KR20010041558A - 열 및 음향 절연용 실드 - Google Patents

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KR20010041558A
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하이얼즈존제이.
버드티모씨엘.
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메리 아다모윅츠 트렘블레이
리달, 아이엔씨.
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Abstract

유연하고 점착가능한 열 및 음향 절연용 실드는 결합용 섬유들(45)의 대향하는 결합층들(41, 42) 사이에 배치되는 절연용 섬유들(44)의 절연층(43)을 가지는 꿰메어진 유연한 섬유질 배트(40)를 가진다. 상기 각 결합층(41, 42)의 결합용 섬유들(45)이 절연층(43)과 대향하는 결합층(41, 42)을 통해 꿰매어져 배치되어 상기 배트(40)의 솔 모양의 상부면(47) 및 솔 모양의 하부면(48)을 형성하기 위하여 상기 대향하는 결합층(41, 42)로부터 돌출하는 결합용 섬유들(45)의 솔들(46)을 제공한다. 연성 접착제(50)는 상기 배트(40)의 상 하부면들(47, 48)상의 솔들(46)이 접착제에 의해 그 표면들에 고착되게끔 실질적으로 배트(40)의 상부면(47) 및 하부면(48) 위에 배치 되어 접착된다. 유연한 보호박(51)이 상기 접착제(50)에 의해 상기 배트의 하부면(48)에 영구적으로 접착된다. 상기 실드가 상기 상부면(47)을 차폐되어질 물체(1)에 영구적으로 부착하도록 평평하게 압착될 수 있다.

Description

열 및 음향 절연용 실드{Thermal And Acoustical Insulating Shield}
열 및 음향 절연용 실드는 오래전부터 공지되어 왔다. 이 열 및 음향 절연용 실드는 우주선, 자동차, 가전제품, 전자부품, 산업용 엔진, 보일러 플랜트 등과 같은 다양한 분야에서 사용되어 왔다. 이러한 실드 중 어떤 것은 비교적 낮은 열 절연값과 비교적 높은 음향 절연값을 갖거나 혹은 그 역의 값을 갖는다. 물론 실드 중에는 이들 값 사이의 것도 있다.
열 절연값과 관련하여, 주로 복사열 차폐에 의해 열 절연성을 제공하는 실드가 알려져 왔지만 전도열 차폐에 의해 열 절연성을 제공하는 실드가 있으며, 또한 이들 사이에 존재하는 실드도 있다. 예를 들어, 압착 시트형 금속(sheet metal)이 오래 전부터 보호 즉 차폐되어질 물체 예컨대, 자동차의 플로워 팬(floor pan)과 열원 예컨대, 배기시스템의 일부 사이에 볼트, 너트, 나사 및 용접 등에 의해 장착되어 왔다. 이러한 시트형 금속은 배기시스켐이 일부로부터 플로워 팬을 열적으로 절연시키기 위하여 주로 배기시스템의 일부로부터 자동차 차대의 순환부 및/또는 냉각부로 향하는 열의 재복사에 의해 열 절연성을 제공한다. 그러나, 이러한 시트 금속 실드는 낮은 음향 절연값을 가지며, 배기시스템의 인접부위에 생긴 대부분의 잡음이 자동차의 플로워 팬으로부터 승객실 내로 전달될 수 있다. 진동하거나 덜컹거리는 헐거운 실드로 인해 잡음이 더해질 수 있다. 또한, 이러한 시트 금속 실드는 플로워 팬과 배기부의 일부 사이에 공간을 가지며 그 공간이 도전성의, 어느 정도 대류성의 열 전달을 줄이는 실드와 플로워 팬 사이의 에어갭(air gap; 공극)을 이루기 때문에 전도열과 관련한 열 절연값을 제공한다.
실질적인 음향 차폐부가 필요한 경우에는 상술한 바의 금속 실드로는 만족스럽지 못하게 된다. 이같은 필요성에 따라, 실드는 일반적으로 적어도 부분적으로는 섬유질의 성질을 가진 물질 예컨대 높은 음향 절연성 뿐만아니라 양호한 전도열 절연성을 제공하는 유리섬유로 된 배트(batt; 솜)로 이루어진다. 그러나, 이같은 절연방식은 유리섬유 배트가 예컨대 임의의 방향, 즉 X, Y 또는 Z 방향에서 거의 강도를 갖지 못하므로 섬유질 절연체 상에 정적 및 동적인 힘이 거의 가해지지 않은 경우에만 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 실드는 어떤 응용분야 예컨대, 가정의 접시 닦는 기계에 대단히 유용하다.
이러한 실드에 관한 매우 특별한 문제가 자동차 산업 및 유사 산업에서 직면하게 되었으며, 그 문제는 최근들어 더욱 심각하게 되었다. 자동차의 전체 사이즈가 계속 축소됨에 따라 조립 자동차의 어느 부분 내의 공간은 이제 프리미엄(premium)으로 되었다. 예를 들어, 종래의 자동차 설계에 있어서는 시트 금속 실드를 자동차의 플로워 터널(floor tunnel) 과 배기시스템으로부터 이격시키기 위하여 통상의 시트 금속 실드가 특별히 마련된 귀 또는 발 모양부 혹은 접속부를 가진 예컨대, 볼트, 나사 및 용접부를 가진 플로워 터널에 매달릴 수 있을 만큼 충분한 공간이 자동차의 배기시스템과 플로워 터널 사이에 존재하였다. 이는 배기시스템에서 플로워 터널로의 열 전달에 대한 복사 장벽 뿐만아니라 실드와 터널 사이의 공간에 따른 전도성 및 대류성 열 전달 장벽을 제공하였다. 이러한 설계방식은 약간의 음향 절연성도 제공한다. 그러나, 현대식 설계방식에 있어서는 배기시스템과 플로워 터널 사이의 공간이 대단히 감소되고 있으며 이제 배기부와 터널부 사이에 실드를 매다는 것은 더 이상 사용되지 않고 있다. 더욱이, 상기 공간의 감소에 따라 실드와 터널 사이에 남아 있는 에어갭도 감소되므로 전도 및 대류 열 절연성 및 음향 절연성이 매우 작아지게 된다.
상술한 현대식 설계방식에서의 곤란성으로 인하여, 자동차 제조자들은 배기시스템으로부터 승객실로의 열 전달을 감소시키기 위해 승객실 내부를 덮는 플로워를 이루는 물질, 즉 카펫(carpet)과 플로워 팬 사이의 절연체 (통상적으로는 "재생모직물"(shoddy material))의 두께를 증가시켜 왔다. 그러나, 이러한 방식은 상당히 원가와 노동력이 많이 들뿐더러 발을 놓은 승객이 온도가 상승되고 잡음이 증가하는 것을 느낄 수 있다는 점에서 여전히 만족스럽지도 못하였다. 더욱이, 이러한 방식은 플로워 팬의 외부를 차폐하지 못하며, 외부의 온도가 더 높아지면 그 위의 코팅이 부풀어 올라 벗겨지는 결과를 낳는다.
통상 유리섬유, 광물 및 점토 울 섬유, 알루미나-실리케이트 섬유, 실리카 섬유 등과 같은 무기섬유를 함유하는 섬유질 배트는 매우 양호한 열 및 음향 절연성을 제공하며 현수식(suspended) 시트 금속 실드의 잠재적 대체물이 될 수 있을 것으로 오래전부터 인식되어 왔다. 이러한 절연 문제는 특히 무기섬유로 된 배트가 통상 공기를 가한 섬유에 의해 미동벨트상에 이루어지므로 그 섬유는 배트의 두께(Z 방향) 전반에 걸쳐 불연속적이 아닌 층을 이루게 되는 경향이 있다는 점이다. 이러한 섬유들이 Z방향에서 실질적으로 연동되지 않기 때문에, 배트는 매우 낮은 Z방향 장력 강도를 갖게 된다. 자체의 무게에 의한 정적 하중을 받는 경우에도, 예컨대 유리섬유 배트는 그것의 상면으로부터 매달릴 때 원래의 구성으로부터 상당히 처지게된다. 이에 따라, X 및 Y 방향과 Z 방향 양자에 대하여 상기 섬유질 배트에 보다 큰 장력 강도를 부여하려는 실질적인 노력을 기울이게 되었다.
이와 관련된 초기의 시도는 Kendall씨에게 허여된 미국 특허 제 3,975,565 호에 개시되어 있으며, 이 특허는 모든 방향 특히 Z 방향에서 보다 큰 장력 강도를 가지는 (열 및 음향) 절연용 배트를 제공하도록 함께 꿰매어진 무기섬유 층과 유기섬유 층의 복합구조를 제안하고 있다. 이러한 방식에서는, 유리섬유와 같은 무기섬유 층이 두 개의 유기섬유 층 예컨대 셀룰로우스 아세테이트 섬유 층 사이에 끼워지며, 이 복합 삽입층을 꿰매는 것은 무기섬유 층 (유리섬유)를 통해 유기 섬유층으로부터 유기섬유의 일부를 추출해내어 그 복합층을 함께 박아서 측히 Z 방향 장력 강도를 향상시키기 위하여 복합층의 일측 또는 양측에서 행해진다. 그러나, 이 과정에서 사용된 꿰매기 기술상, 대략 평방인치 당 260개의 바늘구멍 이상인 경우에 유리섬유의 손상이 초래되고 매트 강도의 25% 이상의 손실이 생기므로 바늘구멍의 밀도는 대략 평방인치 당 260개의 바늘구멍 이상이 되어서는 안된다. 이같은 방식은 확실히 Z방향 강도를 향상시키지만, 상기 복합체의 Z방향 강도가 여전히 꽤 낮아서 실질적인 정적 및 동적인 힘이 절연체상에 가해지는 초현대식의 열/음향 절연 응용분야 예컨대, 상술한 바와 같은 자동차에서의 현수식 사용의 경우에서는 이용될 수 없을 것이다.
한편, Jaskowski씨에게 허여된 미국 특허 제 4,237,180 호에서는 무기섬유 층에 수축가능한 유기섬유를 포함시킴으로써 상기 복합 열 및 음향 절연용 배트를 개선하는 것에 대하여 제안하고 있다. 꿰미기 작업 이후에, 복합 배트는 유기섬유의 길이가 예컨대 적어도 40% 축소됨에 따라 수축된 섬유가 무기섬유와 기계적으로 연결되어 보다 견고한 형태로 되게 함으로써 특히 Z방향에서의 강도를 향상시키기에 충분한 온도로 된다. 그러나, 섬유의 수축은 어려운 공정일 뿐만아니라 사실상 제어 불가능하며, 이러한 방식은 불균일한 제품이 생산되게 한다. 또한, 장력 강도 특히 Z방향 장력 강도는 이같은 과정에 의해 크게 개선되지 않는다.
Hiers씨에게 허여된 미국 특허 제 4,522,876 호는 상술한 문제점을 인식하여 Kendall씨의 특허에 기재된 작은 바늘구멍 수와 관련된 문제 및 그에 따는 바람직하지 못한 결과에 대하여 특별히 개진하고 있다. Hiers씨의 특허는 바늘 촉(미늘)이 인접한 유리섬유 층에 도달하기 전에 유기섬유 외층을 관통한 바늘 촉이 그 층의 유기섬유로 장전되게 하는 기술에 의해 평방인치 당 바늘구멍 수를 높인다는 점에서 다른 방식을 취하고 있다. 바늘 촉이 유기섬유로 채워지기 때문에, 바늘이 유리섬유 층을 통과함에 따라 바늘 촉이 유리섬유를 착탈시킬 수 없으며, 그 결과 배트는 특별한 Z방향 강도 뿐만아니라 크게 향상된 X 및 Y 방향 강도를 갖고 꿰매어질 수 있다. 이러한 방식은 상당한 기술적 진보를 이룬 것이긴 하나, 상술한 바의 현수식 실드를 갖는 자동차의 경우 처럼 상기 배트가 높은 정적 및 동적 하중을 받을 경우 여전히 곤란함에 직면하게 된다. 이러한 곤란성은 나중에 상세히 설명될 것이다.
D'Elia씨에게 허여된 미국 특허 제 4,851,274 호는 이와는 기술상 약간 다른 방식을 개시하고 있다. 그 방식에서는 꿰매질 수 있는 기판 상에 짧은 길이의 광물섬유의 중앙층에 두어 구조물의 다른 섬유와의 연동을 배제시키고 있다. 그리고 유기섬유의 최상층이 그위에 놓인다. 이어서, 꿰매기 작업이 최상층과 중앙층을 통해 대략 평방인치 당 3,000 미만의 바늘구멍으로 기판에 대하여 행하여진다. 무기섬유가 실질적으로 연동되지 않기 때문에, 직물(web; 피륙)이 꽤 유연성을 갖게 되며 접합제 가령 페놀계 접합제(binder)가 그 구조물에 가해지고 예컨대 트렁크 라이너(trunk liner)로서 유용한 성형가능 열 및 음향 실드를 형성하기 위해 세트될 수 있다. 그러나, 상기 실드의 구성을 얻기 위해 합성수지를 사용하는 것은 접합제의 사용이 꽤 고가이며 또한 실드가 상당히 값이 비싼 종래의 공구(tools) 및 다이(dies)에 의해 성형되어야 한다는 점에서 결정적인 단점으로 작용한다.
Behdorf씨 등에게 허여된 미국 특허 제 4,996,095 호은 상기 문제점을 또 다른 방식을 해결하려고 시도하였다. 이 특허에서는 유리섬유 매트를 특수 접착제에 의해 알루미늄 시트에 접합하고 그 접합된 복합체를 자동차 플로워보드(floorboard) 와 배기시스템 사이의 실드로서 사용하는 것을 제안하고 있다. 알루미늄 시트와 유리섬유의 복합체는 딥 드로우잉(deep drawing), 딥 드로우잉과 스트레칭(stretching)의 조합 형성, 벤딩(bending) 및 크림핑(crimping)과 같은 통상의 공정에 의해 차량의 외곽에 형성된다. 이렇게 형성된 실드는 특수 클램프(clamp)에 의해 차량에 적용된다. 이러한 방식은 양호한 열 및 음향 절연성을 제공하지만, 여전히 보호될 물체에 실드를 구성하는 상술한 바의 종래의 형성 공정을 필요로 할 뿐만아니라 실드를 차량에 고정하기 위한 특수 클램프를 필요로 한다. 이는 자동차의 조립시 비용이 많이 들고 시간이 소모되게 하며, 상기 문제점을 해결하지 못하거나 상술한 바의 현대식 설계시 공간을 극도로 제한하게 된다.
상술한 바를 통해 알 수 있듯이, 종래의 성형 공정에서 수행될 필요없이 수동으로 차량 외곽부 또는 다른 구조물에 적용될 수 있고 또 클램프, 볼트, 나사, 용접 등과 같은 기계적 고정장치 없이도 보호되어질 물체에 점착될 수 있는 유연성을 가진 열 및 음향 절연용 실드를 제공하는 것이 기술상 대단히 유리할 것이다.
본 발명은 열 및 음향 절연용 실드(insulating shield)에 관한 것으로, 구체적으로는 보호되어질 물체에 점착될 수 있는 열 및 음향 절연용 실드에 관한 것이다.
[발명의 개요]
따라서, 본 발명의 목적은 유연성을 가지며 점착가능한 열 및 음향 절연용 실드를 제공하는 것으로서, 본 발명은 몇가지 원시적 및 부수적 발견에 그 기초를 두고 있다.
먼저, 상술한 미국 특허 제 4,522,876 호의 꿰매기 기술이 무기섬유 층이 그 사이에 끼워진 유기섬유 층들로부터 유기섬유를 꿰매는 데 있어서 유기섬유의 술(tuft)들이 꿰매진 배트의 술 모양의 상부면과 하부면을 형성하도록 유기섬유 층의 대향하는 외측들로부터 돌출될 수 있게끔 수정될 수 있음을 발견하였다.
다른 원시적 발견으로서, 접착제가 배트의 술모양의 상부면 및 하부면에 기해질 수 있으므로 상부 및 하부면 상의 술들이 접착제에 의해 그 상부 및 하부면에 고착될 수 있음을 발견하였다. 이는 자동차에서의 사용시 직면하였던 실드의 높은 정적 또는 동적 하중 동안 술들이 그 표면으로부터 당겨져 뽑히는 것을 방지하며 이에 따라 그 복합 배트에 매우 높은 Z방향 강도를 제공한다.
또 다른 원시적 발견으로서, 접착제가 배트의 하부면상에 가해졌을 때 유연한 보호박(protective foil)이 접착제에 의해 배트의 하부면에 영구적으로 접착될 수 있음을 발견하였다. 이는 예컨대 도로상의 암초나 기타 파편들로부터의 기계적 손상을 방지하도록 복합 배트에 하부 보호면을 제공함과 동시에 실드에 복사 절연성을 제공한다.
또 다른 원시적 발견으로서, 베트의 상부면 상의 접착제가 압력반응성 접착제와 같은 활성가능한 접착제인 경우, 유연하고 박리가능한 박(foil)이 배트의 상부측상의 압력반응성 접착제에 분리가능하게 접착될 수 있으므로 박리가능한 박을 제거함으로써 실드가 단지 구부러져 압착되는 것만으로 실드의 상부면을 차폐되어질 물체에 구성하여 영구적으로 접착할 수 있음을 발견하였다. 따라서, 클램프, 볼트, 나사 및 용접 등과 같은 성형장치 또는 부착수단이 실드를 차량상에 예컨대 배기소자로부터 플로워 팬을 보호하도록 플로워 팬 아랫쪽에 영구적으로 구성하는 데에 필요치 않게 된다.
이의 부수적 발견으로서, 복합 유기 및 무기 섬유로 된 배트가 일정한 두께를 가지며 보호박이 일정한 물질로 이루어지고 일정한 두께를 가진다면, 실드를 보호되어질 물체의 외형 다음에 놓을 때 실드가 작업자에 의해 쉽게 수동적으로 변형될 수 있으며 이에 따라 통상의 스탬핑(stamping), 드로우잉(drawing) 등과 같은 공정이 원한다면 실시될 수도 있지만 사실상 필요치 않게 된다.
또 다른 원시적 발견으로서, 실드가 보호되어질 물체에 직접 점착되기 때문에 보호되어질 물체 예컨대 플로워 팬과 실드 자체 사이에 틈새가 필요치 않으며 이는 현대식 자동차 설계시 매우 제한되고 축소된 공간내에서 본 발명의 실드가 사용될 수 있도록 한다. 그러나, 보호박(특히 복사 장벽 박일 경우)과 복합 배트의 조합일 경우 높은 열 절연성과 높은 음향 절연성을 얻을 수 있다.
이의 부수적 발견으로서, 보호박 및 또는 박리가능한 박을 접착제로 덮여진 상부 및 하부면에 압착할 경우 그리고 실드를 물체의 외형에 압착할 경우, 접착제로 둘러싸인 그 표면상의 술들이 수직면으로부터 구부러져 수축되어 그 술들이 배트의 표면들에 고정되게 하는 경향이 있음을 발견하였다. 이는 구부러지거나 수축된 술들이 배트의 표면들로부터 분리되기 어렵기 때문에 Z방향에서 배트에 훨씬 더 큰 강도를 제공하며 이에 따라 배트를 Z방향에서 튼강도를 가지고 홀드하여 배트상에 높은 정적 및 동적 하중이 가해지는 동안 배트의 분리를 피할 수 있게 한다.
개략적으로, 본 발명은 유연하고 점착가능한 열 및 음향 절연용 실드를 제공한다. 상기 실드는 결합용 섬유들의 대향하는 결합층들 사이에 배치되는 절연용 섬유들의 절연층을 가지는 꿰메어진 유연한 섬유질 배트를 가진다. 상기 각 결합층의 결합용 섬유들이 절연층과 대향하는 결합층을 통해 꿰매어져 배치되어 상기 대향하는 결합층으로부터 돌출하는 결합용 섬유들의 솔들을 제공한다. 이는 상기 배트의 솔 모양의 상부면 및 솔 모양의 하부면을 형성한다. 접착제는 상기 배트의 상 하부면들상의 솔들이 접착제에 의해 그 표면들에 고착되게끔 실질적으로 배트의 상부면 및 하부면 위에 배치되어 접착된다. 유연한 보호박은 상기 접착제(50)에 의해 상기 배트의 하부면에 영구적으로 접착된다.
상기 실드는 상기 상부면을 차폐되어질 물체에 구성하여 영구적으로 부착하도록 평평하게 압착될 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 유연하고 점착가능한 열 및 음향 절연용 실드를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법에 있어서, 결합용 섬유들의 대향하는 결합층들 사이에 배치되는 절연용 섬유들의 절연층을 가지는 꿰메어진 유연한 섬유질 배트가 형성된다. 상기 배트는 각 결합층의 결합용 섬유들이 절연층과 대향하는 결합층을 통해 꿰매어져 배치되어 상기 대향하는 결합층으로부터 돌출하는 결합용 섬유들의 솔들을 제공하게끔 꿰매어진다. 이는 상기 배트의 솔 모양의 상부면 및 솔 모양의 하부면을 형성한다. 연성 접착제는 상기 배트의 상 하부면들 상의 솔들이 접착제에 의해 그 표면들에 고착되게끔 실질적으로 배트의 상부면 및 하부면 위에 가해져서 접착된다. 유연한 보호박은 상기 접착제에 의해 상기 배트의 하부면에 가해져서 영구적으로 접착된다.
따라서, 상기 실드가 상기 상부면을 차폐되어질 물체에 영구적으로 부착하도록 평평하게 압착될 수 있다.
아울러, 본 발명은 열적 및 음향적으로 보호되어질 대상물에 본 발명의 실드를 적용하는 방법을 제공한다. 이 방법에 있어서, 그 위에서 접착제가 노출되어진배트의 상부면이 보호되어질 대상물의 외형에 실드를 구성하도록 충분히 보호박에서 압착되며, 압력 반응성 접착제가 상기 대상물의 외형에 영구적으로 접착되게 된다. 따라서, 이 방법에 의해 상기 실드가 볼트, 나사, 용접, 클램프 등과 같은 부착장치 없이도 보호되어질 대상물 상에 직접적으로 그리고 영구적으로 배치될 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
도 1은 종래의 실드를 예시한다.
도 2는 종래의 다른 형태의 실드를 도시한다.
도 3은 무기섬유 층들 사이에 끼워진 무기섬유 층을 꿰매는 종래의 공정을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 술로 꿰매진 표면들을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실드를 형성하도록 조립된 술, 접착제 및 박을 예시한다.
도 6A는 릴리이즈 박(release foil)에 의해 분리된 본 발명의 실드 층(더미)을 예시한 것이다.
도 6B는 박리가능한 박이 실드의 상부면상의 접착제을 보호하고 있는 경우의 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 6C는 본 발명의 실드 층을 예시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 9는 보호되어질 물체에 본 발명의 실드를 적용한 것에 대하여 예시한다.
도 10은 본 발명의 실드를 제작하는 데 사용되는 꿰매기 기술을 예시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실드를 제작하는 공정에 대한 블록도 이다.
[바람직한 실시예에 대한 설명]
본 발명의 실드들은 실드와 보호되어질 물체 사이에 에어갭을 가지며, 일반적으로 클램프, 볼트, 나사, 용접 등에 의해 그 물체로부터 매달려 있다. 도 1은 예컨대, 전술한 Behdrof씨 등의 특허에서의 장치와 같은 종래의 장치를 도시하고 있다. 도 1에서 보는 바와 같이, 보호되어질 물체(1)는 예컨대, 자동차의 플로워 팬일 수 있다. 열원(2)은 예컨대, 자동차의 배기시스템의 일부일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실드(3)(통상 섬유질 절연 배트)는 에어갭(6)이 물체(1)와 실드(3) 사이에 있게끔 지지부(4)에 의해 홀드되고 브랏켓(bracket) 또는 클램프 등에 의해 물체(1)로부터 이격된다. 이 에어갭(6)과 실드(3)의 조합은 비교적 양호한 열 및 음향 절연성을 제공하지만, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 실드(3), 지지부(4), 브랏켓 또는 클램프(5) 및 에어갭(6)의 조합은 자동차의 현대식 설계방식에서 용인될 수 없는 상당한 공간을 요한다. 또한, 이러한 실드들은 설치 시간이 많이 들뿐만아니라 비용이 많이 든다.
앞서 간략히 설명한 바와 같이 종래에 이러한 구성을 필요로 했던 이유는 섬유성 절연 배트의 Z방향 강도가 실드로 하여금 현대식 자동차에서 생길 수 있는 실질적인 정적 및 동적 하중을 유지시키기에 충분하지 않기 때문이다. 도 2는 대표적으로 유리섬유로 이루어진 종래의 섬유성 절연 배트 물질을 예시한 것이다. 도 2에서, 배트(20)는 일반적으로 X 및 Y 방향에 놓인 다수의 유리섬유(21)를 가진다. 이 유리섬유들(21)은 유리 배트들이 만들어지는 방법, 즉 유리섬유내에 공기를 넣는 방법에 의해 X 및 Y 방향에서 실질적으로 연동될 수 있지만, Z 방향에서는 실질 적으로 연동되지 않는다. 따라서, 그 배트들은 Z 방향에서 매우 작은 장력 강도를 가지며, Z 방향의 여러 평면(22)에서 손쉽게 분리될 수 있다. 이에 따라, ??컨대, 배트(20)가 부착물(24)을 통해 배트(20)를 매달기 위한 덮개(23)(도 2에서는 일부만 도시됨)를 구비한다면, Z 방향 강도는 예컨대 자동차에서 생길 수 있는 정적 및 동적 하중이 장기간 가해질 경우 배트가 예컨대, 평면들(22)로부터 분리되는 것을 방지하기에 충분치 않다.
앞서 개략적으로 설명한 바와 같이, Hires 씨의 미국 특허 제 4,522,876 호는 무기섬유 배트 예컨대 유리섬유 배트의 Z 방향 강도를 실질적으로 증가시키는 수단을 기재하고 있는 바 도 3은 이에 대하여 예시한다. 도 3에서, 배트(30)는 유리섬유 층(33)이 그 사이에 끼워지는 유기섬유 층들(31, 32)을 가진다. 상기 특허에 기재된 방법에 따른 바늘 천공에 의해 유기섬유 층들(31, 32)의 유기섬유가 유기섬유 층들(31, 32) 중의 하나로부터 유리섬유 배트(33)을 통해 대향하는 유리섬유 층(31 또는 32)으로 진행하는 바느질 자리(땀)들(34)로 형성된다. 상기 특허에 기재된 꿰매기 기법을 사용함으로써 다수의 바느질 자리들(34)이 매우 높은 Z 방향 강도를 제공하기 위해 그 복합 배트를 꿰미는 데 이용될 수 있다. 이같은 Z 방향 강도는 여러 응용분야에서 용인될 수 있는 것이지만, 자동차용 실드 처럼 매우 높은 Z 방향 강도가 필요한 경우 특히 장기간의 반복적인 정적 또는 동적 하중이 가해지는 조건하에서 Z 방향에서의 배트의 분리가 일어날 수 있다.
본 발명은 Hiers 씨의 특허와 유사한 꿰매어진 배트를 제공하는 것이지만, 꿰매기 방법이 꿰매어진 배트의 대향면들상에 술(tufts)을 제공하도록 수정되었다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 배트(40)은 본 발명에서 결합 층들(41, 42)로서 작용하는 유기섬유 층을 가진다. 절연용 섬유(44)의 절연층(43)은 결합용 섬유(45)의 대향하는 결합층들(41, 42) 사이에 배치된다. 본 발명에서는, 각 결합층의 결합용 섬유(45)가 절연층(43)과 대향하는 결합층(41, 42)를 통해 꿰매어져 배치되어 배트(40)의 술모양의 상부면(47) 및 술모양의 하부면 (48)을 형성하기 위해 대향하는 결합층으로부터 돌출한 결합용 섬유들(45)의 술(46)을 제공한다. 이와 관련하여, 본 명세서와 청구범위에서 사용되는 '상부' 및 '하부'란 용어는 방향을 특정하려는 것이 아니라 단지 식별 표시로서만 사용되고 있다.
대향하는 표면들, 즉 상부면(47) 및 하부면(48)상의 술들(46)은 결합용 섬유(45)를 (바느질 자리들(34)의 형태로) 고정시키므로 이 자리들(34)은 배트(40)의 Z 방향에서 높은 정적 또는 동적 하중의 작용시 복합체를 통해 당겨질 수 없다. 이러한 자리들(46)의 존재는 꿰매어진 배트의 Z 방향 강도를 크게 상승시키지만 꿰매기 공정에 의해 여전히 배트가 매우 유연한 상태로 남게되므로, 배트는 원하는 구성으로 쉽게 구부러질 수 있게 된다.
본 발명에서 술들(46)은 매우 높은 Z 방향 강도를 제공하지만, 그 Z 방향 강도가 도 5에 도시한 바와같이 보다 증가될 수 있다. 도 5에서, 연성 접착제(50)는 상부면(47) 및 하부면(48) 위에 배치되어 실질적으로 접착된다(도 5에서는 명확성을 위해 부분적으로 배치된 것으로 도시됨). 접착제(50)가 가해지면 술들(46)이 배트(40)의 표면들 (47, 48) 상의 평면으로부터 약간 변형되거나 구부러지므로 상부 및 하부면(47, 48) 상의 술들(46)이 접착제(50)에 의해 그 표면들(47, 48)에 고착된다. 이같은 술들(46)의 왜곡으로 결합용 섬유(45)가 대향 표면으로부터 당겨지는 것에 대한 저항력이 크게 증가되므로 Z 방향에서 배트의 고장(분리)이 초래된다. 아울러, 접착제(50)이 일단 세트되면, 그 접착제는 술들을 각 표면(47, 48)에 접착하여 배트(40)의 Z 방향 강도를 한층 증가시킨다.
그러나, 본 발명에 의하면, 도 5에 도시한 바와 같이 그 Z 방향 강도가 한층 더 상승된다. 유연한 보호박(51)(도 5에서는 명확성을 위해 일부만 도시됨)은 접착제(50)에 의해 배트(40)의 하부면(48)에 영구적으로 부착되며, 상기 박(51)의 적용시에는 높은 정적 또는 동적 하중의 작용시 바느질 자리들(34)의 결합용 섬유들(45)이 배트(40)으로부터 끌어 당겨지는 것에 대한 저항력을 보다 증가시키기 위하여 술들(46)이 예컨대, 반반해지고, 구부러지고, 벌어지고, 굽어지는 등으로 더욱 왜곡되어진다.
반드시 필요한 것은 아니지만, 유연하고 박리가능한 박(52)(도 5에서는 명확성을 위해 일부만이 도시됨)이 접착제(50)에 의해 배트(40)의 상부면에 분리가능하게 접착된다. 따라서, 보호박(51)의 효과와 마찬가지로 박리가능한 박(52)를 인가하면 술들(46)이 왜곡되어 상부면(47)에 고정 및 고착된다.
그러나, 박리가능한 박은 특히 후술될 이유 때문에 반드시 필요한 것은 아니다. 하지만, 압력에 민감한 접착제가 사용되는 경우, 실드의 선적 및 취급시 부주의로 압력에 민감한 접착제가 어떤 물체에 고착되는 것이 반드시 방지되어야 한다. 그러나, 이것은 실드(61)의 적층(60)이 실드(61)와 압력에 민감한 접착제(50)을 가진 배트(40)의 상부면(47) 사이에 분리 박(release foil)(62)을 갖춘 경우에 단지 6A에 도시한 바와 같이 적층 실드들 사이에 분리 박을 삽입하는 것만으로 행해질 수 있다 (도 5 참조). 이에 따라, 이러한 적층(60)이 선적 및 취급될 수 있다. 따라서, 개개의 실드들(61)이 일련의 보호되어질 일련의 대상물 예컨대, 생산라인에서 일련의 자동차들에 적용하기 위해 적층(60)으로부터 제거될 수 있다.
실드(61)가 적층으로부터 제거될 때 상부면(47)은 압력에 민감한 접착제(50)가 노출되게 하며, 상부면이 보호되어질 대상물 상에 압착될 때 나중에 보다 상세히 설명될 바와 같이 술들(46)은 보호박(51)을 접착제에 가하는 것과 관련하여 상술한 바와 동일한 방식으로 한층 왜곡될 것이다. 이에 따라 분리 박이 실드 적층 내의 실드들 사이에서 사용되는 경우의 제 위치에 자리잡은 실드는 박리가능한 박이 사용될 경우에 발생되는 것과 동일 결과가 얻어진다. 그러나, 상부면(47)상의 압력 감응성 접착제(50)를 보호하도록 적층이 제 위치에 유지되게 하는 것에 주의를 기울여야 한다. 아울러, 후술될 바와 같이 선형성(preforming) 공정을 분리 박만으로 수행하는 것은 곤란할 것이다. 이러한 이유 때문에 박리가능한 박이 바람직하다. 분리 박은 후술될 바와 같이 박리가능한 박과 동일한 물질로 만들어 질 수도 있다.
따라서, 도 6B에 도시한 바와 같은 바람직한 실드는 박리가능한 박(52)이 압력 감응성 접착제(50)에 의해 배트(40)의 상부면(47)에 분리가능하게 접착되므로, 박리가능한 박(52)의 제거에 의해 도 6B에 나타낸 바와 같이 실드가 상부면(47)을차폐되어질 물체(1)에 구성하고 영구적으로 접착하도록 반반하게 압착될 수 있다. 실드 적층내의 실드들 사이의 분리 박 대신에 적층된 실드들이 취급 및 분리될 수 있도록 보호 박(51)의 최하부면이 분리 코팅제로 코팅도리 수 있다. 이 실시예는 도 6C에 도시되어 있으며, 이 경우 각 실드(61)는 보호 박(51)의 최하부면상에 분리 물질로 된 코팅제(63)를 갖는다.
배트(40)는 필요한 열 및 음향 절연도, 결합층(41, 42)의 특별한 결합용 섬유(45) 및 절연층(43)의 특별한 절연용 섬유(44)에 따라 다양한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 일반적으로 배트는 약 0.1 내지 2.0 인치의 두께를 갖는다. 이와 유사하게, 섬유들과 적용분야에 따라 절연층(43)과 각 결합층(41, 42)의 중량비도 상당히 다양하지만, 일반적으로 그 중량비는 대략 0.5 및 12.0 : 1 사이가 된다. 각 결합층(41, 42)의 중량은 응용분야에 따라 다르지만, 대부분의 응용분야에서 각 결합층의 무게는 실질적으로 동일하다.
절연용 섬유로는 유리섬유, 광물섬유, 알루미나 섬유 등과 같은 통상의 무기섬유가 바람직하지만, 보다 일반적인 것은 유리섬유이다. 그러나, 열 절연을 위한 요건이 더 낮고 음향 절연을 위한 요건이 더 높은 경우에는, 절연용 섬유가 무기 섬유일 필요는 없고 적어도 일부가 폴리에스테르, 나일론 섬유 등과 같은 유기섬유일 수도 있다. 이러한 섬유들은 속이 빈 것과 비지 않은 것 중 어떤 것일 수도 있으며, 보다 큰 열 절연성을 제공한다.
결합용 섬유는 보통 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 올레핀 섬유 및 셀룰로우스 아세테이트 섬유와 같은 유기 섬유이다.
절연용 섬유의 데니르(denier)는 상당히 다양하지만, 일반적으로 대부분의 응용에서 약 0.1 내지 25의 데니르가 허용될 수 있다. 이와 마찬가지로, 결합용 섬유 예컨대, 유기섬유의 데니르도 대단히 다양하지만, 보통은 약 2 내지 7이다.
절연용 섬유의 섬유 길이는 매우 짧은 길이 예컨대, 50 마이크론(micron)으로부터 꽤 긴 길이 예컨대, 5 인치일 수 있다. 결합용 섬유의 섬유 길이는 약 0.2 내지 8.0 인치인 것이 통상적이다.
본 발명의 배트를 제작함에 있어 꿰매기 밀도는 실드 상의 예상된 정적 또는 동적 하중에 필요한 Z 방향 장력 강도에 따라 매우 다양할 수 있다. 그러나, 도 5에 도시한 바와 같이 꿰매어져 배치된 결합용 섬유(45)는 일반적으로 배트(40)의 평방인치 당 약 500 내지 10,000 바늘구멍의 꿰매기 밀도를 가진다. 따라서, 마찬가지로 상부면(47) 및 하부면(48) 상에 평방인치 당 약 500 내지 10,000 개의 술들(46)이 존재하게 된다. 그러나, 상부면(47) 및 하부면(48) 상에 평방인치 당 약 700 내지 5,000 개의 술들(46)이 존재하는 것이 보통이다.
꿰매어진 배트의 특히 Z 방향에서의 상승된 강도는 일반적으로 술들의 수 및 크기에 비례한다. 상술한 바의 술들의 수는 논외로 하여, 술들은 Z 방향에서의 배트의 강도 상승이 술 모양이 아니지만 동일한 배트 물질인 것과는 반대로 평방인치 당 1,000 개의 술 당 적어도 50% 가 되도록, 바람직하기로는 평방인치 당 1,000 개의 술 당 적어도 100%가 되도록 하는 크기를 가져야 한다. 그러나, 이러한 상승은 훨씬 더 높을 수도 있다.
접착제로는 원하는 공지의 접착제일 수 있으나 열, 용제 및 압력에 의해 활성되는 접착제 예컨대, 통상의 폴리에스테르 접착제와 같은 활성가능한 접착제가 바람직하다. 따라서, 접착제는 고온 에어건(hot air gun), I.R. 히터 또는 고온 롤(hot roll)로써 가열함으로써 활성화되거나, 그 위에 용제를 분무하거나 닦음으로써 활성화되거나, 혹은 압력에 의해 활성화될 수 있다(이 경우는 압력 반응성 접착제). 이들 접착제는 모두 잘 알려져 있다. 그러나, 바람직한 접착제는 압력 반응성 접착제이다. 접착제는 분무, 코팅 또는 "전달 테이프(transfer tape)"(분리 박 또는 페이퍼 상의 접착제 필름)에 의해 배트에 가해질 수 있다. 바람직한 실시예에서의 압력 반응성 접착제는 다양한 공지의 압력 반응성 접착제로부터 선택될 수 있지만, 상용의 아크릴레이트 접착제 특히 메타아크릴레이트 접착제 및 에틸아크릴레이트 접착제가 바람직하다.
보호박(51)은 예컨대, 플라스틱, 금속, 직물(모직물 및 비모직물) 등과 같은 다양한 물질로 이루어질 수 있으나, 금속 박, 특히 알루미늄 박 또는 플라스틱 박, 특히 폴리에스테르 플라스틱 박인 것이 바람직하다. 그 박으로는 자연적으로, 혹은 박의 도료나 박상의 코팅으로서 열 표시 색상을 갖는 것이 보다 바람직할 것이다. 예를 들어, 박이 알루미늄으로 이루어진 경우, 알루미늄은 그 자체로서 열 표시 색상을 갖는다. 반면에, 폴리에스테르 박과 같은 플라스틱 박인 경우, 그 폴리에스테르 박은 열 표시 색상을 제공하도록 알루미늄으로 코팅될 수 있다. 보호박의 두께는 상당히 다양할 수 있지만, 일반적으로는 대략 2 mils 내지 100 mils 이며 보다 일반적으로는 약 10 mils 내지 50 mils 이다.
이와 유사하게, 박리가능한 박(52) 또는 분리 박(62)은 금속, 플라스틱, 직물 또는 종이로 이루어질 수 있으나 통상의 종이 박이 바람직하다. 박리가능한 박 또는 분리 박은 실드를 부착하기 위한 접착제를 보호되어질 표면에 노출시키기 위해 실드로부터 용이하게 제거될 수 있도록 예컨대, 압력 반응성 접착제와 접촉하는 박 측상에 통상의 릴리이즈 코팅(release coating) 예컨대, 폴리올레핀 코팅을 가져야 한다. 그 박은 소정의 두께를 가질 수 있지만, 일반적으로는 약 1 mil 내지 50 mil의 두께가 바람직하다.
본 발명의 실드는 도 7에 도시한 바와 같은 실드층들의 형태를 취할 수도 있으며, 도 7의 실드는 접착제(50)에 의해 서로 접착된 두 개의 층들(70, 71)과 보호박(51) 및 박리가능한 박(52)(또는 분리 박(62)을 구비한다. 물론, 두 개 이상의 층이 사용될 수도 있다.
실드는 도 8에 도시한 바와 같이 그것의 주변부가 폐쇠될 수도 있으며, 이 경우 배트(40)는 보호박(51)의 주변부(80)을 밀봉한 다음 그것의 최상부상에 압력 반응성 접착제(50) 및 박리가능한 박(52)을 배치함으로써 보호박(51)내에 둘러싸여 있다.
상술한 바의 실드는 열적 및 음향적으로 보호되어질 대상물에 적용될 수 있다. 도 6B에 도시한 바와 같이, 배트(40)의 상부면(47)으로부터 박리가능한 박(52)을 제거함으로써 (혹은 도 6C에 도시한 바와 같이 적층(60)으로부터 실드를 제거함으로써) 그 위의 압력 반응성 접착제(50)가 노출된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 보호되어질 물체(91)의 외형(90)에 실드를 구성하도록 충분히 보호박(51)에서 배트(40)을 압착함으로써 압력 반응성 접착제(50)가 외형(90)에 영구적으로 접착되게 한다. 보호박(51)에서의 압착은 도 9에 도시한 바와 같은 수동 압착이 바람직하다. 그러나, 박리가능한 박(52)을 제거하기에 앞서 실드는 그것이 물체(91)의 외형(90)을 따르도록 선형성(preforming) 단계를 거치는 것이 바람직 할 수 도 있다. 이는 외형이 구성상 꽤 복잡한 경우 외형(91)에 대한 실드의 수동식 형성을 줄일 수 있게 해준다.
본 발명에서 사용된 꿰매기 공정은 도 10에 예시되어 있다. 바늘 촉(또는 미늘)(101)을 가진 바늘(100)이 결합용 층(42)을 관통하기 시작함에 따라 촉(101)은 그 촉내에 결합용 섬유(45)가 필수적으로 장전된다. 이어서 바늘은 촉이 반드시 장전되기 때문에 실질적인 결합용 섬유를 잡지 않고 절연층(43)을 통과하게 된다. 그 다음, 바늘은 촉이 하부면(48) 아래를 관통하고 하부면(48) 너머의 술(46)을 관통하게끔 대향하는 결합층(41)을 통과하게 된다. 바늘(100)이 결합층(41)을 통해 도로 회수됨에 따라 그 술(46)은 하부면(48)에서 유지된다. 물론, 꿰매기 작업시 촉이 달린 바늘의 경우에 그러하듯이 결합용 섬유(45)도 도 5에 도시한 바와 같이 그것의 바느질 자리(땀)들(34)을 형성하도록 바늘에 의해 당겨질 것이다. 따라서, 바늘(100)의 수축에 따라 섬유(45)의 바느질 자리(34)를 종료한 술(46)은 그 표면 상에 유지된다. 통상의 꿰매기 작업 기계를 사용함으로써 꿰매기 작업이 배트의 양측에서 행해질 경우 술들은 도 5에 도시한 바와 같이 상부면(47)과 하부면(48) 양자 상에 배치될 것이다.
술 모양의 표면을 얻기 위하여, 어떤 바늘의 적어도 최하부의 촉은 바늘(100)이 배트(40)으로부터 회수될 때 술 모양의 섬유가 각 표면상에 유지될 만큼 충분히 바늘의 방향에 따라 하부면(48) 또는 상부면(47)을 통과한다. 일반적으로, 최하부의 촉은 적어도 약 1/16 인치 만큼, 바람직하기로는 적어도 약 1/8 인치(예컨대, 약 1/3 인치) 만큼, 보다 바람직하기로는 1/2 또는 3/4 인치 미만까지 표면(48)(또는 표면(47) 너머로 관통하여야 한다. 이는 실질적인 술이 각 바늘 구멍과 함께 표면상에 놓이게 해준다.
본 발명의 실드를 제작하는 전체 공정은 도 11에 도시된다. 본 발명의 실드를 제작하기 위하여, 절연용 섬유들로 된 절연층의 유연한 섬유질 배트는 결합용 섬유들로 된 절연층의 유연한 섬유질 배트는 결합용 섬유로 된 대향하는 보풀이 형성된(cared) 결합층들 즉, 통상적인 방법으로 결합층의 보풀을 일으킨(carding) 다음 그 위에 절연층을 놓은 후 다시 그 위의 결합층의 보풀을 일으킴으로써 형성된 대향하는 보풀 형성 결합층들 사이에 배치된다. 그 후, 각 결합층(41, 42)의 결합용 섬유들(45)이 절연층(43) 및 대향하는 결합층(41, 42)를 통해 꿰매어져서 배트(40)의 술 모양의 상부면(47) 및 술 모양의 하부면(48)을 형성하도록 대향하는 결합층(41, 42)으로부터 돌출된 결합용 섬유들(45)의 술들(46)을 제공하게끔 도 10과 관련하여 설명한 방식에 따라 배트가 꿰매어진다. 접착제(50)는 상부면(47) 및 하부면(48)상의 술들(46)이 접착제(50)에 의해 표면들(47, 48)에 고착되게끔 실질적으로 배트(40)의 상부면(47) 및 하부면(48) 위에 가해진다. 유연한 보호박(51)은 접착제(50)에 의해 배트(40)의 하부면(48)에 영구적으로 접착되며, 바람직하기로는 접착제(50)에 의해 배트(40)의 상부면(47)에 분리가능하게 접착된다.
따라서, 실드는 상부면(47)을 차폐되어질 물체(91)에 구성되어 영구적으로 부착되도록 반반하게 압착될 수도 있다.
이제, 본 발명을 다음의 실시예로서 설명한다. 여기서, 모든 백분율(%)은 달리 나타내지 않는 한 중량%를 의미하며 이는 명세서 전반에 걸쳐 마찬가지다.
3 데니르, 3 인치 표준 길이의 폴리에스테르 섬유로된 제 1 웨브가 평방야드 당 약 2 온스의 중량의 웨브(web)를 가진 이동 컨베이어 밸트상으로 보풀이 일으켜졌다. 1 인치 두께와 1 lb./cu. ft. 밀도를 갖는 선형성된 유리 배트 (Owens Corning SR-26 range glass)가 이동 컨배이어상으로 펼쳐져서 폴리에스테르 섬유의 보풀 형성된 직물의 최상부 상에 놓여졌다. 제 1 웨브와 동일한 폴리에스테르 섬유로 된 제 2 웨브가 두 개의 보풀 형성된 폴리에스테르 섬유 웨브들 사이에 유리섬유 배트가 끼워진 샌드위치(standwich) 형상을 형성하기 위하여 이동 컨베이어 상으로 보풀이 일으켜져 유리 배트의 최상부 상에 배치되었다.
상기 샌드위치 형상은 컨베이어로부터 통상의 바늘들(Groz Beckert 15-18-36-3, style F 333)이 갖추어진 통상의 이중 작용하는 바늘 직기(double-acting needle loom)(Shoou Shyng Model SDP250112-2)로 전달되었다. 샌드위치 형상은 대략 모든 바늘구멍들에서 폴리에스테르 섬유들의 한 솔을 대향하는 표면상에 두기 위하여 바늘 촉들이 약 1/8 내지 1/5 인치 만큼 샌드위치 형상의 대향 표면을 너머 연장되게끔 평방인치 당 대략 800 바늘구멍들 을 가진 이중 작용하는 바늘 직기내에서 꿰매어졌다.
바늘구멍이 뚫린 샌드위치 형상은 열에 의해 활성화되는 폴리에스테르 접착제(Turex P-900)와 통상의 가열식 롤 라미네이터(heated roll laminator) (최소 롤 온도 500 ℉)를 사용하여 알루미늄 박(제로 경사, 1100 합금, 0.01 인치 두께)으로 적층되었다.
압력 반응성 접착제가 Venture Tape로 만들어진 "전달 테이프"(릴리이즈 페이퍼(release paper) 상의 아크릴계 압력 반응성 접착제의 견고한 필름 - Venture Tape No. 524CW)를 가함으로써 적층의 대향면에 가해졌다. 이어서 압력 롤(약 40 내지 60 psi)로 제품을 통과시킴으로써 적층에 테이프를 접착하도록 테이프가 압착되었다. 이렇게 생산된 제품은 그것의 롤에 감겨졌다.
특별히 형성된 실드는 다이 프레스(die press)를 사용하여 롤로부터 절단되었다. 릴리이즈 페이퍼상의 풀 테브(pull tab)가 작은 영역에서 릴리이즈 페이펄 절단되지 않도록 절단용 다이를 배치함으로써 마련되었다.
형성된 실드 샘플들은 릴리이즈 페이퍼를 제거하고 실드를 알루미늄 박 측으로부터 압착하여 실드를 다양한 외형으로 구성하고 그 실드를 그 외형에 영구적으로 부착함으로써 시험되었다.
A. 앞서 언급한 바와 같이 꿰매어졌으나 박판으로 되지 않은 물질의 샘플들은 대략 10 인치 ×10 인치 크기의 샘플을 절단(스탬핑)함으로써 마련되었다. 이어서 약 1 인치 길이의 두 개의 분리된 절단부를 제공하도록 샘플 표면들에 나란한 평면내의 샘플이 샘플 두께의 중앙 지점에서 절단되었다. 절단부들 중 하나는 Instron 머신의 한 조(jaw)에서 클램핑되었고 다른 절단부는 Instron 머신의 다른 조에서 클램핑되었다. 그 조들은 대략 분 당 10 피트의 크로스-헤드(cross-head) 속도로 상기 머신에 의해 분리되었고 샘플들의 평균 내부 결합력은 약 9 Newtons로 판단되었다.
B. 상술한 바와 같이 접착제/알루미늄 박 및 접착제/릴리이즈 페이퍼로 적층된 후 물질의 동일 샘플들이 마찬가지로 시험되었다. 그 샘플들의 평균 내부 결합력은 약 31 Newtons로 판단되었다.
C. 비교를 위해 Hiers씨의 미국 특허 제 4,522,876 호에 따른 꿰매어진 물질의 동일 샘플들이 마찬가지로 시험되었다. 이들 샘플의 내부 결합력은 1.5 내지 5 Newtons(평균 약 3 Newtons) 였다.
따라서, 상기 샘플 A는 Hiers 특허에서의 꿰매기(상기 샘플 C)와는 반대로 꿰매어진 술들에 의해 매우 향상된 내부 결합력을 가지며, 매우 높은 결합력은 꿰매어진 배트가 보호박 및 릴리이즈 페이퍼로 적층되었을 때(상기 샘플 B)에 얻어짐을 알수 있다.
상술한 특정 실시예들에 대한 명백한 수정이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것인 바 이러한 명백한 수정은 첨부된 청구항들의 기술적 범위에 포함되어야 한다. 청구범위에 있어서, 도면 부호는 단지 편의상 기재한 것으로 청구범위를 제한하여서는 아니 된다.

Claims (44)

  1. (보정된 것임)
    유연하고 점착가능한 열 및 음향 절연용 실드에 있어서,
    (1) 결합용 섬유들(45)의 대향하는 결합층들(41, 42) 사이에 배치되는 절연용 섬유들(44)의 절연층(43)을 가지는 꿰메어진 유연한 섬유질 배트(40)를 구비하며, 상기 각 결합층(41, 42)의 결합용 섬유들(45)이 절연층(43)과 대향하는 결합층(41, 42)을 통해 꿰매어져 배치되어 상기 배트(40)의 솔 모양의 상부면(47) 및 솔 모양의 하부면(48)을 형성하기 위하여 상기 대향하는 결합층(41, 42)로부터 돌출하는 결합용 섬유들(45)의 솔들(46)을 제공하며;
    (2) 상기 배트(40)의 상 하부면들(47, 48)상의 솔들(46)이 접착제에 의해 그 표면들에 고착되게끔 실질적으로 배트(40)의 상부면(47) 및 하부면(48) 위에 배치 되어 접착되는 연성 접착제(50)을 구비하며;
    (3) 상기 접착제(50)에 의해 상기 배트의 하부면(48)에 영구적으로 접착되는 유연한 보호박(51)을 구비하며,
    상기 실드가 상기 상부면(47)을 차폐되어질 물체(1)에 영구적으로 부착하도록 평평하게 압착될 수 있도록 한 것을 특징으로 한 열 및 음향 절연용 실드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부면(47)상의 접착제(50)가 압력 반응성 접착제이며, 유연하고 박리가능한 박(52)가 그것을 제거함으로써 상부면(47)상의 압력 반응성 접착제(50)가 노출되게끔 압력 반응성 접착제(50)에 의해 배트(40)의 상부면(47)에 분리가능하게 접착되는 열 및 음향 절연용 실드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배트는 약 0.1 내지 3 인치의 두께를 가지며, 각 결합층에 대한 절연층의 중량비는 0.5 내지 12.0 : 1인 열 및 음향 절연용 실드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 결합층의 중량이 실질적으로 동일한 열 및 음향 절연용 실드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연용 섬유들이 무기섬유인 열 및 음향 절연용 실드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절연용 섬유들이 유리섬유인 열 및 음향 절연용 실드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합용 섬유들이 유기섬유인 열 및 음향 절연용 실드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기섬유들이 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 올레핀 섬유 및 셀룰로우스 아세테이트인 열 및 음향 절연용 실드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 꿰매어져 배치된 결합용 섬유들이 배트의 평방인치 당 약 500 내지 10,000 바늘구멍들의 꿰매기 밀도를 가지며, 상기 배트의 상부면과 하부면 상에 배트의 평방인치 당 약 500 내지 10,000개의 솔들이 존재하는 열 및 음향 절연용 실드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부면 및 하부면 상에 평방인치 당 약 700 내지 5,000 개의 솔들이 존재하는 열 및 음향 절연용 실드.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제는 아크릴레이트를 함유하는 압력 반응성 접착제인 열 및 음향 절연용 실드.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 아크릴레이트는 메타아크릴레이트 및 에씨아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것인 열 및 음향 절연용 실드.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호박은 약 2 mils 내지 100 mils 의 두께를 가지는 열 및 음향 절연용 실드.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 두께는 약 10 mils 내지 50 mils인 열 및 음향 절연용 실드.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호박은 금속 박 또는 플라스틱 박인 열 및 음향 절연용 실드.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 보호박은 알루미늄 박 또는 폴리에스테르 박인 열 및 음향 절연용 실드.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 박리가능한 박은 약 1 mils 내지 50 mils 의 두께를 가지는 열 및 음향 절연용 실드.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 박리가능한 박은 상기 압력 반응성 접착제와 접촉하는 그것의 측면상에릴리이즈 코팅을 가지는 열 및 음향 절연용 실드.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 박리가능한 박은 금속 박, 플라스틱 박 또는 종이 박인 열 및 음향 절연용 실드.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 박리가능한 박은 종이 박인 열 및 음향 절연용 실드.
  21. 유연하고 점착가능한 열 및 음향 절연용 실드를 제조하는 방법에 있어서,
    (1) 결합용 섬유들(45)의 대향하는 결합층들(41, 42) 사이에 배치되는 절연용 섬유들(44)의 절연층(43)을 가지는 꿰메어진 유연한 섬유질 배트(40)를 형성하는 단계와;
    (2) 상기 각 결합층(41, 42)의 결합용 섬유들(45)이 절연층(43)과 대향하는 결합층(41, 42)을 통해 꿰매어져 배치되어 상기 배트(40)의 솔 모양의 상부면(47) 및 솔 모양의 하부면(48)을 형성하기 위하여 상기 대향하는 결합층(41, 42)로부터 돌출하는 결합용 섬유들(45)의 솔들(46)을 제공하게끔 상기 배트(40)을 꿰매는 단계와;
    (3) 상기 배트(40)의 상 하부면들(47, 48)상의 솔들(46)이 접착제에 의해 그 표면들에 고착되게끔 실질적으로 배트(40)의 상부면(47) 및 하부면(48) 위에 연성 접착제(50)를 가하여 접착하는 단계와;
    (4) 상기 접착제(50)에 의해 상기 배트의 하부면(48)에 유연한 보호박(51)을 가하여 영구적으로 접착하는 단계를 포함하며,
    상기 실드가 상기 상부면(47)을 차폐되어질 물체(1)에 영구적으로 부착하도록 평평하게 압착될 수 있도록 한 것을 특징으로 한 열 및 음향 절연용 실드.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 상부면(47)상의 접착제(50)가 압력 반응성 접착제이며, 유연하고 박리가능한 박(52)가 그것을 제거함으로써 상부면(47)상의 압력 반응성 접착제(50)가 노출되게끔 압력 반응성 접착제(50)에 의해 배트(40)의 상부면(47)에 분리가능하게 접착되도록 하는 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 배트는 약 0.1 내지 3 인치의 두께를 가지며, 각 결합층에 대한 절연층의 중량비는 0.5 내지 12.0 : 1인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 각 결합층의 중량이 실질적으로 동일한 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 절연용 섬유들이 무기섬유인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 절연용 섬유들이 유리섬유인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 결합용 섬유들이 유기섬유인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 유기섬유들이 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 올레핀 섬유 및 셀룰로우스 아세테이트인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 꿰매어져 배치된 결합용 섬유들이 배트의 평방인치 당 약 500 내지 10,000 바늘구멍들의 꿰매기 밀도를 가지며, 상기 배트의 상부면과 하부면 상에 배트의 평방인치 당 약 500 내지 10,000개의 솔들이 존재하는 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 상부면 및 하부면 상에 평방인치 당 약 700 내지 5,000 개의 솔들이 존재하는 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  31. 제 22 항에 있어서,
    상기 접착제는 아크릴레이트를 함유하는 압력 반응성 접착제인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 아크릴레이트는 메타아크릴레이트 및 에씨아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  33. 제 21 항에 있어서,
    상기 보호박은 약 2 mils 내지 100 mils 의 두께를 가지는 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 두께는 약 10 mils 내지 50 mils인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  35. 제 21 항에 있어서,
    상기 보호박은 금속 박 또는 플라스틱 박인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 보호박은 알루미늄 박 또는 폴리에스테르 박인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  37. 제 22 항에 있어서,
    상기 박리가능한 박은 약 1 mils 내지 50 mils 의 두께를 가지는 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 박리가능한 박은 상기 압력 반응성 접착제와 접촉하는 그것의 측면상에릴리이즈 코팅을 가지는 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 박리가능한 박은 금속 박, 플라스틱 박 또는 종이 박인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 박리가능한 박은 종이 박인 열 및 음향 절연용 실드의 제조방법.
  41. 열적 및 음향적으로 보호되어질 대상물에 청구항 1에 기재된 바의 실드를 적용하는 방법에 있어서,
    (1) 상기 접착제(50)를 상부면(47)상에 노출시키는 단계와;
    (2) 보호되어질 대상물(91)의 외형(90)에 실드를 구성하도록 보호박(51)에서 배트(40)를 압착하여 상기 상부면(47)상의 접착제(50)가 상기 외형(90)에 영구적으로 접착되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실드 적용방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    유연한 박리가능한 박(52)을 제거함으로써 배트(40)의 상부면(47)상의 접착제(50)가 노출되게끔 상기 박리가능한 박(52)이 상기 접착제(50)에 의해 분리가능하게 접착되도록 하는 실드 적용방법.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 보호박에서의 압착은 수동식 압착인 실드 적용방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 (1) 단계에 앞서, 상기 실드가 대상물의 외형과 일치하도록 선형성 단계를 거치도록 하는 실드 적용방법.
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