KR20170084198A - 팽창성 흑연 재료를 포함한 프리프레그, 코어 및 복합품 - Google Patents

팽창성 흑연 재료를 포함한 프리프레그, 코어 및 복합품 Download PDF

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KR20170084198A
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유찬 챙
뤄먀오 왕
마크 오. 메이슨
트로이 디. 로버츠
에릭 제이. 보렌캠프
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한화 아즈델 인코포레이티드
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Abstract

열가소성 층에 분산된 팽창성 흑연 재료를 포함한 프리프레그, 복합체 및 물품이 기재된다. 일부 경우에서, 열가소성 복합품은 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층을 포함하고, 상기 다공성 코어층은 추가로 상기 다공성 코어층에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한다.

Description

팽창성 흑연 재료를 포함한 프리프레그, 코어 및 복합품{PREPREGS, CORES AND COMPOSITE ARTICLES INCLUDING EXPANDABLE GRAPHITE MATERIALS}
우선권 출원
본 출원은 하기에 관련되고, 하기의 우선권 및 이익을 주장한다: 미국가출원 번호 62/079,288 (2014년 11월 13일 출원, 이의 전체 개시내용은 이로써 본 명세서에 참조로 전체 목적을 위하여 편입된다).
기술 분야
본 출원은 하나 이상의 팽창성 흑연 재료를 포함하는 복합품에 관련된다. 특정 형태에서, 열가소성 재료, 다수의 강화 섬유 및 코어에서 배치된 또는 분산된 팽창성 흑연 재료를 포함한 열가소성 코어를 포함하는 복합품이 기재된다.
자동차 및 건축 재료 적용용 물품은 전형적으로 수많은 경쟁 및 엄격한 성능 시방서를 충족시키도록 설계된다.
요약
본원에서 기재된 특정 형태의 프리프레그, 코어 및 복합품은, 비제한적으로, 물품의 표면을 거친 더욱 균일한 로프트, 더 나은 음향 특성, 난연성, 향상된 가공성 및 향상된 사용성을 포함한 바람직한 속성을 제공한다.
제1 측면에서, 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합품, 코어층에 분산된, 예를 들면, 다공성 코어층의 공소에 균일하게 분산된 팽창성 흑연 (EG) 재료 예컨대 EG 입자를 추가로 포함한 다공성 코어층이 제공된다.
특정 형태에서, 팽창성 흑연 재료 예컨대 입자는 하기를 증가시키는데 유효하다: 팽창성 흑연 재료 (예를 들면, 하기의 로프트 개시 온도에서 또는 초과에서 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 다공성 코어층의 두께 증가:EG 입자) 및/또는 및 수지 용융점.다른 형태에서, 팽창성 흑연 재료, 예컨대 EG 입자는, 대류 가열시 로프트에 실질적으로 비감수성이도록 선택된다. 일부 경우에서, 다수의 강화 섬유는 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함한다. 다른 경우에서, 열가소성 재료는 적어도 하나의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 실리콘 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 열가소성 재료는 입자를 포함하고 열가소성 재료의 입자의 평균 입자 크기는 팽창성 흑연 입자의 평균 입자 크기와 약 동일하다. 특정 예에서, 다공성 코어층은 난연성을 제공하고 무 할로겐이다. 일부 구현예에서, 난연제는 다공성 코어층에서 존재할 수 있고, 여기에서 난연제는 적어도 하나의 N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te를 포함한다. 다른 경우에서, 다공성 코어층은 난연성을 제공하고 난연제를 포함하지 않는다. 일부 구현예에서, 다공성 코어층은 다공성 코어층에서 로프팅제, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료가 로프팅제로서 기능하는데 또한 유효한 또 다른 로프팅제를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 다공성 코어층이 하기를 포함한 열가소성 복합품이 개시된다: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 (오픈 셀 구조의 웹에서 균일하게 분산됨).
특정 구현예에서, 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 입자의 로프트 개시 온도 초과에서 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 다공성 코어층의 두께, 및/또는 및 수지 용융점을 증가시키는데 유효하다. 다른 구현예에서, 팽창성 흑연 재료 예컨대 입자는 대류 가열시 로프트에 실질적으로 비감수성이도록 선택된다. 추가로 사례에서, 다수의 강화 섬유는 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함한다. 다른 구현예에서, 열가소성 재료는 적어도 하나의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리이미드, 폴리 에테르이미드, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 실리콘 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 예에서, 열가소성 재료는 입자를 포함하고 열가소성 재료의 입자의 평균 입자 크기는 팽창성 흑연 입자의 평균 입자 크기와 약 동일하다. 다른 경우에서, 팽창성 흑연의 평균 입자 크기는 열가소성 재료의 평균 입자 크기의 적어도 50%이다. 추가 예에서, 다공성 코어층은 난연성을 제공하고 무 할로겐이다. 일부 구현예에서, 난연제는 다공성 코어층에서 제공되고, 여기에서 난연제는 적어도 하나의 N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te를 포함한다. 다른 경우에서, 다공성 코어층은 난연성을 제공하고 난연제를 포함하지 않는다. 특정 예에서, 물품은 다공성 코어층에서 로프팅제, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료가 로프팅제로서 기능하는데 또한 유효한 또 다른 로프팅제를 포함할 수 있다.
추가의 측면에서, 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 다공성 코어층이 하기를 포함한 열가소성 복합 시트가: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 하기: EG 입자 (코어층, 예를 들면, 다공성 코어층의 공소에서 균일하게 분산됨, 및 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피) 개시된다.
특정 구현예에서, 시트는 다공성 코어층과 외피 사이에 배치된 추가의 다공성 코어층을 포함한다. 다른 구현예에서, 추가의 다공성 코어층은 열가소성 재료, 다수의 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자를 포함한다. 추가 예에서, 추가의 다공성 코어층의 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 추가의 다공성 코어층에서 균일하게 분산된다. 일부 구현예에서, 팽창성 흑연 재료 (예를 들면, EG 입자)가 있는 추가의 다공성 코어층은 추가의 다공성 코어층에서 구배 분포된다 특정 형태에서, 다공성 코어층 난연성을 제공하고 무 할로겐이다. 일부 구현예에서, 다공성 코어층은 난연성을 제공하고 및 난연제를 포함하지 않는다. 특정 구현예에서, 팽창성 흑연 재료 (예를 들면, EG 입자)는 팽창성 흑연 입자의 로프트 개시 온도 초과에서 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 다공성 코어층의 두께를 증가시키는데 유효하다. 일부 예에서, 시트는 다공성 코어층에서 로프팅제, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료가 로프팅제로서 기능하는데 또한 유효한 또 다른 로프팅제를 포함한다.
또 다른 측면에서, 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 다공성 코어층이 하기를 포함한 열가소성 복합 시트가: 팽창성 흑연 재료 (예를 들면, EG 입자) (오픈 셀 구조의 웹에서 균일하게 분산됨; 및 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면에 배치된 외피) 제공된다.
특정 경우에서, 시트는 다공성 코어층과 외피 사이에 배치된 추가의 다공성 코어층을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 추가의 다공성 코어층은 열가소성 재료, 다수의 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자를 포함한다. 다른 예에서, 팽창성 흑연 재료 (예를 들면, EG 입자)가 있는 추가의 다공성 코어층은 추가의 다공성 코어층에서 균일하게 분산된다. 일부 구현예에서, 추가의 다공성 코어층의 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 추가의 다공성 코어층에서 구배 분포된다. 일부 형태에서, 다공성 코어층은 난연성을 제공하고 무 할로겐이다. 다른 형태에서, 다공성 코어층은 난연성을 제공하고 난연제를 포함하지 않는다. 일부 구현예에서, 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 팽창성 흑연 입자의 로프트 개시 온도 초과에서 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 다공성 코어층의 두께를 증가시키는데 유효하다. 다른 경우에서, 시트는 다공성 코어층에서 로프팅제, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료가 로프팅제로서 기능하는데 또한 유효한 또 다른 로프팅제를 포함한다. 일부 구현예에서, 외피는 팽창성 흑연 입자를 포함할 수 있다.
추가의 측면에서, 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 오픈 셀 구조의 웹에서 균일하게 분산된, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자, 및 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합 시트가 기재된다.
특정 구현예에서, 시트는 공유 결합된 팽창성 흑연 재료 예컨대 웹에서 분산된 EG 입자를 포함할 수 있다. 일부 형태에서, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 및 공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자는, 약 동일한 양으로 존재한다. 다른 경우에서, 공유 결합된 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 웹에서 구배 분포로 존재한다. 일부 구현예에서, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 난연제 양으로 존재한다. 특정 예에서, 다공성 코어층은 난연성을 제공하고 무 할로겐이다. 추가 구현예에서, 시트는 다공성 코어층에서 난연제를 포함할 수 있고, 여기에서 난연제는 적어도 하나의 N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te를 포함한다. 다른 구현예에서, 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자는, 하기의 로프트 개시 온도 초과에서 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 다공성 코어층의 두께를 증가시키는데 유효하다: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자.다른 경우에서, 시트는 다공성 코어층에서 로프팅제, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료가 로프팅제로서 기능하는데 또한 유효한 또 다른 로프팅제를 포함한다. 일부 구현예에서, 외피는 공유 결합된 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자 또는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 하기 단계를 포함하는 방법: 하기의 조합 단계: 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 (교반된 수성 발포물을 형성하는 혼합물에서), 와이어 지지체상에 교반된 수성 발포물의 배치 단계, 웹을 형성하기 위한 물의 배출 단계, 및 열가소성 재료의 용융 온도 초과의 제1 온도까지 웹의 가열 단계 (여기에서 제1 온도는 하기의 로프트 개시 온도 미만이어서: 팽창성 흑연 재료 (예를 들면, EG 입자) 실질적으로 로프트가 발생하지 않는다)이 제공된다. 원한다면, 압력은 팽창성 흑연 재료 예컨대 제공되는 웹에서 균일하게 분산된 EG 입자를 포함한 열가소성 복합 시트를 제공하기 위해 웹에 적용될 수 있다.
특정 경우에서, 배출 단계는 하기의 5% 미만을 제거한다: 팽창된 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자, 와이어 지지체상에 배치된 교반된 수성 형태에서.다른 구현예에서, 본 방법은 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자가 교반된 수성 발포물에서 균일하게 분산될 때까지 교반된 수성 발포물의 혼합 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 방법은 대류 가열을 이용한 웹의 가열 단계를 포함한다. 특정 구현예에서, 본 방법은 열가소성 복합 시트에 압력의 적용 단계를 포함한다. 일부 예에서, 본 방법은 방사선 가열을 이용한 열가소성 복합 시트의 가열 단계를 포함한다. 다른 형태에서, 본 방법은 하기의 배치 단계를 포함한다: 추가의 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 열가소성 복합 시트의 표면상에서. 일부 구현예에서, 본 방법은 교반된 수성 발포물에 로프팅제의 부가 단계를 포함한다. 추가 예에서, 본 방법은 외피에 열가소성 복합 시트의 커플링 단계를 포함한다. 일부 예에서, 본 방법은 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자를 포함한 추가의 열가소성 복합 시트에 열가소성 복합 시트의 커플링 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 방법은 입자를 포함하기 위한 열가소성 재료의 선택 단계 및 열가소성 재료의 입자의 평균 입자 크기와 약 동일해지기 위한 팽창성 흑연 입자용 평균 입자 크기의 선택 단계를 포함한다.
추가의 측면에서, 하기 단계를 포함한 방법: 하기의 조합 단계: 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자, 혼합물에서, 혼합물을 혼합시켜 하기의 실질적으로 균일한 분산을 제공하는 단계: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자, 혼합물에서, 와이어 지지체 상에 혼합물의 배치 단계, 웹을 형성하기 위해 배치된 혼합물로부터 물의 배출 단계, 및 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자의 임의의 실질적인 로프팅 없이 열가소성 재료를 용융시키기 위해 제1 가열 조건하에서 웹의 가열 단계가 제공된다. 특정 형태에서, 압력은 웹에서 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 열가소성 복합 시트를 제공하기 위해 웹에 적용될 수 있다.
특정 예에서, 배출 단계는 와이어 지지체상에 배치된 혼합물에서 팽창된 흑연 재료 예컨대 EG 입자의 5% 미만을 제거한다. 다른 예에서, 압력은 하기의 공유 결합 초래 없이 적용된다: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자, 열가소성 재료 또는 강화 섬유에 대한 웹에서.다른 경우에서, 본 방법은 대류 가열을 이용한 웹의 가열 단계를 포함한다. 특정 예에서, 본 방법은 가열된 열가소성 복합 시트에 압력의 적용 단계를 포함한다. 추가 예에서, 본 방법은 방사선 가열을 이용한 열가소성 복합 시트의 가열 단계를 포함한다. 다른 형태에서, 본 방법은 열가소성 복합 시트의 표면상에 추가의 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자의 배치 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 방법은 혼합물에 로프팅제의 부가 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 방법은 외피에 열가소성 복합 시트의 커플링 단계를 포함한다. 특정 예에서, 본 방법은 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자를 포함한 추가의 열가소성 복합 시트에 열가소성 복합 시트의 커플링 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 방법은 입자를 포함하기 위해 열가소성 재료의 선택 단계 및 열가소성 재료의 입자의 평균 입자 크기와 약 동일해지기 위해 팽창성 흑연 입자용 평균 입자 크기의 선택 단계 또는 열가소성 재료 입자의 평균 크기의 약 50% 이상이기 위해 팽창성 흑연 입자의 평균 입자 크기의 선택 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서, 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 다공성 코어층의 공소에서 분산된 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합품이 제공된다. 특정 경우에서, 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
추가의 측면에서, 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 하기를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합품이: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자(오픈 셀 구조의 웹에서 분산됨) 기재된다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
또 다른 측면에서, 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 하기를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합 시트가: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 (다공성 코어층의 공소에 분산됨, 및 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피) 기재된다. 일부 형태에서, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
추가의 측면에서, 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 하기를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합 시트가: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 (오픈 셀 구조의 웹에서 분산됨, 및 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피) 제공된다. 일부 구현예에서, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
또 다른 측면에서, 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 다수의 강화 섬유에 의해 형성된 오픈 셀 구조의 웹을 포함한 프리프레그, 오픈 셀 구조의 웹에서 분산된 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자를 포함한 프리프레그가 개시된다. 특정 예에서, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
추가의 측면에서, 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 하기를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 물품이: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 (다공성 코어층의 공소에서 균일하게 분산됨, 여기에서 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자는 1991년자 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족/통과하도록 물품을 허용하는 유효한 양으로 존재한다) 기재된다. 일부 예에서, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
또 다른 측면에서, 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 하기를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 물품이: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 (오픈 셀 구조의 웹에서 균일하게 분산됨, 여기에서 팽창성 흑연 재료 (예컨대 EG 입자)는 1991년자 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족/통과하도록 물품을 허용하는 유효한 양으로 존재한다) 개시된다. 특정 경우에서, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
추가의 측면에서, 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 다공성 코어층의 공소에 균일하게 분산된 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합 시트가: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 (1991년자 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족/통과하도록 물품을 허용하는 유효한 양으로 존재한다, 및 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피) 제공된다. 특정 구현예에서, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
또 다른 측면에서, 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 오픈 셀 구조의 웹에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자 (여기에서 팽창성 흑연 재료는 1991년자 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족/통과하도록 물품을 허용하는 유효한 양으로 존재한다), 및 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합 시트가 개시된다. 특정 구현예에서, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자이다.
추가의 측면에서, 하기를 포함한 열가소성 복합품의 생산 방법이: 다수의 강화 섬유, 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자, 열가소성 재료의 용융점 초과 및 팽창성 흑연 재료의 로프트 개시 온도 미만 (예를 들면, EG 입자의 로프트 개시 온도 미만)의 제1 온도까지 강화 섬유, 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자의 가열에 의해 제공된다.
특정 구현예에서, 본 방법은 하기의 로프트 개시 온도 초과의 제2 온도까지 생산된 물품의 가열을 포함한다: 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자 (열가소성 물품을 로프트하기 위해). 다른 구현예에서, 본 방법은 제1 온도의 적어도 섭씨 20 도 초과이도록 제2 온도의 선택을 포함한다. 추가 구현예에서, 본 방법은 제1 온도의 적어도 섭씨 40 도 초과이도록 제2 온도의 선택을 포함한다. 추가의 예에서, 본 방법은 제1 온도의 적어도 섭씨 60 도 초과이도록 제2 온도의 선택을 포함한다.
또 다른 측면에서, 하기를 포함한 열가소성 복합품의 생산 방법이: 다수의 강화 섬유, 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, EG 입자, 팽창성 흑연 재료의 임의의 실질적인 로프트를 피하면서 (예를 들면, EG 입자의 임의의 실질적인 로프트를 피한다) 열가소성 재료를 충족시키기 위한 제1 가열 조건하에 강화 섬유, 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료 예컨대 EG 입자의 가열에 의해 개시된다.
특정 예에서, 제1 가열 조건은 대류 가열을 포함한다. 다른 예에서, 본 방법은 팽창성 흑연 재료를 로프트하기 위해, 예를 들면, EG 입자를 로프트하기 위해 제2 가열 조건하에 생산된 물품의 가열을 포함한다. 특정 구현예에서, 제2 가열 조건은, 예를 들면, 제1 가열 조건이 대류 가열을 포함하는 경우, 방사선 가열을 포함한다.
추가의 특징, 측면, 예, 형태 및 구현예는 아래에서 더 상세히 기재된다.
도면의 간단한 설명
특정 구현예는 하기인 첨부 도면을 참조로 기재된다:
도1A는, 특정 예에 따라, 프리프레그 (또는 코어)의 예시이고;
도1B는, 특정 예에 따라, 2개의 상이한 로프팅제에 대한 가설적 로프팅 곡선을 보여주고;
도2A는, 특정 형태에 따라, 2개 프리프레그의 예시이고;
도2B는 하기의 2개 프리프레그로 형성된 복합체의 예시이고: 도2A는 특정 구현예에 따라 서로 커플링되고;
도2C는, 특정 예에 따라, 프리프레그에 배치된 외피의 예시이고;
도3은, 특정 예에 따라, 프리프레그 (또는 코어) 및 프리프레그 (또는 코어)상에 배치된 외피를 포함한 물품의 예시이고;
도4는, 특정 형태에 따라, 프리프레그 (또는 코어) 및 프리프레그 (또는 코어)의 각 면상에 배치된 외피를 포함한 물품의 예시이고;
도5는, 특정 예에 따라, 프리프레그 (또는 코어), 프리프레그 (또는 코어)상에 배치된 외피 및 외피상에 배치된 장식층을 포함한 물품의 예시이고;
도6은, 특정 예에 따라, 중간층을 따라 서로에 커플링된 2개 프리프레그 또는 코어를 포함한 물품의 예시이고;
도7은, 특정 형태에 따라, 2개 프리프레그 또는 코어 및 프리프레그 또는 코어 중 하나상에 배치된 외피를 포함한 물품의 예시이고;
도8은, 특정 형태에 따라, 2개 프리프레그 또는 코어 및 각각의 프리프레그 또는 코어상에 배치된 외피를 포함한 물품의 예시이고;
도9는, 특정 예에 따라, 중간층을 통해 서로에 커플링된 2개 프리프레그 또는 코어 및 프리프레그 또는 코어 중 하나상에 배치된 외피를 포함한 물품의 예시이고;
도10은, 특정 구현예에 따라, 프리프레그 또는 코어상에 배치된 재료의 스트립의 예시이고;
도11은, 특정 예에 따라, 열의 상이한 유형 및 상이한 온도의 기능으로서 다양한 표본의 로프트 두께를 보여주는 막대 그래프이고;
도12는, 특정 예에 따라, 표 3을 포함하고;
도13은, 특정 예에 따라, 표 4를 포함하고;
도14는, 특정 예에 따라, 로프팅 테스트 결과를 보여주는 막대 그래프이고;
도15는, 특정 예에 따라, 표 6을 포함하고;
도16은, 특정 예에 따라, 표 7을 포함하고;
도17은, 특정 구현예에 따라, 표 8을 포함하고; 그리고
도18은, 특정 예에 따라, 3개 상이한 팽창성 흑연 재료에 대한 온도의 기능으로서 팽창 비를 보여주는 그래프이다.
본 개시내용의 이점이 주어지면, 도에서 특정 치수 또는 특징이 도의 더욱 사용자 친화적인 버전을 제공하기 위해 달리 자유로운 또는 비-비례하는 방식으로 확장된, 왜곡된 또는 보여진 것이 당해 분야의 숙련가에 의해 기술적으로 인식될 것이다. 특정한 두께, 폭 또는 길이는 도에서 도시에 의해 의도되지 않고, 도 구성요소의 상대 크기는 도에서 임의의 구성요소의 크기를 제한하도록 의도되지 않는다. 치수 또는 값이 아래의 설명에서 지정된 경우, 치수 또는 값은 단지 예시적 목적으로 제공된다. 또한, 특정한 재료 또는 정렬은 도의 특정 부분의 그늘짐 덕분에 요구되도록 의도되지 않고, 심지어 도에서 상이한 구성요소가 차이의 목적을 위하여 그늘짐을 포함할 수 있어도, 상이한 구성요소는 동일한 또는 유사한 재료를, 원한다면, 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료를 포함하는 코어층은 예시 목적으로 그루터기 또는 점을 포함하는 것으로 보여진다. 그루터기 및 점의 정렬은 특정한 도 기재의 맥락에서 달리 구체화되지 않는 한 임의의 특정한 분포를 암시하는 것으로 의도되지 않는다.
상세한 설명
특정 구현예는 본원에서 개시된 기술의 더욱 사용자 친화적인 설명을 제공하기 위해 단수 및 복수의 용어들을 참조로 아래에 기재되어 있다. 이들 용어들은 단지 편의상 목적으로 사용되고 본원에서 기재된 특정한 구현예에 존재함에 따라 달리 지적되지 않는 한 특정 특징의 포함 또는 배제로서 프리프레그, 코어, 물품, 복합체 및 다른 요지를 제한하도록 의도되지 않는다.
본원에서 기재된 특정 물품은 FMVSS 302 테스트 또는 SAE J369 테스트 표준을 충족시키는 것이 언급된다. 이들 테스트는 일반적으로 등가이고 연소 속도 측정을 결정하기 위해 사용된다. 간단히 말해서, 테스트는 수평 연소 챔버, 가스배출 후드, 약 12 인치 길이의 표본을 다룰만큼 충분히 큰 토트, 물 공급원, 타이머, 라이터 및 괘선기를 이용한다. 표본 크기는 약 4 인치 곱하기 약 12 인치이고 5개 이상의 표본은 전형적으로 시험된다. 표본의 접착측은 전형적으로 연소 처리된다. FMVSS 302 테스트를 위하여, 가스배출 후드는 약 150 입방 피트 / 분의 기류를 제공할만큼 충분히 전형적으로 개방된다. SAE J369 테스트를 위하여, 가스배출 후드는, 예를 들어, 동일한 기류를 제공하기 위해 개방될 수 있거나 또는 모든 방향으로 개방될 수 있다. 본원에서 달리 지적되지 않는 한, FMVSS 302 테스트는 SAE J369 테스트와 상호교환될 수 있다. 이들 테스트의 결과는 DNI, SE/0, SE/NBR, SE/B, B, 및 RB를 포함하는 몇 개의 방식으로 분류될 수 있다. DNI는 15초 점화 기간 동안 또는 이후 연소를 유지하지 않는 재료 및/또는 하나의 표면을 거쳐 앞에서 선택된 거리까지 연소를 이동시키지 않는 재료를 지칭한다. SE/0은 표면상에서 점화하는 재료를 지칭하지만, 그러나 연소는 선택된 거리를 이동하기 전에 자체 소멸한다. SE/NBR은 타이밍의 시작부터 60 초 동안 연소되기 전 연소를 중단하는 및 타이밍이 시작된 지점부터 약 50 mm 초과 연소하지 않는 재료를 지칭한다. SE/B는 제2 거리에 도달 이전 자체 소멸하지만 선택된 거리를 전면 진행하는 선도적인 연소를 지칭한다. B는 전체 거리를 연소하는 재료를 지칭한다. RB는 연소 속도의 시간을 재는 것이 가능하지 않을 정도로 빠르게 연소하는 재료를 지칭한다. 하나 이상의 연소 거리, 연소 시간, 연소 속도, 및 재료가 자기-소멸하는지 여부는 또한 측정될 수 있다. 표본은 연소가 약 102 mm / 분 미만 이동하면 FMVSS 302 또는 SAE J369 테스트를 "충족" 또는 "통과"하는 것으로 고려될 수 있다. 표본은 이들이 102 mm / 분보다 더 빠르게 연소하면 테스트를 실패할 수 있다.
특정 경우에서, 열가소성 복합품은 최종 형성된 부품 또는 물품을 제공하기 위해 다양한 형상으로 종종 성형 또는 가공된다. 가공 동안, 가공되도록 물품의 하나 이상의 구성요소 또는 층들의 전체 두께를 증가하는 것이 바람직할 수 있다. 본원에서 기재된 일부 형태에서, 열가소성 프리프레그 또는 열가소성 코어에서 팽창성 흑연 재료의 존재는 가열, 성형 또는 다른 온도 또는 가공 작업 동안 물품 (또는 이의 부분)의 전체 두께의 변경을 허용한다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료는, 예를 들면, 열가소성 재료 및 다수의 섬유를 포함한 열가소성 프리프레그 또는 코어의 공소에서 표면부터 표면까지 실질적으로 균일한 분포로 분산된다. 특정 예에서, 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어에서 다른 재료에 비-공유 결합된다. 추가 예에서, 팽창성 흑연 재료는 열가소성 재료에 존재한 하나 이상의 그룹에 공유 결합될 수 있거나 또는 다수의 섬유의 하나 이상의 그룹에 공유 결합될 수 있거나 또는 모두일 수 있다. 사용된 정확한 로프팅 온도는 프리프레그, 코어 및 물품에서 존재한 다른 재료에 의존하여 다양할 수 있고, 일부 경우에서, 로프팅 온도는 프리프레그, 코어 및 물품에서 존재한 열가소성 재료(들)의 용융점 온도 초과 또는 동등일 수 있다.
특정 형태에서, 본원에서 기재된 물품은 프리프레그 또는 코어층을 포함할 수 있다. 임의의 특정한 이론에 의해 구속됨의 바램 없이, 프리프레그는 일반적으로 코어의 완전히 경화된 또는 가공된 버전이 아니다. 예를 들어, 열가소성 재료, 다수의 섬유 및 팽창성 흑연 재료를 포함한 부분적으로 경화된 층은 일반적으로 프리프레그로 지칭되고, 반면에 열가소성 재료, 다수의 섬유 및 팽창성 흑연 재료를 포함한 (로프팅될 수 있거나 또는 아직 로프팅되지 않을 수 있는) 완전히 경화된 층은 일반적으로 코어 또는 코어층으로 지칭된다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 코어가 경화될 수 있어도, 코어는, 그의 형상을 변경하기 위해 또는 의도한 용도에 적합한 형성된 물품 또는 생성물을 제공하기 위해, 그의 두께를 증가시키도록 더욱 추가로 가공될 수 있다. 아래 설명은 모든 프리프레그 및 코어를 참조하고 프리프레그에 관련되어 사용된 재료 (및 그의 양 및 특성)은 원한다면 코어에서 또한 사용될 수 있다.
본원에서 기재된 특정 형태에서, 팽창성 흑연 (EG) 재료는 프리프레그, 코어 및 물품의 선택적 로프팅을 제공하기 위해 프리프레그 코어 및 물품에서 포함된다. 로프팅은 처리 조건, 예를 들면, 열 및/또는 압력의 적용 동안 또는 이후 프리프레그, 코어 또는 물품의 두께의 전체 증가를 일반적으로 지칭한다. 예를 들어, EG 재료는 프리프레그, 코어 또는 물품이 제1 온도 및/또는 제1 가열 조건에서 로프팅하기에 실질적으로 비감수성이고 그 다음 제2 온도 및/또는 제2 가열 조건에서 로프팅하기에 감수성이도록 선택될 수 있다. 일부 경우에서, EG 재료를 포함한 프리프레그, 코어 및 물품은 대류 가열 조건하에서 실질적인 정도까지 로프팅하지 않고, 반면에, EG 재료를 포함한 프리프레그, 코어 및 물품은 적외선 가열 조건하에서 로프팅한다. 다른 경우에서, EG 재료를 포함한 프리프레그, 코어 및 물품은 제1 온도에서 실질적인 정도까지 로프팅하지 않고 그 다음 제2 온도에서 실질적인 정도까지 로프팅한다. 예를 들어, 특정 자동차 적용에서, EG 재료는 하기에서 실질적으로 로프팅하지 않도록 선택될 수 있다: 200 섭씨온도 및 220도에서 로프팅하도록섭씨. 임의의 특정한 이론에 의해 구속됨의 바램 없이, 제1 및 제2 온도는 프리프레그, 코어 또는 물품에서 존재한 열가소성 재료에 의존하여 다양할 수 있다. 특정 경우에서, EG 재료는 선택되어 이로써 로프트 온도가 하기일 때까지 실질적으로 로프트는 발생하지 않는다: 약 20 섭씨온도 이상 (열가소성 재료의 용융점 보다). 다른 경우에서, EG 재료는 선택되어 이로써 로프트 온도가 하기일 때까지 실질적으로 로프트는 발생하지 않는다: 약 40 섭씨온도 이상 (열가소성 재료의 용융점 보다). 추가 사례에서, EG 재료 (및/또는 로프팅 조건)은 선택되어 이로써 로프트 온도가 하기일 때까지 실질적으로 로프트는 발생하지 않는다: 약 60 섭씨온도 이상 (열가소성 재료의 용융점 보다). 일부 경우에서, EG 재료는 선택되어 이로써 로프트 온도가 하기일 때까지 실질적으로 로프트는 발생하지 않는다: 약 80 섭씨온도 이상 (열가소성 재료의 용융점 보다).
일부 경우에서, 본원에서 기재된 프리프레그, 코어 및 물품은 오픈 셀 구조, 예를 들면, 공극을 포함하는 다공성 또는 투과성 재료이다. 상기 오픈 셀 구조의 존재는 다공성 구조 내에서 포획된 공기가 가연성을 유지할 것임에 따라 프리프레그, 코어 및 물품이 난연성이도록 하는 것을 더욱 어렵게 만들고 및/또는 구성요소가 자기-소멸하는 것을 더욱 어렵게 한다. 열가소성 재료 및 섬유와 조합으로 EG 재료를 포함시킴으로써, 프리프레그, 코어 및 물품은 난연성 및/또는 자기-소멸성일 수 있다. 예를 들어, 1989년자 ISO 3795 및 2004년자 ASTM D5132에 일반적으로 등가물인, 1991년자 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족시키기 위한 다수의 강화 섬유, 열가소성 재료, 및 유효한 양의 팽창성 흑연 입자를 포함한 다공성 코어층을 포함한 물품이 생산될 수 있다. 원한다면, EG 재료는 다공성 코어층의 공소에서 균일하게 분산될 수 있다. 다른 재료의 외피는 또한 원한다면 다공성 코어층상에 배치될 수 있다.
특정 형태에서, 오픈 셀 구조, 예를 들면, 공소를 함께 갖는 다수의 섬유 및 하나 이상의 열가소성 재료를 포함한 다공성 프리프레그는 생산될 수 있다. 일부 형태에서, 팽창성 흑연 재료는 팽창성 흑연 재료가 일반적으로 열가소성 재료 및/또는 섬유와 공유결합하지 않는 방식으로 공소에 부하될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 재료 및/또는 섬유는 이들이 팽창성 흑연 재료와 일반적으로 불활성 또는 비-반응성이도록 선택될 수 있다. 팽창성 흑연 재료가 열가소성 재료 및/또는 섬유에 공유결합할 수 없어도, 전형적으로 팽창성 흑연 재료 자체에 또는 내부에 존재한 공유 결합이 있다. 다른 경우에서, 프리프레그에서 일부 공유 결합된 팽창성 흑연 재료를 제공하기 위해 열가소성 재료, 섬유 또는 모두에 팽창성 흑연 재료를 공유결합하는 것이 바람직할 수 있다. 심지어 결합된 팽창성 흑연 재료가 존재하는 경우, 팽창성 흑연 재료는 바람직하게는 프리프레그의 로프팅을 허용하기 위해 적당한 조건 예컨대, 예를 들어, 방사선 가열하에서 그의 점거된 용적을 여전히 증가시킬 수 있다. 일부 경우에서, 모든 공유 결합된 팽창성 흑연 재료 및 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 또한 프리프레그에서 존재할 수 있다. 일부 형태의 프리프레그는 팽창성 흑연 재료의 약 100%가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있는 반면, 약한 상호작용 예컨대 반데르발스’ 상호작용 또는 정전기 상호작용은 팽창성 흑연 재료와 프리프레그의 다른 구성요소 사이에서 발생할 수 있다.
특정 예에서 및 하기를 참조하면: 도1A, 프리프레그 100은 열가소성 재료 및 다수의 섬유를 포함하는 것이 보여진다. 프리프레그 100은 또한 프리프레그 100을 통해 분산된 (점 105로서 예시 목적으로 보여진) 팽창성 흑연 재료를 포함한다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료 분산액은 프리프레그 100의 제1 표면 102부터 제2 표면 104까지 실질적으로 균질 또는 실질적으로 균일할 수 있다. 본원에서 더 상세히 기재된 바와 같이, 프리프레그 100에서 팽창성 흑연 재료의 상기 실질적으로 균질한 또는 실질적으로 균일한 분포를 달성하기 위해, 프리프레그 100의 구성요소는 분산액을 형성하기 위해 함께 혼합될 수 있다. 분산액이 분산액에서 팽창성 흑연 재료, 열가소성 재료 및 섬유의 실질적으로 균질한 또는 실질적으로 균일한 혼합물을 포함할 때까지 혼합은 수행될 수 있다. 프리프레그 100은 그 다음 본원에서 기재된 바와 같이, 예를 들면, 적합한 층화 공정을 이용하여 와이어 스크린상에 분산액의 배치에 의해 형성될 수 있다. 다른 형태에서, 더 많은 팽창성 흑연 재료가 다른 표면보다 표면 102, 104 중 하나에 대하여 존재하는 정도로 표면 102부터 표면 104까지 팽창성 흑연 재료의 구배 분포를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구현예에서, 팽창성 흑연 재료의 실질적으로 균일한 분포는 프리프레그 100에 존재하고 그 다음 추가의 팽창성 흑연 재료는 구배 분포를 제공하기 위해 프리프레그 100의 하나에 부가된다. 상기 추가의 팽창성 흑연 재료는, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료를 포함한 용액의 분무 또는 코팅에 의해 프리프레그 100에 직접적으로 부가될 수 있거나, 또는 프리프레그 100에 외피, 추가의 프리프레그 또는 팽창성 흑연 재료를 포함한 다른 구성요소의 커플링에 의해 부가될 수 있다. 예를 들어 및 하기를 참조하면: 도2A, 제1 프리프레그 210 및 제1 프리프레그 210상에 배치된 제2 프리프레그 220이 보여진다. 각각의 제1 프리프레그 210 및 제2 프리프레그 220은 팽창성 흑연 재료의 실질적으로 균일한 분포를 포함하지만, 그러나 프리프레그 210, 220에서 팽창성 흑연 재료의 양은 상이하다. 원한다면, 그러나, 단 하나의 프리프레그 210, 220은 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있고 다른 프리프레그는 로프팅제를 포함하지 않을 수 있거나 또는 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 마이크로구형체 이외의 로프팅제를 포함할 수 있다. 마이크로구형체는 팽창성 흑연 재료와 조합으로 존재할 수 있거나 또는 임의의 팽창성 흑연 재료 없이 프리프레그 210, 220 중 하나로 존재할 수 있다. 프리프레그 210, 220의 열가소성 재료는 하기를 제공하기 위해 용융될 수 있다: 단일 프리프레그 250 (도2B). 함께 프리프레그 210, 220의 용융의 결과는 표면 254에 인접하여 존재한 양과 비교되는 경우 표면 252에 인접한 팽창성 흑연 재료의 증가된 양으로 프리프레그 250에서 팽창성 흑연 재료의 구배 분포이다. 프리프레그 250의 정확한 전체 두께는 사용된 조건에 의존하여 다양할 수 있고 특정한 두께는 하기에서 암시되도록 의도되지 않는다: 도2B.
다른 형태에서, 프리프레그내 팽창성 흑연 재료의 분포는 프리프레그에 팽창성 흑연 재료를 포함한 다른 재료 또는 외피의 커플링에 의해 제공될 수 있다. 하기를 참조하면: 도2C, 팽창성 흑연 재료를 포함한 외피 270은 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료를 포함한 프리프레그 260상에 배치된 것으로 보여진다. 요구되지 않지만, 외피 270은 프리프레그 260의 사전-로프팅된 두께보다 훨씬 더 낮은 두께에서 전형적으로 존재한다. 또한, 인식할 수 있는 인터페이스는 전형적으로 외피 270과 인터페이스 260 사이에 존재하고, 반면에 하기와 관련되어 기재된 바와 같이, 서로에 대한 2개 프리프레그의 커플링은: 도2B, 일반적으로 마지막으로 커플링된 프리프레그 250에서 임의의 인식할 수 있는 인터페이스를 초래하지 않는다. 다른 경우에서, 외피 270은 임의의 실질적인 인터페이스 없이 커플링된 외피/프리프레그 복합체 재료를 제거하기 위해 외피 270과 프리프레그 260을 커플링하도록 프리프레그 260에 용융될 수 있다. 원한다면 및 이하에서 더 상세히 기재된 바와 같이, 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있거나 또는 포함하지 않을 수 있는, 추가의 외피는 또한 외피 270으로부터 반대 측에서 프리프레그에 커플링될 수 있다.
특정 형태에서, 프리프레그의 열가소성 재료는 섬유 형태, 입자 형태, 수지 형태 또는 다른 적합한 형태로 존재할 수 있다. 일부 경우에서, 프리프레그에서 사용된 열가소성 재료는 입자 형태로 존재할 수 있고 팽창성 흑연 재료의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 평균 입자 크기를 갖는다. 임의의 특정한 과학적 이론에 구속됨의 바램 없이, 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료의 입자 크기의 매칭에 의해, 예를 들어, 프리프레그에서 팽창성 흑연 재료의 증가된 체류를 포함한 프리프레그의 향상된 가공은 달성될 수 있다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료의 평균 입자 크기 및 열가소성 재료의 평균 입자 크기는 약 5% 내지 약 10%만큼 다양할 수 있고 향상된 가공은 여전히 달성될 수 있다. 특정 형태에서, 프리프레그에서 각각의 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료의 평균 입자 크기는 약 50 마이크론 내지 약 90 마이크론만큼 상이할 수 있다. 일부 형태에서, 팽창성 흑연의 평균 입자 크기는 향상된 가공을 제공하기 위해 열가소성 재료 입자의 평균 입자 크기의 적어도 50%이다. 다른 경우에서, 열가소성 재료의 평균 입자 크기와 약 동일한 평균 입자 크기를 가진 팽창성 흑연 재료는 열가소성 재료의 평균 입자 크기보다 상이한 평균 입자 크기의 팽창성 흑연 재료와 함께 존재할 수 있다. 팽창성 흑연 재료의 평균 입자 크기가 상이할 수 있어도, 팽창성 흑연 재료의 화학 조성물은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 더욱 다른 형태에서, 상이한 평균 입자 크기를 가진 2 이상의 열가소성 재료가 존재할 수 있다. 원한다면, 열가소성 재료의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 평균 입자 크기를 갖는 2개의 팽창성 흑연 재료가 존재할 수 있다. 2개의 팽창성 흑연 재료는 화학적으로 동일할 수 있거나 또는 화학적으로 상이할 수 있다. 유사하게, 열가소성 재료는 화학적으로 동일할 수 있거나 (그러나 상이한 평균 입자 크기를 갖는다) 또는 화학적으로 상이할 수 있다.
특정 구현예에서, 프리프레그 100은 일반적으로 공소가 프리프레그에 존재하도록 오픈 셀 구조의 실질적인 양을 포함한다. 예를 들어, 코어층은 하기의 기공 함량 또는 다공도를 포함할 수 있다: 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 내에서 임의의 예시적인 값. 일부 경우에서, 프리프레그는 0% 초과의 다공도 또는 기공 함량을 포함하고, 예를 들면, 약 95%까지 완전히 통합되지 않는다. 달리 언급되지 않는 한, 특정 기공 함량 또는 다공도를 포함한 프리프레그에 대한 참조는 프리프레그의 총 용적에 기반되고 프리프레그 플러스 프리프레그에 커플링된 임의의 다른 재료 또는 층들의 총 용적에 필연적으로 기반되지 않는다.
특정 구현예에서, 프리프레그에 존재한 고다공도는 프리프레그의 기공 내에서 팽창성 흑연 재료의 포획을 허용한다. 예를 들어, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 방식으로 공소에 있을 수 있다. 열 또는 다른 작은 변화의 적용은 프리프레그의 전체 두께를 차례로 증가시키는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료의 용적을 증가시키는 작용을 할 수 있고, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료의 크기가 증가하고 및/또는 추가의 공기가 프리프레그에서 포획됨에 따라 두께는 증가한다. 예를 들어, 팽창성 흑연 재료는 적합한 자극, 예를 들면, 복사열이 프리프레그의 전체 두께를 증가시키는 기능을 하도록 로프팅제로서 작동될 수 있다. 일부 경우에서, 프리프레그에서 팽창성 흑연 재료는 단계식 로프팅제로서 기능하는데 유효하다. 본원에서 사용된 바와 같이, 단계식 로프팅 또는 단계식 로프팅제는 두께가 온도, 그 다음 안정기와 함께 증가하고, 그 다음 온도 증가와 함께 다시 증가하는 로프팅제를 지칭한다. 하기에서 예시를 참조하면: 도1B, 2개의 가설 로프팅 곡선은, 예를 들어, 선형 로프팅제 예컨대 마이크로구형체를 나타낸 하나의 곡선 150 및, 예를 들어 단계식 로프팅제 예컨대 팽창성 흑연 재료를 나타낸 다른 곡선 160으로 보여진다. 선형 로프팅제의 용적은 일반적으로 온도 증가의 함수로서 선형으로 증가한다. 많은 로프팅제, 예컨대 마이크로구형체 로프팅제가 2원 방식으로 기능하고 특정 온도에서 비-로프팅된부터 완전히 로프팅된까지 움직임에 따라 기울기는 급격해지는 경향이 있다. 그에 반해서, 단계식 로프팅제의 용적은 일반적으로 온도의 함수로서 단계적으로 증가한다. 용적에서 단계식 증가는 전체 프리프레그 두께의 향상된 제어를 제공하고 과-로프트의 가능성을 감소시킨다. 팽창성 흑연 재료를 포함한 프리프레그를 이용한 원하는 두께는 적합한 가공 온도를 선택함으로써 달성될 수 있다. 두께가 충분하지 않으면, 많은 사례에서, 더 높은 온도는 그 다음 원하는 두께까지 전체 두께를 증가시키기 위해 적용될 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에서 기재된 프리프레그의 열가소성 재료는, 적어도 부분적으로, 모두 가소화된 및 가소화되지 않은, 하나 이상의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 및 폴리비닐 클로라이드, 및 서로 또는 다른 폴리머성 재료와 이들 재료의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소성물질은, 비제한적으로, 하기를 포함한다: 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액체 결정성 폴리머, PARMAX®로서 상업적으로 공지된 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 고열 폴리카보네이트 예컨대 Bayer's APEC® PC, 고온 나일론, 및 실리콘, 뿐만 아니라 서로 또는 다른 폴리머성 재료와 이들 재료의 합금 및 블렌드.프리프레그를 형성하기 위해 사용된 열가소성 재료는 분말 형태, 수지 형태, 로진 형태, 섬유 형태 또는 다른 적합한 형태로 사용될 수 있다. 다양한 형태로 예시적인 열가소성 재료는 본원에서 기재되고 또한, 예를 들어 하기에 기재된다: 미국공개 번호 20130244528 및 US20120065283.프리프레그에 존재한 열가소성 재료의 정확한 양은 다양할 수 있고 예시적인 양은 약 20중량 % 내지 약 80중량 % 범위이다.
특정 예에서, 본원에서 기재된 프리프레그의 섬유는 하기를 포함할 수 있다: 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 높은 모듈러스 유기 섬유 예컨대, 예를 들어, 파라- 및 메타-아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 하기로서 사용에 적합한 본원에서 기재된 임의의 높은 용융 흐름 지수 수지: 섬유, 천연 섬유 예컨대 삼, 사이잘삼, 황마, 아마, 코이어, 케나프 및 셀룰로오스 섬유, 미네랄 섬유 예컨대 현무암, 미네랄 울 (예를 들면, 암면 또는 광재면), 규회석, 알루미나 실리카, 및 등, 또는 이들의 혼합물, 금속 섬유, 금속화된 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 원사 섬유, 또는 이들의 혼합물. 일부 구현예에서, 임의의 상기 언급된 섬유는 원하는 작용기를 제공하기 위해 또는 섬유에 다른 물리적 특성을 부여하기 위해 사용에 앞서 화학적으로 처리될 수 있고, 예를 들면, 이들이 열가소성 재료, 팽창성 흑연 재료 또는 모두와 반응할 수 있도록 화학적으로 처리될 수 있다. 일부 경우에서, 프리프레그에서 사용된 섬유는 열가소성 재료와 그 다음 혼합되는 유도된 섬유를 제공하기 위해 팽창성 흑연 재료와 먼저 반응될 수 있다. 대안적으로, 팽창성 흑연 재료는 섬유와 그 다음 혼합되는 유도된 열가소성 재료를 제공하기 위해 프리프레그의 열가소성 재료와 반응될 수 있다. 프리프레그에서 섬유 함량은 프리프레그의 약 20중량 % 내지 약 90중량 %, 더욱 특히 프리프레그의 약 30중량 % 내지 약 70중량 %일 수 있다. 전형적으로, 프리프레그를 포함한 복합품의 섬유 함량은 복합체의 약 20 중량 % 내지 약 90중량 %, 더욱 특히 약 30중량 % 내지 약 80중량 %, 예를 들면, 약 40 중량 % 내지 약 70중량 %에서 다양하다. 사용된 섬유의 특정한 크기 및/또는 배향은, 적어도 부분적으로, 사용된 폴리머 재료 및/또는 수득한 프리프레그의 원하는 특성에 의존할 수 있다. 적합한 추가의 유형의 섬유, 섬유 크기 및 양은, 본 개시내용의 이점이 주어지면, 당해 분야의 숙련가에 의해 쉽게 선택될 것이다. 하나의 비-제한 예시에서, 프리프레그를 제공하기 위해 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료 내에서 분산된 섬유는 일반적으로 약 5 마이크론 초과, 더욱 특히 약 5 마이크론 내지 약 22 마이크론의 직경, 및 약 5 mm 내지 약 200 mm의 길이를 갖고; 더욱 특히, 섬유 직경은 약 마이크론 내지 약 22 마이크론일 수 있고 섬유 길이는 약 5 mm 내지 약 75 mm일 수 있다.
특정 예에서, 본원에서 기재된 프리프레그의 팽창성 흑연 재료는 전형적으로 적층된 분자 층들에 존재한 하나 이상의 그래핀 기반 재료를 포함한다. 임의의 특정한 이론에 의해 구속됨의 바램 없이, 로프팅 능력의 제공에 더하여, 팽창성 흑연 재료는 또한 어느 정도의 난연성을 제공한다. 일부 구현예에서, 충분한 팽창성 흑연 재료가 존재하고, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료의 난연제 양이 프리프레그에서 존재하여 이로써 프리프레그가, 1989년자 ISO 3795 및 2004년자 ASTM D5132와 일반적으로 등가인, 1991년자 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족시킨다. 상기 난연제 양은 외부 난연제가 실질적으로 없는 프리프레그의 작제를 허용할 수 있다.
프리프레그에서 사용된 팽창성 흑연 재료의 정확한 유형은, 예를 들어, 원하는 로프팅 온도, 원하는 난연성을 포함한 수많은 인자에 의존할 수 있다. 예시적인 상업적으로 이용가능한 팽창성 흑연 재료는 하기로부터 이용가능하고: Nyacol Nano Technologies, Inc. (Ashland, MA) 그리고, 예를 들어, 등급 35, 200, 249, 250, 251, KP251 및 351 팽창성 흑연 재료를 포함한다. 추가의 팽창성 흑연 재료는 Graftech International (Lakewood, OH)로부터 상업적으로 구매될 수 있다. 임의의 특정한 반응에 의해 구속됨의 바램 없이, 팽창성 흑연 재료는 흑연 광석의 산성화에 의해 일반적으로 생산될 수 있다. 산성화는, 예를 들면, 황산이 삽입제로서 작용하는 삽입 공정을 초래한다. 용액은 그 다음 육각형 탄소-탄소 결합된 재료의 시트의 일련의 층들을 제공하기 위해 중화될 수 있다. 층들은 일반적으로 평평하고 층상 시트 구조를 제공하기 위해 추가의 육각형 탄소-탄소 층들과 상호작용한다. 층상 시트 구조는 시트 사이에서 공유 결합 또는 정전기 상호작용 (또는 모두)를 통해 함께 유지될 수 있다. 본원에서 기재된 열가소성 프리프레그 및 코어에서 팽창성 흑연 재료의 가열은 층들 사이에서 증가된 분리 및 프리프레그의 두께에서 수득한 증가를 초래할 수 있다. 원한다면, 팽창성 흑연 재료는 그래핀 옥사이드를 형성하기 위해 적합한 산화제를 이용하여 산화될 수 있다. 본원에서 언급된 바와 같이, 팽창성 흑연 재료는 플레이크 형태, 입자 형태 또는 다른 형태를 포함한 많은 형태에서 존재할 수 있다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료는 입자 형태로 존재하고, 예를 들어 적어도 300 마이크론의 평균 입자 크기를 포함할 수 있다.
일부 형태에서, 프리프레그는 특정 적용을 위한 위험한 물질 요건에 관한 제약을 충족시키기 위해 실질적으로 무 할로겐 또는 무 할로겐 프리프레그일 수 있다. 다른 경우에서, 프리프레그는 할로겐화된 난연제 예컨대, 예를 들어, 하나 이상의 F, Cl, Br, I, 및 At를 포함하는 할로겐화된 난연제 또는 상기 할로겐, 예를 들면, 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로-, 디할로-, 트리할로- 또는 테트라할로-폴리카보네이트를 포함한 화합물을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 프리프레그 및 코어에서 사용된 열가소성 재료는 또 다른 난연제의 부가 없이 일부 난연성을 부여하기 위해 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화된 난연제가 존재하는 경우, 난연제는, 존재하는 다른 구성요소에 의존하여 다양할 수 있는, 난연제 양으로 바람직하게는 존재한다. 예를 들어, 할로겐화된 난연제는 (프리프레그의 중량을 기준으로) 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 15 중량 퍼센트, 더욱 특히 약 1 중량 퍼센트 내지 약 13 중량 퍼센트, 예를 들면, 약 5 중량 퍼센트 내지 약 13 중량 퍼센트로 존재할 수 있다. 원한다면, 2개의 상이한 할로겐화된 난연제는 프리프레그에 부가될 수 있다. 다른 경우에서, 비-할로겐화된 난연제 예컨대, 예를 들어, 하나 이상의 N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 및 Te를 포함한 난연제가 부가될 수 있다. 일부 구현예에서, 비-할로겐화된 난연제는 프리프레그가 더욱 환경적으로 친화적일 수 있도록 포스포르화된 재료를 포함할 수 있다. 비-할로겐화된 또는 실질적으로 무 할로겐 난연제가 존재하는 경우, 난연제는, 존재하는 다른 구성요소에 의존하여 다양할 수 있는, 난연제 양으로 바람직하게는 존재한다. 예를 들어, 실질적으로 무 할로겐 난연제는 (프리프레그의 중량을 기준으로) 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 15 중량 퍼센트, 더욱 특히 약 1 중량 퍼센트 내지 약 13 중량 퍼센트, 예를 들면, 프리프레그의 중량을 기준으로 약 5 중량 퍼센트 내지 약 13 중량 퍼센트로 존재할 수 있다. 원한다면, 2개의 상이한 실질적으로 무 할로겐 난연제는 프리프레그에 부가될 수 있다. 특정 경우에서, 본원에서 기재된 프리프레그는 하나 이상의 실질적으로 무 할로겐 난연제와 조합으로 하나 이상의 할로겐화된 난연제를 포함할 수 있다. 2개의 상이한 난연제가 존재하는 경우, 2개 난연제의 조합은, 존재하는 다른 구성요소에 의존하여 다양할 수 있는, 난연제 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 존재한 난연제의 총 중량은 (프리프레그의 중량을 기준으로) 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 20 중량 퍼센트, 더욱 특히 약 1 중량 퍼센트 내지 약 15 중량 퍼센트, 예를 들면, 프리프레그의 중량을 기준으로 약 2 중량 퍼센트 내지 약 14 중량 퍼센트일 수 있다. 본원에서 기재된 프리프레그에서 사용된 난연제는 (와이어 스크린 또는 다른 가공 구성요소상에서 혼합물의 처리에 앞서) 팽창성 흑연 재료, 열가소성 재료 및 섬유를 포함한 혼합물에 부가될 수 있거나 또는 프리프레그가 형성된 이후 부가될 수 있다.
특정 형태에서, 본원에서 기재된 물품은 다공성 코어를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 다공성 코어는 코어에서 다수의 개방 셀, 공소 또는 웹을 제공하기 위해 웹 또는 네트워크 구조에서 경화된 열가소성 재료에 의해 대신 유지될 수 있는 하나 이상의 열가소성 재료 및 다수의 섬유를 포함한다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료는 팽창성 흑연 재료가 열가소성 재료 및/또는 섬유와 일반적으로 공유결합하지 않는 방식으로 코어의 공소에서 존재할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 재료 및/또는 섬유는 이들이 팽창성 흑연 재료와 일반적으로 불활성 또는 비-반응성이도록 선택될 수 있다. 팽창성 흑연 재료가 열가소성 재료 및/또는 섬유에 공유결합할 수 없어도, 전형적으로 팽창성 흑연 재료 자체에서 또는 내부에서 존재한 공유 결합이 있고, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료 층들은 하나 이상의 개재 약물을 통해 서로 관련될 수 있다. 다른 경우에서, 코어에서 일부 공유 결합된 팽창성 흑연 재료를 제공하기 위해 열가소성 재료, 섬유 또는 모두에 팽창성 흑연 재료를 공유결합하는 것이 바람직할 수 있다. 심지어 결합된 팽창성 흑연 재료가 코어에서 존재하는 경우, 팽창성 흑연 재료는 바람직하게는 코어의 로프팅을 허용하기 위해 적당한 조건 예컨대, 예를 들어, 방사선 가열하에서 그의 점거된 용적을 여전히 증가시킬 수 있다. 일부 경우에서, 모든 공유 결합된 팽창성 흑연 재료 및 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 또한 코어에서 존재할 수 있다. 코어의 일부 형태는 팽창성 흑연 재료의 약 100%가 비-공유 결합되는 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있는 반면, 약한 상호작용 예컨대 반데르발스’ 상호작용 또는 정전기 상호작용은 팽창성 흑연 재료와 코어의 다른 구성요소 사이에서 발생할 수 있고, 예를 들면, 전하-전하 상호작용 또는 소수성 상호작용은 코어에 존재한 다양한 구성요소 사이에서 발생할 수 있다.
특정 형태에서, 하기의 프리프레그와 유사한 코어는: 도1 생산될 수 있다. 코어는 코어 전반에 걸쳐 분산된 팽창성 흑연 재료를 포함한다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료 분산액은 코어의 제1 표면부터 제2 표면까지 실질적으로 균질 또는 실질적으로 균일할 수 있다. 본원에서 더 상세히 기재된 바와 같이, 코어에서 팽창성 흑연 재료의 상기 실질적으로 균질한 또는 실질적으로 균일한 분포를 달성하기 위해, 코어의 구성요소는 분산액을 형성하기 위해 함께 혼합될 수 있다. 분산액이 분산액에서 팽창성 흑연 재료, 열가소성 재료 및 섬유의 실질적으로 균질한 또는 실질적으로 균일한 혼합물을 포함할 때까지 혼합은 수행될 수 있다. 코어는 그 다음, 예를 들면, 적합한 층화 공정을 이용한 와이어 스크린상에 분산액의 배치 그 다음 코어의 열가소성 재료의 경화에 의해 본원에서 기재된 바와 같이 형성될 수 있다. 다른 형태에서, 코어의 한 표면에서 코어의 다른 표면까지 팽창성 흑연 재료의 구배 분포를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 형태에서, 팽창성 흑연 재료의 실질적으로 균일한 분포는 코어에서 존재하고 그 다음 추가의 팽창성 흑연 재료는 구배 분포를 제공하기 위해 코어의 하나에 부가된다. 상기 추가의 팽창성 흑연 재료는, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료를 포함한 용액의 분무 또는 코팅에 의해 코어에 직접적으로 부가될 수 있거나, 또는 코어에 외피, 추가의 프리프레그 또는 코어 또는 팽창성 흑연 재료를 포함한 다른 구성요소의 커플링에 의해 부가될 수 있다. 예를 들어, 제1 코어 및 제1 코어상에 배치된 제2 코어는 복합품을 제공할 수 있다. 각각의 코어는 실질적으로 균일한 분포의 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있지만, 2개 코어에서 팽창성 흑연 재료의 양 및/또는 유형은 상이할 수 있고, 예를 들면, 부하 속도는 상이할 수 있거나 또는 재료 자체는 상이할 수 있다. 원한다면, 그러나, 단 하나의 코어는 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있고 다른 코어는 로프팅제를 포함하지 않을 수 있거나 또는 팽창성 흑연 재료 이외의 로프팅제, 예를 들면, 마이크로구형체를 포함할 수 있다. 마이크로구형체는 팽창성 흑연 재료와 조합으로 존재할 수 있거나 또는 임의의 팽창성 흑연 재료 없이 코어 중 하나에 존재할 수 있다. 코어의 열가소성 재료는 2개 코어로부터 재료를 포함한 단일 조합된 코어를 제공하기 위해 용융될 수 있다. 코어의 용융의 결과는 팽창성 흑연 재료의 구배 분포를 가진 복합체 코어이다. 다른 형태에서, 코어에서 팽창성 흑연 재료의 분포는 코어에 팽창성 흑연 재료를 포함한 외피 또는 다른 재료의 커플링에 의해 제공될 수 있다. 다른 경우에서, 외피는 임의의 실질적인 인터페이스 없이 커플링된 외피/코어 복합체 재료를 제거하기 위해 외피 및 코어를 커플링하도록 코어에 용융될 수 있다. 원한다면 및 이하에서 더 상세히 기재된 바와 같이, 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있거나 또는 포함하지 않을 수 있는, 추가의 외피는 또한 제1 외피로부터 반대측상에서 코어에 커플링될 수 있다.
특정 형태에서, 코어의 열가소성 재료는 섬유 형태, 입자 형태, 수지 형태 또는 다른 적합한 형태로 코어를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 코어에서 사용된 열가소성 재료는 입자 형태로서 존재할 수 있고 팽창성 흑연 재료의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 평균 입자 크기를 갖는다. 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료의 입자 크기의 매칭에 의해, 예를 들어, 코어에서 팽창성 흑연 재료의 증가된 체류, 보존된 로프트 수용력에서의 증가, 등을 포함한 코어의 향상된 가공은 달성될 수 있다. 일부 경우에서, 팽창성 흑연 재료의 평균 입자 크기 및 열가소성 재료의 평균 입자 크기는 약 5% 내지 약 10%만큼 다양할 수 있고 향상된 가공은 여전히 달성될 수 있다. 특정 형태에서, 코어에서 각각의 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료의 평균 입자 크기는 약 50 마이크론 내지 약 900 마이크론 범위일 수 있다. 다른 경우에서, 열가소성 재료의 평균 입자 크기와 약 동일한 평균 입자 크기를 가진 팽창성 흑연 재료는 열가소성 재료의 평균 입자 크기보다 상이한 평균 입자 크기의 팽창성 흑연 재료와 함께 존재할 수 있다. 팽창성 흑연 재료의 평균 입자 크기가 상이할 수 있어도, 팽창성 흑연 재료의 화학 조성물은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 더욱 다른 형태에서, 상이한 평균 입자 크기를 가진 2 이상의 열가소성 재료가 존재할 수 있다. 원한다면, 2개의 열가소성 재료의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 평균 입자 크기를 가진 2개의 팽창성 흑연 재료는 코어에 존재할 수 있다. 2개의 팽창성 흑연 재료는 화학적으로 동일할 수 있거나 또는 화학적으로 상이할 수 있다. 유사하게, 열가소성 재료는 화학적으로 동일할 수 있거나 (그러나 상이한 평균 입자 크기를 갖는다) 또는 화학적으로 상이할 수 있다.
특정 구현예에서, 코어는 공소가 코어에 존재하도록 오픈 셀 구조의 실질적인 양을 일반적으로 포함한다. 예를 들어, 코어층은 하기의 기공 함량 또는 다공도를 포함할 수 있다: 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 이들 예시적인 범위 내에서 임의의 예시적인 값. 일부 경우에서, 코어는 0% 초과의 다공도 또는 기공 함량을 포함하고, 예를 들면, 약 95%까지 완전히 통합되지 않는다. 달리 언급되지 않는 한, 특정 기공 함량 또는 다공도를 포함한 코어에 대한 참조는 코어의 총 용적에 기반되고 코어 플러스 코어에 커플링된 임의의 다른 재료 또는 층들의 총 용적에 필연적으로 기반되지 않는다. 프리프레그에 비교되면, 코어의 다공도는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들어, 많은 사례에서, 프리프레그는 롤러의 세트를 통한 프리프레그의 통과 또는 프리프레그의 하나의 표면의 통과에 의해 코어에 형성된다. 그와 같은 사례에서, 코어의 다공도는 프리프레그의 다공도보다 상이할 수 있고, 예를 들면, 더 낮을 수 있다. 일부 경우에서, 코어의 다공도는 최종 형성된 물품 또는 생성물에 코어의 증가된 로프팅을 제공하기 위해 비교할만한 프리프레그 미만이도록 의도적으로 선택된다.
특정 구현예에서, 코어에 존재한 고다공도는 코어의 기공 내에서 팽창성 흑연 재료의 포획을 허용한다. 예를 들어, 팽창성 흑연 재료는 비-공유 결합된 방식으로 공소에 있을 수 있다. 열 또는 다른 작은 변화의 적용은 차례로 코어의 전체 두께를 증가시키는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료의 용적을 증가시키는 작용을 할 수 있고, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료의 크기가 증가함에 따라, 흑연 재료의 분자 층들 사이에서 분리 거리가 증가함에 따라 및/또는 추가의 공기가 코어에서 포획됨에 따라 두께는 증가한다. 예를 들어, 팽창성 흑연 재료는 적합한 자극, 예를 들면, 복사열이 코어의 전체 두께를 증가시키기 위해 기능할 정도로 로프팅제로서 작동될 수 있다. 본원에서 언급된 바와 같이, 상기 자극은 팽창성 흑연 재료의 층들 사이에서 분리 거리의 증가에 의해 및/또는 후-로프팅된 코어 구조 내에서 공기의 포획에 의해 코어 두께를 증가시킬 수 있다. 일부 경우에서, 코어에서 팽창성 흑연 재료는 하기에 관련된 바와 같이 단계식 로프팅제로서 기능하는데 유효하다: 도1B 및 본원에서 프리프레그 설명. 본원에 첨부된 실시예에서 입증된 바와 같이, 팽창성 흑연 재료를 포함한 코어는 대류 가열 온도를 낮추기 위해 (마이크로구형체와 비교된) 일반적으로 비감수성인 코어 때문에 향상된 로프팅 수용력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 팽창성 흑연 재료를 프리프레그는 팽창성 흑연 재료의 실질적인 팽창 없이 코어에 가공될 수 있다. 예비 로프팅 수용력은 추가로 원하는 두께 및/또는 형태의 물품 또는 구성요소를 제공하기 위해 최종 사용자가 코어를 가공하도록 허용한다. 그에 반해서, 코어에 가공된 마이크로구형체를 포함한 프리프레그는 코어에 가공 동안 일부 팽창 (및 마이크로구형체의 포텐셜 붕괴)를 전형적으로 겪는다. 상기 팽창은 이용가능한 잔여 팽창을 감소시키고 최종 형성된 물품에서 달성가능한 전체 두께를 제한시킬 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에서 기재된 코어의 열가소성 재료는, 적어도 부분적으로, 하기를 포함할 수 있다: 모두 가소화된 및 가소화되지 않은, 하나 이상의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 및 폴리비닐 클로라이드, 및 서로 또는 다른 폴리머성 재료와 이들 재료의 블렌드.다른 적합한 열가소성물질은, 비제한적으로, 하기를 포함한다: 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액체 결정성 폴리머, PARMAX®로서 상업적으로 공지된 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 고열 폴리카보네이트 예컨대 Bayer's APEC® PC, 고온 나일론, 및 실리콘, 뿐만 아니라 서로 또는 다른 폴리머성 재료와 이들 재료의 합금 및 블렌드. 코어를 형성하기 위해 사용된 열가소성 재료는 분말 형태, 수지 형태, 로진 형태, 섬유 형태 또는 다른 적합한 형태에서 사용될 수 있다. 다양한 형태로 예시적인 열가소성 재료는 본원에서 기재되고 또한, 예를 들어 하기에 기재된다: 미국공개 번호 20130244528 및 US20120065283. 코어에 존재한 열가소성 재료의 정확한 양은 다양할 수 있고 예시적인 양은 약 20중량 % 내지 약 80중량 % 범위이다.
특정 예에서, 본원에서 기재된 코어의 섬유는 하기를 포함할 수 있다: 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 높은 모듈러스 유기 섬유 예컨대, 예를 들어, 파라- 및 메타-아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 하기로서 사용에 적합한 본원에서 기재된 임의의 높은 용융 흐름 지수 수지: 섬유, 천연 섬유 예컨대 삼, 사이잘삼, 황마, 아마, 코이어, 케나프 및 셀룰로오스 섬유, 미네랄 섬유 예컨대 현무암, 미네랄 울 (예를 들면, 암면 또는 광재면), 규회석, 알루미나 실리카, 및 등, 또는 이들의 혼합물, 금속 섬유, 금속화된 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 원사 섬유, 또는 이들의 혼합물. 일부 구현예에서, 임의의 상기 언급된 섬유는 원하는 작용기를 제공하기 위해 또는 섬유에 다른 물리적 특성을 부여하기 위해 사용에 앞서 화학적으로 처리될 수 있고, 예를 들면, 이들이 열가소성 재료, 팽창성 흑연 재료 또는 모두와 반응할 수 있도록 화학적으로 처리될 수 있다. 일부 경우에서, 코어에서 사용된 섬유는 그 다음 열가소성 재료와 혼합되는 유도된 섬유를 제공하기 위해 팽창성 흑연 재료와 먼저 반응될 수 있다. 대안적으로, 팽창성 흑연 재료는 그 다음 섬유와 혼합되는 유도된 열가소성 재료를 제공하기 위해 코어의 열가소성 재료와 반응될 수 있다. 코어에서 섬유 함량은 코어의 약 20중량 % 내지 약 90중량 %, 더욱 특히 코어의 약 30중량 % 내지 약 70중량 %일 수 있다. 사용된 섬유의 특정한 크기 및/또는 배향은, 적어도 부분적으로, 사용된 폴리머 재료 및/또는 수득한 코어의 원하는 특성에 의존할 수 있다. 적합한 추가의 유형의 섬유, 섬유 크기 및 양은, 본 개시내용의 이점이 주어지면, 당해 분야의 숙련가에 의해 쉽게 선택될 것이다. 하나의 비-제한 예시에서, 코어를 제공하기 위해 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료 내에서 분산된 섬유는 일반적으로 약 5 마이크론 초과, 더욱 특히 약 5 마이크론 내지 약 22 마이크론의 직경, 및 약 5 mm 내지 약 200 mm의 길이를 갖고; 더욱 특히, 섬유 직경은 약 마이크론 내지 약 22 마이크론일 수 있고 섬유 길이는 약 5 mm 내지 약 75 mm일 수 있다.
특정 예에서, 본원에서 기재된 코어의 팽창성 흑연 재료는 하나 이상의 그래핀 기반 재료를 포함한다. 로프팅 능력의 제공에 더하여, 팽창성 흑연 재료는 또한 코어 및/또는 코어를 포함한 임의의 물품에 어느 정도의 난연성을 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 충분한 팽창성 흑연 재료는 존재하고, 예를 들면, 팽창성 흑연 재료의 난연제 양은, 코어가, 1989년자 ISO 3795 및 2004년자 ASTM D5132와 일반적으로 등가인, 1991년자 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족시키는 정도로 코어에서 존재한다. 상기 난연제 양은 외부 또는 부가된 난연제가 실질적으로 없는 코어의 작제를 허용할 수 있다. 팽창성 흑연 재료의 크기는 팽창성 흑연 재료의 난연제 양이 코어를 형성하기 위한 가공 동안 유지되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 마이크로구형체가 로프팅제로서 사용되는 경우, 실질적인 양, 예를 들면, 마이크로구형체의 30% 이상은 코어를 형성하기 위해 가공 동안 종종 제거된다. 상기 제거는 포텐셜 로프팅 수용력을 감소시킨다. 적절한 크기의 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 약 300 마이크론 이상의 평균 입자 크기를 가진 팽창성 흑연 재료가 사용되는 경우, 코어에서 팽창성 흑연 재료의 향상된 체류는 달성될 수 있다. 코어에서 사용된 팽창성 흑연 재료의 정확한 유형은, 예를 들어, 원하는 로프팅 온도, 원하는 정도의 난연성, 원하는 기준 중량 및 다른 인자를 포함한 수많은 인자에 의존할 수 있다. 코어에서 존재할 수 있는 예시적인 상업적으로 이용가능한 팽창성 흑연 재료는 하기로부터 상업적으로 이용가능하고: Nyacol Nano Technologies, Inc. (Ashland, MA) 그리고, 예를 들어, 등급 35, 200, 249, 250, 251, KP251 및 351 팽창성 흑연 재료를 포함한다. 추가의 팽창성 흑연 재료는 Graftech International (Lakewood, OH)로부터 상업적으로 구매될 수 있다. 코어에 존재한 팽창성 흑연 재료 재료들은 일반적으로 적층된 분자 층들로서 존재한다. 본원에서 기재된 열가소성 코어에서 팽창성 흑연 재료의 가열은 층들 사이에서 증가된 분리 및 코어의 두께에서 생성된 증가를 초래할 수 있다. 팽창성 흑연 재료는 플레이크 형태, 입자 형태 또는 다른 형태를 포함한 많은 형태로 존재할 수 있다. 일부 경우에서, 코어에서 팽창성 흑연 재료는 플레이크 또는 입자 형태로 존재하고, 예를 들어, 적어도 300 마이크론의 평균 입자 크기를 포함할 수 있거나 또는 코어에서 열가소성 재료의 평균 입자 크기와 실질적으로 유사한 평균 입자 크기를 포함할 수 있다.
일부 경우에서, 코어는 특정 적용을 위한 위험한 물질 요건에 관한 제약을 충족시키기 위해 실질적으로 무 할로겐 또는 무 할로겐 코어일 수 있다. 다른 경우에서, 코어는 하기를 포함할 수 있다: 할로겐화된 난연제 예컨대, 예를 들어, 하나 이상의 F, Cl, Br, I, 및 At를 포함하는 할로겐화된 난연제 또는 상기 할로겐을 포함한 화합물, 예를 들면, 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로-, 디할로-, 트리할로- 또는 테트라할로-폴리카보네이트. 일부 경우에서, 코어에서 사용된 열가소성 재료는 또 다른 난연제의 부가 없이 일부 난연성을 부여하기 위해 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화된 난연제가 존재하는 경우, 난연제는, 존재하는 다른 구성요소에 의존하여 다양할 수 있는, 난연제 양으로 바람직하게는 존재한다. 예를 들어, 할로겐화된 난연제는 (코어의 중량을 기준으로) 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 15 중량 퍼센트, 더욱 특히 약 1 중량 퍼센트 내지 약 13 중량 퍼센트, 예를 들면, 약 5 중량 퍼센트 내지 약 13 중량 퍼센트로 존재할 수 있다. 원한다면, 2개의 상이한 할로겐화된 난연제는 코어에 부가될 수 있다. 다른 경우에서, 비-할로겐화된 난연제 예컨대, 예를 들어, 하나 이상의 N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 및 Te를 포함한 난연제가 부가될 수 있다. 일부 구현예에서, 비-할로겐화된 난연제는 코어가 더욱 환경적으로 친화적일 수 있도록 포스포르화된 재료를 포함할 수 있다. 비-할로겐화된 또는 실질적으로 무 할로겐 난연제가 존재하는 경우, 난연제는, 존재하는 다른 구성요소에 의존하여 다양할 수 있는, 난연제 양으로 바람직하게는 존재한다. 예를 들어, 실질적으로 무 할로겐 난연제는 (코어의 중량을 기준으로) 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 15 중량 퍼센트, 더욱 특히 약 1 중량 퍼센트 내지 약 13 중량 퍼센트, 예를 들면, 코어의 중량을 기준으로 약 5 중량 퍼센트 내지 약 13 중량 퍼센트로 존재할 수 있다. 원한다면, 2개의 상이한 실질적으로 무 할로겐 난연제는 코어에 부가될 수 있다. 특정 경우에서, 본원에서 기재된 코어는 하나 이상의 실질적으로 무 할로겐 난연제와 조합으로 하나 이상의 할로겐화된 난연제를 포함할 수 있다. 2개의 상이한 난연제가 존재하는 경우, 2개 난연제의 조합은, 존재하는 다른 구성요소에 의존하여 다양할 수 있는, 난연제 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 존재한 난연제의 총 중량은 (코어의 중량을 기준으로) 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 20 중량 퍼센트, 더욱 특히 약 1 중량 퍼센트 내지 약 15 중량 퍼센트, 예를 들면, 코어의 중량을 기준으로 약 2 중량 퍼센트 내지 약 14 중량 퍼센트일 수 있다. 본원에서 기재된 코어에서 사용된 난연제는 (와이어 스크린 또는 다른 가공 구성요소상에 혼합물의 처리에 앞서) 팽창성 흑연 재료, 열가소성 재료 및 섬유를 포함한 혼합물에 부가될 수 있거나 또는, 코어가 경화된 이후, 예를 들면, 난연제에서 코어의 소킹 또는 코어상에 난연제의 분무에 의해 부가될 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에서 기재된 프리프레그 또는 코어는 물품을 제공하기 위해 프리프레그 또는 코어의 표면상에 배치된 하나 이상의 외피를 포함할 수 있다. 하기를 참조하면: 도3, 물품 300은 프리프레그 또는 코어의 공소에서 배치된 열가소성 재료, 다수의 섬유 및 팽창성 흑연 재료를 포함하는 프리프레그 또는 코어 310을 포함한다. 물품 300은 프리프레그 또는 코어 310상에 배치된 제1 외피 320을 포함한다. 외피 320은, 예를 들어, 필름 (예를 들면, 열가소성 필름 또는 엘라스토머 필름), 프림, 스크림 (예를 들면, 섬유 기반 스크림), 포일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어 310상에 배치된 무기 코팅물, 유기 코팅물, 또는 열경화성 코팅물로서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 외피 320은 1996년자 ISO 4589에 따라 측정된 바와 같이, 약 22 초과의 한계 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 외피 320으로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 열가소성 필름은 적어도 하나의 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 실리콘을 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 외피 320으로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅물이 외피 320으로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 코팅물은 적어도 하나의 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀성물질 및 에폭시를 포함할 수 있다. 무기 코팅물이 외피 320으로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 무기 코팅물은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유한 미네랄을 포함할 수 있거나 또는 적어도 하나의 석고, 탈산칼슘 및 모르타르를 포함할 수 있다. 부직포가 외피 320으로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화성 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 프리프레그 또는 코어 310은 프리프레그 및 코어에 관련하여 본원에서 기재된 임의의 재료, 예를 들면, 프리프레그 또는 코어 310에서 분산된 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 프리프레그 또는 코어 310의 한 표면부터 또 다른 표면까지 실질적으로 균일한 분포로 분산된 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있다. 원한다면, 외피 320은 팽창성 흑연 재료를 또한 포함할 수 있다.
특정 형태에서, 본원에서 기재된 프리프레그 및 코어는 프리프레그 또는 코어의 각 면상에 외피를 포함한 물품을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 하기를 참조하면: 도4, 프리프레그 또는 코어 410, 프리프레그 또는 코어 410의 제1 표면상에 배치된 제1 외피 420 및 프리프레그 또는 코어 410상에 배치된 제2 외피 430을 포함한 물품 400이 보여진다. 프리프레그 또는 코어 410은 프리프레그 및 코어와 관련하여 본원에서 기재된 임의의 재료, 예를 들면, 프리프레그 또는 코어 410에서 분산된 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 프리프레그 또는 코어 410의 한 표면부터 또 다른 표면까지 실질적으로 균일한 분포로 분산된 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있다. 각각의 제1 외피 420 및 제2 외피 430은 필름 (예를 들면, 열가소성 필름 또는 엘라스토머 필름), 프림, 스크림 (예를 들면, 섬유 기반 스크림), 포일, 직물, 부직포로부터 독립적으로 선택될 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어 410상에 배치된 무기 코팅물, 유기 코팅물, 또는 열경화성 코팅물로서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 외피 420 또는 외피 430 (또는 모두)는 1996년자 ISO 4589에 따라 측정된 바와 같이 약 22 초과의 한계 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 외피 420 또는 외피 430 (또는 모두)로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 열가소성 필름은 적어도 하나의 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 실리콘을 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 외피 420 또는 외피 430 (또는 모두)로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅물이 외피 420 또는 외피 430 (또는 모두)로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 코팅물은 적어도 하나의 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀성물질 및 에폭시를 포함할 수 있다. 무기 코팅물이 외피 420 또는 외피 430 (또는 모두)로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 무기 코팅물은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유한 미네랄을 포함할 수 있거나 또는 적어도 하나의 석고, 탈산칼슘 및 모르타르를 포함할 수 있다. 부직포가 외피 420 또는 외피 430 (또는 모두)로서 (또는 일부로서) 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화성 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 원한다면, 외피 420, 430 중 하나 또는 모두는 팽창성 흑연 재료를 또한 포함할 수 있다.
특정 경우에서, 물품은 프리프레그 또는 코어, 프리프레그 또는 코어상에 배치된 적어도 하나의 외피 및 외피상에 배치된 장식층 또는 커버층을 포함할 수 있다. 하기를 참조하면: 도5, 프리프레그 또는 코어 510, 프리프레그 또는 코어 510의 제1 표면상에 배치된 외피 520 및 외피 520에 배치된 장식층 530을 포함한 물품 500이 보여진다. 프리프레그 또는 코어 510은 프리프레그 및 코어에 관련하여 본원에서 기재된 임의의 재료, 예를 들면, 프리프레그 또는 코어 510에서 분산된 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 재료, 예를 들면, 프리프레그 또는 코어 510의 한 표면부터 또 다른 표면까지 실질적으로 균일한 분포로 분산된 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있다. 외피 520은, 예를 들어, 필름 (예를 들면, 열가소성 필름 또는 엘라스토머 필름), 프림, 스크림 (예를 들면, 섬유 기반 스크림), 포일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어 510상에 배치된 무기 코팅물, 유기 코팅물, 또는 열경화성 코팅물일 수 있다. 다른 경우에서, 외피 520은 1996년자 ISO 4589에 따라 측정된 바와 같이 약 22 초과의 한계 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 존재하는 경우, 열가소성 필름은 적어도 하나의 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 실리콘을 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅물이 존재하는 경우, 코팅물은 적어도 하나의 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀성물질 및 에폭시를 포함할 수 있다. 무기 코팅물이 존재하는 경우, 무기 코팅물은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유한 미네랄을 포함할 수 있거나 또는 적어도 하나의 석고, 탈산칼슘 및 모르타르를 포함할 수 있다. 부직포가 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화성 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 장식층 530은, 예를 들면, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머, 등등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식층 530은 또한, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등등으로부터 형성된 발포물 코어를 포함하는 다중-층상 구조일 수 있다. 패브릭은 발포물 코어, 예컨대 천연 및 합성 섬유로 제조된 직물, 니들 펀칭 등등 이후 유기 섬유 부직포, 기모 패브릭, 편물, 직모 패브릭, 또는 다른 상기 재료에 결합될 수 있다. 패브릭은, 압력 감수성 접착제 및 핫 멜트 접착제, 예컨대 폴리아미드, 변형된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 포함한, 열가소성 접착제를 가진 발포물 코어에 또한 결합될 수 있다. 장식층 530은 스펀본드, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융-취입된, 습식, 및/또는 건식 공정을 이용하여 또한 생산될 수 있다.
특정 형태에서, 2 이상의 프리프레그 또는 코어는 개입 또는 중간층 예컨대, 예를 들어, 외피를 통해 서로에 커플링될 수 있다. 하기를 참조하면: 도6, 중간층 620을 통해 프리프레그 또는 코어 630에 커플링된 프리프레그 또는 코어 610을 포함한 물품 600이 보여진다. 각각의 프리프레그 또는 코어 610, 630은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일부 경우에서, 프리프레그 또는 코어 610, 630의 열가소성 재료 및 섬유는 동일하지만, 그러나 프리프레그 또는 코어 610, 630에 존재한 팽창성 흑연 재료 부하 또는 팽창성 흑연 재료의 유형은 상이하다. 다른 경우에서, 프리프레그 또는 코어 610, 630에서 팽창성 흑연 재료의 유형 및/또는 양은 동일할 수 있고 열가소성 재료 및/또는 섬유 중 하나 또는 모두는 상이할 수 있고, 예를 들면, 화학적으로 상이할 수 있거나 또는 상이한 양으로 존재할 수 있다. 일부 경우에서, 공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 610, 630 중 하나 또는 더욱 모두에서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 610, 630 중 하나 또는 모두에서 존재할 수 있다. 원한다면, 하나 이상의 적합한 난연제, 예를 들면, 할로겐화된 또는 비-할로겐화된 난연제는 코어 610, 630 중 하나 또는 모두에서 존재할 수 있다. 프리프레그 또는 코어 610, 630의 두께가 하기에서 약 동일한 것으로서 보이는 반면: 도6, 프리프레그 또는 코어 610, 630의 두께는 다양할 수 있다. 일부 형태에서, 프리프레그 또는 코어 610, 630 중 하나는 팽창성 흑연 재료 이외의 로프팅제, 예를 들면, 마이크로구형체를 포함할 수 있다. 마이크로구형체는 팽창성 흑연 재료와 조합으로 존재할 수 있거나 또는 임의의 팽창성 흑연 재료 없이 프리프레그 또는 코어 610, 630 중 하나에 존재할 수 있다. 중간층 620은 본원에서 기재된 바와 같이 외피의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 중간층 620은, 예를 들어, 필름 (예를 들면, 열가소성 필름 또는 엘라스토머 필름), 프림, 스크림 (예를 들면, 섬유 기반 스크림), 포일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어 610상에 배치된 무기 코팅물, 유기 코팅물, 또는 열경화성 코팅물로서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 층 620은 1996년자 ISO 4589에 따라 측정된 바와 같이 약 22 초과의 한계 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 존재하는 경우, 열가소성 필름은 적어도 하나의 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 실리콘을 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 층 620으로서 또는 층 620에서 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅물이 층 620으로서 또는 층 620에서 존재하는 경우, 코팅물은 적어도 하나의 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀성물질 및 에폭시를 포함할 수 있다. 무기 코팅물이 층 620으로서 또는 층 620에서 존재하는 경우, 무기 코팅물은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유한 미네랄을 포함할 수 있거나 또는 적어도 하나의 석고, 탈산칼슘 및 모르타르를 포함할 수 있다. 부직포가 층 620으로서 또는 층 620에서 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화성 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 도시되지 않는 반면, 장식층은 프리프레그 또는 코어 610, 630 중 하나 (또는 모두)에 커플링될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 장식층은, 예를 들면, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머, 등등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식층은, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등등으로부터 형성된 발포물 코어를 포함하는 또한 다중-층상 구조일 수 있다. 패브릭은 발포물 코어, 예컨대 천연 및 합성 섬유로 제조된 직물, 니들 펀칭 등등 이후 유기 섬유 부직포, 기모 패브릭, 편물, 직모 패브릭, 또는 다른 상기 재료에 결합될 수 있다. 패브릭은, 압력 감수성 접착제 및 핫 멜트 접착제, 예컨대 폴리아미드, 변형된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 포함한, 열가소성 접착제를 가진 발포물 코어에 또한 결합될 수 있다. 장식층은 스펀본드, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융-취입된, 습식, 및/또는 건식 공정을 이용하여 또한 생산될 수 있다.
특정 구현예에서, 2 이상의 프리프레그 또는 코어는 서로에 커플링될 수 있고 그 다음 외피는 프리프레그 또는 코어 중 하나의 표면상에 배치될 수 있다. 하기를 참조하면: 도7, 프리프레그 또는 코어 730에 커플링된 프리프레그 또는 코어 710 및 코어 730상에 배치된 외피 720을 포함한 물품 700이 보여진다. 각각의 프리프레그 또는 코어 710, 720은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일부 경우에서, 코어 710, 730의 열가소성 재료 및 섬유는 동일하지만, 그러나 코어 710, 730에 존재한 팽창성 흑연 재료 부하 또는 팽창성 흑연 재료의 유형은 상이하다. 다른 경우에서, 코어 710, 730에서 팽창성 흑연 재료의 유형 및/또는 양은 동일할 수 있고 열가소성 재료 및/또는 섬유 중 하나 또는 모두는 상이할 수 있고, 예를 들면, 화학적으로 상이할 수 있거나 또는 상이한 양으로 존재할 수 있다. 일부 경우에서, 공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 710, 730 중 하나 또는 더욱 모두에서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 710, 720 중 하나 또는 모두에서 존재할 수 있다. 원한다면, 하나 이상의 적합한 난연제, 예를 들면, 할로겐화된 또는 비-할로겐화된 난연제는 프리프레그 또는 코어 710, 730 중 하나 또는 모두에서 존재할 수 있다. 프리프레그 또는 코어 710, 730의 두께가 하기에서 약 동일한 것으로서 보이는 반면: 도7, 프리프레그 또는 코어 710, 730의 두께는 다양할 수 있다. 일부 형태에서, 프리프레그 또는 코어 710, 730 중 하나는 팽창성 흑연 재료 이외의 로프팅제, 예를 들면, 마이크로구형체를 포함할 수 있다. 마이크로구형체는 팽창성 흑연 재료와 조합으로 존재할 수 있거나 또는 임의의 팽창성 흑연 재료 없이 프리프레그 또는 코어 710, 730 중 하나에 존재할 수 있다. 외피 720은, 예를 들어, 필름 (예를 들면, 열가소성 필름 또는 엘라스토머 필름), 프림, 스크림 (예를 들면, 섬유 기반 스크림), 포일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어 730상에 배치된 무기 코팅물, 유기 코팅물, 또는 열경화성 코팅물로서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 외피 720은 1996년자 ISO 4589에 따라 측정된 바와 같이 약 22 초과의 한계 산소 지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 외피 720으로서 또는 외피 720에서 존재하는 경우, 열가소성 필름은 적어도 하나의 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 실리콘을 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 외피 720으로서 또는 외피 720에서 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅물이 외피 720으로서 또는 외피 720에서 존재하는 경우, 코팅물은 적어도 하나의 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀성물질 및 에폭시를 포함할 수 있다. 무기 코팅물이 외피 720으로서 또는 외피 720에서 존재하는 경우, 무기 코팅물은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유한 미네랄을 포함할 수 있거나 또는 적어도 하나의 석고, 탈산칼슘 및 모르타르를 포함할 수 있다. 부직포가 외피 720으로서 또는 외피 720에서 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화성 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 도시되지 않는 반면, 장식층은 외피 720 또는 프리프레그 또는 코어 710의 표면에 커플링될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 장식층은, 예를 들면, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머, 등등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식층은, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등등으로부터 형성된 발포물 코어를 포함하는 또한 다중-층상 구조일 수 있다. 패브릭은 발포물 코어, 예컨대 천연 및 합성 섬유로 제조된 직물, 니들 펀칭 등등 이후 유기 섬유 부직포, 기모 패브릭, 편물, 직모 패브릭, 또는 다른 상기 재료에 결합될 수 있다. 패브릭은, 압력 감수성 접착제 및 핫 멜트 접착제, 예컨대 폴리아미드, 변형된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 포함한, 열가소성 접착제를 가진 발포물 코어에 또한 결합될 수 있다. 장식층은 스펀본드, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융-취입된, 습식, 및/또는 건식 공정을 이용하여 또한 생산될 수 있다.
특정 구현예에서, 2 이상의 프리프레그 또는 코어는 서로에 커플링될 수 있고 그 다음 외피는 프리프레그 또는 코어의 각 표면상에 배치될 수 있다. 하기를 참조하면: 도8, 프리프레그 또는 코어 830에 커플링된 프리프레그 또는 코어 810, 코어 830상에 배치된 제1 외피 820, 및 코어 810상에 배치된 제2 외피 840을 포함한 물품 800이 보여진다. 각각의 프리프레그 또는 코어 810, 830은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일부 경우에서, 프리프레그 또는 코어 810, 830의 열가소성 재료 및 섬유는 동일하지만, 그러나 프리프레그 또는 코어 810, 830에 존재한 팽창성 흑연 재료 부하 또는 팽창성 흑연 재료의 유형은 상이하다. 다른 경우에서, 프리프레그 또는 코어 810, 830에서 팽창성 흑연 재료의 유형 및/또는 양이 동일할 수 있고 열가소성 재료 및/또는 섬유 중 하나 또는 모두가 상이할 수 있고, 예를 들면, 화학적으로 상이할 수 있거나 또는 상이한 양으로 존재할 수 있다. 일부 경우에서, 공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 810, 830 중 하나 또는 더욱 모두에서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 810, 830 중 하나 또는 모두에서 존재할 수 있다. 원한다면, 하나 이상의 적합한 난연제, 예를 들면, 할로겐화된 또는 비-할로겐화된 난연제는 프리프레그 또는 코어 810, 830 중 하나 또는 모두에서 존재할 수 있다. 프리프레그 또는 코어 810, 830의 두께가 하기에서 약 동일한 것으로서 보이는 반면: 도8, 프리프레그 또는 코어 810, 830의 두께는 다양할 수 있다. 일부 형태에서, 프리프레그 또는 코어 810, 830 중 하나는 팽창성 흑연 재료 이외의 로프팅제, 예를 들면, 마이크로구형체를 포함할 수 있다. 마이크로구형체는 팽창성 흑연 재료와 조합으로 존재할 수 있거나 또는 임의의 팽창성 흑연 재료 없이 코어 810, 830 중 하나에서 존재할 수 있다. 각각의 외피 820, 840은 독립적으로, 예를 들어, 필름 (예를 들면, 열가소성 필름 또는 엘라스토머 필름), 프림, 스크림 (예를 들면, 섬유 기반 스크림), 포일, 직물, 부직포를 포함할 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어 830상에 배치된 무기 코팅물, 유기 코팅물, 또는 열경화성 코팅물로서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 외피 820, 840은 1996년자 ISO 4589에 따라 측정된 바와 같이 약 22 초과의 한계 산소 지수를 독립적으로 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)로서 또는 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 열가소성 필름은 적어도 하나의 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 실리콘을 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)로서 또는 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅물이 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)로서 또는 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 코팅물은 적어도 하나의 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀성물질 및 에폭시를 포함할 수 있다. 무기 코팅물이 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)로서 또는 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 무기 코팅물은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유한 미네랄을 포함할 수 있거나 또는 적어도 하나의 석고, 탈산칼슘 및 모르타르를 포함할 수 있다. 부직포가 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)로서 또는 외피 820 또는 외피 840 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화성 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 도시되지 않는 반면, 장식층은 외피 820에 또는 외피 840 (또는 모두)에 커플링될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 장식층은, 예를 들면, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머, 등등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식층은, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등등으로부터 형성된 발포물 코어를 포함하는 또한 다중-층상 구조일 수 있다. 패브릭은 발포물 코어, 예컨대 천연 및 합성 섬유로 제조된 직물, 니들 펀칭 등등 이후 유기 섬유 부직포, 기모 패브릭, 편물, 직모 패브릭, 또는 다른 상기 재료에 결합될 수 있다. 패브릭은, 압력 감수성 접착제 및 핫 멜트 접착제, 예컨대 폴리아미드, 변형된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 포함한, 열가소성 접착제를 가진 발포물 코어에 또한 결합될 수 있다. 장식층은 스펀본드, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융-취입된, 습식, 및/또는 건식 공정을 이용하여 또한 생산될 수 있다.
특정 구현예에서, 2 이상의 프리프레그 또는 코어는 서로에 커플링될 수 있고 그 다음 외피는 프리프레그 또는 코어의 각 표면상에 배치될 수 있다. 하기를 참조하면: 도9, 중간층 920을 통해 프리프레그 또는 코어 930에 커플링된 프리프레그 또는 코어 910, 및 코어 940상에 배치된 외피 840을 포함한 물품 900이 보여진다. 원한다면, 외피 940은 프리프레그 또는 코어 930상에 대신 배치될 수 있거나 또는 또 다른 외피 (도시되지 않음)는 프리프레그 또는 코어 920상에 배치될 수 있다. 각각의 프리프레그 또는 코어 910, 930은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일부 경우에서, 프리프레그 또는 코어 910, 930의 열가소성 재료 및 섬유는 동일하지만, 그러나 팽창성 흑연 재료 부하 또는 프리프레그 또는 코어 910, 930에서 존재한 팽창성 흑연 재료의 유형은 상이하다. 다른 경우에서, 프리프레그 또는 코어 910, 930에서 팽창성 흑연 재료의 유형 및/또는 양이 동일할 수 있고 열가소성 재료 및/또는 섬유 중 하나 또는 모두가 상이할 수 있고, 예를 들면, 화학적으로 상이할 수 있거나 또는 상이한 양으로 존재할 수 있다. 일부 경우에서, 공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 910, 930 중 하나 또는 더욱 모두에서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 910, 930 중 하나 또는 모두에서 존재할 수 있다. 원한다면, 하나 이상의 적합한 난연제, 예를 들면, 할로겐화된 또는 비-할로겐화된 난연제는 프리프레그 또는 코어 910, 930 중 하나 또는 모두에서 존재할 수 있다. 프리프레그 또는 코어 910, 930의 두께가 하기에서 약 동일한 것으로서 보여지는 반면: 도9, 프리프레그 또는 코어 910, 930의 두께는 다양할 수 있다. 일부 형태에서, 프리프레그 또는 코어 910, 930 중 하나는 팽창성 흑연 재료 이외의 로프팅제, 예를 들면, 마이크로구형체를 포함할 수 있다. 마이크로구형체는 팽창성 흑연 재료와 조합으로 존재할 수 있거나 또는 임의의 팽창성 흑연 재료 없이 코어 910, 930 중 하나에 존재할 수 있다. 층 920 및 외피 940은, 예를 들어, 필름 (예를 들면, 열가소성 필름 또는 엘라스토머 필름), 프림, 스크림 (예를 들면, 섬유 기반 스크림), 포일, 직물, 부직포를 독립적으로 포함할 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어 830상에서 배치된 무기 코팅물, 유기 코팅물, 또는 열경화성 코팅물로서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 층 920 및 외피 940은 1996년자 ISO 4589에 따라 측정된 바와 같이 약 22 초과의 한계 산소 지수를 독립적으로 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)로서 또는 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 열가소성 필름은 적어도 하나의 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 실리콘을 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)로서 또는 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅물이 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)로서 또는 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 코팅물은 적어도 하나의 불포화된 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀성물질 및 에폭시를 포함할 수 있다. 무기 코팅물이 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)로서 또는 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 무기 코팅물은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유한 미네랄을 포함할 수 있거나 또는 적어도 하나의 석고, 탈산칼슘 및 모르타르를 포함할 수 있다. 부직포가 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)로서 또는 층 920 또는 외피 940 (또는 모두)에서 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화성 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화된 무기 섬유 및 금속화된 합성 섬유를 포함할 수 있다. 도시되지 않는 반면, 장식층은 외피 920 또는 프리프레그 또는 코어 930 (또는 모두)에 커플링될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 장식층은, 예를 들면, 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머, 등등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식층은, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄, 등등으로부터 형성된 발포물 코어를 포함하는 또한 다중-층상 구조일 수 있다. 패브릭은 발포물 코어, 예컨대 천연 및 합성 섬유로 제조된 직물, 니들 펀칭 등등 이후 유기 섬유 부직포, 기모 패브릭, 편물, 직모 패브릭, 또는 다른 상기 재료에 결합될 수 있다. 패브릭은, 압력 감수성 접착제 및 핫 멜트 접착제, 예컨대 폴리아미드, 변형된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀을 포함한, 열가소성 접착제를 가진 발포물 코어에 또한 결합될 수 있다. 장식층은 스펀본드, 열 결합된, 스펀 레이스, 용융-취입된, 습식, 및/또는 건식 공정을 이용하여 또한 생산될 수 있다.
특정 구현예에서, 재료의 스트립은 프리프레그 또는 코어층상에 배치될 수 있다. 하기를 참조하면: 도10, 프리프레그 또는 코어 1010의 상이한 영역상에 배치된 스트립 1020, 1030과 프리프레그 또는 코어 1010을 포함한 물품 1000이 보여진다. 원한다면, 상기 스트립은 하기에서 보이는 임의의 예시적인 구현예상에서 존재할 수 있다: 도1A 및 2A-9. 스트립 1020, 1030은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일부 경우에서, 스트립 1020, 1030은 본원에서 언급된 바와 같이 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스트립은 스트립에서 다른 재료에 비-공유 결합되는 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있거나 또는 스트립에서 다른 재료에 공유 결합되는 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 스트립 1020, 1030은 본원에서 기재된 바와 같이 프리프레그 또는 코어의 형태를 독립적으로 취할 수 있다. 다른 형태에서, 스트립은 본원에서 기재된 외피 또는 층의 형태를 취할 수 있다. 특정 경우에서, 스트립은, 예를 들어, 구조적 강화를 제공하는 것이 바람직할 수 있는 물품 100의 구역상에 또는 차별적인 두께가 요구되는 구역상에 배치될 수 있다. 스트립 1020, 1030이 로프팅제 예컨대 마이크로구형체 또는 팽창성 흑연 재료를 포함하는 경우에서, 스트립 1020, 1030을 포함한 구역에서 추가의 두께는 원한다면 달성될 수 있다.
일부 구현예에서, 프리프레그 및 코어는 원하는 물리적 또는 화학 특성을 부여하기 위해 추가의 재료 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 염료, 텍스쳐링 제제, 착색제, 점도지수향상제, 매연 억제제, 상승작용 재료, 로프팅제, 입자, 분말, 살생제, 발포물 또는 다른 재료는 프리프레그 또는 코어와 혼합될 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어에 부가될 수 있다. 일부 경우에서, 프리프레그 또는 코어는 약 0.2 중량 퍼센트 내지 약 10 중량 퍼센트의 양으로 하나 이상의 매연 억제제 조성물을 포함할 수 있다. 예시적인 매연 억제제 조성물은, 비제한적으로, 스탄네이트, 아연 보레이트, 아연 몰리브데이트, 마그네슘 실리케이트, 칼슘 아연 몰리브데이트, 칼슘 실리케이트, 수산화칼슘, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 원한다면, 상승제 재료는 프리프레그 또는 코어의 물리적 특성을 향상시키기 위해 존재할 수 있다. 예를 들어, 팽창성 흑연 재료의 난연제 성질을 향상시키는 상승제가 존재할 수 있다. 원한다면, 로프팅 능력을 향상시키는 상승제 재료가 존재할 수 있다. 예시적인 상승제 재료는, 비제한적으로, 나트륨 트리클로로벤젠 설포네이트 칼륨, 디페닐 설폰-3-설포네이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
다른 경우에서, 본원에서 기재된 프리프레그 또는 코어는, 코어의 원하는 특성을 부여하기 위해, 프리프레그 또는 코어의 총 중량을 기준으로 원하는 양, 예를 들면, 약 50 중량 퍼센트 미만 양으로 열경화성 재료를 포함할 수 있다. 열경화성 재료는 열가소성 재료와 혼합될 수 있거나 또는 프리프레그 또는 코어의 하나 이상의 표면상에 코팅물로서 부가될 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에서 기재된 프리프레그 또는 코어는 유리 메트 열가소성 복합체 (GMT) 또는 경량 강화된 열가소성 (LWRT)으로서 구성될 수 있다 (또는 상기에서 사용될 수 있다). 하나의 상기 LWRT는 HANWHA AZDEL, Inc.에 의해 제조되고 상표명 SUPERLITE® 메트로 판매된다. 팽창성 흑연 재료로 부하된 SUPERLITE® 메트는 바람직한 기여된 포함, 예를 들어, 난연성 및 향상된 가공 능력을 제공할 수 있다. 면 밀도가 특이적 적용 필요성에 의존하여 400 gsm 미만 또는 4000 gsm 초과일 수 있어도, 그와 같은 GMT 또는 LWRT의 면 밀도는 GMT 또는 LWRT의 약 400 그램 / 제곱 미터 (gsm) 내지 약 4000 gsm 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 상부 밀도는 약 4000 gsm 미만일 수 있다. 특정 경우에서, GMT 또는 LWRT는 GMT 또는 LWRT의 공소에서 배치된 팽창성 흑연 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 GMT 또는 LWRT의 공소에서 존재할 수 있다. 다른 경우에서, 공유적으로-결합된 팽창성 흑연 재료는 GMT 또는 LWRT의 공소에서 존재할 수 있다. 더욱 다른 형태에서, 모든 비-공유 결합된 팽창성 흑연 재료 및 공유 결합된 팽창성 흑연 재료는 GMT 또는 LWRT에서 존재할 수 있다. GMT 또는 LWRT 프리프레그 또는 코어가 팽창성 흑연 재료와 조합으로 사용되는 경우, GMT 또는 LWRT의 기준 중량은, 예를 들어, 적합한 성능 특성을 여전히 제공하면서, 800 gsm, 600 gsm 또는 400 gsm 미만까지 감소될 수 있다. 원한다면, 추가의 로프팅제, 예를 들면, 마이크로구형체는 GMT 또는 LWRT에서 존재할 수 있다.
본원에서 기재된 프리프레그 및 코어의 생산에서, 습식 공정을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 선택적으로 본원에서 기재된 임의의 하나 이상의 첨가제 (예를 들면, 다른 로프팅제 또는 난연제)와 분산된 재료, 예를 들면, 열가소성 재료, 섬유 및 팽창성 흑연 재료를 포함한 액체 또는 유체는 기체, 예를 들면, 공기 또는 다른 기체의 존재하에 교반 또는 진탕될 수 있다. 분산액은, 내려놓은 재료에서 팽창성 흑연 재료의 실질적으로 균일한 분포를 제공하기 위해, 지지체, 예를 들면, 와이어 스크린 또는 다른 지지체상에 그 다음 놓여질 수 있다. 팽창성 흑연 재료 분산 및/또는 균일성을 증가시키기 위해, 교반된 분산액은 하기를 포함할 수 있다: 하나 이상의 활성제, 예를 들면, 음이온성, 양이온성, 또는 비-이온성 예컨대, 예를 들어, Industrial Soaps Ltd.제 명칭 ACE 액체로 판매되는 것, Glover Chemicals Ltd.제 TEXOFOR® FN 15 재료로서 판매되는 것, 및 Float-Ore Ltd.제 아민 Fb 19 재료로서 판매되는 것.이들 제제들은 액체 분산액에서 공기의 분산을 도울 수 있다. 구성요소는 분산액을 제공하기 위해 공기의 존재하에 혼합 탱크, 부유 셀 또는 다른 적합한 디바이스에 부가될 수 있다. 수성 분산액이 바람직하게는 사용되는 반면, 하나 이상의 비-수성 유체는 분산을 돕기 위해, 유체의 점도를 변경시키기 위해 또는 달리 분산액 또는 프리프레그, 코어 또는 물품에 원하는 물리적 또는 화학 특성을 부여하기 위해 또한 존재할 수 있다.
특정 경우에서, 분산액이 충분한 기간 동안 혼합된 후, 현탁된 재료와 함께 유체는 아래 놓여진 재료의 웹을 제공하기 위해 스크린, 이동 와이어 또는 다른 적합한 지지체 구조상에 배치될 수 있다. 흡인 또는 감소된 압력은 열가소성 재료, 팽창성 흑연 재료 및 존재하는 임의의 다른 재료, 예를 들면, 섬유, 첨가제, 등을 남겨두기 위해 아래 놓여진 재료로부터 임의의 액체를 제거하기 위해 웹에 제공될 수 있다. 본원에서 언급된 바와 같이, 열가소성 재료의 평균 입자 크기와 실질적으로 동일한 또는 초과인 것으로 팽창성 흑연 재료 입자 크기를 선택함으로써, (마이크로구형체 체류의 수준과 비교된) 팽창성 흑연 재료의 향상된 체류는 달성될 수 있다. 수득한 웹은 원하는 프리프레그, 코어 또는 물품을 추가로 제공하기 위해 건조, 통합, 프레싱, 로프팅, 적층, 사이징 또는 달리 가공될 수 있다. 일부 경우에서, 첨가제 또는 추가의 팽창성 흑연 재료는 원하는 프리프레그, 코어 또는 물품을 제공하기 위해 건조, 통합, 프레싱, 로프팅, 적층, 사이징 또는 다른 추가 가공에 앞서 웹에 부가될 수 있다. 다른 경우에서, 팽창성 흑연 재료는 원하는 프리프레그, 코어 또는 물품을 제공하기 위해 건조, 통합, 프레싱, 로프팅, 적층, 사이징 또는 다른 추가 가공 이후 웹에 부가될 수 있다. 습식 공정이, 열가소성 재료, 팽창성 흑연 재료 및 존재한 다른 재료의 성질에 의존하여, 사용될 수 있는 반면, 에어 레이드 공정, 건조 블렌드 공정, 카딩 및 니들 공정, 또는 부직포 제품 제조에 이용되는 다른 공지된 공정을 대신 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 경우에서, 추가의 팽창성 흑연 재료는 프리프레그 또는 코어 표면에 약 90도 각에서 팽창성 흑연 재료를 분무하도록 구성되는 다수의 코팅 젯트 바로 밑의 보드 통과에 의해 프리프레그 또는 코어가 어느 정도까지 경화된 이후 프리프레그 또는 코어의 표면상에 분무될 수 있다.
일부 형태에서, 본원에서 기재된 프리프레그 및 코어는 수용액 또는 발포물에서 계면활성제의 존재하에 열가소성 재료, 섬유, 팽창성 흑연 재료의 조합에 의해 생산될 수 있다. 조합된 구성요소는 다양한 재료를 분산시키기 위해 및 재료의 실질적으로 균질한 수성 혼합물을 제공하기 위해 충분한 시간 동안 혼합 또는 진탕될 수 있다. 분산된 혼합물은 그 다음 임의의 적합한 지지체 구조, 예를 들어, 철망 또는 다른 메쉬 또는 원하는 다공도를 갖는 지지체상에 놓여진다. 물은 웹을 형성하는 철망을 통해 진공처리될 수 있다. 웹은 열가소성 분말의 연화 온도 초과로 건조 및 가열된다. 웹은 그 다음 약 1 퍼센트 내지 약 95 퍼센트의 기공 함량을 갖는 복합 시트를 생산하기 위해 예정된 두께로 냉각 및 프레싱된다. 대안적 구현예에서, 수성 발포물은 또한 바인더 재료를 포함한다.
특정 예에서, GMT의 형태로 프리프레그 또는 코어는 생산될 수 있다. 특정 경우에서, GMT는 세절된 유리 섬유, 열가소성 재료, 팽창성 흑연 재료 및 유리 섬유 또는 열가소성 수지 섬유 예컨대, 예를 들어, 폴리프로필렌 (PP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리카보네이트 (PC), PC/PBT의 블렌드, 또는 PC/PET의 블렌드로 제조된 선택적인 열가소성 폴리머 필름 또는 필름들 및/또는 직물 또는 부직포를 이용하여 일반적으로 제조될 수 있다. 일부 구현예에서, PP, PBT, PET, PC/PET 블렌드 또는 PC/PBT 블렌드는 높은 용융 흐름 지수 수지이다 로서 사용될 수 있다. 유리 메트를 생산하기 위해, 열가소성 재료, 보강 재료, 팽창성 흑연 재료 및/또는 다른 첨가제는 임펠러가 구비된 최상부 혼합 탱크에서 함유된 분산 발포물에 부가 또는 계량될 수 있다. 임의의 특정한 이론에 의해 구속됨의 바램 없이, 발포물의 공기의 포획된 포켓의 존재는 유리 섬유, 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 재료의 분산을 도울 수 있다. 일부 예에서, 유리 및 수지의 분산된 혼합물은 분포 매니폴드를 통해 초지기의 와이어 섹션 위에 위치한 헤드-박스에 펌핑될 수 있다. 유리 섬유, 팽창성 흑연 재료 또는 열가소성재가 아닌, 발포물은 그 다음 분산된 혼합물이 균일한, 섬유질 습성 웹을 연속적으로 생산하는, 진공을 이용한 이동 와이어 스크린에 제공됨에 따라 제거될 수 있다. 습성 웹은 수분 함량을 감소시키기 위해 및 열가소성 재료를 용융 또는 연화시키기 위해 적합한 온도에서 건조기에 통과될 수 있다. 고온 웹이 건조기를 빠져나가는 경우, 표면 층 예컨대, 예를 들어, 필름은 가열된 롤러의 세트의 닙을 통해 유리 섬유, 팽창성 흑연 재료, 열가소성 재료 및 필름의 통과에 의해 웹에 적층될 수 있다. 원한다면, 추가의 층들 예컨대, 예를 들어, 부직포 및/또는 직물 층은 또한 유리 섬유-강화된 메트의 취급 편이성을 용이하게 하기 위해 웹의 한면 또는 양면에 필름을 따라 부착될 수 있다. 복합체는 그 다음 텐션 롤을 통해 통과될 수 있고 최종 생성물 물품으로 후기 형성을 위하여 원하는 크기로 연속적으로 절단 (재단)될 수 있다. 상기 복합체 형성에서 사용된 적합한 재료 및 처리 조건을 포함한, 상기 GMT 복합체의 제조에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 하기에 기재된다: 미국특허번호 6,923,494, 4,978,489, 4,944,843, 4,964,935, 4,734,321, 5,053,449, 4,925,615, 5,609,966 및 미국특허 출원 공개 번호 US 2005/0082881, US2005/0228108, US 2005/0217932, US 2005/0215698, US 2005/0164023, 및 US 2005/0161865.
특정 구현예에서, 열가소성 재료 및 강화 섬유와 조합으로 EG 재료의 존재는 종래의 액체 탄화수소-폴리머 쉘 마이크로구형체로 달성될 수 있는 것보다 로프트의 더 나은 대조를 허용한다. 예를 들어, 대류 가열에 실질적으로 비감수성인 및 하기에 감수성인 EG 재료를 선택함으로써: 다른 유형의 가열, 예를 들면, IR 가열, 프리프레그, 코어 및 물품은 높은 예비 로프팅 수용력으로 생산될 수 있다. 상기 형태는 최종 사용자가 프리프레그, 코어 및 물품을 포함하는 부품에 대하여 광범위한 가능한 최종 두께를 갖도록 허용한다. 예를 들어, 최종 사용자는 원하는 수득 두께를 제공하는 부품을 가공하기 위해 바람직한 가열 조건을 선택할 수 있다. 원한다면, 부품의 상이한 구역은 특정 구역에 적용된 처리 조건을 변경시킴으로써 상이한 최종 두께를 가질 수 있다.
일부 경우에서, 프리프레그, 코어 또는 물품은 진탕된 수성 발포물을 형성하기 위해 혼합물에서 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 입자를 조합시킴으로써 생산될 수 있다. 교반된 수성 발포물은 와이어 지지체상에 배치될 수 있다. 물은 웹 또는 오픈 셀 구조를 형성하기 위해 진공처리될 수 있다. 웹은, 예를 들면, 실질적으로 무 로프트가 발생하는 조건하에 열가소성 재료의 용융 온도 초과인, 대류 가열을 이용하여 가열될 수 있고, 상기 단계는 또한 일부 경우에서 통합으로서 지칭된다. 원한다면, 압력은 팽창성 흑연 입자를 포함한, 예를 들면, 웹 (또는 오픈 셀 구조)에서 균일하게 분산된 또는 웹 (또는 오픈 셀 구조)에서 비-균일하게 분산된 EG 재료를 포함한 열가소성 복합 시트를 제공하기 위해 웹에 적용될 수 있다. 시트는 원하는 로프트를 제공하기 위해 적합한 가열 조건의 선택에 의해 추가로 가공될 수 있다. 일부 경우에서, 시트를 로프팅하기에 유효한 가열 조건은 전체 보드 두께를 증가시키기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, 외피, 커버층 또는 다른 재료는 시트상에 배치될 수 있다. 다중-층 어셈블리는 금형에서 배치될 수 있고 가열 조건은 어셈블리의 다른 층들에 대해 시트의 표면을 가압하기 위해 시트를 로프팅하도록 적용될 수 있다. 시트의 전체 두께를 증가시킴으로써, 시트와 어셈블리의 다른 층들 사이에서 더 나은 접착이 달성될 수 있다.
특정 경우에서, 복합품의 생산 방법은 교반된 수성 발포물을 형성하기 위해 혼합물에서 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 입자의 조합을 포함한다. 발포물은 와이어 지지체상에 배치되고, 물은 열가소성 재료, 섬유 및 흑연 재료를 포함한 웹 또는 오픈 셀 구조를 형성하기 위해 진공처리된다. 일부 경우에서, 웹은 그 다음 열가소성 재료의 용융 온도 초과의 제1 온도까지 가열되고, 여기에서 제1 온도는 팽창성 흑연 입자의 로프트 개시 온도 미만이고 이로써 실질적으로 로프트는 발생하지 않는다. 다른 경우에서, 웹은 열가소성 재료를 용융시키는 가열 조건을 이용한 가열, 예를 들면, 대류 가열일 수 있지만, 그러나 팽창성 흑연 입자를 실질적으로 로프팅하지 않는다. 원한다면, 압력은 그 다음, 웹에서 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 열가소성 복합 시트를 제공하기 위해, 예를 들면, 닙 롤러 또는 다른 디바이스를 이용하여, 웹에 적용될 수 있다.
특정 예는 본원에서 기재된 신규 측면 및 형태의 더 나은 일부를 예시하기 위해 아래에 기재되어 있다.
실시예 1
상이한 조성물은 폴리프로필렌 수지 및 유리 섬유를 이용하여 생산되었다. 5 중량 퍼센트에서 존재한 액체 탄화수소 코어-폴리머 마이크로구형체를 포함한 하나의 조성물 (H1100). 제2 조성물은 5 중량 퍼센트에서 존재한 EG-249C 팽창성 흑연 (EG) 재료를 포함하였다. 제3 조성물은 10 중량 퍼센트에서 존재한 EG-249C 팽창성 흑연 재료를 포함하였다. 제4 조성물은 15 중량 퍼센트에서 존재한 EG-249C 팽창성 흑연 재료를 포함하였다. 제5 조성물은 10 중량 퍼센트에서 존재한 EG-HV 팽창성 흑연 재료를 포함하였다. 약 60 중량 퍼센트 폴리프로필렌 및 40 중량 퍼센트 유리 섬유는 각 조성물에서 존재하였다. 각 조성물에서 EG의 중량 퍼센트는 폴리프로필렌 및 유리 섬유의 총 중량에 기반되었고, 예를 들면, 5 중량 퍼센트 EG를 가진 조성물은 40 g의 유리 섬유 및 60 그램의 폴리프로필렌을 포함한 조성물에 5 g의 EG의 부가에 의해 생산될 수 있다. 각각의 조성물은 약 800 gsm의 기준 중량을 갖는 시트로 제조되었다.
보드는 다양한 가열 조건하에서 두께 변화에 대하여 시험되었다. 보드를 함유한 H1100 및 EG-HV는 하기에서 공기 가열되었고: 204 섭씨온도 (하기에서 좌측 막대: 도11) 그리고 하기에서 공기 가열되었다: 225 섭씨온도 (하기에서 우측 칼럼: 도11). 각각의 EG-249C 보드는 동일한 온도에서 공기 가열되었고 또한 하기에서 적외선 가열 (IR) 처리되었다: 200 섭씨온도 및 220 섭씨온도 (하기에서 좌측부터 우측까지 막대는: 도11 EG-249C에 대하여 하기에서 공기 가열을 나타내고: 204 섭씨온도, 하기에서 공기 가열: 225 섭씨온도, 하기에서 IR 가열: 200 섭씨온도 및 하기에서 IR 가열: 220 섭씨온도; EG-HV에서 막대는 하기에서 공기 가열을 나타낸다: 204 섭씨온도 및 225 섭씨온도).
마이크로구형체 보드 두께는 더 높은 온도에서 두께에 밀접한 더 낮은 온도에서 두께를 가진 모든 온도에서 증가하였다. 마이크로구형체에 비교되면, EG-249C 보드는 무 또는 거의 없는 두께 변화를 보여주는 공기 가열에 일반적으로 비감수성이었다. EG-HV 보드 두께는 공기 가열시 증가하였다. EG-HV는 더 낮은 등급 팽창성 흑연 재료이고 EG-249C보다 더 낮은 온도에서 팽창한다. 모든 EG-249C 보드의 두께는 하기에서 IR 가열을 이용하여 극적으로 증가하였다: 220 섭씨온도. 또한, 보드의 두께는 팽창성 흑연 재료 부하 양 및 IR 가열 온도와 함께 다양하였다. 결과는 원하는 로프팅 온도의 선택에 의해 보드 두께를 선택적으로 증가시키기 위해 팽창성 흑연 재료의 사용과 일치한다.
실시예 2
일련의 보드는 실시예 1에 기재된 공정을 이용하여 제조되었다. 보드는 각각 실시예 1에서 언급된 바와 같이 유사한 양으로 폴리프로필렌 및 유리 섬유를 포함하였다. 3개의 상이한 보드는 제조되었다: H1100 마이크로구형체를 포함한 것, N351 팽창성 흑연 재료를 포함한 것, 및 N400 팽창성 흑연 재료를 포함한 것.각각의 보드는 하기에서 대류 가열에 의해 1기에 대하여 시험되었다: 200 섭씨온도. 결과는 표 1에서 보여진다. 99mm 직경의 둥근 퍽은 테스트 표본으로서 사용되었다. 두께는 캘리퍼스를 이용하여 3개의 상이한 구역에서 측정되었다.
Figure pct00001
결과는 계속되는 가열과 함께 경시적으로 증가하는 각 보드의 두께와 일치되었다. 두께가 분 2 내지 분 4 감소하였음에 따라 증가된 가열로 마이크로구형체 보드 (H1100)에서 현저한 붕괴가 있다. 팽창성 흑연 재료 보드의 붕괴는 관측되지 않았다.
실시예 3
실시예 2의 3개 보드의 예비 로프팅 수용력 (얼마나 많은 추가의 두께가 달성될 수 있는지)를 결정하기 위해, 각각의 보드는 실온에서 1 일 동안 냉각되었다. 보드는 그 다음 하기에서 대류 가열에 의해 2기 처리되었다: 200 섭씨온도 3 분 동안(H1100 보드에 대하여) 및 하기에서 IR 가열에 의해: 약 220 섭씨온도 1.5 분 동안 (EG 보드에 대하여). 마이크로구형체 보드 (H1100)는 마이크로구형체의 파열 없이 최대 로프트를 허용하는 상이한 가열 조건 처리되었다. 결과는 표 2에서 열거된다.
Figure pct00002
1기에서 유발된 로프트는 포텐셜 로프팅 수용력의 손실을 나타낸다. 예를 들어, 8.892 mm의 전체 두께를 가진 H1100 보드에 대하여, 1기에서 유발된 로프트는 5.526 mm이었다. 보드의 전체 두께는 2기 로프트 이후 8.892이었고, 이는 보드가 1기 이후 그의 총 로프팅 수용력의 5.526/8.892 = 62.1%까지 로프팅되었음을 의미한다. 상기 결과는 단지 37.9% 예비 로프팅 수용력이 그 보드에 남아있었음을 의미한다.
그에 반해서, 유사한 시간에서 팽창성 흑연 재료 보드는 N351에 대하여 73.5% 예비 로프팅 수용력 및 N400에 대하여 64.4% 예비 로프팅 수용력을 유지하였다. 이들 결과는 마이크로구형체에 비교된 경우 추가의 예비 로프팅 수용력을 제공한 팽창성 흑연 재료와 일치한다.
실시예 4
추가의 테스트는 실시예 2의 보드를 이용하여 수행되었다. 이들 테스트는 가열 동안 각 보드의 기준 중량 뿐만 아니라 회분의 측정 및 하기의 온도에서 보드의 로프팅 이후 로프트 지수의 결정을 포함하였다: 200 섭씨온도 (오븐에서 대류 가열 이용). 99 mm 직경 퍽은 각 실험에 대하여 사용된 10개 퍽을 가진 테스트 샘플로서 사용되었다. 전체 데이터에 대하여, 두께 값은 전체 10개 퍽에 대하여 평균 측정에 기반된다. 기준 중량, 변동 계수 (COV), 두께, 로프트 비 (있는 그대로 두께에 의해 분할된 로프팅된 두께), 회분 (연소시키기 위해 샘플을 하기에 배치시킴으로써 결정됨: 800 섭씨온도 오븐 - 단지 유리 섬유가 남아있고 남은 것은 유리 섬유의 중량 퍼센트이다), 로프트 지수-1 (회분에 의해 분할된 로프트 비), 로프팅제 함량 (하기의 표 3에서 보여짐: 도12 MS 함량으로서) 및 로프트-지수 2 (로프팅제 함량에 의해 분할된 로프트 지수-1)은 결정되었다. 로프트-지수의 사용은 직접적으로 비교할만한 결과로 이어지는 각 보드의 총 gsm에서의 변화를 제거 (또는 정규화)할 수 있다. 마이크로구형체 함량 (H1100)은 샘플에서 마이크로구형체의 함량을 계산하기 위해 마이크로구형체 파열 이전 및 이후 중량 측정에 의해 결정되었다. EG (N351 및 N400)에 대하여 7% 함량은 테스트 샘플에 EG의 그 양의 부가에 기반되었다. 결과는 하기의 표 3에서 보여진다: 도12
전체 EG 샘플 (N351 및 N400)의 로프팅 지수는 동일한 가열 시간에서 상응하는 마이크로구형체 샘플보다 적어도 50% 미만이었다. 이들 값은 하기에서 대류 가열 이후 향상된 예비 로프팅 수용력을 제공한 보드를 함유한 EG와 일치한다: 200 섭씨온도.
실시예 5
추가의 테스트는 실시예 2의 보드를 이용하여 수행되었다. 이들 테스트는 가열 동안 각 보드 뿐만 아니라 회분의 기준 중량의 측정 및 하기의 온도에서 보드의 로프팅 이후 로프트 지수의 결정을 포함하였다: 220 섭씨온도 (오븐에서 대류 가열 이용). 결과는 실시예 4와 관련하여 기재된 바와 같이 수득/결정되었다. 결과는 하기의 표 4에서 보여진다: 도13.
전체 EG 샘플 (N351 및 N400)의 로프팅 지수는 동일한 가열 시간에서 상응하는 마이크로구형체 샘플 미만이었다. 각 샘플에 대하여 각 가열 시간에서 로프트 지수는 일반적으로 하기에서 수득된 상응하는 로프트 지수 초과이었다: 200 섭씨온도. 이들 값은 가공 온도의 다양화에 의해 로프팅의 향상된 제어를 제공한 EG와 일치한다.
실시예 6
상이한 유형의 팽창성 흑연 재료는 실시예 2의 보드와 유사한 보드의 생산에 의해 시험되었다. 보드에서 각 팽창성 흑연 재료의 중량 백분율은 8 중량 퍼센트이었다. H1100 마이크로구형체 제어 보드는 24 중량 퍼센트 마이크로구형체를 포함하였다. 각 보드의 기준 중량은 약 800 gsm이었다. 로프트는 표 5에서 열거된 다양한 조건하에 측정되었다. TMA는 시작하는 로프트의 실제의 온도 개시를 측정하기 위해 열기계적 분석기의 이용에 의해 결정된 개시 온도를 지칭한다. NYACOL 값은 공급자에 의해 제공된 상응하는 값이다.
Figure pct00003
표 5에서 결과는 하기에서 대류 가열 이후 높은 예비 로프팅 수용력을 제공한 팽창성 흑연 재료와 일치한다: 200 섭씨온도 1 분 동안. HV, 351 및 KP251 EG 재료에 대하여, 하기에서 높은 로프트를 달성하기 위한 능력은: 220 섭씨온도 (1 분 동안) 이들 재료를 포함한 보드에서 예비 로프트 수용력을 제공한다. 다양한 조건에서 로프트 두께를 비교한 막대 그래프는 하기에서 보여진다: 도14.각 막대 그룹화에서 좌측부터 우측까지는 하기를 나타낸다: 하기에서 공기 가열: 200 섭씨온도, 하기에서 공기 가열: 220 섭씨온도, 하기에서 IR 가열: 200 섭씨온도 및 하기에서 IR 가열: 220 섭씨온도. 그래프에서 나타낸 바와 같이, EG 샘플은 적용된 열의 유형에 감수성이다. 상기 선택성은 적합한 열 적용 공정의 선택에 의해 로프팅의 더 나은 제어를 허용한다. 그에 반해서, 마이크로구형체 로프트는 적용된 열의 유형에 일반적으로 비감수성이다. 특정 경우에서, 하기 사이에서 큰 갭의 보유에 기반된 EG 재료를 선택하는 것이 바람직하다: 하기에서 로프트: 200 섭씨온도 및 하기에서 로프트: 220 섭씨온도. 상이기 큰 갭은 더 많은 예비 로프트 수용력을 제공한다. 또한, 큰 갭의 선택에 의해 그리고 대류 조건하에 실질적인 로프트를 제공하지 않는 EG 재료의 이용에 의해, 적외선 가열 (또는 다른 가열)은 물품의 최종 두께를 더 양호하게 제어하기 위해 적용될 수 있다.
실시예 7
열가소성 복합품에 난연성을 제공하기 위해 (난연제의 부재하에) 팽창성 흑연 재료의 능력은 시험되었다. H1100 마이크로구형체를 포함한 대조 보드 및 다양한 팽창성 흑연 재료를 포함한 테스트 보드는 시험되었다. 결과는 하기의 표 6에서 보여진다: 도15. 소괄호는 각 보드에서 중량 퍼센트로 팽창성 흑연 재료 부하를 나타낸다. 각 보드는 약 800 gsm의 기준 중량을 포함하였고 약 2 mm의 두께로 성형되었다. 연소 속도는 본원에서 기재된 바와 같이 1991년자 FMVSS 302 테스트에서 나타낸 대로 인치 / 분으로 측정되었다. 연소 거리는 FMVSS-302 테스트 방법에서 나타낸 대로 인치로 측정되었다.
결과는 로프팅 이전 및 이후 영향을 받지 않는 팽창성 흑연 재료 보드에서 자기-소멸 성능과 일치한다. 5% EG-249C 부하에서, 보드는 자기-소멸성이었고, 난연성이 5중량 % 팽창성 흑연 재료만큼 적게 제공될 수 있음을 나타내었다. 비교하자면, 마이크로구형체 보드는 자기-소멸성이 아니었다. 표 6에서 타이밍 마크는 보드에 적용된 불꽃의 말단 내부로 및 내부로부터 약 4 인치 마크를 지칭한다.
실시예 8
보드의 추가의 세트는 난연성에 대하여 시험되었다. 사용된 재료 및 그의 부하 중량은 하기의 표 7에서 보여진다: 도16. 모든 팽창성 흑연 재료 보드는 보드가 2 mm까지 성형된 경우 자기-소멸성이었다. 보드의 다공도가 증가함에 따라, 자기-소멸성 테스트를 통과하기가 일반적으로 더욱 어려워진다. 존재한 더 많은 공기 또는 더 높은 다공도가 있다는 것을 의미하는, 심지어 팽창성 흑연 재료 보드가 부하되었고 8 mm의 전체 두께로 성형된 경우, 모든 팽창성 흑연 재료 보드는 자기-소멸성이었다.
실시예 9
몇 개의 보드는 그의 비-오일 및 오일 가연성에 대하여 시험되었다. 보드는 약 1310 gsm의 기준 중량을 가졌다. 보드는 각각 약 10 중량 퍼센트 Asbury 3335 팽창성 흑연 재료와 조합으로 SuperliteTM 코어 (폴리프로필렌과 약 55 중량 퍼센트 유리 섬유의 혼합물)을 포함하였다. 보드가 노후된 이후 세로 방향 또는 가로 방향으로 인장 강도의 저하는 없었다. 노후는 하기에서 48 시간을 포함한 상이한 시간 및 습도 값에서 열 및 물에 보드의 노출을 포함하였다: 38 +/- 2 섭씨온도, 및 95 +/- 2 퍼센트 상대 습도. 하기에서 7 일의 장기 열 사이클은: 150 섭씨온도 또한 보드를 노후화하기 위해 사용되었다. 보드는 그 다음 실온에서 48시간 동안 증류수에 액침되었다.
보드는 오일 또는 무 오일의 존재하에 자기-소멸성이기 위한 그의 능력에 대하여 또한 시험되었다. 2013년자 SAE J369 테스트 (본원에서 기재된 FMVSS 302 테스트와 등가)는 가연성을 테스트하기 위해 사용되었다. 테스트 결과는 하기에서 열거된 표 8에서 보여진다: 도17. 전체 보드는 (표 8에서 SE/0로서 언급된) 오일 가연성 테스트를 통과하였다. 하기의 공정 온도에서: 200 섭씨온도, 자유 로프트의 8.10 mm가 있었다. 하기의 공정 온도에서: 220 섭씨온도, 자유 로프트의 12.46 mm가 있었다 (하기보다 더 적은 예비 로프팅 수용력: 200 섭씨온도 보드). 하기의 공정 온도에서: 240 섭씨온도, 자유 로프트의 22.97 mm가 있었다 (하기보다 더 적은 예비 로프팅 수용력: 220 섭씨온도 보드). 각 보드의 5개 복제물이 시험되었다. 상기 더 상세히 언급된 바와 같이, 표 8에서 "B"는 연소하기 위해 관측된 보드를 지칭한다. "B"를 열거한 셀은 불꽃이 코어 내부로 보다는 표면상에서 이동하는 보드이었다. 코어 내부로 이동은 코어 내부의 팽창성 흑연이, 적어도 부분적으로, 불꽃의 소멸을 도울 수 있음에 따라 바람직하다.
또 다른 보드는 약 10 중량 퍼센트 Asbury 3335 팽창성 흑연 재료 및 2 중량 퍼센트 DJ Semichem. 마이크로구형체 로프팅제를 포함한 동일한 코어 재료 (그러나 45 중량 퍼센트 유리를 가짐)를 이용하여 생산되었다. 8 mm 두께까지 성형된 경우, 상기 보드는 오일 자기-소멸 테스트에서 SE/0 성능을 나타냈다 (SAE J369 테스트를 통과했다). 이들 결과는 원하는 부품 또는 형상으로 추가 가공, 예를 들면, 성형을 허용하기 위해 여전히 준비된 로프팅 수용력을 갖고 가연성 테스트를 통과하는 보드를 제공한 팽창성 흑연 재료와 일치되었다.
실시예 10
팽창성 흑연 재료의 유사한 양 그러나 상이한 로프트 두께를 포함한 몇 개의 추가의 보드는 생산되었다. 생산된 보드는 EG 재료와 조합으로 SuperliteTM 코어를 포함하였다. 열거한 보드는 표 9에서 보여진다.
Figure pct00004
6-7 mm까지 로프팅된 보드 (실행 1)은 임의의 EG 없이 SuperliteTM 코어와 유사한 방식으로 가공될 수 있고, 예를 들면, 임의의 EG 없이 SuperliteTM 코어와 유사한 온도에서 성형될 수 있다. 실행 1 및 2에 대하여, 코어의 한쪽에는 90 gsm HOF 스크림이었고 코어의 다른쪽에는 225 gsm 폴리프로필렌 필름이었다. 실행 3에 대하여, 코어의 한쪽에는 20 gsm 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 스크림이었고 보드의 다른 쪽에는 98 gsm 폴리프로필렌 필름이었다. 일부 주름짐이 8-9 mm 사이에서 로프팅된 보드에 대하여 관측되었다 (실행 2). 9 mm 자유 로프트 넘어 로프팅된 보드는 SuperliteTM 코어와 유사한 방식으로 가공될 수 있고 단독으로 SuperliteTM 코어에 비교된 감소된 사이클 시간을 가졌다.
실시예 11
보드는 약 1200 gsm의 코어 중량으로 제조될 수 있고 유리 섬유 (40-60 중량 퍼센트), 5-15 중량 퍼센트 팽창성 흑연 재료, 선택적으로 0-5 중량 퍼센트 마이크로구형체 로프팅제를 포함할 수 있고 나머지는 열가소성 재료 예컨대 폴리올레핀, 예를 들면, 폴리프로필렌이다. 원한다면, 외피 재료 예컨대 스크림은, 예를 들어, 코어 재료의 하나 이상의 측면상에 침착될 수 있다. 일부 경우에서, 난연제 스크림은 하나의 표면상에 배치될 수 있고, 비-난연제 스크림은 반대편 표면상에 배치될 수 있다. 스크림의 정확한 기준 중량은 약 20 gsm 내지 약 100 gsm 다양할 수 있다. 다른 경우에서, 코어의 하나의 측면은 필름 예컨대 폴리올레핀 필름을 포함할 수 있다.
실시예 12
온도 증가의 기능으로서 3개의 상이한 팽창성 흑연 재료의 팽창 속도는 시험되었다. 결과는 하기에서 보여진다: 도18. 상이한 EG 재료 비교에서, 3335 재료는 하기 사이의 온도 범위에서 더 낮은 팽창 비를 가졌다: 160 섭씨온도 및 220 섭씨온도. 이들 결과는 특정한 가공 온도에 대하여 적합한 로프트 온도를 갖기 위해 팽창성 흑연 재료의 선택과 일치한다. 예를 들어, 로프팅이 하기 요구되는 경우: 170 섭씨온도, Nyagraph KP251이 사용될 수 있다. 로프팅이 하기 요구되는 경우: 180 섭씨온도, Nyagraph KP251 또는 Asbury 3721 (또는 모두)는 사용될 수 있다.
본원에서 개시된 실시예의 요소를 도입한 경우, 관사 및 "상기"는 하나 이상의 요소인 것을 의미하도록 의도된다. 용어들 "포함하는", "포괄하는" 및 "갖는"은 열거된 요소 이외의 추가의 요소일 수 있는 것을 의미하도록 및 개방형이 되도록 의도된다. 본 개시내용의 이점이 주어지면, 실시예의 다양한 구성요소가 다른 실시예에서에서 다양한 구성요소와 교환 또는 치환될 수 있음은, 당해 분야의 숙련가에 의해 기술적으로 인식될 것이다.
특정 측면, 실시예 및 구현예가 상기 기재되어도, 본 개시내용의 이점이 주어지면, 개시된 예시적인 측면, 실시예 및 구현예의 부가, 치환, 변형, 및 변경이 가능하다는 것은, 당해 분야의 숙련가에 의해 기술적으로 인식될 것이다.

Claims (100)

  1. 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층을 포함한 열가소성 복합품으로서, 상기 다공성 코어층이 상기 다공성 코어층에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 추가로 포함한, 열가소성 복합품.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 상기 다공성 코어층의 상기 두께를 증가시키는데 유효한, 열가소성 복합품.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 대류 가열시 로프트에 실질적으로 비감수성이도록 선택되는, 열가소성 복합품.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 강화 섬유가 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함하는, 열가소성 복합품.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 재료가 하기를 포함하는, 열가소성 복합품: 적어도 하나의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리이미드, 폴리 에테르이미드, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 실리콘 및 이들의 혼합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 재료가 입자를 포함하고 상기 열가소성 재료의 상기 입자의 상기 평균 입자 크기가, 50% 미만 차이로, 상기 팽창성 흑연 입자의 상기 평균 입자 크기와 유사한, 열가소성 복합품.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 무 할로겐인, 열가소성 복합품.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 다공성 코어층에서 난연제를 추가로 포함하는 열가소성 복합품으로서, 상기 난연제가 적어도 하나의 N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te를 포함하는, 열가소성 복합품.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 난연제를 포함하지 않는, 열가소성 복합품.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 다공성 코어층에서 로프팅제를 추가로 포함하는, 열가소성 복합품.
  11. 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층을 포함하는 열가소성 복합품으로서, 상기 다공성 코어층이 오픈 셀 구조의 상기 웹에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 추가로 포함하는, 열가소성 복합품.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 상기 다공성 코어층의 상기 두께를 증가시키는데 유효한, 열가소성 복합품.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 대류 가열시 로프트에 실질적으로 비감수성이도록 선택되는, 열가소성 복합품.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 다수의 강화 섬유가 적어도 하나의 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화된 합성 섬유, 및 금속화된 무기 섬유를 포함하는, 열가소성 복합품.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 열가소성 재료가 하기를 포함하는, 열가소성 복합품: 적어도 하나의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리이미드, 폴리 에테르이미드, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리페닐렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 실리콘 및 이들의 혼합물.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 열가소성 재료가 입자를 포함하고 상기 팽창성 흑연 입자의 평균 입자 크기가 상기 열가소성 재료 입자의 평균 입자 크기의 적어도 50%인, 열가소성 복합품.
  17. 청구항 11에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 무 할로겐인, 열가소성 복합품.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 다공성 코어층에서 난연제를 추가로 포함하는, 열가소성 복합품으로서, 상기 난연제가 적어도 하나의 N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te를 포함하는, 열가소성 복합품.
  19. 청구항 11에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 난연제를 포함하지 않는, 열가소성 복합품.
  20. 청구항 11에 있어서, 상기 다공성 코어층에서 로프팅제를 추가로 포함하는, 열가소성 복합품.
  21. 하기를 포함하는, 열가소성 복합 시트:
    다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 상기 다공성 코어층의 공소에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층; 및
    상기 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 다공성 코어층과 상기 외피 사이에서 배치된 추가의 다공성 코어층을 추가로 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 추가의 다공성 코어층이 열가소성 재료, 다수의 강화 섬유 및 팽창성 흑연 입자를 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  24. 청구항 23에 있어서, 상기 추가의 다공성 코어층의 상기 팽창성 흑연 입자가 상기 추가의 다공성 코어층에서 균일하게 분산되는, 열가소성 복합 시트.
  25. 청구항 23에 있어서, 상기 추가의 다공성 코어층의 상기 팽창성 흑연 입자가 상기 추가의 다공성 코어층에서 구배 분포되는, 열가소성 복합 시트.
  26. 청구항 21에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 무 할로겐인, 열가소성 복합 시트.
  27. 청구항 21에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 난연제를 포함하지 않는, 열가소성 복합 시트.
  28. 청구항 21에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 상기 팽창성 흑연 입자의 로프트 개시 온도 초과에서 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 상기 다공성 코어층의 상기 두께를 증가시키는데 유효한, 열가소성 복합 시트.
  29. 청구항 21에 있어서, 상기 다공성 코어층에서 로프팅제를 추가로 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  30. 청구항 21에 있어서, 상기 외피가 팽창성 흑연 입자를 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  31. 하기를 포함하는, 열가소성 복합 시트:
    열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함하는 다공성 코어층, 추가로 오픈 셀 구조의 상기 웹에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함하는 상기 다공성 코어층; 및
    상기 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피.
  32. 청구항 31에 있어서, 상기 다공성 코어층과 상기 외피 사이에서 배치된 추가의 다공성 코어층을 추가로 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  33. 청구항 32에 있어서, 상기 추가의 다공성 코어층이 열가소성 재료, 다수의 강화 섬유 및 팽창성 흑연 입자를 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  34. 청구항 33에 있어서, 상기 추가의 다공성 코어층의 상기 팽창성 흑연 입자가 상기 추가의 다공성 코어층에서 균일하게 분산되는, 열가소성 복합 시트.
  35. 청구항 33에 있어서, 상기 추가의 다공성 코어층의 상기 팽창성 흑연 입자가 상기 추가의 다공성 코어층에서 구배 분포되는, 열가소성 복합 시트.
  36. 청구항 31에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 무 할로겐인, 열가소성 복합 시트.
  37. 청구항 31에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 난연제를 포함하지 않는, 열가소성 복합 시트.
  38. 청구항 31에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 상기 팽창성 흑연 입자의 로프트 개시 온도 초과에서 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 상기 다공성 코어층의 상기 두께를 증가시키는데 유효한, 열가소성 복합 시트.
  39. 청구항 31에 있어서, 상기 다공성 코어층에서 로프팅제를 추가로 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  40. 청구항 31에 있어서, 상기 외피가 팽창성 흑연 입자를 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  41. 하기를 포함하는, 열가소성 복합 시트:
    열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함하는 다공성 코어층, 추가로 오픈 셀 구조의 상기 웹에서 균일하게 분산된 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자를 포함하는 상기 다공성 코어층; 및
    상기 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피.
  42. 청구항 41에 있어서, 상기 웹에서 분산된 공유 결합된 팽창성 흑연 입자를 추가로 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  43. 청구항 42에 있어서, 상기 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자 및 상기 공유 결합된 팽창성 흑연 입자가 약 상기 동일한 양으로 존재하는, 열가소성 복합 시트.
  44. 청구항 42에 있어서, 상기 공유 결합된 흑연 입자가 상기 웹에서 구배 분포로 존재하는, 열가소성 복합 시트.
  45. 청구항 41에 있어서, 상기 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자가 난연제 양으로 존재하는, 열가소성 복합 시트.
  46. 청구항 41에 있어서, 상기 다공성 코어층이 난연성을 제공하고 무 할로겐인, 열가소성 복합 시트.
  47. 청구항 46에 있어서, 상기 다공성 코어층에서 난연제를 추가로 포함하는, 열가소성 복합 시트로서, 상기 난연제가 적어도 하나의 N, P, As, Sb, Bi, S, Se, 또는 Te를 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  48. 청구항 41에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 상기 팽창성 흑연 입자의 로프트 개시 온도 초과에서 방사선 가열 이후 적어도 50%만큼 상기 다공성 코어층의 상기 두께를 증가시키는데 유효한, 열가소성 복합 시트.
  49. 청구항 41에 있어서, 상기 다공성 코어층에서 로프팅제를 추가로 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  50. 청구항 41에 있어서, 상기 외피가 공유 결합된 팽창성 흑연 입자 또는 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자를 포함하는, 열가소성 복합 시트.
  51. 하기 단계를 포함하는, 방법:
    진탕된 수성 발포물을 형성하기 위해 혼합물에서 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 입자의 조합 단계;
    와이어 지지체상에 상기 진탕된 수성 발포물의 배치 단계;
    웹을 형성하기 위해 상기 물의 배출 단계;
    상기 열가소성 재료의 상기 용융 온도에서 또는 초과에서 제1 온도까지 상기 웹의 가열 단계 (여기에서 상기 제1 온도는 실질적으로 로프트가 발생하지 않도록 선택된다); 및
    상기 웹에서 균일하게 분산된 상기 팽창성 흑연 입자를 포함한 열가소성 복합 시트를 제공하기 위해 상기 웹에 압력의 적용 단계.
  52. 청구항 51에 있어서, 상기 배출 단계가 상기 와이어 지지체상에 배치된 상기 진탕된 수성 형태로 상기 팽창된 흑연 입자의 5% 미만을 제거하는, 방법.
  53. 청구항 51에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 상기 진탕된 수성 발포물에서 균일하게 분산될 때까지 상기 진탕된 수성 발포물의 혼합을 추가로 포함하는, 방법.
  54. 청구항 51에 있어서, 대류 가열을 이용하여 상기 웹의 가열 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  55. 청구항 54에 있어서, 상기 가열된 열가소성 복합 시트에 압력의 적용 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  56. 청구항 51에 있어서, 방사선 가열을 이용하여 상기 열가소성 복합 시트의 가열 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  57. 청구항 51에 있어서, 상기 열가소성 복합 시트의 표면상에 추가의 팽창성 흑연 입자의 배치 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  58. 청구항 51에 있어서, 상기 교반된 수성 발포물에 로프팅제의 부가 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  59. 청구항 51에 있어서, 외피에 상기 열가소성 복합 시트의 커플링 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  60. 청구항 51에 있어서, 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 입자를 포함한 추가의 열가소성 복합 시트에 상기 열가소성 복합 시트의 커플링 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  61. 청구항 51에 있어서, 입자를 포함하기 위한 상기 열가소성 재료의 선택 단계 및 열가소성 재료의 상기 입자의 평균 입자 크기의 적어도 50%이기 위해 상기 팽창성 흑연 입자에 대하여 평균 입자 크기의 선택 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  62. 하기 단계를 포함하는, 방법:
    혼합물에서 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 입자의 조합 단계;
    혼합물에서 상기 팽창성 흑연 입자의 실질적으로 균일한 분산을 제공하기 위해 상기 혼합물의 혼합 단계;
    와이어 지지체상에 상기 혼합물의 배치 단계;
    웹을 형성하기 위해 상기 배치된 혼합물로부터 상기 물의 배출 단계;
    상기 팽창성 흑연 입자의 임의의 실질적인 로프팅 없이 상기 열가소성 재료를 용융시키기 위해 제1 가열 조건하에 상기 웹의 가열 단계; 및
    상기 웹에서 분산된 상기 팽창성 흑연 입자를 포함한 열가소성 복합 시트를 제공하기 위해 상기 웹에 압력의 적용 단계.
  63. 청구항 62에 있어서, 상기 배출 단계가 상기 와이어 지지체상에 배치된 혼합물에서 상기 팽창된 흑연 입자의 5% 미만을 제거하는, 방법.
  64. 청구항 62에 있어서, 상기 열가소성 재료 또는 상기 강화 섬유에 상기 웹에서 상기 팽창성 흑연 입자의 결합 없이 압력의 적용 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  65. 청구항 62에 있어서, 대류 가열을 이용하여 상기 웹의 가열 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  66. 청구항 65에 있어서, 상기 가열된 열가소성 복합 시트에 압력의 적용 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  67. 청구항 66에 있어서, 방사선 가열을 이용하여 상기 열가소성 복합 시트의 가열 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  68. 청구항 62에 있어서, 상기 열가소성 복합 시트의 표면상에 추가의 팽창성 흑연 입자의 배치 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  69. 청구항 62에 있어서, 상기 혼합물에 로프팅제의 부가 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  70. 청구항 62에 있어서, 외피에 상기 열가소성 복합 시트의 커플링 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  71. 청구항 62에 있어서, 열가소성 재료, 강화 섬유 및 팽창성 흑연 입자를 포함한 추가의 열가소성 복합 시트에 상기 열가소성 복합 시트의 커플링 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  72. 청구항 62에 있어서, 입자를 포함하기 위해 상기 열가소성 재료의 선택 단계 및 열가소성 재료의 상기 입자의 평균 입자 크기와 약 상기 동일해지기 위해 상기 팽창성 흑연 입자에 대하여 평균 입자 크기의 선택 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  73. 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 상기 다공성 코어층의 공소에서 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층을 포함하는, 열가소성 복합품.
  74. 청구항 73에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 열가소성 복합품.
  75. 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 오픈 셀 구조의 상기 웹에 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층을 포함하는, 열가소성 복합품.
  76. 청구항 75에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 열가소성 복합품.
  77. 하기를 포함하는, 열가소성 복합 시트:
    다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 상기 다공성 코어층에서 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층; 및
    상기 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피.
  78. 청구항 77에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 열가소성 복합품.
  79. 하기를 포함하는, 열가소성 복합 시트:
    열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 오픈 셀 구조의 상기 웹에서 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층; 및
    상기 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피.
  80. 청구항 79에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 열가소성 복합품.
  81. 열가소성 재료에 의해 함께 보유된 다수의 강화 섬유에 의해 형성된 오픈 셀 구조의 웹을 포함한 프리프레그로서, 오픈 셀 구조의 상기 웹에서 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함하는, 프리프레그.
  82. 청구항 81에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 프리프레그.
  83. 다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 상기 다공성 코어층에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층을 포함하는 열가소성 물품으로서, 상기 팽창성 흑연 입자는 상기 물품이 1991년자 상기 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족시키게 허용하기 위해 유효한 양으로 존재하는, 열가소성 물품.
  84. 청구항 83에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 물품.
  85. 열가소성 재료에 의해 함께 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 오픈 셀 구조의 상기 웹에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층을 포함하는 열가소성 물품으로서, 상기 팽창성 흑연 입자는 상기 물품이 1991년자 상기 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족시키게 허용하기 위해 유효한 양으로 존재하는, 열가소성 물품.
  86. 청구항 85에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 물품.
  87. 하기를 포함하는, 열가소성 복합 시트:
    다수의 강화 섬유 및 열가소성 재료를 포함한 다공성 코어층, 추가로 상기 다공성 코어층의 공소에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층 (여기에서 상기 팽창성 흑연 입자는 상기 물품이 1991년자 상기 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족시키게 허용하기 위해 유효한 양으로 존재한다); 및상기 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피.
  88. 청구항 87에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 물품.
  89. 하기를 포함하는, 열가소성 복합 시트:
    열가소성 재료에 의해 함께 보유된 강화 섬유의 랜덤 교차를 포함한 오픈 셀화된 구조의 웹을 포함한 다공성 코어층, 추가로 오픈 셀 구조의 상기 웹에서 균일하게 분산된 팽창성 흑연 입자를 포함한 상기 다공성 코어층 (여기에서 상기 팽창성 흑연 입자는 상기 물품이 1991년자 상기 연방 자동차 안전 기준 302 (FMVSS 302) 가연성 테스트를 충족시키게 허용하기 위해 유효한 양으로 존재한다); 및
    상기 다공성 코어층의 적어도 하나의 표면상에 배치된 외피.
  90. 청구항 89에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자가 비-공유 결합된 팽창성 흑연 입자인, 물품.
  91. 상기 열가소성 재료의 용융점 초과 및 상기 팽창성 흑연 입자의 로프트 개시 온도 미만에서 상기 강화 섬유, 상기 열가소성 재료 및 상기 팽창성 흑연 입자의 제1 온도까지 가열에 의한 다수의 강화 섬유, 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 입자를 포함한 열가소성 복합품의, 생산 방법.
  92. 청구항 91에 있어서, 상기 열가소성 물품을 로프트하기 위해 상기 팽창성 흑연 입자의 상기 로프트 개시 온도의 초과에서 제2 온도까지 상기 생산된 물품의 가열 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  93. 청구항 92에 있어서, 상기 제1 온도의 적어도 섭씨 20 도 초과이도록 상기 제2 온도의 선택을 추가로 포함하는, 방법.
  94. 청구항 92에 있어서, 상기 제1 온도의 적어도 섭씨 40 도 초과이도록 상기 제2 온도의 선택을 추가로 포함하는, 방법.
  95. 청구항 92에 있어서, 상기 제1 온도의 적어도 섭씨 60 도 초과이도록 상기 제2 온도의 선택을 추가로 포함하는, 방법.
  96. 상기 팽창성 흑연 입자의 임의의 실질적인 로프트를 피하면서 상기 열가소성 재료를 용융시키기 위해 제1 가열 조건하에 상기 강화 섬유, 상기 열가소성 재료 및 상기 팽창성 흑연 입자의 가열에 의한 다수의 강화 섬유, 열가소성 재료 및 팽창성 흑연 입자를 포함한 열가소성 복합품의, 생산 방법.
  97. 청구항 96에 있어서, 상기 제1 가열 조건이 대류 가열을 포함하는, 방법.
  98. 청구항 96에 있어서, 상기 팽창성 흑연 입자를 로프트하기 위해 제2 가열 조건하에 상기 생산된 물품의 가열을 추가로 포함하는, 방법.
  99. 청구항 98에 있어서, 상기 제2 가열 조건이 방사선 가열을 포함하는, 방법.
  100. 청구항 99에 있어서, 상기 제1 가열 조건이 대류 가열을 포함하는, 방법.
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