KR20200067154A - 구조색을 갖는 물품 및 구조색을 갖는 물품을 제조하고 사용하기 위한 방법 - Google Patents

구조색을 갖는 물품 및 구조색을 갖는 물품을 제조하고 사용하기 위한 방법 Download PDF

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KR20200067154A
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제니퍼 비
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킴 코벨
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Abstract

본 개시의 하나 이상의 양태들은 구성 요소 또는 물품에 구조색(structural color)을 부여하는 광학 요소를 포함하는 제조 물품 및 물품의 구성 요소를 제공한다. 구성 요소는 열가소성 중합체 재료를 포함하고, 텍스처드(textured) 표면을 포함하거나 또는 텍스처드 표면을 갖도록 제조될 수 있다.

Description

구조색을 갖는 물품 및 구조색을 갖는 물품을 제조하고 사용하기 위한 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 9월 29일에 출원된 "구조색을 갖는(structurally colored) 물품 및 구조색을 갖는 물품을 제조하기 위한 방법"의 발명의 명칭을 갖는 미국 가 출원 일련 번호 62/565,299, 및 2018년 2월 22일에 출원된 "구조색을 갖는 물품 및 구조색을 갖는 물품을 제조하기 위한 방법 및 시스템"이라는 발명의 명칭을 갖는 미국 가 출원 일련 번호 62/633,666, 및 2017년 9월 29일에 출원된 "구조색을 갖는 구조 및 물품, 구조 및 물품을 제조하는 방법"이라는 발명의 명칭을 갖는 미국 가 출원 일련 번호 62/565,306, 및 2017년 9월 29일에 출원된 "구조색을 갖는 구조 및 구조색을 갖는 구조를 제조하기 위한 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭을 갖는 미국 가 출원 일련 번호 62/565,313, 및 2017년 9월 29일에 출원된 "구조색을 갖는 구조 및 구조색을 갖는 구조를 제조하기 위한 방법 및 시스템"이라는 발명의 명칭을 갖는 미국 가 출원 일련 번호 62/565,310의 이점 및 우선권을 주장하고, 이들의 개시 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
구조색(structural color)은 염료 또는 안료의 화학적 특성에 기초하여 빛의 특정 파장을 흡수하거나 또는 반사하는 염료 또는 안료의 존재에서 유도되는 색과 비교하여, 표면의 마이크로 또는 나노 특징 및 재료의 벌크와 빛의 물리적 상호 작용에 의해 발생한다. 염료 및 안료로 인한 색은 여러 가지 방식으로 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 염료 및 안료 및 이들과 관련된 제조 및 직물로의 혼입을 위한 화학 물질은 환경 친화적이지 않을 수 있다.
본 개시의 다른 양태들은 첨부 도면과 관련하여 취해질 때 후술되는 다양한 실시예의 상세한 설명을 검토하면 보다 용이하게 인식될 것이다.
도 1a 내지 도 1m은 본 개시의 광학 요소를 포함하는 신발류, 의류, 운동 장비, 용기, 전자 장비, 및 비전 웨어를 도시한다.
도 2a 내지 도 2b는 본 개시의 예시적인 광학 요소의 측면도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 개시의 예시적인 구성 요소를 형성하는 일반적인 방법을 도시한다.
본 개시는 열가소성 중합체 재료 상에 배치된 광학 요소의 사용을 통해 구조색을 나타내는 물품을 제공하는데, 여기서 구조색은 광학 요소에 의해 부여되는 광학적 효과(예를 들어, 가시광선 파장의 산란, 굴절, 반사, 간섭, 및/또는 회절을 통해)에 의해 적어도 부분적으로 생성되는 가시적 색이다. 구조색은 염료 또는 안료의 사용 및 이들의 사용과 관련된 환경적 영향을 요구하지 않고 미학적으로 매력적인 색을 물품에 부여한다. 광학 요소는 구조색을 부여하기 위해 단독으로 또는 선택적으로 텍스처드(textured) 표면, 프라이머 층, 또는 둘 모두와 조합하여 사용될 수 있다. 다른 말로 하면, 광학 요소 단독으로 제 1 구조색을 부여할 수 있지만, 광학 요소를 텍스처드 표면 또는 프라이머 층과의 조합 또는 둘 모두로 제 2 구조색을 부여할 수 있다. 일부 예에서, 제 1 구조색 및 제 2 구조색은 (예를 들어, 색조, 명도 또는 이리데선스 타입(iridescence type)과 같은 색 파라미터가) 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 특정 예에서, 물품의 하부 표면의 구조색 및 색은 색조 및 이리데선스 타입이 상이하며, 여기서 구조색은 이리데선트(iridescent)이고(예를 들어, 적어도 2 개의 상이한 각도에서 15 도 떨어져서 볼 때 2 개 이상의 상이한 색조를 나타냄), 하부 표면의 색은 이리데선트가 아니다.
본 개시의 실시예는 열가소성 중합체 재료를 조성적으로 포함하는 표면을 갖는 물품, 및 열가소성 중합체 재료를 포함하는 직물을 포함하는, 방법을 사용하여 형성된 물품에 관한 것이다. 표면은 광학 요소가 적용될 수 있는 텍스처드 표면을 포함하거나 또는 갖도록 제조될 수 있거나 또는 광학 요소는 텍스처드 표면을 포함하고 그 후 표면 상에 배치될 수 있다. 일 양태에서, 상기 방법은 광학 요소를 열가소성 재료의 표면 상에 배치하는 단계를 포함한다. 광학 요소를 배치하는 단계 이전에, 열가소성 재료의 온도는 열가소성 재료의 크리프 완화 온도(creep relaxation temperature), 열 변형 온도, 비카트 연화 온도(Vicat softening temperature) 또는 용융 온도 중 하나의 온도의 이상인 제 1 온도로 증가될 수 있어, 열가소성 재료를 연화 또는 용융시킬 수 있다. 그리고 광학 요소를 배치하는 단계 이전에 또는 이후에, 열가소성 재료의 온도는 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 하나의 온도의 미만인 제 2 온도로 감소될 수 있다. 광학 요소를 배치하는 단계 이전에 또는 배치하는 동안, 텍스처드 표면은 열가소성 재료에 적용되거나 또는 열가소성 재료로부터 형성될 수 있다. 텍스처드 표면은 예를 들어 전사 매체(transfer medium)를 사용하여 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 광학 요소를 배치하는 단계 이전에 텍스처드 표면 상에 프라이머 층이 배치될 수 있다.
실시예들에서, 상기 방법은 물품의 표면과 직접 접촉하여 전사 매체의 전사 표면을 적용한 후 전사 매체를 제거함으로써 물품 상에 텍스처드 표면을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 전사 매체를 표면에 적용하기 이전에, 동안 또는 이후에, 전사 표면이 열가소성 재료와 접촉하여 텍스처드 표면을 형성하는 동안 열가소성 재료는 리플로우(reflow)될 수 있다. 적용된 전사 매체를 제거한 후, 광학 요소는 이어서 물품의 텍스처드 표면 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, 광학 요소는 전사 매체 상에 존재할 수 있고, 열가소성 재료로부터 전사 매체를 제거하는 단계는 전사 매체로부터 광학 요소를 해제하고, 광학 요소를 제 1 표면 상에 배치할 수 있다. 텍스처드 표면과 광학 요소의 조합은 물품에 구조색을 부여할 수 있다.
특히 본 개시에 따라 사용될 수 있는 한 유형의 전사 매체는 텍스처드 박리지(release paper)이다. 박리지를 사용하여 적용된 텍스처는 텍스처드 표면을 생성하는데 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 전사 매체로서 텍스처드 박리지를 사용하는 것은 열가소성 중합체 재료로 적어도 부분적으로 형성된 직물과 함께 사용하기에 특히 적합할 수 있지만, 다른 전사 매체도 또한 사용될 수 있다.
하나의 예시적인 예에서, 직물의 표면은 박리지의 텍스처드 표면을 직물의 표면에 적용시키고, 직물의 열가소성 중합체 재료의 적어도 일부를 리플로우하기 위해 닙 롤러 세트를 통해 직물 및 적용된 박리지를 작동시키고, 이어서 박리지를 제거하여 직물의 텍스처드 표면을 노출시킴으로써 텍스처드될 수 있다. 따라서, 텍스처드 표면에 대한 광학 층의 적용은 직물이 구조색을 갖게 되면서, 직물은 신발류, 의류 등에 사용하기에 충분히 유연하게 유지된다.
물품은 신발류 물품, 신발류의 구성 요소, 의류 물품, 의류의 구성 요소, 스포츠 장비 물품, 스포츠 장비의 구성 요소 등일 수 있다. 양태들에서, 물품은 갑피(upper) 및/또는 밑창(sole)과 같은 신발류의 구성 요소일 수 있다. 텍스처드 표면 및 광학 요소는 이를 블래더 또는 폼과 같은 쿠션 요소에 통합함으로써 밑창에 통합될 수 있다. 밑창 및/또는 갑피는 개구 또는 구조색을 갖는(structurally colored) 구성 요소 등을 커버하는 투명한 구성 요소 등을 포함함으로써, 구조색을 갖는 구성 요소의 하나 이상의 부분이 완성된 물품에서 보일 수 있도록 설계될 수 있다.
본 개시는 구조색을 갖는 물품을 제조하는 방법을 제공한다. 위의 그리고 본 명세서의 방법에 대해 제조된 물품이 또한 제공된다.
본 개시는 구조색을 갖는 물품을 제조하는 방법을 제공하고, 상기 방법은: 열가소성 재료에 의해 형성된 제 1 표면을 갖는 구성 요소를 제공하는 단계; 및 광학 요소의 제 1 측면 또는 제 2 측면을 제 1 표면 상에 배치하는 단계; 여기서 광학 요소는 물품에 구조색을 부여하고, 여기서 광학 요소의 제 1 측면 또는 제 1 측면을 제 1 표면 상에 배치하는 단계 이전에, 열가소성 재료의 온도를 제 1 표면의 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 하나의 온도의 이상인 제 1 온도로 증가시키는 단계; 및 배치하는 단계 또는 제거하는 단계 이전에 또는 이후에, 열가소성 재료의 온도를 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 하나의 온도의 미만인 제 2 온도로 감소시키는 단계를 포함하고, 여기서 구성 요소는 제 1 텍스처드 표면을 더 포함한다. 이 방법에 의해 제조된 물품이 또한 제공된다.
본 개시의 많은 예들에서, 매우 이리데선트한 구조색(예를 들어, 상이한 각도에서 볼 때 넓은 범위의 색조에 걸쳐 변하는 색)을 얻을 수 있지만, 다른 예들에서는, 상이한 각도에서 볼 때 넓은 색조 범위에 걸쳐 변하지 않는 구조색(예를 들어, 색조를 변화시키지 않거나, 또는 보기 각도에 따라 제한된 개수의 색조에 걸쳐 변하는 구조색)도 또한 얻을 수 있다.
일 예에서, 본 개시는 물품 상에 배치된 광학 요소를 제공하고, 이러한 물품 상에 배치된 광학 요소는 -15 도와 +60 도 사이의 3 개의 관찰 각도에서 주어진 조명 조건 하에서 CIE 1976 색 공간에 따라 측정될 때, 좌표(L1 * 및 a1 * 및 b1 *)를 갖는 제 1 관찰 각도에서의 제 1 색 측정, 및 좌표(L2 * 및 a2 * 및 b2 *)를 갖는 제 2 관찰 각도에서의 제 2 색 측정, 및 좌표(L3 * 및 a3 * 및 b3 *)를 갖는 제 3 관찰 각도에서의 제 3 색 측정을 가지며, 여기서 L1 *, L2 * 및 L3 * 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서 a1 *, a2 * 및 a3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서 b1 *, b2 * 및 b3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서 조합된 a1 *, a2 * 및 a3 * 값들의 범위는 가능한 a* 값들의 전체 스케일의 약 40 % 미만이다.
다른 예에서, 본 개시는 물품 상에 배치된 광학 요소를 제공하고, 이러한 물품 상에 배치된 광학 요소는 -15 도와 +60 도 사이의 2 개의 관찰 각도에서 주어진 조명 조건 하에서 CIE 1976 색 공간에 따라 측정될 때, 좌표(L1 * 및 a1 * 및 b1 *)를 갖는 제 1 관찰 각도에서의 제 1 색 측정, 좌표(L2 * 및 a2 * 및 b2 *)를 갖는 제 2 관찰 각도에서의 제 2 색 측정을 가지며, 여기서 L1 * 및 L2 * 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 여기서 a1 * 및 a2 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서 b1 * 및 b2 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서 제 1 색 측정과 상기 제 2 색 측정 사이의 ΔE* ab는 약 100 이하이고, 여기서 ΔE* ab = [(L1 *-L2 *)2 + (a1 *-a2 *)2 + (b1 *-b2 *)2]½ 이다.
또 다른 예에서, 본 개시는 물품 상에 배치된 광학 요소를 제공하고, 이러한 물품 상에 배치된 광학 요소는 -15 도와 +60 도 사이의 3 개의 관찰 각도에서 주어진 조명 조건 하에서 CIELCH 색 공간에 따라 측정될 때, 좌표(L1 * 및 C1 * 및 h1°)를 갖는 제 1 관찰 각도에서의 제 1 색 측정, 및 좌표(L2 * 및 C2 * 및 h2°)를 갖는 제 2 관찰 각도에서의 제 2 색 측정, 및 좌표(L3 * 및 C3 * 및 h3°)를 갖는 제 3 관찰 각도에서의 제 3 색 측정을 가지며, 여기서 L1 *, L2 * 및 L3 * 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서, C1 *, C2 * 및 C3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서 h1°, h2° 및 h3° 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 여기서 조합된 h1°, h2° 및 h3° 값들의 범위는 약 60 도 미만이다.
이제 본 개시의 양태들을 일반적으로 설명하면, 양태들에 관한 추가 논의가 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 개시는 설명된 특정 양태로 제한되지 않으며, 물론 다양할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 양태들을 설명하는 목적을 제공하며, 본 개시의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 것이기 때문에, 제한하도록 의도되는 것은 아니다.
값들의 범위가 제공되는 경우, 문맥이 달리 명시하지 않는 한, 하한의 단위의 10 분의 1까지의, 그 범위의 상한과 하한 사이의 각각의 개재 값, 및 그 언급된 범위 내의 임의의 다른 언급되거나 또는 개재된 값이 본 개시에 포함된다. 이들 더 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로 더 작은 범위에 포함될 수 있으며, 또한 언급된 범위에서 임의의 구체적으로 배제된 한계에 따라 본 개시 내용 내에 포함된다. 언급된 범위가 한계 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 이들 포함된 한계 중 하나 또는 둘 모두를 제외한 범위가 또한 본 개시에 포함된다.
본 개시를 읽을 때 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 명세서에 기술되고 도시된 각각의 개별 양태들은 본 개시의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 다른 여러 양태들 중 임의의 것의 특징과 용이하게 분리되거나 또는 조합될 수 있는 개별 구성 요소 및 특징을 갖는다. 임의의 언급된 방법은 언급된 이벤트의 순서 또는 논리적으로 가능한 임의의 다른 순서로 수행될 수 있다.
본 개시의 양태는, 달리 지시되지 않는 한, 당업계의 기술 내에 있는 재료 과학, 화학, 직물, 중합체 화학 등의 기술을 이용할 것이다. 이러한 기술은 문헌에 충분히 설명되어 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 재료 과학, 화학, 직물, 중합체 화학 등의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기술된 것과 유사하거나 또는 동등한 방법 및 재료가 본 개시의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기술되어 있다.
명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 언급을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어 "지지부"에 대한 언급은 복수의 지지부를 포함한다. 본 명세서 및 하기 청구범위에서, 반대 의도가 명백하지 않은 한, 이어지는 의미를 갖는 것으로 정의되는 다수의 용어가 언급될 것이다.
본 개시 내용은 구조색을 부여하는데 사용될 수 있는 구성 요소(예를 들어, 광학 요소, 선택적으로 프라이머 층, 선택적으로 텍스처드 표면을 포함함)를 포함할 수 있는 물품을 제공한다. 일 양태에서, 구조는 하나 이상의 중합체를 포함하는 열가소성 중합체 재료를 조성적으로 포함할 수 있다. 열가소성 중합체 재료 상에는 구조색과 같은 광학 효과를 생성하는 특성을 갖는 광학 요소가 배치될 수 있다. 광학 요소는 선택적으로 텍스처드 표면과 조합하여(예를 들어, 광학 층 구조에 통합되거나 또는 물품의 표면의 일부로서), 선택적으로 프라이머 층을 갖는, 선택적으로 보호 층을 갖는, 또는 선택적으로 텍스처드 표면, 프라이머 층 및 보호 층의 임의의 조합을 갖는 적어도 하나의 광학 층(예를 들어, 다층 반사기 또는 다층 필터)을 포함할 수 있다.
광학 요소 또는 광학 요소의 조합 및 선택적으로 텍스처드 표면 및 프라이머 층 중 하나 이상은 구조색(예를 들어, 단색, 다색, 이리데선트)을 부여하고, 물품 상에 배치된다. 물품 상에 광학 층 구조를 배치한 후에, 물품은 안료 또는 염료를 물품에 적용하지 않고 착색된 것처럼 보이게 된다(즉, 배치되기 전에 물품의 표면이 갖는 색과는 다른 새로운 색(예를 들어, 색조 또는 본 명세서에 달리 정의됨)을 갖는 것처럼 보이게 된다). 그러나, 안료 및/또는 염료는 구성 요소와 함께 사용되어 심미적으로 즐거운 효과를 생성할 수 있다.
본 개시 내용은 광학 요소 및 선택적으로 텍스처드 표면 및 선택적으로 프라이머 층을 포함하는 구조색을 갖는 물품을 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 열가소성 중합체 재료에 의해 형성된 표면을 갖는 구성 요소를 제공하는 단계, 및 그 후 열가소성 중합체 재료의 제 1 표면 상에 광학 요소를 배치하는 단계를 포함한다. 광학 요소는 물품에 구조색을 부여할 수 있다.
열가소성 중합체 재료 상에 광학 요소의 어느 한 측면을 배치하는 단계 이전에, 열가소성 재료의 온도는 제 1 온도로 증가될 수 있다. 제 1 온도는 제 1 표면의 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 하나의 온도의 이상일 수 있다. 광학 요소를 열가소성 재료 상에 배치하는 단계 또는 광학 요소를 제거하는 단계 이전에 또는 이후에, 열가소성 재료의 온도는 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 하나의 온도의 미만인 제 2 온도로 감소될 수 있다. 온도의 증가는 열가소성 중합체 재료를 연화, 용융 또는 리플로우할 수 있다.
선택적인 텍스처드 표면(또는 텍스처드 층)은 광학 요소가 열가소성 중합체 재료 상에 배치되기 전에 열가소성 중합체 재료 상에 선택적으로 배치되거나 또는 열가소성 중합체 재료로 형성될 수 있다. 텍스처드 표면을 열가소성 중합체 재료 상에 배치하거나(예를 들어, 전사 매체를 사용하여) 또는 텍스처드 표면을 열가소성 중합체 재료로 형성하기 전에, 열가소성 중합체 재료의 온도는 제 1 온도로 증가될 수 있다. 제 1 온도는 제 1 표면의 열가소성 중합체 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 하나의 온도의 이상일 수 있다. 그리고 열가소성 중합체 재료 상에 텍스처드 표면을 배치하는 단계 또는 제거하는 단계 이전에 또는 이후에, 또는 열가소성 중합체 재료 내에 텍스처드 표면을 형성하는 단계 이전에, 동안 또는 이후에, 열가소성 중합체 재료의 온도는 열가소성 중합체 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 하나의 온도의 미만인 제 2 온도로 감소될 수 있다.
일반적으로, 열가소성 중합체 재료는 가열될 때 연화 또는 용융되고, 냉각될 때 고체 상태로 복귀된다. 열가소성 중합체 재료는 다음 중 하나 이상의 온도의 이상으로 가열될 때 고체 상태로부터 연화된 상태 또는 액체 상태로 전이된다: (1) 크리프 완화 온도(Tcr), (2) 비카트 연화 온도(Tvs), (3) 열 변형 온도(Thd) 또는 (4) 용융 온도(Tm). 충분히 냉각되면, 열가소성 중합체 재료는 연화 또는 액체 상태로부터 고체 상태로 전이된다. 이와 같이, 열가소성 중합체 재료는 다중 사이클을 통해 다시 연화 또는 용융, 성형, 냉각, 재-연화 또는 재-용융, 재-성형, 및 냉각될 수 있다.
(1) 크리프 완화 온도, (2) 비카트 연화 온도, (3) 열 변형 온도 또는 (4) 용융 온도 중 적어도 하나 이상의 온도로 가열될 때, 광학 요소 또는 텍스처드 표면은 열가소성 중합체 재료에 부착될 수 있거나 또는 텍스처드 표면이 열가소성 중합체 재료 내에 형성될 수 있다. (1) 크리프 완화 온도, (2) 비카트 연화 온도, (3) 열 변형 온도 또는 (4) 용융 온도는 선택된 열가소성 중합체 재료에 따라 상이하므로, 광학 요소 및 텍스처드 표면이 물품에 부착될 수 있거나 또는 텍스처드 표면이 열가소성 중합체 재료에 형성되는 온도는 사용된 열가소성 중합체 재료에 기초하여 선택될 수 있고, 여기서 선택된 온도는 또한 사용된 시스템 내의 압력에 의존할 수 있다.
일 양태에서, 물품은 하나 초과의 유형의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 여기서 상이한 구성 요소는 상이한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 한 유형의 구성 요소(제 1 구성 요소)는 열가소성 중합체 재료(예를 들어, 제 1 열가소성 중합체 재료)로 제조될 수 있고, 다른 구성 요소(제 2 구성 요소)는 (1) 크리프 완화 온도, (2) 비카트 연화 온도, (3) 열 변형 온도 및/또는 (4) 용융 온도를 가지는 다른 유형의 재료(예를 들어, 제 2 열가소성 중합체 재료)로 제조되며, 여기서 각각은 제 1 열가소성 재료보다 약 20 ℃ 이상이다. 일 양태에서, 제 2 구성 구성 요소는 폴리에스테르, 폴리아미드, 비닐 중합체, 폴리올레핀, 폴리아크릴로니트릴, 폴리페닐렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리우레아, 스티렌 중합체, 이들의 공중합체, 및 이들의 조합 또는 본 명세서에 제공된 바와 같은 다른 것들과 같은 중합체로 제조될 수 있다.
일반적으로, 열가소성 중합체 재료는 약 80 ℃ 내지 약 140 ℃, 또는 약 90 ℃ 내지 약 130 ℃, 또는 약 100 ℃ 내지 약 120 ℃의 크리프 완화 온도(Tcr)를 가질 수 있다. 일반적으로, 열가소성 중합체 재료는 약 80 ℃ 내지 약 140 ℃, 또는 약 90 ℃ 내지 약 130 ℃, 또는 약 100 ℃ 내지 약 120 ℃의 비카트 연화 온도(Tvs)를 가질 수 있다. 일반적으로, 열가소성 중합체 재료는 약 80 ℃ 내지 약 140 ℃, 또는 약 90 ℃ 내지 약 130 ℃, 또는 약 100 ℃ 내지 약 120 ℃의 열 변형 온도(Thd)를 가질 수 있다. 일반적으로, 열가소성 중합체 재료는 약 80 ℃ 내지 약 140 ℃, 또는 약 90 ℃ 내지 약 130 ℃, 또는 약 100 ℃ 내지 약 120 ℃의 용융 온도(Tm)를 가질 수 있다. 열가소성 중합체 재료에 관한 추가 세부 사항이 본 명세서에 제공된다.
본 명세서에 제공된 바와 같이, 텍스처드 표면은 열가소성 중합체 재료의 온도를 제 1 온도로 증가시키는 단계 및 그 후 텍스처드 표면을 형성하는 단계 동안 또는 그 이후에 형성될 수 있다. 텍스처드 표면은 열가소성 중합체 재료를 전사 매체(예를 들어, 박리지, 몰드, 드럼, 플레이트 또는 롤러)의 표면에 접촉시킴으로써 형성될 수 있다. 전사 매체의 표면은 열가소성 중합체 재료로 형성되도록, 본 명세서에 정의된 바와 같이, 텍스처드 표면의 인버스(inverse) 또는 릴리프(relief)일 수 있다. 열가소성 재료의 표면은 텍스처드 표면을 형성하도록 변경될 수 있다. 이어서, 열가소성 중합체 재료의 온도가 제 2 온도로 감소되기 이전에, 동안 또는 이후에 전사 매체는 제거될 수 있다. 텍스처드 표면은 열가소성 중합체 재료의 표면으로부터 전사 매체를 제거할 때 그의 변형된 토포그래피(topography)를 유지한다(예를 들어, 구조색이 형성될 수 있는 정도로 변경된 토포그래피를 실질적으로 유지한다). 광학 요소는 텍스처드 표면, 열가소성 중합체 재료 상의 프라이머 층, 또는 텍스처드 표면 상의 프라이머 층의 형성하는 단계 이후에 물품 상에 배치될 수 있다.
전사 매체는 열가소성 중합체 재료를 리플로우하는 단계 이전에, 동안 또는 이후에 열가소성 중합체 재료와 접촉할 수 있다(예를 들어, 표면 상에 배치되고, 압축되는 등이 수행된다). 열가소성 중합체 재료가 텍스처드 표면을 유지하는 한, 열가소성 중합체 재료의 온도가 감소되기 이전에, 동안 또는 이후에 전사 매체가 제거될 수 있다. 일 양태에서, 구성 요소의 열가소성 중합체 재료는 구성 요소로부터 전사 매체를 제거하는 단계 이전에 적어도 부분적으로 고화될 수 있다.
전사 매체의 전사 표면은 열가소성 중합체 재료에 적용될 때 본 명세서에 제공된 바와 같이 열가소성 중합체 재료에서 텍스처드 표면의 프로파일 특징부 및 편평한 영역을 형성하는 나노미터 내지 마이크로미터 규모의 표면 설계를 갖는다. 전사 표면의 설계는 텍스처드 표면의 거울 반사이다. 전사 표면의 설계는 본 명세서에 제공된 다른 텍스처드 표면을 형성할 수 있는 것일 수 있다. 전사 매체는 텍스처드 표면이 형성될 수 있는 온도 및 압력에서 열가소성 중합체 재료에 적용될 때 표면 설계를 유지할 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 일 양태에서, 전사 매체는 중합체, 금속 또는 세라믹과 같은 재료의 하나 또는 조합으로 제조될 수 있다. 일 양태에서, 전사 매체는 박리지, 몰드, 드럼, 롤러 또는 플레이트일 수 있다.
다른 양태에서, 전사 매체는 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조(텍스처드 표면을 포함함) 및 선택적으로 광학 요소를 포함할 수 있고, 전사 매체를 제거할 때, 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조 및 선택적으로 광학 요소는 열가소성 중합체 매체 상에 유지된다.
다른 실시예에서, 전사 매체는 몰드 표면을 갖는 몰드이다. 몰드는 열가소성 중합체 재료와 접촉할 수 있다. 열가소성 중합체 재료는 텍스처드 표면을 형성하기 위해 몰드에 적합할 수 있다. 일 양태에서, 열가소성 중합체 재료는 복수의 열가소성 중합체 입자를 포함할 수 있고, 성형하는 단계는 몰드 내에서 복수의 열가소성 중합체 입자를 서로 부착시켜 제 1 표면을 포함하는 단일 구성 요소를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 몰드는 필름을 포함할 수 있고, 성형하는 단계는 몰드 내에서 복수의 열가소성 중합체 입자를 서로 및 필름에 부착시켜 제 1 표면을 형성하는 필름의 측면을 포함하는 단일 구성 요소를 형성하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 성형하는 단계는 용융 열가소성 중합체 재료를 사출 성형하여 구성 요소의 열가소성 중합체 재료 표면을 형성하는 단계는 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 몰드 표면의 적어도 일부는 필름을 포함하고, 성형하는 단계는 용융된 열가소성 중합체 재료를 필름의 측면 상에 다시 주입하여 구성 요소의 열가소성 중합체 재료 표면을 형성하는 필름의 측면을 포함하는 구성 요소를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 구성 요소의 열가소성 중합체 재료 표면은 열가소성 중합체 재료를 포함하는 필름에 의해 형성될 수 있고, 열가소성 중합체 재료는 필름의 적어도 외부 층을 형성한다. 외부 층은 광학 요소 또는 텍스처드 표면을 필름에 접착시키거나 또는 광학 요소를 제 1 텍스처드 표면 상에 배치하는 단계 이전에 텍스처드 표면을 형성하기 위해 리플로우될 수 있다.
일 양태에서, 구성 요소는 제 1 표면을 형성하는 직물의 필라멘트 측면을 갖는 직물일 수 있다. 상기 방법은 a) 직물의 필라멘트 측면 상에 광학 요소를 직접 배치하는 단계, 또는 b) 직물의 필라멘트 측면에 필름을 접착하고, 필름을 직물에 접착하기 이전 또는 이후에 필름 상에 광학 요소를 배치하는 단계, 또는 c) 필라멘트 측면의 열가소성 중합체 재료를 리플로우하고, 전사 매체를 사용하여 제 1 표면 상에 텍스처드 표면을 형성하거나, 또는 필라멘트 측면의 열가소성 중합체 재료를 리플로우하여 광학 요소를 직물의 필라멘트 측면에 접착시키는 단계, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
이제 본 개시를 일반적으로 설명하였지만, 다양한 양태에 관한 추가 논의가 이제 제시된다. 구성 요소를 포함하는 제조 물품은 신발류 또는 신발류의 구성 요소, 의류(예를 들어, 셔츠, 저지, 바지, 반바지, 장갑, 안경, 양말, 모자, 캡, 재킷, 속옷), 용기(예를 들어, 배낭, 가방), 또는 의류의 구성 요소, 가구용 커버(예를 들어, 의자, 소파, 카 시트), 침대 덮개(예를 들어, 시트, 담요), 테이블 덮개, 수건, 플래그, 텐트, 돛, 및 낙하산, 또는 이들 중 임의의 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 추가적으로, 구성 요소는 타격 장치(예를 들어, 배트, 라켓, 스틱, 맬릿, 골프 클럽, 패들 등), 운동 장비(예를 들어, 골프 가방, 야구 및 풋볼 장갑, 축구 공 제한 구조물), 보호 장비(예를 들어, 패드, 헬멧, 가드, 바이저, 마스크, 고글 등), 로코모티브 장비(예를 들어, 자전거, 오토바이, 스케이트 보드, 자동차, 트럭, 보트, 서핑 보드, 스키, 스노 보드 등), 다양한 스포츠, 낚시 또는 사냥 장비, 가구, 전자 장비, 건축 자재, 안경류, 시계, 보석 등에 사용되는 볼 또는 퍽과 같은 물품 또는 다른 항목과 함께 사용되거나 또는 그 위에 배치될 수 있다.
물품은 신발류 물품일 수 있다. 신발류 물품은 스포츠, 운동, 군사, 업무 관련, 레크리에이션, 또는 캐주얼 사용과 같은 다양한 용도로 설계될 수 있다. 주로, 신발류 물품은, 운동 기록 표면이든 또는 일반 실외 표면이든 상관없이, 풀, 잔디, 자갈, 모래, 흙, 점토, 진흙, 포장 등 중 하나 이상을 포함하는 지표면과 같은 비포장 표면(일부 또는 전체)에서 실외 용도로 고안된 것이다. 그러나, 신발류 물품은 또한 예를 들어 먼지 플레잉 표면을 포함하는 실내 스포츠와 같은 실내 적용에 바람직할 수도 있다(예를 들어, 먼지 내야가 있는 실내 야구장).
특히, 신발류 물품은 글로벌 풋볼/축구, 골프, 미식 축구, 럭비, 야구, 런닝, 육상 경기, 사이클링(예를 들어, 로드 사이클링 및 산악 자전거) 등과 같은 실내 또는 실외 스포츠 활동에 사용하도록 설계될 수 있다. 신발류 물품은 선택적으로 연질의 및 미끄러운 표면 상에서 견인력을 제공하기 위해 견인 요소(예를 들어, 러그, 클릿(cleats), 스터드 및 스파이크 및 트레드 패턴)를 포함할 수 있으며, 여기서 본 개시의 구성 요소는 견인 요소들 사이에서 또는 견인 요소들 간에 그리고 선택적으로 견인 요소들의 측면들에서 또는 지면 또는 표면과 접촉하는 견인 요소의 표면에서 사용되거나 또는 적용될 수 있다. 클릿, 스터드 및 스파이크는 일반적으로 포장되지 않은 표면에서 자주 플레이되는 글로벌 풋볼/축구, 골프, 미식 축구, 럭비, 야구 등과 같은 스포츠에 사용하도록 설계된 신발류에 일반적으로 포함된다. 러그 및/또는 과장된 트레드 패턴은 트레일 런닝, 하이킹 및 군사용과 같이 거친 실외 조건 하에서 사용하기 위한 부츠 설계를 포함하는 신발류에 일반적으로 포함된다.
특히, 물품은 의류(즉, 의복) 물품일 수 있다. 의류 물품은 운동 또는 레저 활동을 위해 설계된 의류 물품일 수 있다. 의류 물품은 요소들(예를 들어, 바람 및/또는 비)로부터 또는 충격으로부터 보호를 제공하도록 설계된 의류 물품일 수 있다.
특히, 물품은 스포츠 장비 물품일 수 있다. 스포츠 장비 물품은 글로벌 풋볼/축구, 골프, 미식 축구, 럭비, 야구, 런닝, 육상 경기, 사이클링(예를 들어, 로드 사이클링 및 산악 자전거) 등과 같은 실내 또는 실외 스포츠 활동에 사용하도록 설계될 수 있다.
도 1a 내지 도 1m은 구성 요소를 포함하는 신발류, 의류, 운동 장비, 용기, 전자 장비 및 비전 웨어를 도시하고 있다. 구성 요소는 해시 영역(12A'/12A"-12M')으로 표현된다. 구성 요소의 위치는 구성 요소가 위치될 수 있는 하나의 가능한 영역을 표시하기 위해서만 제공된다. 또한, 일부 도면에는 2 개의 위치가 도시되어 있고, 다른 도면에는 1 개의 위치가 도시되어 있지만, 그러나 이는 물품이 하나 또는 복수의 구성 요소를 포함할 수 있기 때문에 예시 목적으로만 행해지며, 여기서 크기 및 위치는 물품에 따라 결정될 수 있다. 각 물품 상에 위치된 구성 요소(들)는 숫자, 문자, 기호, 설계, 엠블럼, 그래픽 마크, 아이콘, 로고 등을 나타낼 수 있다.
이제 본 개시의 실시예들을 일반적으로 설명하였지만, 추가적인 세부 사항들이 제공된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 구조색은 다수의 색 중 하나를 포함할 수 있다. 뷰어가 인식하는 물품(또는 구조)의 "색"은 물품의 실제 색과 다를 수 있는데, 뷰어가 인식하는 색은 물품에 의해 반사된 광을 흡수, 굴절, 간섭 또는 달리 변경할 수 있는 광학 요소의 존재에 의해, 물품에 의해 반사된 광의 파장을 검출할 수 있는 뷰어의 능력에 의해, 물품을 조명하는데 사용되는 광의 파장, 그리고 물품의 환경의 착색 및 입사광의 유형(예를 들어, 햇빛, 형광등 등)과 같은 다른 요인에 의에 의해 물품의 실제 색에 의해 결정되기 때문이다. 결과적으로, 뷰어에 의해 인식되는 물체의 색은 물품의 실제 색과 다를 수 있다.
통상적으로, 착색된 안료 또는 염료를 물체에 적용함으로써 인공 물체에 색이 부여된다. 보다 최근에는, 인공 물체에 "구조색"을 부여하는 방법들이 개발되었다. 구조색은 표면과 접촉하는 가시광선을 간섭하는 미세 구조화된 표면에 의해 적어도 부분적으로 생성되는 색이다. 구조색은 착색 물질을 통한 가시광선의 흡수 또는 방출에 의해 야기되는 색과 달리, 광의 산란, 굴절, 반사, 간섭 및/또는 회절을 포함하는 물리적 현상에 의해 야기되는 색이다. 예를 들어, 구조색을 부여하는 광학 현상은 다층 간섭, 박막 간섭, 굴절, 분산, 광 산란, 미에 산란, 회절 및 회절 격자를 포함할 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 양태들에서, 물품에 부여된 구조색은 물품으로부터 약 1 미터의 거리로부터 20/20의 시력 및 정상적인 색각을 갖는 뷰어에게 보여질 수 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 구조색은 안료 및/또는 염료에 의해서만 부여되는 색과 달리, 광학 요소에 의해 적어도 부분적으로 부여된다. 구조색을 갖는 물품의 착색은 오직 구조색에만 기인할 수 있다(즉, 물품, 물품의 착색된 부분, 또는 물품의 착색된 외부 층에는 안료 및/또는 염료가 실질적으로 없을 수 있음). 구조색은 또한 예를 들어 안료 및/또는 염료와 조합되어 사용되어, 구조색의 전부 또는 일부를 변경시킬 수 있다.
"색조"는 일반적으로 가시광선의 주요 파장을 기반으로 식별될 수 있는 색의 특성을 설명하는데 사용되고, 마젠타, 적색, 주황, 황색, 녹색, 시안, 청색, 남색, 보라색 등과 같은 용어들을 사용하여 설명되는 경우가 많거나, 또는 이들 중 하나와 관련하여(예를 들어, 유사하게 또는 유사하지 않게) 설명될 수 있다. 색의 색조는 일반적으로 색의 강도 또는 밝기와 무관한 것으로 간주된다. 예를 들어, 먼셀 표색계(Munsell color system)에서, 색의 속성은 색조, 색가(value)(밝기) 및 채도(색 순도)를 포함한다. 특정 색조는 일반적으로 가시 스펙트럼의 특정 파장 범위와 관련이 있다: 약 700 내지 635 나노미터 범위의 파장은 적색과 관련되고, 약 635 내지 590 나노미터 범위는 주황색과 관련되며, 약 590 내지 560 나노미터의 범위는 황색과 관련되고, 약 560 내지 520 나노미터의 범위는 녹색과 관련되며, 약 520 내지 490 나노미터의 범위는 시안과 관련되고, 약 490 나노미터 내지 450 나노미터의 범위는 청색과 관련되고, 약 450 내지 400 나노미터의 범위는 보라색과 관련된다.
뷰어가 인식하는 물품의 색(색조를 포함함)은 물품의 실제 색과 다를 수 있다. 뷰어가 인식하는 색은 물품의 물리학뿐만 아니라, 그의 환경, 및 인식하는 눈 및 뇌의 특성에 달려 있다. 예를 들어, 뷰어에 의해 인식되는 색은 물품의 실제 색(예를 들어, 물품의 표면을 떠나는 빛의 색)에 의해, 물품에 의해 반사되거나 또는 방출된 광의 파장을 검출하는 뷰어의 능력에 의해, 물품을 조명하는데 사용되는 광의 파장, 그리고 물품의 환경의 착색 및 입사광의 유형(예를 들어, 햇빛, 형광등 등)과 같은 다른 요인들에 의해 결정된다. 결과적으로, 뷰어에 의해 인식되는 물체의 색은 물품의 실제 색과 다를 수 있다.
구조색의 맥락에서 사용될 때, 구조색을 갖는 물품, 즉, 물품의 구조색을 갖는 부분이 흡수 및 반사하는(예를 들어, 선형 및 비선형) 광의 파장에 기초하여, 광학 요소를 물품에 통합시킴으로써 구조색을 갖게 된 물품의 색조가 특성화될 수 있다. 광학 요소는 제 1 구조색을 부여할 수 있지만, 선택적인 텍스처드 표면 및/또는 프라이머 층의 존재는 구조색을 변경할 수 있다. 코팅 또는 투명 요소와 같은 다른 인자는 인식된 구조색을 추가로 변경할 수 있다. 구조색을 갖는 물품의 색조는 본 명세서에 기재된 임의의 색조 그리고 임의의 다른 색조 또는 색조들의 조합을 포함할 수 있다. 구조색은 "단일 색조(single hue)"(즉, 색조는 관찰 각도 및/또는 조명 각도에 관계없이 실질적으로 동일하게 유지됨) 또는 "다중 색조(multihued)"(색조는 관찰 각도 및/또는 조명에 따라 달라짐)로 지칭될 수도 있다. 다중 색조 구조색은 이리데선트일 수 있다(즉, 관찰 각도 또는 조명 각도가 변함에 따라 색조가 2 개 이상의 색조에 걸쳐 점차적으로 변한다). 이리데선트 다중 색조의 구조색의 색조는 관찰 각도 또는 조명 각도가 변함에 따라 (예를 들어, "무지개"와 같은) 가시 스펙트럼의 모든 색조에 걸쳐 점차적으로 변할 수 있다. 이리데선트 다중 색조의 구조색의 색조는 관찰 각도 또는 조명 각도가 변함에 따라 가시 스펙트럼의 제한된 개수의 색조에 걸쳐 점차적으로 변할 수 있는데, 즉, 관찰 각도 또는 조명 각도가 변함에 따라 가시 스펙트럼에서의 하나 이상의 색조(예를 들어, 적색, 주황색, 황색 등)가 구조색에서 관찰되지 않는다. 가시 스펙트럼에서 단지 하나의 색조 또는 실질적으로 하나의 색조만이 단일 색조 구조색에 대해 존재할 수 있다. 다중 색조의 구조색의 색조는 관찰 각도 또는 조명의 각도가 변함에 따라 제한된 개수의 색조(예를 들어, 2-8 색조 또는 2-4 색조 또는 2 색조) 사이에서 더 급격하게 변할 수 있다.
구조색은 2 개 이상의 색조가 구조색에 의해 부여되는 다중 색조의 구조색일 수 있다.
구조색은 단일 시야각에서 볼 때, 또는 서로 적어도 15 도 떨어진 2 개 이상의 다른 시야각에서 볼 때, 구조색의 색조가 다양한 색조(예를 들어, 4, 5, 6, 7, 8 개 이상의 색조)에 걸쳐 변하는 이리데선트 다중 색조의 구조색일 수 있다.
구조색은 서로 적어도 15 도 떨어진 2 개 이상의 다른 시야각에서 볼 때, 구조색의 색조가 제한된 개수의 색조(예를 들어, 2 개의 색조 또는 3 개의 색조)에 걸쳐 변하거나, 또는 실질적으로 변하는(예를 들어, 약 90 %, 약 95 %, 또는 약 99 %) 제한된 이리데선트 다중 색조의 구조색일 수 있다. 일부 양태에서, 제한된 이리데선스를 갖는 구조색은 적색, 황색, 청색의 RYB 1 차 색, 선택적으로 적색, 황색, 청색, 녹색, 주황색 및 자주색의 RYB 1 차 및 2 차 색, 또는 선택적으로 적색, 황색, 청색, 녹색, 주황 자주색, 녹색-황색, 황색-주황색, 주황-적색, 적색-자주색, 자주색-청색 및 청색-녹색의 RYB 1 차, 2 차 및 3 차 색에서 선택된 2 개, 3 개 또는 4 개의 색조로 제한된다.
구조색은 구조색의 색조, 색조 및 색가, 또는 색조, 색가 및 채도가 관찰 각도와 독립적으로 또는 실질적으로(예를 들어, 약 90 %, 약 95 % 또는 약 99 %) 독립적인 단일 색조 각도 독립적 구조색일 수 있다. 예를 들어, 단일 색조 각도 독립적 구조색은 서로 적어도 15 도 떨어진 적어도 3 개의 상이한 각도에서 볼 때 동일한 색조 또는 실질적으로 동일한 색조를 나타낼 수 있다(예를 들어, 단일 색조 구조색).
부여된 구조색은 제한된 이리데선스를 갖는 구조색일 수 있으므로, 각각의 가능한 관찰 각도에서 관찰된 각각의 색이 단일 구조색에 대해, 적색 황색 청색(RYB) 색상환 상의 1 차, 2 차 및 3 차 색으로 이루어진 군으로부터 선택된 단일 색조에 할당될 때, 할당된 모든 색조는 단일 색조 그룹에 속하고, 여기서 단일 색조 그룹은 a) 녹색-황색, 황색 및 황색-주황색; b) 황색, 황색-주황색 및 주황색; c) 황색-주황색, 주황색 및 주황색-적색; d) 주황색-적색, 및 적색-자주색; e) 적색, 적색-자주색, 및 자주색; f) 적색-자주색, 자주색, 및 자주색-청색; g) 자주색, 자주색-청색 및 청색; h) 자주색-청색, 청색, 및 청색-녹색; i) 청색, 청색-녹색 및 녹색; 및 j) 청색-녹색, 녹색 및 녹색-황색 중 하나이다. 즉, 제한된 이리데선스의 이 예에서, 구조색에 의해 부여되는 색조(또는 색조 및 색가, 또는 색조, 색가 및 채도)는 구조색이 관찰되는 각도에 따라 달라지지만, 그러나 다양한 관찰 각도에서 볼 수 있는 각기 다른 색의 색조는 제한된 개수의 가능한 색조에 걸쳐 달라진다. 각 관찰 각도에서 보이는 색조는 적색 황색 청색(RYB) 색상환 상의 단일의 1 차, 2 차 또는 3 차 색조에 할당될 수 있다(즉, 적색, 황색, 청색, 녹색, 주황색 자주색, 녹색-황색, 황색-주황색, 주황색-적색, 적색-자주색, 자주색-청색, 및 청색-녹색으로 이루어지는 색조의 그룹). 예를 들어, 관찰 각도가 이동함에 따라 복수의 상이한 색이 관찰되지만, 관찰된 각 색조가 적색, 황색, 청색, 녹색, 주황색 자주색, 녹색-황색, 황색-주황색, 주황색-적색, 적색-자주색, 자주색-청색 및 청색-녹색 중 하나로 분류될 때, 할당된 색조 목록에는 RYB 1 차, 2 차 및 3 차 색조의 목록으로부터 선택된 하나, 2 개, 또는 3 개의 색조만이 포함된다. 제한된 이리데선스의 일부 예에서, 할당된 모든 색조는 색조 그룹 a) 내지 j)로부터 선택된 단일 색조 그룹에 속하며, 이들의 각각은 RYB 1 차, 2 차 및 3 차 색상환 상에서 인접한 3 개의 색조를 포함한다. 예를 들어, 할당된 모든 색조는 색조 그룹 h) 내의 단일 색조일 수 있거나(예를 들어, 청색), 또는 할당된 색조 중 일부는 색조 그룹 h)에서 2 개의 색조를 나타낼 수 있거나(예를 들어, 자주색-청색 및 청색), 또는 색조 그룹 h)에서 3 개의 색조를 나타낼 수 있다(예를 들어, 자주색-청색, 청색 및 청색-녹색).
유사하게, 특히, 색의 밝기, 색의 포화도, 및 색의 순도와 같은 구조색의 다른 속성은 관찰 각도 또는 조명 각도에 관계없이 실질적으로 동일할 수 있거나, 또는 관찰 각도 또는 조명 각도에 따라 달라질 수 있다. 구조색은 무광택 외관, 광택 외관, 또는 금속 외관, 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 구조색을 갖는 물품(예를 들어, 구조색을 포함하는 물품)의 색(색조 포함)은 구조색을 갖는 물품이 관찰되거나 또는 조명되는 각도에 따라 변할 수 있다. 물품의 색조 또는 색조들은 일정한 조명 조건을 이용하여 다양한 각도로 물품을 관찰하거나, 또는 물품을 조명함으로써 결정될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 조명 또는 시야의 "각도"는 표면에 직교하는 축 또는 평면으로부터 측정된 각도이다. 시야각 또는 조명 각도는 약 0 도와 180 도 사이에서 설정될 수 있다. 시야각 또는 조명 각도는 0 도, 15 도, 30 도, 45 도, 60 도 및 -15 도로 설정될 수 있으며, 색은 비색계 또는 분광 광도계(예를 들어, 코니카 미놀타(Konica Minolta))를 사용하여 측정될 수 있고, 이들은 색을 측정하기 위해 물품의 특정 영역에 초점을 맞춘다. 시야각 또는 조명 각도는 0 도, 15 도, 30 도, 45 도, 60 도, 75 도, 90 도, 105 도, 120 도, 135 도, 150 도, 165 도, 180 도, 195 도, 210 도, 225 도, 240 도, 255 도, 270 도, 285 도, 300 도, 315 도, 330 도 및 345 도이며, 색은 색도계 또는 분광 광도계를 사용하여 측정될 수 있다. 구조색만을 사용하여 착색된 다중 색조의 물품의 특정 예에서, 0 도, 15 도, 30 도, 45 도, 60 도 및 -15 도에서 측정될 때, 물품에 대해 측정된 색조는 3 개의 측정 각도에서 "청색", 2 개의 측정 각도에서 "청색-녹색" 그리고 측정 각도 중 하나에서 "자주색"으로 이루어진다.
다른 실시예에서, 구조색을 갖는 물품의 색(색조, 색가 및/또는 채도를 포함함)은 물품이 관찰되거나 또는 조명되는 각도에 따라 실질적으로 변하지 않는다. 이와 같은 경우, 구조색은 관찰된 색조, 색조 및 색가, 또는 색조, 색가 및 채도가 실질적으로 독립적이거나 또는 관찰 각도와 독립적이라는 점에서 각도 독립적 구조색일 수 있다.
색 좌표 시스템을 정의하기 위한 다양한 방법이 존재할 수 있다. 일 예로 L*a*b* 색 공간이 있고, 여기서 주어진 조명 조건에 대해, L*는 밝기에 대한 값이고, a* 및 b*는 CIE 좌표(CIE 1976 색 공간 또는 CIELAB)를 기반으로 한 색채 대립 치수에 대한 값이다. 일 실시예에서, 구조색을 갖는 구조색의 물품은, 물품에 대해 측정된 색의 변화가 0 도, 15 도, 30 도, 45 도, 60 도 및 -15 도의 관찰 또는 조명 각도에서 측정된 것으로부터 선택된 3 개 이상의 측정된 관찰 또는 조명 각도에서 L*a*b* 스케일의 a* 또는 b* 좌표의 총 스케일의 약 10 % 또는 약 5 % 이내인 경우(CIE 1976 색 공간), "단일" 색을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 특정 실시예에서, L*a*b* 시스템에서 값이 측정되고 할당되는 경우 a* 및 b* 좌표의 스케일의 적어도 5 %, 또는 a* 및 b* 좌표의 스케일의 적어도 10 %만큼 다른 색들은 다른 색으로 간주된다. 구조색을 갖는 물품은 3 개 이상의 측정된 관찰 또는 조명 각도에서 L*a*b* 스케일(CIE 1976 색 공간)의 a* 좌표 또는 b* 좌표의 총 스케일의 약 40 % 미만, 또는 약 30 % 미만, 또는 약 20 % 미만, 또는 약 10 % 미만의 변화를 가질 수 있다.
CIELAB 공간에서 2 개의 측정 사이의 색의 변화는 수학적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 측정은 좌표(L1 *, a1 * 및 b1 *)를 가지며, 제 2 측정은 좌표(L2 *, a2 * 및 b2 *)를 가진다. CIELAB 스케일에서 이들 2 개의 측정 사이의 총 차이는 ΔE* ab로 표현될 수 있으며, 이는 다음과 같이 계산된다: ΔE* ab = [(L1 *-L2 *)2 + (a1 *-a2 *)2 + (b1 *-b2 *)2]½. 일반적으로 말하면, 2 개의 색의 ΔE* ab가 1보다 작거나 같으면, 색의 차이가 사람의 눈에 인식될 수 없으며, 2 개의 색의 ΔE* ab가 100보다 큰 경우, 색들은 반대 색으로 간주되고, 약 2-3의 ΔE* ab는 인식 가능한 색 차이에 대한 임계값으로 간주된다. 특정 실시예에서, 0 도, 15 도, 30 도, 45 도, 60 도 및 -15 도의 관찰 또는 조명 각도에서 측정된 것으로부터 선택된 3 개 이상의 측정된 관찰 또는 조명 각도 사이에서, ΔE* ab가 60 미만, 50 미만, 40 미만 또는 30 미만인 경우, 구조색을 갖는 구조색의 물품은 "단일" 색을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 구조색을 갖는 물품은 2 개 이상의 측정된 관찰 또는 조명 각도 사이에서, 약 100 미만, 또는 약 80 미만, 또는 약 60 미만의 ΔE* ab를 가질 수 있다.
색 스케일의 또 다른 예는 CIELCH 색 공간이며, 여기서, 주어진 조명 조건에 대해, L*는 밝기에 대한 값이고, C*는 채도에 대한 값이며, h°는 각도 측정으로서 색조를 나타낸다. 일 실시예에서, 0 도, 15 도, 30 도, 45 도, 60 도 및 -15 도의 관찰 또는 조명 각도에서 측정된 것으로부터 선택되는 3 개 이상의 측정된 관찰 또는 조명 각도에서, 물품에 대해 측정된 색이 CIELCH 색 공간의 h° 각도 좌표에서 10 도 미만 또는 5 도 미만인 경우, 구조색을 갖는 구조색의 물품은 "단일" 색을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 특정 실시예에서, CIELCH 시스템에서 값들이 측정되고 할당되는 경우 h° 측정에서 적어도 45 도만큼 변하는 색들은 다른 색으로 간주된다. 구조색을 갖는 물품은 3 개 이상의 측정된 관찰 또는 조명 각도에서 CIELCH 시스템의 h° 측정에서, 약 60 도 미만, 또는 약 50 도 미만, 또는 약 40 도 미만, 또는 약 30 도 미만, 또는 약 20 도 미만, 또는 약 10 도 미만의 변화를 가질 수 있다.
색을 특성화하기 위한 다른 시스템은 "팬톤(PANTONE)" 매칭 시스템(팬톤 엘엘씨(Pantone LLC), 미국, 뉴저지 주, 칼슈타트)을 포함하고, 이는 시각적 색 표준 시스템을 제공하여 임의의 매체를 통해 색을 선택하고, 지정하고, 브로드캐스팅하고, 그리고 매칭시키는 정확한 방법을 제공한다. 일 예에서, 물품에 대해 측정된 색이 0 도, 15 도, 30 도, 45 도, 60 도 및 -15 도로부터 선택되는 3 개 이상의 측정된 관찰 또는 조명 각도에서, 특정 개수의 인접 표준 내에, 예를 들어 20 개의 인접 팬톤 표준 내에 있는 경우, 구조색을 갖는 구조색의 물품은 "단일" 색을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
이제 색 및 다른 양태를 일반적으로 설명하였으므로, 프라이머 층에 대한 추가 세부 사항이 제공될 것이다. 광학 요소는 구조색을 생성하는데 사용되며, 여기서 광학 요소는(예를 들어, 광학 요소의 일부로서) 프라이머 층을 포함하거나 또는 사용하여 구조색을 생성할 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 광학 요소는 텍스처드 층 및/또는 텍스처드 구조와 같은 선택적인 텍스처드 표면을 (예를 들어, 광학 요소의 일부로서) 또한 포함할 수 있다. 광학 요소 및 선택적인 텍스처드 층 및 선택적인 프라이머 층의 조합은 다음 설계들 중 하나를 갖는 구성 요소(예를 들어, 복합 광학 요소)를 형성할 수 있다: 텍스처드 층/프라이머 층/광학 요소 또는 프라이머 층/텍스처드 층/광학 요소. 프라이머 층은 약 3 나노미터 내지 200 마이크로미터, 또는 약 1 내지 약 200 마이크로미터, 또는 약 10 내지 약 100 마이크로미터, 또는 약 10 내지 약 80 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 구성 요소는 프라이머 층, 광학 요소, 및 (선택적으로) 텍스처드 표면의 조합을 포함할 수 있다. 프라이머 층, 텍스처드 층, 및 광학 요소와 관련된 변수의 선택은 원하는 구조색을 제어하고 선택하는데 사용될 수 있다.
구성 요소는 프라이머 층, 텍스처드 표면(선택적), 및 광학 요소(예를 들어, 광학 층)를 포함할 수 있으며, 여기서 광학 요소는 설계에 따라, 텍스처드 표면 또는 프라이머 층 상에 배치된다. 프라이머 층, 텍스처드 표면, 및 광학 요소의 조합은 물품에 구조색을 부여하며, 여기서 구조색은 프라이머 색과 상이하며, 선택적으로 안료 또는 염료를 물품에 적용하거나 또는 적용하지 않는다. 광학 요소는 프라이머 층 및/또는 텍스처드 표면 상에 배치될 수 있다. 프라이머 층은 본 명세서에 기술된 바와 같이 텍스처드 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프라이머 층은 텍스처드 표면을 갖는 방식으로 형성될 수 있다.
본 명세서에 제공된 바와 같이, 프라이머 층은 열가소성 재료의 열 처리 이전에, 동안 또는 이후에 열가소성 중합체 재료 상에 배치될 수 있다. 열 처리는 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 및 용융 온도 중 하나 이상의 온도에 대해 열가소성 재료의 온도를 증가 또는 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 열 처리는 또한 열가소성 재료의 온도를 증가 또는 감소시킴으로써 열가소성 재료를 리플로우 및 고화시키는 것을 포함할 수 있다.
프라이머 층은 페인트 층(예를 들어, 염료, 안료 및 이들의 조합), 잉크 층, 리그라운드(reground) 층, 적어도 부분적으로 분해된 중합체 층, 금속 층, 산화물 층, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 프라이머 층은 밝은 색 또는 어두운 색을 가질 수 있다. 프라이머 층은 본 명세서에 기재된 것과 같은 어두운 색을 가질 수 있다: 흑색, 흑색의 음영, 갈색, 갈색의 어두운 음영, 적색의 어두운 음영, 주황색의 어두운 음영, 황색의 어두운 음영, 녹색의 어두운 음영, 시안의 어두운 음영, 청색의 어두운 음영, 보라색의 어두운 음영, 회색, 회색의 어두운 음영, 마젠타의 어두운 음영, 남색의 어두운 음영, 톤(tone), 틴트(tint), 음영, 또는 이들 중 임의의 것의 색조, 및 이들의 조합. 색은 L*a*b* 시스템을 사용하여 정의될 수 있으며, 여기서 L*의 값은 약 70 이하, 약 60 이하, 약 50 이하, 약 40 이하, 또는 약 30 이하일 수 있고, a* 및 b* 좌표 값들은 양수 및 음수 값 스케일에 걸쳐 변할 수 있다.
프라이머 층은 디지털 인쇄, 잉크젯 인쇄, 오프셋 인쇄, 패드 인쇄, 스크린 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 열전달 인쇄, 물리 기상 증착: 화학 기상 증착, 펄스 레이저 증착, 증발 증착, 스퍼터링 증착(무선 주파수, 직류, 반응성, 비-반응성), 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 전자 빔 증착, 음극 아크 증착, 저압 화학 기상 증착 및 습식 화학 기술, 예를 들어 층별 증착, 졸-겔 증착, 또는 랭뮤어 블로드젯(Langmuir blodgett)을 사용하여 (열가소성 재료 상에) 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프라이머 층은 스프레이 코팅, 딥 코팅, 브러싱, 스핀 코팅, 닥터 블레이드 코팅 등에 의해 적용될 수 있다.
프라이머 층은 약 40 % 또는 그 미만, 약 30 % 또는 그 미만, 약 20 % 또는 그 미만, 약 15 % 또는 그 미만, 약 10 % 또는 그 미만, 약 5 % 또는 그 미만, 또는 약 1 % 또는 그 미만의 투과율을 가질 수 있고, 여기서 "미만"은 약 0 %(예를 들어, 0 내지 0.01 또는 0 내지 0.1), 약 1 %, 약 2.5 % 또는 약 5 %를 포함할 수 있다.
프라이머 층은, 구조 또는 구성 요소에 적용될 때, 얇은 층을 형성하는 페인트 조성물을 포함할 수 있다. 얇은 층은 상기 기재된 것들과 같은 어두운 색을 갖는 고체 필름일 수 있다. 페인트 조성물은 다음 구성 요소들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 공지된 페인트 조성물들을 포함할 수 있다: 하나 이상의 페인트 수지, 하나 이상의 중합체, 하나 이상의 염료, 및 하나 이상의 안료 그리고 물, 필름-형성 용매, 건조제, 증점제, 계면 활성제, 피막 생성 방지제, 가소제, 곰팡이 제거제, 내마모제, 범람 방지제, 및 이들의 조합.
프라이머 층은 리그라운드되고 적어도 부분적으로 분해된 중합체 층을 포함할 수 있다. 리그라운드되고 적어도 부분적으로 분해된 중합체 층은 상기 기재된 것들과 같은 어두운 색을 가질 수 있다.
프라이머 층은 금속 층 또는 산화물 층을 포함할 수 있다. 금속 층 또는 산화물 층은 위에서 설명한 것들과 같은 어두운 색을 가질 수 있다. 산화물 층은 금속 산화물, 도핑된 금속 산화물, 또는 이들의 조합일 수 있다. 금속 층, 금속 산화물 또는 도핑된 금속 산화물은 다음을 포함할 수 있다: 전이 금속, 준금속, 란타나이드 및 악티나이드 그리고 질화물, 산질화물, 황화물, 황산염, 셀레나이드, 텔루라이드 및 이들의 조합. 금속 산화물은 산화 티타늄, 산화 알루미늄, 이산화규소, 이산화주석, 크로미아, 산화철, 산화 니켈, 산화은, 산화 코발트, 산화 아연, 산화 백금, 산화 팔라듐, 산화 바나듐, 산화 몰리브덴, 산화 납, 및 이들의 조합 그리고 각각의 도핑된 버전. 일부 양태에서, 프라이머 층은 본질적으로 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 일부 양태에서, 프라이머 층은 이산화티탄 또는 이산화규소로 본질적으로 이루어질 수 있다. 일부 양태에서, 프라이머 층은 본질적으로 이산화티탄으로 이루어질 수 있다. 금속 산화물은 물, 불활성 가스(예를 들어, 아르곤), 반응성 가스(예를 들어, 산소 또는 질소), 금속, 소 분자, 및 이들의 조합으로 도핑될 수 있다. 일부 양태에서, 프라이머 층은 본질적으로 도핑된 금속 산화물 또는 도핑된 금속 산질화물 또는 둘 모두로 이루어질 수 있다.
프라이머 층은 물품의 표면(예를 들어, 열가소성 재료) 상의 코팅일 수 있다. 코팅은 물품의 표면에 화학적으로 결합(예를 들어, 공유 결합, 이온 결합, 수소 결합 등)될 수 있다. 코팅은 중합체 재료로 제조된 표면에 양호하게 결합되는 것으로 밝혀졌다. 일 예에서, 물품의 표면은 본 명세서에 기술된 것들과 같이, 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함하는 폴리우레탄과 같은 중합체 재료로 제조될 수 있다.
코팅은 고체 안료 입자 또는 염료와 같은 하나 이상의 착색제를 포함하는 가교 결합된 코팅일 수 있다. 가교 결합된 코팅은 가교 결합된 중합체의 매트릭스(예를 들어, 가교 결합된 폴리에스테르 폴리우레탄 중합체 또는 공중합체)일 수 있다. 착색제는 가교 결합된 중합체의 매트릭스에 포획되는 것을 포함하여, 코팅에 포획될 수 있다. 고체 안료 입자 또는 염료는 가교 결합된 중합체의 매트릭스에 물리적으로 포획될 수 있고, 화학적으로 결합(예를 들어, 중합체 매트릭스를 포함하는 코팅 또는 코팅이 적용되는 물품의 표면을 형성하는 재료와의 공유 결합, 이온 결합, 수소 결합 등)될 수 있거나, 또는 코팅 또는 물품과 물리적으로 결합되고 화학적으로 결합되는 것의 조합일 수 있다. 가교 결합된 코팅은 약 0.01 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다.
코팅은 중합체 코팅 조성물을 가교 결합시키는 생성물(또는 "가교 결합된 생성물"이라고도 함)일 수 있다. 중합체 코팅 조성물은 중합체의 분산액에 하나 이상의 착색제(예를 들어, 고체 안료 입자 또는 염료)를 포함할 수 있다. 중합체의 분산액은 중합체의 수성 분산액, 예를 들어 폴리에스테르 폴리우레탄 공중합체를 포함하는 폴리우레탄 중합체의 수성 분산액을 포함할 수 있다. 중합체의 수성 분산액은 가교 결합되어 착색제를 포획할 수 있다. 착색제는 가교 결합된 생성물에 물리적으로 포획될 수 있고, 화학적으로 결합(예를 들어, 가교 결합된 공중합체의 매트릭스와 공유 결합, 이온 결합, 수소 결합 등)될 수 있거나, 또는 가교 결합된 생성물과 물리적으로 결합되고 화학적으로 결합될 수 있다. 중합체 코팅 조성물을 가교 결합시킴으로써 생성물이 형성될 수 있다. 생성물은 약 0.01 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다.
코팅은 안료(예를 들어, 고체 안료 입자) 또는 염료와 같은 착색제를 포함할 수 있다. 고체 안료 입자는 금속과 같은 무기 안료 및 균질 무기 안료, 코어-쉘 안료 등과 같은 금속 산화물, 그리고 카본 안료(예를 들어, 카본 블랙), 점토질 안료 및 군청색 안료를 포함할 수 있다. 고체 안료 입자는 생물학적 또는 유기 안료일 수 있다. 고체 안료 입자는 연장제 안료로서 당업계에 공지된 유형일 수 있으며, 이는 탄산 칼슘, 규산 칼슘, 운모, 점토, 실리카, 황산 바륨 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 원하는 색 강도, 음영, 및 불투명도를 달성하기에 충분한 고체 안료 입자의 양은 코팅의 중량을 기준으로 약 5 % 내지 25 % 또는 그 이상까지의 양일 수 있다. 안료는 예를 들어 진주 안료, 색 시프트 안료(예를 들어, CALYPSO, JEDI, VERO, BLACKHOLE, LYNX, ROSE GOLD 등), 하이퍼시프트 안료, 간섭 안료 등과 같은 KP 안료에 의해 판매되는 것들을 포함할 수 있다. 착색제는 음이온성 염료, 양이온성 염료, 직접 염료, 금속 착체 염료, 염기성 염료, 분산 염료, 용매 염료, 중합체 염료, 중합체 염료 착색제, 또는 비-이온성 염료와 같은 염료일 수 있고, 여기서 코팅은 하나 이상의 염료 및/또는 유형의 염료를 포함할 수 있다. 염료는 물-혼화성 염료일 수 있다. 염료는 가용화된 염료일 수 있다. 음이온성 염료는 산성 염료일 수 있다. 염료는 코팅과 별도로 적용될 수 있다(예를 들어, 코팅이 적용되고 그리고/또는 경화되기 전에 또는 후에).
산성 염료는 수용성 음이온성 염료이다. 산성 염료는 둔한 톤으로부터 화려한 음영에 이르기까지 다양한 형태로 제공된다. 화학적으로, 산성 염료는 아조, 안트라퀴논 및 트리아릴 메탄 화합물을 포함한다. 염색업자 및 컬러리스트 학회(UK) 및 미국 직물 화학자 및 컬러리스트 협회(USA)가 공동으로 발행한 "컬러 인덱스(Color Index)"(C.I.)는 2000 C.I. 일반 명칭 하의 12000 제품을 포함하여, 대규모 착색 목적의 염료 및 안료에 대한 가장 광범위한 개요서이다. C.I.에서 각 화합물에는 색 및 화학적 분류를 나타내는 2 개의 숫자가 표시된다. "일반 명칭"은 적용 분야 및/또는 착색 방법을 지칭하며, 다른 숫자는 "구성 요소 번호"이다. 산성 염료의 예로는 애시드 옐로우 1, 17, 23, 25, 34, 42, 44, 49, 61, 79, 99, 110, 116, 127, 151, 158:1, 159, 166, 169, 194, 199, 204, 220, 232, 241, 246, 및 250; 애시드 레드, 1, 14, 17, 18, 42, 57, 88, 97, 118, 119, 151, 183, 184, 186, 194, 195, 198, 211, 225, 226, 249, 251, 257, 260, 266, 278, 283, 315, 336, 337, 357, 359, 361, 362, 374, 405, 407, 414, 418, 419, 및 447; 애시드 바이올렛 3, 5, 7, 17, 54, 90 및 92; 애시드 브라운 4, 14, 15, 45, 50, 58, 75, 97, 98, 147, 160:1, 161, 165, 191, 235, 239, 248, 282, 283, 289, 298, 322, 343, 349, 354, 355, 357, 365, 384, 392, 402, 414, 420, 422, 425, 432, 및 434; 애시드 오렌지 3, 7, 10, 19, 33, 56, 60, 61, 67, 74, 80, 86, 94, 139, 142, 144, 154, 및 162; 애시드 블루 1, 7, 9, 15, 92, 133, 158, 185, 193, 277, 277:1, 314, 324, 335, 및 342; 애시드 그린 1, 12, 68:1, 73, 80, 104, 114, 및 119; 애시드 블랙 1, 26, 52, 58, 60, 64, 65, 71, 82, 84, 107, 164, 172, 187, 194, 207, 210, 234, 235, 및 이들의 조합을 포함한다. 산 염료는 잉크 조성물에서 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
산성 염료 및 비-이온성 분산 염료는 상표명 TELON 하에 미국, 노스캐롤라이나 주, 샬럿 소재의 다이스타 엘.피.(Dystar L.P.), 상표명 ERIONYL 및 TECTILON 하에 미국, 텍사스 주, 우드랜즈 소재의 헌츠만 코포레이션(Huntsman Corporation), 상표명 BASACID 하에 독일 루드비히스하펜 소재의 바스프 에스이(BASF SE), 및 상표명 Bemacid 하에 스위스, 몬트링엔 소재의 바제마 아게(Bezema AG)를 포함하여, 많은 공급원으로부터 상업적으로 입수할 수 있다.
착색제는 특히 염료가 산성 염료인 경우 염료 및 4 차(테트라 알킬) 암모늄염을 포함할 수 있다. 4 차(테트라 알킬) 암모늄염은 염료(예를 들어, 산성 염료)와 반응하여 코팅에 사용될 수 있는 착화된 염료를 형성할 수 있다. "알킬"기는 C1 내지 C10 알킬기를 포함할 수 있다. 4 차(테트라 알킬) 암모늄염은 가용성 테트라부틸 암모늄 화합물 및 테트라헥실 암모늄 화합물로부터 선택될 수 있다. 4 차 암모늄염의 반대 이온은 4 차 암모늄염이 염료(예를 들어, 음이온성 염료)와 안정적인 용액을 형성하도록 선택되어야 한다. 4 차 암모늄 화합물은 예를 들어 할로겐화물(예를 들어, 염화물, 브롬화물 또는 요오드화물), 수산화물, 황산염, 아황산염, 탄산염, 과염소산염, 염소산염, 브롬산염, 요오드산염, 질산염, 아질산염, 인산염, 아인산염, 헥사플루오로 포스파이트, 붕산염, 테트라플루오로 보레이트, 시안화물, 이소시아네이트, 아지드, 티오황산염, 티오시아네이트, 또는 카르복실레이트(예를 들어, 아세테이트 또는 옥살레이트)일 수 있다. 테트라알킬 암모늄 화합물은 테트라부틸 암모늄 할라이드 또는테트라헥실 암모늄 할라이드, 특히 테트라부틸 암모늄 브로마이드 또는 클로라이드 또는 테트라헥실 암모늄 브로마이드 또는 클로라이드일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 코팅(예를 들어, 코팅, 중합체 코팅 조성물(경화 이전))은 약 1 내지 15 중량 %의 4 차 암모늄염을 포함할 수 있다. 산성 염료 대 4 차 암모늄 화합물의 몰비는 약 3:1 내지 1:3 또는 약 1.5:1 내지 1:1.5의 범위일 수 있다.
코팅(예를 들어, 코팅, 중합체 코팅 조성물(경화 이전), 가교 결합된 중합체의 매트릭스의 단량체 및/또는 중합체, 또는 코팅의 전구체)은 가교제를 포함할 수 있고, 이는 코팅의 중합체 구성 요소를 가교 결합시키는 기능을 한다. 가교제는 수성 가교제일 수 있다. 가교제는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 폴리 카르복실산 가교제, 알데히드 가교제, 폴리 이소시아네이트 가교제, 또는 이들의 조합. 폴리 카르복실산 가교제는 2 내지 9 개의 탄소 원자를 갖는 폴리 카르복실산일 수 있다. 예를 들어, 가교제는 폴리 아크릴산, 폴리 말레산, 산의 공중합체, 말레산, 푸마르산, 또는 1, 2, 3, 4-부탄테트라 카르복실산의 공중합체를 포함할 수 있다. 가교제의 농도는 코팅의 약 0.01 내지 5 중량 % 또는 1 내지 3 중량 %일 수 있다.
코팅(예를 들어, 코팅, 중합체 코팅 조성물(경화 이전), 가교 결합된 중합체의 매트릭스의 단량체 및/또는 중합체, 또는 코팅의 전구체)은 용매를 포함할 수 있다. 용매는 유기 용매일 수 있다. 유기 용매는 물-혼화성 유기 용매일 수 있다. 코팅은 물을 포함하지 않거나, 또는 본질적으로 물이 없을 수 있다. 예를 들어, 용매는 아세톤, 에탄올, 2-프로판올, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 메탄올, 메틸 에틸 케톤, 1-부탄올, t-부탄올, 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다.
이제 색 및 프라이머 층을 설명하였으므로, 광학 요소에 관한 추가 세부 사항이 제공된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 물품은 광학 요소를 포함할 수 있다. 광학 요소는 적어도 하나의 광학 층을 포함할 수 있다. 단일 또는 다층 반사기 또는 다층 필터일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있는 광학 요소가 제공된다. 광학 요소는 그 위에 충돌하는 광을 변형시켜 물품에 구조색이 부여되도록 기능할 수 있다. 광학 요소는 적어도 하나의 광학 층 및 선택적으로 하나 이상의 추가 층(예를 들어, 보호 층, 텍스처드 층, 프라이머 층, 중합체 층 등)을 포함할 수 있다.
구조색을 갖는 물품을 제조하는 방법은 광학 요소를 물품(예를 들어, 예를 들어 열가소성 재료 상의 신발류 물품, 의류 물품, 스포츠 장비 물품 등)의 표면 또는 물품의 구성 요소의 표면 상에 배치하는 단계(예를 들어, 부착, 첨부, 결합, 체결, 조인, 부가, 연결, 접합 및 작동 가능하게 배치하는 것 등을 포함함)을 포함할 수 있다. 물품은 구성 요소를 포함할 수 있고, 구성 요소는 광학 요소가 배치되는 표면을 가질 수 있다. 물품의 표면은 본 명세서에 기술된 바와 같이 열가소성 재료 또는 열경화성 재료와 같은 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 물품은 열가소성 재료(즉, 제 1 열가소성 재료)를 포함하는 표면을 갖는데, 예를 들어 구성 요소 또는 물품의 외부로 향하는 표면 또는 구성 요소(예를 들어, 외부로 향하는 표면 또는 내부로 향하는 표면 블래더) 또는 물품의 내부로 향하는 표면을 갖는다. 광학 요소는 예를 들어 열가소성 재료 상에 배치될 수 있다.
본 명세서에 제공된 바와 같이, 광학 요소는 열가소성 재료의 열 처리 이전에, 동안 또는 이후에 열가소성 중합체 재료 상에 배치될 수 있다. 열 처리는 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 및 용융 온도 중 하나 이상의 온도에 대해 열가소성 재료의 온도를 증가 또는 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 열 처리는 또한 열가소성 재료의 온도를 증가 또는 감소시킴으로써 열가소성 재료를 리플로우 및 고화시키는 것을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 열가소성 재료를 포함하는 물품의 제 1 측면의 적어도 일부의 온도는 예를 들어 열가소성 재료를 연화 또는 용융시키기 위해 열가소성 재료의 크리프 완화 온도(Tcr), 비카트 연화 온도(Tvs), 열 변형 온도(Thd), 및/또는 용융 온도(Tm) 이상의 온도로 증가된다. 온도는 크리프 완화 온도 이상의 온도로 증가될 수 있다. 온도는 비카트 연화 온도 이상의 온도로 증가될 수 있다. 온도는 열 변형 온도 이상의 온도로 증가될 수 있다. 온도는 용융 온도 이상의 온도로 증가될 수 있다. 물품의 제 1 측면의 적어도 일부의 온도가 증가된 온도 이상인 동안(예를 들어, 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 이상), 광학 요소(예를 들어, 및/또는 전사 매체)는 물품의 제 1 측면의 적어도 일부 내의 열가소성 재료에 부착된다. 부착하는 단계 이후에, 열가소성 재료의 온도는 열가소성 재료를 적어도 부분적으로 재-고화시키기 위해 그의 크리프 완화 온도 미만의 온도로 감소된다. 열가소성 재료는 능동적으로 냉각될 수 있거나(예를 들어, 온도를 증가시키는 공급원을 제거하고, 능동적으로 냉각(예를 들어, 물품에 인접한 냉각기 가스를 유동시켜 열가소성 재료의 온도를 감소시킴)) 또는 수동적으로 냉각될 수 있다(예를 들어, 온도를 증가시키는 공급원을 제거하여 열가소성 층이 자체적으로 냉각되도록 함).
구성 요소를 제조하는 방법은 선택적으로 열가소성 재료 상에 프라이머 층을 배치한 이후에 광학 요소를 물품(예를 들어, 신발류 물품, 의류 물품, 스포츠 장비 물품 등) 상에 배치하는 단계(예를 들어, 부착, 첨부, 결합, 체결, 조인, 부가, 연결, 접합)를 포함할 수 있다. 물품은 구성 요소를 포함하고, 구성 요소는 광학 요소가 배치될 수 있는 표면을 갖는다. 물품의 표면은 본 명세서에 기술된 바와 같이 열가소성 재료 또는 열경화성 재료와 같은 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 물품은 열가소성 재료(즉, 제 1 열가소성 재료)를 포함하는 표면, 예를 들어 구성 요소의 외부로 향하는 표면 또는 구성 요소의 내부로 향하는 표면(예를 들어, 외부로 향하는 표면 또는 내부로 향하는 표면 블래더)을 갖는다. 광학 요소는 예를 들어 열가소성 재료 상에 배치될 수 있다.
광학 요소는 제 1 측면(외부 표면을 포함함) 및 제 1 측면에 대향하는 제 2 측면(대향하는 외부 표면을 포함함)을 가지며, 여기서 제 1 측면 또는 제 2 측면은 물품에 인접한다. 예를 들어, 광학 요소가 필름 또는 블래더와 같은 내부로 향하는 및 외부로 향하는 표면을 갖는 구성 요소와 함께 사용될 때, 광학 요소의 제 1 측면은 다음 순서와 같이 구성 요소의 내부로 향하는 표면 상에 배치될 수 있다: 광학 요소의 제 2 측면/광학 요소의 코어/광학 요소의 제 1 측면/구성 요소의 내부로 향하는 표면/구성 요소의 코어/구성 요소의 외부로 향하는 표면. 대안적으로, 광학 요소는 제 2 측면이 다음 순서와 같이 구성 요소의 내부로 향하는 표면 상에 배치될 수 있다: 광학 요소의 제 1 측면/광학 요소의 코어/광학 요소의 제 2 측면/구성 요소의 내부로 향하는 표면/구성 요소 벽의 코어/구성 요소의 외부로 향하는 표면. 다른 예에서, 광학 요소의 제 1 측면은 다음 순서와 같이 구성 요소의 외부로 향하는 표면 상에 배치될 수 있다: 구성 요소의 내부로 향하는 표면/구성 요소의 코어/구성 요소의 외부로 향하는 표면/광학 요소의 제 1 측면/광학 요소의 코어/광학 요소의 제 2 측면. 유사하게, 광학 요소의 제 2 측면은 다음 순서와 같이 구성 요소의 외부로 향하는 표면 상에 배치될 수 있다: 구성 요소의 내부로 향하는 표면/구성 요소의 코어/구성 요소의 외부로 향하는 표면/광학 요소의 제 2 측면/광학 요소의 코어/광학 요소의 제 1 측면. 선택적인 텍스처드 표면, 선택적인 프라이머 층, 또는 둘 모두가 존재하는 예들에서, 텍스처드 표면 및/또는 프라이머 층은 구성 요소의 표면과 광학 요소의 측면 사이의 계면에 위치될 수 있다. 예를 들어, 프라이머 층은 광학 재료를 열가소성 재료 상에 배치하는 단계 이전에 텍스처드 층 상에 배치된다.
광학 요소 또는 그 위의 층들 또는 부분들(예를 들어, 광학 층)은 물리적 기상 증착, 전자 빔 증착, 원자 층 증착, 분자 빔 에피택시, 음극 아크 증착, 펄스 레이저 증착, 스퍼터링 증착(예를 들어, 무선 주파수, 직류, 반응성, 비-반응성), 화학 기상 증착, 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 저압 화학 기상 증착 및 습식 화학 기술, 예를 들어 층별 증착, 졸-겔 증착, 랭뮤어 블로드젯 등과 같은 공지된 기술들을 사용하여 형성될 수 있다. 제 1 측면의 온도는 광학 요소를 형성하는 기술 및/또는 온도를 조절하는 별도의 시스템을 사용하여 조절될 수 있다. 추가 세부 사항이 본 명세서에 제공된다.
광학 요소의 광학 층(들)은 다층 반사기를 포함할 수 있다. 다층 반사기는 다층 반사기의 층들의 재료 선택, 두께 및 개수에 적어도 부분적으로 의존하여, 주어진 광 파장(또는 파장 범위)에서 특정 반사율을 갖도록 구성될 수 있다. 다른 말로 하면, 다층 반사기의 층들의 재료, 두께 및 개수 및 선택적으로 하나 이상의 다른 층들과의 상호 작용을 신중하게 선택하여, 특정 파장의 광(또는 파장 범위)을 반사시킬 수 있어, 원하는 구조색을 생성할 수 있다. 광학 층은 적어도 2 개의 인접 층을 포함할 수 있으며, 여기서 인접 층은 상이한 굴절률을 갖는다. 광학 층의 인접하는 층들의 굴절률의 차이는 약 0.0001 내지 50 %, 약 0.1 내지 40 %, 약 0.1 내지 30 %, 약 0.1 내지 20 %, 약 0.1 내지 10 %(및 그 사이의 다른 범위(예를 들어, 범위는 0.0001 내지 5 %의 증분일 수 있음))일 수 있다. 굴절률은 광학 층의 재료에 적어도 부분적으로 의존하며, 1.3 내지 2.6의 범위일 수 있다.
광학 층은 2 내지 20 개의 층, 2 내지 10 개의 층, 2 내지 6 개의 층 또는 2 내지 4 개의 층을 포함할 수 있다. 광학 층의 각각의 층은 원하는 구조색을 생성하기 위해 반사될 광의 파장의 약 1/4인 두께를 가질 수 있다. 광학 층의 각각의 층은 약 10 내지 500 나노미터 또는 약 90 내지 200 나노미터의 두께를 가질 수 있다. 광학 층은 적어도 2 개의 층을 가질 수 있으며, 여기서 인접하는 층은 상이한 두께 및 선택적으로 동일하거나 또는 상이한 굴절률을 갖는다.
광학 요소는 다층 필터를 포함할 수 있다. 다층 필터는 구조물 또는 물품에 충돌하는 광을 파괴적으로 간섭하고, 여기서 광의 파괴적인 간섭 및 선택적으로 하나 이상의 다른 층 또는 구조물(예를 들어, 다층 반사기, 텍스처드 구조물)과의 상호 작용이 구조색을 부여한다. 이와 관련하여, 다층 필터의 층들은 단일 파장의 광, 또는 특정 범위의 파장의 광이 구조색을 구성하도록 설계될 수 있다(예를 들어, 재료 선택, 두께, 층의 개수 등). 예를 들어, 광의 파장 범위는 단일 파장의 플러스 또는 마이너스 30 % 이내, 또는 단일 파장의 플러스 또는 마이너스 20 % 이내, 또는 단일 파장의 플러스 또는 마이너스 10 % 이내, 또는 단일 파장의 플러스 또는 마이너스 5 % 이내의 범위로 제한될 수 있다. 파장의 범위는 보다 이리데선트한 구조색을 생성하도록 더 넓을 수 있다.
광학 층(들)은 다중 층을 포함할 수 있고, 여기서 각각의 층은 전이 금속, 준금속, 란타나이드 및 악티나이드, 그리고 이들의 질화물, 산질화물, 황화물, 황산염, 셀레나이드 및 텔루라이드로부터 선택된 재료를 독립적으로 포함한다. 재료는 선택적으로 광학 요소의 다른 층과 결합될 때 원하는 결과를 달성하는 굴절률을 제공하도록 선택될 수 있다. 광학 층의 하나 이상의 층은 액정으로 제조될 수 있다. 광학 층의 각 층은 액정으로 제조될 수 있다. 광학 층의 하나 이상의 층은 이산화규소, 이산화티탄, 황화 아연, 불화 마그네슘, 오산화 탄탈룸, 산화 알루미늄, 또는 이들의 조합과 같은 재료로 제조될 수 있다. 광학 층의 각 층은 이산화규소, 이산화티탄, 황화 아연, 불화 마그네슘, 오산화 탄탈룸, 산화 알루미늄, 또는 이들의 조합과 같은 재료로 제조될 수 있다.
광학 요소는 착색되지 않을 수 있고(예를 들어, 안료 또는 염료가 구조 또는 이의 층에 첨가되지 않음), 착색될 수 있고(예를 들어, 안료 및/또는 염료가 구조 또는 이의 층에 첨가됨(예를 들어, 어두운 색 또는 흑색), 반사성이고, 그리고/또는 투명일 수 있다(예를 들어, 75 % 이상의 투과율). 광학 요소가 배치되는 구성 요소의 표면은 착색되지 않을 수 있고(예를 들어, 안료 또는 염료가 재료에 첨가되지 않음), 착색될 수 있고(예를 들어, 안료 및/또는 염료가 재료에 첨가됨(예를 들어, 어두운 색 또는 흑색)), 반사성이고 그리고/또는 투명일 수 있다(예를 들어, 75 % 이상의 투과율).
광학 층(들)은 층별로 형성될 수 있으며, 여기서 각 층은 상이한 굴절률을 갖는다. 광학 층의 각 층은 화학 기상 증착, 펄스 레이저 증착, 증발 증착, 스퍼터링 증착(예를 들어, 무선 주파수, 직류, 반응성, 비-반응성), 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 전자 빔 증착, 원자 층 증착, 분자 빔 에피택시, 음극 아크 증착, 저압 화학 기상 증착 및 습식 화학 기술, 예를 들어 층별 증착, 졸-겔 증착, 랭뮤어 블로드젯 등을 포함하는 물리적 기상 증착과 같은 공지된 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 광학 요소는 광학 층(들) 이외에 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 광학 요소는 제 1 측면(예를 들어, 표면을 갖는 측면) 및 제 2 측면(예를 들어, 표면을 갖는 측면)을 가지며, 여기서 제 1 측면 또는 제 2 측면은 구성 요소의 표면에 인접한다. 광학 요소의 하나 이상의 다른 층들은 광학 요소의 제 1 측면 및/또는 제 2 측면 상에 있을 수 있다. 예를 들어, 광학 요소는 보호 층 및/또는 열가소성 중합체 층과 같은 중합체 층을 포함할 수 있으며, 여기서 보호 층 및/또는 중합체 층은 광학 요소의 제 1 측면 및 제 2 측면 중 하나 또는 둘 모두 상에 존재할 수 있다. 다른 예에서, 광학 요소는 본 명세서에 기술된 프라이머 층을 포함할 수 있다. 선택적인 다른 층들 중 하나 이상은 텍스처드 표면을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 광학 요소의 하나 이상의 광학 층은 텍스처드 표면을 포함할 수 있다.
광학 층을 보호하기 위해 광학 층의 제 1 및/또는 제 1 측면 상에 보호 층이 배치될 수 있다. 보호 층은 광학 층보다 내구성 또는 내마모성이 우수하다. 보호 층은 가시광선에 대해 광학적으로 투명하다. 보호 층은 광학 층을 보호하기 위해 광학 요소의 제 1 측면 상에 있을 수 있다. 보호 층의 전부 또는 일부는 구조색의 외관을 변경하기 위해 염료 또는 안료를 포함할 수 있다. 보호 층은 이산화규소, 유리, 금속 산화물의 조합, 또는 중합체의 혼합물을 포함할 수 있다. 보호 층은 약 3 나노미터 내지 1 밀리미터의 두께를 가질 수 있다.
보호 층은 물리 기상 증착, 화학 기상 증착, 펄스 레이저 증착, 증발 증착, 스퍼터링 증착(예를 들어, 무선 주파수, 직류, 반응성, 비-반응성), 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 전자 빔 증착, 음극 아크 증착, 저압 화학 기상 증착 및 습식 화학 기술, 예를 들어 층별 증착, 졸-겔 증착, 랭뮤어 블로드젯 등을 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 보호 층은 스프레이 코팅, 딥 코팅, 브러싱, 스핀 코팅, 닥터 블레이드 코팅 등에 의해 적용될 수 있다.
중합체 층은 광학 요소의 제 1 및/또는 제 1 측면 상에 배치될 수 있다. 중합체 층은 예를 들어 물품이 광학 요소를 접착시키기 위해 열가소성 재료를 포함하지 않는 경우와 같이 광학 요소를 물품 상에 배치하는데 사용될 수 있다. 중합체 층은 핫 멜트 접착제와 같은 중합체 접착제 재료를 포함할 수 있다. 중합체 층은 열가소성 재료일 수 있고, 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 열가소성 재료는 본 명세서에 기재된 열가소성 재료 중 임의의 하나일 수 있다. 중합체 층은 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이드 코팅 등과 같은 다양한 방법론을 사용하여 적용될 수 있다. 중합체 층은 약 3 나노미터 내지 1 밀리미터의 두께를 가질 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예는 구조색을 부여하기 위해 물품의 구성 요소의 측면 상에 광학 요소(예를 들어, 단일 또는 다층 구조)를 포함하는 물품을 제공한다. 광학 요소는 물품의 측면의 열가소성 재료 상에 배치될 수 있고, 물품의 측면은 열가소성 재료를 포함하는 직물을 포함하여, 직물을 포함할 수 있다.
광학 요소, 색 및 프라이머 층을 기술하였고, 이제 선택적인 텍스처드 표면에 대한 추가 세부 사항이 설명될 것이다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 구성 요소는 광학 요소를 포함하고, 광학 요소는 적어도 하나의 광학 층 및 선택적으로 텍스처드 표면을 포함할 수 있다. 텍스처드 표면은 텍스처드 구조 또는 텍스처드 층의 표면일 수 있다. 텍스처드 표면은 광학 요소의 일부로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 광학 요소는 텍스처드 층 또는 텍스처드 표면을 포함하는 텍스처드 구조를 포함할 수 있다. 텍스처드 표면은 광학 요소의 제 1 또는 제 1 측면 상에 형성될 수 있다. 프라이머 층은 텍스처드 표면 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 광학 층의 측면은 텍스처드 표면을 제공하도록 형성되거나 또는 변형될 수 있거나, 또는 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조는 광학 요소의 제 1 또는 제 2 측면에 부착될 수 있고, 여기서 프라이머 층은 광학 요소와 텍스처드 표면 사이 내에 또는 광학 요소 반대편의 텍스처드 표면의 측면 상에 위치될 수 있다. 텍스처드 표면은 광학 요소가 배치되는 구성 요소의 일부로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 광학 요소는 구성 요소의 표면 상에 배치될 수 있고, 여기서 구성 요소의 표면은 텍스처드 표면이거나, 또는 구성 요소의 표면은 텍스처드 구조 또는 이에 부착된 텍스처드 층을 포함하고, 여기서 어느 경우에든, 광학 요소가 구성 요소 상에 배치되기 전에 프라이머 층이 텍스처드 층 상에 배치될 수 있다.
텍스처드 표면(또는 텍스처드 표면을 포함하는 텍스처드 구조 또는 텍스처드 층)은 전사 매체와 같은 다른 매체 상에 또는 그 일부로서 특징부로서 제공될 수 있고, 광학 요소의 측면 또는 층 또는 구성 요소의 표면에 부여된다. 예를 들어, 텍스처드 표면의 거울 이미지 또는 릴리프 형태가 전사 매체의 측면 상에 제공될 수 있고, 전사 매체는 텍스처드 표면을 광학 요소 또는 물품에 부여하는 방식으로 광학 요소의 측면 또는 구성 요소의 표면과 접촉한다. 본 명세서에서 다양한 실시예가 광학 요소의 텍스처드 표면과 관련하여 설명될 수 있지만, 텍스처드 표면, 또는 텍스처드 구조 또는 텍스처드 층의 특징은 임의의 이러한 방식으로 부여될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 추가 세부 사항이 본 명세서에 제공된다.
텍스처드 표면은 광학 요소로 인한 구조색에 기여할 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 광학적 요소로부터의 광선의 산란, 회절, 반사, 간섭 또는 불균등한 굴절과 같은 물리적 현상에 의해 야기된 광학 효과로 인해, 구조적 착색이 적어도 부분적으로 부여된다. 텍스처드 표면(또는 그 거울 이미지 또는 릴리프)은 복수의 프로파일 특징부 및 편평한 또는 평면의 영역을 포함할 수 있다. 크기, 형상, 배향, 공간 배열 등을 포함하여, 텍스처드 표면에 포함된 복수의 프로파일 특징부는 광학 요소로부터 기인한 광 산란, 회절, 반사, 간섭 및/또는 굴절에 영향을 줄 수 있다. 그 크기, 형상, 배향, 공간 배열 등을 포함하여, 텍스처드 표면에 포함된 편평한 또는 평면의 영역은 광학 요소로 인한 광 산란, 회절, 반사, 간섭 및/또는 굴절에 영향을 줄 수 있다. 원하는 구조색은 적어도 부분적으로, 텍스처드 표면의 프로파일 특징부 및/또는 편평한 또는 평면의 영역의 하나 이상의 특성을 조정함으로써 설계될 수 있다.
프로파일 특징부는 편평한 영역의 측면으로부터 연장되어 그 안에 돌출부 및/또는 함몰부의 외관을 제공할 수 있다. 편평한 영역은 편평한 평면의 영역일 수 있다. 프로파일 특징부는 다양한 조합의 돌출부 및 함몰부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로파일 특징부는 하나 이상의 함몰부가 내부에 있는 돌출부, 하나 이상의 돌출부가 내부에 있는 함몰부, 하나 이상의 추가의 돌출부가 그 위에 있는 함몰부, 하나 이상의 추가의 함몰부가 내부에 있는 함몰부 등을 포함할 수 있다. 편평한 영역은 완전히 편평할 필요는 없으며, 텍스처, 거칠기 등을 포함할 수 있다. 편평한 영역의 텍스처는, 존재한다면, 부여된 구조색에 크게 기여하지 않을 수 있다. 편평한 영역의 텍스처는 일반적으로 부여된 구조색에 기여한다. 명확성을 위해, 프로파일 특징부 및 편평한 영역은 편평한 영역 위로 연장되는 프로파일 특징부를 참조하여 설명되지만, 그러나 프로파일 특징부가 텍스처드 표면에서의 함몰부인 경우 인버스(예를 들어, 치수, 형상 등)가 적용될 수 있다.
텍스처드 표면은 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 프로파일 특징부 및 편평한 영역은 열가소성 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 재료가 그의 연화 온도 이상으로 가열될 때, 열가소성 재료에 대해 성형, 스탬핑, 인쇄, 압축, 절단, 에칭, 진공 성형 등을 수행하여 프로파일 특징부 및 편평한 영역을 내부에 형성함으로써 열가소성 재료 내에 텍스처드 표면이 형성될 수 있다. 텍스처드 표면은 열가소성 재료의 측면에 부여될 수 있다. 텍스처드 표면은 열가소성 재료의 층으로 형성될 수 있다. 프로파일 특징부 및 편평한 영역은 동일한 열가소성 재료 또는 상이한 열가소성 재료로 제조될 수 있다. 추가 세부 사항이 본 명세서에 제공된다.
텍스처드 표면은 일반적으로 x-축을 따라 연장되는 길이 치수, 및 z-축을 따라 연장되는 폭 치수, 및 y-축을 따라 연장되는 두께 치수를 갖는다. 텍스처드 표면은 x-축 및 z-축을 따라 연장되는 제 1 평면에서 연장되는 일반적으로 평면인 부분을 갖는다. 프로파일 특징부는 평면(x) 위 또는 아래로 연장되도록 제 1 평면으로부터 바깥쪽으로 연장될 수 있다. 프로파일 특징부는 일반적으로 제 1 평면에 직교하거나, 또는 제 1 평면에 대해 90 도 초과 또는 미만의 각도로 연장될 수 있다.
각각의 프로파일 특징부의 치수(예를 들어, 프로파일 특징부의 형상에 따라, 길이, 폭, 높이, 직경)는 나노미터 내지 마이크로미터 범위 내에 있을 수 있다. 텍스처드 표면은 약 10 나노미터 내지 약 500 마이크로미터의 치수를 갖는 프로파일 특징부 및/또는 편평한 영역을 가질 수 있다. 프로파일 특징부는 나노미터 범위, 예를 들어 약 10 나노미터 내지 약 1000 나노미터의 치수를 가질 수 있다. 프로파일 특징부의 모든 치수(예를 들어, 기하학적 형상에 따라, 길이, 폭, 높이, 직경)는 나노미터 범위, 예를 들어 약 10 나노미터 내지 약 1000 나노미터일 수 있다. 텍스처드 표면은 1 마이크로미터 이하의 치수를 갖는 복수의 프로파일 특징부를 가질 수 있다. 이와 관련하여, "복수의 프로파일 특징부"라는 구절은 프로파일 특징부의 약 50 % 이상, 약 60 % 이상, 약 70 % 이상, 약 80 % 이상, 약 90 % 이상 또는 약 99 % 이상이 이 범위의 치수를 갖는다는 것을 의미하도록 의도된다. 프로파일 특징부는 약 1:2 및 1:100, 또는 1:5 및 1:50, 또는 1:5 및 1:10의 폭:높이 및/또는 길이:높이 치수의 비를 가질 수 있다.
텍스처드 표면은 마이크로미터 범위의 치수 내의 치수를 갖는 프로파일 특징부 및/또는 편평한 영역을 가질 수 있다. 텍스처드 표면은 약 1 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터의 치수를 갖는 프로파일 특징부 및/또는 편평한 영역을 가질 수 있다. 프로파일 특징부의 모든 치수(예를 들어, 기하학적 형상에 따라, 길이, 폭, 높이, 직경)는 마이크로미터 범위, 예를 들어 약 1 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터일 수 있다. 텍스처드 표면은 약 1 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터의 치수를 갖는 복수의 프로파일 특징부를 가질 수 있다. 이와 관련하여, "복수의 프로파일 특징부"라는 구절은 프로파일 특징부의 약 50 % 이상, 약 60 % 이상, 약 70 % 이상, 약 80 % 이상, 약 90 % 이상 또는 약 99 % 이상이 이 범위의 치수를 갖는 것을 의미하도록 의도된다. 프로파일 특징부의 높이(또는 함몰부인 경우, 깊이)는 약 0.1 및 50 마이크로미터, 약 1 내지 5 마이크로미터, 또는 2 내지 3 마이크로미터일 수 있다. 프로파일 특징부는 약 1:2 및 1:100, 또는 1:5 및 1:50, 또는 1:5 및 1:10의 폭:높이 및/또는 길이:높이 치수의 비를 가질 수 있다.
텍스처드 표면은 나노미터 내지 마이크로미터 범위 내의 크기 치수의 혼합을 갖는 복수의 프로파일 특징부를 가질 수 있다(예를 들어, 프로파일 특징부의 일부는 나노미터 스케일에 있고, 프로파일 특징부의 일부는 마이크로미터 스케일에 있음). 텍스처드 표면은 치수 비의 혼합을 갖는 복수의 프로파일 특징부를 가질 수 있다. 텍스처드 표면은 마이크로미터 스케일의 돌출부 또는 함몰부 상에 하나 이상의 나노미터 스케일의 돌출부 또는 함몰부를 갖는 프로파일 특징부를 가질 수 있다.
프로파일 특징부는 서로 3의 팩터 이내의 높이 및 폭 치수를 가질 수 있고(0.33w ≤ h ≤ 3w, 여기서 w는 프로파일 특징부의 폭이고, h는 높이이다), 그리고/또는 서로 3의 팩터 이내 인 높이 및 길이 치수를 가질 수 있다(0.33l ≤ h ≤ 3l, 여기서 l는 프로파일 특징부의 길이이고, h는 높이이다). 프로파일 특징부는 약 1:3 내지 약 3:1, 또는 약 1:2 내지 약 2:1, 또는 약 1:1.5 내지 약 1.5:1, 또는 약 1:1.2 내지 약 1.2:1, 또는 약 1:1인 길이 : 폭의 비를 가질 수 있다. 프로파일 특징부의 폭 및 길이는 실질적으로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
프로파일 특징부는 특정 공간 배열을 가질 수 있다. 프로파일 특징부의 공간 배열은 균등하게 이격되거나 또는 패턴을 형성하는 것과 같이 균일할 수 있다. 공간적 배열은 무작위일 수 있다. 인접 프로파일 특징부는 약 1 내지 100 마이크로미터 이격되어 있거나 또는 약 5 내지 100 마이크로미터 이격되어 있을 수 있다. 원하는 간격은 프로파일 구조의 크기 및/또는 형상 및 원하는 구조색 효과에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다.
프로파일 특징부는 (제 1 평면과 평행한 평면에 대해) 특정 단면 형상을 가질 수 있다. 텍스처드 표면은 동일하거나 또는 유사한 단면 형상을 갖는 복수의 프로파일 특징부를 가질 수 있다. 텍스처드 표면은 상이한 단면 형상의 혼합을 갖는 복수의 프로파일 특징부를 갖는다. 프로파일 특징부의 단면 형상은 다각형(예를 들어, 정사각형 또는 삼각형 또는 직사각형 단면), 원형, 반원형, 관형, 타원형, 랜덤, 높고 낮은 종횡비, 중첩 프로파일 특징부 등을 포함할 수 있다.
프로파일 특징부(예를 들어, 약 10 나노미터 내지 500 마이크로미터)는 상부의 볼록하게 만곡된 표면을 포함할 수 있다. 만곡된 표면은 최상위 지점의 어느 한쪽 측면에서 대칭으로 연장될 수 있다.
프로파일 특징부는 텍스처드 표면으로부터의 돌출부를 포함할 수 있다. 프로파일 특징부는 텍스처드 표면에 형성된 인덴트(indents)(중공 영역)를 포함할 수 있다. 프로파일 특징부는 매끄러운 만곡된 형상을 가질 수 있다(예를 들어, 모서리가 만곡된 다각형 단면).
프로파일 특징부(돌출부 또는 함몰부이든)는 대략 원추형 또는 절두 원추형일 수 있거나(예를 들어, 돌출부 또는 인덴트가 수평으로 또는 대각선으로 편평한 상단을 가질 수 있음) 또는 대략 부분 구형인 표면(예를 들어, 실질적으로 균등한 곡률 반경을 각각 갖는 볼록한 또는 오목한 표면)을 가질 수 있다.
프로파일 특징부는 텍스처드 표면의 제 1 평면에 대한 각도를 형성하는 방향으로 연장되는 하나 이상의 측면 또는 에지를 가질 수 있다. 프로파일 특징부의 제 1 평면과 측면 또는 에지 사이의 각도는 약 45 도 이하, 약 30 도 이하, 약 25 도 이하 또는 약 20 도 이하이다. 하나 이상의 측면 또는 에지는 선형 또는 평면 배향으로 연장될 수 있거나, 또는 각도가 제 1 평면으로부터의 거리의 함수로서 변하도록 만곡될 수 있다. 프로파일 특징부는 단차(들) 및/또는 편평한 측면(들)을 포함하는 하나 이상의 측면을 가질 수 있다. 프로파일 특징부는 텍스처드 표면의 제 1 평면에 직교하거나 또는 수직일 수 있는 하나 이상의 측면(또는 그 일부)을 가질 수 있거나, 또는 제 1 평면에 대해 약 10 도 내지 89 도의 각도로 연장될 수 있다(90 도는 제 1 평면에 직각이거나 또는 직교함). 프로파일 특징부는 단차진 구성이 있는 측면을 가질 수 있고, 여기서 측면의 일부는 텍스처드 표면의 제 1 평면에 대해 평행하거나 또는 약 1 도 내지 179 도의 각도를 가질 수 있다(0 도는 제 평면에 대해 평행함).
텍스처드 표면은 다양한 형상을 갖는 프로파일 특징부(예를 들어, 프로파일 특징부는 형상, 높이, 폭 및 길이가 프로파일 특징부 중에서 변할 수 있음) 또는 실질적으로 균일한 형상 및/또는 치수를 갖는 프로파일 특징부를 가질 수 있다. 텍스처드 표면에 의해 생성된 구조색은 프로파일 특징부의 형상, 치수, 간격 등에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다.
프로파일 특징부는 광이 텍스처드 표면의 제 1 평면에 대해 법선으로 입사될 때 표면의 일부(예를 들어, 약 25 내지 50 % 이상)가 입사광에 대해 거의 법선이 되도록 형성될 수 있다. 프로파일 특징부는 광이 텍스처드 표면의 제 1 평면에 대해 최대 45 도의 각도로 입사될 때 표면의 일부(예를 들어, 약 25 내지 50 % 이상)가 입사광에 대해 거의 법선이 되도록 형성될 수 있다
텍스처드 표면 상의 프로파일 특징부의 공간적 배향은 예를 들어 구조의 구조색과 관련하여 하나의 프로파일 특징부와 다른 프로파일 특징부의 간섭으로 인한 왜곡 효과를 감소시키도록 설정된다. 프로파일 특징부의 형상, 치수, 상대 방향은 텍스처드 표면에 걸쳐 상당히 다를 수 있으므로, 프로파일 특징부를 갖는 특정 영역(예를 들어, 마이크로미터 범위 또는 약 1 내지 10 제곱 마이크로미터)에 대한 원하는 간격 및/또는 상대적인 위치 결정이 적절하게 결정될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 프로파일 특징부의 형상, 치수, 상대 배향은 광학 층의 윤곽에 영향을 미치므로, 텍스처드 층의 텍스처드 표면을 설계할 때 광학 층의 치수(예를 들어, 두께), 굴절률, 층의 개수가 고려된다.
프로파일 특징부는 텍스처드 표면의 특정 영역에 걸쳐 서로에 대해 거의 무작위 위치에 위치되고(예를 들어, 마이크로미터 범위 또는 약 1 내지 10 제곱 마이크로미터 내지 센티미터 범위 또는 약 0.5 내지 5 제곱 센티미터, 및 그 안의 모든 범위의 증분), 여기서 무작위성이 구조색을 생성하는 목적을 방해하지 않는다. 다른 말로 하면, 무작위성은 구조색을 달성하기 위한 목적으로, 프로파일 특징부의 간격, 형상, 치수 및 상대 배향, 광학 층의 치수(예를 들어, 두께), 굴절률, 및 층의 개수 등과 부합한다.
프로파일 특징부는 구조색을 생성하기 위한 목적을 달성하기 위해 텍스처드 표면의 특정 영역에 걸쳐 서로에 대해 설정된 방식으로 위치된다. 프로파일 특징부의 상대 위치는 반드시 패턴을 따르지는 않지만, 그러나 원하는 구조색에 부합하는 패턴을 따를 수 있다. 위에서 및 본 명세서에 언급된 바와 같이, 프로파일 특징부, 편평한 영역 및 광학 층과 관련된 다양한 파라미터가 프로파일 특징부를 서로에 대해 설정된 방식으로 위치시키는데 사용될 수 있다.
텍스처드 표면은 격자(예를 들어, 회절 격자), 광자결장(photonic crystal) 구조, 선택적 거울 구조, 결정 섬유 구조, 변형된 매트릭스 구조, 나선형 코일 구조, 표면 격자 구조, 및 이들의 조합을 형성할 수 있는 마이크로 및/또는 나노 스케일 프로파일 특징부를 포함할 수 있다. 텍스처드 표면은 구조색을 부여하기 위해 주기적 또는 비-주기적 설계 구조를 갖는 격자를 형성하는 마이크로 및/또는 나노 스케일 프로파일 특징부를 포함할 수 있다. 마이크로 및/또는 나노 스케일 프로파일 특징부는 원하는 구조색을 생성하기 위해 피크-밸리 패턴의 프로파일 특징부 및/또는 편평한 영역을 가질 수 있다. 격자는 에셀레트(Echelette) 격자일 수 있다.
광학 요소에서 텍스처드 표면의 프로파일 특징부 및 편평한 영역은 광학 층의 각 층에서 토포그래피컬 언듈레이션(undulations)으로 나타날 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 광학 요소(200)는 복수의 프로파일 특징부(222) 및 편평한 영역(224)을 갖는 텍스처드 구조(220)를 포함한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 하나 이상의 프로파일 특징부(222)는 (도 2a에 도시된 바와 같이) 텍스처드 구조(220)의 표면으로부터의 돌출부일 수 있고, 그리고/또는 하나 이상의 프로파일 특징부(222)는 (도 2b에 도시된 바와 같이) 텍스처드 구조(220)의 표면에서의 함몰부일 수 있다. 하나 이상의 광학 층(240)은 프로파일 특징부(222) 및 편평한 영역(224)을 갖는 텍스처드 구조(220)의 측면 또는 표면 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 광학 층(240)의 결과적인 토포그래피는 텍스처드 구조(220)의 토포그래피와 동일하지 않으며, 오히려, 하나 이상의 광학 층(240)은 평면의 구역(244)의 높이에 대해 상승되거나 또는 함몰되고 텍스처드 구조(220)의 프로파일 특징부(222)의 위치에 대략 상응하는 상승된 또는 함몰된 구역(242)을 가질 수 있다. 하나 이상의 광학 층(240)은 또한 텍스처드 구조(220)의 편평한 영역(224)의 위치에 대략 대응하는 평면의 구역(244)을 갖는다. 상승된 또는 함몰된 구역(242) 및 평면의 구역(244)의 존재로 인해, 광학 층(240)의 결과적인 전체 토포그래피는 언듈레이팅 또는 물결 모양 구조의 토포그래피일 수 있다. 광학 층의 층의 개수, 각각의 층의 두께, 각각의 층의 굴절률, 및 재료의 유형과 함께 프로파일 특징부의 치수, 형상 및 간격은 특정 구조색을 발생시키는 광학 요소를 제조하는데 사용될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 프라이머 층은 광학 요소를 형성하기 전에 텍스처드 표면 상에 배치될 수 있다.
본 명세서에 언급된 중합체 재료, 예를 들어, 물품과 관련하여 기재된 중합체, 물품의 구성 요소, 구조, 층, 필름, 블래더, 폼, 프라이머 층, 코팅 등에 관한 추가 세부 사항이 제공된다. 중합체는 열경화성 중합체 또는 열가소성 중합체일 수 있다. 중합체는 엘라스토머 열경화성 중합체 또는 엘라스토머 열가소성 중합체를 포함하는 엘라스토머 중합체일 수 있다. 중합체는 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 폴리우레탄(엘라스토머 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레탄(TPUs) 및 엘라스토머 TPUs를 포함함), 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리아미드, 비닐 중합체(예를 들어, 비닐 알코올, 비닐 에스테르, 에틸렌, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 스티렌, 등의 공중합체), 폴리아크릴로니트릴, 폴리페닐렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리우레아, 폴리스티렌, 이들의 공중합체(폴리에스테르-폴리우레탄, 폴리에테르-폴리우레탄, 폴리카보네이트-폴리우레탄, 폴리에테르 블록 폴리아미드(PEBAs) 및 스티렌 블록 공중합체를 포함함), 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있다. 중합체는 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 각각의 폴리올레핀 공중합체, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 중합체를 포함할 수 있다.
용어 "중합체"는 단량체로 지칭되는 복수의 반복 구조 단위로 형성된 화학적 화합물을 지칭한다. 중합체는 종종 복수의 구조 단위가 함께 공유 결합되는 중합 반응에 의해 형성된다. 중합체를 형성하는 단량체 단위가 모두 동일한 화학적 구조를 갖는 경우, 중합체는 단일 중합체이다. 중합체가 상이한 화학 구조를 갖는 2 개 이상의 단량체 단위를 포함하는 경우, 중합체는 공중합체이다. 공중합체 유형의 하나의 예는 3 개의 상이한 유형의 단량체 단위를 포함하는 삼원 공중합체이다. 공중합체는 중합체에 무작위로 분포된 2 개 이상의 상이한 단량체를 포함할 수 있다(예를 들어, 랜덤 공중합체). 대안적으로, 복수의 제 1 유형의 단량체를 함유하는 하나 이상의 블록은 복수의 제 2 유형의 단량체를 함유하는 하나 이상의 블록에 결합되어, 블록 공중합체를 형성할 수 있다. 단일의 단량체 단위는 하나 이상의 상이한 화학 작용기를 포함할 수 있다.
2 개 이상의 유형의 화학 작용기를 포함하는 반복 단위를 갖는 중합체는 2 개 이상의 세그먼트를 갖는 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 동일한 화학 구조의 반복 단위를 갖는 중합체는 반복 세그먼트를 갖는 것으로 지칭될 수 있다. 세그먼트는 그의 화학 구조에 기초하여 비교적 경질이거나 또는 연질인 것으로 일반적으로 기술되며, 중합체는 단일 단량체 단위 또는 상이한 단량체 단위로 서로 결합된 비교적 경질의 세그먼트 및 비교적 연질의 세그먼트를 포함하는 것이 일반적이다. 중합체가 반복 세그먼트를 포함할 때, 물리적 상호 작용 또는 화학적 결합이 세그먼트 내에 또는 세그먼트 사이에 또는 세그먼트 내에 그리고 세그먼트 사이 모두에 존재할 수 있다. 종종 경질 세그먼트로 지칭되는 세그먼트의 예는 이소시아네이트를 폴리올과 반응시켜 폴리우레탄을 형성함으로써 형성될 수 있는 우레탄 결합을 포함하는 세그먼트를 포함한다. 연질 세그먼트로 종종 지칭되는 세그먼트의 예는 알콕시 작용기를 포함하는 세그먼트, 예를 들어 에테르 또는 에스테르 작용기를 포함하는 세그먼트, 및 폴리에스테르 세그먼트를 포함한다. 세그먼트는 세그먼트에 존재하는 작용기의 명칭(예를 들어, 폴리에테르 세그먼트, 폴리에스테르 세그먼트) 및 세그먼트를 형성하기 위해 반응된 화학 구조의 명칭(예를 들어, 폴리올 유도 세그먼트, 이소시아네이트 유도 세그먼트)에 기초하여 지칭될 수 있다. 특정 작용기 또는 세그먼트가 유도된 특정 화학 구조의 세그먼트를 지칭할 때, 중합체는 다른 작용기의 또는 다른 화학 구조로부터 유도된 세그먼트의 최대 10 몰 %를 함유할 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 폴리에테르 세그먼트는 최대 10 몰 %의 비-폴리에테르 세그먼트를 포함하는 것으로 이해된다.
위에서 설명한 바와 같이, 중합체는 열가소성 중합체일 수 있다. 일반적으로, 열가소성 중합체는 가열될 때 연화 또는 용융되고, 냉각될 때 고체 상태로 복귀된다. 열가소성 중합체는 그의 온도가 그의 연화 온도 이상의 온도로 증가될 때 고체 상태로부터 연화된 상태로 전이되고, 그리고 그의 온도가 그의 용융 온도 이상의 온도로 증가될 때 액체 상태로 전이된다. 충분히 냉각되면, 열가소성 중합체는 연화 또는 액체 상태로부터 고체 상태로 전이된다. 이와 같이, 열가소성 중합체는 복수의 사이클을 통해 연화 또는 용융, 성형, 냉각, 재-연화 또는 재-용융, 재-성형 및 다시 재-냉각될 수 있다. 비정질 열가소성 중합체의 경우, 고체 상태는 중합체의 유리 전이 온도 초과의 "고무(rubbery)" 상태인 것으로 이해된다. 열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 바와 같이 ASTM D3418-97에 따라 결정될 때 약 90 ℃ 내지 약 190 ℃의 용융 온도를 가질 수 있으며, 1 도의 증분으로 그 안의 모든 하위 범위를 포함한다. 열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 바와 같이 ASTM D3418-97에 따라 결정될 때 약 93 ℃ 내지 약 99 ℃의 용융 온도를 가질 수 있다. 열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 바와 같이 ASTM D3418-97에 따라 결정될 때 약 112 ℃ 내지 약 118 ℃의 용융 온도를 가질 수 있다.
유리 전이 온도는 비정질 중합체가 비교적 취성인 "유리질" 상태로부터 비교적 더 유연한 "고무" 상태로 전이되는 온도이다. 열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 바와 같이 ASTM D3418-97에 따라 결정될 때 약 -20 ℃ 내지 약 30 ℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 바와 같이 ASTM D3418-97에 따라 결정될 때 유리 전이 온도(약 -13 ℃ 내지 약 -7 ℃)를 가질 수 있다. 열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 바와 같이 ASTM D3418-97에 따라 결정될 때 약 17 ℃ 내지 약 23 ℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다.
열가소성 중합체는 2.16 킬로그램(kg)의 중량을 사용하여 160 ℃에서 본 명세서에 후술되는 바와 같이 ASTM D1238-13에 따라 시험될 때 10 분당 약 10 내지 약 30 입방 센티미터(㎤/10 분)의 용융 흐름 지수를 가질 수 있다. 열가소성 중합체는 2.16 kg의 중량을 사용하여 160 ℃에서 본 명세서에 후술되는 바와 같이 ASTM D1238-13에 따라 시험될 때 약 22 ㎤/10 분 내지 약 28 ㎤/10 분의 용융 흐름 지수를 가질 수 있다.
열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 바와 같이 콜드 로스 플렉스 시험(cold Ross flex test)에 따라 열가소성 중합체의 열 성형된 플라크에서 시험될 때 크래킹 또는 백색화 없이 약 120,000 내지 약 180,000 사이클의 콜드 로스 플렉스 시험 결과를 가질 수 있다. 열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 바와 같이 콜드 로스 플렉스 시험에 따라 열가소성 중합체의 열 성형된 플라크에서 시험될 때 크래킹 또는 백색화 없이 약 140,000 내지 약 160,000 사이클의 콜드 로스 플렉스 시험 결과를 가질 수 있다.
열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 변형을 갖는 가황 고무 및 열가소성 고무 및 열가소성 엘라스토머 텐션에 대한 ASTM D412-98 표준 시험 방법에 따라 열 성형된 플라크에서 결정될 때 약 5 메가파스칼(MPa) 내지 약 100 MPa의 모듈러스를 가질 수 있다. 열가소성 중합체는 본 명세서에 후술되는 변형을 갖는 가황 고무 및 열가소성 고무 및 열가소성 엘라스토머 텐션에 대한 ASTM D412-98 표준 시험 방법에 따라 열 성형된 플라크에서 결정될 때 약 20 MPa 내지 약 80 MPa의 모듈러스를 가질 수 있다.
중합체는 열경화성 중합체일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "열경화성 중합체"는 그의 용융 온도가 그의 분해 온도 이상이 됨에 따라, 가열 및 용융될 수 없는 중합체를 의미하는 것으로 이해된다. "열경화성 재료"는 적어도 하나의 열경화성 중합체를 포함하는 재료를 지칭한다. 열경화성 중합체 및/또는 열경화성 재료는 열 에너지 및/또는 화학 복사선(예를 들어, 자외선, 가시광선, 고 에너지 복사선, 적외선)을 사용하여 전구체(예를 들어, 경화되지 않거나 또는 부분적으로 경화된 중합체 또는 재료)로부터 제조되어, 더 이상 완전히 열가소성 상태로 유지되지 않는 부분적으로 경화되거나 또는 완전히 경화된 중합체 또는 재료를 형성할 수 있다. 일부 경우에, 경화된 또는 부분적으로 경화된 중합체 또는 재료는, 상승된 온도 및/또는 압력에서 중합체 또는 재료를 부분적으로 연화시키고 성형할 수 있지만, 그러나 중합체 또는 재료를 용융시킬 수는 없다는 점에서, 열 탄성 특성을 유지할 수 있다. 경화는 예를 들어 높은 압력 및/또는 촉매를 사용하여 촉진될 수 있다. 많은 예에서, 경화 공정은 전구체의 가교 결합 및/또는 중합 반응을 초래하기 때문에 비가역적이다. 경화되지 않거나 또는 부분적으로 경화된 중합체 또는 재료는 경화 전에 가단성(malleable) 또는 액체일 수 있다. 일부 경우에, 경화되지 않거나 또는 부분적으로 경화된 중합체 또는 재료는 그들의 최종 형상으로 성형되거나, 또는 접착제로서 사용될 수 있다. 일단 경화되면, 열경화성 중합체 또는 재료는 재 형상화를 위해 재-용융될 수 없다. 텍스처드 표면은 경화되지 않은 전구체 재료를 부분적으로 또는 완전히 경화시켜 텍스처드 표면에 고정함으로써 형성될 수 있다.
폴리우레탄
중합체는 열가소성 폴리우레탄("TPU"라고도 함)과 같은 폴리우레탄일 수 있다. 대안적으로, 중합체는 열경화성 폴리우레탄일 수 있다. 추가적으로, 폴리우레탄은 엘라스토머 TPU 또는 엘라스토머 열경화성 폴리우레탄을 포함하는 엘라스토머 폴리우레탄일 수 있다. 엘라스토머 폴리우레탄은 경질 및 연질 세그먼트를 포함할 수 있다. 경질 세그먼트는 우레탄 세그먼트(예를 들어, 이소시아네이트 유도 세그먼트)를 포함하거나 또는 이것으로 이루어질 수 있다. 연질 세그먼트는 알콕시 세그먼트(예를 들어, 폴리에테르 세그먼트, 또는 폴리에스테르 세그먼트, 또는 폴리에테르 세그먼트와 폴리에스테르 세그먼트의 조합을 포함하는 폴리올 유도 세그먼트)를 포함하거나 또는 이것으로 이루어질 수 있다. 폴리우레탄은 반복되는 경질 세그먼트 및 반복되는 연질 세그먼트를 갖는 엘라스토머 폴리우레탄을 포함하거나 또는 본질적으로 이것으로 이루어질 수 있다.
하나 이상의 폴리우레탄은 하나 이상의 이소시아네이트를 하나 이상의 폴리올과 중합하여 하기 화학식 1에 예시된 바와 같이 카바메이트 결합(-N(CO)O-)을 갖는 중합체 사슬을 생성함으로써 제조될 수 있고, 여기서 이소시아네이트(들) 각각은 바람직하게는 분자 당 2 개 이상의 이소시아네이트(-NCO) 기를 포함하는데, 예를 들어 분자 당 2, 3 또는 4 개의 이소시아네이트기를 포함한다(단일 작용성 이소시아네이트가 또한 예를 들어 사슬 종결 단위로서 선택적으로 포함될 수 있음).
Figure pct00001
(화학식 1)
각각의 R1 기 및 R2 기는 독립적으로 지방족 또는 방향족기이다. 선택적으로, 각각의 R2는 하나 이상의 하이드록실기를 갖는 기를 포함하는, 상대적 친수성기일 수 있다.
추가적으로, 이소시아네이트는 또한 하나 이상의 사슬 연장제로 사슬 연장되어 2 개 이상의 이소시아네이트를 브리징시켜, 경질 세그먼트의 길이를 증가시킬 수 있다. 이는 하기 화학식 2에 예시된 바와 같이 폴리우레탄 중합체 사슬을 생성할 수 있으며, 여기서 R3은 사슬 연장제를 포함한다. 각각의 R1 및 R2와 마찬가지로, 각각의 R3은 독립적으로 지방족 또는 방향족 작용기이다.
Figure pct00002
(화학식 2)
화학식 1 및 화학식 2에서 각각의 R1 기는 사용된 특정 이소시아네이트(들)에 기초하여, 3 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 기를 독립적으로 포함할 수 있고, 지방족, 방향족일 수 있거나, 또는 지방족 부분(들)과 방향족 부분(들)의 조합을 포함한다. "지방족"이라는 용어는 비국소(delocalized) pi 전자를 갖는 환형 공액 고리 시스템을 포함하지 않는 포화 또는 불포화 유기 분자 또는 분자의 일부를 지칭한다. 이와 비교하여, 용어 "방향족"은 비국소 pi 전자를 갖는 환형 공액 고리 시스템을 갖는 유기 분자 또는 분자의 부분을 지칭하며, 이는 국소 pi 전자를 갖는 가상의 고리 시스템보다 더 큰 안정성을 나타낸다.
각각의 R1 기는 중합체를 형성하는 반응물 화합물 또는 단량체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 5 중량 % 내지 약 85 중량 %, 약 5 중량 % 내지 약 70 중량 %, 또는 약 10 중량 % 내지 약 50 중량 %의 양으로 존재할 수 있다.
(지방족 이소시아네이트(들)로부터의) 지방족 실시예에서, 각각의 R1 기는 선형 지방족기, 분지형 지방족기, 지환족기, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 R1 기는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬렌기(예를 들어, 탄소 원자 4 내지 15 개를 갖는 알킬렌, 또는 탄소 원자 6 내지 10 개의 알킬렌), 3 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 사이클로 알킬렌기(예를 들어, 사이클로 프로필, 사이클로 부틸, 사이클로 펜틸, 사이클로 헥실, 사이클로 헵틸, 또는 사이클로 옥틸), 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 용어 "알켄" 또는 "알킬렌"은 2가 탄화수소를 지칭한다. 용어 Cn과 관련하여 사용될 때, 이는 알켄 또는 알킬렌기가 "n" 개의 탄소 원자를 갖는 것을 의미한다. 예를 들어, C1-6 알킬렌은 예를 들어 1, 2, 3, 4, 5 또는 6 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기를 지칭한다.
폴리우레탄 중합체 사슬을 제조하기에 적합한 지방족 디이소시아네이트의 예들은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 부틸렌 디이소시아네이트(BDI), 비스이소시아네이토 사이클로헥실메탄(HMDI), 2,2,4-트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트(TMDI), 비스이소시아네이토 메틸사이클로헥산, 비스이소시아네이토 메틸트리사이클로데칸, 노르보르난 디이소시아네이트(NDI), 사이클로헥산 디이소시아네이트(CHDI), 4,4'-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI), 디이소시아네이토도데칸, 리신 디이소시아네이트, 및 이들의 조합을 포함한다.
이소시아네이트 유도 세그먼트는 지방족 디이소시아네이트로부터 유도된 세그먼트를 포함할 수 있다. 이소시아네이트 유도 세그먼트의 대부분은 지방족 디이소시아네이트로부터 유도된 세그먼트를 포함할 수 있다. 이소시아네이트 유도 세그먼트의 적어도 90 %는 지방족 디이소시아네이트로부터 유도된다. 이소시아네이트 유도 세그먼트는 본질적으로 지방족 디이소시아네이트로부터 유도된 세그먼트로 이루어질 수 있다. 지방족 디이소시아네이트 유도 세그먼트는 선형 지방족 디이소시아네이트로부터 실질적으로 유도될 수 있다(예를 들어, 약 50 % 이상, 약 60 % 이상, 약 70 % 이상, 약 80 % 이상, 약 90 % 이상). 지방족 디이소시아네이트 유도 세그먼트의 적어도 80 %는 곁사슬이 없는 지방족 디이소시아네이트로부터 유도될 수 있다. 지방족 디이소시아네이트로부터 유도된 세그먼트는 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 선형 지방족 디이소시아네이트를 포함할 수 있다.
이소시아네이트 유도 세그먼트가 방향족 이소시아네이트(들)로부터 유도되는 경우, 각각의 R1 기는 하나 이상의 방향족기, 예를 들어 페닐, 나프틸, 테트라하이드로 나프틸, 페난트레닐, 비페닐레닐, 인다닐, 인데닐, 안트라세닐, 및 플루오레닐을 포함할 수 있다. 달리 지시되지 않는 한, 방향족기는 비-치환된 방향족기 또는 치환된 방향족기일 수 있고, 또한 헤테로 방향족기를 포함할 수 있다. "헤테로 방향족"이라 함은 단환식 또는 다환식(예를 들어, 융합된 이환식 및 융합된 삼환식) 방향족 고리 시스템을 지칭하고, 여기서 1 내지 4 개의 고리 원자는 산소, 질소 또는 황으로부터 선택되고, 나머지 고리 원자는 탄소이며, 여기서 고리 시스템은 임의의 고리 원자에 의해 분자의 나머지에 연결된다. 적합한 헤테로아릴기의 예들은 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피롤릴, 피라졸릴, 이미다졸릴, 티아졸릴, 테트라졸릴, 옥사졸릴, 이소옥사졸릴, 티아디아졸릴, 옥사디아졸릴, 푸라닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 벤조옥사졸릴, 벤즈이미다졸릴, 및 벤조티아졸릴 기를 포함한다.
폴리우레탄 중합체 사슬을 제조하기에 적합한 방향족 디이소시아네이트의 예는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 트리메틸오일 프로판(TMP)을 갖는 TDI 부가물, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 크실렌 디이소시아네이트(XDI), 테트라메틸 크실릴렌 디이소시아네이트(TMXDI), 수소화 크실렌 디이소시아네이트(HXDI), 나프탈렌 1,5-디이소시아네이트(NDI), 1,5-테트라하이드로 나프탈렌 디이소시아네이트, 파라-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI), 3,3'-디메틸 디페닐1-4, 4'-디이소시아네이트(DDDI), 4,4'-디벤질 디이소시아네이트(DBDI), 4-클로로-1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 및 이들의 조합을 포함한다. 중합체 사슬에는 방향족기가 실질적으로 없을 수 있다.
폴리우레탄 중합체 사슬은 HMDI, TDI, MDI, H12 지방족, 및 이들의 조합을 포함하는 디이소시아네이트로부터 생성될 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄은 HMDI, TDI, MDI, H12 지방족 및 이들의 조합을 포함하는 디이소시아네이트로부터 생성된 하나 이상의 폴리우레탄 중합체 사슬을 포함할 수 있다.
적어도 부분적으로 가교 결합되거나 또는 가교 결합될 수 있는 폴리우레탄 사슬이 본 개시에 따라 사용될 수 있다. 다작용성 이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄을 형성함으로써 가교 결합된 또는 가교 결합 가능한 폴리우레탄 사슬을 생성하는 것이 가능하다. 폴리우레탄 사슬을 생성하기에 적합한 트리이소시아네이트의 예는 트리메틸오일 프로판(TMP), 우레디온(즉, 이량체화된 이소시아네이트), 중합체 MDI 및 이들의 조합을 갖는 TDI, HDI 및 IPDI 부가물을 포함한다.
화학식 2의 R3 기는 사용된 특정 사슬 연장제 폴리올을 기초로 하여, 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 기를 포함할 수 있으며, 예를 들어 지방족, 방향족, 또는 에테르 또는 폴리에테르일 수 있다. 폴리우레탄을 제조하기에 적합한 사슬 연장제 폴리올의 예는 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜의 저급 올리고머(예를 들어, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 및 테트라에틸렌 글리콜), 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 프로필렌 글리콜의 저급 올리고머(예를 들어, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 및 테트라프로필렌 글리콜), 1,4-부틸렌 글리콜, 2,3-부틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-사이클로헥산 디메탄올, 2-에틸-1,6-헥산디올, 1-메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 디하이드록시 알킬화 방향족 화합물(예를 들어, 하이드로퀴논 및 레조르시놀의 비스(2-하이드록시에틸) 에테르, 크실렌-a,a-디올, 크실렌-a,a-디올의 비스(2-하이드록시에틸) 에테르), 및 이들의 조합을 포함한다.
상기 화학식 1 및 화학시 2에서 R2 기는 폴리에테르기, 폴리에스테르기, 폴리카보네이트기, 지방족기, 또는 방향족기를 포함할 수 있다. 각각의 R2 기는 반응물 단량체의 총 중량을 기초로 하여, 약 5 중량 % 내지 약 85 중량 %, 약 5 중량 % 내지 약 70 중량 %, 또는 약 10 중량 % 내지 약 50 중량 %의 양으로 존재할 수 있다.
폴리우레탄의 적어도 하나의 R2 기는 폴리에테르 세그먼트(즉, 하나 이상의 에테르기를 갖는 세그먼트)를 포함한다. 적합한 폴리에테르기는 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(PPO), 폴리테트라하이드로 푸란(PTHF), 폴리테트라메틸렌 옥사이드(PTMO), 및 이들의 조합을 포함하지만, 그러나 이에 제한되지는 않는다. 본 명세서에 사용된 용어 "알킬"은 1 내지 30 개의 탄소 원자, 예를 들어 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 함유하는 곧은 사슬 및 분지형 포화 탄화수소기를 지칭한다. 용어 Cn과 관련하여 사용될 때, 이는 알킬기가 "n" 개의 탄소 원자를 갖는다는 것을 의미한다. 예를 들어, C4 알킬은 4 개의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 지칭한다. C1-7 알킬은 모든 하위 그룹(예를 들어, 1-6, 2-7, 1-5, 3-6, 1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7 개의 탄소 원자)뿐만 아니라 전체 범위(즉, 1 내지 7 개의 탄소 원자)를 포괄하는 다수의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 지칭한다. 알킬기의 비-제한적인 예에는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸(2-메틸프로필), t-부틸(1,1-디메틸에틸), 3,3-디메틸펜틸, 및 2-에틸헥실을 포함한다. 달리 지시되지 않는 한, 알킬기는 비-치환된 알킬기 또는 치환된 알킬기일 수 있다.
폴리우레탄의 일부 예에서, 적어도 하나의 R2 기는 폴리에스테르기를 포함한다. 폴리에스테르기는 하나 이상의 이가 알코올(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸 펜탄디올 1,5-디에틸렌 글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,5-헥산디올, 1,2-도데칸디올, 사이클로헥산 디메탄올, 및 이들의 조합)과 하나 이상의 디카르복실산(예를 들어, 아디프산, 숙신산, 세박산, 수베르산, 메틸 아디프산, 글루타르산, 피멜산, 아젤라산, 티오디프로피온산 및 시트라콘산 및 이들의 조합)의 폴리에스테르화로부터 유도될 수 있다. 폴리에스테르기는 또한 폴리카보네이트 예비 중합체, 예를 들어, 폴리(헥사메틸렌 카보네이트) 글리콜, 폴리(프로필렌 카보네이트) 글리콜, 폴리(테트라메틸렌 카보네이트) 글리콜, 및 폴리(노난메틸렌 카보네이트) 글리콜로부터 유도될 수 있다. 적합한 폴리에스테르는 예를 들어 폴리에틸렌 아디페이트(PEA), 폴리(1,4-부틸렌 아디페이트), 폴리(테트라메틸렌 아디페이트), 폴리(헥사메틸렌 아디페이트), 폴리카프로락톤, 폴리헥사메틸렌 카보네이트, 폴리(프로필렌 카보네이트), 폴리(테트라메틸렌 카보네이트), 폴리(노난메틸렌 카보네이트), 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 R2 기는 폴리카보네이트기를 포함할 수 있다. 폴리카보네이트기는 하나 이상의 이가 알코올(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 1,3- 프로필렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸 펜탄디올 1,5-디에틸렌 글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,5-헥산디올, 1,2-도데칸디올, 사이클로헥산 디메탄올, 및 이들의 조합)과 에틸렌 카보네이트의 반응으로부터 유도될 수 있다.
지방족기는 선형일 수 있고, 예를 들어 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 사슬 또는 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐렌 사슬을 포함할 수 있다(예를 들어, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 트리데실렌, 에테닐렌, 프로필렌, 부테닐렌, 펜테닐렌, 헥세닐렌, 헵테닐렌, 옥테닐렌, 노네닐렌, 데세닐렌, 운데세닐렌, 도데세닐렌, 트리데세닐렌). 용어 "알켄" 또는 "알킬렌"은 2가 탄화수소를 지칭한다. 용어 "알케닐렌"은 2가 탄화수소 분자 또는 적어도 하나의 이중 결합을 갖는 분자의 일부를 지칭한다.
지방족 및 방향족기는 하나 이상의 펜던트 비교적 친수성 및/또는 하전된 기로 치환될 수 있다. 펜던트 친수성기는 하나 이상의(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 또는 그 초과) 하이드록실기를 포함할 수 있다. 펜던트 친수성기는 하나 이상의(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 또는 그 초과) 아미노기를 포함한다. 일부 경우에, 펜던트 친수성기는 하나 이상의(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 또는 그 초과) 카르복실레이트기를 포함한다. 예를 들어, 지방족기는 하나 이상의 폴리아크릴산기를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 펜던트 친수성기는 하나 이상의(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 또는 그 초과) 설포네이트기를 포함한다. 일부 경우에, 펜던트 친수성기는 하나 이상의(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 또는 그 초과) 포스페이트기를 포함한다. 일부 예에서, 펜던트 친수성기는 하나 이상의 암모늄기(예를 들어, 3 차 및/또는 4 차 암모늄)를 포함한다. 다른 예에서, 펜던트 친수성기는 하나 이상의 양쪽 이온성기(예를 들어, 폴리(카르복시베타인(pCB)과 같은 베타인 및 포스파티딜콜린기와 같은 암모늄 포스포네이트기))를 포함한다.
R2 기는 반대 이온에 결합하여 중합체를 이온적으로 가교 결합시키고 이오노머를 형성할 수 있는 하전된 기를 포함할 수 있다. 예를 들어, R2는 펜던트 아미노, 카르복실레이트, 설포네이트, 포스페이트, 암모늄 또는 양쪽 이온성 기, 또는 이들의 조합을 갖는 지방족 또는 방향족 기이다.
펜던트 친수성기가 존재하는 경우, 펜던트 친수성기는 2 개의 폴리에테르기와 같은 적어도 하나의 폴리에테르기일 수 있다. 다른 경우에, 펜던트 친수성기는 적어도 하나의 폴리에스테르이다. 펜던트 친수성기는 폴리락톤기(예를 들어, 폴리비닐 피롤리돈)일 수 있다. 펜던트 친수성기의 각각의 탄소 원자는 선택적으로 예를 들어 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 알킬기로 치환될 수 있다. 지방족 및 방향족기는 그라프트 중합체기일 수 있고, 여기서 펜던트기는 동종 중합체기이다(예를 들어, 폴리에테르기, 폴리에스테르기, 폴리비닐 피롤리돈기).
펜던트 친수성기는 폴리에테르기(예를 들어, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)기, 폴리에틸렌 글리콜(PEG)기), 폴리비닐 피롤리돈기, 폴리아크릴산기, 또는 이들의 조합일 수 있다.
펜던트 친수성기는 링커(linker)를 통해 지방족기 또는 방향족기에 결합될 수 있다. 링커는 펜던트 친수성기를 지방족 또는 방향족기에 연결할 수 있는 임의의 이작용성 소 분자(예를 들어, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분자)일 수 있다. 예를 들어, 링커는 펜던트 친수성기 및 지방족 또는 방향족기에 연결될 때 카바메이트 결합을 형성하는 본 명세서에 앞서 기재된 바와 같은 디이소시아네이트기를 포함할 수 있다. 링커는 하기에 나타낸 바와 같이 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)일 수 있다.
Figure pct00003
(화학식 3)
펜던트 친수성기는 폴리에틸렌 옥사이드기일 수 있고, 연결 그룹은 아래와 같이 MDI일 수 있다.
Figure pct00004
(화학식 4)
펜던트 친수성기는 선택적으로 링커를 통해 지방족 또는 방향족 기에 결합할 수 있게 하도록 작용화될 수 있다. 예를 들어, 펜던트 친수성기가 알켄기를 포함하는 경우, 이는 설프하이드릴-함유 이작용성 분자(즉, 하이드록실기 또는 아미노기와 같은 제 2 반응성기를 갖는 분자)와 마이클 첨가될 수 있어, 제 2 반응성기를 사용하여, 선택적으로 링커를 통해, 중합체 백본(backbone)과 반응할 수 있는 친수성기가 생성된다. 예를 들어, 펜던트 친수성기가 폴리비닐 피롤리돈기인 경우, 이는 머캅토 에탄올 상의 설프하이드릴기와 반응하여 하기에 나타낸 바와 같이 하이드록실 작용성 폴리비닐 피롤리돈을 생성할 수 있다.
Figure pct00005
(화학식 5)
폴리우레탄에서 적어도 하나의 R2 기는 폴리테트라메틸렌 옥사이드기를 포함할 수 있다. 폴리우레탄의 적어도 하나의 R2 기는 폴리에틸렌 옥사이드기 또는 폴리비닐 피롤리돈기, 예를 들어 본 명세서에 참고로 포함되는 EP 특허 제2 462 908호에 설명되는 바와 같이 폴리올로 작용화된 지방족 폴리올기를 포함할 수 있다. 예를 들어, R2 기는 하기에 나타내는 바와 같이, 폴리올(예를 들어, 펜타에리트리톨 또는 2,2,3-트리하이드록시 프로판올) 및 MDI-유도된 메톡시 폴리에틸렌 글리콜(화학식 6 또는 화학식 7에 나타낸 바와 같은 화합물을 수득하기 위함) 또는 머캅토 에탄올과 이전에 반응된 MDI-유도된 폴리비닐 피롤리돈(화학식 8 또는 화학식 9에 나타낸 바와 같은 화합물을 수득하기 위함)의 반응 생성물로부터 유도될 수 있다.
Figure pct00006
(화학식 6)
Figure pct00007
(화학식 7)
Figure pct00008
(화학식 8)
Figure pct00009
(화학식 9)
폴리우레탄의 적어도 하나의 R2는 폴리실록산일 수 있으며, 이 경우, R2 기는 본 명세서에 참조로 포함되는 미국 특허 제5,969,076호에 개시되는 바와 같은 실리콘 단량체와 같은 화학식 10의 실리콘 단량체로부터 유도될 수 있다.
Figure pct00010
(화학식 10)
여기서: a는 1 내지 10 또는 그 초과(예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10)이고; 각각의 R4는 독립적으로 수소, 1 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 2 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐기, 아릴 또는 폴리에테르이고; 각각의 R5는 독립적으로 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기, 폴리에테르, 또는 폴리우레탄이다.
각각의 R4 기는 독립적으로 H, 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐기, 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 아릴기, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리부틸렌 기일 수 있다. 각각의 R4 기는 독립적으로 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 에테닐, 프로페닐, 페닐, 및 폴리에틸렌 기로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
각각의 R5 기는 독립적으로 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기(예를 들어, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 또는 데실렌 기)를 포함할 수 있다. 각각의 R5 기는 폴리에테르기(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리부틸렌 기)일 수 있다. 각각의 R5 기는 폴리우레탄기일 수 있다.
선택적으로, 폴리우레탄은 폴리우레탄의 유도체인 중합체 사슬을 포함하는 적어도 부분적으로 가교 결합된 중합체 네트워크를 포함할 수 있다. 가교 결합의 수준은 폴리우레탄이 열가소성 특성을 유지하도록 이루어질 수 있다(즉, 가교 결합된 열가소성 폴리우레탄은 본 명세서에 기재된 처리 조건 하에서 용융 및 재-고화될 수 있다). 가교 결합된 폴리우레탄은 열경화성 중합체일 수 있다. 이러한 가교 결합된 중합체 네트워크는 하기 화학식 11 및 화학식 12에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 이소시아네이트를 하나 이상의 폴리아미노 화합물, 폴리설프하이드릴 화합물, 또는 이들의 조합과 중합시킴으로써 생성될 수 있다:
Figure pct00011
(화학식 11)
Figure pct00012
(화학식 12)
여기서, 변수는 위에서 설명한 바와 같다. 추가적으로, 이소시아네이트는 또한 하나 이상의 폴리아미노 또는 폴리티올 사슬 연장제로 사슬 연장되어, 예를 들어 화학식 2의 폴리우레탄에 대해 위에서 설명한 바와 같이, 2 개 이상의 이소시아네이트를 브리징시킬 수 있다.
폴리우레탄 사슬은 예를 들어 중합체의 우레탄 또는 카바메이트 기들(경질 세그먼트들) 사이의 비극성 또는 극성 상호 작용을 통해 다른 폴리우레탄 사슬에 물리적으로 가교 결합될 수 있다. 화학식 1의 R1 기 및 화학식 2의 R1 및 R3 기는 종종 "경질 세그먼트"로 지칭되는 중합체의 부분을 형성하고, R2 기는 종종 "연질 세그먼트"로 지칭되는 중합체의 일부를 형성한다. 연질 세그먼트는 경질 세그먼트에 공유 결합된다. 물리적으로 가교 결합된 경질 및 연질 세그먼트를 갖는 폴리우레탄은 친수성 폴리우레탄일 수 있다(즉, 본 명세서에 개시된 바와 같이 친수성기를 포함하는, 열가소성 폴리우레탄을 포함하는, 폴리우레탄).
폴리우레탄은 미국 특허 제4,523,005호에 기술된 바와 같이, MDI, PTMO, 및 1,4-부틸렌 글리콜로 이루어지는 열가소성 폴리우레탄일 수 있다. 본 용도에 적합한 상업적으로 이용 가능한 폴리우레탄은 상표명 "SANCURE"(예를 들어, "SANCURE" 20025F와 같은 중합체의 "SANCURE" 시리즈), 또는 "TECOPHILIC"(예를 들어, TG-500, TG-2000, SP-80A-150, SP-93A-100, SP-60D-60)(미국 일리노이 주, 컨트리사이드 소재의 루브리졸), "PELLETHANE" 2355-85ATP 및 2355-95AE(미국 미네소타 주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니), "ESTANE"(예를 들어, ALR G 500, 또는 58213; 미국 일리노이 주, 컨트리사이드 소재의 루브리졸) 하의 폴리우레탄들을 포함하지만, 그러나 이에 제한되지는 않는다.
폴리우레탄들 중 하나 이상(예를 들어, 코팅으로서 프라이머에 사용된 것들(예를 들어, 물-분산성 폴리우레탄))은 하나 이상의 이소시아네이트를 하나 이상의 폴리올과 중합시켜 카바메이트 결합(-N(C=O)0-) 및 하나 이상의 물-분산성 향상 모이어티를 갖는 공중합체 사슬을 생성함으로써 제조될 수 있고, 여기서 중합체 사슬은 하나 이상의 물-분산성 향상 모이어티(예를 들어, 중합체 사슬의 단량체)를 포함한다. 물-분산성 폴리우레탄은 또한 "수성 폴리우레탄 중합체 분산액"으로 지칭될 수도 있다. 물-분산성 향상 모이어티는 화학식 1 또는 화학식 2의 사슬에 첨가될 수 있다(예를 들어, 곁사슬로서 사슬 내에 그리고/또는 사슬 상에). 물-분산성 향상 모이어티를 포함하는 것은 수성 폴리우레탄 분산액의 형성을 가능하게 한다. 본 명세서에서 용어 "수성(water-borne)"은 약 50 중량 % 내지 100 중량 %의 물, 약 60 중량 % 내지 100 중량 %의 물, 약 70 중량 % 내지 100 중량 %의 물, 또는 약 100 중량 %의 물의 분산액 또는 제형의 연속 상을 의미한다. 용어 "수성 분산액"은 공용매(co-solvent)가 없는 물 중의 구성 요소(예를 들어, 중합체, 가교제, 등)의 분산액을 지칭한다. 공용매는 수성 분산액에 사용될 수 있고, 공용매는 유기 용매일 수 있다. 중합체, 폴리우레탄, 이소시아네이트 및 폴리올에 관한 추가 세부 사항은 하기에 제공된다.
폴리우레탄(예를 들어, 수성 폴리우레탄 중합체 분산액)은 하나 이상의 물-분산성 향상 모이어티를 포함할 수 있다. 물-분산성 향상 모이어티는 폴리우레탄의 분산을 보조하기 위해 적어도 하나의 친수성(예를 들어, 폴리(에틸렌 옥사이드)), 이온성 또는 잠재적 이온성 기를 가질 수 있어, 이에 따라 분산액의 안정성을 향상시킨다. 물-분산성 폴리우레탄은 적어도 하나의 친수성기 또는 (예를 들어, 중화와 같은 화학적 변형에 의해) 친수성으로 될 수 있는 기를 함유하는 모이어티를 중합체 사슬에 혼입함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 이들 화합물은 비-이온성, 음이온성, 양이온성 또는 양쪽 이온성, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 예에서, 카르복실산기와 같은 음이온성기는 사슬에 불활성 형태로 혼입되고, 그 후에 3 차 아민과 같은 염-형성 화합물에 의해 활성화될 수 있다. 측면 또는 말단 친수성 에틸렌 옥사이드 또는 우레이도 단위를 포함하는, 우레탄 결합 또는 우레아 결합을 통해 다른 물-분산성 향상 모이어티가 또한 백본으로 반응될 수 있다.
물-분산성 향상 모이어티는 카르복실기를 포함하는 것일 수 있다. 카르복실기를 포함하는 물-분산성 향상 모이어티는 일반식 (HO)xQ(COOH)y를 갖는 하이드록시-카르복실산으로부터 형성될 수 있고, 여기서 Q는 1 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 곧은 또는 분지형 이가 탄화수소 라디칼일 수 있고, x 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 3일 수 있다. 예시적인 예는 디메틸올 프로판산(DMPA), 디메틸올 부탄산(DMBA), 시트르산, 타르타르산, 글리콜산, 락트산, 말산, 디하이드록시 말산, 디하이드록시 타르타르산, 등 및 이들의 혼합물을 포함한다.
물-분산성 향상 모이어티는 백본으로 중합되어 폴리우레탄에 물-분산성 특성을 부여할 수 있는 펜던트 음이온성기를 함유하는 반응성 중합체 폴리올 구성 요소를 포함할 수 있다. 음이온성 작용성 중합체 폴리올은 음이온성 폴리에스테르 폴리올, 음이온성 폴리에테르 폴리올, 및 음이온성 폴리카보네이트 폴리올을 포함할 수 있고, 여기서 추가로 세부적인 사항은 미국 특허 제5,334,690호에 제공되어 있다.
물-분산성 향상 모이어티는 곁사슬 친수성 단량체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 곁사슬 친수성 단량체를 포함하는 물-분산성 향상 모이어티는 알킬렌 옥사이드 중합체 및 알킬렌 옥사이드기가 미국 특허 제6,897,281호에 도시된 바와 같이 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 공중합체를 포함할 수 있다. 추가적인 유형의 물-분산성 향상 모이어티는 티오글리콜산, 2,6-디하이드록시 벤조산, 설포이소프탈산, 폴리에틸렌 글리콜, 등 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 물-분산성 향상 모이어티에 관한 추가의 세부적인 사항은 미국 특허 제7,476,705호에서 발견될 수 있다.
폴리아미드
중합체는 열가소성 폴리아미드 또는 열경화성 폴리아미드와 같은 폴리아미드를 포함할 수 있다. 폴리아미드는 엘라스토머 열가소성 폴리아미드 또는 엘라스토머 열경화성 폴리아미드를 포함하는 엘라스토머 폴리아미드일 수 있다. 폴리아미드는 동일한 화학 구조의 반복 폴리아미드 세그먼트를 갖는 폴리아미드 단독 중합체일 수 있다. 대안적으로, 폴리아미드는 상이한 폴리아미드 화학 구조를 갖는 다수의 폴리아미드 세그먼트를 포함할 수 있다(예를 들어, 폴리아미드 6 세그먼트, 폴리아미드 11 세그먼트, 폴리아미드 12 세그먼트, 폴리아미드 66 세그먼트 등). 상이한 화학 구조를 갖는 폴리아미드 세그먼트는 무작위로 배열될 수 있거나, 또는 반복 블록으로서 배열될 수 있다.
폴리아미드는 공폴리아미드(즉, 폴리아미드 세그먼트 및 비-폴리아미드 세그먼트를 포함하는 공중합체)일 수 있다. 공폴리아미드의 폴리아미드 세그먼트는 폴리아미드 6 세그먼트, 폴리아미드 11 세그먼트, 폴리아미드 12 세그먼트, 폴리아미드 66 세그먼트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하거나 또는 이들로 이루어질 수 있다. 공폴리아미드의 폴리아미드 세그먼트는 무작위로 배열될 수 있거나, 또는 반복 세그먼트로 배열될 수 있다. 폴리아미드 세그먼트는 폴리아미드 6 세그먼트, 또는 폴리아미드 12 세그먼트, 또는 폴리아미드 6 세그먼트 및 폴리아미드 12 세그먼트 모두를 포함하거나 또는 이들로 이루어질 수 있다. 공폴리아미드의 폴리아미드 세그먼트가 폴리아미드 6 세그먼트 및 폴리아미드 12 세그먼트를 포함하는 예에서, 세그먼트는 무작위로 배열될 수 있다. 공폴리아미드의 비-폴리아미드 세그먼트는 폴리에테르 세그먼트, 폴리에스테르 세그먼트, 또는 폴리에테르 세그먼트 및 폴리에스테르 세그먼트 둘 모두를 포함하거나 또는 이들로 이루어질 수 있다. 공폴리아미드는 블록 공폴리아미드일 수 있거나, 또는 랜덤 공폴리아미드일 수 있다. 공폴리아미드는 폴리아미드 올리고머 또는 예비 중합체와 제 2 올리고머 예비 중합체의 중축합으로부터 형성되어 공폴리아미드(즉, 폴리아미드 세그먼트를 포함하는 공중합체)를 형성할 수 있다. 선택적으로, 제 2 예비 중합체는 친수성 예비 중합체일 수 있다.
폴리아미드는 폴리아미드 함유 블록 공중합체일 수 있다. 예를 들어, 블록 공중합체는 반복 경질 세그먼트 및 반복 연질 세그먼트를 가질 수 있다. 경질 세그먼트는 폴리아미드 세그먼트를 포함할 수 있고, 연질 세그먼트는 비-폴리아미드 세그먼트를 포함할 수 있다. 폴리아미드 함유 블록 공중합체는 반복 경질 세그먼트 및 반복 연질 세그먼트를 갖는 폴리아미드 함유 블록 공중합체를 포함하거나 또는 이것으로 이루어지는 엘라스토머 공폴리아미드일 수 있다. 반본 경질 세그먼트 및 연질 세그먼트를 갖는 블록 공중합체를 포함하는 블록 공중합체에서, 물리적 가교 결합은 세그먼트 내에 또는 세그먼트 사이에 또는 세그먼트 내부 및 세그먼트 사이 모두에 존재할 수 있다.
폴리아미드 그 자체, 또는 폴리아미드 함유 블록 공중합체의 폴리아미드 세그먼트는 폴리아미드 예비 중합체, 예를 들어 락탐, 아미노산, 및/또는 디아미노 화합물과 디카르복실산, 또는 이의 활성화된 형태의 축합으로부터 유도될 수 있다. 생성된 폴리아미드 세그먼트는 아미드 결합(-(CO)NH-)을 포함한다. 용어 "아미노산"은 적어도 하나의 아미노기 및 적어도 하나의 카르복실기를 갖는 분자를 지칭한다. 폴리아미드의 각각의 폴리아미드 세그먼트는 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
폴리아미드 함유 블록 공중합체의 폴리아미드 또는 폴리아미드 세그먼트는 락탐 및/또는 아미노산의 중축합으로부터 유도될 수 있고, 하기 화학식 13에 나타낸 구조식을 갖는 아미드 세그먼트를 포함할 수 있고, 여기서 R6 기는 락탐 또는 아미노산으로부터 유도된 폴리아미드의 부분을 나타낸다.
Figure pct00013
(화학식 13)
R6 기는 락탐으로부터 유도될 수 있다. R6 기는 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 락탐기, 또는 4 내지 15 개의 탄소 원자를 갖는 락탐기, 또는 6 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 락탐기로부터 유도될 수 있다. R6 기는 카프로락탐 또는 라우로락탐으로부터 유도될 수 있다. R6 기는 하나 이상의 아미노산으로부터 유도될 수 있다. R6 기는 4 내지 25 개의 탄소 원자를 갖는 아미노산기, 또는 5 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 아미노산기, 또는 8 내지 15 개의 탄소 원자를 갖는 아미노산기로부터 유도될 수 있다. R6 기는 12-아미노 라우르산 또는 11-아미노 운데칸산으로부터 유도될 수 있다.
선택적으로, 폴리아미드 함유 블록 공중합체의 친수성의 상대 정도를 증가시키기 위해, 화학식 13은 하기에 나타낸 바와 같이 폴리아미드-폴리에테르 블록 공중합체 세그먼트를 포함할 수 있다:
Figure pct00014
(화학식 14)
여기서, m은 3-20이고, n은 1-8이다. 선택적으로, m은 4-15 또는 6-12(예를 들어, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12)이고, n은 1, 2 또는 3이다. 예를 들어, m은 11 또는 12일 수 있고, n은 1 또는 3일 수 있다. 폴리아미드 함유 블록 공중합체의 폴리아미드 또는 폴리아미드 세그먼트는 디아미노 화합물과 디카르복실산, 또는 이의 활성화된 형태의 축합으로부터 유도될 수 있고, 하기 화학식 15에 나타낸 구조식을 갖는 아미드 세그먼트를 포함할 수 있으며, 여기서 R7 기는 디아미노 화합물로부터 유도된 폴리아미드의 부분을 나타내고, R8 기는 디카르복실산 화합물로부터 유도된 부분을 나타낸다:
Figure pct00015
(화학식 15)
R7 기는 4 내지 15 개의 탄소 원자, 또는 5 내지 10 개의 탄소 원자, 또는 6 내지 9 개의 탄소 원자를 갖는 지방족기를 포함하는 디아미노 화합물로부터 유도될 수 있다. 디아미노 화합물은 페닐, 나프틸, 자일릴 및 톨릴과 같은 방향족기를 포함할 수 있다. R7 기가 유도될 수 있는 적합한 디아미노 화합물에는 헥사메틸렌 디아민(HMD), 테트라메틸렌 디아민, 트리메틸 헥사메틸렌 디아민(TMD), m-자일릴렌 디아민(MXD), 및 1,5-펜타민 디아민이 포함되지만, 그러나 이들에 제한되지는 않는다. R8 기는 4 내지 15 개의 탄소 원자, 또는 5 내지 12 개의 탄소 원자, 또는 6 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 지방족기를 포함하는, 디카르복실산 또는 이의 활성화된 형태로부터 유도될 수 있다. R8이 유도될 수 있는 디카르복실산 또는 이의 활성화 형태는 방향족기, 예를 들어 페닐, 나프틸, 자일릴 및 톨릴 기를 포함한다. R8이 유도될 수 있는 적합한 카르복실산 또는 이의 활성화 형태는 아디프산, 세바스산, 테레프탈산, 및 이소프탈산을 포함한다. 폴리아미드 사슬에는 방향족기가 실질적으로 없을 수 있다.
폴리아미드(폴리아미드 함유 블록 공중합체를 포함함)의 각각의 폴리아미드 세그먼트는 12-아미노라우르산, 카프로락탐, 헥사메틸렌 디아민 및 아디프산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 폴리아미드 예비 중합체로부터 독립적으로 유도될 수 있다.
폴리아미드는 폴리(에테르-블록-아미드)를 포함하거나 또는 본질적으로 이것으로 이루어질 수 있다. 폴리(에테르-블록-아미드)는 화학식 16에 나타낸 바와 같이, 카르복실산 종결된 폴리아미드 예비 중합체 및 하이드록실 종결된 폴리에테르 예비 중합체의 중축합으로부터 형성되어 폴리(에테르-블록-아미드)를 형성할 수 있다:
Figure pct00016
(화학식 16)
폴리(에테르 블록 아미드) 중합체는 반응성 말단을 함유하는 폴리에테르 블록과 반응성 말단을 함유하는 폴리아미드 블록의 중축합에 의해 제조될 수 있다. 예들은 다음을 포함한다: 1) 카르복실 사슬 말단을 함유하는 폴리옥시 알킬렌 블록을 갖는 디아민 사슬 말단을 함유하는 폴리아미드 블록; 2) 폴리에테르 디올로 알려진 지방족 디하이드록실화 알파-오메가 폴리옥시 알킬렌의 시아노에틸화 및 수소화에 의해 수득된 디아민 사슬 말단을 함유하는 폴리옥시 알킬렌 블록을 갖는 디카르복실산 사슬 말단을 함유하는 폴리아미드 블록; 3) 폴리에테르 디올을 갖는 디카르복실산 사슬 말단을 함유하는 폴리아미드 블록, 이 특별한 경우에 수득된 생성물은 폴리에테르 에스테르 아미드이다. 폴리(에테르-블록-아미드)의 폴리아미드 블록은 위에서 설명한 바와 같이 디카르복실산을 갖는 락탐, 아미노산 및/또는 디아미노 화합물로부터 유도될 수 있다. 폴리에테르 블록은 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(PPO), 폴리테트라하이드로 푸란(PTHF), 폴리테트라메틸렌 옥사이드(PTMO), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 폴리에테르로부터 유도될 수 있다.
폴리(에테르 블록 아미드) 중합체는 사슬 제한 디카르복실산의 존재 하에서 α, ω-아미노 카르복실산, 락탐 또는 디카르복실산 및 디아민의 축합으로부터 유도된 디카르복실산 사슬 말단을 포함하는 폴리아미드 블록을 포함하는 것들을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 폴리(에테르 블록 아미드) 중합체에서, 아미노 운데칸산과 같은 α, ω- 아미노 카르복실산이 사용될 수 있으며; 카프로락탐 또는 라우릴락탐과 같은 락탐이 사용될 수 있으며; 아디프산, 데칸이산 또는 도데칸이산과 같은 디카르복실산이 사용될 수 있으며; 헥사메틸렌 디아민과 같은 디아민이 사용될 수 있으며; 또는 상기 중 임의의 것의 다양한 조합도 사용될 수 있다. 공중합체는 폴리아미드 12 또는 폴리아미드 6을 포함하는 폴리아미드 블록을 포함할 수 있다.
폴리(에테르 블록 아미드) 중합체는 4 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 디카르복실산의 존재 하에 6 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 하나 이상의 α, ω-아미노 카르복실산 및/또는 하나 이상의 락탐의 축합으로부터 유도된 폴리아미드 블록을 포함하는 것들을 포함할 수 있고, 질량이 낮은데, 즉, 이들은 400 내지 1000의 수 평균 분자량을 갖는다. 이러한 유형의 폴리(에테르 블록 아미드) 중합체에서, 아미노 운데칸산 또는 아미노 도데칸산과 같은 α, ω-아미노 카르복실산이 사용될 수 있으며; 디카르복실산, 예를 들어 아디프산, 세바스산, 이소프탈산, 부탄디오산, 1,4-사이클로헥실 디카르복실산, 테레프탈산, 설포이소프탈산의 나트륨 또는 리튬 염, 이량체화된 지방산(이들 이량체화된 지방산은 이량체 함량이 적어도 98 중량 %이고, 바람직하게는 수소화됨) 및 도데칸이산 HOOC-(CH2)10-COOH가 사용될 수 있으며; 카프로락탐 및 라우릴락탐과 같은 락탐이 사용될 수 있으며; 또는 상기 중 임의의 것의 다양한 조합이 사용될 수 있다. 공중합체는 아디프산 또는 도데칸이산의 존재 하에서 라우릴락탐의 축합에 의해 수득되고 수 평균 분자량이 적어도 750이며 용융 온도가 약 127 내지 약 130 ℃인 폴리아미드 블록을 포함할 수 있다. 폴리아미드 블록의 다양한 구성 요소 및 그 비율은 150 ℃ 미만, 또는 약 90 ℃ 내지 약 135 ℃의 융점을 얻도록 선택될 수 있다.
폴리(에테르 블록 아미드) 중합체는 적어도 하나의 ω- 아미노 카르복실산(또는 락탐), 적어도 하나의 디아민 및 적어도 하나의 디카르복실산의 축합으로부터 유도된 폴리아미드 블록을 포함하는 것들을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 공중합체에서, α, ω- 아미노 카르복실산, 락탐 및 디카르복실산은 본 명세서에 기재된 것들 및 6 내지 12 개의 원자를 함유하는 지방족 디아민과 같은 디아민으로부터 선택될 수 있고, 비환식이고 그리고/또는 포화 환식일 수 있는데, 예를 들어 헥사메틸렌 디아민, 피페라진, 1-아미노에틸 피페라진, 비스아미노프로필 피페라진, 테트라메틸렌 디아민, 옥타메틸렌 디아민, 데카메틸렌 디아민, 도데카메틸렌 디아민, 1,5-디아미노헥산, 2,2,4-트리메틸-1,6-디아미노헥산, 디아민 폴리올, 이소포론 디아민(IPD), 메틸펜타메틸렌 디아민(MPDM), 비스(아미노 사이클로헥실)메탄(BACM) 및 비스(3-메틸-4-아미노 사이클로헥실)메탄(BMACM)이 사용될 수 있지만, 그러나 이들에 한정되지는 않는다.
폴리아미드는 열가소성 폴리아미드일 수 있고, 폴리아미드 블록의 구성 요소 및 이들의 비율은 약 90 ℃ 내지 약 135 ℃의 융점과 같은 150 ℃ 미만의 융점을 얻도록 선택될 수 있다. 열가소성 폴리아미드 블록의 다양한 구성 요소 및 이들의 비율은 약 150 ℃ 미만, 예를 들어 약 90 ℃ 내지 약 135 ℃의 융점을 얻도록 선택될 수 있다.
폴리아미드 블록의 수 평균 몰 질량은 몰당 약 300 그램 내지 몰당 약 15,000 그램, 몰당 약 500 그램 내지 몰당 약 10,000 그램, 몰당 약 500 그램 내지 몰당 약 6,000 그램, 몰당 약 500 그램 내지 몰당 약 5,000 그램, 또는 몰당 약 600 그램 내지 몰당 약 5,000 그램일 수 있다. 폴리에테르 블록의 수 평균 분자량은 약 100 내지 약 6,000, 약 400 내지 약 3000, 또는 약 200 내지 약 3,000의 범위일 수 있다. 폴리(에테르 블록 아미드) 중합체의 폴리에테르(PE) 함량(x)은 약 0.05 내지 약 0.8일 수 있다(즉, 약 5 몰 % 내지 약 80 몰 %). 폴리에테르 블록은 약 10 중량 % 내지 약 50 중량 %, 약 20 중량 % 내지 약 40 중량 %, 또는 약 30 중량 % 내지 약 40 중량 %의 양으로 폴리아미드에 존재할 수 있다. 폴리아미드 블록은 약 50 중량 % 내지 약 90 중량 %, 약 60 중량 % 내지 약 80 중량 %, 또는 약 70 중량 % 내지 약 90 중량 %의 양으로 폴리아미드에 존재할 수 있다.
폴리에테르 블록은 에틸렌 옥사이드 단위 이외의 단위, 예를 들어 프로필렌 옥사이드 또는 폴리테트라하이드로 푸란(폴리테트라메틸렌 글리콜 서열로 이어짐)을 함유할 수 있다. PEG 블록을 동시에 사용할 수도 있는데, 즉, 에틸렌 옥사이드 단위, 폴리프로필렌 글리콜(PPG) 블록으로 이루어지는 것들, 즉, 프로필렌 옥사이드 단위 및 폴리(테트라메틸렌 에테르) 글리콜(PTMG) 블록으로 이루어지는 것들, 즉, 폴리테트라하이드로 푸란으로도 알려진 테트라메틸렌 글리콜 단위로 이루어진 것들이 사용될 수도 있다. PPG 또는 PTMG 블록이 유리하게는 사용된다. 폴리아미드 및 폴리에테르 블록을 함유하는 이들 공중합체에서 폴리에테르 블록의 양은 공중합체의 약 10 중량 % 내지 약 50 중량 %, 또는 약 35 중량 % 내지 약 50 중량 %일 수 있다.
폴리아미드 블록 및 폴리에테르 블록을 함유하는 공중합체는 폴리아미드 블록 및 폴리에테르 블록을 부착하기 위한 임의의 수단에 의해 제조될 수 있다. 실제로는, 2 개의 공정이 본질적으로 사용되는데, 하나는 2 단계 공정이고 다른 하나는 1 단계 공정이다.
2 단계 공정에서, 디카르복실산 사슬 말단을 갖는 폴리아미드 블록이 먼저 제조되고, 그 다음, 제 2 단계에서, 이들 폴리아미드 블록이 폴리에테르 블록에 연결된다. 디카르복실산 사슬 말단을 갖는 폴리아미드 블록은 사슬-스토퍼 디카르복실산의 존재 하에 폴리아미드 전구체의 축합으로부터 유도된다. 폴리아미드 전구체가 단지 락탐 또는 α, ω-아미노 카르복실산인 경우, 디카르복실산이 첨가된다. 전구체가 이미 디카르복실산을 포함하는 경우, 이는 디아민의 화학량론과 관련하여 과량으로 사용된다. 반응은 일반적으로 약 180 내지 약 300 ℃, 예를 들어 약 200 도 내지 약 290 ℃에서 이루어지고, 반응기 내의 압력은 약 5 내지 약 30 bar로 설정될 수 있고, 대략 2 내지 3 시간 동안 유지될 수 있다. 반응기 내의 압력을 대기압으로 천천히 감소시킨 다음, 과량의 물을 예를 들어 1 시간 또는 2 시간 동안 증류 제거한다.
카르복실산 말단기를 갖는 폴리아미드가 제조되면, 그 후 폴리에테르, 폴리올 및 촉매가 첨가된다. 폴리에테르의 총량은 촉매와 같이 하나 이상의 부분으로 분할되어 첨가될 수 있다. 폴리에테르가 먼저 첨가되고, 폴리에테르 및 폴리올의 OH 말단기와 폴리아미드의 COOH 말단기와의 반응이 시작되며, 에스테르 결합의 형성 및 물의 제거가 이루어진다. 증류에 의해 반응 혼합물로부터 물이 가능한 한 많이 제거되고, 그 후, 폴리아미드 블록과 폴리에테르 블록의 연결을 완료하기 위해 촉매가 도입된다. 이 제 2 단계는 바람직하게는 반응물 및 수득된 공중합체가 용융 상태에 있도록 온도에서 바람직하게는 적어도 50 밀리바(5000 파스칼)의 진공 하에서 교반하면서 수행된다. 예를 들어,이 온도는 약 100 내지 약 400 ℃, 예를 들어 약 200 내지 약 250 ℃일 수 있다. 교반기 상에서 중합체 용융물에 의해 가해지는 토크를 측정하거나 또는 교반기에 의해 소비되는 전력을 측정함으로써 반응을 모니터링한다. 반응의 종료는 토크 또는 목표 전력의 값에 의해 결정된다. 촉매는 에스테르화에 의해 폴리아미드 블록과 폴리에테르 블록의 연결을 촉진시키는 임의의 생성물인 것으로 정의된다. 촉매는 티타늄, 지르코늄 및 하프늄으로 형성된 군으로부터 선택된 금속(M)의 유도체일 수 있다. 유도체는 일반식 M(OR)4와 일치하는 테트라 알콕시드로부터 제조될 수 있으며, 여기서 M은 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄을 나타내고, 동일하거나 또는 상이할 수 있는 R1은 1 내지 24 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼을 나타낸다.
촉매는 금속(M)의 염, 특히 (M) 및 유기산의 염 및 (M)의 산화물 및/또는 (M)의 수산화물 및 유기산의 복합 염을 포함할 수 있다. 유기산은 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 카프릴산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 사이클로헥산 카르복실산, 페닐 아세트산, 벤조산, 살리실산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 말레산, 푸마르산, 프탈산 또는 크로톤산일 수 있다. 유기산은 아세트산 또는 프로피온산일 수 있다. M은 지르코늄일 수 있으며, 이러한 염은 지르코닐 염, 예를 들어 지르코닐 아세테이트라는 명칭으로 판매되는 상업적으로 이용 가능한 제품이라고 한다.
촉매의 중량 비율은 디카르복실 폴리아미드와 폴리에테르디올 및 폴리올의 혼합물의 중량의 약 0.01 내지 약 5 %로 다양할 수 있다. 촉매의 중량 비율은 디카르복실 폴리아미드와 폴리에테르디올 및 폴리올의 혼합물의 중량의 약 0.05 내지 약 2 %로 다양할 수 있다.
1 단계 공정에서, 폴리아미드 전구체, 사슬 스토퍼 및 폴리에테르는 함께 블렌딩되고; 이어서, 본질적으로 폴리에테르 블록 및 매우 가변 길이의 폴리아미드 블록뿐만 아니라 중합체 사슬을 따라 무작위로 분포되는 무작위로 반응한 다양한 반응물을 갖는 중합체가 수득된다. 이들은 위에서 설명한 2 단계 공정에서와 동일한 반응물 및 동일한 촉매이다. 폴리아미드 전구체가 오직 락탐만인 경우, 약간의 물을 첨가하는 것이 유리하다. 공중합체는 본질적으로 동일한 폴리에테르 블록 및 동일한 폴리아미드 블록뿐만 아니라, 중합체 사슬을 따라 무작위로 분포되는 무작위로 반응한 다양한 반응물의 소량을 가진다. 위에서 설명한 2 단계 공정의 제 1 단계에서와 같이, 반응기는 교반하면서 폐쇄되고 가열된다. 확립된 압력은 약 5 내지 약 30 bar이다. 압력이 더 이상 변하지 않으면, 용융된 반응물의 격렬한 교반을 여전히 유지하면서, 반응기는 감소된 압력 하에 놓인다. 2 단계 공정의 경우와 같이 반응은 이전과 같이 모니터링된다.
폴리아미드 대 폴리에테르 블록의 적절한 비율은 단일 폴리(에테르 블록 아미드)에서 발견될 수 있거나, 또는 2 개 이상의 상이한 조성의 폴리(에테르 블록 아미드)의 블렌드가 적절한 평균 조성으로 사용될 수 있다. 높은 수준의 폴리아미드 그룹을 갖는 블록 공중합체를 높은 수준의 폴리에테르 블록을 갖는 블록 공중합체와 블렌딩하여, 폴리(아미드-블록-에테르) 공중합체의 총 블렌드의 약 20 내지 약 40 중량 %, 또는 약 30 내지 약 35 중량 %의 폴리에테르 블록의 평균 수준을 갖는 블렌드를 제조하는 것이 유용할 수 있다. 공중합체는 35 중량 % 미만의 폴리에테르 블록의 수준을 갖는 적어도 하나의 블록 공중합체, 및 폴리에테르 블록의 적어도 45 중량 %를 갖는 제 2 폴리(에테르-블록-아미드)를 포함하는 2 개의 상이한 폴리(에테르-블록-아미드)의 블렌드를 포함할 수 있다.
예시적인 상업적으로 입수 가능한 공중합체는 상표명 "VESTAMID"(독일, 에쎈, 에보닉 인더스트리즈(Evonik Industries)); "PLATAMID"(프랑스, 콜롬베스, 아케마(Arkema)), 예를 들어, 제품 코드 H2694; "PEBAX"(아케마), 예를 들어, 제품 코드 "PEBAX MH1657" 및 "PEBAX MV1074"; "PEBAX RNEW"(아 케마); "GRILAMID"(스위스, 도맛-이엠에스, 이엠에스-케미 아게(EMS-Chemie AG)), 또는 다른 여러 공급 업체에서 생산한 다른 유사한 재료로 입수 가능한 것들을 포함하지만, 그러나 이들에 한정되지는 않는다.
폴리아미드는 예를 들어 중합체의 폴리아미드 그룹들 사이의 비극성 또는 극성 상호 작용을 통해 물리적으로 가교 결합될 수 있다. 폴리아미드가 공폴리아미드인 예들에서, 공폴리아미드는 폴리아미드 그룹들 사이의 상호 작용을 통해, 그리고 선택적으로 공중합체 그룹들 사이의 상호 작용을 통해 물리적으로 가교 결합될 수 있다. 공폴리아미드가 폴리아미드 그룹들 사이의 상호 작용을 통해 물리적으로 가교 결합될 때, 폴리아미드 세그먼트는 경질 세그먼트로 지칭되는 중합체의 일부를 형성할 수 있고, 공중합체 세그먼트는 연질 세그먼트로 지칭되는 중합체의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 공폴리아미드가 폴리(에테르-블록-아미드)인 경우, 폴리아미드 세그먼트는 중합체의 경질 세그먼트를 형성하고, 폴리에테르 세그먼트는 중합체의 연질 세그먼트를 형성한다. 따라서, 일부 예들에서, 중합체는 아미드 결합을 갖는 하나 이상의 중합체 사슬을 갖는 물리적 가교 결합된 중합체 네트워크를 포함할 수 있다.
공폴리아미드의 폴리아미드 세그먼트는 폴리아미드-11 또는 폴리아미드-12를 포함할 수 있고, 폴리에테르 세그먼트는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 및 폴리테트라메틸렌 옥사이드 세그먼트, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 세그먼트일 수 있다.
폴리아미드는 본 명세서에 위에서 설명한 바와 같이, 부분적으로 또는 완전히 공유 가교 결합될 수 있다. 일부 경우에, 폴리아미드에 존재하는 가교 결합도는 예를 들어 얀 또는 섬유의 형태로 열 처리되어 본 개시의 물품을 형성하는 경우, 부분적으로 공유 가교 결합된 열가소성 폴리아미드는 부분적으로 공유 가교 결합된 열가소성 폴리아미드가 처리 동안 용융되고 재-고화되는 충분한 열가소성 특징을 유지하도록 이루어진다. 다른 경우에, 가교 결합된 폴리아미드는 열경화성 중합체이다.
폴리에스테르
중합체는 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 폴리에스테르는 열가소성 폴리에스테르 또는 열경화성 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 또한, 폴리에스테르는 열가소성 폴리에스테르 또는 열경화성 엘라스토머 폴리에스테르를 포함하는 엘라스토머 폴리에스테르일 수 있다. 폴리에스테르는 하나 이상의 카르복실산 또는 이의 에스테르 형성 유도체와 하나 이상의 2가 또는 다가 지방족, 지환족, 방향족 또는 방향 지방족(araliphatic) 알코올 또는 비스페놀과의 반응에 의해 형성될 수 있다. 폴리에스테르는 동일한 화학 구조의 반복 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 폴리에스테르 단독 중합체일 수 있다. 대안적으로, 폴리에스테르는 상이한 폴리에스테르 화학 구조를 갖는 다수의 폴리에스테르 세그먼트를 포함할 수 있다(예를 들어, 폴리글리콜산 세그먼트, 폴리락트산 세그먼트, 폴리카프로락톤 세그먼트, 폴리하이드록시 알카노에이트 세그먼트, 폴리하이드록시 부티레이트 세그먼트 등). 상이한 화학 구조를 갖는 폴리에스테르 세그먼트는 무작위로 배열될 수 있거나, 또는 반복 블록으로서 배열될 수 있다.
폴리에스테르를 제조하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 카르복실산은 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 노난 디카르복실산, 데칸 디카르복실산, 운데칸 디카르복실산, 테레프탈산, 이소프탈산, 알킬-치환 또는 할로겐화 테레프탈산, 알킬-치환 또는 할로겐화 이소프탈산, 니트로-테레프탈산, 4,4'-디페닐 에테르 디카르복실산, 4,4'-디페닐 티오에테르 디카르복실산, 4,4'-디페닐 설폰-디카르복실산, 4,4'-디페닐 알킬렌 디카르복실산, 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 사이클로헥산-1,4-디카르복실산 및 사이클로헥산-1,3-디카르복실산을 포함하지만, 그러나 이들에 한정되는 것은 아니다. 폴리에스테르의 제조에 적합한 예시적인 디올 또는 페놀은 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 1,2-프로판디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2,2,4-트리메틸 헥산디올, p-크실렌디올, 1,4-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산 디메탄올, 및 비스-페놀 A를 포함하지만, 그러나 이들에 한정되는 것은 아니다.
폴리에스테르는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리-1,4-디메틸사이클로헥산 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트(PEI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리부틸렌 나프탈레이트(PBN), 액정 폴리에스테르, 또는 상기의 것들 중 2 개 이상 것들의 블렌드 또는 혼합물일 수 있다.
폴리에스테르는 공폴리에스테르(즉, 폴리에스테르 세그먼트 및 비-폴리에스테르 세그먼트를 포함하는 공중합체)일 수 있다. 공폴리에스테르는 지방족 공폴리에스테르(즉, 폴리에스테르 세그먼트 및 비-폴리에스테르 세그먼트가 모두 지방족인 공폴리에스테르)일 수 있다. 대안적으로, 공폴리에스테르는 방향족 세그먼트를 포함할 수 있다. 공폴리에스테르의 폴리에스테르 세그먼트는 폴리글리콜산 세그먼트, 폴리락트산 세그먼트, 폴리카프로락톤 세그먼트, 폴리하이드록시 알카노에이트 세그먼트, 폴리하이드록시 부티레이트 세그먼트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하거나 또는 본질적으로 이들로 이루어질 수 있다. 공폴리에스테르의 폴리에스테르 세그먼트는 무작위로 배열될 수 있거나, 또는 반복 블록으로서 배열될 수도 있다.
예를 들어, 폴리에스테르는 상대적으로 더 경질인(경질 세그먼트) 동일한 화학 구조의 중합체 단위의 반복 블록 및 비교적 더 연질인(연질 세그먼트) 동일한 화학 구조의 반복적 블록을 갖는 블록 공폴리에스테르일 수 있다. 반복 경질 세그먼트 및 연질 세그먼트를 갖는 블록 공폴리에스테르를 포함하는 블록 공폴리에스테르에서, 물리적 가교 결합은 블록 내에 또는 블록들 사이에 또는 블록 내 및 블록들 사이 모두에 존재할 수 있다. 중합체는 경질 세그먼트의 반복 블록 및 연질 세그먼트의 반복 블록을 갖는 엘라스토머 공폴리에스테르를 포함하거나 또는 본질적으로 이들로 이루어질 수 있다.
공폴리에스테르의 비-폴리에스테르 세그먼트는 폴리에테르 세그먼트, 폴리아미드 세그먼트, 또는 폴리에테르 세그먼트 및 폴리아미드 세그먼트 둘 모두를 포함하거나 또는 본질적으로 이들로 이루어질 수 있다. 공폴리에스테르는 블록 공폴리에스테르일 수 있거나, 또는 랜덤 공폴리에스테르일 수 있다. 공폴리에스테르는 폴리에스테르 올리고머 또는 예비 중합체와 제 2 올리고머 예비 중합체의 중축합으로부터 형성되어 블록 공폴리에스테르를 형성할 수 있다. 선택적으로, 제 2 예비 중합체는 친수성 예비 중합체일 수 있다. 예를 들어, 공폴리에스테르는 테레프탈산 또는 나프탈렌 디카르복실산과 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올 또는 1,3-프로판디올의 중축합으로부터 형성될 수 있다. 공폴리에스테르의 예는 폴리에틸렌 아디페이트, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리(3-하이드록시 부티레이트-코-3-하이드록시 발레레이트), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 및 이들의 조합을 포함한다. 공폴리아미드는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하거나 또는 이것으로 이루어질 수 있다.
폴리에스테르는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리-1,4-디메틸사이클로헥산 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트(PEI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리부틸렌 나프탈레이트(PBN), 및 액정 폴리에스테르 중 하나 이상의 것들의 세그먼트를 포함하는 블록 공중합체일 수 있다. 예를 들어, 블록 공중합체인 적합한 폴리에스테르는 PET/PEI 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/테트라에틸렌 글리콜 공중합체, 폴리옥시알킬렌디이미드 이산/폴리부틸렌 테레프탈레이트 공중합체, 또는 위에서 설명한 것들의 블렌드 또는 혼합물일 수 있다.
폴리에스테르는 생분해성 수지, 예를 들어, 폴리 글리콜산 또는 폴리 락트산과 같은 폴리(α-하이드록시산)가 주요 반복 단위로서 함유된 공중합체화된 폴리에스테르일 수 있다.
개시된 폴리에스테르들은 당업자에게 공지된 다양한 중축합 방법들, 예를 들어 용매 중합 또는 용융 중합 공정에 의해 제조될 수 있다.
폴리올레핀
중합체는 폴리올레핀을 포함하거나 또는 본질적으로 이것으로 이루어질 수 있다. 폴리올레핀은 열가소성 폴리올레핀 또는 열경화성 폴리올레핀일 수 있다. 또한, 폴리올레핀은 열가소성 엘라스토머 폴리올레핀 또는 열경화성 엘라스토머 폴리올레핀을 포함하는 엘라스토머 폴리올레핀일 수 있다. 예시적인 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 올레핀 엘라스토머를 포함할 수 있다(예를 들어, 에틸렌 및 4 내지 약 8 개의 탄소 원자를 갖는 α-올레핀의 메탈로센-촉매화된 블록 공중합체). 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 에틸렌-α-올레핀 공중합체, 에틸렌-프로필렌 고무(EPDM), 폴리부텐, 폴리이소부틸렌, 폴리-4-메틸펜트-1-엔, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 및 올레핀 엘라스토머 예를 들어 폴리프로필렌(PP) 및 에틸렌-프로필렌 고무(EPDM)로부터 수득된 동적 가교 결합된 중합체, 및 상기의 것들의 블렌드 또는 혼합물을 포함하는 중합체일 수 있다. 추가의 예시적인 폴리올레핀은 사이클로펜텐 또는 노르보넨과 같은 사이클로올레핀의 중합체를 포함한다.
선택적으로 가교 결합될 수 있는 폴리에틸렌은 저 밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저 밀도 폴리에틸렌(LLDPE), (VLDPE) 및 (ULDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고 밀도 폴리에틸렌(HDPE), 고 밀도 및 고 분자량 폴리에틸렌(HDPE-HMW), 고 밀도 및 초고 분자량 폴리에틸렌(HDPE-UHMW), 및 임의의 상기 폴리에틸렌들의 블렌드 또는 혼합물을 포함하는 다양한 폴리에틸렌을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 폴리에틸렌은 또한 비닐, 아크릴산, 메타크릴산, 에틸 아크릴레이트, 비닐 알코올, 및/또는 비닐 아세테이트와 공중합체화된 모노올레핀 및 디올레핀의 단량체로부터 유도된 폴리에틸렌 공중합체일 수 있다. 비닐 아세테이트 유도 단위를 포함하는 폴리올레핀 공중합체는 비닐 아세테이트 함량이 높은 공중합체, 예를 들어 약 50 중량 % 초과의 비닐 아세테이트 유도 조성물일 수 있다.
폴리올레핀은 당업자에게 공지된 방법(예를 들어, 퍼옥사이드 개시제, 열, 및/또는 광을 사용)에 의해 유리 라디칼, 양이온성 및/또는 음이온성 중합을 통해 형성될 수 있다. 개시된 폴리올레핀은 높은 압력 및 상승된 온도 하에서 라디칼 중합에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 폴리올레핀은 IVb, Vb, VIb 또는 VIII 족 금속으로부터의 하나 이상의 금속을 정상적으로 함유하는 촉매를 사용하여 촉매 중합에 의해 제조될 수 있다. 촉매는 일반적으로 IVb, Vb, VIb 또는 VIII 족 금속과 p- 또는 s- 배위 착화될 수 있는 하나의 또는 하나 초과의 리간드, 전형적으로 산화물, 할라이드, 알콜레이트, 에스테르, 에테르, 아민, 알킬, 알케닐 및/또는 아릴을 갖는다. 금속 착물은 유리 형태일 수 있거나 또는 기판, 전형적으로 활성화된 염화 마그네슘, 티타늄(III) 클로라이드, 알루미나 또는 산화 규소 상에 고정될 수 있다. 금속 촉매는 중합 매질에 가용성 또는 불용성일 수 있다. 촉매는 중합에 그 자체로 사용될 수 있거나, 또는 추가의 활성화제가 사용될 수 있는데, 전형적으로 Ia, IIa 및/또는 IIIa 족 금속 알킬, 금속 수소화물, 금속 알킬 할라이드, 금속 알킬 산화물 또는 금속 알킬옥산이 사용될 수 있다. 활성화제는 추가의 에스테르, 에테르, 아민 또는 실릴 에테르 그룹으로 편리하게 변형될 수 있다.
적합한 폴리올레핀은 본 명세서에 기술된 바와 같은 모노올레핀 및 디올레핀의 단량체의 중합에 의해 제조될 수 있다. 폴리올레핀을 제조하는데 사용될 수 있는 예시적인 단량체는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 2-메틸-1-프로펜, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 5-메틸-1-헥센 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 그러나 이들에 한정되는 것은 아니다.
적합한 에틸렌-α-올레핀 공중합체는 에틸렌과 α-올레핀 예를 들어 3 내지 12 개의 탄소 개수를 갖는 프로필렌, 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1,4-메틸-1-펜텐 등의 공중합에 의해 수득될 수 있다.
연질 세그먼트로서 고무 구성 요소를 가교 결합시키고 동시에 밴버리 믹서 및 이축 압출기와 같은 혼련기(kneading machine)를 사용하여 PP와 같은 경질 세그먼트 및 EPDM과 같은 연질 세그먼트를 물리적으로 분산시킴으로써, 적합한 동적 가교 결합된 중합체가 수득될 수 있다.
폴리올레핀은 폴리올레핀의 혼합물, 예를 들어 본 명세서에 개시된 2 개 이상의 폴리올레핀의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀의 적합한 혼합물은 폴리프로필렌과 폴리이소부틸렌의 혼합물, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 혼합물(예를 들어, PP/HDPE, PP/LDPE) 또는 다른 유형의 폴리에틸렌의 혼합물(예를 들어, LDPE/HDPE)일 수 있다.
폴리올레핀은 적합한 모노올레핀 단량체의 공중합체 또는 적합한 모노올레핀 단량체 및 비닐 단량체의 공중합체일 수 있다. 예시적인 폴리올레핀 공중합체는 에틸렌/프로필렌 공중합체, 선형 저 밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 이들과 저 밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 혼합물, 프로필렌/but-1-엔 공중합체, 프로필렌/이소부틸렌 공중합체, 에틸렌/but-1-엔 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메틸펜텐 공중합체, 에틸렌/헵텐 공중합체, 에틸렌/옥텐 공중합체, 프로필렌/부타디엔 공중합체, 이소부틸렌/이소프렌 공중합체, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 및 이들과 일산화탄소 또는 에틸렌/아크릴산 공중합체 및 이들의 염(이오노머)과의 공중합체 그리고 프로필렌과 및 헥사디엔, 디사이클로 펜타디엔 또는 에틸리덴-노르보넨과 같은 디엔의 삼원 공중합체; 및 이러한 공중합체와 서로의 혼합물 및 상기 1)에 언급된 중합체와의 혼합물, 예를 들어 폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌 공중합체, LDPE/에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), LDPE/에틸렌-아크릴산 공중합체(EAA), LLDPE/EVA, LLDPE/EAA 및 교대하는 또는 랜덤의 폴리알킬렌/일산화탄소 공중합체 및 이들과 다른 중합체, 예를 들어 폴리아미드의 혼합물을 포함한다.
폴리올레핀은 폴리프로필렌 단독 중합체, 폴리프로필렌 공중합체, 폴리프로필렌 랜덤 공중합체, 폴리프로필렌 블록 공중합체, 폴리에틸렌 단일 중합체, 폴리에틸렌 랜덤 공중합체, 폴리에틸렌 블록 공중합체, 저 밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저 밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중간 밀도 폴리에틸렌, 고 밀도 폴리에틸렌(HDPE), 또는 상기 중합체들 중 하나 이상의 블렌드 또는 혼합물일 수 있다.
폴리올레핀은 폴리프로필렌일 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "폴리프로필렌"은 단독으로 또는 혼합물의 프로필렌 단량체 또는 달리 랜덤으로 선택되고 배향된 다른 폴리올레핀, 디엔 또는 (에틸렌, 부틸렌 등과 같은) 다른 단량체와의 공중합체를 포함하는 임의의 중합체 조성물을 포함하는 것으로 의도된다. 이러한 용어는 또한 구성 단량체의 임의의 상이한 구성 및 배열(예를 들어, 어택틱(atactic), 신디오택틱(syndiotactic), 이소택틱(isotactic) 등)을 포함한다. 따라서, 섬유에 적용되는 용어는 연신된 중합체의 실제 긴 스트랜드, 테이프, 실 등을 포함하는 것으로 의도된다. 폴리프로필렌은 (시험에 의해) 임의의 표준 용융 흐름일 수 있으며; 그러나, 표준 섬유 등급 폴리프로필렌 수지는 약 1 내지 1000의 용융 흐름 지수의 범위를 갖는다.
폴리올레핀은 폴리에틸렌일 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "폴리에틸렌"은 단독으로 또는 혼합물의 에틸렌 단량체 또는 달리 랜덤으로 선택되고 배향된 폴리올레핀, 디엔, 또는 (프로필렌, 부틸렌 등과 같은) 다른 단량체와의 공중합체를 포함하는 임의의 중합체 조성물을 포함하는 것으로 의도된다. 이러한 용어는 또한 구성 단량체의 임의의 상이한 구성 및 배열(예를 들어, 어택틱, 신디오택틱, 이소 틱 등)을 포함한다. 따라서, 섬유에 적용되는 용어는 연신된 중합체의 실제 긴 스트랜드, 테이프, 실 등을 포함하는 것으로 의도된다. 폴리에틸렌은 (시험에 의해) 임의의 표준 용융 흐름일 수 있으며; 그러나, 표준 섬유 등급 폴리에틸렌 수지는 약 1 내지 1000 범위의 용융 흐름 지수의 범위를 갖는다.
열가소성 및/또는 열경화성 재료는 하나 이상의 가공 보조제를 더 포함할 수 있다. 가공 보조제는 비-중합체 재료일 수 있다. 이들 가공 보조제는 경화제, 개시제, 가소제, 이형제, 윤활제, 산화 방지제, 난연제, 염료, 안료, 강화 및 비-강화 필러, 섬유 강화제 및 광 안정제를 포함하지만 그러나 이들에 한정되는 것은 아닌 그룹으로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
직물을 포함하는 물품에서, 직물의 하나 이상의 구성 요소는 열가소성 재료로 제조될 수 있고 그리고/또는 열가소성 재료의 층은 직물의 외부 표면 상에 존재할 수 있어서 광학 요소, 임의의 텍스처드 층, 및 선택적인 프라이머 층이 직물 상에 배치될 수 있다. 직물은 부직 직물, 합성 피혁, 니트 직물, 또는 직조 직물일 수 있다. 직물은 제 1 섬유 또는 제 1 얀을 포함할 수 있고, 여기서 제 1 섬유 또는 제 1 얀은 적어도 제 1 열가소성 재료로 형성된 외부 층을 포함할 수 있다. 광학 요소, 선택적인 텍스처드 층, 및 선택적인 프라이머 층이 배치되거나 또는 형성될 수 있는 구조의 제 1 또는 제 2 측면의 구역은 비-필라멘트 형태의 제 1 섬유 또는 제 1 얀을 포함할 수 있다. 광학 요소, 선택적인 텍스처드 층, 및 선택적인 프라이머 층은 직물 상에 배치될 수 있거나, 또는 직물은 광학 요소, 선택적인 텍스처드 층, 및 선택적인 프라이머 층이 직물 상에 배치될 수 있도록 처리될 수 있다. 텍스처드 표면은 직물 표면으로 제조되거나 또는 직물 표면으로부터 형성될 수 있다. 프라이머 층은 직물 표면 상에 배치될 수 있고, 이 경우 광학 요소는 프라이머 층 상에 배치될 수 있다. 직물 표면은 텍스처드 표면을 형성하기 위해 사용될 수 있으며, 그 이전에 또는 그 이후에, 프라이머 층은 광학 요소를 직물에 배치하는 단계 이전에 텍스처드 표면에 선택적으로 적용될 수 있다.
"직물"은 가요성, 섬도, 및 높은 길이 대 두께 비를 특징으로 하는 섬유, 필라멘트 또는 얀으로 제조된 임의의 재료로 정의될 수 있다. 직물은 일반적으로 2 개의 범주로 나뉜다. 제 1 카테고리는 부직 패브릭 및 펠트를 구성하기 위해 무작위로 인터로킹됨으로써 필라멘트 또는 섬유의 웹으로부터 직접 제조된 직물을 포함한다. 제 2 카테고리는 얀의 기계적 조작에 의해 형성된 직물을 포함하여, 직조 패브릭, 니트 패브릭, 브레이디드 패브릭, 크로셰티드(crocheted) 패브릭 등을 생성한다.
본 명세서에 사용된 용어 "필라멘트", "섬유" 또는 "섬유들"은 폭보다 길이가 상당히 더 큰 별개의 세장형 피스의 형태인 재료를 지칭한다. 섬유는 천연, 인공 또는 합성 섬유를 포함할 수 있다. 섬유들은 압출, 전기 방사, 계면 중합, 당김, 등과 같은 통상적인 기술에 의해 제조될 수 있다. 섬유들은 탄소 섬유들, 붕소 섬유들, 탄화 규소 섬유들, 티타니아 섬유들, 알루미나 섬유들, 석영 섬유들, 유리 섬유들, 예를 들어 E, A, C, ECR, R, S, D 및 NE 유리 및 석영 등을 포함할 수 있다. 섬유들은 폴리(에테르 케톤), 폴리이미드, 폴리벤즈옥사졸, 폴리(페닐렌 황화물), 폴리에스테르, 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 방향족 폴리아미드(예를 들어, 파라-아라미드 섬유 및 메타-아라미드 섬유와 같은 아라미드 중합체), 방향족 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리에테르이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴, 모다크릴, 폴리비닐 알콜), 폴리아미드, 폴리우레탄, 및 폴리에테르-폴리우레아 공중합체, 폴리에스테르-폴리우레탄, 폴리에테르 블록 아미드 공중합체 등과 같은 공중합체와 같은 섬유들을 형성할 수 있는 합성 중합체로부터 형성된 섬유들일 수 있다. 섬유들은 천연 섬유들(예를 들어, 실크, 양모, 캐시미어, 비쿠나, 면화, 아마, 대마, 황마, 사이잘)일 수 있다. 섬유들은 재생된 천연 중합체로부터의 인공 섬유들, 예를 들어 레이온, 리오셀, 아세테이트, 트리아세테이트, 고무, 및 폴리(락트산)일 수 있다.
섬유들은 무한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 인공 및 합성 섬유들은 일반적으로 실질적으로 연속 스트랜드로 압출된다. 대안적으로, 섬유들은 예를 들어 면 섬유와 같은 스테이플 섬유들일 수 있거나 또는 압출된 합성 중합체 섬유들은 비교적 균일한 길이의 스테이플 섬유를 형성하도록 절단될 수 있다. 스테이플 섬유는 길이가 약 1 밀리미터 내지 100 센티미터 이상 그리고 그 안의 임의의 증분(예를 들어, 1 mm 증분)일 수 있다.
섬유는 임의의 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 천연 섬유는 천연 단면을 가질 수 있거나, 또는 (예를 들어, 머서화(mercerization)와 같은 공정에 의해) 변형된 단면 형상을 가질 수 있다. 인공 또는 합성 섬유는 압출되어 미리 결정된 단면 형상을 갖는 스트랜드를 제공할 수 있다. 섬유의 단면 형상은 연성, 광택 및 위킹(wicking) 능력과 같은 특성에 영향을 줄 수 있다. 섬유는 원형 또는 본질적으로 원형 단면을 가질 수 있다. 대안적으로, 섬유는 편평한, 타원형, 팔각형, 직사각형, 쐐기 형상, 삼각형, 도그-본(dog-bone), 이형 단면(multi-lobal), 다중-채널, 중공형, 코어-쉘, 또는 다른 형상과 같은 비-원형 단면을 가질 수 있다.
섬유는 가공될 수 있다. 예를 들어, 섬유의 특성은 섬유의 연신(신장), 섬유 어닐링(경화), 및/또는 섬유 크림핑 또는 텍스처라이징과 같은 공정들에 의해 적어도 부분적으로 영향을 받을 수 있다.
일부 경우에, 섬유는 2 개 이상의 공-압출된 중합체 재료를 포함하는 것과 같은 다중 구성 요소 섬유일 수 있다. 2 개 이상의 공-압출된 중합체 재료는 코어-시스(core-sheath), 해상의 섬(islands-in-the-sea), 세그먼티드 파이, 스트라이프(striped) 또는 나란한 구성으로 압출될 수 있다. 다중 구성 요소 섬유는 예를 들어 희생 재료를 제거함으로써 단일 섬유로부터 복수의 더 작은 섬유(예를 들어, 마이크로 섬유)를 형성하기 위해 가공될 수 있다.
섬유는 대만 카오슝 시의 포모사 플라스틱 코포레이션(Formosa Plastics Corp.)에 의해 제조된 TARIFYL(예를 들어, 12,000, 24,000, 및 48,000 개의 섬유 토우(tows), 구체적으로 섬유 유형 TC-35 및 TC-35R), 독일 비스바덴의 SGL 그룹에 의해 생산된 탄소 섬유(예를 들어, 50,000 개의 섬유 토우), 한국, 서울의 효성에 의해 생산된 탄소 섬유, 일본, 도쿄의 토호 테낙스(Toho Tenax)에 의해 생산된 탄소 섬유, 중국, 저장의 주시 그룹(Jushi Group Co., LTD)에 의해 생산된 유리 섬유(예를 들어, E6, 318, 실란 기반 사이징, 필라멘트 직경 14, 15, 17, 21, 및 24 마이크로미터), 및 독일, 본닝하임의 아만 그룹에 의해 생산된 폴리에스테르 섬유(예를 들어, SERAFILE 200/2 비-윤활화된 폴리에스테르 필라멘트 및 SERAFILE COMPHIL 200/2 윤활된 폴리에스테르 필라멘트)와 같은 탄소 섬유일 수 있다.
복수의 섬유는 2 내지 수백 또는 수천 개 이상의 섬유를 포함한다. 복수의 섬유는 토우로 지칭되는 섬유의 스트랜드의 다발의 형태, 또는 슬리버 및 로빙으로 지칭되는 상대적으로 정렬된 스테이플 섬유의 형태일 수 있다. 단일 유형 섬유는 단독으로 또는 2 종 이상의 유형의 섬유를 함께 혼합함으로써 하나 이상의 상이한 유형의 섬유와 조합하여 사용될 수 있다. 함께 혼합되는 섬유의 예는 면 섬유를 갖는 폴리에스테르 섬유, 탄소 섬유를 갖는 유리 섬유, 방향족 폴리이미드(아라미드) 섬유를 갖는 탄소 섬유, 및 유리 섬유를 갖는 방향족 폴리이미드 섬유를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "얀"이라는 용어는 하나 이상의 섬유로 형성된 조립체를 지칭하며, 여기서 스트랜드는 상당한 길이 및 비교적 작은 단면을 가지며, 위빙(weaving), 니팅, 크로셰잉, 브레이딩, 재봉, 자수, 또는 로프 제조 기술을 사용하여 제조된 직물을 포함하여, 손으로 또는 기계에 의한 직물의 제조에 사용하기에 적합하다. 실은 재봉하기에 일반적으로 사용되는 얀의 유형이다.
얀은 천연, 인공 및 합성 재료로 형성된 섬유를 사용하여 제조될 수 있다. 합성 섬유는 스테이플 섬유 및 필라멘트 얀으로부터 스펀 얀을 제조하는데 가장 일반적으로 사용된다. 스펀 얀은 스테이플 섬유를 함께 배열하고 꼬아서 점착성 스트랜드를 제조함으로써 제조된다. 스테이플 섬유로부터 얀을 형성하는 공정은 전형적으로 섬유를 카딩(carding) 및 연신하여 슬리버를 형성하는 단계, 슬리버를 인발하여 꼬아서 로빙을 형성하는 단계, 그리고 로빙을 방사시켜 스트랜드를 형성하는 단계를 포함한다. 더 두꺼운 얀을 제조하기 위해 복수의 스트랜드가 플라이될(plied) 수 있다(함께 꼬을 수 있다). 스테이플 섬유 및 플라이(plies)의 비틀림 방향은 얀의 최종 특성에 영향을 줄 수 있다. 필라멘트 얀은 통상적으로 "모노 필라멘트 얀"으로 지칭되는 단일의 길고 실질적으로 연속적인 필라멘트, 또는 함께 그룹화된 복수의 개별 필라멘트로 형성될 수 있다. 필라멘트 얀은 또한 필라멘트를 꼬거나 또는 인탱글링(entangling) 함으로써 또는 이들 둘 모두를 수행함으로써 필라멘트를 함께 그룹화함으로써 함께 그룹화되는 2 개 이상의 실질적으로 연속적인 필라멘트로 형성될 수도 있다. 스테이플 얀과 마찬가지로, 복수의 스트랜드가 함께 플라이되어 더 두꺼운 얀을 형성할 수 있다.
일단 형성되면, 얀은 텍스처라이징, 열적 또는 기계적 처리와 같은 추가의 처리, 또는 합성 중합체와 같은 재료에 의한 코팅을 겪을 수 있다. 개시된 물품에 사용된 섬유, 얀 또는 직물 또는 이들의 임의의 조합은 사이징될 수 있다. 사이징된 섬유, 얀 및/또는 직물은 흡수 또는 마모 특성을 변화시키거나, 또는 다른 재료와의 호환 가능성을 위해 선택된 사이징 조성물로 그들의 표면의 적어도 일부에 코팅된다. 사이징 조성물은 표면 상에 코팅 또는 수지가 웨트-아웃(wet-out) 및 웨트-쓰루(wet-through)되는 것을 용이하게 하고, 최종 물품에서 원하는 물리적 특성을 달성하는 것을 돕는다. 예시적인 사이징 조성물은 예를 들어 에폭시 중합체, 우레탄 변성 에폭시 중합체, 폴리에스테르 중합체, 페놀 중합체, 폴리아미드 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리카보네이트 중합체, 폴리에테르이미드 중합체, 폴리아미드이미드 중합체, 폴리스타일릴피리딘 중합체, 폴리이미드 중합체 비스말레이미드 중합체, 폴리설폰 중합체, 폴리에테르 설폰 중합체, 에폭시 변성 우레탄 중합체, 폴리비닐 알콜 중합체, 폴리비닐 피롤리돈 중합체, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 2 개 이상의 얀을 조합하여, 단일 또는 이중 피복 얀과 같은 복합 얀 및 코어스펀 얀을 형성할 수 있다. 따라서, 얀은 일반적으로 본 명세서에 제공된 설명에 따르는 다양한 구성을 가질 수 있다.
얀은 적어도 하나의 열가소성 재료를 포함할 수 있다(예를 들어, 섬유들 중 하나 이상은 열가소성 재료로 제조될 수 있다). 얀은 열가소성 재료로 제조될 수 있다. 얀은 열가소성 재료와 같은 재료의 층으로 코팅될 수 있다.
얀의 단위 길이 당 선형 질량 밀도 또는 중량은 데니어(D) 및 텍스(tex)를 포함하는 다양한 단위를 사용하여 표현될 수 있다. 데니어는 9000 미터의 얀의 그램 단위의 질량이다. 섬유의 단일 필라멘트의 선형 질량 밀도는 또한 필라멘트 당 데니어(DPF)를 사용하여 표현될 수 있다. 텍스(Tex)는 1000 미터의 얀의 그램 단위의 질량이다. 데시텍스(Decitex)는 선형 질량의 또 다른 척도이며, 10,000 미터의 얀에 대한 그램 단위의 질량이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 인성(tenacity)은 얀을 파단하는데 필요한 힘의 양(즉, 얀의 파단력 또는 파단점)(중량의 단위로, 예를 들어, 파운드, 그램, 센티톤 또는 다른 단위로 표시됨)을 예를 들어 (변형되지 않은(unstrained)) 데니어, 데시텍스, 또는 단위 길이당 중량의 일부 다른 측정 단위로 표현된 얀의 선형 질량 밀도로 나눈 값을 지칭하는 것으로 이해된다. 얀의 파단력은 예를 들어 INSTRON 브랜드 테스트 시스템(노우드, 매사추세츠주, 미국)과 같은 스트레인 게이지 로드 셀을 사용하여 얀의 샘플에 알려진 양의 힘을 가함으로써 결정된다. 얀 인성 및 얀 파단력은 표면이 파열되기 전에 직물의 표면에 얼마나 많은 압력이 가해질 수 있는지를 측정한 것인 직물의 파열 강도(burst strength 또는 bursting strength)와 구별된다.
일반적으로, 얀이 산업용 니팅 머신에 적용된 힘을 견디기 위해, 요구되는 최소 인성은 데니어 당 약 1.5 그램이다. 상품 중합체 재료로 형성된 대부분의 얀은 일반적으로 데니어 당 약 1.5 그램 내지 데니어 당 약 4 그램 범위의 인성을 갖는다. 예를 들어, 신발류에 대한 니트 갑피의 제조에 일반적으로 사용되는 폴리에스테르 얀은 데니어 당 약 2.5 내지 약 4 그램 범위의 인성을 갖는다. 높은 인성을 갖는 것으로 간주되는 상품 중합체 재료로 형성된 얀은 일반적으로 데니어 당 약 5 그램 내지 데니어 당 약 10 그램 범위의 인성을 갖는다. 예를 들어, 내셔널 스피닝(National Spinning)(미국, 노스캐롤라이나, 워싱턴)에서 상업적으로 시판되는 패키지 염색된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 얀은 데니어 당 약 6 그램의 인성을 가지며, 파 이스턴 뉴 센추리(Far Eastern New Century)(대만, 타이베이)에서 상업적으로 시판되는 용액 염색된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 얀은 데니어 당 약 7 그램의 인성을 갖는다. 고성능 중합체 재료로 형성된 얀은 일반적으로 데니어 당 약 11 그램 이상의 인성을 갖는다. 예를 들어, 아라미드 섬유로 형성된 얀은 전형적으로 데니어 당 약 20 그램의 인성을 가지며, 데니어 당 30 그램을 초과하는 인성을 갖는 초고 분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)으로 형성된 얀은 다이니마(Dyneema)(미국, 노스캐롤라이나, 스탠리) 및 스펙트라(Spectra)(미국, 버지니아, 콜로니얼 하이츠, 허니웰-스펙트라)로부터 입수 가능하다.
직물을 형성하기 위해 얀을 기계적으로 조작하기 위한 다양한 기술이 존재한다. 이러한 기술은 예를 들어, 인터위빙(interweaving), 인터트와이닝 및 트위스팅(intertwining and twisting) 및 인터루핑(interlooping)을 포함한다. 인터위빙은 서로 직각으로 교차하고 인터위빙하는 2 개의 얀의 교차이다. 인터위빙에 사용되는 얀은 통상적으로 "날실" 및 "씨실"로 지칭된다. 직조 직물은 날실 얀 및 씨실 얀을 포함한다. 날실 얀은 제 1 방향으로 연장되고, 씨실 스트랜드는 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 연장된다. 인터트와이닝 및 트위스팅은 브레이딩 및 노팅(knotting)과 같은 다양한 절차를 포함하고, 여기서 얀은 서로 인터트와이닝되어 직물을 형성한다. 인터루핑은 복수의 인터메싱된 루프의 칼럼의 형성을 포함하며, 니팅은 인터루핑의 가장 일반적인 방법이다. 직물은 주로 예를 들어 상기 언급된 바와 같이 인터위빙, 인터트와이닝 및 트위스팅, 및/또는 인터루핑 공정을 통해 기계적으로 조작되는 하나 이상의 얀으로부터 형성될 수 있다.
직물은 부직 직물일 수 있다. 일반적으로, 부직 직물 또는 패브릭은 함께 결합된 섬유 및/또는 얀으로 제조된 시트 또는 웹 구조이다. 결합은 화학적 및/또는 기계적 결합일 수 있으며, 열, 용매, 접착제 또는 이들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 예시적인 부직 패브릭은 별도의 섬유, 용융 플라스틱 및/또는 플라스틱 필름으로부터 직접 제조되는 편평한 또는 터프트된(tufted) 다공성 시트이다. 이들은, 얀이 섬유의 공급원으로서 사용될 수 있지만, 위빙 또는 니팅에 의해 제조되지 않으며, 섬유를 얀으로 전환시킬 필요는 없다. 부직 직물은 일반적으로 작은 섬유를 시트 또는 웹(종이 기계의 종이와 유사함)의 형태로 함께 모으고, 그 후 이들을 기계적으로(펠트의 경우와 같이, 톱니 모양의 또는 가시 모양의 바늘로 이들을 인터로킹함으로써 또는 섬유 간 마찰로 인해 패브릭이 더 강해지도록 하이드로 인탱글먼트함으로써), 접착제로, 또는 열적으로(바인더(파우더, 페이스트 또는 중합체 용융물 형태)를 도포하고 온도를 증가시켜 바인더를 웹 상으로 용융시킴) 결합시킴으로써 제조된다. 부직 직물은 스테이플 섬유(예를 들어, 웨트레이드(wetlaid), 에어레이드(arilaid), 카딩(carding)/크로스랩핑(crosslapping) 공정), 또는 압출된 섬유(예를 들어, 멜트블로운 또는 스펀본드 공정, 또는 이들의 조합), 또는 이들의 조합으로 제조될 수 있다. 부직 직물에서 섬유의 결합은 열적 결합(캘린더링에 의해 또는 캘린더링 없이), 하이드로 인탱글먼트, 초음파 결합, 니들 펀칭(니들 펠팅), 화학적 결합(예를 들어, 라텍스 에멀젼 또는 용액 중합체 또는 바인더 섬유 또는 분말과 같은 바인더를 사용하는 것), 멜트블로운 본딩(예를 들어, 섬유는 섬유 및 웹 동시 형성 중에 공기 감쇠 섬유 인터탱글로서 결합됨)으로 달성될 수 있다.
이제 본 개시의 다양한 양태들을 설명하였지만, 구성 요소가 블래더인 경우에 관한 추가 논의가 제공된다. 블래더는 구조적 설계(예를 들어, 광학 층 구조)가 블래더 상에 배치될 때 충전되지 않거나, 부분적으로 팽창되거나, 또는 완전히 팽창될 수 있다. 블래더는 유체의 체적을 포함할 수 있는 블래더이다. 충전되지 않은 블래더는 유체로 충전될 수 있는 블래더 및 대기압 이상의 압력에서 유체로 적어도 부분적으로 팽창된 충전된 블래더이다. 신발류, 의류 또는 스포츠 장비 물품 상에 배치되거나 또는 이들 내로 통합될 때, 블래더는 일반적으로, 그 지점에서, 유체 충전된 블래더이다. 유체는 가스 또는 액체일 수 있다. 가스는 공기, 질소 가스(N2), 또는 다른 적절한 가스를 포함할 수 있다.
블래더는 예를 들어 질소 가스에 대한 가스 투과율을 가질 수 있고, 여기서 주어진 두께의 블래더 벽은 본 명세서에 기술된 블래더의 두께와 실질적으로 동일한 두께의 부틸 고무 층의 질소에 대한 가스 투과율보다 적어도 약 10 배 낮은 질소에 대한 가스 투과율을 갖는다. 블래더는 제 1 블래더 벽 두께(예를 들어, 약 0.1 내지 40 mils)를 갖는 제 1 블래더 벽을 가질 수 있다. 블래더는 평균 벽 두께가 20 mils인 경우 약 15 ㎤/㎡·atm·day 미만의, 약 10 ㎥/㎡·atm·day 미만의, 약 5 ㎤/㎡·atm·day 미만의, 약 1 ㎤/㎡·atm·day 미만의(예를 들어, 약 0.001 ㎤/㎡·atm·day 내지 약 1 ㎤/㎡·atm·day, 약 0.01 ㎤/㎡·atm·day 내지 약 1 ㎤/㎡·atm·day 또는 약 0.1 ㎤/㎡·atm·day 내지 약 1 ㎤/㎡·atm·day) 질소 가스에 대해 가스 투과율(GTR)을 가질 수 있는 제 1 블래더 벽을 가질 수 있다. 블래더는 제 1 블래더 벽 두께를 갖는 제 1 블래더 벽을 가질 수 있고, 여기서 제 1 블래더 벽은 평균 벽 두께가 20 mils인 질소에 대해 15 ㎤/㎡·atm·day 이하의 가스 투과율을 갖는다.
일 양태에서, 블래더는 내부-대면 측면 및 외부(또는 외측)-대면 측면을 갖는 블래더 벽을 가지며, 여기서 내부(또는 내측)-대면 측면은 블래더의 내부 영역의 적어도 일부를 한정한다. 제 1 측면 및 제 2 대향 측면을 갖는 다층 광학 필름(또는 광학 요소)은 블래더의 외부-대면 측면, 블래더의 내부-대면 측면, 또는 둘 모두 상에 배치될 수 있다. 블래더의 외부-대면 측면, 블래더의 내부-대면 측면, 또는 둘 모두는 블래더 벽의 외부-대면 측면, 블래더의 내부-대면 측면, 또는 둘 모두로부터 연장되는 복수의 토포그래피컬 구조(또는 프로파일 특징부)를 포함할 수 있고, 여기서 다층 광학 필름의 제 1 측면 또는 제 2 측면은 블래더 벽의 외부-대면 측면 상에 배치되고 복수의 토포그래피컬 구조를 커버하며, 블래더 벽의 내부-대면 측면은 복수의 토포그래피컬 구조를 커버하거나, 또는 둘 모두이며, 여기서 다층 광학 필름은 블래더 벽에 구조색을 부여한다. 프라이머 층은 블래더의 외부-대면 측면, 블래더의 내부-대면 측면, 또는 둘 모두 상에, 블래더 벽과 다층 광학 필름 사이에 배치될 수 있다.
특정 양태에서, 블래더는 신발류 갑피에 작동 가능하게 고정된 상단 벽, 상부 벽에 대향하는 바닥 벽, 및 팽창된 블래더의 상단 벽과 바닥 벽 사이에서 연장되는 하나 이상의 측벽을 포함할 수 있다. 상단 벽, 바닥 벽 및 하나 이상의 측벽은 전체적으로 팽창된 블래더의 내부 영역을 획정하고, 여기서 하나 이상의 측벽은 각각 외부-대면 측면을 포함할 수 있다. 제 1 측면 및 제 2 대향 측면을 갖는 다층 광학 필름은 블래더의 외부-대면 측면, 블래더의 내부-대면 측면, 또는 둘 모두 상에 배치될 수 있다. 블래더의 외부-대면 측면, 블래더의 내부-대면 측면, 또는 둘 모두는 블래더 벽의 외부-대면 측면, 블래더의 내부-대면 측면, 또는 둘 모두로부터 연장되는 복수의 토포그래피컬 구조를 포함할 수 있고, 여기서 다층 광학 필름의 제 1 측면 또는 제 2 측면은 블래더 벽의 외부-대면 측면 상에 배치되고 복수의 토포그래피컬 구조를 커버하며, 블래더 벽의 내부-대면 측면은 복수의 토포그래피컬 구조를 커버하거나, 또는 둘 모두이며, 여기서 다층 광학 필름은 블래더 벽에 구조색을 부여할 수 있다. 프라이머 층은 블래더의 외부-대면 측면, 블래더의 내부-대면 측면, 또는 둘 모두 상에, 블래더 벽과 다층 광학 필름 사이에 배치될 수 있다.
팽창된 블래더의 상대 퍼미언스(permeance), 투과성(permeability) 및 확산을 측정하기 위해 허용되는 방법은 ASTM D-1434-82-V이다. 예를 들어, 미국 특허 제6,127,026호를 참조하도록 하며, 이는 여기에 완전히 설명된 것과 같이 참조로 포함된다. ASTM D-1434-82-V에 따르면, 퍼미언스, 투과성 및 확산은 다음 공식으로 측정된다.
퍼미언스
(가스량)/[(면적)x(시간)x(압력차)] = 퍼미언스(GTR)/(압력차) = ㎤/㎡·atm·day(즉, 24 시간)
투과성
[(가스량)x(막 두께)][(면적)x(시간)x(압력차)] = 투과성
[(GTR)x(필름 두께)]/(압력차) = [(㎤)(mil)]/㎡·atm·day(즉, 24 시간)
하나의 분위기에서 확산
(가스량)/[(면적)x(시간)] = GTR = ㎤/㎡·day(즉, 24 시간)
블래더는 적어도 하나의 중합체 층 또는 적어도 2 개 이상의 중합체 층을 포함하는 필름을 포함하는 블래더 벽을 포함할 수 있다. 중합체 층의 각각은 두께가 약 0.1 내지 40 mils일 수 있다.
중합체 층은 상기 및 본 명세서에 설명된 열가소성 재료와 같은 중합체 재료로 형성될 수 있고, 텍스처드 층이 그 위에 배치될 수 있는 광학 요소가 그 위에 배치될 수 있는 열가소성 층일 수 있고, 텍스처드 층 등을 형성하는데 사용될 수 있는 등이다. 열가소성 재료는 열가소성 엘라스토머 재료와 같은 엘라스토머 재료를 포함할 수 있다. 열가소성 재료는 상기 및 본 명세서에 기재된 것과 같은 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함할 수 있다. 열가소성 재료는 폴리에스테르 기반의 TPU, 폴리에테르 기반의 TPU, 폴리카프로락톤 기반의 TPU, 폴리카보네이트 기반의 TPU, 폴리실록산 기반의 TPU, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 열가소성 재료의 비-제한적인 예는 "PELLETHANE" 2355-85ATP 및 2355-95AE(미국, 미시건 주, 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니), "ELASTOLLAN"(미국, 미시건 주, 와이언도트, 바스프 코포레이션) 및 "ESTANE"(미국, 오하이오 주, 브랙스빌, 루브리졸)를 포함하고, 이들 모두는 에스테르 또는 에테르 기반이다. 추가의 열가소성 재료는 미국 특허 제5,713,141호; 제5,952,065호; 제6,082,025호; 제6,127,026호; 제6,013,340호; 제6,203,868호; 및 제6,321,465호에 설명된 것들을 포함할 수 있고, 이들은 본 명세서에 참조로 포함된다.
중합체 층은 다음 중 하나 이상으로 형성될 수 있다: 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(EVOH), 폴리 염화 비닐, 폴리비닐리덴 중합체 및 공중합체(예를 들어, 폴리염화 비닐리덴), 폴리아미드(예를 들어, 비정질 폴리아미드), 아크릴로니트릴 중합체(예를 들어, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체), 폴리우레탄 엔지니어링 플라스틱, 폴리메틸펜텐 수지, 에틸렌-일산화탄소 공중합체, 액정 중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르 이미드, 폴리아크릴 이미드, 및 비교적 낮은 기체 투과율을 갖는 것으로 알려진 다른 중합체 재료. 이들 재료의 블렌드 및 합금뿐만 아니라 본 명세서에 기술된 TPU 및 선택적으로 폴리이미드 및 결정질 중합체의 조합을 포함하는 것이 또한 적합하다. 예를 들어, 폴리이미드 및 액정 중합체의 블렌드, 폴리아미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 블렌드, 및 스티렌닉스와 폴리아미드의 블렌드가 적합하다.
중합체 층의 중합체 재료의 구체적인 예는 이네오스(Ineos)(스위스, 롤)로부터 입수 가능한 "BAREX" 수지와 같은 아크릴로니트릴 공중합체; 루브리졸(Lubrizol)(미국, 오하이오 주, 브렉스빌)로부터 입수 가능한 "ISPLAST" ETPU와 같은 폴리우레탄 엔지니어링 플라스틱; 쿠라레이(Kuraray)(미국, 텍사스, 휴스턴)에 의해 상표명 "EVAL"로 판매되고, 니폰 고세이(Nippon Gohsei)(영국, 헐)에 의해 "SOARNOL"로 판매되고, 및 듀퐁(DuPont)(미국, 델라웨어 주, 윌밍턴)에 의해 "SELAR OH"에 의해 시판되는 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(미국, 델라웨어 주, 러신); 상표명 "SARAN" 하에 에스.씨. 존슨(S.C. Johnson)(미국, 위스콘신 주, 러신)으로부터 그리고 상표명 "ΧRAN" 하에 솔베이(Solvay)(벨기에, 브루셀)로부터 입수 가능한 폴리비닐이디엔 클로라이드; 셀라니스(Celanese)(미국, 텍사스 주, 어빙)의 "VECTRA" 및 솔베이의 "XYDAR"과 같은 액정 중합체; "MDX6" 나일론, 및 코닌클리예크 디에스엠 엔.브이(Koninklijke DSM N.V)(네덜란드, 헤를렌)의 "NOVAMI D" X21, 듀폰의 "SELAR PA"와 같은 비정질 나일론; 사빅(SABIC)(사우디아라비아, 리야드)에 의해 상표명 "ULTEM"으로 판매되는 폴리에테르이미드; 폴리 비닐 알코올; 및 미쯔이 케미컬즈(Mitsui Chemicals)(일본, 도쿄)에서 상표명 "TPX"로 입수 가능한 폴리메틸펜텐 수지를 포함할 수 있다.
필름의 각각의 중합체 층은 열가소성 중합체의 조합을 포함할 수 있는 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 하나 이상의 열가소성 중합체 이외에, 열가소성 재료는 선택적으로 착색제, 충전제, 가공 보조제, 유리 라디칼 스캐빈저, 자외선 흡수제 등을 포함할 수 있다. 필름의 각각의 중합체 층은 상이한 유형의 열가소성 중합체를 포함하는 상이한 열가소성 재료로 제조될 수 있다.
블래더는 필름에 열, 압력 및/또는 진공을 가함으로써 제조될 수 있다. 이와 관련하여, 광학 요소, 텍스처드 층 등은 이들 단계 이전에, 동안, 그리고/또는 이후에 배치되거나, 형성되거나, 또는 기타 등이 이루어질 수 있다. 블래더(예를 들어, 하나 이상의 중합체 층)는 하나 이상의 중합체 재료를 사용하여 형성될 수 있고, 예를 들어 압출, 블로우 성형, 사출 성형, 진공 성형, 회전 성형, 이송 성형, 압력 성형, 열 밀봉, 주조, 저압 주조, 스핀 주조, 반응 사출 성형, 무선 주파수(RF) 용접 등을 포함하는 하나 이상의 처리 기술을 사용하여 블래더를 형성할 수 있다. 블래더는 공-압출에 의해 제조될 수 있고, 그 후, 선택적으로 블래더가 유체(예를 들어, 가스)로 충전될 수 있게 하는 하나 이상의 밸브(예를 들어, 일 방향 밸브)를 포함할 수 있는 팽창성 블래더를 제공하기 위해 열 밀봉 또는 용접이 이루어질 수 있다.
이제 다양한 양태를 설명하였으므로, 이제 구성 요소를 제조하는 방법이 설명된다. 일반적으로 도 3a 내지 도 3d는 물품(24)의 일부일 수 있는 구조(22)를 형성하는 방법을 도시한다. 도 3a는 열가소성 중합체 재료를 조성적으로 포함하는 구조(22)(예를 들어, 단일 또는 다층 구조)를 포함하는 물품(24)을 도시한다. 또한, 도 3a는 구조(22)의 표면과 직접 접촉하도록 제조될 수 있도록 위치될 수 있는 전사 표면(28)을 갖는 전사 매체(26)를 도시한다. 도 3b는 구조(22)와 직접 접촉하는 전사 매체(26)를 도시한다. 전사 표면을 갖는 전사 매체는 열가소성 중합체 재료의 표면과 직접 접촉하여 적용될 수 있다. 특히, 열가소성 중합체 재료의 열가소성 중합체 재료는 전사 매체와 직접 접촉하는 상단 표면 상에 배치된다. 전사 매체(26)가 열가소성 중합체 재료와 접촉할 때, 또는 전사 매체(26)가 열가소성 중합체 재료와 직접 접촉한 후, 물품의 열가소성 중합체 재료는 전사 매체(26)와 접촉하기 전에 리플로우될 수 있다. 도 3c는 구조로부터 전사 매체(26)를 제거하는 단계를 도시하고, 여기서 구조(22)의 표면 상에 텍스처드 표면(32)이 존재한다. 구조(22)는 전사 매체(26)를 제거하기 이전 또는 이후에 냉각될 수 있다. 도 3d는 텍스처드 표면(32) 상에 광학 층(34)을 형성하는 것을 예시한다. 광학 층(34)은 광학 층(34)의 형성 이전에 처리될 수 있다.
일 실시예에서, 구조색을 생성하는데 사용되는 구성 요소는 열 반사기로서 사용될 수 있다. 일 양태에서, 구조색을 생성하는데 사용되는 구성 요소는 자외선 차단제로서 사용될 수 있다.
물품 및 광학 층과 구별되는 열가소성 중합체 재료의 적어도 하나의 층이 존재한다. 열가소성 중합체 재료의 적어도 하나의 층이 구조 또는 물품의 표면 상에 그리고 광학 층 아래에 존재한다. 열가소성 중합체 재료의 적어도 하나의 층은 리플로우 동안 그리고/또는 리플로우 이후에 구조 또는 물품의 표면 상에 배치된다. 텍스처드 표면은 구조 또는 물품의 표면 상에 배치된다. 열가소성 중합체 재료의 적어도 하나의 층은 텍스처드 표면이 존재할 수 있도록 리플로우 동안 그리고/또는 리플로우 이후에 구조 또는 물품의 표면 상에 배치된다. 열가소성 중합체 재료의 적어도 하나의 층은 구조 또는 물품의 표면 상에 배치되어, 텍스처드 표면이 열가소성 중합체 재료의 표면 상의 층 상에 형성되고 유지될 수 있다. 일 양태에서, 텍스처드 표면은 구조 또는 물품 내에 있지 않고, 구조 또는 물품의 표면 상에 고유하고 구별 가능한 층으로서 배치된다.
일 양태에서, 열가소성 중합체 재료(예를 들어, 이의 하나 이상의 층)는 약 40 % 이하, 약 30 % 이하, 약 20 % 이하, 약 15 % 이하, 약 10 % 이하, 또는 약 5 % 이하의 투과율을 가질 수 있다.
일 양태에서, 열가소성 중합체 재료는 제 2 재료의 표면 상의 얇은 층("스킨"이라고도 함)일 수 있다. 얇은 층은 본 명세서에 기재된 열가소성 중합체 재료와 동일한 특성을 가질 수 있다. 얇은 층은 약 1 미크론 내지 5 cm의 두께를 가질 수 있다. 제 2 재료는 위에서 설명한 바와 같이 직물 재료와 같은 물품일 수 있고, 여기서 열가소성 중합체 재료는 제 2 재료의 표면 상에 배치된다. 예를 들어, 신발류의 표면 상에 얇은 층이 배치될 수 있고, 여기서 가공 중에 텍스처드 표면을 형성하고 유지하면서 얇은 층이 제 2 재료 내로 부분적으로 용융되고, 이어서 광학 층이 형성될 수 있고 추가의 가공이 수행될 수 있다.
본 개시의 일 양태는 구조색을 갖는 열가소성 중합체 재료를 형성하기 위한 시스템을 포함한다. 일 양태에서, 제 1 장치는 전사 매체를 사용하여 열가소성 중합체 재료의 표면 상에 텍스처드 표면을 형성하도록 구성될 수 있다. 일 양태에서, 제 1 장치는 전사 매체를 열가소성 중합체 재료에 적용하도록 구성될 수 있다. 일 양태에서, 제 1 장치는 텍스처드 표면의 형성 후 열가소성 중합체 재료로부터 전사 매체를 제거하도록 구성될 수 있다. 일 양태에서, 제 1 장치는 열가소성 중합체 재료를 리플로우하도록 선택적으로 구성된다. 일 양태에서, 제 1 장치는 선택적으로 열가소성 중합체 재료와 전사 매체 사이에 압력(예를 들어, 닙 롤)을 적용할 수 있는 한편, 전사 매체를 재료에 적용하기 이전, 이후에, 또는 둘 모두에서 열가소성 재료를 가열하도록 선택적으로 구성된다. 이와 관련하여, 제 1 장치는 예를 들어 생산 라인 상의 상이한 단계에서 다수의 작업을 수행할 수 있다. 일 양태에서, 각각의 단계는 개별 장치를 포함하는 것으로 지정될 수 있고 그리고/또는 생산 라인의 다른 단계는 개별 장치로 간주될 수 있다.
일 양태에서, 제 2 장치는 광학 층을 형성하도록 이루어질 수 있다. 광학 층의 각각의 층은 차례대로 형성될 수 있으며, 여기서 각각의 층은 적절한 시간량, 추가 처리, 냉각 등 이후에 형성될 수 있고, 이어서 광학 층의 다음 층이 형성될 수 있고, 기타 등이 이루어질 수 있다.
본 개시의 다른 양태는 구조색을 갖는 열가소성 중합체 재료를 형성하기 위한 시스템을 포함한다. 적어도 하나의 중합체를 포함하는 열가소성 중합체 재료가 제공되며, 여기서 열가소성 중합체 재료는 열가소성 중합체 재료의 표면 상의 텍스처드 표면을 포함한다. 일 양태에서, 제 2 장치는 텍스처드 층 상에 광학 층을 형성하도록 구성될 수 있다. 광학 층의 각 층은 차례로 형성될 수 있고, 여기서 각각의 층은 이 경우 적절한 시간량, 추가 처리, 냉각 등 이후에 형성될 수 있고, 광학 층의 다음 층이 형성될 수 있다.
이제 본 개시의 양태를 설명했지만, 여기에 설명된 다양한 특성 및 특징의 평가가 본 명세서에서 아래에 설명되는 바와 같은 다양한 시험 절차에 의해 이루어진다.
크리프 완화 온도( T cr )를 결정하는 방법. 크리프 완화 온도(Tcr)는 미국 특허 제5,866,058호에 기술된 예시적인 기술에 따라 결정된다. 크리프 완화 온도(Tcr)는 시험된 재료의 응력 완화 모듈러스가 재료의 고화 온도에서 시험된 재료의 응력 완화 모듈러스에 대해 10 %인 온도인 것으로 계산되며, 여기서 응력 완화 모듈러스는 ASTM E328-02에 따라 측정된다. 고화 온도는 응력이 시험 재료에 적용된 후 약 300 초 동안 응력 완화 모듈러스에 거의 변화가 없거나 또는 거의 크리프가 없는 온도로 정의되며, 이는 응력 완화 모듈러스(Pa)를 온도(℃)의 함수로 플로팅함으로써 관찰될 수 있다.
비카트 연화 온도( T vs )를 결정하는 방법. 비카트 연화 온도(Tvs)는 플라스틱의 비카트 연화 온도에 대한 ASTM D1525-09 표준 시험 방법에 상세하게 기술된 시험 방법에 따라, 바람직하게는 하중 A 및 속도 A를 사용하여 결정된다. 간단히 말하면, 비카트 연화 온도는 편평한 단부의 바늘이 특정 하중 하에서 1 mm 깊이까지 표본을 침투하는 온도이다. 온도는 고온 적용 분야에서 재료가 사용될 때 예상되는 연화점을 반영한다. 이는 1 m㎡ 원형 또는 정사각형 단면을 갖는 편평한 단부의 바늘에 의해 표본이 1 mm의 깊이까지 침투되는 온도로 간주된다. 비카트 A 시험의 경우, 10 N의 하중이 사용되는 반면, 비카트 B 시험의 경우, 하중은 50 N이다. 이 시험에는 침투 바늘이 에지로부터 적어도 1 mm 떨어진 표면에 놓이도록 시험 장치에 시험 표본을 배치하는 것이 포함된다. 비카트 A 또는 비카트 B 시험의 요구 사항에 따라 표본에 하중이 가해진다. 이어서, 표본을 23 ℃에서 오일 수조 내로 하강시킨다. 바늘이 1 mm를 침투할 때까지 수조는 시간당 50 ℃ 또는 120 ℃의 속도로 상승된다. 시험 표본은 두께가 3 내지 6.5 mm이고, 폭 및 길이가 적어도 10 mm이어야 한다. 최소 두께를 얻기 위해 단지 3 개의 층이 적층될 수 있다.
열 변형 온도( T hd )를 결정하는 방법. 열 변형 온도(Thd)는 0.455 MPa 적용된 응력을 사용하여, 에지와이즈 위치(Edgewise Position)에서 굽힘 하중 하에 플라스틱의 변형 온도에 대한 ASTM D648-16 표준 시험 방법에 설명된 시험 방법에 따라 결정된다. 간단히 말하면, 열 변형 온도는 중합체 또는 플라스틱 샘플이 특정 하중 하에서 변형되는 온도이다. 주어진 플라스틱 재료의 이러한 특성은 열가소성 구성 요소를 사용하는 제품의 제품 설계, 엔지니어링, 및 제조의 많은 양태에 적용된다. 시험 방법에서, 바아가 변형 측정 장치 아래에 배치되고, 하중(0.455 MPa)이 각 표본 상에 배치된다. 그런 다음, 표본을 실리콘 오일 수조로 하강시키고, 여기서 ASTM D648-16에 따라 이들이 0.25 mm 변형될 때까지 온도를 분당 2 ℃ 상승시킨다. ASTM은 표준 바아(5" x 1/2" x 1/4")를 사용한다. ISO 에지와이즈 시험은 120 mm x 10 mm x 4 mm 바아를 사용한다. ISO 플랫와이즈 시험은 80 mm x 10 mm x 4 mm 바아를 사용한다.
용융 온도( T m ) 및 유리 전이 온도( T g )를 결정하는 방법. 용융 온도(Tm) 및 유리 전이 온도(Tg)는 ASTM D3418-97에 따라 상업적으로 이용 가능한 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter)("DSC")를 사용하여 결정된다. 간단히 말하면, 10-15 그램 샘플을 알루미늄 DSC 팬 내에 배치한 다음, 크림퍼 프레스(crimper press)로 리드(lead)를 밀봉했다. DSC는 20 ℃/분의 가열 속도로 -100 ℃로부터 225 ℃까지 스캔하고, 225 ℃에서 2 분 동안 유지하고, 그런 다음 -10 ℃/분의 속도로 25 ℃로 냉각하도록 구성된다. 이러한 스캔으로부터 생성된 DSC 곡선은 그 후 유리 전이 온도(Tg) 및 용융 온도(Tm)를 결정하기 위해 표준 기술을 사용하여 분석된다.
용융 흐름 지수를 결정하는 방법. 용융 흐름 지수는 여기에 설명된 공정 A를 사용하여, 압출 플라스토미터(Extrusion Plastometer)에 의한 열가소성 수지의 용융 흐름 속도에 대한 ASTM D1238-13 표준 시험 방법에 기술된 시험 방법에 따라 결정된다. 간단히 말하면, 용융 흐름 지수는 규정된 온도 및 하중에서 오리피스를 통한 열가소성 수지의 압출 속도를 측정한다. 시험 방법에서, 대략 7 그램의 재료가 재료에 대해 지정된 온도로 가열된 용융 흐름 장치의 배럴 내로 로딩된다. 재료에 대해 지정된 중량이 플런저에 적용되고, 용융된 재료가 다이를 통해 강제된다. 시간이 정해진 압출물이 수집되고 칭량된다. 용융 흐름 속도 값은 g/10 분으로 계산된다.
위에서 설명한 본 개시의 양태들은 구현들의 가능한 예들일 뿐이며, 단지 본 개시의 원리를 명확하게 이해하기 위해서만 제시된 것이라는 것이 강조되어야 한다. 본 개시의 사상 및 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서, 본 개시의 위에서 설명된 양태에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 이러한 모든 수정 및 변형은 본 명세서에서 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
본 개시는 다음의 번호가 부여된 조항들에 따라 설명될 수 있으며, 청구범위와 혼동되어서는 안 된다. 각 조항 세트들의 각각에서 "배치"는 "작동 가능하게 배치"로 대체될 수 있다.
조항 세트 A
조항 1. 물품을 제조하는 방법으로서,
열가소성 재료에 의해 형성되는 제 1 표면을 갖는 구성 요소를 제공하는 단계; 및
광학 요소의 제 1 측면 또는 제 2 측면을 제 1 표면 상에 배치하는 단계를 포함하고,
광학 요소는 물품에 구조색을 부여하는, 방법.
조항 2. 조항 1에 있어서, 상기 방법은, 광학 요소의 제 1 측면 또는 제 2 측면을 제 1 표면 상에 배치하는 단계 이전에, 열가소성 재료의 온도를 제 1 표면의 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 어느 하나의 온도 이상인 제 1 온도로 증가시키는 단계; 및, 배치 단계 및 제거 단계 이전에 또는 이후에, 열가소성 재료의 온도를 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 어느 하나의 온도 미만인 제 2 온도로 감소시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 3. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 배치하는 단계 동안, 열가소성 재료의 온도는 제 1 온도 이상인 것인, 방법.
조항 4. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 배치하는 단계 동안, 열가소성 재료의 온도는 제 2 온도 이하인 것인, 방법.
조항 5. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방법은 배치하는 단계 이전에 구성 요소의 제 1 표면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 6. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방법은 구성 요소의 제 1 표면 상에 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 7. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계는, 열가소성 재료의 온도를 제 1 온도로 증가시키는 단계 동안 또는 그 이후에, 구성 요소의 제 1 표면을 전사 매체의 제 2 표면과 접촉시키는 단계; 및, 접촉시키는 단계 이후에, 구성 요소의 제 1 표면으로부터 전사 매체를 제거하는 단계를 포함하고, 제거하는 단계는 온도를 증가시키는 단계 동안 또는 그 이후에 이루어지고; 선택적으로 전사 매체는 박리지(release paper), 몰드, 드럼, 플레이트 또는 롤러인 것인, 방법.
조항 8. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체의 제 2 표면은 제 2 텍스처드 표면이고; 구성 요소의 제 1 표면을 전사 매체의 제 2 텍스처드 표면과 접촉시키는 단계는 구성 요소 상에 제 1 텍스처드 표면을 형성하도록 제 1 표면을 변경시키는 단계를 포함하고; 제 1 표면으로부터 전사 매체를 제거하는 단계는 구성 요소 상에 제 1 텍스처드 표면을 유지하면서 구성 요소로부터 전사 매체를 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 9. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체의 제 2 텍스처드 표면은 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조를 포함하고; 구성 요소의 제 1 표면을 전사 매체의 제 2 텍스처드 표면과 접촉시키는 단계 동안, 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조는 구성 요소의 제 1 표면 상에 배치되고; 열가소성 재료의 제 1 표면으로부터 전사 매체를 제거하는 단계는 전사 매체로부터 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조를 해제시키고, 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조의 측면이 구성 요소의 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 것인, 방법.
조항 10. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 열가소성 재료의 제 1 표면을 전사 매체의 제 2 텍스처드 표면과 접촉시키는 단계는 구성 요소의 열가소성 재료에 제 1 텍스처드 표면을 형성하도록 열가소성 재료의 제 1 표면을 변경시키는 단계를 포함하고; 구성 요소로부터 전사 매체를 제거하는 단계는 구성 요소의 열가소성 재료에 제 1 텍스처드 표면을 유지하면서 열가소성 재료로부터 전사 매체를 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 11. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체의 제 2 텍스처드 표면은 열가소성 재료의 제 1 텍스처드 표면의 인버스 또는 릴리프이고, 제 1 표면을 변경시키는 단계는 구성 요소의 열가소성 재료 상에 제 2 텍스처드 표면의 임프린트(imprint)를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 12. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 광학 요소를 배치하는 단계는 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계 이후에 수행되고, 광학 요소를 제 1 텍스처드 표면 상에 배치하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 13. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 광학 요소를 배치하는 단계는 구성 요소로부터 전사 매체를 제거하는 단계 이후에 수행되고, 광학 요소를 구성 요소의 제 1 표면 상에 배치하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 14. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 광학 요소를 배치하는 단계는 제 1 표면을 변경시켜 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계 이후에 수행되고, 광학 요소를 구성 요소의 제 1 텍스처드 표면 상에 배치하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 15. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체의 제 2 표면은 광학 요소의 제 1 측면 또는 제 2 측면을 포함하고, 구성 요소의 제 1 표면으로부터 전사 매체를 제거하는 단계는 광학 요소를 전사 매체로부터 구성 요소로 전사하는 것인, 방법.
조항 16. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체는 몰드 표면을 갖는 몰드이고; 전사 매체의 제 2 표면을 구성 요소와 접촉시키는 단계는 구성 요소의 제 1 표면을 형성하도록 열가소성 재료를 몰드 표면과 접촉시킴으로써 몰드 내에서 열가소성 재료를 성형하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 17. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 열가소성 재료는 복수의 열가소성 입자이고, 성형하는 단계는 제 1 표면을 포함하는 단일 구성 요소를 형성하기 위해 몰드 내에서 복수의 열가소성 입자를 서로 부착하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 18. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 몰드는 필름을 포함하고, 성형하는 단계는 제 1 표면을 형성하는 필름의 측면을 포함하는 단일 구성 요소를 형성하도록 몰드 내에서 복수의 열가소성 입자를 서로 그리고 필름에 부착하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 19. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 성형하는 단계는 용융된 열가소성 재료를 사출 성형하여 구성 요소 및 제 1 표면을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 20. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 몰드 표면의 적어도 일부는 필름을 포함하고, 성형하는 단계는 필름의 측면 상에 용융된 열가소성 재료를 다시 주입하여 구성 요소의 제 1 표면을 형성하는 필름의 측면을 포함하는 구성 요소를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 21. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소로부터 전사 매체의 제 2 표면을 제거하는 단계 이전에, 구성 요소의 열가소성 재료를 적어도 부분적으로 고화시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 22. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 열가소성 재료의 온도를 증가시키는 단계는 구성 요소 상의 제 1 표면을 형성하는 제 1 표면의 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 어느 하나의 온도 이상인 제 1 온도를 포함하고; 제 1 표면을 형성하는 단계는 제 2 표면을 갖는 전사 매체를 제공하는 단계를 포함하고; 구성 요소의 열가소성 재료의 적어도 일부를 리플로우하는 단계가 이루어지는 것인, 방법.
조항 23. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방법은
전사 매체의 제 2 표면을 열가소성 재료와 접촉시켜 구성 요소의 제 1 표면을 형성하는 단계; 및
구성 요소 상에 제 1 표면을 유지하면서 구성 요소로부터 전사 매체를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 24. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방법은 전사 매체의 제 2 표면을 열가소성 재료와 접촉시켜 구성 요소의 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계; 및 구성 요소 상에 제 1 텍스처드 표면을 유지하면서 구성 요소로부터 전사 매체를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 25. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체의 제 2 표면은 열가소성 재료가 리플로우된 후에 열가소성 재료와 접촉하는 것인, 방법.
조항 26. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체의 제 2 표면은 열가소성 재료가 리플로우되기 전에 열가소성 재료와 접촉하고, 열가소성 재료의 리플로우 동안 열가소성 재료와 접촉 상태를 유지하는 것인, 방법.
조항 27. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체를 구성 요소로부터 제거하는 단계 이전에 구성 요소의 리플로우된 열가소성 재료를 적어도 부분적으로 고화시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 28. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 방법은 리플로우된 열가소성 재료의 온도를 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 어느 하나의 온도 미만인 제 2 온도로 감소시켜 열가소성 재료를 적어도 부분적으로 재-고화시키는 단계, 및, 이어서, 온도를 감소시키는 단계 이후에, 광학 요소를 구성 요소 상에 배치하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 29. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체 및 구성 요소가 서로 접촉하면서 전사 매체 및 구성 요소를 서로에 대해 압축시켜, 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 30. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 전사 매체를 제거하는 단계 이전에, 구성 요소의 제 1 텍스처드 표면의 온도를 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 어느 하나의 온의 미만인 제 2 온도로 감소시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 31. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 광학 요소를 제 1 텍스처드 표면 상에 배치하는 단계 이전에, 구성 요소의 제 1 텍스처드 표면의 온도를 열가소성 재료의 크리프 완화 온도, 열 변형 온도, 비카트 연화 온도 또는 용융 온도 중 어느 하나의 온도 미만인 제 2 온도로 감소시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 32. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 텍스처드 표면 상에 광학 요소를 배치하는 단계는 구성 요소의 제 1 표면 상에 광학 요소를 형성 또는 증착하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 33. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소 상에 광학 요소를 배치하는 단계는 물리적 기상 증착, 전자 빔 증착, 원자 층 증착, 분자 빔 에피택시, 음극 아크 증착, 펄스 레이저 증착, 스퍼터링 증착, 화학 기상 증착, 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 저압 화학 기상 증착 및 습식 화학 기술 중 하나 이상을 사용하여 광학 요소를 증착하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 34. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소 상에 광학 요소를 배치하는 단계는 물리적 기상 증착, 전자 빔 증착, 원자 층 증착, 분자 빔 에피택시, 음극 아크 증착, 펄스 레이저 증착, 스퍼터링 증착, 화학 기상 증착, 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 저압 화학 기상 증착 및 습식 화학 기술 중 하나 이상을 사용하여 광학 요소를 전사 매체 상에 제 1 증착시키는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 35. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소의 제 1 표면 상에서 약 40 % 이하의 투과율을 갖는 프라이머 층을 형성하는 것인, 방법.
조항 36. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층을 형성하는 단계는 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계 이전에 또는 이후에 제 1 텍스처드 표면 상에 프라이머 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 37. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층을 형성하는 단계는 열가소성 재료의 온도를 제 1 온도로 증가시키는 단계 이전에 또는 이후에 열가소성 재료 상에 프라이머 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 38. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층을 형성하는 단계는 열가소성 재료의 온도를 제 2 온도로 감소시키는 단계 이전에 또는 이후에 열가소성 재료 상에 프라이머 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 39. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층을 형성하는 단계는 열가소성 재료를 적어도 부분적으로 고화시키는 단계 이전에 또는 이후에 열가소성 재료 상에 프라이머 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 40. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층을 형성하는 단계는 열가소성 재료를 리플로우하는 단계 이전에 는 이후에 열가소성 재료 상에 프라이머 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 41. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 광학 요소는 약 40 % 이하의 투과율을 갖는 프라이머 층을 포함하는 것인, 방법.
조항 42. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층은 코팅이고, 여기서 코팅은 중합체 코팅 조성물을 가교 결합시킨 생성물이고, 중합체 코팅 조성물은 중합체의 분산액을 포함하는 것인, 방법.
조항 43. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 광학 요소 상에 보호 층을 배치하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
조항 44. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 광학 요소는 보호 층을 포함하는 것인, 방법.
조항 45. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소의 제 1 표면은 열가소성 재료를 포함하는 필름에 의해 형성되고, 열가소성 재료는 필름의 적어도 외부 층을 형성하여, 광학 요소를 필름에 접착시키기 위해 필름의 적어도 외부 층을 리플로우시키거나, 또는 광학 요소를 제 1 텍스처드 표면 상에 배치하는 단계 이전에 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 것인, 방법.
조항 46. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소는 직물을 포함하고, 직물의 필라멘트 측면이 제 1 표면을 형성하며, 필라멘트 측면은 열가소성 재료를 포함하며, a) 광학 요소를 직물의 필라멘트 측면 상에 직접 배치하거나, 또는 b) 필름을 직물의 필라멘트 측면에 접착시키고, 그리고 필름을 직물에 접착하기 이전에 또는 이후에 필름 상에 광학 요소를 배치하거나, 또는 c) 필라멘트 측면의 제 1 열가소성 재료를 리플로우시키고 전사 매체를 사용하여 제 1 표면을 형성하거나, 또는 필라멘트 측면의 열가소성 재료를 리플로우시켜 광학 요소를 직물의 필라멘트 측면에 접착시키거나, 또는 둘 모두가 이루어지는 것인, 방법.
조항 47. 조항 1 내지 조항 46의 방법으로 생성된 물품.
조항 48. 물품으로서,
물품의 적어도 일부를 형성하는 구성 요소 - 구성 요소는 열가소성 재료를 포함하는 제 1 표면을 가짐 - ; 및
제 1 측면 및 상기 제 1 측면에 대향하는 제 2 측면을 갖는 광학 요소를 포함하고,
광학 요소의 제 1 측면 또는 제 2 측면은 구성 요소의 제 1 표면의 열가소성 재료 상에 배치되고, 물품에 구조색을 부여하는, 물품.
조항 49. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 열가소성 재료는 포밍된 열가소성 재료인 것인, 물품.
조항 50. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 열가소성 재료는 적어도 하나의 열가소성 중합체를 포함하고, 적어도 하나의 열가소성 중합체는 선택적으로 열가소성 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드, 비닐 중합체, 폴리올레핀, 폴리아크릴로니트릴, 폴리페닐렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리우레아, 스티렌 중합체, 이들의 공중합체, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 물품.
조항 51. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 열가소성 재료는 40 % 이하의 투과율을 갖는 것인, 물품.
조항 52. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소의 제 1 표면은 직물을 포함하고, 직물은 선택적으로 직조(woven), 브레이디드(braided), 니트(knit) 또는 부직(nonwoven) 직물인 것인, 물품.
조항 53. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소의 제 1 표면은 블래더(bladder)를 포함하는 것인, 물품.
조항 54. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소는 제 1 텍스처드 표면을 포함하고, 제 1 텍스처드 표면은 복수의 프로파일 특징부 및 편평한 평면의 영역을 포함하는 것인, 물품.
조항 55. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 제 1 텍스처드 구조는 복수의 프로파일 특징부 및 편평한 평면의 영역을 포함하고, 프로파일 특징부는 제 1 텍스처드 표면의 편평한 영역 위로 연장되는 것인, 물품.
조항 56. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프로파일 특징부의 치수, 프로파일 특징부의 형상 및/또는 복수의 프로파일 특징부 사이의 간격은 광학 요소와 조합되어 구조색을 부여하는 것인, 물품.
조항 57. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프로파일 특징부는 적어도 5 제곱 밀리미터의 표면적에 대해 서로에 대해 임의의 위치에 있는 것인, 물품.
조항 58. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프로파일 특징부 사이의 간격은 구조색을 부여할 때 서로 간섭하는 것으로부터 생성된 프로파일 특징부의 왜곡 효과를 감소시키는 것인, 물품.
조항 59. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프로파일 특징부 및 편평한 영역은 언듈레이팅(undulating) 토포그래피(topography)를 갖는 광학 요소의 적어도 하나의 층을 형성시키고, 여기서 텍스처드 층의 편평한 평면의 영역과 평면인 이웃하는 함몰부 및/또는 상승부 사이에 평면 구역이 있고, 여기서 평면 구역은 구조색을 부여하도록 프로파일 특징부에 대해 치수를 갖는 것인, 물품.
조항 60. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 광학 요소는 다층 반사기 또는 다층 필터를 포함하는 것인, 물품.
조항 61. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 다층 반사기는 상이한 굴절률을 갖는 적어도 2 개의 인접한 층을 포함하는 적어도 2 개의 층을 갖는 것인, 물품.
조항 62. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 다층 반사기의 층들 중 적어도 하나는 구조색을 생성하기 위해 광학 요소에 의해 반사되는 가시광의 파장의 약 1/4인 두께를 갖는 것인, 물품.
조항 63. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 다층 반사기의 층들 중 적어도 하나는 이산화규소, 이산화티탄, 황화 아연, 불화 마그네슘, 오산화 탄탈룸, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것인, 물품.
조항 64. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소의 제 1 표면의 색은 구조색에 의해 부여된 색과 색조, 색가(value) 및 이리데선스 타입(iridescence type) 중 적어도 하나에 의해 상이한 것인, 물품.
조항 65. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 제 1 텍스처드 표면 및 광학 요소의 조합에 의해 구성 요소에 부여된 구조색은 광학 요소만으로 부여된 구조색과 색조, 색가 및 이리데선스 타입 중 적어도 하나에서 상이한 것인, 물품.
조항 66. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구조색은 다중 색조의 구조색, 이리데선트(iridescent) 다중 색조의 구조색, 제한된 이리데선트 다중 색조의 구조색, 또는 단일 색조 각도 독립적 구조색인 것인, 물품.
조항 67. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, -15 도와 +60 도 사이의 3 개의 관찰 각도에서 주어진 조명 조건 하에서 CIE 1976 색 공간에 따라 측정될 때, 광학 요소를 갖는 생성된 물품은 좌표(L1 * 및 a1 * 및 b1 *)를 갖는 제 1 관찰 각도에서의 제 1 색 측정, 및 좌표(L2 * 및 a2 * 및 b2 *)를 갖는 제 2 관찰 각도에서의 제 2 색 측정, 및 좌표(L3 * 및 a3 * 및 b3 *)를 갖는 제 3 관찰 각도에서의 제 3 색 측정을 가지며, 여기서 L1 *, L2 * 및 L3 * 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, a1 *, a2 * 및 a3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, b1 *, b2 * 및 b3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 조합된 a1 *, a2 * 및 a3 * 값들의 범위는 가능한 a* 값들의 전체 스케일의 약 40 % 미만이거나, 또는 선택적으로 가능한 a* 값들의 전체 스케일의 약 30 % 미만이거나, 또는 선택적으로 가능한 a* 값들의 전체 스케일의 약 20 % 미만이거나, 또는 선택적으로 가능한 a* 값들의 전체 스케일의 약 10 % 미만인 것인, 물품.
조항 68. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, -15 도와 +60 도 사이의 3 개의 관찰 각도에서 주어진 조명 조건 하에서 CIE 1976 색 공간에 따라 측정될 때, 광학 요소를 갖는 생성된 물품은 좌표(L1 * 및 a1 * 및 b1 *)를 갖는 제 1 관찰 각도에서의 제 1 색 측정, 및 좌표(L2 * 및 a2 * 및 b2 *)를 갖는 제 2 관찰 각도에서의 제 2 색 측정, 및 좌표(L3 * 및 a3 * 및 b3 *)를 갖는 제 3 관찰 각도에서의 제 3 색 측정을 가지며, 여기서 L1 *, L2 * 및 L3 * 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, a1 *, a2 * 및 a3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, b1 *, b2 * 및 b3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 조합된 b1 *, b2 * 및 b3 * 값들의 범위는 가능한 b* 값들의 전체 스케일의 약 40 % 미만이거나, 또는 선택적으로 가능한 b* 값들의 전체 스케일의 약 30 % 미만이거나, 또는 선택적으로 가능한 b* 값들의 전체 스케일의 약 20 % 미만이거나, 또는 선택적으로 가능한 b* 값들의 전체 스케일의 약 10 % 미만인 것인, 물품.
조항 69. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, -15 도와 +60 도 사이의 2 개의 관찰 각도에서 주어진 조명 조건 하에서 CIE 1976 색 공간에 따라 측정될 때, 광학 요소를 갖는 생성된 물품은 좌표(L1 * 및 a1 * 및 b1 *)를 갖는 제 1 관찰 각도에서의 제 1 색 측정, 및 좌표(L2 * 및 a2 * 및 b2 *)를 갖는 제 2 관찰 각도에서의 제 2 색 측정을 가지며, 여기서 L1 * 및 L2 * 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, a1 * 및 a2 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, b1 * 및 b2 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 제 1 색 측정과 제 2 색 측정 사이의 ΔE* ab는 약 100 이하이고, 여기서 ΔE* ab = [(L1 *-L2 *)2 + (a1 *-a2 *)2 + (b1 *-b2 *)2]½ 이며, 또는 선택적으로 약 80 이하이거나, 또는 선택적으로 약 60 이하인 것인, 물품.
조항 70. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, -15 도와 +60 도 사이의 3 개의 관찰 각도에서 주어진 조명 조건 하에서 CIELCH 색 공간에 따라 측정될 때, 광학 요소를 갖는 생성된 물품은 좌표(L1 * 및 C1 * 및 h1°)를 갖는 제 1 관찰 각도에서의 제 1 색 측정, 및 좌표(L2 * 및 C2 * 및 h2°)를 갖는 제 2 관찰 각도에서의 제 2 색 측정, 및 좌표(L3 * 및 C3 * 및 h3°)를 갖는 제 3 관찰 각도에서의 제 3 색 측정을 가지며, 여기서 L1 *, L2 * 및 L3 * 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서, C1 *, C2 * 및 C3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, h1°, h2° 및 h3° 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 여기서 조합된 h1°, h2° 및 h3° 값들의 범위는 약 60 도 미만이거나, 또는 선택적으로 약 50 도 미만이거나, 또는 선택적으로 약 40 도 미만이거나, 또는 선택적으로 약 30 도 미만이거나, 또는 선택적으로 약 20 도 미만인 것인, 물품.
조항 71. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소의 제 1 표면과 광학 요소 사이에 프라이머 층을 더 포함하고, 선택적으로 프라이머 층은 약 3 내지 200 nm의 두께를 가지며, 선택적으로 프라이머 층은 디지털 인쇄된 프라이머 층, 오프셋 인쇄된 프라이머 층, 패드 인쇄된 프라이머 층, 스크린 인쇄된 프라이머 층, 플렉소그래픽 인쇄된 프라이머 층, 또는 열전달 인쇄된 프라이머 층인 것인, 물품.
조항 72. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층은 안료, 염료 또는 둘 모두를 포함하는 것인, 물품.
조항 73. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층은 페인트 또는 잉크 또는 둘 모두를 포함하는 것인, 물품.
조항 74. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층은 리그라운드되고(reground) 적어도 부분적으로 분해된 중합체를 포함하는 것인, 물품.
조항 75. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층은 산화물 층이고, 산화물 층은 선택적으로 금속 산화물 또는 금속 산질화물을 포함하고, 선택적으로 금속 산화물 또는 금속 산질화물은 도핑되는 것인, 물품.
조항 76. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층은 코팅이고, 여기서 코팅은 가교 결합된 중합체의 매트릭스를 포함하는 가교 결합된 코팅이고, 선택적으로 가교 결합된 중합체의 매트릭스에 포획된 복수의 고체 안료 입자를 포함하는 것인, 물품.
조항 77. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 가교 결합된 중합체의 매트릭스는 가교 결합된 엘라스토머 중합체를 포함하고, 선택적으로, 가교 결합된 엘라스토머 중합체는 가교 결합된 폴리우레탄 단독 중합체 또는 공중합체 또는 둘 모두를 포함하고, 선택적으로 가교 결합된 폴리우레탄 공중합체는 가교 결합된 폴리에스테르 폴리우레탄을 포함하는 것인, 물품.
조항 78. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층은 코팅이며, 코팅은 중합체 코팅 조성물을 가교 결합한 생성물이며, 중합체 코팅 조성물은 중합체의 분산액을 포함하고, 선택적으로 가교제, 복수의 고체 안료 입자, 염료 및 유기 용매 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 물품.
조항 79. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 코팅은 염료, 선택적으로 산성 염료를 더 포함하고, 선택적으로 4 차 암모늄 화합물을 포함하는 것인, 물품.
조항 80. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층의 색은 구조색에 의해 부여된 색과 적어도 하나의 색 파라미터가 상이하고, 여기서 선택적으로 적어도 하나의 색 파라미터는 색조, 색가 및 이리데선스 타입인 것인, 물품.
조항 81. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 프라이머 층의 색은 조항 67 내지 조항 70의 기준 하에 구조색이 부여된 색과 상이한 것인, 물품.
조항 82. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소는 폼 구성 요소, 블래더 구성 요소, 또는 둘 모두인 것인, 물품.
조항 83. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 물품은 신발류 물품, 또는 의류 물품, 또는 스포츠 장비 물품인 것인, 물품.
조항 84. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구성 요소는 신발류 물품의 갑피, 밑창 또는 갑피와 밑창의 조합인 것인, 물품.
조항 85. 선행하는 조항들 중 어느 한 조항에 있어서, 구조색은 블래더로부터 약 1 미터의 거리에서 20/20의 시력 및 정상 색각을 갖는 뷰어가 볼 수 있는 것인, 물품.
조항 86. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 구조색은 단일 색조를 갖는 것인, 물품.
조항 87. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 구조색은 2 개 이상의 색조를 포함하는 것인, 물품.
조항 88. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 구조색은 이리데선트인 것인, 물품.
조항 89. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 구조색은 제한된 이리데선스를 갖는 것인, 물품.
조항 90. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 구조색은 제한된 이리데선스를 가지므로, 각각의 가능한 관찰 각도에서 볼 수 있는 각각의 색이 적색 황색 청색(RYB) 색상환의 1 차, 2 차 및 3 차 색으로 이루어진 그룹에서 선택된 단일 색조에 할당될 때, 할당된 모든 색조는 단일 색조 그룹에 속하고, 여기서 단일 색조 그룹은 a) 녹색-황색, 황색, 황색-주황색; b) 황색, 황색-주황색 및 주황색; c) 황색-주황색, 주황색, 및 주황색-적색; d) 주황색-적색, 및 적색-자주색; e) 적색, 적색-자주색 및 자주색; f) 적색-자주색, 자주색 및 자주색-청색; g) 자주색, 자주색-청색, 및 청색; h) 자주색-청색, 청색, 및 청색-녹색; i) 청색, 청색-녹색, 및 녹색; 및 j) 청색-녹색, 녹색, 및 녹색-황색 중 하나인 것인, 물품.
조항 91. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 프라이머 층은 본질적으로 금속 산화물, 선택적으로 이산화티탄 또는 이산화규소로 이루어지고, 선택적으로 본질적으로 이산화티탄으로 이루어지는 것인, 물품.
조항 92. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 프라이머 층은 본질적으로 도핑된 금속 산화물 또는 도핑된 금속 산질화물 또는 둘 모두로 이루어지는 것인, 물품.
조항 93. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 프라이머 층은 약 1 내지 약 200 마이크로미터, 또는 선택적으로 약 10 내지 약 100 마이크로미터, 또는 선택적으로 약 10 내지 약 80 마이크로미터의 두께를 가지는 것인, 물품.
비율, 농도, 양, 및 다른 수치 데이터는 본 명세서에서 범위 형식으로 표현될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 이러한 범위 형식은 편의성 및 간결성을 위해 사용되므로, 따라서, 범위의 한계로서 명시적으로 언급된 수치를 포함할 뿐만 아니라, 각 수치 및 하위 범위가 명시적으로 언급된 것과 같이 그 범위 내에 포함된 모든 개별 수치 또는 하위 범위도 포함하도록 유연한 방식으로 해석되어야 한다는 점을 이해해야 한다. 예시를 위해, "약 0.1 % 내지 약 5 %"의 농도 범위는 명시적으로 언급된 농도인 약 0.1 중량 % 내지 약 5 중량 %를 포함할 뿐만 아니라 표시된 범위 내의 개별 농도(예를 들어, 1 %, 2 %, 3 % 및 4 %) 및 하위 범위(예를 들어, 0.5 %, 1.1 %, 2.2 %, 3.3 % 및 4.4 %)도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "약"이라는 용어는 수치의 유효 숫자에 따른 전통적인 반올림을 포함할 수 있다. 또한, "약 'x' 내지 'y'"라는 어구는 "약 'x' 내지 약 'y'"를 포함한다.
청구범위에 언급될 때, "물품을 제공" 등과 같은 "제공"이라는 용어는 제공되는 항목의 임의의 특정 전달 또는 수령을 요구하도록 의도되지는 않는다. 오히려, "제공"이라는 용어는 명확성 및 가독성의 용이성을 위해, 청구항(들)의 후속 요소에서 언급되는 항목을 단지 인용하기 위해 사용될 뿐이다.
위에서 설명한 양태들에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 이러한 모든 수정 및 변형은 본 명세서에서 본 개시의 범위 내에 포함되고 다음의 청구범위에 의해 보호되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 물품을 제조하는 방법으로서,
    열가소성 재료의 온도를 제 1 표면의 상기 열가소성 재료의 크리프 완화 온도(creep relaxation temperature), 열 변형 온도, 비카트 연화 온도(Vicat softening temperature) 또는 용융 온도 중 어느 하나의 온도 이상인 제 1 온도로 증가시킴으로써 상기 열가소성 재료를 연화 또는 용융시키는 단계 - 상기 열가소성 재료는 구성 요소의 제 1 표면을 형성함 - ;
    광학 요소의 제 1 측면 또는 제 2 측면을 상기 제 1 표면 상에 배치하는 단계 - 상기 광학 요소는 상기 물품에 구조색(structural color)을 부여함 - ; 및
    상기 배치 단계 이전에 또는 이후에, 상기 열가소성 재료의 상기 온도를 상기 열가소성 재료의 상기 크리프 완화 온도, 상기 열 변형 온도, 상기 비카트 연화 온도 또는 상기 용융 온도 중 어느 하나의 온도 미만인 제 2 온도로 감소시킴으로써 상기 열가소성 재료를 재-고화시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면 상에 제 1 텍스처드(textured) 표면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계는, 상기 열가소성 재료의 상기 온도를 상기 제 1 온도로 증가시키는 동안 또는 그 이후에, 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면을 전사 매체(transfer medium)의 제 2 표면과 접촉시키는 단계; 및, 상기 접촉 단계 이후에, 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면으로부터 상기 전사 매체의 상기 제 2 표면을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 제거 단계는 상기 온도를 증가시키는 동안 또는 그 이후에 이루어지는 것인, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전사 매체의 상기 제 2 표면은 제 2 텍스처드 표면이고; 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면을 상기 전사 매체의 상기 제 2 텍스처드 표면과 접촉시키는 단계는 상기 구성 요소 상에 제 1 텍스처드 표면을 형성하도록 상기 제 1 표면을 변경시키는 단계를 포함하고; 상기 제 1 표면으로부터 상기 전사 매체를 제거하는 단계는 상기 구성 요소 상에 상기 제 1 텍스처드 표면을 유지하면서 상기 구성 요소로부터 상기 전사 매체를 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 전사 매체의 상기 제 2 텍스처드 표면은 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조를 포함하고; 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면을 상기 전사 매체의 상기 제 2 텍스처드 표면과 접촉시키는 단계 동안, 상기 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조는 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면 상에 배치되고; 상기 열가소성 재료의 상기 제 1 표면으로부터 상기 전사 매체를 제거하는 단계는 상기 전사 매체로부터 상기 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조를 해제시키고, 상기 텍스처드 층 또는 텍스처드 구조의 일 측면이 상기 구성 요소의 상기 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 것인, 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전사 매체의 상기 제 2 텍스처드 표면은 상기 열가소성 재료의 상기 제 1 텍스처드 표면의 인버스(inverse) 또는 릴리프(relief)이고, 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면을 변경시키는 단계는 상기 구성 요소의 상기 표면을 형성하는 상기 열가소성 재료 상에 상기 제 2 텍스처드 표면의 임프린트(imprint)를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소를 배치하는 단계는 상기 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계 이후에 수행되고, 상기 광학 요소를 상기 제 1 텍스처드 표면 상에 배치하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소를 배치하는 단계는 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면으로부터 상기 전사 매체를 제거하는 단계 이후에 수행되는 것인, 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학 요소를 배치하는 단계는 상기 제 1 표면을 변경시켜 상기 제 1 텍스처드 표면을 형성하는 단계 이후에 수행되고, 상기 광학 요소를 상기 구성 요소의 상기 제 1 텍스처드 표면 상에 배치하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전사 매체의 상기 제 2 표면은 상기 광학 요소의 상기 제 1 측면 또는 상기 제 2 측면을 포함하고, 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면으로부터 상기 전사 매체를 제거하는 단계는 상기 광학 요소를 상기 전사 매체로부터 상기 구성 요소로 전사하는 것인, 방법.
  11. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전사 매체는 몰드 표면을 갖는 몰드이고; 상기 전사 매체의 상기 제 2 표면을 상기 구성 요소와 접촉시키는 단계는 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면을 형성하도록 상기 열가소성 재료를 상기 몰드 표면과 접촉시킴으로써 상기 몰드 내에서 상기 열가소성 재료를 성형하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  12. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재-고화 단계는 상기 구성 요소로부터 상기 전사 매체의 상기 제 2 표면을 제거하는 단계 이전에 수행되는 것인, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연화 또는 용융 단계는 상기 배치 단계 이전에 수행되고, 상기 열가소성 재료의 상기 온도를 상기 제 1 표면의 상기 열가소성 재료의 상기 용융 온도 이상의 상기 제 1 온도로 증가시킴으로써 상기 열가소성 재료를 용융시키는 단계, 상기 열가소성 재료의 적어도 일부를 리플로우(reflow)하는 단계, 상기 리플로우된 열가소성 재료를 재-고화시키는 단계 이전에 상기 리플로우된 열가소성 재료를 상기 전사 매체의 상기 제 2 표면과 접촉시키는 단계, 및 상기 구성 요소 상에 상기 제 1 표면을 형성하는 단계; 및 상기 배치 단계 이전에, 상기 구성 요소 상에 상기 제 1 표면을 유지하면서 상기 전사 매체의 상기 제 2 표면을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 방법으로 생성된, 물품.
  15. 물품으로서,
    상기 물품의 적어도 일부를 형성하는 구성 요소 - 상기 구성 요소는 열가소성 재료에 의해 형성되는 제 1 표면을 가짐 - ; 및
    제 1 측면 및 상기 제 1 측면에 대향하는 제 2 측면을 갖는 광학 요소 - 상기 광학 요소의 상기 제 1 측면 또는 상기 제 2 측면은 상기 구성 요소의 상기 제 1 표면의 상기 열가소성 재료 상에 배치되어 상기 물품에 구조색을 부여함 -
    를 포함하는, 물품.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 제 1 텍스처드 표면이고, 상기 광학 요소와 상기 제 1 텍스처드 표면의 조합이 상기 물품에 상기 구조색을 부여하는 것인, 물품.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    -15 도와 +60 도 사이의 3 개의 관찰 각도에서 주어진 조명 조건 하에서 CIE 1976 색 공간에 따라 측정될 때, 상기 광학 요소를 갖는 상기 생성된 물품은 좌표(L1 * 및 a1 * 및 b1 *)를 갖는 제 1 관찰 각도에서의 제 1 색 측정, 및 좌표(L2 * 및 a2 * 및 b2 *)를 갖는 제 2 관찰 각도에서의 제 2 색 측정, 및 좌표(L3 * 및 a3 * 및 b3 *)를 갖는 제 3 관찰 각도에서의 제 3 색 측정을 가지며, 여기서 상기 L1 *, L2 * 및 L3 * 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 상기 a1 *, a2 * 및 a3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 상기 b1 *, b2 * 및 b3 * 좌표 값들은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 조합된 a1 *, a2 * 및 a3 * 값들의 범위는 가능한 a* 값들의 전체 스케일의 약 40 % 미만인 것인, 물품.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품은 신발류 물품, 의류 물품, 또는 스포츠 장비 물품인 것인, 물품.
  19. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품은 신발류 물품이고, 상기 구성 요소는 상기 신발류 물품에 대한 갑피인 것인, 물품.
  20. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품은 신발류 물품이고, 상기 구성 요소는 상기 신발류 물품에 대한 밑창인 것인, 물품.
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