復合材料片材以及包含所述復合材料片材的貨物集裝箱的制作方法
【專利說明】復合材料片材以及包含所述復合材料片材的貨物集裝箱
【背景技術】
[0001] 1.摶術領域
[0002] 本發(fā)明涉及具有阻燃特性的非剛性復合材料片材。所述片材可用作貨物集裝箱， 具體地講用于飛機的集裝箱中的壁。
[0003] 2.相關領域說明
[0004] 貨物集裝箱或集裝設備（ULD)用于飛機、輪船、公路車輛和機動有軌車中以承載 貨物。出于經濟原因，期望減小空集裝箱的重量同時使其操作成本最小化。易燃材料在航 空貨物集中箱中裝運對航空和航空貨運公司產生嚴重的安全問題。當點火源是貨物本身 時，關于現有集裝箱遏制火勢蔓延的能力存在越來越多的關注。此類點火源的示例為鋰離 子電池。因此，為防止可能的人員傷亡和貨物設備損失，航空公司和航空貨運公司正在尋找 阻燃貨物集裝箱以遏制可能起源于集裝箱內的火災。在未來幾年內預期規(guī)則要求的收緊。 因此，需要提供一種輕質貨物集裝箱，其具有遏制集裝箱內火勢蔓延的增強的能力，所述集 裝箱滿足嚴格的耐久性標準同時以最少維護提供延長的壽命。
[0005] 授予Richardson等人的美國專利申請?zhí)?, 292, 027描述了一種復合層合體，其依 序包含（a)阻燃聚合物防潮層（b)無機片狀物層以及（c)阻燃熱塑性膜層。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明涉及非剛性復合材料片材，所述非剛性復合材料片材依序包含：
[0007] (i)具有102至678gsm的面密度的第一組件，其包含具有至少llg/dtex的韌度的 絲狀紗線的第一織物以及UV和氣候不可透過的第一聚合物層。
[0008] (ii)具有10至170gsm的面密度的第二組件，其包含鄰近至少一個保護性聚合物 層的阻燃無機耐火層，以及
[0009] (iii)具有102至678gsm的面密度的第三組件，其包含具有至少llg/dtex的韌度 的絲狀紗線的第二織物以及抗沖擊和耐刮擦的第二聚合物層，所述第三組件的第二織物鄰 近所述第二組件的耐火層。
【附圖說明】
[0010] 圖IA和IB示出了貨物集裝箱的透視圖。
[0011] 圖2A至2D示出了通過本發(fā)明的非剛性復合材料片材的實施例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0012] 圖IA以標記10示出了用于遏制貨物集裝箱內的火災進行，適用于飛機、海船等的 阻燃貨物集裝箱的透視圖，所述阻燃集裝箱包括機架組件11、側壁12a和12b以及頂部13。 圖IB示出了一種集裝箱，其包括機架組件11、多個側壁12a至12d、頂部13和底部14。側 壁和頂篷包含非剛性阻燃復合材料片材。
[0013] 非剛件陽燃復合材料片材
[0014] 圖2A至2D以標記20大致示出了通過非剛性阻燃復合材料片材的剖視圖，所述非 剛性阻燃復合材料片材依序包含第一組件21、第二組件22和第三組件23。所述片材被布 置在貨物集裝箱的機架之間使得第三組件為面朝貨物的最內組件31，并且第一組件為遠離 貨物的最外組件30。
[0015] 優(yōu)選地，當根據ASTM D3039/D3039M-08測試時，復合材料片材具有至少350N/ cm(2001b/in)的斷裂強度。在一些實施例中，復合材料片材具有至少525N/cm(3001b/in) 或甚至至少700N/cm(4001b/in)的斷裂強度。所述復合材料片材的一些實施例提供了對 具有927°C，+/_38°C (1700° F，+/-100° F)的直接火焰的耐穿透性。本說明書還要求 當根據火焰穿透FAA測試方法14CFR 25. 855Appx. F部分III-用于測定貨艙內襯（頂篷 位置）的耐火焰穿透性的測試方法進行測試時，在施加火焰源之后五分鐘內，試樣沒有火 焰穿透，并且在水平測試樣品的上表面上方101. 6mm(4英寸）處測量的峰值溫度不超過 204。。（400° F) 〇
[0016] 優(yōu)選地，復合材料片材能夠耐受暴露在_50°C至+80°C的溫度范圍，但不損害其在 最終產品的壽命范圍內的可靠性和耐久性。
[0017] 在一些實施例中，第一、第二和第三組件可任選地通過諸如粘合劑或熱層合的方 式彼此粘結。
[0018] 第一組件
[0019] 第一組件21具有102至678gsm(3至20oz. /sq. yd.)的面密度，并且包含具有至 少11克/分特（10克/旦尼爾）的韌度的絲狀紗線的第一織物25,和第一聚合物層24,所 述聚合物層是復合材料片材的最外層。聚合物層提供對物理和化學侵蝕以及液體滲透的化 學和環(huán)境（即氣候和UV)的抗性。
[0020] 所謂的化學和環(huán)境/氣候抗性是指在不過度降解的情況下，聚合物層耐受風、雨、 污染物諸如存在于典型的工業(yè)領域中的酸性和/或油性殘余物，以及光照的影響的能力。 優(yōu)選地，聚合物層具有抵抗損壞的能力，所述損壞由與烴、化學物質、臭氧、細菌、真菌和水 分，以及皮膚油脂的化學反應性、或溶劑作用所引起，其典型地與商用飛機的操作和維護相 關聯。
[0021] 所謂的抗紫外線是指，當暴露于紫外線輻射時，聚合物層保持其外觀和物理完整 性，而不過度降低其柔韌性和機械特性（即，脆性）。優(yōu)選地，聚合物層阻隔至少95 %的紫 外線，更優(yōu)選地至少98%，且最優(yōu)選地100%的紫外線。第一聚合物膜的紫外線不可透過性 可通過在聚合物材料中包含添加劑而進一步增強。此類添加劑的示例包括填料、著色劑、穩(wěn) 定劑和潤滑劑。不與第一織物接觸的第一聚合物層的外表面可任選地用紫外線阻隔材料涂 覆或處理。
[0022] 紫外線（UV)是在可見光譜的上限處的不可見輻射帶。在10至400nm的波長范圍 處，紫外線（UV)在可見光的末端處起始并在X射線的起點處結束。因為復合材料片材主要 暴露的紫外光是陽光，所以最重要的紫外線抗性在于抵抗較低頻率、較長波長的射線。
[0023] 優(yōu)選地，外聚合物層具有柔軟的非塑性感覺，這對與人體皮膚接觸的產品來說是 理想的，并且在最終產品的壽命范圍內，在寬溫度范圍內，甚至在低至_50°C (-60° F)的溫 度下，維持其韌度和柔韌性。
[0024] 在一些實施例中，當根據ASTM D2724_07(2011)el對于粘結、熔合和層合的服裝面 料的標準測試方法進行測量時，第一聚合物層的外表面，也就是說，不與第一織物接觸的表 面，具有不超過263N/m(l. 51b/in)，更優(yōu)選地不超過438N/m(2. 51b/in)的釋放值。這有利 于清潔、除去標簽等。
[0025] 在一些實施例中，第一織物層可通過諸如粘合劑、熱粘結等方式或通過緊固件粘 結到第一聚合物層。
[0026] 在一些實施例中，第一織物和第一聚合物層之間的粘結強度為至少263N/ m(l. 51b/in)。在另一個實施例中，第一織物和第一聚合物層之間的粘結強度為至少438N/ m(2. 51b/in)，或甚至至少 876N/m(51b/in)。
[0027] 粘合劑層可為熱塑性或熱固性樹脂。熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酚醛樹脂、酚 醛樹脂、聚氨酯和聚酰亞胺。熱塑性樹脂包括聚酯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚砜和 聚烯烴。熱塑性樹脂是優(yōu)選的。
[0028] 優(yōu)選地，粘合劑層可任選地包含至多40重量％的阻燃成分。合適的阻燃成分包括 三氧化銻，鹵代阻燃劑，包括四溴雙酚A、多溴化聯苯、五溴聯苯醚（氧化物）、八溴聯苯醚 (氧化物）、十溴聯苯醚（氧化物）和六溴環(huán)十二烷。含磷阻燃劑也被廣泛使用。
[0029] 優(yōu)選地，粘合劑層阻隔至少95%的紫外線，更優(yōu)選地至少98%，且最優(yōu)選地100% 的紫外線。粘合劑還可包含填料、著色劑、穩(wěn)定劑和其它性能增強添加劑。
[0030] 粘合劑必須能夠在75至200°C范圍內的溫度下活化。在一些實施例中，活化范圍 是120至140°C。所謂活化，是指就熱固性樹脂而言，樹脂必須在指定溫度范圍內固化并粘 結到聚合物層和織物。就熱塑性樹脂而言，活化是指樹脂足夠軟化并流動以粘結到聚合物 層和織物。第一聚合物層和第一織物之間的粘結為至少263N/m(l. 51b/in)。在一些實施例 中，第一聚合物層和第一織物之間的粘結為至少438N/m(2. 51b/in)，或甚至876N/m(51b/ in) 〇
[0031] 第二組件
[0032] 第二組件22具有40至170gsm(0. 3至5. Ooz. /sq. yd.)的面密度，并且包含與耐 火層27接觸的保護性聚合物層26,其中第二組件的聚合物層鄰近第一組件的第一織物25。 此類保護性聚合物層在制造、安裝和使用期間向耐火層提供機械增強并防止?jié)撛诘奶幚頁p 壞。在優(yōu)選的實施例中，保護性聚合物層呈能夠耐受至少200°C的溫度至少10分鐘的自支 承膜的形式。聚合物層可以為熱固性或熱塑性材料。熱塑性膜是優(yōu)選的。
[0033] 在一些實施例中，如圖2B和2D所示，第二組件可包含與耐火層27接觸的第二保 護性聚合物層32。第二保護性聚合物層在制造、安裝和使用