KR20190060892A - 벤팅 장치 - Google Patents

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KR20190060892A
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존 이 바치노
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더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드
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Abstract

본원은 벤팅 장치(100)를 개시한다. 상기 벤팅 장치는 안쪽에 개구(104)를 갖는 기재(102), 예컨대 금속 기재 또는 스페셜티 플라스틱 기재와, 상기 개구 위로 배치되고 열가소성 재료(110)를 사용하여 상기 기재 위에 써멀 본딩된 플루오로폴리머 멤브레인(106), 예컨대 ePTFE를 포함한다. 이로써 상기 플루오로폴리머 멤브레인은 접착제층을 사용하지 않고도 상기 기재에 직접 본딩될 수 있다.

Description

벤팅 장치{VENTING APPARATUS}
우선권 주장
본 특허 출원은, 2015년 2월 13일에 출원된, 발명의 명칭이 "벤팅 장치(Venting Apparatus)"인 미국 가출원 제62/115,789호로부터 우선권을 주장하며, 상기 가출원의 개시내용은 그 전체가 참조에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본 개시는 기재에 본딩된 플루오로폴리머 멤브레인을 갖는 벤팅 장치에 관한 것이고, 더 구체적으로는, 150℃ 이상과 같은 고온을 견딜 수 있는 기재에 단단히 본딩된 발포 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 멤브레인을 갖는 벤팅 장치에 관한 것이다.
벤트(vent)는 많은 적용 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 자동차 산업에서, 전기 부품 하우징, 기어 하우징, 브레이크 하우징 및 심지어 차체가, 하우징 또는 바디 내부와 주변 환경 사이의 압력을 균등화하기 위해 벤트를 사용한다. 다른 적용 분야에서는, 벤트의 기능은, 균압을 위한 벌크 흐름이 아니라, 수분 조절을 위한 매체를 가로지르는 수분의 확산과 같은, 특정 성분들을 매체를 가로질러 수송하기 위한 확산이다. 이러한 유형의 적용 분야에 있어서, 추진력은 압력이 아니라 온도, 농도 구배, 삼투압, 정전기적 인력 또는 반발력, 또는 몇몇 다른 추진력이다. 벤트는 또한 수많은 다른 적용 분야, 예컨대 전기적 및 기계적 장치 하우징 또는 화학적 컨테이너에도 사용된다. 이러한 하우징, 인클로저 또는 컨테이너를 본원에서 "하우징"으로 총칭한다.
많은 적용 분야에서, 벤트는 균압이 가능하도록 기체 투과성어야 할 뿐만 아니라 내부 장치 또는 부품들을 손상시켜 하우징을 부식시킬 수 있는 수분, 액체 또는 오염물로부터 하우징의 내부를 밀폐시킬 수 있도록 액체 불투과성이어야 한다.
공지된 점착형 벤트는 양면 감압 접착제의 링 위에 다공성 발포 PTFE(ePTFE)를 포함하며, 그 접착제의 한 면은 ePTFE에 본딩되고 다른 한 면은 하우징에 본딩된다.
몰딩된 폴리머 또는 플라스틱 바디 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 형성된 다공성 멤브레인을 포함하는 압입형(press fitted) 벤트가 공지되어 있다. 공지된 폴리머 벤트는, 예를 들어, 브리더 밸브(breather valve), 필터, 다이아프램 디바이스 등에서 공기 벤트 디바이스로서 사용된다. 압입형 밸브는 전형적으로, 상기 원주 방향으로 배치된 구멍을 통해 서로 접합된 경질 수지 부분 사이에 위치하는 원주 방향으로 배치된 구멍을 갖는 멤브레인을 포함한다. 상기 경질 부재는 연질 수지에 의해 둘러싸여 압입형 물품을 형성한다.
몰딩된 폴리머 또는 플라스틱 벤트의 다른 구성들도 많이 알려져 있지만, 모두가 큰 단점들을 갖고 있다. 폴리머 또는 플라스틱 벤트 및 점착형 벤트는 각각 내구성이 부족할 뿐만 아니라 내열성 및 내화학성도 부족하다. 따라서, 이러한 벤트는 고온(150℃ 초과), 자외선("UV") 또는 화학적 분해 또는 충격에 노출될 수 있는 특정 용도에는 사용될 수 없다. 압입형 벤트의 단점은 이것이 로우 프로파일(low profile)을 갖지 않는다는 것이다.
금속 벤트는 몇몇 적용 분야에서 개선된 내구성을 제공하는 것으로 알려져 있다. 또한, 에폭시 또는 다른 열경화성 플라스틱과 같은 몇몇 특수 플라스틱 재료가 내구성을 제공할 수 있다. 다공성 ePTFE 멤브레인에 접합된 금속 또는 스페셜티(specialty) 플라스틱 재료를 포함하는 일체형 벤트가 바람직하지만, 아직까지 얻을 수 없었다.
일 실시형태에서, 안쪽에 개구를 갖는 기재와, 상기 개구 위로 배치되고 열가소성 재료를 사용하여 상기 기재에 써멀 본딩된 플루오로폴리머 멤브레인을 포함하는 벤팅 장치를 제공한다. 상기 플루오로폴리머 멤브레인은 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌프로필렌, 및 퍼플루오로알콕시 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 열가소성 재료는 폴리(에틸렌-코-테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌)(EFEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴 플루오라이드(THV), 폴리(테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌)(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 및 폴리비닐 클로라이드(PVC) 수지와 니트릴 고무의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 실시형태에서, 안쪽에 개구를 갖는 금속 기재와, 상기 개구 위로 배치되고 열가소성 재료를 사용하여 상기 금속 기재 상에 써멀 본딩된 플루오로폴리머 멤브레인을 포함하는 벤팅 장치를 제공한다. 상기 금속 기재는 알루미늄, 탄소강, 및 스테인리스강으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 안쪽에 개구를 갖는 금속 기재와, 상기 개구 위로 배치되고 열가소성 재료를 사용하여 상기 금속 기재에 써멀 본딩된 ePTFE 멤브레인을 포함하는 장치를 제공한다.
또 다른 실시형태에서, 안쪽에 개구를 갖는 스페셜티 플라스틱 기재와, 상기 개구 위로 배치되고 열가소성 재료를 사용하여 상기 스페셜티 플라스틱 기재에 써멀 본딩된 플루오로폴리머 멤브레인을 포함하는 벤팅 장치를 제공한다. 상기 스페셜티 플라스틱 기재는 유리 충전 폴리페닐렌 설파이드(PPS); 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT); 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK); 폴리프탈아미드(PPA); 아세탈 호모폴리머; 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 열경화성 에폭시; 및 열경화성 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 안쪽에 개구를 갖는 스페셜티 플라스틱을 포함하는 기재; 및 상기 개구 위로 배치되고 열가소성 재료를 사용하여 상기 스페셜티 플라스틱에 써멀 본딩된 ePTFE 멤브레인을 포함하는 장치를 제공한다.
일 실시형태에서, 플루오로폴리머 멤브레인과 기재 사이에 열가소성 재료를 제공하는 단계; 및 상기 열가소성 재료를 250℃∼500℃에서 가열함으로써 상기 플루오로폴리머 멤브레인을 상기 기재에 써멀 본딩하는 단계를 포함하는, 벤팅 장치를 조립하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 벤팅 장치의 사시도이다.
도 2는, A-A선을 따라 본, 도 1의 벤팅 장치의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시형태의 이미지를 도시한다.
도 4는 본 개시의 또 다른 실시형태의 이미지를 도시한다.
도 5는 본 개시의 예시적인 실시형태를 제조하는 데 사용된 디바이스의 측면 사시도이다.
일 실시형태에서, 본 개시는 도 1 및 2에 도시된 벤팅 장치(100)를 제공한다. 벤팅 장치(100)는 기재(102)를 포함하고, 그 위에, 플루오로폴리머 멤브레인(106)이, 열가소성 재료(110)를 사용하여 기재(102)의 하나 이상의 개구(104)를 덮도록 본딩될 수 있다. 개구(104)의 둘러싸여진 가장자리(108)를 따라 보여지는 바와 같이, 플루오로폴리머 멤브레인(106)은 기재(102)와 같은 평면에 있다. 또한, 열가소성 재료(110)는 적어도 부분적으로 플루오로폴리머 멤브레인(106) 내로 습윤되어(즉, 그 세공을 채움), 기재(102)와의 단단한 결합을 제공한다. 이 단단한 결합으로 인해 벤팅 장치가 로우 프로파일을 유지할 수 있고 벌크한 몰딩 층, 테이프 또는 접착제층을 피할 수 있다는 점이 유익하다.
일 실시형태에서, 벤팅 장치는 150℃ 이상, 예컨대 150℃∼300℃의 온도와 관련된 적용 분야에 사용될 수 있다. 벤팅 장치는 모터, 엔진, 자동차 부품, 센서, 의료 장치, 전자 제품, 전자 부품 또는 디바이스를 위한 하우징, 또는 전자 제어 유닛을 비롯한 몇몇 상이한 적용 분야에 사용될 수 있다. 자동차 부품은 AC/히터 부품, 브레이킹 시스템, 커넥터, 실린더 헤드 커버, 드라이브 샤프트, 엔진 에어 클리너, 엔진 커버, 엔진 마운트, 엔전 쓰로틀 바디, 엔진 밸브 커버, 배기 시스템, 팬 슈라우드/래디에이터, 팬, 연료 펌프, 퓨즈 및 분사 장치, 점화 부품, 흡기 매니폴드, 오일 팬, 오일 펌프, 기타 펌프, 파워 트레인 부품, 래디에이터 부품, 저장소, 록커 암 커버, 스위치 및 소켓, 트랜스미션 부품, 언더바디/히트 쉴드 및 워터 펌프에 광범위하게 적용된다.
달리 정의하지 않는다면, 본원에서 사용되는 모든 과학 용어와 기술 용어는 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재된 것들과 유사하거나 동등한 임의의 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 테스트에 이용될 수 있지만, 바람직한 방법 및 재료는 본원에 기재되어 있다.
기재는 변형 없이 150℃ 이상과 같이 높은 온도를 적어도 견딜 수 있는 내구성이 있는 재료로 제조된다. 기재는 임의의 형상 또는 크기를 가질 수 있고, 접착제 또는 기계적 수단을 이용하여 하우징에 부착시킬 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 기재는 하우징일 수 있다. 기재는 하나 이상의 개구를 가질 수 있고, 각각의 개구는 본원에 기재된 것과 같이 개구 주연부(perimeter)의 외측에 써멀 본딩된 플루오로폴리머 멤브레인을 가질 수 있다. 개구의 크기 및 형상은 특정 용도의 요구조건에 따라 달라질 수 있으며, 적절한 형상은 원형, 타원형, 사각형, 직사각형, 다이아몬드형, 삼각형 또는 임의의 다른 형상을 포함한다. 또한, 개구의 크기는 특별히 한정되지 않으며, 용도에 따라 달라질 수 있다. 예시를 목적으로, 개구는 0.5 cm∼10 cm, 1 cm∼5 cm의 최대 직경을 가질 수 있다. 다른 개구 크기도 본원에 개시된 실시형태와 함께 이용될 수 있다.
일 실시형태에서, 기재는 금속 기재와 같이 적절한 내열성 및/또는 내화학성을 갖는 재료일 수 있다. 금속 기재는 스테인리스강, 탄소강, 스탬핑 금속, 또는 알루미늄으로 제조될 수 있다. 적절한 스테인리스강 기재는 니켈, 크롬, 바나듐, 몰리브덴 또는 망간 및 이들의 조합을 포함하는 철 합금일 수 있다. 적절한 탄소강 기재는 철과 탄소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 상기에 기재한 금속 기재로 제조된 하우징에 써멀 본딩된 플루오로폴리머 멤브레인을 제공한다.
또 다른 실시형태에서, 본 개시는 스페셜티 플라스틱 기재로 제조된 기재를 제공한다. 스페셜티 플라스틱 기재는 유리 충전 폴리페닐렌 설파이드(PPS); 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)(Ultradur™ HR PBT; BASF); 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK); 폴리프탈아미드(PPA)(Amodel™ PPA; Solvay); 아세탈 호모폴리머(Delrin™; DuPont); 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(Arinte™ A-XO7455; DSM); 열경화성 에폭시, 예컨대 탄소 섬유 강화 열가소성 재료; 및 열경화성 엘라스토머, 예컨대 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM), 니트릴 고무(NBR), 실리콘, 및 플루오로엘라스토머(Viton; DuPont)와 같은 재료일 수 있다. 일 실시형태에서, 기재는 PET, PBT, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 페놀 수지류, 불포화 폴리에스테르, 폴리(p-페닐렌 옥시드)(PPO)/폴리아미드, 비닐 에스테르, 폴리아세탈, PPO/HIPS(고충격 폴리스티렌), 폴리에틸렌이민(PEI), 에폭시, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), PPS, 및 폴리비닐 클로라이드(PVC)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 상기에 기재된 스페셜티 플라스틱 재료로 제조된 기재에 써멀 본딩된 플루오로폴리머 멤브레인을 제공한다.
고려되는 또 다른 실시형태는, ePTFE 멤브레인이 열가소성 재료, 더 구체적으로 열가소성 플루오로폴리머 재료를 사용하여 써멀 본딩되어 있는 스페셜티 플라스틱으로 제조된 기재를 포함하는 벤트를 포함한다.
플루오로폴리머 멤브레인이 상기 개구 위로 배치되어, 디바이스의 기능을 방해하지 않으면서 기계적 또는 환경적 손상으로부터 디바이스의 내부를 보호한다. 플루오로폴리머 멤브레인은, 개구를 완전히 덮고 각 방향으로 개구를 지나 연장되어, 플루오로폴리머 멤브레인이 기재에 써멀 본딩될 수 있을 정도로 충분한 크기여야 한다. 다시 말해서, 플루오로폴리머의 최대 직경은 적어도 기재의 개구의 최대 직경보다 크다. 플루오로폴리머 멤브레인은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 플루오르화 에틸렌프로필렌(FEP), 또는 퍼플루오로알콕시 폴리머(PFA)일 수 있다. 일 실시형태에서, 플루오로폴리머 멤브레인은 일축 또는 이축 연신될 수 있고 미국 특허 제3,953,566호의 교시에 따라 제조될 수 있는 발포 PTFE(ePTFE)이며, 상기 특허문헌의 전체 내용 및 개시사항은 참조에 의해 본원에 포함된다. 단층 또는 다층 ePTFE 멤브레인이 사용될 수 있다. ePTFE 멤브레인은 경우에 따라 당업계의 공지된 방법을 이용하여 소유성으로 만들 수 있다. 소유성 코팅의 예로는, 예를 들어 플루오로폴리머, 예컨대 플루오로아크릴레이트 및 다른 재료, 예컨대 미국 특허 공개공보 제2007/0272606호에 개시된 것들을 들 수 있으며, 상기 특허문헌의 전체 내용과 개시사항은 참조에 의해 본원에 포함된다.
플루오로폴리머 멤브레인은 다공성 및 투과성의 물품을 만들기 위해 발포(팽창)시킬 수 있는 임의의 플루오로폴리머로 제조될 수 있다. 적절한 재료는 발포 PTFE, 및 미국 특허 제5,708,044호; 미국 특허 제6,541,589호; 미국 특허 제7,531,611호; 미국 특허 제8,637,144호; 및 미국 특허 제9,139,669호에 기재된 것과 같은 폴리머로 제조된 발포 제품을 들 수 있으나 이들에 한정되지 않는 발포성(expandable) 플루오로폴리머를 포함하며, 상기 특허문헌들의 전체 내용과 개시사항은 참조에 의해 본원에 포함된다.
플루오로폴리머 멤브레인은 그 용도에 특이적인 특성을 갖도록 만들어질 수 있다. 플루오로폴리머 멤브레인은 5 psi 초과, 25 psi 초과, 50 psi 초과, 75 psi 초과, 100 psi 초과, 또는 5 psi∼150 psi의 기포점(bubble point)을 갖도록 만들어질 수 있다. 플루오로폴리머 멤브레인층은 매우 얇게, 예컨대 약 1 ㎛의 두께로, 또는 두껍게, 예컨대 10 mm 초과의 두께로 만들어질 수 있다. 벤팅 장치의 로우 프로파일을 얻기 위해서는, 더 얇은 플루오로폴리머 멤브레인이 사용될 수 있다. 플루오로폴리머 멤브레인층은 특정 용도에 알맞도록 넓은 범위의 투과성 또는 비 흐름 저항을 갖게 만들어질 수 있다.
금속 기재이든 스페셜티 플라스틱 기재이든 기재에 플루오로폴리머 멤브레인을 본딩하는 데 사용되는 열가소성 재료는 고융점(high melt) 열가소성 재료이다. 일 실시형태에서, 열가소성 재료는 열가소성 플루오로폴리머 재료이다. 열가소성 재료는 폴리(에틸렌-코-테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌(EFEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴 플루오라이드(THV), 폴리(테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌)(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 및 PVC 수지와 니트릴 고무의 블렌드(Elastamax™ HTE; PolyOne)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 써멀 본드를 나타내기 위해 열가소성 재료에 착색제를 첨가할 수 있다.
열가소성 재료는 개구 주연부 외측 둘레로 배치될 수 있는 크기를 갖는다. 일 실시형태에서, 열가소성 재료는 또한 플루오로폴리머 멤브레인의 방해를 피하기 위해 기재의 개구에 맞추어 정렬된 개구를 포함한다. 일 실시형태에서, 열가소성 재료는 링일 수 있다.
일 실시형태에서, 열가소성 재료의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 열가소성 재료는 제1 부분 둘레에 사용될 수 있고, 제2 열가소성 재료는 제2 부분 둘레에 사용될 수 있다. 기재의 개구 둘레의 주연부를 완성하기 위해 남아있는 부분에 필요한 만큼 추가적인 열가소성 재료를 사용할 수 있다.
열가소성 재료를 사용하는 것의 또 다른 이점은, 이것이 플루오로폴리머 멤브레인이 접착제층을 사용하지 않고 기재에 직접 본딩될 수 있게 한다는 것이다. 이로 인해 벤팅 장치는 로우 프로파일을 유지할 수 있다. 또한, 접착제층의 부재로 인해, 벤팅 장치는 고온의 적용 분야에도 사용될 수 있고, 접착제층보다 자외선 또는 화학적 분해에 대해 더 큰 내성을 가질 수 있다.
열가소성 재료로 된 응집성 불규칙 망상구조를 갖는 ePTFE 멤브레인을 갖는 다공성 물품도 사용될 수 있다. 그러한 물품은 미국 특허 제8,808,848호에 기재되어 있고, 상기 특허문헌의 전체 내용과 개시사항은 참조에 의해 본원에 포함된다.
일 실시형태에서, 플루오로폴리머 벤트가 기재에 써멀 본딩될 수 있다. 써멀 본딩은 열 용접, 레이저 용접, 초음파 용접 또는 임펄스 용접과 같은 몇 가지 용접법을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 실시형태의 한 가지 이점은, 용접을 합리적인 길이의 시간 동안, 예컨대 15초 이하 또는 5∼15초, 또는 10∼15초 동안 수행할 수 있다는 것이다. 일 실시형태에서, 용접을 위한 본딩 온도는 250℃∼500℃, 275℃∼400℃ 또는 360℃∼390℃ 범위일 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 본 개시는 열가소성 재료를 사용하여 하우징이 직접 써멀 본딩된 ePTFE 멤브레인을 제공한다. 하우징은 금속 기재, 예컨대 알루미늄 또는 탄소강 또는 스테인리스강으로 제조될 수 있다.
본원의 상세한 설명에 하나 이상의 실시형태의 상세사항을 기재하였다. 상세한 설명과 청구범위로부터 다른 특징, 목적 및 이점도 명백할 것이다. 하기 실시예는 본원에 기재된 방법 및 조성물의 특정 측면들을 추가로 예시하기 위한 것이며, 청구범위를 한정하려는 의도는 없다.
실시예 1
알루미늄 캐스팅의 개구(직경 약 1 인치) 위에 EFEP 링(두께 1/2 mil, 내경 1 인치)를 배치하였다. 그 후, 상기 EFEP 링 위에 ePTFE 멤브레인을 배치하였다. 대략 EFEP 링 크기인 금속 와셔를 ePTFE 멤브레인 위에 배치하였다. 금속 클램프를 이용하여 상기 캐스팅, EFEP 링, ePTFE 멤브레인 및 금속 와셔를 고정한 후, 275℃의 오븐에 20분 동안 두었다. 형성된 구조물이 도 3에 도시되어 있다. ePTFE 멤브레인은 개구 가장자리 둘레에 잘 본딩되었다. EFEP는 ePTFE 구조물 내로 잘 습윤된 것으로 나타났다. 가장자리는 매우 깨끗하게 보였다. ePTFE 멤브레인이 알루미늄 캐스팅에 수평으로 본딩되어, 로우 프로파일 또는 씬 폼 팩터(thin form factor)의 벤팅 장치가 얻어졌다.
실시예 2
제1 열가소성 재료의 링(흑색 FEP, 두께 1/2 mil, 내경 1 인치)을 절반으로 자르고, 링의 반쪽(402)을 알루미늄 캐스팅의 개구(직경 약 1 인치) 위에 배치하였다. 그 후, 제2 열가소성 재료의 링(청색 THV, 두께 1/2 mil, 내경 1 인치)을 절반으로 자르고, 링의 반쪽(404)을 상기 흑색 FEP 링(402)에 인접 배치하였다. 상기 2개의 열가소성 재료의 반쪽들이 함께 개구 둘레에 링을 형성하였다. 그 후, ePTFE 멤브레인을 상기 2개의 반쪽 링 및 Kapton 이형 필름 위에 배치하였다. 대략 완전한 링 크기인 금속 와셔를 Kapton 이형 필름 위에 배치하였다. 금속 클램프를 이용하여 상기 캐스팅, FEP/THV 반쪽들, ePTFE 멤브레인 및 금속 와셔를 고정한 후, 325℃의 오븐에 20분 동안 두었다. 이렇게 형성된 구조물이 도 4에 도시되어 있다. ePTFE 멤브레인은 개구 가장자리 둘레에 잘 본딩된 것으로 나타났다. FEP 및 THV는 ePTFE 구조물 내로 잘 습윤된 것으로 나타났다. FEP 및 THV 가장자리는 각각 청색과 흑색으로 보였다. 이 실시예는 용접 품질의 인디케이터로서 색상이 이용될 수 있다는 것을 예시한다.
실시예 3
알루미늄 캐스팅(502)의 개구(504)(직경 1/8 인치) 위에 THV 링(510)(두께 2 mil, 외경 3/4 인치, 내경 1/4 인치)을 배치하였다. 그 후, 일축 연신 ePTFE 멤브레인(506)을 상기 THV 링(510) 위에 배치하였다. 상기 구조물을, 도 5에 도시된 바와 같이 열 용접기(520)를 이용하여 상측과 하측 둘 다로부터 용접하였다. 열 용접기(520)는 상측으로부터 용접하는 제1 용접 팁(524)을 갖는 제1 용접원(522)과 하측으로부터 용접하는 제2 용접 팁(528)을 갖는 제2 용접원(526)을 포함한다.
용접 조건은 다음과 같다: 드웰 타임(dwell time): 10초, 하측 팁의 온도: 390℃, 상측 팁의 온도: 120℃, 용접 부위에서의 하중(Load at Weld Area): 1392 psi. 최종 용접부는 폭이 약 0.1 인치였다.
ePTFE 멤브레인은 개구 둘레의 금속에 잘 본딩되었다. 누수 압력(Water Entry Pressure; WEP)은 22 psi로 측정되었다. 파열 압력(burst pressure)은 WEP보다 약 2배 이상 큰 40 psi 초과인 것으로 측정되어, 용접 부위에서의 우수한 시일을 나타낸다. ePTFE 멤브레인은 알루미늄 캐스팅과 수평으로 본딩되어, 로우 프로파일 또는 씬 폼 팩터 벤팅 장치가 얻어졌다.
누수 압력
이것은 멤브레인을 통한 물의 침투를 측정하는 테스트 방법이다. 벤팅 장치(금속 표면 위에 ePTFE 멤브레인이 있음)를 한 쌍의 고정구 사이에 고정하였다. 아래쪽 고정구는 샘플 부분을 물로 가압할 수 있는 능력을 가졌다. 샘플을 통과하는 물 침투가 관찰될 때까지 압력을 약간씩 증가시키면서 샘플을 가압하였다. 해당 관통 압력 또는 진입 압력을 누수 압력으로서 기록하였다.
파열 압력
벤팅 장치(금속 표면 위에 ePTFE 멤브레인이 있음)를 멤브레인의 누수 압력보다 큰 압력까지 하측 또는 금속측으로부터 물을 이용하여 가압하였다. 압력을 누수 압력의 적어도 2배까지 높였다. 이 조건 하에 용접 부위 둘레로 누수가 관찰되지 않는다면, 용접 부위가 잘 실링되었음을 나타내는 것으로 기록하였다.

Claims (10)

  1. (a) 안쪽에 개구를 갖는 기재;
    (b) 상기 개구 위에 배치된 플루오로폴리머 멤브레인; 및
    (c) 상기 플루오로폴리머 멤브레인과 상기 기재 사이에 제공된 열가소성 재료를 포함하고,
    상기 기재는 유리 충전 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리프탈아미드(PPA), 아세탈 호모폴리머, 열경화성 에폭시 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 플라스틱 재료를 포함하고,
    상기 플루오로폴리머 멤브레인은 열가소성 재료에 의해 상기 기재에 써멀 본딩된 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플루오로폴리머 멤브레인이 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌프로필렌, 및 퍼플루오로알콕시 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플루오로폴리머 멤브레인이 발포 폴리테트라플루오로에틸렌인 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기재와 상기 플루오로폴리머 멤브레인 사이에 접착제층을 포함하지 않는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 재료가 폴리(에틸렌-코-테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌)(EFEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴 플루오라이드(THV), 폴리(테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌)(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 및 폴리비닐 클로라이드(PVC) 수지와 니트릴 고무의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택되는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 재료가 적어도 부분적으로 상기 플루오로폴리머 멤브레인 내로 습윤되는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 재료가 착색제를 포함하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 재료가 기재의 개구에 맞춰 정렬된 개구를 포함하는 장치.
  9. 플루오로폴리머 멤브레인과 안쪽에 개구를 갖는 기재 사이에 열가소성 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 열가소성 재료를 250℃∼500℃의 온도에서 가열함으로써 상기 기재에 상기 플루오로폴리머 멤브레인을 써멀 본딩하는 단계를 포함하고,
    상기 기재는 유리 충전 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리프탈아미드(PPA), 아세탈 호모폴리머, 열경화성 에폭시 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 플라스틱 재료를 포함하는 것인 벤팅 장치를 조립하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 써멀 본딩 단계가 15초를 넘지 않는 것인 방법.
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