KR20230106154A - 표면 오목부를 갖는 다층 어셈블리, 및 그 제조 및 사용 방법 - Google Patents

표면 오목부를 갖는 다층 어셈블리, 및 그 제조 및 사용 방법 Download PDF

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KR20230106154A
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피터 토마스 에버스
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한화 아즈델 인코포레이티드
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Abstract

다층 어셈블리의 특정 구성에 대하여 설명한다. 일 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층, 스킨 층 및 다층 어셈블리의 표면 내 하나 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층, 스킨 층, 다층 어셈블리의 표면 내 하나 이상의 오목부 및 하나 이상의 추가 층을 포함할 수 있다.

Description

표면 오목부를 갖는 다층 어셈블리, 및 그 제조 및 사용 방법
<우선권 출원>
본 출원은 2020년 10월 9일에 출원된 미국 출원번호 63/090,066에 관련된 것으로, 이에 대한 우선권과 그 이점을 주장하며, 이들의 전체 개시내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원에 따른 특정 예는 표면에 하나 이상의 오목부를 포함하는 다층 어셈블리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 특정 예는 스킨 층 및 코어 층을 포함하는 다층 어셈블리에 관한 것으로서, 스킨 층 및 코어 층의 오목부가 스킨 층과 코어 층의 결합을 강화시킬 수 있다.
다층 어셈블리는 2개 이상의 층을 포함할 수 있다. 상이한 층의 재료는 상이한 방식으로 배열될 수 있다.
일 양태에 있어서, 본 발명의 방법은 다층 어셈블리를 형성하기 위해 코어 층의 제 1 표면에 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함한다. 일부 구성에서, 상기 방법은 코어 층에 복수의 제 1 오목부를 제공하기 위해 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하는 단계를 포함하며, 상기 가해진 제 1 자극은 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 코어 층의 복수의 제 1 오목부에 압박하여 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 코어 층 사이의 결합을 강화시킬 수 있다
소정 실시형태에 있어서, 본 발명의 방법은 복수의 표면 돌출부를 포함하는 몰드에 상기 다층 어셈블리를 배치하고, 상기 몰드를 이용하여 상기 다층 어셈블리를 몰딩함으로써 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하는 단계를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 방법은 복수의 표면 돌출부를 포함하는 플레이트를 다층 어셈블리의 제 1 표면에 대해 가압함으로써 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 상기 방법은 다층 어셈블리의 제 1 표면에 인접하여 배치된 복수의 유체 제트를 이용하여 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 형성된 복수의 제 1 오목부는 상이한 기하학적 구조를 갖는다.
다른 실시형태에 있어서, 본 방법은 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하여 다층 어셈블리의 코어 층 내 및 제 2 표면 전반에 복수의 제 2 오목부를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 가해진 제 2 자극은 코어 층을 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층에 압박시켜 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 코어 층 사이의 결합을 강화시킬 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 본 방법은 복수의 표면 돌출부를 포함하는 몰드에 다층 어셈블리를 배치하고, 몰드를 이용하여 다층 어셈블리를 몰딩함으로써 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하고, 배치된 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 본 방법은 복수의 표면 돌출부를 포함하는 플레이트를 다층 어셈블리의 제 2 표면에 대해 가압함으로써 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 본 방법은 다층 어셈블리의 제 2 표면에 인접하여 배치된 복수의 유체 제트를 이용하여 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 형성된 복수의 제 2 오목부는 상이한 기하학적 구조를 가질 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 복수의 제 1 오목부는 상이한 깊이를 가질 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 본 방법은 제 1 자극을 가하기 전에, 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층에 제 1 스킨 층을 배치하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 접착 필름을 포함한다.
다른 실시형태에 있어서, 본 방법은 제 1 자극을 가한 후 다층 어셈블리에 제 1 스킨 층을 배치하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 코어 층은 다공성 코어 층을 포함하고, 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 보강 섬유 및 폴리올레핀 열가소성 재료를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 코어 층은 허니콤 코어 층을 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 보강 섬유는 유리 섬유, 아라미드(Aramid) 섬유, 흑연(Graphite) 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화 합성 섬유, 금속화 무기 섬유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다.
다른 실시형태에 있어서, 열가소성 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 폴리염화비닐, 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액정(liquid crystalline) 폴리머, 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 고열 폴리카보네이트, 고온 나일론, 실리콘, 또는 이들 재료 서로의 블렌드 중 하나 이상을 포함한다.
특정 실시형태에 있어서, 허니콤 코어 층은 페이퍼 허니콤(paper honeycomb) 코어 층이고, 보강 섬유는 유리 섬유를 포함하며, 열가소성 재료는 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 본 방법은 코어 층의 제 2 표면에 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 배치하여 다층 어셈블리를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함한다. 상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하여 다층 어셈블리의 코어 층 내 및 제 2 표면 전반에 복수의 제 2 오목부를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 가해진 제 2 자극은 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 코어 층의 복수의 제 2 오목부에 압박하여 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 코어 층 사이의 결합을 강화시킬 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 본 방법은 복수의 표면 돌출부를 포함하는 몰드에 다층 어셈블리를 배치하고, 상기 몰드를 이용하여 다층 어셈블리를 몰딩함으로써 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 본 방법은 복수의 표면 돌출부를 포함하는 플레이트를 다층 어셈블리의 제 2 표면에 대해 가압함으로써 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태에 있어서, 본 방법은 다층 어셈블리의 제 2 표면에 인접하여 배치된 복수의 유체 제트를 이용하여 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다.
특정 실시형태에 있어서, 복수의 제 1 오목부는 복수의 제 2 오목부와 수직으로 오프셋된다. 다른 실시형태에 있어서, 복수의 제 1 오목부는 복수의 제 2 오목부와 상이한 깊이를 가질 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 본 방법은 제 1 자극을 가하기 전에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층에 제 1 스킨 층을 배치하고, 제 2 자극을 가하기 전에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층에 제 2 스킨 층을 배치하는 단계를 포함한다.
특정 실시형태에 있어서, 본 방법은 복수의 표면 돌출부를 포함하는 몰드에 다층 어셈블리를 배치하고, 몰드를 이용하여 다층 어셈블리를 몰딩함으로써, 배치된 제 1 스킨 층에 제 1 자극을 가하고, 동시에 배치된 제 2 스킨 층에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태에 있어서, 본 방법은 복수의 표면 돌출부를 포함하는 제 1 플레이트를 배치된 제 1 스킨 층에 대해 가압함으로써 다층 어셈블리의 배치된 제 1 스킨 층에 제 1 자극을 가하고, 복수의 표면 돌출부를 포함하는 제 2 플레이트를 배치된 제 2 스킨 층에 대해 가압함으로써 배치된 제 2 스킨 층에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 본 방법은 배치된 제 1 스킨 층에 인접하여 배치된 복수의 에어 제트를 이용하여 제 1 스킨 층에 제 1 자극을 가하고, 배치된 제 2 스킨 층에 인접하여 배치된 복수의 에어 제트를 이용하여 제 2 스킨 층에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함한다.
특정 실시형태에 있어서, 본 방법은 제 1 자극 및 제 2 자극을 가한 후 다층 어셈블리에 제 1 스킨 층을 배치하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층의 제 1 표면 전반에 복수의 오목부를 포함하는 코어 층; 및 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하며, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하고, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상기 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 오목부의 표면에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 양태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층의 제 1 표면 전반에 복수의 오목부를 포함하는 코어 층을 포함한다. 특정 실시형태에 있어서, 상기 다층 어셈블리는 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하고, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하며, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 오목부의 표면에 결합된다. 다른 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층의 제 2 표면에 배치된 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하며, 상기 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함한다.
다른 양태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부 및 코어 층 제 2 표면 전반의 복수의 제 2 오목부를 포함하는 코어 층을 포함한다. 특정 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하고, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하며, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합되어 있다. 다른 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층의 제 2 표면에 배치된 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하고, 상기 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하며, 상기 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 코어 층의 제 2 표면 전체의 복수의 제 2 오목부의 표면에 결합된다.
또 다른 양태에 있어서, 차량의 승객실과 차량의 화물실을 분리하도록 구성된 벌크헤드 월(Bulk Head Wall)은, 코어 층과 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하며, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합된다.
다른 양태에 있어서, 차량의 후방 섹션에 배치되고, 적어도 50파운드를 지지하도록 구성된 차량 적재 바닥에 대하여 개시한다. 특정 실시형태에 있어서, 차량 적재 바닥은 코어 층 및 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하며, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합된다.
다른 양태에 있어서, 엔진실 및 승객실을 포함하는 차량을 개시한다. 일 실시형태에 있어서, 승객실은 적어도 50파운드를 지지하도록 구성된 차량의 후방 섹션에 있는 적재 바닥을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 적재 바닥은 코어 층 및 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하며, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합된다.
이하 추가적인 양태, 실시예 및 도면에 대하여 설명한다.
다층 어셈블리의 특정 특징, 요소, 속성, 구성 및 실시예에 대하여 설명한다:
도 1A, 도 1B, 도 1C, 도 1D, 도 1E, 도 1F, 도 1G, 도 1H 및 도 1I는 코어 층 표면에 하나 이상의 오목부를 포함하는 코어 층의 예시이다.
도 2A, 도 2B, 도 2C 및 도 2D는 한 표면에 복수의 오목부를 포함하는 코어 층의 예시이다.
도 3A, 도 3B, 도 3C 및 도 3D는 두 개의 표면에 복수의 오목부를 포함하는 코어 층의 예시이다.
도 4A, 도 4B, 도 4C, 도 4D, 도 4E, 도 4F, 도 4G, 도 4H 및 도 4I는 코어 층과 스킨 층을 포함하고, 적어도 하나 이상의 표면에 하나 이상의 오목부를 포함하는 다층 어셈블리의 예시이다.
도 5A 및 도 5B는 한 표면에 복수의 오목부를 포함하는 다층 어셈블리의 예시이다.
도 6A 및 도 6B는 코어 층과 두 개의 스킨 층을 포함하고, 하나 이상의 표면에 하나 이상의 오목부를 포함하는 다층 어셈블리의 예시이다.
도 7A 및 도 7B는 코어 층, 스킨 층, 스킨 층 상의 추가 층을 포함하고, 적어도 하나 이상의 표면에 오목부를 포함하는 다층 어셈블리를 도시하는 도면이다.
도 8A 및 도 8B는 코어 층, 두 개의 스킨 층, 스킨 층 중 하나에 대한 추가 층을 포함하고, 적어도 하나의 표면에 오목부를 포함하는 다층 어셈블리를 도시하는 도면이다.
도 9는 특정 실시형태에 따른 코어 층과 스킨 층 사이의 중간 층을 도시하는 도면이다.
도 10은 일부 실시예에 따른 오목부를 제공하는 데 사용할 수 있는 스파이크를 도시하는 도면이다.
도 11은 특정 실시형태에 따른 조정 가능한 스파이크를 갖는 플레이트를 도시하는 도면이다.
도 12는 일부 실시형태에 따른 복수의 돌출부를 포함하는 플레이트의 사진이다.
도 13A는 특정 실시형태에 따른 적재 바닥의 예시이다.
도 13B는 특정 실시예에 따른 적재 바닥에 대한 또 다른 예시이다.
도 14는 일부 실시예에 따른 벌크 헤드 월을 포함하는 트럭의 예시이다.
당업자라면, 본 발명의 개시로부터 도면에 개시된 층의 치수는 축척에 따라 표시되지 않았음을 인식할 수 있을 것이다. 특정 층 또는 구성 요소와 관련된 구체적인 설명에서 명확히 개시되지 않는 한, 특정 층의 두께 또는 치수를 의도하거나 암시하지 않는다. 정확한 치수는 제품의 최종 구성 및/또는 의도된 용도에 따라 달라질 수 있다.
다층 어셈블리의 표면에 하나 이상의 표면 오목부를 갖는 다층 어셈블리에 대하여 설명한다. 일부 예에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층 및 코어 층의 표면에 배치된 하나 이상의 추가 층을 포함할 수 있다. 표면 오목부는 코어 층의 하나 이상의 표면 및 코어 층에 배치된 임의의 추가 층 상에 존재할 수 있다. 예를 들면, 표면 오목부는 오목한 영역 또는 오목부가 추가 층을 포함하도록 추가 층을 코어 층에 압박함으로써 형성될 수 있다. 이하에 더 자세히 설명하는 바와 같이, 추가 층을 코어 층에 대해 가압하면, 코어 층에 대한 추가 층의 결합 및/또는 박리 강도를 향상시킬 수 있다. 이러한 결합 강도의 증가를 통해 코어 층으로부터 추가 층이 분리되거나 박리될 가능성을 감소시킬 수 있다. 필요에 따라, 표면 오목부가 다층 어셈블리의 두 개 이상의 표면 상에 존재할 수 있다. 상이한 표면 오목부는 동일한 형상, 폭 또는 깊이를 가질 필요는 없다. 더욱이, 다층 어셈블리의 상이한 표면은 동일한 수 또는 유형의 오목부가 아닌 상이한 수의 오목부, 다른 형상 또는 기하학적 구조의 오목부를 포함할 수 있다. 특정 구성에 있어서, 오목부는 다층 어셈블리의 표면 전반에 걸쳐 퍼져 있을 수도 있는 반면, 일부 예에 있어서는 다층 어셈블리의 특정 영역에 국한되거나 또는 더 많은 수로 존재할 수 있으며, 예를 들면 다층 어셈블리의 가장자리에 더 많은 오목부가 존재하여 가장자리에서의 박리가 감소할 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 1A는 하나 이상의 표면 오목부를 갖는 코어 층을 도시한다. 코어 층(110)은 코어 층(110)의 제 1 표면(112) 상에 오목부(115)를 포함한다. 오목부(115)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 다양할 수 있으며, 예시적인 형상은(단면 기준으로 볼 때), 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 또는 기타 형상을 포함한다. 오목부(115)가 제 1 표면(112)에 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 표면(114) 상에 존재할 수 있고, 표면(112) 및 표면(114)에 존재할 수도 있다. 또한, 오목부(115)는 표면(112)을 따라 여러 다양한 위치에 배치할 수 있다. 이하에서 더 상세히 언급되는 바와 같이, 스킨 층 또는 다른 층이 표면(112)(및/또는 표면(114))에 존재할 수 있고, 스킨 층 또는 추가 층의 일부가 오목부(115)에 압박되는 각각의 오목부를 가질 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 1B는 제 1 표면(122) 상의 제 1 오목부(125) 및 제 1 표면(122) 상의 제 2 오목부(126)를 포함하는 코어 층(120)을 도시한다. 오목부(125, 126)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(125, 126)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 각각 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상은(단면 기준으로 볼 때), 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예에 있어서, 도 1C에 도시된 바와 같이, 오목부 중 하나가 제 2 표면에 대신 존재할 수 있고, 여기서 제 2 오목부(127)는 코어 층(121)의 제 2 표면(124)에 존재한다. 코어 층(121)의 상이한 표면에 두 개의 오목부가 존재하는 경우, 오목부의 형상, 폭 및 깊이는 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다. 이하에서 더 상세히 언급하는 바와 같이, 스킨 층 또는 다른 층이 표면(122)(및/또는 표면(124))에 존재할 수 있고, 스킨 층 또는 추가 층의 일부가 오목부(125, 126) 중 하나 또는 둘 모두에 압박되는 각각의 오목부를 가질 수 있다.
다른 구성에 있어서, 코어 층은 3개 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 도 1D를 참조하면, 제 1 표면(132) 상에 오목부(135, 136, 137)를 포함하는 코어 층(130)을 도시한다. 오목부(135, 136, 137)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(135, 136, 137)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 각각 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예에 있어서, 도 1E에 도시된 바와 같이, 오목부 중 하나가 제 2 표면에 대신 존재할 수 있고, 여기서 제 3 오목부(138)는 코어 층(131)의 제 2 표면(134)에 존재한다. 필요에 따라, 2개 이상의 오목부가 코어 층(131)의 표면(134)에 존재할 수 있다. 코어 층(130, 131)의 상이한 표면에 3개의 오목부가 존재하는 경우, 오목부의 형상, 폭 및 깊이는 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다. 이하에서 더 상세히 언급되는 바와 같이, 스킨 층 또는 다른 층은 표면(132)(및/또는 표면(134))에 존재할 수 있고, 스킨 층 또는 추가 층의 일부가 오목부(135, 136, 137)에 압박되는 각각의 오목부를 가질 수 있다. 그러나, 필요한 경우, 스킨 층은 오목부(135, 136, 137) 전체보다 적은 오목부에 압박될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 4개 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 도 1F를 참조하면, 제 1 표면(142) 상에 오목부(145, 146, 147, 148)를 포함하는 코어 층(140)을 도시한다. 오목부(145, 146, 147, 148)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(145, 146, 147, 148)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 각각 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예에 있어서, 도 1G에 도시된 바와 같이, 오목부 중 하나가 제 2 표면에 대신 존재할 수 있고, 여기서 제 4 오목부(149)는 코어 층(141)의 제 2 표면(144)에 존재한다. 필요에 따라, 2개 이상의 오목부가 코어 층(141)의 표면(144)에 존재할 수 있다. 코어 층(140, 141)의 상이한 표면에 4개의 오목부가 존재하는 경우, 오목부의 형상, 폭 및 깊이는 동일할 수 있고 또는 상이할 수 있다. 이하에서 더 상세히 언급되는 바와 같이, 스킨 층 또는 다른 층이 표면(142)(및/또는 표면(144))에 존재할 수 있고, 스킨 층 또는 추가 층의 일부가 오목부(145, 146, 147, 148)에 압박되는 각각의 오목부를 가질 수 있다. 그러나, 필요한 경우, 스킨 층은 오목부(145, 146, 147, 148) 전체보다 적은 오목부에 압박될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 5개 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 도 1H를 참조하면, 제 1 표면(152) 상에 오목부(155, 156, 157, 158, 159)를 포함하는 코어 층(150)을 도시한다. 오목부(155, 156, 157, 158, 159)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(155, 156, 157, 158, 159)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 각각 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예에 있어서, 도 1I에 도시된 바와 같이, 오목부 중 하나가 제 2 표면에 대신 존재할 수 있고, 여기서 제 5 오목부(161)가 코어 층(151)의 제 2 표면(154)에 존재한다. 필요에 따라, 2개 이상의 오목부가 코어 층(150)의 표면(154)에 존재할 수 있다. 코어 층(150)의 상이한 표면에 5개의 오목부가 존재하는 경우, 오목부의 형상, 폭 및 깊이는 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다. 이하에서 더 상세히 언급되는 바와 같이, 스킨 층 또는 다른 층은 표면(152)(및/또는 표면(154))에 존재할 수 있고, 스킨 층 또는 추가 층의 일부가 오목부(155, 156, 157, 158, 159 및 160)에 압박되는 각각의 오목부를 가질 수 있다. 그러나, 필요한 경우, 스킨 층은 오목부(155, 156, 157, 158, 159) 전체보다 적은 오목부에 압박될 수 있다.
도 1A 내지 도1I에 도시된 코어 층은, 예를 들면 페이퍼 허니콤 코어 층, 폴리우레탄 층, 발포 폼, 압출 폼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 기타 폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 폴리머 재료로 생성된 허니콤 구조, 알루미늄, 철, 강철, 기타 금속 및 금속 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 금속으로 생성된 허니콤 구조와 같은, 허니콤(Honeycomb) 코어 층을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 셀룰로오스 이외의 재료를 갖는 허니콤 코어 층일 수 있다. 예를 들면, 허니콤 층은 다공성일 수 있고, 코어 층 내에 상당한 개방 공간을 포함할 수도 있다. 도 1A 내지 도1I에 도시된 코어 층은 평방미터당 약 200그램(g/sm, grams per square meter) 내지 약 4,000그램(gsm)의 단위면적당 중량으로 포함될 수 있다. 도 1A 내지 도 1I에 도시된 코어 층의 전체 두께는 다양할 수 있으며, 예를 들면 약 0.5cm 내지 약 7.5cm일 수 있다. 도 1A 내지 도 1I에 도시된 코어 층의 오목부의 깊이는 코어 층의 전체 두께에 따라 다양할 수 있으며, 약 0.125인치(약 3mm) 내지 약 1인치(약 2.5cm), 예를 들면 약 5mm 내지 약 1.25mm일 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 상이한 오목부는 상이한 깊이 및/또는 기하학적 구조를 가질 수 있다.
소정 구성에 있어서, 복수의 오목부는 도 2A 내지 도 2C에 도시된 바와 같이 코어 층의 표면 전반에 존재할 수 있다. 도 2A를 참조하면, 제 1 표면(212) 상에 복수의 오목부를 포함하는 코어 층(210)을 도시한다. 오목부는 필요에 따라 동일하거나 다른 형상, 폭 또는 깊이를 가질 수 있다. 오목부의 분포는 균일할 필요는 없으며, 필요에 따라, 코어 층의 다른 영역보다 코어 층의 어느 영역에 더 많은 오목부가 배치될 수 있다. 도 2B를 참조하면, 코어 층(220)의 가장자리(223, 225)에 더 많은 오목부를 갖는 코어 층(220)을 도시한다. 도 2C는 코어 층(230)의 일측 또는 가장자리(233)를 향하여 오목부가 배치된 오목부 분포를 도시한다. 도 2D는 코어 층(240)의 중심 영역을 향하여 더 많은 오목부가 배치된 오목부 분포를 도시한다. 이하에서 더 상세히 언급되는 바와 같이, 하나 이상의 스킨 층 또는 추가 층이 도 2A 내지 도 2D에 도시된 코어 층의 하나 이상의 표면 상에 존재할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 2A 내지 도 2D에 도시된 코어 층은, 예를 들면 페이퍼 허니콤 코어 층, 폴리우레탄 층, 발포 폼, 압출 폼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 기타 폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 폴리머 재료로 생성된 허니콤 구조, 알루미늄, 철, 강철, 기타 금속 및 금속 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 금속으로 생성된 허니콤 구조와 같은, 허니콤(Honeycomb) 코어 층을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 셀룰로오스 이외의 재료를 갖는 허니콤 코어 층일 수 있다. 예를 들면, 허니콤 층은 다공성일 수 있고, 코어 층 내에 상당한 개방 공간을 포함할 수 있다. 도 2A 내지 도 2D에 도시된 코어 층은 평방미터당 약 200그램(gsm) 내지 약 4,000그램(gsm)의 단위면적당 중량으로 포함될 수 있다. 도 1A 내지 도 1I에 도시된 코어 층의 전체 두께는 다양할 수 있으며, 예를 들면 약 0.5cm 내지 약 7.5cm일 수 있다. 도 2A 내지 도 2D에 도시된 코어 층의 오목부의 깊이는 코어 층의 전체 두께에 따라 다양할 수 있으며, 약 0.125인치(약 3mm) 내지 약 1인치(약 2.5cm), 예를 들면 약 5mm 내지 약 1.25mm일 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 상이한 오목부는 상이한 깊이 및/또는 기하학적 구조를 가질 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 코어 층의 둘 이상의 표면은 복수의 오목부를 포함할 수 있다. 도 3A를 참조하면, 제 1 표면(312) 및 제 2 표면(314) 상에 복수의 오목부를 포함하는 코어 층(310)을 도시한다. 임의의 하나의 표면의 오목부는 원하는 대로 동일하거나 다른 형상, 폭 또는 깊이를 가질 수 있다. 또한, 제 1 표면(312)의 오목부는 모두 제 1 형상(단면 기준으로 볼 때)을 가질 수 있고, 제 2 표면(314)의 오목부는 모두 제 2 형상(단면 기준으로 볼 때)을 가질 수 있다. 제 1 형상은 제 2 형상과 동일하거나 상이할 수 있다. 제 1 표면(312) 및 제 2 표면(314) 각각에 대한 오목부의 분포는 균일할 필요는 없으며, 필요한 경우, 코어 층의 다른 영역보다 코어 층의 한 영역에 더 많은 오목부가 배치될 수 있다. 또한, 오목부의 분포는 제 1 표면(312) 및 제 2 표면(314) 각각에서 동일할 필요는 없다. 도 3B를 참조하면, 코어 층(320)은 코어 층(320)의 제 1 표면(322)의 가장자리(323, 325)에 더 많은 오목부가 배치된 코어 층(320)을 도시한다. 도 3C는 코어 층(330)의 제 1 표면(332)의 일측 또는 가장자리(333)를 향하여 오목부가 배치된 오목부 분포를 나타낸다. 도 3D는 코어 층(340)의 중심 영역을 향하여 더 많은 오목부가 배치된 오목부 분포를 나타낸다. 코어 층(310, 320, 330, 340)의 제 2 표면의 오목부는 예시 목적으로 균일한 것으로 도시되어 있지만, 오목부 분포는 코어 층(310, 320, 330, 340)의 제 1 표면의 오목부와 관련하여 설명된 바와 같이 대신 비균일하거나 비대칭적일 수 있다. 이하에서 더 상세히 언급되는 바와 같이, 하나 이상의 스킨 층 또는 추가 층이 도 3A 내지 도 3D에 도시된 코어 층의 하나 이상의 표면 상에 존재할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 3A 내지 도 3D에 도시된 코어 층은, 예를 들면 페이퍼 허니콤 코어 층, 폴리우레탄 층, 발포 폼, 압출 폼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 기타 폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 폴리머 재료로 생성된 허니콤 구조, 알루미늄, 철, 강철, 기타 금속 및 금속 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 금속으로 생성된 허니콤 구조와 같은, 허니콤(Honeycomb) 코어 층을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 셀룰로오스 이외의 재료를 갖는 허니콤 코어 층일 수 있다. 예를 들면, 허니콤 층은 다공성일 수 있고, 코어 층 내에 상당한 개방 공간을 포함할 수도 있다. 도 3A 내지 도 3D에 도시된 코어 층은 평방미터당 약 200그램(gsm) 내지 약 4,000그램(gsm)의 단위면적당 중량으로 포함될 수 있다. 도 3A 내지 도 3D에 도시된 코어 층의 전체 두께는 다양할 수 있으며, 예를 들면 약 0.5cm 내지 약 7.5cm일 수 있다. 도 3A 내지 도 3D에 도시된 코어 층의 오목부의 깊이는 코어 층의 전체 두께에 따라 다양할 수 있으며, 약 0.125인치(약 3mm) 내지 약 1인치(약 2.5cm), 예를 들면 약 5mm 내지 약 1.25mm일 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 상이한 오목부는 상이한 깊이 및/또는 기하학적 구조를 가질 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 본 명세서에 개시된 코어 층은 스킨 층 또는 다른 층과 조합하여 코어 층을 포함하는 다층 어셈블리를 제공하는 데 사용될 수 있다. 스킨 층의 정확한 구성은 다양할 수 있으며, 스킨 층은 코어 층의 제 1 표면에 배치된 다공성 섬유 강화 열가소성 층으로 구성될 수 있다. 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 폴리올레핀 재료 또는 다른 재료를 포함하는 열가소성 재료와 함께 유지된, 복수의 보강 재료(예: 보강 섬유)에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함할 수 있다. 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 오목부의 표면에 결합될 수 있으며, 예를 들면 스킨 층은 일반적으로 코어 층의 오목부를 미러링하는 오목부를 가질 수 있으므로, 각 오목부는 두 개의 층, 예를 드면 코어 층 성분 및 스킨 층 성분을 포함할 수 있다. 코어 층과 하나 이상의 스킨 층을 갖는 다층 어셈블리의 다양한 예시는 이하에서 설명한다.
일부 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 다층 어셈블리의 코어 층 및 표면에 하나 이상의 표면 오목부를 갖는 단일 스킨 층을 포함할 수 있다. 도 4A를 참조하면, 다층 어셈블리(400)는 코어 층(410), 스킨 층(411) 및 다층 어셈블리(400)의 제 1 표면(412)의 오목부(415)를 포함한다. 오목부(415)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 오목부(415)는 제 1 표면(412)에 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 표면(414)에 존재할 수도 있고, 또는 오목부가 표면(412) 및 표면(414)에 존재할 수도 있다. 오목부(415)는 코어 층(410) 및 스킨 층(411)을 모두 포함한다. 오목부(415)는 코어 층(410)에 대한 스킨 층(411)의 결합 강도를 향상시킬 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 4B는 코어 층(421) 및 스킨 층(422)을 포함하는 다층 어셈블리(420)를 도시한다. 제 1 표면(423) 상의 제 1 오목부(425) 및 제 1 표면(423) 상의 제 2 오목부(426)를 도시한다. 오목부(425, 426)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(425, 426)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 각각 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예에 있어서, 도 4C에 도시된 바와 같이, 오목부 중 하나가 제 2 표면 상에 대신 존재할 수 있고, 여기서 제 2 오목부(427)는 다층 어셈블리의 제 2 표면(424)에 존재한다. 다층 어셈블리의 상이한 표면에 두 개의 오목부가 존재하는 경우, 오목부의 형상, 폭 및 깊이는 동일하거나 상이할 수 있다. 도시되지 않았지만, 필요한 경우 표면(424) 상에 스킨 층 또는 다른 층이 존재할 수 있다.
다른 구성에 있어서, 적어도 하나 이상의 스킨 층을 포함하는 다층 어셈블리는 3개 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 도 4D를 참조하면, 코어 층(431) 및 스킨 층(432)을 포함하는 다층 어셈블리(430)는 제 1 표면(433) 상에 오목부(435, 436, 437)를 포함하는 것을 도시한다. 오목부(435, 436, 437)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(435, 436, 437)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 각각 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예에 있어서, 도 4E에 도시된 바와 같이 오목부 중 하나가 제 2 표면에 대신 존재할 수 있고, 여기서 제 3 오목부(438)가 다층 어셈블리의 제 2 표면(434)에 존재한다. 필요한 경우, 2개 이상의 오목부가 다층 어셈블리의 표면(434)에 존재할 수 있다. 다층 어셈블리의 상이한 표면에 3개의 오목부가 존재하는 경우, 오목부의 형상, 폭 및 깊이는 동일하거나 상이할 수 있다. 도시되지 않았지만, 필요한 경우 표면(434) 상에 스킨 층 또는 다른 층이 존재할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 4개 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 도 4F를 참조하면, 코어 층(441) 및 스킨 층(442)을 포함하는 다층 어셈블리(440)는 제 1 표면(443) 상에 오목부(445, 446, 447 및 448)를 포함하는 것을 도시한다. 오목부(445, 446, 447, 448)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(445, 446, 447, 448)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 각각 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예에 있어서, 도 4G에 도시된 바와 같이 오목부 중 하나가 제 2 표면에 대신 존재할 수 있고, 여기서 제 4 오목부(449)는 다층 어셈블리의 제 2 표면(444)에 존재한다. 필요한 경우, 2개 이상의 오목부가 다층 어셈블리의 표면(444) 상에 존재할 수 있다. 다층 어셈블리(440)의 상이한 표면에 4개의 오목부가 존재하는 경우, 오목부의 형상, 폭 및 깊이는 동일하거나 상이할 수 있다. 도시되지 않았지만, 필요한 경우, 표면(444) 상에 스킨 층 또는 다른 층이 존재할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 5개 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 도 4H를 참조하면, 코어 층(451) 및 스킨 층(452)을 포함하는 다층 어셈블리(450)는 제 1 표면(453) 상에 오목부(455, 456, 457, 458 및 459)를 포함하는 것을 도시한다. 오목부(455, 456, 457, 458, 459)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(455, 456, 457, 458, 459)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 각각 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예에 있어서, 도 4I에 도시된 바와 같이 오목부 중 하나가 제 2 표면에 대신 존재할 수 있고, 여기서 제 5 오목부(461)가 다층 어셈블리의 제 2 표면(454)에 존재한다. 필요한 경우, 2개 이상의 오목부가 다층 어셈블리의 제 2 표면(454)에 존재할 수 있다. 다층 어셈블리(450)의 상이한 표면에 5개의 오목부가 존재하는 경우, 오목부의 형상, 폭 및 깊이는 동일하거나 상이할 수 있다. 도시되지 않았지만, 필요한 경우 표면(454) 상에 스킨 층 또는 다른 층이 존재할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 코어 층은, 예를 들면 페이퍼 허니콤 코어 층, 폴리우레탄 층, 발포 폼, 압출 폼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 기타 폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 폴리머 재료로 생성된 허니콤 구조, 알루미늄, 철, 강철, 기타 금속 및 금속 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 금속으로 생성된 허니콤 구조와 같은, 허니콤(Honeycomb) 코어 층을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 셀룰로오스 이외의 재료를 갖는 허니콤 코어 층일 수 있다. 예를 들면, 허니콤 층은 다공성일 수 있고, 코어 층 내에 상당한 개방 공간을 포함할 수도 있다. 도 4A 내지 도 4I에 도시된 코어 층은 평방미터당 약 200그램(gsm) 내지 약 4,000그램(gsm)의 단위면적당 중량으로 포함될 수 있다. 도 4A 내지 도 4I에 도시된 코어 층의 전체 두께는 다양할 수 있으며, 예를 들면 약 0.5cm 내지 약 7.5cm일 수 있다. 도 4A 내지 도 4I에 도시된 코어 층의 오목부의 깊이는 코어 층의 전체 두께에 따라 다양할 수 있으며, 약 0.125인치(약 3mm) 내지 약 1인치(약 2.5cm), 예를 들면 약 5mm 내지 약 1.25mm일 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 상이한 오목부는 상이한 깊이 및/또는 기하학적 구조를 가질 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층은 각각 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 유리 매트 열가소성 복합체(GMT, Glass Mat Thermoplastic composite) 또는 경량 강화 열가소성 플라스틱(LWRT, Light Weight Reinforced Thermoplastic)으로 구성(또는 그것에 사용)될 수 있다. 이러한 LWRT의 하나는 한화 아즈델에서 제조하여 SUPERLITE® 재료라는 상표로 판매된다. GMT 또는 LWRT의 면적 밀도는 GMT 또는 LWRT의 평방미터당 약 300그램(gsm) 내지 약 4,000gsm일 수도 있지만, 특정 응용 분야의 요구에 따라 면적 밀도가 평방미터당 300그램(gsm) 미만 또는 4,000그램(gsm) 초과일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상부 밀도는 약 4,000gsm 미만일 수 있다. 특정 예시에 있어서, GMT 또는 LWRT는 GMT 또는 LWRT의 빈 공간 또는 기공에 배치된 하나 이상의 로프팅제(lofting agent) 재료를 포함할 수 있다. 둘 이상의 GMT 또는 LWRT 층이 존재하는 경우, GMT 또는 LWRT 층은 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다.
특정 실시예에 있어서, 다공성 섬유 강화 열가소성 스킨 층으로 LWRT를 사용하는 경우, LWRT는 전형적으로 열가소성 재료 및 개방형 셀 구조의 웹을 함께 형성하는 복수의 보강 섬유를 포함한다. 웹은 열가소성 재료에 의해 제자리에 유지되는 보강 섬유의 무작위 배열로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상당한 양의 개방형 셀 구조를 포함하여 층에 빈 공간이 존재한다. 일부 예시에 있어서, 도 4A 내지 4I에 도시된 다공성 섬유 스킨 층은, 예를 들면, 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 이들 예시 범위 내의 임의의 예시적인 값의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층은 0% 초과, 예를 들면 완전히 압밀되지 않고 약 95% 이하의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 특정 공극률 또는 기공률을 포함하는 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층에 대한 기준은 해당 스킨 층의 총 체적을 기반으로 하며, 반드시 다층 어셈블리의 총 체적은 아니다.
특정 실시예에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층은 GMT 또는 LWRT 시트의 형태로 제조될 수 있다. 특정 예시에 있어서, 상기 시트는 일반적으로 촙드(chopped) 유리 섬유, 열가소성 재료, 선택적으로 로프팅제 및 열가소성 폴리머 필름(들) 및/또는 유리 섬유 또는 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), PC/PBT의 블렌드 또는 PC/PET의 블렌드 등의 열가소성 수지 섬유로 제조된 직포 또는 부직포를 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, PP, PBT, PET, PC/PET 블렌드 또는 PC/PBT 블렌드를 수지로 사용할 수 있다. 시트를 제조하기 위해, 열가소성 재료 및 보강 재료를 임펠러가 장착된 개방형 혼합 탱크에 포함된 분산 폼에 첨가하거나 또는 계량할 수 있다. 특정 이론에 얽매이지 않고, 폼의 트랩된 공기 주머니의 존재는 유리 섬유, 열가소성 재료 및 로프팅제를 분산시키는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 섬유와 열가소성 재료의 분산 혼합물은 분배 매니폴드를 통해 제지 기계의 와이어 섹션 위에 위치한 헤드 박스로 펌핑될 수 있다. 그 다음, 분산된 혼합물을 진공을 사용하여 움직이는 와이어 스크린에 제공하면, 섬유 또는 열가소성이 아닌 폼이 제거될 수 있어서, 균일하고 섬유질인 습식의 웹을 지속적으로 제조할 수 있다. 상기 습식 웹을 적절한 온도의 건조기에 통과시켜 수분 함량을 낮추고 또한 열가소성 재료를 용융 또는 연화시킬 수 있다. 얻어진 제품은 닙 롤러 또는 다른 기술을 이용하여 압착 또는 압축하여 코어 층 또는 다른 층에 결합될 수 있는 시트를 형성할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층에 존재하는 높은 기공률은 다층 어셈블리의 전체 중량을 감소시킬 수 있고, 스킨 층의 빈 공간 내에 제제를 포함시킬 수 있다. 예를 들면, 로프팅제는 비공유 결합 방식으로 공극 공간에 존재할 수 있다. 열 또는 기타 섭동(perturbations)의 적용은 비공유 결합된 로프팅제의 체적을 증가시켜 전체 층의 두께를 증가시키는 작용을 할 수 있고, 예를 들면 로프팅제의 크기가 증가함에 따라 층이 증가하고 및/또는 추가 공기가 층에 트랩되게 된다. 필요한 경우, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층의 공극에 난연제, 착색제, 매연 억제제 및 기타 재료를 포함할 수 있다. 로프팅 전에, 다층 어셈블리는 전체 두께를 감소시키기 위해 압축될 수 있으며, 예를 들면 층이 하나 이상의 다른 층에 결합되기 전 또는 후에 압축될 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층의 열가소성 재료는 적어도 부분적으로 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트 및 폴리염화비닐 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이들의 가소화 및 비가소화된, 이들 재료 서로와의 블렌드 또는 다른 폴리머 재료와의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소성 플라스틱에는 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 코폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액정 폴리머, PARMAX®로 상업적으로 알려진 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, Bayer의 APEC® PC와 같은 고열 폴리카보네이트, 고온 나일론 및 실리콘뿐만 아니라, 이들 재료 서로와의 또는 다른 폴리머 재료와의 코폴리머, 합금 및 블렌드를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층을 형성하는 데 사용되는 열가소성 재료는 분말 형태, 수지 형태, 로진 형태, 입자 형태, 섬유 형태 또는 기타 적절한 형태로 사용할 수 있다. 본 명세서에는 다양한 형태의 예시적인 열가소성 재료에 대하여 개시하고 있으며, 예를 들면 미국 공개번호 20130244528 및 미국 공개번호 20120065283에도 개시되어 있다. 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층에 존재하는 열가소성 재료의 정확한 양은 다양할 수 있으며, 예시적인 양은 약 20 내지 약 80중량%, 예를 들면 30 내지 70중량% 또는 35 내지 65중량%일 수 있다. 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층 중 어느 하나에 사용되는 모든 재료의 중량%는 100중량%가 될 것이라는 것 당업자에게 자명할 것이다.
특정 실시예에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층의 보강 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고모듈러스 유기 섬유, 예를 들면 파라 및 메타 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 섬유로 사용하기에 적합한 고융점 지수 수지, 현무암, 미네랄 울(예: 암면 또는 슬래그 울), 규회석(wollastonite), 알루미나 실리카 등 및 이들의 조합과 같은 미네랄 섬유, 금속 섬유, 금속화 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 원사 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 섬유 중 어느 하나는 섬유에 원하는 작용기를 부여하거나 다른 물리적 특성을 부여하기 위해 사용하기 전에 화학적으로 처리될 수 있으며, 예를 들면 열가소성 재료, 로프팅제 또는 둘 다와 반응할 수 있도록 화학적으로 처리될 수 있다. 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층의 섬유 함량은 독립적으로 층의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 층의 약 30중량% 내지 약 70중량%일 수 있다. 통상적으로, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층을 포함하는 다층 어셈블리의 섬유 함량은 어셈블리의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 약 30중량% 내지 약 80중량%, 예를 들면 약 40중량% 내지 약 70중량%이다. 섬유의 특정 크기 및/또는 배향은 도 4A 내지 도 4I에 도시된 사용되는 열가소성 폴리머 재료 및/또는 스킨 층의 원하는 특성에 따라 적어도 부분적으로 달라질 수 있다. 적절한 추가 유형의 섬유, 섬유의 크기 및 양은 당업자에 의해 쉽게 선택되어 본 개시의 이익을 제공할 수 있을 것이다. 하나의 비제한적인 예시에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층을 제공하기 위한 열가소성 재료 내의 분산된 섬유 및 선택적으로 로프팅제는 일반적으로 약 5미크론을 초과하는 직경, 보다 특히는 약 5미크론 내지 약 22미크론의 직경, 및 약 5mm 내지 약 200mm의 길이를 가질 수 있고; 보다 특히는 섬유의 직경은 약 2미크론 내지 약 22미크론일 수 있고, 섬유의 길이는 약 5mm 내지 약 75mm일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층의 로프팅 용량은 하나 이상의 추가 로프팅제를 포함함으로써 더욱 조정될 수 있다. 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층에 사용되는 로프팅제의 정확한 유형은, 예를 들면 원하는 로프팅 온도, 원하는 로프팅 정도 등을 포함한 수많은 요인에 따라 달라질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 대류 가열에 노출시 크기가 증가할 수 있는 팽창 가능한 마이크로스피어와 같은 마이크로스피어 로프팅제를 사용할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 예시적인 로프팅제로는 일본 쿠레하(Kureha Corp.)에서 입수할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 4A 내지 4I에 도시된 스킨층에는 제 1 평균 입자 크기를 갖는 제 1 로프팅제와 제 1 평균 입자 크기와 다른 제 2 평균 입자 크기를 갖는 제 2 로프팅제가 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 로프팅제는 다층 어셈블리에 어느 정도의 난연성을 부여할 수 있는 팽창성 흑연 재료일 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 4A 내지 4I에 도시된 스킨 층은 특정 용도를 위한 유해 물질 요건의 제한을 충족시키기 위해 실질적으로 할로겐 비함유 또는 할로겐 비함유 층일 수 있다. 다른 예시에 있어서, 하나 이상의 층은 할로겐화 난연제, 예를 들면 F, Cl, Br, I 및 At 중 하나 이상을 포함하는 할로겐화 난연제, 또는 이러한 할로겐을 포함하는 화합물, 예를 들면 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로, 디할로, 트리할로 또는 테트라할로 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 4A 내지 4I에 도시된 스킨 층에 사용되는 열가소성 재료는 다른 난연제를 추가하지 않고도 어느 정도의 난연성을 부여하기 위해 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 할로겐화 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 존재할 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 상이한 할로겐화 난연제를 층에 첨가될 수 있다. 다른 예시에 있어서, 예를 들면, N, P, As, Sb, Bi, S, Se 및 Te 중 하나 이상을 포함하는 난연제와 같은 비할로겐화 난연제가 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 비할로겐화 난연제는 층이 더 환경친화적일 수 있도록 인산화 재료를 포함할 수 있다. 비할로겐화 또는 실질적으로 할로겐 비함유 난연제가 존재하는 경우, 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하며, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 할로겐 비함유 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 보다 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 포함될 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 다른 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 본 명세서에 기재된 층 중 하나 이상에 첨가할 수 있다. 특정 예시에 있어서, 본 명세서에 기재된 도 4A 내지 4I에 도시된 스킨 층 중 하나 이상은 하나 이상의 할로겐화 난연제와 하나 이상의 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 조합하여 포함할 수 있다. 두 가지의 상이한 난연제를 포함하는 경우, 두 난연제의 조합은 난연제의 양으로 존재할 수 있고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 존재하는 난연제의 총 중량은 약 0.1중량% 내지 약 20중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 15중량%, 예를 들면 약 2중량% 내지 약 14중량%일 수 있다. 본 명세서에 기재된 층에 사용되는 난연제는 열가소성 재료 및 섬유를 포함하는 혼합물에 첨가되거나(와이어 스크린 또는 기타 처리 부재에 혼합물을 폐기하기 전에) 또는 층이 형성된 후에 첨가될 수 있다. 일부 실시예에서, 난연제는 팽창성 흑연 재료, 수산화 마그네슘 (MDH) 및 수산화 알루미늄(ATH) 중 하나를 포함할 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층은 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 하나 이상의 필름 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 4A 내지 4I에 도시된 스킨 층의 필름은 열가소성 필름, 폴리올레핀 필름, 엘라스토머 필름 등을 포함할 수 있다. 특정 구성에 있어서, 필름은 적어도 하나의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 적어도 하나의 폴리(에테르 이미드), 적어도 하나의 폴리(에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(에테르-에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 적어도 하나의 폴리(에테르 설폰), 적어도 하나의 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 적어도 하나의 폴리카보네이트, 적어도 하나의 나일론, 및 적어도 하나의 실리콘을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 도 4A 내지 도 4I에 도시된 스킨 층에 대하여 두 개 이상의 필름이 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 존재할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 코어 층 및 스킨 층을 포함하는 다층 어셈블리의 둘 이상의 표면은 복수의 오목부를 포함할 수 있다. 도 5A를 참조하면, 제 1 표면(513) 및 제 2 표면(514) 상에 복수의 오목부를 포함하는 다층 어셈블리(510)가 도시되어 있다. 일부 예시에서, 상이한 표면은 상이한 수의 오목부, 상이한 깊이의 오목부 및 상이한 형상의 오목부 등을 포함할 수 있다. 제 1 표면(513)은 코어 층(511) 상의 스킨 층(512)을 포함한다. 임의의 하나의 표면 상의 오목부는 동일하거나 상이한 형상, 폭 또는 깊이를 소망에 따라 가질 수 있다. 또한, 제 1 표면(513)의 오목부는 모두 제 1 형상(단면 기준으로 볼 때)을 가질 수 있고, 제 2 표면(514)의 오목부는 모두 제 2 형상(단면 기준으로 볼 때)을 가질 수 있다. 제 1 형상은 제 2 형상과 동일하거나 상이할 수 있다. 제 1 표면(513) 및 제 2 표면(514) 각각에 대한 오목부 분포는 균일할 필요는 없으며, 필요한 경우, 코어 층의 다른 영역보다 코어 층의 한 영역에 더 많은 오목부가 배치될 수 있다. 또한, 오목부 분포는 제 1 표면(513) 및 제 2 표면(514) 각각에서 동일할 필요는 없다. 도 5B를 참조하면, 다층 어셈블리(520)는 코어 층(521) 및 스킨 층(522)을 갖고, 다층 어셈블리(520)의 제 1 표면(523)의 가장자리(524, 525)에 더 많은 오목부가 배치되어 있는 것이 도시되어 있다. 또한, 오목부의 분포는 다른 배치를 가질 수도 있다. 예를 들면, 오목부의 수가 제 1 표면(523)의 한 면 또는 가장자리(524)를 향하여 증가하여 배치될 수 있다. 대안적으로, 다층 어셈블리의 중심 영역을 향하여더 많은 오목부가 배치된 오목부 분포가 생성될 수 있다. 다층 어셈블리들(510, 520)의 제 2 표면 상의 오목부는 예시를 목적으로 균일하게 도시되어 있으나, 오목부 분포는 다층 어셈블리들(510, 520)의 제 1 표면 상의 오목부에 대하여 설명한 바와 같이 대신에 비균일 또는 비대칭일 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 5A 및 5B에 도시된 코어 층은, 예를 들면 페이퍼 허니콤 코어 층, 폴리우레탄 층, 발포 폼, 압출 폼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 기타 폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 폴리머 재료로 생성된 허니콤 구조, 알루미늄, 철, 강철, 기타 금속 및 금속 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 금속으로 생성된 허니콤 구조와 같은, 허니콤(Honeycomb) 코어 층을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 셀룰로오스 이외의 재료를 갖는 허니콤 코어 층일 수 있다. 예를 들면, 허니콤 층은 다공성일 수 있고, 코어 층 내에 상당한 개방 공간을 포함할 수도 있다. 도 5A 및 도 5B에 도시된 코어 층은 평방미터당 약 200그램(gsm) 내지 약 4,000그램(gsm)의 단위면적당 중량으로 포함될 수 있다. 도 5A 및 5B에 도시된 코어 층의 전체 두께는 약 0.5cm 내지 약 7.5cm에서 다양할 수 있다. 도 5A 및 5B에 도시된 코어 층의 오목부의 깊이는 코어 층의 전체 두께에 따라 다양할 수 있으며, 약 0.125인치(약 3mm) 내지 약 1인치(약 2.5cm), 예를 들면 약 5mm 내지 약 1.25mm일 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 상이한 오목부는 상이한 깊이 및/또는 기하학적 구조를 가질 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층은 각각 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 유리 매트 열가소성 복합체(GMT, Glass Mat Thermoplastic composite) 또는 경량 강화 열가소성 플라스틱(LWRT, Light Weight Reinforced Thermoplastic)으로 구성(그것에 사용)될 수 있다. 이러한 LWRT의 하나는 한화 아즈델에서 제조하여 SUPERLITE® 재료라는 상표로 판매된다. GMT 또는 LWRT의 면적 밀도는 GMT 또는 LWRT의 평방미터당 약 300그램(gsm) 내지 약 4,000gsm일 수도 있지만, 특정 응용 분야의 요구에 따라 면적 밀도가 평방미터당 300그램(gsm) 미만 또는 4,000그램(gsm) 초과일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상부 밀도는 약 4,000gsm 미만일 수 있다. 특정 예시에 있어서, GMT 또는 LWRT는 GMT 또는 LWRT의 빈 공간 또는 기공에 배치된 하나 이상의 로프팅제(lofting agent) 재료를 포함할 수 있다. 둘 이상의 GMT 또는 LWRT 층이 존재하는 경우, GMT 또는 LWRT 층은 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다.
특정 실시예에 있어서, 다공성 섬유 강화 열가소성 스킨 층으로 LWRT를 사용하는 경우, LWRT는 전형적으로 열가소성 재료 및 개방형 셀 구조의 웹을 함께 형성하는 복수의 보강 섬유를 포함한다. 웹은 열가소성 재료에 의해 제자리에 유지되는 보강 섬유의 무작위 배열로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상당한 양의 개방형 셀 구조를 포함하여 층에 빈 공간이 존재한다. 일부 예시에 있어서, 도 5A 및 5B에 도시된 다공성 섬유 스킨 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 이들 예시 범위 내의 임의의 예시적인 값의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 5A, 5B에 도시된 스킨 층은 0% 초과, 예를 들면 완전히 압밀되지 않고, 약 95% 이하의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 특정 공극률 또는 기공률을 포함하는 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층에 대한 기준은 해당 스킨 층의 총 체적을 기반으로 하며, 반드시 다층 어셈블리의 총 체적은 아니다.
특정 실시예에 있어서, 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층은 GMT 또는 LWRT 시트의 형태로 제조될 수 있다. 특정 예시에 있어서, 상기 시트는 일반적으로 촙드(chopped) 유리 섬유, 열가소성 재료, 선택적으로 로프팅제 및 열가소성 폴리머 필름(들) 및/또는 유리 섬유 또는 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), PC/PBT의 블렌드 또는 PC/PET의 블렌드 등의 열가소성 수지 섬유로 제조된 직포 또는 부직포를 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, PP, PBT, PET, PC/PET 블렌드 또는 PC/PBT 블렌드를 수지로 사용할 수 있다. 시트를 제조하기 위해, 열가소성 재료 및 보강 재료를 임펠러가 장착된 개방형 혼합 탱크에 포함된 분산 폼에 첨가하거나 또는 계량할 수 있다. 특정 이론에 얽매이지 않고, 폼의 트랩된 공기 주머니의 존재는 유리 섬유, 열가소성 재료 및 로프팅제를 분산시키는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 섬유와 열가소성 재료의 분산 혼합물은 분배 매니폴드를 통해 제지 기계의 와이어 섹션 위에 위치한 헤드 박스로 펌핑될 수 있다. 그 다음, 분산된 혼합물을 진공을 사용하여 움직이는 와이어 스크린에 제공하면, 섬유 또는 열가소성이 아닌 폼이 제거될 수 있어서, 균일하고 섬유질인 습식의 웹을 지속적으로 제조할 수 있다. 상기 습식 웹을 적절한 온도의 건조기에 통과시켜 수분 함량을 낮추고 또한 열가소성 재료를 용융 또는 연화시킬 수 있다. 얻어진 제품은 닙 롤러 또는 다른 기술을 이용하여 압착 또는 압축하여 코어 층 또는 다른 층에 결합될 수 있는 시트를 형성할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층에 존재하는 높은 기공률은 다층 어셈블리의 전체 중량을 감소시킬 수 있고, 스킨 층의 빈 공간 내에 제제를 포함시킬 수 있다. 예를 들면, 로프팅제는 비공유 결합 방식으로 공극 공간에 존재할 수 있다. 열 또는 기타 섭동(perturbations)의 적용은 비공유 결합된 로프팅제의 체적을 증가시켜 전체 층의 두께를 증가시키는 작용을 할 수 있고, 예를 들면 로프팅제의 크기가 증가함에 따라 층이 증가하고 및/또는 추가 공기가 층에 트랩되게 된다. 필요한 경우, 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층의 공극에 난연제, 착색제, 매연 억제제 및 기타 재료를 포함할 수 있다. 로프팅 전에, 다층 어셈블리는 전체 두께를 감소시키기 위해 압축될 수 있으며, 예를 들면 층이 하나 이상의 다른 층에 결합되기 전 또는 후에 압축될 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층의 열가소성 재료는 적어도 부분적으로 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트 및 폴리염화비닐 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이들의 가소화 및 비가소화된, 이들 재료 서로와의 블렌드 또는 다른 폴리머 재료와의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소성 플라스틱에는 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 코폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액정 폴리머, PARMAX®로 상업적으로 알려진 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, Bayer의 APEC® PC와 같은 고열 폴리카보네이트, 고온 나일론 및 실리콘뿐만 아니라, 이들 재료 서로와의 또는 다른 폴리머 재료와의 코폴리머, 합금 및 블렌드를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층을 형성하는 데 사용되는 열가소성 재료는 분말 형태, 수지 형태, 로진 형태, 입자 형태, 섬유 형태 또는 기타 적절한 형태로 사용할 수 있다. 본 명세서에는 다양한 형태의 예시적인 열가소성 재료에 대하여 개시하고 있으며, 예를 들면 미국 공개번호 20130244528 및 미국 공개번호 20120065283에도 개시되어 있다. 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층에 존재하는 열가소성 재료의 정확한 양은 다양할 수 있으며, 예시적인 양은 약 20 내지 약 80중량%, 예를 들면 30 내지 70중량% 또는 35 내지 65중량%일 수 있다. 도 5A 및 5B에 도시된 스킨 층 중 어느 하나에 사용되는 모든 재료의 중량%는 100중량%가 될 것이라는 것 당업자에게 자명할 것이다.
특정 실시예에 있어서, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층의 보강 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고모듈러스 유기 섬유, 예를 들면 파라 및 메타 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 섬유로 사용하기에 적합한 고융점 지수 수지, 현무암, 미네랄 울(예: 암면 또는 슬래그 울), 규회석(wollastonite), 알루미나 실리카 등 및 이들의 조합과 같은 미네랄 섬유, 금속 섬유, 금속화 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 원사 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 섬유 중 어느 하나는 섬유에 원하는 작용기를 부여하거나 다른 물리적 특성을 부여하기 위해 사용하기 전에 화학적으로 처리될 수 있으며, 예를 들면 열가소성 재료, 로프팅제 또는 둘 다와 반응할 수 있도록 화학적으로 처리될 수 있다. 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층의 섬유 함량은 독립적으로 층의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 층의 약 30중량% 내지 약 70중량%일 수 있다. 통상적으로, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층을 포함하는 다층 어셈블리의 섬유 함량은 어셈블리의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 약 30중량% 내지 약 80중량%, 예를 들면 약 40중량% 내지 약 70중량%이다. 섬유의 특정 크기 및/또는 배향은 도 5A 및 도 5B에 도시된 사용되는 열가소성 폴리머 재료 및/또는 스킨 층의 원하는 특성에 따라 적어도 부분적으로 달라질 수 있다. 적절한 추가 유형의 섬유, 섬유의 크기 및 양은 당업자에 의해 쉽게 선택되어 본 개시의 이익을 제공할 수 있을 것이다. 하나의 비제한적인 예시에 있어서, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층을 제공하기 위한 열가소성 재료 내의 분산된 섬유 및 선택적으로 로프팅제는 일반적으로 약 5미크론을 초과하는 직경, 보다 특히는 약 5미크론 내지 약 22미크론의 직경, 및 약 5mm 내지 약 200mm의 길이를 가질 수 있고; 보다 특히는 섬유의 직경은 약 2미크론 내지 약 22미크론일 수 있고, 섬유의 길이는 약 5mm 내지 약 75mm일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층의 로프팅 용량은 하나 이상의 추가 로프팅제를 포함함으로써 더욱 조정될 수 있다. 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층에 사용되는 로프팅제의 정확한 유형은, 예를 들면 원하는 로프팅 온도, 원하는 로프팅 정도 등을 포함한 수많은 요인에 따라 달라질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 대류 가열에 노출시 크기가 증가할 수 있는 팽창 가능한 마이크로스피어와 같은 마이크로스피어 로프팅제를 사용할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 예시적인 로프팅제로는 일본 쿠레하(Kureha Corp.)에서 입수할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨층에는 제 1 평균 입자 크기를 갖는 제 1 로프팅제와 제 1 평균 입자 크기와 다른 제 2 평균 입자 크기를 갖는 제 2 로프팅제가 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 로프팅제는 다층 어셈블리에 어느 정도의 난연성을 부여할 수 있는 팽창성 흑연 재료일 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층은 특정 용도를 위한 유해 물질 요건의 제한을 충족시키기 위해 실질적으로 할로겐 비함유 또는 할로겐 비함유 층일 수 있다. 다른 예시에 있어서, 하나 이상의 층은 할로겐화 난연제, 예를 들면 F, Cl, Br, I 및 At 중 하나 이상을 포함하는 할로겐화 난연제, 또는 이러한 할로겐을 포함하는 화합물, 예를 들면 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로, 디할로, 트리할로 또는 테트라할로 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층에 사용되는 열가소성 재료는 다른 난연제를 추가하지 않고도 어느 정도의 난연성을 부여하기 위해 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 할로겐화 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 존재할 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 상이한 할로겐화 난연제를 층에 첨가될 수 있다. 다른 예시에 있어서, 예를 들면, N, P, As, Sb, Bi, S, Se 및 Te 중 하나 이상을 포함하는 난연제와 같은 비할로겐화 난연제가 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 비할로겐화 난연제는 층이 더 환경친화적일 수 있도록 인산화 재료를 포함할 수 있다. 비할로겐화 또는 실질적으로 할로겐 비함유 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하며, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 할로겐 비함유 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 보다 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 포함될 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 다른 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 본 명세서에 기재된 층 중 하나 이상에 첨가할 수 있다. 특정 예시에 있어서, 본 명세서에 기재된 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층 중 하나 이상은 하나 이상의 할로겐화 난연제와 하나 이상의 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 조합하여 포함할 수 있다. 두 가지의 상이한 난연제를 포함하는 경우, 두 난연제의 조합은 난연제의 양으로 존재할 수 있고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 존재하는 난연제의 총 중량은 약 0.1중량% 내지 약 20중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 15중량%, 예를 들면 약 2중량% 내지 약 14중량%일 수 있다. 본 명세서에 기재된 층에 사용되는 난연제는 열가소성 재료 및 섬유를 포함하는 혼합물에 첨가되거나(와이어 스크린 또는 기타 처리 부재에 혼합물을 폐기하기 전에) 또는 층이 형성된 후에 첨가될 수 있다. 일부 실시예에서, 난연제는 팽창성 흑연 재료, 수산화 마그네슘 (MDH) 및 수산화 알루미늄(ATH) 중 하나를 포함할 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층은 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 하나 이상의 필름 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층의 필름은 열가소성 필름, 폴리올레핀 필름, 엘라스토머 필름 등을 포함할 수 있다. 특정 구성에 있어서, 필름은 적어도 하나의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 적어도 하나의 폴리(에테르 이미드), 적어도 하나의 폴리(에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(에테르-에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 적어도 하나의 폴리(에테르 설폰), 적어도 하나의 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 적어도 하나의 폴리카보네이트, 적어도 하나의 나일론, 및 적어도 하나의 실리콘을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 도 5A 및 도 5B에 도시된 스킨 층에 대하여 두 개 이상의 필름이 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 존재할 수 있다.
특정 구성에 있어서, 본 명세서에 개시된 코어 층은 코어 층과 두 개의 스킨 층의 조합을 포함하는 다층 어셈블리를 제공하는 데 사용될 수 있다. 스킨 층의 정확한 구성은 다양할 수 있으며, 스킨 층은 각각 코어 층의 표면에 배치된 다공성 섬유 강화 열가소성 층으로 구성될 수 있다. 각 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함할 수 있다. 다공성 섬유 강화 열가소성 층의 하나 또는 둘은 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 오목부의 표면에 결합될 수 있으며, 예를 들면 스킨 층은 일반적으로 코어 층의 오목부를 미러링하는 오목부를 가질 수 있으므로, 각 오목부는 두 개의 층, 예를 드면 코어 층 성분 및 스킨 층 성분을 포함할 수 있다. 코어 층과 하나 이상의 스킨 층을 갖는 다층 어셈블리의 다양한 예시는 이하에서 설명한다.
도 6A를 참조하면, 다층 어셈블리(600)는 코어 층(610), 제 1 스킨 층(611) 및 제 2 스킨 층(612)을 포함한다. 다층 어셈블리(600)의 제 1 표면(615) 상의 오목부(616)가 도시되어 있다. 오목부(616)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 오목부(616)는 제 1 표면(615) 상에 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 표면(617) 상에 존재할 수도 있고, 또는 오목부는 표면(616) 및 표면(617) 상에 존재할 수도 있다. 오목부(617)는 코어 층(610)과 스킨 층(611)을 모두 포함한다. 오목부(616)의 존재로 코어 층(610)에 대한 스킨 층(611)의 결합을 강화시킬 수 있다. 도 6A에서는 다층 어셈블리(600)의 제 2 표면(617)에 오목부가 존재하지 않는다. 필요한 경우, 더 많은 단일 오목부(616)가 제 1 표면(615)에 존재할 수 있다. 예를 들면, 제 1 표면(615)은 표면(615) 전반에 걸쳐 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 개별적인 오목부를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리(620)는 코어 층(621), 제 1 스킨 층(622) 및 제 2 스킨 층(623)을 포함하는 것으로 도 6B에 도시되어 있다. 제 1 오목부(626)는 제 1 표면(624)에 존재하고, 제 2 오목부(628)는 제 2 표면(627)에 존재한다. 오목부(626, 628)는 동일할 필요는 없으며, 오목부(626, 628)의 정확한 형상, 폭 및 깊이는 독립적으로 다를 수 있고, 예시적인 형상(단면 기준으로 볼 때)은 삼각형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상, 대칭형상, 비대칭형상 및 기타 형상을 포함한다. 일부 예시에 있어서, 표면(624)은 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 표면(627)은 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 각각의 표면(624, 627) 상의 오목부의 개수는 동일할 필요는 없다. 코어 층(621) 및 2개의 스킨 층(622, 623)을 포함하는 다층 어셈블리(620)의 상이한 표면에 오목부를 포함함으로써, 코어 층(621)에 대한 상이한 스킨 층(622, 623)의 결합을 강화시킬 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 코어 층은, 예를 들면 페이퍼 허니콤 코어 층, 폴리우레탄 층, 발포 폼, 압출 폼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 기타 폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 폴리머 재료로 생성된 허니콤 구조, 알루미늄, 철, 강철, 기타 금속 및 금속 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 금속으로 생성된 허니콤 구조와 같은, 허니콤(Honeycomb) 코어 층을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 셀룰로오스 이외의 재료를 갖는 허니콤 코어 층일 수 있다. 예를 들면, 허니콤 층은 다공성일 수 있고, 코어 층 내에 상당한 개방 공간을 포함할 수도 있다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 코어 층은 평방미터당 약 200그램(gsm) 내지 약 4,000그램(gsm)의 단위면적당 중량으로 포함될 수 있다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 코어 층의 전체 두께는 다양할 수 있으며, 예를 들면 약 0.5cm 내지 약 7.5cm일 수 있다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 코어 층의 오목부의 깊이는 코어 층의 전체 두께에 따라 다양할 수 있으며, 약 0.125인치(약 3mm) 내지 약 1인치(약 2.5cm), 예를 들면 약 5mm 내지 약 1.25mm일 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 상이한 오목부는 상이한 깊이 및/또는 기하학적 구조를 가질 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층은 각각 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 유리 매트 열가소성 복합체(GMT, Glass Mat Thermoplastic composite) 또는 경량 강화 열가소성 플라스틱(LWRT, Light Weight Reinforced Thermoplastic)으로 구성(또는 그것에 사용)될 수 있다. 이러한 LWRT의 하나는 한화 아즈델에서 제조하여 SUPERLITE® 재료라는 상표로 판매된다. GMT 또는 LWRT의 면적 밀도는 GMT 또는 LWRT의 평방미터당 약 300그램(gsm) 내지 약 4,000gsm일 수도 있지만, 특정 응용 분야의 요구에 따라 면적 밀도가 평방미터당 300그램(gsm) 미만 또는 4,000그램(gsm) 초과일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상부 밀도는 약 4,000gsm 미만일 수 있다. 특정 예시에 있어서, GMT 또는 LWRT는 GMT 또는 LWRT의 빈 공간 또는 기공에 배치된 하나 이상의 로프팅제(lofting agent) 재료를 포함할 수 있다. 둘 이상의 GMT 또는 LWRT 층이 존재하는 경우, GMT 또는 LWRT 층은 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다.
특정 실시예에 있어서, 다공성 섬유 강화 열가소성 스킨 층으로 LWRT를 사용하는 경우, LWRT는 전형적으로 열가소성 재료 및 개방형 셀 구조의 웹을 함께 형성하는 복수의 보강 섬유를 포함한다. 웹은 열가소성 재료에 의해 제자리에 유지되는 보강 섬유의 무작위 배열로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상당한 양의 개방형 셀 구조를 포함하여 층에 빈 공간이 존재한다. 일부 예시에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 다공성 섬유 스킨 층은, 예를 들면, 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 이들 예시 범위 내의 임의의 예시적인 값의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층은 0% 초과, 예를 들면 완전히 압밀되지 않고 약 95% 이하의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 특정 공극률 또는 기공률을 포함하는 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층에 대한 기준은 해당 스킨 층의 총 체적을 기반으로 하며, 반드시 다층 어셈블리의 총 체적은 아니다.
특정 실시예에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층은 GMT 또는 LWRT 시트의 형태로 제조될 수 있다. 특정 예시에 있어서, 상기 시트는 일반적으로 촙드(chopped) 유리 섬유, 열가소성 재료, 선택적으로 로프팅제 및 열가소성 폴리머 필름(들) 및/또는 유리 섬유 또는 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), PC/PBT의 블렌드 또는 PC/PET의 블렌드 등의 열가소성 수지 섬유로 제조된 직포 또는 부직포를 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, PP, PBT, PET, PC/PET 블렌드 또는 PC/PBT 블렌드를 수지로 사용할 수 있다. 시트를 제조하기 위해, 열가소성 재료 및 보강 재료를 임펠러가 장착된 개방형 혼합 탱크에 포함된 분산 폼에 첨가하거나 또는 계량할 수 있다. 특정 이론에 얽매이지 않고, 폼의 트랩된 공기 주머니의 존재는 유리 섬유, 열가소성 재료 및 로프팅제를 분산시키는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 섬유와 열가소성 재료의 분산 혼합물은 분배 매니폴드를 통해 제지 기계의 와이어 섹션 위에 위치한 헤드 박스로 펌핑될 수 있다. 그 다음, 분산된 혼합물을 진공을 사용하여 움직이는 와이어 스크린에 제공하면, 섬유 또는 열가소성이 아닌 폼이 제거될 수 있어서, 균일하고 섬유질인 습식의 웹을 지속적으로 제조할 수 있다. 상기 습식 웹을 적절한 온도의 건조기에 통과시켜 수분 함량을 낮추고 또한 열가소성 재료를 용융 또는 연화시킬 수 있다. 얻어진 제품은 닙 롤러 또는 다른 기술을 이용하여 압착 또는 압축하여 코어 층 또는 다른 층에 결합될 수 있는 시트를 형성할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층에 존재하는 높은 기공률은 다층 어셈블리의 전체 중량을 감소시킬 수 있고, 스킨 층의 빈 공간 내에 제제를 포함시킬 수 있다. 예를 들면, 로프팅제는 비공유 결합 방식으로 공극 공간에 존재할 수 있다. 열 또는 기타 섭동(perturbations)의 적용은 비공유 결합된 로프팅제의 체적을 증가시켜 전체 층의 두께를 증가시키는 작용을 할 수 있고, 예를 들면 로프팅제의 크기가 증가함에 따라 층이 증가하고 및/또는 추가 공기가 층에 트랩되게 된다. 필요한 경우, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층의 공극에 난연제, 착색제, 매연 억제제 및 기타 재료를 포함할 수 있다. 로프팅 전에, 다층 어셈블리는 전체 두께를 감소시키기 위해 압축될 수 있으며, 예를 들면 층이 하나 이상의 다른 층에 결합되기 전 또는 후에 압축될 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층의 열가소성 재료는 적어도 부분적으로 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트 및 폴리염화비닐 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이들의 가소화 및 비가소화된, 이들 재료 서로와의 블렌드 또는 다른 폴리머 재료와의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소성 플라스틱에는 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 코폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액정 폴리머, PARMAX®로 상업적으로 알려진 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, Bayer의 APEC® PC와 같은 고열 폴리카보네이트, 고온 나일론 및 실리콘뿐만 아니라, 이들 재료 서로와의 또는 다른 폴리머 재료와의 코폴리머, 합금 및 블렌드를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층을 형성하는 데 사용되는 열가소성 재료는 분말 형태, 수지 형태, 로진 형태, 입자 형태, 섬유 형태 또는 기타 적절한 형태로 사용할 수 있다. 본 명세서에는 다양한 형태의 예시적인 열가소성 재료에 대하여 개시하고 있으며, 예를 들면 미국 공개번호 20130244528 및 미국 공개번호 20120065283에도 개시되어 있다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층에 존재하는 열가소성 재료의 정확한 양은 다양할 수 있으며, 예시적인 양은 약 20 내지 약 80중량%, 예를 들면 30 내지 70중량% 또는 35 내지 65중량%일 수 있다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층 중 어느 하나에 사용되는 모든 재료의 중량%는 100중량%가 될 것이라는 것 당업자에게 자명할 것이다.
특정 실시예에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층의 보강 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고모듈러스 유기 섬유, 예를 들면 파라 및 메타 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 섬유로 사용하기에 적합한 고융점 지수 수지, 현무암, 미네랄 울(예: 암면 또는 슬래그 울), 규회석(wollastonite), 알루미나 실리카 등 및 이들의 조합과 같은 미네랄 섬유, 금속 섬유, 금속화 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 원사 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 섬유 중 어느 하나는 섬유에 원하는 작용기를 부여하거나 다른 물리적 특성을 부여하기 위해 사용하기 전에 화학적으로 처리될 수 있으며, 예를 들면 열가소성 재료, 로프팅제 또는 둘 다와 반응할 수 있도록 화학적으로 처리될 수 있다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층의 섬유 함량은 독립적으로 층의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 층의 약 30중량% 내지 약 70중량%일 수 있다. 통상적으로, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층을 포함하는 다층 어셈블리의 섬유 함량은 어셈블리의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 약 30중량% 내지 약 80중량%, 예를 들면 약 40중량% 내지 약 70중량%이다. 섬유의 특정 크기 및/또는 배향은 도 6A 및 도 6B에 도시된 사용되는 열가소성 폴리머 재료 및/또는 스킨 층의 원하는 특성에 따라 적어도 부분적으로 달라질 수 있다. 적절한 추가 유형의 섬유, 섬유의 크기 및 양은 당업자에 의해 쉽게 선택되어 본 개시의 이익을 제공할 수 있을 것이다. 하나의 비제한적인 예시에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층을 제공하기 위한 열가소성 재료 내의 분산된 섬유 및 선택적으로 로프팅제는 일반적으로 약 5미크론을 초과하는 직경, 보다 특히는 약 5미크론 내지 약 22미크론의 직경, 및 약 5mm 내지 약 200mm의 길이를 가질 수 있고; 보다 특히는 섬유의 직경은 약 2미크론 내지 약 22미크론일 수 있고, 섬유의 길이는 약 5mm 내지 약 75mm일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층의 로프팅 용량은 하나 이상의 추가 로프팅제를 포함함으로써 더욱 조정될 수 있다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층에 사용되는 로프팅제의 정확한 유형은, 예를 들면 원하는 로프팅 온도, 원하는 로프팅 정도 등을 포함한 수많은 요인에 따라 달라질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 대류 가열에 노출시 크기가 증가할 수 있는 팽창 가능한 마이크로스피어와 같은 마이크로스피어 로프팅제를 사용할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 예시적인 로프팅제로는 일본 쿠레하(Kureha Corp.)에서 입수할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨층에는 제 1 평균 입자 크기를 갖는 제 1 로프팅제와 제 1 평균 입자 크기와 다른 제 2 평균 입자 크기를 갖는 제 2 로프팅제가 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 로프팅제는 다층 어셈블리에 어느 정도의 난연성을 부여할 수 있는 팽창성 흑연 재료일 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층은 특정 용도를 위한 유해 물질 요건의 제한을 충족시키기 위해 실질적으로 할로겐 비함유 또는 할로겐 비함유 층일 수 있다. 다른 예시에 있어서, 하나 이상의 층은 할로겐화 난연제, 예를 들면 F, Cl, Br, I 및 At 중 하나 이상을 포함하는 할로겐화 난연제, 또는 이러한 할로겐을 포함하는 화합물, 예를 들면 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로, 디할로, 트리할로 또는 테트라할로 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층에 사용되는 열가소성 재료는 다른 난연제를 추가하지 않고도 어느 정도의 난연성을 부여하기 위해 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 할로겐화 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 존재할 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 상이한 할로겐화 난연제를 층에 첨가될 수 있다. 다른 예시에 있어서, 예를 들면, N, P, As, Sb, Bi, S, Se 및 Te 중 하나 이상을 포함하는 난연제와 같은 비할로겐화 난연제가 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 비할로겐화 난연제는 층이 더 환경친화적일 수 있도록 인산화 재료를 포함할 수 있다. 비할로겐화 또는 실질적으로 할로겐 비함유 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하며, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 할로겐 비함유 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 보다 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 포함될 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 다른 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 본 명세서에 기재된 층 중 하나 이상에 첨가할 수 있다. 특정 예시에 있어서, 본 명세서에 기재된 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층 중 하나 이상은 하나 이상의 할로겐화 난연제와 하나 이상의 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 조합하여 포함할 수 있다. 두 가지의 상이한 난연제를 포함하는 경우, 두 난연제의 조합은 난연제의 양으로 존재할 수 있고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 존재하는 난연제의 총 중량은 약 0.1중량% 내지 약 20중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 15중량%, 예를 들면 약 2중량% 내지 약 14중량%일 수 있다. 본 명세서에 기재된 층에 사용되는 난연제는 열가소성 재료 및 섬유를 포함하는 혼합물에 첨가되거나(와이어 스크린 또는 기타 처리 부재에 혼합물을 폐기하기 전에) 또는 층이 형성된 후에 첨가될 수 있다. 일부 실시예에서, 난연제는 팽창성 흑연 재료, 수산화 마그네슘 (MDH) 및 수산화 알루미늄(ATH) 중 하나를 포함할 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층은 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 하나 이상의 필름 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층의 필름은 열가소성 필름, 폴리올레핀 필름, 엘라스토머 필름 등을 포함할 수 있다. 특정 구성에 있어서, 필름은 적어도 하나의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 적어도 하나의 폴리(에테르 이미드), 적어도 하나의 폴리(에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(에테르-에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 적어도 하나의 폴리(에테르 설폰), 적어도 하나의 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 적어도 하나의 폴리카보네이트, 적어도 하나의 나일론, 및 적어도 하나의 실리콘을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 도 6A 및 도 6B에 도시된 스킨 층에 대하여 두 개 이상의 필름이 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 존재할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 코어 층, 스킨 층 및 추가 층을 포함할 수 있다. 도 7A를 참조하면, 코어 층(711), 스킨 층(712) 및 스킨 층(712)에 배치된 추가 층(713)을 포함하는 다층 어셈블리(700)를 도시한다. 도 7A에서, 추가 층(713)은 오목부(715)가 코어 층(711), 스킨 층(712) 및 추가 층(713)을 포함하도록 스킨 층(712)에 일치한다. 다른 예시에 있어서, 추가 층은 스킨 층 상의 임의의 오목부에 걸치기에 충분한 구조를 가질 수도 있다. 예를 들면, 도 7B를 참조하면, 코어 층(721), 스킨 층(722) 및 스킨 층(722)에 배치된 추가 층(723)을 포함하는 다층 어셈블리(720)가 도시되어 있다. 스킨 층(722)과 추가 층(723) 사이에 공기 갭을 형성하는 오목부(725)가 도시되어 있다. 예를 들면, 이하에서 더 상세히 개시되는 바와 같이, 돌출부 또는 다른 장치는 오목부(725)를 형성하도록 스킨 층(722) 및 코어 층(721)에 대해 가압할 수 있다. 이어서, 층(723)이 어셈블리 상에 증착되어 추가 층(723)이 오목부(725)를 덮도록 할 수 있다. 추가 층(723)은 일반적으로 평면형일 수 있기 때문에, 다층 어셈블리(720)를 외부에서 볼 때, 다층 어셈블리(720)의 표면에는 어떠한 오목부도 보이지 않을 수 있다. 추가 층(723)과 조합하여 코어 층(721)에 오목부를 갖는 스킨 층(722)의 존재는 다층 어셈블리(720)에 일반적으로 평평하거나 평면적인 표면을 제공하면서 동시에 스킨 층(722)과 코어 층(721)의 결합을 강화시킬 수 있다. 도 7A 및 7B에 도시된 바와 같이 추가 층이 스킨 층 상에 존재하는 경우, 다층 어셈블리의 하나 이상의 표면은 각각 코어 층, 스킨 층 및 선택적으로 추가 층을 포함할 수 있는 2개, 3개, 4개, 5개 이상의 개별적인 오목부를 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 도 7A 및 도 7B에 도시된 어셈블리의 어느 한 표면에 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 오목부가 존재할 수도 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 코어 층은, 예를 들면 페이퍼 허니콤 코어 층, 폴리우레탄 층, 발포 폼, 압출 폼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 기타 폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 폴리머 재료로 생성된 허니콤 구조, 알루미늄, 철, 강철, 기타 금속 및 금속 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 금속으로 생성된 허니콤 구조와 같은, 허니콤(Honeycomb) 코어 층을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 셀룰로오스 이외의 재료를 갖는 허니콤 코어 층일 수 있다. 예를 들면, 허니콤 층은 다공성일 수 있고, 코어 층 내에 상당한 개방 공간을 포함할 수도 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 코어 층은 평방미터당 약 200그램(gsm) 내지 약 4,000그램(gsm)의 단위면적당 중량으로 포함될 수 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 코어 층의 전체 두께는 다양할 수 있으며, 예를 들면 약 0.5cm 내지 약 7.5cm일 수 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 코어 층의 오목부의 깊이는 코어 층의 전체 두께에 따라 다양할 수 있으며, 약 0.125인치(약 3mm) 내지 약 1인치(약 2.5cm), 예를 들면 약 5mm 내지 약 1.25mm일 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 상이한 오목부는 상이한 깊이 및/또는 기하학적 구조를 가질 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층은 각각 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 유리 매트 열가소성 복합체(GMT, Glass Mat Thermoplastic composite) 또는 경량 강화 열가소성 플라스틱(LWRT, Light Weight Reinforced Thermoplastic)으로 구성(또는 그것에 사용)될 수 있다. 이러한 LWRT의 하나는 한화 아즈델에서 제조하여 SUPERLITE® 재료라는 상표로 판매된다. GMT 또는 LWRT의 면적 밀도는 GMT 또는 LWRT의 평방미터당 약 300그램(gsm) 내지 약 4,000gsm일 수도 있지만, 특정 응용 분야의 요구에 따라 면적 밀도가 평방미터당 300그램(gsm) 미만 또는 4,000그램(gsm) 초과일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상부 밀도는 약 4,000gsm 미만일 수 있다. 특정 예시에 있어서, GMT 또는 LWRT는 GMT 또는 LWRT의 빈 공간 또는 기공에 배치된 하나 이상의 로프팅제(lofting agent) 재료를 포함할 수 있다. 둘 이상의 GMT 또는 LWRT 층이 존재하는 경우, GMT 또는 LWRT 층은 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다.
특정 실시예에 있어서, 다공성 섬유 강화 열가소성 스킨 층으로 LWRT를 사용하는 경우, LWRT는 전형적으로 열가소성 재료 및 개방형 셀 구조의 웹을 함께 형성하는 복수의 보강 섬유를 포함한다. 웹은 열가소성 재료에 의해 제자리에 유지되는 보강 섬유의 무작위 배열로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상당한 양의 개방형 셀 구조를 포함하여 층에 빈 공간이 존재한다. 일부 예시에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 다공성 섬유 스킨 층은, 예를 들면, 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 이들 예시 범위 내의 임의의 예시적인 값의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층은 0% 초과, 예를 들면 완전히 압밀되지 않고 약 95% 이하의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 특정 공극률 또는 기공률을 포함하는 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층에 대한 기준은 해당 스킨 층의 총 체적을 기반으로 하며, 반드시 다층 어셈블리의 총 체적은 아니다.
특정 실시예에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층은 GMT 또는 LWRT 시트의 형태로 제조될 수 있다. 특정 예시에 있어서, 상기 시트는 일반적으로 촙드(chopped) 유리 섬유, 열가소성 재료, 선택적으로 로프팅제 및 열가소성 폴리머 필름(들) 및/또는 유리 섬유 또는 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), PC/PBT의 블렌드 또는 PC/PET의 블렌드 등의 열가소성 수지 섬유로 제조된 직포 또는 부직포를 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, PP, PBT, PET, PC/PET 블렌드 또는 PC/PBT 블렌드를 수지로 사용할 수 있다. 시트를 제조하기 위해, 열가소성 재료 및 보강 재료를 임펠러가 장착된 개방형 혼합 탱크에 포함된 분산 폼에 첨가하거나 또는 계량할 수 있다. 특정 이론에 얽매이지 않고, 폼의 트랩된 공기 주머니의 존재는 유리 섬유, 열가소성 재료 및 로프팅제를 분산시키는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 섬유와 열가소성 재료의 분산 혼합물은 분배 매니폴드를 통해 제지 기계의 와이어 섹션 위에 위치한 헤드 박스로 펌핑될 수 있다. 그 다음, 분산된 혼합물을 진공을 사용하여 움직이는 와이어 스크린에 제공하면, 섬유 또는 열가소성이 아닌 폼이 제거될 수 있어서, 균일하고 섬유질인 습식의 웹을 지속적으로 제조할 수 있다. 상기 습식 웹을 적절한 온도의 건조기에 통과시켜 수분 함량을 낮추고 또한 열가소성 재료를 용융 또는 연화시킬 수 있다. 얻어진 제품은 닙 롤러 또는 다른 기술을 이용하여 압착 또는 압축하여 코어 층 또는 다른 층에 결합될 수 있는 시트를 형성할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층에 존재하는 높은 기공률은 다층 어셈블리의 전체 중량을 감소시킬 수 있고, 스킨 층의 빈 공간 내에 제제를 포함시킬 수 있다. 예를 들면, 로프팅제는 비공유 결합 방식으로 공극 공간에 존재할 수 있다. 열 또는 기타 섭동(perturbations)의 적용은 비공유 결합된 로프팅제의 체적을 증가시켜 전체 층의 두께를 증가시키는 작용을 할 수 있고, 예를 들면 로프팅제의 크기가 증가함에 따라 층이 증가하고 및/또는 추가 공기가 층에 트랩되게 된다. 필요한 경우, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층의 공극에 난연제, 착색제, 매연 억제제 및 기타 재료를 포함할 수 있다. 로프팅 전에, 다층 어셈블리는 전체 두께를 감소시키기 위해 압축될 수 있으며, 예를 들면 층이 하나 이상의 다른 층에 결합되기 전 또는 후에 압축될 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층의 열가소성 재료는 적어도 부분적으로 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트 및 폴리염화비닐 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이들의 가소화 및 비가소화된, 이들 재료 서로와의 블렌드 또는 다른 폴리머 재료와의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소성 플라스틱에는 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 코폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액정 폴리머, PARMAX®로 상업적으로 알려진 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, Bayer의 APEC® PC와 같은 고열 폴리카보네이트, 고온 나일론 및 실리콘뿐만 아니라, 이들 재료 서로와의 또는 다른 폴리머 재료와의 코폴리머, 합금 및 블렌드를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층을 형성하는 데 사용되는 열가소성 재료는 분말 형태, 수지 형태, 로진 형태, 입자 형태, 섬유 형태 또는 기타 적절한 형태로 사용할 수 있다. 본 명세서에는 다양한 형태의 예시적인 열가소성 재료에 대하여 개시하고 있으며, 예를 들면 미국 공개번호 20130244528 및 미국 공개번호 20120065283에도 개시되어 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층에 존재하는 열가소성 재료의 정확한 양은 다양할 수 있으며, 예시적인 양은 약 20 내지 약 80중량%, 예를 들면 30 내지 70중량% 또는 35 내지 65중량%일 수 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층 중 어느 하나에 사용되는 모든 재료의 중량%는 100중량%가 될 것이라는 것 당업자에게 자명할 것이다.
특정 실시예에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층의 보강 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고모듈러스 유기 섬유, 예를 들면 파라 및 메타 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 섬유로 사용하기에 적합한 고융점 지수 수지, 현무암, 미네랄 울(예: 암면 또는 슬래그 울), 규회석(wollastonite), 알루미나 실리카 등 및 이들의 조합과 같은 미네랄 섬유, 금속 섬유, 금속화 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 원사 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 섬유 중 어느 하나는 섬유에 원하는 작용기를 부여하거나 다른 물리적 특성을 부여하기 위해 사용하기 전에 화학적으로 처리될 수 있으며, 예를 들면 열가소성 재료, 로프팅제 또는 둘 다와 반응할 수 있도록 화학적으로 처리될 수 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층의 섬유 함량은 독립적으로 층의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 층의 약 30중량% 내지 약 70중량%일 수 있다. 통상적으로, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층을 포함하는 다층 어셈블리의 섬유 함량은 어셈블리의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 약 30중량% 내지 약 80중량%, 예를 들면 약 40중량% 내지 약 70중량%이다. 섬유의 특정 크기 및/또는 배향은 도 7A 및 도 7B에 도시된 사용되는 열가소성 폴리머 재료 및/또는 스킨 층의 원하는 특성에 따라 적어도 부분적으로 달라질 수 있다. 적절한 추가 유형의 섬유, 섬유의 크기 및 양은 당업자에 의해 쉽게 선택되어 본 개시의 이익을 제공할 수 있을 것이다. 하나의 비제한적인 예시에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층을 제공하기 위한 열가소성 재료 내의 분산된 섬유 및 선택적으로 로프팅제는 일반적으로 약 5미크론을 초과하는 직경, 보다 특히는 약 5미크론 내지 약 22미크론의 직경, 및 약 5mm 내지 약 200mm의 길이를 가질 수 있고; 보다 특히는 섬유의 직경은 약 2미크론 내지 약 22미크론일 수 있고, 섬유의 길이는 약 5mm 내지 약 75mm일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층의 로프팅 용량은 하나 이상의 추가 로프팅제를 포함함으로써 더욱 조정될 수 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층에 사용되는 로프팅제의 정확한 유형은, 예를 들면 원하는 로프팅 온도, 원하는 로프팅 정도 등을 포함한 수많은 요인에 따라 달라질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 대류 가열에 노출시 크기가 증가할 수 있는 팽창 가능한 마이크로스피어와 같은 마이크로스피어 로프팅제를 사용할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 예시적인 로프팅제로는 일본 쿠레하(Kureha Corp.)에서 입수할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨층에는 제 1 평균 입자 크기를 갖는 제 1 로프팅제와 제 1 평균 입자 크기와 다른 제 2 평균 입자 크기를 갖는 제 2 로프팅제가 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 로프팅제는 다층 어셈블리에 어느 정도의 난연성을 부여할 수 있는 팽창성 흑연 재료일 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층은 특정 용도를 위한 유해 물질 요건의 제한을 충족시키기 위해 실질적으로 할로겐 비함유 또는 할로겐 비함유 층일 수 있다. 다른 예시에 있어서, 하나 이상의 층은 할로겐화 난연제, 예를 들면 F, Cl, Br, I 및 At 중 하나 이상을 포함하는 할로겐화 난연제, 또는 이러한 할로겐을 포함하는 화합물, 예를 들면 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로, 디할로, 트리할로 또는 테트라할로 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층에 사용되는 열가소성 재료는 다른 난연제를 추가하지 않고도 어느 정도의 난연성을 부여하기 위해 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 할로겐화 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 존재할 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 상이한 할로겐화 난연제를 층에 첨가될 수 있다. 다른 예시에 있어서, 예를 들면, N, P, As, Sb, Bi, S, Se 및 Te 중 하나 이상을 포함하는 난연제와 같은 비할로겐화 난연제가 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 비할로겐화 난연제는 층이 더 환경친화적일 수 있도록 인산화 재료를 포함할 수 있다. 비할로겐화 또는 실질적으로 할로겐 비함유 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하며, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 할로겐 비함유 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 보다 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 포함될 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 다른 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 본 명세서에 기재된 층 중 하나 이상에 첨가할 수 있다. 특정 예시에 있어서, 본 명세서에 기재된 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층 중 하나 이상은 하나 이상의 할로겐화 난연제와 하나 이상의 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 조합하여 포함할 수 있다. 두 가지의 상이한 난연제를 포함하는 경우, 두 난연제의 조합은 난연제의 양으로 존재할 수 있고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 존재하는 난연제의 총 중량은 약 0.1중량% 내지 약 20중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 15중량%, 예를 들면 약 2중량% 내지 약 14중량%일 수 있다. 본 명세서에 기재된 층에 사용되는 난연제는 열가소성 재료 및 섬유를 포함하는 혼합물에 첨가되거나(와이어 스크린 또는 기타 처리 부재에 혼합물을 폐기하기 전에) 또는 층이 형성된 후에 첨가될 수 있다. 일부 실시예에서, 난연제는 팽창성 흑연 재료, 수산화 마그네슘 (MDH) 및 수산화 알루미늄(ATH) 중 하나를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층은 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 하나 이상의 필름 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층의 필름은 열가소성 필름, 폴리올레핀 필름, 엘라스토머 필름 등을 포함할 수 있다. 특정 구성에 있어서, 필름은 적어도 하나의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 적어도 하나의 폴리(에테르 이미드), 적어도 하나의 폴리(에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(에테르-에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 적어도 하나의 폴리(에테르 설폰), 적어도 하나의 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 적어도 하나의 폴리카보네이트, 적어도 하나의 나일론, 및 적어도 하나의 실리콘을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층에 대하여 두 개 이상의 필름이 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 존재할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 추가 층은 필름(예: 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림(Frim), 스크림(Scrim)(예: 섬유계 스크림 또는 셀룰로스계 섬유와 같은 친수성 섬유를 포함하는 스크림), 포일, 직포, 부직포를 포함할 수 있고 또는 무기 코팅, 유기 코팅 또는 열경화성 코팅으로 존재할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 7A 및 도 7B에 도시된 추가 층은 1996년에 제정된 ISO 4589에 따라 측정된 약 22를 초과하는 한계산소지수(limiting oxygen index)를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 도 7A 및 도 7B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 존재하는 경우, 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림이 도 7A 및 도 7B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 포함되는 경우, 섬유계 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 도 7A 및 도 7B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 존재하는 경우, 상기 코팅은 불포화 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀류 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 도 7A 및 도 7B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 존재하는 경우, 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al 중에서 선택된 양이온을 함유하는 광물을 포함하거나, 또는 석고, 탄산칼슘 및 모르타르(mortar) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 도 7A 및 도 7B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화 무기 섬유 및 금속화 합성 섬유를 포함할 수 있다. 필요한 경우, 도 7A 및 도 7B에 도시된 추가 층은 팽창 가능한 흑연 재료, 난연성 재료, 섬유 등을 포함할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 바와 같이, 추가 층은 코어 층의 제 2 표면 상에 존재할 수 있다. 도 8A는 코어 층(811), 스킨 층(812, 814) 및 추가 층(813)을 포함하는 다층 어셈블리(800)를 도시한다. 오목부(815)는 어셈블리(800)의 일측 표면에 존재하지만, 필요에 따라 다층 어셈블리의 하나 이상의 표면에 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 오목부가 존재할 수 있다. 예를 들면, 복수의 오목부는 표면(817) 및/또는 표면(819)에 존재할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 필요에 따라 추가 층이 표면(819)에 존재할 수도 있다.
일부 실시예에 있어서, 추가 층은 스킨 층의 임의의 오목부를 걸치기에 충분한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 8B를 참조하면, 코어 층(821), 스킨 층(822, 824) 및 스킨 층(822)에 배치된 추가 층(823)을 포함하는 다층 어셈블리(820)가 도시되어 있다. 스킨 층(822)과 추가 층(823) 사이에 공기 갭을 형성하는 오목부(825)가 도시되어 있다. 예를 들면, 돌출부 또는 다른 장치는 오목부(825)를 형성하도록 스킨 층(822) 및 코어 층(821)에 대해 가압할 수 있다. 이어서, 층(823)이 어셈블리 상에 증착되어 추가 층(823)이 오목부(825)를 덮도록 할 수 있다. 추가 층(823)은 일반적으로 평면형일 수 있기 때문에, 다층 어셈블리(820)를 외부에서 볼 때, 다층 어셈블리(820)의 표면에 어떠한 오목부도 보이지 않을 수 있다. 추가 층(823)과 조합하고 코어 층(821)에 오목부를 갖는 스킨 층(822)의 존재는 다층 어셈블리(820)에 일반적으로 평평하거나 평면적인 표면을 제공하면서 동시에 스킨 층(822)과 코어 층(821)의 결합을 강화시킬 수 있다. 필요에 따라, 다층 어셈블리의 하나 이상의 표면에 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 오목부가 존재할 수 있다. 예를 들면, 복수의 오목부가 표면(827) 및/또는 표면(829)에 존재할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 필요에 따라 추가 층이 표면(829) 상에 존재할 수도 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 코어 층은, 예를 들면 페이퍼 허니콤 코어 층, 폴리우레탄 층, 발포 폼, 압출 폼, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 기타 폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 폴리머 재료로 생성된 허니콤 구조, 알루미늄, 철, 강철, 기타 금속 및 금속 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 금속으로 생성된 허니콤 구조와 같은, 허니콤(Honeycomb) 코어 층을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 코어 층은 셀룰로오스 이외의 재료를 갖는 허니콤 코어 층일 수 있다. 예를 들면, 허니콤 층은 다공성일 수 있고, 코어 층 내에 상당한 개방 공간을 포함할 수도 있다. 도 8A 및 도 8B에 도시된 코어 층은 평방미터당 약 200그램(gsm) 내지 약 4,000그램(gsm)의 단위면적당 중량으로 포함될 수 있다. 도 8A 및 도 8B에 도시된 코어 층의 전체 두께는 다양할 수 있으며, 예를 들면 약 0.5cm 내지 약 7.5cm일 수 있다. 도 8A 및 도 8B에 도시된 코어 층의 오목부의 깊이는 코어 층의 전체 두께에 따라 다양할 수 있으며, 약 0.125인치(약 3mm) 내지 약 1인치(약 2.5cm), 예를 들면 약 5mm 내지 약 1.25mm일 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 상이한 오목부는 상이한 깊이 및/또는 기하학적 구조를 가질 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층은 각각 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 유리 매트 열가소성 복합체(GMT) 또는 경량 강화 열가소성 플라스틱(LWRT)으로 구성(또는 그것에 사용)될 수 있다. 이러한 LWRT의 하나는 한화 아즈델에서 제조하여 SUPERLITE® 재료라는 상표로 판매된다. GMT 또는 LWRT의 면적 밀도는 GMT 또는 LWRT의 평방미터당 약 300그램(gsm) 내지 약 4,000gsm일 수도 있지만, 특정 응용 분야의 요구에 따라 면적 밀도가 평방미터당 300그램(gsm) 미만 또는 4,000그램(gsm) 초과일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상부 밀도는 약 4,000gsm 미만일 수 있다. 특정 예시에 있어서, GMT 또는 LWRT는 GMT 또는 LWRT의 빈 공간 또는 기공에 배치된 하나 이상의 로프팅제 재료를 포함할 수 있다. 둘 이상의 GMT 또는 LWRT 층이 존재하는 경우, GMT 또는 LWRT 층은 동일할 수도 있고 또는 상이할 수도 있다.
특정 실시예에 있어서, 다공성 섬유 강화 열가소성 스킨 층으로 LWRT를 사용하는 경우, LWRT는 전형적으로 열가소성 재료 및 개방형 셀 구조의 웹을 함께 형성하는 복수의 보강 섬유를 포함한다. 웹은 열가소성 재료에 의해 제자리에 유지되는 보강 섬유의 무작위 배열로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상당한 양의 개방형 셀 구조를 포함하여 층에 빈 공간이 존재한다. 일부 예시에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 다공성 섬유 스킨 층은, 예를 들면, 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 이들 예시 범위 내의 임의의 예시적인 값의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층은 0% 초과, 예를 들면 완전히 압밀되지 않고 약 95% 이하의 공극률 또는 기공률을 가질 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 특정 공극률 또는 기공률을 포함하는 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층에 대한 기준은 해당 스킨 층의 총 체적을 기반으로 하며, 반드시 다층 어셈블리의 총 체적은 아니다.
특정 실시예에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층은 GMT 또는 LWRT 시트의 형태로 제조될 수 있다. 특정 예시에 있어서, 상기 시트는 일반적으로 촙드 유리 섬유, 열가소성 재료, 선택적으로 로프팅제 및 열가소성 폴리머 필름(들) 및/또는 유리 섬유 또는 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), PC/PBT의 블렌드 또는 PC/PET의 블렌드 등의 열가소성 수지 섬유로 제조된 직포 또는 부직포를 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, PP, PBT, PET, PC/PET 블렌드 또는 PC/PBT 블렌드를 수지로 사용할 수 있다. 시트를 제조하기 위해, 열가소성 재료 및 보강 재료를 임펠러가 장착된 개방형 혼합 탱크에 포함된 분산 폼에 첨가하거나 또는 계량할 수 있다. 특정 이론에 얽매이지 않고, 폼의 트랩된 공기 주머니의 존재는 유리 섬유, 열가소성 재료 및 로프팅제를 분산시키는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 섬유와 열가소성 재료의 분산 혼합물은 분배 매니폴드를 통해 제지 기계의 와이어 섹션 위에 위치한 헤드 박스로 펌핑될 수 있다. 그 다음, 분산된 혼합물을 진공을 사용하여 움직이는 와이어 스크린에 제공하면, 섬유 또는 열가소성이 아닌 폼이 제거될 수 있어서, 균일하고 섬유질인 습식의 웹을 지속적으로 제조할 수 있다. 상기 습식 웹을 적절한 온도의 건조기에 통과시켜 수분 함량을 낮추고 또한 열가소성 재료를 용융 또는 연화시킬 수 있다. 얻어진 제품은 닙 롤러 또는 다른 기술을 이용하여 압착 또는 압축하여 코어 층 또는 다른 층에 결합될 수 있는 시트를 형성할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층에 존재하는 높은 기공률은 다층 어셈블리의 전체 중량을 감소시킬 수 있고, 스킨 층의 빈 공간 내에 제제를 포함시킬 수 있다. 예를 들면, 로프팅제는 비공유 결합 방식으로 공극 공간에 존재할 수 있다. 열 또는 기타 섭동(perturbations)의 적용은 비공유 결합된 로프팅제의 체적을 증가시켜 전체 층의 두께를 증가시키는 작용을 할 수 있고, 예를 들면 로프팅제의 크기가 증가함에 따라 층이 증가하고 및/또는 추가 공기가 층에 트랩되게 된다. 필요한 경우, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층의 공극에 난연제, 착색제, 매연 억제제 및 기타 재료를 포함할 수 있다. 로프팅 전에, 다층 어셈블리는 전체 두께를 감소시키기 위해 압축될 수 있으며, 예를 들면 층이 하나 이상의 다른 층에 결합되기 전 또는 후에 압축될 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층의 열가소성 재료는 적어도 부분적으로 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트 및 폴리염화비닐 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이들의 가소화 및 비가소화된, 이들 재료 서로와의 블렌드 또는 다른 폴리머 재료와의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 적합한 열가소성 플라스틱에는 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 코폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액정 폴리머, PARMAX®로 상업적으로 알려진 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, Bayer의 APEC® PC와 같은 고열 폴리카보네이트, 고온 나일론 및 실리콘뿐만 아니라, 이들 재료 서로와의 또는 다른 폴리머 재료와의 코폴리머, 합금 및 블렌드를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층을 형성하는 데 사용되는 열가소성 재료는 분말 형태, 수지 형태, 로진 형태, 입자 형태, 섬유 형태 또는 기타 적절한 형태로 사용할 수 있다. 본 명세서에는 다양한 형태의 예시적인 열가소성 재료에 대하여 개시하고 있으며, 예를 들면 미국 공개번호 20130244528 및 미국 공개번호 20120065283에도 개시되어 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층에 존재하는 열가소성 재료의 정확한 양은 다양할 수 있으며, 예시적인 양은 약 20 내지 약 80중량%, 예를 들면 30 내지 70중량% 또는 35 내지 65중량%일 수 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 스킨 층 중 어느 하나에 사용되는 모든 재료의 중량%는 100중량%가 될 것이라는 것 당업자에게 자명할 것이다.
특정 실시예에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층의 보강 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 합성 유기 섬유, 특히 고모듈러스 유기 섬유, 예를 들면 파라 및 메타 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 섬유로 사용하기에 적합한 고융점 지수 수지, 현무암, 미네랄 울(예: 암면 또는 슬래그 울), 규회석(wollastonite), 알루미나 실리카 등 및 이들의 조합과 같은 미네랄 섬유, 금속 섬유, 금속화 천연 및/또는 합성 섬유, 세라믹 섬유, 원사 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 섬유 중 어느 하나는 섬유에 원하는 작용기를 부여하거나 다른 물리적 특성을 부여하기 위해 사용하기 전에 화학적으로 처리될 수 있으며, 예를 들면 열가소성 재료, 로프팅제 또는 둘 다와 반응할 수 있도록 화학적으로 처리될 수 있다. 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층의 섬유 함량은 독립적으로 층의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 층의 약 30중량% 내지 약 70중량%일 수 있다. 통상적으로, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층을 포함하는 다층 어셈블리의 섬유 함량은 어셈블리의 약 20중량% 내지 약 90중량%, 보다 특히는 약 30중량% 내지 약 80중량%, 예를 들면 약 40중량% 내지 약 70중량%이다. 섬유의 특정 크기 및/또는 배향은 도 8A 및 도 8B에 도시된 사용되는 열가소성 폴리머 재료 및/또는 스킨 층의 원하는 특성에 따라 적어도 부분적으로 달라질 수 있다. 적절한 추가 유형의 섬유, 섬유의 크기 및 양은 당업자에 의해 쉽게 선택되어 본 개시의 이익을 제공할 수 있을 것이다. 하나의 비제한적인 예시에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층을 제공하기 위한 열가소성 재료 내의 분산된 섬유 및 선택적으로 로프팅제는 일반적으로 약 5미크론을 초과하는 직경, 보다 특히는 약 5미크론 내지 약 22미크론의 직경, 및 약 5mm 내지 약 200mm의 길이를 가질 수 있고; 보다 특히는 섬유의 직경은 약 2미크론 내지 약 22미크론일 수 있고, 섬유의 길이는 약 5mm 내지 약 75mm일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층의 로프팅 용량은 하나 이상의 추가 로프팅제를 포함함으로써 더욱 조정될 수 있다. 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층에 사용되는 로프팅제의 정확한 유형은, 예를 들면 원하는 로프팅 온도, 원하는 로프팅 정도 등을 포함한 수많은 요인에 따라 달라질 수 있다. 일부 예시에 있어서, 대류 가열에 노출시 크기가 증가할 수 있는 팽창 가능한 마이크로스피어와 같은 마이크로스피어 로프팅제를 사용할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 예시적인 로프팅제로는 일본 쿠레하(Kureha Corp.)에서 입수할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨층에는 제 1 평균 입자 크기를 갖는 제 1 로프팅제와 제 1 평균 입자 크기와 다른 제 2 평균 입자 크기를 갖는 제 2 로프팅제가 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 로프팅제는 다층 어셈블리에 어느 정도의 난연성을 부여할 수 있는 팽창성 흑연 재료일 수 있다.
일부 구성에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층은 특정 용도를 위한 유해 물질 요건의 제한을 충족시키기 위해 실질적으로 할로겐 비함유 또는 할로겐 비함유 층일 수 있다. 다른 예시에 있어서, 하나 이상의 층은 할로겐화 난연제, 예를 들면 F, Cl, Br, I 및 At 중 하나 이상을 포함하는 할로겐화 난연제, 또는 이러한 할로겐을 포함하는 화합물, 예를 들면 테트라브로모 비스페놀-A 폴리카보네이트 또는 모노할로, 디할로, 트리할로 또는 테트라할로 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 일부 예시에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층에 사용되는 열가소성 재료는 다른 난연제를 추가하지 않고도 어느 정도의 난연성을 부여하기 위해 하나 이상의 할로겐을 포함할 수 있다. 할로겐화 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 할로겐화 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 존재할 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 상이한 할로겐화 난연제를 층에 첨가될 수 있다. 다른 예시에 있어서, 예를 들면, N, P, As, Sb, Bi, S, Se 및 Te 중 하나 이상을 포함하는 난연제와 같은 비할로겐화 난연제가 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 비할로겐화 난연제는 층이 더 환경친화적일 수 있도록 인산화 재료를 포함할 수 있다. 비할로겐화 또는 실질적으로 할로겐 비함유 난연제가 존재하는 경우, 상기 난연제는 소망에 따라 난연제의 양 중에 존재하며, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 할로겐 비함유 난연제는 약 0.1중량% 내지 약 15중량%(층의 중량 기준), 보다 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 13중량%, 예를 들면 약 5중량% 내지 약 13중량%로 포함될 수 있다. 필요한 경우, 두 가지의 다른 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 본 명세서에 기재된 층 중 하나 이상에 첨가할 수 있다. 특정 예시에 있어서, 본 명세서에 기재된 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층 중 하나 이상은 하나 이상의 할로겐화 난연제와 하나 이상의 실질적으로 할로겐 비함유 난연제를 조합하여 포함할 수 있다. 두 가지의 상이한 난연제를 포함하는 경우, 두 난연제의 조합은 난연제의 양으로 존재할 수 있고, 존재하는 다른 성분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 존재하는 난연제의 총 중량은 약 0.1중량% 내지 약 20중량%(층의 중량 기준), 더욱 특히는 층의 중량 기준으로 약 1중량% 내지 약 15중량%, 예를 들면 약 2중량% 내지 약 14중량%일 수 있다. 본 명세서에 기재된 층에 사용되는 난연제는 열가소성 재료 및 섬유를 포함하는 혼합물에 첨가되거나(와이어 스크린 또는 기타 처리 부재에 혼합물을 폐기하기 전에) 또는 층이 형성된 후에 첨가될 수 있다. 일부 실시예에서, 난연제는 팽창성 흑연 재료, 수산화 마그네슘 (MDH) 및 수산화 알루미늄(ATH) 중 하나를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층은 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 하나 이상의 필름 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층의 필름은 열가소성 필름, 폴리올레핀 필름, 엘라스토머 필름 등을 포함할 수 있다. 특정 구성에 있어서, 필름은 적어도 하나의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 적어도 하나의 폴리(에테르 이미드), 적어도 하나의 폴리(에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(에테르-에테르 케톤), 적어도 하나의 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 적어도 하나의 폴리(에테르 설폰), 적어도 하나의 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 적어도 하나의 폴리카보네이트, 적어도 하나의 나일론, 및 적어도 하나의 실리콘을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 스킨 층에 대하여 두 개 이상의 필름이 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 조합하여 존재할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 추가 층은 필름(예: 열가소성 필름 또는 탄성 필름), 프림, 스크림(예: 섬유계 스크림 또는 셀룰로스계 섬유와 같은 친수성 섬유를 포함하는 스크림), 포일, 직포, 부직포를 포함할 수 있고 또는 무기 코팅, 유기 코팅 또는 열경화성 코팅으로 존재할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 도 8A 및 도 8B에 도시된 추가 층은 1996년에 제정된 ISO 4589에 따라 측정된 약 22를 초과하는 한계산소지수를 포함할 수 있다. 열가소성 필름이 도 8A 및 도 8B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 존재하는 경우, 열가소성 필름은 폴리(에테르 이미드), 폴리(에테르 케톤), 폴리(에테르-에테르 케톤), 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(아릴렌 설폰), 폴리(에테르 설폰), 폴리(아미드-이미드), 폴리(1,4-페닐렌), 폴리카보네이트, 나일론 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 섬유계 스크림이 도 8A 및 도 8B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 포함되는 경우, 섬유계 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 도 8A 및 도 8B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 존재하는 경우, 상기 코팅은 불포화 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 페놀류 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 코팅이 도 8A 및 도 8B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 존재하는 경우, 무기 코팅은 Ca, Mg, Ba, Si, Zn, Ti 및 Al 중에서 선택된 양이온을 함유하는 광물을 포함하거나, 또는 석고, 탄산칼슘 및 모르타르(mortar) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부직포가 도 8A 및 도 8B에 도시된 추가 층 또는 그 일부로서 존재하는 경우, 부직포는 열가소성 재료, 열경화 바인더, 무기 섬유, 금속 섬유, 금속화 무기 섬유 및 금속화 합성 섬유를 포함할 수 있다. 필요한 경우, 도 8A 및 도 8B에 도시된 추가 층은 팽창 가능한 흑연 재료, 난연성 재료, 섬유 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 하나 이상의 중간 층이 코어 층과 스킨 층 사이에 존재할 수 있다. 도 9를 참조하면, 코어 층(910)과 스킨 층(930) 사이에 중간 층(920)이 도시되어 있다. 중간 층(920)은, 예를 들면 접착제 층, 파우더 코팅 층, 필름 또는 다른 재료일 수 있다. 도시되지 않았지만, 하나 이상의 추가 층이 코어 층(910)의 제 2 표면(904)에 존재할 수도 있다. 또한, 제 2 표면(904)은 필요에 따라 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 오목부를 포함할 수 있다. 코어 층(910) 및 스킨 층(930)은, 예를 들면 도 8A 및 8B을 참조하여 기재된 임의의 이들 재료를 포함할 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 스킨 층에 하나 이상의 오목부를 갖는 스킨 층을 미리 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 스킨 층 내의 하나 이상의 오목부는 스킨 층과 코어 층이 함께 배치될 수 있도록 코어 층 내의 오목부를 미러링할 수 있다. 예를 들면, 이하에서 자세히 설명하는 바와 같이, 돌출부, 프레스 또는 기타 장치를 사용하여 스킨 층에 오목부를 형성할 수 있다. 이어서, 다양한 오목부를 일치시킴으로써, 이들 오목부는 코어 층의 오목부와 결합될 수 있다. 스킨 층과 코어 층의 오목부를 미러링함으로써, 소망하는 배향으로 스킨 층이 코어 층에 결합될 수 있다. 예를 들면, 스킨 층이 특정 섬유 배열을 갖는 경우, 섬유를 기계 방향 또는 교차 방향으로 배향시키는 것이 바람직할 수 있다. 스킨 층 및 코어 층에 비대칭 또는 독특한 배열의 오목부를 생성함으로써, 스킨 층 및 코어 층은 특정 방향으로 서로 결합될 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 본 발명에서 설명된 오목부는 다수의 상이한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 도 10을 참조하면, 플레이트(1000) 상의 스파이크(1010)를 도시한다. 스파이크(1010)는 코어 층, 스킨 층 또는 둘 다를 가압하여 오목부를 생성할 수 있다. 스파이크가 층을 가압하는 정확한 깊이는 약 1/8인치(약 30mm) 내지 1/2인치(약 1.25cm)일 수 있다. 필요에 따라, 스파이크(1010)를 층 내로 더 밀어 넣거나 또는 스파이크(1010)의 길이를 증가시킴으로써 깊이를 조정할 수 있다. 스파이크(1010)는 다수의 상이한 형태 및 형상을 가질 수 있으며, 날카로운 끝부 또는 둥근 끝부를 가질 수 있고, 중실(中實)일 수 있고, 중공일 수 있고, 2개 이상의 상이한 돌출부를 가질 수 있고, 또는 상이한 형태를 가질 수 있다. 스파이크(1010)는 전형적으로 스킨 층에 사용되는 재료보다 융점이 높은 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스파이크(1010)는 금속, 고온 폴리머, 고무, 탄소 섬유, 다이아몬드 또는 용융점이 200℃ 이상, 250℃ 이상 또는 300℃ 이상인 다른 재료를 포함할 수 있다. 필요에 따라, 스파이크(1010)는, 예를 들면 접착제, 파우더, 염료, 난연제, 입자, 수지, 로진, 섬유 또는 기타 재료와 같은 재료로 코팅될 수 있다. 일부 예시에 있어서, 다층 어셈블리를 제조하는 동안 코어 층 및 스킨 층이 스파이크에 달라붙지 않도록, 스파이크(1010)는 불소 폴리머 또는 다른 재료 같은 논스틱 코팅을 포함할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 스파이크는 하나 이상의 다른 스파이크와 함께 플레이트 내에 존재할 수 있다. 예를 들면, 도 11을 참조하면, 각각 독립적으로 깊이를 조절할 수 있는 복수의 스파이크(총칭하여 1110)를 포함하는 플레이트(1100)가 도시되어 있다. 스파이크(1110)의 깊이는 동일할 수도 있고, 또는 상이한 깊이의 오목부를 제공하기 위해 상이할 수도 있다. 또한, 스파이크의 치수 및 형상도 동일할 필요는 없다. 스파이크(1110)는 스파이크(1010)와 관련하여 설명된 구성 및 재료 중 임의의 구성을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 복수의 돌출부를 포함하는 플레이트는 복수의 오목부를 제공하기 위하여 다층 어셈블리의 표면에 대해 가압할 수 있다. 도 12를 참조하면, 19개의 개별 행을 갖고 행당 9개의 돌출부를 가져 총 171개의 개별 돌출부를 포함하는 플레이트(1200)가 도시되어 있다. 정확한 행당 돌출부의 수는 1개, 2개, 3개 또는 그 이상일 수 있다. 마찬가지로, 플레이트에 존재하는 행의 수는 1개, 2개, 3개 또는 그 이상일 수 있다. 각 행의 개별 돌출부는 소망에 따라 각각으로부터 대칭 또는 비대칭으로 이간될 수 있다. 또한, 상이한 돌출부는 형상, 크기 및/또는 깊이가 동일할 필요는 없다. 플레이트(1200)를 사용할 때, 스킨 층을 코어 층 위에 배치하고 가열하여 스킨 층 및/또는 코어 층을 연화시킬 수 있다. 이어서, 플레이트(1200)을 연화된 스킨 층에 대해 가압하여 스킨 층의 표면 전반에 복수의 오목부를 형성할 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 도 12에는 돌출부가 고정된 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 하나 이상의 돌출부가 유압식, 공압식 등으로 작동되어 돌출부를 스킨 층 내로 밀어 넣을 수 있다. 예를 들면, 플레이트는 스킨 층에 인접하여 배치되고 고정된 상태로 유지될 수 있다. 하나 이상의 개별 돌출부는 스킨 층 및/또는 코어 층으로 돌출부를 밀어 넣어 오목부를 생성하도록 작동될 수 있다.
특정 구성에 있어서, 연화된 스킨 층은 복수의 에어 제트에 인접하여 배치되어, 다층 어셈블리의 제 1 표면에 오목부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 에어 제트로부터 연속적으로 또는 간헐적으로 공압을 가하면, 스킨 층을 코어 층에 밀어 넣어 하나 이상의 오목부를 형성할 수 있다. 필요에 따라, 상이한 공기 압력을 사용하여 깊이 및/또는 형상이 다른 오목부를 형성할 수 있다. 대기, 질소 또는 헬륨과 같은 불활성 가스, 또는 기타 가스를 사용하여 오목부를 형성할 수 있다. 일부 예시에 있어서, 스킨 층에 존재하는 섬유 및/또는 열가소성 재료가 상기 재료와 반응성 가스 중에서 반응할 수 있도록 반응성 가스가 사용될 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 본 명세서에 기재된 코어 층은 압출 폼 또는 발포 폼에 의해 제조되거나, 또는 다수의 재료 스트립을 연결함으로써 및/또는 재료를 결정된 두께 및 높이로 절단함으로써 허니콤 구조를 제조함으로써 제조될 수 있다. 이들 스트립은, 예를 들면 정해진 간격으로 부착(접착제/용접)될 수 있다. 잡아당겨 개방하면, 셀은 허니콤 구조를 형성할 수 있다. 예를 들면, 일례에서 종이 롤을 사용하여 특정 영역에서 접착제로 연결될 수 있는 일련의 적층 시트를 제공할 수 있다. 그 다음, 적층된 시트를 슬라이싱할 수 있다. 상기 슬라이스는 복수의 셀 또는 허니콤을 갖는 코어를 제공하도록 연장될 수 있다. 금속 허니콤 구조의 경우, 인쇄되거나, 단조되거나, 캐스팅되거나 또는 다른 방식으로 제조될 수 있다.
본 명세서에 기재된 스킨 층을 제조할 때, 습식 적층 공정(wet-laid process) 및 하나 이상의 추가 재료를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 열가소성 재료 등의 분산된 재료, 및 섬유 등과 같은 하나 이상의 유형의 보강 재료, 선택적으로 본 명세서에 기재된 하나 이상의 첨가제(예를 들면, 난연제, 로프팅제 등)를 포함하는 액체 또는 유체 매질은 공기 또는 다른 기체의 존재 하에서 교반 또는 아지테이팅될 수 있다. 그런 다음, 배치된 재료에서의 재료의 실질적으로 균일한 분포를 제공하도록, 분산액을 움직이는 지지체(예: 와이어 스크린 또는 기타 지지체)에 배치할 수 있다. 재료 분산성 및/또는 균일성을 증가시키기 위해, 교반된 분산액은 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 등의 하나 이상의 활성제(예: Industrial Soaps Ltd.의 상풍명 ACE liquid, Glover Chemicals Ltd.의 상품명 TEXOFOR®FN 15, 및 Float-Ore Ltd.의 상품명 AMINE Fb 19)를 포함할 수 있다. 이들 활성제는 액체 분산액에서 공기의 분산을 도울 수 있다. 이러한 성분은 공기의 존재하에서 혼합 탱크, 부선기 셀 또는 기타 적절한 장치에 첨가되어 분산액을 제공할 수 있다. 수성 분산액이 바람직하게 사용되지만, 분산을 돕거나, 유체의 점도를 변경하거나, 또는 분산액 또는 프리프레그, 코어 또는 수지에 원하는 물리적 또는 화학적 특성을 부여하기 위해 하나 이상의 비수성 유체가 존재할 수도 있다.
특정 예시에 있어서, 분산액을 충분한 기간 동안 혼합한 후에, 부유물을 가진 유체를 스크린, 이동 와이어 또는 다른 적절한 지지 구조물 위에 배치하여 배치된 재료의 웹을 제공할 수 있다. 웹에 흡입 또는 감압을 제공하여 배치된 재료로부터 액체를 제거하여, 열가소성 재료 및 존재하는 임의의 다른 재료(예: 섬유, 첨가제 등)을 남길 수 있다. 얻어진 웹을 완전히 형성되어 소망하는 스킨 층을 제공하기 전에 건조하고 선택적으로 원하는 두께로 압밀화 또는 가압할 수 있다. 열가소성 재료 및 보강 재료의 특성에 따라, 습식 적층 공정을 사용할 수 있으나, 대신에 에어 적층 공정, 건식 혼합 공정, 카딩 및 니들 공정, 또는 부직포 제품을 제조하는 데 사용되는 다른 공지된 공정을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 본 명세서에 기재된 스킨 층은 인라인 공정 및/또는 인라인 시스템을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 스킨 층을 제조하는 시스템은 재료를 혼합하고, 열가소성 재료(TP, thermoplastic material) 및 보강 재료(RM, reinforcing materials)를 포함하는 액체를 이동 지지체 상에 증착하는 데 사용하는 헤드 박스를 포함할 수 있다. 이동 지지체는 모터와 결합될 수 있는 풀리 또는 롤러를 이용하여 이동될 수 있다. 진공 장치가 이동 지지체에 증착된 재료로부터 TP 또는 RM이 아닌 액체를 제거하여 웹을 형성하기 위해 존재할 수 있다. 웹을 압축하기 위하여 선택적인 일련의 롤러에 제공하기 전에, 웹은 적어도 일정 기간 동안 고형화 또는 건조되게 할 수 있다. 무빙 벨트는 건조된 웹을 이동 지지체로부터 수용할 수 있다. 이동 지지체와 벨트 사이의 간격은 건조된 웹이 떨어지지 않을 정도로 작을 할 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 웹은 코어 층에 배치되고, 웹을 연화시키기 위하여 원하는 온도(예: 170-240℃)로 가열될 수 있다. 웹을 가열하기 위해 사용되는 정확한 시간은 건조된 웹의 전체 두께에 따라 수 초에서 최대 수 분까지 다양할 수 있다. 이어서, 돌출부를 다층 어셈블리로 밀어 넣음으로써 형성되는 코어 층의 측벽에 대한 스킨 층의 결합을 강화시키기 위해, 돌출부를 포함하는 플레이트 또는 몰드 등을 코어 층 상의 가열된 웹에 대해 가압하여 하나 이상의 오목부를 형성할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 다층 어셈블리에 결합될 수 있는 다른 층과 함께 선택적으로 몰드에 배치될 수 있다. 몰드의 벽은 몰딩 후 최종 어셈블리에 오목부를 제공하기 위해 돌출부를 포함할 수 있다. 몰드가 300℃ 이상으로 가열되면, 어셈블리를 소망하는 최종 물품으로 성형되는 동시에, 스킨 층과 코어 층의 결합을 증대시키기 위해 오목부를 제조할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 돌출부를 갖는 팽창식 블래더(inflatable bladder)는 본 명세서에 기재된 어셈블리의 표면에 오목부를 제조하기 위해 몰드와 함께 또는 몰드 없이 사용할 수 있다. 팽창식 블래더는 어셈블리의 표면(들)에 딤플 또는 오목부의 가압을 가능할 수 있도록 어셈블리의 하나 이상의 층을 연화하기 위해 고온 재료로 제조될 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리의 전체 두께, 중량 등은 달라질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 다층 어셈블리의 두께는 달라질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 자동차에 적용되는 적재 바닥의 경우, 적재 바닥은 최대 125파운드(~57kg)의 하중이 바닥에 놓이면 4mm 미만의 처짐이 발생하도록 유효한 단위면적당 중량을 가질 수 있다. 다른 예시에 있어서, 다층 어셈블리는 최대 500파운드(~227kg)의 하중이 바닥에 놓이면 8mm 미만의 처짐이 발생할 수 있는 정도의 유효한 단위면적당 중량을 가질 수 있다. 더 높은 중량 지지 요건을 갖는 용도에 대해서는 필요에 따라 더 높은 단위면적당 질량을 가질 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 본 명세서에 기재된 다층 어셈블리는 자동차, 트럭, 기차, 비행기 등의 차량; RV, 클래스 A의 RV, 클래스 B의 RV, 클래스 C의 RV, 트럭 캠핑카, 토이 하울러(toy hauler), RV 트레일러 또는 기타 레크리에이션 차량 등의 레저용 차량; 사이딩(siding), 천장재, 벽 칸막이(cubicle), 바닥재, 벽 보드 등의 건축 용도 또는 기타 용도에 사용될 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 적재 바닥(1300)이 도 13A에 도시되어 있다. 차량 적재 바닥으로 사용될 수 있는 적재 바닥의 측면도가 되시되어 있다. 적재 바닥(1300)은 일반적으로 차량의 후방 부분, 예를 들면 스포츠 유틸리티 차량 또는 미니밴의 후방 수납부에 위치하며, 또한 부품, 기어, 수하물, 스페어 타이어 등을 수용하여 보관하도록 설계된다. 리드(lid) 또는 커버링(도시되지 않음)은 또한 차량 적재 바닥(1300)의 부품을 에워싸서 보이지 않게 하기 위해 존재할 수 있다. 적재 바닥(1300)은, 예를 들면 본 명세서에 개시된 하나 이상의 오목부를 포함하는 다층 어셈블리를 포함할 수 있다. 일부 예시에 있어서, 적재 바닥(1300)은 충분한 내하중력, 예를 들면 약 50파운드 이상(약 22kg 이상 또는 적어도 220뉴턴의 힘을 견딜 수 있는 능력)을 제공하여, 이를 지지하기 위해 차량의 하지 지지 부재가 존재할 필요가 없다.
특정 실시예에 있어서, 적재 바닥은 본 명세서의 도 1A 내지 8B와 관련하여 기재된 바와 같이, 층상 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 적재 바닥은 도 13B에 도시된 바와 같은 층상 배열을 포함할 수 있다. 적재 바닥(1350)은 허니콤 층(1355)을 포함한다. 상기 층(1355)의 제 1 표면에는 추가적인 접착 층(1360)을 포함한다. 제 1 섬유 강화 열가소성 층(1365)은 접착 층(1360) 상에 존재할 수 있다. 스킨, 장식 층 또는 스크림(1370)이 층(1365) 상에 존재할 수 있다. 또 다른 선택적인 접착 층(1375)이 허니콤 층(1355)의 제 2 표면에 존재할 수 있다. 제 2 섬유 강화 열가소성 층(1380)은 층(1375) 상에 존재할 수 있다. 스킨, 스크림 또는 장식 층(1385)이 층(1380) 상에 존재할 수 있다. 오목부(도시되지 않음)는 본 명세서에 언급된 바와 같이 하나 이상의 표면에 또는 표면 내에 존재할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 본 명세서에 기재된 다층 어셈블리는 벌크 헤드 월 내에 존재할 수 있다. 예를 들면, 차량의 승객실과 차량의 화물실을 분리하도록 구성된 벌크 헤드 월은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 다층 어셈블리를 포함할 수 있다. 벌크 헤드 월은 코어 층과, 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합된다. 도 14에는 벌크 헤드 월(1410)이 트럭 캡(1400)의 승객실(1405)과 수면 영역(1420)을 분리하는 예시를 도시한다. 본 명세서에 기재된 다층 어셈블리를 포함하는 벌크 헤드 월은 승용차, 레저용 차량, 기차, 지하철, 선박, 비행기 등에도 존재할 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 다층 어셈블리는 하나 초과의 단일 코어 층 또는 허니콤 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 허니콤 층은 필요에 따라 임의의 하나의 다층 어셈블리 내에 존재할 수 있다. 허니콤 층은 서로 인접하여 배치되거나 또는 하나 이상의 다른 층에 의해 분리될 수 있다. 본 명세서에 기재된 허니콤 층에는 다른 층에 결합되기 전 또는 다른 층에 결합된 후에 딤플 또는 오목부가 제조될 수 있다.
본 개시의 이익을 감안할 때, 당업자에게는 딤플 또는 오목부 이외의 구조가 유사한 방식으로 제공될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들면, 채널, 슬롯 또는 다른 구조물은 또한 본원에 설명된 것과 유사한 방법 및 재료를 사용하여 제조될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예의 요소들을 설명할 때, "a", "an", "the" 및 "said"는 하나 이상의 요소가 있다는 것을 의미하는 것을 의도한다. "포함하는(comprising, including)", "갖는(with)" 및 "가진(having)"이라는 용어는 개방형으로 의오된 것이며, 나열된 요소 이외의 추가 요소가 있을 수 있다는 것을 의미한다. 본 개시의 이점을 감안할 때, 당업자들은 실시예의 다양한 구성요소가 다른 실시예의 다른 구성요소와 교환 또는 치환될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
특정 양태, 실시예 및 실시형태가 상기 기재되어 있지만, 본 개시의 이점을 감안할 때, 당업자는 개시된 예시적인 양태, 실시예 및 실시형태의 추가, 치환, 수정 및 변경이 가능하다는 것을 인식할 것이다.

Claims (36)

  1. 코어 층의 제 1 표면에 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 배치하여 다층 어셈블리를 형성하는 단계로서, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하는 단계; 및
    상기 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하여 상기 다층 어셈블리의 코어 층 내 및 제 1 표면 전반에 복수의 제 1 오목부를 제공하는 단계로서, 가해진 상기 제 1 자극은 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 상기 코어 층의 복수의 제 1 오목부에 압박하여 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 상기 코어 층 사이의 결합을 강화시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 표면 돌출부를 포함하는 몰드에 다층 어셈블리를 배치하고, 상기 몰드를 이용하여 상기 다층 어셈블리를 몰딩함으로써, 상기 다층 어셈블리의 제 1 표면에 상기 제 1 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 표면 돌출부를 포함하는 플레이트를 상기 다층 어셈블리의 제 1 표면에 대해 가압함으로써, 상기 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층 어셈블리의 제 1 표면에 인접하여 배치된 복수의 유체 제트를 이용하여 상기 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제공된 복수의 제 1 오목부는 상이한 기하학적 구조를 갖는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하여 상기 다층 어셈블리의 코어 층 내 및 제 2 표면 전반에 복수의 제 2 오목부를 형성하는 단계로서, 가해진 제 2 자극은 상기 코어 층을 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층에 압박시켜 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 상기 코어 층 사이의 결합을 강화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    복수의 표면 돌출부를 포함하는 몰드에 상기 다층 어셈블리를 배치하고, 상기 몰드를 이용하여 상기 다층 어셈블리를 몰딩함으로써, 상기 다층 어셈블리의 제 1 표면에 제 1 자극을 가하고, 배치된 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    복수의 표면 돌출부를 포함하는 플레이트를 상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 대해 가압함으로써, 상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 인접하여 배치된 복수의 유체 제트를 이용하여 상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    제공된 복수의 제 2 오목부는 상이한 기하학적 구조를 갖는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 오목부는 상이한 깊이를 갖는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    제 1 자극을 가하기 전에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층에 제 1 스킨 층을 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 접착 필름을 포함하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    제 1 자극을 가한 후 상기 다층 어셈블리에 제 1 스킨 층을 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 층은 다공성 코어 층을 포함하고, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 보강 섬유 및 폴리올레핀 열가소성 재료를 포함하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 층은 허니콤 코어 층을 포함하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 보강 섬유는 유리 섬유, 아라미드 섬유, 흑연 섬유, 탄소 섬유, 무기 광물 섬유, 금속 섬유, 금속화 합성 섬유, 금속화 무기 섬유, 및 이들의 섬유와 조합 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    열가소성 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴스티렌, 부타디엔, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테트라클로레이트, 폴리염화비닐, 폴리아릴렌 에테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 열가소성 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 아크릴로니트릴-부틸아크릴레이트-스티렌 폴리머, 비정질 나일론, 폴리아릴렌 에테르 케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴 설폰, 폴리에테르 설폰, 액정 폴리머, 폴리(1,4 페닐렌) 화합물, 고열 폴리카보네이트, 고온 나일론, 실리콘, 또는 이들 재료 서로의 블렌드 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 허니콤 코어 층은 페이퍼 허니콤 코어 층이고, 상기 보강 섬유는 유리 섬유를 포함하고, 상기 열가소성 재료는 폴리올레핀을 포함하는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 층의 제 2 표면에 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 배치하여 다층 어셈블리를 형성하는 단계로서, 상기 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하는 단계; 및
    상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하여 상기 다층 어셈블리의 코어 층 내 및 제 2 표면 전반에 복수의 제 2 오목부를 형성하는 단계로서, 가해진 제 2 자극은 상기 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 상기 코어 층의 복수의 제 2 오목부에 압박하여 상기 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층과 상기 코어 층 사이의 결합을 강화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    복수의 표면 돌출부를 포함하는 몰드에 상기 다층 어셈블리를 배치하고, 상기 몰드를 이용하여 상기 다층 어셈블리를 몰딩함으로써, 상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    복수의 표면 돌출부를 포함하는 플레이트를 상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 대해 가압함으로써 상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 인접하여 배치된 복수의 유체 제트를 이용하여 상기 다층 어셈블리의 제 2 표면에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    복수의 제 1 오목부는 복수의 제 2 오목부와 수직으로 오프셋되는 방법.
  25. 제 20 항에 있어서,
    복수의 제 1 오목부는 복수의 제 2 오목부와는 상이한 깊이를 갖는 방법.
  26. 제 20 항에 있어서,
    제 1 자극을 가하기 전에, 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층에 제 1 스킨 층을 배치하고, 또한 제 2 자극을 가하기 전에, 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층에 제 2 스킨 층을 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    복수의 표면 돌출부를 포함하는 몰드에 다층 어셈블리를 배치하고, 상기 몰드를 이용하여 상기 다층 어셈블리를 몰딩함으로써, 배치된 제 1 스킨 층에 제 1 자극을 가하는 동시에, 배치된 제 2 스킨 층에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    복수의 표면 돌출부를 포함하는 제 1 플레이트를 배치된 제 1 스킨 층에 대해 가압함으로써 상기 다층 어셈블리의 배치된 제 1 스킨 층에 제 1 자극을 가하고, 또한 복수의 표면 돌출부를 포함하는 제 2 플레이트를 배치된 제 2 스킨 층에 대해 가압함으로써 배치된 제 2 스킨 층에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  29. 제 26 항에 있어서,
    배치된 제 1 스킨 층에 인접하여 배치된 복수의 에어 제트를 이용하여 배치된 제 1 스킨 층에 제 1 자극을 가하고, 또한 배치된 제 2 스킨 층에 인접하여 배치된 복수의 에어 제트를 이용하여 배치된 제 2 스킨 층에 제 2 자극을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    제 1 자극 및 제 2 자극을 가한 후 다층 어셈블리에 제 1 스킨 층을 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 코어 층의 제 1 표면 전반에 복수의 오목부를 포함하는 코어 층; 및
    상기 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층으로서, 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하고, 상기 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 오목부의 표면에 결합되는 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하는 다층 어셈블리.
  32. 코어 층의 제 1 표면 전반에 복수의 오목부를 포함하는 코어 층;
    상기 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층으로서, 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하며, 상기 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 오목부의 표면에 결합되는 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층; 및
    상기 코어 층의 제 2 표면에 배치된 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층으로서, 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하는 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하는 다층 어셈블리.
  33. 코어 층의 제 1 표면 전반에 복수의 제 1 오목부 및 코어 층의 제 2 표면 전반에 복수의 제 2 오목부를 포함하는 코어 층;
    상기 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층으로서, 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하고, 상기 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합되는 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층; 및
    상기 코어 층의 제 2 표면에 배치된 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층으로서, 열가소성 재료와 함께 유지된 복수의 보강 재료에 의해 형성된 개방형 셀 구조의 웹을 포함하고, 상기 코어 층의 제 2 표면 전반의 복수의 제 2 오목부의 표면에 결합되는 제 2 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하는 다층 어셈블리.
  34. 차량의 승객실과 차량의 화물실을 분리하도록 구성된 벌크 헤드 월로서,
    상기 벌크 헤드 월은 코어 층, 및 상기 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하고, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상기 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합되는 벌크 헤드 월.
  35. 차량의 후방 섹션에 배치되고, 차량 적재 바닥에 배치된 적어도 50파운드(약 27kg)를 지지하도록 구성된 차량 적재 바닥으로서,
    상기 차량 적재 바닥은 코어 층, 및 상기 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하고, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상기 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합되는 차량 적재 바닥.
  36. 엔진실 및 승객실을 포함하는 차량으로서,
    상기 승객실은 차량의 후방 섹션에 있고, 차량 적재 바닥에 배치된 적어도 50파운드(약 27kg)를 지지하도록 구성된 적재 바닥을 포함하고, 상기 적재 바닥은 코어 층, 및 상기 코어 층의 제 1 표면에 배치된 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층을 포함하고, 상기 제 1 다공성 섬유 강화 열가소성 층은 상기 코어 층의 제 1 표면 전반의 복수의 제 1 오목부의 표면에 결합되는 차량.
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