專利名稱：多層抗蝕保護膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多層聚合物膜，其可用于保護飛行器的前緣以防其受雨水和砂粒侵蝕。
背景技術：
飛行器的前緣，例如，機翼、直升機旋翼、天線屏蔽器等等在飛行中容易受到諸如雨水、砂粒和灰塵的空中材料的撞擊導致的侵蝕。飛行器產業(yè)已經尋找進行保護以抵抗這種侵蝕的裝置。以下參考文獻可能與這樣的技術有關W02008/157013、FR2693477、US5656364、GB2047188和1974年佛羅里達大西洋大學Olive G. Engel等人的海軍航空系統(tǒng)司令部報告#AD-783 552 “對用于雨水侵蝕保護的復合物涂布系統(tǒng)的調研”。

發(fā)明內容
簡而言之，本發(fā)明提供了一種表面保護膜，其包括兩層或更多層第一材料，它們與一層或更多層第二材料交替布置，其中第一和第二材料是不同的材料，其中第一和第二材料包括第一和第二聚合物，其中第一和第二材料具有第一和第二肖氏硬度，并且其中第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止5A或更通常大不止10A。通常，第一和第二材料的相鄰的層緊密接觸。在一些實施例中，第一和第二材料的相鄰的層通過共價鍵連接。在一些實施例中，第一和第二材料的相鄰的層通過第一和第二聚合物的聚合反應的共價鍵連接。在一些實施例中，表面保護膜另外包括一層粘合劑?！嵤├▋蓪踊蚋鄬拥谝徊牧希鼈兣c兩層或更多層第二材料交替布置。一些實施例包括三層或更多層第一材料，它們與兩層或更多層第二材料交替布置。一些實施例包括三層或更多層第一材料，它們與三層或更多層第二材料交替布置。一些實施例包括四層或更多層第一材料，它們與三層或更多層第二材料交替布置。一些實施例包括五層或更多層第一材料，它們與四層或更多層第二材料交替布置。一些實施例包括十層或更多層第一材料，它們與九層或更多層第二材料交替布置。在一些實施例中，第一和第二聚合物是屬于單一種類聚合物的不同的聚合物。在一些實施例中，聚合物的種類選自由聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷和聚烯烴組成的種類組。在一些實施例中，第一和第二材料的添加的填充劑的量或種類不同；并且在一些這種實施例中，第一和第二聚合物是相同的聚合物。在一些實施例中，第一和第二材料聚合物明顯不同，從而可通過肉眼檢查發(fā)現(xiàn)頂層的第一材料被磨穿。在一些這種實施例中，第一和第二材料的色調不同。在一些這種實施例中，第一和第二材料的亮度不同。在本專利申請中當應用到材料的相鄰的層時，“緊密接觸”意指諸如由聚合物材料的相鄰的層的共擠出法所得的接觸；和就化學物類、基團或部分而言，“取代的”意指由常規(guī)取代基取代，該常規(guī)取代基不妨礙所需產品或方法，如，取代基可以是烷基、烷氧基、芳基、苯基、鹵素(F、Cl、Br、I)、氰基、硝基等。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的膜的橫截面的照片(顯微圖)，如在以下實例I中的描述。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種表面保護膜，其包括兩層或更多層第一材料，它們與一層或更多層第二材料交替布置，其中第一和第二材料是不同的材料，其中第一和第二材料包括第一和第二聚合物，其中第一和第二材料具有第一和第二肖氏硬度，并且其中第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止5A。在一些實施例中，第一和第二材料的相鄰的層緊密接觸。在一些實施例中，第一和第二材料的相鄰的層通過共價鍵連接。在一些實施例中，第一和第二材料的相鄰的層通過第一和第二聚合物的聚合反應的共價鍵連接。在一些實施例中，第一和第二聚合物是屬于單一種類聚合物的不同的聚合物。在一些實施例中，表面保護膜印制在飛行器的外表面和/或機翼的外表面上。另外，本發(fā)明提供制備和使用本文所公開的表面保護膜的方法。根據(jù)本發(fā)明的表面保護膜可通過任何合適的方法制備。在一些實施例中，表面保護膜通過第一和第二材料的層的層合來制備。在一些實施例中，表面保護膜通過第一和第二材料的層的共擠出法來制備。在一些實施例中，表面保護膜通過第一和第二材料的層的反應性共擠出法來制備。具體地講，在擠出過程中，在第一和第二材料之一或二者發(fā)生聚合反應或交聯(lián)的位置，一些這種實施例可導致通過第一和第二材料的相鄰的層之間的共價鍵的鍵合。具體地講，在擠出過程中，在第一和第二材料之一或二者發(fā)生聚合反應或交聯(lián)的位置，一些這種實施例可導致通過第一和第二材料的相鄰的層之間的聚合反應的共價鍵的鍵合。一些實施例可包括前述方法的組合，例如，通過第一和第二材料的層的共擠出法制備的膜的層合。一些實施例可包括在表面保護膜的形成過程中的第一或第二材料之一或二者的固化。一些實施例可包括在形成表面保護膜之后的第一或第二材料之一或二者的固化。本發(fā)明非限制性地包括以下編號的實施例列表。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，本發(fā)明的各種修改和更改對本領域內的技術人員將變得顯而易見，并且應當理解，本發(fā)明不應不當?shù)厥芟抻诒疚氖境龅氖纠詫嵤├?。代表性實施例包?. 一種表面保護膜，其包括兩層或更多層第一材料，它們與一層或更多層第二材料交替布置，其中第一和第二材料是不同的材料，其中第一和第二材料包括第一和第二聚合物，其中第一和第二材料具有第一和第二肖氏硬度，并且其中第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止5A。2.根據(jù)實施例1所述的表面保護膜，其中，第一和第二材料的相鄰的層緊密接觸。3.根據(jù)實施例1或2所述的表面保護膜，其中，第一和第二材料的相鄰的層通過共價鍵連接。4.根據(jù)實施例1或2所述的表面保護膜，其中，第一和第二材料的相鄰的層通過第一和第二聚合物的聚合反應的共價鍵連接。5.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一和第二聚合物是屬于單一種類聚合物的不同的聚合物。6.根據(jù)實施例5所述的表面保護膜，其中，聚合物的種類選自由聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷和聚烯烴組成的種類組。7.根據(jù)實施例5所述的表面保護膜，其中，聚合物的種類是聚氨酯。8.根據(jù)實施例5所述的表面保護膜，其中，聚合物的種類是聚脲。9.根據(jù)實施例5所述的表面保護膜，其中，聚合物的種類是聚酰胺。10.根據(jù)實施例5所述的表面保護膜，其中，聚合物的種類是聚酯。11.根據(jù)實施例5所述的表面保護膜，其中，聚合物的種類是聚丙烯酸酯。12.根據(jù)實施例5所述的表面保護膜，其中，聚合物的種類是聚硅氧烷。13.根據(jù)實施例5所述的表面保護膜，其中，聚合物的種類是聚烯烴。14.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一和第二材料包括第一和第二填充劑。15.根據(jù)實施例14所述的表面保護膜，其中，第一和第二填充劑是不同的填充劑。16.根據(jù)實施例14所述的表面保護膜，其中，第一和第二填充劑是相同的填充劑。17.根據(jù)實施例14所述的表面保護膜，其中，第一和第二聚合物是相同的聚合物。18.根據(jù)實施例15所述的表面保護膜，其中，第一和第二聚合物是相同的聚合物。19.根據(jù)實施例16所述的表面保護膜，其中，第一和第二聚合物是相同的聚合物，并且其中，第一和第二材料含有的填充劑的量不同。20.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止10A。21.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止15A。22.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止20A。23.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止25A。24.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止30A。25.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止35A。26.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止40A。
27.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止45A。28.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一肖氏硬度比第二肖氏硬度大不止50A。29.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一和第二材料的色調不同。30.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一和第二材料的亮度不同。31.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一和第二材料當在陽光下看時色調明顯不同。32.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其中，第一和第二材料當在陽光下看時亮度明顯不同。33.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其包括兩層或更多層第一材料，它們與兩層或更多層第二材料交替布置。34.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其包括三層或更多層第一材料，它們與兩層或更多層第二材料交替布置。35.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其包括三層或更多層第一材料，它們與三層或更多層第二材料交替布置。36.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其包括四層或更多層第一材料，它們與三層或更多層第二材料交替布置。37.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其包括五層或更多層第一材料，它們與四層或更多層第二材料交替布置。38.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其包括十層或更多層第一材料，它們與九層或更多層第二材料交替布置。39.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其另外包括一層粘合劑。40.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其粘合到飛行器的外表面。41.根據(jù)實施例23所述的表面保護膜，其通過粘合劑層粘合到飛行器的外表面。42.根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜，其粘合到機翼的外表面。43.根據(jù)實施例39所述的表面保護膜，其通過粘合劑層粘合到機翼的外表面。44. 一種保護飛行器的外表面的方法，其包括以下步驟將根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜附接到所述表面。45. 一種保護飛行器的外表面的方法，其包括以下步驟將根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的單層表面保護膜附接到所述表面。46. 一種保護機翼的外表面的方法，其包括以下步驟將根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的表面保護膜附接到所述表面。47. 一種保護機翼的外表面的方法，其包括以下步驟將根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的單層表面保護膜附接到所述表面。48. 一種保護機翼的外表面的方法，其包括以下步驟將根據(jù)前述編號的實施例的任一項所述的單層表面保護膜附接到所述表面。本發(fā)明的目的和優(yōu)點通過下面的實例進一步說明，但是這些實例中所提到的具體材料及其量，以及其他條件和細節(jié)，均不應被解釋為對本發(fā)明的不當限制。實魁除非另有說明，否則所有試劑均購自或得自密蘇里州圣路易斯的西格瑪奧德里奇(Sigma-Aldrich)公司，或可通過已知的方法合成。除非另有說明，否則所有比率均按重量百分比計。下面的縮寫用于描述所述實例:° F: 華氏溫度V: 攝氏溫度ft/min 英尺 / 分鐘ft/sec 英尺 / 秒m/min 米 / 分鐘m/sec 米 / 秒Ibs 磅密耳:10_3英寸μ m: (微米)mm: 毫米cm: 厘米kPa:千帕psi: 磅/平方英寸mg: 毫克BDO是指1，4_ 丁二醇，可購自馬薩諸塞州沃德希爾的阿法埃莎(Alfa Aesar)公司。CLPU是指基于己內酯的熱塑性聚氨酯，可以商品名“CLA-93A-V”購自俄亥俄州威克利夫的路博潤公司(Lubrizol Corporation),其肖氏硬度A為90。DBTDL是指二月桂酸二丁基錫，可以商品名“DABCO T-12”購自賓夕法尼亞州阿倫敦的空氣產品和化學品股份有限公司(Air Products & Chemicals, Inc.)。GPU是指一種灰色的聚氨酯，其與根據(jù)聯(lián)邦色卡Fed Std595c的顏色36173匹配，可購自俄亥俄州凱霍加福爾斯的奧美凱公司(Americhem, Inc)。IPDI是指異佛爾酮二異氰酸酯，可以商品名“VESTANAT ΙΗ)Ι”購自德國埃森的贏創(chuàng)工業(yè)集團(Evonik Industries)。PEPU是指一種基于聚醚的熱塑性聚氨酯，可以商品名“ESTANE MVT75AT3”購自路博潤公司，其肖氏硬度A為75。PTMEG是指聚四亞甲基醚二醇，平均分子量為1，000，可以商品名“TERATHANE1000”購自堪薩斯州威奇塔的英威達公司(Invista S.ar.L.)。TEPS是指正丙基三乙氧基硅烷，可購自密蘇里州圣路易斯的西格瑪奧德里奇公司。TESPI是指異氰酸丙基三乙氧基硅烷，可購自西格瑪奧德里奇公司。
TX10693是指一種水性90nm 二氧化硅溶膠，可以商品名“TX10693”購自伊利諾伊州內拍維爾的納爾科公司(Nalco Company)。測試方法:雨水侵蝕模擬裝置:如下組裝如美國專利N0.7，596，986 (Daniels等人)中描述的測量液滴的撞擊的測試設備，所述參考文獻全文并入本文中。將購自佛羅里達州可可的歐洲美國軍械庫公司(European American Armory Corporation)的型號為 “DROZD 空氣槍”的 0.177 口徑空氣槍配上4.5mm聚乙烯醇筒。使用壓縮的氮氣源控制射擊速率。使用以商品名“粘合劑轉移帶965”購自3M公司的粘合劑轉移帶將3英寸(7.6cm)直徑的圓形測試樣品附接到304等級不銹鋼板。隨后將板豎直地固定，并且使連續(xù)水流流過大約0.06英寸厚(0.16cm)的樣品上方。將得自新澤西州奧克蘭的工程實驗公司(Engineering Laboratories, Inc.)的直徑為4.5mm的等級II的醋酸酯小球射擊到測試樣品上，使用購自賓夕法尼亞州奧菲爾德的競爭力動態(tài)有限公司(Competitive Edge Dynamics, LLC)的模型“CED千禧年計時器”測量射擊速率。記錄在測試樣品失效(也就是說，下層基底由于保護膜的破裂被暴露出)之前射擊的小球數(shù)。砂粒停飩測試:將比較例C和實例2的3X2.67英寸(7.62X6.78cm)樣品層合到粘合劑轉移膜(可以商品名“965粘合劑轉移膜”購自3M公司)，并且施加到3 X 2.67英寸(7.62 X 6.78cm)的鋁面板上。記錄初始質量后，再將每個面板附接到設置為3英寸(7.62cm)的鋁板并且以30度角附接到購自阿特拉斯處理系統(tǒng)有限公司(Atlas Handling Systems,LLC)的型號“SBC 420”的噴砂槍。將可以商品名“46噴砂介質”購自伊利諾伊州萊克福里斯特的固安捷公司(Grainger)的2kg氧化招以70psi (482.6kPa)的壓力射擊測試樣品大約2分鐘,然后移除面板并再次稱重。實例IPEPU (肖氏硬度A為75)和CLPU (肖氏硬度A為90)被共擠出成29層膜，如下所述。PEPU在365° F下，以101bs/hr (4.54kg/hr)的速率被送進到購自康涅狄格州波卡塔克的戴維斯-標準有限公司(Davis-Standard，LLC)的型號為“KILL10N KTS-125”的11/4-英寸(3.18cm)單螺桿擠出機中。CLPU和GPU在365。F下，分別以9.41bs/hr (4.26kg/hr)和0.61bs/hr (0.27kg/hr)的速率被送進到購自肯塔基州弗洛倫斯的克勞斯瑪菲公司(KraussMaffei Corp.)的型號為“BERST0RFF ZE25”的25mm雙螺桿擠出機中。因此，兩個聚氨酯在365° F下，以101bs/hr(4.54kg/hr)的速率被送進到2組分多層擠出模頭中。擠出的膜以9ft/min (m/min)的線速度被燒注到冷卻的三棍機組上并通過聚娃氧燒涂布的紙襯墊卷繞。所得的29層膜為14密耳厚(355.6 μ m)和7英寸(17.78cm)寬，由94% CLPU/6%GPU和PEPU的交替的層構成，其中CLPU層是最外層。這種膜的橫截面的照片示于圖1中。比較例A使用購自康涅狄格州波卡塔克的戴維斯-標準有限公司的型號為“KILL10NKTS-125”的11/4-英寸(3.18cm)單螺桿擠出機和購自肯塔基州弗洛倫斯的克勞斯瑪菲公司的型號為“BERST0RFF ZE25”的25mm雙螺桿擠出機將CLPU共擠出為29層膜。兩個擠出機均設為365° F，它們各自以lOlbs/hr (4.54kg/hr)將聚氨酯送進到2組分多層擠出模頭中。擠出的膜以9ft/min(m/min)的線速度被澆注到冷卻的三輥機組上并通過聚硅氧烷涂布的紙襯墊卷繞。所得的膜為14密耳厚(355.6 μ m)和7英寸(17.78cm)寬。與實例I的膜相比，比較例A的膜由單一聚合物CLPU構成。使比較例A和實例I的膜經受雨水侵蝕模擬裝置，5射擊/秒并且壓力為90psi(620.5kPa)。經測量，小球速率為平均485ft/sec (147.8m/sec)。結果列于表I。表權利要求
1.一種表面保護膜，包括兩層或更多層第一材料，它們與一層或更多層第二材料交替布置，其中所述第一材料和所述第二材料是不同的材料，其中所述第一材料和所述第二材料包括第一聚合物和第二聚合物，其中所述第一材料和所述第二材料具有第一肖氏硬度和第二肖氏硬度，并且其中所述第一肖氏硬度比所述第二肖氏硬度大不止5A。
2.根據(jù)權利要求1所述的表面保護膜，其中，所述第一材料和所述第二材料的相鄰的層緊密接觸。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的表面保護膜，其中，所述第一材料和所述第二材料的相鄰的層通過共價鍵連接。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的表面保護膜，其中，所述第一材料和所述第二材料的相鄰的層通過所述第一聚合物和所述第二聚合物的聚合反應的共價鍵連接。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的表面保護膜，其中，所述第一聚合物和所述第二聚合物是屬于單一種類聚合物的不同的聚合物。
6.根據(jù)權利要求5所述的表面保護膜，其中，所述聚合物種類選自由聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷和聚烯烴組成的種類組。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的表面保護膜，其中，所述第一材料和所述第二材料包括第一填充劑和第二填充劑。
8.根據(jù)權利要求7所述的表面保護膜，其中，所述第一填充劑和所述第二填充劑是不同的填充劑。
9.根據(jù)權利要求7所述的表面保護膜，其中，所述第一填充劑和所述第二填充劑是相同的填充劑。
10.根據(jù)權利要求7所述的表面保護膜，其中，所述第一聚合物和所述第二聚合物是相同的聚合物。
11.根據(jù)權利要求8所述的表面保護膜，其中，所述第一聚合物和所述第二聚合物是相同的聚合物。
12.根據(jù)權利要求9所述的表面保護膜，其中，所述第一聚合物和所述第二聚合物是相同的聚合物，并且其中所述第一材料和所述第二材料含有的填充劑的量不同。
13.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的表面保護膜，其中，所述第一肖氏硬度比所述第二肖氏硬度大不止10A。
14.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的表面保護膜，其中，所述第一材料和所述第二材料的色調或亮度不同。
15.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的表面保護膜，包括三層或更多層所述第一材料，它們與兩層或更多層所述第二材料交替布置。
16.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的表面保護膜，包括十層或更多層所述第一材料，它們與九層或更多層所述第二材料交替布置。
17.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的表面保護膜，另外包括粘合劑層。
18.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的表面保護膜，其被粘合到飛行器的外表面。
19.根據(jù)權利要求17所述的表面保護膜，其通過所述粘合劑層被粘合到飛行器的外表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多層聚合物膜，其可用于保護飛行器的前緣不受雨水和砂粒侵蝕。通常的表面保護膜包括兩層或更多層第一材料，它們與一層或更多層第二材料交替布置，其中所述第一和第二材料是不同的材料，其中所述第一和第二材料包括第一和第二聚合物，其中所述第一和第二材料具有第一和第二肖氏硬度，并且其中所述第一肖氏硬度比所述第二肖氏硬度大不止5A或更通常大不止10A。
文檔編號B32B27/08GK103079814SQ201180041950
公開日2013年5月1日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權日2010年9月2日
發(fā)明者賴安·E·馬克斯, 杰伊·M·延嫩, 丹尼爾·E·邁耶, 威廉·J·舒爾茲, 溫迪·L·湯普森 申請人:3M創(chuàng)新有限公司