KR102507982B1 - 음향 프리프레그, 코어 및 복합 물품 및 이의 사용 방법 - Google Patents

음향 프리프레그, 코어 및 복합 물품 및 이의 사용 방법 Download PDF

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Abstract

열가소성 층 속에 분산된 팽창성 흑연 물질을 포함하는 프리프레그, 복합체 및 물품이 기술되어 있다. 일부 예에서, 제조된 상태로 사용될 수 있는 물품은 예컨대, 2009년도 ASTM E84로 시험하여, 25 이하의 바람직한 음향 흡수 계수 또는 바람직한 화염 확산 지수를 제공할 수 있다. 물품을 제조하는 방법 또한 기술되어 있다.

Description

음향 프리프레그, 코어 및 복합 물품 및 이의 사용 방법
우선권 출원
본 출원은 하기에 관한 것이며, 이의 우선권 및 이익을 청구한다: 미국 가 특허원 제62/253,84호(출원일: 2015년 11월 11일), 이의 전체 개시내용은 모든 목적을 위해 참고로 본원에 포함된다.
기술 분야
본 출원은 하나 이상의 팽창성 흑연 물질을 포함하는 음향 복합 물품(acoustic composite article)에 관한 것이다. 특정 구성에서, 제조된 상태의 코어 층을 포함하고 바람직한 음향 흡수 계수를 제공하고/하거나 ASTM E84, 부류 A 요건을 충족하는 복합 물품이 기재되어 있다.
자동차 및 건축 재료 적용용 물품은 전형적으로 다수의 필적하고 엄격한 성능 명세를 충족하도록 설계된다.
본원에 기재된 프리프레그(prepreg), 코어 및 복합 물품의 특정 구성은 작은 두께에서의 높은 음향 흡수성, 코어 층의 성형 없이 물품을 사용하는 능력, ASTM E84를 충족하는 물품의 능력, 등급 A 요건 및 다른 바람직한 특징을 포함하지만 이에 제한되지 않는 바람직한 특성을 제공한다.
제1 양태에서, 다수의 보강 섬유, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질을 포함하는 다공성 층을 포함하는 열가소성 복합 물품의 제조방법이 기재되어 있으며, 상기 방법은 상기 보강 섬유, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질을 열가소성 흑연 물질의 어떠한 실질적인 로프팅(lofing)도 없이 당해 팽창성 흑연 물질의 융점 이상의 제1 온도로 가열하여 열가소성 물질, 팽창성 흑연 물질 및 보강 섬유를 포함하는 웹(web)을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 열가소성 복합 물품은 상기 코어 층이 4 mm 이하의 두께인 경우 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2의 제조된 상태의 음향 흡수 계수를 제공한다.
특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 열가소성 복합 물품을 성형시키지 않고 건축 패널(building panel)로서 열가소성 복합 물품을 사용하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공하면서 3.5 mm 이하의 두께이도록 열가소성 복합 물품의 두께를 구성함을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공하면서 2 mm 이하의 두께이도록 열가소성 복합 물품의 두께를 구성함을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은, 코어 층을 형성하기 전에, 열가소성 물품의 코어 층을 4 mm 미만의 두께로 압축시킴을 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 방법은, 코어 층을 형성하기 전에, 열가소성 물품의 코어 층을 2 mm 미만의 두께로 압축시킴을 포함한다. 특정 예에서, 상기 방법은 열가소성 복합 물품의 한쪽 표면에 스크림(scrim)을 갖는 열가소성 복합 물품을 구성함을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 열가소성 복합 물품의 반대편 표면에 추가의 스크림을 갖는 열가소성 복합 물품을 구성함을 포함하며, 여기서 스크림 및 추가의 스크림 중의 적어도 하나는 개방 셀 구조(open cell structure)를 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 보강 섬유로서 약 30 내지 60 중량%의 유리 섬유 및 약 5 내지 15 중량%의 팽창성 흑연 물질과 함께 상기 열가소성 물질을 포함하는 다공성 코어 층과의 균형을 이루면서 다공성 코어 층을 구성시킴을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 1중량% 미만의 수분 함량을 포함하도록, 상기 팽창성 흑연 물질의 4중량% 미만의 황 함량을 포함하도록 및 상기 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함하도록 상기 팽창성 흑연 물질을 선택함을 포함한다.
또 다른 양태에서, 방법은 열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 물질을 혼합물 속에서 조합하여 교반된 수성 발포체를 형성하고, 상기 교반된 수성 발포체를 와이어 지지체(wire support) 상으로 부착시키고, 물을 제거(evacuating)하여 웹을 형성시키고, 상기 웹을 상기 열가소성 물질의 용융 온도 이상에서 제1 온도로 가열(여기서, 상기 제1 온도는 상기 팽창성 흑연 물질의 로프팅이 실질적으로 일어나지 않도록 선택된다)하고, 상기 웹을 4 mm 이하의 두께로 압축시켜 열가소성 복합 물품을 제공하며, 상기 열가소성 복합 물품의 어떠한 성형도 없이, 상기 제공된 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함하되, 상기 열가소성 복합 물품은, 상기 압축 웹이 4 mm 이하의 두께를 포함하는 경우, 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공한다.
특정 구현예에서, 상기 압축 단계는 가열된 웹을 롤러의 세트를 통해 통과시켜 4 mm 이하의 두께를 제공함을 포함한다. 기타 구현예에서, 상기 방법은 팽창성 흑연 물질이 교반된 수성 발포체 속에 균질하게 분산될 때까지 교반된 수성 발포체를 혼합함을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 스크림을 상기 물품을 압축시키기 전에 상기 열가소성 복합 물품의 적어도 하나의 표면에 적용시킴을 포함한다. 기타 예에서, 상기 방법은 스크림을 상기 물품을 압축시킨 후에 상기 열가소성 복합 물품의 적어도 하나의 표면에 적용시킴을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 물품을 2 mm 이하의 두께로 압축시켜, 물품이 2 mm 이하로 압축되는 경우 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공하는 열가소성 복합 물품을 제공함을 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 열가소성 물품을 상기 열가소성 물품과 실질적으로 동일한 조성 및 두께를 포함하는 제2 열가소성 물품에 커플링시킴을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 열가소성 물품을 당해 열가소성 물품과 실질적으로 동일한 조성 및 상이한 두께를 포함하는 제2 열가소성 물품과 커플링시킴을 포함한다. 특정 예에서, 상이한 두께를 포함하는 열가소성 물품은 4 mm 이하의 두께이다. 일부 실예에서, 상기 방법은 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 1중량% 미만의 수분 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 4중량% 미만의 황 함량을 포함하며, 상기 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함하도록 선택함을 포함한다.
추가의 양태에서, 복합 물품은 열가소성 섬유-보강된 다공성 코어 층 및 상기 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 부착된 스킨을 포함하며, 상기 다공성 코어 층은 다수의 보강 섬유, 팽창성 흑연 물질 및 열가소성 물질로부터 형성된 웹을 포함하며, 상기 복합 물품은, 상기 웹이 4 mm 이하의 두께인 경우 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공한다.
일부 예에서, 열가소성 물질은 폴리올레핀을 포함하고, 보강 섬유는 유리 섬유를 포함한다. 다른 예에서, 상기 유리 섬유는 약 30 내지 60중량%로 존재하고, 상기 팽창성 흑연 물질은 약 5 내지 15 중량%로 존재하며, 이는 상기 열가소성 물질을 포함하는 균형량의 코어 층을 지닌다. 일부 구현예에서, 상기 스킨 층은 스크림 및 개방-셀화된 필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 특정 실시예에서, 상기 물품은 코어 층과 스킨 층 사이에 접착제 층(adhesive layer)을 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 물품은 코어 층의 반대편 표면에 부착된 제2 스킨 층을 포함한다. 일부 예에서, 상기 스킨 층은 개방 구조(open structure)를 포함하여 음파가 코어 층으로 들어가도록 하고 제2 스킨 층은 폐쇄 구조를 포함하여 음파가 상기 복합 물품을 빠져나가는 것을 차단한다. 일부 실시예에서, 상기 물품은 코어 층과 스킨 층 사이의 제1 접착제 층 및 코어 층과 제2 스킨 층 사이의 제2 접착제 층을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 물품은 상기 스킨 층 위에 부착된 장식 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 팽창성 흑연 물질은, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 1중량% 미만의 수분 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 4 중량% 미만의 황 함량, 및 상기 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함한다.
또 다른 양태에서, 비-성형된 복합 물품은 열가소성 섬유-보강된 다공성 코어 층 및 상기 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 부착된 스킨을 포함하며, 상기 다공성 코어 층은 열가소성 물질에 의해 함께 유지된 다수의 보강 섬유로부터 형성된 압축된 웹을 포함하며, 상기 복합 물품은, 웹의 두께가 4 mm 이하인 경우 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공하고, 상기 팽창성 흑연 물질은, 코어 층이 성형 공정에 처리된 코어 층과 비교하여 제조된 상태로 존재하는 경우 비-성형된 복합 물품에 대한 더 높은 음향 흡수 계수를 제공하도록 선택된다.
특정 구성에서, 상기 방법은 상기 물품을 성형시키지 않고 건축 패널로서 상기 열가소성 물품을 사용함을 포함한다. 기타 구성에서, 방법은 물품을 성형시키지 않고 자동차 패널로서 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 물품을 성형시키지 않고 레저 차량 패널로서 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 웹 속의 팽창성 흑연 물질의 양은, 상기 물품이 당해 물품을 성형시키지 않고 ASTM E84 등급 A 요건을 충족하도록 선택된다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 스킨 층 위에 장식 층을 부착시킴을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 압축된 웹 위에 스킨 층을 부착시키기 전에 상기 압축된 웹과 실질적으로 동일한 조성을 갖는 제2의 압축된 웹에 상기 압축된 웹을 커플링시킴을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 웹을 제1 두께보다 적은 제2 두께로 압축시킴을 포함하며, 여기서 제2 두께에 대한 웹의 압축은 제1 두께에서 웹의 음향 계수와 비교하여 음향 흡수 효과의 증가를 제공한다. 다른 실시예에서, 방법은 제2 두께를 제1 두께의 적어도 50% 미만으로 되도록 구성시킴을 포함한다. 특정 예에서, 상기 방법은 상기 팽창성 흑연 물질이, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 1중량% 미만의 수분 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 4중량% 미만의 황 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함하도록 선택함을 포함한다.
추가의 양태에서, 열가소성 복합 물품을 제조하는 방법은 열가소성 물질, 보강 섬유 및 비-로프팅된 팽창성 흑연 물질을 혼합물 속에서 조합하여 교반된 수성 발포체를 형성하고, 상기 교반된 수성 발포체를 와이어 지지체wire support) 위에 부착시키고, 물을 제거하여 웹을 형성시키고, 상기 웹을 상기 열가소성 물질의 용융 온도 이상에서 제1 온도로 가열(여기서, 상기 제1 온도는 비-로프팅된 팽창성 흑연 물질의 로프팅이 발생하지 않도록 선택된다)하고, 상기 웹을 제1 두께로 압축시키고, 스킨을 압축된 웹 위에 부착시켜 상기 열가소성 복합 물품을 제공함을 포함하며, 여기서 열가소성 복합 물품의 상기 웹은 유효량의 비-로프팅된 팽창성 흑연 물질을 포함하여, 상기 웹이 4 MM 이하의 두께인 경우 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2의 열가소성 물품에 대한 음향 흡수 계수를 제공한다.
특정 구성에서, 상기 방법은 상기 물품을 성형시키지 않고 건축 패널로서 상기 열가소성 물품을 사용함을 포함한다. 기타 예에서, 상기 방법은 상기 물품을 성형시키지 않고 자동차 패널로서 상기 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 상기 물품을 성형시키지 않고 레저 차량 패널로서 상기 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함한다. 일부 예에서, 상기 웹 속의 팽창성 흑연 물질의 양은 상기 물품이 당해 물품을 성형시키지 않고 ASTM E84, 등급 A 요건을 충족하도록 선택된다. 기타 예에서, 상기 방법은 상기 스킨 층 위에 장식 층을 부착시킴을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 스킨 층을 압축된 웹 위에 부착시키기 전에 상기압축된 웹과 실질적으로 동일한 조성을 갖는 제2의 압축된 웹을 상기 압축된 웹과 커플링시킴을 포함한다. 기타 구성에서, 상기 방법은 상기 웹을 상기 제1 두께 미만인 제2 두께로 압축시킴을 포함하며, 여기서 상기 웹의 제2 두께로의 압축은 상기 제1 두께에서 상기 웹의 음향 계수와 비교하여 제2 음향 흡수 계수의 증가를 제공한다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 제2 두께가 상기 제1 두께보다 적어도 50% 미만이 되도록 구성함을 포함한다. 기타 예에서, 상기 방법은 상기 팽창성 흑연 물질이, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 1중량% 미만의 수분 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 4중량% 미만의 황 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함하도록 선택함을 포함한다.
또 다른 국면에서, 열가소성 복합 물품을 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은 다수의 보강 섬유를 포함하는 다공성 코어 층, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질을 포함하고, 상기 방법은 보강 섬유, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질을 팽창성 흑연 물질의 어떠한 실질적인 로프팅도 없이 열가소성 물질의 융점 이상의 제1 온도로 가열하여, 열가소성 물질, 팽창성 흑연 물질 및 보강 섬유를 포함하는 웹을 형성시키며, 상기 열가소성 복합 물품은 2009년도 ASTM E84로 시험하여 등급 A 요건을 충족하는 유효량의 팽창성 흑연 물질을 포함한다.
특정 구현예에서, 상기 방법은 열가소성 복합체 물품을 성형하지 않고, 열가소성 복합체 물품을 건축 패널로서 사용함을 포함한다. 기타 구현예에서, 상기 방법은 어떠한 추가의 난연제없이 상기 열가소성 복합 물품을 구성함을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 열가소성 복합체 물품의 두께를 4 mm보다 더 두껍지 않도록 구성시킴을 포함한다. 추가의 실시예에서, 상기 방법은, 코어 층의 경화 전에, 상기 열가소성 물품의 코어 층을 4 mm 미만의 두께로 압축시킴을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은, 코어 층을 경화시키기 전에, 상기 열가소성 물품의 코어 층을 2 mm 미만의 두께로 압축시킴을 포함한다. 추가의 실시예에서, 상기 방법은 상기 열가소성 복합 물품의 하나의 표면의 스크림을 사용하여 상기 열가소성 복합 물품을 구성시킴을 포함한다. 특정한 예에서, 상기 방법은 상기 열가소성 복합 물품의 반대편 표면의 추가의 스크림을 사용하여 상기 열가소성 복합 물품을 구성함을 포함하여, 여기서 상기 스크림 및 추가의 스크림 중의 적어도 하나는 개방 셀 구조를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 다공성 코어 층을 보강 섬유로서 약 35 내지 55중량%의 유리 섬유 및 상기 열가소성 물질을 포함하는 상기 다공성 코어 층의 균형량을 갖는 적어도 10중량%의 팽창성 흑연 물질을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 상기 팽창성 흑연 물질이, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 1중량% 미만의 수분 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 4중량% 미만의 황 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함하도록 선택함을 포함한다.
또 다른 양태에서, 방법은 열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 물질을 혼합물 속에서 조합하여 교반된 수성 발포체를 형성하고, 상기 교반된 수성 발포체를 와이어 지지체 위에 부착시키고, 물을 제거하여 웹을 형성시키고, 상기 웹을 상기 열가소성 물질의 용융 온도 이상에서 제1 온도로 가열[여기서, 상기 제1 온도는 팽창성 흑연 물질의 로프팅이 실질적으로 일어나지 않도록 선택한다]하고, 상기 웹을 4 mm 이하의 두께로 압축시켜 열가소성 복합 물품을 제공하며, 제공된 열가소성 복합 물품을 열가소성 복합 물품의 어떠한 성형도 없이 사용함을 포함하며, 상기 열가소성 복합 물품은 2009년도 ASTM E84로 시험하여 등급 A 요건을 충족하는 유효량의 팽창성 흑연 물질을 포함한다.
특정 구성에서, 압축 단계는 가열된 웹을 롤러의 세트를 통해 통과시켜서 두께가 4 mm 이하가 되도록 한다. 기타 구성에서, 방법은 팽창성 흑연 물질이 교반된 수성 발포체 속에 균질하게 분산될 때까지 교반된 수성 발포체를 혼합함을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 스크림을 물품의 압축 전에 열가소성 복합 물품의 적어도 하나의 표면에 적용시킴을 포함한다. 기타 구현예에서, 방법은 스크림을 물품의 압축 후에 열가소성 복합 물품의 적어도 하나의 표면에 적용시킴을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 물품을 2 mm 이하의 두께로 압축시킴을 포함한다. 다른 실시예에서, 방법은 웹을 어떠한 추가된 난연제도 없이 구성시킴을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 열가소성 물품을 당해 열가소성 물품과 실질적으로 동일한 조성 및 상이한 두께를 포함하는 제2 열가소성 물품과 커플링시킴을 포함한다. 특정 예에서, 상이한 두께를 포함하는 열가소성 물품은 4 mm 이하의 두께이다. 기타 구성에서, 방법은 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 팽창성 흑연 물질의 적어도 1중량% 미만의 수분 함량, 팽창성 흑연 물질의 4중량% 미만의 황 함량, 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH를 포함하도록 선택함을 포함한다.
추가의 양태에서, 복합 물품은 열가소성 섬유-보강된 다공성 코어 층 및 당해 다고성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 부착된 스킨을 포함하며, 상기 다공성 코어 층은 다수의 보강 섬유로부터 형성된 웹, 팽창성 흑연 물질 및 열가소성 물질을 포함하며, 상기 복합 물품은 2009년도 ASTM E84로 시험한 등급 A 요건을 충족하는 유효량의 팽창성 흑연 물질을 포함한다.
일부 구성에서, 열가소성 물질은 폴리올레핀을 포함하고 보강 섬유는 유리 섬유를 포함한다. 기타 구성에서, 유리 섬유는 약 30 내지 60중량%로 존재하고, 팽창성 흑연 물질은 열가소성 물질을 포함하는 코어의 균형량과 함께 적어도 10중량%로 존재한다. 특정 실시예에서, 스킨 층은 스크림 및 개방-셀화된 필름(open-celled film)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 다른 실시예에서, 물품은 코어 층과 스킨 층 사이에 접착제 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 물품은 코어 층의 반대편 표면에 부착된 제2 스킨 층을 포함한다. 특정 예에서, 코어 층은 어떠한 첨가된 난연제도 포함하지 않는다. 기타 예에서, 물품은 코어 층과 스킨 층 사이의 제1 접착제 층 및 코어 층과 제2 스킨 층 사이의 제2 접착제 층을 포함한다. 일부 구현예에서, 물품은 스킨 층 위에 부착된 장식 층을 포함한다. 추가의 예에서, 팽창성 흑연 물질은 당해 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 당해 팽창성 흑연 물질의 1중량% 미만의 수분 함량, 당해 팽창성 흑연 물질의 4중량% 미만의 황 함량, 및 당해 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함한다.
또 다른 양태에서, 비-성형된 복합 물품은 열가소성 섬유-보강된 다공성 코어 층 및 당해 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 부착된 스킨을 포함하며, 상기 다공성 코어 층은 열가소성 물질에 의해 함께 유지된 다수의 보강 섬유로부터 형성된 압축된 웹을 포함하며, 상기 웹은 팽창성 흑연 물질을 포함하는 다수의 공극(void)을 포함하며, 상기 복합 물품은 당해 복합 물품의 성형 없이 2009년도 ASTM E84로 시험하여 등급 A 요건을 충족하기 위한 유효량의 팽창성 흑연 물질을 포함한다.
특정 실시예에서, 코어 층은 어떠한 추가된 난연성 물질도 포함하지 않는다. 다른 실시예에서, 복합 물품은 4 mm 미만의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 복합 물품은 2 mm 미만의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 팽창성 흑연 물질은 웹의 공극 내에 실질적으로 비-로프팅된 형태로 존재한다. 기타 구현예에서, 물품은 로프팅제를 포함한다. 특정 예에서, 스킨은 개방 셀 스크림으로 구성된다. 일부 실시예에서, 물품은 코어 층의 반대편 표면에 부착된 추가의 스킨을 포함한다. 일부 구현예에서, 추가의 스킨은 폐쇄된 셀 스크림으로 구성된다. 기타 예에서, 팽창성 흑연 물질은 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 팽창성 흑연 물질의 1중량% 미만의 수분 함량, 팽창성 흑연 물질의 4중량% 미만의 황 함량, 및 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함한다.
추가의 양태에서, 열가소성 물품을 제조하는 방법은 열가소성 물질, 보강 섬유 및 비-로프팅된 팽창성 흑연 물질을 혼합물 속에서 조합하여 교반된 수성 발포체를 형성시키고, 교반된 수성 발포체를 와이어 지지체 위에 부착시키고, 물을 제거하여 웹을 형성시키고, 웹을 열가소성 물질의 용융 온도 이상의 제1 온도[여기서, 제1 온도는 비-로프팅된 팽창성 흑연 물질의 실질적으로 어떠한 로프팅도 발생하지 않도록 선택한다]로 가열하고, 웹을 제1 두께로 압축시키고, 압축된 웹 위에 스킨을 부착시켜 열가소성 복합 물품을 제공함을 포함하며, 여기서 열가소성 복합 물품의 웹은 2009년도 ASTM E84로 시험하여 A 등급 요건을 충족하도록 하는 유효량의 비-로프팅된 팽창성 흑연 물질을 포함한다.
일부 구성에서, 방법은 물품을 성형시키지 않고 건축 패널로서 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함한다. 기타 구성에서, 방법은 물품을 성형시키지 않고 자동차 패널로서 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 물품을 성형시키지 않고 레저 차량 패널로서 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함한다. 기타 예에서, 웹 속의 팽창성 흑연 물질의 양은, 웹이 당해 웹의 성형 없이 및 3.5 mm 보다 두껍지 않은 경우 물품이 또한 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 4500 Hz의 주파수에서 적어도 0.5의 음향 흡수 계수를 포함하도록 선택된다. 다른 실시예에서, 방법은 스킨 층 위에 장식 층을 부착시킴을 포함한다. 일부 예에서, 방법은 압축된 웹을 당해 압축된 웹 위에 스킨 층을 부착시키기 전에 압축된 웹과 실질적으로 동일한 조성을 갖는 제2의 압축된 웹에 압축된 웹을 커플링시킴을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 웹을 제1 두께 미만의 제2 두께로 압축시킴을 포함하며, 여기서 웹의 제2 두께로의 압축은 제1 두께에서 웹의 음향 계수와 비교하여 음향 흡수 계수의 증가를 제공한다. 다른 실시예에서, 방법은 제2 두께를 제1 두께의 적어도 50% 미만으로 되도록 구성시킴을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 팽창성 흑연 물질의 적어도 85중량%의 탄소 함량, 팽창성 흑연 물질의 1중량% 미만의 수분 함량, 팽창성 흑연 물질의 4중량% 미만의 황 함량, 및 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 5 내지 10의 유용한 pH를 포함하도록 팽창성 흑연 물질을 선택함을 포함한다.
또 다른 국면에서, 복합 물품은 열가소성 섬유-보강된 다공성 코어 층 및 당해 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 부착된 스킨을 포함하며, 상기 다공성 코어 층은 다수의 보강 섬유, 팽창성 흑연 물질 및 열가소성 물질을 포함하고, 상기 복합 물품은 다음의 음향 흡수 계수들 중의 하나 이상을 제공할 수 있다:복합 물품이 성형되지 않고 제조된 상태로 존재하는 경우 3.5 mm 이하의 코어 층 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 1200 Hz에서 적어도 0.22, 2400 Hz 적어도 0.23, 3000 Hz에서 적어도 0.325, 3200 Hz에서 적어도 0.35, 3400 Hz 적어도 0.39, 3600 Hz 적어도 0.42, 3800 Hz에서 적어도 0.44, 4000 Hz에서 적어도 0.46, 4200 Hz에서 적어도 0.48, 4400 Hz에서 적어도 0.49, 및 4500 Hz에서 적어도 0.51.특정 예에서, 물품은 다공성 코어 층의 제1 표면에 부착된 제1 스킨을 포함한다. 다른 예에서, 물품은 코어 층의 제2 표면에 부착된 제2 스킨을 포함하며, 여기서 제2 표면은 제1 표면의 반대편에 있다.
다른 국면에서, 본원에 기술된 복합 물품은, 예를 들면 차량, 벽 조립체, 사무실 칸막이(office cubicle) 등을 포함하는 많은 상이한 유형의 장치 및 시스템에서 사용되거나 존재할 수 있다. 예를 들면, 프레임 또는 본체 중 하나 또는 둘 다가 본원에 기술된 바와 같은 복합 물품에 커플링되는 프레임 및 본체를 포함하는 차량이 제공될 수 있다. 기타 예에서, 본원에 기술된 바와 같은 지지체 구조물 및 복합 물품을 포함하는 벽 조립체가 제공될 수 있다. 다른 예에서, 2개의 벽 중 적어도 1개가 본원에 기술된 바와 같은 복합 물품을 포함하는 적어도 2개의 벽을 포함하는 사무실 칸막이가 제공될 수 있다.
추가의 특징, 양태, 실시예, 구성 및 구현예가 하기에 보다 상세히 기술된다.
첨부한 도면을 참조로 하여 특정한 구현예들이 기재되며, 여기서:
도1은 특정 실시예에 따르는, 팽창성 흑연 물질을 포함하는 프리프레그(prepreg)를 도시하며;
도2a는 특정 실시예에 따르는, 팽창성 흑연 물질의 상이한 로딩(loading)을 포함하는 2개의 프리프레그를 도시하고;
도2b는 도의 2개의 프리프레그를 나타내는 도면이고2a 특정한 구성에 따라, 함께 용융시킨 후;
도2c는 특정 구현에에 따르는, 팽창성 흑연 물질을 포함하는 스킨에 커플링된 팽창성 흑연 물질을 포함하는 프리프레그를 나타내는 도면;
도3은 특정 실시예에 따르는, 스킨에 커플링된 팽창성 흑연 물질을 포함하는 프리프레그 또는 코어를 나타낸는 도면이고;
도4는 특정 실시예에 따르는, 2개의 스킨에 커플링된 팽창성 흑연 물질을 포함하는 프리프레그 또는 코어를 나타내는 도면이고;
도5는 특정 실시예에 따르는, 2개의 스킨에 커플링된 팽창성 흑연 물질을 포함하는 프리프레그 또는 코어를 나타내는 도면이고;
도6은 특정 실시예에 따르는, 스킨 층을 통해 서로에 커플링된 팽창성 흑연 물질을 포함하는 2개의 프리프레그 또는 코어를 나타내는 도면이고;
도7은 특정 구현예에 따르는, 코어 층들 중의 각각의 하나에 부착된 스킨 층에 서로 커플링된 팽창성 흑연 물질을 포함하는 2개의 프리프레그 또는 코어를 나타내는 도면이고;
도8은 특정 구현예에 따르는, 코어 층들 중의 하나에 부착된 스킨 층에 서로 커플링된 팽창성 흑연 물질을 포함하는 2개의 프리프레그 또는 코어를 나타내는 도면이고;
도9는 특정 실시예에 따르는, 스킨 층을 통해 서로 커플링되고 스킨 층들 중의 하나에 부착된 또 다른 스킨 층을 포함하는 팽창성 흑연 물질을 포함하는 2개의 프리프레그 또는 코어를 나타내는 도면이고;
도10은 특정 구현예에 따르는, 코어 층에 부착된 물질 스트립(material strip)을 나타내는 도면이고;
도11a 내지 11c는 특정 실시예에 따르는, 상이한 성형 두께를 위한 음향 흡수 계수 측정을 나타내고;
도12는 특정 실시예에 따르는, 제조된 상태의 물품을 위한 음향 흡수 계수 측정을 나타내며;
도13은 제조된 상태의 물품에 대해 및 물품을 각종 두께로 성형시킨 후에 음향 흡수 계수를 비교한다.
당해 분야의 숙련가들은, 본 개시내용의 이익으로 제공되는 것으로서, 도면의 특정 치수 또는 특징부가 다른 통상적이지 않거나 비례적이지 않은 방식으로 확대, 변형 또는 표시되어 이러한 도면들이 보다 더 사용자 친화적인 버전으로 제공되도록 할 수 있음을 인지할 것이다. 어떠한 특별한 두께, 너비 또는 길이도 이러한 도면에서의 묘사에 의해 의도되지 않으며, 도면 성분들의 상대적인 크기는 도면의 성분들 중의 어느 것의 크기를 제한하려는 의도는 아니다. 치수 또는 값이 하기 설명에 명시되는 경우, 이러한 치수 또는 값은 단지 설명할 목적으로만 제공된다. 또한, 어떠한 특별한 물질 또는 배열도 도면의 특정한 부분의 음영 때문에 필요한 것으로 의도되지 않으며, 도면에서의 상이한 성분이 구분 목적으로 음영에 포함될 수 있으며, 상이한 성분은 필요한 경우 동일하거나 상이한 물질을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질을 포함하는 코어 층은 설명 목적으로 스터블(stubble) 또는 점(dot)을 포함하는 것으로 나타낸다. 스터블 및 점의 배열은 관련된 특별한 도면을 기술하는 측면에서 달리 명시하지 않는 한 어떠한 특별한 분포를 내포하는 것으로 의도되지는 않는다.
본원에 개시된 기술을 보다 사용자 편의적으로 기술하기 위하여 단수 및 복수 용어와 관련한 특정한 구현예를 하기에 기재한다. 이러한 용어들은 단지 편의적 목적으로만 사용되며, 본원에 기재된 특별한 구현예에서 존재하거나 이로부터 배제되는 것으로 달리 나타내지 않는 한, 특정한 특징을 포함하거나 배제하는 것으로 프리프레그, 코어, 물품, 복합체 및 다른 주제를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
특정 예에서, 열가소성 복합 물품은 최종 형성된 부품 또는 물품을 제공하기 위해 다양한 형상으로 종종 성형되거나 압축된다. 가공 동안에, 가공될 물품의 하나 이상의 성분 또는 층의 전체 두께는 증가할 수 있다. 본원에 기재된 일부 구성에서, 열가소성 프리프레그 또는 열가소성 코어의 팽창성 흑연 물질의 존재는 코어가 코어 층의 전체 두께를 증가시킬 필요없이 바람직한 주파수의 음파를 흡수하도록 한다. 예를 들면, 물품의 음향 흡수는 코어 층의 전체 두께를 증가시킬 필요없이 적합하게 될 수 있다. 로프팅제를 포함하는 선행기술의 물품에서, 물품을 성형시키면 코어 층 두께를 증가시키며 일반적으로, 예를 들면 6 내지 8 mm 이상인 더 두꺼운 코어 층을 사용하여 음향 흡수성을 증가시킨다. 대조적으로, 본원에 기재된 물품은 얇은 코어 층, 예를 들면,4 mm 이하, 3.5 mm 이하, 3 mm 이하 또는 2 mm 이하, 한편으로는 바람직한 음향 흡수 특성을 여전히 제공한다. 코어 층의 두께를 증가시킬 필요없이 물품을 사용하는 능력은 물품의 사용을 더 신속하게 만들 수 있으며 물품에 의해 점유된 전체 용적을 감소시킬 수 있으며, 예를 들면 더 얇은 벽 또는 패널을 사용하여 최종 생성물을 위한 증가된 공간을 제공할 수 있다. 예를 들면, 물품은 바람직한 음향 이점을 제공하기 위하여 코어 층을 추가로 가공하지 않고 제조된 상태로 사용할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 어구 “제조된 상태”는 제조된 상태에서 이의 두께와 비교하여 프리프레그 또는 코어 층의 두께를 변경시킬 수 있는 어떠한 성형 단계없이 사용되는 물품을 나타낸다.
특정한 구성에서, 본원에 기재된 물품은 프리프레그 또는 코어 층을 포함할 수 있다. 어떠한 특별한 이론으로 얽매이려는 의도는 아니지만, 프리프레그는 일반적으로 코어의 완전히 형성된 또는 가공된 버전이 아니다. 예를 들면, 열가소성 물질, 다수의 섬유 및 팽창성 흑연 물질을 포함하는 부분 경화된 층은 일반적으로 프리프레그로 언급되지만, 열가소성 물질, 다수의 섬유 및 팽창성 흑연 물질을 포함하는 완전 경화된 층은 일반적으로 코어 또는 코어 층으로 언급된다. 본원에 나타낸 바와 같이, 코어는 경화된 것으로 고려될 수 있지만, 코어는 하나 이상의 스킨 층에 여전히 커플링되어 코어 층을 포함하는 복합 물품의 전체 특성을 변경시킬 수 있다. 하기 설명은 프리프레그 및 코어 둘 다에 대해 언급하며 프리프레그와 연관지어 사용된 물질(및 이의 양 및 특성)은 필요한 경우 코어 속에 사용될 수도 있다.
본원에 기재된 특정 구성에서, 팽창성 흑연(EG) 물질은 프리프레그, 코어 및 물품 속에 포함되어 물품의 음향 흡수성을 향상시킨다. 어떠한 특별한 이론에 얽매이려는 의도는 아니지만, EG 물질의 존재는 음향 에너지를 분산시키고/시키거나 흡수시키고 물품을 통과하는 음향의 전체 수준을 감소시키는 작용을 할 수 있다. 예를 들면, 많은 자동차 제품이 감소되는 NVH(노이즈, 진동 및 엄격함(harshness))과 관련된다. 코어 층 내에 EG 물질은 포함시킴으로써, 사용자 캐빈(cabin) 내로 전달된 노이즈는 EG 물질이 결핍된 비교가능한 코어 층과 비교하여 감소될 수 있다. EG 물질은 하기에 기재된 바와 같이, 코어 층의 두께를 증가시키기 위해 로프팅될 수 있다; 공동 소유된 미국출원 번호제62/079,288호(출원일: 2014년 11월 13일), 적합한 유형의 EG 물질 및 이의 로딩 양을 선택하며, 상기 코어 층은 비-로프팅된 형태로 잔류할 수 있으며 바람직한 음향 흡수 특성을 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 프리프레그 또는 코어 층을 제조하기 위해 사용된 열 및 온도의 유형은 코어 층의 최소 로프팅이 일어나거나 실질적인 로프팅이 일어나지 않도록 선택할 수 있다. 기타 예에서, 프리프레그 또는 코어 층의 일부 로프팅은 제조 동안에 발생할 수 있지만, 제조된 후의 코어 층은 하기와 같은 바람직한 두께로 압축 될 수 있다: 예들 들면, 코어 층의 전체 두께를 감소시키기 위하여, 4 mm 이하 또는 2 mm 이하 또는 1 mm 이하.
일부 예에서, 본원에 기재된 프리프레그, 코어 및 물품은 개방 셀 구조, 예를 들면 공극을 포함하는 다공성 또는 침투성 물질이다. 이러한 개방 셀 구조의 존재는 음파가 코어 속의 공기 또는 개방 공간을 통해 용이하게 통과함에 따라 프리프레그, 코어 및 물품이 음향을 흡수하기가 더 어렵게 만든다. 열가소성 물질 및 섬유와 함께 EG 물질을 포함시킴으로써, 프리프레그, 코어 및 물품은 증진된 음향 흡수성을 가질 수 있다. 예를 들면, 다수의 보강 섬유, 열가소성 물질, 및 유효량의 팽창성 흑연 입자를 포함하는 다공성 코어 층을 포함하는 물품(여기서, 물품의 코어 층은 4 mm 미만이다)은 2010년도 ASTM E1050 (명칭: “Standard Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical Materials Using A Tube, Two Microphones and A Digital Frequency Analysis System”)으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.2 (또는 2860 Hz에서 0.2)의 제조된 상태의 물품에 대한 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 필요한 경우, EG 물질은 다공성 코어 층의 공극 공간 내에 균일하게 분산될 수 있거나 코어 층의 하나의 이상의 표면에 더 근접하거나 하나 이상의 영역내에 존재하는 더 많은 EG 물질과 함께 차별적인 분포로 존재할 수 있다. 하기 나타낸 바와 같이, 스킨 또는 다른 물질은 또한 바람직한 경우 다공성 코어 층 위에 부착될 수 있으며 음향 흡수성을 추가로 증진시키기 위해 선택될 수 있다. 일부 예에서, 물품은 제조된 상태의 물품에서 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 1200 Hz에서 적어도 0.22의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 기타 구성에서, 물품은 제조된 상태의 물품에서와 같이 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 2400 Hz에서 적어도 0.23의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 추가의 구성에서.특정 실시예에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 3000 Hz에서 적어도 0.325의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 기타 구현예에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 3200 Hz에서 적어도 0.35의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 추가의 구성에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 3400 Hz에서 적어도 0.39의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 기타 구현예에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 3600 Hz에서 적어도 0.42의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 특정 구현예에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 3800 Hz에서 적어도 0.44의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 4000 Hz에서 적어도 0.46의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 4200 Hz에서 적어도 0.48의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 추가의 구현예에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 4400 Hz에서 적어도 0.49의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 추가의 구현예에서, 물품은 3.5 mm 이하의 두께에서 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여 4500 Hz에서 적어도 0.51의 음향 흡수 계수를 제공할 수 있다. 상기한 음향 흡수 계수 값에서의 3.5 mm 두께는 코어 층의 두께를 나타내며, 하나 이상의 스킨이 물품의 표면에 존재할 수 있기 때문에 전체 물품은 일반적으로 더 큰 두께를 가질 것이다.
기타 구성에서, EG 물질은 ASTM E84 요건(명칭이 “Standard Test Method for Surface Burning Characteristics of Building Materials”인 2009년도 ASTM E84)을 충족하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 코어 층에서 사용하기 위해 선택된 특별한 EG 물질은, 예를 들면 어떠한 성형도 없이, 제조된 상태의 물품에서, 또는 바람직한 경우 성형된 물품에서, ASTM E84 등급 A 또는 등급 B를 충족하는 물품을 제공할 수 있다. 등급 A 물품이 약 0 내지 25의 화염 확산 지수(flame spread index)를 갖는 반면 등급 B 물품은 약 26 내지 75의 화염 확산 지수를 갖는다는 점에서, 등급 A 물품은 등급 B 물품과 상이하다. 일부 예에서, EG 물질 및, 코어 층 내의 EG 물질의 양은 최종 제조된 물품이 ASTM E84 등급 A 요건을 충족하고 ASTM E1050으로 시험하여, 바람직한 음향 흡수 계수를 제공하도록 선택될 수 있다. E84, 등급 A 요건 중의 하나 이상을 충족하고 바람직한 음향 흡수 계수를 제공하는 물품은, 예를 들면 레져 차량 패널, 사무실 칸막이 벽, 드라이월(drywall) 또는 유사한 재료를 대체할 수 있는 건축 패널, 지붕 패털, 구조 패널, 마루로서, 자동차 제품, 예를 들면, 내부 패널, 하부 차폐물(underbody shield), 엔진 커버 등에서, 항공우주 제품, 예를 들면 내부 항공모함 패널, 항공모함 바닥 패널에서 또는 기타 건축, 자동차 또는 항공우주 제품에서의 적용을 포함하는 많은 상이한 적용에서 사용될 수 있다.
특정 구현예에서, 프리프레그, 코어 및 물품에서 사용하기 위해 사용된 특별한 EG 물질은 프리프레그 및 코어를 제조하기 위해 사용된 공정 온도 및 조건에서 로프팅하기에 실질적으로 비민감성일 수 있다. 예를 들면, EG 물질의 로프팅은 특정 예에서 물품의 음향 흡수 계수를 감소시키는 작용을 할 수 있다. 기타 프리프레그 물질과 혼합할 수 있으면서 동시에 실질적으로 비-로프팅된 형태로 잔류하는 EG 물질을 선택함으로써, 물품은 프리프레그 또는 코어의 전체 두께를 낮게 유지시키면서 높은 음향 흡수 계수로 제조될 수 있다, 예를 들면,3.5 mm 이하, 및 비-성형된 상태로.일부 예에서, 평균 입자 크기가 약 300 마이크론 이상인 EG 물질을 사용할 수 있다. 기타 예에서, EG 물질은 적어도 80중량%의 탄소 또는 적어도 85중량%의 탄소를 포함할 수 있다. EG 물질의 수분 함량은 1중량% 미만일 수 있다. 일부 예에서, 선택된 EG 물질 내에 존재하는 황의 양은 4중량% 미만, 예를 들면 3 내지 4 중량%일 수 있다. 선택된 EG 물질의 팽창 비는 300:1 g/cc 미만, 예를 들면 290:1 g/cc 미만 또는 270:1 g/cc 미만일 수 있다. 일부 예에서, EG 물질의 유용한 pH 범위는 약 1 내지 10 또는 1 내지 6 또는 5 내지 10일 수 있다. 특정 구성에서, 제조된 상태의 프리프레그 또는 코어에서 EG 물질의 팽창 퍼센트, 예를 들면 프리프레그 또는 코어가 어떠한 성형 조건에 적용되지 않는 경우의 당해 팽창 퍼센트는 10% 미만, 5% 미만 또는 심지어 3% 미만일 수 있다.
특정 구성에서, 하나 이상의 열가소성 물질 및 함께 개방 셀 구조, 예를 들면 공극 공간을 갖는 다수의 섬유를 포함하는 다공성 프리프레그를 제조할 수 있다. 일부 구성에서, 팽창성 흑연 물질이 열가소성 물질에 의해 적소에서 유지될 수 있는, 섬유의 교차에 의해 형성된 공극 공간 내에 잔류하는 방식으로 팽창성 흑연 물질을 공극 공간 내로 로프팅시킬 수 있다. 일부 예에서, 열가소성 물질 및/또는 섬유는 이들이 팽창성 흑연 물질과 일반적으로 불활성이거나 비-반응성이도록 선택할 수 있다. 팽창성 흑연 물질이 열가소성 물질 및/또는 섬유에 비-공유결합으로 결합될 수 있지만, 팽창성 흑연 물질 자체에 또는 이내에 존재하는 공유결합이 있을 수 있다. 기타 예에서, 팽창성 흑연 물질을 열가소성 물질, 섬유 또는 이들 둘 다에 공유결합으로 결합시켜 프리프레그 내에 일부 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 결합된 팽창성 흑연 물질이 존재하는 경우에도, 이러한 팽창성 흑연 물질은 바람직하게는 적합한 조건하에서 음파를 수신하거나 흡수할 수 있다. 일부 예에서, 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질 및 비-공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질 둘 다가 프리프레그 속에 존재할 수도 있다. 프리프레그의 일부 구성은 팽창성 흑연 물질을 포함(여기서, 팽창성 흑연 물질의 약 100%가 비-공유결합으로 결합될 수 있다)할 수 있지만, 반 데르 바알스 상호작용 또는 정전 상호작용과 같은 약한 상호작용이 프리프레그 또는 코어의 기타 성분과 팽창성 흑연 물질 사이에서 발생할 수 있다.
특정 실시예에서 및 도를 참조하면1, 열가소성 물질 및 다수의 섬유를 포함하는 프리프레그(100)가 나타내어져 있다. 프리프레그(100)는 또한 프리프레그(100)을 통해 분산된 팽창성 흑연 물질(점 105로 설명 목적으로 나타냄)을 포함한다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질 분산액은 프리프레그(100)의 제1 표면(102)로부터 제2 표면(104)까지 실질적으로 균질하거나 실질적으로 균일할 수 있다. 본원에 보다 상세히 기재된 바와 같이, 프리프레그(100)에서 팽창성 흑연 물질의 이러한 실질적으로 균질하거나 실질적으로 균일한 분포를 달성하기 위하여, 프리프레그(100)의 성분들은 함께 혼합하여 분산액을 형성시킬 수 있다. 혼합은, 분산액이 당해 분산액 속에 팽창성 흑연 물질, 열가소성 물질 및 섬유의 혼합물을 실질적으로 균질한 또는 실질적으로 균일한 혼합물을 포함할때까지 수행할 수 있다. 프리프레그(100)는 이후에, 예를 들면 적합한 레잉 공정(laying process)을 이용하여 와이어 스크린 위에 분산액을 배치시킴으로써, 본원에 기재된 바와 같이 형성시킬 수 있다. 기타 구성에서, 표면(102)로부터 표면(104)까지 팽창성 흑연 물질의 구배 분포를 제공하여 하나 이상의 팽창성 흑연 물질이 다른 표면 보다는 표면(102), (104) 중의 하나에 대하여 존재하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구현예에서, 팽창성 흑연 물질의 실질적으로 균일한 분포는 프리프레그(100) 내에 존재하며, 이후에 추가의 팽창성 흑연 물질이 프리프레그(100)의 한쪽 측면에 가해져서 구배 분포를 제공한다. 이러한 추가의 팽창성 흑연 물질은, 예를 들면, 팽창성 흑연 물질을 포함하는 용액을 분무 또는 코팅함으로써 프리프레그(100)에 직접 가할 수 있거나, 팽창성 흑연 물질을 포함하는 스킨, 추가의 프리프레그 또는 기타 성분을 프리프레그(100)에 커플링함으로써 가할 수 있다. 예를 들면 및 도를 참조하면2a, 제1 프리프레그(210) 및 당해 제1 프리프레그(210) 위에 부착된 제2 프리프레그(220)가 나타나 있다. 각각의 제1 프리프레그(210) 및 제2 프리프레그(220)는 팽창성 흑연 물질의 실질적으로 균일한 분포를 포함하지만, 프리프레그(210) 속의 팽창성 흑연 물질의 양은 상이하다. 그러나, 필요한 경우, 프리프레그(210, 220) 중의 단지 하나는 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있으며 다른 프리프레그는 어떠한 EG 프리프레그도 포함할 수 없거나 팽창성 흑연 물질, 예를 들면 미소구(microsphere) 이외의 물질을 포함할 수 있다. 기타 물질, 예를 들면, 미소구는 팽창성 흑연 물질와 함께 존재할 수 있거나 프리프레그(210, 220) 중의 하나 내에 어떠한 팽창성 흑연 물질도 없이 존재할 수 있다. 프리프레그(210, 220)의 열가소성 물질은 용융되고/되거나 압축되어 단일 프리프레그(250)를 제공할 수 있다(도2b). 프리프레그(210), (220)을 함께 용융시킨 결과는 표면(254)과 인접하게 존재하는 양과 비교하여 표면(252)에 인접한 팽창성 흑연 물질의 증가된 양을 갖는 프리프레그(250) 내의 팽창성 흑연 물질의 구배 분포이다. 프리프레그(250)의 정확한 전체 두께는 사용된 조건에 좌우되어 변할 수 있으며어떠한 특별한 두께도 하기 도에 함축하는 것으로 의도된다. 2b,일부 예에서, 음파가 입사되는 표면은 다량의 EG 물질을 포함하여 상기 표면에서 증가된 음향 흡수성을 제공할 수 있다. 나타내지는 않았지만, 프리프레그(210)과 유사한 제3 프리프레그는 프리프레그(220)의 반대 표면에 커플링되어 3-층 프리프레그를 제공할 수 있으며, 이는 용융되어 복합 프리프레그의 각각의 표면에 인접한 다량의 EG 물질을 제공할 수 있다. 이러한 구성은 프리프레그의 각각의 표면에서 높은 음향 흡수를 허용할 수 있다. 어떠한 특별한 이론으로 얽매이려는 의도는 아니지만, 상이한 깊이의 프리프레그에서 EG 물질의 양을 변화시킴으로써, 상이한 음향 주파수가 상이한 수준의 프리프레그에서 흡수되고/되거나 반사될 수 있다.
기타 구성에서, 프리프레그에서 팽창성 흑연 물질의 분포는 팽창성 흑연 물질을 포함하는 스킨 또는 기타 물질을 프리프레그에 커플링시킴으로써 제공할 수 있다. 다음을 참고로: 도2c, 팽창성 흑연 물질을 포함하는 스킨(270)은 열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 물질을 포함하는 프리프레그(260) 위에 배치되는 것으로 나타내어 진다. 요구되지는 않지만, 스킨(270)은 전형적으로 프리프레그(260)의 두께보다 훨씬 더 작은 두께로 존재한다. 또한, 식별가능한 계면은 전형적으로 스킨(270)과 계면(260) 사이에 존재하는 반면, 하기 도와 관련해서 기재된 바와 같이, 2개의 프리프레그의 상호 커플링은2b, 최종적으로 커플링된 프리프레그(250)에서 어떠한 식별가능한 계면도 일반적으로 생성하지 않는다. 기타 예에서, 스킨(270)은 프리프레그(260)로 용융되어 스킨(270) 및 프리프레그(260)을 커플링시켜 어떠한 실질적인 계면도 없이 커플링된 스킨/프리프레그 복합 물질을 남길 수 있다. 바람직한 경우 및 하기에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있는 추가의 스킨은 또한 스킨(270)으로부터 반대 편의 프리프레그에 커플링될 수 있다. 스킨(270)의 정확한 조성은 변할 수 있지만, 일부 예에서, 스킨(270)은 다공성 구조이어서 음파가 스킨(270)을 통과하여 프리프레그(260) 내로 통과하도록 할 수 있다. 기타 예에서, 스킨(270)은 실질적으로 폐쇄되거나 비-다공성일 수 있어서 표면(262)으로부터의 프리프레그(260)는 스킨(270)에 의해 프리프레그(260) 내로 다시 반사될 것이다.
특정 구성에서, 프리프레그의 열가소성 물질은 섬유 형태, 입자 형태, 수지 형태 또는 기타 적합한 형태로 존재할 수 있다. 일부 예에서, 프리프레그에 사용된 열가소성 물질은 입자 형태로 존재할 수 있으며 팽창성 흑연 물질의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 어떠한 특별한 과학 이론으로 얽매이려는 의도는 아니지만, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질의 입자 크기를 맞춤으로써, 예를 들면, 프리프레그 속의 팽창성 흑연 물질의 증가된 로딩(loading)을 포함하는 프리프레그의 증진된 가공을 달성할 수 있다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질의 평균 입자 크기 및 열가소성 물질의 평균 입자 크기는 약 5% 내지 약 10%로 변할 수 있으며 증진된 가공이 여전히 달성될 수 있다. 특정 구성에서, 프리프레그 속의 각각의 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질의 평균 입자 크기는 약 50 마이크론 내지 약 100 마이크론으로 변할 수 있다. 일부 구성에서, 팽창성 흑연의 평균 입자 크기는 증진된 가공을 제공하기 위한 열가소성 물질 입자의 평균 입자 크기의 적어도 50%이다. 기타 예에서, 열가소성 물질의 평균 입자 크기와 대략 동일한 평균 입자 크기를 갖는 팽창성 흑연 물질은 열가소성 물질의 평균 입자 크기와 상이한 평균 입자 크기의 팽창성 흑연 물질과 함께 존재할 수 있다. 팽창성 흑연 물질의 평균 입자 크기는 상이할 수도 있지만, 팽창성 흑연 물질의 화학 조성은 동일하거나 상이할 수 있다. 여전히 기타 구성에서, 상이한 평균 입자 크기를 갖는 2개 이상의 열가소성 물질이 존재할 수 있다. 필요한 경우, 열가소성 물질의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 평균 입자 크기를 갖는 2개의 팽창성 흑연 물질이 존재할 수 있다. 2개의 팽창성 흑연 물질은 화학적으로 동일할 수 있거나 화학적으로 상이할 수 있다. 유사하게, 열가소성 물질은 화학적으로 동일할 수 있거나(그러나 상이한 평균 입자 크기를 가짐) 화학적으로 상이할 수 있다.
특정 구현예에서, 프리프레그(100)는 일반적으로 실질적인 양의 개방 셀 구조를 포함하여 공극 공간이 프리프레그 내에 존재하도록 한다. 예를 들면, 코어 층은 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% 또는 이들 예시적인 범위 내의 설명적인 값의 공극 함량 또는 다공도를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 프리프레그는 0% 이상의 다공도 또는 공극 함량을 포함하며, 예를 들면 약 95% 이하로 완전히 통합되지 않는다. 달리 언급하지 않는 한, 프리프레그의 전체 용적 + 프리프레그에 커플링된 어떠한 다른 물질 또는 층은 필수적으로 기준으로 하지는 않고 프리프레그의 전체 용적을 기준으로 하여 특정한 공극 함량 또는 다공도를 포함하는 프리프레그를 참조한다.
일부 구현예에서, 프리프레그의 공극 용적의 적어도 10%는 하나 이상의 EG 물질에 의해 점유될 수 있으며, 예를 들면 프리프레그의 공극 공간의 적어도 30%, 40% 또는 50%는 EG에 의해 점유된다. 본원에 나타낸 바와 같이, 프리프레그의 다공성 특성은 공극 내에 존재하는 공기를 생성한다. 공기는 일반적으로 음향을 어떠한 실질적인 정도로 흡수하지 않는다. EG 물질을 프리프레그의 공극 공간의 적어도 50 퍼센트 내로 로딩함으로써, 증진된 음향 흡수가 달성될 수 있다. 일구 구현예에서, 실질적으로 모든 공극 공간, 예를 들면,95%, 97.5% 또는 99% 이상의 프리프레그는 존재하는 적어도 하나의 EG 분자를 포함한다. EG 물질을 프리프레그의 실질적으로 모든 공극 공간 속에 포함시킴으로써, 큰 표면적에 대한 증가된 음향 흡수성이 달성될 수 있다.
특정 구현예에서, 프리프레그 속에 존재하는 고 다공도는 프리프레그의 공극 내에서의 팽창성 흑연 물질의 트래핑(trapping) 및/또는 열가소성 물질에 의한 EG의 포획을 허용한다. 예를 들면, 팽창성 흑연 물질은 비-공유결합으로 결합된 방식으로 공극 공간 내에 잔류할 수 있다. 공극 공간 내의 팽창성 흑연 물질의 존재는 음파가, 적어도 부분적으로는, 공극 공간 내의 EG 물질에 의해 흡수되고/되거나 편향되도록 할 수 있다. 예를 들면, 팽창성 흑연 물질은 특정한 주파수의 음향을 흡수하고 이러한 주파수를 변경시키거나 진동 또는 기타 비-음향 수단을 통해 음향 에너지를 소산시키는 데 효과적일 수 있다. 일부 예에서, EG 물질은 입사 음파를 직접 수신할 수 있지만, 기타 예에서 음파는 스킨 또는 기타 물질을 먼저 통과할 수 있거나 음파는 스킨 또는 기타 물질에 의해 먼저 편향될 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에 기재된 프리프레그의 열가소성 물질은 적어도 부분적으로, 가소성화된 것 및 가소성화되지 않은 것 둘 다의, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 및 폴리비닐 클로라이드 중의 하나 이상, 및 이러한 물질과 각각의 기타 또는 기타 중합체성 물질의 블렌드(blend)를 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소제는 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 중합체, 무정형 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액체 결정성 중합체, PARMAX®로서 상업적으로 공지된 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 고열 폴리카보네이트, 예를 들면, Bayer's APEC® PC, 고온 나일론, 및 실리콘, 및 또한 이들 물질과 각각의 다른 또는 다른 중합체 물질의 합금 및 배합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 프리프레그를 형성하는 데 사용된 열가소성 물질은 분말 형태, 수지 형태, 로진(rosin) 형태, 섬유 형태 또는 다른 적합한 형태로 사용될 수 있다. 다양한 형태의 예시적인 열가소성 물질은 본원에 기술되어 있고 또한 예를 들면, 다음에 기술되어 있다: 미국공보 제20130244528호 및 제US20120065283호. 프리프레그 내에 존재하는 열가소성 물질의 정확한 양은 변할 수 있으며 예시적인 양은 약 20중량% 내지 약 80중량%의 범위이다.
특정 실시예에서, 본원에 기재된 프리프레그의 섬유는 하기를 포함할 수 있다: 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고 모듈러스 유기 섬유, 예를 들면 파라- 및 메타-아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 섬유로서 사용하기에 적합한 본원에 기재된 고 용융유동지수 수지 중의 어느 하나, 천연 섬유, 예를 들면 대마, 사이잘(sisal), 황마, 아마, 야자 껍질(coir), 케나프(kenarf) 및 셀룰로스 섬유, 광물 섬유, 예를 들면 현무암(besalt), 광물 면암면 또는 광재 면), 규회석, 알루미나 실리카 등 또는 이의 혼합물, 금속 섬유, 금속화된 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 얀 섬유, 또는 이의 혼합물.일부 구현예에서, 전술한 섬유 중 어느 것도 사용 전에 화학적으로 처리하여 섬유에 바람직한 작용 그룹을 제공하거나 다른 물리학적 특성을 부여할 수 있는데, 예컨대, 화학적으로 처리하여 이들이 열가소성 물질, 팽창성 흑연 물질 또는 둘 다와 반응할 수 있도록 할 수 있다. 일부 예에서, 프리프레그에 사용된 섬유는 팽창성 흑연 물질과 먼저 반응시켜 유도체화된 섬유를 제공할 수 있으며, 이는 이후에 열가소성 물질과 혼합된다. 대안적으로, 팽창성 흑연 물질은 프리프레그의 열가소성 물질과 반응시켜 유도된 열가소성 물질을 제공할 수 있으며, 이는 이후에 섬유와 혼합된다. 프리프레그 속의 섬유 함량은 프리프레그의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히 프리프레그의 약 30중량% 내지 약 70중량%일 수 있다. 전형적으로, 프리프레그를 포함하는 복합 물품의 함량은 복합체의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히 약 30중량% 내지 약 80중량%, 예를 들면 약 40 중량% 내지 약 70중량%로 변한다. 사용된 섬유의 특별한 크기 및/또는 배향은 적어도 부분적으로, 사용된 중합체 물질 및/또는 수득되는 프리프레그의 바람직한 특성에 좌우될 수 있다. 섬유의 적합한 추가 유형, 섬유 크기 및 양은 본 개시내용의 이점을 고려하여, 당해 분야의 통상의 기술자가 용이하게 선택할 것이다. 한 가지 비-제한적 설명에서, 프리프레그를 제공하기 위한 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질 내에 분산된 섬유는 일반적으로 직경이 약 5 마이크론 이상, 보다 특히 약 5 마이크론 내지 약 22 마이크론이고, 길이는 약 5 mm 내지 약 200 mm이며; 보다 특히 섬유 직경이 약 마이크론 내지 약 22 마이크론일 수 있으며, 섬유 길이는 약 5 mm 내지 약 75 mm일 수 있다.
특정 실시예에서, 본원에 기재된 프리프레그의 팽창성 흑연 물질은 적층된 분자층에 전형적으로 존재하는 하나 이상의 그라펜계 물질을 포함한다. 어느 특정 이론에 얽메이지는 않지만, 층들의 적층은 층들 사이에 음향 에너지를 전달하는데 작용하고 음파의 주파수를 변경할 수 있다. 일부 구현예에서, 충분한 팽창성 흑연 물질은 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 바람직한 음향 흡수 계수를 제공한다. 일부 예에서, EG 물질은 프리프레그 속에 약 10 내지 20중량%, 보다 특히 프리프레그 속에 약 10 내지 15중량%로 존재할 수 있다. 프리프레그 속에 사용된 팽창성 흑연 물질의 정확한 유형은, 예를 들면 바람직한 음향 흡수성, 특히 흡수될 음향 주파수 등을 포함하는 다수의 인자들에 의존할 수 있다. 음파를 흡수하기에 적합한 예시적인 시판용 팽창성 흑연 물질은, 예를 들면 애스버리 카본즈(Asbury Carbons) (Asbury, NJ)로부터 이용가능하다.
어느 특수한 반응에 의해 결합시킬 의도는 아니지만, 팽창성 흑연 물질은 일반적으로 흑연 광석을 산성화시켜 생산할 수 있다. 산화는 삽입 공정을 야기하는데, 예컨대, 여기서 황산은 삽입제로 작용한다. 이후에, 용액을 중화시켜 6각형의 탄소-탄소 결합된 물질의 일련의 시트의 층을 제공할 수 있다. 층들은 일반적으로 평편하며 추가의 6각형 탄소-탄소 층과 상호작용하여 층을 이룬 시트 구조를 제공한다. 층을 이룬 시트 구조는 시트들 사이의 공유 결합 또는 정전 상호작용(또는 둘 다)를 통해 함께 유지될 수 있다. 본원에 기재된 프리프레그 및 코어 층을 로프팅하지 않고, 시트는 서로 근사치로 잔류하며 하나의 층으로부터 다른 층으로 음향 에너지를 전달할 수 있다. 팽창성 흑연 물질은 플레이크 형(flake form), 입자 형 또는 다른 형태를 포함하는 많은 형태로 존재할 수 있다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질은 입자 형태로 존재하며 평균 입자 크기가 적어도 30 마이크론, 보다 특히 적어도 50 마이크론, 예를 들면 적어도 100 마이크론, 200 마이크론 또는 300 마이크론일 수 있다.
일부 구성에서, 프리프레그는 특정 적용을 위한 위험한 물질 요건에 대한 제한을 충족하기 의해 실질적으로 할로겐 비함유 또는 할로겐 비함유 프리프레그일 수 있다. 기타 예에서, 프리프레그는 F, Cl, Br, I 및 At 또는 할로겐, 예를 들면 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로-, 디할로-, 트리할로 또는 테트라할로-폴리카보네이트를 포함하는 화합물 중 하나 이상을 포함하는, 예를 들면 할로겐화된 난연제와 같은 할로겐화된 난연 제제를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 프리프레그 및 코어에 사용된 열가소성 물질은 또 다른 난연 제제를 첨가하지 않고 일부 난연성을 제공하기 위한 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화된 난연제가 존재하는 경우, 난연제는 바람직하게는 난연제 양으로 존재하며, 이는 존재하는 다른 성분에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 할로겐화된 난연제는 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%(프리프레그의 중량을 기준으로 함), 보다 특히 약 1 중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면, 약 5 중량% 내지 약 13 중량%로 존재할 수 있다. 바람직한 경우, 2개의 상이한 할로겐화된 난연제를 프리프레그에 가할 수 있다. 다른 예에서, 비-할로겐화된 난연제, 즉, 예를 들면, N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 및 Te 중 하나 이상을 포함하는 난연제를 가할 수 있다. 일부 구현예에서, 비-할로겐화된 난연제는 인과 화합된 물질을 포함하여 프리프레그가 보다 환경 친화적이도록 할 수 있다. 비-할로겐화되거나 실질적으로 할로겐을 포함하지 않는 난연제가 존재하는 경우, 난연제는 바람직하게는 난연제 양으로 존재하며, 이는 존재하는 다른 성분에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 할로겐 비함유 난연제는 프리프레그의 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(프리프레그의 중량을 기준으로 함), 보다 특히 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 존재할 수 있다. 바람직한 경우, 2개의 상이한 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 프리프레그에 가할 수 있다. 특정 예에서, 본원에 기재된 프리프레그는 하나 이상의 실질적으로 할로겐 비함유 난연제와 함께 하나 이상의 할로겐화된 난연제를 포함할 수 있다. 2개의 상이한 난연제가 존재하는 경우, 2개의 난연제의 조합은 난연제 양으로 존재할 수 있으며, 이는 존재하는 다른 성분에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 존재하는 난연제의 총량은 (프리프레그의 중량을 기준으로 하여) 약 0.1중량% 내지 약 20중량%, 보다 특히 프리프레그의 중량을 기준으로 하여, 약 1중량% 내지 약 15중량%, 예를 들면 약 2중량% 내지 약 14중량%일 수 있다. 본원에 기재된 프리프레그에 사용된 난연제는 (와이어 스크린 위의 혼합물 또는 기타 가공 성분의 처리 전에) 팽창성 흑연 물질, 열가소성 물질 및 섬유를 포함하는 혼합물에 가할 수 있거나 프리프레그가 형성된 후에 가할 수 있다.
특정 구성에서, 본원에 기재된 물품은 다공성 코어를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 다공성 코어는 웹 또는 네트워크 구조 속에 형성된 열가소성 물질을 적소에 유지시켜서 코어 속에 다수의 개방 셀, 공극 공간 또는 웹을 제공할 수 있는 다수의 섬유 및 하나 이상의 열가소성 물질을 포함한다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질은, 팽창성 흑연 물질이 일반적으로 열가소성 물질 및/또는 섬유와 공유결합으로 결합되자 않는 방식으로, 코어의 공극 공간 속에, 예를 들면, 열가소성 물질에 의해 함께 유지된 보강 섬유로부터 형성된 웹의 개방 셀에 존재할 수 있다. 예를 들면, 열가소성 물질 및/또는 섬유는 이들이 팽창성 흑연 물질과 일반적으로 불활성이거나 비-반응성이도록 선택할 수 있다. 팽창성 흑연 물질이 열가소성 물질 및/또는 섬유에 비-공유결합으로 결합될 수 있지만, 이들은 전형적으로 팽창성 흑연 물질 자체 속에 또는 이내에 존재하며, 예를 들면, 팽창성 흑연 물질 층은 하나 이상의 삽입제를 통해 결합될 수 있다. 기타 예에서, 팽창성 흑연 물질을 열가소성 물질, 섬유 또는 둘 다에 공유결합으로 결합시켜서 일부 공유결합된 팽창성 흑연 물질을 코어 속에 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 결합된 팽창성 흑연 물질이 코어 속에 존재하는 경우에도, 팽창성 흑연 물질은 바람직하게는 여전히 충분한 자유도(degree of freedom)을 가져서 입사 음향 에너지를 흡수함으로써 코어를 포함하는 물품을 통해 전달된 음향을 감소시킬 수 있다. 일부 예에서, 공유결합된 팽창성 흑연 물질 및 비-공유결합된 팽창성 흑연 물질 둘 다는 또한 코어에 존재할 수 있다. 코어의 일부 구성은 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있으며, 여기서 팽창성 흑연 물질의 약 100%가 비-공유결합되며, 반 데르 바알스 상호작용 또는 정전 상호작용과 같은 약한 상호작용이 팽창성 흑연 물질과 코어의 다른 성분 사이에 일어날 수 있으며, 예를 들면, 전하-전하 상호작용 또는 소수성 상호작용이 코어에 존재하는 각종 성분들 사이에서 일어날 수 있다. 일부 예에서, 이러한 약한 상호작용은 코어의 웹의 특별한 셀 내의 하나의 EG 시트로부터 또 다른 EG 시트로 전달하는 것을 허용한다.
특정 구성에서, 하기 도의 프리프레그와 유사한 코어 1을 생산할 수 있다. 코어는 코어 전반에 걸쳐 분산된 팽창성 흑연 물질을 포함한다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질 분산액은 코어의 제1 표면으로부터 제2 표면으로 실질적으로 균질하거나 실질적으로 균일할 수 있다. 본원에 보다 상세히 기재된 바와 같이, 코어 내에서 팽창성 흑연 물질의 이러한 실질적으로 균질하거나 실질적으로 균일한 분포를 달성하기 위하여, 코어의 성분들을 함께 혼합하여 분산액을 형성시킬 수 있다. 혼합은, 분산액이 당해 분산액 속에 팽창성 흑연 물질, 열가소성 물질 및 섬유의 혼합물을 실질적으로 균질한 또는 실질적으로 균일한 혼합물을 포함할때까지 수행할 수 있다. 코어는 이후에, 예를 들면, 적합한 레잉 공정을 이용하여 와이어 스크린 위에 부착시킨 다음 코어의 열가소성 물질을 압축 및/또는 경화시킴으로써, 본원에 기재된 바와 같이 형성시킬 수 있다. 기타 구성에서, 코어의 한쪽 표면으로부터 코어의 다른 표면으로 팽창성 흑연 물질의 구배 분포를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구성에서, 실질적으로 균일한 분포의 팽창성 흑연 물질이 코어에 존재하고 이후에 추가의 팽창성 흑연 물질이 구배 분포를 제공하기 위해 코어의 한쪽 면에 가해진다. 이러한 추가의 팽창성 흑연 물질은, 예를 들면, 팽창성 흑연 물질을 포함하는 용액을 분무 또는 코팅함으로써, 코어에 직접 가할 수 있거나, 또는 코어에 팽창성 흑연 물질을 포함하는 스킨, 추가의 프리프레그 또는 코어 또는 다른 성분을 커플링시킴으로써 가할 수 있다. 예를 들면, 제1 코어 상에 부착된 제1 코어 및 제2 코어는 복합 물품을 제공할 수 있다. 각각의 코어는 팽창성 흑연 물질의 실질적으로 균일한 분포를 포함할 수 있지만, 2개의 코어 속의 팽창성 흑연 물질의 양 및/또는 유형은 상이할 수 있으며, 예를 들면 로딩 비율이 상이할 수 있거나 물질 자체가 상이할 수 있다. 바람직한 경우, 그러나, 코어 중의 단지 하나만이 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있으며 다른 코어는 팽창성 흑연 물질, 예를 들면 미소구 로프팅제 이외의 물질을 포함하지 않을 수 있다. 일부 예에서, 미소구는 팽창성 흑연 물질과 함께 존재할 수 있거나 어떠한 팽창성 흑연 물질도 없이 코어들 중의 하나에 존재할 수 있다. 코어의 열가소성 물질은 용융되어 2개의 코어로부터의 물질을 포함하는 단일의 조합된 코어를 제공할 수 있다. 코어의 용융 결과는 팽창성 흑연 물질의 구배 분포를 갖는 복합체 코어이다. 일부 예에서, 음파가 입사되는 코어의 표면은 보다 높은 수준의 EG 물질을 포함할 수 있지만, 기타 예에서, 음파가 입사되는 표면으로부터 먼 코어의 표면은 보다 높은 수준의 EG 수준을 포함할 수 있다. 기타 구성에서, 코어 내의 팽창성 흑연 물질의 분포는 팽창성 흑연 물질을 포함하는 스킨 또는 기타 물질을 코어에 커플링시킴으로써 제공할 수 있다. 기타 예에서, 스킨은 코어 내로 용융되어 스킨과 코어를 커플링시켜서 어떠한 실질적인 계면도 없이 커플링된 스킨/코어 복합체 물질을 남길 수 있다. 바람직한 경우 및 하기에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있는, 추가의 스킨을 제1 스킨으로부터의 반대편의 코어에 커플링시킬 수도 있다.
특정 구성에서, 코어의 열가소성 물질을 섬유 형태, 입자 형태, 수지 형태 또는 기타 적합한 형태로 코어 속에 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 코어 속에 사용된 열가소성 물질은 입자 형태로 존재할 수 있으며, 팽창성 흑연 물질의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 평균 입자 크기를 갖는다. 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질의 입자 크기를 일치시킴으로써, 예를 들면, 코어에 의해 음향 흡수의 수준을 증가시키는 작용을 할 수 있는, 코어 내의 팽창성 흑연 물질의 증가된 보유성을 포함하는 코어의 가공을 증진시켰다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질의 평균 입자 크기 및 열가소성 물질의 평균 입자 크기는 약 5% 내지 약 10%로 변할 수 있으며 증진된 가공이 여전히 달성될 수 있다. 특정 구성에서, 코어 속의 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질 각각의 평균 입자 크기는 약 50 마이크론 내지 약 900 마이크론의 범위일 수 있다. 기타 예에서, 열가소성 물질의 평균 입자 크기와 대략 동일한 평균 입자 크기를 갖는 팽창성 흑연 물질은 열가소성 물질의 평균 입자 크기와 상이한 평균 입자 크기의 팽창성 흑연 물질과 함께 존재할 수 있다. 팽창성 흑연 물질의 평균 입자 크기는 상이할 수도 있지만, 팽창성 흑연 물질의 화학 조성은 동일하거나 상이할 수 있다. 여전히 기타 구성에서, 상이한 평균 입자 크기를 갖는 2개 이상의 열가소성 물질이 존재할 수 있다. 필요한 경우, 2개의 열가소성 물질의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 평균 입자 크기를 갖는 2개의 팽창성 흑연 물질이 코어 내에 존재할 수 있다. 2개의 팽창성 흑연 물질은 화학적으로 동일할 수 있거나 화학적으로 상이할 수 있다. 유사하게, 열가소성 물질은 화학적으로 동일할 수 있거나(그러나 상이한 평균 입자 크기를 가짐) 화학적으로 상이할 수 있다.
특정 구현예에서, 코어는 일반적으로 상당한 양의 개방 셀 구조를 포함하여 공극공간이 코어 내에 존재하도록 한다. 예를 들면, 코어 층은 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%, 5-30%, 5-40%, 5-50%, 5-60%, 5-70%, 5-80%, 5-90%, 5-95%, 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% 또는 이러한 예시적인 범위 내의 어떠한 예증적 값의 공극 함량 또는 다공도를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 코어는 0% 이상, 약 95% 이하의 다공도 또는 공극 함량을 포함하며, 예를 들면 완전히 통합되지는 않는다. 달리 언급하지 않는 한, 특정 공극 함량 또는 다공도를 포함하는 코어에 대한 참조는 코어의 총 용적을 기준으로 하며 필수적으로 코어의 총 용적 + 코어에 커플링된 어떠한 다른 물질 또는 층을 기준으로 하지는 않는다. 프리프레그와 비교하여, 코어의 다공도는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 많은 예에서, 프리프레그는 당해 프리프레그를 롤러 세트를 통해 통과시키거나 프리프레그의 한쪽 표면을 압축시킴으로써 코어 내로 형성시킨다. 이러한 예에서, 코어의 다공도는 프리프레그의 다공도와 상이할 수 있으며, 예를 들면 더 낮을 수 있다. 일부 예에서, 코어의 다공도는 의도적으로 비교가능한 프리프레그 보다 낮게 선택하여 코어의 최종 형성된 물품 또는 제품으로의 증가된 로프팅을 제공한다.
일부 구현예에서, 코어의 공극 공간의 적어도 10 퍼센트는 하나 이상의 EG 물질에 의해 점유될 수 있으며, 예를 들면 코어의 공극 공간의 적어도 30%, 40% 또는 50%이 EG에 의해 점유된다. 본원에 나타낸 바와 같이, 코어의 다공성 특성은 공극 내에 존재하는 공기를 생성시킨다. 공기는 일반적으로 음향을 어떠한 실질적인 정도로 흡수하지 않는다. EG 물질을 코어의 적어도 50 퍼센트의 공극 공간 내로 로딩시킴으로써, 증진된 음향 흡수성이 달성될 수 있다. 일구 구현예에서, 실질적으로 모든 공극 공간, 예를 들면,95%, 97.5% 또는 99% 이상의 코어는 존재하는 적어도 하나의 EG 분자 또는 EG 시트를 포함한다. EG 물질을 코어의 실질적으로 모든 공극 공간 속에 포함시킴으로써, 큰 표면에 걸친 증가된 음향 흡수성이 달성될 수 있다.
특정 구현예에서, 코어 내에 존재하는 높은 다공도는 코어의 공극 내의 팽창성 흑연 물질의 트래핑(trapping)을 허용한다. 예를 들면, 팽창성 흑연 물질은 비-공유결합으로 결합된 방식으로 공극 공간 내에 잔류할 수 있다. 코어에서 EG 물질에 음파를 적용하면 음향 에너지를 흡수하거나, 음향 에너지의 진폭을 감소시키거나 음향 에너지의 주파수를 변경시키는 작용을 할 수 있다. 예를 들면, 팽창성 흑연 물질은 음향 흡수제로서 작동할 수 있어서 입사 음파의 적용이 코어에 의해 통과된 어떠한 음파의 진폭 및/또는 주파수를 변경시킨다. 일부 예에서, EG 물질을 포함하는 코어는 적합하게 얇아서 다양한 EG 시트가 서로 충분히 근접하게 위치함으로써 음향 에너지가 인접한 EG 시트 사이에서 전달되도록 할 수 있다. 예를 들면, EG 물질의 로프팅은 EG 시트가 서로 추가로 위치함에 따라 코어의 두께를 증가시키는 작용을 할 수 있다. 이러한 로프팅은 EG 시트를 서로 멀어지게 위치시켜서 유효한 에너지 전달을 허용하는 작용을 할 수 있다. 코어 층을 얇게 유지시킴으로써, 예를 들면, EG 시트들 사이의 4 mm 이하의 두께, 3 mm 이하의 두께, 2 mm 이하의 두께 또는 심지어 1 mm 이하의 두께의 음향 에너지 전달을 증진시킬 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에 기재된 코어의 열가소성 물질은 적어도 부분적으로, 하나 이상의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 및 폴리비닐 클로라이드, 가소된 및 가소되지 않은 것들 모두, 및 이들 물질 상호간의 블렌드 또는 이들 물질과 기타 중합체성 물질과의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소제는 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 중합체, 무정형 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액체 결정성 중합체, PARMAX®로서 상업적으로 공지된 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 고열 폴리카보네이트, 예를 들면, Bayer's APEC® PC, 고온 나일론, 및 실리콘, 및 또한 이들 물질과 각각의 다른 또는 다른 중합체 물질의 합금 및 배합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 코어를 형성하는데 사용된 열가소성 물질은 분말 형, 수지 형, 로진 형, 섬유 형 또는 다른 적합한 형태로 사용될 수 있다. 다양한 형태의 예시적인 열가소성 물질은 본원에 기술되어 있고 또한 예를 들면, 다음에 기술되어 있다: 미국공보 제20130244528호 및 제US20120065283호.코어 속에 존재하는 열가소성 물질의 정확한 양은 변할 수 있으며 예증적인 양은 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 범위이다.
특정의 예에서, 본원에 기술된 코어의 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고 모듈러스 유기 섬유, 예를 들면, 파라- 및 메타-아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 본원에 기술되어 있고 다음의 용도로서 사용하기에 적합한 고 용융 유동 지수 수지 중 어느 것을 포함할 수 있다: 섬유, 천연 섬유, 예를 들면, 대마, 사이잘(sisal), 황마, 아마, 야자 껍질, 케나프(kenaf) 및 셀룰로즈성 섬유, 광물 섬유, 예를 들면, 현무암, 광물면(예컨대,암면 또는 광재 면), 규회석, 알루미나 실리카 등 또는 이의 혼합물, 금속 섬유, 금속화된 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 얀 섬유, 또는 이의 혼합물.일부 구현예에서, 전술한 섬유 중 어느 것도 사용 전에 화학적으로 처리하여 섬유에 바람직한 작용 그룹을 제공하거나 다른 물리학적 특성을 부여할 수 있는데, 예컨대, 화학적으로 처리하여 이들이 열가소성 물질, 팽창성 흑연 물질 또는 둘 다와 반응할 수 있도록 할 수 있다. 일부 예에서, 코어에 사용된 섬유는 우선 팽창성 흑연 물질과 반응시켜 유도체화된 섬유를 제공하고 이후에 이를 열가소성 물질과 혼합시킨다. 대안적으로, 팽창성 흑연 물질을 코어의 열가소성 물질과 반응시켜 유도체화된 열가소성 물질을 제공하고 이후 이를 섬유와 혼합시킨다. 코어 속의 섬유 함량은 코어의 약 20 중량% 내지 약 90 중량%, 보다 특히 코어의 약 30 중량% 내지 약 70 중량%일 수 있다. 사용된 섬유의 특수한 크기 및/또는 배향은 적어도 부분적으로, 사용된 중합체 물질 및/또는 수득되는 코어의 바람직한 특성에 의존할 수 있다. 섬유의 적합한 추가 유형, 섬유 크기 및 양은 본 개시내용의 이점을 고려하여, 당해 분야의 통상의 기술자가 용이하게 선택할 것이다. 하나의 비-제한적인 예에서, 코어를 제공하기 위해 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질내에 분산된 섬유는 일반적으로 직경이 약 5 마이크론 이상, 보다 특히 약 5 마이크론 내지 약 22 마이크론이고, 길이가 약 5 mm 내지 약 200 mm이며; 보다 특히, 섬유 직경은 약 마이크론 내지 약 22 마이크론이고 섬유 길이는 약 5 mm 내지 약 75 mm일 수 있다.
특정 예에서, 본원에 기술된 코어의 팽창성 흑연 물질은 적층된 분자 층 내에 전형적으로 존재하는 하나 이상의 그라펜계 물질을 포함한다. 어느 특정 이론에 얽메이지는 않지만, 층들의 적층은 층들 사이에 음향 에너지를 전달하는데 작용하고 음파의 주파수를 변경할 수 있다. 일부 구현예에서, 충분한 팽창성 흑연 물질은 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 바람직한 음향 흡수 계수를 제공한다. 일부 예에서, EG 물질은 코어 속에 약 10 내지 20중량%, 보다 특히 코어 속에 약 10 내지 15 중량%로 존재할 수 있다. 코어에 사용된 팽창성 흑연 물질의 정확한 유형은 예를 들면, 바람직한 음향 흡수, 흡수될 특수한 음향 주파수 등을 포함하는 다수의 인자에 의존할 수 있다. 음향을 흡수하는데 적합한 예시적인 상업적으로 이용가능한 팽창성 흑연 물질은 Asbury Carbons(뉴저지주 애스버리 소재)로부터 이용가능하다.
어느 특수한 반응에 의해 결합시킬 의도는 아니지만, 팽창성 흑연 물질은 일반적으로 흑연 광석을 산성화시켜 생산할 수 있다. 산화는 삽입 공정을 야기하는데, 예컨대, 여기서 황산은 삽입제로 작용한다. 이후에, 용액을 중화시켜 6각형의 탄소-탄소 결합된 물질의 일련의 시트의 층을 제공할 수 있다. 층들은 일반적으로 평편하며 추가의 6각형 탄소-탄소 층과 상호작용하여 층을 이룬 시트 구조를 제공한다. 층을 이룬 시트 구조는 시트들 사이의 공유 결합 또는 정전 상호작용(또는 둘 다)를 통해 함께 유지될 수 있다. 코어 층을 로프팅(lofting)하지 않고/않거나 코어 층을 적합한 두께로 압착시킴으로써, EG 시트는 서로 근접하게 남아서 하나의 시트 층으로부터 다음으로 음향 에너지를 전달할 수 있다. 팽창성 흑연 물질은 플레이크 형(flake form), 입자 형 또는 다른 형태를 포함하는 많은 형태로 존재할 수 있다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질은 입자 형으로 존재하며 예를 들면, 적어도 30 마이크론, 50 마이크론, 100 마이크론, 200 마이크론 또는 300 마이크론의 평균 입자 크기를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 코어는 실질적으로 특정 적용을 위해 유해한 물질 요건에 있어서의 제한을 충족시키기 위해 실질적으로 할로겐을 포함하지 않거나 할로겐을 포함하지 않는 코어일 수 있다. 다른 예에서, 코어는 할로겐화된 난연제, 즉, 예를 들면, F, Cl, Br, I, 및 At 중 하나 이상을 포함하는 할로겐화된 난연제 또는 이러한 할로겐을 포함하는 화합물, 예컨대, 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로-, 디할로-, 트리할로- 또는 테트라할로- 폴리카보네이트르를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 코어에 사용된 열가소성 물질은 다른 난연제의 첨가없이 일부 난연성을 부여하기 위한 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화된 난연제가 존재하는 경우, 난연제는 바람직하게는 난연제 양으로 존재하며, 이는 존재하는 다른 성분에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 할로겐화된 난연제는 약 0.1 중량% 내지 약 15중량%(코어의 중량을기준으로 함), 보다 특히 약 1 중량% 내지 약 13 중량%, 예컨대, 약 5 중량% 내지 약 13 중량%로 존재할 수 있다. 바람직한 경우, 2개의 상이한 할로겐화된 난연제를 코어에 가할 수 있다. 다른 예에서, 비-할로겐화된 난연제, 즉, 예를 들면, N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 및 Te 중 하나 이상을 포함하는 난연제를 가할 수 있다. 일부 구현예에서, 비-할로겐화된 난연제는 인이 첨가된 물질을 포함하므로 코어는 보다 친환경적일 수 있다. 비-할로겐화되거나 실질적으로 할로겐을 포함하지 않는 난연제가 존재하는 경우, 난연제는 바람직하게는 난연제 양으로 존재하며, 이는 존재하는 다른 성분에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 할로겐을 포함하지 않는 난연제는 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%( 코어의 중량을 기준으로 함), 보다 특히 약 1 중량% 내지 약 13 중량%, 예컨대, 약 5 중량% 내지 약 13 중량%로 존재할 수 있다. 경우에 따라, 2개의 상이한 실질적으로 할로겐을 포함하지 않는 난연제를 코어에 가할 수 있다. 특정의 예에서, 본원에 기술된 코어는 하나 이상의 할로겐을 실질적으로 포함하지 않는 난연제와 함께 하나 이상의 할로겐화된 난연제를 포함할 수 있다. 2개의 상이한 난연제가 존재하는 경우, 2개의 난연제의 조합은 난연제 양으로 존재할 수 있으며, 이는 존재하는 다른 성분에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 존재하는 난연제의 총 중량은 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%(코어의 중량을 기준으로 함), 보다 특히 약 1 중량% 내지 약 15 중량%, 예컨대, 코어의 중량을 기준으로 하여 약 2 중량% 내지 약 14 중량%일 수 있다. 본원에 기술된 코어에 사용된 난연제는 팽창성 흑연 물질, 열가소성 물질 및 섬유를 포함하는 혼합물에 가할 수 있거나(와이어 스크린 또는 다른 가공 성분에서 혼합물의 배치 전에) 예컨대, 코어를 난연제 속에 침지시키거나 난연제를 코어 위에 분무한 후에 가할 수 있다.
특정의 구현예에서, 본원에 기술된 프레그레그(prepreg) 또는 코어는 프리프레그 또는 코어의 표면 위에 배치된 하나 이상의 스킨(skin)을 포함함으로써 물품을 제공할 수 있다. 다음을 참고로: 도3, 물품(300)은 프리프레그 또는 코어의 공극 공간 속에 배치된 열가소성 물질, 다수의 섬유 및 팽창성 흑연 물질을 포함하는 프리프레그 또는 코어(310)를 포함한다. 물품(300)은 프리프레그 또는 코어(310) 위에 배치된 제1 스킨(320)을 포함한다. 본원에 나타낸 바와 같이, 음향 에너지는 스킨(320)에서 입사되고 코어(310) 내로 통과하는 경우, 스킨(320)은 바람직하게는 음파가 스킨(320)을 통해 적어도 일부 정도로 코어(310)내로 통과하도록 하는 개방 셀 구조를 포함한다. 스킨(320)이 음향 에너지가 입사되는 코어(310)의 반대쪽 표면에 존재하는 경우, 스킨(320)은 음파를 코어(310)으로 역 반사하는 폐쇄된 셀 구조를 포함할 수 있다. 입사되는 음향 에너지에 대하여 스킨(320)의 위치에 따라서, 스킨(320)은 예를 들면, 필름(예컨대, 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림(frim), 스크림(예컨대, 섬유계 스크림), 호일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 프리프레그 또는 코어(310) 위에 배치된 무기 코팅, 유기 코팅, 또는 열결화성 코팅으로 존재할 수 있다. 다른 예에서, 스킨(320)은 1996년도 ISO 4589에 따라 측정하여, 약 22 이상의 제한 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 스킨(320)으로서(또는 이의 부분으로서) 존재하는 경우, 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론, 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림이 스킨(320)으로서(또는 이의 부분으로서) 존재하는 경우, 섬유계 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 스킨(320)으로서(또는 이의 부분으로서) 존재하는 경우, 코팅은 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀수지류 및 에폭사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 스킨(320)으로서(또는 이의 부분으로서) 존재하는 경우, 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유하는 무기물을 포함할 수 있거나 석고, 탄산칼슘 및 모르타르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 스킨(320)으로서(또는 이의 부분으로서) 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 물질, 열경화성 결합제, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 프리프레그 또는 코어(310)는 프리프레그 및 코어와 관련하여 본원에 기술된 물질들 중 어느 것, 예컨대, 프리프레그 또는 코어 속에 분산된 열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 물질, 예컨대, 프리프레그 또는 코어(310)의 하나의 표면으로부터 다른 표면으로 실질적으로 균일한 분포로 분산된 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있다. 경우에 따라, 스킨(320)은 팽창성 흑연 물질을 또한 포함할 수 있다.
특정 구조에서, 본원에 기술된 프리프레그 및 코어는 프리프레그 또는 코어의 각각의 면 위의 스킨을 포함하는 물품을 제공할 수 있다. 다음을 참고로: 도4, 프리프레그 또는 코어(410), 프리프레그 또는 코어(410)의 제1 표면 위에 분산된 제1 스킨(420) 및 프리프레그 또는 코어(410) 위에 분산된 제2 스킨(430)을 포함하는 물품(400)이 나타나 있다. 프리프레그 또는 코어(410)는 프리프레그 또는 코어와 관련하여 본원에 기술된 물질들 중 어느 것, 예컨대, 프리프레그 또는 코어(410) 속에 분산된 열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 물질, 예컨대, 프리프레그 또는 코어(410)의 한쪽 표면으로부터 다른쪽 표면으로 실질적으로 균일한 분포로 분산된 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있다. 제1 스킨(420) 및 제2 스킨(430) 각각은 필름(예컨대, 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림, 스크림(예컨대, 섬유계 스크림), 호일, 직물, 부직포로부터 독립적으로 선택될 수 있거나 프리프레그 또는 코어(410) 위에 분산된 무기 코팅, 유기 코팅, 열경화성 코팅으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 다른 예에서, 스킨(420) 또는 스킨(430)(또는 둘 다)은 1996년도 ISO 4589에 따라 측정하여, 약 22 이상의 제한 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 스킨(420) 또는 스킨(430) (또는 이의 부분으로서) (또는 둘 다로서) 으로서 존재하는 경우, 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론, 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림이 스킨(420) 또는 스킨(430) (또는 이의 부분으로서)(또는 둘 다)으로서 존재하는 경우, 섬유계 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 스킨(420) 또는 스킨(430) (또는 이의 부분으로서)(또는 둘 다)으로서 존재하는 경우, 코팅은 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀수지류 및 에폭사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 스킨(420) 또는 스킨(430) (또는 이의 부분으로서)(또는 둘 다)으로서 존재하는 경우, 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유하는 무기물을 포함할 수 있거나 석고, 탄산칼슘 및 모르타르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 스킨(420) 또는 스킨(430) (또는 이의 부분으로서)(또는 이들 둘 다)으로서 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 물질, 열경화성 결합제, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 경우에 따라, 스킨(420), (430) 중 하나 또는 둘 다는 또한 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 스킨(420)(430) 중 하나는 바람직하게는 음향 에너지가코어(410) 내로 통과하도록 하는 개방 셀 구조를 포함하며, 다른 스킨은 음파를 코어(410) 내로 역 반사하는 폐쇄된 셀 구조를 포함할 수 있다. 다른 구조에서, 스킨(420), (430) 각각은 개방 셀 구조를 포함하고 물품(400)은 에너지를 스킨을 통해서 및 코어(410)내로 역 반사할 수 있는 폐쇄된 셀 구조를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 코어에 인접한 스킨 중 하나 이상의 부위는 코어 (410)으로부터 역반사된 어떠한 음향의 흡수도 보조할 수 있는 음향 흡수 영역을 포함할 수 있다.
특정 예에서, 물품은 프리프레그 또는 코어, 당해 프리프레그 또는 코어 위에 배치된 적어도 하나의 스킨 및 스킨 위에 배치된 장식 또는 커버 층을 포함할 수 있다. 다음을 참고로: 도5, 물품(500)은 프리프레그 또는 코어(510), 당해 프리프레그 또는 코어(510)의 제1 표면 위에 배치된 스킨(520) 및 당해 스킨(520) 위에 배치된 장식 층(530)을 포함하는 것으로 나타나 있다. 프리프레그 또는 코어(510)는 프리프레그 및 코어와 관련하여 본원에 기술된 물질들 중 어느 것, 예컨대, 열가소성 물질, 보강 섬유 및 프리프레그 또는 코어(510)에 분산된 팽창성 흑연 물질, 예컨대, 프리프레그 또는 코어(510)의 하나의 표면으로부터 다른 표면으로 실질적으로 균일한 분포로 분산된 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있다. 스킨(520)은 예를 들면, 필름(예컨대, 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림(frim), 스크림 (예컨대, 섬유계 스크림), 호일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 프리프레그 또는 코어(510)에 배치된 무기 코팅, 유기 코팅, 또는 열경화성 코팅으로서 존재할 수 있다. 다른 예에서, 스킨(320)은 1996년도 ISO 4589에 따라 측정하여, 약 22 이상의 제한 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 존재하는 경우, 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론, 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림인 존재하는 경우, 섬유계 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 존재하는 경우, 당해 코팅은 불포화된 폴리우레판, 비닐 에스테르, 페놀수지류 및 에폭사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 존재하는 경우, 당해 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al 중에서 선택된 양이온을 함유하는 광물을 포함할 수 있거나 석고, 탄산칼슘 및 모르타르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 존재하는 경우, 당해 부직포는 열가소성 물질, 열 경화성 결합제, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 장식 층(530)은 예컨대, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 탄성중합체 등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식 층(530)은 또한 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄 등으로부터 형성된 발포체 코어를 포함하는 다층 구조일 수 있다. 직물은 천연 및 합성 섬유로부터 제조된 직물, 니들 펀칭(needle punching) 등 이후의 유기 섬유 부직포, 레이즈드 직물 (raised fabric), 니트 제품(knitted good), 플록 직물(flocked fabric), 또는 다른 이러한 물질과 같이 발포체 코어에 결합될 수 있다. 직물은 또한 감압성 접착체를 포함하는 열가소성 접착제 및 가열 용융 접착제, 예를 들면, 폴리아미드, 개질된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 사용하여 발포체 코어에 결합시킬 수 있다. 장식 층(530)은 또한 회전결합된(spunbond), 열 결합된, 스펀 레이스(spun lace), 용융 취입, 습윤-레이드(wet-laid), 및/또는 무수-레이드(dry-laid) 공정을 사용하여 생산할 수 있다. 일부 구조에서, 스킨(520)은 음향 에너지가 장식 층(530) 위에 입사되는 코어 층(510) 내로 음향 에너지가 통과하도록 하는 개방 셀 구조를 포함할 수 있다. 음향 에너지가 장식 층(530)으로부터 반대편 표면 위로 입사되는 경우, 장식 층은 음향 에너지가 층(530)을 통과하는 것을 방지하고 음향 에너지를 코어(510)로 역반사시키는 폐쇄된 셀 구조 또는 층을 포함할 수 있다.
특정 구조에서, 2개 이상의 프리프레그 또는 코어는 예를 들면, 스킨과 같은 개재 또는 중간 층을 통해 서로 커플링될 수 있다. 다음을 참고로: 도6, 중간 층(620)을 통해 프리프레그 또는 코어(630)에 커플링된 프리프레그 또는코어(610)을 포함하는 물품(600)이 나타나 있다. 프리프레그 또는 코어(610), (630) 각각은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 예에서, 프리프레그 또는 코어(610), (630)의 열가소성 물질 및 섬유는 동일하지만, 프리프레그 또는 코어(610), (630) 내에 존재하는 팽창성 흑연 물질의 팽창성 흑연 물질 로딩 또는 유형은 상이하다. 다른 예에서, 프리프레그 또는 코어(610), (630)내 팽창성 흑연 물질의 유형 및/또는 양은 동일할 수 있으며 열가소성 물질 및/또는 섬유 중 하나 또는 둘 다는 상이할 수 있는데, 예컨대, 화학적으로 상이할 수 있거나 상이한 양으로 존재할 수 있다. 일부 예에서, 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는 코어(610), (630) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 다른 예에서, 공유결합으로 결합하지 않은 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는 코어(610), (630) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 경우에 따라, 하나 이상의 적합한 난연제, 예컨대, 할로겐화되거나 비-할로겐화된 난연제는 코어(610), (630) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 프리프레그 또는 코어(610), (630)의 두께는 다음에서와 동일한 것으로 나타나 있고: 도6, 프리프레그 또는 코어(610), (630)의 두께는 변할 수 있다. “두꺼운” 코어가 요구되고 고 음향 흡수가 요구되는 경우, 2개의 “얇은” 코어층을 스킨 층(620)을 통해 서로 커플링하여 바람직한 최종 두께를 갖는 복합재를 여전히 제공하면서 코어 층 내에서 EG 시트를 서로 근접하게 유지시키는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구조에서, 프리프레그 또는 코어(610), (630) 중 하나는 팽창성 흑연 물질 외의 로프팅제, 예컨대, 미소구를 포함할 수 있다. 미소구는 팽창성 흑연 물질과 함께 존재할 수 있거나 어떠한 팽창성 흑연 물질의 부재하에 프리프레그 또는 코어(610), (630) 중 하나에 존재할 수 있다. 중간 층(620)은 본원에 기술된 바와 같은 스킨의 형태를 취할 수 있다. 스킨(620)은 바람직하게는 음향 에너지가 코어 층(610), (630) 사이를 통과하도록 하는 개방 셀 구조를 포함한다. 예를 들면, 중간층(620)은 예를 들면, 필름(예컨대, 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림, 스크림 (예컨대, 섬유계 스크림), 호일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 프리프레그 또는 코어(610) 위에 배치된 무기 코팅, 유기 코팅, 또는 열경화성 코팅으로서 존재할 수 있다. 다른 예에서, 층(620)은 1996년도 ISO 4589에 따라 측정하여, 약 22 이상의 제한 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 존재하는 경우, 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론, 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림이 층(620)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 섬유계 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 층(620)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 코팅은 불포화된 폴리우레탄, 비닐에스테르, 페놀수지류 및 에폭사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 층(620)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유하는 무기물을 포함할 수 있거나, 석고, 탄산칼슘 및 모르타르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 층(620)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 부직포는 열가소성 물질, 열 경화성 결합제, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 나타내지 않았지만, 장식 층은 프리프레그 또는 코어(610), (630) 중 어느 것(또는 둘 다)에 커플링될 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 장식 층은 예컨대, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 탄성중합체, 등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식 층은 또한 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등으로부터 형성된 발포체 코어를 포함하는 다층 구조일 수 있다. 직물은 천연 및 합성 섬유로부터 제조된 부직포, 니들 펀칭 등 이후의 유기 섬유 부직포, 레이즈드 섬유, 니트 제품, 플록 직물, 또는 다른 이러한 물질과 같이 발포체 코어에 결합될 수 있다. 직물은 또한 감압성 접착체를 포함하는 열가소성 접착제 및 가열 용융 접착제, 예를 들면, 폴리아미드, 개질된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 사용하여 발포체 코어에 결합시킬 수 있다. 장식 층은 또한 회전결합된, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융 취입, 습윤-레이드, 및/또는 무수-레이드 공정을 사용하여 생산할 수 있다. 경우에 따라, 장식 층은 음향 에너지를 코어 층(610), (630)으로 역 반사하는 폐쇄된 셀을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 2개 이상의 프리프레그 또는 코어는 서로 커플링할 수 있으며 이후 스킨은 프리프레그 또는 코어의 하나의 표면 위에 배치될 수 있다. 다음을 참고로: 도7, 프리프레그 또는 프리프레그 또는 코어(730)에 커플링된 코어(710) 및 코어(730) 위에 배치된 스킨(720)을 포함하는 물품(700)이 나타나 있다. 프리프레그 또는 코어(710), (720) 각각은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 예에서, 코어(710), (730)의 열가소성 물질 및 섬유는 동일하지만 코어(710), (730) 속에 존재하는 팽창성 흑연 물질의 팽창성 흑연 물질 로딩 또는 유형은 상이하다. 다른 예에서, 코어(710), (730) 속의 팽창성 흑연 물질의 유형 및/또는 양은 동일하거나 상이할 수 있으며 열가소성 물질 및/또는 섬유 중 하나 또는 둘 다는 동일하거나 상이할 수 있으며, 예컨대, 화학적으로 상이하거나 상이한 양으로 존재할 수 있다. 일부 예에서, 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는 코어(710), (730) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 다른 예에서, 공유결합으로 결합하지 않은 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는코어(710), (730) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 경우에 따라, 하나 이상의 적합한 난연제, 예컨대, 할로겐화되거나 할로겐화되지않은 난연제는 프리프레그 또는 코어(710), (730) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 프리프레그 또는 코어(710), (730)의 두께는 다음과 동일한 것으로 나타나 있고: 도7, 프리프레그 또는 코어(710), (730)의 두께는 변할 수 있다. 연속적인 얇은 코어 층을 사용하여 복합재 물품을 제작함으로써 바람직한 전체 코어 두께를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 서로에 대해 4mm의 로프트된 코어 층을 사용하기 보다는, 예컨대, 두께가 2mm 이하인, 2개 이상의 얇은 코어 층을 커플링시켜, EG 시트 층을 서로 보다 밀접하게 유지시켜 당해 시트들 사이에 음향 에너지를 전달할 수 있다. 일부 구조에서, 프리프레그 또는 코어(710), (730) 중 하나는 팽창성 흑연 물질 이외의 물질을 포함할 수 있는데, 예컨대, 미소구 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 물질은 팽창성 흑연 물질과 함께 존재할 수 있거나 어떠한 팽창성 흑연 물질도 없이 프리프레그 또는 코어(710), (730) 중 하나에 존재할 수 있다. 스킨(720)은 예를 들면, 필름(예컨대, 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림, 스크림(예컨대, 섬유계 스크림), 호일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 무기 코팅, 유기 코팅, 또는 프리프레그 또는 코어 (730)에 배치된 열경화성 코팅으로서 존재할 수 있다. 다른 예에서, 스킨(720)은 1996년도 ISO 4589에 따라 측정한 것으로서, 약 22 이상의 제한 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 스킨(720)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론, 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림이 스킨(720)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 섬유계 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 스킨(720)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 코팅은 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀수지류 및 에폭사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 스킨(720)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유하는 무기물을 포함하거나 석고, 탄산칼슘 및 모르타르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 스킨(720)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 물질, 열 경화성 결합제, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 물품(700)의 최종 구조에 따라, 스킨(720)은 음향 에너지가 당해 스킨을 통과하도록 하는 개방 셀 스킨일 수 있거나 음향 에너지를 코어(710), (730)으로 역 반사하는 폐쇄된 셀 스킨일 수 있다. 나타내지 않았지만, 장식 층은 스킨(720) 또는 프리프레그 또는 코어(710)의 표면에 커플링될 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 장식 층은 예컨대, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 탄성중합체, 등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식 층은 또한 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등으로부터 형성된 발포체 코어를 포함하는 다층 구조일 수 있다. 직물은 천연 및 합성 섬유로부터 제조된 부직포, 니들 펀칭 등 이후의 유기 섬유 부직포, 레이즈드 섬유, 니트 제품, 플록 직물, 또는 다른 이러한 물질과 같이 발포체 코어에 결합될 수 있다. 직물은 또한 감압성 접착체를 포함하는 열가소성 접착제 및 가열 용융 접착제, 예를 들면, 폴리아미드, 개질된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 사용하여 발포체 코어에 결합시킬 수 있다. 장식 층은 또한 회전결합된, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융 취입, 습윤-레이드, 및/또는 무수-레이드 공정을 사용하여 생산할 수 있다. 입사되는 음향 에너지와 관련된 장식층의 위치에 따라, 장식 층은 개방 셀 구조 또는 폐쇄된 셀 구조를 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 2개 이상의 프리프레그 또는 코어는 서로 커플링될 수 있으며 이후 스킨은 프리프레그 또는 코어의 각각의 표면에 배치될 수 있다. 다음을 참고로: 도8, 프리프레그 또는 코어(830)에 커플링된 프리프레그 또는 코어(810), 코어(830)에 배치된 제1 스킨(820), 및 코어(810)에 배치된 제2 스킨(840)을 포함하는 물품(800)이 나타나 있다. 프리프레그 또는 코어(810), (830) 각각은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 예에서, 프리프레그 또는 코어(810), (830)의 열가소성 물질 및 섬유는 동일하지만, 프리프레그 또는 코어(810), (830) 속에 존재하는 팽창성 흑연 물질 로딩 또는 팽창성 흑연 물질의 유형은 상이하다. 다른 예에서, 프리프레그 또는 코어(810), (830) 속의 팽창성 흑연 물질의 유형 및/또는 양은 동일할 수 있으며, 열가소성 물질 및/또는 섬유 중 하나 또는 둘 다는 상이할 수 있는데, 예컨대, 화학적으로 상이할 수 있거나 상이한 양으로 존재할 수 있다. 일부 예에서, 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는 코어(810), (830) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 다른 예에서, 비-공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는 코어(810), (830) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 바람직한 경우, 하나 이상의 적합한 난연제, 예컨대, 할로겐화되거나 비-할로겐화된 난연제는 프리프레그 또는 코어(810), (830) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 프리프레그 또는 코어(810), (830)의 두께는 다음과 거의 동일한 것으로 나타나고: 도8, 프리프레그 또는 코어(810), (830)의 두께는 변할 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 증가된 두께의 단일 코어 층보다는 서로 커플링된 2개이상의 코어 층을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구조에서, 프리프레그 또는 코어(810), (830) 중 하나는 팽창성 흑연 물질 이외의 물질을 포함할 수 있는데, 예컨대, 미소구를 포함할 수 있다. 다른 물질이 팽창성 흑연 물질과 함께 존재할 수 있거나 어떠한 팽창성 흑연 물질도 없이 코어(810), (830) 중 하나에 존재할 수 있다. 스킨(820), (840) 각각은 예를 들면, 필름(예컨대, 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림, 스크림(예컨대, 섬유계 스크림), 호일, 직물, 부직포를 독립적으로 포함하거나, 프리프레그 또는 코어(830) 위에 배치된 무기 코팅, 유기 코팅, 열경화성 코팅으로 존재할 수 있다. 다른 예에서, 스킨(820), (840)은 1996년도 ISO 4589에 따라 측정하여, 약 22 이상의 제한 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 스킨(820) 또는 스킨(840)(또는 둘 다)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론, 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림이 스킨(820) 또는 스킨(840)(또는 둘 다)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 섬유계 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 스킨(820) 또는 스킨(840)(또는 둘 다)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 코팅은 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀수지류 및 에폭사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 스킨(820) 또는 스킨(840)(또는 둘 다)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유하는 무기물 또는 석고, 탄산칼슘 및 모르타 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 스킨(820) 또는 스킨(840)(또는 둘 다)으로서 또는 내부에 존재하는 경우, 당해 부직포는 열가소성 물질, 열 경화성 결합제, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 경우에 따라, 스킨(820), (840) 중 하나는 개방 셀 구조를 포함할 수 있고 다른 스킨은 폐쇄된 셀 구조를 포함할 수 있다. 대안적으로, 각각의 스킨(820), (840)은 개방 셀 구조를 포함할 수 있고 또 다른성분은 물품 위에 존재할 수 있다. 예를 들면, 나타내지 않았지만, 장식 층은 스킨(820) 또는 스킨(840)(또는 둘 다)에 커플링될 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 장식 층은 예컨대, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 탄성중합체, 등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식 층은 또한 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등으로부터 형성된 발포체 코어를 포함하는 다층 구조일 수 있다. 직물은 천연 및 합성 섬유로부터 제조된 부직포, 니들 펀칭 등 이후의 유기 섬유 부직포, 레이즈드 섬유, 니트 제품, 플록 직물, 또는 다른 이러한 물질과 같이 발포체 코어에 결합될 수 있다. 직물은 또한 감압성 접착체를 포함하는 열가소성 접착제 및 가열 용융 접착제, 예를 들면, 폴리아미드, 개질된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 사용하여 발포체 코어에 결합시킬 수 있다. 장식 층은 또한 회전결합된, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융 취입, 습윤-레이드, 및/또는 무수-레이드 공정을 사용하여 생산할 수 있다.
특정 구현예에서, 2개 이상의 프리프레그 또는 코어를 하나 이상의 스킨 층을 통해 서로 커플링시킬 수 있다. 다음을 참고로: 도9, 중간층(920)을 통해 프리프레그 또는 코어(930)에 커플링된 프리프레그 또는 코어(910), 및 코어(910)에 배치된 스킨(940)을 포함하는 물품(900)이 나타나 있다. 경우에 따라, 스킨(940)은 대신 프리프레그 또는 코어(930) 위에 배치될 수 있으며 다른 스킨(나타내지 않음)은 프리프레그 또는 코어(920) 위에 배치될 수 있다. 프리프레그 또는 코어(910), (930) 각각은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 예에서, 프리프레그 또는 코어(910), (930)의 열가소성 물질 및 섬유는 동일하지만, 프리프레그 또는 코어(910), (930) 속에 존재하는 팽창성 흑연 물질의 팽창성 흑연 물질 로딩 또는 유형은 상이하다. 다른 예에서, 프리프레그 또는 코어(910), (930) 속의 팽창성 흑연 물질의 유형 및/또는 양은 동일할 수 있으며 열가소성 물질 및/또는 섬유 중 하나 또는 둘 다는 화학적으로 상이할 수 있거나 상이한 양으로 존재할 수 있다. 일부 예에서, 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는 코어(910), (930) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 다른 예에서, 비-공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는 코어(910), (930) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 경우에 따라, 하나 이상의 적합한 난연제, 예컨대, 할로겐화되거나 비-할로겐화된 난연제는 프리프레그 또는 코어(910), (930) 중 하나 또는 둘 다에 존재할 수 있다. 프리프레그 또는 코어(910), (930)의 두께는 다음과 거의 동일한 것으로 나타나며: 도9, 프리프레그 또는 코어(910), (930)의 두께는 변할 수 있다. 예를 들면, 2개의 얇은 코어 층을 어느 정도 로프팅된 비교가능한 두꺼운 단일 코어 층을 사용하는 대신 서로 커플링시킬 수 있다. 일부 구조에서, 프리프레그 또는 코어(910), (930) 중 하나는 팽창성 흑연 물질 이외의 물질, 예컨대, 미소구를 포함할 수 있다. 다른 물질이 팽창성 흑연 물질과 함께 존재할 수 있거나 어떠한 팽창성 흑연 물질도 없이 코어(910), (930) 중 하나에 존재할 수 있다. 층(920) 및 스킨(940)은 예를 들면, 필름(예컨대, 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림, 스크림(예컨대, 섬유계 스크림), 호일, 직물, 부직포를 독립적으로 포함할 수 있거나 무기 코팅, 유기 코팅, 또는 프리프레그 또는 코어(830) 위에 배치된 열경화성 코팅으로서 존재할 수 있다. 다른 예에서, 층(920) 및 스킨(940)은 1996년도 ISO 4589에 따라 측정하여, 약 22 이상의 제한 산소 지수를 독립적으로 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 층(920) 또는 스킨(940)(또는 둘 다)로서 또는 속에 존재하는 경우, 당해 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론, 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림이 층(920) 또는 스킨(940)(또는 둘 다)으로서 또는 속에 존재하는 경우, 당해 섬유계 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 층(920) 또는 스킨(940)(또는 둘 다)으로서 또는 속에 존재하는 경우, 당해 코팅은 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀수지류 및 에폭사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 층(920) 또는 스킨(940)(또는 둘 다)으로서 또는 속에 존재하는 경우, 당해 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유하는 무기물을 포함할 수 있거나 석고, 탄산칼슘 및 모르타르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 층(920) 또는 스킨(940)(또는 둘 다)으로서 또는 속에 존재하는 경우, 당해 부직포는 열가소성 물질, a 열 경화성 결합제, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유 하나를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 스킨(920)은 음향 에너지가 코어 층(910), (930) 사이를 통과하도록 하는 개방 셀 구조를 바람직하게 포함한다. 유사하게, 스킨(940)은 입사되는 음향 에너지에 대한 물품(900)의 배향에 따라 개방 셀 구조 또는 폐쇄된 셀 구조를 포함할 수 있다. 나타내지는 않았지만, 장식 층은 스킨(940) 또는 프리프레그 또는 코어(930)(또는둘 다)에 커플링될 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 장식 층은 예컨대, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 탄성중합체, 등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식 층은 또한 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등으로부터 형성된 발포체 코어를 포함하는 다층 구조일 수 있다. 직물은 천연 및 합성 섬유로부터 제조된 부직포, 니들 펀칭 등 이후의 유기 섬유 부직포, 레이즈드 섬유, 니트 제품, 플록 직물, 또는 다른 이러한 물질과 같이 발포체 코어에 결합될 수 있다. 직물은 또한 감압성 접착체를 포함하는 열가소성 접착제 및 가열 용융 접착제, 예를 들면, 폴리아미드, 개질된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 사용하여 발포체 코어에 결합시킬 수 있다. 장식 층은 또한 회전결합된, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융 취입, 습윤-레이드, 및/또는 무수-레이드 공정을 사용하여 생산할 수 있다.
특정 구현예에서, 물질의 스트립이 프리프레그 또는 코어 층 위에 배치될 수 있다. 다음을 참고로: 도10, 프리프레그 또는 코어(1010)와 프리프레그 또는 코어(1010)의 상이한 부위에 배치된 스트립(1020), (1030)을 포함하는 물품(1000)이 나타나 있다경우에 따라, 이러한 스트립은 다음에 나타낸 예시적인 구현예들 중 어느 것에도존재할 수 있다: 도1 내지 9.스트립(1020), (1030)은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 예에서, 스트립(1020), (1030)은 본원에 나타낸 바와 같은 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스트립은 당해 스트립 속의 다른 물질에 비-공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있거나 스트립 속의 다른 물질에 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 스트립(1020), (1030)은 본원에 기술된 바와 같은 프리프레그 또는 코어의 형태를 독립적으로 취할 수 있다. 다른 구조에서, 스트립은 본원에 기술된 바와 같은 스킨 또는 층의 형태를 취할수 있다. 특정 예에서, 스트립은 예를 들면, 물품(100)의 구조적 보강을 제공하는 것이 바람직할 수 있는 부위 위에 또는 상이한 두께가 바람직할 수 있는 부위 위에 배치될 수 있다. 다른 구조에서, EG 물질을 포함하는 스트립은 증가된 음향 흡수가 바람직한 부위에 배치될 수 있다.
일부 구현예에서, 프리프레그 및 코어는 추가의 물질 또는 첨가제를 포함함으로써 바람직한 물리적 또는 화학적 특성을 부여할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 염료, 텍스쳐화제(texturizing agent), 착색제, 점도 조절제, 매연 방지제(smoke suppressant), 상승 물질(synergistic material), 로프팅제(lofting agent), 입자, 분말, 살생물제, 발포체 또는 다른 물질을 프리프레그 또는 코어와 혼합하거나 이에 첨가할 수 있다. 일부 예에서, 프리프레그 또는 코어는 하나 이상의 매연 방지제를 약 0.2 중량 퍼센트 내지 약 10 중량 퍼센트의 양으로 포함할 수 있다. 예시적인 매연 방지제 조성물은 스타네이트, 붕산아연, 몰리브덴산아연, 규산마그네슘, 칼슘 아연 몰리브데이트, 규산칼슘, 수산화칼슘, 및 이의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 경우에 따라, 상승 물질은 프리프레그 또는 코어의 물리적 특성을 향상시키기 위해 존재할 수 있다. 예를 들면, 난연성을 향상시키는 상승제가 존재할 수 있다. 경우에 따라, EG 물질의 음향 흡수를 향상시키는 물질이 또한 존재할 수 있다.
다른 예에서, 본원에 기술된 프리프레그 또는 코어는 열경화성 물질을 바람직한 양, 예컨대, 프리프레그 또는 코어의 총 중량을 기준으로 하여 약 50중량% 미만의 소량으로 포함함으로써 코어에 바람직한 특성을 부여할 수 있다. 열경화성 물질은 열가소성 물질과 혼합될 수 있거나 프리프레그 또는 코어의 하나 이상의 표면 위에 코팅으로서 첨가될 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에 기술된 프리프레그 또는 코어는 유리 매트 열가소성 복합체(GMT) 또는 경 중량 보강된 열가소성 물질(LWRT)으로서 구성될 수 있다. 하나의 이러한 LWRT는 HANWHA AZDEL, Inc.에 의해 제조되어 상표명 SUPERLITE® 물질 하에 시판되고 있다. 팽창성 흑연 물질이 로딩된 SUPERLITE® 매트는 예를 들면, 난연성 및 향상된 가공능을 포함하는 바람직한 기여를 제공할 수 있다. 이러한 GMT 또는 LWRT의 부위 밀도는 특정의 적용 요구도에 의존하여 GMT 또는 LWRT의 평방 미터당 400 그램(gsm) 미만 또는 4000 gsm 이상일 수 있으나, 약 300 gsm 내지 4000 gsm의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 상부 밀도는 약 4000 gsm 미만일 수 있다. 특정 예에서, GMT 또는 LWRT는 다공성 GMT 또는 LWRT의 공극 공간에 배치된 팽창성 흑연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비-공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 GMT 또는 LWRT의 공극 공간에 존재할 수 있다. 다른 예에서, 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 GMT 또는 LWRT의 공극 공간에 존재할 수 있다. 여전히 다른 구조에서, 비-공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질 및 공유결합으로 결합된 팽창성 흑연 물질은 GMT 또는 LWRT 속에 존재할 수 있다. GMT 또는 LWRT 프리프레그 또는 코어가 팽창성 흑연 물질과 함께 사용되는 경우, GMT 또는 LWRT의 기본 중량은 예를 들면, 적합한 수행 특성을 여전히 제공하면서, 800 gsm, 600 gsm 또는 400 gsm 미만으로 감소될 수 있다. 일부 예에서, GMT 또는 LWRT의 전체 두께는 다음과 같을 수 있다: 4 mm 이하, 보다 특히 3 mm 이하, 예컨대,2 mm 이하 또는 심지어 1 mm 이하.
본원에 기술된 프리프레그 및 코어를 생산하는데 있어서, 습윤-레이드 공정을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 임의로 본원에 기술된 하나 이상의 첨가제(예컨대, 난연제)와 함께 분산된 물질, 예컨대, 열가소성 물질, 섬유 및 팽창성 흑연 물질을 포함하는 액체 도는 유체 매질을 가스, 예컨대, 공기 또는 다른 가스의 존재하에서 교반하거나 저을 수 있다. 이후에 분산액을 지지체, 예컨대, 와이어 스크린 또는 다른 지지체 물질 위에 두어서, 레이드 다운 물질(laid down material) 속의 팽창성 흑연 물질의 실질적으로 균일한 분포를 제공할 수 있다. 팽창성 흑연 물질 분산 및/또는 균일성을 증가시키기 위하여, 교반된 분산액을 하나 이상의 활성제 예컨대, 음이온성, 양이온성, 또는 비-이온성, 예를 들면, 명칭 ACE 액체 하에 Industrial Soaps Ltd.에 의해 시판되는 것들, TEXOFOR® FN 15 물질로서 Glover Chemicals Ltd.에 의해 시판되는 것, 및 AMINE Fb 19 물질로서 Float-Ore Ltd에 의해 시판되는 것들을 포함할 수 있다. 이들 제제는 액체 분산액 속에서 공기의 분산을 보조할 수 있다. 성분들을 혼합 탱크, 부유 셀 또는 다른 적합한 장치에 공기의 존재하에서 가하여 분산액을 제공할 수 있다. 수성 분산액이 바람직하게 사용되지만, 하나 이상의 비-수성 유체가 또한 존재하여 분산을 보조하거나, 유체의 점도를 변경시키거나 달리는 분산액 또는 프리프레그, 코어 또는 물품에 바람직한 물리적 또는 화학적 특성을 부여할 수 있다.
특정 예에서, 분산액이 충분한 기간 동안 혼합된 후, 현탁된 물질과의 유체를 스크린, 이동 와이어 또는 다른 적합한 지지체 구조물에 배치하여 레이드 다운 물질의 웹을 제공할 수 있다. 흡인 또는 감압을 웹에 제공하여 레이드 다운 물질로부터 어떠한 액체도 제거하여 열가소성 물질, 팽창성 흑연 물질 및 존재하는 어떠한 다른 물질, 예컨대, 섬유, 첨가제 등을 남길 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 팽창성 흑연 물질 입자 크기를 열가소성 물질의 평균입자 크기와 실질적으로 동일하게 또는 보다 크게 되도록 선택함으로써, 팽창성 흑연 물질의 향상된 보유(미소구 보유 수준과 비교하여)를 달성할 수 있다. 수득되는 웹을 건조시키고, 완전히 경화되기 전에 임의로 통합하거나 압축하여 바람직한 프리프레그, 코어 또는 물품을 제공할 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 경화된 프리프레그 또는 코어는 당해 코어 층을 포함하는 물품의 로프팅 또는 추가의 가공없이 “자체로(as-is)” 사용될 수 있다. 일부 예에서, 첨가제 또는 추가의 팽창성 흑연 물질을 건조, 완전한 경화 및/또는 통합 또는 압축 전에 웹에 가하여 바람직한 프리프레그, 코어 또는 물품을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 팽창성 흑연 물질을 웹에 가한 후, 건조, 경화시켜 바람직한 프리프레그, 코어 또는 물품을 제공할 수 있다. 습윤 레이드 공정이 열가소성 물질, 팽창성 흑연 물질 및 존재하는 다른 물질의특성에 따라 사용될 수 있지만, 공기 레이드 공정, 카딩(carding) 및 니들 공정, 또는 부직 제품을 제조하는데 사용되는 다른 공지된 공정을 대신 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 예에서, 추가의 팽창성 흑연 물질은 프리프레그 또는 코어가 팽창성 흑연 물질을 프리프레그 또는 코어 표면에 대해 약 90도 각에서 분무하도록 구성된 다수의 코팅 제트 아래로 보드를 통과시킴으로써 일정 정도로 경화시킨 후 프리프레그 또는 코어의 표면 위로 분무할 수 있다.
일부 구조에서, 본원에 기술된 프리프레그 및 코어는 열가소성 물질, 섬유, 팽창성 흑연 물질을 표면활성제의 존재하에 수용액 또는 발포체 속에서 결합시킴에 의해 생산될 수 있다. 결합된 성분은 충분한 시간 동안 혼합하거나 교반하여 다양한 물질들을 분산시키고 물질의 실질적으로 균질한 수성 혼합물을 제공할 수 있다. 이후에, 분산된 혼합물을 어떠한 적합한 지지체 구조, 예를 들면, 와이어 메쉬 또는 다른 메쉬 또는 바람직한 다공성을 갖는 지지체 위에 내려놓는다. 이후에, 물을 웹을 형성하는 와이어 메쉬를 통해 배출시킬 수 있다. 웹을 건조시키고 열가소성 분말의 연화 온도 보다 높게 가열한다. 이후에, 웹을 냉각시키고 예정된 두께로 압축하여 공극 함량이 약 1 퍼센트 내지약 95 퍼센트이고 EG 물질이 공극 속에 존재하는 복합체 시트를 생산한다. 대안적인 구현예에서, 수성 발포체는 또한 결합제 물질을 포함한다.
특정 예에서, 다공성 GMT 형태의 프리프레그 또는 코어가 생산될 수 있다. 특정 예에서, GMT는 일반적으로 절단된(chopped) 유리 섬유, 열가소성 물질, 팽창성 흑연 물질 및 임의로 열가소성 중합체 필름 또는 필름들 및/또는 유리 섬유 또는 열가소성 수지 섬유, 예를 들면, 폴리프로필렌 (PP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), PC/PBT의 블렌드, 또는 PC/PET의 블렌드로 제조된 직물 또는 부직포를 사용하여 제조할 수 있다. 일부 구현예에서, PP, PBT, PET, PC/PET 배합물 또는 PC/PBT 배합물을 고 용융 유동 지수 수지로서 사용할 수 있다. 유리 매트를 생산하기 위하여, 열가소성 물질, 보강재, 팽창성 흑연 물질 및/또는 다른 첨가제를 생산하기 위하여, 임펠러(impeller)가 장착된 개방 상부 혼합 탱크 속에 함유된 분산 발포체내로 가하거나 계량할 수 있다. 어떠한 특수 이론에 얽매이려는 의도는 아니지만, 발포체의 공기의 트랩된 포켓의 존재는 유리 섬유, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질을 분산시키는데 보조할 수 있다. 일부 예에서, 유리 및 수지의 분산된 혼합물을 분산 매니폴드를 통해 제지기의 와이어 부분 위에 위치한 헤드-박스에 펌핑할 수 있다. 이후에, 분산된 혼합물이 진공을 사용하여 이동하는 와이어 스트린에 제공됨에 따라, 유리 섬유가 아닌, 발포체, 팽창성 흑연 물질 또는 열가소제가 제거됨으로써, 균일한, 섬유성의 습윤 웹을 연속적으로 제조할 수 있다. 습윤 웹은 적합한 온도에서 건조기를 통과시켜 습윤 함량을 감소시키고 열가소성물질을 용융시키거나 연화시킬 수 있다. 가열 웹이 건조기를 빠져나오는 경우, 표면 층, 예를 들면, 필름은 가열된 롤러의세트의 닙(nip)을 통해 유리 섬유, 팽창성 흑연 물질, 열가소성 물질 및 필름의 웹을 통과시킴으로써 웹 위에 적층시킬 수 있다. 경우에 따라, 추가의 층, 예를 들면, 부직 및/또는 제직 직물 층을 또한 필름을 따라 웹의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 부착시켜 유리 섬유-보강 매트의 용이한 취급을 촉진할 수 있다. 복합체를 이후에, 장력 롤(tension roll)을 통과시키고 바람직한 크기로 연속적으로 절단(전단)하여 후에 최종 생성물 물품을 형성시킬 수 있다. 이러한 복합체를 형성하는데 사용된 적합한 물질 및 공정 조건을 포함하는, 이러한 GMT 복합체의 제조에 관한 추가의 정보는 다음에 기술되어 있다: 예를 들면, 미국특허제6,923,494호, 제4,978,489호, 제4,944,843호, 제4,964,935호, 제4,734,321호, 제5,053,449호, 제4,925,615호, 제5,609,966호 및 미국특허원 공보 제US 2005/0082881호, 제US2005/0228108호, 제US 2005/0217932호, 제US 2005/0215698호, 제US 2005/0164023호, 및 제US 2005/0161865호.
특정 구현예에서, 열가소성 물질 및 보강 섬유와 함께 EG 물질의 존재는 코어 속에 EG 물질 없이 달성될 수 있는 것보다 더 우수한 음향제어를 제공한다. 예를 들면, 바람직한 주파수의 주파수의 음파를 흡수할 수 있는 EG 물질을 선택함으로써, 복합체 물품을 통해 전송된 음향의 주파수들 및/또는 진폭을 감소시킬 수 있다. 또한, 선택된 특수한 EG 물질 및 로딩 수준에 따라, 음향 흡수 및 난연성 둘 다를 제공할 수 있다.
공극 공간 속에서 EG 물질를 지닌 코어를 포함하는 복합체 물품에 의해 적어도 어느 정도 흡수될 수 있는 예시적인 음향 주파수는, 다른 주파수가 또한 적어도 어느 정도 흡수될 수 있지만, 1200 내지 6000 Hz 범위의 주파수를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 일부 예에서, 코어 및 스킨 층의 특수 조성은 조율되어 다음의 보다 작은 주파수 윈도우(frequency window)에 걸쳐 바람직한 흡수 계수를 제공할 수 있다: 예컨대,1200 내지 2000 Hz, 또는 다른 선택된 주파수 윈도우.
특정 예에서, 복합체 물품을 제조하는 방법은 열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 입자를 혼합물 속에서 결합시켜 교반된 수성 발포체를 형성함을 포함한다. 발포체는 와이어 지지체 위에 배치되며, 물은 배출되어 열가소성 물질, 섬유 및 흑연 물질을 포함하는 웹 또는 개방 셀 구조를 형성한다. 일부 예에서, 웹은 이후에 열가소성 물질의 용융 온도를 초과하는 제1 온도로 가열되며, 여기서 제1 온도는 팽창성 흑연 입자의 로프트 개시 온도 이하이므로 실질적으로 로프트는 일어나지 않는다. 경우에 따라, 코어를 EG 시트가 코어 층 속에서 서로 근접하게 되는 위치로 완전히 경화되기 전에 압축시킬 수 있다. 다른 예에서, 웹은 열가소성 물질을 용융시키는 가열 조건, 예컨대, 대류 가열을 사용하여 가열시킬 수 있으나, 팽창성 흑연 입자를 실질적으로 로프팅하지 않는다. 경우에 따라, 압력을 예컨대, 닙 롤러 또는 다른 장치를 사용하여 이후 웹에 적용시킴으로써 웹 속에 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함하는 열가소성 복합체 시트를 제공할 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에 기술된 팽창성 흑연 물질은 2009년도 ASTM E84로 시험하여, 등급 A 요건을 충족하는 열가소성 복합체 물품에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 2009년도 ASTM E84로 시험하여, 등급 A 요건을 충족하는 많은 기존의 물품은 다음을 포함할 수 있다: 상당한 양의 난연제, 예컨대,30 중량 퍼센트의 난연제, 예를 들면, 산화마그네슘 또는 심지어 40 중량 퍼센트의 난연제.이들 다량의 난연제는 열가소성 코어 층에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. 또한, 코어 층 속에서 열가소성 물질의 존재는 코어 층이 가연성이 되도록 할 수 있다. 코어 층 속에 적합하거나 유효한 양의 EG 물질을 포함시킴으로써, 코어 층 및 이를 포함하는 어떠한 물품도 ASTM E84의 등급 A 요건을 충족시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 다수의 보강 섬유, 팽창성 흑연 물질 및 열가소성 물질로부터 형성된 웹을 포함하는, 열가소성 섬유-보강된 다공성 코어 층 및 당해 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면 위에 배치된 스킨을 포함하는 복합체 물품(여기서 당해 복합체 물품은 유효량의 팽창성 흑연 입자를 포함함으로써 2009년도 ASTM E 84에 의해 시험된 등급 A 요건을 충족한다)을 사무용 가구, 의자와 같은 세팅에 사용할 수 있다. 일부 예에서, 열가소성 물질은 폴리올레핀을 포함하고, 보강 섬유는 유리 섬유를 포함한다. 다른 예에서, 유리 섬유는 약 30 내지 60 중량 퍼센트로 존재하고, 팽창성 흑연 입자는 열가소성 물질을 포함하는 코어 층과 균형을 이루면서 적어도 10 중량%로 존재한다. 경우에 따라, 스킨 층은 스크림, 개방-셀화된 필름 또는 폐쇄된 셀 필름 중 하나 이상일 수 있다. 일부 예에서, 접착제 층은 코어 층과 스킨 층 사이에 존재할 수 있다. 특정 구현예에서, 물품은 코어 층의 반대쪽 표면 위에 배치된 제2 스킨 층을 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 코어 층은 어떠한 첨가된 난연제도 포함하지 않는데, 예컨대, EG 물질은 난연제로서 작용할 수 있지만 수산화마그네슘 또는 할로겐화된 난연제와 같은 다른 난연제도 존재한다. 특정의 예에서, 물품은 코어 층과 스킨 층 사이의 제1 접착제 및 코어 층과 제2 스킨 층 사이의 제2 접착제를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 물품은 스킨 층 위에 배치된 장식 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 사무실 적용시, 물품에 꺽쇠로 고정하거나, 풀칠하거나 달리는 직물 또는 커버를 덮어 보다 심미적으로 좋은 물품을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구현예에서, 물품에 사용된 EG 물질은 팽창성 흑연 입자의 적어도 85 중량%의 탄소 함량, 팽창성 흑연 입자의 1 중량% 미만의 수분 함량, 팽창성 흑연 입자의 4 중량% 미만의 황 함량, 및 팽창성 흑연 입자의 290:1 g/cc 또는 280:1 g/cc 또는 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 1 내지 6, 5 내지 10, 또는 1 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함할 수 있다.
특정 예에서, 성형되지 않은 복합체 물품은 열가소성 섬유-보강된 다공성 코어 층 및 당해 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 배치된 스킨을 포함하고, 상기 다공성 코어 층은 열가소성 물질에 의해 함께 유지된 다수의 보강 섬유로부터 형성된 압축된 웹을 포함하며, 여기서 상기 웹은 팽창성 흑연 물질을 포함하는 다수의 공극을 포함하며, 복합체 물품은 복합체 물품의 성형없이, 2009년도 ASTM E84로 시험하여, 등급 A 요건을 충족하기에 유효한 양의 흑연 입자를 포함한다. 특정 예에서, 코어 층은 어떠한 첨가된 난연제 물질도 포함하지 않으며, 예컨대, EG 물질은 난연제로서 작용할 수 있지만 산화마그네슘 또는 할로겐화된 난연제와 같은 다른 난연제는 코어 층 속에 존재하지 않는다. 일부 구현예에서, 복합체 물품은 두께가 4 mm 미만 또는 2 mm 미만이다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 물질은 웹의 공극 속에 실질적으로 로프팅되지 않은 형태로 존재한다. 다른 예에서, 물품은 로프팅제, 예컨대, 미소구를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 스킨은 개방 셀 스크림 또는 폐쇄된 셀 스크림으로서 구성된다. 특정의 예에서, 물품은 코어 층의 반대쪽 표면에 배치된 추가의 스킨을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 추가의 스킨은 폐쇄된 셀 스크림 또는 개방 셀 스크림으로서 구성된다. 일부 구성에서, 물품 속의 팽창성 흑연 입자는 당해 팽창성 흑연 입자의 적어도 85 중량%의 탄소 함량, 팽창성 흑연 입자의 적어도 1 중량% 미만의 수분 함량, 팽창성 흑연 입자의 적어도 4 중량% 미만의 황 함량, 및 팽창성 흑연 입자의 290 g/cc, 280 g/cc 또는 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 1 내지 6, 5 내지 10 또는 1 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 다수의 보강 섬유, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 입자를 포함하는 다공성 코어 층을 포함하는 열가소성 복합체 물품을 제조하는 방법은 보강 섬유, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 입자를 당해 팽창성 흑연 입자의 어떠한 로프팅도 없이 상기 열가소성 물질의 융점 초과의 제1 온도로 가열함으로써 상기 열가소성 물질, 팽창성 흑연 입자 및 보강 섬유를 포함하는 웹을 형성시킴을 포함하며, 상기 열가소성 복합체 물품은 2009년도 ASTM E84로 시험하여, 등급 A 요건을 충족시키는 유효량의 팽창성 흑연 입자를 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 방법은 열가소성 복합체 물품을 성형하지 않고, 열가소성 복합체 물품을 건축 패널로서 사용함을 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 어떠한 추가의 난연제도 없이 열가소성 복합체 물품을 구성시킴을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 열가소성 복합체 물품의 두께를 4 mm보다 더 두껍지 않도록 구성시킴을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 열가소성 물품의 코어 층을 당해 코어 층의 경화 전에 4 mm 미만의 두께로 압축시킴을 포함한다. 추가의 구성에서, 상기 방법은 열가소성 물품의 코어 층을 당해 코어의 경화 전에 2 mm 미만의 두께로 압축시킴을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 열가소성 복합체 물품의 하나의 표면 위에 열가소성 복합체 물품과 스크림을 구성시킴을 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 방법은 상기 열가소성 복합체 물품의 반대쪽 표면에 상기 열가소성 물품과 추가의 스크림을 배치시킴을 포함하며, 여기서 상기 스크림과 추가의 스크림 중 적어도 하나는 개방 셀 구조를 포함한다. 추가의 예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층을 보강 섬유로서 약 35 내지 55 중량 퍼센트의 유리 섬유 및 상기 열가소성 물질을 포함하는 다공성 코어 층과 균형을 이루는 적어도 10 중량 퍼센트의 팽창성 흑연 물질과 함께 구성시킴을 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 팽창성 흑연 입자의 적어도 85 중량%의 탄소 함량, 팽창성 흑연 입자의 적어도 1 중량% 미만의 수분 함량, 팽창성 흑연 입자의 4 중량% 미만의 황 함량을 포함하고, 팽창성 흑연 입자의 290 g/cc, 280 g/cc 또는 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 1 내지 6, 5 내지 10 또는 1 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함할 수 있다.
특정 예에서, 방법은 열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 입자를 혼합물 속에서 조합하여 교반된 수성 발포체를 형성시키고, 상기 교반된 수성 발포체를 와이어 지지체 상으로 부착시키고, 물을 제거하여 웹을 형성시키며, 상기 웹을 상기 열가소성 물질의 용융 온도 이상에서 제1 온도로 가열(여기서, 당해 제1 온도는 상기 팽창성 흑연 입자의 로프팅이 실질적으로 일어나지 않도록 선택된다)하고, 상기 웹을 4 mm 이하의 두께로 압축시켜 열가소성 복합 물품을 제공하며; 상기 열가소성 복합 물품의 어떠한 성형도 없이 상기 제공된 열가소성 복합 물품을 사용함을 포함하고; 여기서 상기 열가소성 복합 물품은 유효량의 팽창성 흑연 입자를 포함함으로써 2009년도 ASTM E84에 의해 시험한 하여, 등급 A 요건을 충족시킨다. 일부 예에서, 압축 단계는 롤러의 세트를 통해 가열된 웹을 압축시켜 4 mm 이하 또는 2 mm 이하의 두께를 제공함을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 팽창성 흑연 입자가 교반된 수성 발포체 속에 균질하게 분산될 때까지 상기 교반된 수성 발포체를 혼합함을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 방법은 스크림을 상기 물품을 압축하기 전에 상기 열가소성 복합체 물품의 적어도 하나의 표면에 적용시킴을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 상기 방법은 스크림을 상기 물품의 압축 후 열가소성 복합 물품의 적어도 하나의 표면에 적용시킴을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 방법은 상기 물품을 2 mm 이하의 두께로 압축시킴을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 방법은 어떠한 첨가된 난연제도 없이 상기 웹을 구성시킴을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 열가소성 물품을 실질적으로 당해 열가소성 물품과 동일한 조성 및 상이한 두께를 포함하는 제2 열가소성 물품과 커플링시킴을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상이한 두께를 포함하는 열가소성 물품은 두께가 4 mm 이하 또는 두께가 2 mm 이하이다. 일부 예에서, EG 물질은 팽창성 흑연 입자의 적어도 85 중량%의 탄소 함량, 팽창성 흑연 입자의 1 중량% 미만의 습윤 함량을 포함하고, 팽창성 흑연 입자의 4 중량% 미만의 황 함량을 포함하며, 팽창성 흑연 입자의 290:1 g /cc 또는 280:1 g/cc 또는 270:1 g/cc 이하의 팽창 비 및 임의로 1 내지 6, 5 내지 10 또는 1 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함하도록 선택될 수 있다.
특정 구현예에서, 열가소성 복합 물품을 제조하는 방법은 열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 입자를 혼합물 속에서 조합하여 교반된 수성 발포체를 형성시키고, 상기 교반된 수성 발포체를 와이어 지지체 상으로 부착시키고, 물을 제거하여 웹을 형성시키며, 상기 웹을 상기 열가소성 물질의 용융 온도 이상에서 제1 온도로 가열(여기서, 당해 제1 온도는 상기 팽창성 흑연 입자의 로프팅이 실질적으로 일어나지 않도록 선택된다)하고, 상기 웹을 제1 두께로 압축시키고, 압축된 웹 상에 스킨을 배치하여 열가소성 복합 물품을 제공함을 포함하며; 여기서 상기 열가소성 복합 물품의 웹은 유효량의 로프팅되지 않은 팽창성 흑연 입자를 포함함으로써 2009년도 ASTM E84에 의해 시험하여, 등급 A 요건을 충족시킨다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 물품의 성형없이 상기 열가소성 복합 물품을 건축 패널로서 사용함을 포함한다. 추가의 예에서, 상기 방법은 상기 물품의 성형없이 상기 열가소성 복합 물품을 자동차 패널로서 사용함을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 열가소성 복합 물품을 상기 물품의 성형없이 레져 차량 패널로서 사용함을 포함한다. 일부 구성에서, 상기 웹 속의 팽창성 흑연 입자의 양은 당해 웹의 두께가 3.5 mm 이하이고 당해 웹의 성형이 없는 경우 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 2400 Hz에서 적어도 0.2 (또는 2860 Hz에서 적어도 0.2)의 음향 흡수 계수를 포함하도록 선택된다. 특정 예에서, 상기 방법은 스킨 층에 장식 층을 배치함을 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 방법은 스킨 층을 상기 압축된 웹에 배치하기 전에 압축된 웹을 당해 웹과 실질적으로 동일한 조성을 갖는 제2의 압축 웹에 커플링함을 포함한다. 추가의 예에서, 상기 방법은 상기 웹을 제1 두께 미만의 제2 두께로 압축시킴을 포함하며, 여기서 상기 웹의 제2 두께로의 압축은 제1 두께에서의 웹의 음향 흡수 계수와 비교하여 음향 계수에 있어서의 증가를 제공한다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 제2 두께를 상기 제1 두께의 적어도 50% 미만이 되도록 구성함을 포함한다. 특정 구성에서, 상기 방법은 팽창성 흑연 입자의 적어도 85 중량%의 탄소 함량을 포함하고, 팽창성 흑연 입자의 1 중량% 미만의 수분 함량을 포함하며, 팽창성 흑연 입자의 4 중량% 미만의 황 함량을 포함하고, 팽창성 흑연 입자의 290 g/cc 또는 280 g/cc 또는 270:1 g/cc의 팽창 비 및 임의로 1 내지 6, 5 내지 10 또는 1 내지 10의 유용한 pH 범위를 포함하도록 팽창성 흑연 입자를 선택함을 포함한다.
특정 예가 본원에 기술된 신규 양태 및 구성 중 일부를 보다 잘 나열하기 위해 하기 기술되어 있다.
실시예 1
수개의 음향 측정을 EG 입자(300 마이크론 이상의 평균 입자 크기, 85% 이상의 탄소, 0.9%의 수분, 약 3.2퍼센트의 황)를 약 5 중량%로 포함하는 다공성 코어(1000 gsm 또는 1200 gsm)를 포함하는 복합 물품을 사용하여 수행하였다. EG 물질은 상기 코어 층의 제조시 어떠한 실질적인 팽창도 경험하지 않았다. 로프팅전(제조된 상태) 및 로프팅 후 물품(성형된 물품)은 음향을 흡수하는 이들의 능력에 대해 시험하였다.
표 1은 시험한 물품의 제형 및 물리적 특성을 나열한다. 모든 시험된 물품은 한쪽 측면에 90 gsm의 스크림 및 다른 쪽 측면에 20 gsm의 경 중량 스크림을 포함하였다. 모든 물품을 제조된 상태로 및 2 mm, 4 mm 및 6 mm의 성형 두께에서 시험하였다. 생산 대조군 물품 PC689(XLT-H)을 또한 성형하였다. 모든 물품을 다음의 성형 온도에서 성형하였다: 220도(섭씨)
표 1
Figure 112018056314686-pct00001
실시예 2
표 1에 나열된 모든 물품을 2 mm, 4 mm 및 6 mm로 성형하고 제조된 상태 (성형 또는 로프팅 없음)로 사용하였다. 2010년도 ASTM E1050에 따른 음향 흡수 시험을 사용하여 성형된 물품 각각의 음향 흡수를 측정하였다. 100 mm 직경 및 29 mm 직경의 디스크를 성형된 물품으로부터 천공하였다. HOF K81 스크림 측면을 모든 측정시 음향 자원과 마주보도록 하였다.
도11a 내지 11c는 상이한 성형 두께 물품에 대한 상이한 주파수에서의 음향 흡수 계수를 나타낸다. 일반적으로, 음향 흡수 계수는 성형된 두께가 증가할수록 증가한다. 음향 흡수는 EG 물질이 존재하지 않는 XLT-H 대조군 물질의 경우 2 mm에서 6 mm까지 현저히 증가한다. EG 물질이 코어 층 속에 존재하는 경우 보다 낮은 증가가 관찰된다.
실시예 3
성형된 상태의 물품을 또한 음향을 흡수하는 이들의 능력에 대해 시험하였다. 실시예 2에 나타낸 바와 같이, 음향 흡수는 특히 EG 물질의 부재하에서, 코어 두께가 증가함에 따라 일반적으로 증가한다. 도12는 상이한 샘플의 비교를 나타낸다.
모든 시험 물품은 1500-6000 Hz 범위에서 대조군 물질(PC689)보다 유의적인 음향 흡수 개선을 제공한다. 모든 5개의 1200 gsm의 코어 물질(ST-10465, ST-10466, ST-10467, ST-10763A, ST-10763B)은 1000 gsm 코어 샘플(ST-10387)과 유사한 성능 및 이 보다 우수한 성능을 나타내지만, 보다 가벼운 1000 gsm의 샘플은 여전히 어떠한 EG 입자도 없는 대조군 물질보다 유의적으로 더 우수한 음향 흡수를 제공하였다.
ST-10763A 및 ST-17063B 입자는 다음의 경우에도 고 빈도수(6000 Hz)에서 최대 음향 흡수를 가졌다: 비록 이들이 보다 적은 양(5% 대10%)의 EG 물질을 포함하였지만.특히, ST-10763A 물질을 ST-10465 물질과 비교시(둘 다 두께가 3.7 mm이고 기본 중량이 1310 gsm임), ST-10763A의 음향 흡수는 약 5000 Hz에서 안정기이지만, ST-10465 물질에 대한 음향 흡수는 5000 Hz에서 유의적으로 더 낮다.
실시예 4
도13은 동일한 물품(ST-10466)에 대해 상이한 성형 조건을 사용한 음향 흡수 성능에 있어서의 비교를 나타낸다. 다음에 나타낸 바와 같이: 도13, EG 물질이 존재하는 경우의 음향 흡수는 제조된 상태의 입자와 비교하여 더 높은 성형 두께에서 감소시킬 수 있다. ST-10466은 제조된 상태의 두께가 3.4 mm이다. 두께가 3.4 mm로부터 4mm로 증가하면 음향 흡수에 있어서의 감소를 야기한다. ST-10466 두께를 6 mm로 증가시켜 제조된 상태의 음향 흡수 계수와 일치시킬 필요가 있다. 두께를 증가시킴에 의한 음향에 있어서의 감소는 성형 공정으로부터 EG 격자 시트 구조의 붕괴에 기인할 수 있다. 제조된 상태의 물품은 약 400 Hz 내지 약 4400 Hz의 주파수로부터 2 mm, 4 mm 및 6 mm 두께의 성형된 물품보다 더 높은 음향 흡수 계수를 갖는다. 6 mm의 성형된 물품만이 4400 Hz 초과의 보다 높은 음향 흡수 계수를 가졌다.
실시예 5
ASTM E84 등급 a 요건을 충족하는 물품을 10%의 팽창성 흑연(300 마이크론 초과의 평균 입자 크기), 1200gsm 코어(45%의 명목상 유리)과 경 중량 스크림, 예를 들면 20gsm의 스크림을 1200 gsm의 코어의 각각의 표면에서 사용하여 생산할 수 있다. 물품은 제조된 상태에서 ASTM E84 등급 a 요건을 충족시킬 수 있다.
실시예 6
ASTM E84 등급 a 요건을 충족하는 물품을 10%의 팽창성 흑연(300 마이크론 초과의 평균 입자 크기), 1200gsm 코어(45%의 명목상 유리)과 경 중량 스크림, 예를 들면 20gsm의 스크림을 1200 gsm의 코어의 각각의 표면에서 사용하여 생산할 수 있다. 물품은 제조된 상태에서 ASTM E84 등급 a 요건을 충족시킬 수 있다. 물품을 Asbury 3335 이외의 어떠한 추가의 난연제도 사용하지 않고 생산할 수 있다.
본원에 개시된 실시예의 성분을 도입하는 경우, 관사 “하나” 및 “상기”("a," "an," "the" 및 "said")는 하나 이상의 성분이 존재함을 의미하기 위한 의도이다. 용어 "포함하는", "포괄하는" 및 "갖는"은 확장 가능한 것으로 의도되며 나열된 성분 이외에 추가의 성분이 존재할 수 있음을 의미한다. 당해 분야의 숙련가는, 본 개시내용의 이점을 고려하여, 실시예의 다양한 성분들을 다른 실시예에서의 다양한 성분과 상호교환되거나 치환될 수 있음을 인지할 것이다.
특정 양태, 실시예 및 구현예가 상기 기술되어 있지만, 당해 분야의 숙련가는, 본 개시내용의 이점을 고려하여, 개시된 예증적 국면, 실시예 및 구현예의 부가, 치환, 변형, 및 변경이 가능함을 인식할 것이다.

Claims (112)

  1. 다수의 보강 섬유, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질을 포함하는 다공성 코어 층을 포함하는 열가소성 복합 물품의 제조 방법으로서,
    열가소성 물질, 보강 섬유 및 팽창성 흑연 물질을 혼합물 속에서 조합하여 교반된 수성 발포체를 형성시키는 단계;
    상기 교반된 수성 발포체를 와이어 지지체 위에 배치시키는 단계;
    물을 제거하여 웹을 형성시키는 단계;
    상기 보강 섬유, 열가소성 물질 및 팽창성 흑연 물질을 포함하는 웹을 팽창성 흑연 물질의 어떠한 로프팅도 없이 상기 열가소성 물질의 용융 온도 이상의 제1 온도로 가열시키는 단계; 및
    상기 가열된 웹을 4 mm 이하의 두께로 압축시켜 다공성 코어 층을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 다공성 코어 층은 가열된 웹의 압축 후 보강 섬유 및 열가소성 물질로 형성된 개방 셀 구조를 포함하고, 또한, 상기 팽창성 흑연 물질은 상기 개방 셀 구조 내에 존재하고,
    상기 열가소성 복합 물품이 4 mm 이하의 두께인 경우, 상기 열가소성 복합 물품은 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 2400 Hz에서 적어도 0.2의 제조된 상태에서의 음향 흡수 계수를 제공하는 것인, 열가소성 복합 물품의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품의 성형없이 상기 열가소성 복합 물품을 건축 패널로서 사용함을 추가로 포함하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 2400 Hz에서 적어도 0.2의 상기 음향 흡수 계수를 제공하면서, 상기 열가소성 복합 물품의 두께가 3.5 mm 이하가 되도록 구성함을 추가로 포함하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공하면서, 상기 열가소성 복합 물품의 두께가 2 mm 이하가 되도록 구성함을 추가로 포함하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품의 다공성 코어 층을 4mm 미만의 두께로 압축하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품의 다공성 코어 층을 2mm 미만의 두께로 압축하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품을 상기 다공성 코어 층의 제1 표면 상에 스크림과 함께 구성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품을 상기 다공성 코어 층의 제1 표면의 반대편에 있는 제2 표면 상에 추가의 스크림과 함께 구성시키는 단계로서,
    상기 스크림과 추가의 스크림 중 적어도 하나는 개방 셀 구조를 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질은 형성된 다공성 코어 층의 개방 셀 구조 내에서 층상 시트 구조를 형성하여, 상기 다공성 코어 층이 4mm 이하의 두께를 가지고, 상기 개방 셀 구조를 포함하는 스크림이 존재하는 경우, 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 2400 Hz에서 적어도 0.2의 제조된 상태에서의 음향 흡수 계수를 유지하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 다공성 코어 층을 보강 섬유로서 30 내지 60 중량 퍼센트의 유리 섬유 및 5 내지 15 중량 퍼센트의 팽창성 흑연 물질과 함께 상기 열가소성 물질을 포함하는 다공성 코어 층과의 균형을 이루면서 구성함을 추가로 포함하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85 중량%의 탄소 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 1 중량% 미만의 수분 함량을 포함하며, 상기 팽창성 흑연 물질의 4 중량% 미만의 황 함량을 포함하며, 상기 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비를 갖도록 상기 팽창성 흑연 물질을 선택하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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  12. 청구항 1에 있어서, 상기 압축 단계가 상기 가열된 웹을 일련의 롤러를 통과시켜 4 mm 이하의 두께를 제공하는 방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 팽창성 흑연 물질이 상기 교반된 수성 발포체 속에서 균질하게 분산될 때까지 상기 교반된 수성 발포체를 혼합하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품을 압축하기 전에 상기 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 개방 셀 구조를 포함하는 스크림을 추가로 적용하는 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품을 압축한 후 상기 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 스크림을 추가로 적용하는 방법.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품을 2 mm 이하의 두께로 압축시켜 상기 물품이 2 mm 이하로 압축되는 경우 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공하는 열가소성 복합 물품을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품을 상기 열가소성 복합 물품과 동일한 조성 및 두께를 포함하는 제2의 열가소성 복합 물품과 커플링시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 복합 물품을 상기 열가소성 복합 물품과 동일한 조성 및 상이한 두께를 포함하는 제2의 열가소성 복합 물품과 커플링시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상이한 두께를 포함하는 상기 열가소성 복합 물품이 두께가 4 mm 이하인 방법.
  20. 청구항 1에 있어서, 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85 중량%의 탄소 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 1 중량% 미만의 수분 함량을 포함하며, 상기 팽창성 흑연 물질의 4 중량% 미만의 황 함량을 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질의 270:1 g/cc 이하의 팽창 비를 갖도록 상기 팽창성 흑연 물질을 선택하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  21. 열가소성 섬유-보강된 다공성 코어 층 및 상기 다공성 코어 층의 적어도 하나의 표면에 배치된 스킨 층을 포함하는 복합 물품으로서,
    상기 다공성 코어 층은 다수의 보강 섬유, 팽창성 흑연 물질 및 열가소성 물질로부터 형성된 웹을 포함하고,
    상기 다공성 코어 층은 상기 웹의 압축 후 보강 섬유 및 열가소성 물질로부터 형성된 개방 셀 구조를 포함하고, 상기 팽창성 흑연 물질은 상기 개방 셀 구조 내에 존재하고,
    상기 복합 물품은 상기 웹이 두께가 4 mm 이하이고, 상기 복합 물품이 제조된 상태인 경우, 2010년도 ASTM E1050으로 시험하여, 2400 Hz에서 적어도 0.2의 음향 흡수 계수를 제공하는 복합 물품.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 열가소성 물질이 폴리올레핀을 포함하고 상기 보강 섬유가 유리 섬유를 포함하는 복합 물품.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 유리 섬유가 30 내지 60 중량 퍼센트로 존재하고, 상기 팽창성 흑연 물질이 상기 열가소성 물질을 포함하는 코어 층과 균형을 이루면서 5 내지 15 중량 퍼센트로 존재하는 복합 물품.
  24. 청구항 21에 있어서, 상기 스킨 층이 스크림 및 개방 셀 필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 복합 물품.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 다공성 코어 층과 상기 스킨 층 사이에 접착제 층을 추가로 포함하는 복합 물품.
  26. 청구항 21에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 반대쪽 표면 위에 배치된 제2 스킨 층을 추가로 포함하는 복합 물품.
  27. 청구항 26에 있어서, 상기 스킨 층이 음파가 상기 다공성 코어 층으로 도입되도록 하는 개방 구조를 포함하고 상기 제2 스킨 층이 음파가 상기 복합 물품으로부터 빠져나오는 것을 차단하는 폐쇄된 구조를 포함하는 복합 물품.
  28. 청구항 27에 있어서, 상기 다공성 코어 층과 상기 스킨 층 사이의 제1 접착제 층, 및 상기 다공성 코어 층과 상기 제2 스킨 층 사이의 제2 접착제 층을 추가로 포함하는 복합 물품.
  29. 청구항 21에 있어서, 상기 스킨 층 위에 배치된 장식 층을 추가로 포함하는 복합 물품.
  30. 청구항 21에 있어서, 상기 팽창성 흑연 물질이 상기 팽창성 흑연 물질의 적어도 85 중량%의 탄소 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 1 중량% 미만의 수분 함량, 상기 팽창성 흑연 물질의 4 중량% 미만의 황 함량을 포함하고, 270:1 g/cc 이하의 팽창 비를 갖는 복합 물품.
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