KR20210098433A - 가변 평량을 갖는 코어 층 및 합성 물품 - Google Patents

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KR20210098433A
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펑 청
마크 오. 메이슨
앤드루 앤더슨
마크 페로
쉬램 조시
조나단 로신
앤쏘니 메시나
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한화 아즈델 인코포레이티드
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Abstract

코어 층의 폭에 걸쳐 가변 평량을 갖는 코어 층을 생성하는 방법이 설명된다. 코어 층은 충돌시 차량에 적절한 측면 에어백 전개를 허용하도록 차량 헤드 라이너에 사용될 수 있다. 코어 층을 생산하는 데 사용되는 시스템 및 다양한 재료도 설명된다.

Description

가변 평량을 갖는 코어 층 및 합성 물품
우선권 출원
본 출원은 2018 년 9 월 4 일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/726,681에 대해 우선권 및 이익을 주장하고, 이의 전체 개시는 모든 목적을 위해 본 출원에 참조로 통합된다.
기술 분야
본 출원에 설명된 특정 구성은 코어 층의 상이한 영역에서 가변 평량(basis weight)을 포함하는 코어 층 및 이들을 포함하는 합성 물품(composite article)에 관한 것이다.
합성 물품은 다양한 용도로 사용된다. 차량은 종종 다양한 내부 및 외부 용도로 합성 물품을 사용한다.
가변 평량을 포함하는 코어 층의 특정 양태, 피처, 실시예 및 예가 아래에 설명된다. 코어 층은 자동차 내부 및 외부 애플리케이션에 사용되는 합성 제품을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 애플리케이션에 사용될 수 있다.
제 1 양태에서, 에어백 전개를 허용하도록 구성된 합성 재료를 포함하는 차량 헤드 라이너(vehicle headliner)를 제조하는 방법이 설명된다. 일부 예에서, 방법은 열가소성 재료 및 강화 섬유의 실질적으로 균질한 혼합물을 포함하는 분산액(dispersion)을 성형 지지 엘리먼트(forming support element) 상에 배치하는 단계, 배치된 발포체(foam)를 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 전체 표면보다 작게 압력을 제공하여 상기 웹의 상이한 영역에서 가변 평량(basic weight)을 포함하는 다공성 웹(porous web)을 제공하는 단계; 상기 가변 평량을 포함하는 상기 다공성 웹을 건조하여 상기 다공성 코어 층의 폭에 걸쳐 가변 평량을 갖는 다공성 코어 층을 포함하는 합성 재료를 제공하는 단계를 포함한다.
특정 예에서, 상기 방법은 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면(underside)에 음압(negative pressure)을 제공하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층의 에지에서 보다 더 높은 평량을 갖는 중앙 영역을 제공하기 위해 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 상기 중앙 영역에 상기 음압을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 최상부 측에 양압을 제공하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층의 에지에서 보다 더 높은 평량을 갖는 중앙 영역을 제공하기 위해 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 상기 중앙 영역에 양압을 제공하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 상기 방법은 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 음압을 제공하고, 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 최상부 측에 음압을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 다공성 코어 층의 에지보다 더 높은 평량을 가진 중앙 영역을 제공하기 위해 상기 성형 지지 엘리먼트의 중앙 영역에서 상기 성형 지지 엘리먼트의 최상부 측에 제공하는 음압보다 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 더 큰 음압을 제공하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 상기 방법은 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 음압을 제공하고, 상기 성형 지지 엘리먼트의 최상부 측에 양압을 제공하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 제공되는 음압이 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 구성하고, 상기 다공성 코어 층의 에지보다 더 높은 평량을 갖는 상기 중앙 영역을 제공하기 위해 상기 성형 지지 엘리먼트의 중앙 영역에서 상기 최상부 측의 압력을 더 크게 구성하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 상기 방법은 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 마스크를 배치하고 상기 배치된 마스크에 의해 덮이지 않은 상기 웹의 영역에 음압을 제공하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층의 제 1 표면 상에 제 1 스킨을 배치하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 배치된 제 1 스킨이 가변 평량을 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층의 제 2 표면 상에 제 2 스킨을 배치하는 단계를 포함한다. 특정 예에서, 상기 배치된 제 2 스킨은 가변 평량을 포함한다.
특정 예에서, 상기 방법은 제 2 다공성 코어 층을 상기 다공성 코어 층에 결합시키는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 상기 제 2 다공성 코어 층은 상기 제 2 다공성 코어 층의 상이한 영역에서 실질적으로 균일한 평량을 포함한다. 추가 예에서, 상기 제 2 다공성 코어 층은 상기 제 2 다공성 코어 층의 상이한 영역에서 가변 평량을 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 제 1 스킨을 상기 다공성 코어 층의 제 1 표면에 결합시키는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 장식 층을 상기 배치된 제 2 스킨에 결합시키는 단계를 포함한다. 추가 예에서, 상기 방법은 상기 압력이 상기 성형 지지 엘리먼트에 제공되는 동안 상기 성형 지지 엘리먼트 상에 상기 분산액을 배치하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 에어백 전개를 허용하도록 구성된 합성 재료를 포함하는 차량 헤드 라이너(vehicle headliner)를 생산하는 방법이 개시된다. 일부 실싱예에서, 상기 방법은 열가소성 재료와 강화 섬유의 균질한 혼합물을 포함하는 분산액을 성형 지지 엘리먼트 상에 배치하여 상기 열가소성 재료에 의해 함께 홀딩된 상기 강화 섬유에 의해 형성된 개방 셀 구조(open celled structure)의 웹(web)을 제공하는 단계, 상기 웹을 건조하여 다공성 코어 층을 제공하는 단계, 가변 평량을 포함하는 제 1 스킨을 상기 다공성 코어 층의 제 1 표면 상에 배치하여 상기 합성 재료의 상이한 영역에서 가변 평량을 갖는 합성 재료를 제공하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 상기 방법은 상기 제 1 스킨의 에지에서의 평량 보다 상기 스킨의 중앙 영역에서 더 높은 평량을 포함하도록 상기 제 1 스킨을 구성하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 가변 평량을 포함하는 제 2 스킨을 상기 다공성 코어 층의 제 2 표면 상에 배치하여 상기 합성 재료의 상이한 영역에서 상기 가변 평량을 갖는 상기 합성 재료를 제공하는 단계를 포함한다. 특정 예에서, 상기 방법은 상기 제 1 스킨과 상기 제 2 스킨을 동일하게 구성하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 각각의 스킨의 에지에서의 평량 보다 각각의 스킨의 중앙 영역에서 더 높은 평량을 포함하도록 상기 제 1 스킨 및 상기 제 2 스킨 각각을 구성하는 단계를 포함한다. 추가 예에서, 상기 방법은 상기 제 1 스킨 및 상기 제 2 스킨을 상이하도록 구성하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 상기 방법은 가변 평량을 포함하는 웹을 제공하기 위해 상기 배치된 분산액에 압력을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 제공된 압력을 음압으로 구성하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 상기 제공된 압력을 양압으로 구성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 추가 강화 섬유를 상기 배치된 웹에 인가하여 가변 평량을 갖는 웹을 제공하는 단계를 포함한다.
추가 양태에서, 상기 방법은 강화 섬유 및 열가소성 재료로 형성된 다공성 코어 층을 포함하는 합성 재료를 구성하여 차량 에어백의 전개 동안 에지에서 합성 재료의 파손(failure)을 촉진하는 단계를 포함하되, 상기 합성 재료는 가변 평량을 포함하고 상기 차량 에어백의 전개 동안 상기 에지에서의 상기 합성 재료의 파손을 촉진하기 위해 상기 합성 재료의 중앙 영역에서의 평량은 상기 합성 재료의 에지에서의 평량 보다 더 크다.
일부 예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층의 각각의 표면 상에 배치된 스킨 층으로 상기 합성 재료를 구성하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 실질적으로 균일한 평량을 포함하도록 각각의 스킨을 구성하는 단계를 포함한다. 추가 예에서, 상기 방법은 가변 평량을 포함하도록 적어도 하나의 스킨을 구성하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량을 상기 다공성 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 적어도 10% 적게 구성하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량을 상기 다공성 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 적어도 15% 적게 구성하는 단계를 포함한다. 추가 예에서, 상기 방법은 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량을 상기 다공성 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 적어도 20% 적게 구성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량을 상기 다공성 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 적어도 25% 적게 구성하는 단계를 포함한다. 다른 예에서, 상기 방법은 상기 코어 층 중앙 영역의 평량이 약 500 평방 미터 당 그램(gsm) 내지 약 2000gsm이 되도록 구성하고, 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량이 상기 코어 층의 상기 중앙 영역에서의 평량 보다 적어도 10% 적게 구성하고, 상기 중앙 영역과 각각의 에지 사이의 전이 영역의 평량이 경사진 평량을 포함하도록 구성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 차량의 측면 에어백을 전개하는 동안 상기 에지에서 합성 재료의 파손을 촉진하기 위해 상기 합성 재료를 차량 헤드 라이너로 구성하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 헤드 라이너 키트는 열가소성 재료 및 강화 섬유로 형성되고 차량 에어백을 전개하는 동안 에지에서 차량 헤드 라이너의 파손을 촉진하도록 구성된 다공성 코어 층을 포함하는 차량 헤드 라이너로서, 상기 차량 헤드 라이너는 가변 평량을 포함하고, 상기 차량 에어백의 전개 동안 상기 에지에서 상기 차량 헤드 라이너의 파손을 촉진하기 위해 상기 차량 헤드 라이너의 중앙 영역에서 평량이 상기 차량 헤드 라이너의 에지에서 평량 보다 더 큰, 상기 헤드 라이너, 및 상기 차량 에어백을 수용하도록 구성된 차량 공간에 상기 헤드 라이너를 설치하기 위한 지침을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 차량 헤드 라이너는 상기 코어 층의 각각의 측면에 배치된 스킨 층을 더 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 차량 헤드 라이너는 상기 스킨 층 중 하나에 배치된 장식 층을 더 포함한다. 특정 예에서, 상기 중앙 영역에서 가로 방향(cross direction)의 평량은 상기 가로 방향의 에지에서 평량 보다 적어도 20% 더 크다. 다른 실시예에서, 상기 중앙 영역에서의 평량은 500gsm 내지 2000gsm이고 상기 에지에서의 평량은 상기 중앙 영역에서의 평량 보다 가로 방향으로 적어도 10% 적다.
추가 양태에서, 가변 평량을 갖는 다공성 코어 층을 생산하기 위한 시스템은 열가소성 재료와 강화 섬유의 혼합물을 수용하도록 구성된 성형 지지 엘리먼트, 가변 평량을 포함하는 웹을 제공하기 위해 상기 성형 지지 엘리먼트의 상이한 영역에 차압을 제공하도록 상기 성형 지지 엘리먼트의 제 1 표면에 유체 흐름 가능하게(fluidically) 결합하도록 구성된 압력 디바이스, 및 상기 웹을 건조시켜 상기 다공성 코어 층을 형성하도록 구성된 건조기(dryer)를 포함한다.
일부 예에서, 상기 시스템은 상기 열가소성 재료 및 강화 섬유를 수용하고 상기 수용된 열가소성 재료 및 강화 섬유를 혼합하여 상기 열가소성 재료 및 강화 섬유의 실질적으로 균질한 분산을 제공하도록 구성된 헤드 박스(head box)를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 시스템은 상기 열가소성 재료 및 강화 섬유의 혼합물로부터 형성된 상기 웹을 압축하기 위해 상기 성형 지지 엘리먼트를 수용하도록 구성된 한 쌍의 롤러를 포함한다. 다른 예에서, 상기 시스템은 상기 성형 지지 엘리먼트의 제 2 표면에서 상기 성형 지지 엘리먼트에 유체 흐름 가능하게 결합하도록 구성된 제 2 압력 디바이스를 더 포함하고, 상기 제 1 표면은 상기 제 2 표면의 반대편에 있다. 일부 예에서, 상기 압력 디바이스는 상기 성형 지지 엘리먼트에 음압을 제공하도록 구성되고, 상기 제 2 압력 디바이스는 상기 성형 지지 엘리먼트에 양압을 제공하도록 구성된다.
다른 양태에서, 합성 물품은 열가소성 재료에 의해 함께 홀딩된 강화 섬유에 의해 형성된 개방 셀 구조의 웹을 포함하는 다공성 코어 층을 포함하되, 상기 다공성 코어 층은 상기 다공성 코어 층의 폭에 걸쳐 가변 평량을 포함하는, 상기 다공성 코어 층, 및 상기 다공성 코어 층에 결합된 스킨 층을 포함한다.
일부 예에서, 상기 다공성 코어 층은 중앙 영역에서 보다 가로 방향 에지에서 더 낮은 평량을 포함한다. 특정 예에서, 각각의 상기 에지와 상기 중앙 영역 사이에 전이 구역을 포함하고, 상기 전이 구역의 평량은 가변적이다. 다른 예에서, 상기 전이 구역은 0 gsm/cm 초과 및 최대 30 gsm/cm의 평량/거리 기울기를 포함한다. 일부 예에서, 상기 평량/거리 기울기는 상기 에지로부터 상기 중앙 영역까지 선형이다. 다른 예에서, 상기 강화 섬유는 유리 섬유를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 열가소성 재료는 폴리올레핀 재료를 포함한다. 다른 예에서, 상기 다공성 코어 층에 로프팅제(lofting agent)를 포함한다. 일부 예에서, 상기 다공성 코어 층에 난연제 포함한다. 다른 예에서, 상기 에지에서의 평균 평량은 상기 중앙 영역에서의 평균 평량 보다 적어도 20% 적다.
또 다른 양태에서, 차량은 본 출원에 설명된 합성 물품을 포함하는 헤드 라이너를 포함한다.
추가 양태, 실시예, 예 및 구성이 아래에서 더 상세히 설명된다.
특정 피처, 구성, 측면 및 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 설명된다 :
도 1은 일부 예에 따른, 코어 층의 폭에 걸친 가변 평량을 포함하는 코어 층의 예시이다.
도 2는 특정 예에 따른, 코어 층의 상이한 영역에서의 평량 차이를 보여주는 다른 그래프이다.
도 3은 특정 예에 따른, 코어 층의 상이한 영역에서의 평량 차이를 보여주는 다른 그래프이다.
도 4는 일부 실시예에 따른, 코어 층의 상이한 영역에서의 평량 차이를 보여주는 다른 그래프이다.
도 5는 일부 실시예에 따른, 코어 층의 상이한 영역에서의 평량 차이를 보여주는 다른 그래프이다.
도 6은 특정 실시예에 따른, 코어 층의 상이한 영역에서의 평량 차이를 보여주는 다른 그래프이다.
도 7은 일부 예에 따른 가변 평량의 전이 구역(transition zone)을 갖는 코어 층을 보여주는 예시이다.
도 8은 일부 예에 따른 가변 평량의 전이 구역을 갖는 코어 층의 평량 프로파일을 보여주는 예시이다.
도 9는 특정 예에 따른 가변 평량의 단일 에지를 갖는 코어 층의 예시이다.
도 10은 일부 예에 따른 가변 평량의 단일 에지를 갖는 코어 층에 대한 평량 프로파일을 보여주는 그래프이다.
도 11은 일부 예들에 따른 가변 평량의 단일 에지를 갖는 코어 층에 대한 평량 프로파일을 보여주는 다른 그래프이다.
도 12는 일부 예들에 따른, 가변 평량의 단일 에지를 갖는 코어 층에 대한 평량 프로파일을 보여주는 다른 그래프이다.
도 13은 일부 실시예에 따른 전이 구역의 확대도를 보여주는 예시이다.
도 14는 일부 예에 따른 전이 구역에서 평량 프로파일을 보여주는 그래프이다.
도 15는 일부 실시예에 따른 에지에서 개구(aperture)를 포함하는 코어 층을 보여주는 예시이다.
도 16는 일부 실시예에 따른 에지에 슬롯을 포함하는 코어 층을 보여주는 예시이다.
도 17a는 일부 예들에 따른 더 낮은 평량을 포함하는 에지를 갖는 코어 층을 도시하는 예시이다.
도 17b는 일부 예들에 따른, 더 낮은 평량을 포함하는 에지 및 전이 구역을 갖는 코어 층을 도시하는 예시이다.
도 17c는 특정 예에 따른, 코어 층 및 코어 층 상에 배치된 스킨 층을 포함하는 합성 물품의 예시이다.
도 17d는 특정 예에 따른, 코어 층 및 코어 층 상에 배치된 2 개의 스킨 층을 포함하는 합성 물품의 예시이다.
도 17e는 특정 예에 따른, 코어 층 및 코어 층 상에 배치된 가변 평량을 갖는 스킨 층을 포함하는 합성 물품의 예시이다.
도 17f는 특정 예에 따른, 코어 층, 코어 층 상에 배치된 스킨 층 및 스킨 층 상에 배치된 장식 층(decorative layer)을 포함하는 합성 물품의 예시이다;
도 18은 일부 예에 따른 압력 헤드를 포함하는 시스템의 일부를 도시한다.
도 19는 일부 예에 따른 진공 헤드를 포함하는 시스템의 일부를 도시한다.
도 20은 일부 예에 따른 진공 헤드 및 압력 헤드를 포함하는 시스템의 일부를 도시한다.
도 21은 일부 실시예에 따른 프리프레그(prepreg)를 생산하는데 사용될 수 있는 지지 엘리먼트의 예시이다.
도 22는 일부 실시예에 따른 프리프레그를 생산하는데 사용될 수 있는 지지 엘리먼트의 다른 예시이다.
도 23은 일부 예에 따른 가변 평량을 갖는 코어 층을 제공하기 위해 중앙 영역에 재료 스트립을 배치하는 프로세스를 개략적으로 도시한다.
도 24는 일부 실시예에 따른 보스(boss)를 갖는 지지 엘리먼트의 측면도이다.
도 25는 특정 실시예에 따른 자동차 헤드 라이너(headliner)의 예시이다.
도 26은 일부 실시예에 따른 전이 구역 및 에지를 갖는 코어 층을 보여주는 예시이다.
도 27은 일부 예들에 따른, 코어 층의 폭에 걸친 평량을 보여주는 그래프이다.
도 28은 일부 예에 따른, 코어 층의 폭에 걸친 유리 함량을 보여주는 그래프이다.
도 29는 특정 예들에 따른, 코어 층의 폭에 걸친 피크 하중을 보여주는 그래프이다.
도 30은 특정 예들에 따른, 코어 층의 폭에 걸친 강성을 보여주는 그래프이다.
도 31은 일부 실시예에 따른 굴곡 피크 하중(flexural peak load)과 평량 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.
본 개시의 장점을 고려할 때, 당업자는 도면의 예시가 단지 예시 목적으로 제공된 것이며 본 출원에서 설명된 기술의 치수, 구성, 형상 및 특징을 한정하려는 것이 아님을 인식할 것이다.
특정 구체 예는 코어 층 및/또는 코어 층을 포함하는 합성 물품을 생성하는 것과 관련하여 설명된다. 밑면(underside), 바닥(bottom), 최상부(top) 등을 참조할 수 있다. 코어 층의 밑면, 바닥, 최상부 등에 대한 임의의 하나의 컴포넌트의 정확한 배치는 원하는 대로 변할 수 있다. 달리 명시되지 않는 한 컴포넌트, 구조 등의 특정 배향이나 배열이 요구되도록 의도되지 않는다.
특정 예에서, 자동차 산업에서, 더 가벼운 중량, 더 낮은 비용 및 더 높은 연료 효율을 갖는 제품이 일반적으로 유리하다. 연료 효율 개선에 대한 수요 증가는 지구 온난화에 대한 우려로 인해 시작되었다. EPA (Environmental Protection Agency)는 탑승자의 안전을 희생하지 않고 차량 배기 가스 배출량과 연료 소비량을 줄이도록 자동차 회사를 규제하고 있다. 경험적으로 말하면, 10 % 중량 감소는 약 8-10 %의 연비 향상에 기여할 수 있다. 중량 감소 추세는 강철 및 주철의 양을 지속적으로 감소시키고 있다. 경량 강화 열가소성 (LWRT) 소재는 차량 중량을 줄이고 연비를 개선할 수 있다. Hanwha Azdel Inc.에 의해 제조된 합성 재료 (예를 들어, SuperLite®)는 강철 및 주철보다 훨씬 가볍다 (0.1-0.8g/cm3). LWRT를 사용하는 또 다른 속성은 다른 재료보다 성형성(formability)이 훨씬 우수하여 OEM (Original Equipment Manufacturer)에게 더 많은 제조 가능성과 기능성을 제공한다는 것이다.
일부 예에서, 본 출원에 설명된 코어 층은 예를 들어, 차량 헤드 라이너(vehicle headliner)와 같은 자동차 내부 애플리케이션에 사용될 수 있다. 헤드 라이너는 손쉬운 취급과 고성능을 위해 강성이 필요하지만, 너무 뻣뻣하면, 사이드 커튼 에어백의 일관된 배치가 손상될 수 있다. 일반적으로 평량이 낮을수록 기계적 특성 (예를 들어, 굴곡 피크 하중(flexural peak load), 강성도(stiffness) 등)이 낮아진다. 코어 층의 폭에 걸쳐 평량(basic weight)을 가변시킴으로써, 헤드 라이너 강성을 달성하면서 측면 에어백 배치를 개선할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 코어 층의 하나 이상의 에지는 코어 층의 중앙 영역과 상이한 평량을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하여, 가변적이거나 상이한 평량의 영역을 갖는 코어 층의 예시가 도시된다. 코어 층 (100)은 중앙 영역 (110) 및 에지 (120, 122)를 포함할 수 있다. 중앙 영역 (110)의 평량은 평균적으로 하나 이상의 에지 (120, 122)에서의 평량 보다 더 클 수 있다. 일부 예에서, 중앙 영역 (110)의 평량은 양쪽 에지 (120, 122)에서 보다 더 높을 수 있다. 참고로, 방향 d1은 일반적으로 기계 방향 (MD : machine direction), 방향 d2는 일반적으로 가로 방향 (CD : cross direction)으로 지칭된다. 원한다면, 가로 방향 d1의 에지는 코어 층 (100)의 중앙에서와 상이한 평량 또는 동일한 평량을 포함할 수도 있다.
일부 실시예에서, 평량은 중앙 영역(110)에서 에지(120, 122)까지 경사질 수 있어서 코어(100)의 중앙으로부터 에지(120, 122)를 향해 평량의 점진적, 예를 들어, 선형 또는 비선형 감소가 있다. 이 구성이 도 2에 그래픽으로 예시되어 있고, 여기서 "0" 위치가 코어 층 (100)의 중앙인 경우, 음(negative)의 거리는 에지 (120)를 향해 가로 방향 d2에서 측방으로(laterally) 이동하고 양(positive)의 거리는 에지 (122)를 향해 가로 방향 d2에서 측방으로 이동한다. 이 예시에서, 평량은 일반적으로 대칭 방식으로 코어의 중앙에서 외부 에지까지 선형으로 감소하며 예를 들어, 평량/거리 기울기는 선형이고 코어 층의 폭에 걸쳐 실질적으로 동일하다. 그러나 원하는 경우 중앙에서 코어 에지쪽으로 기울기가 다를 수 있다. 하나의 예시가 도 3에 도시되어 있고, 여기서 에지 (120)를 향한 평량은 중앙에서 에지 (122)를 향한 평량 보다 더 감소한다. 이러한 경우에, 예를 들어, 에어백 전개와 같은 특정 시나리오 하에서 코어 층의 파손이 바람직한 다른 영역 또는 차량 에어백에 인접한 평량의 더 큰 감소를 갖는 에지를 위치시키는 것이 바람직할 수 있다.
특정 예들에서, 평량의 변화는 코어 층의 폭에 걸쳐 선형일 필요는 없다. 도 4를 참조하여, 코어 층의 폭에 걸쳐 평량이 중앙에서 에지를 향해 비선형 방식으로 감소하는 그래프가 도시된다. 이 예시에서 평량은 코어 층 에지의 바깥 쪽 부분으로 급격히 떨어진다. 코어 층의 중앙으로부터 코어 층의 에지까지 평량의 비선형 감소의 다른 예시가 도 5에 도시되어 있다. 이 예시에서 평량은 중앙에서 멀어지면서 빠르게 감소하고 코어 층의 에지쪽으로 수평을 유지한다. 다른 예시가 도 6에 도시되어 있고, 여기서, 평량의 감소는 코어 층의 한쪽 에지를 향한 한 방향으로는 비선형이고, 평량의 감소는 코어 층의 다른 에지를 향한 다른 방향으로는 선형이다. 원한다면, 코어 층의 에지 중앙으로부터 평량의 다른 비선형 감소가 존재할 수도 있다.
특정 실시예에서, 코어 층의 중앙에서 에지로의 평량 감소는 또한 하나 이상의 전이(transition) 영역 또는 구역을 포함할 수 있다. 도 7을 참조하여, 중앙 영역 (710), 전이 구역 (716, 718) 및 에지 (720, 722)를 포함하는 코어 층이 도시되어 있다. 일부 예에서, 중앙 영역 (110)의 평량은 보드의 폭에 걸쳐 예를 들어, 가로 방향에 걸쳐 실질적으로 일정할 수 있다. 그런 다음, 평량은 에지 (720, 722)를 향해 개별적으로 이동하는 전이 구역 (716, 718)에서 감소할 수 있다. 에지 (720, 722)에서의 평량은 실질적으로 일정할 수 있다. 이 구성의 그래픽 예시가 도 8에 도시되어 있고, 여기서 "0"은 도 7의 코어 층의 중앙 위치를 마킹한다. 중앙 영역 (710)에 걸친 평량은 영역 (810)으로 표시되고, 에지 (720, 722)에 걸친 평량은 각각 영역 (820, 822)으로 표시되고, 전이 구역 (716, 718)의 평량은 영역(816, 818)으로 표시된다. 일부 예에서, 전이 구역에서 평량은 약 2 gsm/cm에서 약 20 gsm/cm까지 감소할 수 있으며, 더욱 구체적으로, 전이 구역(716, 718)에서 약 5 gsm/cm에서 약 20 gsm/cm까지 감소할 수 있다. 전이 구역 (716)에서의 평량 감소는 전이 구역 (718)에서의 평량 감소와 동일할 필요는 없다. 또한, 전이 구역 (716, 718) 중 하나의 평량은 선형적으로 감소할 수 있고, 전이 구역 (716, 718) 중 다른 하나의 평량은 비선형 방식으로 감소할 수 있다. 일부 예에서, 단일 전이 구역 만이 코어 층에 존재할 수 있다. 예를 들어, 차량 헤드 라이너로 구성된 합성 물품에서 코어 층이 사용되는 경우, 차량 에어백 도는 다른 디바이스 또는 센서에 인접한 단일 에지에서 더 낮은 평량을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 도 7 및 도 8을 다시 참조하여, 중앙 영역 (710)의 평량은 중앙 영역 (710)의 가로 방향을 가로 질러 실질적으로 일정하다. 유사하게, 에지 (720, 722)의 평량은 가로 방향을 가로 질러 실질적으로 일정하다.
특정 구성에서, 코어 층의 하나의 에지 만이 중앙 영역과 상이한 평량을 포함하는 코어 층을 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 도 9를 참조하여, 중앙 영역 (910) 및 중앙 영역 (910)의 평량과 상이한 평량을 갖는 에지 (920)를 포함하는 코어 층 (900)이 도시된다. 일부 예에서, 중앙 영역 (910)의 평량은 평균적으로 에지 (920)에서의 평량 보다 높을 수 있다. 코어 층 (910)의 상이한 평량 프로파일에 대한 다수의 상이한 가능성 중 몇몇이 도 10 내지 도 12에 그래픽으로 도시된다. 도 10을 참조하여, 중앙 영역 (910)의 평량이 실질적으로 일정한 평량 프로파일이 도시되고, 에지 (920)를 향한 이동은 평량의 선형 감소를 제공한다. 도 11을 참조하여, 중앙 영역 (910)의 평량이 실질적으로 일정하고, 에지 (920)를 향한 이동은 평량의 비선형 감소를 제공하는 평량 프로파일이 도시된다. 도 12를 참조하여, 예를 들어, 존재한다면, 중앙 영역 (910)과 에지 (920) 사이에 전이 구역이 존재하는 경우, 단계적 평량 변화가 있는 평량 프로파일이 도시된다. 이 구성에서, 평량은 선형적으로 떨어지고 (원한다면 전이 구역에서 비선형적으로 떨어지더라도), 그런 다음 에지 (920)에서 실질적으로 일정하게 수평을 유지한다. 본 개시의 이점을 고려할 때, 다른 평량 프로파일은 당업자에 의해 인식될 것이다.
일부 실시예에서, 전이 구역은 하나 초과의 구역 또는 영역을 포함할 수 있다. 도 13을 참조하여, 영역 (1332, 1334)을 포함하는 전이 구역 또는 영역 (1330)의 확대도가 도시되어 있다. 전이 구역 (1332)에 인접하게 위치된 중앙 영역 (1310)이 도시된다. 전이 구역 (1332, 1334)에서의 평량의 변화는 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 도 14를 참조하여, 영역 (1310)의 평량 (1410) 및 영역 (1320)의 평량 (1420)은 실질적으로 일정하다. 전이 구역 (1332)의 평량 (1432)은 전이 구역 (1332)의 평량 (1442)보다 더 큰 기울기로 감소한다. 전이 구역 (1332, 1334)에 대한 평량의 선형 감소가 도 14에 도시되어 있지만, 전이 구역 (1332, 1334) 중 하나 또는 둘 모두의 평량은 비선형일 수 있다.
특정 구성에서, 에지에 천공, 슬릿, 홀 등을 의도적으로 포함함으로써 코어 층 및/또는 코어 층을 포함하는 합성 물품의 에지에서 감소된 평량을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 하나의 예시가 도 15에 도시되어 있고, 여기서 코어 층은 중앙 영역 (1510), 전이 구역 (1516, 1518) 및 측면 에지 (1520, 1522)를 포함한다. 각각의 측면 에지는 에지 (1520, 1522)에서 평균 평량을 감소시키기 위해 복수의 개구를 포함하는 것으로 도시된다. 예를 들어, 개구 (1552)가 에지 (1520)에 위치되는 것으로 도시된다. 일부 경우에, 개구 (또는 다른 개방형 피처)는 측면 에어백 또는 다른 구조에 인접한 특정 영역의 약점을 촉진하기 위해 에지를 따라 원하는 위치에 위치될 수 있다. 두 개의 에지가 도 15에 도시되어 있지만, 코어 층은 상이한 평량의 단일 에지만을 포함하고, 개구가 존재할 수 있다. 마찬가지로 원하는 경우 전이 구역이나 영역이 없을 수 있다. 도 15에 도시된 개구는 단지 예시 일 뿐이고 상이한 개구는 상이한 형상 및 크기를 포함할 수 있다. 더욱이, 존재하는 정확한 개구 수는 다양할 수 있으며 에지 (1520, 1522)는 동일한 수의 개구를 가질 필요가 없다. 일반적으로, 개구는 개방된 공간을 제공하고 가스가 코어 층을 통해 흐르도록 하며 적절한 에어백 전개를 보조할 수 있다. 개구의 존재는 예를 들어, 코어 층의 두께에 걸쳐 실질적으로 유사한 평량 및 이어서 개구를 제공함으로써 에지에서 평량의 변경을 갖는 코어 층을 생성하는 능력을 포함하는 바람직한 속성을 제공할 수 있다. 대안적으로, 아래에 언급된 바와 같이, 개구를 형성하기 위해 임의의 성형 후 처리(post-formation processing)를 필요로 하지 않고 코어 층을 형성하는 동안 인라인 프로세스로 개구가 형성될 수 있다. 에지 (1520, 1522)에 존재하는 개구의 정확한 수는 다양할 수 있으며 개구는 슬롯, 슬릿, 천공 등으로 대체되거나 이와 조합하여 사용될 수 있다.
다른 예에서, 하나 이상의 슬롯이 코어 층의 에지에 존재하여 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 더 낮은 평균 평량을 갖는 에지를 제공할 수 있다. 도 16를 참조하여, 중앙 영역 (1610), 에지 (1620) 및 에지 (1620)의 슬롯 (1652, 1654)을 포함하는 코어 층이 도시된다. 슬롯 (1652, 1654)의 존재는 에지 (1620)에서 평균 평량을 감소시킨다. 중앙 영역 (1610)에서의 평량은 일반적으로 에지 (1620)에서 평균 평량 보다 더 높다. 에지 (1620)에 존재하는 슬롯의 정확한 수는 다양할 수 있고, 슬롯은 개구, 슬릿, 천공 등으로 대체되거나 이와 조합하여 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 코어 층은 일반적으로 하나 이상의 열가소성 재료 및 하나 이상의 강화 섬유 재료(reinforcing fiber material)를 포함한다. 코어 층은 일반적으로 코어 층의 전구체이고 반드시 완전히 형성될 필요는 없는 프리프레그(prepreg)로서 먼저 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 코어 층이 아래에 설명되고, 그러나 코어 층의 특성이 프리프레그와 동일할 수도 있다. 코어 층은 가스가 코어 층을 통해 흐르도록 하는 다공성 구조이다. 예를 들어, 코어 층은 0-30%, 10-40%, 20-50%, 30-60%, 40-70%, 50-80%, 60-90%, 0-40%, 0-50%, 0-60%, 0-70%, 0-80%, 0-90%, 10-50%, 10-60%, 10-70%, 10-80%, 10 -90%, 10-95%, 20-60%, 20-70%, 20-80%, 20-90%, 20-95%, 30-70%, 30-80%, 30-90%, 30 -95%, 40-80%, 40-90%, 40-95%, 50-90%, 50-95%, 60-95% 70-80%, 70-90%, 70-95%, 80- 90%, 80-95% 또는 이러한 예시적인 범위 내의 예시적인 값의 공극 함량 또는 공극률을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 코어 층은 0% 초과, 예를 들어, 완전히 통합되지 않지만, 최대 약 95%의 공극률 또는 공극 함량을 포함한다. 달리 언급되지 않는 한, 특정 공극 함량 또는 공극률을 포함하는 코어 층에 대한 언급은 코어 층의 총 부피를 기준으로 하며, 코어 층과 코어 층에 결합된 다른 재료 또는 층을 더한 총 부피가 반드시 필요한 것은 아니다.
일부 예에서, 열가소성 재료에 의해 함께 홀딩된 강화 섬유의 랜덤 교차로 형성된 웹이 코어 층에 존재할 수 있다. 코어 층의 일 예시의 측면도가 도 17에 도시되어 있다. 코어 층 (1700)은 일반적으로 비평면 구조를 제공하기 위해 예를 들어, 몰딩(molding), 열 성형(thermoforming), 드로잉(drawing) 등과 같은 추가 처리를 받을 수 있는 평면 층을 포함한다. 코어 층 (1700)은 제 1 평균 평량을 갖는 중앙 영역 (1710) 및 제 2 평균 평량을 갖는 에지 (1720)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제 1 평균 평량은 제 2 평균 평량 보다 더 크다. 임의의 특정 범위에 구속되기를 원하지 않지만, 제 1 평균 평량은 약 500gsm에서 약 2000gsm, 더욱 구체적으로 약 1000gsm에서 약 1500gsm까지 변화할 수 있다. 제 2 평균 평량은 약 400gsm 내지 약 1800gsm, 더욱 구체적으로, 약 900gsm 내지 약 1500gsm으로 변할 수 있다. 원한다면, 에지 (1720)에서의 평균 평량은 중앙 영역 (1710)에서의 평균 평량 보다 적어도 5% 적을 수 있거나, 에지 (1720)에서의 평균 평량은 중앙 영역 (1710)에서 평균 평량 보다 적어도 10% 적거나 적어도 15% 적거나 또는 적어도 20% 더 작을 수 있다. 에지 (1720) 및 중앙 영역 (1710)은 동일하거나 상이한 재료 또는 하나의 공통 재료를 포함할 수 있지만 제 2 상이한 재료, 예를 들어, 공통 열가소성 재료이지만 상이한 강화 섬유를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 에지 (1720) 및 중앙 영역 (1710)은 동일한 재료를 포함하지만 양이 다르므로 에지 (1720)의 평균 평량은 중앙 영역 (1710)의 평균 평량 보다 작다. 다른 예에서, 에지 (1720) 및 중앙 영역 (1730)은 대략 동일한 양의 열가소성 재료 및 강화 섬유를 포함할 수 있지만, 중앙 영역 (1710)의 전체 평균 평량을 증가시키기 위해 팽창 가능한 미소구체(microsphere), 난연제, 추가 섬유 등과 같은 로프팅제(lofting agent)의 추가 재료를 중앙 영역은 또한 포함할 수 있다. 상기에서 설명된 바와 같이, 에지 (1720)의 평량은 실질적으로 일정할 수 있거나 중앙 영역으로부터 에지(1720)이 바깥쪽 부분으로 이동하면서 변화할 수 있다.
특정 예들에서 도 17b를 참조하여, 코어 층 (1702)이 중앙 영역 (1710), 에지 (1720) 및 에지 (1720)와 중앙 영역 (1710) 사이의 전이 구역 또는 영역 (1730)을 포함하는 코어 층 (1800)의 다른 예시가 도시된다. 본 출원에서 언급된 바와 같이, 영역 (1730)은 중앙 영역 (1710)에서 에지 (1710)를 향해 이동하는 감소하는 평량으로 존재할 수 있다. 에지 (1720)의 평균 평량은 에지 (1720)의 폭에 걸쳐 실질적으로 일정할 수 있거나 가변적일 수 있다.
특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 코어 층의 열가소성 재료는 적어도 부분적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리 부틸렌테트라클로레이트 및 폴리비닐 클로라이드, 가소화 및 비가소화된 및 이들 재료를 서로 또는 다른 폴리머 재료와 혼합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소성 재료는 폴리아릴렌 에테르, 폴리 카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리 에테르이미드, 폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 아몰퍼스 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액정 폴리머, PARMAX®로 상업적으로 알려진 폴리 (1,4 페닐 렌) 화합물, Bayer's APEC® PC와 같은 고열 폴리카보네이트, 고온 나일론 및 실리콘, 뿐만 아니라 이러한 재료 또는 다른 폴리머 기재와의 합금 및 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 코어 층을 형성하는 데 사용되는 순수 열가소성 재료는 분말 형태, 수지 형태, 로진(rosing) 형태, 섬유 형태 또는 다른 적합한 형태로 사용될 수 있다. 다양한 형태의 예시적인 열가소성 재료가 본 출원에 설명되어 있으며, 예를 들어, 미국 공개 번호 20130244528 및 US20120065283에도 설명되어 있다. 코어 층에 존재하는 열가소성 재료의 정확한 양은 변할 수 있으며 예시적인 양은 약 20 중량% 내지 약 80 중량% 범위이다. 일부 예에서, 열가소성 재료 로딩 속도(loading rate)는 코어 층의 에지 또는 에지들에서 더 낮은 평량을 제공하기 위해 코어 층의 에지 또는 에지들에서 더 낮을 수 있다.
특정 예에서, 본 출원에 설명된 코어 층의 강화 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고 모듈러스(modulus) 유기 섬유 예컨대, 파라(para)-및 메타(meta)-아라미드(aramid) 섬유, 나일론 섬유, 폴리 에스테르 섬유 또는 섬유로 사용하기에 적합한 고 용융 유동 인덱스 수지, 대마, 사이잘, 황마, 아마(flax), 코이어, 케나프 및 셀룰로스 섬유와 같은 천연 섬유, 현무암(basalt)과 같은 미네랄 섬유, 미네랄 울 (예를 들어, 암면 또는 슬래그 울), 규회석, 알루미나 실리카 등, 또는 이들의 혼합물, 금속 섬유, 금속화 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 얀 섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 일 유형의 강화 섬유는 예를 들어, 용융된 광물을 방사(spinning) 또는 드로잉하여 형성된 섬유와 같은 광물 섬유와 함께 사용될 수 있다. 예시적인 광물 섬유는 광물면(mineral wool) 섬유, 유리면 섬유, 암면 섬유 및 세라믹면 섬유를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 일부 실시예에서, 전술한 임의의 섬유는 원하는 작용기를 제공하거나 섬유에 다른 물리적 특성을 부여하기 위해 사용 전에 화학적으로 처리될 수 있다. 코어 층의 총 섬유 함량은 코어 층의 중량을 기준으로 약 20% 내지 약 90%, 보다 구체적으로, 코어 층의 중량을 기준으로 약 30% 내지 약 70%일 수 있다. 전형적으로, 코어 층을 포함하는 합성 물품의 섬유 함량은 약 20 중량% 내지 약 90 중량%, 더욱 구체적으로, 약 30 중량% 내지 약 80 중량%, 예를 들어, 합성물 중량 기준으로 약 40% 내지 약 70%로 변화한다. 사용된 섬유의 특정 크기 및/또는 배향은 적어도 부분적으로 사용된 폴리머 재료 및/또는 생성된 코어 층의 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 적합한 추가 유형의 섬유, 섬유 크기 및 양은 본 개시 내용의 이점을 고려할 때 당업자에 의해 용이하게 선택될 것이다. 비 제한적인 하나의 예시에서, 코어 층을 제공하기 위해 열가소성 재료 내에 분산된 섬유는 일반적으로 약 5 마이크론 초과, 보다 구체적으로 약 5 마이크론 내지 약 22 마이크론의 직경 및 약 5 mm 내지 약 약 200mm의 길이를 갖는다. 보다 구체적으로, 섬유 직경은 약 마이크론 내지 약 22 마이크론 일 수 있고 섬유 길이는 약 5 mm 내지 약 75 mm일 수 있다. 일부 구성에서, 난연성 재료는 섬유 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 코어 층은 열가소성 재료, 강화 섬유 및 난연성 재료를 포함하는 섬유, 예를 들어, EG 재료 또는 무기 난연성 재료를 포함하는 섬유를 포함할 수 있다. 난연성 섬유는 본 출원에 설명된 난연성 재료 중 임의의 하나 이상, 예를 들어, 적절한 다이 또는 다른 디바이스를 사용하여 섬유로 압출되고 절단된 수산화물 재료와 배합된 폴리프로필렌 섬유 또는 적절한 다이 또는 다른 디바이스를 사용하여 섬유로 압출되고 절단된 수산화 재료와 배합된 폴리프로필렌 섬유와 혼합된 EG 재료를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 강화 섬유 로딩 속도는 에지 또는 에지들에서 더 낮은 평량을 제공하기 위해 코어 층의 단부 또는 에지에서 더 낮을 수 있다.
일부 구성에서, 코어 층은 특정 응용 분야를 위한 유해 물질 요건에 대한 제한을 충족시키기 위해 실질적으로 할로겐이 없는 또는 할로겐이 없는 층일 수 있다. 다른 예에서, 코어 층은 할로겐화 난연제 (난연 재료에 존재할 수 있거나 추가로 난연성 재료에 추가될 수 있음) 예를 들어, F, Cl, Br, I 및 At 또는 그러한 할로겐을 포함하는 화합물 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀-A 폴리 카보네이트 또는 모노할로-, 디할로-, 트리할로- 또는 테트라 할로-폴리 카보네이트 중 하나 이상을 포함하는 할로겐화 난연제를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 코어 층에 사용되는 열가소성 재료는 다른 난연제의 첨가없이 일부 난연성을 부여하기 위해 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 재료는 난연성 재료가 존재하는 것에 추가하여 할로겐화될 수 있거나, 순수 열가소성 재료는 할로겐화되어 단독으로 사용될 수 있다. 할로겐화 난연제가 존재하는 경우, 난연제는 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있는 난연제 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 난연성 재료에 추가하여 존재하는 할로겐화 난연제는 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량% (프리프레그의 중량 기준), 보다 구체적으로 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%로 예를 들어, 약 5 중량% 내지 약 15 중량%로 존재할 수 있다. 원하는 경우, 두 개의 다른 할로겐화 난연제가 코어 층에 첨가될 수 있다. 다른 경우에, 예를 들어, N, P, As, Sb, Bi, S, Se 및 Te 중 하나 이상을 포함하는 난연제와 같은 비 할로겐화 난연제가 첨가될 수 있다. 일부 실시예에서, 비 할로겐화 난연제는 인산화된 재료를 포함할 수 있어서 코어 층이 보다 환경 친화적일 수 있다. 비 할로겐화 또는 실질적으로 할로겐이 없는 난연제가 존재하는 경우, 난연제는 바람직하게는 존재하는 다른 성분에 따라 변할 수 있는 난연제 양으로 존재한다. 예를 들어, 실질적으로 할로겐이 없는 난연제는 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량% (프리프레그의 중량 기준), 더욱 구체적으로, 약 5 중량% 내지 약 40 중량% 예를 들어, 코어 층의 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 15 중량%로 존재할 수 있다. 원하는 경우, 2 개의 상이한 실질적으로 할로겐이 없는 난연제가 코어 층에 첨가될 수 있다. 특정 예에서, 본 출원에 설명된 코어 층은 하나 이상의 실질적으로 할로겐이 없는 난연제와 조합된 하나 이상의 할로겐화 난연제를 포함할 수 있다. 2 개의 상이한 난연제가 존재하는 경우, 2 개의 난연제의 조합은 난연제 양으로 존재할 수 있으며, 이는 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 존재하는 난연제의 총 중량은 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량% (프리프레그 또는 코어의 중량 기준), 보다 구체적으로 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 예를 들어, 코어 층의 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 약 14 중량%일 수 있다. 본 출원에 설명된 코어 층에 사용되는 난연제는 열가소성 재료 및 섬유를 포함하는 혼합물에 첨가될 수 있거나 (와이어 스크린 또는 다른 가공 성분에 혼합물을 처리하기 전에) 코어 층이 형성된 후에 첨가될 수 있다.
일부 예에서, 코어 층의 하나 이상의 표면 상에 스킨 층(skin layer)을 배치함으로써 코어 층을 사용한 합성 물품이 형성될 수 있다. 도 17c를 참조하여, 중앙 영역 (1710) 및 에지 (1720)를 포함하는 코어 층 상에 배치된 스킨 층 (1760)을 포함하는 합성 물품 (1702)이 도시된다. 예를 들어, 층 (1760)은 예를 들어, 코어 층에 배치된 스크림(scrim) (예를 들어, 섬유 기반 스크림), 호일(foil), 직포(woven fabric), 부직포(non-woven fabric)를 포함하거나 또는 무기 코팅, 유기 코팅, 또는 열경화성 코팅으로 존재한다. 다른 예에서, 층 (1760)은 1996 년에 발행된 ISO 4589에 따라 측정된 약 22보다 큰 제한 산소 인덱스를 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 층 (1760)으로서 (또는 그 일부로서) 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화 합성 섬유 및 금속화 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 층 (1760)으로서 (또는 그 일부로서) 존재하는 경우, 코팅은 불포화 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 층 (1760)으로서 (또는 그 일부로서) 존재하는 경우, 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유하는 광물을 포함할 수 있거나 석고, 탄산 칼슘 및 모르타르 중 적어도 하나를 포함 할 수있다. 부직포가 층 (1760)으로서 (또는 그 일부로서) 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열 경화 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화 무기 섬유 및 금속화 합성 섬유를 포함할 수 있다. 원한다면, 중간 층 (미도시)이 코어 층과 스킨 층 (1760) 사이에 존재할 수 있다.
일부 예에서, 합성 물품은 또한 코어 층의 다른 표면 상에 배치된 제 2 스킨 층을 포함할 수 있다. 도 17d를 참조하여, 스킨 층 (1760, 1770)을 포함하는 합성 물품 (1703)이 도시되어 있다. 층 (1770)은 층 (1760)과 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 예에서, 층 (1770)은 예를 들어, 코어 층 상에 배치된 스크림 (예를 들어, 섬유 기반 스크림), 호일, 직포, 부직포를 포함할 수 있거나 또는 무기 코팅, 유기 코팅, 또는 열경화성 코팅으로 존재한다. 다른 예에서, 층 (1770)은 1996 년에 발행된 ISO 4589에 따라 측정된 약 22보다 큰 제한 산소 인덱스를 포함할 수 있다. 섬유 기반 스크림이 층 (1770)으로서 (또는 그 일부로서) 존재하는 경우, 섬유 기반 스크림은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화 합성 섬유 및 금속화 무기 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열경화성 코팅이 층 (1770)으로서 (또는 그 일부로서) 존재하는 경우, 코팅은 불포화 폴리 우레탄, 비닐 에스테르, 페놀 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 층 (1770)으로서 (또는 그 일부로서) 존재하는 경우, 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al로부터 선택된 양이온을 함유하는 광물을 포함할 수 있거나 석고, 탄산 칼슘 및 모르타르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 층 (1770)으로서 (또는 그 일부로서) 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화 무기 섬유 및 금속화 합성 섬유를 포함할 수 있다. 원한다면, 중간 층 (미도시)이 코어 층과 스킨 층 (1770) 사이에 존재할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 합성 물품에 존재하는 스킨 층은 또한 가변 평량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 17e를 참조하여, 상이한 평량의 영역 (1782, 1784)을 갖는 스킨 층을 포함하는 합성 물품 (1704)이 도시된다. 특정 예에서, 영역 (1784)의 평균 평량은 적절한 에어백 전개를 보조하기 위해 영역 (1782)의 평균 평량 보다 작을 수 있다. 도시되지는 않았지만, 가변 평량을 갖는 또 다른 스킨층이 원한다면 도 17e에 도시된 코어 층의 반대 표면에 존재할 수 있다. 영역 (1784)에서의 평량은 예를 들어, 영역 (1782)의 평균 평량 보다 적어도 5% 적거나, 적어도 10% 적거나 적어도 20% 적을 수 있다.
일부 예에서, 본 출원에 설명된 합성 물품은 하나 이상의 스킨 층이 배치된 추가 층을 포함할 수 있다. 도 17f를 참조하여, 스킨 층 (1760) 상에 배치된 추가 층 (1790)을 포함하는 합성 물품이 도시된다. 추가 층 (1790)은 다른 스킨 층일 수 있거나 상이한 층 또는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장식 층 (1790)은 장식 층, 텍스처 층, 착색 층 등으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 장식 층은 예를 들어, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머 등의 열가소성 필름으로부터 형성될 수 있다. 장식 층은 또한 예를 들어, 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄 등으로 형성된 발포체 코어(foam core)를 포함하는 다층 구조(multi-layered structure)일 수 있다. 천연 섬유 및 합성 섬유로 만들어진 직물, 니들 펀칭 후 유기 섬유 부직포, 기모 직물(raised fabric), 편물(knitted good), 플록 직물(flocked fabric) 또는 다른 이러한 재료와 같은 직물이 발포체 코어에 본딩될 수 있다. 직물은 또한 감압 접착제 및 핫 용융 접착체 예컨대, 폴리아미드, 개질된 폴리올레핀, 우레탄 및 폴리올레핀를 포함하는 열가소성 접착제를 사용하여 발포체 코어에 본딩될 수 있다. 장식 층은 또한 스펀 본드, 열 본딩, 스펀 레이스, 용융 취입(melt-blown), 습식 및/또는 건식 공정을 사용하여 생성될 수 있다. 절연 또는 흡음 층이 또한 본 출원에 설명된 물품의 하나 이상의 표면에 본딩될 수 있고, 절연 또는 흡음 층은 필요에 따라 개방 또는 폐쇄, 예를 들어, 개방형 셀 발포체 또는 폐쇄형 셀 발포체일 수 있다.
특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 코어 층 및/또는 물품은 일반적으로 강화 섬유 및 열가소성 재료 옵션으로 난연성 재료 또는 다른 재료와 조합하여 사용하여 조제될 수 있다. 코어 층을 생성하기 위해, 열가소성 재료, 강화 섬유 및 옵션으로 다른 재료를 임펠러가 장착된 개방형 혼합 탱크에 포함된 분산 발포체에 추가하거나 계량(meter)할 수 있다. 특정 이론에 얽매이지 않고, 발포체의 트랩(trap)된 공기 포켓의 존재는 강화 섬유, 열가소성 재료 및 다른 재료를 분산시키는 데 도움이 될 수 있다. 일부 예에서, 섬유 및 열가소성 수지의 분산된 혼합물은 분산 매니 폴드를 통해 제지 기계의 와이어 섹션 위에 위치한 헤드 박스(head-box)로 펌핑될 수 있다. 섬유 또는 열가소성 수지가 아닌 발포체는 분산된 혼합물이 압력을 사용하여 와이어 스크린과 같은 이동 지지체에 제공되어 균일한 섬유질 습식 웹을 지속적으로 생성함에 따라 제거될 수 있다. 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 일부 경우에 이동 지지체의 정확한 구성 및/또는 사용되는 압력은 가변 평량을 갖는 코어 층을 제공하도록 선택될 수 있다. 습식 웹은 수분 함량을 줄이고 열가소성 재료를 용융시키거나 연화시키기 위해 적절한 온도에서 건조기를 통과할 수 있다. 고온 웹이 건조기를 빠져 나갈 때, 예를 들어, 텍스처 필름과 같은 표면 층은 강화 섬유, 열가소성 재료 및 텍스처 필름의 웹을 가열된 롤러 세트의 닙(nip)을 통해 통과시킴으로써 웹 상에 라미네이트(laminate)될 수 있다. 원하는 경우, 예를 들어, 다른 필름 층, 스크림 층 등과 같은 추가 층이 또한 텍스처 필름과 함께 웹의 한쪽 또는 양쪽에 부착되어 생성된 합성재의 취급을 용이하게 할 수 있다. 합성재는 장력 롤(tension roll)을 통과하고 나중에 최종 합성 물품으로 성형하기 위해 원하는 크기로 연속적으로 절단 (길로틴처리((guillotined))될 수 있다. 이러한 합성재를 형성하는 데 사용되는 적절한 재료 및 가공 조건을 포함하여 이러한 합성재의 조제에 관한 추가 정보는 예를 들어, 미국 특허 6,923,494, 4,978,489, 4,944,843, 4,964,935, 4,734,321, 5,053,449, 4,925,615, 5,609,966 및 미국 특허 출원 공개 번호 US 2005/0082881, US2005/0228108, US 2005/0217932, US 2005/0215698, US 2005/0164023 및 US 2005/0161865에 설명되어 있다.
일부 실시예에서, 증가된 양의 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료를 남기기 위해 이동 지지체의 특정 영역으로부터 발포체를 강제 배출하기 위해 이동 지지체의 특정 영역에 양압이 제공될 수 있다. 도 18에 예시가 도시되어 있고, 여기서 공기 헤드 (1810)는 지지 엘리먼트 (1805)의 일부 위에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 공기 헤드 (1810)는 이동 지지체 (1805)의 표면에 양압을 제공하기 위해 공기 공급원, 예를 들어, 주변 공기, 질소 또는 이산화탄소와 같은 불활성 가스 등에 유체 흐름 가능하게 결합될 수 있다. 복수의 상이한 공기 노즐 또는 제트가 지지체 (1805)의 표면에 공기를 제공하기 위해 공기 헤드 (1810)에 존재할 수 있다. 이동 지지체의 에지는 일반적으로 공기를 받지 않으며 이동 지지체 (1805)의 부피를 차지하는 발포체 또는 액체의 양이 증가한다. 코어 층이 건조되어 발포체 또는 액체를 제거할 때, 에지에 남아있는 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료의 양은 일반적으로 코어 층의 중앙 영역에 존재하는 것 보다 적다. 이동 지지체 (1805)에 제공되는 정확한 양압은 예를 들어, 약 1 내지 10psi에서 변할 수 있다. 일반적으로, 양압은 이동 지지체 (1805)로부터 일부 발포체 및/또는 액체를 강제 배출하기에 충분히 높지만, 이동 지지체 (1805)로부터 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료를 강제 배출하거나 변위 시키기에는 그렇게 높지 않다. 원하는 경우, 이동 지지체의 전체 표면에 양압이 제공될 수 있지만 양압은 에지보다 중앙 영역에서 더 높을 수 있다. 또한, 전이 영역 또는 구역은 일부 양압이 공기 헤드 (1810)의 에지에 제공되지만 공기 헤드 (1810)의 중앙 영역에서만큼 양압이 아니기 때문에 공기 헤드 (1810)의 에지에 인접한 코어 층을 초래할 수 있다. 원하는 경우, 공기 헤드 (1810)의 폭을 가로 질러 상이한 압력이 제공될 수 있다.
일부 예에서, 증가된 양의 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료를 남기기 위해 이동 지지체의 특정 영역으로부터 발포체를 인출하기 위해 이동 지지체의 특정 영역에 음압이 제공될 수 있다. 도 19에 예시가 도시되어 있고 진공 헤드 (1910)가 지지 엘리먼트 (1905)의 일부 위에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 진공 헤드 (1910)는 이동 지지체 (1905)의 표면에 음압을 제공하기 위해 펌프에 유체 흐름 가능하게 결합될 수 있다. 지지체 (1905)의 표면으로부터 공기 및/또는 액체를 인출하기 위해 진공 헤드 (1810)에 복수의 상이한 포트가 존재할 수 있다. 이동 지지체 (1905)의 에지는 일반적으로 어떠한 진공 압력도 받지 않으며 이동 지지체(1905)의 부피를 차지하는 증가된 양의 발포체 또는 액체를 갖는다. 코어 층이 건조되어 발포체 또는 액체를 제거할 때, 에지에 남아있는 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료의 양은 일반적으로 코어 층의 중앙 영역에 존재하는 양보다 적다. 이동 지지체 (1905)에 제공되는 정확한 음압은 예를 들어, 약 1 내지 10 psi의 진공 압력에서 변할 수 있다. 일반적으로, 음압은 이동 지지체 (1905)로부터 일부 발포체 및/또는 액체를 인출할 만큼 충분히 높지만 이동 지지체 (1905)로부터 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료를 인출하거나 제거하기에는 그렇게 높지 않다. 원하는 경우, 이동 지지체의 전체 표면에 압력이 제공될 수 있지만 음압은 에지에서 보다 중앙 영역에서 더 클 수 있다. 또한, 전이 영역 또는 구역은 진공 헤드 (1910)의 에지에 약간의 음압이 제공되지만 진공 헤드 (1910)의 중앙 영역에서만큼 많은 음압이 제공되지 않기 때문에 진공 헤드 (1910)의 에지에 인접한 코어 층을 초래할 수 있다. 원한다면, 진공 헤드 (1910)의 폭에 걸쳐 상이한 음압이 제공될 수 있다.
일부 예에서, 양압 및 음압 모두가 코어 층을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 도 20을 참조하여, 이동 지지체 (2005), 공기 헤드 (2010) 및 진공 헤드 (2015)를 포함하는 시스템이 도시되어 있다. 공기 헤드 (2010)는 이동 지지체 (2005)상의 열가소성 재료 및 강화 섬유의 분산액에 양압을 제공하여 분산액에서 발포체 및/또는 액체를 강제로 빼내도록 구성될 수 있다. 진공 헤드 (2015)는 이동 지지체 (2005)상의 열가소성 재료 및 강화 섬유의 분산액에 음압을 제공하여 분산액으로부터 발포체 및/또는 액체를 인출하도록 구성될 수 있다. 생성된 코어 층은 일반적으로 코어 층의 에지에서 보다 공기 헤드 (2010) 및 진공 헤드 (2015)에 인접한 영역에서 더 높은 평량을 포함한다. 공기 헤드 (2010)와 진공 헤드 (2015)가 제공하는 정확한 절대 압력은 동일하거나 다를 수 있다. 일부 예에서, 제공된 양압보다 더 큰 음압이 제공된다. 다른 예에서, 제공된 음압보다 더 큰 양압이 제공된다. 추가 예에서, 공기 헤드 (2010) 및 진공 헤드 (2015)에 의해 제공되는 절대 압력은 거의 동일할 수 있다.
특정 실시예에서, 상이한 피처, 예를 들어, 상이한 크기의 오프닝(opening), 상이한 재료 등으로 구성된 이동 지지체를 사용하여 코어 층의 폭에 걸쳐 가변 평량을 갖는 코어 층을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 도 21을 참조하여, 와이어 스크린으로 구성된 이동 지지체 (2100)가 도시되어 있다. 와이어 스크린은 서로 다른 영역 (2110, 2122 및 2124)에서 상이하게 구성된다. 예를 들어, 스크린의 와이어 사이의 오프닝은 영역 (2110)에서 (평균적으로) 더 작을 수 있어서 영역 (2122, 2124)에서 보다 (2110)에서 더 많은 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료를 보유하는 데 도움이 된다. 영역 (2122, 2124)의 메시 크기를 평균적으로 메시 크기 (2110)보다 크게 선택함으로써, 더 적은 양의 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료가 이동 지지체(2100)의 에지 (2122, 2124)에 보유될 수 있다. 이동 지지체 (2100) 상에 남아있는 분산액으로부터 발포체 및/또는 임의의 액체가 제거될 때, 코어 층의 중앙 영역에서의 평균 평량은 에지에서의 평균 평량 보다 클 수 있다.
다른 구성에서, 이동 지지체는 강화 섬유 및/또는 열가소성 재료의 어떠한 분산도 보유하지 않도록 설계된 하나 이상의 개방 영역을 포함할 수 있다. 하나의 예시가 도 22에 도시되어 있다. 실질적으로 동일한 메시 크기를 갖는 와이어 스크린으로 구성된 이동 지지체 (2210)는 이동 지지체 (2210)의 에지에 개방 영역 (2232, 2234 및 2236)을 포함한다. 개방 영역 (2232, 2234 및 2236)은 일반적으로 코어 층의 형성 동안 개방 영역 (2232, 2234 및 2236)에 분산액이 거의 또는 전혀 남지 않도록 크기가 정해지고 배열된다. 개방 영역 (2232, 2234 및 2236)의 존재는 일반적으로 코어 층의 중앙에서의 평균 평량 보다 낮은 에지에서의 평균 평량을 갖는 코어 층으로 귀결된다. 대안적으로, 이동 지지체는 임의의 개방 영역을 갖지 않을 수 있으며, 에지에서 평균 평량을 감소시키기 위해 에지에서 개구가 형성 예를 들어, 드릴, 절단, 에칭이 될 수 있다.
특정 실시예에서, 코어 층을 형성할 때, 재료 스트립이 중앙 영역에 추가되어 해당 영역에서 전체 평량을 증가시킬 수 있다. 스트립은 프리프레그 형성 동안에 배치될 수 있다. 도 23을 참조하여, 강화 섬유의 스트립 (2332, 2334, 2336)이 코어 층 (2310)에 추가되어 코어 층 (2350)을 제공하는 공정이 개략적으로 도시되어 있다. 스트립 (2332, 2334, 2336)을 추가함으로써, 코어 층 (2350)의 중앙 영역에서의 평균 평량은 코어 층 (2350)의 에지에서 평균 평량 보다 크다.
다른 예에서, 마스크 또는 템플릿을 사용하여 분산액의 증착을 이동 지지체로 선택적으로 가이드할 수 있다. 예를 들어, 마스크는 이동 지지체의 외부 에지에 증착되어 해당 영역이 분산액을 받는 것을 차단하고/하거나 적어도 일정 기간 동안 이동 지지체에 적재될 수 있는 재료의 양을 줄인다. 그런 다음 마스크는 코어 층의 추가 처리 전에 제거되어 중앙 영역에서 보다 에지에서 더 낮은 평량을 갖는 코어 층을 제공할 수 있다.
일부 예에서, 이동 지지체 자체는 실질적으로 임의의 재료가 보스(boss) 또는 돌출부의 영역에 증착되는 것을 방지하도록 설계된 보스 또는 돌출부를 포함할 수 있다. 도 24를 참조하여, 지지 엘리먼트 (2400)의 표면으로부터 돌출하는 보스 (2410)를 포함하는 지지 엘리먼트 (2400)의 측면도이다. 보스 (2410)는 일반적으로 비 다공성이므로 열가소성 재료 및/또는 강화 섬유가 최종 형성된 프리프레그 또는 코어 층의 보스 (2410)의 위치에서 끝나지 않는다. 보스 (2410)는 에지에서 평균 평량을 감소시키기 위해 프리프레그 또는 코어 층의 에지에 개방 공간이 존재하도록 설계된다. 두 개 이상의 보스 또는 다른 피처가 지지 엘리먼트 (2400) 상에 존재하고 원하는 대로 위치될 수 있다.
특정 예에서, 본 출원에 설명된 코어 층은 자동차, 버스, 트럭 등과 같은 자동차의 내부 사용을 위해 구성된 합성 물품에 사용될 수 있다. 자동차 헤드 라이너의 하나의 예시 (평면도)가 도 25에 도시되어 있다. 헤드 라이너 (2500)는 본체(2510) 및 예를 들어, 선루프(sunroof), 문루프(moonroof) 등을 위한 선택적 오프닝 (2520)을 포함한다. 헤드 라이너 (2510)의 본체는 오븐에서 본 출원에 설명된 바와 같이 코어 층을 원하는 온도로 예를 들어, 약 210-230 ℃로 초기에 가열함으로써 생산될 수 있고, 그런 다음 장식용 직물이 코어 층에 배치되고 원하는 금형(mold)로 압착하여 제품을 헤드 라이너로 변환할 수 있는 몰딩 기계(molding machine)로 이동한다. 그런 다음, 헤드 라이너 (2500)를 트리밍(trimming)함으로써 오프닝(2520)이 제공될 수 있다. 헤드 라이너의 보이지 않는 표면, 예를 들어, 차량의 지붕에 안착되는 표면은 원하는 대로 하나 이상의 추가 층 또는 접착제를 포함할 수 있다. 추가로, 보이지 않는 표면은 또한 접착제로서 적어도 어느 정도 기능할 수 있는 자체 스킨 층, 장식 층 등을 포함할 수 있다. 헤드 라이너 (2500)의 전체적인 형상 및 기하학적 구조는 헤드 라이너가 결합될 차량의 면적에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 헤드 라이너 (2500)의 길이는 전면 윈드 실드에서 후면 윈드 실드까지 이어 지도록 크기가 정해지고 배열이 가능하며, 헤드 라이너 (2500)의 폭은 차량의 좌측에서 차량의 우측까지 이어 지도록 크기가 정해지고 배열이 가능하다. 일부 예에서, 에지(2512, 2514)는 적절한 측면 에어백 전개를 허용하기 위해, 예를 들어, 측면 에어백이 전개될 때 에지 (2512, 2514)에서 헤드 라이너의 파손을 허용하기 위해 본체 (2510)의 중앙 영역보다 낮은 평량을 포함할 수 있다.
기술의 일부 특징 및 측면을 설명하기 위해 특정 구체 예가 아래에 설명된다.
예제 1
LWRT 코어 층은 유리 섬유 및 폴리 프로필렌을 사용하여 습식 레이(wet lay) 방법으로 제조되었다. LWRT 재료 코어는 두 개의 스킨 층에 의해 샌드위치되었다. 코어 재료 평량은 가로 방향으로 변경되었으며, 양쪽 에지의 타겟 평량은 약 1000gsm이고 더 무거운 평량은 중앙 부분의 약 1200gsm이다. 시트 레이 아웃은 도 26에 설명되어 있다. 생산 후, 시트를 가열하고 프레스에서 몰딩하여 원하는 두께 예를 들어, 전형적으로 약 2.5mm를 얻었다.
예제 2
예제 1의 합성 물품의 보드 폭, 예를 들어, 가로 방향으로의 평량이 측정되었다. 보드의 가로 방향 치수는 약 1524mm이었다. 각각의 전이 영역은 약 100mm의 가로 방향 폭을 가졌다. "0" 거리는 합성 물품의 좌측 에지였다. 도 27에서 볼 수 있는 바와 같이, 평량은 전이 영역을 통해 좌측 에지에서 증가한 다음 중앙 영역에서 수평을 이룬다. 평량은 합성 제품의 우측 에지에 접근하여 다시 감소한다.
예제 3
보드 폭에 걸친 유리 함량도 측정되었다. 도 28은 결과를 보여주는 그래프이다. "0" 거리는 합성 물품의 좌측 에지였다. 유리 함량은 에지에 비해 보드의 중앙 영역을 향해 약간만 증가한다. 에지의 유리 함량이 낮은 것은 두 스킨 층의 유리 함량이 낮고 코어 층에 걸친 유리 함량의 실질적인 차이가 없기 때문인 것으로 생각된다.
예제 4
몰딩된 시트를 ASTM D790 방법, 예를 들어, ASTM D790-17 방법에 따라 특정 치수로 절단하였다. 몰딩 두께는 약 2.5mm였다.
도 29 및 도 30은 몰딩된 샘플의 굴곡 피크 하중 및 강성도를 도시한다. MD 방향을 따라 절단한 기계적 시험용 시편은 파란색 점 (도 29 및 30 각각의 상단 선)으로 표시되고, CD 방향으로 길게 절단된 시편은 빨간색 점으로 표시 (도 29 및 30 각각의 하단 선)으로 표시되었다. 도 29는 중앙에서 이 유형의 LWRT 재료의 굴곡 피크 하중이 에지에서의 하중보다 더 높은 것과 일치한다. 도 30은 몰딩된 샘플의 강성도에 대한 유사한 경향을 보여준다.
예제 5
또한, 통계적 도구를 사용하여 굴곡 피크 하중과 평량 사이의 상관 관계를 조사 하였다. Minitab® 18을 사용하여 다 변수 회귀 분석을 수행했다. 평량, 유리 함량 및 원래 생산된(as-produced) 밀도를 변수로 고려하고 (변수가 독립적임을 증명할 수 있음) 굴곡 피크 하중을 반응으로 고려했다. 표 1 및 도 31에 도시된 출력을 기반으로 하여, 결과는 평량과 굴곡 피크 하중 사이에 강한 관계가 있는 것과 일치한다.
표 1
Figure pct00001
달리 명시되지 않는 한, 시편은 시험된 샘플에 대해 기계 방향을 따라 절단되었다.
본 출원에 개시된 예의 엘리먼트를 소개할 때, "a", "an", "the" 및 "said"라는 용어는 하나 이상의 엘리먼트가 있음을 의미하는 것으로 의도된다. “포함하는" 및 "갖는"은 개방형이며 나열된 엘리먼트 이외의 추가 엘리먼트가 있을 수 있음을 의미한다. 본 개시 내용의 이점을 고려할 때, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 다양한 예의 컴포넌트는 다른 예에서 다양한 컴포넌트로 교환되거나 대체될 수 있다.
특정 측면, 구성, 예 및 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 개시의 이점을 고려할 때, 본 개시 예시적인 측면, 구성, 예시 및 실시예의 추가, 대체, 수정 및 변경이 가능하다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 인식될 것이다.

Claims (61)

  1. 에어백 전개를 허용하도록 구성된 합성 재료(composite material)를 포함하는 차량 헤드 라이너(vehicle headliner)를 생산하는 방법으로서, 상기 방법은,
    열가소성 재료 및 강화 섬유의 실질적으로 균질한 혼합물을 포함하는 분산액(dispersion)을 성형 지지 엘리먼트(forming support element) 상에 배치하는 단계;
    배치된 발포체(foam)를 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 전체 표면보다 작게 압력을 제공하여 상기 웹의 상이한 영역에서 가변 평량(basic weight)을 포함하는 다공성 웹(porous web)을 제공하는 단계; 및
    상기 가변 평량을 포함하는 상기 다공성 웹을 건조하여 상기 다공성 코어 층의 폭에 걸쳐 가변 평량을 갖는 다공성 코어 층을 포함하는 합성 재료를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면(underside)에 음압(negative pressure)을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 에지에서 보다 더 높은 평량을 갖는 중앙 영역을 제공하기 위해 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 상기 중앙 영역에 상기 음압을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 최상부 측에 양압(positive pressure)을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 에지에서 보다 더 높은 평량을 갖는 중앙 영역을 제공하기 위해 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 상기 중앙 영역에 양압을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 음압을 제공하고, 상기 배치된 분산액을 포함하는 상기 성형 지지 엘리먼트의 최상부 측에 음압을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 에지보다 더 높은 평량을 가진 중앙 영역을 제공하기 위해 상기 성형 지지 엘리먼트의 중앙 영역에서 상기 성형 지지 엘리먼트의 최상부 측에 제공하는 음압보다 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 더 큰 음압을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 음압을 제공하고, 상기 성형 지지 엘리먼트의 최상부 측에 양압을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 제공되는 음압이 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 구성하고, 상기 다공성 코어 층의 에지보다 더 높은 평량을 갖는 중앙 영역을 제공하기 위해 상기 성형 지지 엘리먼트의 상기 중앙 영역에서 상기 최상부 측의 압력을 더 크게 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 성형 지지 엘리먼트의 밑면에 마스크를 배치하고, 상기 배치된 마스크에 의해 덮이지 않은 상기 웹의 영역에 음압을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 제 1 표면 상에 제 1 스킨을 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 배치된 제 1 스킨은 가변 평량을 포함하는, 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 제 2 표면 상에 제 2 스킨을 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 배치된 제 2 스킨은 가변 평량을 포함하는, 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 제 2 다공성 코어 층을 상기 다공성 코어 층에 결합시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 다공성 코어 층은 상기 제 2 다공성 코어 층의 상이한 영역에서 실질적으로 균일한 평량을 포함하는, 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 다공성 코어 층은 상기 제 2 다공성 코어 층의 상이한 영역에서 가변 평량을 포함하는, 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 제 1 스킨을 상기 다공성 코어 층의 제 1 표면에 결합시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 13 항에 있어서, 장식 층을 상기 배치된 제 2 스킨에 결합시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 압력이 상기 성형 지지 엘리먼트에 제공되는 동안 상기 성형 지지 엘리먼트 상에 상기 분산액을 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 에어백 전개를 허용하도록 구성된 합성 재료를 포함하는 차량 헤드 라이너(vehicle headliner)를 생산하는 방법으로서, 상기 방법은,
    열가소성 재료와 강화 섬유의 균질한 혼합물을 포함하는 분산액을 성형 지지 엘리먼트 상에 배치하여 상기 열가소성 재료에 의해 함께 홀딩된 상기 강화 섬유에 의해 형성된 개방 셀 구조(open celled structure)의 웹(web)을 제공하는 단계;
    상기 웹을 건조하여 다공성 코어 층을 제공하는 단계;
    가변 평량을 포함하는 제 1 스킨을 상기 다공성 코어 층의 제 1 표면 상에 배치하여 상기 합성 재료의 상이한 영역에서 가변 평량을 갖는 합성 재료를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 스킨의 에지에서의 평량 보다 상기 스킨의 중앙 영역에서 더 높은 평량을 포함하도록 상기 제 1 스킨을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 가변 평량을 포함하는 제 2 스킨을 상기 다공성 코어 층의 제 2 표면 상에 배치하여 상기 합성 재료의 상이한 영역에서 상기 가변 평량을 갖는 상기 합성 재료를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 스킨과 상기 제 2 스킨을 동일하게 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 각각의 스킨의 에지에서의 평량 보다 각각의 스킨의 중앙 영역에서 더 높은 평량을 포함하도록 상기 제 1 스킨 및 상기 제 2 스킨 각각을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  26. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 스킨 및 상기 제 2 스킨을 상이하도록 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  27. 제 21 항에 있어서, 가변 평량을 포함하는 웹을 제공하기 위해 상기 배치된 분산액에 압력을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기 제공된 압력을 음압으로 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 제공된 압력을 양압으로 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  30. 제 21 항에 있어서, 추가 강화 섬유를 상기 배치된 웹에 인가하여 가변 평량을 갖는 웹을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  31. 강화 섬유 및 열가소성 재료로 형성된 다공성 코어 층을 포함하는 합성 재료를 구성하여 차량 에어백의 전개 동안 에지에서 상기 합성 재료의 파손을 촉진하는 단계를 포함하되, 상기 합성 재료는 가변 평량을 포함하고 상기 차량 에어백의 전개 동안 상기 에지에서의 상기 합성 재료의 파손을 촉진하기 위해 상기 합성 재료의 중앙 영역에서의 평량은 상기 합성 재료의 에지에서의 평량 보다 더 큰, 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 각각의 표면 상에 배치된 스킨 층으로 상기 합성 재료를 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 실질적으로 균일한 평량을 포함하도록 각각의 스킨을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  34. 제 32 항에 있어서, 가변 평량을 포함하도록 적어도 하나의 스킨을 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  35. 제 31 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량을 상기 다공성 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 적어도 10% 적게 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  36. 제 31 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량을 상기 다공성 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 적어도 15% 적게 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  37. 제 31 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량을 상기 다공성 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 적어도 20% 적게 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  38. 제 31 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량을 상기 다공성 코어 층의 중앙 영역에서 평균 평량 보다 적어도 25% 적게 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  39. 제 31 항에 있어서, 상기 코어 층의 중앙 영역에서 평량이 약 500gsm 내지 약 2000gsm이 되도록 구성하고, 상기 다공성 코어 층의 각각의 에지에서 평량이 상기 코어 층의 상기 중앙 영역에서의 평량 보다 적어도 10% 적게 구성하고, 상기 중앙 영역과 각각의 에지 사이의 전이 영역의 평량이 경사진 평량을 포함하도록 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  40. 제 31 항에 있어서, 상기 차량의 측면 에어백을 전개하는 동안 상기 에지에서 합성 재료의 파손을 촉진하기 위해 상기 합성 재료를 차량 헤드 라이너로서 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  41. 헤드 라이너 키트로서,
    열가소성 재료 및 강화 섬유로 형성되고 차량 에어백을 전개하는 동안 에지에서 차량 헤드 라이너의 파손을 촉진하도록 구성된 다공성 코어 층을 포함하는 차량 헤드 라이너로서, 상기 차량 헤드 라이너는 가변 평량을 포함하고, 상기 차량 에어백의 전개 동안 상기 에지에서 상기 차량 헤드 라이너의 파손을 촉진하기 위해 상기 차량 헤드 라이너의 중앙 영역에서 평량이 상기 차량 헤드 라이너의 에지에서 평량 보다 더 큰, 상기 헤드 라이너; 및
    상기 차량 에어백을 수용하도록 구성된 차량 공간에 상기 헤드 라이너를 설치하기 위한 지침을 포함하는, 헤드 라이너 키트.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 차량 헤드 라이너가 상기 코어 층의 각각의 측면에 배치된 스킨 층을 더 포함하는, 헤드 라이너 키트.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 차량 헤드 라이너가 상기 스킨 층 중 하나에 배치된 장식 층을 더 포함하는, 헤드 라이너 키트.
  44. 제 41 항에 있어서, 상기 중앙 영역에서 가로 방향(cross direction)의 평량은 상기 가로 방향의 에지에서 평량 보다 적어도 20% 더 큰, 헤드 라이너 키트.
  45. 제 41 항에 있어서, 상기 중앙 영역에서의 평량은 500gsm 내지 2000gsm이고 상기 에지에서의 평량은 상기 중앙 영역에서의 평량 보다 가로 방향으로 적어도 10% 적은, 헤드 라이너 키트.
  46. 가변 평량을 갖는 다공성 코어 층을 생산하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
    열가소성 재료와 강화 섬유의 혼합물을 수용하도록 구성된 성형 지지 엘리먼트;
    가변 평량을 포함하는 웹을 제공하기 위해 상기 성형 지지 엘리먼트의 상이한 영역에 차압(differential pressure)을 제공하도록 상기 성형 지지 엘리먼트의 제 1 표면에 유체 흐름 가능하게(fluidically) 결합하도록 구성된 압력 디바이스; 및
    상기 웹을 건조시켜 상기 다공성 코어 층을 형성하도록 구성된 건조기(dryer)를 포함하는, 시스템.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 열가소성 재료 및 강화 섬유를 수용하고 상기 수용된 열가소성 재료 및 강화 섬유를 혼합하여 상기 열가소성 재료 및 강화 섬유의 실질적으로 균질한 분산을 제공하도록 구성된 헤드 박스(head box)를 더 포함하는, 시스템.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 열가소성 재료 및 강화 섬유의 혼합물로부터 형성된 상기 웹을 압축하기 위해 상기 성형 지지 엘리먼트를 수용하도록 구성된 한 쌍의 롤러를 더 포함하는, 시스템.
  49. 제 46 항에 있어서, 상기 성형 지지 엘리먼트의 제 2 표면에서 상기 성형 지지 엘리먼트에 유체 흐름 가능하게 결합하도록 구성된 제 2 압력 디바이스를 더 포함하고, 상기 제 1 표면은 상기 제 2 표면의 반대편에 있는, 시스템.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 압력 디바이스는 상기 성형 지지 엘리먼트에 음압을 제공하도록 구성되고, 상기 제 2 압력 디바이스는 상기 성형 지지 엘리먼트에 양압을 제공하도록 구성되는, 시스템.
  51. 합성 물품에 있어서,
    열가소성 재료에 의해 함께 홀딩된 강화 섬유에 의해 형성된 개방 셀 구조의 웹을 포함하는 다공성 코어 층을 포함하되, 상기 다공성 코어 층은 상기 다공성 코어 층의 폭에 걸쳐 가변 평량을 포함하는, 상기 다공성 코어 층; 및
    상기 다공성 코어 층에 결합된 스킨 층을 포함하는, 합성 물품.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층은 중앙 영역에서 보다 가로 방향 에지에서 더 낮은 평량을 포함하는, 합성 물품.
  53. 제 52 항에 있어서, 각각의 상기 에지와 상기 중앙 영역 사이에 전이 구역을 추가로 포함하고, 상기 전이 구역의 평량은 가변적인, 합성 물품.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 전이 구역은 0 gsm/cm 초과 및 최대 30 gsm/cm의 평량/거리 기울기를 포함하는, 합성 물품.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 평량/거리 기울기는 상기 에지로부터 상기 중앙 영역까지 선형인, 합성 물품.
  56. 제 51 항에 있어서, 상기 강화 섬유는 유리 섬유를 포함하는, 합성 물품.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 열가소성 재료는 폴리올레핀 재료를 포함하는, 합성 물품.
  58. 제 57 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층에 로프팅제(lofting agent)를 더 포함하는, 합성 물품.
  59. 제 58 항에 있어서, 상기 다공성 코어 층에 난연제를 더 포함하는, 합성 물품.
  60. 제 51 항에 있어서, 상기 에지에서의 평균 평량은 상기 중앙 영역에서의 평균 평량 보다 적어도 20% 적은, 합성 물품.
  61. 제 51 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항의 합성 물품을 포함하는 헤드 라이너를 포함하는 차량.
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