KR20220069074A - 강화 중합체를 포함한 음향 복합재, 장치, 및 이를 포함하는 조립체 - Google Patents
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Abstract
다공성 미세 구조를 갖는 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막을 포함하는 복합재가 제공된다. ePTFE 막의 다공성 미세 구조가 강화 중합체로 함침된다. 복합재 및 음향 장치를 포함하는 음향 장치 조립체도 설명된다. 복합재와 음향 장치 조립체는 음향 응답 측정(Acoustic Response Measurement; "ARM") 테스트에 의해 측정 시에 1 kHz에서 7 dB 미만의 삽입 손실을 나타낼 수 있다.
Description
본 개시는 음향 복합재, 장치, 및 이를 포함하는 조립체의 분야에 관한 것이다.
음향 장치 커버(예를 들어, 마이크로폰 커버)는 음향 손실을 최소화하면서 동시에, 수압과 같은, 외부 응력으로부터 음향 장치를 보호한다. 당업계에는 이러한 기능을 수행할 수 있는 음향 장치 커버에 대한 지속적인 요구가 있어 왔다.
다루어지고 있는 실시예는 본 "발명의 내용" 섹션이 아니라 청구범위에 의해 정의된다. 본 "발명의 내용" 섹션은 다양한 양태에 대한 높은 수준의 개요로서, 아래의 "발명의 상세한 설명"의 섹션에서 추가로 설명되는 몇 가지 개념을 소개한다. 본 "발명의 내용" 섹션은 청구되고 있는 주제의 주요한 또는 필수적인 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 별도로 청구되고 있는 주제의 범위를 결정하는 데 사용되기 위한 것도 아니다. 이러한 주제는 전체 명세서, 일부 또는 모든 도면, 및 각각의 청구항의 적절한 부분을 참조하여 이해되어야 한다.
본 개시의 일부 실시예는 다공성 미세 구조를 갖는 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막을 포함하는 복합재로서; 상기 ePTFE 막의 다공성 미세 구조는, 층류 체적 공기 유량(Laminar Volumetric Airflow; "LVA") 테스트에 따라 측정된 상기 복합재의 평균 공기 유량이 1.0 psi에서 0.0 리터/시간/cm2가 되도록, 강화 중합체로 완전히 함침되며; 상기 강화 중합체는, 복합재의 총 중량을 기반으로 40 중량% 내지 85 중량%의 범위의 양으로 ePTFE 막의 다공성 미세 구조를 채울 때, 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 20% 증가시키는 중합체이며; 및 상기 복합재는 음향 응답 측정(Acoustic Response Measurement; "ARM") 테스트에 의해 측정 시에 1 kHz에서 7 dB 미만의 삽입 손실을 나타내는 것인 복합재에 관한 것이다. 상기 복합재는 10 미크론 이하의 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 상기 복합재는 125 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다.
일부 실시예에서, 상기 강화 중합체는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 열가소성 폴리이미드, 열가소성 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리스티렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리이미드, 에폭시, 아크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 강화 중합체는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 열가소성 폴리우레탄, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 강화 중합체는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로메틸 비닐 에테르 공중합체, 실리콘 고무, 스티렌계 블록 공중합체, 열가소성 코폴리에스테르, 및 열가소성 코폴리아미드, 폴리에테르이미드, 실리콘, 플루오로실리콘, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌 디엔 프로필렌(EPDM) 고무, 니트릴 고무, 네오프렌 고무, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는다.
일부 실시예에서, 상기 복합재는 주로 음향 반응성으로, 음향 임피던스의 실수부와 허수부 사이의 위상각("
")이 아래의 관계:
(I) 45° < 
≤ 90°; 및
(II) -90° ≤ 
< -45°를 만족한다.
일부 실시예에서, 상기 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 5% 내지 50%의 변위 감소를 나타내며, 상기 변위 감소는 2축 평면외 변위(Biaxial, Out of plane Displacement; "BOD") 테스트를 사용하여 측정된다.
본 개시의 일부 실시예는 음향 장치; 및 복합재를 포함하는 음향 장치 조립체로서; 상기 복합재는 다공성 미세 구조를 갖는 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막을 포함하며; 상기 ePTFE 막의 다공성 미세 구조는, 층류 체적 공기 유량("LVA") 테스트에 따라 측정된 상기 복합재의 평균 공기 유량이 1.0 psi에서 0.0 리터/시간/cm2가 되도록, 강화 중합체로 함침되며; 상기 강화 중합체는, 복합재의 총 중량을 기반으로 40 중량% 내지 85 중량%의 범위의 양으로 ePTFE 막의 다공성 미세 구조에 함침될 때, 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 20% 증가시키는 중합체이며; 및 상기 음향 장치 조립체는 음향 응답 측정("ARM") 테스트에 의해 측정 시에 1 kHz에서 7 dB 미만의 삽입 손실을 나타내는 것인 음향 장치 조립체에 관한 것이다.
일부 실시예에서, 상기 음향 장치는 스피커이다.
일부 실시예에서, 상기 음향 장치는 수신기이다.
일부 실시예에서, 상기 음향 장치는 음향 공동 및 변환기를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 변환기가 음향 공동의 내부에 배치된다.
일부 실시예에서, 상기 복합재가 음향 공동 위에 배치된다.
일부 실시예에서, 상기 음향 장치는 하우징을 포함하며, 하우징은 음향 장치의 음향 공동과 정렬되는 음향 채널을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 복합재와 하우징 사이에 접착 층이 있다.
본 개시의 일부 실시예가 첨부 도면을 참조하여 단지 예시로서 본원에 설명된다. 이제 도면을 구체적으로 상세히 참조함에 따라, 도시된 실시예는 예시이며 본 개시의 실시예를 예시적으로 논의하기 위한 것임을 강조한다. 이와 관련하여, 도면과 함께 설명을 읽음으로써 당업자라면 본 개시의 실시예를 실시할 수 있는 방식을 명백히 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 음향 장치 조립체의 측단면도를 보여준다.
도 2는 음향 장치 조립체의 추가의 예를 개략적인 측면도로 보여준다.
도 3은 일부 실시예에 따른 음향 응답 측정("ARM") 테스트 장치의 일 예를 측단면도로 보여준다.
도 4는 삽입 손실과 평균 강성 사이의 예시적인 관계를 나타낸다.
도 5는 평균 강성과 변위 사이의 예시적인 관계를 나타낸다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 음향 장치 조립체의 측단면도를 보여준다.
도 2는 음향 장치 조립체의 추가의 예를 개략적인 측면도로 보여준다.
도 3은 일부 실시예에 따른 음향 응답 측정("ARM") 테스트 장치의 일 예를 측단면도로 보여준다.
도 4는 삽입 손실과 평균 강성 사이의 예시적인 관계를 나타낸다.
도 5는 평균 강성과 변위 사이의 예시적인 관계를 나타낸다.
개시된 이러한 이점 및 개선점 중에서, 본 개시의 다른 목적 및 장점이 첨부 도면과 함께 취한 아래의 설명으로부터 명백할 것이다. 본 개시의 상세한 실시예가 본원에 개시되어 있지만, 개시된 실시예는 다양한 형태로 구현될 수도 있는 본 개시의 예시일 뿐이라는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에 관해 주어진 각각의 예는 예시를 위한 것이며 제한을 위한 것이 아니다.
명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 문맥에 달리 명백하게 지시되어 있지 않는 한, 아래의 용어는 본원에서 명시적으로 관련된 의미를 취한다. 본원에 사용된 바와 같은 "하나의 실시예에서", "일 실시예에서" 및 "일부 실시예에서"라는 문구가 반드시 동일한 실시예(들)를 지칭하는 것은 아니지만, 그럴 수도 있다. 또한, 본원에 사용된 바와 같은 "다른 실시예에서" 및 "일부 다른 실시예에서"라는 문구가 반드시 상이한 실시예를 지칭하는 것은 아니지만, 그럴 수도 있다. 본 개시의 모든 실시예는 본 개시의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 조합 가능한 것으로 의도된다.
본원에 사용된 바와 같은, "~를 기반으로 한"이라는 용어는 배타적인 의미가 아니며, 문맥에 달리 명백하게 지시되어 있지 않는 한, 설명되지 않은 추가 요인을 기반으로 하는 것을 허용한다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐 단수 형태의 의미는 복수의 참조를 포함한다. "~ 내의(in)"의 의미는 "~ 내의(in)"와 "~ 상의(on)"를 포함한다.
본원에 참조된 모든 이전 특허, 공보, 및 테스트 방법이 전체적으로 참조로서 인용된다.
본 개시의 일부 실시예는 복합재에 관한 것이다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "복합재(composite)"는, 조합 시에 개별 구성 요소와 상이한 특성을 갖는 재료를 생성하는, 상이한 물리적 또는 화학적 속성을 갖는 두 가지 이상의 구성 재료로 형성된 재료를 지칭한다.
일부 실시예에서, 복합재는 중합체로 함침되는 다공성 미세 구조를 갖는 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "함침된(impregnated)"은 ePTFE 막의 다공성 미세 구조의 적어도 일부가 중합체로 채워지는 것을 의미한다. 일부 실시예에서, ePTFE 막의 다공성 미세 구조는 복수의 피브릴(fibril)에 의해 연결된 복수의 노드(node)를 포함할 수 있어, 복수의 노드와 복수의 피브릴이 중합체로 함침된다. 일부 실시예에서, 중합체는 ePTFE 막의 단면을 가로질러 연속적인 층을 형성하도록 ePTFE 막 내로 함침된다. 일부 실시예에서, ePTFE 막의 단면을 가로지르는 연속적인 층은 기류에 대한 장벽으로서 작용할 수 있다.
일부 실시예에서, ePTFE 막의 다공성 미세 구조가 중합체로 완전히 함침된다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "완전히 함침된"은 ePTFE 막의 전체 다공성 미세 구조가 중합체로 완전히 채워져, 생성된 복합재가 층류 체적 공기 유량("LVA") 테스트를 사용하여 측정된, 1.0 psi에서의 0.0 리터/시간/cm2의 평균 공기 유량을 나타내는 것을 의미한다. LVA 테스트를 수행하기 위한 방법은 "테스트 방법(Test Methods)" 섹션에서 설명된다.
일부 실시예에서, ePTFE 막의 다공성 미세 구조가 강화 중합체로 함침되거나 완전히 함침된다. 본원에 사용된 바와 같은, "강화 중합체"는, 충분한 양으로 ePTFE 막의 다공성 미세 구조에 함침될 때, 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 20% 증가시키는 중합체이다.
일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 40 중량% 내지 85 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 50 중량% 내지 85 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 60 중량% 내지 85 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 70 중량% 내지 85 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 80 중량% 내지 85 중량%의 범위이다.
일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 40 중량% 내지 75 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 40 중량% 내지 65 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 40 중량% 내지 55 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 40 중량% 내지 50 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 40 중량% 내지 45 중량%의 범위이다.
일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량을 기반으로 중합체의 50 중량% 내지 80 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 50 중량% 내지 75 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 50 중량% 내지 70 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 50 중량% 내지 65 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 50 중량% 내지 60 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 50 중량% 내지 55 중량%의 범위이다.
일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 55 중량% 내지 80 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 55 중량% 내지 75 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 55 중량% 내지 70 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 55 중량% 내지 60 중량%의 범위이다.
일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 60 중량% 내지 80 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 60 중량% 내지 75 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 60 중량% 내지 70 중량%의 범위이다. 일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 60 중량% 내지 65 중량%의 범위이다.
일부 실시예에서, 중합체의 충분한 양은 복합재의 총 중량의 65 중량% 내지 70 중량%의 범위이다.
일부 실시예에서, 중합체가 "강화 중합체"인지 여부는 "테스트 ePTFE 막" 및 "테스트 복합재"를 사용하여 결정된다. 이러한 실시예에서는, 테스트 ePTFE 막 및 테스트 복합재가 본 개시의 복합재에 사용된 ePTFE 막과 동일한 특성을 갖는다. 구체적으로, 테스트 ePTFE 막은 다공성 미세 구조를 갖는 ePTFE 막이며, 테스트 복합재는 복합재의 총 중량을 기반으로 본원에 설명된 충분한 양의 중합체가 함침된 테스트 ePTFE 막이다. "테스트 ePTFE 막" 및 "테스트 복합재"는 특정 중합체가 강화 중합체인지를 결정하기 위한 목적으로만 사용된다. 테스트 ePTFE 막에 중합체가 충분한 양으로 함침됨으로써 테스트 복합재의 평균 강성이 테스트 ePTFE 막의 평균 강성보다 적어도 20% 더 큰 값으로 증가된다면, 상기 중합체는 강화 중합체이다. 테스트 ePTFE 막에 중합체가 충분한 양으로 함침되어도 테스트 복합재의 평균 강성이 테스트 ePTFE 막의 평균 강성보다 적어도 20% 더 큰 값으로 증가되지 않는다면, 상기 중합체는 강화 중합체가 아니다.
일부 실시예에서, 본원에 정의된 충분한 양으로 ePTFE 막 내부에 함침될 때, 강화 중합체는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 30% 증가시킨다. 일부 실시예에서, 본원에 정의된 충분한 양으로 ePTFE 막 내부에 함침될 때, 강화 중합체는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 40% 증가시킨다. 일부 실시예에서, 본원에 정의된 충분한 양으로 ePTFE 막 내부에 함침될 때, 강화 중합체는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 50% 증가시킨다. 일부 실시예에서, 본원에 정의된 충분한 양으로 ePTFE 막 내부에 함침될 때, 강화 중합체는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 60% 증가시킨다. 일부 실시예에서, 본원에 정의된 충분한 양으로 ePTFE 막 내부에 함침될 때, 강화 중합체는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 70% 증가시킨다. 일부 실시예에서, 본원에 정의된 충분한 양으로 ePTFE 막 내부에 함침될 때, 강화 중합체는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 80% 증가시킨다. 일부 실시예에서, 본원에 정의된 충분한 양으로 ePTFE 막 내부에 함침될 때, 강화 중합체는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 90% 증가시킨다. 일부 실시예에서, 본원에 정의된 충분한 양으로 ePTFE 막 내부에 함침될 때, 강화 중합체는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 100% 증가시킨다.
일부 실시예에서, 강화 중합체는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리스티렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리이미드, 에폭시, 아크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 강화 중합체는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리스티렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리이미드, 에폭시, 아크릴레이트, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
일부 실시예에서, 강화 중합체는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 열가소성 폴리우레탄, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 강화 중합체는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 열가소성 폴리우레탄, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
일부 실시예에서, 강화 중합체는 엘라스토머를 포함하지 않는다. 본원에 정의된 바와 같은 엘라스토머는 영구 변형 없이 초기 길이에 대해 5% 내지 700%로 적어도 일 방향으로 가역적으로 연장될 수 있는 중합체이다.
일부 실시예에서, 강화 중합체는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로메틸 비닐 에테르 공중합체, 실리콘 고무, 스티렌계 블록 공중합체, 열가소성 코폴리에스테르, 및 열가소성 코폴리아미드, 폴리에테르이미드, 실리콘, 플루오로실리콘, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌 디엔 프로필렌(EPDM) 고무, 니트릴 고무, 네오프렌 고무, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는다.
일부 실시예에서, 복합재는 음향 응답 측정("ARM") 테스트에 의해 측정 시에 1 kHz에서 7 dB 미만의 삽입 손실을 나타낸다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "삽입 손실(insertion loss)"은 스피커와 수신기 사이의 음향 경로(예를 들어, 공동 또는 채널)에 본원에 설명된 복합재를 배치("삽입")함으로써 초래되는 음압 레벨의 손실을 지칭한다. ARM 테스트를 수행하기 위한 비제한적인 방법은 "테스트 방법(Test Methods)" 섹션에서 설명된다.
일부 실시예에서, 복합재는 두드러지게 음향 반응성이다. 본원에 사용된 바와 같은, "두드러지게 음향 반응성"은 복합재의 음향 임피던스의 실수부와 허수부 사이의 위상각("
")이 다음의 관계: 45° < 
≤ 90°; 및 -90°≤ 
< -45°를 만족하는 것을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같은, "음향 임피던스(acoustic impedance)"는 재료를 가로지르는 음향 전파에 대해 반대되는 재료의 척도이다. 음향 임피던스는 실수부와 허수부를 갖는 복소수이다. "음향 리액턴스(acoustic reactance)"는 음향 임피던스의 허수부에 의해 측정된다. "음향 저항(acoustic resistance)"은 음향 임피던스의 실수부에 해당한다. 음향 임피던스에 대한 복소수의 실수부와 허수부 사이의 위상각에 의해 재료가 두드러지게 저항성인지 또는 반응성인지가 결정된다.
일부 실시예에서, 복합재는 10 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 9 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 8 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 7 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 6 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 5 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 4 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 3 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 2 미크론 이하의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 이하의 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 2 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 3 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 4 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 5 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 6 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 7 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 8 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 9 미크론 내지 10 미크론 범위의 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 2 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 3 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 4 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 5 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 6 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 7 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 8 미크론 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 복합재는 1 미크론 내지 9 미크론 범위의 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 복합재는 120 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 125 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 130 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 135 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 140 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 145 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 150 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 160 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 170 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 180 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 190 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 200 psi를 초과하는 파열 강도를 나타낸다.
일부 실시예에서, 복합재는 10분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 본원에 정의된 바와 같은, "유지 시간(hold time)"은 복합재가 압력 하에 유지되는 시간량이다. 일부 실시예에서, 복합재는 9분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 8분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 7분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 6분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 5분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 4분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 3분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 2분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다. 일부 실시예에서, 복합재는 1분 유지 시간 후에 본원에 설명된 파열 강도를 나타낸다.
일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 5% 내지 50%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다. 일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 5% 내지 40%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다. 일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 5% 내지 30%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다. 일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 5% 내지 20%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다. 일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 5% 내지 10%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다.
일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 10% 내지 50%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다. 일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 20% 내지 50%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다. 일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 30% 내지 50%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다. 일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 40% 내지 50%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다.
일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 10% 내지 40%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다. 일부 실시예에서, 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 20% 내지 30%의 변위 감소를 나타내며, 변위 감소는 2축 평면외 변위("BOD") 테스트를 사용하여 측정된다.
일부 실시예에서, 복합재는 음향 장치를 포함하는 음향 장치 조립체에 통합된다. 일부 실시예에서, 음향 장치는 스피커이다. 일부 실시예에서, 음향 장치는 수신기이다.
일부 실시예에서, 음향 장치는 음향 공동 및 변환기를 포함한다. 일부 실시예에서, 변환기가 음향 공동의 내부에 배치된다. 일부 실시예에서, 복합재가 음향 공동 위에 배치된다.
일부 실시예에서, 음향 장치 조립체는 하우징을 포함한다. 일부 실시예에서, 접착 층이 복합재와 하우징 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 하우징은 음향 장치의 음향 공동과 정렬된 음향 채널을 포함한다. 일부 실시예에서, 음향 장치 조립체는 음향 장치 위에 배치된 음향 보호 커버를 포함한다. 일부 실시예에서, 음향 보호 커버는 복합재를 포함한다. 일부 실시예에서, 음향 장치 조립체는 음향 응답 측정("ARM") 테스트에 의해 측정 시에 1 kHz에서 7 dB 미만의 삽입 손실을 나타낸다.
도 1은 특정 실시예에 따른 음향 장치(102)의 위에 배치된 음향 보호 커버(110)로 이루어진 조립체(100)의 일 예를 보여준다. 도시된 바와 같이, 음향 보호 커버(110)는 복합재(112) 및, 스피커 또는 수신기와 같은 음향 장치(102)에 음향 보호 커버를 고정하는, 접착 층(114)을 포함한다. 도 1에 도시된 예시적인 음향 장치(102)는 또한, 접착 층(114)이 부착되는 장치 몸체(106), 및 변환기(104)를 포함할 수 있다.
도 2는 특정 실시예에 따른 음향 장치(202)와 함께 음향 보호 커버(212)를 채용하는 예시적인 음향 장치 조립체(200)의 개략적인 측면도를 보여준다. 음향 장치(202)는 벨, 스피커, 마이크로폰, 버저, 확성기, 또는 임의의 유사한 음향 장치일 수도 있다. 예시적인 음향 장치(202)는 장치 몸체(206) 및 음향 공동(226)의 내부의 변환기(204)를 포함한다. 음향 공동(226)은 일측 상의 음향 장치(202), 타측 상의 음향 보호 커버(212), 및 제 1 접착 층(214)에 의해 획정된다. 음향 공동(226)은 또한, 음향 장치(202)를 포함하는 하우징(218)의 포트(220)와 정렬될 수도 있다. 또한, 음향 보호 커버(212)는, 일부 실시예에서, 음향 장치(202)뿐만 아니라 하우징(218)에, 예를 들어, 음향 보호 커버와 하우징 사이의 제 2 접착 층(216)에 의해 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 접착 층(214, 216)과 음향 보호 커버(212)는 또한, 내수성 및/또는 방수성일 수도 있는 층상 조립체(210)를 형성할 수 있다. 음향 보호 커버(212)는 또한, 외부 공간(224)으로부터 하우징(218)의 내부 공간(222)으로 및/또는 음향 공동(226)으로 물이 들어가는 것을 방지하도록 구성될 수도 있다.
테스트 방법
층류 체적 공기 유량("LVA") 테스트; 본원에 설명된 복합재를 통과하는 공기의 층류 체적 유량을 ATEQ 프리미어 디 콤팩트 유량 테스터(Premier D Compact Flow Tester)를 사용하여 측정하였다. ATEQ 프리미어 디 콤팩트 유량 테스터에서는, 평평한 시트(sheet) 샘플(4 inch x 4 inch 면적의 정사각형의 기하학적 형상)이 1 cm2 면적의 원형 오리피스를 포함하는 2 개의 강철 플레이트 사이에 클램핑 고정된다. 샘플을 통해 측방향으로 누출되는 기류를 배제하기 위해 장비의 2 개의 O-링에 의해 샘플 주위에 시일(seal)이 형성된다. 시일이 제자리에 마련되고 나면, 하부 강철 플레이트 오리피스를 통해 1 psi의 공기 압력이 샘플에 가해진다. 유량 테스터는 상부 강철 플레이트의 1 cm2 오리피스를 통해 재료를 통과하는 기류의 유량(리터/시간 단위)을 측정할 것이다.
음향 응답 측정("ARM") 테스트: 도 3은 음향 응답 측정 테스트 기구(300)의 개략도이다. 음향 커버 테스트 샘플의 삽입 손실을 측정하기 위해 아래의 방법을 사용하였다. 강화 중합체로 함침된 ePTFE 막을 포함하는 복합재(312)를 접착 디스크(314)를 이용하여 다이 컷팅하였다. 0.05 mm 두께의 아크릴 이중 코팅 접착 테이프를 접착제(314)로 사용하였다. 테스트 샘플의 기하학적 형상은, 내경이 1.6 mm이고 외경이 3.3 mm인, 원형으로 하였다. 도 3에서, 도시된 복합재(312)의 총 직경은 외경이 3.3 mm이며, 여기서 내경은 환형 접착 디스크의 중심 내부의 원형 영역(312)에 의해 정의된다. 그런 다음, 다이 컷 테스트 샘플을 접착제(314)를 통해 테스트 플레이트(344)에 부착하였다. 플레이트(344)는 1 mm 직경의 오리피스(350)를 포함하는 원형 기하학적 형상의 1.2 mm 두께의 알루미늄 플레이트이다. 테스트 샘플을 오리피스(350)의 중앙 위에 부착하였다. 플레이트(314)는, 마이크로-전자-기계-시스템("MEMS") 측정 마이크로폰(예를 들어, 인벤센스(InvenSense) INMP510 MEMS 측정 마이크로폰)일 수 있는, 마이크로폰(46)을 포함하는 고정구에 부착된다. 마이크로폰 조립체(46)의 내부에서, 변환기 요소(352)가 소리를 전기 신호로 전송한다. 조립체(300)는 무반향 상자의 내부 드라이버 또는 스피커(도시되지 않음)로부터 6.4 cm의 거리에서 브뤼엘 앤드 키아(Bruel & Kjaer®) 타입 4232 무반향 테스트 상자 내부에 배치된다. 스피커를 여기시켜 100 Hz 내지 10 kHz의 주파수 범위에 걸쳐 88 dB 음압 레벨(SPL)의 외부 자극을 생성하였다. 변환기(352)의 음향 응답을 다음의 조건: (a) 구멍(348)이 덮여 있지 않은 조건; 및 (b) 구멍(348)이 테스트 샘플로 덮여 있는 조건 하에서 측정하였다. 스피커가 주파수 스윕(sweep)을 수행하도록 구동 및 프로그래밍되는 경우, 앞서 언급한 주파수 범위에 걸친 마이크로폰의 변환기 응답이 기록된다. 조건 (a)와 조건 (b) 사이의 출력 SPL 응답의 차이가 음향 삽입 손실(스피커와 마이크로폰 사이에서의 복합 재료 삽입으로 인한 손실)로서 정의된다.
파열 테스트: 파열 테스트는 재료를 통한 수분 침투에 관한 것이다. 파열 강도는 복합재가 기계적으로 항복하며 이어서 찢어져 개방되는 압력으로서 정의된다. 파열 강도를 측정하기 위해, ARM 테스트에서 위에서 설명한 테스트 샘플(1.6 mm 내경의 다이 컷 샘플)을 1.6 mm 직경 오리피스가 포함된 FR4로 형성된 홀더에 부착하였다. 테스트 샘플이 있는 홀더를 2 mm 직경의 오리피스를 구비한 상부 및 하부 플레이트가 있는 금속 고정구에 삽입하였으며, 상부 플레이트를 나사로 클램핑 고정하였다. 금속 고정구를 물이 담긴 압력 용기에 연결하였다. 압력 용기를 특정 최대 압력 설정치(예를 들어, 145 psi)까지의 공기의 압력 상승 및 압력 제어를 가능하게 하는 프로그래밍 가능한 특징을 갖는 제어 상자에 연결하였다. 제어 상자를 최대 압력(예를 들어, 145 psi)에 도달할 때까지 초당 0.5 psi로 유입 압력을 상승시키도록 프로그래밍하였다. 복합재가 상승 위상 동안 145 psi 미만의 압력에서 파손되면, 이 압력이 복합재의 파열 강도로 기록된다. 복합재의 기계적 파손(파열) 없이 최대 압력에 도달하였다면, 최대 압력에서 최대 10분 동안 상기 압력을 유지하였다.
강성: 복합재의 점탄성 속성을 티에이 인스트루먼츠(TA Instruments)에서 만든 동적 기계 분석기(DMA)(모델 RSA-G2) 상에서 작은 진폭의 진동 변형(SAOS)을 사용하여 측정하였다. 폭이 13 mm이며 길이가 40 mm인 직사각형 형상의 복합재 시편을 준비하였다. DMA를 장력 하에서의 복합재의 강성을 측정하기 위해 필름 텐션(Film Tension) 클램프와 함께 사용하였다. 클램프를 측정 목표 온도(이 경우, 25℃)까지 예열하였으며, 또한 목표 온도에서 제로 간극(zero gap)을 참조하였다. 준비된 시편을 DMA 클램프 상에 약 15 mm 길이로 장착하였다. 진동 주파수 스윕(Oscillation Frequency Sweep)을 SAOS 절차로서 사용하였다. 이것은 작은 진폭의 사인파 변위를 적용하는 단계와 해당 사인파 힘을 측정하는 단계로 구성된다. 적용된 주파수는 1 Hz였다. 시편의 강성은 사인파 응답의 최대 힘을 선택한 주파수에서의 사인파 입력의 최대 변위로 나누어 계산된다.
강성을 기계 방향("MD") 및 횡방향("TD")으로 측정하였다. MD 강성 및 TD 강성의 평균이 본원에서 제공되는 평균 강성 값을 초래하였다.
두께: 두께의 정확한 측정을 위해, 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하였다. 평평한 시트 샘플을 준비하였으며, 마이크로톰(microtome) 기술을 통해 절단하였다. 그런 다음, (두께를 통한) 재료의 단면을 SEM을 이용하여 영상화하여 두께를 결정하였다.
2축 평면외 변위 테스트("BOD" 테스트): 수압 응력으로부터 초래되는 복합재의 2축 평면외 변위를 단일 지점 레이저 테스트 기구를 사용하여 결정하였다. 복합재의 변위를 측정하기 위해, 복합재의 평평한 시트를 2 mm 오리피스를 갖는 하부 플레이트와 1.6 mm 오리피스를 갖는 상부 플레이트를 구비한 금속 고정구 내로 삽입하였으며, 상부 플레이트를 나사로 클램핑 고정하였다. 금속 고정구를 물이 담긴 압력 용기에 연결하였다. 압력 용기를 공기의 압력 상승 및 압력 제어를 가능하게 하는 프로그래밍 가능한 특징을 갖는 제어 상자에 연결하였다. 제어 상자를 29 psi의 최대 압력에 도달할 때까지 초당 2.5 psi의 상승률로 유입 압력을 상승시키도록 프로그래밍하였다. 이 목표 압력(예를 들어, 29 psi)은 산업 표준인 20 m 침수 깊이 등급을 나타낸다. 샘플을 10분의 지속 시간 동안 목표 압력에 유지하였다. 테스트 샘플의 평면외 변위를 평가하기 위한 프로토콜 동안 단일 지점 레이저가 재료 위에 중심이 맞춰진다.
예
비교예 1
팽창 PTFE(ePTFE) 막을 미국 특허 8,757,395의 교시에 따라 형성하였다. ePTFE 막의 단위 면적당 질량은 2.3 g/m2이었으며, 두께는 6.92 ㎛이었으며, 층류 체적 공기 유량(LVA)은 37 리터/시간/cm2이었다. ePTFE 막을 본원에 설명된 ARM 테스트와 BOD 테스트를 사용하여 그 음향 성능에 대해 테스트하였다. 음향 삽입 손실이 1 kHz의 주파수에서 2.93 dB이었으며, 변위가 0.33 mm였다. 이 ePTFE 막의 파열 강도와 평균 강성은 각각, 107.8 psi와 4500 N/m였다.
예 1
본 개시에 따른 예시적인 복합재의 연속적인 롤을 아래의 절차를 사용하여 준비하였다. 이 경우, 예시적인 강화 중합체는 플루오르화 삼원공중합체였다. 메틸에틸케톤(MEK) 중의 3M™ 다이온(Dyneon™) 불소수지 과립 THV 221GZ(TFE-VDF-HFP의 삼원공중합체)의 10 중량% 용액을 준비하였다. 0.003 inch(76.2 m)의 간극 개구를 갖는 슬롯 다이를 사용하여, 상기 용액의 습윤 필름을 폴리프로필렌 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 라이너(노스캐롤라이나주 르누아 소재, 넵코(Neptco)의 부품 번호 PMP300CLR6) 상에서 캐스팅하고, 비교예 1에서 사용한 ePTFE 막과 결합하였다. 습윤 필름을 건조시켜, 복합재를 형성하였다. 건조 절차는 다음과 같았다: 함침된 ePTFE 막을 분당 10 ft(3 m/분)의 웹(web) 속도로 10 ft(3 m) 길이의 대류 오븐을 통해 라이너 상에서 이동시켰다. 오븐 온도는 180℉(82.2℃)로 설정하였다.
69.7 중량% THV221GZ 중합체를 함유하는 생성된 복합재를 라이너로부터 제거하였으며, 아래의 표 1에 열거된 속성에 대해 테스트하였다. 복합재 강성이 비교예 1(즉, ePTFE 막 단독)의 강성보다 56% 더 높았다. 복합재 삽입 손실이 1 kHz의 주파수에서 6.29 dB이었으며, 변위가 사용된 ePTFE 막의 변위보다 25.2% 더 적었다. 복합재의 파열 강도가 127.9 psi였다.
예 2
예시적인 강화 중합체인 폴리카프로락톤을 사용하는 복합재를 아래의 절차를 사용하여 형성하였다. 6 중량%의 폴리카프로락톤 펠릿(미주리주 세인트루이스 알드리치 소재, 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich), SKU 440744)을 MEK 70부 및 디메틸아세트아미드(DMAc) 30부를 포함하는 용매 블렌드에 용해시켰다. 0.003 inch(76.2 m)의 간극 개구를 갖는 슬롯 다이를 사용하여, 상기 용액의 습윤 필름을 라이너(넵코의 부품 번호 PMP300CLR6) 상에서 캐스팅하고, 비교예 1에서 사용한 ePTFE 막과 결합하고, 350℉(176.7℃)에 설정된 오븐 온도에서 분당 10 ft(3 m/분)의 웹 속도로 10 ft(3 m) 길이의 대류 오븐을 통해 라이너 상에서 함침된 ePTFE 막을 이동시키는 방식으로 건조시켰다. 69.9 중량% 폴리카프로락톤을 포함하는 생성된 복합재를 라이너로부터 제거하고, 표 1에 열거된 속성에 대해 테스트하였다. 복합재 강성이 ePTFE 막 단독(즉, 비교예 1의 ePTFE 막)의 강성보다 67% 더 높았으며, 삽입 손실은 1 kHz의 주파수에서 5.49 dB이었으며, 변위는 비교예 1의 ePTFE 막의 변위보다 25.5% 더 낮았다. 복합재는 본 예에서 사용된 테스트 기구의 최대 테스트 가능한 압력에서 파열되지 않았다. 테스트 기구의 최대 테스트 가능한 압력은 145.0 psi였으며, 이것은 본 예의 복합재의 파열 강도가 145.0 psi보다 크다는 것을 나타낸다. 장비의 최대 압력에 도달한 후, 복합재를 1분 미만의 지속 시간에서 복합재가 파열될 때까지 145.0 psi의 최대 압력에 유지하였다.
예 3
본 개시에 따른 예시적인 복합재를 아래의 절차를 사용하여 열가소성 폴리우레탄 형태의 예시적인 강화 중합체를 이용하여 준비하였다. 먼저, 75 쇼어 D 경도를 갖는 5 중량%의 열가소성 폴리우레탄 펠릿(오하이오주 브렉스빌 소재, 루브리졸 어드밴스드 머티리얼스 인코포레이티드(Lubrizol Advanced Materials, Incorporated), 펠레탄(Pellethane™) 2363-75D)를 MEK 70부와 디메틸아세트아미드(DMAc) 30부를 포함하는 용매 블렌드에서 용해시켜 용액을 형성하였다. 0.003 inch(76.2 m)의 간극 개구를 갖는 슬롯 다이를 사용하여, 상기 용액의 습윤 필름을 라이너(넵코의 부품 번호 PMP300CLR6) 상에 캐스팅하고, 비교예 1에서 사용한 ePTFE 막과 결합하고, 350℉(176.7℃)에 설정된 오븐 온도에서 분당 10 ft(3 m/분)의 웹 속도로 10 ft(3 m) 길이의 대류 오븐을 통해 라이너 상에서 함침된 ePTFE 막을 이동시키는 방식으로 건조시켰다. 68.1 중량%의 폴리우레탄을 포함하는 생성된 예시적인 복합재를 라이너로부터 제거하고, 표 1에 열거된 속성에 대해 테스트하였다. 복합재 강성이 ePTFE 막 단독의 강성보다 211% 더 높았으며, 복합재 삽입 손실이 1 kHz의 주파수에서 6.3 dB이었으며, 변위는 ePTFE 막의 변위보다 27.6% 더 낮았다. 복합재는 본 예에서 사용된 테스트 기구의 최대 테스트 가능한 압력에서 순간적으로 파열되지 않았다. 테스트 기구의 최대 테스트 가능한 압력은 145.0 psi였으며, 이것은 본 예의 복합재의 순간 파열 강도가 145.0 psi보다 크다는 것을 나타낸다. 장비의 최대 압력을 달성한 후, 복합재를 1분의 지속 시간에서 복합재가 파열될 때까지 145.0 psi의 최대 압력에 유지하였다.
예 4
본 개시에 따른 복합재를 예 3의 것보다 더 연성의 등급(즉, 쇼어 경도가 더 낮은)의 열가소성 폴리우레탄을 사용하여 아래의 절차를 사용하여 준비하였다. 먼저, 테트라하이드로푸란(THF) 중의 55 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄 펠릿(오하이오주 브렉스빌 소재, 루브리졸 어드밴스드 머티리얼스 인코포레이티드의 테코탄(Tecothane™) TT-1055D)의 3.5 중량% 용액을 준비하였다. 0.003 inch(76.2 m)의 간극 개구를 갖는 슬롯 다이를 사용하여, 상기 용액의 습윤 필름을 라이너(넵코의 부품 번호 PMP300CLR6) 상에 캐스팅하고, 비교예 1에서 사용한 ePTFE 막과 결합하고, 350℉(176.7℃)에 설정된 오븐 온도에서 분당 10 ft(3 m/분)의 웹 속도로 10 ft(3 m) 길이의 대류 오븐을 통해 라이너 상에서 함침된 ePTFE 막을 이동시키는 방식으로 건조시켰다. 약 69.1 중량%의 폴리우레탄을 포함하는 생성된 복합재 필름을 라이너로부터 제거하고, 표 1에 열거된 속성에 대해 테스트하였다. 복합재 강성이 사용된 ePTFE 막의 강성보다 31% 더 높았으며, 복합재 삽입 손실이 1 kHz의 주파수에서 6.13 dB이었으며, 변위는 ePTFE 막의 변위보다 7.0% 더 낮았다. 복합재의 파열 강도가 138.6 psi였다.
비교예 2
미국 특허 제 10,110,981 호의 교시에 따라 비강화성 중합체를 포함하는 복합재를 아래와 같이 준비하였다. 비강화성 중합체인 크라톤(Kraton™) D1124(휴스톤 소재 크라톤 폴리머스, 유에스 엘엘씨(Kraton Polymers, US LLC))의 6 중량% 용액을 톨루엔에 용해시켰다. 0.003 inch(76.2 m)의 간극 개구를 갖는 슬롯 다이를 사용하여, 상기 용액의 습윤 필름을 실리콘이 첨가된 PET 라이너(매사추세츠주 윈체스터 소재, 엠피아이 릴리즈 엘엘씨(MPI Release LLC)의 부품 C25 UVF27/F33) 상에 캐스팅하고, 비교예 1에서 사용한 ePTFE 막과 결합하고, 220℉(104.4℃)에 설정된 오븐 온도에서 분당 10 ft(3 m/분)의 웹 속도로 10 ft(3 m) 길이의 대류 오븐을 통해 라이너 상에서 함침된 ePTFE 막을 이동시키는 방식으로 건조시켰다. 63.5 중량%의 크라톤 중합체를 포함하는 복합재를 라이너로부터 제거하고, 표 1에 열거된 속성에 대해 테스트하였다. 복합재 강성이 사용된 ePTFE 막의 강성보다 8% 더 높았으며, 복합재 삽입 손실이 1 kHz의 주파수에서 3.51 dB이었으며, 변위가 비교예 1의 ePTFE 막의 변위보다 9.7% 더 낮았다. 복합재의 파열 강도가 133.0 psi였다.
표 1 내지 표 3:
본원에 설명된 예의 결과를 도 4 및 도 5에 플롯으로 도시하였으며, 위의 표 1 내지 표 3에 나타내어져 있다. 본원에 설명된 바와 같이, 위에서, 평균 강성은 MD 강성과 TD 강성의 평균이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기 불투과성 복합재 필름의 강성과 음향 삽입 손실은 서로 직접적인 관계에 있다. 강성이 증가함에 따라, 음향 삽입 손실도 증가한다. 이 때문에, 복합재 필름 강성이 복합재의 두께와 강화 중합체의 탄성 계수 모두의 함수이므로, 삽입 손실이 원하는 7 dB 수준 미만으로 유지되는 것을 보장하기 위해서는 이들 두 가지 특성의 균형을 유지하는 것이 중요하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기 불투과성 복합재 필름의 복합재 강성과 복합재 변위 사이에는 역관계가 존재할 수 있다. 강성이 증가하면 변위는 감소한다. 일부 양태에서, 적절한 복합재 강성 범위를 식별하기 위한 음향 손실요구와 변위의 균형을 맞추는 것이 필요할 수도 있다.
전술한 본 개시의 바람직한 실시예에 대한 변형, 수정 및 변경이 당업자에게는 자명할 것이다. 이러한 모든 변형, 수정, 변경 등은 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되는 본 개시의 사상 및 범위에 속하는 것으로 의도된다.
본 개시의 몇몇 실시예가 설명되었지만, 이들 실시예는 예시일 뿐이며 제한적인 것은 아니며, 다수의 수정이 당업자에게는 명백할 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본원에 논의된 모든 치수는 단지 예로서 제공된 것이며, 제한적인 것이 아니라 예시를 위한 것이다.
이러한 설명에서 긍정적으로 식별되는 임의의 특징 또는 요소가 또한, 청구범위에 정의된 바와 같은 본 개시의 실시예의 특징 또는 요소로서 구체적으로 제외될 수도 있는 것으로 생각된다.
본원에 설명된 개시가 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 또는 요소들, 제한 또는 제한들 없이 실시될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 본원의 각각의 경우에, "포함하는(comprising)", "~본질적으로 구성되는(consisting essentially of" 및 "~로 구성되는(consisting of)"이라는 용어는 나머지 두 용어 중 어느 하나로 대체될 수도 있다. 채용된 용어 및 표현은 제한이 아닌 설명을 위한 용어로서 사용된 것이며, 이러한 용어 및 표현을 사용함에 있어, 도시 및 설명된 특징 또는 그 일부의 임의의 등가물을 배제하려는 의도는 없지만, 본 개시의 범위 내에서 다양한 수정이 가능한 것으로 인식된다.
Claims (16)
- 복합재로서,
다공성 미세 구조를 갖는 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막
을 포함하고,
상기 ePTFE 막의 다공성 미세 구조는, 층류 체적 공기 유량(Laminar Volumetric Airflow; "LVA") 테스트에 따라 측정된 상기 복합재의 평균 공기 유량이 1.0 psi에서 0.0 리터/시간/cm2가 되도록 강화 중합체로 완전히 함침되며,
상기 강화 중합체는, 복합재의 총 중량을 기반으로 40 중량% 내지 85 중량%의 범위의 양으로 ePTFE 막의 다공성 미세 구조를 채울 때, 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 20% 증가시키는 중합체이며,
상기 복합재는 음향 응답 측정(Acoustic Response Measurement; "ARM") 테스트에 의해 측정 시에 1 kHz에서 7 dB 미만의 삽입 손실을 나타내는 것인 복합재. - 제 1 항에 있어서,
상기 복합재는 10 미크론 이하의 두께를 갖는 것인 복합재. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 복합재는 125 psi를 초과하는 파열 강도를 나타내는 것인 복합재. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강화 중합체는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 열가소성 폴리이미드, 열가소성 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리스티렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리이미드, 에폭시, 아크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것인 복합재. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강화 중합체는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 열가소성 폴리우레탄, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것인 복합재. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강화 중합체는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로메틸 비닐 에테르 공중합체, 실리콘 고무, 스티렌계 블록 공중합체, 열가소성 코폴리에스테르 및 열가소성 코폴리아미드, 폴리에테르이미드, 실리콘, 플루오로실리콘, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌 디엔 프로필렌(EPDM) 고무, 니트릴 고무, 네오프렌 고무, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는 것인 복합재. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복합재가 주로 음향 반응성으로, 음향 임피던스의 실수부와 허수부 사이의 위상각("")이 아래의 관계:
(I) 45° <≤ 90°; 및
(II) -90° ≤< -45°를 만족하는 것인 복합재.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복합재는 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막과 비교하여 5% 내지 50%의 변위 감소를 나타내며, 상기 변위 감소는 2축 평면외 변위(Biaxial, Out of plane Displacement; "BOD") 테스트를 사용하여 측정되는 것인 복합재. - 음향 장치 조립체로서,
음향 장치; 및
복합재
를 포함하고,
상기 복합재는 다공성 미세 구조를 갖는 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 막을 포함하며,
상기 ePTFE 막의 다공성 미세 구조는, 층류 체적 공기 유량("LVA") 테스트에 따라 측정된 복합재의 평균 공기 유량이 1.0 psi에서 0.0 리터/시간/cm2가 되도록 강화 중합체로 함침되며,
상기 강화 중합체는, 복합재의 총 중량을 기반으로 40 중량% 내지 85 중량%의 범위의 양으로 ePTFE 막의 다공성 미세 구조에 함침될 때, 강화 중합체로 함침되기 전의 ePTFE 막의 평균 강성과 비교하여 복합재의 평균 강성을 적어도 20% 증가시키는 중합체이며,
상기 음향 장치 조립체는 음향 응답 측정("ARM") 테스트에 의해 측정 시에 1 kHz에서 7 dB 미만의 삽입 손실을 나타내는 것인 음향 장치 조립체. - 제 9 항에 있어서,
상기 음향 장치는 스피커인 것인 음향 장치 조립체. - 제 9 항에 있어서,
상기 음향 장치는 수신기인 것인 음향 장치 조립체. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 음향 장치는 음향 공동 및 변환기를 포함하는 것인 음향 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 변환기가 음향 공동의 내부에 배치되는 것인 음향 장치. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 복합재가 음향 공동 위에 배치되는 것인 음향 장치. - 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
하우징을 추가로 포함하며,
상기 하우징은 음향 장치의 음향 공동과 정렬되는 음향 채널을 포함하는 것인 음향 장치 조립체. - 제 15 항에 있어서,
상기 복합재와 하우징 사이에 접착 층을 추가로 포함하는 음향 장치.
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