KR20220021018A - 가요성 복합체 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
다양한 실시양태에서, 함께 접합된 둘 이상의 일방향성 테이프 층으로 구성된 하나 이상의 스크림 및 상기 스크림에 접합된 하나 이상의 직물, 부직물 또는 멤브레인을 포함하는 개선된 가요성 복합체 재료가 기술된다. 다양한 실시양태에서, 상기 일방향성 테이프 층은, 접착제 수지 내에 모노필라멘트를 포함하는 복수의 평행 섬유 번들을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 섬유 번들은 갭에 의해 이격되며, 상기 갭은 접착제 또는 비접착제 수지에 의해 충전될 수 있다.
Description
본 발명은, 일반적으로 개선된 가요성 복합체, 더욱 특히는 일방향성 섬유-강화된 층 및 스크림 강화재(scrim reinforcement)를 포함하는 개선된 가요성 복합체 시스템 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은, 2013년 3월 13일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 61/780,821 호를 우선권으로 주장하며, 이의 내용 전체를 본원에 참고로 인용한다.
가요성 복합체 재료는 기계적 가요성 및 높은 강도 대 중량 비를 요하는 용도에 널리 사용된다. 가요성 복합체 재료는 더 큰 바디 복합체 재료의 특수화된 아류로 고려될 수 있지만, 많은 특수 기술 영역에서의 그의 중요성은 상당하다.
용어가 제시하는 바와 같이, 복합체 재료는 둘 이상의 구성 재료가 합쳐져 통합된 재료 조성물을 형성한다. 가요성 복합체 재료의 예는 가요성 섬유의 배열이 들어있는 중합체 매트릭스이다.
가요성 복합체 재료의 유용성은, 단순한 소비자 제품에서부터 진보된 비행체 용도까지 많은 기술 분야에 걸쳐있다. 따라서, 고 품질의 가요성 복합체 재료를 빠르고 경제적으로 제조하는 시스템이 매우 유익할 것이다.
본 발명의 다양한 실시양태는 일반적으로, 스크림 강화재를 포함하는 가요성 복합체 재료를 포함한다.
복합체 재료는 하나 이상의 일방향성 섬유-강화된 층을 함유하며, 이들 각각은 접착제로 코팅된 얇게 펼쳐진 평행 섬유들을 갖는다(이들 층은 유니테이프(unitape)로 명명된다). 본 발명의 한 양태에 따르면, 상기 얇은 유니테이프 층은, 중합체 수지와 조합되고 로터리 다이를 통해 인발(pultrude)되는 복수의 모노필라멘트(모노필라멘트는 펼쳐져 서로에 대해 평행하게 배향된다)로 이루어진 섬유 번들을 사용하여 제조될 수 있다. 또하나의 양태에 따르면, 복합체 재료는 직조 또는 부직 강화재 레이드(laid) 스크림을 포함한다. 레이드 스크림은, 연속 필라멘트 야안으로부터 개방된 메쉬 구조로 제조된 저가의 강화용 직물이다. 레이드 스크림 제조 공정은 부직 야안들을 함께 화학적으로 결합시켜 고유의 특성으로 스크림을 향상시킨다. 레이드 스크림은, 복합체 재료에 특히 바이어스 배향으로 (예를 들면 약 +/-30°, +/-45°, +/-60°) 섬유 강화재를 가하는 비용 효과적인 방법인데, 그 이유는 유니테이프 바이어스 층(ply)을 가하는 추가의 가공 단계가 사전-제조된 스크림을 삽입함으로써 대체되기 때문이다. 레이드 스크림은 접착제로 예비 코팅되거나 지지용 필름에 예비 적층될 수 있거나, 또는 유니테이프 층들 사이에 삽입하여 그 자리에 접착시키는 것이 필요할 수도 있다.
본 발명의 또하나의 실시양태는 일반적으로, 스크림을 형성하도록 접착제 및 섬유 프리 공간을 갖는, 둘 이상의 유니테이프 층으로부터 제조된 갭이 있는(gapped) 가요성 복합체 재료를 포함한다. 얇은 유니테이프 층은, 중합체 수지와 조합되고 로터리 다이를 통해 인발되는 복수의 모노필라멘트(모노필라멘트는 펼쳐져 서로에 대해 평행하게 배향된다)로 이루어진 섬유 번들을 사용하여 제조된다. 이 실시양태의 핵심 특징은, 유니테이프를 구성하는 섬유들이 펼쳐진다는 것이며, 섬유들간의 간격이, 각각의 모노필라멘트 그룹 간에 접착제-프리 및 섬유-프리 공간이 형성되도록 갭이 있거나, 또는 모노필라멘트가 펼쳐진 후에 섬유 토우가 제거되어 유사하게 갭이 있는 유니테이프가 제공된다는 것이다. 이들 유니테이프 층 둘 이상을 함께 접합함으로써 스크림이 형성된다. 이 복합체 재료의 외측 표면에 추가의 필름, 멤브레인, 직물, 랜덤-배향된 부직물, 배향된 부직물, 스크림 또는 코팅이 적용되거나 그 내부에 적층될 수 있다.
다양한 실시양태는, 엔지니어링된 섬유, 예를 들면 비제한적으로, UHMWPE(예를 들면 스펙트라(Spectra)(상품명), 다이니마(Dyneema)(상품명)), 아라미드(예를 들면 케블라(Kevlar)(상품명)), 액정 중합체(예를 들면 벡트란(Vectran)(상품명)), 다양한 등급의 탄소 섬유, PBO(예를 들면 자일론(Zylon)(상품명)), 나일론, 폴리에스터(레이욘), PEN, 노멕스(Nomex), 및 다른 난연성 고온 섬유, 강철 또는 다른 금속 섬유, 및 이들의 조합물로 제조된 랜덤 배향된 부직물 또는 배향된 부직물인 강화재 유형을 포함한다. 이 강화재 층은 접합, 융합, 함침, 압출 또는 코팅되어 강화재를 단일체 필름(PET, 나일론, ECTFE, 우레탄 등), 통기성 멤브레인(테플론, 우레탄, 미세다공성 등), 용매 또는 수계 분산액, 직물 또는 부직물, 가죽, 일방향성 테이프, 또는 다른 층들과 조합할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 본 발명은 가요성 복합체 재료의 제조 방법을 포함하며, 상기 방법은 하나 이상의 스크림 층을 제공하는 단계, 및 상기 하나 이상의 스크림 층 상에 하나 이상의 직물, 부직물 및/또는 멤브레인 층을 접합시키는 단계를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 스크림 층은, 접착제 수지에 모노필라멘트를 포함하는 복수의 평행 섬유 번들(bundle)을 추가로 포함하는 둘 이상의 일방향성 테이프 층을 포함하며, 이때 상기 섬유 번들들은 갭에 의해 이격된다. 다양한 실시양태에서, 상기 스크림 층은 상업적으로 입수가능한 직조 또는 부직 강화재 레이드 스크림을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 방법은 추가로, 상기 갭을 충전하기 위해 통기성 또는 비통기성 접착제를 첨가하는 단계를 포함한다.
다양한 실시양태에서, 가요성 복합체 재료의 제조 방법은,
상기 모노필라멘트를 중합체 수지와 조합하고 상기 모노필라멘트를 로터리 다이를 통해 인발하여 상기 모노필라멘트가 갭을 갖고 펼쳐지고 서로에 대해 평행하게 배향되도록 함으로써, 복수의 모노필라멘트로 이루어진 섬유 번들을 포함하는 얇은 유니테이프 층을 생성하는 단계;
상기 얇은 유니테이프 층 둘 이상을 조합함으로써 스크림 층을 생성하는 단계 및
상기 스크림 층의 하나 이상 위에 직물, 부직물 및/또는 멤브레인 층 중 하나 이상을 접합하는 단계
를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 방법은 모노필라멘트를 제거하여 상기 갭을 생성하고/하거나 증가시키는 단계를 추가로 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 방법은 추가로, 상기 갭을 충전하기 위해 통기성 또는 비통기성 접착제를 첨가하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 생성물을 다이아그램식으로 도시하는 부분 투시도로서, 여기서 유니테이프는 두 방향으로 배향되고 스크림 및 외측 표면 코팅과 조합되어 복합체 재료를 형성한다.
도 2는 본 발명에 따른 생성물을 다이아그램식으로 도시하는 부분 투시도로서, 여기서는 갭을 가진 유니테이프가 두 방향으로 배향되고 외측 표면 코팅과 조합되어 복합체 재료를 형성한다.
도 2는 본 발명에 따른 생성물을 다이아그램식으로 도시하는 부분 투시도로서, 여기서는 갭을 가진 유니테이프가 두 방향으로 배향되고 외측 표면 코팅과 조합되어 복합체 재료를 형성한다.
하기 설명은 다양한 예시적 실시양태일 뿐이며, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위, 적용성 또는 구성을 제한하고자 하는 것이 아니다. 오히려, 하기 설명은, 최상의 모드를 비롯한 다양한 실시양태를 예시하기 위한 편리한 예시를 제공하고자 하는 것이다. 주지하고 있듯이, 본 발명의 원리에서 벗어남이 없이 이들 실시양태에서 기술된 요소의 기능 및 배열에 다양한 변화가 가해질 수도 있다.
본원에서 더욱 상세히 기술하고 있듯이, 본 발명의 다양한 실시양태는 일반적으로, 하나 이상의 스크림 강화재를 포함하는 가요성 복합체 재료를 포함한다.
하기 표 1은 본 발명의 다양한 부분에 사용될 수 있는 용어 목록 및 그의 정의를 제공한다.
[표 1] 용어의 간단한 목록 및 정의
스크림 강화된 가요성 복합체 재료
다양한 실시양태에 따르면, 본 발명은, 스크림 강화 부재, 및 내부에 모노필라멘트를 가진 둘 이상의 일방향성 테이프를 포함하는, 복합체 재료를 제공하며, 여기서 모든 모노필라멘트는 상기 테이프 내에 사전결정된 방향으로 놓이며, 그러한 모노필라멘트는 약 60 미크론 미만의 직경을 갖고, 결합 강화 모노필라멘트 군 내의 개별 모노필라멘트 간의 공간은, 인접 및/또는 적층된 모노필라멘트 사이에서, 모노필라멘트의 주요 직경의 약 300배 이하의 갭 간격 범위 내이다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 상기 얇은 유니테이프 층은, 중합체 수지와 조합되고 로터리 다이를 통해 인발되는 복수의 모노필라멘트(모노필라멘트는 펼쳐져 서로에 대해 평행하게 배향된다)로 이루어진 섬유 번들을 사용하여 제조될 수 있다. 다른 양태에 따르면, 상기 복합체 재료는 직조 또는 부직 강화재 레이드 스크림, 예를 들면 세인트 고바인(Saint-Gobain) ADFORS에 의해 제조된 재료를 포함한다.
일반적으로, 레이드 스크림은, 연속 필라멘트 야안으로부터 개방된 메쉬 구조로 제조된 저가의 강화용 직물이다. 레이드 스크림 제조 공정은 부직 야안들을 함께 화학적으로 결합시켜 스크림을 고유의 특성으로 향상시킨다. 레이드 스크림은, 복합체 재료에 특히 바이어스 배향으로 (예를 들면 약 +/-30°, +/-45°, +/-60°) 섬유 강화재를 가하는 비용 효과적인 방법인데, 그 이유는 유니테이프 바이어스 층을 가하는 추가의 가공 단계가 사전-제조된 스크림을 삽입함으로써 대체되기 때문이다. 레이드 스크림은 접착제로 예비 코팅되거나 지지용 필름에 예비 적층될 수 있거나, 또는 유니테이프 층들 사이에 삽입하여 그 자리에 접착시키는 것이 필요할 수도 있다.
이 복합체 재료의 외측 표면에 추가의 필름, 레이드 스크림, 멤브레인, 직물 또는 코팅이 적용되거나 그 내에 적층될 수 있다.
본 발명의 시스템에 이용가능한 스크림 섬유 유형은 비제한적으로, 나일론, 폴리에스터, UHMWPE(스펙트라, 다이니마), 파라-아라미드(케블라, 노멕스, 테크노라, 트와론), 액정 중합체(벡트란), 폴리이미드, 다른 합성 중합체(PBO, PBI, PIBT, PBZT, PLA, PPTA), 금속 섬유, 유리 섬유 또는 이들의 임의의 조합물을 포함한다.
스크림 특징 및 이점은 치수 안정성, 인장 강도, 인열 저항성을 포함한다.
[표 2] 기술적 성능 및 스크림 특성
스크림 구성 패턴
다양한 실시양태에서, 본 발명의 가요성 복합체의 다양한 실시양태에서 용도가 확인되는 스크림 구성 패턴은 비제한적으로 "병렬(side-by-side)", "상부/하부(over/under)", "삼방향성", "사방향성", 및 "복합형"를 포함하며, 이들 각각은 하기 표 3에서 더욱 자세히 기술된다.
[표 3] 구성 패턴
갭이 있는(gappy) 가요성 복합체 재료
본 발명의 다양한 실시양태에 따른 복합체 재료는 하나 이상의 일방향성 섬유-강화된 층을 함유하며, 이들 각각은, 접착제로 코팅된 얇게 펼쳐진 평행 섬유들을 갖는다(이들 층은 유니테이프로 명명된다). 본 발명의 한 양태에 따르면, 상기 얇은 유니테이프 층은, 중합체 수지와 조합되고 로터리 다이를 통해 인발되는 복수의 모노필라멘트(모노필라멘트는 펼쳐져 서로에 대해 평행하게 배향된다)로 이루어진 섬유 번들을 사용하여 제조될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 유니테이프를 구성하는 섬유들은 펼쳐지고, 섬유들간의 거리가 갭이 있어 각각의 모노필라멘트 그룹 간에 접착제-프리 및 섬유-프리 공간이 형성되도록 하거나, 또는 모노필라멘트가 펼쳐진 후에 섬유 토우가 제거되어 유사하게 갭이 있는 유니테이프가 제공된다. 이들 유니테이프 층 중 둘 이상을 함께 접합함으로써 스크림을 형성할 수 있다. 대안적인 실시양태에서는, 각각의 섬유를 구성하는 필라멘트들이 상부에 펼쳐져(overspread) "갭이 있는" 유니테이프를 형성한다. 이 실시양태에서, 필라멘트들 간의 거리는, 접착제 및 섬유 프리 공간이 형성되도록 "갭이 있다".
다양한 실시양태에서, 통기성 또는 비통기성 접착제가 사용되어 상기 갭을 충전할 수도 있다.
다양한 실시양태에서, 본 발명은 가요성 복합체 재료의 제조 방법을 포함하며, 상기 방법은 하나 이상의 스크림 층을 제공하는 단계, 및 상기 하나 이상의 스크림 층 상에 하나 이상의 직물, 부직물 및/또는 멤브레인 층을 접합시키는 단계를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 스크림 층은, 접착제 수지에 모노필라멘트를 포함하는 복수의 평행 섬유 번들을 추가로 포함하는 둘 이상의 일방향성 테이프 층을 포함하며, 이때 상기 섬유 번들들은 갭에 의해 이격된다. 다양한 실시양태에서, 상기 스크림 층은 상업적으로 입수가능한 직조 또는 부직 강화재 레이드 스크림을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 방법은 상기 일방향성 테이프 층 중 하나 이상으로부터 모노필라멘트를 제거하여 상기 갭을 생성하고/하거나 증가시키는 단계를 추가로 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 방법은 추가로, 상기 갭을 충전하기 위해 통기성 또는 비통기성 접착제를 첨가하는 단계를 포함한다.
다양한 실시양태에서, 가요성 복합체 재료의 제조 방법은, 상기 모노필라멘트를 중합체 수지와 조합하고 상기 모노필라멘트를 로터리 다이를 통해 인발하여, 상기 모노필라멘트가 갭을 갖고 펼쳐지고 서로에 대해 평행하게 배향되도록 함으로써 복수의 모노필라멘트로 이루어진 섬유 번들을 포함하는 얇은 유니테이프를 생성하는 단계; 상기 얇은 유니테이프 층 둘 이상을 조합함으로써 스크림 층을 생성하는 단계 및 상기 스크림 층의 하나 이상 위에 직물, 부직물 및/또는 멤브레인 층 중 하나 이상을 접합하는 단계를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 방법은 상기 일방향성 테이프 층 중 하나 이상으로부터 모노필라멘트를 제거하여 상기 갭을 생성하고/하거나 증가시키는 단계를 추가로 포함한다. 다양한 실시양태에서, 상기 방법은 추가로, 상기 갭을 충전하기 위해 통기성 또는 비통기성 접착제를 첨가하는 단계를 포함한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 가요성 복합체(100)는 (a) 둘 이상의 유니테이프 층을 포함하는 스크림 또는 갭이 있는 층, 및 (b) 상기 스크림의 한 면 또는 양 면 상에 배치된 하나 이상의 필름, 테이프, 멤브레인, 직물 또는 코팅을 포함한다. 예를 들면 도 1의 실시양태에서, 유니테이프는 두 방향(0°/90°)으로 배향되며 스크림 또는 다른 갭이 있는 층 및 임의적인 외측 표면 코팅과 조합되어 복합체 재료를 형성한다.
도 2는, 본 발명에 따른 가요성 복합체(100)의 한 실시양태를 예시하며, 여기서는 갭이 있는 유니테이프 (30 및 40)이 두 방향(대략 0°/90°)으로 배향되고 스크림(50) 및 외측 표면 코팅(60 및 70) 둘 다와 조합되어 복합체 재료(100)을 형성한다.
상기 언급된 "갭이 있는" 가요성 복합체 생성물은, 접착제/섬유 프리 갭으로 인해 통기성 멤브레인 용도에 사용할 수 있으므로, 유용하다. 이 재료는, 필라멘트의 연속 층을 가진 버전(version)보다 중량이 덜 나갈 수 있다. 추가적으로 이 복합체 재료는, 필라멘트의 연속 층을 가진 버전에 비해 개선된 드레이프(drape) 및 성형성을 가질 수 있다.
다양한 실시양태에서, 이 복합체 재료의 외측 표면에 추가의 필름, 스크림, 갭이 있는 층, 멤브레인, 직물, 랜덤-배향된 부직물, 배향된 부직물, 또는 코팅이 적용되거나 그 내부에 적층될 수 있다.
다양한 실시양태는, 엔지니어링된 섬유, 예를 들면 비제한적으로, UHMWPE(예를 들면 스펙트라(상품명), 다이니마(상품명)), 아라미드(예를 들면 케블라(상품명)), 액정 중합체(예를 들면 벡트란(상품명)), 다양한 등급의 탄소 섬유, PBO(예를 들면 자일론(상품명)), 나일론, 폴리에스터(레이욘), PEN, 노멕스, 및 다른 난연성 고온 섬유, 강철 또는 다른 금속 섬유, 및 이들의 조합물로 제조된 랜덤 배향된 부직물 또는 배향된 부직물인 강화재 유형을 포함한다. 이 강화재 층은 접합, 융합, 함침, 압출 또는 코팅되어 강화재와 단일체 필름(PET, 나일론, ECTFE, 우레탄 등), 통기성 멤브레인(테플론, 우레탄, 미세다공성 등), 용매 또는 수계 분산액, 직조물 또는 부직물, 가죽, 일방향성 테이프, 또는 다른 층들을 조합할 수 있다.
다양한 실시양태에 따르면, 본 발명은 제품을 제공하며, 이때 그러한 하나 이상의 일방향성 테이프가 그러한 제품에 결합되어 있다.
다양한 실시양태에서, 본 발명의 가요성 복합체 재료는 제품의 원하는 위치에서 미세조정되어 경질도, 가요성 및 탄성의 원하는 방향성 제어를 부여할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시양태에서, 그러한 시스템은 본질적으로 하나 이상의 연속적 "롤-투-롤" 제조 공정을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 그러한 시스템은 효율적이고 비싸지 않으며 유용하다.
본 발명의 다양한 실시양태에서, 상기 재료 층은, 적층된 층들을 가열된 닙 롤 세트, 가열된 프레스, 가열된 진공 프레스, 가열된 벨트 프레스에 통과함으로써, 또는 층들의 적층물을 진공 라미네이션 장비 내에 위치시키고 상기 적층물을 열에 노출시킴으로써, 압력 및 온도를 사용하여 함께 조합되고 경화된다. 또한, 오토클레이브에 의해 제공되는 바와 같은 외부 압력을 또한 사용하여 상기 층에 발휘되는 압력을 증대시킬 수도 있다. 상기 진공 라미네이션 장비는, 라미네이션 장비에 밀봉된 진공 백(bag)으로 덮일 수 있으며, 압력을 제공하기 위해 진공이 적용된다. 당분야의 숙련가에게 공지되어 있는 다른 라미네이션 방법 또한 적합할 수 있다.
일부의 저 표면 에너지 섬유는, 코팅의 접합을 촉진시키기 위한 코팅 전에 표면 에너지 조정을 필요로 함을 주지하여야 한다. 예시적인 표면 처리는 화염 처리, 코로나, 플라즈마, 및/또는 화학적 처리 공정을 포함한다. 후속적인 코팅 공정은, 비제한적으로, 커튼 코팅, 갭 코팅, 그라비아 코팅, 함침 코팅, 나이프 오버롤 코팅, 칭량된 로드(rod) 코팅, 리버스 롤 코팅, 롤러 코팅 및 압출 코팅을 포함한다.
상기 코팅을 부분적으로 또는 완전히 경화시키는 방법은 비제한적으로, 광, 적외선 및/또는 자외선 경화를 사용하는, 가열된 롤, 오븐, 진공 오븐을 포함한다. 본 시스템의 하나의 실시양태에서는, 선택된 직물이 특히 온도 민감성이기 때문에, 저온 경화 접착제가 사용된다. 예를 들면 UHMWPE 직물은 300℉ 초과의 온도에서 분해되며, 권장 단기간 온도 한계치가 145℃이다. 또 하나의 실시양태에서는 열경화성 또는 부분 열경화성 접착제가 사용되는데, 그 이유는 이 코팅이 더 견고하고 열 및 UV 노출에 의해 분해되지 않기 때문이다. 또 하나의 실시양태에서는, 후속 접합 및 시밍(seaming) 공정이 열가소성 코팅을 필요로 하는 경우 우레탄과 같은 열가소성 접착제가 사용된다. 코팅 공정 중에 접착제가 단지 부분적으로 경화되는 경우, 후속 경화 단계가 사용되어 생성물을 완전 경화시키며, 후속 경화 방법은 광, 적외선 또는 자외선 경화, 및/또는 오토클레이브를 사용하는, 가열된 롤, 오븐, 진공 오븐을 포함한다.
본 시스템의 또 하나의 실시양태에서는, 이전 실시양태에서 기술된 미경화되거나 부분 경화된 코팅된 직물을 오토클레이브 경화 공정으로 보낸다. 상기 미경화되거나 부분 경화된 코팅된 직물은, 이형 라이너(예를 들면, 플루오로-중합체 필름, 예를 들면 테플론을 포함함)의 층들 사이에 위치되고, 이어서 박리 층(ply) 및 통기층(breather)의 층들이 적용되고, 적층물이 경질 카울(caul) 상으로 진공 백에서 밀봉된다. 오토클레이브는 제어된 온도, 압력 및 진공을 사용하여 상기 코팅으로부터 동반 공기 및 휘발물질을 제거하고, 상기 코팅은 직물의 표면을 가로질러 직물의 두께를 통해 유동된다.
다양한 실시양태에서, 유니테이프 시트는 다중 배향으로 적층되어 2-방향성 섬유 강화된 시트(예를 들면, 대략 0°/90°, +45°/-45°, +30°/-30°) 또는 4방향성 섬유 강화된 시트(예를 들면, 대략 0°/90°/45°/-45°, 0°/90°/30°/-30°), 또는 무한한 수의 배향 및 층 조합을 가진 다른 "관습적인" 배향된 섬유 강화된 시트를 형성한다.
다양한 실시양태에서, 하나 이상의 플라스틱 필름, 예를 들면 PET, PEN, 나일론, 플루오로 중합체, 우레탄 또는 다른 것들이 상기 실시양태의 한 면 또는 양 면에, 또는 달리, 상기 실시양태의 층들 사이에, 경화 공정 전에 라미네이트된다. 다른 실시양태에서는, 이전 실시양태의 한 면 또는 양 면에, 또는 상기 실시양태의 층들 사이에, 경화 공정 전에, 비-함침된 또는 함침된 직물이 라미네이트된다.
다양한 실시양태에서, 복합체 재료는 안료의 사용 또는 염료 승화를 통한 매트릭스 또는 멤브레인의 착색을 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에서는 난연성 접착제 또는 중합체가 사용되거나 난연제가 인화성 매트릭스 또는 멤브레인에 첨가되어 내화성을 개선할 수 있다. 내화성 또는 자기-소화성 매트릭스 수지 또는 라미네이트용 또는 접합용 접착제, 예를 들면 루브리졸(Lubrizol) 8811을 단독으로 또는 난연성 첨가제와 조합하여 사용할 수 있다. 난연성 첨가제의 예는 다우 D.E.R. 593 브롬화된 수지, 다우 코닝 3 난연성 수지 및 삼산화안티몬을 가진 폴리우레탄 수지(예를 들면 PDM 넵텍 리미티드(Neptec ltd.)로부터의 EMC-85/10A)를 포함하지만, 다른 난연성 첨가제 또한 적합할 수 있다. 내화성을 개선하는데 사용될 수 있는 난연성 첨가제는 파이롤(Fyrol) FR-2, 파이롤 HF-4, 파이롤 PNX, 파이롤 6, 및 사프론(SaFRon) 7700을 포함하지만 다른 첨가제 또한 적합할 수 있다. 노멕스 또는 케블라와 같은 난연성 섬유, 세라믹 또는 금속 와이어 필라멘트를 사용함으로써, 섬유 제조 공정 중에 섬유 배합물에 난연성 화합물을 직접 첨가하거나 또는 상기 열거된 난연성 화합물 또는 적합하다면 다른 것을 함유하는 사이징 중합체 또는 접착제로 섬유를 코팅함으로써, 섬유에 난연성 및 자기-소화성 특징을 부가할 수도 있다. 라미네이트에 사용되는 임의의 직조된 또는 스크림 재료는 공급자에 의해 난연성을 위해 사전처리되거나 또는 제조 공정 중에 난연성 화합물로 코팅 또는 침투시킬 수 있다.
다양한 실시양태에서, 중합체 수지 또는 직물 상에 부가 또는 코팅되는 항균제 하나 이상의 혼입, 및 복합체 재료에 사용되는 섬유, 모노필라멘트, 쓰레드(thread) 또는 토우에 대한 항균 처리에 의해, 복합체 재료에 항균/항병원균 저항성을 부여할 수 있다. 전형적인 재료는 비제한적으로, 옥시티탄(OxiTitan) 항균제, 나노은 화합물, 나트륨 피리티온, 아연 피리티온 2-플루오로에탄올, 1-브로모-2-플루오로에탄, 벤즈이미다졸, 플레록사신, 1,4-부탄다이설폰산 이나트륨염, 2-(2-피리딜)이소티오우레아 N-옥사이드 염산염, 4급 암모늄 염, 2-피리딘티올 1-옥사이드, 화합물 아연 피리티온, 화합물 구리 피리티온, 마그네슘 피리티온, 비스비리티온, 피리티온, ot-브로모 신남겔, KFO ABC 실리카겔 제품을 포함한다. 쓰레드, 토우 및 모노필라멘트와 같은 섬유 형태는, 은 또는 다른 금속 나노입자로 처리되거나, 은 또는 금속 화합물 함유 중합체, 접착제 또는 사이징제를 이용한 화학적 또는 전기적 도금, 진공 침착 또는 코팅을 통해 적용된 은 또는 다른 금속 코팅을 가질 수 있으며, 이들 코팅은 전기적 특성 뿐아니라 항균/항병원균 특성을 향상할 수 있다. 항균/항병원균 재료 또한 적합할 수 있다.
당업자들에게는 본 개시내용의 진의 또는 범주에서 벗어나지 않고도 본 개시내용에 다양한 변경 및 변화가 가해질 수 있음이 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 청구범위의 범위 및 그의 균등물 내에 드는 한, 본 개시내용의 변경 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다.
마찬가지로, 소자 및/또는 방법의 구조 및 기능에 대한 상세 내용과 함께, 다양한 대안을 포함하는, 수많은 특성 및 이점이 전술된 설명에 개시되어 있다. 그 개시내용은 단지 예시적인 것일 뿐 배타적인 것으로 의도되지 않는다. 당업자들은, 개시내용의 원리 내의 조합을 비롯하여, 특히 구조, 물질, 요소, 성분, 형태, 크기 및 부분의 배열 면에서, 첨부된 청구범위가 나타내는 용어의 넓고 일반적인 의미가 나타내는 전체 범위에서, 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 주지하고 있을 것이다. 이들 다양한 변경이 첨부된 청구범위의 진의 및 범주에서 벗어나지 않는 한도에서, 이들은 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다.
Claims (34)
- 하나 이상의 스크림, 및 함께 접합된 하나 이상의 일방향성 테이프 층을 포함하되, 이때 상기 일방향성 테이프 층이, 접착제 수지에 모노필라멘트를 포함하는 복수의 평행 섬유 번들(bundle)을 포함하는, 가요성 복합체 재료.
- 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 직물에 접합된 가요성 복합체 재료. - 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 랜덤 또는 배향된 부직물에 접합된 가요성 복합체 재료. - 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 멤브레인 또는 필름에 접합된 가요성 복합체 재료. - 제 1 항에 있어서,
상기 스크림들 중 하나 이상에 또는 하나의 스크림의 층들 사이에 접합된 가요성 복합체 재료. - 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 스크림 및 함께 접합된 하나 이상의 일방향성 테이프 층 사이에 하나의 직물이 접합된, 가요성 복합체 재료. - 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 스크림 및 함께 접합된 하나 이상의 일방향성 테이프 층 사이에 하나의 멤브레인(membrane)이 접합된, 가요성 복합체 재료. - 제 2 항에 있어서,
상기 직물이 니트(knit), 이미지형성가능한 스퀘어 직조, 바스켓 직조, 날실(warp) 니트, 및 플리스(fleece) 중 어느 하나인, 가요성 복합체 재료. - 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 플라스틱 필름을 추가로 포함하는 가요성 복합체 재료. - 제 9 항에 있어서,
상기 플라스틱 필름이 PET, PEN, 나일론, 플루오로-중합체, 및 우레탄 중 어느 하나인, 가요성 복합체 재료. - 제 9 항에 있어서,
상기 가요성 복합체 재료의 양 측면에 라미네이트된 두 개의 플라스틱 필름을 포함하는 가요성 복합체 재료. - 제 9 항에 있어서,
상기 플라스틱 필름이 (a) 상기 일방향성 테이프 층들 사이에 배치되거나 (b) 상기 직물, 부직물 또는 멤브레인과 상기 스크림 사이에 배치되는, 가요성 복합체 재료. - 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 비-함침된 직물을 추가로 포함하되, 이때 상기 비-함침된 직물이 (a) 상기 가요성 복합체 재료의 한 측면 또는 양 측면에 라미네이트되거나, (b) 상기 일방향성 테이프 층들 사이에 배치되거나, 또는 (c) 상기 직물, 부직물 또는 멤브레인과 상기 스크림 사이에 배치되는, 가요성 복합체 재료. - 스크림을 형성하도록 함께 접합된 둘 이상의 갭이 있는(gappy) 일방향성 테이프 층을 포함하는 가요성 복합체 재료로서,
상기 일방향성 테이프 층이, 접착제 수지에 모노필라멘트를 포함하는 복수의 평행 섬유 번들을 포함하고,
상기 섬유 번들이 갭에 의해 이격된, 가요성 복합체 재료. - 제 14 항에 있어서,
상기 하나 이상의 스크림이 하나 이상의 직물에 접합된, 가요성 복합체 재료. - 제 14 항에 있어서,
상기 하나 이상의 스크림이 하나 이상의 랜덤 또는 배향된 부직물에 접합된, 가요성 복합체 재료. - 제 14 항에 있어서,
상기 하나 이상의 스크림이 하나 이상의 멤브레인 또는 필름에 접합된, 가요성 복합체 재료. - 제 14 항에 있어서,
상기 스크림들 중 둘 사이에 또는 하나의 상기 스크림 내의 일방향성 테이프 층들 사이에 하나의 부직물이 접합된, 가요성 복합체 재료. - 제 14 항에 있어서,
상기 스크림들 중 둘 사이에 또는 하나의 상기 스크림 내의 일방향성 테이프 층들 사이에 하나의 직물이 접합된, 가요성 복합체 재료. - 제 1 항에 있어서,
상기 스크림들 중 둘 사이에 또는 하나의 상기 스크림 내의 일방향성 테이프 층들 사이에 하나의 멤브레인이 접합된, 가요성 복합체 재료. - 제 14 항에 있어서,
상기 갭이 통기성(breathable) 또는 비통기성 접착제로 적어도 부분적으로 충전된, 가요성 복합체 재료. - 제 14 항에 있어서,
하나 이상의 플라스틱 필름을 추가로 포함하는 가요성 복합체 재료. - 제 22 항에 있어서,
상기 플라스틱 필름이 PET, PEN, 나일론, 플루오로-중합체, 및 우레탄 중 어느 하나인, 가요성 복합체 재료. - 제 22 항에 있어서,
상기 가요성 복합체 재료의 양 측면에 라미네이트된 두 개의 플라스틱 필름을 포함하는 가요성 복합체 재료. - 제 22 항에 있어서,
상기 플라스틱 필름이 (a) 상기 일방향성 테이프 층들 사이에 배치되거나 (b) 상기 직물, 부직물 또는 멤브레인과 상기 스크림 사이에 배치되는, 가요성 복합체 재료. - 제 22 항에 있어서,
하나 이상의 비-함침된 직물을 추가로 포함하되, 이때 상기 비-함침된 직물이 (a) 상기 가요성 복합체 재료의 한 측면 또는 양 측면에 라미네이트되거나, (b) 상기 일방향성 테이프 층들 사이에 배치되거나, 또는 (c) 상기 직물, 부직물 또는 멤브레인과 상기 스크림 사이에 배치되는, 가요성 복합체 재료. - 함께 접합된 둘 이상의 갭이 있는(gappy) 일방향성 테이프 층을 제공하여 스크림을 형성하는 단계, 및
하나 이상의 상기 스크림 층 상에 하나 이상의 직물, 배향된 부직물, 랜덤 배향된 부직물, 필름 또는 멤브레인 층을 접합하는 단계
를 포함하는, 가요성 복합체 재료의 제조 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 스크림 층이, 접착제 수지에 모노필라멘트를 포함하는 복수의 평행 섬유 번들을 추가로 포함하는 둘 이상의 일방향성 테이프 층을 포함하고, 이때 상기 섬유 번들이 갭에 의해 이격된, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 일방향성 테이프 층의 하나 이상으로부터 모노필라멘트를 제거하여 상기 갭을 생성하고/하거나 증가시키는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 스크림 층이, 상업적으로 입수가능한 직조 또는 부직 강화재 레이드(laid) 스크림을 포함하는, 방법. - 제 28 항에 있어서,
통기성 또는 비통기성 접착제를 첨가하여 상기 갭을 충전하는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 모노필라멘트를 중합체 수지와 조합하고 상기 모노필라멘트를 로터리 다이를 통해 인발(pultrude)하여 상기 모노필라멘트가 갭을 갖고 펼쳐지고 서로에 대해 평행하게 배향되도록 함으로써, 복수의 모노필라멘트로 이루어진 섬유 번들을 포함하는 얇은 유니테이프 층을 생성하는 단계;
상기 얇은 유니테이프 층 둘 이상을 조합함으로써 스크림 층을 생성하는 단계, 및
하나 이상의 상기 스크림 층 상에 직물, 부직물 및/또는 멤브레인 층 중 하나 이상을 접합하는 단계
를 포함하는, 가요성 복합체 재료의 제조 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 일방향성 테이프 층의 하나 이상으로부터 모노필라멘트를 제거하여 상기 갭을 생성하고/하거나 증가시키는 단계를 추가로 포함하는 방법. - 제 32 항에 있어서,
통기성 또는 비통기성 접착제를 첨가하여 상기 갭을 충전하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
Applications Claiming Priority (4)
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---|---|---|---|
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