KR20200019702A - 지지된 탄성중합체 발포체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

지지된 탄성중합체 발포체 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20200019702A
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존 가드너
아마데우스 바이제만
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더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드
더블유.엘.고어 앤드 어소시에이츠 게엠베하
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Abstract

지지된 탄성중합체 발포체(100)는 탄성중합체로 형성되고 강화 영역(104) 및 발포 영역(106)을 포함하는 탄성중합체 매트릭스(102)를 포함한다. 발포 영역은 탄성중합체 중의 기체 충전된 기포(108)를 포함하고, 강화 영역은 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층(204)을 포함한다. 발포체는 발포체의 표면에 접착제를 포함할 수 있다. 탄성중합체 발포체일 수 있는, 압축성 바디를 포함하는 압축성 밀봉부(802)는 또한 압축성 바디가 변형되어 밀봉부를 형성할 수 있는 불연속 접착제 영역의 패턴을 포함할 수 있다. 지지된 탄성중합체 발포체는, 최소 압축 하에 배치될 때, 인터페이스에서 기밀 밀봉부를 형성할 수 있다.

Description

지지된 탄성중합체 발포체 및 이의 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 6월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/520,421에 대한 우선권을 주장하는, 2017년 10월 4일에 출원된 국제 출원 번호PCT/US2017/055111의 이득을 청구하고, 이의 전체 개시내용은 모든 목적을 위하여 그 전문이 본원에 참조로서 포함된다.
기술 분야
본 개시내용은 일반적으로 지지된 탄성중합체 발포체에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 밀봉 연결을 위한 지지된 탄성중합체 매트릭스 발포체에 관한 것이다.
많은 산업들은 제품 또는 구조에서 물리적 요소 사이의 액체 침입을 방지하기 위하여 실란트를 이용한다. 통상적인 실란트는 페인트, 코크(caulk), 중합체 재료, O-링 및 개스킷 등을 포함하고, 특정한 적용예에 따라 다양하다. 특히, 항공 산업은, 예를 들면, 물 또는 화학적 침입으로 인한 부식 및 표면 열화를 방지하기 위하여 다양한 인터페이스를 보호하기 위한 실란트를 이용한다.
항공 산업에서 자주 이용되는 재료 중 하나는 부식 및 표면 열화로부터 다양한 인터페이스의 보호를 증가시키는데 사용되는 2-부분 액체 폴리설파이드 재료이다. 이러한 실시는 다른 조립체 중에서도 기체(airframe)를 따라 설치된 브래킷을 보호하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 재료(예를 들면, 알루미늄, 섬유 강화 플라스틱, 또는 탄소 복합재)는 볼트, 리벳, 또는 다른 파스너를 사용하여 항공기 프레임의 섹션에 부착될 수 있다. 설치자는 연결된 부품들 사이에 액체 실란트를 적용할 수 있고, 이어서, 파스너를 사용하여 브래킷을 항공기 기체에 부착할 수 있다. 파스너가 조여짐에 따라, 파스너 헤드로부터의 압력이 실란트를 퍼지게 한다. 실란트는 전형적으로 실란트의 등급에 따라, 장기간의 시간 동안, 예를 들면, 8 내지 72 시간 또는 그 이상 동안 실온에서 경화되도록 허용되어야 한다. 이러한 공정은 시간 소모적이며, 주의 깊은 혼합 및 적용 기술을 필요로 하고, 전형적으로 개인 보호 장비(PPE) 및 방출되는 휘발성 유기 화합물(VOC)로 인한 환기를 필요로 한다.
"건조 밀봉" 재료, 예를 들면, O-링, 개스킷, 또는 다른 유연성 구조물을 이용하는 전형적인 디자인은 정확한 배치 및 효과적인 압력을 필요로 하고, 화학적 공격으로 인한 경시적인 열화를 겪을 수 있다. 화학적 공격에 저항할 수 있는 건조 밀봉 재료는 자주 저온 작업 온도 및 정합성(conformability) 수준에 대하여 부족함을 갖는다. 특정한 인터페이스 기하구조에 더 용이하게 정합될 수 있는 액체 실란트는 도전적인 설치 과정의 부족함을 겪고, 일단 적응된 후에는 밀봉부의 파괴 없이 용이하게 제거될 수 없다. 추가로, 폴리설파이드 액체 실란트는 단독으로 종종 포스페이트 에스테르 유압유와 같은 특정한 가혹 화학물질에 대한 장기간 노출 후에 효과적일 수 없다. 따라서, 내구성 또는 화학적 공격에 대한 내성을 희생하지 않으면서 다양한 인터페이스 프로파일에서 작동할 수 있는 밀봉 기술에 대한 필요성이 존재한다.
하나의 실시양태에서, 본 개시내용은 지지된 탄성중합체 발포체에 관한 것이다. 지지된 탄성중합체 발포체는 발포 영역 및 강화 영역을 포함하는 탄성중합체로 형성된 탄성중합체 매트릭스를 포함한다. 발포 영역은 탄성중합체에 의해 한정된 복수의 기체 충전된 기포를 포함하고; 강화 영역은 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 포함한다. 특정한 실시양태에서, 강화 영역은 탄성중합체-함침되는 팽장된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름 또는 막으로부터 형성될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 강화 영역은 임의의 적합한 다공성 중합체 층, 예를 들면, 직포 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 층 등으로부터 형성될 수 있다. 다양한 다른 실시양태에서, 강화 영역은 임의의 적합한 다공성 층, 예를 들면, 유리섬유 직포 또는 비직포 층으로 형성될 수 있다.
일부 실시양태에 따라, 다공성 층은 탄성중합체로 완전 침윤될 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 강화 영역은 제1 강화 영역일 수 있고, 탄성중합체 발포체는 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 제2 상호연결된 네트워크를 갖는 제2 다공성 층을 포함하는 제2 강화 영역을 포함할 수 있다. 제1 강화 영역 및 제2 강화 영역은 발포 영역의 반대측에 위치할 수 있다.
일부 실시양태에 따라, 강화 영역은 기체 충전된 기포를 실질적으로 포함하지 않는다. 예를 들면, 일부 실시양태에 따라, 발포제가 강화 영역 내에서 침투 및 팽창하는 것을 방지하도록, 강화 영역에 매립된 다공성 층은 발포 영역에서 기체 충전된 기포를 형성하는데 사용된 발포제의 입자 크기보다 작은 입자 크기를 갖는다. 일부 실시양태에 따라, 탄성중합체 매트릭스는 혼합되어 탄성중합체 매트릭스를 형성할 수 있는 다중 탄성중합체를 포함할 수 있다. 기체 충전된 독립 기포는 직경이 약 5 ㎛ 내지 약 700 ㎛인 평균 기포 크기를 가질 수 있다.
일부 실시양태에 따라, 강화 영역에서 다공성 층은 다양한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 다공성 층은 직포 재료, 부직포 재료, 중합체 막, 또는 비중합체 다공성 재료 중 임의의 하나 또는 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 다공성 층은 팽창된 플루오로중합체 필름, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 직포, PEEK 부직포, 유리섬유 직포, 유리섬유 부직포, 또는 다른 적합한 다공성 재료를 포함할 수 있다. 일부 특정 실시양태에 따라, 다공성 층은 8 내지 35 ㎛, 또는 1 내지 100 ㎛, 또는 1 내지 300 ㎛의 두께를 갖는 ePTFE 필름을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 다양한 두께 또는 구성으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에 따라, 발포체는 85 내지 2000 ㎛의 두께를 갖는 시트로 형성될 수 있고, 이는 롤로 형성될 수 있다.
일부 실시양태에 따라, 탄성중합체 매트릭스는 실리콘, 플루오로실리콘, 또는 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 탄성중합체는 플루오로탄성중합체를 포함할 수 있다. 발포 영역은 임의의 적합한 탄성중합체 및 발포제, 예를 들면, 탄성중합체에 첨가된 화학적 발포제, 열 활성화 건조 발포제, 또는 열 활성화 팽창 중합체 구를 포함하는 발포 혼합물로부터 형성될 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 발포 영역은 90 ㎛ 내지 1850 ㎛의 두께를 갖는다.
일부 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 16 MPa의 응력(stress) 하에 85% 이하의 변형률(strain)로 압축될 수 있다. 다양한 실시양태에 따라, 발포체는, 25%의 초기 변형률로 처리될 때, 11% 이하의 압축 영구변형률(compression set)을 나타낸다. 발포체는 연료와 같은 화학물질에 실질적으로 불활성일 수 있고, 압축 하에 연료 액밀 밀봉부(fuel-tight seal)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에 따라, 발포체는, 압축 하에 20시간에 걸쳐 함침될 때, 2.0 중량% 미만의 JP-8 연료를 흡수하며, 그리고 발포체가 15% 이하의 압축 변형률로 처리될 때, 액체 침입 시험에 따라 발포체가 인터페이스로 삽입될 때의 액체 침입을 방지할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 발포체는 -50℃ 내지 적어도 100℃의 온도 범위에서 액체 침입에 대하여 인터페이스를 밀봉하도록 조작 가능하다.
다양한 실시양태에 따라, 탄성중합체 발포체 복합재는 매우 낮은 클램핑(clamping) 압력에서, 심지어는 반복되는 심한 기계적 응력 후에도, 한쌍의 표면 사이에 기밀 밀봉부(gas tight seal)를 형성할 수 있다. 다양한 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2, 10-4, 또는 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 이하의 He 누설량(leak rate)으로 1.0 MPa 이하의 클램핑 압력에서 표면에 대하여 기밀부를 형성할 수 있다. 그리고 일부 실시양태에 따라, 복합재는, 지지된 탄성중합체 발포체 복합재에 대한 손상 없이, 복합재가 1 MPa 내지 0.3 MPa, 또는 200 MPa 내지 0.3 MPa의 반복된 압축 응력 사이클링으로 처리될 때, 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2 mg/m/sec 이하, 또는 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 미만, 또는 일부 경우에, 10-7　mg/m/sec 이하의 He 누설량으로 클램핑 표면에 대하여 밀봉부를 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄성중합체 발포체는 최소 압축 변형률에서, 즉, 0.3 MPa 이하의 클램핑 압력에서 6.3 미크론 미만의 표면 거칠기(즉, 표면 마감 또는 Ra)를 갖는 표면에 대하여 밀봉부를 형성할 수 있다.
다양한 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 -45℃ 이하, 바람직하게는 -50℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는다.
다양한 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 15% 이하, 바람직하게는 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 압축 변형률 하에 유체 진입(fluid ingress)을 방지한다.
다양한 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 물, 제트 연료, 및 유압유 중에 함침될 때, 화학적으로 안정하고 3 질량% 미만의 액체를 흡수한다.
다양한 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 설치 전에 제거될 수 있는 강화 및 발포 영역 중 하나와 제거 가능하게 연결된 이형 라이너를 포함할 수 있고, 강화 및 발포 영역 중 다른 하나와 제거 가능하게 연결된 제2 이형 라이너를 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 한쪽 표면 또는 양쪽 표면 상의 접착제 처리를 포함할 수 있다. 접착제 처리는 탄성중합체 매트릭스의 제1 표면 또는 제2 표면 중 적어도 하나와 연결된 불연속 접착제 영역의 패턴을 포함할 수 있고, 여기서 탄성중합체 매트릭스는, 탄성중합체 발포체가 어느 하나의 표면에 수직 방향으로 압축될 때, 접착제 영역 주위에 정합되어 유체 진입을 방지하도록 조작 가능하다. 압축 하에 탄성중합체 발포체의 변형은 유체에 의한 침입으로부터 밀봉부 내의 접착제 영역을 차폐하는 밀봉부를 형성하고, 이는 접착제 물질과 반응성일 수 있지만 탄성중합체 발포체와는 그렇지 않은 유체로부터 접착제 영역을 보호한다. 다양한 실시양태에 따라, 본원에 기술된 탄성중합체 발포체 중 어느 것이든 건조 밀봉 개스킷, 건조 밀봉 워셔, 또는 건조 실란트 장치의 다른 형태로서 사용될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 개시내용은 건조 실란트 발포체의 형성 방법에 관한 것이다. 이 방법은 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 제공하는 단계, 및 탄성중합체와 발포제의 액체 혼합물을 다공성 층과 함께 주조하는 단계를 포함한다. 그 액체 혼합물은 다공성 층에 적어도 부분 침윤되거나, 또는 일부 실시양태에서 완전 침윤된다. 발포제는 활성화되어 액체 혼합물 중에 복수의 독립 기포를 생성한다. 적어도 부분 침윤된 다공성 층과 복수의 독립 기포를 지닌 발포 영역과의 조립체는 경화되어, 복수의 독립 기포를 함유하는 발포 영역 및 다공성 층을 포함하는 강화 영역을 함유하는 탄성중합체 매트릭스를 형성한다.
일부 실시양태에 따라, 본원에 기술된 방법은 기공의 제2 상호연결된 네트워크를 포함하는 제2 다공성 층을 제공하는 단계, 액체 혼합물이 제2 다공성 층을 습윤하도록 제2 다공성 층을 제1 측면의 반대측인 액체 혼합물의 제2 측면에서 위치시키는 단계, 및 탄성중합체를 경화시켜, 제2 다공성 층을 포함하는 제2 강화 영역을 함유하는 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에 따라, 접착제는 탄성중합체 매트릭스의 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나에 적용될 수 있다. 접착제의 적용은 불연속 접착제 영역의 패턴을 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 접착제의 적용은 전면(full face) 접착제를 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나에 적용하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에 따라, 탄성중합체는, 발포제의 활성화가 액체 혼합물을 활성화 온도로 가열하는 것을 포함하도록, 가열 사이클이 복수의 기체 충전된 독립 기포의 크기를 극적으로 확대하도록, 열경화성 플루오로탄성중합체 및 열 활성화 발포제를 포함할 수 있다. 활성화 온도는 100℃ 내지 약 160℃ 범위일 수 있고, 활성화 단계는 액체 혼합물을 활성화 온도로 1 내지 10 분 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 활성화 단계는 또한 탄성중합체 매트릭스를 부분 경화시킬 수 있다. 후속적인 경화 단계는 액체 혼합물을 약 75℃ 내지 125℃의 경화 온도로 5 내지 180 분 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 개시내용은 압축성 바디, 및 압축성 바디의 제1 표면 또는 제2 표면 중 적어도 하나와 연결된 접착제로 형성된 불연속 접착제 영역의 패턴을 포함하는 압축성 밀봉부(compressible seal)에 관한 것이다. 일부 실시양태에 따라, 압축성 바디는 탄성중합체 발포체이고, 이는 강화 영역의 유무 하에 상기 기술된 바와 같은 발포 탄성중합체로 형성된 탄성중합체 매트릭스를 포함할 수 있다. 압축성 바디는, 압축성 밀봉부가 제1 또는 제2 표면에 수직 방향으로 압축될 때, 접착제 영역의 패턴 주변에 정합되어 패턴을 통한 유체 진입을 방지하도록 조작 가능하다.
일부 실시양태에 따라, 압축성 바디는 제1 두께를 갖고, 1 MPa 미만의 압축 응력 하에 제1 두께의 적어도 15%만큼 압축되도록 조작 가능하고, 여기서 접착제 영역의 패턴은 제1 두께의 15% 미만의 두께를 갖는다.
다양한 실시양태에 따라, 불연속 접착제 영역의 패턴은 원형 접착제 도트 또는 사각형 접착제 영역의 배열 중 임의의 하나 또는 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 특정한 기하구조를 포함할 수 있다. 일부 특정한 실시양태에 따라, 불연속 접착제 영역의 패턴은 직경 약 1 mm, 각각의 도트 대 이웃하는 가장 가까운 도트의 엣지 사이의 간격 약 2.2 mm, 및 두께 약 0.03 mm를 갖는 원형 도트를 포함한다. 실시양태에 따라 다양한 특정한 범위가 가능하다. 예를 들면, 접착제 영역은 약 0.2 mm 내지 약 5 mm, 약 0.2 내지 1 mm, 또는 약 1 mm 내지 5 mm 범위의 직경(또는, 사각형인 경우, 옆 길이)을 가질 수 있다. 접착제 영역의 패턴의 각각의 접착제 영역은 약 0.5 mm 내지 약 25 mm, 예를 들면, 약 1 mm 내지 20 mm, 또는 약 2 내지 5 mm 범위의 거리로 서로 이격될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 접착제 영역은 100 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하, 또는 10 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 일부 특정한 실시양태에 따라, 접착제 영역은 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛; 또는 일부 실시양태에서, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 또는 약 20 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.
다양한 실시양태에 따라, 접착제는 하기 실시예에 기술된 바와 같은 감압성 접착제(PSA)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 접착제의 특정한 형태를 포함할 수 있다. 일반적으로, 적합한 접착제는 액체 또는 핫 멜트 형태, 또는 유사한 형태로 침적될 수 있다. 일부 실시양태에 따라 접착제 유형은 혼성된 2-부분 실리콘 감압성 접착제일 수 있다. 추가의 실시양태에 따라, 접착제 유형은 UV 경화성의 아크릴 감압성 접착제일 수 있다. 추가의 실시양태는 실리콘, 아크릴, 부틸 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트, 천연 고무, 니트릴, 스티렌 블록 공중합체, 폴리우레탄, 또는 상기 접착제 물질의 임의의 적합한 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는 대안적인 접착제 물질을 포함할 수 있다. 일부 추가의 실시양태는 전면 접착제 전사 테이프를 포함하는 전사 테이프 형태의 접착제를 포함할 수 있다. 불연속 접착제는, 예를 들면, 압축성 바디 상에 홀의 패턴을 함유하는 형태를 통해 접착제를 통과시키는 것 또는 접착제를 압축성 바디 상에 인쇄하는 것을 포함하는 임의의 적합한 수단에 따른 패턴으로 적용될 수 있다.
다양한 실시양태에 따라, 압축성 바디는, 예를 들면, 탄성중합체에 의해 한정된 복수의 기체 충전된 기포를 포함하는 발포 영역 및 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 포함하는 강화 영역을 포함하는 탄성중합체 발포체; 비강화 발포체 또는 발포체 고무; 또는 유사한 압축성 실란트를 포함하는 다양한 특정한 형태를 포함할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 개시내용은 접착제로 형성된 불연속 접착제 영역의 패턴을 압축성 바디의 제1 표면에 접착제 두께로 적용하는 단계로서, 접착제 두께는 압축성 밀봉부의 발포체 두께와 비교하여 충분히 얇아 압축성 밀봉부가 압축시 불연속 접착제 영역의 패턴 주변에 정합되도록 조작 가능한 것인 단계를 포함하는 압축성 밀봉부의 형성 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에 따라, 불연속 접착제 영역의 패턴의 적용은 형태를 압축성 바디에 제거 가능하게 적용하는 것을 포함하고, 여기서 형태는 불연속 접착제 영역의 패턴을 매칭하도록 구성된 홀 패턴을 갖는다. 접착제는 형태에 적용되고 형태의 홀 패턴을 통해 제1 표면에 적용될 수 있다. 일부 대안적인 실시양태에 따라, 불연속 접착제 영역의 패턴의 적용은 제1 표면 상에 불연속 접착제 영역의 패턴을 인쇄하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 접착제 영역의 패턴은 접착제에 열 처리를 적용하거나, 대안적으로 접착제에 UV 광 처리를 적용함으로써 경화될 수 있다.
이들 및 다른 실시양태는, 이들의 이점 및 특색 중 다수와 더불어, 하기 설명 및 첨부된 도면의 도움으로 보다 상세히 기술된다.
본 개시내용은 첨부된 비제한적인 도면을 고려하여 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 지지된 탄성중합체 발포체의 실시양태의 측단면도이다.
도 2는 지지된 탄성중합체 발포체의 생성에 대한 예시적인 단계를 보여주는 측단면도이다.
도 3은 지지된 탄성중합체 발포체의 제2 실시양태를 보여주는 측단면도이다.
도 4a는 접착제로 형성된 도트를 지닌 지지된 탄성중합체 발포체의 실시양태를 보여주는 측단면도이다.
도 4b는 접착제 층을 지닌 지지된 탄성중합체 발포체의 실시양태를 보여주는 측단면도이다.
도 5는 단일 강화 막을 지닌 지지된 탄성중합체 발포체의 제1 예를 보여주는 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 6은 이중 강화 막을 지닌 지지된 탄성중합체 발포체의 제2 예를 보여주는 SEM 이미지이다.
도 7a는 이중 강화 막을 지닌 지지된 탄성중합체 발포체의 제3 예를 보여주는 SEM 이미지이다.
도 7b는 도 7a의 지지된 탄성중합체 발포체를 더 상세히 보여주는 SEM 이미지이다.
도 8은 불연속 접착제로 형성된 도트를 지닌 지지된 탄성중합체 발포체의 예를 보여주는 현미경 이미지이다.
도 9는 도 8의 지지된 탄성중합체 발포체 및 불연속 접착제의 측면도를 보여주는 현미경 이미지이다.
도 10은 압축을 겪고 있는 불연속 접착제 층을 지닌 지지된 탄성중합체 발포체의 실시양태를 보여주는 측단면도이다.
다음은 다양한 변형 및 대안적인 형태로 개선 가능하긴 하지만, 특정한 실시양태가 도면의 비제한적인 예에 의해 제시되어 하기 상세히 기술된다. 그 설명은 모든 변형, 등가물, 및 이의 대안을 포함한다.
본원에 개시된 다양한 실시양태는 일반적으로 기계적 인터페이스, 예를 들면, 기체 구조물 또는 유사한 구조물에서의 기계적 인터페이스를 보호하기 위한 건조 실란트에 관한 것이다. 특정한 실시양태에서, 건조 실란트는 지지된 탄성중합체 발포체로 형성될 수 있다. 적합한 탄성중합체 발포체는 부식, 액체 침입, 또는 다른 문제를 방지하기 위하여 인터페이스에 침투하는 액체의 능력을 제한할 수 있다. 탄성중합체 발포체는 물, 제트 연료, 유압유(포스페이트 에스테르계 포함), 오일, 제빙제, 또는 다른 물질에 의한 침입을 방지하기 위하여 화학적 불활성 물질로 형성될 수 있다.
지지된 탄성중합체 발포체의 특정한 실시양태는 발포 영역 및 강화 영역을 한정하는 탄성중합체를 포함하는 탄성중합체 매트릭스를 포함한다. 강화 영역은 다공성 또는 미세다공성 물질에서 기공의 상호연결된 네트워크에 의해 한정된 다공성 층을 포함하고, 여기서 기공은 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된다. 다양한 실시양태에 따라, 다공성 층은 탄성중합체가 다공성 층의 두께에 침투할 때까지, 심지어 모든 기공이 탄성중합체로 충전되지 않는 경우에도, 탄성중합체로 침윤될 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 다공성 층은 모든 기공이 탄성중합체로 충전될 때까지 탄성중합체로 완전 침윤될 수 있다. 다양한 실시양태에 따라, 다공성 층은 다공성 중합체 또는 플루오로중합체, 예를 들면, 다공성 막, 예를 들면, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막, 직포, 부직포, 또는 다른 적합한 다공성 층일 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 다공성 층은 다공성 유리섬유 층, 예를 들면, 유리섬유 직포 또는 유리섬유 부직포일 수 있다. 발포 영역은 탄성중합체 및 탄성중합체 중의 복수의 기체 충전된 독립 기포로 형성된다. 일부 실시양태에 따라, 강화 영역은 기체 충전된 기포를 실질적으로 포함하지 않고, 이는 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하의 발포제로 형성된 공극의 부피 백분율에 의해 정의된다. 강화 영역 및 발포 영역은 탄성중합체에 의해 함께 연결되어, 복합 구조물을 형성한다. 강화 영역은 지지된 탄성중합체 발포체의 전체 구조에 대한 증가된 강도를 제공하고, 한편 발포 영역은 하중 하에 수축하도록 조작 가능하여, 넓은 작업 범위를 갖는, 즉, 광범위한 클램핑 압력에서 또는 고르지 않은 표면 사이에서 인터페이스의 갭을 밀봉할 수 있는 밀봉 성능을 제공한다.
개시내용은 도면을 참조하여 보다 잘 이해할 수 있으며, 도면에서 유사한 부분은 유사한 번호를 갖는다.
도 1은 지지된 탄성중합체 발포체(100)의 실시양태의 측단면도이다. 탄성중합체 발포체(100)는 강화 영역(104) 및 발포 영역(106)을 포함하는 탄성중합체 매트릭스(102)로 형성된다. 여기에 도시되어 있는 바와 같이, 발포 영역(106)은 강화 영역(104)에 인접하게 위치하고 그 위에 위치하지만, 발포 영역 및 강화 영역은 일반적으로 서로에 대하여 임의의 적합한 구성을 채택할 수 있으며, 예를 들면, 강화 영역은 발포 영역의 정상 또는 바닥 측에 있거나, 발포 영역에 매립되어 있거나, 또는 발포 영역에서 다양한 깊이로 개입되거나 위치한 다중 강화 영역 중 하나로서 존재한다. 강화 영역(104)은 임의로 중합체 막의 형태인 일반적으로 중합체로 형성된 다공성 층을 포함하고, 이 다공성 층은 탄성중합체 매트릭스(102)를 형성하는 탄성중합체가 적어도 부분 침윤되는 기공의 네트워크, 임의로 노드 및 피브릴, 또는 피브릴 단독의 상호연결된 매트릭스를 갖는다. 발포 영역(106)은 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 탄성중합체 또는 탄성중합체 전구체 중에서 발포제에 의해 형성된 탄성중합체 내의 일련의 독립 기포, 기체 충전된 공극(108)에 의해 팽창된다. 일부 실시양태에서, 발포 영역을 팽창하는데 사용된 발포제는 탄성중합체와 혼합되고, 강화 영역(104)에 위치한 다공성 층의 기공 크기보다 큰 입자로 형성된다. 따라서, 발포제는 일반적으로 강화 영역(104)으로부터 배제되는데, 이는 강화 영역 내의 공극(108)의 팽창을 방지한다. 따라서, 공극(108)이 강화 영역(104)에 인접할 수 있음에도 불구하고, 강화 영역은 발포제에 의해 형성된 큰 공극이 실질적으로 없이 남아 있을 것이다. 독립 기포, 기체 충전된 공극은 선택된 발포제에 따라 크기가 다양할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 공극은, SEM 단면에 의해 측정될 때, 약 5 ㎛ 내지 700 ㎛의 직경의 범위인 평균 기포 크기를 갖는다. 특정한 실시양태에 따라, 공극(108)의 평균 기포 크기는 5 ㎛ 내지 100 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 직경으로 다양할 수 있다. 적합한 발포제는 열 활성화 팽창 중합체 구, 중공형 구 충전제, 열 활성화 화학적 발포제, 기체 주입 발포제 등을 포함할 수 있다.
지지된 탄성중합체 발포체(100)의 총 두께(114)는 강화 영역(104)에 상응하는 제1 두께(110) 및 발포 영역(106)에 상응하는 제2 두께(112)를 포함할 수 있다. 특정한 실시양태에 따라, 약 0.5 kPa의 압력에서 총 두께(114)는 약 100 ㎛ 내지 약 2000 ㎛(2.0 mm), 예를 들면, 200 ㎛ 내지 600 ㎛, 또는 220 ㎛ 내지 380 ㎛으로 다양할 수 있다. 총 두께(114)에 대한 강화 영역(104)의 제1 두께(110)의 비는 임의로 총 두께의 1% 내지 50%, 예를 들면, 2% 내지 20%, 또는 4% 내지 8%로 다양할 수 있다.
일부 실시양태에 따라, 강화 영역(104)은 플루오로중합체 막을 포함한다. 일부 특정한 실시양태에서, 강화 영역은 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막을 포함한다. 이러한 ePTFE 막은 유리하게는 강하고 내화학성이고, 동시에 탄성중합체 매트릭스(102)를 형성하기 위하여 액체 탄성중합체 또는 탄성중합체 전구체를 침윤하는데 충분하게 다공성이다. 일부 특정한 실시양태에서, 적합한 ePTFE 막은 약 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 예를 들면, 4 ㎛ 내지 40 ㎛, 또는 약 34 ㎛의 두께, 약 0.02 내지 1.5 g/cm3, 예를 들면, 0.1 내지 0.5 g/cm3 또는 약 0.27 g/cm3의 밀도, 약 30% 내지 98%, 예를 들면, 80 내지 95%, 또는 약 88%의 다공도, 및 제1 방향에서 30 MPa 내지 1500 MPa, 예를 들면, 240 MPa 내지 440 MPa, 또는 적어도 320 MPa 및 제2 방향에서 적어도 30 MPa 내지 1500 MPa, 예를 들면, 130 MPa 내지 350 MPa, 또는 적어도 160 MPa의 매트릭스 인장 강도를 가질 수 있다. 본원에 기술된 매트릭스 인장 강도는 기공 구조 또는 총 단면적이 아닌 중합체만의 단면적을 참조함으로써 한정된 필름 상의 직각 방향을 언급한 것이다. 일반적으로, 매트릭스 인장 강도는 최대 강도의 방향에서의 강도 및 그 최대치에 직각인 방향에서의 강도를 의미한다. 다양한 실시양태에 따라, 적합한 ePTFE 막은 약 0.18 g/cm3에 이르기까지의 밀도에 따라 약 8 ㎛ 이하에 이르기까지의 두께로 다양할 수 있다. 적합한 ePTFE 막은, 예를 들면, 본원에 참조로서 포함된 미국 특허 번호 3,953,566에 논의된 바와 같은 방법에 따라, 실시양태에 맞게 제조할 수 있다. 대안적인 실시양태에서, 강화 영역(104)은 비-ePTFE 다공성 층, 예를 들면, 대안적인 다공성 중합체 막, 직포 또는 부직포 섬유 매트, 유리섬유 직포 또는 부직포 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 강화 영역(104)은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 직포이다. 하나의 적합한 PEEK 직포는 고온 내화학성 PEEK 메쉬, 예를 들면, PEEK 메쉬, 부품 번호 9289T12(McMaster-Carr, 미국 캘리포니아주 산타페 스프링스 소재)이고, 이는 60 내지 80 ㎛, 예를 들면, 약 65 내지 75 ㎛ 또는 약 71 ㎛의 직경 및 12 내지 32%, 예를 들면, 15 내지 29% 또는 약 22%의 개방 면적을 갖는 플라스틱 와이어의 직포 메쉬로 PEEK 플라스틱으로부터 형성된다. 그러나, 다양한 다른 PEEK 직포, 부직포, 또는 다른 유사한 다공성 중합체 층이 사용될 수 있다.
일부 실시양태에 따라, 발포체 단독으로 인터페이스에 걸쳐 충분하게 두껍지 않은 경우, 지지된 탄성중합체 발포체(100)는 추가의 발포체 요소 또는 스페이서와 함께 적층되어 인터페이스를 밀봉할 수 있다. 예를 들면, 지지된 탄성중합체 발포체(100)의 제1 및/또는 제2 면(120, 118)은 스페이서, 워셔, 또는 추가의 탄성중합체 발포체 복합재와 연결될 수 있다. 일부 경우에, 제1 또는 제2 면(120, 118)은, 예를 들면, 접착제 또는 다른 물질로, 처리되어 탄성중합체 발포체와 밀봉된 요소 사이의 연결을 개선할 수 있다.
도 2는 지지된 탄성중합체 발포체를 생성하기 위한 예시적인 단계를 보여주는 측단면도이다. 일부 실시양태에 따라, 궁극적으로 형성된 지지된 탄성중합체 발포체의 강화 영역이 될 것인 다공성 층(204)은, 제1 공정 단계(200a)에서, 다공성 미세구조를 갖도록 제공되거나 제조되고, 액체 탄성중합체 혼합물(202)과 조합된다. 다공성 층(204)은 액체 탄성중합체 혼합물(202)과 함께 주조되기 전에 층이 평평한 주름 없는 상태를 채용할 때까지, 예를 들면, 프레임 내에, 인장 상태로 위치할 수 있다. 액체 탄성중합체 혼합물(202)은 발포제를 포함할 수 있고, 이는 혼합물 전반에 확산된 화학적 발포제일 수 있거나, 탄성중합체(202) 전반에 혼합된 분말상 건조 발포제(206)일 수 있다. 일부 실시양태에서, 발포제(206) 및 탄성중합체(202)는 혼합시 각각의 성분을 평량하여 표적 질량 분율로 혼합된다. 발포제(206)는 상이한 성질을 갖는 상이한 발포제, 예를 들면, 상이한 크기의 기체 공동을 생성하도록 설계된 발포제의 조합을 포함할 수 있다. 제2 강화 영역이 특정한 지지된 탄성중합체 발포체에 사용되는 경우, 제2 다공성 층은 인장되고, 이어서 액체 탄성중합체 혼합물(202)의 정상에 놓이며, 액체 탄성중합체 혼합물이 제2 다공성 층의 기공으로 침윤될 때까지 액체 탄성중합체 혼합물과 함께 주조되도록 허용될 수 있다.
액체 탄성중합체 혼합물(202)은, 인장된 다공성 층(204)과 함께 주조되며, 그리고 다공성 층이 탄성중합체로 적어도 부분 침윤(즉, 충전)될 때까지, 즉, 다공성 층의 두께의 전반에서 적어도 일부 기공이 탄성중합체 혼합물(강화 층의 다공성 구조물에서 임의의 단리된 기체 포켓이 있다고 해도 적게 남음)로 충전되거나, 또는 완전 침윤될 때까지(기체가 다공성 층(204)의 기공에 남지 않는 경우), 다공성 층의 일부 또는 전부를 습윤 또는 충전하도록 허용된다. 일단 조립된 후에, 강화 영역(들) 및 액체 탄성중합체 층은 선택된 코팅 방법(예를 들면, 압연, 브러싱, 분무), 액체 탄성중합체 제거(예를 들면, 조립체를 도구 갭(tool gap)을 통해 통과시킴으로써), 또는 공정 파라미터(예를 들면, 선 속도, 도구 갭 등)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 가공 단계의 임의의 적합한 조합에 의해 예정된 두께로 임의로 설정된다. 이어서, 조성물은 제1 발포 가열 사이클(208)로 처리되어 제2 공정 단계(200b)에서의 발포제(206)를 활성화시키게 된다. 발포 가열 사이클(208)의 특정한 파라미터는 또한 사용된 발포제의 농도에 따라, 그리고 가열 노출의 정도 및 지속시간에 따라, 조성물의 최종 두께에 영향에도 미칠 수 있다. 선택된 발포제에 따라, 제1 가열 사이클(208)은 생략되거나, 또는 실온에서, 즉 접촉 또는 실온 발포제의 경우에, 또는 발포제가 전체 지지된 발포체의 경화 온도에서 완전 활성화되도록 조작 가능한 경우에, 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 특정한 가열 사이클은 발포제(206)를 활성화시키는데 필요할 수 있다. 예를 들면, 일부 경우에, 조립체는 125 내지 175℃, 예를 들면, 약 150℃의 온도에서 1 내지 10 분 동안 가열 사이클링될 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 제1, 발포 가열 사이클(208)은 탄성중합체 매트릭스를 적어도 부분 경화시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 발포 가열 사이클(208)의 다양한 파라미터는 균열, 변형, 또는 다른 문제를 회피하기 위하여, 발포 공정 동안 부분적으로 경화된 탄성중합체에서 적어도 이동성의 정도를 유지하도록 조정될 수 있다.
일단 액체 탄성중합체 혼합물이 매립된 발포제(206)를 통해 팽창된 후에, 탄성중합체는 제3 공정 단계(200c)에서 경화 가열 사이클(210)에 의해 제자리에서 경화되어 탄성중합체 혼합물을 탄성중합체 발포체 매트릭스로 고화시킬 수 있다. 선택된 특정한 발포제 및 액체 탄성중합체 혼합물에 따라, 경화 단계는 실온을 초과하는 온도는 필요하지 않을 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 경화 단계는 특정한 탄성중합체에 의해 검출되는 바와 같은 상이한 작용, 예를 들면, UV 노출을 필요로 할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 경화 단계는 액체 혼합물을 약 75℃ 내지 125℃의 경화 온도로 5 내지 180 분 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다. 대안적인 실시양태에서는, 다중 막을 첨가하여 다중 강화 영역, 예를 들면, 도 3을 참조하여 논의되어 있는 바와 같은 복합재의 양면 상의 강화 영역을 생성할 수 있다.
도 3은 이중 강화 영역(304, 306)을 갖는 지지된 탄성중합체 발포체(300)의 제2 실시양태를 보여주는 측단면도이다. 각각의 강화 영역(304, 306)은 발포 영역(106)과 유사한 개입된 발포 영역(308)과 함께, 도 1을 참조하여 상기 논의된 바와 같은 강화 영역(104)과 유사한 방식으로 형성된다. 탄성중합체 매트릭스(302)는 강화 영역(304, 306) 둘 다의 전반에, 그리고 발포 영역(308)의 전반에 침투한다. 발포 영역(308)은 도 1을 참조하여 상기 기술된 공극(108)과 유사한 독립 기포, 기체 충전된 공극(310, 312)에 의해 팽창된다. 특히, 공극(310, 312)은 상이한 크기의 공극을 포함할 수 있고, 이는 탄성중합체와 함께 혼합된 상이한 발포제를 사용하여 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 큰 공극(310)은 작은 공극(312)와 함께 산재될 수 있다. 큰 공극 및 작은 공극(310, 312)의 혼합물은 큰 공극 및 작은 공극의 배열에 의해 유발된 발포 영역(308)의 더 완전한 팽창을 촉진하는데 사용될 수 있고, 이는 공극이 팽창 동안 상호작용함에 따라 팩킹된 구조에서 형성되는 것을 자연스럽게 지향할 것이다. 탄성중합체 매트릭스(302)의 총 두께(324)는 제1 및 제2 강화 영역(304, 306)의 각각의 제1 및 제2 두께(318, 320) 및 발포 영역(308)의 제3 두께(322)를 포함한다. 일부 실시양태에 따라, 제1 및 제2 두께(318, 320)는 약 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 예를 들면, 4 ㎛ 내지 40 ㎛ 또는 약 34 ㎛로 다양할 수 있다. 일부 특정한 실시양태에 따라, 총 두께(324)는 약 100 ㎛ 내지 약 2000 ㎛로 다양할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체(300)의 제1 또는 제2 면(316, 314)은 지지된 탄성중합체 발포체에 의해 보호 가능한 총 두께에 대하여 스페이서, 워셔, 또는 추가의 탄성중합체 발포체 복합재와 연결될 수 있다. 일부 경우에, 제1 또는 제2 면(316, 314)은, 예를 들면, 접착제 또는 다른 물질로, 처리되어 탄성중합체 발포체와 밀봉된 성분 사이의 연결을 개선할 수 있다.
도 4a는 다중 접착제 영역(412)으로 형성된 도트를 지닌 지지된 탄성중합체 발포체(400A)의 실시양태를 보여주는 측단면도이다. 지지된 탄성중합체 발포체(400A)는 실시양태 및 상기 기술된 바에 따라 강화 영역(404) 및 독립 기포 공극(408)을 전반에 포함하는 발포 영역(406)으로 구성되는 탄성중합체 매트릭스(402)를 포함한다. 접착제 영역(412)은 강화 영역(404)에 인접하거나, 발포 영역(406)에 인접하거나, 둘 다에 인접하는 것을 포함하는, 지지된 탄성중합체 발포체(400A)의 임의의 적합한 표면(410)을 따라 인쇄되거나, 주조되거나, 그렇지 않으면 개별적으로 침적될 수 있다. 발포 영역이 사이에 개입된 2개의 강화 영역을 사용하는 지지된 탄성중합체 발포체의 대안적인 실시양태에서, 접착제 영역(412)은 강화 영역 중 하나 또는 둘 다에 인접하게 위치할 수 있다. 사용시, 접착제 영역(412)은, 지지된 탄성중합체 발포체(400A)가 압축될 때, 탄성중합체 매트릭스(402) 내로 가압되므로, 접착제 영역 및 탄성중합체 매트릭스는 서로 및 인터페이스 표면과 대략 평평하게 된다. 심지어 작은 공기 포켓이 직접 인접한 접착제 영역(412)을 형성하는 경우, 접착제 영역 사이의 개입된 공간은 지지된 탄성중합체 발포체(400A)를 따라 횡방향 액체 침입을 억제할 것이다. 따라서, 액체 침입은 최대한 모든 접착제 영역(412)에 대하여 억제되거나 방지되는데, 이는 접착제 영역의 화학적 공격을 방지한다.
지지된 탄성중합체 발포체의 실시양태는 또한 접착제 필름 또는 전체 표면 처리를 이용할 수 있다. 예를 들면, 도 4b는 지지된 탄성중합체 발포체의 전체 표면(410)을 덮는 접착제 층(414)을 갖는 지지된 탄성중합체 발포체(400B)의 실시양태를 보여주는 측단면도이다. 접착제 층(414)은 강화 영역(404)에 인접하거나, 발포 영역(406)에 인접하거나, 둘 다에 인접하는 것을 포함하는, 지지된 탄성중합체 발포체(400B)의 임의의 적합한 표면(410)을 따라 인쇄되거나, 주조되거나, 그렇지 않으면 침적될 수 있다. 발포 영역이 사이에 개입된 2개의 강화 영역을 사용하는 지지된 탄성중합체 발포체의 대안적인 실시양태에서, 접착제 층(414)은 강화 영역 중 하나 또는 둘 다에 인접하게 위치할 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 접착제는 전사 테이프, 적층화, 또는 다른 유사한 수단을 통해 지지된 탄성중합체 발포체의 전체 면에 적용될 수 있다. 하나의 적합한 접착제는 ARSEAL 8026(Adhesives Research, 미국 펜실베니아주 글렌 록 소재)이고, 이는 전사 테이프에 의해, 단단한 손 압력 또는 적층화 압력에 의해 적용될 수 있다.
지지된 탄성중합체 발포체의 실시양태는 도 5-7에서 복사된 주사 전자 현미경(SEM) 이미지에서 더 상세히 도시된다.
도 5는 단일 강화 영역(510) 및 발포 영역(506)을 갖는 지지된 탄성중합체 발포체(502)의 제1 예를 보여주는 제1 주사 전자 현미경(SEM) 이미지(500)이다. 발포 영역(506)은 지지된 탄성중합체 발포체(502)의 총 두께(514)의 대부분을 충전하는 많은 기체 충전 공극(508)을 함유한다. 강화 영역(504)의 제1 두께(510)는 약 25 ㎛이고, 지지된 탄성중합체 발포체(502)의 총 두께(514)는 약 270 ㎛이고, 발포 영역(506)의 제2 두께(512)는 약 245 ㎛이다.
도 6은 발포 영역(608)이 사이에 개입된 이중 강화 영역(604, 606)을 갖는 250X 배율의 지지된 탄성중합체 발포체(602)의 제2 예를 보여주는 제2 SEM 이미지(600)이다. 상기 기술된 바와 같이, 발포 영역(608)은 많은 기체 충전된 공극(610)을 전반에서 함유한다. 강화 영역(604, 606)은 각각 약 50 및 52 ㎛의 제1 및 제2 두께(612, 614)에 의해 한정된다. 발포 영역(608)의 제3 두께(616)는 약 275 ㎛이고, 그 결과로 약 377 ㎛의 지지된 탄성중합체 발포체(602)의 총 두께(618)가 얻어진다.
도 7a 및 7b는 지지된 탄성중합체 발포체(702)의 제3 예의 상이한 도면을 보여준다. 도 7a는 많은 기체 충전된 공극(710)을 함유하는 발포 영역(708)이 사이에 개입된 이중 강화 영역(704, 706)을 갖는 지지된 탄성중합체 발포체(702)를 보여주는 제3 SEM 이미지(700A)이다. 도 7b는 도 7a의 지지된 탄성중합체 발포체(702)를 더 상세하게 보여주는 제4 SEM 이미지(700B)이고, 여기서 제1 및 제2 강화 영역(702, 706)의 제1 및 제2 두께(712, 714)는 가시적이다(약 45 ㎛). 발포 영역(708)의 제3 두께(716)는 약 368 ㎛이고, 제1, 제2, 및 제3 두께는 합하면 약 377 ㎛의 지지된 탄성중합체 발포체(702)의 총 두께(718)가 된다.
도 4a 및 4b를 참조하여 상기 논의된 바와 같이, 접착제 층은 압축성 밀봉부의 한 면 또는 양 면에 적용되어 조립체의 제조 동안 밀봉부의 배치에 도움을 줄 수 있다. 다양한 실시양태에 따라, 접착제 층은 탄성중합체 발포체, 예를 들면, 상기 기술된 바와 같은 지지된 탄성중합체 발포체로 형성된 압축성 밀봉부, 또는 또 다른 적합한 압축성 재료로부터 형성된 밀봉부에 적용될 수 있다. 밀봉부에 접착제를 사용하는 것은 설치 동안 이점, 예를 들면, 기술자가 그렇지 않으면 떨어질 수 있는 장입 위치에 밀봉부를 부착하는 것을 허용하고, 이어서 매팅 표면을 밀봉부에 고정하고 임의의 파스너로 조이는 것을 제공할 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 불연속 접착제(412)는 밀봉부의 액체 상용성을 손상시키는 없이 그러한 이점을 달성하기 위해 첨가될 수 있다. 연속 접착제 층(예를 들면, 도 4b에 도시된 접착제 층(414))의 경우, 접착제 층(들) 및 탄성중합체 발포체의 엣지는 도전 유체(challenge fluid)에 노출된다. 접착제가 탄성중합체 발포체보다 작은 화학적 상용성을 갖는 경우, 접착제는 도전 유체가 접착제 층 내로 흡입되도록 하거나, 접착제 층이 유체 중에 용해되어 유체로 대체되도록 하거나, 다른 메커니즘을 행함으로써 인터페이스를 습윤하도록 허용한다. 대조적으로, 불연속 접착제 층(예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같은 접착제 영역(412))을 이용함으로써, 밀봉된 인터페이스에서 탄성중합체 발포체는 도전 유체에 대하여 액밀한 밀봉부를 형성할 것이고, 이는 벌크 발포체가 도전 유체 중에서 화학적으로 안정하기 때문이다. 따라서, 밀봉부의 엣지에서 노출된 접착제의 개별 섹션만이 유체 진입을 허용할 것이고, 벌크 탄성중합체 발포체가 접착제를 유체로부터 보호되는 것을 허용할 것이다. 다양한 실시양태에 따라, 본원에 기술된 바와 같은 임의의 적합한 탄성중합체 발포체는, 인터페이스를 밀봉하는데 사용될 때, 탄성중합체 발포체를 고정하기 위한 표면 접착제와 조합될 수 있다. 일부 대안적인 실시양태에 따라, 불연속 접착제 영역은 지지된 탄성중합체 발포체가 아닌 압축성 건조 실란트의 다른 유형, 예를 들면, 압축성 고무 실란트, 개스킷, 발포체 등에 적용될 수 있다. 일부 실시양태에 따라, 탄성중합체 발포체는 적용된 불연속 접착제 영역, 즉, 도 4를 참조하여 상기 기술된 바와 같은 접착제 "도트"를 포함할 수 있다. 불연속 접착제 영역의 특정한 예, 및 밀봉 작업에서의 이의 용도는 도 8-10을 참조하여 하기에 기술된다.
도 8은 10X 배율로 찍은 밀봉부(802)의 정상 표면 이미지(800)이다. 도트 패턴화된, 감압성 접착제(804)는 밀봉부(802)의 정면에 접착된다. 패턴화된 접착제(804)는 직경 약 0.97 mm 및 각각의 도트 대 이웃하는 가장 가까운 도트의 엣지 사이의 간격 약 2.19 mm을 갖는 것으로서 각각의 접착제 "도트"를 보여준다. 실시양태에 따라, 밀봉부(802)는 발포 영역이 사이에 개입된 2개의 강화 영역을 갖는 지지된 탄성중합체 발포체이며; 하지만 불연속, 패턴화된 접착제(804)는 임의의 적합한 탄성중합체 발포체(예를 들면, 하나의 강화 영역을 지닌 것), 또는 대안적인 압축성 밀봉 재료에 유사한 방식으로 적용될 수 있다. 패턴화된 접착제(804)의 구성은 도트 직경(808) 및 단위 기포 폭(810)의 용어로 특성화될 수 있고, 밀봉부(802)의 퍼센트 커버리지는 하기 식에 따라 이들 값으로부터 결정될 수 있고, 여기서 U는 단위 기포 폭(810)을 나타내고, D는 "도트" 폭을 나타낸다.
Figure pct00001
(원형 "도트"의 경우)
Figure pct00002
(사각형 "도트"의 경우)
식 1: 비례 커버리지
도 9는 57X 배율로 찍은 불연속 접착제 영역(908)을 갖는 지지된 탄성중합체 발포체(900)(도 8의 발포체(800)에 상응한 것)의 단면도의 이미지이다. 그 단면도에 있어서, 샘플은 영상화 전에 단면 표면을 보존하기 위한 노력으로 액체 질소 침지된 스틸 면도날로 절단하였다. 이러한 샘플을 위한 지지된 탄성중합체 발포체(900)는 각각의 면 위에 하나씩 2개의 강화 영역(902, 906), 및 이들 면 중 하나 위에 도트 패턴화된 불연속 감압성 접착제(908)를 포함한다. 각각의 2개의 지지 영역(902, 906)은 약 16 ㎛의 초기 두께 및 약 0.28 g/cm3의 초기 밀도를 갖는 ePTFE 다공성 층을 이용한다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠(Sifel) 2618은 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 920 DU 20 팽창 중합체 구와 6.5:01(13:02)의 질량 혼합비로 혼합하였다. 이 혼합물은 강화 영역(902, 906)에서 ePTFE 다공성 층 둘 다에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키고 탄성중합체 경화를 개시하기 전에 0.076 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 이어서, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 열 처리하여 경화를 완료함으로써 지지된 탄성중합체 발포체(900)를 형성하였다. 불연속 접착제(908)가 적용되는 관통 홀(through-hole)의 패턴을 갖는 약 0.025 mm 두께의 스테인리스 스틸 시트를 사용하여, 감압성 접착제의 패턴을 그 지지된 탄성중합체 발포체(900)에 적용하였다. 이러한 패턴에 사용된 특정한 접착제는 PSA-16(Silicone Solutions, Ltd., 미국 오하이오주 카이어호가 폴즈 소재)이었다. PSA-16 접착제는 2-부분 혼합물을 포함하고, 부분 A 및 부분 B 둘 다를 16:01 질량비로 혼합함으로써 제조되었다. 그 혼합된 PSA-16을 그 스틸의 정상에 적용하고, 그 스틸 아래의 지지된 탄성중합체 발포체를 액체 접착제로 선택적으로 코팅하였다. 이어서, 접착제 코팅된 탄성중합체 발포체(900)를 125℃에서 75 분 동안 열 처리하여 접착제를 경화시켰다. 접착제 코팅된 탄성중합체 발포체(900)의 최종 치수는 약 12-13 ㎛의 강화 영역(902, 906)의 강화 영역 두께(910, 912); 및 약 251 ㎛의 발포 영역 두께(914)를 포함한다. 불연속 접착제(908)는 약 30 ㎛의 두께(916)를 갖는다. 사용시, 도 10을 참조하여 하기 도시된 바와 같이, 불연속 접착제(908)가 탄성중합체 매트릭스에 의해 둘러싸여 접착제로의 유체 진입을 방지하도록, 접착제 코팅된 탄성중합체 발포체(900)는 압력 하에 변형될 수 있다.
도 10은 압축을 겪고 있는 불연속 접착제 영역(1012, 1014)을 갖는 지지된 탄성중합체 발포체(1002)의 실시양태를 보여주는 측단면도를 도시한다. 제1의 비압축된 구성(1000a)에서, 지지된 탄성중합체 발포체(1002)는 2개의 경질 표면(1020, 1022) 사이에 위치하지만 접촉하지는 않는다. 지지된 탄성중합체 발포체(1002)는, 한측을 따라 위치한 강화 영역(1004), 및 압축성을 부여하는 발포 영역 전반에 형성된 공극(1008)을 지닌, 반대측을 따라 위치한 발포 영역(1006)을 포함한다. 불연속 접착제 영역의 제1 세트(1012)는 지지된 탄성중합체 발포체(1002)의 제1 표면(1016) 위에 위치하고, 불연속 접착제 영역의 제2 세트(1014)는 지지된 탄성중합체 발포체의 제2 표면(1018) 위에 위치한다. 압축 전에, 각각의 강화 영역(1004) 및 발포 영역(1006)은 합하여 초기, 총 두께(1030a)가 되는 초기 두께(1032a, 1034a)를 갖는다.
제2의 압축된 구성(1000b)에서, 지지된 탄성중합체 발포체(1002)가 압축될 때, 제1 및 제2 표면(1016, 1018)의 부분은 가압되어 제1 및 제2 경질 표면(1020, 1022)과 접촉하게 되고, 한편 탄성중합체 발포체로 압축되는 각각의 접착제 영역(1006) 주변에는 작은 포켓(1036)이 형성된다. 제1 및 제2 표면(1016, 1018)과 제1 및 제2 경질 표면(1020, 1022) 사이의 접촉은 이들 표면에 따른 액체 침입에 항하여 밀봉부를 생성한다. 압축 후, 각각의 강화 영역(1004) 및 발포 영역(1006)은 합하여 압축된 총 두께(1030b)가 되는 압축된 두께(1032b, 1034b)를 갖고, 이는 초기, 비압축된 두께(1030a)보다 작다. 일반적으로, 발포 영역(1006)은 강화 영역(1004)보다 큰 정도로 압축될 것이다.
개시내용에 관한 추가의 세부사항은 하기 실시예와 함께 기술된다.
지지된 탄성중합체 발포체 실시예
실시예 1
제1 실시예에 따라, 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 단일 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 한측에 발포 영역을 지지하는 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2618(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 951 DU 120 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)와 15:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 1.321 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다.
실시예 2
제2 실시예에 따라, 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 단일 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 한쪽에서 발포 영역을 지지하는 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2618(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 920 DU 20 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)와 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.229 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다.
실시예 3
제3 실시예에 따라, 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 단일 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 한쪽에서 발포 영역을 지지하는 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2618(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 951 DU 120과 EXPANCEL 920 DU 40 팽창 중합체 구의 조합물(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)과 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 951 DU 120 대 920 DU 40의 질량비는 1:2이었다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.178 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다.
실시예 4
제4 실시예에 따라, 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 단일 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 한쪽에서 발포 영역을 지지하는 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 실리콘 탄성중합체, SS-156(Silicone Solutions, Ltd., 미국 오하이오주 카이어호가 폴즈 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 920 DU 20 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)와 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.229 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 팽창된 후, 복합재를 110℃에서 30 분 동안 경화시켰다.
실시예 5
제5 실시예에 따라, 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 단일 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 한쪽에서 발포 영역을 지지하는 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 예비혼합된 발포제를 포함하는 실리콘 탄성중합체, SS-2600(Silicone Solutions, Ltd., 미국 오하이오주 카이어호가 폴즈 소재)을 탄성중합체로서 선택하였다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층에 침윤시키고, 1.321 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 주조된 조립체를 발포시키고 실온에서 120 분 동안 경화시켰다.
실시예 6
제6 실시예에 따라, 약 8 ㎛의 초기 두께 및 약 0.18 g/cm3의 밀도를 갖는 단일 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 한쪽에서 발포 영역을 지지하는 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2618(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 951 DU 120과 EXPANCEL 920 DU 40 팽창 중합체 구의 조합물(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)과 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 951 DU 120 대 920 DU 40의 질량비는 1:2이었다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.178 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다.
실시예 7
제7 실시예에 따라, 약 71 ㎛의 초기 두께 및 약 22%의 개방 면적을 갖는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 직포 다공성 층을 사용하여, 한쪽에서 발포 영역을 지지하도록, 강화 영역을 형성하는 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2618(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 951 DU 120 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)와 15:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 이 혼합물을 다공성 층에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 1.321 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다. 두 가열 사이클 전에, 이형 라이너를 강화 영역에서 다공성 층 아래에 있는 복합재에 적용하여, 액체 혼합물이 경화되기 전에 다공성 층을 통해 떨어지는 것을 방지하였다.
실시예 8
제8 실시예에 따라, 각각 약 8 ㎛의 초기 두께 및 약 0.18 g/cm3의 밀도를 갖는 2개의 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 샌드위치형 구성으로 양쪽에서 발포 영역을 지지하는 2개의 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2618(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 951 DU 120과 EXPANCEL 920 DU 40 팽창 중합체 구의 조합물(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)과 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 951 DU 120 대 920 DU 40의 질량비는 1:2이었다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층 둘 다에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.178 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다.
실시예 9
제9 실시예에 따라, 각각 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 2개의 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 샌드위치형 구성으로 양쪽에서 발포 영역을 지지하는 2개의 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2618(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 920 DU 20 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)와 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 이 혼합물을 다공성 층 둘 다에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.229 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다.
실시예 10
제10 실시예에 따라, 각각 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 2개의 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 샌드위치형 구성으로 양쪽에서 발포 영역을 지지하는 2개의 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 실리콘 탄성중합체, SS-156(Silicone Solutions, Ltd., 미국 오하이오주 카이어호가 폴즈 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 920 DU 20 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)와 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층 둘 다에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.229 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 110℃에서 30 분 동안 경화시켰다.
실시예 11
제11 실시예에 따라, 각각 약 8 ㎛의 초기 두께 및 약 0.18 g/cm3의 밀도를 갖는 2개의 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 샌드위치형 구성으로 양쪽에서 발포 영역을 지지하는 2개의 강화 영역을 형성하는 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2661(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 951 DU 120과 EXPANCEL 920 DU 40 팽창 중합체 구의 조합물(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)과 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 951 DU 120 대 920 DU 40의 질량비는 1:2이었다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.178 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다.
실시예 12
제12 실시예에 따라, 각각 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 2개의 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 샌드위치형 구성으로 양쪽에서 발포 영역을 지지하는 2개의 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 예비혼합된 발포제를 포함하는 실리콘 탄성중합체, SS-2600(Silicone Solutions, Ltd., 미국 오하이오주 카이어호가 폴즈 소재)을 탄성중합체로서 선택하였다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층 둘 다에 침윤시키고, 1.321 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 주조된 조립체를 발포시키고 실온에서 120 분 동안 경화시켰다.
실시예 13
제13 실시예에 따라, 각각 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 2개의 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 샌드위치형 구성으로 양쪽에서 발포 영역을 지지하는 2개의 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 플루오로실리콘 탄성중합체, FL 60-9201(Dow Corning Co., 미국 미시간주 오번 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 920 DU 20 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)와 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 혼합물의 점도를 낮추고 기판의 기공을 함침하는 공정을 용이하게 하기 위하여, 메틸 에틸 케톤(MEK)을 용매로서 탄성중합체와 발포제의 혼합물에 가하여, 혼합물로 하여금 17 중량% MEK를 갖게 하였다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층 둘 다에 침윤시키고, 0.229 mm의 도구 갭으로 끌어내린 다음, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 2 분 동안 건조되도록 하였다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다.
실시예 14
제14 실시예에 따라, 약 34 ㎛의 초기 두께 및 약 0.27 g/cm3의 밀도를 갖는 단일 ePTFE 다공성 층을 사용하여, 한쪽에서 발포 영역을 지지하는 강화 영역을 형성하도록, 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2618(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 951 DU 120과 EXPANCEL 920 DU 40 팽창 중합체 구의 조합물(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)과 10:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 951 DU 120 대 920 DU 40의 질량비는 1:2이었다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키기 전에 0.178 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 일단 팽창된 후에, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 경화시켰다. 탄성중합체 매트릭스를 경화시킨 후에 접착제를 복합재의 지지 측에 적용하였다. 실리콘 감압성 접착제 PSA-16(Silicone Solutions, Ltd., 미국 오하이오주 카이어호가 폴즈 소재)의 원형 도트를 액체로서 복합재의 면에 적용한 후에, 열을 사용하여 경화시켰다. 액체 접착제를 16:1의 베이스 대 촉매 비로 혼합하고, 복합재에 적용한 다음, 150℃로 약 2 분 동안 가열하여 경화시켰다.
지지된 탄성중합체 발포체의 다양한 예가 실시예 1-14를 참조하여 상기 기술되었다. 상기 논의된 실시예 중 어느 것으든 접착제 물질, 예를 들면, 도트형 접착제, 인쇄형 접착제, 또는 접착제 필름과 조합되어 표면에 대한 결합을 촉진할 수 있다. 실시예의 탄성중합체 발포체는 물리적 속성, 예를 들면, 부분 두께 및 밀도, 성능 기준, 예를 들면, 압축성(즉, 상이한 적용된 응력에서 압축 변형률), 및 내부의 구조적 특성, 예를 들면, 다공성 층 두께 대 총 구조 두께의 비(퍼센트 지지)를 측정하는 하기 참조된 시험 방법에 따라 시험되었다. 참조된 실시예에 대한 선택된 성능 측정은 표 1-4를 참조하여 하기에 논의된다.
시험 방법
두께, 밀도, 및 퍼센트 압축
물리적 두께, 밀도, 및 퍼센트 압축 측정을 시험하기 위하여, 다음의 절차를 수행하였다. 먼저, 지지된 탄성중합체 발포체의 각각의 샘플을 펀치로 2.263 cm의 직경으로 절단하고, 정밀 저울로 평량한 후, INSTRON 5565 동적 기계적 분석기(Instron Tool Works, Inc., 미국 매사추세츠주 소재) 상의 플래튼 위에 배치하였다. 1.786 cm 직경의 압축 디스크를 샘플의 정상에 배치하였다. 분석기 헤드가 0.74 N의 하중에 도달할 때까지 0.06 mm/분의 변형 속도로 움직이는 압축 응력-변형률 시험을 시작하였다. 그 결과로, 압축 디스크의 질량 및 크기와 함께, 샘플에 대한 압력 3.45 kgPa이 얻어졌다. 샘플의 두께는 0.48 kPa에서 추출되었고, 이는 로드 셀의 잡음 층 바로 위에 있다. 이러한 미리 측정된 두께 및 질량을 사용하여, 각각의 샘플의 밀도를 계산하였다. 분석기가 0.74 N에 도달한 후, 0.6 mm/분의 변형 속도로 샘플을 계속 압축하고, 한편 이의 로드 셀 상의 로드 데이터를 캡처하여 응력-변형률 곡선을 생성하였다. 샘플에 대한 압축 변형률을 1 MPa 및 16 MPa의 압력에서 추출하여 그러한 곡선을 나타냈다.
퍼센트 지지
하기 절차에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체의 단면의 시각 검사로 총 두께에 대한 각각의 강화 영역의 상대 두께를 측정하였다. 단면 표면을 보존하기 위한 노력으로 액체 질소 침지된 스틸 면도날로 각각의 샘플을 절단하였다. 이러한 절단된 샘플을 접착제에 장입하고, 측정을 위하여 SEM에 배치하였다. 각각의 샘플의 총 두께 및 각각의 지지 층의 총 두께를 측정하였다. 각각의 강화 영역의 두께를 각각의 샘플의 총 두께로 나누어 퍼센트 지지를 계산하였다. 각각의 샘플의 발포 영역에서 생성된 공극의 크기는 선택된 공극의 단면적을 볼 수 있는 단면 표면의 시각 검사에 의해 측정하였다.
이력현상(hysteresis)
각각의 샘플을 펀치에 의해 약 8 mm의 예정된 직경으로 절단하고, RS17 동적 기계적 분석기(TA Instruments, 미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재) 상의 플래튼에 배치하였다. 샘플을 표적 변형률(하기 기술됨)로 압축하여 "로딩"하고, 동시에 응력을 측정하여 응력-변형률 로딩 곡선을 생성하였다. 이어서, 압축 디스크를 다시 그의 원래 위치로 상승시켜 샘플을 "언로딩"하고, 동시에 응력을 측정하여 응력-변형률 언로딩 곡선을 생성하였다. 전형적으로 언로딩 곡선은 0 퍼센트 변형률이 도달되기 전에 공칭 변형률에서 미미하거나 0인 응력을 측정하였다. 언로딩 곡선 동안 압축 응력이 더 이상 존재하지 않을 때, 샘플에 여전히 적용된 압축 변형률의 양은 샘플에 대한 측정으로서 추출하였다. 압축 영구변형률은 이러한 언로딩 변형률 측정을 수득하고, 이를 샘플 상의 피크 압축 변형률으로 나눔으로써 계산한다. 로딩 및 언로딩 곡선에서 총 에너지 차이는 주기적인 압축 동안 열로서 손실되는 대신에 각각 샘플에 의해 저장되고 회복되는 기계 에너지의 양의 지표로서 사용하였다. 각각의 로딩 곡선에서 총 기계 에너지는 0 퍼센트 변형률과 샘플에 의해 도달한 피크 변형률 사이의 정적분의 근사치를 구하여 계산하였다. 각각의 언로딩 곡선에서 총 기계 에너지는 샘플에 의해 도달한 피크 변형률과 응력 0이 도달되는 변형률(압축 영구변형률) 사이의 정적분의 근사치를 구하여 계산하였다. 유지된 퍼센트 변형 에너지는 언로딩 곡선으로부터 적분을 수득하고, 이를 로딩 곡선으로부터의 적분으로 나눔으로써 계산하였다.
응력 완화
각각의 샘플을 펀치에 의해 약 8 mm의 예정된 직경으로 절단하고, RS17 동적 기계적 분석기(TA Instruments, 미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재) 상의 플래튼에 배치하였다. 각각의 샘플을 표적 변형률로 압축하고, 동시에 그 재료 모듈러스를 측정하였다. 이러한 표적 변형률을 유지하면서, 샘플을 언로딩하기 전에 미리 설정된 길이의 시간 동안 재료 모듈러스를 계속 모니터링하였다. 유지된 퍼센트 응력은 표적 변형률이 달성된 후 5 분에 측정된 모듈러스를 표적 변형률이 달성된 순간에 측정된 모듈러스로 나눔으로써 계산하였다.
액체 침입/밀봉 및 중량 픽업(weight pick up)
각각의 진입 샘플은 중심 홀을 갖는 사각형 형상으로 프레스에서 다이로 절단하였다. 이러한 절단된 샘플을 평량하고, 함침 전의 질량으로서 캡처하였다. 각각의 절단된 샘플은 샘플과 동일한 면적 치수를 갖는 스테인리스 스틸 플레이트와 연마된 플렉시글래스 플레이트 사이에 압축하였다. 각각의 적층체를 기계 볼트 및 잠금 너트로 유지하였다. 각각의 샘플에 대한 퍼센트 압축은 샘플 없는 적층체 높이의 마이크로미터 측정을 비압축 및 압축 샘플과 함께 측정된 것을 비교함으로써 계산하였다. 일단 표적 퍼센트 압축이 달성된 후에, 각각의 적층체를 JP8 제트 연료 중에 유리 판 측까지 함침시키고, 20 시간의 기간 동안 유체 침투에 대한 시각 검사를 위하여 그 유리를 통해 위로부터 사진을 찍었다. 이 기간 후, 샘플을 볼트 조인 인터페이스로부터 제거하고, 표면 액체를 종이 타월로 부드럽게 건조시키고, 샘플을 다시 평량하고, 함침 후의 질량으로서 캡처하였다. % 중량 픽업은 함침 후 및 함침 전 샘플 질량의 % 차이이다. 이어서, 진입 밀봉부에서의 응력은 퍼센트 압축을 상기 기술된 응력-변형률 관계식과 비교함으로써 평가된다.
시험 데이터
표 1은 상기 논의된 실시예 1-14의 각각의 실시예의 구조적 특성을 나타낸다. 실시예 두께 및 밀도는 비교 실시예 1: 폴리설파이드 액체 실란트 PR-1782 B2(PPG Industries, Inc., 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재); 비교 실시예 2: 공칭 1 mm 두께의, 50 듀로미터의 쇼어-A 경도를 갖는 플루오로실리콘 실란트 플루오로실리콘 50A; 및 비교 실시예 3: 0.5 mm 두께의, 부품 번호 SQ-S PTFE 시트 개스킷으로서 이용 가능한 단순 ePTFE 막 INTERTEX ePTFE(Inertech, Inc., 미국 캘리포니아주 몬테레이 파크 소재)를 포함하는 비교 실시예와 함께, 약 0.5 kPa의 표준 적용 압력에서 수득하였다. 비교 실시예는 CE-1, CE-2, 및 CE-3로 표시된다.
표 1: 실시예 1-14 및 비교 실시예의 구조적 특성
Figure pct00003
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예의 지지된 탄성중합체 발포체는 약 246 ㎛ 내지 최대 약 1.85 mm의 두께로 다양하였고, 약 16 내지 48%(1 MPa에서), 또는 약 31 내지 71%(16 MPa에서)의 압축 변형률을 허용하였고, 이는 실시예의 발포체의 매우 높은 정도의 압축성 및 재료 조성으로 압축성을 조절할 수 있는 능력을 나타낸다. 실시양태에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 약 20% 내지 80%(16 MPa에서) 압축될 수 있다. 표 1에서, "N/A"는 16 MPa에서 가소적으로 변형되기 시작하거나 손상의 징후를 나타내는 샘플을 나타낸다. 대안적인 재료(즉, 액체 실란트, ePTFE 층)으 형성된 비교 실란트 층은 두께의 동일 근사 범위 내로 제조되었지만, 특히, 이들 비교 실란트는 1 MPa 범위의 압축 값에서 유사한 압축 변형률을 나타내지 않았다. 완전 조밀한 탄성중합체 시트인 플루오로실리콘 비교 실시예, CE-1은 로딩 하에 ~4%만 압축되고, 그러므로 이는 우수한 작업 범위를 가질 수 없다. 유사하게, 폴리설파이드 비교 실시예 CE-2는 16 MPa에서 ~8%만 압축되고, 따라서 이는 마찬가지로 낮은 작업 범위를 갖는다. ePTFE 비교 실시예 CE-3은 16 Mpa에서 51%로 플루오로실리콘 또는 폴리설파이드 비교 실시예보다 훨씬 많이 압축된다. 그러나, ePTFE 비교 실시예는 48% 압축 영구변형률(표 2 참조)을 갖고, 이는 압축 후 불량한 회복을 나타낸다.
표 2는 유지된 퍼센트 변형 에너지 및 25% 내지 30% 변형률의 압축 후 퍼센트 압축 영구변형률을 포함하는 선택된 샘플에 대한 변형률 회복에 대한 이력현상 값을 나타낸다. % 유지된 변형 에너지는 복합재를 초기 변형시키는데 사용된 양과 비교하여 회복하는 동안 얼마나 많은 회복력을 복합재가 부여하는지에 대한 측정수단이고, 샘플을 로딩하는 동안 수득된 응력-변형률 곡선하의 면적과 비교하여, 샘플을 언로딩하는 동안 수득된 응력-변형률 곡선하의 면적을 기초로 하여 계산된다. 구체적으로, % 유지된 변형 에너지는 샘플을 초기 로딩하는 동안 측정된 변형 에너지로 나눈 샘플을 언로딩하는 동안(변형 후) 측정된 변형 에너지로서 정의될 수 있다. 압축 영구변형률은 적용된 변형률 후 샘플의 영구적인 변형의 측정수단이고, 샘플을 완전 언로딩한 후 최종 변형률을 측정하고, 이 값을 원래의 편향 또는 피크 변형률로 나눔으로써 측정된다.
표 2: 선택된 실시예에 대한 이력현상 값
Figure pct00004
표 2에 나타낸 바와 같이, 대부분의 시험되는 지지된 탄성중합체 발포체는 압축 후 거의 완전한 회복을 달성하였고, 대부분의 실시예에서 압축 영구변형률은 약 11-24%(적용된 변형률의 %를 기준으로)이고, 실시예 13에서는 44%이다. 실시예 13은 표 2에 열거된 다른 샘플보다 더 높은 강화 영역 두께를 갖고, 완전 침윤된 강화 영역이 아닌 부분적으로 침윤된 강화 영역(약 20-60% 충전됨)을 갖는다는 점에서 다른 샘플과 차이가 있다. 여기서, '*'은 30% 이상의 적용된 변형률을 나타낸다. 비교 실시예는 14%(플루오로실리콘) 내지 48%(ePTFE 층)의 압축 영구변형률을 입증하였다. 특히, CE-1 CE-2는 우수한 압축 영구변형률 특성을 가져야 하는 고무 실란트이다. 고무 비교 실시예에 대한 값은 14%(플루오로실리콘) 내지 29%(폴리설파이드)의 압축 영구변형률을 입증하였고, 이는 압축 영구변형률의 면에서 지지된 탄성중합체 발포체의 성능이 비교 실시예 고무 실란트와 적어도 유사하거나 이보다 우수하다는 것을 나타낸다. ePTFE 비교 실시예, CE-3은, 48%로서 입증된, 비교 실시예 고무 실란트보다 덜 만족스러운 압축 영구변형률 특성을 나타내며, 하지만 16 MPa에서 51% 압축으로서 입증된 CE-1 및 CE-2보다 유의적으로 더 많이 압축된다(표 1 참조). 지지된 탄성중합체 발포체는 고무 실란트 및 ePTFE 실란트의 바람직한 특성을 조합하는데, 이는 우수한 압축 영구변형률 특성 및 높은 변형률로 압축할 수 있는 능력을 둘 다 입증한다. 따라서, 실시예 탄성중합체 발포체는 우수한 압축 범위를 나타내면서 우수한 압축 영구변형률 거동을 나타낸다. 실시예에 의해 나타난 바와 같이, 유지된 높은 변형 에너지는 실시예가 우수한 동적 밀봉부를 형성할 것이라는 것을 제시하여 보여주는데, 이는 실시예가 잘 회복하고(낮은 압축 영구변형률에 의해 나타난 바와 같이), 동시에 또한 그 회복 동안 우수한 회복력(밀봉에 필요한)을 유지하기 때문이다. 따라서, 유지된 변형 에너지에 대한 이들 값은 실시예 탄성중합체 발포체가 시간이 지남에 따라 우수한 밀봉부 일체성을 유지할 것이라는 것을 제시하여 보여준다.
표 3은 일정한 변형률 동안 5 분의 완화 기간 후 선택된 샘플에서 유지된 퍼센트 응력을 나타낸다. 샘플에서 유지된 변형률은 낮은 변형률이 적용되는(예를 들면, 16% 변형률 미만) '*'로 표시된 선택된 샘플을 제외하고 18% 내지 25% 변형률이었다. 이러한 값은 피크 변형률 적용 직후와 일정 기간 후 둘 다에서 각각의 샘플의 모듈러스를 측정하고, 피크 변형률이 5분 지난 후의 모듈러스를 피크 변형률의 시간의 모듈러스로 나눔으로써 수득하였다.
표 3: 응력 완화
Figure pct00005
*는 16% 이하의 샘플 변형률을 나타낸다는 것을 주의한다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예의 지지된 탄성중합체 발포체는 약 45 내지 95%의 응력 유지비에 의해 나타나는 바와 같이, 전형적으로 일정 압축 동안 회복력의 높은 백분율을 유지하였다. 이러한 회복력의 유지는 고정된 조립체에 있어서 매우 중요하고, 예를 들면, 경시적으로 볼트에 대한 더 높게 유지된 토크 및 리벳에 대한 더 높게 유지된 압축 압력을 나타낸다.
표 4는 선택된 실시예에 있어서, 지지된 탄성중합체 발포체에 의해 보호된 셀 내로의 제트 연료 진입에 대하여 선택되는 지지된 탄성중합체 발포체의 압축된 밀봉 성능 및 중량 픽업을 나타낸다. 실시예의 지지된 탄성중합체 발포체는 투명한 정상 부분을 포함하는 셀 내로 로딩하고, 공칭 압력으로 압축하여 15% 미만의 변형률을 달성하였다. 이어서, 샘플을 JP8 연료의 착색 용액으로 도입하고, 로딩된 발포체로의 제트 연료 침투에 대하여 시각 평가한 후에, (제트 연료의) 중량 픽업을 위해 샘플링하였다.
표 4: 중량 픽업 및 제트 연료 진입
Figure pct00006
제트 연료는 실제 작업 액체로서 사용하여 공격적인 도전 유체로부터 인터페이스를 밀봉할 때에 상기 기술된 지지된 탄성중합체 발포체의 실시양태의 유효성을 입증하였다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 대표적인 지지된 탄성중합체 발포체는 비교적 낮게 적용된 변형률에서 제트 연료의 최소 흡수로 액체 침입을 방지하는데 효과적이었다. 일부 경우에, 시험 장치는 약 15% 변형률에서 시작하여 1 또는 2개의 순차적으로 감소하는 적용된 변형률에서 재설정하고, 제트 연료의 가시적인 진입이 관찰될 때까지 시험하였다. "통과"는 착색된 JP8에서 20 시간 함침 후, JP8의 최소(즉, <1%) 가시적인 진입이 관찰되었을 때 기록하였는데, 이는 선택된 샘플이 선택된 % 압축 변형률에서 진입 밀봉부를 생성하였다는 것을 나타낸다. 진입 밀봉부를 달성한 일련의 시험된 변형률 중 최소 변형률에서 각각의 샘플 상의 응력은 진입 밀봉부에서 적용된 변형률을 참조하여 열거된다. 그러나, 각각의 실시예는 또한 "통과"를 달성한 최소 시험된 응력/변형률 미만의 변형률에서 밀봉할 수 있다. 실시예 2 및 9에 따른 지지된 탄성중합체 발포체를 포함하는 시험 조립체는 소량의 제트 연료만을 흡수하였고, 이는 결과로 각각의 지지된 탄성중합체 발포체의 약 0.6 중량%의 흡수를 야기한다. 실시예 14의 지지된 탄성중합체 발포체를 사용하는 시험 조립체는 실제로 소량의 질량을 손실하는데, 이는 하나 이상의 접착제 도트가 시험 조립체의 주변에서 제트 연료와 접촉하여 접착제의 열화를 통해 질량을 손실하는 것에 기인한 것으로 보인다. 따라서, 실시예 2의 지지된 탄성중합체 발포체는 10% 이하의 압축 변형률 및 0.59 MPa의 압축 응력에서 JP8 제트 연료에 대한 진입 밀봉부를 생성하였고; 실시예 9의 발포체는 11.5% 이하의 압축 변형률 및 0.88 MPa의 압축 응력에서 진입 밀봉부를 생성하였고; 실시예 14의 발포체는 13.7% 이하의 압축 변형률 및 0.11 MPa의 압축 응력에서 진입 밀봉부를 생성하였다.
특정한 지지된 탄성중합체 발포체 및 다른 구조적 인자, 예를 들면, 인터페이스 표면의 거칠기 등에 따라, 지지된 탄성중합체 발포체는 10% 이하의 변형률에서 진입을 방지할 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄성중합체 발포체는 적용된 압력에 따라 50%, 60%, 또는 70% 이상의 양으로 변형될 수 있고; 탄성중합체 발포체는 적용된 압력의 임의의 적합한 수준에서 액체 진입을 방지할 것이다. 따라서, 지지된 탄성중합체 발포체는 매우 넓은 작업 범위에 걸쳐서, 즉, 10% 이하 내지 70% 초과로 다양한 변형률에서, 인터페이스를 밀봉하도록 조작 가능하다.
접착제 실시예
실란트에 대한 불연속 접착제 코팅의 이득을 입증하기 위해, (지지된 탄성중합체 발포체를 포함하는) 실란트의 일부 실시예를 생성하여 시험하였다.
실시예 15는 ePTFE 필름 지지된 탄성중합체 발포체로 형성된 실란트이다. 지지된 탄성중합체 발포체는 각각의 면에 하나씩 2개의 강화 영역, 및 이들 면 중 하나에 도트 패턴화된 감압성 접착제를 포함한다. 각각의 2개의 강화 영역은 더블유 엘 고어 앤드 어소시에이츠(W. L. Gore and Associates)에 의해 제조된 약 16 ㎛의 초기 두께 및 약 0.28 g/cm3의 초기 밀도를 갖는 매립된 다공성 ePTFE 층을 이용한다. 신에츠(Shin-Etsu)(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)로부터의 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체, 시펠 2661을 탄성중합체로서 선택하고, 발포제로서 EXPANCEL 920 DU 20 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)와 6.7:01 질량 혼합비로 혼합하였다. 이 혼합물을 ePTFE 다공성 층 둘 다에 침윤시키고, 150℃에서 10 분 동안 열 처리하여 발포제를 활성화시키고 탄성중합체 경화를 개시하기 전에 0.076 mm의 도구 갭으로 끌어내렸다. 이어서, 복합재를 100℃에서 60 분 동안 열 처리하여 경화를 완료하였다. 홀 패턴을 갖는 두께 약 0.025 mm의 스테인리스 스틸 시트로 제조된 형태를 사용하여 2-부분 감압성 접착제 PSA-16(Silicone Solutions, Ltd., 미국 오하이오주 카이어호가 폴즈 소재)의 패턴을 적용하였다. PSA-16 감압성 접착제는 부분 A 및 부분 B를 16:01의 질량비로 혼합함으로써 제조하였다. 혼합된 PSA-16 접착제를 그 스틸의 정상에 적용하고, 그 스틸 아래의 지지된 탄성중합체 발포체 복합재를 액체 접착제로 선택적으로 코팅하였다. 이어서, 접착제 코팅된 복합재를 125℃에서 75 분 동안 열 처리하여 접착제를 경화시켰다. 본 실시예의 실란트는 도 8 및 9 둘 다에 도시되고; 여기서 도 8은 10X의 배율로 찍은 정상 표면 이미지를 보여주고, 도 9는 57X의 배율로 찍은 단면 이미지를 보여준다. 단면에 있어서, 샘플은 단면 표면을 보존하기 위한 노력으로 액체 질소 침지된 스틸 면도날로 절단하였다. 접착제 패턴은 직경 약 0.97 mm, 각각의 도트 대 이웃하는 가장 가까운 도트의 엣지 사이의 간격 약 2.19 mm, 및 약 0.031 mm의 두께를 갖는 각각의 접착제 도트를 사용한다.
실시예 16은 실시예 15와 유사한 지지된 탄성중합체 발포체, 즉, 시펠 2661계 지지된 탄성중합체 발포체로 형성되는 실란트이며, 시펠 대 EXPANCEL 발포제의 07:01 질량 혼합비를 사용하고, 동일한 접착제 기하구조를 갖지만, 상이한 접착제를 이용한다. 접착제를 경화시키는데 열 처리가 필요한 실시예 15와 달리, 실시예 16은 UV 경화성의 감압성 아크릴 접착제 SP-7555(3M Inc., 미국 미네소타주 세인트 폴 소재)를 사용한다. 실시예 16의 UV 경화성의 감압성 아크릴 접착제는 적어도 30 초 동안 복합재의 면으로부터 0.5-3 인치 거리에서 다이맥스 블루웨이브(Dymax Bluewave) 75 고강도 UV 광원(Dymax, Inc., 미국 코네티컷주 토링톤 소재)을 사용하여 경화시켰다.
실시예 17은, 상이한 접착제 기하구조를 갖는, 실시예 15와 유사한 지지된 탄성중합체 발포체 및 감압성 접착제, 즉, 시펠 2661계 지지된 탄성중합체 발포체를 사용하여 형성된 실란트이다. 실시예 17에서, PSA-16 감압성 접착제는 약 4.24 mm로 이격되고 약 1 mm의 치수를 갖는 느슨하게 이격된 불연속 사각형의 형태로 적용한다.
일부 실시양태에 따라, 불연속 접착제는 지지된 탄성중합체 발포체가 아닌 압축성 실란트 층에 적용할 수 있다. 따라서, 실시예 18은 부품 번호 1887T32로서 맥마스터카(McMaster-Carr)로부터 구입할 수 있는, 상업적으로 이용 가능한 부나-N(Buna-N) 발포체(아크릴로니트릴 부타디엔)(McMaster-Carr, 미국 캘리포니아주 산타페 스프링스 소재)로부터 형성된 실란트이다. 실시예 18에서, 1/16" 발포체(1.5875 mm)는 실시예 15에 대하여 상기 기술된 바와 동일한 접착제 및 접착제 기하구조, 즉, 직경 약 0.97 mm, 각각의 도트 대 이웃하는 가장 가까운 도트의 엣지 사이의 간격 약 2.19 mm, 및 약 0.031 mm의 두께를 갖는 각각의 접착제 도트를 갖는 PSA-16 감압성 접착제의 접착제 "도트"를 이용하는 접착제 패턴과 함께 사용된다.
(불연속 접착제 영역을 사용하는) 실시예 실란트 실시예 15 및 18의 성능은연속 접착제 코팅을 갖는 비교 실시예 실란트의 성능과 비교하여 측정하였다.
비교 실시예 CE-4 및 CE-5는 시험된 샘플에서 사용되는 두 가지 밀봉부 유형인 접착제 코팅 없이 필름 지지된 시펠 2661 발포체(CE-4) 및 부나-N 발포체(CE-5)에 대한 기준 성능을 보여준다. 상기 기술된 방법에 의한 가장 우수한 결과는 함침 후 약간의 양성 % 질량 변화를 갖는 것이고, 이는 복합재 재료 중 어느 것도 도전 유체에 용해되지 않았고 밀봉부에 야주 약간 침투했다는 것을 나타낸다. CE-4는 0.3%의 값을 보여주는데, 이는 이러한 설명을 만족시킨다. CE-5는 16.4%의 높은 값을 보여주는데, 이는 소량의 도전 유체가 밀봉부에 침투할 수 있었지만 그 재료가 용해되지 않았다는 것을 의미한다.
CE-6 및 CE-7은 연속 접착제 코팅의 첨가와 함께 각각 CE-4 및 CE-5와 유사한 구성을 이용한다. 이들 실시예는 어떻게 연속 접착제 층의 첨가가 진입을 제한하는 밀봉부의 능력에 영향을 미치고 접착제 열화를 특성화하는지를 평가하는데 이용될 수 있다. 비교 실시예 CE-6은, 상이한 접착제 기하구조를 갖는, 실시예 15-17 및 CE-4와 유사한 지지된 탄성중합체 발포체, 즉, 시펠 2661계 지지된 탄성중합체 발포체로 형성된 실란트이다. 실시예 CE-6에서, PSA-16 접착제는 약 0.025 mm의 두께를 갖는 연속 코팅의 형태로 적용한다.
비교 실시예 CE-7은, 상이한 접착제 기하구조를 갖는, 실시예 18 및 CE-5와 유사한 부나-N 발포체로 형성된 실란트이다. 실시예 CE-7에서, PSA-16 접착제는 약 0.025 mm의 두께를 갖는 연속 코팅의 형태로 적용한다.
비교 실시예 CE-6 및 CE-7은 연속 접착제 코팅을 포함하고, 연속 및 불연속 접착제 코팅 밀봉부 성능과 화학적 상용성 간의 차이를 보여준다. 특히, CE-6 및 CE-7은 둘 다 JP-8 중에 압축된 함침 후, 유의미한 음성 질량 변화를 겪는데, 이는 연속 접착제에 대한 화학적 공격을 나타낸다. 필름 지지된 시펠 2661 발포체를 사용하는 모든 실시예는 실시예 15에 기술된 바와 유사한 발포체를 사용한다. 부나-N 발포체를 사용하는 모든 실시예는 맥마스터카로부터의 부품 번호 1887T32인 1/16" 두께의 부나-N 발포체 시트를 사용한다. PSA-16 실리콘 PSA를 사용하는 모든 실시예는 실시예 15에 기술된 바와 유사한 적용 및 경화 단계를 이용한다. 3M SP-7555 UV 경화성의 감압성 아크릴 접착제를 사용하는 모든 실시예는 실시예 15에 기술된 바와 유사한 적용 단계를 이용하지만, 적어도 30 초 동안 표면으로부터 0.5-3 인치의 거리에서 다이맥스 블루웨이브 75 고강도 UV 광원을 사용하여 경화시켰다.
표 5는 선택된 실시예에 있어서 발포체에 의해 보호된 셀로의 제트 연료 진입에 대하여 선택된 접착제 코팅된 지지된 탄성중합체 발포체 및 부나-N 발포체의 압축된 중량 픽업을 나타낸다. 실시예 접착제 코팅된 발포체는 투명 정상 부분을 포함하는 셀에 로딩하고, 공칭 압력으로 압축하여 10 내지 25%의 압축 변형률을 달성하였다. 이어서, 샘플을 JP8 연료의 착색 용액으로 도입하고, (JP8 제트 연료의) 중량 픽업에 대하여 샘플링하였다.
표 5: 접착제 실시예: 중량 픽업 및 제트 연료 진입
Figure pct00007
제트 연료는 실제 작업 액체로서 사용하여 공격적인 도전 유체로부터의 열화에 저항하는 불연속 패턴의 접착제 영역의 상기 기술된 실시양태의 유효성을 입증하였다. 각각의 사용된 두 가지 밀봉부 유형, 즉, 지지된 탄성중합체 발포체 및 부나-N 발포체는 JP8 제트 연료 중에서 안정하다. 사용된 PSA-16 감압성 접착제는 JP8 제트 연료 중에서 안정하지 않다. 상기 기술된 바와 같이, 연속 코팅의 경우에, 접착제의 절단 엣지는 연료와 접촉하고, 연료가 인터페이스 내로 진입하여 접착제를 열화하는 것을 허용할 수 있다. 접착제의 불연속 패턴의 경우에, 밀봉부의 압축성 바디는 각각의 접착제 영역 주위에 압축될 수 있고, 이를 화학적 공격으로부터 보호할 수 있다. 표 5에 나타낸 바와 같이, 지지된 탄성중합체 발포체에 있어서, 불연속 접착제 패턴을 갖는 실시예 15는 -0.6% 중량 픽업으로 접착제 열화의 최소 증거를 보여준다. 그러나, 연속 접착제 코팅을 갖는 유사한 밀봉부인 실시예 CE-6은 -13.6% 중량 픽업을 갖는, 이는 유의미하게 더 많은 열화 및 진입을 제시하여 보여준다. 유사하게, 부나-N 발포체 샘플의 경우, 연속 접착제 코팅 실시예인 CE-7은 14.0%와 비교하여 -4.6%로 불연속 접착제 패턴을 갖는 실시예 18보다 더 유의미하게 음성인 중량 픽업을 보여주었다. 각각의 압축성 기판에 대하여, 즉, 부나-N 발포체 뿐만 아니라 지지된 탄성중합체 발포체에 대하여, 대조군 시험을 수행하였고, 여기서는 접착제가 없는 각각의 실란트만을 사용하여 중량 픽업 및 제트 연료 진입 시험을 수행하였다. 탄성중합체 발포체의 대조군 시험은 0.3%의 중량 픽업을 가졌다. 부나-N 발포체의 대조군 시험은 16.4%의 중량 픽업을 가졌다. 표 6은 대조군 샘플인 실시예 CE-4 및 CE-5에 정규화된 데이터로서 표시된 동일한 압축된 함침 시험 결과를 보여준다. 두 가지 실란트 유형에 대하여, 접착제의 치밀한 도트 패턴을 첨가할 때, % 중량 픽업 값은 지지된 탄성중합체 발포체 및 부나-N에 대하여 각각 0.9% 및 2.4%만큼 약간 감소하는데, 이는 절단 엣지 부근의 도트의 약간의 열화를 보여준다. 다시 두 가지 실란트 유형에 대하여, 접착제의 연속 코팅을 첨가할 때, % 중량 픽업 값은 지지된 탄성중합체 발포체 및 부나-N에 대하여 각각 13.9% 및 21.0%만큼 극적으로 감소하는데, 이는 도트 패턴화된 불연속 접착제보다 연속 접착제의 열화가 더 유의미하게 많이 발생한다는 것을 보여준다.
두 가지 밀봉부 유형(즉, 지지된 탄성중합체 발포체 및 부나-N 발포체)의 경우에, 제트 연료 중에서 화학적으로 안정하지 않은 접착제의 연속 층을 적용할 때, % 질량 변화는 제트 연료와의 접촉시 용해되는 접착제로 인하여 유의미하게 음성인 값이다. 동일한 접착제를 불연속 접착제 코팅으로 적용할 때, % 질량 변화의 크기는 유의미한 정도만큼 감소하는데, 이는 대부분의 접착제 영역이 제트 연료 중에서 안정한 정합성 밀봉부 재료에 의해 연료와의 접촉으로부터 밀봉되기 때문이다. 정규화된 압축 데이터는 하기 표 6에 제공되는데, 이는 불연속 및 연속 접착제를 갖는 유사한 재료 간의 질량 변화에서의 차이를 설명한다.
표 6: 정규화된 압축된 함침 데이터
Figure pct00008
열적 및 화학적 안정성 시험
지지된 탄성중합체 발포체 및 복합 발포체의 부품의 추가 실시양태를 제조하고, 온도 안정성 및 다양한 기계적 성능 특성에 대하여 시험하였다.
실시예 19 - 온도 및 화학적 안정성, 및 헬륨 누설 시험에 대하여
제19 실시예에 따라, 발포 영역이 사이에 개입된, 약 16 ㎛의 두께를 갖는 0.28 g/cc ePTFE로 제조된 2개의 유사한 다공성 지지 층을 사용하여 약 300 ㎛의 두께를 갖는 지지된 탄성중합체 발포체를 형성하였다. 발포 영역은 7:1 질량 혼합비로, 탄성중합체로서 시펠 2661(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재) 및 발포제로서 EXPANCEL 920 DU 20 팽창 중합체 구(Expancel, 스웨덴 순스발 소재)를 함유하는 탄성중합체/발포제 시약 혼합물로 형성되었다.
실시예 20 - 온도 안정성에 대하여
제20 실시예에 따라, 시펠 2661 탄성중합체(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 일본 도쿄 소재)로 완전 충전된 약 34 ㎛의 두께를 갖는 0.27 g/cc ePTFE로 제조된 하나의 다공성 지지 층을 사용하여 지지된 탄성중합체를 형성하였다. 전체 지지된 탄성중합체 발포체 복합재의 고온 안정성은 지지된 탄성중합체 온도 안정성 또는 발포제 온도 안정성의 함수일 것이고, 어느 쪽이든 더 낮다.
온도 안정성 데이터(고온 및 저온)
동적 기계적 분석기(DMA)에서 시험을 수행하면서, 실시예 19에 따라 제조된 샘플을 사용하여 고온 안정성 시험 측정을 수행하였다. 지지된 탄성중합체 발포체의 유리 전이 온도는 복소 모듈러스(DMA)에서 시프트를 사용하여 계산할 수 있다. 열중량 분석기(TGA)에서 시험을 수행하면서, 실시예 20에 따라 제조된 샘플을 사용하여 고온 안정성 시험 측정을 수행하였다. 높은 사용 온도는 온도 스윕(sweep)(TGA) 동안 질량 손실을 관찰함으로써 계산할 수 있다.
매우 낮은 온도에서 높은 온도로 온도 스윕을 수행하고 동적 기계적 분석(DMA) 및 열중량 분석(TGA)에 의해 샘플에 대한 온도의 효과를 측정하면서, 실시예 19에 따라 제조된 샘플을 사용하여 비교 온도 안정성 측정을 수행하였다. 비교 실시예는 제조하여 동일한 시험 프로토콜에 따라 시험하였으며, 폴리설파이드(PR-1782 B2) 저밀도 실란트(PRC-DeSoto International, Inc., 미국 캘리포니아주 실마 소재)의 샘플; 단독 시험된 시펠 2661 탄성중합체(Shin-Etsu)의 샘플, KALREZ 스펙트럼 K# 5021 고무 실란트(DuPont, Inc., 미국 델라웨어주 소재)의 샘플을 포함한다. 폴리설파이드는 항공 산업에서 액체 실란트로서 이의 통상적인 사용으로 인하여 선택되었고, KALREZ는 통상적으로 공지된 내화학성 고무로서 선택되었다.
유리 전이 온도는, 1 Hz의 주파수에서 인장 모드로 RSA3 동적 기계적 분석기(TA Instruments, 미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재)에 의해 반복된 인장 변형률로 샘플을 처리했을 때, 복소 모듈러스에서의 변화에 의해 계산하였다. 순수한 시펠 2661 및 폴리설파이드 비교 샘플은 각각 약 -45℃의 대략적인 유리 전이 온도(TG)를 갖고, 반면에 실시예 19의 지지된 탄성중합체 발포체는 -50℃에서 약간 낮은 TG를 가졌다. KALREZ 고무 비교 샘플은 약 -8℃의 유의미하게 더 높은 TG를 가졌다. 이는 KALREZ가 적절한 수준의 내화학성을 가질 수 있음에도 불구하고, 대부분의 항공우주 적용예에서 만족스러운 저온 성능을 갖지 못한다는 것을 보여준다. 그러나, 실시예 19의 지지된 탄성중합체 발포체는 두가지 특성을 모두 제공한다.
상기 기술된 바와 같은 시펠 2661의 샘플은 Q5000IR 열중량 분석기(TA Instruments, 미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재)를 사용하여 TGA 하에 시험하였고, 주위 온도로부터 출발하여 증가하는 온도 구배로 처리하였다. 샘플은 266℃에서 1%의 질량 손실을 나타내었는데, 이는 적어도 이러한 온도까지는 만족스러운 온도 내성을 나타낸다. ePTFE 다공성 층과 조합될 때, 조립체(즉, 실시예 20의 복합재)는 200℃ 초과를 통해 1% 미만의 질량 손실을 나타내었는데, 이는 또한 복합재에 대한 만족스러운 온도 내성을 나타낸다. 상기 논의된 바와 같이, 지지된 탄성중합체 발포체 복합재의 온도 안정성은 선택된 발포제의 함수, 즉, 탄성중합체, 강화 ePTFE 다공성 층, 및 발포제의 안정한 온도의 하한일 것이다.
항공기 유체 안정성
실시예 19에 따른 탄성중합체 발포체의 샘플 뿐만 아니라 2개의 비교 액체 폴리설파이드 샘플인 B2 등급 폴리설파이드 실란트 PR-1782-B-2, 및 C2 등급 폴리설파이드 실란트 PR-1782　C-2(PPG Industries, Inc., 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재)에 대하여 액체 상용성을 측정하였다. 샘플은 상기 기술된 바와 상이한 액체 침입/중량 픽업 시험에 대하여 수행하였다. 각각의 샘플은 펀치를 사용하여 원형 형상으로 절단한 후, 평량하여 초기 질량을 수득하였다. 각각의 재료에 대하여, 대략 샘플에 매칭되는 크기의 관통 홀을 갖는 절단된 스테인리스 스틸 브래킷을 사용하여 각각 3개 복제의 적층체를 조립하여, 샘플 주위에 압축을 가하면서 각각의 샘플의 양쪽 표면이 유체에 노출되도록 하였다. 샘플 주위를 스테인리스 스틸 심 스톡의 2개의 절단 피스 사이에서 살짝 압축하였다. 이어서, 적층체를 비커 내의 관심 유체 중에 20 시간 동안 함침시켰다. 해체 후, 샘플을 건식으로 부드럽게 닦아내고 평량하여 최종 질량을 수득하였다.
함침 시험 결과는 각각의 물, JP8 연료, 및 SKYDROL LD4 항공기 유압유(Eastman Chemical Company, Inc., 미국 테네시주 킹즈포트 소재) 중의 함침으로 인한 샘플의 중량 변화의 형태로 수득하였다. 실시예 19에 따른 탄성중합체 발포체는 최소 중량 변화, 즉, 각각의 도전 유체에서 2% 미만을 나타냈고, 화학적으로 안정하였고, 즉, 질량 손실이 없었다. B2 등급 폴리설파이드 실란트는 유압유의 약 20%의 질량 흡수 및 JP8 제트 연료 중에서 약간의 열화(질량 손실)을 나타내었다. C2 등급 폴리설파이드 실란트는 JP8 연료 중에서 안정하였고, 수 중에서(> 10% 질량) 및 유압유 중에서(약 55% 질량) 유의미한 액체 흡수를 나타내었다. 결과는 항공우주 적용예에서 접하는 이러한 통상적인 유형의 도전 유체에 대하여 탄성중합체 발포체의 우수한 안정성을 나타낸다.
헬륨(He) 누설 시험
유럽 표준 시험 EN13555와 유사한 기체 누설 시험 프로토콜로 헬륨을 사용하여 기체에 대한 밀봉 효율에 있어서 실시예 19에 따른 탄성중합체 발포체 복합재의 샘플을 시험하였다. 샘플은 49 mm의 내부 직경 및 92 mm의 외부 직경을 갖는 링으로 절단하고, 상승된 플레이트 DN40과 블라인드 플랜지 PN40 사이의 개스킷 위치에 배치하고, 여기서 플레이트와 플랜지는 둘다 스틸이고 약 Ra 3.2-6.3 ㎛의 표준 표면 거칠기를 갖는다. 샘플 조립체는 1.5 bar(0.15 MPa)의 일정한 차압에서 헬륨 흐름으로 처리하면서, AMTEC 다용도 TEMES fl.ai1 실란트 시험 장치(AMTEC Advanced Measurement GmbH, 독일 소재)에 로딩하였다. 샘플은 1 MPa의 초기 압축 응력으로 처리한 후, 0.3 MPa로 하향 구배하여 회복을 특성화하고, 이어서 순차적으로 압축 응력을 200 MPa로 상향 구배한 후, 다시 0.3 MPa로 하향 구배하였는데, 이는 점차적으로 심각해지는 압축 변형률, 설치된 부품의 클램핑 압력 또는 고정 압력을 모사하는 변형률로부터 회복 후 기체 밀봉부를 유지하는 샘플의 능력에 대한 한계를 검출하는 것을 목표로 한다. 헬륨 누설량은 개스킷의 밀봉력을 측정하기 위한 일반적인 기준이다. 기체 밀봉부에 대한 일반적인 효율 기준은 일반적으로 적어도 10-2 mg/m/sec의 He 누설량만큼 낮고, 액체 밀봉에 대한 일반적인 효율 기준은 적어도 10-1 mg/m/sec의 He 누설량만큼 낮다. 일부 탄성중합체(예를 들면, 실리콘)가 매우 낮은 기체 누설량(즉, <　10-1　mg/m/sec He)으로 밀봉부를 달성할 수 있음에도 불구하고, 이러한 재료는 30 MPa를 초과하는 압축 응력에서 "파괴"되는 경향이 있고, 그 후, 이압축 응력이 감소될 때 효과적인 밀봉부를 더 이상 제공하지 못한다. 이러한 재료는 또한 누설 경로의 생성을 야기하는 이러한 압축 응력에 대한 기계적 실패일 수 있다.
탄성중합체 발포체 복합재에 의해 형성된 개스킷은 매우 낮은 클램핑 압력에서 반복된, 심각한 기계적 응력 하에 기밀 밀봉부를 형성하는 것으로 밝혀졌다. 상기 실험 조건하에, 10-6 mg/m/sec보다 낮은 초기 He 누설량이 1 MPa의 초기 개스킷 응력(즉, 클램핑 압력)에서 관찰되었는데, 이는 1 MPa 이하의 클램핑 압력에서 기밀 밀봉부가 개스킷에 의해 형성되었다는 것을 나타낸다. He 누설량은 0.3 MPa 압축 응력에 대하여 초기 회복시 10-6 미만으로 유지되었고, 200 MPa 내지 다시 0.3 MPa의 압축 응력 사이클링 전반에서 10-6 미만으로 유지되었는데, 이는 기밀 밀봉부가 또한 0.3 MPa 이하의 클램핑 압력에서 형성되어 유지되었다는 것을 추가로 나타낸다. 최종적으로, 응력 사이클링 후, 샘플의 시각 검사시, 영구적인 파괴 또는 손상이 관찰되지 않았다. 요약하면, 실시예 19의 탄성중합체 발포체 복합재는 0.3 MPa 내지 200 MPa의 압축 응력 범위에 걸쳐 0.15 MPa의 He 차압에서 10-6 mg/m/sec 미만의 He 누설량을 나타내고, 적어도 200 MPa 까지의 압축 응력 후 회복시 10-6 미만의 He 누설량을 유지한다.
지금 본 발명은 석명성 및 이해를 목적으로 상세히 기술되어 있다. 그러나, 해당 기술 분야의 당업자라면, 특정한 변경예 및 변형예는 첨부된 청구범위의 영역 내에서 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
선행하는 설명에서, 설명의 목적으로, 본 개시내용의 다양한 실시양태의 이해를 제공하기 위하여 수 많은 세부사항이 기술되어 있다. 그러나, 해당 기술 분야의 당업자라면, 특정한 실시양태는 그러한 세부사항 중 일부 없이 또는 추가의 세부사항과 함께 실시될 수 있다는 것을 명백히 이해할 수 있을 것이다. 추가로, 하나의 실시양태를 참조하여 기술된 바와 같은 특정한 물질 및 물질 특성(예를 들면, 물질 밀도, 다공도, 두께, 대체 물질 등)은 명백히 금지된 경우를 제외하고는 다른 실시양태에서 기술된 물질과 조합으로 사용될 수 있거나 또는 그 물질 대신에 사용될 수 있다.
몇몇 실시양태가 개시되어 있긴 하지만, 해당 기술 분야의 당업자라면, 다양한 변형, 대안적인 구성, 및 등가물은 그 실시양태의 기술적 사상으로부터 벗어나는 일 없이 사용될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 추가로, 다수의 잘 알려진 공정 및 요소는 본 개시내용을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위하여 기술되어 있지 않다. 따라서, 상기 설명은 본 개시내용 또는 청구범위의 영역을 제한하는 것으로 취급되어서는 안된다.
값들의 범위가 제공되는 경우, 내용이 달리 명백하게 지시하지 않는 한, 그 범위의 상한과 하한의 사이에서, 하한의 단위의 가장 작은 분율에 이르는 각각의 개입 값은 또한 구체적으로 개시되는 것으로 이해된다. 임의의 언급된 범위에서 임의의 언급된 값 또는 언급되지 않은 개입 값과 그 언급된 범위에서 임의의 다른 언급된 값 또는 개입 값의 사이의 임의의 더 좁은 범위가 포함된다. 이러한 보다 작은 범위의 상한 및 하한은 그 범위에 독립적으로 포함되거나 배제될 수 있고, 한계 중 하나 또는 둘 다가 보다 작은 범위에 포함되거나 한계 중 아무것도 보다 작은 범위에 포함되지 않는 경우, 각각의 범위가 또한 본 개시내용에 포함되고, 상기 언급된 범위에서 임의의 특정 배제된 한계의 대상이 된다. 상기 언급된 범위가 한계 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 경우, 이들 포함된 한계 중 하나 또는 둘 다를 배제하는 범위가 또한 포함된다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 내용이 달리 명백하게 지시되어 있지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다. 또한, 본 명세서 및 하기 청구범위에서 사용되는 경우, 단어 "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "함유하다", "함유하는", "포함하다(include)", "포함하는(including)", 및 "포함하다(includes)"는 언급된 특징, 정수, 성분, 또는 단계의 존재를 특정하는 것을 의도하지만, 이들은 하나 이상의 다른 특징, 정수, 성분, 단계, 작용, 또는 군의 존재 또는 첨가를 배제하지 않는다.
하기에서, 본 개시내용의 이해를 용이하게 하기 위하여 추가의 실시예가 기술된다:
E1. 지지된 탄성중합체 발포체는 발포 영역 및 강화 영역을 포함하는 탄성중합체 매트릭스를 포함한다. 발포 영역은 탄성중합체 및 탄성중합체에 의해 한정된 복수의 기체 충전된 기포를 포함하고, 강화 영역은 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 포함한다.
E2. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 탄성중합체로 완전 침윤되는 것인 발포체.
E3. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 강화 영역은 제1 강화 영역이고, 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 제2 상호연결된 네트워크를 갖는 제2 다공성 층을 포함하는 제2 강화 영역을 추가로 포함하고, 제1 강화 영역은 발포 영역의 제1 측면에 위치하고, 제2 강화 영역은 제1 측면의 반대측인 발포 영역의 제2 측면에 위치하는 것인 발포체.
E4. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 강화 영역은 기체 충전된 기포를 실질적으로 포함하지 않는 것인 발포체.
E5. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체는 제1 탄성중합체이고, 탄성중합체 매트릭스는 제2 탄성중합체를 추가로 포함하고, 제1 및 제2 탄성중합체는 혼합되어 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 것인 발포체.
E6. 실시예 1-5 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 직포 재료를 포함하는 것인 발포체.
E7. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 팽창된 플루오로중합체 필름을 포함하는 것인 발포체.
E8. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름을 포함하는 것인 발포체.
E9. 실시예 1-5 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 직포를 포함하는 것인 발포체.
E10. 실시예 1-5 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 유리섬유 재료를 포함하는 것인 발포체.
E11. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 85 내지 2000 ㎛의 두께를 갖는 시트의 형태인 발포체.
E12. 실시예 1-10 중 어느 하나에 있어서, 롤의 형태인 발포체.
E13. 실시예 1-5 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 8 내지 35 ㎛의 두께를 갖는 ePTFE 필름을 포함하는 것인 발포체.
E14. 예시 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 1 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 ePTFE 필름을 포함하는 것인 발포체.
E15. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 기체 충전된 기포는 약 5 ㎛ 내지 약 700 ㎛의 직경의 평균 기포 크기를 갖는 것인 발포체.
E16. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체는 실리콘, 플루오로실리콘, 또는 퍼플루오로폴리에테르를 포함하는 것인 발포체.
E17. 실시예 1-15 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체는 플루오로탄성중합체를 포함하는 것인 발포체.
E18. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포 영역은 탄성중합체 및 발포제를 포함하는 발포 혼합물로부터 형성되는 것인 발포체.
E19. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포 영역은 탄성중합체에 첨가된 화학적 발포제를 통해 형성되는 것인 발포체.
E20. 실시예 1-18 중 어느 하나에 있어서, 발포 영역은 탄성중합체 및 열 활성화 건조 발포제를 포함하는 발포 혼합물로부터 형성되는 것인 발포체.
E21. 실시예 20에 있어서, 발포제는 열 활성화 팽창 중합체 구를 포함하는 것인 발포체.
E22. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포 영역은 90 ㎛ 내지 1850 ㎛의 두께를 갖는 것인 발포체.
E23. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 16 MPa의 응력 하에 85% 이하의 변형률로 압축되는 것인 발포체.
E24. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 25%의 초기 변형률로 처리될 때 11% 이하의 압축 영구변형률을 나타내는 것인 발포체.
E25. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 압축 하에 20 시간에 걸쳐 함침될 때 2.0 중량% 미만의 JP-8 연료를 흡수하는 것인 발포체.
E26. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는, 발포체가 15% 이하의 압축 변형률로 처리될 때의 액체 침입 시험에 따라, 발포체가 인터페이스 내로 삽입될 때의 액체 침입을 방지하도록 조작 가능한 것인 발포체.
E27. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 -50℃ 내지 적어도 100℃의 온도 범위에서 액체 침입에 대하여 인터페이스를 밀봉하도록 조작 가능한 것인 발포체.
E28. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 강화 및 발포 영역 중 하나와 제거 가능하게 연결된 제1 이형 라이너를 추가로 포함하는 발포체.
E29. 실시예 28에 있어서, 강화 및 발포 영역 중 다른 하나와 제거 가능하게 연결된 제2 이형 라이너를 추가로 포함하는 발포체.
E30. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체 매트릭스의 제1 표면 또는 제2 표면 중 적어도 하나와 연결된 불연속 접착제 영역의 패턴을 추가로 포함하고, 탄성중합체 매트릭스는, 탄성중합체 발포체가 제1 또는 제2 표면에 수직 방향으로 압축될 때, 접착제 영역 주위에 정합되어 접착제 영역을 통해 유체 진입을 방지하도록 조작 가능한 것인 발포체.
E31. 선행 실시예 중 어느 하나의 발포체를 포함하는 건조 밀봉 개스킷.
E32. 선행 실시예 중 어느 하나의 발포체를 포함하는 건조 밀봉 워셔.
E33. 건조 실란트 발포체의 형성 방법으로서,
기공의 상호연결된 네트워크를 포함하는 다공성 층을 제공하는 단계;
탄성중합체 및 발포제의 액체 혼합물을 다공성 층과 함께 주조하는 단계로서, 액체 혼합물이 다공성 층을 습윤시키도록 다공성 층을 액체 혼합물의 제1 측면에 위치시키는 단계;
발포제를 활성화하여 액체 혼합물 중에 복수의 기체 충전된 독립 기포를 생성하는 단계; 및
탄성중합체를 경화시켜, 다공성 층을 포함하는 강화 영역 및 복수의 기체 충전된 기포를 함유하는 발포 영역을 함유하는 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 단계
를 포함하는 방법.
E34. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 제1 다공성 층이고, 강화 영역은 제1 강화 영역이며,
기공의 제2 상호연결된 네트워크를 포함하는 제2 다공성 층을 제공하는 단계;
액체 혼합물이 제2 다공성 층을 습윤시키도록 제2 다공성 층을 제1 측면의 반대측인 액체 혼합물의 제2 측면에 위치시키는 단계; 및
탄성중합체를 경화시켜, 제2 다공성 층을 포함하는 제2 강화 영역을 함유하는 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 단계
를 추가로 포함하는 방법.
E35. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제를 탄성중합체 매트릭스의 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
E36. 실시예 35에 있어서, 접착제의 적용 단계는 불연속 접착제 영역의 패턴을 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나에 적용하는 것을 포함하는 것인 방법.
E37. 실시예 35에 있어서, 접착제의 적용 단계는 전면 접착제를 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나에 적용하는 것을 포함하는 것인 방법.
E38. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포제는 기공의 네트워크의 기공 크기보다 큰 입자 크기를 갖는 건조 미립자 발포제를 포함하는 것인 방법.
E39. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 1 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 고강도 ePTFE 막을 포함하는 것인 방법.
E40. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체는 열경화성 플루오로탄성중합체를 포함하고, 발포제는 열 활성화 발포제를 포함하며; 발포제의 활성화 단계는 발포제가 복수의 기체 충전된 독립 기포를 형성하도록 액체 혼합물을 활성화 온도로 가열하는 것을 포함하는 것인 방법.
E41. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 활성화 온도는 100℃ 내지 약 160℃ 범위이고; 활성화 단계는 액체 혼합물을 활성화 온도로 1 내지 10 분 동안 가열하는 것을 포함하는 것인 방법.
E42. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 경화 단계는 액체 혼합물을 약 75℃ 내지 125℃의 경화 온도로 5 내지 180 분 동안 가열하는 것을 포함하는 것인 방법.
E43. 압축성 밀봉부로서, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 압축성 바디; 및 압축성 바디의 제1 표면 또는 제2 표면 중 적어도 하나와 연결된 접착제로 형성된 불연속 접착제 영역의 패턴을 포함하고, 여기서 압축성 바디는, 압축성 바디가 제1 표면 또는 제2 표면에 수직 방향으로 압축될 때, 접착제 영역의 패턴 주위에 정합되어 유체 진입을, 예를 들면 그 패턴을 통해, 방지하도록 조작 가능한 것인 압축성 밀봉부.
E44. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 불연속 접착제 영역의 패턴은 압축성 바디의 제1 표면 및 제2 표면과 연결되는 것인 압축성 밀봉부.
E45. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 압축성 바디는 탄성중합체를 포함하는 탄성중합체 매트릭스를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E46. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 압축성 바디는 제1 두께를 갖고, 1 MPa의 압축 응력 하에 제1 두께의 적어도 15%만큼 압축되도록 조작 가능하며, 접착제 영역의 패턴은 제1 두께의 15% 미만의 두께를 갖는 것인 압축성 밀봉부.
E47. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 불연속 접착제 영역의 패턴은 복수의 원형 접착제 도트를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E48. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 불연속 접착제 영역의 패턴은 복수의 사각형 접착제 영역을 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E49. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 불연속 접착제 영역의 패턴은 직경 약 0.2 내지 5 mm, 각각의 도트 대 이웃하는 가장 가까운 도트의 엣지 사이의 간격 약 0.5 내지 25 mm, 및 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 두께를 갖는 원형 도트를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E50. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제 영역의 패턴의 각각의 접착제 영역은 10 내지 50 ㎛의 두께를 갖는 것인 압축성 밀봉부.
E51. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 각각의 접착제 영역은 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 또는 25 ㎛ 이하, 또는 10 ㎛ 이하의 두께를 갖는 것인 압축성 밀봉부.
E52. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제는 액체 또는 핫 멜트 형태로 침적될 수 있는 감압성 접착제(PSA)를 포함하고, 접착제는 실리콘, 아크릴, 부틸 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트, 천연 고무, 니트릴, 스티렌 블록 공중합체, 폴리우레탄, 또는 이들의 임의의 적합한 조합으로 된 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E53. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제는 혼성된 2-부분 실리콘 감압성 접착제를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E54. 실시예 E43-E52 중 어느 하나에 있어서, 접착제는 아크릴 접착제를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E55. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제 영역의 패턴은 UV 경화성 접촉 접착제로 형성되는 것인 압축성 밀봉부.
E56. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제 영역의 패턴은 압축성 바디 상에 홀 패턴을 함유하는 형태를 통해 접착제를 통과시킴으로써 형성되는 것인 압축성 밀봉부.
E57. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제 영역의 패턴은 접착제를 압축성 바디 상에 인쇄함으로써 형성되는 것인 압축성 밀봉부.
E58. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 압축성 바디는
탄성중합체에 의해 한정된 복수의 기체 충전된 기포를 포함하는 발포 영역; 및
탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 포함하는 강화 영역
을 포함하는 탄성중합체 매트릭스를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E59. 실시예 E43-E57 중 어느 하나에 있어서, 압축성 바디는 발포체 고무를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E60. 실시예 E59에 있어서, 압축성 바디는 부나-N 발포체를 포함하는 것인 압축성 밀봉부.
E61. 압축성 밀봉부의 형성 방법으로서, 제1 표면을 갖는 압축성 바디를 제공하는 단계; 접착제로 형성된 불연속 접착제 영역의 패턴을 압축성 바디의 제1 표면에 접착제 두께로 적용하는 단계를 포함하고, 접착제 두께는 압축성 바디가 압축시 불연속 접착제 영역의 패턴 주위에 정합되도록 조작 가능할 정도로 압축성 바디의 비압축된 바디 두께와 비교하여 충분히 얇은 것인 방법.
E62. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 압축성 바디는 탄성중합체 발포체를 포함하는 것인 방법.
E63. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 불연속 접착제 영역의 패턴의 적용 단계는 불연속 접착제 영역의 패턴을 제1 표면에 매칭하도록 구성된 홀 패턴을 갖는 형태를 제거 가능하게 적용하는 것; 접착제를 그 형태에, 그리고 그 형태의 홀 패턴을 통해 제1 표면에 적용하는 것; 및 그 형태를 제1 표면으로부터 제거하는 것을 포함하는 것인 방법.
E64. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 불연속 접착제 영역의 패턴의 적용 단계는 불연속 접착제 영역의 패턴을 제1 표면 상에 인쇄하는 것을 포함하는 것인 방법.
E65. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제에 열 처리를 적용함으로써 접착제 영역의 패턴을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
E66. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 접착제에 UV 광 처리를 적용함으로써 접착제 영역의 패턴을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
E67. 지지된 탄성중합체 복합재로서, 탄성중합체를 포함하며, 그리고 탄성중합체에 의해 한정된 복수의 기체 충전된 기포를 포함하는 발포 영역, 및 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 포함하고 발포 영역의 제1 측면에 위치한 제1 강화 영역을 포함하는 탄성중합체 매트릭스를 포함하고, 여기서 복합재는, 1 MPa 미만, 바람직하게는 0.3 MPa 미만의 압축 응력 하에 한쌍의 인터페이스 표면 사이에 압축될 때, 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
E68. 실시예 67에 있어서, 복합재는 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-4 mg/m/sec 미만, 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 미만의 He 누설량으로 한쌍의 인터페이스 표면에 대하여 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
E69. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 복합재가 0.15 MPa의 He 차압에서 200 Mpa 내지 0.3 Mpa의 반복된 압축 응력 사이클링으로 처리될 때, 복합재는 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 이하의 He 누설량으로 한쌍의 인터페이스 표면에 대하여 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
E70. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 복합재는 복합재에 대한 손상 없이 200 MPa 이하의 반복된 압축 응력을 견디거나, 복합재는 200 MPa 이하의 반복된 압축 응력으로 처리될 때 손상 없이 원래 형상으로 되돌아가는 것인 복합재.
E71. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 복합재는 -45℃ 이하, 바람직하게는 -50℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것인 복합재.
E72. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 탄성중합체로 완전 침윤되는 것인 복합재.
E73. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 강화 영역은 제1 강화 영역이고, 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 제2 상호연결된 네트워크를 갖는 제2 다공성 층을 포함하는 제2 강화 영역을 추가로 포함하고, 제1 강화 영역은 발포 영역의 제1 측면에 위치하고, 제2 강화 영역은 제1 측면의 반대측인 발포 영역의 제2 측면에 위치하는 것인 복합재.
E74. 실시예 73에 있어서, 제1 및 제2 강화 영역은 0.28 g/cc ePTFE 다공성 층을 포함하고, 발포 영역은 7:1의 질량비의 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체와 팽창된 중합체 구 발포제의 발포 혼합물을 포함하는 것인 복합재.
E75. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 강화 영역은 기체 충전된 기포를 실질적으로 포함하지 않는 것인 복합재.
E76. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체는 제1 탄성중합체이고, 탄성중합체 매트릭스는 제2 탄성중합체를 추가로 포함하고, 제1 및 제2 탄성중합체는 혼합되어 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 것인 복합재.
E77. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 직포 재료, 팽창된 플루오로중합체 필름, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 직포, 또는 유리섬유 재료 중 하나를 포함하는 것인 복합재.
E78. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 약 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 8 내지 35 ㎛의 두께를 갖는 ePTFE 필름을 포함하는 것인 복합재.
E79. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체는 실리콘, 플루오로실리콘, 퍼플루오로폴리에테르, 또는 다른 플루오로탄성중합체를 포함하는 것인 복합재.
E80. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포 영역은 탄성중합체 및 발포제를 포함하는 발포 혼합물, 탄성중합체에 첨가된 화학적 발포제, 또는 탄성중합체 및 열 활성화 팽창 중합체 구를 임의로 포함하는 열 활성화 건조 발포제를 포함하는 발포 혼합물 중 하나 이상으로부터 형성되는 것인 복합재.
E81. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 16 MPa의 응력 하에 85% 이하의 변형률로 압축되는 것인 복합재.
E82. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 25%의 초기 변형률로 처리될 때 11% 이하의 압축 영구변형률을 나타내는 것인 복합재.
E83. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 압축 하에 10% 이하의 변형률로 20 시간에 걸쳐 함침될 때 2.0 중량% 미만의 JP-8 연료를 흡수하는 것인 복합재.
E84. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체 매트릭스의 제1 표면 또는 제2 표면 중 적어도 하나와 연결된 불연속 접착제 영역의 패턴을 추가로 포함하고, 탄성중합체 매트릭스는, 탄성중합체 발포체가 제1 또는 제2 표면에 수직 방향으로 압축될 때, 접착제 영역 주위에 정합되어 접착제 영역을 통해 유체 진입을 방지하도록 조작 가능한 것인 복합재.
E85. 선행 실시예 중 어느 하나의 복합재를 포함하는 건조 밀봉 개스킷 또는 건조 밀봉 워셔.
E86. 지지된 탄성중합체 복합재로서, 탄성중합체를 포함하며, 그리고 탄성중합체에 의해 한정된 복수의 기체 충전된 기포를 포함하는 발포 영역, 및 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 포함하고 발포 영역의 제1 측면에 위치한 제1 강화 영역을 포함하는 탄성중합체 매트릭스를 포함하고, 여기서 복합재는 -45℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것인 복합재.
E87. 실시예 86에 있어서, 복합재는 -50℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것인 복합재.
E88. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 복합재는 1 MPa 미만, 바람직하게는 0.3 MPa 미만의 압축 응력 하에 한쌍의 인터페이스 표면 사이에 압축될 때 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
E89. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 복합재는 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-4 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 이하, 더 바람직하게는 10-8 mg/m/sec 이하의 He 누설량으로 1.0 Mpa의 클램핑 압력에서 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
E90. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 복합재가 1 MPa 내지 0.3 MPa, 바람직하게는 200 MPa 내지 0.3 MPa의 반복된 압축 응력 사이클링으로 처리될 때, 복합재는 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 미만의 He 누설량으로 표면에 대하여 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
E91. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 복합재는 손상 없이 200 MPa 이하의 압축 응력을 견디거나, 복합재는 200 MPa 이하의 반복된 압축 응력으로 처리될 때 손상 없이 원래 형상으로 되돌아가는 것인 복합재.
E92. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 탄성중합체로 완전 침윤되는 것인 복합재.
E93. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 강화 영역은 제1 강화 영역이고, 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 제2 상호연결된 네트워크를 갖는 제2 다공성 층을 포함하는 제2 강화 영역을 추가로 포함하며, 제1 강화 영역은 발포 영역의 제1 측면에 위치하고, 제2 강화 영역은 제1 측면의 반대측인 발포 영역의 제2 측면에 위치하는 것인 복합재.
E94. 실시예 93에 있어서, 제1 및 제2 강화 영역은 0.28 g/cc ePTFE 다공성 층을 포함하고, 발포 영역은 7:1의 질량비의 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체와 팽창된 중합체 구 발포제의 발포 혼합물을 포함하는 것인 복합재.
E95. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 강화 영역은 기체 충전된 기포를 실질적으로 포함하지 않는 것인 복합재.
E96. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체는 제1 탄성중합체이고, 탄성중합체 매트릭스는 제2 탄성중합체를 추가로 포함하며, 제1 및 제2 탄성중합체가 혼합되어 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 것인 복합재.
E97. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 직포 재료, 팽창된 플루오로중합체 필름, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 직포, 또는 유리섬유 재료 중 하나를 포함하는 것인 복합재.
E98. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 다공성 층은 약 1 내지 300 ㎛, 바람직하게는 약 1 내지 100 ㎛, 또는 바람직하게는 8 내지 35 ㎛의 두께를 갖는 ePTFE 필름을 포함하는 것인 복합재.
E99. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체는 실리콘, 플루오로실리콘, 퍼플루오로폴리에테르, 또는 다른 플루오로탄성중합체를 포함하는 것인 복합재.
E100. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포 영역은 탄성중합체 및 발포제를 포함하는 발포 혼합물, 탄성중합체에 첨가된 화학적 발포제, 또는 탄성중합체 및 열 활성화 팽창 중합체 구를 임의로 포함하는 열 활성화 건조 발포제를 포함하는 발포 혼합물 중 하나로부터 형성되는 것인 복합재.
E101. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 16 MPa의 응력 하에 85% 이하의 변형률로 압축되는 것인 복합재.
E102. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 25%의 초기 변형률로 처리될 때 11% 이하의 압축 영구변형률을 나타내는 것인 복합재.
E103. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 발포체는 압축 하에 10% 이하의 변형률로 20 시간에 걸쳐 함침될 때 2.0 중량% 미만의 JP-8 연료를 흡수하는 것인 복합재.
E104. 선행 실시예 중 어느 하나에 있어서, 탄성중합체 매트릭스의 제1 표면 또는 제2 표면 중 적어도 하나와 연결된 불연속 접착제 영역의 패턴을 추가로 포함하고, 탄성중합체 매트릭스는, 탄성중합체 발포체가 제1 또는 제2 표면에 수직 방향으로 압축될 때, 접착제 영역 주위에 정합되어 접착제 영역을 통해 유제 진입을 방지하도록 조작 가능한 것인 복합재.
E105. 선행 실시예 중 어느 하나의 복합재를 포함하는 건조 밀봉 개스킷 또는 건조 밀봉 워셔.

Claims (47)

  1. 지지된 탄성중합체 복합재로서,
    탄성중합체를 포함하며, 그리고
    탄성중합체에 의해 한정된 복수의 기체 충전된 기포를 포함하는 발포 영역; 및
    탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 포함하고 발포 영역의 제1 측면에 위치한 제1 강화 영역
    을 포함하는 탄성중합체 매트릭스를 포함하고, 여기서 복합재는, 1 MPa 이하, 바람직하게는 0.3 MPa 이하의 압축 응력 하에 한쌍의 인터페이스 표면 사이에 압축될 때, 기밀 밀봉부(gas tight seal)를 생성하는 것인 복합재.
  2. 제1항에 있어서, 복합재는 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-4 mg/m/sec 이하, 또는 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 이하의 He 누설량으로 한쌍의 인터페이스 표면에 대하여 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 복합재가 0.15 MPa의 He 차압에서 200 MPa 내지 0.3 MPa의 반복된 압축 응력 사이클링으로 처리될 때, 복합재는 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 이하의 He 누설량(leak rate)으로 한쌍의 인터페이스 표면에 대하여 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재는 복합재에 대한 손상 없이 200 MPa 이하의 반복된 압축 응력을 견디는 것인 복합재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재는 -45℃ 이하, 바람직하게는 -50℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것인 복합재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재는 15% 이하, 바람직하게는 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 압축 변형률 하에 유체 진입을 방지하는 것인 복합재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재는 물, 제트 연료, 및 유압유 중의 함침에 대하여 화학적으로 안정한 것인 복합재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 층은 탄성중합체로 완전 침윤되는 것인 복합재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 강화 영역은 제1 강화 영역이고, 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 제2 상호연결된 네트워크를 갖는 제2 다공성 층을 포함하는 제2 강화 영역을 추가로 포함하고, 제1 강화 영역은 발포 영역의 제1 측면에 위치하고, 제2 강화 영역은 제1 측면의 반대측인 발포 영역의 제2 측면에 위치하는 것인 복합재.
  10. 제9항에 있어서, 제1 및 제2 강화 영역은 0.28 g/cc ePTFE 다공성 층을 포함하고, 발포 영역은 7:1의 질량비의 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체와 팽창된 중합체 구 발포제의 발포 혼합물을 포함하는 것인 복합재.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재의 제1 측면 및 반대측인 제2 측면 중 하나 또는 둘 다를 따라 위치한 불연속 접착제 원형 도트의 패턴을 추가로 포함하는 복합재.
  12. 제11항에 있어서, 불연속 접착제 원형 도트의 패턴은 약 2.19 mm의 분리 및 약 1 mm의 특징적인 도트 직경을 갖는 엇갈린 패턴을 포함하는 것인 복합재.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 강화 영역은 기체 충전된 기포를 실질적으로 포함하지 않는 것인 복합재.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성중합체는 제1 탄성중합체이고, 탄성중합체 매트릭스는 제2 탄성중합체를 추가로 포함하고, 제1 및 제2 탄성중합체는 혼합되어 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 것인 복합재.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 층은 직포 재료, 팽창된 플루오로중합체 필름, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 직포, 또는 유리섬유 재료 중 하나를 포함하는 것인 복합재.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 층은 약 1 내지 300 ㎛, 바람직하게는 약 1 내지 100 ㎛, 또는 바람직하게는 8 내지 35 ㎛의 두께를 갖는 ePTFE 필름을 포함하는 것인 복합재.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성중합체는 실리콘, 플루오로실리콘, 퍼플루오로폴리에테르, 또는 다른 플루오로탄성중합체를 포함하는 것인 복합재.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 발포 영역은 탄성중합체 및 발포제를 포함하는 발포 혼합물, 탄성중합체에 첨가된 화학적 발포제, 또는 탄성중합체 및 열 활성화 팽창 중합체 구를 임의로 포함하는 열 활성화 건조 발포제를 포함하는 발포 혼합물 중 하나로부터 형성되는 것인 복합재.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 발포체는 16 MPa의 응력 하에 85% 이하의 변형률로 압축되는 것인 복합재.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 발포체는, 25%의 초기 변형률로 처리될 때, 11% 이하의 압축 영구변형률(compression set)을 나타내는 것인 복합재.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 발포체는, 10% 이하의 압축 변형률 하에 20 시간에 걸쳐 함침될 때, 2.0 중량% 미만의 JP-8 연료를 흡수하는 것인 복합재.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성중합체 매트릭스의 제1 표면 또는 제2 표면 중 적어도 하나와 연결된 불연속 접착제 영역의 패턴을 추가로 포함하고, 탄성중합체 매트릭스는, 탄성중합체 발포체가 제1 또는 제2 표면에 수직 방향으로 압축될 때, 접착제 영역 주위에 정합되어 접착제 영역을 통해 유체 진입을 방지하도록 조작 가능한 것인 복합재.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 복합재를 포함하는 건조 밀봉 개스킷 또는 건조 밀봉 워셔.
  24. 지지된 탄성중합체 복합재로서,
    탄성중합체를 포함하며, 그리고
    탄성중합체에 의해 한정된 복수의 기체 충전된 기포를 포함하는 발포 영역; 및
    탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 상호연결된 네트워크를 갖는 다공성 층을 포함하고 발포 영역의 제1 측면에 위치하는 제1 강화 영역
    을 포함하는 탄성중합체 매트릭스를 포함하고, 여기서 복합재는 -45℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것인 복합재.
  25. 제24항에 있어서, 복합재는 -50℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것인 복합재.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 복합재는, 1 MPa 미만, 바람직하게는 0.3 MPa 미만의 압축 응력 하에 한쌍의 인터페이스 표면 사이에 압축될 때, 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
  27. 제27항에 있어서, 복합재는 0.15 MPa의 He 차압에서 10-2 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-4 mg/m/sec 미만, 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 미만의 He 누설량으로 한쌍의 인터페이스 표면에 대하여 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
  28. 제27항 또는 제28항에 있어서, 복합재가 0.15 MPa의 He 차압에서 200 MPa 내지 0.3 MPa의 반복된 압축 응력 사이클링으로 처리될 때, 복합재는 10-2 mg/m/sec 이하, 바람직하게는 10-6 mg/m/sec 이하의 He 누설량으로 한쌍의 인터페이스 표면에 대하여 기밀 밀봉부를 생성하는 것인 복합재.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재는, 200 MPa 이하의 반복된 압축 응력으로 처리될 때, 손상 없이 원래 형상으로 되돌아가는 것인 복합재.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재는 15% 이하, 바람직하게는 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 압축 변형률 하에 유체 진입을 방지하는 것인 복합재.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재는 물, 제트 연료, 및 유압유 중의 함침에 대하여 화학적으로 안정한 것인 복합재.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 층은 탄성중합체로 완전 침윤되는 것인 복합재.
  33. 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 강화 영역은 제1 강화 영역이고, 탄성중합체로 적어도 부분 침윤된 기공의 제2 상호연결된 네트워크를 갖는 제2 다공성 층을 포함하는 제2 강화 영역을 추가로 포함하고, 제1 강화 영역은 발포 영역의 제1 측면에 위치하고, 제2 강화 영역은 제1 측면의 반대측인 발포 영역의 제2 측면에 위치하는 것인 복합재.
  34. 제33항에 있어서, 제1 및 제2 강화 영역은 0.28 g/cc ePTFE 다공성 층을 포함하고, 발포 영역은 7:1 질량비의 퍼플루오로폴리에테르 탄성중합체와 팽창된 중합체 구 발포제의 발포 혼합물을 포함하는 것인 복합재.
  35. 제24항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재의 제1 측면 및 반대측인 제2 측면 중 하나 또는 둘 다를 따라 위치한 불연속 접착제 원형 도트의 패턴을 추가로 포함하는 복합재.
  36. 제35항에 있어서, 불연속 접착제 원형 도트의 패턴은 약 2.19 mm의 분리 및 약 1 mm의 특징적인 도트 직경을 갖는 엇갈린 패턴을 포함하는 것인 복합재.
  37. 제24항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 강화 영역은 기체 충전된 기포를 실질적으로 포함하지 않는 것인 복합재.
  38. 제24항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성중합체는 제1 탄성중합체이고, 탄성중합체 매트릭스는 제2 탄성중합체를 추가로 포함하고, 제1 및 제2 탄성중합체는 혼합되어 탄성중합체 매트릭스를 형성하는 것인 복합재.
  39. 제24항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 층은 직포 재료, 팽창된 플루오로중합체 필름, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 필름, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 직포, 또는 유리섬유 재료 중 하나를 포함하는 것인 복합재.
  40. 제24항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 층은 약 1 내지 300 ㎛, 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 8 내지 35 ㎛의 두께를 갖는 ePTFE 필름을 포함하는 것인 복합재.
  41. 제24항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성중합체는 실리콘, 플루오로실리콘, 퍼플루오로폴리에테르, 또는 다른 플루오로탄성중합체를 포함하는 것인 복합재.
  42. 제24항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 발포 영역은 탄성중합체 및 발포제를 포함하는 발포 혼합물, 탄성중합체에 첨가된 화학적 발포제, 또는 탄성중합체 및 열 활성화 팽창 중합체 구를 임의로 포함하는 열 활성화 건조 발포제를 포함하는 발포 혼합물 중 하나로부터 형성되는 것인 복합재.
  43. 제24항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 발포체는 16 MPa의 응력 하에 85% 이하의 변형률로 압축되는 것인 복합재.
  44. 제24항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 발포체는, 25%의 초기 변형률로 처리될 때, 11% 이하의 압축 영구변형률을 나타내는 것인 복합재.
  45. 제24항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 발포체는, 10% 이하의 압축 변형률 하에 20 시간에 걸쳐 함침될 때, 2.0 중량% 미만의 JP-8 연료를 흡수하는 것인 복합재.
  46. 제24항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성중합체 매트릭스의 제1 표면 또는 제2 표면 중 적어도 하나와 연결된 불연속 접착제 영역의 패턴을 추가로 포함하고, 탄성중합체 매트릭스는, 탄성중합체 발포체가 제1 또는 제2 표면에 수직 방향으로 압축될 때, 접착제 영역 주위에 정합되어 접착제 영역을 통해 유체 진입을 방지하도록 조작 가능한 것인 복합재.
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