專利名稱：阻火薄膜層壓材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
提供了一種適于并入到阻火薄膜層壓材料中的防火紙，其用于隔熱和隔音系統(tǒng)中，例如但不限于商用飛行器中所使用的那些。

背景技術(shù)：
聯(lián)邦航空局(The Federal Aviation Administration(FAA))已經(jīng)公布了包含在14CFR§25.856(a)&(b)部分中的規(guī)章，要求在商用飛行器中使用隔熱和隔音包套(blanket)系統(tǒng)來提供改進(jìn)的燒穿(burn through)保護(hù)和抗火焰?zhèn)鞑バ?。這些系統(tǒng)典型地包括封裝在薄膜覆蓋物或者包中的隔熱和隔音包套。由于隔熱和隔音系統(tǒng)目前被結(jié)構(gòu)化，燒穿規(guī)章主要影響隔離系統(tǒng)包的內(nèi)容物，而抗火焰?zhèn)鞑バ砸?guī)章主要影響用來制作所述的包的薄膜覆蓋物。該薄膜覆蓋物典型的是作為例如在隔熱和隔音材料層之間交替插入的、位于所述隔離材料層之上的、或者位于所述隔離材料層之下的層或者覆蓋物來使用的，或者是作為部分或者完全封裝一層或多層的隔熱和隔音材料的覆蓋物或者包來使用的。



圖1A是一種飛行器隔熱和隔音包套的示意性橫截面圖，該包套是通過含有本發(fā)明防火紙的本發(fā)明的阻火層壓材料來保護(hù)的。
圖1B是圖1A的阻火層壓材料的圓周部分B’的分解橫截面圖。
圖2是在完成了可燃性和火焰?zhèn)鞑y試之后，三個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品的照片。
圖3是一個(gè)圖，表示了在抗燒穿測試過程中作為時(shí)間函數(shù)的，四組根據(jù)圖1A和1B實(shí)施方案的兩個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品的背部熱通量。
圖4A是一種飛行器隔熱和隔音包套的示意性橫截面圖，該包套是通過含有防火紙的本發(fā)明的阻火層壓材料來保護(hù)的。
圖4B是圖4A的阻火層壓材料的圓周部分B’的分解橫截面圖。
圖5是一個(gè)圖，表示了在抗燒穿測試過程中作為時(shí)間函數(shù)的，四組根據(jù)圖4A和4B實(shí)施方案的兩個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品的背部熱通量。

具體實(shí)施例方式
提供了一種防火紙，其適于并入到隔熱和隔音系統(tǒng)所用的阻火薄膜層壓材料中，例如但不限于商用飛行器中所用的那些。作為舉例而非限制，該阻火層壓材料可以作為覆蓋物或者層來使用，所述的覆蓋物或?qū)游挥跈C(jī)身壁腔(fuselage wall cavities)和飛行器機(jī)身(aircraftfuselage)外皮(outer skin)中的隔離材料中(作為隔離系統(tǒng)的外層)或者位于機(jī)身壁腔和飛行器內(nèi)飾板中的隔離材料中(作為隔離系統(tǒng)的內(nèi)層)。
將本發(fā)明的防火紙并入到阻火層壓材料中，用來保護(hù)隔熱和隔音結(jié)構(gòu)，這解決了以前的與使用輕重量的陶瓷或者無機(jī)紙(其往往是處理時(shí)易碎的)或者被用在存在苛刻的機(jī)械環(huán)境的有關(guān)問題。以前，輕重量的陶瓷或者無機(jī)紙例如云母紙不能熱封，和/或云母紙?jiān)谔幚磉^程中發(fā)生碎裂，并且隨后不能通過燃燒測試。
在某些實(shí)施方案中，防火無機(jī)纖維紙可以層壓到阻燃薄膜(flameresistant film)上。在某些實(shí)施方案中，該防火紙可以包含生物可溶性無機(jī)纖維(inorganic bio-soluble fibre)、短切玻璃不可呼吸的纖維(chopped glass non-respirable fibers)、有機(jī)增強(qiáng)纖維(organic reinforcingfibers)、有機(jī)粘合劑(organic binder)、和無機(jī)粘合劑(inorganic binder)或者填料；以及除了一部分生物可溶性纖維之外或者代替一部分生物可溶性纖維的任選的耐火陶瓷纖維(refractory ceramic fiber)。
這種組合物提供了輕基重紙制品，其具有令人驚訝的對與處理和使用相關(guān)的損傷的耐受性，以及如14CFR§25.856(a)&(b)所定義的抗火焰?zhèn)鞑ズ突鹧娲┩傅哪芰?。術(shù)語“基重(basis weight)”定義為每單位面積上的重量(g/m2)。因此當(dāng)本發(fā)明的阻火層壓材料的基重可能是約80-約120g/m2，并且在某些實(shí)施方案中是約90-約105g/m2時(shí)，本發(fā)明的防火紙以及合并有它的層壓材料可用于為商用飛行器機(jī)身所用的隔熱和隔音結(jié)構(gòu)提供防火燒穿保護(hù)，所述的隔熱和隔音結(jié)構(gòu)在工業(yè)上被稱為“包套(blanket)”。但是，在任何期望將精巧的隔離層層壓到保護(hù)性有機(jī)層的情況中，可以使用本發(fā)明的防火紙以及合并有它的層壓材料。
生物可溶性無機(jī)纖維或者耐火陶瓷微纖維(refractory ceramicmicro fibers)的示例性的例子包括但不限于平均直徑為約0.6微米-約2.6微米的

堿土金屬硅酸鹽(AES)纖維，和

耐火鋁硅酸鹽陶瓷纖維(RCF)，其獲自Unifrax I LLC，Niagara Fall，紐約。此外，還可以使用能夠抵抗1100℃的溫度而沒有結(jié)構(gòu)整體性損失的硼硅酸鹽和高二氧化硅含量的纖維。
術(shù)語“生物可溶性”無機(jī)纖維指的是在生理學(xué)介質(zhì)或者在仿生理學(xué)介質(zhì)例如仿肺部流體中可分解的纖維。該纖維的溶解性可以通過測量該纖維在仿生理學(xué)介質(zhì)中隨時(shí)間變化的溶解性來評價(jià)。一種測量纖維在生理學(xué)介質(zhì)中的生物溶解性(即-非耐久性)的方法公開在Unifrax ILLC的U.S.專利No.5,874,375中，雖然其他方法也適于評價(jià)無機(jī)纖維的生物溶解性。
可以用于制備所述防火紙的生物可溶性無機(jī)纖維合適的、非限定性的例子包括公開在下面中的那些生物可溶性無機(jī)纖維U.S.專利No.6,953,757，6,030,910，6,025,288，5,874,375，5,585,312，5,332,699，5,714,421，7,259,118，7,153,796，6,861,381，5,955,389，5,928,075，5,821,183和5,811,360，其每一個(gè)在此引入作為參考。
生物可溶性堿土金屬硅酸鹽纖維可以包含鎂的氧化物和二氧化硅的混合物的纖維化產(chǎn)物，其通常被稱為鎂-硅酸鹽纖維。該鎂-硅酸鹽纖維通常包含約60-約90wt％的二氧化硅、大于0-約35wt％的氧化鎂和5wt％或更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。根據(jù)某些實(shí)施方案，該堿土金屬硅酸鹽纖維包含約65-約86wt％的二氧化硅、約14-約35wt％的氧化鎂、0-約7wt％的氧化鋯和5wt％或者更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。根據(jù)其它實(shí)施方案，該堿土金屬硅酸鹽纖維包含約70-約86wt％的二氧化硅、約14-約30wt％的氧化鎂和5wt％或者更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。一種合適的鎂-硅酸鹽纖維是在注冊商標(biāo)ISOFRAX下市售自Unifrax ILLC(Niagara Falls，紐約)。市售的

纖維通常包含約70-約80wt％的二氧化硅、約18-約27wt％的氧化鎂和4wt％或者更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。
備選或者另外，生物可溶性堿土金屬硅酸鹽纖維可以包含鈣、鎂的氧化物和二氧化硅的混合物的纖維化產(chǎn)物。這些纖維通常被稱為氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維。該氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維通常包含約45-約90wt％的二氧化硅、大于0-約45wt％的氧化鈣、大于0-約35wt％的氧化鎂和10wt％或者更少的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。合適的氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維是在注冊商標(biāo)INSULFRAX下市售自Unifrax ILLC(Niagara Falls，紐約)。

纖維通常包含約61-約67wt％的二氧化硅、約27-約33wt％的氧化鈣和約2-約7wt％的氧化鎂的纖維化產(chǎn)物。其它市售的氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維包含約60-約70wt％的二氧化硅、約25-約35wt％的氧化鈣、約4-約7wt％的氧化鎂和痕量的氧化鋁；或者包含約60-約70wt％的二氧化硅、約16-約22wt％的氧化鈣、約12-約19wt％的氧化鎂和痕量的氧化鋁。
不可呼吸的玻璃纖維可以包括S2玻璃纖維，E-玻璃纖維等等。有機(jī)增強(qiáng)纖維可以包括但不限于芳族聚酰胺，例如芳族聚酰胺(aramid)纖維或者纖條體(fibrids)，例如

纖維或者纖條體，

纖維或者纖條體，和聚丙烯腈纖維或者纖條體。能夠使用的有機(jī)粘合劑可以包括但不限于丙烯酸類(acrylic)、苯乙烯-丁二烯、腈類(nitrile)、聚氯乙烯、硅酮(silicone)、聚醋酸乙烯酯、或者聚丁酸乙烯酯乳膠。無機(jī)粘合劑或者填料可以包括但不限于粘土類(例如斑脫土(bentonite)，鋰蒙脫石(hectorite)，高嶺石(kaolinite)，蒙脫石(montmorillonite)，坡縷石(palygorskite)，皂石(saponite)，或者海泡石(sepiolite))，粉碎的無機(jī)纖維或者陶瓷纖維，煅制二氧化硅，等等。
防火紙可以通過合并和混合所述的成分來制備，例如通過形成配方成分的含水漿體來制備，將該漿體流延到造紙篩上來形成紙幅，和使用常規(guī)的造紙技術(shù)將該紙幅脫水和干燥成紙片或者卷，所述的常規(guī)造紙技術(shù)例如描述在U.S.專利No.3,458,329中，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
作為進(jìn)一步的說明，可以將纖維和粘合劑合并來形成混合物或者漿體。該漿體可以用水稀釋來促使其形成，并且其可以用絮凝劑和助留助濾化學(xué)品(drainage retention aid chemicals)進(jìn)行絮凝。然后，可以將該絮凝過的混合物或者漿體放置在造紙機(jī)中來形成紙張。所述的紙片或者卷還可以借助于常規(guī)裝置通過真空或者帶式流延(tape casting)所述的漿體或者混合物來形成，并且典型的是在強(qiáng)制的熱空氣爐中進(jìn)行干燥。可以使用手工紙片模具(hand sheet molds)、長網(wǎng)造紙機(jī)(fourdrinier paper machine)、真空圓網(wǎng)抄紙機(jī)(rotoformer papermachine)、立式成型器或者圓筒(vertical former or cylinders)來造紙。
防火紙被層壓到薄膜上，在某些實(shí)施方案中被層壓到防火焰?zhèn)鞑ケ∧ど希绲幌抻诰埘?，聚酰亞胺，聚醚酮，聚醚醚酮，聚氟乙烯，聚酰胺，聚四氟乙烯，聚芳砜，聚酯酰胺，聚酯酰亞胺，聚醚砜，聚苯硫，它們的組合，等等。這些薄膜市售的例子是由Wilmington，Del.的E.I.DuPont de Nemours&Co.所銷售的薄膜，例如在注冊商標(biāo)

下銷售的聚酯薄膜，在注冊商標(biāo)

下銷售的聚氟乙烯薄膜，以及在注冊商標(biāo)

下銷售的聚酰亞胺薄膜，等等。所述的防火焰?zhèn)鞑ケ∧た梢越饘倩瘉硎沟梦鼭裥宰钚?，特別是在外側(cè)面上，但是任選地也在內(nèi)側(cè)面上。在某些實(shí)施方案中，所述的金屬化薄膜可以具有不透明的、低光澤聚合物涂層，該涂層任選地含有阻燃添加劑。
所述的薄膜是使用熱或壓力活化的粘接劑來層壓到防火紙上。在某些實(shí)施方案，所述的粘接劑可以包含阻燃添加劑，而在其它實(shí)施方案中可以不存在阻燃添加劑。典型的粘接劑包括但不限于聚酯基粘接劑和聚氟乙烯基粘接劑。阻燃添加劑典型的例子包括但不限于銻化合物，水合氧化鋁化合物，硼酸鹽，碳酸鹽，碳酸氫鹽，無機(jī)鹵化物，磷酸鹽，硫酸鹽，有機(jī)鹵化物(organic halogens)和有機(jī)磷酸鹽。所形成的層壓材料可以在一個(gè)外表面上另外包括粘接劑來便于將該層壓材料熱或者超聲波結(jié)合到配套的背部薄膜上，如在制作隔熱隔音包套中目前所使用的，來形成用于隔離層的覆蓋物、包或者封套，在一些實(shí)施方案中，部分或者基本上完全封裝隔離系統(tǒng)(可以使用氣孔來適應(yīng)飛行過程中的壓力變化)。任選地，一種網(wǎng)狀稀松平紋織物(mesh scrim)可以布置在粘接劑中或者布置到鄰近所述紙或薄膜的至少一面上的粘接劑的表面上，來增加層壓材料的強(qiáng)度，包括耐刺穿性或者耐撕裂性。在不同的實(shí)施方案中，該稀松平紋織物可以是玻璃纖維，尼龍或者聚酯，或者對于非常結(jié)實(shí)的紙張來說，可以不使用該稀松平紋織物。
如圖1A所示，表示了一種隔熱隔音系統(tǒng)10，或者“包套”的橫截面圖，在其中兩個(gè)一英寸厚的MICROLITE

Premium NR玻璃纖維隔離材料(0.42pcf)(獲自Johns Manville International，Inc.)的隔離層14被布置在面向外的阻火層壓材料16的覆蓋物，和面向內(nèi)的內(nèi)側(cè)覆蓋薄膜18(任選地，第二阻火層壓材料)之中。面向外的薄膜16和內(nèi)側(cè)薄膜18可以熱封，如圖所示在圓周部分A’進(jìn)行熱封，用粘接劑12來部分或者基本上完全包封或者封裝所述的玻璃纖維隔離層。表示FAA測試法的火焰20圖示為近靠面向外的阻火層壓材料16。
阻火層壓材料16的細(xì)節(jié)部分(圖1A的圓周B’)以分解橫截面圖表示在圖1B中。本發(fā)明的防火紙是以夾入到兩層薄膜24a，24b，任選地耐火聚合物薄膜之間來表示，防火紙通過中間布置的層壓粘接劑26層來層壓到所述聚合物薄膜上。該粘接劑可以任選地包含常規(guī)的阻燃添加劑，并且任選地可以在防火紙22或者薄膜24b的至少一側(cè)上與增強(qiáng)稀松平紋織物28相結(jié)合，在一些實(shí)施方案中所述增強(qiáng)稀松平紋織物28包含玻璃纖維、尼龍或者聚酯網(wǎng)(mesh)。稀松平紋織物可以布置在粘接劑層之中，或者可以布置在粘接劑的表面上。
在某些實(shí)施方案中，提供了一種基重小于約120g/m2的隔熱隔音系統(tǒng)，該系統(tǒng)其能夠通過14CFR§25.856(a)和(b)，附錄F的VI和VII部分的抗火焰?zhèn)鞑ズ蜔y試協(xié)議，該系統(tǒng)包含 兩層約1英寸厚的玻璃纖維隔離材料，該隔離材料部分或者基本完全用阻火層壓材料包封或者封裝；該阻火層壓材料包含具有外表面和內(nèi)表面的防火紙，使用任選地基本上沒有阻燃添加劑的粘接劑粘接層壓到第一片的阻燃薄膜和第二片的阻燃薄膜之間，其中該第一片的阻燃薄膜緊鄰防火紙的外表面并且是金屬化的，該第二片的阻燃薄膜緊鄰防火紙的內(nèi)表面； 其中將網(wǎng)狀稀松平紋織物粘接層壓到第二片的阻燃薄膜的至少一個(gè)表面上； 其中所述的防火紙包含約60-約74wt％的生物可溶性堿土金屬硅酸鹽纖維、約3-約9wt％的短切玻璃不可呼吸的纖維、約4-約12wt％的有機(jī)增強(qiáng)纖維、6-約18wt％的有機(jī)粘合劑、和約2-約10wt％的無機(jī)填料，任選地斑脫土、鋰蒙脫石、高嶺石、蒙脫石、坡縷石、皂石、或者海泡石粘土中的至少一種；和， 其中所述的阻燃薄膜包含下面的至少一種聚酯，聚酰亞胺，聚醚酮，聚醚醚酮，聚氟乙烯，聚酰胺，聚四氟乙烯，聚芳砜，聚酯酰胺，聚酯酰亞胺，聚醚砜，聚苯硫，或其組合。
實(shí)施例1 使用含有防火紙的阻火層壓材料來制備阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品，根據(jù)由FAA按照14CFR§25.856(a)和(b)所制定的協(xié)議來測試，所述的防火紙包含表1所示的配方，并如下所述來生產(chǎn)。
表1 防火紙 成分wt％

AES纖維 68 芳族聚酰胺纖維 8 S-2玻璃纖維 6 有機(jī)粘合劑 12 無機(jī)填料6 合計(jì)100 將該防火紙配方成分進(jìn)行合并，混合，和在造紙機(jī)上使用常規(guī)的助留機(jī)理來形成紙片。將該紙片在強(qiáng)制的熱空氣爐中干燥。該防火紙片本身的基重是70g/m2(0.01435lbs/ft2)。
使用包含阻燃添加劑的粘接劑26，將防火紙22夾入到兩片阻燃薄膜24a，24b之間并層壓到其上。將網(wǎng)狀稀松平紋織物28置入到防火紙22的一側(cè)上的粘接劑26中。所形成的阻火層壓材料16被用來封裝兩層的0.42pcf的MICROLITE

玻璃纖維隔離材料14，每個(gè)厚度是1英寸，來形成阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套10。層壓材料16的基重是94g/m2。
測試方法 所述的阻火薄膜層壓材料保護(hù)的隔熱/隔音包套是根據(jù)14CFR§25.856(a)和(b)，附錄F的VI和VII部分的協(xié)議來進(jìn)行測試的，其全部引入本文，好像如下全部寫出的那樣。
在相關(guān)部分中，14CFR§25.856(a)和(b)提供了 表2 §25.856隔熱/隔音材料。
(a)安裝在機(jī)身中的隔熱/隔音材料必須滿足附錄F的VI部分到本部分的火焰?zhèn)鞑y試要求，或者必須滿足其他經(jīng)核準(zhǔn)的等價(jià)的測試要求。
(b)對于載客能力為20或者更高的飛機(jī)而言，安裝到飛機(jī)機(jī)身下半部分中的隔熱/隔音材料(包括將該材料固定到機(jī)身上的裝置)必須滿足附錄F的VII部分到本部分的耐燒穿測試要求，或者必須滿足其他經(jīng)核準(zhǔn)的等價(jià)的測試要求。
在相關(guān)部分中，附錄F的VI部分提供了 表3 VI部分--用來測定隔熱/隔音材料的可燃性和火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘臏y試方法 使用這種測試方法來評價(jià)當(dāng)暴露于輻射熱源和火焰二者時(shí)，隔熱/隔音材料的可燃性和火焰?zhèn)鞑ヌ匦浴?br> (a)定義。
“火焰?zhèn)鞑ァ北硎究梢姷幕鹧娉鴾y試樣品的最遠(yuǎn)端傳播的最遠(yuǎn)距離，從點(diǎn)火源的中點(diǎn)開始測量。在初始應(yīng)用點(diǎn)火源之后和測試樣品上全部的火焰熄滅之前測量這個(gè)距離。該測量并非測量在所述的測試之后產(chǎn)生的燃燒長度。
“輻射熱源”表示電或者空氣丙烷板。
“隔熱/隔音材料”表示用來提供熱和/或聲保護(hù)的材料或者材料系統(tǒng)。例子包括用覆膜和泡沫封裝的玻璃纖維或者其他毛絮材料。“零點(diǎn)”表示點(diǎn)火燃燒器(pilot burner)施加到測試樣品上的點(diǎn)。
(b)測試設(shè)備。
(4)點(diǎn)火燃燒器。用來點(diǎn)燃樣品的點(diǎn)火燃燒器必須是BernzomaticTM市售丙烷文氏噴燈(Venturi torch)，該噴燈具有軸向?qū)ΨQ的燃燒器噴嘴和0.006英寸(0.15mm)孔徑的丙烷供給管。燃燒器管的長度必須是27/8英寸(71mm)。必須調(diào)節(jié)丙烷流通過內(nèi)嵌的調(diào)節(jié)器的氣壓來產(chǎn)生長度3/4英寸(19mm)的藍(lán)色內(nèi)焰。一個(gè)3/4英寸(19mm)的標(biāo)尺(例如薄的金屬條)可以焊接到燃燒器的頂部來幫助確定火焰的高度。整個(gè)火焰的長度必須是約5英寸長(127mm)。提供一個(gè)將燃燒器從點(diǎn)燃位置移開的路徑來使得火焰是水平的，并且高于樣品平面至少2英寸(50mm)。
(5)熱電偶。將一個(gè)24美國線規(guī)(AWG)K型(鎳鉻合金-鎳基熱電偶合金)熱電偶安裝到測試腔中來監(jiān)測溫度。將它通過在腔體背面鉆穿的小孔插入到腔體中。放置該熱電偶來使得它從腔體壁的后面伸出11英寸(279mm)，從腔體壁的右側(cè)伸出11 1/2英寸(292mm)，并且比輻射板低2英寸(51mm)。任選的使用其它的熱電偶。
(6)熱量計(jì)。熱量計(jì)必須是一英寸圓柱形水冷的、總熱通量密度的箔片型Gardon規(guī)(Gardon Gage)，范圍是0-5BTU/ft2-秒(0-5.7瓦/cm2)。
(c)測試樣品。
(1)樣品制備。制備和測試三個(gè)測試樣品的最小值。如果使用定向膜覆蓋材料，則制備和在彎曲和填充方向二者上進(jìn)行測試。
(2)結(jié)構(gòu)。測試樣品必須包括全部隔離材料構(gòu)造中所用的材料(包括毛絮、薄膜、稀松平紋織物、條帶等等)。將核芯材料例如泡沫或者玻璃纖維切成片，并且將覆膜材料(如果使用)切成足夠大的覆蓋核芯材料的片。熱封是制備玻璃纖維制品優(yōu)選的方法，因?yàn)槟軌蛑圃焖鼈兌粔嚎s玻璃纖維(“盒式樣品”)。不能熱封的覆蓋材料可以被裝訂、縫制或者捆扎，只要該覆蓋材料被過度切割(over-cut)到足以從所述的邊上取出而不壓縮核芯材料。固定裝置應(yīng)當(dāng)盡可能的沿著接縫長度連續(xù)。樣品厚度必須與飛機(jī)中的安裝厚度相同。
(3)樣品尺寸。為了便于將樣品正確的放置到滑動(dòng)平臺腔中，將非剛性核芯材料例如玻璃纖維切割成12 1/2英寸(318mm)寬×23英寸(584mm)長。將剛性材料例如泡沫材料切割成11 1/2+/1/4英寸(292mm+/mm)寬×23英寸(584mm)長，來正確的裝配到滑動(dòng)平臺腔中，并提供一種平坦的、暴露的表面，其等于是所述室中的開口。
(d)樣品整理。在進(jìn)行測試之前，將測試樣品在70+/-5°F(21+/℃)和55％+/％的相對濕度整理最少24小時(shí)。
(f)測試程序。
(1)點(diǎn)燃點(diǎn)火燃燒器。確保其比所述平臺的頂部至少高2英寸(51mm)。在測試開始之前，燃燒器必須不接觸樣品。
(2)將測試樣品放在滑動(dòng)平臺座上。確保測試樣品表面與平臺頂部水平。在“零”點(diǎn)，樣品表面必須處于輻射板以下7 1/2英寸+/1/8英寸(191mm +/)。
(3)將保持/安全機(jī)架放在測試樣品上。必需的是(由于壓縮)調(diào)節(jié)樣品(上下調(diào)整)來保持樣品到輻射板之間的距離(在“0”位為71/2英寸+/1/8英寸(191mm+/))。對于薄膜/玻璃纖維組件而言，關(guān)鍵是在該覆膜中制造一個(gè)狹縫來清除內(nèi)部任何的空氣。這使得操作者能夠?qū)y試樣品保持在正確的位置(與所述平臺頂部水平)和能夠使得測試過程中氣體流通。一個(gè)約2英寸(51mm)長的縱向狹縫必須中心距離安全機(jī)架的左邊法蘭為3英寸+/1/2英寸(76mm+/mm)?？梢允褂猛ㄓ玫牡毒邅碓诟材ど祥_出狹縫。
(4)立即將該滑動(dòng)平臺推入所述室內(nèi)，并關(guān)閉底門。
(5)將點(diǎn)火燃燒器火焰與樣品中心在“0”點(diǎn)接觸，同時(shí)開始計(jì)時(shí)。點(diǎn)火燃燒器與樣品的夾角必須是27°，并且高于樣品約1/2英寸(12mm)。停止…使操作者能夠每次將燃燒器放在正確的位置上。
(6)將燃燒器在所述位置保持15秒，然后移動(dòng)到高于樣品至少2英寸(51mm)的位置上。
(g)作記錄。
(1)鑒別和描述測試樣品。
(2)記錄測試樣品任何的收縮或者熔融。
(3)記錄火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x。如果該距離小于2英寸，則將其記錄為通過(不需測量)。
(4)記錄余焰時(shí)間(after-flame time)。
(h)要求。
(1)這里必須沒有超出所使用的點(diǎn)火火焰中心線左邊2英寸(51mm)的火焰?zhèn)鞑ァ?br> (2)在移去點(diǎn)火燃燒器之后，在任何樣品上的燃燒時(shí)間不能超過3秒。
測試結(jié)果；可燃性和火焰?zhèn)鞑? 三個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品是根據(jù)實(shí)施例1來制備的，并且根據(jù)附錄F的VI部分的協(xié)議來測試的，包括設(shè)備設(shè)置和校準(zhǔn)程序。圖2是在完成可燃性和火焰?zhèn)鞑y試之后，三個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品的照片。全部三個(gè)樣品的測試結(jié)果報(bào)告為通過，并且火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x小于0.75英寸，而且沒有余焰。
在相關(guān)部分中，附錄F的VI部分提供了 表4 VII部分--測定隔熱/隔音材料抗燒穿性的測試方法 使用下面的測試方法來評價(jià)當(dāng)暴露于高強(qiáng)度明火時(shí)，飛行器隔熱/隔音材料的抗燒穿特性。
(a)定義。
燒穿時(shí)間表示燃燒器火焰穿透測試樣品的時(shí)間(以秒計(jì))，和/或表示與隔離包套測試結(jié)構(gòu)的前表面相距12英寸(30.5cm)的內(nèi)側(cè)上的熱通量達(dá)到2.0Btu/ft2秒(2.27W/cm2)所需的時(shí)間，以這二者中更短的時(shí)間計(jì)算。燒穿時(shí)間是在每個(gè)隔離包套樣品內(nèi)側(cè)進(jìn)行測量的。
隔離包套樣品表示位于測試裝置任意一側(cè)的兩個(gè)樣品中的一個(gè)，其與垂線夾角為30°。
樣品組表示兩個(gè)隔離包套樣品。兩個(gè)樣品必須代表同樣生產(chǎn)的隔離包套結(jié)構(gòu)和材料，與相應(yīng)的樣品尺寸成比例。
(b)設(shè)備。
(3)校準(zhǔn)裝置和設(shè)備。
(i)將單個(gè)的校準(zhǔn)裝置構(gòu)造并入到測量熱通量和溫度的熱量計(jì)和耙式熱電偶上。布置該校準(zhǔn)裝置的位置，以使得燃燒器從測試裝置位置移動(dòng)到任何一個(gè)的熱通量或者溫度位置的難度最小。
(ii)熱量計(jì)。熱量計(jì)必須是總熱通量的箔片類型Gardon規(guī)，適當(dāng)?shù)姆秶缡?-20Btu/ft2-秒(0-22.7W/cm2)，所示讀數(shù)的精確度是±3％。熱通量校準(zhǔn)方法必須符合這個(gè)附錄的第VI(b)(7)段。
(iv)熱電偶。提供七個(gè)1/8英寸(3.2mm)陶瓷填充的、金屬覆蓋的、K類型(鎳鉻合金-鎳基熱電偶合金)接地結(jié)熱電偶用于校準(zhǔn)，該熱電偶帶有名義24美國線規(guī)(AWG)尺寸導(dǎo)體。將該熱電偶連接到鋼角撐架上來形成熱電偶耙，用于放置在燃燒器校準(zhǔn)過程中的校準(zhǔn)裝置中。
(5)背面熱量計(jì)。將兩個(gè)總熱通量Gardon型熱量計(jì)安裝到隔離測試樣品后面的測試樣品安裝結(jié)構(gòu)的背面(冷)區(qū)域上。將該熱量計(jì)沿著與燃燒器錐中心線同一個(gè)平面進(jìn)行布置，距離測試結(jié)構(gòu)的垂直中心線為4英寸(102mm)。
(i)熱量計(jì)必須是總熱通量的箔片類型Gardon規(guī)，適當(dāng)?shù)姆秶缡?-5Btu/ft2-秒(0-5.7W/cm2)，所示讀數(shù)的精確度是±3％。熱通量校準(zhǔn)方法必須符合這個(gè)附錄的第VI(b)(7)段。
(6)使用儀器。提供記錄式電位計(jì)或者其他合適的具有適當(dāng)范圍的校準(zhǔn)儀器來測量和記錄熱量計(jì)和熱電偶的輸出量。
(7)計(jì)時(shí)裝置。提供秒表或者其他裝置(精確度±1％)來測量施加燃燒器火焰的時(shí)間和燒穿時(shí)間。
(c)測試樣品。
(1)樣品制備。制備用于測試的同樣構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的最少三個(gè)樣品組。
(2)隔離包套測試樣品。
(i)對于棉絮類型的材料例如玻璃纖維，所構(gòu)造的、最終包套樣品組件必須是32英寸寬×36英寸長(81.3×91.4cm)，除了熱封的膜邊緣之外。
(3)結(jié)構(gòu)。使用基本元件(即，隔離材料，阻火材料(如果使用)，和阻濕膜)和組裝方法(代表性的是縫合和封閉)來制造每個(gè)測試樣品。
(i)阻火材料。如果隔離包套是用阻火材料構(gòu)造的，則將該阻火材料以反射安裝排列的方式進(jìn)行放置，例如，如果所述材料將被放在隔離材料的外側(cè)上，則將它以同樣的方式放置在測試樣品的濕膜內(nèi)側(cè)。
(v)整理。在測試前，將樣品在70°主5°F(21°±2℃)和55％±10％的相對濕度整理最少24小時(shí)。
(f)測試程序。
(1)將兩個(gè)隔離包套測試樣品固定到測試結(jié)構(gòu)上。該隔離包套應(yīng)當(dāng)使用四個(gè)彈簧夾子連接到測試裝置中心垂直成形器上…。(根據(jù)這個(gè)附錄的這個(gè)部分的第(c)(4)或者(c)(4)(i)段的標(biāo)準(zhǔn))。
(2)確保燃燒器錐的垂直平面處于距離測試樣品結(jié)構(gòu)的水平縱梁的外表面4±0.125英寸(102±3mm)之處，并且燃燒器和測試結(jié)構(gòu)二者都位于相對于垂線30°的夾角處。
(3)當(dāng)準(zhǔn)備開始測試時(shí)，將燃燒器從測試位置移到預(yù)備加熱的位置，以使得火焰不過早的接觸樣品。打開和點(diǎn)燃所述的燃燒器，并使其穩(wěn)定2分鐘。
(4)將燃燒器旋轉(zhuǎn)到測試位置，同時(shí)打開計(jì)時(shí)裝置，來開始進(jìn)行測試。
(5)將測試樣品暴露到燃燒器火焰4分鐘，然后關(guān)閉燃燒器。立即將燃燒器旋轉(zhuǎn)離開測試位置。
(6)測定(施加火焰之處)的燒穿時(shí)間，或者測定熱通量超過2.0Btu/ft2-秒(2.27W/cm2)的點(diǎn)。
(g)記錄。
(1)鑒定和描述所測試的樣品。
(2)記錄所測試的隔離包套樣品的數(shù)目。
(3)記錄燒穿時(shí)間(如果有任何的燒穿)，和隔離包套測試樣品背面上的最大熱通量，以及該最大值出現(xiàn)時(shí)的時(shí)間。
(h)要求。
(1)在小于4分鐘內(nèi)，兩個(gè)隔離包套測試樣品的每一個(gè)必須不允許火或者火焰穿透。
(2)在隔離樣品冷側(cè)上距離測試裝置表面12英寸(30.5cm)的點(diǎn)上，兩個(gè)隔離包套測試樣品的每一個(gè)必須不允許大于2.0Btu/ft2-移(2.27W/cm2)。
測試結(jié)果；抗燒穿性 四組兩個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品是根據(jù)實(shí)施例1來制備的，并且根據(jù)附錄F的VII部分的協(xié)議來測試的，包括設(shè)備設(shè)置和校準(zhǔn)程序。圖3是一種曲線圖，其表示了在抗燒穿測試過程中，作為時(shí)間的函數(shù)的四組兩個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品的背部熱通量。全部四個(gè)測試報(bào)告為通過，并且沒有火焰燒穿，以及沒有達(dá)到2.0Btu/ft2-秒(2.27W/cm2)的背部熱通量。
如圖3的曲線圖所示，測試1進(jìn)行了5分鐘，而非14CFR§25.856抗燒穿測試所要求的4分鐘，并且沒有燒穿發(fā)生，并且兩個(gè)熱量計(jì)的記錄沒有大于約1.5Btu/ft2-秒背部熱通量。
測試2進(jìn)行了6分鐘，而非所需的4分鐘，并且沒有燒穿發(fā)生，并且兩個(gè)熱量計(jì)記錄沒有大于約1.75Btu/ft2-秒的背部熱通量。
測試3進(jìn)行了所要求的4分鐘時(shí)間期間，并且沒有燒穿發(fā)生，并且兩個(gè)熱量計(jì)記錄沒有大于約1.5Btu/ft2-秒的背部熱通量。
測試4在樣品上進(jìn)行了約7分鐘，而非所要求的4分鐘，所述的樣品已經(jīng)通過折到對角，產(chǎn)生折痕，并對其余的角重復(fù)折疊來進(jìn)行機(jī)械壓縮，以提供一種沿著所安裝的用于測試的兩個(gè)面板的‘x’形的折痕。同樣，沒有出現(xiàn)燒穿，并且右邊的熱量計(jì)記錄沒有大于約1.5Btu/ft2-秒背部熱通量，左邊熱量計(jì)記錄小于2.0Btu/ft2-秒背部熱通量。
實(shí)施例2 包含表1所述的配方的防火紙樣品是根據(jù)實(shí)施例1所提出的程序來制備的。
如圖4B所示，防火紙52被夾入兩片阻燃薄膜54a，54b之間并且使用粘接劑56層壓到其上，所述的粘接劑56不包含阻燃添加劑。阻燃薄膜54a是金屬化的，來使得透濕性最低。一種置入到粘接劑中的尼龍網(wǎng)狀稀松平紋織物58被層壓到防火紙52內(nèi)側(cè)上的阻燃薄膜54b的內(nèi)表面。如圖4A所示，所形成的阻火層壓材料46被用來封裝兩層0.42pcf的MICROLITE

玻璃纖維隔離材料14，各1英寸厚，來形成阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套40。
阻火層壓材料46的基重是94.6g/m2。阻火層壓材料其它典型的性質(zhì)包括厚度是約0.013英寸(0.33mm)，抗拉強(qiáng)度是約8lbs/in(35N/25mm)，爆破強(qiáng)度是約40psi(275kPa)，以及耐刺穿性(10mm探針)是約7.3lbs.(75N)。在各個(gè)彎曲、填充和斜線方向上的熱封(T剝離)強(qiáng)度典型為大于2lbs/in(大于9N/25mm)，并且所述的接縫抗剪切性大于14N/25mm。浸透性是0.5perms。
根據(jù)實(shí)施例2所制備的阻火薄膜層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套40是根據(jù)上述的14CFR§25.856(a)和(b)，附錄F的VI和VII部分的測試協(xié)議來進(jìn)行測試的。
測試結(jié)果；可燃性和火焰?zhèn)鞑? 阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套40的樣品是根據(jù)實(shí)施例2，使用25規(guī)(gauge)聚醚醚酮的阻燃薄膜54a，并根據(jù)14CFR§25.856(a)附錄F的VI部分火焰?zhèn)鞑y試的協(xié)議來進(jìn)行測試的，包括設(shè)備設(shè)置和校準(zhǔn)程序。全部樣品的測試結(jié)果報(bào)告為通過，并且火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x小于0.75英寸，和0秒自熄滅時(shí)間(無余焰)。
測試結(jié)果；抗燒穿性 四組兩個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套40的樣品是根據(jù)實(shí)施例2來制備的，并且根據(jù)14CFR§25.856(a)的附錄F的VII部分的協(xié)議來測試的，包括設(shè)備設(shè)置和校準(zhǔn)程序。圖5是一種曲線圖，其表示了在抗燒穿測試過程中，作為時(shí)間的函數(shù)的四組兩個(gè)阻火層壓材料保護(hù)的隔熱和隔音包套樣品的背部熱通量。全部四個(gè)測試報(bào)告為通過，并且沒有火焰燒穿，以及沒有達(dá)到2.0Btu/ft2-秒(2.27W/cm2)的背部熱通量。
如圖5的曲線圖所示，全部的四個(gè)測試進(jìn)行了6分鐘，而非14CFR§25.856抗燒穿測試所要求的4分鐘，并且沒有燒穿發(fā)生，并且兩個(gè)熱量計(jì)記錄沒有大于約1.75Btu/ft2-秒的背部熱通量。
該測試結(jié)果證明了，與工業(yè)上的教導(dǎo)相反(工業(yè)上的教導(dǎo)是輕重量的陶瓷阻火屏障或者隔熱層在低基重時(shí)太脆而不能獲得實(shí)際的應(yīng)用)，低基重的防火紙可以用在阻火層壓材料中來提供對隔熱/隔音包套有力的保護(hù)，例如用于商用飛行器中的那些。本發(fā)明的含有阻火層壓材料的防火紙表現(xiàn)出用于例如飛行器機(jī)身隔離這樣的應(yīng)用所要求的合適的耐水性。
在本發(fā)明防火紙的生產(chǎn)中，主要使用生物可溶性纖維，例如但不限于

AES無機(jī)纖維獲得了一種特別的優(yōu)勢。它們的使用避免了在防火紙、阻火層壓材料和隔離包套系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，包括隔離包套系統(tǒng)的安裝過程中，工人暴露到耐用的可呼吸的無機(jī)纖維，以及在隔離材料接觸到機(jī)艙內(nèi)部的情況中，機(jī)組全體人員和乘客暴露于耐用的可呼吸的無機(jī)纖維。
應(yīng)當(dāng)理解此處所述的實(shí)施方案僅僅是示例性的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行改變和改進(jìn)而不脫離本發(fā)明的主旨和范圍。全部這樣的改變和改進(jìn)的意圖是被包括在上文所述的本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，全部所公開的實(shí)施方案不是必須要選擇的，可以對本發(fā)明的不同實(shí)施方案進(jìn)行組合來產(chǎn)生所期望的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種適于并入到阻火薄膜中的防火紙，該紙包含生物可溶性無機(jī)纖維、短切玻璃不可呼吸的纖維、有機(jī)增強(qiáng)纖維、有機(jī)粘合劑、和無機(jī)粘合劑或者填料；以及，任選地耐火陶瓷纖維。
2.權(quán)利要求1的防火紙，其中該生物可溶性無機(jī)纖維包含堿土金屬硅酸鹽纖維、任選地鎂硅酸鹽纖維或者氧化鈣氧化鎂硅酸鹽纖維中的至少一種。
3.權(quán)利要求1的防火紙，其中該生物可溶性纖維包含約65-約86wt％的二氧化硅、約14-約35wt％的氧化鎂和約5wt％或者更少量雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。
4.權(quán)利要求1的防火紙，其中該生物可溶性纖維包含約70-約80wt％的二氧化硅、約18-約27wt％的氧化鎂和0-4wt％的雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。
5.權(quán)利要求1的防火紙，其中該生物可溶性纖維包含約60-約70wt％的二氧化硅、約16-約35wt％的氧化鈣和約4-約19wt％的氧化鎂的纖維化產(chǎn)物；或者約61-約67wt％的二氧化硅、約27-約33wt％的氧化鈣和約2-約7wt％的氧化鎂的纖維化產(chǎn)物。
6.權(quán)利要求1的防火紙，其中該玻璃纖維包含S-2玻璃纖維。
7.權(quán)利要求1的防火紙，其中該無機(jī)粘合劑或者填料包含斑脫土、鋰蒙脫石、高嶺石、蒙脫石、坡縷石、皂石、或者海泡石粘土中的至少一種。
8.一種適于并入到隔熱和隔音系統(tǒng)中的阻火薄膜層壓材料，該層壓材料包含權(quán)利要求1的具有外表面和內(nèi)表面的防火紙；以及防火焰?zhèn)鞑ケ∧?，該防火焰?zhèn)鞑ケ∧ねㄟ^層壓粘接劑來粘接到所述紙的外表面和內(nèi)表面上。
9.權(quán)利要求8的阻火薄膜層壓材料，其進(jìn)一步包括稀松平紋織物，該稀松平紋織物位于防火焰?zhèn)鞑ケ∧ず图埻獗砻?，或者防火焰?zhèn)鞑ケ∧ず图垉?nèi)表面中的至少一種之間。
10.權(quán)利要求8的阻火薄膜層壓材料，其進(jìn)一步包括粘接到防火焰?zhèn)鞑ケ∧ど系南∷善郊y織物，該防火焰?zhèn)鞑ケ∧の挥谒龅南∷善郊y織物和紙內(nèi)表面之間。
11.權(quán)利要求8的阻火薄膜層壓材料，其中粘接到紙內(nèi)表面或者紙外表面中的至少一種上的防火焰?zhèn)鞑ケ∧な墙饘倩摹?br> 12.權(quán)利要求8的阻火薄膜層壓材料，其中該防火焰?zhèn)鞑ケ∧な窍旅嬷械闹辽僖环N聚酯、聚酰亞胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚氟乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚芳砜、聚酯酰胺、聚酯酰亞胺、聚醚砜、聚苯硫、或者其組合。
13.權(quán)利要求9的阻火薄膜層壓材料，其中該稀松平紋織物包含玻璃纖維、尼龍或者聚酯網(wǎng)中的至少一種。
14.權(quán)利要求8的阻火薄膜層壓材料，其具有小于120g/m2的基重。
15.一種隔熱隔音系統(tǒng)，其包含多個(gè)隔離層，所述的隔離層位于在面向外的權(quán)利要求8的阻火薄膜層壓材料的覆蓋物，和面向內(nèi)的內(nèi)側(cè)覆蓋薄膜之間。
16.權(quán)利要求15的隔熱隔音系統(tǒng)，其中該面向內(nèi)的覆蓋薄膜包含阻火薄膜層壓材料。
17.權(quán)利要求15的隔熱隔音系統(tǒng)，其中將面向外的阻火薄膜層壓材料和面向內(nèi)的內(nèi)側(cè)覆蓋薄膜用粘接劑熱封，來部分或者基本完全包封或者封裝多個(gè)隔離層。
18.權(quán)利要求15的隔熱隔音系統(tǒng)，其中隔離層包含玻璃纖維隔離材料。
19.權(quán)利要求15的隔熱隔音系統(tǒng)，其能夠通過14CFR§25.856(a)和(b)，附錄F的VI和VII部分的抗火焰?zhèn)鞑ズ蜔y試協(xié)議。
20.一種基重小于約120g/m2的隔熱隔音系統(tǒng)，其能夠通過14CFR§25.856(a)和(b)，附錄F的VI和VII部分的抗火焰?zhèn)鞑ズ蜔y試協(xié)議，該系統(tǒng)包含
兩層約1英寸厚的玻璃纖維隔離材料，該隔離材料部分或者基本完全用阻火薄膜層壓材料包封或者封裝；該阻火薄膜層壓材料包含具有外表面和內(nèi)表面的防火紙，使用任選地基本上沒有阻燃添加劑的粘接劑粘接層壓在第一片的阻燃薄膜和第二片的阻燃薄膜之間，其中該第一片的阻燃薄膜緊鄰防火紙的外表面并且是金屬化的，該第二片的阻燃薄膜緊鄰防火紙的內(nèi)表面；
其中將網(wǎng)狀稀松平紋織物粘接層壓到第二片的阻燃薄膜的至少一個(gè)表面；
其中所述的防火紙包含約60-約74wt％的生物可溶性堿土金屬硅酸鹽纖維、約3-約9wt％的短切玻璃不可呼吸的纖維、約4-約12wt％的有機(jī)增強(qiáng)纖維、6-約18wt％的有機(jī)粘合劑、和約2-約10wt％的斑脫土、鋰蒙脫石、高嶺石、蒙脫石、坡縷石、皂石、或者海泡石粘土中的至少一種；和，
其中所述的阻燃薄膜包含下面的至少一種聚酯、聚酰亞胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚氟乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚芳砜、聚酯酰胺、聚酯酰亞胺、聚醚砜、聚苯硫、或其組合。
全文摘要
一種防火紙(22，52)，其適于并入到隔熱和隔音系統(tǒng)(10，40)所用的阻火薄膜層壓材料(16，46)中，所述的隔離系統(tǒng)是例如但不限于商用飛行器中所用的那些。該防火無機(jī)纖維紙(22，52)可以被層壓到阻燃薄膜(24a，24b，54a，54b)上。該防火紙(22，52)可以包括生物可溶性無機(jī)纖維、短切玻璃不可呼吸的纖維、有機(jī)增強(qiáng)纖維、有機(jī)粘合劑、和無機(jī)粘合劑或者填料；以及任選地或耐火陶瓷纖維。
文檔編號B32B29/02GK101626894SQ200880001895
公開日2010年1月13日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月8日
發(fā)明者C·E·加維 申請人:尤尼弗瑞克斯I有限責(zé)任公司