, 추가 층의 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 추가적인 실시예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하고, 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되며 비-꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 섬유를 포함하고, 추가 층의 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다.
특정 실시예들에서, 물품은 추가 층 내에 복수의 꼬임 섬유를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 추가 층의 복수의 꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 몇몇 예들에서, 추가 층의 복수의 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 추가적인 예들에서, 물품은 코어 층 위에 배열된 표면 층 내에 복수의 꼬임 섬유를 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 표면 층의 복수의 꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 그 외의 다른 실시예들에서, 추가 층의 복수의 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 몇몇 예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면의 파동 스캔 횟수는 4회 이상이다.
또 다른 형태에서, 열가소성 폴리머와 상기 열가소성 폴리머 내에 배열된 보강 섬유를 포함하는 섬유 보강 열가소성 폴리머 코어 층, 및 상기 코어 층 위에 배열된 단일 층을 포함하는 복합재 물품이 기술되는데, 상기 단일 층은 복수의 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 복수의 비-꼬임 섬유는 가로 방향과 가로 방향 이외의 방향으로 배열되며, 가로 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다. 몇몇 형상들에서, 단일 층 내에 배열된 실질적으로 모든 섬유는 비-꼬임 섬유이다.
특정 실시예들에서, 가로 방향 이외의 방향은 가로 방향에 대해 약 90 도이다. 몇몇 실시예들에서, 열가소성 폴리머는 폴리프로필렌을 포함하고 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 유리 섬유를 포함한다. 특정 예들에서, 코어 층의 열가소성 폴리머는 폴리올레핀 수지, 열가소성 폴리올레핀 블렌드 수지, 폴리비닐 폴리머 수지, 부타디엔 폴리머 수지, 아크릴릭 폴리머 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴스티렌 폴리머 수지, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머 수지, 폴리에테르 이미드 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리벤지미다졸 수지, 또는 이들의 코폴리머 또는 혼합물 중 하나 이상을 포함한다. 몇몇 예들에서, 보강 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 그래파이트 섬유, 합성 유기 섬유, 무기 섬유, 천연 섬유, 미네랄 섬유, 금속 섬유, 금속화 무기 섬유, 금속화 합성 섬유, 세라믹 섬유, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함한다. 특정 실시예들에서, 보강 섬유는 비-꼬임 섬유를 포함한다. 특정 예들에서, 단일 층 내의 섬유는 기본적으로 비-꼬임 유리 섬유로 구성된다. 몇몇 예들에서, 단일 층 내의 섬유는 비-꼬임 유리 섬유로 구성된다.
특정 실시예들에서, 물품은 단일 층 내에 꼬임 섬유를 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치되고 비-꼬임 섬유는 단일 층의 외측 표면 위에 배열된다. 추가적인 예들에서, 꼬임 섬유와 비-꼬임 섬유는 단일 층의 외측 표면 위에 배열되고 코어 층에 인접하게 위치된 비-꼬임 섬유와 단일 층 사이에 끼인다(sandwiched). 특정 예들에서, 물품은 단일 층이 배열되는 표면의 맞은편에 있는 코어 층 위에 배열된 추가 층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 추가 층은 꼬임 섬유를 포함한다. 특정 예들에서, 추가 층의 섬유는 기본적으로 꼬임 섬유로 구성된다. 그 외의 다른 예들에서, 추가 층의 섬유는 꼬임 섬유로 구성된다. 몇몇 예들에서, 추가 층은 비-꼬임 섬유를 포함한다. 특정 실시예들에서, 물품은 단일 층 위에 프라이머 층을 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 물품은 프라이머 층 위에 페인트 층을 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 프라이머 층을 사용하지 않고도 단일 층 위에 페인트 층이 배열될 수 있다. 특정 예들에서, 물품은 단일 층 위에 배열된 추가 층을 포함할 수 있다.
또 다른 형태에서, 보강 섬유와 열가소성 폴리머를 교반된 액체-함유 발포체(foam)에 첨가하여 보강 섬유와 열가소성 폴리머의 분산 혼합물을 형성하는 단계, 폴리머와 보강 섬유의 분산 혼합물을 포밍 지지 요소(forming support element) 위에 증착시키는 단계, 액체를 증발시켜 웹(web)을 형성하는 단계, 웹을 폴리머 수지의 연화 온도(softening temperature) 이상으로 가열시키는 단계, 웹을 사전결정된 두께로 압축시켜 폴리머 코어 층을 형성하는 단계, 및 폴리머 코어 층 위에 비-꼬임 유리 섬유를 배열시켜 물품을 제공하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
특정 예들에서, 상기 방법은 물품을 압축시키는 단계를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 예들에서, 상기 방법은 한 롤러 세트를 이용하여 물품을 압축시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 예들에서, 상기 방법은 물품을 유효 압력(effective pressure)에서 압축시켜 물품을 완전히 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 상기 방법은 비-꼬임 섬유가 비-꼬임 유리 섬유가 되도록 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 상기 방법은 비-꼬임 섬유가 배열되는 폴리머 코어 층의 맞은편 표면 위에 섬유를 배열시키는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 방법은 맞은편 표면 위에 배열된 섬유가 꼬임 유리 섬유가 되도록 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 예들에서, 상기 방법은 맞은편 표면 위에 배열된 섬유가 비-꼬임 유리 섬유가 되도록 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 예들에서, 상기 방법은 코어 층 위에 배열된 비-꼬임 섬유 위에 장식 표피(decorative skin)를 배열시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 예들에서, 상기 방법은 표면이 4개 이상의 파동 스캔 횟수를 포함하도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
추가적인 형태에서, 보강 섬유와 열가소성 폴리머를 교반된 액체-함유 발포체에 첨가하여 보강 섬유와 열가소성 폴리머의 분산 혼합물을 형성하는 단계, 폴리머와 보강 섬유의 분산 혼합물을 포밍 지지 요소 위에 증착시키는 단계, 액체를 증발시켜 웹을 형성하는 단계, 웹을 폴리머 수지의 연화 온도 이상으로 가열시키는 단계, 웹을 사전결정된 두께로 압축시켜 폴리머 코어 층을 형성하는 단계, 및 폴리머 코어 층 위에 비-꼬임 유리 섬유를 포함하는 재료의 층을 배열시켜 물품을 제공하는 단계를 포함하는 방법이 기술된다.
특정 실시예들에서, 상기 방법은 물품을 압축시키는 단계를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 상기 방법은 한 롤러 세트를 이용하여 물품을 압축시키는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 물품을 유효 압력에서 압축시켜 물품을 완전히 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 방법은 비-꼬임 섬유가 비-꼬임 유리 섬유가 되도록 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 상기 방법은 비-꼬임 섬유를 포함하는 층이 배열되는 폴리머 코어 층의 맞은편 표면 위에 섬유를 포함하는 층을 배열시키는 단계를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 예들에서, 상기 방법은 맞은편 표면 위에 배열된 층이 꼬임 유리 섬유를 포함하도록 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 예들에서, 상기 방법은 맞은편 표면 위에 배열된 층이 비-꼬임 유리 섬유를 포함하도록 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 예들에서, 상기 방법은 코어 층 위에 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는 층 위에 장식 표피를 배열시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 예들에서, 상기 방법은 비-꼬임 섬유를 포함하는 층이 4개 이상의 표면 파동 스캔 횟수를 포함하도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 형태에서, 차체 부분(vehicle part)의 페인팅 시에 클래스 A 마감재(Class A finish)를 제공하기에 효율적인 차체 부분의 사용을 촉진하는 방법이 기술되는데, 상기 방법은 열가소성 폴리머와 보강 섬유를 포함하는 섬유 보강 열가소성 폴리머 코어 층, 및 복수의 비-꼬임 섬유를 포함하고 코어 층 위에 배열된 층을 포함하는 열가소성 복합재 물품을 제공하는 단계를 포함한다.
특정 실시예들에서, 상기 방법은 차체 부분이 차량의 후드(hood)가 되도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 상기 방법은 차체 부분이 차량의 루프(roof) 또는 차량의 외부 측면 패널(side panel)이 되도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 방법은 차체 부분이 차량의 루프, 예컨대, 전체 루프 또는 루프의 일부분이 되도록 구성하는 단계를 포함할 수도 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 방법은 비-꼬임 섬유가 비-꼬임 유리 섬유를 포함하도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 예들에서, 상기 방법은 비-꼬임 섬유가 기본적으로 비-꼬임 유리 섬유로 구성되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
추가적인 형태에서, 차체 부분의 페인팅 시에 클래스 A 마감재를 제공하기에 효율적인 차체 부분의 사용을 촉진하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 열가소성 폴리머와 상기 열가소성 폴리머 내에 배열된 보강 섬유를 포함하는 섬유 보강 열가소성 폴리머 코어 층, 및 상기 코어 층 위에 배열된 단일 층을 포함하는 복합재 물품을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 단일 층은 복수의 비-꼬임 섬유를 포함하며, 복수의 비-꼬임 섬유는 가로 방향 및 가로 방향 이외의 방향으로 배열되고, 가로 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 위치된다.
특정 실시예들에서, 상기 방법은 차체 부분이 차량의 후드가 되도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 상기 방법은 차체 부분이 차량의 루프, 예컨대, 전체 루프 또는 루프의 일부분이 되도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 상기 방법은 차체 부분이 차량의 외부 측면 패널이 되도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 가로 방향 이외의 방향 내의 비-꼬임 섬유가 비-꼬임 유리 섬유를 포함하도록 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 예들에서, 상기 방법은 가로 방향 이외의 방향 내의 비-꼬임 섬유가 기본적으로 비-꼬임 유리 섬유로 구성되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기술된 물품은 착색제, 염료, 안료, 또는 원할 시에 그 외의 다른 재료를 포함할 수 있다.
그 외의 추가적인 특징, 형태, 예시예 및 실시예들은 밑에서 보다 상세하게 기술된다.
특정 실시예들이 첨부도면들을 참조하여 기술된다:
도 1은 특정 실시예에 따라 코어 층과 표면 층을 포함하는 물품의 측면도;
도 2는 특정 실시예에 따라 코어 층과 2개의 표면 층을 포함하는 물품의 측면도;
도 3은 특정 실시예에 따라 코어 층, 표면 층 및 상기 코어 층과 표면 층 사이에 있는 층을 포함하는 물품의 측면도;
도 4는 특정 실시예에 따라 코어 층, 제1 표면 층, 상기 코어 층과 제1 표면 층 사이에 있는 층 및 상기 코어 층의 맞은편 표면 위에 있는 제2 표면 층을 포함하는 물품의 측면도;
도 5는 특정 실시예에 따라 코어 층의 각각의 측면 위에 배열된 2개의 층을 포함하는 물품의 측면도;
도 6은 특정 실시예에 따라 수지 농후 층과 비-꼬임 섬유가 있는 테이프의 스캐닝 전자 현미경 이미지;
도 7은 특정 실시예에 따라 테이프가 테이프 내에서 0/90 배열방향의 비-꼬임 섬유를 포함하는 2중층 테이프를 포함하는 물품의 스캐닝 전자 현미경 이미지;
도 8은 특정 실시예에 따라 한 측면 위에 하나의 수지 농후 층과 비-꼬임 섬유를 포함하는 물품의 스캐닝 전자 현미경 이미지; 및
도 9는 특정 실시예에 따라 0/90 꼬임 섬유를 포함하는 종래의 물품의 스캐닝 전자 현미경 이미지이다.
당업자들은 본 명세서의 이점을 고려해 볼 때 도면에 표시된 특정 수치 또는 특징들이 확대되고, 변형되거나 또는 그 외의 경우 사용자에게 보다 바람직한 도면을 제공하기 위해 통상적이지 않거나 비례적이지 않은 방식으로 도시될 수 있다는 사실을 이해할 것이다. 도면에는 어떠한 특정 두께, 폭 또는 길이도 기재되지 않았으며 도면 구성요소들의 상대 크기도 도면에 도시된 구성요소들 중 임의의 구성요소의 크기를 제한하기 위한 것이 아니다. 수치 또는 값들이 하기 설명에 특정될 때, 이 수치 또는 값들은 오직 예시적인 목적으로만 제공된다. 또한, 도면의 특정 부분들의 음영에 있어서도 어떠한 특정 재료 또는 배열이 필요한 것이 아니며, 도면에 있는 상이한 구성요소들이 구별을 위해 음영을 포함할 수 있지만, 원할 시에, 상이한 구성요소들은 똑같거나 비슷한 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 기술을 사용자 친화적으로 기술하기 위하여 단수 및 복수의 용어들을 참조하여 특정 실시예들이 밑에 기술된다. 이러한 용어들은 오직 편의상의 목적으로 사용되는 것이며, 본 명세서에 기술된 특정 실시예에 나타나는 것으로서, 그 외에 달리 언급되지 않는 한, 특정의 특징들을 포함하거나 또는 배제하는 것과 같이 물품, 복합재 및 그 외의 다른 주된 물질을 제한하기 위한 것이 아니다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 물품들의 다양한 층들은 하나 또는 그 이상의 상이한 섬유 타입을 포함할 수 있는데, 천연 섬유, 합성 섬유, 불연속 섬유, 단섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 섬유가 비-꼬임 섬유로 지칭될 때, 비-꼬임 섬유는 일반적으로 섬유와 직접 접촉하여 서로 교차하거나 중첩되지 않는 복수의 연속 섬유로서 특정되지만, 상이한 비-꼬임 섬유는 x-y 평면에서 서로 덮어쓸 수 있거나 혹은 일반적으로 x-y 평면에 위치될 수도 있다. 비-꼬임 섬유가 표면 층 위에 배열될 때, 비-꼬임 섬유는 일반적인 조합 및 타입의 꼬임 섬유가 표면에 배열될 때 나타나는 표면 부드러움에 비해 더 부드러운 표면을 제공하기 위해 유효 깊이에 배열될 수 있다. 원할 시에, 비-꼬임 섬유는 부드러운 표면을 제공하기 위해 유효 표면 깊이에 배열될 수 있으며, 꼬임 섬유는 비-꼬임 섬유 밑에 위치되거나 배열될 수도 있다. 몇몇 형상들에서, 비-꼬임 섬유가 코어 층 내에 배열될 때, 코어 층 내의 섬유들은 실질적으로 모두 비-꼬임 섬유일 수 있는데, 예컨대, 코어 층 내의 섬유의 95중량%, 96중량%, 95중량%, 98중량% 또는 99중량% 혹은 그 이상이 비-꼬임 섬유일 수 있다. 특정 형상들에서, 비-꼬임 섬유가 표면 층 내에 배열되거나 또는 코어 층 위에 위치된 그 외의 다른 층 내에 배열될 때, 표면/그 외의 층 내의 섬유들은 실질적으로 모두 비-꼬임 섬유일 수 있는데, 예컨대, 표면/그 외의 층 내의 섬유의 95중량%, 96중량%, 95중량%, 98중량% 또는 99중량% 혹은 그 이상이 비-꼬임 섬유일 수 있다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 물품들은 코어 층의 한 표면 위에 있는 테이프 또는 단일 층 혹은 코어 층의 2개 또는 그 이상의 표면, 예컨대, 코어 층의 상부 및 바닥 평면 표면들 위에 있는 테이프 또는 단일 층을 포함할 수 있다. 비-꼬임 섬유가 물품 내에 배열될 때, 비-꼬임 섬유는 한 층 또는 테이프, 두 층 또는 테이프 내에 배열될 수 있거나 혹은 테이프의 단일 층 내에서 다수의 방향으로 배열될 수도 있는데, 예컨대, 비-꼬임 섬유는 단일 층 내에서 적층된 비-꼬임 섬유로서 서로에 대해 0/90 배열방향으로 배열될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 물품의 표면 층 내에서 모든 섬유는 비-꼬임 섬유일 수 있으며, 그 외의 다른 예에서는 오직 표면의 외측 부분에 있는 섬유들만 비-꼬임 섬유일 수 있다. 예를 들어, 표면 층은 코어 층 내에 있거나 및/또는 코어 층에 인접한 단섬유를 포함할 수 있으며 프라이머, 페인트 또는 그 밖의 마감재를 수용하는 표면에 인접하거나 또는 표면 가까이에 있는 비-꼬임 연속 섬유를 포함할 수도 있다. 몇몇 예들에서, 본 명세서에 기술된 물품은 단섬유, 예컨대, 천연 또는 합성 섬유를 포함하는 코어 층, 및 상기 코어 층의 각각의 평면 표면 위에 배열된 층을 포함할 수 있다. 코어 층 위에 배열된 층들은 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 코어 층 위에 배열된 각각의 층은 0/90 배열방향의 비-꼬임 섬유를 포함한다. 0 도 섬유는 코어 층에 인접하게 위치될 수 있거나 90 도 섬유는 코어 층에 인접하게 위치될 수 있다. 한 실시예에서, 한 층은 코어 층에 인접한 0 도 섬유를 포함하고 다른 층은 코어 층에 인접한 90 도 섬유를 포함한다. 그 외의 다른 실시예들에서, 0 도 섬유 혹은 상이한 층들에 있는 90 도 섬유들은 모두 코어 층에 인접하게 위치된다.
비-꼬임 섬유가 배열되면 표면 부드러움이 증가될 수 있지만, 프라이머 또는 최종 마감재를 제공하기 전에 표면을 부드럽게 하거나 연마하는 것이 바람직할 수 있다. 당업자들에 의해 적절한 연마 방법 및 기술들이 용이하게 선택될 것이다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 물품들은 프라이머, 페인트 또는 이 둘을 모두 수용하기에 효율적인 클래스 A 가능 마감재를 제공하고 차량의 외측 부분들에 사용하기 위해 적절한 표면 품질을 제공할 수 있다. 용어 "클래스(Class) A"는 당업계에서 일반적으로 이해되는 용어로서, 임의의 특정 과학 이론에만 제한되지 않고, 페인팅된 표면, 예컨대, 돌출부 및 함몰부가 거의 없이 상대적으로 부드러운 차체 패널(body panel)을 가리킨다. 클래스 A 표면은 조절된 광 상태 하에서 일반적으로 뚜렷한 이미지 및 광택 레벨(gloss level)을 가진다. 클래스 A 표면이 시각적인 관찰로 결정될 수 있지만, 몇몇 실시예들에서 표면의 곡률은 하나 또는 그 이상의 적절한 기술, 가령, 레이저 표면 분석기 또는 굴절식 이미지 분석기를 이용하는 표면 파동 스캔을 이용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 클래스 A 표면은 일반적으로 표면에서 연속적인 곡률을 가지며 공통 라인을 따르는 각각의 지점이 실질적으로 비슷한 곡률반경을 가지는 것으로 기대된다. 그 외의 다른 실시예들에서, 표면의 파형(waviness)은 파장의 함수로서 표면의 단시간 파형을 이용하여 측정될 수 있다. BYK-Gardner GmbH (미국, 메릴랜드, 콜롬비아 및 독일, 게렛츠리트) 및 Ashland Performance Materials(미국, 오하이오, 더블린)로부터 적절한 기기들이 예시된다.
몇몇 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 물품은 프라이밍되거나(primed) 및/또는 페인팅되고 난 뒤 클래스 A 표면을 제공하도록 표면 연속성을 향상시키기 위해 비-꼬임 섬유의 하나 또는 그 이상의 표면 층을 포함할 수 있다. 특정 예들에서, 열가소성 복합재 물품 내에 사용되는 통상적인 섬유는 생산 기법으로 인해 꼬여진다. 외측 표면 위에 비-꼬임 섬유를 포함하는 층을 포함시킴으로써, 표면 성질은 일반적으로 향상될 수 있다. 특정 실시예들에서 비-꼬임 섬유가 표면 위에 배열될 수 있지만, 본 명세서에 기술된 물품은 여전히 꼬임 섬유를 포함하는 하나 또는 그 이상의 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물품은 꼬임 섬유를 포함하는 제1 층 및 꼬임 섬유를 포함할 수 있는 비-꼬임 섬유를 포함하는 제2 층을 포함할 수 있다.
특정 예들에서, 본 명세서에 기술된 물품은 실질적으로 비-꼬임 섬유로 구성된 섬유를 포함하는 표면 층을 포함할 수 있으며, 예컨대, 표면 층 내에 배열된 섬유의 약 98중량% 또는 그 이상이 비-꼬임 섬유이다. 그 외의 다른 실시예들에서, 표면 층은 비-꼬임 섬유로 구성된 섬유를 포함할 수 있으며, 예컨대, 섬유의 99중량%보다 더 많은 섬유가 비-꼬임 섬유이다. 표면 층이 실질적으로 비-꼬임 섬유로 구성되거나 비-꼬임 섬유로 구성된 실시예들에서, 그 외의 다른 비-섬유 구성요소는 결합제, 열가소성 폴리머, 착색제, 염료, 접착제 등을 포함할 수 있지만 이들에만 제한되지 않는다.
특정 실시예들에서, 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 도 1에 도시된 것과 같이 코어 층 위에 배열될 수 있다. 물품(100)은 코어 층(120) 위에 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층(110)을 포함한다. 몇몇 예들에서, 표면 층(110)은 코어 층(120)에 결합될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 표면 층(110)은 코어 층(120) 또는 표면 층(110) 중 하나 또는 둘 모두를 연화 또는 용융점까지 가열시켜 층(110, 120)들이 서로 결합하거나 접착될 수 있게 함으로써 코어 층(120)에 결합된다. 그 외의 다른 예들에서, 코어 층(120)은 하나 또는 그 이상의 접착제, 풀 또는 그 외의 다른 적절한 재료를 이용하여 표면 층(110)에 접착될 수 있다. 그 외의 다른 형상들에서, 상이한 층(110, 120)들은 초음파적으로 서로 용접될 수 있으며 그 뒤 하나 또는 그 이상의 롤러 세트를 통과하여 표면 층(110)을 코어 층(120)에 라미네이팅되거나 또는 압축될 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 비-꼬임 섬유는 기계 방향, 예컨대, 물품이 처리 기기 밑으로 이동되는 방향으로 배열된 것과 같이 도시된다. 하지만, 그 외의 다른 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 가로 방향, 예컨대, 기계 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향으로, 또는 가로 방향과 기계 방향 사이의 임의의 방향으로, 예컨대, 0 도(기계 방향)와 90 도(가로 방향) 사이의 임의의 방향으로 배열될 수 있다.
몇몇 예들에서, 표면 층(110)에 배열된 비-꼬임 섬유는 모두 똑같은 일반적인 방향으로 배열될 필요는 없다. 예를 들어, 몇몇 섬유는 가로 방향으로 배열될 수 있고 그 외의 다른 섬유들은 기계 방향으로 배열될 수 있다. 비-꼬임 섬유가 상이한 배열방향으로 배열될 때, 비-꼬임 섬유는 표면 층 내에 개별 층들에 내에 배열될 수 있다. 예를 들어, 가로 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유의 제1 층이 코어 층에 인접하게 위치될 수 있으며 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유의 제2 층은 물품의 외측 표면 위에 위치될 수 있다. 다양하게 배열된 섬유들 사이에는 식별할 수 있는 경계면이 없어서 섬유들이 단일 층 내에 배열되게 보일 수 있다.
특정 실시예들에서, 섬유의 정확한 성질, 길이 및 조성은 변경될 수 있으며 물품 내에 배열된 섬유들은 모두 반드시 동일한 타입, 길이 또는 조성을 가질 필요는 없다. 몇몇 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 유리 섬유, 비-꼬임 탄소 섬유, 비-꼬임 그래파이트 섬유, 비-꼬임 합성 유기 섬유, 비-꼬임 무기 섬유, 비-꼬임 천연 섬유, 비-꼬임 미네랄 섬유, 비-꼬임 금속 섬유, 비-꼬임 금속화 무기 섬유, 비-꼬임 금속화 합성 섬유, 비-꼬임 세라믹 섬유, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 나일론 섬유, 비-꼬임 폴리에스테르 섬유, 비-꼬임 헴프 섬유, 비-꼬임 사이잘 섬유, 비-꼬임 주트 섬유, 비-꼬임 아마 섬유, 비-꼬임 야자껍질 섬유, 비-꼬임 케나프 섬유, 비-꼬임 셀룰로오스 섬유, 비-꼬임 바잘트 섬유, 비-꼬임 미네랄 울(예컨대, 암석 또는 슬래그 울) 섬유, 비-꼬임 월라스토나이트 섬유, 비-꼬임 알루미나 섬유, 비-꼬임 실리카 섬유 등, 또는 이들의 혼합물, 비-꼬임 세라믹 섬유, 비-꼬임 얀 섬유, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 원하는 기능 그룹들을 제공하거나 그 외의 다른 물리적인 성질을 섬유에 제공하기 위하여 사용 전에 화학적으로 처리될 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 코어 층 위에 배열된 후에 화학적으로 처리될 수도 있다.
특정 실시예들에서, 비-꼬임 섬유의 길이와 수치는 물품마다 변경될 수 있으며 예시된 수치 길이들에는, 이들에만 제한되지는 않지만, 약 5 마이크론보다 더 큰, 구체적으로는 약 5 마이크론 내지 약 22 마이크론 사이의 직경, 및 약 5 mm 내지 약 200 mm 사이의 길이를 포함하는 비-꼬임 섬유가 포함되는데; 보다 구체적으로는 비-꼬임 섬유 직경은 약 10 마이크론 내지 약 22 마이크론일 수 있으며 섬유 길이는 약 5 mm 내지 약 75 mm 사이일 수 있다. 특정 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 연속 섬유, 예컨대, 본 명세서에 표시된 특정 수치들을 가진, 비-꼬임, 연속 천연 섬유 또는 비-꼬임, 연속 합성 섬유일 수 있는데, 예컨대, 약 5 마이크론보다 더 큰, 구체적으로는 약 5 마이크론 내지 약 22 마이크론 사이의 직경, 및 약 5 mm 내지 약 200 mm 사이의 길이를 가진 연속 섬유일 수 있으며; 보다 구체적으로는 비-꼬임 연속 섬유 직경은 약 10 마이크론 내지 약 22 마이크론 사이일 수 있으며 섬유 길이는 약 5 mm 내지 약 75 mm 사이일 수 있다. 특정 실시예들에서, 연속 섬유는, 연속 섬유가 특정의 및/또는 조절된 방향 또는 배열방향으로 배열될 수 있는 반면 불연속 섬유는 일반적으로 등방성(isotropic) 또는 임의의 배열방향을 가진다는 점에서 불연속 섬유와 구분될 수 있다. 본 명세서에 기술된 물품들에서, 불연속 또는 연속 섬유는 다양한 구성요소들 내에서 사용될 수 있다. 섬유 방향에서 전체적인 강도를 증가시키기를 바란다면, 연속 섬유를 이용하는 것이 바람직할 것이다. 꼬임 섬유는 일반적으로 섬유가 스풀(spool) 또는 크릴(creel) 주위로 꼬여짐으로써 생성될 수 있는 불규칙적인 형태 또는 패턴을 포함할 수 있다. 꼬임 섬유가 사용될 때, 꼬임 섬유의 메모리(memory)는 유지될 수 있으며 이에 따라 꼬임 섬유에 의해 제공되는 불규칙적인 패턴 또는 형태가 생성될 수 있다. 예를 들어, 꼬임 섬유가 열가소성 재료에 추가될 때, 꼬임 섬유의 불규칙적인 패턴 또는 형태로 인해 섬유의 상이한 영역에서 물품 표면으로 불규칙적이거나 상이한 섬유 깊이가 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 비-꼬임 섬유는 물품의 표면으로부터 섬유까지의 깊이가 물품의 평면 표면의 전체 길이를 따라 실질적으로 동일할 수 있도록 열가소성 재료와 조합될 수 있다. 예를 들어, 물품 표면으로부터 섬유까지의 깊이는 비-꼬임 섬유가 배열될 때 물품의 평면 표면을 따라 약 5% 또는 약 10%보다 더 크지 않게 변경될 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 물품의 표면을 따라 선택된 길이에 대해, 예컨대, 약 50-200 mm 또는 그 이상의 길이에 대해, 물품의 표면으로부터 섬유까지의 깊이는 실질적으로 똑같을 수 있다.
몇몇 예들에서, 표면 층은 꼬임 및 비-꼬임 유리 섬유 둘을 모두 포함할 수 있다. 몇몇 형상들에서, 비-꼬임 유리 섬유는 향상된 표면 품질, 예컨대, 클래스 A 가능 표면을 제공하도록 외측 표면 위에 위치될 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 꼬임 섬유는 원할 시에 외측 표면 위에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 꼬임 및 비-꼬임 유리 섬유는 표면 층 내에서 균질적으로 분산될 수 있다. 예를 들어, 꼬임 및 비-꼬임 섬유의 혼합물을 포함하는 해결책이 효과적인 방법으로 코어 층 위에 배열될 수 있으며 그에 따른 표면 층은 꼬임 및 비-꼬임 섬유 둘을 모두 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 표면 층은 비-꼬임 섬유와 조합되는 하나 또는 그 이상의 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표면 층은 폴리올레핀 수지, 열가소성 폴리올레핀 블렌드 수지, 폴리비닐 폴리머 수지, 부타디엔 폴리머 수지, 아크릴릭 폴리머 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴스티렌 폴리머 수지, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머 수지, 폴리에테르 이미드 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리벤지미다졸 수지, 또는 이들의 코폴리머 또는 혼합물 중 하나 또는 그 이상과 조합되는 비-꼬임 섬유를 포함할 수도 있다. 원할 시에는, 코폴리머가 표면 층 내에 사용될 수 있는데, 예컨대, 본 명세서에 기술된 예시된 임의의 열가소성 수지 중 코폴리머가 사용될 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 표면 층 내에 배열된 비-꼬임 섬유는 표면 층의 중량에 따라 약 30 중량% 내지 약 80 중량% 사이일 수 있으며, 구체적으로는 표면 층의 중량에 따라 약 30 중량% 내지 약 70 중량% 사이, 예를 들어, 표면 층의 중량에 따라 약 40 중량% 내지 약 70 중량%, 예컨대, 약 50-70 중량% 또는 약 60-70 중량% 사이일 수도 있다.
특정 실시예들에서, 표면 층은 그 외의 다른 재료 또는 제제, 가령, 착색제, 염료, 점토, 완화제(emollient), 안료, 금속, 비금속, 또는 표면 층에 추가될 수 있는 그 외의 다른 원하는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표면 층은 입자, 분말, 위스커(whisker), 필러(filler), 결합제, 또는 표면 층에 원하는 물리적 성질을 제공할 수 있는 그 외의 다른 재료를 포함할 수 있다.
그 외의 다른 실시예들에서, 표면 층은 실질적으로 모두 비-꼬임 섬유를 포함하며 비-꼬임 섬유는 외측 표면으로부터 경계면까지 배열되고 표면 층은 코어 층에 결합된다(또는 배열되어 있다면 그 외의 다른 층들에 결합된다).
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 표면 층들은 열가소성 폴리머를 비-꼬임 섬유 주위와 비-꼬임 섬유 위에 주입시킴으로써(impregnating) 형성된 프리프레그 구조(prepreg structure)를 포함할 수 있다. 프리프레그를 형성하는 다양한 방법들, 이들에만 제한되지는 않지만, 가령, 용액 처리법(solution processing,), 슬러리 처리법, 섬유 토우(tow)에 용융 폴리머를 직접 주입하는 방법, 섬유 공-혼합법(co-mingling), 섬유 토우 내에 열가소성 분말 소결법 등이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 프리프레그는 코어 층과는 개별적으로 형성될 수 있으며 2개의 구성요소는 추후에 조합될 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 표면 층은 코어 층의 표면에 열가소성 폴리머와 섬유를 제공함으로써 코어 층 위에 형성될 수 있다.
특정 예들에서, 표면 층은 본 명세서에 기술된 복합재 내에 사용되기 전에 화학적으로 처리되거나 또는 사전-처리될 수 있다. 예를 들어, 열안정제(thermostabilizer), 연화제(softening agent), 점도 개선제(viscosity modifier), 증점안정제(thickening agent), 변성제(chaotropic agent), 희석제 또는 그 외의 다른 재료들이 표면 층에 추가되어 복합재 물품을 제공할 수 있다. 특정 예들에서, 분산제(dispersing agent)가, 비-꼬임 섬유를 가진 수지 또는 임의의 결합제의 혼합을 보조하기 위해 표면 층을 형성하도록 사용된 재료에 추가될 수 있다.
특정 예들에서, 본 명세서에 기술된 물품들의 코어 층은 보강 재료와 조합되는 하나 또는 그 이상의 열가소성 폴리머 재료, 가령, 보강 섬유, 예컨대, 유리 섬유 또는 유리 외의 재료로 구성된 섬유를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 코어 층은 복합재, 예컨대, 열가소성 복합재, 가령, 예를 들어, 경량 보강 열가소성(LWRT) 복합재, 유리 재료를 포함하는 열가소성 복합재, 유리 매트 열가소성(GMT) 복합재 또는 그 밖의 적절한 복합재로서 구형될 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 매트 중 하나가 HANWHA AZDEL사에 의해 준비되며 상표명 SUPERLITE® 매트로 판매되고 있다. 그 밖의 복합재, 가령, LWRT 복합재도 HANWHA AZDEL사에서 생산된다. 이러한 복합재의 면 밀도는 복합재의 제곱 미터당 약 400 그램((g/m2 또는 gsm) 내지 약 4000 g/m2 사이인 것이 바람직하지만, 상기 면 밀도는 특정 분야에 따라 400 g/m2 미만이거나 혹은 4000 g/m2보다 더 클 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 면 밀도 상한은 약 4000 g/m2 미만일 수도 있다.
특정 예들에서, 열가소성 복합재는 일반적으로 단섬유 및 적절한 열가소성 폴리머, 예컨대, 적절한 열가소성 폴리머와 혼합된 잘게 썬 유리 섬유(꼬임 또는 비-꼬임 섬유일 수 있음)를 이용하여 준비될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열가소성 폴리머는 하나 또는 그 이상의 열가소성 수지, 가령, 예를 들어 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), PC/PBT 혼합물, 또는 PC/PET 혼합물일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, PP, PBT, PET, PC/PET 혼합물 또는 PC/PBT 혼합물은 열가소성 폴리머로서 사용될 수 있다. 유리 매트를 제작하기 위하여, 열가소성 폴리머, 보강 재료 및/또는 그 외의 다른 첨가제가 첨가될 수 있거나 혹은 임펠러와 끼워맞춤된 개방 상부 혼합 탱크 내에 함유된 분산 발포체(dispersing foam) 내에 계량될 수 있다(metered). 임의의 특정 이론에 제한되지 않고도, 발포체의 공기 포획 포켓(trapped pocket)이 있으면, 열가소성 폴리머와 섬유를 분산시키는데 보조할 수 있다. 몇몇 예들에서, 폴리머 수지와 유리의 분산 혼합물(dispersed mixture)은 분산 매니폴드(distribution manifold)를 통해 제지기(paper machine)의 와이어 섹션(wire section) 위에 위치된 헤드-박스로 유입될 수 있다. 그 뒤, 유리 섬유 또는 폴리머 수지가 아니라, 발포체가 제거되고, 진공을 이용하여 와이어 섹션을 이동시키고 균일한 섬유질의 젖은 웹(wet web)을 연속으로 생산하기 위해 분산 혼합물이 제공될 수 있다. 젖은 웹은 수분 함량을 줄이고 폴리머 수지를 용융시키거나 연화시키기 위해 적절한 온도로 건조기를 통과할 수 있다. 고온의 웹이 건조기로부터 배출될 때, 표면 층, 가령, 예를 들어, 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가열된 롤러 세트의 닙(nip)을 통해 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층과 열가소성 수지, 및 섬유의 웹을 통과함으로써 웹 위에서 라미네이팅될 수 있다. 추가 층, 예컨대, 부직 및/또는 직물 층이 유리 섬유-보강 매트의 취급을 용이하게 하기 위하여 웹의 한 면 또는 양 면에 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층 대신에 또는 상기 표면 층과 함께 결부될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제1 층이 코어 층에 라미네이팅되고 그 후에 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층이 제1 층에 라미네이팅된다. 그 뒤, 복합재는 인장 롤(tension roll)을 통과하여 추후에 최종 제품 물품을 형성하기 위해 원하는 크기로 연속으로 잘라질(절단될) 수 있다. 이러한 열가소성 복합재를 준비하는데 관한 추가적인 정보, 가령, 이러한 복합재를 형성하는 데 사용되는 처리 조건 및 적절한 재료는, 예를 들어, 미국 특허번호 6,923,494, 4,978,489, 4,944,843, 4,964,935, 4,734,321, 5,053,449, 4,925,615, 5,609,966 및 미국 특허출원공보번호 US 2005/0082881, US2005/0228108, US 2005/0217932, US 2005/0215698, US 2005/0164023, 및 US 2005/0161865에 기술된다.
물품 준비에 관한 몇몇 실시예들에서, 웹 및/또는 표면 층(들)은 코어 층 내의 열가소성 폴리머 수지의 연화 온도 위로 가열시켜 플라스틱 재료를 실질적으로 연화시키고 하나 또는 그 이상의 경화 장치(consolidation device), 예를 들어, 캘린더링 롤(calendaring roll), 라미네이팅 기계(laminating machine), 2중 벨트 라미네이터(double belt laminator), 인덱싱 프레스(indexing press), 다수의 일광 프레스(daylight press), 오토클레이브(autoclave), 및 원단(fabric)과 시트(sheet)의 경화 및 라미네이팅을 위해 사용되는 그 외의 다른 장치를 통해 통과하여 플라스틱 재료는 흘러 섬유를 적실 수 있다. 경화 장치 내에 있는 경화 요소들 간의 간격(gap)은 완전히 경화되는 경우 웹의 수치보다는 더 크고 경화되지 않은 웹의 수치보다 더 작게 되도록 설정될 수 있어서 따라서 웹이 팽창될 수 있고 롤러를 통과한 후에도 실질적으로 침투된 상태로 유지될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 간격은 완전히 경화되는 경우 웹의 수치보다 약 5% 내지 약 10% 더 큰 수치로 설정될 수 있다. 완전히 경화된 웹은 완전히 압축되어 공동(void)이 실질적으로 없는 웹을 의미한다. 완전히 경화된 웹은 약 5% 미만의 공동 함량을 가지며 무시할만한 개방 세포 구조를 가질 수 있다.
특정 실시예들에서, 코어 층은 원할 시에 다공성 및/또는 침투성일 수 있다. 예를 들어, 코어 층은 내부 공동 또는 공간을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서 이러한 공동 및/또는 공간들은 처리 또는 최종 물품 전에 배출될 수 있다. 예를 들어, 코어 층은 물품의 제작 동안 다공성일 수 있으며, 물품을 처리하면 임의의 실질적인 공동 또는 공간 없이도 물품이 완전히 경화될 수 있다. 특정 실시예들에서, 코어 층은 다공성, 비-다공성일 수 있거나 혹은 비-다공성인 그 외의 다른 영역을 포함하면서도 다공성일 수 있다. 코어 층 내에 있는 정확한 공극율은 최종 물품의 원하는 용도에 따라 변경될 수 있다. 특정 실시예들에서, 폴리머 코어는 폴리머 코어보다 0부피%보다 더 큰 공극율을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 폴리머 코어의 약 0부피% 내지 약 95부피% 사이보다 더 큰, 그리고 보다 구체적으로는 폴리머 코어의 약 30부피% 내지 약 70부피% 사이보다 더 큰 공극율을 포함할 수 있다. 반드시 그럴 필요는 없지만, 폴리머 코어를 포함하는 전체 물품은 비-다공성이거나 혹은 위에서 언급한 범위 내의 공극율을 가지는 것도 가능하며, 예컨대, 복합재 물품의 공극율은 일반적으로 복합재 물품의 전체의 0부피% 내지 약 95부피%보다 더 클 수 있으며, 구체적으로는 복합재 물품의 전체의 0부피% 내지 약 95부피%보다 더 클 수 있고, 보다 구체적으로는 복합재 물품의 전체의 약 30부피% 내지 약 70부피% 사이일 수 있다. 그 밖의 예들에서, 복합재 물품의 전체 또는 코어는 0-30%, 10-40%, 20-50%, 30-60%, 40-70%, 50-80%, 60-90%, 0-40%,0-50%,0-60%,0-70%,0-80%,0-90%, 10-50%, 10-60%, 10-70%, 10-80%, 10-90%, 10-95%, 20-60%, 20-70%, 20-80%, 20-90%, 20-95%, 30-70%, 30-80%, 30-90%, 30-95%, 40-80%, 40-90%, 40-95%, 50-90%, 50-95%, 60-95% 70-80%, 70-90%, 70-95%, 80-90%, 80-95%의 공극율 또는 상기 대표적인 범위 내에 있는 임의의 예시값들을 포함할 수 있다. 원할 시에, 전체 복합재 물품 또는 코어 층의 공극율은 95%보다 더 클 수 있으며, 예컨대, 약 96% 또는 97%일 수도 있다. 특정 예들에서, 코어 층은 약 0.1 gm/cm3 내지 약 2.25 gm/cm3, 구체적으로는 약 0.1 gm/cm3 내지 약 1.8 gm/cm3, 보다 구체적으로는 약 0.3 gm/cm3 내지 약 1.0 gm/cm3의 밀도를 가질 수 있다. 처리 후에, 코어 층은 코어 층은 5% 미만, 예컨대, 4% 미만, 3% 미만, 2% 미만 또는 심지어 1% 미만의 공극율을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 1% 미만의 전체 공동 함량을 가진, 예컨대 실질적으로 공동이 없는, 완전히 경화된 물품이 제작될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 코어 층은 물품에 증가된 강도를 제공할 수 있는 보강 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제작되는 복합재 물품이 복합재 물품에 원하는 강도 및/또는 기계적 성질을 제공하기 위해 하나 또는 그 이상의 적절한 타입의 보강 재료를 포함할 수 있다. 보강 재료가 있을 때, 이 보강 재료들은 연속 또는 불연속 형태로 존재할 수 있으며, 코어에 걸쳐 균질하게 존재하거나 국부화되거나 또는 그 외의 경우 다른 영역에 비해 일부 영역에서 더 많은 양으로 존재할 수도 있다. 보강 재료가 섬유인 실시예들에서, 섬유는 서로 평행하게 배열될 수 있거나, 서로 수직으로 또는 코어 재료의 원하는 성질에 따라 특정 각도 이외의 배열방향으로 배열될 수 있다.
코어 층 내에서 사용하기에 적절한 예시적 타입의 섬유는, 이들에만 제한되지는 않지만, 유리 섬유, 탄소 섬유, 그래파이트 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고-탄성계수의 유기 섬유, 파라-아라미드 및 메타-아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 섬유로서 사용하기에 적절한 본 명세서에 기술된 수지 중 임의의 수지, 천연 섬유, 가령, 헴프, 사이잘, 주트, 아마, 야자껍질, 케나프 및 셀룰로오스 섬유, 미네랄 섬유, 가령, 바잘트, 미네랄 울(예컨대, 암석 또는 슬래그 울), 월라스토나이트, 알루미나 실리카 등, 또는 이들의 혼합물, 금속 섬유, 금속화 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 얀 섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 섬유는 원하는 기능 그룹들을 제공하거나 그 외의 다른 물리적인 성질을 섬유에 제공하기 위하여 사용 전에 화학적으로 처리될 수 있다. 폴리머 코어 내의 섬유 함량은 폴리머 코어의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 구체적으로는 약 30중량% 내지 약 70중량% 사이일 수 있다. 통상, 복합재 물품의 섬유 함량은 복합재의 약 20중량% 내지 약 90중량% 사이, 보다 구체적으로는 약 40중량% 내지 약 80중량% 사이에서 변경될 수 있다. 사용되는 섬유의 특정 크기 및/또는 배열방향은, 적어도 부분적으로, 복합재의 원하는 성질 및/또는 사용되는 폴리머 재료에 따를 수 있다. 적절한 추가적인 타입의 섬유, 섬유 크기 및 양은 본 명세서의 이점을 고려해 볼 때, 당업자에 의해 용이하게 선택될 것이다. 비-제한적인 한 예시에서, 복합재의 폴리머 코어 재료를 형성하는 열가소성 폴리머 코어 내에 분산된 섬유는, 예를 들어, 일반적으로, 약 5 마이크론보다 더 큰, 구체적으로는 약 5 마이크론 내지 약 22 마이크론 사이의 직경, 및 약 5 mm 내지 약 200 mm 사이의 길이를 가지며; 보다 구체적으로는 섬유 직경은 약 마이크론 내지 약 22 마이크론 사이일 수 있으며 섬유 길이는 may be from 약 5 mm 내지 약 75 mm 사이일 수 있다. 섬유가 코어 층 내에 존재할 때, 섬유는 꼬임 섬유, 비-꼬임 섬유일 수 있거나 혹은 꼬임 및 비-꼬임 섬유 둘 모두가 배열될 수도 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 코어 층의 섬유는 한 타입의 섬유가 또 다른 타입의 섬유보다 한 표면을 향해 더 많은 양이 존재하도록 구배 형태(gradient form)로 배열될 수 있다.
표면 층이 비-꼬임 섬유를 포함하고 코어 층도 비-꼬임 섬유를 포함하는 특정 실시예들에서, 하나 이상의 공통 타입의 섬유가 표면 층과 코어 층 둘 모두에 배열될 수 있다. 예를 들어, 원할 시에, 비-꼬임 유리 섬유가 표면 층과 코어 층 둘 모두에 배열될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 실질적으로 똑같은 타입의 섬유가 표면 층과 코어 층 둘 모두에 배열된다. 예를 들어, 각각의 표면 층과 코어 층 내에 있는 섬유 중 약 95%는 예컨대, 똑같은 타입의 비-꼬임 섬유 또는 비-꼬임 유리 섬유를 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 코어 층 내의 섬유는 코어 층 위에 배열된 층 내의 비-꼬임 섬유의 배열방향과 비슷한 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 두 층 내의 섬유는 기계 방향 또는 가로 방향으로 배열될 수 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 코어 층 내의 섬유는 표면 층 내의 비-꼬임 섬유의 배열방향과 상이한 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 코어 층 내의 섬유는 기계 방향으로 배열될 수 있으며 표면 층 내의 섬유는 가로 방향 또는 기계 방향 이외의 방향으로 배열될 수도 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 코어 층 내의 섬유는 가로 방향으로 배열될 수 있으며 표면 층 내의 섬유는 기계 방향 또는 가로 방향 이외의 방향으로 배열될 수도 있다. 코어 층 내의 섬유가 표면 층의 비-꼬임 섬유와 똑같은 방향 또는 상이한 방향으로 배열되는 몇몇 실시예들에서, 코어 층의 섬유는 꼬임 섬유, 비-꼬임 섬유를 포함하거나 또는 꼬임 및 비-꼬임 섬유 둘 모두를 포함할 수도 있다.
특정 실시예들에서, 폴리머 코어 층은 약 5 mm 내지 약 200 mm 사이의 평균 길이를 가진 비-꼬임 섬유의 약 20중량% 내지 약 80중량%, 및 전체적으로 또는 실질적으로 경화되지 않은 섬유질 또는 입자형 열가소성 재료의 약 20중량% 내지 약 80중량%를 포함할 수 있는데, 여기서 중량%는 폴리머 코어 층의 전체 중량에 따른다. 또 다른 실시예에서, 복합재의 폴리머 코어 층은 비-꼬임 섬유의 약 30중량% 내지 약 60중량%를 포함한다. 몇몇 예들에서, 약 5 mm 내지 약 25 mm 사이의 평균 길이를 포함하는 섬유는 통상 폴리머 코어에 사용된다. 코어 층 내에 사용하기에 적절한 비-꼬임 섬유는, 이들에만 제한되지는 않지만, 비-꼬임 금속 섬유, 비-꼬임 금속화 무기 섬유, 비-꼬임 금속화 합성 섬유, 비-꼬임 유리 섬유, 비-꼬임 그래파이트 섬유, 비-꼬임 탄소 섬유, 비-꼬임 세라믹 섬유, 비-꼬임 미네랄 섬유, 비-꼬임 바잘트 섬유, 비-꼬임 무기 섬유, 비-꼬임 아라미드 섬유, 비-꼬임 케나프 섬유, 비-꼬임 주트 섬유, 비-꼬임 아마 섬유, 비-꼬임 헴프 섬유, 비-꼬임 셀룰로오스 섬유, 비-꼬임 사이잘 섬유, 비-꼬임 야자껍질 섬유, 및 이들의 조합을 포함한다. 추가적인 적절한 섬유는 본 명세서의 이점을 고려해 볼 때 당업자에 의해 용이하게 선택될 것이다.
특정 실시예들에서, 코어 층은 하나 또는 그 이상의 첨가제 또는 그 외의 다른 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 화염 지연 재료, 가령, 할로겐화 재료, 인화 재료(phosphorated material), 질소화 재료 또는 그 밖의 적절한 화염 지연 재료가 물품에, 예컨대, 코어 층, 표면 층 또는 이 두 층 모두에 또는 그 외의 다른 층에 첨가될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 매연 억제제, 탈산소제, 자외선 억제제, 염료, 착색제, 안료 또는 그 외의 다른 재료들이 경화 전에 또는 경화 후에 물품에 첨가될 수 있다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 물품은 코어 층의 맞은편 표면 위에 배열된 하나 또는 그 이상의 추가 층을 포함할 수 있다. 도 2를 보면, 물품(200)이 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층(210), 코어 층(220) 및 층(230)을 포함한다. 표면 층(210)은 코어 층의 제1 표면(222) 위에 배열되며, 층(230)은 코어 층(220)의 맞은편 표면(224) 위에 배열된다. 몇몇 실시예들에서, 층(230)은 물품(200)에 원하는 성질을 제공하기 위해 필름, 면포, 또는 그 외의 다른 타입의 재료를 포함할 수 있다. 원할 시에, 층(230)은 예컨대 꼬임 또는 비-꼬임 섬유, 그리고, 열가소성 폴리머를 포함할 수도 있다. 특정 예들에서, 추가 층(230)은 코어 층(220)에 인접하게 위치될 수 있는 복수의 꼬임 섬유를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 예들에서, 추가 층(230)은 코어 층(220)에 인접하게 위치될 수 있는 복수의 비-꼬임 섬유를 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 층(210)은 가로 방향 및 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는데, 여기서 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치되고 추가 층(230)은 섬유, 예컨대, 기계 방향 및 가로 방향으로 배열된 꼬임 섬유를 포함하며, 층(230)의 가로 방향 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치된다. 그 외의 다른 실시예들에서, 층(210)은 가로 방향 및 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는데, 여기서 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치되고 추가 층은 섬유, 예컨대, 기계 방향 및 가로 방향으로 배열된 꼬임 섬유를 포함하며, 층(230)의 기계 방향 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치된다. 그 외의 다른 예들에서, 층(210)은 가로 방향 및 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는데, 여기서 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치되고 추가 층(230)은 섬유, 예컨대, 기계 방향 및 가로 방향으로 배열된 꼬임 섬유를 포함하며, 층(230)의 가로 방향 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치된다. 몇몇 예들에서, 층(210)은 가로 방향 및 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는데, 여기서 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치되고 추가 층(230)은 섬유, 예컨대, 기계 방향 및 가로 방향으로 배열된 꼬임 섬유를 포함하며, 층(230)의 기계 방향 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치된다. 특정 예들에서, 층(210)은 가로 방향 및 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는데, 여기서 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치되고 추가 층(230)은 섬유, 예컨대, 기계 방향 및 가로 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하며, 층(230)의 가로 방향 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치된다. 몇몇 실시예들에서, 층(210)은 가로 방향 및 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는데, 여기서 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치되고 추가 층(230)은 섬유, 예컨대, 기계 방향 및 가로 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하며, 추가 층(230)의 기계 방향 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치된다. 몇몇 예들에서, 층(210)은 가로 방향 및 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는데, 여기서 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치되고 추가 층(230)은 섬유, 예컨대, 기계 방향 및 가로 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하며, 추가 층(230)의 가로 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치된다. 특정 예들에서, 층(210)은 가로 방향 및 기계 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하는데, 여기서 기계 방향 비-꼬임 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치되고 추가 층(230)은 섬유, 예컨대, 기계 방향 및 가로 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유를 포함하며, 추가 층(230)의 기계 방향 섬유는 코어 층(220)에 인접하게 위치된다.
특정 실시예들에서, 표면 층(110 또는 210)은 상부에 배열된 적절한 프라이머 층(primer layer)을 포함할 수 있다. 예시된 프라이머 재료는, 이들에만 제한되지는 않지만, 차량, 가령, 자동차, 트럭, 레저용 차량, 기차, 비행기 및 가솔린 엔진, 전기 엔진 또는 그 외의 다른 추진 수단을 가진 그 밖의 차량의 외측 표면을 페인팅하기 위해 자동차 산업에서 공통적으로 사용되는 프라이머 재료를 포함한다. 적절한 페인트 층이 프라이머 층 위에 배열될 수 있거나 혹은 원할 시에는 프라이머 층을 사용하지 않고도 표면 층 위에 직접 배열될 수 있다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 물품은 표면 층과 코어 층 사이에 추가 층을 포함할 수 있다. 도 3을 보면, 물품(300)은 코어 층(330) 위에 배열된 층(320) 위에 배열된 표면 층(310)을 포함한다. 층(320)은 필름, 면포, 접착제 층 또는 그 밖의 적절한 재료일 수 있다. 원할 시에, 층(320)은 꼬임 섬유이거나 비-꼬임 섬유, 및 열가소성 폴리머일 수 있는 섬유를 포함할 수 있다. 층(320)이 섬유를 포함할 때, 섬유는 표면 층(310)의 비-꼬임 섬유와 비슷한 방향으로 배열될 수 있거나 상이한 방향으로 배열될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 층(320)은 다수의 상이한 방향으로 배열된 섬유를 포함할 수 있다.
표면 층과 코어 층 사이에 층이 있는 특정 실시예들에서, 코어 층의 맞은편 표면 위에 또 다른 층이 배열될 수 있다. 도 4를 보면, 물품(400)은 코어 층(430) 위에 배열된 층(420) 위에 배열된 표면 층(410)을 포함한다. 추가 층(440)이 코어 층(430)의 맞은편 표면 위에 배열된다. 섬유가 추가 층(440) 내에 배열될 때, 상기 층(440)의 섬유 배열방향은 도 2의 층(230)에 관해 논의되었던 배열방향 중 한 임의의 배열방향일 수 있거나 혹은 본 명세서의 이점을 고려해 볼 때 당업자에 의해 선택될 수 있는 그 밖의 적절한 배열방향일 수 있다. 본 명세서에 기술된 것과 같이, 표면 층(410)은 비-꼬임 섬유를 포함할 수 있다. 또한, 원할 시에, 층(440)은 비-꼬임 섬유, 꼬임 섬유 또는 비-꼬임 및 꼬임 섬유 둘 모두를 포함할 수도 있다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 물품은 코어 층의 각각의 면 위에 2개 또는 그 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 도 5를 보면, 물품(500)이 코어 층(530) 위에 배열된 층(520) 위에 배열된 표면 층(510)을 포함한다. 코어 층(530)의 맞은편 표면 위에 층(540)이 배열된다. 또 다른 층(550)이 층(540) 위에 배열된다. 특정 예들에서, 외부 층(510 및 550) 중 하나는 비-꼬임 섬유를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 외부 층(510 및 550)은 비-꼬임 섬유를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 층(510 및 550) 중 하나는 비-꼬임 섬유를 포함하며 다른 층은 꼬임 섬유를 포함한다. 또한, 내부 층(520 및 540)은 꼬임 또는 비-꼬임 섬유를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 내부 층(520) 내의 섬유의 배열방향은 표면 층(510) 내의 섬유의 배열방향과 똑같을 수도 있다. 이와 비슷하게, 내부 층(540) 내의 섬유의 배열방향은 표면 층(550) 내의 섬유의 배열방향과 똑같을 수도 있다. 그 외의 다른 실시예들에서, 내부 층(520 및 540)의 하나 또는 그 이상은 인접한 표면 층의 섬유 배열방향과 상이한 섬유 배열방향을 가질 수 있다. 예를 들어, 층(520) 내에서 섬유는 가로 방향으로 배열될 수 있으며 층(510) 내에서 섬유는 기계 방향 또는 가로 방향 이외의 방향으로 배열될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 층(540) 내에서 섬유는 가로 방향으로 배열될 수 있으며 층(550) 내에서 섬유는 기계 방향 또는 가로 방향 이외의 방향으로 배열될 수 있다. 당업자라면, 다양한 층의 섬유 배열방향은 변경될 수 있거나 혹은 다른 배열방향으로 대체될 수 있으며 임의의 한 층의 섬유 배열방향은 또 다른 층 내에 배열된 섬유 배열방향과 똑같거나 상이할 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
특정 예들에서, 본 명세서에 기술된 물품은 코어 층 위에 배열된 단일의 표면 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복합재 물품은 열가소성 폴리머와 상기 열가소성 폴리머 내에 배열된 보강 섬유를 포함하는 섬유 보강 열가소성 폴리머 코어 층, 및 복수의 비-꼬임 섬유를 포함하고 코어 층 위에 배열된 단일 층을 포함할 수 있는데, 복수의 비-꼬임 섬유는 가로 방향 및 가로 방향 이외의 방향으로 배열되고 가로 방향으로 배열된 비-꼬임 섬유는 코어 층에 인접하게 배열된다. 단일 층은 일반적으로 층 내에 임의의 식별가능한 경계면을 포함하지 않는다. 몇몇 예들에서, 단일 층의 섬유는 단일 층 내의 섬유의 원하는 증착 타입을 제공하고 위해 코어 층 위에 연속적으로 배열될 수 있다. 그 뒤, 배열된 섬유 층은 배열된 상이한 섬유들 사이에 어떠한 식별가능한 경계면도 존재하지 않도록 층의 열가소성 폴리머 또는 결합제를 용융시킬 수 있다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 사용되는 물품은 프라이머, 페인트 또는 이 둘을 수용하기에 적절한 차체 패널(body panel)을 제공하도록 사용될 수 있다. 이러한 패널은 본 명세서에 기술된 것과 같이 "클래스 A" 마감재를 제공할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 물품은 외부 차량 패널, 가령, 예를 들어, 범퍼, 범퍼 커버, 후드, 펜더, 도어, 루프, 트럭 베드, 측벽 패널, 가령, 레저 차량용, 카고 라이저, 전방 및/또는 후방 필라 트림, 또는 페인팅하기를 원하는 그 외의 다른 차체 부분으로서 형성될 수 있다. 복합재 재료는 다양한 방법, 이들에만 제한되지는 않지만, 압력 포밍, 열 포밍, 열 스탬핑, 진공 포밍, 압축 포밍, 및 오토클레이빙 방법을 이용하여 그 외의 다른 다양한 물품들로 몰딩될 수 있다. 예시적인 방법, 예를 들어, 미국 특허번호 6,923,494 및 5,601,679, 및, DuBois and Pribble의 "Plastics Mold Engineering Handbook", 제5판, 1995, 페이지 468 내지 498 그리고 그 외의 다른 문헌들에 기술되어 있다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 물품은 파동 스캔(wave scan)이 4개 이상의 파동 스캔 횟수를 제공하도록 적절한 표면을 가질 수 있다. 표면을 측정하도록 사용되는 정확한 방법이 변경될 수 있는데, 몇몇 실시예들에서, 물품은 표면에서 연속 곡률을 포함하며 공통 라인을 따르는 각각의 지점은 실질적으로 비슷한 곡률반경을 가진다.
특정 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 복합재 물품은 다양한 방법들을 이용하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 복합재는 일반적으로 다양한 형태, 가령, 시트 또는 필름 형태로 준비될 수 있으며, 원하는 특정 분야에 따라 사전-형성된 기판 위에 층 구조의 재료, 또는 그 외의 다른 더 견고한 형태로 준비될 수 있다. 특정 용도에 대해서, 복합재는 시트 형태로 제공될 수 있으며, 선택적으로는, 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층 외에도, 이러한 시트의 한 표면 또는 두 표면 위에 하나 또는 그 이상의 추가 층을 포함할 수도 있다. 한 예시예에서, 이러한 추가 표면 또는 표피 층들은, 예를 들어, 필름, 부직 면포, 베일, 직물, 또는 이들의 조합일 수 있다. 원할 시에, 표면 층은 공기 침투성일 수 있으며 실질적으로 열 포밍 및/또는 몰딩 공정 동안 복합재 물품으로 분산되고 신장될 수 있다. 그 외에도, 이러한 층들은 섬유-함유 열가소성 재료의 표면에 제공된 접착제, 가령, 열가소성 재료(예컨대, 에틸렌 아크릴릭 액시드 코폴리머 또는 그 외의 다른 이러한 폴리머)일 수 있다. 일반적으로, 복합재 물품의 면 밀도는, 특히 시트 형태일 때, 약 150 gsm 내지 약 4000 gsm, 보다 구체적으로는 약 500 gsm 내지 약 3000 gsm, 예컨대, 약 300 gsm 내지 약 500 gsm, 또는 약 500 gsm 내지 약 750 gsm 또는 약 750 gsm 내지 약 2500 gsm 사이로 변한다.
특정 실시예들에서, 우선, 폼 또는 프리-폼 복합재 코어, 예를 들어, LWRT 복합재 코어를 제작하고, 그 뒤, 형성된 코어 위에 비-꼬임 섬유를 압출하거나 형성하여 물품을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 복합재의 코어는 본 명세서에 기술된 것과 같이 형성될 수 있으며, 그 뒤, 비-꼬임 섬유는 임의의 결합제 또는 보유 재료를 사용하지 않고도 코어에 직접 제공될 수 있거나 혹은 비-꼬임 섬유는 임시 형태, 예를 들어, 테이프 또는 웹 형태로 고정되어 비-꼬임 섬유를 코어에 용이하게 제공할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 우선, 비-꼬임 섬유는 열가소성 재료를 이용하여 제자리에 고정되거나 보유될 수 있는 실질적으로 평평하고, 평행 섬유의 웹 형태로 형성될 수 있다. 그 뒤, 섬유 웹은 개별 층으로서 코어 층에 제공될 수 있다. 복합재 물품을 가열하면 비-꼬임 섬유가 코어 층의 영역 또는 상측 표면 내에 혼합되어 페인팅 시에 클래스 A 마감재를 제공하기에 효율적인 물품이 제공된다.
밑에서, 본 명세서에 기술된 기술의 신규한 몇몇 형태의 예들을 예시하기 위해 특정의 예들이 기술된다.
실시예 1
폴리프로필렌 수지와 잘게 썬 유리 섬유를 포함하는 코어 층을 형성함으로써 물품을 제작하였다. 상기 유리 섬유와 수지를 교반된 액체-함유 발포체에 첨가하여 보강 섬유와 폴리프로필렌의 분산 혼합물을 형성하였다. 그 뒤, 상기 혼합물을 가령, 웹을 제공하기 위한 스크린과 같은 포밍 지지 요소 위에 증착시켰다. 웹으로부터 액체를 증발시켜 상기 웹을 폴리프로필렌의 연화 온도 이상으로 가열시켰다. 그 뒤, 연화된 웹을 사전결정된 두께로 압축시켜 코어 층에 제공하였다. 코어 층은 약 1000 gsm 내지 약 3000 gsm 사이의 근량(basis weight)을 가질 수 있다.
폴리프로필렌 코폴리머와 비-꼬임 유리 섬유, 또는 폴리프로필렌 수지(약 100 g/10 분의 용융 흐름 지수) 및 비-꼬임 유리 섬유를 포함하는 테이프를 코어 층 위에 배열시켰다. 테이프는 약 500 gsm 내지 약 1200 gsm 사이의 근량을 가질 수 있다. 그 뒤, 복합재 물품을 한 롤러 세트에 통과시키고 테이프를 코어 층에 라미네이팅시켜 재료의 한 시트를 제공하였다.
상기 재료 시트를 원하는 크기로 절단하거나 잘게 썰어 보드(board)를 제공하였다. 보드는 원하는 형태로 몰딩되고, 형성되거나 또는 그 외의 경우 변경될 수 있다. 포밍 후에, 부분은 클래스 A 마감재를 제공하기 위해 페인팅되거나 및/또는 프라이밍될 수 있다.
실시예 2
비-꼬임 섬유의 외부 층을 포함하는 재료의 층으로부터 스캐닝 전자 현미경 이미지를 수득하였다. 그 결과는 도 6에 도시된다. 비-꼬임 섬유(610)를 잘 분산시켜 꼬임 섬유(아래, 도 9 참조)보다 더 균일하게 배열하였으며 일반적으로 중첩되지는 않지만 똑같은 수직 또는 수평 평면에 배열된다.
실시예 3
비-꼬임 섬유의 외부 층을 포함하는 물품의 재료의 층으로부터 스캐닝 전자 현미경 이미지를 수득하였다. 그 결과는 도 7에 도시된다. 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 섬유(710)가 0 도 방향(기계 방향)으로 배열되고 90 도 섬유(720)가 가로 방향으로 배열될 수 있는(또는 반대도 마찬가지임) 0/90 배열방향으로 층 내에 배열된다.
실시예 4
비-꼬임 섬유의 외부 층을 포함하는 물품의 재료의 층으로부터 스캐닝 전자 현미경 이미지를 수득하였다. 그 결과는 도 8에 도시된다. 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 섬유(810)가 0 도 방향(기계 방향)으로 배열되고 90 도 섬유(820)가 가로 방향으로 배열될 수 있는(또는 반대도 마찬가지임) 0/90 배열방향으로 층 내에 배열된다.
실시예 5
꼬임 섬유를 포함하는 물품의 재료의 층으로부터 SEM 이미지를 수득하였다. 그 결과는 도 9에 도시된다. 꼬임 섬유는 비-꼬임 섬유의 섬유 배열방향과 비슷한 0/90 배열방향으로 배열된다.
실시예 6
작은 후드(hood) 내에 몰딩된 실시예 2-5에 기술된 상이한 섬유를 이용하여, 프라이밍되고 페인팅된 물품 위에 표면 파동 스캔을 수행하였다. 그 결과는 표 1에 도시된다. 파동 스캔 횟수가 높으면 높을수록, 표면이 더욱더 부드러워진다.
물품 페인팅된 부분을 위한 파동 스캔 횟수
실시예 5 (꼬임 섬유) 2.8
실시예 4 (비-꼬임 섬유) 4.67 (3.7-5.5)
실시예 3 (비-꼬임 섬유) 5.3
표 1에서 볼 수 있듯이, 파동 스캔 횟수는 꼬임 섬유가 있는 물품에 비하여 비-꼬임 섬유가 있는 물품에서 실질적으로 더 높은데, 예컨대, 거의 2배 더 높으며, 이는 비-꼬임 섬유가 실질적으로 더 매끄러운 표면을 제공하는 것을 의미한다.
본 명세서에 기술된 실시예들의 요소들에 관해, 다수의 관사들은 하나 또는 그 이상의 요소들이 존재하는 것을 의미하기 위한 것이다. 용어 "포함하는", "포함하여" 및 "가진"은 포괄적인 의미로 제공하기 위한 것으로서, 나열된 요소들이 아니라 추가적인 요소들이 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 당업자라면, 본 명세서의 이점을 고려해 볼 때, 실시예들의 다양한 구성요소들이 그 외의 다른 예들에서 다양한 구성요소들과 상호교환되거나 이 구성요소들로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
위에서 특정 형태, 예시예 및 실시예가 기술되었지만, 당업자라면, 본 명세서의 이점을 고려해 볼 때, 기술된 예시 형태, 예시예 및 실시예들의 추가예, 대체예, 변형예 및 대안예들도 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (94)

  1. 열가소성 폴리머와 보강 섬유로부터 형성된 웹을 포함하는 섬유 보강 열가소성 폴리머 다공성 코어 층; 및
    복수의 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고 상기 코어 층의 제 1 면 위에 배열된 표면 층을 포함하고,
    상기 연속 비-꼬임 섬유는, 섬유의 직접 접촉에 의해 서로 교차하거나 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 연속 비-꼬임 섬유는 연속 비-꼬임 유리 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층 위에 배열된 표면 층 내의 상기 복수의 연속 비-꼬임 섬유는 연속 비-꼬임 유리 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층은 0.1 gm/cm3 내지 1.8 gm/cm3의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층은 부분적으로 경화되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 열가소성 폴리머는 폴리올레핀 수지, 열가소성 폴리올레핀 블렌드 수지, 폴리비닐 폴리머 수지, 부타디엔 폴리머 수지, 아크릴릭 폴리머 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴스티렌 폴리머 수지, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머 수지, 폴리에테르 이미드 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리벤지미다졸 수지, 또는 이들의 코폴리머 또는 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 보강 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 그래파이트 섬유, 합성 유기 섬유, 무기 섬유, 천연 섬유, 미네랄 섬유, 금속 섬유, 금속화 무기 섬유, 금속화 합성 섬유, 세라믹 섬유, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수의 연속 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 탄소 섬유, 비-꼬임 그래파이트 섬유, 비-꼬임 합성 유기 섬유, 비-꼬임 무기 섬유, 비-꼬임 천연 섬유, 비-꼬임 미네랄 섬유, 비-꼬임 금속 섬유, 비-꼬임 금속화 무기 섬유, 비-꼬임 금속화 합성 섬유, 비-꼬임 세라믹 섬유, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복수의 연속 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 유리 섬유를 포함하고, 비-꼬임 탄소 섬유, 비-꼬임 그래파이트 섬유, 비-꼬임 합성 유기 섬유, 비-꼬임 무기 섬유, 비-꼬임 천연 섬유, 비-꼬임 미네랄 섬유, 비-꼬임 금속 섬유, 비-꼬임 금속화 무기 섬유, 비-꼬임 금속화 합성 섬유, 비-꼬임 세라믹 섬유, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 연속 비-꼬임 섬유는 연속 비-꼬임 유리 섬유를 포함하고, 상기 열가소성 폴리머는 폴리프로필렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 보강 섬유는 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 연속 비-꼬임 섬유는 표면 층의 표면에 존재하여 클래스 A 표면을 제공하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 비-꼬임 섬유와 상기 다공성 코어 층 위에 배열된 표면 층의 연속 비-꼬임 섬유는 동일한 재료의 비-꼬임 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  14. 제12항에 있어서, 상기 다공성 코어 층 내의 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 위에 배열된 표면 층 내의 연속 비-꼬임 섬유의 배열방향과 동일한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  15. 제12항에 있어서, 상기 다공성 코어 층 내의 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 위에 배열된 표면 층 내의 연속 비-꼬임 섬유의 배열방향과 상이한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층 위에 배열된 표면 층은 표면 층 내에서 서로 수직으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  17. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층 위에 배열된 표면 층은 꼬임 섬유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  18. 제17항에 있어서, 상기 꼬임 섬유는 기계 방향에 대해 평행하게 배열되고, 상기 연속 비-꼬임 섬유는 기계 방향으로부터 90 도로 배열되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  19. 제1항에 있어서, 상기 물품은 4개 이상의 파동 스캔 횟수를 가지는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  20. 제1항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 맞은편 표면 위에 배열된 추가 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  21. 제20항에 있어서, 상기 추가 층은 복수의 꼬임 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  22. 제21항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층 위에 배열된 하나 이상의 페인트 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  23. 제21항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층 위에 배열된 하나 이상의 프라이머 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  24. 제23항에 있어서, 상기 프라이머 층 위에 배열된 하나 이상의 페인트 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  25. 제20항에 있어서, 상기 추가 층은 복수의 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  26. 제21항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 가로 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되며, 상기 꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 꼬임 섬유를 포함하고, 상기 추가 층의 가로 방향 꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  27. 제21항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 가로 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되며, 상기 꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 꼬임 섬유를 포함하고, 상기 추가 층의 기계 방향 꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  28. 제21항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 기계 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되며, 상기 꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 꼬임 섬유를 포함하고, 상기 추가 층의 가로 방향 꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  29. 제21항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 기계 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되며, 상기 꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 꼬임 섬유를 포함하고, 상기 추가 층의 기계 방향 꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  30. 제25항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 가로 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되며, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 추가 층의 가로 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  31. 제25항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 가로 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되며, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 추가 층의 기계 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  32. 제25항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 기계 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되며, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 추가 층의 가로 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  33. 제25항에 있어서, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 표면 층은 가로 방향과 기계 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 기계 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되며, 상기 연속 비-꼬임 섬유를 포함하는 추가 층은 기계 방향과 가로 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 추가 층의 기계 방향 연속 비-꼬임 섬유는 상기 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  34. 제25항에 있어서, 상기 추가 층 내에 복수의 꼬임 섬유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  35. 제34항에 있어서, 상기 추가 층의 복수의 꼬임 섬유는 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  36. 제34항에 있어서, 상기 추가 층의 복수의 연속 비-꼬임 섬유는 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  37. 제34항에 있어서, 상기 다공성 코어 층 위에 배열된 표면 층 내에 복수의 꼬임 섬유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  38. 제37항에 있어서, 상기 표면 층의 복수의 꼬임 섬유는 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  39. 제37항에 있어서, 상기 추가 층의 복수의 연속 비-꼬임 섬유는 다공성 코어 층 옆에 위치되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
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  41. 열가소성 폴리머와 상기 열가소성 폴리머 내에 배열된 보강 섬유를 포함하는 섬유 보강 열가소성 폴리머 코어 층; 및
    상기 코어 층 위에 배열된 단일 층을 포함하며, 상기 단일 층은 복수의 연속 비-꼬임 섬유를 포함하고, 상기 복수의 연속 비-꼬임 섬유는 가로 방향과 가로 방향 이외의 방향으로 배열되며, 상기 가로 방향으로 배열된 연속 비-꼬임 섬유는 상기 코어 층 옆에 위치되고, 상기 연속 비-꼬임 섬유는 섬유의 직접 접촉에 의해 서로 교차하거나 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  42. 제41항에 있어서, 상기 가로 방향 이외의 방향은 가로 방향에 대해 90 도인 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  43. 제41항에 있어서, 상기 열가소성 폴리머는 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 연속 비-꼬임 섬유는 비-꼬임 유리 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
  44. 제41항에 있어서, 상기 코어 층의 열가소성 폴리머는 폴리올레핀 수지, 열가소성 폴리올레핀 블렌드 수지, 폴리비닐 폴리머 수지, 부타디엔 폴리머 수지, 아크릴릭 폴리머 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴스티렌 폴리머 수지, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머 수지, 폴리에테르 이미드 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리에테르 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리벤지미다졸 수지, 또는 이들의 코폴리머 또는 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 물품.
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