绝缘蜂窝板.pdf

上传人:a3 文档编号:494230 上传时间:2018-02-19 格式:PDF 页数:22 大小:626.05KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201080028448.4

申请日:

2010.06.24

公开号:

CN102802931A

公开日:

2012.11.28

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的视为放弃IPC(主分类):B32B 3/12放弃生效日:20170510|||实质审查的生效IPC(主分类):B32B 3/12申请日:20100624|||公开

IPC分类号:

B32B3/12; B32B5/20; E04B1/90; E04C2/36; G10K11/168; B29C44/12; B29C44/18

主分类号:

B32B3/12

申请人:

泽菲罗斯公司

发明人:

H·勒拜尔; C·勒邦特; J·沃尔克

地址:

美国密执安

优先权:

2009.06.24 GB 0910923.2; 2009.12.10 GB 0921695.3

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038

代理人:

李帆

PDF下载: PDF下载
内容摘要

包括由被在小室中含发泡弹性体材料的蜂窝结构分隔的两个饰面板的层状结构物,其提供在密实的轻质泡沫中的声音绝缘和阻燃性的结合,其可使用传统的制造工艺来生产。

权利要求书

1.提供减振和阻燃性结合的四组件层状结构物,其包括第一和第
二饰面片材,所述第一和第二饰面片材被蜂窝结构分隔以提供在所述
饰面片材之间的间隙,其中,该蜂窝结构的小室包含提供减振的发泡
弹性体材料并且包含有效量的阻燃剂,该结构物符合测试FAR Part 25
§25.853(a)和热量释放FAR Part 25§25.853(d)。
2.根据权利要求1的层状结构物,其中该发泡弹性体材料包含增
塑剂。
3.根据权利要求2的层状结构物,其中该增塑剂用作增粘剂。
4.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该发泡弹性体是
交联的。
5.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该弹性体无卤素。
6.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该弹性体是具有
高阻尼损耗系数的橡胶。
7.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该弹性体是丁基
橡胶。
8.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该阻燃剂选自卤
代聚合物,其它卤代材料,包括磷、溴、氯、氧化物及其组合的材料(例
如聚合物)
9.根据权利要求8的层状结构物,其中该阻燃剂选自氯烷基磷酸
酯,甲基膦酸二甲基酯,溴-磷化合物,多聚磷酸铵,溴化新戊基聚醚,
溴化聚醚,锑氧化物,偏硼酸钙,氯化石蜡,溴化甲苯,六溴苯,三
氧化锑,石墨(例如可膨胀的石墨),其组合。
10.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该阻燃剂是热膨
胀性石墨。
11.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该阻燃剂体系包

1.含磷阻燃剂,
2.金属氧化物阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂或金属水合物阻燃剂,
3.石墨。
12.根据权利要求11的层状结构物,其中该阻燃剂体系包括
a.20wt%-60wt%的含磷阻燃剂,
b.5wt%-25wt%的金属氧化物阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂或金属
水合物阻燃剂,
c.5wt%-25wt%的石墨。
13.根据前述任一项权利要求的层状结构物,包含基于配料重量的
40wt%-75wt%的该阻燃剂。
14.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中所述饰面板的一
个或两个是“预浸料坯”。
15.根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中使泡沫膨胀
200-1000%。
16.板,其包括根据前述任一项权利要求的层状结构物。
17.用于航空器舱室的内部板,其包含根据权利要求1-15中任一
项的层状结构物。
18.根据权利要求16或权利要求17的板的生产方法,包括被蜂窝
结构分隔的两个饰面板,其中所述蜂窝结构的小室至少部分地填充有
弹性泡沫材料,该方法包括
i.设置第一和第二饰面板
ii.在第一饰面板的表面上设置发泡性材料层,该发泡性材料层包

a.弹性体
b.增塑剂
c.发泡剂
d.阻燃剂
iii.在该发泡性材料层的远离第一饰面板的表面上设置蜂窝结构
iv.在该蜂窝结构的远离该发泡性材料层的表面上设置第二饰面
板,
从而提供组合件;
v.加热该组合件,使得
1.弹性体发泡并粘结于该蜂窝结构的小室壁
2.第一饰面板粘结于发泡弹性体
3.第二饰面板粘结于蜂窝结构。
19.根据权利要求18的方法,其中在高于65℃并低于300℃的温
度下在平板压机中进行加热。
20.根据权利要求19的方法,其中在高于100℃和低于220℃的温
度下进行加热。
21.根据权利要求19或20的方法,其中加热为10分钟~30分钟。

说明书

绝缘蜂窝板

技术领域

本发明涉及在绝缘方面或与绝缘有关的改进,并且特别涉及用于
提供声音绝缘和/或阻尼来减少由振动引起的噪音的改进的材料。在优
选的实施方案中,本发明提供为结构件提供声音绝缘、减振和强度的
材料。本发明进一步涉及赋予绝缘体以阻燃和防火性质。

技术背景

车辆在运转中因两种活动而制造声音和振动。车辆穿过周围大气
(通常为空气)的简单运动会制造声音和引起振动。车辆本身的操作通
常也由于发动机和配套设备而制造声音和引起振动。为了乘客的舒适
性以及也为了车辆的可靠性和安全性,有必要提供抑制振动作用和提
供声音绝缘的材料。这在所有航空器类型,小型和大型的航空器以及
直升机中尤为重要。其中与以前使用铝相反,航空器机身由碳纤维增
强复合材料制造的当前趋势使得对减振和声音绝缘的需求增加。

在航空器中可存在三(或更多)种形式的振动和噪音传播。这些可
以是由于航空器本身的结构产生的或由于周围大气的空气产生的。航
空器舱室内的振动产生不适和安全性风险。振动也在航空器舱室内可
以产生不希望有的噪音,并且本发明涉及这些类型的振动和噪音的阻
尼。

对运输工业中使用的材料以及特别是对于航空器中使用的材料加
以严格的阻燃规定。降低的易燃性、阻燃性、减少的烟浓度、燃烧时
的低放热对用于运输车辆的材料是重要的。特别是用于航空器的机身
的增压舱内部的吸音和阻尼材料应当符合Federal Aviation 
Authority(FAA)测试FAR Part 25§25.853(a)和FAR Part 25§
25.853(d)的要求。

还希望在伴随对车辆或航空器重量最小的增加下提供这些阻尼和
可燃性降低的性能。因此存在提供材料的需求,该材料在高的性能与
增加的重量之比下提供这些性质。还希望提供这些阻尼和降低的易燃
性的性质,同时在车辆中占据最小空间。

本发明特别涉及用于制备用于航空器内部的板,如内部舱顶板、
内壁板、隔板、吊挂箱门,食品柜结构件和板。这些板可以包括在两
个饰面片材之间的蜂窝结构。这些产品通常通过叠合饰面片材、热活
化粘合剂和蜂窝结构,并且在压机、反应釜或炉中加热将这些层结合
在一起来生产。传统上通过可结合到结构物的一个表面或机身结构的
其它地方的隔离层来提供任何声音阻尼或声音绝缘,然而这占据了另
外的空间并且需要另外的制造步骤。能够以常规的板制造工艺来生产
具有振动和声音阻尼性质以及防火和阻燃性的板是有利的。已知弹性
体和橡胶提供减振和声音绝缘性质。然而这些材料基于烃并因此易燃。

在例如建筑物中,航空器中,如汽车、卡车和公共汽车的车辆中,
船舶中和有轨车辆中广泛范围的结构件中,存在对声音绝缘和/或减振
的需求。已知通过设有饰面片材的蜂窝结构来提供轻质声音绝缘。也
已知可将蜂窝结构的小室分为隔板,其中小室部分具有消音材料。在
许多情况下也需要减振,特别是用发动机作动力的交通工具,如汽车、
航空器、卡车和公共汽车以及有轨车辆。在许多应用中同样重要的是
绝缘材料具有良好的防火和阻燃性能,并且为了应用于航空器中它们
符合FAA阻燃性要求。

也希望用最小的重量增加来获得希望的绝缘和/或减振。因此希望
产品以最小密度来提供绝缘和阻尼。

板、例如用作隔墙或航空器舱室绝缘和/或地板材料的那些板的声
音屏蔽功效可通过穿过平板的传播损耗(TL)、一般以分贝来测量。传
播损耗越高,吸音越多并且声音绝缘越好。传播损耗将随着涉及所关
注的声音的频率而变化。减振度可通过结构插入损耗(SBIL)测试来测
量。防火和阻燃性能可通过CTA或机场新科技研究中心(Centre of 
Excellence for Airport Technology(CEAT))(批准的实验室)测
量,其使材料试样同时经过火焰(用给定的气体速率)和辐射炉(使用
3.5kw/cm2),并且测量由2分钟处理释放的卡路里总量(称为以
kw/m2/min的总放热)和在5分钟中释放的卡路里峰值(以kw/m2的峰值
放热率)。

蜂窝结构用来提供轻质强度,然而存在的问题在于为了改进声音
和振动阻尼性质,已发现需要增加结构物的密度,由此产生不希望的
板重量的增加。

在Portia R.Peters,Shanker Rajaram博士和Steven Nutt博
士于2006年12月3-6日在Honolulu的Internoise 2006作出的名
称为“Sound Transmission Loss of Damped Honeycomb Sandwich 
Panels”的论文中,报导了在蜂窝结构的中间平面设置声音绝缘材料
如粘弹性层。尽管已发现这可改进结构物的声学性能,然而经证实它
是繁重的和费时的方法,它需要将粘弹性材料放在两片蜂窝之间,可
能通过横切蜂窝结构并将粘弹性材料固定于这两片蜂窝来获得。

已建议提供具有改进的声音和振动阻尼性能的板的其它方法在组
合的蜂窝板之上设置粘弹性阻尼片材。该阻尼片材占据另外的空间,
并且必须以分别的方法生产和组合。此外该系统的困难是整个板的复
合损耗因数为阻尼材料本身的损耗因数的约20%,这在活化度上是重
大的损失。组合的蜂窝结构物典型地包括夹在两个饰面片材之间的蜂
窝材料。当该板用于声音绝缘时,至少一个饰面片材通常设有孔或穿
孔以使声音穿过。当该板用于减振时,这并非必要,尽管如果板用于
声音绝缘和减振两者,希望存在穿孔。每个饰面片材可以是所谓的预
浸料坯,其可以是用可固化树脂如环氧树脂或聚氨酯前体预浸渍的纤
维材料如玻璃纤维垫或碳纤维垫。将蜂窝结构在压机中组合并加热以
将饰面片材固化并且形成饰面片材和蜂窝之间的结合。然后可将粘弹
性阻尼材料粘到组合的结构物的一个或两个外表面。因此该方法包括
另外的步骤来将阻尼材料胶粘到蜂窝板,并且胶粘层可能是脆性的并
损害整体结构物的阻尼效果。另外的缺点是阻尼材料增加了最终结构
物的重量和尺寸,但不利于最终结构物的刚性。在某些实施方案中,
可将另外的限制层施加到阻尼材料之上以进一步增强阻尼效果。可用
作限制层的材料的实例包括纤维增强塑料、铝箔或厚橡胶泡沫。这再
次增加了结构物的体积,对刚性几乎没有影响。

设置提供声音绝缘和减振的板的其它技术提供具有饰面片材和在
所述片材之间的柔软发泡芯材的板,所述饰面片材可以是预浸料坯。
尽管这些板可具有良好的声学性质,泡沫不利于与可比重量和厚度的
蜂窝结构同样的方式下的机械性能。

设计用于声音绝缘的各种蜂窝结构描述在美国专利公开US 
2007/0134466,美国专利6,267,838,美国专利6,179,086,WO 
2006/045723,美国专利公开US 200/0194210和英国专利申请2252076
A中。

PCT公开WO 2006/132641、WO 2007/050536和WO2008/094966
描述了包括第一和第二板的板结构,具有给板结构提供增强、隔板、
密封,吸音、阻尼、交替、绝热和它们的组合的材料。该材料可以是
泡沫。在一个实施方案中,可将材料的支持体设置在第一和第二板之
间,并且该支持体可以是蜂窝结构。预期的是支持体和可以为泡沫的
材料可填充两个板之间的全部或部分空间。板可通过将可活化材料设
置在靠近板之一,将支持体如蜂窝置于抵靠可活化材料并使可活化材
料膨胀或发泡进入支持体的开孔。

在用于绝缘的聚合物泡沫中包括防火和阻燃剂是已知的。已建议
的防火和阻燃剂的实例包括含磷化合物,金属水合物如三水合镁或三
水合铝,各种石墨包括膨胀性石墨。也建议使用阻燃剂的不同组合。
阻燃剂往往是较高密度的固体材料并且为了获得需要的阻燃剂性质,
特别是航空器舱室板的低放热要求,可需要大量阻燃剂。这给减振和
声音绝缘系统增加了的不希望有的附加的重量。此外,这样大的量易
于使配料的熔体粘度增加、降低其加工性能并导致在挤出机中的不希
望有的压力增大,特别是当在板形成声音绝缘和减振所需要的生产薄
条材料时。

在又一个实施方案中,本发明可生产具有阻燃性质的板,其具有
嵌入板内的声音阻尼或声音绝缘材料,而不需要对现有制造工艺进行
重大改进。在板内设置嵌入的声音阻尼或声音绝缘材料具有节省车辆
结构中的空间的另外益处。已发现板在阻尼此前描述的三种类型的振
动和噪音方面是有效的。

发明内容

因此本发明提供包括第一和第二饰面片材的层状结构物,第一和
第二饰面片材被间隔物分隔以提供在饰面片材之间的间隙,其中该间
隙包含含有阻燃剂发泡弹性体材料。

特别地,本发明提供减振和阻燃性结合的包括第一和第二饰面片
材的四组件层状结构物,第一和第二饰面片材被蜂窝结构分隔以提供
在饰面片材之间的间隙,其中蜂窝结构的小室包含提供减振并包含有
效量阻燃剂的发泡弹性体材料,该结构物符合测试FAR Part 25§
25.853(a)和FAR Part 25§25.853(d)。

优选的是该发泡弹性体材料包含增塑剂。该增塑剂也可以起增粘
剂的作用并且在这种情况下优选为增粘树脂。泡沫优选通过优选为发
泡剂的发泡体系来制备。阻燃剂特别为防火剂。

在用于航空器的板制造中,要求发泡性材料的薄条需典型地为低
于2毫米厚度、更典型地在0.5-1.5毫米范围厚度的条。条的宽度将
取决于板的类型和大小,尽管典型的宽度为100-500毫米,更典型地
为200-350毫米。配料的挤出会在挤出模头产生不希望有的压力增大。

因此希望包含增塑剂,同时可使用任何合适的增塑剂,我们已发
现,聚合物增塑剂如液体聚丁烯的使用可进一步提供减振和声音绝缘,
其也可起到增粘剂的作用并改进配料的加工性。如同弹性体一样,这
些材料易燃并且它们的使用使得对阻燃剂的需求增加。也可包括辅助
的增塑剂,并且我们特别优选使用阻燃增塑剂,如磷酸酯系增塑剂,
如Santisor范围的磷酸酯系增塑剂。

在又一个实施方案中,本发明提供具有减振和阻燃结合的四组件
层状结构物的生产方法,该结构物包括被蜂窝结构分隔的两个饰面板,
其中蜂窝结构的小室至少部分填充有弹性泡沫材料,包括

i)提供第一和第二饰面板

ii)在第一饰面板表面上提供发泡性材料层,包括

a)弹性体

b)增塑剂

c)发泡剂

d)阻燃剂

iii)在第一饰面板的远离发泡性材料层的表面上设置蜂窝结构

iv)在蜂窝结构的远离发泡性材料层的表面上设置第二饰面板,从
而提供组合件

v)加热该组合件,使得

1)弹性体发泡并粘结于蜂窝结构的小室壁

2)第一饰面板粘结于发泡的弹性体

3)第二饰面板粘结于蜂窝结构。

优选弹性体是交联的,而且泡沫所源于的配料包含用于可交联弹
性体的交联剂,因此一旦发泡,可使其交联来保持小室结构的完整性
和避免塌陷。

在本发明的又一个实施方案中,发泡性材料满足当将其加热引起
发泡时,该材料显现粘合性质。

发泡材料将包括大量弹性体材料,其可以是一种弹性体或几种不
同弹性体的混合物。弹性体材料为泡沫材料的典型地至少约5wt%,更
典型地至少10wt%,优选至少约14wt%,更加典型地至少25wt%,并且
弹性体材料为泡沫材料的典型地低于约65wt%,更典型地低于约60wt%
并且最典型地低于40wt%。

适于弹性材料的弹性体包括但并不限于,天然橡胶、丁苯橡胶、
聚异戊二烯、聚异丁烯、聚丁二烯、异戊二烯-丁二烯共聚物、氯丁橡
胶、丁腈橡胶(例如丁基腈、如羧基封端的丁基腈)、丁基橡胶、多硫
化物弹性体、丙烯酸类弹性体、丙烯腈弹性体、硅橡胶、聚硅氧烷、
聚酯橡胶、二异氰酸酯-连接的缩合弹性体(diisocyanate-linked 
condensation elastomer)、EPDM(乙烯-丙烯二烯单体橡胶),氯磺化
聚乙烯、氟代烃等。特别优选的弹性体是以商品名VISTALON 7800和
2504销售的EPDM,其可从Exxon Mobil Chemical商购,和Exxon Mobil 
Chemical的以商品名Exxpro销售的丁基橡胶。其它优选的弹性体是
以商品名H-1500销售的聚丁烯异丁烯共聚物,其可从BP Amoco 
Chemicals商购。优选的弹性体是异烯烃和烷基苯乙烯的共聚物,如
C4-C7异烯烃和C1-C5烷基苯乙烯的卤代共聚物,特别是异丁烯和对甲
基苯乙烯的溴化共聚物,如可使用Exxon Mobil Chemical提供的
Exxpro材料,尽管优选弹性体无卤素。如所描述的,已经发现,异烯
烃和烷基苯乙烯的发泡卤代共聚物在提供声音绝缘和/或减振方面特
别有用。典型地该共聚物包含2-8摩尔烷基苯乙烯/100摩尔异烯烃,
和基于烷基苯乙烯重量的20-50wt%卤素。这些材料可以商品名Exxpro
从Exxon Mobil Chemical Company商购,并且在美国专利5,162,445;
5,430,118;5,426,167;5,548,023;5,548,029;5,654,379中有所
描述。异烯烃优选为异丁烯,并且烷基苯乙烯可以是邻、间或对烷基
苯乙烯,其中优选对烷基苯乙烯。烷基可以是C1-C5烷基,并且优选甲
基是,优选的烷基苯乙烯是对甲基苯乙烯。如果存在卤素,卤素可以
是氯、溴或氟,其中优选溴。

然而,对于如在飞行器中的某些用途,优选弹性体无卤素,并且
具有强阻尼损耗因数的橡胶如丁基橡胶是优选的,可使用如从Exxon 
Mobil Chemical或Lanxess商购的那些橡胶。Exxpro 3433和Lanxess 
402是特别合适的。

在层状结构物内的发泡材料通过将包含发泡体系的配料加热而生
产,该配料典型地包括一种或多种发泡剂。发泡体系可以是物理发泡
剂和/或化学发泡剂。例如,发泡剂可以是热塑性塑料封装的溶剂,其
在置于如热的条件时膨胀。可替代地或此外,发泡剂可在置于如热或
湿度的条件时或置于另一种化学反应物时进行化学反应以使气体逸
出。

发泡剂可包括一种或多种含氮基团,如酰胺,胺等。合适的发泡
剂的实例包括偶氮二碳酰胺,二亚硝基五亚甲基四胺,4,4,-氧基-
双-(苯磺酰肼),三肼基三嗪和N,N,-二甲基-N,N,-二亚硝基对苯二
甲酰胺。

我们优选使用包括化学发泡剂和物理发泡剂的混合物的发泡体
系,如封装溶剂,因为虽然物理发泡剂具有良好的膨胀性质,由于存
在烷烃它会增加产品的易燃性,因此优选使用该组合。

也可提供化学发泡剂的促进剂。各种促进剂可以用来增加发泡剂
形成惰性气体的速率。一种优选的发泡剂促进剂是金属盐或是氧化物,
例如金属氧化物,如氧化锌。其它优选的促进剂包括改性和未改性的
噻唑或咪唑,脲等。

应当使用的发泡剂和发泡剂活化剂的量可根据希望的小室结构类
型、希望的发泡性材料的膨胀量和希望的膨胀率而变化。在发泡性材
料中的发泡剂和发泡剂活化剂的量的示例性范围为弹性体材料的约
0.001wt%-约5wt%。在优选的配料中,我们优选发泡剂包括
10wt%-60wt%的化学发泡剂和90wt%-40wt%的物理发泡剂。为了产生减
振,优选200%-1000%的膨胀度、更优选300-500%。也优选膨胀在120℃
-160℃、更优选120℃-140℃范围的温度发生,并且膨胀在小于15分
钟内完成。

发泡材料优选为交联的,并因此可将一种或多种固化或交联剂和/
或固化剂促进剂包括在发泡性材料中。如同发泡剂,固化剂和固化剂
促进剂的量可根据希望的小室结构类型、希望的可活化材料的膨胀量、
发泡材料的希望的膨胀率和希望的结构性能而广泛变化。可用于材料
的固化剂或固化剂促进剂的示例范围为弹性体材料的约0.001wt%-约
7wt%。特别是当弹性体材料是可交联的时,固化或交联剂将存在。在
一个实施方案中丁基橡胶与交联剂同时使用。

当弹性体材料可交联时,可包括交联剂,并且它们可选自脂肪族
或芳香族胺或它们的各自加合物,氨基胺,聚酰胺,环脂族胺(例如酸
酐,多羧酸聚酯,异氰酸酯,酚系树脂(如苯酚酚醛清漆树脂或甲酚酚
醛清漆树脂,共聚物如萜酚、聚乙烯基酚或双酚-A甲醛共聚物,双羟
基苯基烷烃等),硫或其混合物。特别优选的固化剂包括改性和未改性
的多胺或聚酰胺如三亚乙基四胺,二亚乙基三胺,四亚乙基五胺,氰
基胍,双氰胺等。也可以提供固化剂的促进剂(例如改性或未改性的脲
如亚甲基二苯基双脲,咪唑或其组合)。固化剂促进剂的其它实例包
括但不限于金属氨基甲酸酯(例如二甲基二硫代氨基甲酸铜,二丁基二
硫代氨基甲酸锌,其组合等),二硫化物(例如二硫化二苯并噻唑)。也
可以使用金属盐,并且当使用优选的异丁烯和对甲基苯乙烯的溴化共
聚物作为可交联弹性体时,优选使用锌盐如氧化锌和/或硬脂酸锌作为
交联剂。当嵌入包括预浸渍饰面片材的板中的配料用来提供减振和/
或声音绝缘时,优选使用将在固化期间与预浸渍材料相互作用的固化
剂以改进泡沫和预浸料坯之间的粘结。类似地,可选择可发泡配料中
的固化剂来与蜂窝反应以进一步改进粘结。

尽管较长的固化时间也是可能的,但对于本发明的可交联配料,
小于5分钟、并且甚至小于30秒的固化时间是可能的。此外,该固化
时间可取决于是否将另外的能量(例如热、光、辐射)施加于材料或材
料是否在室温下固化。

如建议的,较快的固化剂和/或加速剂可特别期望用于缩短固化开
始与基本完全固化(即对于特定的可活化材料,可能至少90%的固化)
之间的时间,以及在保持其自支撑特征时固化发泡材料。正如在此使
用的,固化开始用于表示基本完全固化的至少3%但不大于10%。对于
其中弹性体材料是可交联的本发明的实施方案,一般期望固化开始与
基本完全固化之间的时间小于约30分钟,更典型地小于约10分钟,
甚至更典型地小于大约5分钟,以及更典型地小于1分钟。应该注意
到的是,与弹性体材料的软化时间更紧密相关,固化时间和气泡形成
或发泡的时间可以有助于在没有其自支撑的特性的实质损失的情况下
使得膨胀性材料发泡。

也如此前建议的,可将发泡性材料配制成包括在材料发泡之前使
发泡性材料至少部分固化的固化剂。优选单独或与发泡性材料的其它
性能或成分组合的部分固化赋予材料足够的自支撑特性,这样在发泡
期间,发泡性材料在没有显著失去形状或没有在重力下的显著流动下
膨胀体积。

在一个实施方案中,发泡性材料包括第一固化剂和可选的第一固
化剂加速剂、以及第二固化剂和可选的第二固化剂加速剂,所有这些
优选为潜性的。第一固化剂和/或加速剂设计为在发泡性材料的加工
(例如加工、混合、成形或以其组合)期间使发泡性材料部分固化,以
至少有助于给材料提供所希望的自支撑性质。第二固化剂和/或加速剂
满足将在置于例如热、湿度等情况下时它们使正在发泡和已发泡的材
料固化。

作为本实施方案的一个优选的实施例,第二固化剂和/或加速剂满
足在第二温度或温度范围将发泡性材料的弹性体材料固化。第一固化
剂和/或加速剂也是潜性的,并且它们在置于低于第二温度的第一高温
时,将膨胀性材料部分地固化。

在材料混合、成形或两者期间,可经历第一温度和部分固化。例
如可在将发泡性材料的成分混合并将发泡性材料通过模头挤成特定形
状的挤压机中,经历第一温度和部分固化。作为另一实施例,可在成
形及可选地混合发泡性材料的成分的成型机(例如注塑成形、吹塑成
形、压塑成形)中,经历第一温度和部分固化。

部分固化可通过各种技术完成。例如,可将第一固化剂和/或加速
剂以低化学计量(sub-stoichiometric)的量添加到发泡性材料,使
得聚合物材料提供基本上比第一固化剂和/或加速剂的实际反应更多
的反应点。第一固化剂和/或加速剂的优选的低化学计量典型地引起由
聚合物材料提供的可获得的反应点的不超过60%,不超过40%或不超过
30%、不超过25%或甚至不超过15%的反应。或者,例如当提供多种不
同的聚合物材料并且第一固化剂和/或加速剂仅仅与聚合物材料中的
一种或其子集起反应时,部分固化可通过提供仅仅对一定百分比的聚
合物材料起反应的第一固化剂和/或加速剂而实现。在该实施方案中,
第一固化剂和/或加速剂通常与聚合物材料的不超过60wt%,不超过
40wt%或不超过30wt%、不超过25wt%甚至不超过15wt%起反应。

与上述实施方案相似,单独或可活化材料的其它性能或成分组合
的部分固化,赋予可活化材料以足够的自支撑性能,这样在活化和/
或发泡期间,可活化材料不经历沿重力方向的显著流动。

也与上述实施方案相似,在混合时的部分固化可以通过各种技术
实现。例如,当第一组分和第二组分混合时第一固化剂和/或加速剂可
在发泡性材料内以低化学计量存在,这样弹性体材料提供基本上比由
第一固化剂和/或加速剂实际起反应更多的反应点。第一固化剂和/或
加速剂的优选的低化学计量典型地引起由材料提供的可获得的反应点
的不超过60%,不超过40%或不超过30%、不超过25%或甚至不超过15%
的反应。或者,例如当提供多种不同的聚合物材料并且第一固化剂和/
或加速剂仅仅与聚合物材料中的一种或其子集起反应时,部分固化可
通过提供仅仅对一定百分比的材料起反应的第一固化剂和/或加速剂
而实现。在该实施方案中,第一固化剂和/或加速剂典型地能与材料的
不超过60wt%,不超过40wt%或不超过30wt%、不超过25wt%或甚至不
超过15wt%进行反应。

用于本发明的发泡材料包括一种或多种阻燃剂。阻燃剂的选择将
取决于配料的预期用途和与火相关的规章和与用途有关的要求。当要
求发泡材料满足火、烟和毒性测试,可使用一系列阻燃剂,并且有用
的阻燃剂包括卤代聚合物,其它卤代材料,包括磷、溴、氯、氧化物
和它们的组合的材料(例如聚合物)。示例的阻燃剂包括但不限于氯烷
基磷酸酯,甲基膦酸二甲基酯,溴-磷化合物,多聚磷酸铵,溴化新戊
基聚醚,溴化聚醚,锑氧化物,偏硼酸钙,氯化石蜡,溴化甲苯,六
溴苯,三氧化锑,石墨(例如膨胀性石墨),其组合等。可使用的其它
阻燃剂包括磷酸三甲苯酯和三水合铝。

本发明进一步提供包含特定阻燃剂组合的少放热的配料。如在航
空器中的内部板的某些用途特别是对于放热具有更严格的要求,并且
我们发现包含热膨胀性石墨的配料可减少放热。

从例如美国专利3,574,644和5,650,448,已知热膨胀性石墨作
为阻燃剂,所述专利描述了它在用于航空器座椅的聚合物泡沫的用途。
PCT公开WO 2005/101976建议其可在含烯烃聚合物中与含氮的阻燃
剂、可选的25-50wt%量的金属氢氧化物作为磷阻燃剂一起使用。

可使用的含磷阻燃剂的实例包括红磷,磷酸铵如多磷酸盐,三聚
氰胺磷酸酯或焦磷酸盐。金属氧化物阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂或
金属水合物阻燃剂可以是任何已知的含金属阻燃剂。优选的材料包括
三水合铝和氢氧化镁。

优选防火或阻燃剂无卤素。为了获得希望的阻燃性质,需要包括
基于配料重量的最多75wt%的阻燃剂。优选的发泡材料包含60wt%-75
wt%的阻燃剂。然而,在航空器中提供减振和声音绝缘的优选用途中,
其中放热是重要因素时,我们发现三组件防火或阻燃剂体系是特别有
用的,本发明因此进一步提供层状结构物,其中发泡材料包含阻燃剂
体系,所述阻燃剂体系包括:

i)含磷阻燃剂

ii)金属氧化物阻燃剂,金属氢氧化物阻燃剂或金属水合物阻燃剂

iii)石墨

优选的阻燃剂体系是

a)20wt%-60wt%的含磷阻燃剂

b)5wt%-25wt%的金属氧化物阻燃剂,金属氢氧化物阻燃剂或金属
水合物阻燃剂

c)5wt%-25wt%的石墨。

含磷阻燃剂提供阻止燃焰蔓延的屏障,优选多聚磷酸铵。金属氧
化物、金属氢氧化物或烃吸收热,是因为其包含水,但其不应该大量
使用,是因为它会增加烟浓度。使用的石墨优选为热膨胀性石墨(HEG),
其相对于加热膨胀以产生阻火层。膨胀性石墨可以是任一本领域已知
的那些,如G.I.,Gelman,V.N.,Isaev,Yu.V和Novikov,Yu.N.
在Material Science Forum,第91-93卷,213-218页,(1992),
Titelman,和美国专利6,017,987中描述的那些。

热膨胀性石墨在火焰下热分解成膨胀石墨炭,提供绝缘热阻,其
阻止进一步氧化。

热膨胀性石墨源自于天然石墨或人造石墨,并且当从室温快速加
热到高温时,它在晶体的c-轴方向膨胀(通过所谓的剥落或膨胀方
法)。除了在晶体的c-轴方向膨胀,热膨胀性石墨在a-轴以及b-轴方
向稍微膨胀。剥落程度或HEG的膨胀性取决于在快速加热期间除去挥
发性化合物的速率。在本发明中的膨胀值涉及在快速加热到
500-700℃后获得的比体积与在室温下的比体积之比。在本发明中HEG
的比体积改变优选为温度变化范围(从室温到500-700℃)的不少于50
倍。优选这样的膨胀度,是因为已发现,与是热可膨胀的但具有在上
述加热条件中比体积增加低于50倍的石墨相比,具有在从室温到
700℃的快速加热期间增加至少50倍的比体积的HEG产生程度非常高
的阻燃度。

在从室温到高温如700℃的快速加热HEG期间,一般记录重量损
失。10%-35%(优选15%-32%)的HEG重量损失一般是由于在上述加热
条件中在50倍或更大的体积膨胀下除去挥发性化合物。在快速加热期
间具有低于10%重量损失的HEG等级提供低于50倍的比体积增加。
在快速加热期间具有大于35%重量损失的HEG等级提供较少量的膨胀
石墨炭,并且因此HEG仅在更高的填充量获得阻燃性。

在上述的加热条件下显示出50倍或更高的体积膨胀的热膨胀性
石墨的碳含量应该为65wt%-87wt%(优选67.5wt%-85wt%)以用作良好
的含碳隔绝物和用于与含氮阻燃剂组合而提供高水平的阻燃性。

具有大于87%的碳含量的HEG在快速加热期间提供低于50倍的比
体积增加。在上述加热条件下将HEG中的碳含量至低于65%的降低提
供较少量的膨胀石墨炭,并且因此可以仅以更高填充量的HEG而获得
聚合物组合物的阻燃性。

在从室温到更低的温度(如约500℃)的快速加热HEG期间,HEG
的比体积改变应该大于50倍并低于100倍。在更低的温度(如约500℃)
具有太高比体积增加的HEG等级在燃烧下提供过快的HEG膨胀,并因
此可以仅以更高填充量的HEG而获得阻燃性。

用于本发明的热膨胀性石墨可用不同的方法生产,并且该方法的
选择不是关键的。例如可通过天然石墨或人造石墨的氧化处理获得。
例如通过用氧化剂如过氧化氢、硝酸或在硫酸中的另一种氧化剂处理
进行氧化。常见的常规方法描述在美国专利3,404,061或SU专利
1,657,473和1,657,474中。而且,石墨可在含水酸性或含水盐电解
质中阳极地氧化,如美国专利4,350,576中所述。实际上,大多数工
业级热膨胀性石墨一般经由酸性工艺而制备。

由在硫酸中的氧化或如上所述的类似方法生产的热膨胀性石墨可
根据工艺条件而略呈酸性。当热膨胀性石墨是酸性时,用于制备聚合
物组合物的装置的腐蚀可能发生。为了防止这样的腐蚀,热膨胀性石
墨应该用碱性材料(碱性物质,氢氧化铵等等)中和。

用于本发明的热膨胀性石墨的粒度影响HEG的膨胀度,并且反过
来影响所形成的聚合物组合物的阻燃性。

具有优选粒度分布的热膨胀性石墨包含最多25wt%、更优选
1wt%-25wt%的通过75-目的颗粒。包含通过75-目的大于25wt%的颗粒
的HEG可以不提供需要的比体积的增加,并因此可以不提供足够的阻
燃性。包含低于1wt%的含量的上述颗粒的热膨胀性石墨可略微损害所
形成的聚合物组合物的机械性能。为了避免聚合物组合物的性质恶化,
超过75-目的HEG最大颗粒的尺寸应该为本领域已知的。在优选的实
施方案中,热膨胀性石墨颗粒的表面可用偶联剂如硅烷偶联剂或钛酸
酯偶联剂来表面处理,以便降低较大颗粒对阻燃聚合物组合物性质上
的不利影响。同时可将偶联剂分别添加到组合物。

阻燃剂可以为发泡性材料的相当大的重量百分比。阻燃剂可占发
泡性材料的大于2wt%、更典型地大于12wt%、更加典型地大于25wt%
并且甚至可以大于35wt%。我们优选使用基于配料重量的
40wt%-75wt%,更优选40-60wt%的阻燃剂,并且特别地我们优选使用
衍生自磷酸铵如任选地含三水合铝的多聚磷酸铵和硼酸锌的配混物。

泡沫可包括增粘剂,其为一种或多种组分的混合物。增粘剂可以
是液体或固体或两者的组合,并且优选为在发泡性材料发泡时的温度
显现粘合性质的材料。当使用增粘剂时,增粘剂典型地以发泡性材料
配料的最少约1wt%,更典型地至少约4wt%,更加典型地至少8wt%,
典型地以配料的10wt%-20wt%存在。可使用各种增粘剂,如含环氧化
物的材料,聚丙烯酸酯,烃树脂和萜烯树脂。一个特别优选的增粘剂
是以商品名SUPER NEVTAC 99销售的烃树脂,其可从Neville Chemical 
Company商购。另一个特别优选的增粘剂是液体聚异丁烯,其可与丁
基橡胶弹性体使用,此外起到增塑剂或加工助剂的作用。优选的增粘
剂包括萜烯树脂和优选为液体聚异丁烯如Indopol H300的聚异丁烯的
共混物。

发泡性材料也包含加工助剂以改进在高温的配料的加工,如经过
挤出或注塑成形以产生在本发明的方法中需要的材料形式。含低分子
量乙烯的聚合物是特别合适的。可任选用另外的单体改性的乙烯/酯共
聚物或三元共聚物如乙烯/乙烯基酯共聚物和乙烯/丙烯酸酯是优选
的。我们发现引入基于配料重量的最多10%、更通常3-7wt%的该聚合
物是有益的。

发泡性材料也可以包含一种或多种填料,包括但不限于颗粒材料
(例如粉末)、珠和微球。优选地,填料包括通常与存在于发泡性材料
中的其它组分不起反应的密度较低的材料。

可使用的填料的实例包括二氧化硅、硅藻土、玻璃、粘土、滑石、
颜料、着色剂、玻璃珠或玻璃泡,玻璃、碳陶瓷纤维、抗氧化剂等等。
特别是粘土的这样的填料能在材料流动期间帮助材料自身流平。可用
作填料的粘土可包括来自可以被煅烧的高岭石、伊利石(illite)、
绿泥石(chloritem)、蒙脱石(smecitite)或海泡石(sepiolite)群组
的粘土。合适的填料的实例包括但不限于滑石、蛭石、叶蜡石、锌蒙
脱石、皂石、绿脱石、蒙脱石或其混合物。粘土还可以包括少量的其
他成分,例如碳酸盐、长石、云母和石英。填料还可包括氯化铵,例
如二甲基氯化铵和二甲基苯甲基氯化铵。也可采用二氧化钛。

在一个优选的实施方案中,一种或多种矿物或石头类型的填料例
如碳酸钙、碳酸钠等可用作填料。在另一个优选实施方案中,硅酸盐
矿物例如云母可用作填料。已发现除了实现填料的正常功能外,硅酸
  盐矿物和云母特别改善了固化并发泡的材料的抗冲击性。

当使用填料时,填料为泡沫的10wt%-90wt%。根据一些实施方
案,泡沫可包括约0.001wt%-约30wt%,和更优选约10wt%-约20wt%
的粘土或类似填料。粉末(例如约0.01-约50,和更优选约1-25微米
平均粒径)矿物型填料可占发泡性材料的约5wt%和70wt%之间,更优选
约10wt%-约20wt%,和更优选约13wt%。

预期该材料的一种填料或其它组分可以是触变性的,以有助于控
制材料流动以及如拉伸强度、压缩强度或剪切强度的性质。这样的触
变性填料可另外给可活化材料提供自支撑特性。触变性填料的实例包
括但不限于二氧化硅、碳酸钙、粘土、聚芳酰胺纤维或纸浆或其它。
一个优选的触变性填料是合成的无定形的沉淀二氧化硅。

在发泡性材料中也可以按要求包括其他添加剂、试剂或性能改性
剂,包括但不限于抗氧化剂,抗静电剂,抗UV剂,抗冲改性剂,热稳
定剂,UV光引发剂,着色剂,加工助剂,润滑剂,增强剂(例如短切
或连续玻璃,陶瓷,聚芳酰胺或碳纤维等)。

本发明的发泡性材料可包括加工油,其可以是一种或多种油的混
合物。一种特别优选的加工油是以商品名SENTRY 320销售的精炼石油
固体,可从Citgo oil商购。当使用加工油时,这样的油以约1wt%-
约25wt%存在于发泡性材料中,但可以更高或更低的量使用。

本发明进一步提供与增塑剂一起的这样的应用,增塑剂也可起到
增粘剂的作用。优选液体聚异丁烯。

本发明的优选的结构是板,并且在优选的板中饰面板的一个或两
个是“预浸料坯”。当板用于声音绝缘时,优选至少一个饰面板具有
孔或穿孔以使声音进入蜂窝小室结构。当板用于减振时,不需要孔或
穿孔,尽管如果板将实现两种功能时,孔或穿孔是优选的。可在一个
或两个饰面板中提供孔或穿孔,并且当它们仅在一个饰面板中时,那
应该为面对声源的那侧。预浸料坯(pre-preg)是预浸料
pre-impregnation的缩写,预浸料坯由基体和纤维增强材料的组合组
成的;可提供该组合作为片材,其可通过加热的作用固化成刚性的高
强度、低重量的片材。因此优选选择本发明中使用的预浸料坯和发泡
性材料,这样加热引起发泡和粘结同时随着预浸料坯固化而发生。用
这种方法,可以简单的一步加热方法生产本发明的面板,而不需要另
外的加工步骤以及其它粘合剂的使用。可使用的合适的预浸料坯的实
例包括含玻璃,碳或纺织纤维的环氧树脂,酚醛树脂或聚氨酯前体基
体。由Hexcel提供的Hegply产品和由Gurit提供的SP产品特别有用。
预浸料坯在泡沫和饰面板之间固化形成结合时将与预浸料坯中的组分
起反应的组分例如交联剂可包含在配料中。

根据面板的要求选择蜂窝结构。蜂窝以不同厚度,小室尺寸和密
度可获得,并且也在如纸、金属、塑料等广范围的材料中可获得。

因此本发明的一个实施方案的本质是通过合适的选择可发泡弹性
体材料和两个饰面板的(至少)四个组件结构使用的数量,蜂窝分隔层
和嵌入面板的至少部分地填充发泡阻燃剂的弹性吸声和/或减振层不
是通过以往的多步操作、而是可以一道工序来生产。此外,通过调整
配料,可使用制造设备和以往用于制备无泡沫板的制造条件如温度压
力和时间来生产板。此外,通过调整配料来获得预期性能所需的发泡
度和交联,可定制在隔音和减振以及刚性两方面的板性能。本发明还
提供具有振动和声音的阻尼性以及阻燃性的板,不需要另外的层来赋
予这些性质。但是可以施加美观性涂料或层以提供希望的外观,如将
板用于飞行器舱室内部件时。

在优选的方法中,可通过将可发泡弹性体材料层直接施加到第一
饰面板形成这样的板结构物,之后,活化该材料以软化、膨胀、可选
地固化或其组合,从而将材料湿润和粘结于蜂窝的小室壁和第一板或
两个板。

一旦典型地自动地、手工地或其结合地进行组合,可将发泡性材
料活化以软化、膨胀和可选地显现粘合性质,因此膨胀的发泡性材料
为板提供减振、吸音或其组合以及阻燃性,并且用于将板的组分结合
在一起。

在优选的实施方案中,配制发泡性材料以在平板压机中在将组合
件加热的温度下膨胀和固化。在该方法中,将组合板结构物供应给平
板压机,其经过典型地高于约65℃,更典型地高于约100℃并且甚至
更典型地高于约130℃以及低于约300℃,更典型地低于约220℃并且
甚至更典型地低于约175℃的温度。这样的放置典型地为至少约10分
钟,更典型地至少约30分钟并且甚至更典型地至少约60分钟和低于
约360分钟,更典型地低于约180分钟并且甚至更典型地低于约90
分钟的时间段。当在压机中时,通常将压力施加到板结构物,促使结
构物的组件朝向彼此。

可使用可替代的制造工艺,如真空成型和烘烤,或典型地具有施
加压力的反应釜。

本发明的板可用于一些不同制品的制造,如运输车辆(例如机动车
辆,有轨车辆,建筑物,家具等)。典型地,虽然不需要,但采用板结
构来形成制造的这些制品之一的内部件。在这样的实施方案中,将板
结构物的至少一个饰面板置于制品的内开口面积和/或至少部分地限
定它,而板结构的另一个饰面板靠近制品主体。例如在建筑物中,内
部板或第一板将置于限定建筑物的房间内部和/或限定它,而外部板或
第二板将靠近建筑物外部的建筑材料(例如砖块,外壁板等)。作为另
一个实施例,在如航空器的运输工具中,内部板或第一板将置于车辆
的内部舱室和/或至少部分地限定它,而外部板或第二板将靠近车辆主
体。

板结构物在航空器中特别有用,其中它们可用于航空器内部的一
些位置。例如,板可形成门、上储藏柜、侧板、拱道、顶板或其结组
合的部分或整体,并且可用于主舱、机组休息舱、隔墙、食品柜、厕
所和驾驶间。板也可用于航空器机翼或航空器的舱室的楼板结构。当
在航空器内采用该结构物时,第一或内部板将典型地置于和/或至少部
分地限定航空器的内部舱室。当然,板可是反转的。此外,面板可位
于远离机身并且可以或可以不置于飞机的内部舱室。例如板可完全密
封(例如在飞机的内门内)或可用地毯覆盖(例如在飞机的舱底板中)。
应当理解最靠近内部舱室的饰面板可由美观性覆盖物覆盖,如涂料,
壁纸,塑料饰带,布,皮革或其组合,并且可以仍限定内部舱室。板
结构物在构思上可设置为减少进入航空器的声传播和/或振动。通常航
空器包括一个或多个开口(例如通孔,界面位置等),其可在航空器的
内部和围绕航空器的外环境之间提供声音和/或流体流通。因此,预期
板结构可邻近放置或覆盖这样的开口来促进噪音减弱(例如吸音,声衰
减或两者)。

在板中,发泡弹性体材料可填充两个板之间的蜂窝结构小室的部
分、大部分或基本上全部体积。填充的体积的量可取决于如预期强度、
预期吸音和预期减振的考虑。

可使用如挤出和手动设置材料的多种技术施涂发泡性材料。在一
个实施方案中,可从施涂器(例如挤出机)施涂材料。在该实施方案中,
可将施涂器相对于将其提供到如一个或多个板和/或支撑的表面移动,
反之亦然,或其组合。对施涂器所希望的是基本上完全地自动化,但
同时也可以包括某些手动的组件。对敷涂器所希望的是基本上完全地
自动化,但同时也可以包括某些手动的组件。用于这些实施方案的示
例体系公开在美国专利5,358,397和欧洲专利申请公开1131080中。

当使用如挤出机的施涂器时,将发泡性材料的温度升高到其流动
温度但低于其发泡温度,以有助于材料粘结于基材如第一板,这是所
希望的。在冷却时,材料是未发泡的并优选为触摸时基本上无粘性。
或者,材料可以是仅仅稍微发粘的,以使得材料可以处理而没有材料
的任何显著部分因该处理而被除去。

在另一个实施方案中,首先可以使用工具和/或个人手工将发泡性
材料层手工地或自动地施涂于基材如板。通常根据前述的方案之一手
工地施涂一或多块的发泡性材料。

在一个特定的实施方案中,将发泡性材料条形式的一个单个块或
多个块压靠在第一饰面板和蜂窝结构,使得这些条由于发泡性材料的
粘合性质粘结,在施压时材料变形,或者两者皆有。也预期在施压或
手动施加期间使得材料条轮廓符合(例如弯曲)一个或多个板和/或蜂
窝的轮廓。在该实施方案中,对于发泡性材料条典型地需要的是充分
地挠性的,以允许这些条从第一直的状况或第一线性状况或第一形状
弯曲成第二角度状况或第二弧形状况或第二形状(例如使条的一部分
相对于另一个部分为直角角度),而没有显著地条的撕裂或裂纹(例如
破坏条的连续性或将一部分条拉离另一个部分的撕裂或裂纹)。在该实
施方案中,在本发明的配料中增塑剂的使用有助于挤出较薄的条。

有利地,发泡性材料可满足在活化前非常容易地成形。因而,可
在多个位置容易地施涂材料。作为一个实施例,可将材料压成或挤成
蜂窝小室。

实施例

通过以下实施例说明本发明,其中在各种含蜂窝的板上进行传播
损耗和结构插入损耗以及防火和阻燃性测试。

传输损耗测量是按照据ISO 15186-1:2000的并且获得了令人满意
的结果。

从以下材料通过构成图1所示的多层组件制备测试板。

板由9.4mm厚、NOMEX材料(玻璃纤维浸渍纸)、3.2mm小孔大小
和29kg/m3总密度的蜂窝状芯制成,并且饰面板由预浸料坯制成,外
部预浸料坯来自ISOVOLTA品牌,标注AIRPREG 2050/T0F1和内部预
浸料坯也来自ISOVOLTA品牌、标注AIRPREG PY8150。

板4为了对比而制备并且仅由蜂窝和饰面板制造。除了将本发明
的可发泡、可交联的弹性体材料层在加热前放入压机中在内部预浸料
坯表面上,板1,2和3是相同的。可发泡交联性弹性体材料具有以下
配料

i)40wt%的异丁烯和对甲基苯乙烯的溴化共聚物(EXXPRO 3443)

ii)2wt%的氧化锌和硬脂酸锌的混合物作为异丁烯和对甲基苯乙
烯的溴化共聚物的交联剂

iii)10wt%的液体聚异丁烯

iv)包括4wt%偶氮二甲酰胺和0.5wt%偶氮二碳化物
(azodicarbonide)的胺基活化剂的发泡剂体系

iv)余量的来自磷酸铵和硼酸锌的配混物作为阻燃剂

将组分共混和挤出来提供在压机中使用的发泡性材料层。

在膨胀之前发泡性材料层的厚度为1.2mm以及膨胀后为约5mm,
因此填充蜂窝小室的半高度。材料的膨胀度是400-500%。图2是板1
的横截面,显示蜂窝内部的泡沫和有效地粘到小室边界。板1,2和3
确定为相同的,并且微小的重量差异反映较少的方法变动。

板5也是对比性的,它没有内部泡沫并且为具有通过自粘着带粘
结于板的材料的外部阻尼层的板4。使用的阻尼层为0.7mm厚和将该
材料的两层胶合并粘到外部的预浸料坯以得到1.4-1.5mm的总厚度。

在以下的压机中生产板。

a)对于大的板(1000x 1500mm)

压机制造商:Langzauner

板的尺寸:1350x 2750mm

控制:通过计算机引导(Touchscreen):通过压力

温度:通过计算机引导:加热和冷却系统(最大值2-3℃/min),

b)对于较小的板(250x 250mm)

压机制造商:Langzauner

板的尺寸:1000x 1300mm

与大的压机相同的控制,

温度:高达400℃(快速加热和冷却系统(10℃/min)。

实施例1

在大的平板压机中采用以下周期生产含泡沫的板1,2,3和4。

-用可发泡的交联性材料和蜂窝,没有预浸料坯的第一固化周期

-在压机中冷却整个板

-打开压机并且引入预浸料坯和在155℃进一步加热组合件30分
钟。

-允许经过1小时的周期从155℃冷却到50℃。

实施例2

在大的平板压机中经过30分钟将温度从50℃增加到155℃,并且
在155℃保持另外的30分钟。然后冷却到50℃来生产板5。

实施例3

采用较小的平板压机将.5mm厚的几片可发泡的可交联材料放在
蜂窝上,并且使用实施例2中采用的固化周期生产板6。

使用具有金钢石刀刃的刀片的Altendorf(型号F45)的切割台,
以4000rpm的切割速度将板切割以提供测试用试样。

图2是根据本发明的板的横剖面视图。

结构插入损耗(Structure Born Insertion Loss)测量提供有关
板限制在环境中的由于振动产生的噪音的能力的信息,其中使用板和
基于辐射功率和机械输入功率的对比。辐射功率与机械输入功率的比
率是板的称为AMCF的“声音-机械换算系数”的测量。

具有可比结构的两个不同板的AMCF之差将产生结构插入损耗
(SBIL),其是声音绝缘的量的测量,可期望将隔音组件添加到无阻尼
结构。

使用以下公式进行AMCF计算:

AMCF = 10 log 10 P inj - P rad ]]>

其中Pinj是机械地注入结构的功率并且Prad是辐射功率。

因此使用以下公式进行SBIL计算:


使用阻抗头测量机械输入功率,同时使用声强探头测量辐射功率。
为板上的3个不同的振动器位置测量输入功率并使用以下公式计算:

P inj = 1 2 Re ( FV * ) ]]>

<FV*>是在输入位置的力和速度之间的平均互谱图。经过时间和频
率进行平均。

通过测量经过板的消音侧的强度获得每个振动器位置的辐射功
率。

对于每个振动器位置,使用具有四分之一英寸传声器和6mm间隔
的强度探头来覆盖100Hz-10kHz的频率范围测量1/3倍频带的辐射功
率。使用以下公式计算辐射功率:

Prad=<I>*Area

<I>是平均声音强度。

按照此前为传输损耗测量描述的标准完成强度测定。

该结构安装在混响室和消声室之间。由于混响室在板的振动器侧,
在房间中提供另外的消音材料以防止与房间的声学响应偶合。

用跳簧电缆支持的振动器激发板。用胶水将阻抗头安装在板上。
从一个振动器位置到另一个,除去阻抗头并粘合于下一个位置。当测
试五个板时,将阻抗头粘合在确切的相同的位置。

也在板上进行振动测量。在板表面上使用衰减率方法,加速计用
来获得空间平均的二次的迁移率和阻尼损耗因数。相同的位置用于全
部板。

使用3个不同的振动器位置进行测试,以便从最可能的模式(在力
位置的间隔的平均数)获得振型作用。

使用5个加速计移动到板上的6个不同的位置测定间隔平均的二
次的迁移率(经过力的速度)。所有信号参考阻抗头测力传感器。经过
20秒的周期的时间平均来进行振动测量。然后将激励信号关闭来测量
加速计衰减信号。然后使用内部的Matlab代码使用衰减率方法计算阻
尼损耗因数来将衰减信号后加工。

至于传输损耗测试,SBIL测量需要强度探头并且需要用于机械输
入功率测量的阻抗头。在如下的测量之前校准每个传感器


对测试传输损耗的板也测试结构插入损耗。

结果

图3描绘了五个板测量的AMCF。结果以100Hz-4000Hz的1/3
倍频带呈现(频率在对数刻度上)。

详细结果示出在表2中。

图4给出了测试板测量的阻尼损耗因数(DLF)。由于将合适的功
率在高频率输入结构的困难和板的高阻尼,将结果限制在1.6kHz。
注意即使对于板4和5(具有本体层的板4),总有通过安装在测试窗
上增加的1600Hz以上的另外的阻尼,板也是阻尼的,并且加速计信
号太低以致于不能得到可靠的结果。

图5显示测试板的传输损耗。

表2:所有测试构型(dB)的AMCF结果。

  频率(Hz)
  板1
  板2
  板3
  板4
  板5
  100
  20.8
  21.8
  20.2
  14.0
  16.6
  125
  17.5
  19.4
  18.0
  12.4
  13.6
  160
  17.1
  19.8
  18.8
  10.9
  12.4
  200
  17.5
  20.0
  19.5
  9.2
  13.4
  250
  18.0
  21.1
  19.7
  9.5
  13.9
  315
  20.2
  23.8
  22.1
  12.4
  15.8
  400
  22.0
  25.3
  24.5
  13.1
  16.8
  500
  25.5
  27.6
  27.0
  14.4
  19.3
  630
  25.1
  27.4
  26.7
  15.2
  19.5
  800
  23.5
  26.5
  25.4
  14.6
  19.0
  1000
  23.4
  26.7
  26.3
  13.4
  18.4
  1250
  24.7
  27.3
  27.8
  13.2
  19.5
  1600
  25.3
  27.2
  28.0
  13.9
  19.4
  2000
  25.9
  27.4
  27.8
  13.9
  18.2
  2500
  25.6
  27.6
  27.8
  13.8
  17.1
  3150
  27.6
  29.6
  29.9
  14.2
  18.1
  4000
  29.2
  31.6
  31.2
  15.0
  21.1

实施例4

采用以下配料进行防火和阻燃性测试。



用如实施例1相同的方法使用材料来生产泡沫。

生产的泡沫被发现具有0.15-0.17的发泡密度以及具有可接受的
0.35-0.45的Tanδ的绝缘和阻尼性质。

实施例5-7

采用以下配料以与板1的生产类似的方式生产板。份数是配料的
重量百分比。

  实施例
  5
  6
  7
  Expro 3433
  22


  溴丁基橡胶

  25

  丁基橡胶No2


  10
  Indopol H300
  15
  5
  13
  4,4,-氧基-双苯磺酰肼
  2
  1.5
  1.5
  可膨胀微球
  3
  1.5

  可膨胀的石墨
  15
  20
  20
  三水合铝
  13
  15
  18
  多磷酸铵
  30
  29
  33.5
  附加的增塑剂(Santicizer)

  3
  2
  酚醛树脂(SP1045)


  1
  Unicell


  1

lndopol H300同时用作增塑剂和增粘剂。

这些板具有与板1,2和3可比的传输损耗和结构性插入损耗性能。

将这些板的部分经过适用于加压航空器舱室内部的FAA放热和放
热率测试(FAR Part 25§25.853(d)),并且发现如在两个测试中通过,
加热不超过65Kw min/m2。从每个配料制备的泡沫经过FAA火烟和毒
性测试(FAR Part 25§25.853(a)),并且发现全部符合以下要求

i.燃烧长度不超过152mm

ii.燃烧时间不超过15秒

并且

iii.烟浓度不超过150。

绝缘蜂窝板.pdf_第1页
第1页 / 共22页
绝缘蜂窝板.pdf_第2页
第2页 / 共22页
绝缘蜂窝板.pdf_第3页
第3页 / 共22页
点击查看更多>>
资源描述

《绝缘蜂窝板.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《绝缘蜂窝板.pdf(22页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、10申请公布号CN102802931A43申请公布日20121128CN102802931ACN102802931A21申请号201080028448422申请日201006240910923220090624GB0921695320091210GBB32B3/12200601B32B5/20200601E04B1/90200601E04C2/36200601G10K11/168200601B29C44/12200601B29C44/1820060171申请人泽菲罗斯公司地址美国密执安72发明人H勒拜尔C勒邦特J沃尔克74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人李帆54。

2、发明名称绝缘蜂窝板57摘要包括由被在小室中含发泡弹性体材料的蜂窝结构分隔的两个饰面板的层状结构物,其提供在密实的轻质泡沫中的声音绝缘和阻燃性的结合,其可使用传统的制造工艺来生产。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011122386PCT申请的申请数据PCT/EP2010/0037772010062487PCT申请的公布数据WO2010/149353EN2010122951INTCL权利要求书2页说明书17页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书17页附图2页1/2页21提供减振和阻燃性结合的四组件层状结构物,其包括第一和第二饰面片材,所述第一和第。

3、二饰面片材被蜂窝结构分隔以提供在所述饰面片材之间的间隙,其中,该蜂窝结构的小室包含提供减振的发泡弹性体材料并且包含有效量的阻燃剂,该结构物符合测试FARPART2525853A和热量释放FARPART2525853D。2根据权利要求1的层状结构物,其中该发泡弹性体材料包含增塑剂。3根据权利要求2的层状结构物,其中该增塑剂用作增粘剂。4根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该发泡弹性体是交联的。5根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该弹性体无卤素。6根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该弹性体是具有高阻尼损耗系数的橡胶。7根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该弹性体是丁基橡胶。8根。

4、据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该阻燃剂选自卤代聚合物,其它卤代材料,包括磷、溴、氯、氧化物及其组合的材料例如聚合物9根据权利要求8的层状结构物,其中该阻燃剂选自氯烷基磷酸酯,甲基膦酸二甲基酯,溴磷化合物,多聚磷酸铵,溴化新戊基聚醚,溴化聚醚,锑氧化物,偏硼酸钙,氯化石蜡,溴化甲苯,六溴苯,三氧化锑,石墨例如可膨胀的石墨,其组合。10根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该阻燃剂是热膨胀性石墨。11根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中该阻燃剂体系包括1含磷阻燃剂,2金属氧化物阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂或金属水合物阻燃剂,3石墨。12根据权利要求11的层状结构物,其中该阻燃剂体系包括。

5、A20WT60WT的含磷阻燃剂,B5WT25WT的金属氧化物阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂或金属水合物阻燃剂,C5WT25WT的石墨。13根据前述任一项权利要求的层状结构物,包含基于配料重量的40WT75WT的该阻燃剂。14根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中所述饰面板的一个或两个是“预浸料坯”。15根据前述任一项权利要求的层状结构物,其中使泡沫膨胀2001000。16板,其包括根据前述任一项权利要求的层状结构物。17用于航空器舱室的内部板,其包含根据权利要求115中任一项的层状结构物。18根据权利要求16或权利要求17的板的生产方法,包括被蜂窝结构分隔的两个饰面板,其中所述蜂窝结构的小室至少。

6、部分地填充有弹性泡沫材料,该方法包括I设置第一和第二饰面板II在第一饰面板的表面上设置发泡性材料层,该发泡性材料层包括A弹性体B增塑剂C发泡剂权利要求书CN102802931A2/2页3D阻燃剂III在该发泡性材料层的远离第一饰面板的表面上设置蜂窝结构IV在该蜂窝结构的远离该发泡性材料层的表面上设置第二饰面板,从而提供组合件;V加热该组合件,使得1弹性体发泡并粘结于该蜂窝结构的小室壁2第一饰面板粘结于发泡弹性体3第二饰面板粘结于蜂窝结构。19根据权利要求18的方法,其中在高于65并低于300的温度下在平板压机中进行加热。20根据权利要求19的方法,其中在高于100和低于220的温度下进行加热。。

7、21根据权利要求19或20的方法,其中加热为10分钟30分钟。权利要求书CN102802931A1/17页4绝缘蜂窝板技术领域0001本发明涉及在绝缘方面或与绝缘有关的改进,并且特别涉及用于提供声音绝缘和/或阻尼来减少由振动引起的噪音的改进的材料。在优选的实施方案中,本发明提供为结构件提供声音绝缘、减振和强度的材料。本发明进一步涉及赋予绝缘体以阻燃和防火性质。技术背景0002车辆在运转中因两种活动而制造声音和振动。车辆穿过周围大气通常为空气的简单运动会制造声音和引起振动。车辆本身的操作通常也由于发动机和配套设备而制造声音和引起振动。为了乘客的舒适性以及也为了车辆的可靠性和安全性,有必要提供抑制。

8、振动作用和提供声音绝缘的材料。这在所有航空器类型,小型和大型的航空器以及直升机中尤为重要。其中与以前使用铝相反,航空器机身由碳纤维增强复合材料制造的当前趋势使得对减振和声音绝缘的需求增加。0003在航空器中可存在三或更多种形式的振动和噪音传播。这些可以是由于航空器本身的结构产生的或由于周围大气的空气产生的。航空器舱室内的振动产生不适和安全性风险。振动也在航空器舱室内可以产生不希望有的噪音,并且本发明涉及这些类型的振动和噪音的阻尼。0004对运输工业中使用的材料以及特别是对于航空器中使用的材料加以严格的阻燃规定。降低的易燃性、阻燃性、减少的烟浓度、燃烧时的低放热对用于运输车辆的材料是重要的。特别。

9、是用于航空器的机身的增压舱内部的吸音和阻尼材料应当符合FEDERALAVIATIONAUTHORITYFAA测试FARPART2525853A和FARPART2525853D的要求。0005还希望在伴随对车辆或航空器重量最小的增加下提供这些阻尼和可燃性降低的性能。因此存在提供材料的需求,该材料在高的性能与增加的重量之比下提供这些性质。还希望提供这些阻尼和降低的易燃性的性质,同时在车辆中占据最小空间。0006本发明特别涉及用于制备用于航空器内部的板,如内部舱顶板、内壁板、隔板、吊挂箱门,食品柜结构件和板。这些板可以包括在两个饰面片材之间的蜂窝结构。这些产品通常通过叠合饰面片材、热活化粘合剂和蜂窝。

10、结构,并且在压机、反应釜或炉中加热将这些层结合在一起来生产。传统上通过可结合到结构物的一个表面或机身结构的其它地方的隔离层来提供任何声音阻尼或声音绝缘,然而这占据了另外的空间并且需要另外的制造步骤。能够以常规的板制造工艺来生产具有振动和声音阻尼性质以及防火和阻燃性的板是有利的。已知弹性体和橡胶提供减振和声音绝缘性质。然而这些材料基于烃并因此易燃。0007在例如建筑物中,航空器中,如汽车、卡车和公共汽车的车辆中,船舶中和有轨车辆中广泛范围的结构件中,存在对声音绝缘和/或减振的需求。已知通过设有饰面片材的蜂窝结构来提供轻质声音绝缘。也已知可将蜂窝结构的小室分为隔板,其中小室部分具有消音材料。在许多。

11、情况下也需要减振,特别是用发动机作动力的交通工具,如汽车、航空器、卡车和公共汽车以及有轨车辆。在许多应用中同样重要的是绝缘材料具有良好的防火和阻说明书CN102802931A2/17页5燃性能,并且为了应用于航空器中它们符合FAA阻燃性要求。0008也希望用最小的重量增加来获得希望的绝缘和/或减振。因此希望产品以最小密度来提供绝缘和阻尼。0009板、例如用作隔墙或航空器舱室绝缘和/或地板材料的那些板的声音屏蔽功效可通过穿过平板的传播损耗TL、一般以分贝来测量。传播损耗越高,吸音越多并且声音绝缘越好。传播损耗将随着涉及所关注的声音的频率而变化。减振度可通过结构插入损耗SBIL测试来测量。防火和阻。

12、燃性能可通过CTA或机场新科技研究中心CENTREOFEXCELLENCEFORAIRPORTTECHNOLOGYCEAT批准的实验室测量,其使材料试样同时经过火焰用给定的气体速率和辐射炉使用35KW/CM2,并且测量由2分钟处理释放的卡路里总量称为以KW/M2/MIN的总放热和在5分钟中释放的卡路里峰值以KW/M2的峰值放热率。0010蜂窝结构用来提供轻质强度,然而存在的问题在于为了改进声音和振动阻尼性质,已发现需要增加结构物的密度,由此产生不希望的板重量的增加。0011在PORTIARPETERS,SHANKERRAJARAM博士和STEVENNUTT博士于2006年12月36日在HONO。

13、LULU的INTERNOISE2006作出的名称为“SOUNDTRANSMISSIONLOSSOFDAMPEDHONEYCOMBSANDWICHPANELS”的论文中,报导了在蜂窝结构的中间平面设置声音绝缘材料如粘弹性层。尽管已发现这可改进结构物的声学性能,然而经证实它是繁重的和费时的方法,它需要将粘弹性材料放在两片蜂窝之间,可能通过横切蜂窝结构并将粘弹性材料固定于这两片蜂窝来获得。0012已建议提供具有改进的声音和振动阻尼性能的板的其它方法在组合的蜂窝板之上设置粘弹性阻尼片材。该阻尼片材占据另外的空间,并且必须以分别的方法生产和组合。此外该系统的困难是整个板的复合损耗因数为阻尼材料本身的损耗。

14、因数的约20,这在活化度上是重大的损失。组合的蜂窝结构物典型地包括夹在两个饰面片材之间的蜂窝材料。当该板用于声音绝缘时,至少一个饰面片材通常设有孔或穿孔以使声音穿过。当该板用于减振时,这并非必要,尽管如果板用于声音绝缘和减振两者,希望存在穿孔。每个饰面片材可以是所谓的预浸料坯,其可以是用可固化树脂如环氧树脂或聚氨酯前体预浸渍的纤维材料如玻璃纤维垫或碳纤维垫。将蜂窝结构在压机中组合并加热以将饰面片材固化并且形成饰面片材和蜂窝之间的结合。然后可将粘弹性阻尼材料粘到组合的结构物的一个或两个外表面。因此该方法包括另外的步骤来将阻尼材料胶粘到蜂窝板,并且胶粘层可能是脆性的并损害整体结构物的阻尼效果。另外。

15、的缺点是阻尼材料增加了最终结构物的重量和尺寸,但不利于最终结构物的刚性。在某些实施方案中,可将另外的限制层施加到阻尼材料之上以进一步增强阻尼效果。可用作限制层的材料的实例包括纤维增强塑料、铝箔或厚橡胶泡沫。这再次增加了结构物的体积,对刚性几乎没有影响。0013设置提供声音绝缘和减振的板的其它技术提供具有饰面片材和在所述片材之间的柔软发泡芯材的板,所述饰面片材可以是预浸料坯。尽管这些板可具有良好的声学性质,泡沫不利于与可比重量和厚度的蜂窝结构同样的方式下的机械性能。0014设计用于声音绝缘的各种蜂窝结构描述在美国专利公开US2007/0134466,美国专利6,267,838,美国专利6,179。

16、,086,WO2006/045723,美国专利公开US200/0194210和英国专利申请2252076A中。说明书CN102802931A3/17页60015PCT公开WO2006/132641、WO2007/050536和WO2008/094966描述了包括第一和第二板的板结构,具有给板结构提供增强、隔板、密封,吸音、阻尼、交替、绝热和它们的组合的材料。该材料可以是泡沫。在一个实施方案中,可将材料的支持体设置在第一和第二板之间,并且该支持体可以是蜂窝结构。预期的是支持体和可以为泡沫的材料可填充两个板之间的全部或部分空间。板可通过将可活化材料设置在靠近板之一,将支持体如蜂窝置于抵靠可活化材料。

17、并使可活化材料膨胀或发泡进入支持体的开孔。0016在用于绝缘的聚合物泡沫中包括防火和阻燃剂是已知的。已建议的防火和阻燃剂的实例包括含磷化合物,金属水合物如三水合镁或三水合铝,各种石墨包括膨胀性石墨。也建议使用阻燃剂的不同组合。阻燃剂往往是较高密度的固体材料并且为了获得需要的阻燃剂性质,特别是航空器舱室板的低放热要求,可需要大量阻燃剂。这给减振和声音绝缘系统增加了的不希望有的附加的重量。此外,这样大的量易于使配料的熔体粘度增加、降低其加工性能并导致在挤出机中的不希望有的压力增大,特别是当在板形成声音绝缘和减振所需要的生产薄条材料时。0017在又一个实施方案中,本发明可生产具有阻燃性质的板,其具有。

18、嵌入板内的声音阻尼或声音绝缘材料,而不需要对现有制造工艺进行重大改进。在板内设置嵌入的声音阻尼或声音绝缘材料具有节省车辆结构中的空间的另外益处。已发现板在阻尼此前描述的三种类型的振动和噪音方面是有效的。发明内容0018因此本发明提供包括第一和第二饰面片材的层状结构物,第一和第二饰面片材被间隔物分隔以提供在饰面片材之间的间隙,其中该间隙包含含有阻燃剂发泡弹性体材料。0019特别地,本发明提供减振和阻燃性结合的包括第一和第二饰面片材的四组件层状结构物,第一和第二饰面片材被蜂窝结构分隔以提供在饰面片材之间的间隙,其中蜂窝结构的小室包含提供减振并包含有效量阻燃剂的发泡弹性体材料,该结构物符合测试FAR。

19、PART2525853A和FARPART2525853D。0020优选的是该发泡弹性体材料包含增塑剂。该增塑剂也可以起增粘剂的作用并且在这种情况下优选为增粘树脂。泡沫优选通过优选为发泡剂的发泡体系来制备。阻燃剂特别为防火剂。0021在用于航空器的板制造中,要求发泡性材料的薄条需典型地为低于2毫米厚度、更典型地在0515毫米范围厚度的条。条的宽度将取决于板的类型和大小,尽管典型的宽度为100500毫米,更典型地为200350毫米。配料的挤出会在挤出模头产生不希望有的压力增大。0022因此希望包含增塑剂,同时可使用任何合适的增塑剂,我们已发现,聚合物增塑剂如液体聚丁烯的使用可进一步提供减振和声音绝。

20、缘,其也可起到增粘剂的作用并改进配料的加工性。如同弹性体一样,这些材料易燃并且它们的使用使得对阻燃剂的需求增加。也可包括辅助的增塑剂,并且我们特别优选使用阻燃增塑剂,如磷酸酯系增塑剂,如SANTISOR范围的磷酸酯系增塑剂。0023在又一个实施方案中,本发明提供具有减振和阻燃结合的四组件层状结构物的生产方法,该结构物包括被蜂窝结构分隔的两个饰面板,其中蜂窝结构的小室至少部分填充说明书CN102802931A4/17页7有弹性泡沫材料,包括0024I提供第一和第二饰面板0025II在第一饰面板表面上提供发泡性材料层,包括0026A弹性体0027B增塑剂0028C发泡剂0029D阻燃剂0030II。

21、I在第一饰面板的远离发泡性材料层的表面上设置蜂窝结构0031IV在蜂窝结构的远离发泡性材料层的表面上设置第二饰面板,从而提供组合件0032V加热该组合件,使得00331弹性体发泡并粘结于蜂窝结构的小室壁00342第一饰面板粘结于发泡的弹性体00353第二饰面板粘结于蜂窝结构。0036优选弹性体是交联的,而且泡沫所源于的配料包含用于可交联弹性体的交联剂,因此一旦发泡,可使其交联来保持小室结构的完整性和避免塌陷。0037在本发明的又一个实施方案中,发泡性材料满足当将其加热引起发泡时,该材料显现粘合性质。0038发泡材料将包括大量弹性体材料,其可以是一种弹性体或几种不同弹性体的混合物。弹性体材料为泡。

22、沫材料的典型地至少约5WT,更典型地至少10WT,优选至少约14WT,更加典型地至少25WT,并且弹性体材料为泡沫材料的典型地低于约65WT,更典型地低于约60WT并且最典型地低于40WT。0039适于弹性材料的弹性体包括但并不限于,天然橡胶、丁苯橡胶、聚异戊二烯、聚异丁烯、聚丁二烯、异戊二烯丁二烯共聚物、氯丁橡胶、丁腈橡胶例如丁基腈、如羧基封端的丁基腈、丁基橡胶、多硫化物弹性体、丙烯酸类弹性体、丙烯腈弹性体、硅橡胶、聚硅氧烷、聚酯橡胶、二异氰酸酯连接的缩合弹性体DIISOCYANATELINKEDCONDENSATIONELASTOMER、EPDM乙烯丙烯二烯单体橡胶,氯磺化聚乙烯、氟代烃等。

23、。特别优选的弹性体是以商品名VISTALON7800和2504销售的EPDM,其可从EXXONMOBILCHEMICAL商购,和EXXONMOBILCHEMICAL的以商品名EXXPRO销售的丁基橡胶。其它优选的弹性体是以商品名H1500销售的聚丁烯异丁烯共聚物,其可从BPAMOCOCHEMICALS商购。优选的弹性体是异烯烃和烷基苯乙烯的共聚物,如C4C7异烯烃和C1C5烷基苯乙烯的卤代共聚物,特别是异丁烯和对甲基苯乙烯的溴化共聚物,如可使用EXXONMOBILCHEMICAL提供的EXXPRO材料,尽管优选弹性体无卤素。如所描述的,已经发现,异烯烃和烷基苯乙烯的发泡卤代共聚物在提供声音绝缘。

24、和/或减振方面特别有用。典型地该共聚物包含28摩尔烷基苯乙烯/100摩尔异烯烃,和基于烷基苯乙烯重量的2050WT卤素。这些材料可以商品名EXXPRO从EXXONMOBILCHEMICALCOMPANY商购,并且在美国专利5,162,445;5,430,118;5,426,167;5,548,023;5,548,029;5,654,379中有所描述。异烯烃优选为异丁烯,并且烷基苯乙烯可以是邻、间或对烷基苯乙烯,其中优选对烷基苯乙烯。烷基可以是C1C5烷基,并且优选甲基是,优选的烷基苯乙烯是对甲基苯乙烯。如果存在卤素,卤素可以是氯、溴或氟,其中优选溴。说明书CN102802931A5/17页80。

25、040然而,对于如在飞行器中的某些用途,优选弹性体无卤素,并且具有强阻尼损耗因数的橡胶如丁基橡胶是优选的,可使用如从EXXONMOBILCHEMICAL或LANXESS商购的那些橡胶。EXXPRO3433和LANXESS402是特别合适的。0041在层状结构物内的发泡材料通过将包含发泡体系的配料加热而生产,该配料典型地包括一种或多种发泡剂。发泡体系可以是物理发泡剂和/或化学发泡剂。例如,发泡剂可以是热塑性塑料封装的溶剂,其在置于如热的条件时膨胀。可替代地或此外,发泡剂可在置于如热或湿度的条件时或置于另一种化学反应物时进行化学反应以使气体逸出。0042发泡剂可包括一种或多种含氮基团,如酰胺,胺等。

26、。合适的发泡剂的实例包括偶氮二碳酰胺,二亚硝基五亚甲基四胺,4,4,氧基双苯磺酰肼,三肼基三嗪和N,N,二甲基N,N,二亚硝基对苯二甲酰胺。0043我们优选使用包括化学发泡剂和物理发泡剂的混合物的发泡体系,如封装溶剂,因为虽然物理发泡剂具有良好的膨胀性质,由于存在烷烃它会增加产品的易燃性,因此优选使用该组合。0044也可提供化学发泡剂的促进剂。各种促进剂可以用来增加发泡剂形成惰性气体的速率。一种优选的发泡剂促进剂是金属盐或是氧化物,例如金属氧化物,如氧化锌。其它优选的促进剂包括改性和未改性的噻唑或咪唑,脲等。0045应当使用的发泡剂和发泡剂活化剂的量可根据希望的小室结构类型、希望的发泡性材料的。

27、膨胀量和希望的膨胀率而变化。在发泡性材料中的发泡剂和发泡剂活化剂的量的示例性范围为弹性体材料的约0001WT约5WT。在优选的配料中,我们优选发泡剂包括10WT60WT的化学发泡剂和90WT40WT的物理发泡剂。为了产生减振,优选2001000的膨胀度、更优选300500。也优选膨胀在120160、更优选120140范围的温度发生,并且膨胀在小于15分钟内完成。0046发泡材料优选为交联的,并因此可将一种或多种固化或交联剂和/或固化剂促进剂包括在发泡性材料中。如同发泡剂,固化剂和固化剂促进剂的量可根据希望的小室结构类型、希望的可活化材料的膨胀量、发泡材料的希望的膨胀率和希望的结构性能而广泛变化。

28、。可用于材料的固化剂或固化剂促进剂的示例范围为弹性体材料的约0001WT约7WT。特别是当弹性体材料是可交联的时,固化或交联剂将存在。在一个实施方案中丁基橡胶与交联剂同时使用。0047当弹性体材料可交联时,可包括交联剂,并且它们可选自脂肪族或芳香族胺或它们的各自加合物,氨基胺,聚酰胺,环脂族胺例如酸酐,多羧酸聚酯,异氰酸酯,酚系树脂如苯酚酚醛清漆树脂或甲酚酚醛清漆树脂,共聚物如萜酚、聚乙烯基酚或双酚A甲醛共聚物,双羟基苯基烷烃等,硫或其混合物。特别优选的固化剂包括改性和未改性的多胺或聚酰胺如三亚乙基四胺,二亚乙基三胺,四亚乙基五胺,氰基胍,双氰胺等。也可以提供固化剂的促进剂例如改性或未改性的脲。

29、如亚甲基二苯基双脲,咪唑或其组合。固化剂促进剂的其它实例包括但不限于金属氨基甲酸酯例如二甲基二硫代氨基甲酸铜,二丁基二硫代氨基甲酸锌,其组合等,二硫化物例如二硫化二苯并噻唑。也可以使用金属盐,并且当使用优选的异丁烯和对甲基苯乙烯的溴化共聚物作为可交联弹性体时,优选使用锌盐如氧化锌和/或硬脂酸锌作为交联剂。当嵌入包括预浸渍饰面片材的板中的配料用来提供减振和/或声音绝缘时,优选使用将在固化期间与预浸渍材料相互作用的固化剂以改进泡沫和说明书CN102802931A6/17页9预浸料坯之间的粘结。类似地,可选择可发泡配料中的固化剂来与蜂窝反应以进一步改进粘结。0048尽管较长的固化时间也是可能的,但对。

30、于本发明的可交联配料,小于5分钟、并且甚至小于30秒的固化时间是可能的。此外,该固化时间可取决于是否将另外的能量例如热、光、辐射施加于材料或材料是否在室温下固化。0049如建议的,较快的固化剂和/或加速剂可特别期望用于缩短固化开始与基本完全固化即对于特定的可活化材料,可能至少90的固化之间的时间,以及在保持其自支撑特征时固化发泡材料。正如在此使用的,固化开始用于表示基本完全固化的至少3但不大于10。对于其中弹性体材料是可交联的本发明的实施方案,一般期望固化开始与基本完全固化之间的时间小于约30分钟,更典型地小于约10分钟,甚至更典型地小于大约5分钟,以及更典型地小于1分钟。应该注意到的是,与弹。

31、性体材料的软化时间更紧密相关,固化时间和气泡形成或发泡的时间可以有助于在没有其自支撑的特性的实质损失的情况下使得膨胀性材料发泡。0050也如此前建议的,可将发泡性材料配制成包括在材料发泡之前使发泡性材料至少部分固化的固化剂。优选单独或与发泡性材料的其它性能或成分组合的部分固化赋予材料足够的自支撑特性,这样在发泡期间,发泡性材料在没有显著失去形状或没有在重力下的显著流动下膨胀体积。0051在一个实施方案中,发泡性材料包括第一固化剂和可选的第一固化剂加速剂、以及第二固化剂和可选的第二固化剂加速剂,所有这些优选为潜性的。第一固化剂和/或加速剂设计为在发泡性材料的加工例如加工、混合、成形或以其组合期间。

32、使发泡性材料部分固化,以至少有助于给材料提供所希望的自支撑性质。第二固化剂和/或加速剂满足将在置于例如热、湿度等情况下时它们使正在发泡和已发泡的材料固化。0052作为本实施方案的一个优选的实施例,第二固化剂和/或加速剂满足在第二温度或温度范围将发泡性材料的弹性体材料固化。第一固化剂和/或加速剂也是潜性的,并且它们在置于低于第二温度的第一高温时,将膨胀性材料部分地固化。0053在材料混合、成形或两者期间,可经历第一温度和部分固化。例如可在将发泡性材料的成分混合并将发泡性材料通过模头挤成特定形状的挤压机中,经历第一温度和部分固化。作为另一实施例,可在成形及可选地混合发泡性材料的成分的成型机例如注塑。

33、成形、吹塑成形、压塑成形中,经历第一温度和部分固化。0054部分固化可通过各种技术完成。例如,可将第一固化剂和/或加速剂以低化学计量SUBSTOICHIOMETRIC的量添加到发泡性材料,使得聚合物材料提供基本上比第一固化剂和/或加速剂的实际反应更多的反应点。第一固化剂和/或加速剂的优选的低化学计量典型地引起由聚合物材料提供的可获得的反应点的不超过60,不超过40或不超过30、不超过25或甚至不超过15的反应。或者,例如当提供多种不同的聚合物材料并且第一固化剂和/或加速剂仅仅与聚合物材料中的一种或其子集起反应时,部分固化可通过提供仅仅对一定百分比的聚合物材料起反应的第一固化剂和/或加速剂而实现。

34、。在该实施方案中,第一固化剂和/或加速剂通常与聚合物材料的不超过60WT,不超过40WT或不超过30WT、不超过25WT甚至不超过15WT起反应。0055与上述实施方案相似,单独或可活化材料的其它性能或成分组合的部分固化,赋说明书CN102802931A7/17页10予可活化材料以足够的自支撑性能,这样在活化和/或发泡期间,可活化材料不经历沿重力方向的显著流动。0056也与上述实施方案相似,在混合时的部分固化可以通过各种技术实现。例如,当第一组分和第二组分混合时第一固化剂和/或加速剂可在发泡性材料内以低化学计量存在,这样弹性体材料提供基本上比由第一固化剂和/或加速剂实际起反应更多的反应点。第一。

35、固化剂和/或加速剂的优选的低化学计量典型地引起由材料提供的可获得的反应点的不超过60,不超过40或不超过30、不超过25或甚至不超过15的反应。或者,例如当提供多种不同的聚合物材料并且第一固化剂和/或加速剂仅仅与聚合物材料中的一种或其子集起反应时,部分固化可通过提供仅仅对一定百分比的材料起反应的第一固化剂和/或加速剂而实现。在该实施方案中,第一固化剂和/或加速剂典型地能与材料的不超过60WT,不超过40WT或不超过30WT、不超过25WT或甚至不超过15WT进行反应。0057用于本发明的发泡材料包括一种或多种阻燃剂。阻燃剂的选择将取决于配料的预期用途和与火相关的规章和与用途有关的要求。当要求发。

36、泡材料满足火、烟和毒性测试,可使用一系列阻燃剂,并且有用的阻燃剂包括卤代聚合物,其它卤代材料,包括磷、溴、氯、氧化物和它们的组合的材料例如聚合物。示例的阻燃剂包括但不限于氯烷基磷酸酯,甲基膦酸二甲基酯,溴磷化合物,多聚磷酸铵,溴化新戊基聚醚,溴化聚醚,锑氧化物,偏硼酸钙,氯化石蜡,溴化甲苯,六溴苯,三氧化锑,石墨例如膨胀性石墨,其组合等。可使用的其它阻燃剂包括磷酸三甲苯酯和三水合铝。0058本发明进一步提供包含特定阻燃剂组合的少放热的配料。如在航空器中的内部板的某些用途特别是对于放热具有更严格的要求,并且我们发现包含热膨胀性石墨的配料可减少放热。0059从例如美国专利3,574,644和5,6。

37、50,448,已知热膨胀性石墨作为阻燃剂,所述专利描述了它在用于航空器座椅的聚合物泡沫的用途。PCT公开WO2005/101976建议其可在含烯烃聚合物中与含氮的阻燃剂、可选的2550WT量的金属氢氧化物作为磷阻燃剂一起使用。0060可使用的含磷阻燃剂的实例包括红磷,磷酸铵如多磷酸盐,三聚氰胺磷酸酯或焦磷酸盐。金属氧化物阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂或金属水合物阻燃剂可以是任何已知的含金属阻燃剂。优选的材料包括三水合铝和氢氧化镁。0061优选防火或阻燃剂无卤素。为了获得希望的阻燃性质,需要包括基于配料重量的最多75WT的阻燃剂。优选的发泡材料包含60WT75WT的阻燃剂。然而,在航空器中提供减振和。

38、声音绝缘的优选用途中,其中放热是重要因素时,我们发现三组件防火或阻燃剂体系是特别有用的,本发明因此进一步提供层状结构物,其中发泡材料包含阻燃剂体系,所述阻燃剂体系包括0062I含磷阻燃剂0063II金属氧化物阻燃剂,金属氢氧化物阻燃剂或金属水合物阻燃剂0064III石墨0065优选的阻燃剂体系是0066A20WT60WT的含磷阻燃剂0067B5WT25WT的金属氧化物阻燃剂,金属氢氧化物阻燃剂或金属水合物阻燃剂说明书CN102802931A108/17页110068C5WT25WT的石墨。0069含磷阻燃剂提供阻止燃焰蔓延的屏障,优选多聚磷酸铵。金属氧化物、金属氢氧化物或烃吸收热,是因为其包含。

39、水,但其不应该大量使用,是因为它会增加烟浓度。使用的石墨优选为热膨胀性石墨HEG,其相对于加热膨胀以产生阻火层。膨胀性石墨可以是任一本领域已知的那些,如GI,GELMAN,VN,ISAEV,YUV和NOVIKOV,YUN在MATERIALSCIENCEFORUM,第9193卷,213218页,1992,TITELMAN,和美国专利6,017,987中描述的那些。0070热膨胀性石墨在火焰下热分解成膨胀石墨炭,提供绝缘热阻,其阻止进一步氧化。0071热膨胀性石墨源自于天然石墨或人造石墨,并且当从室温快速加热到高温时,它在晶体的C轴方向膨胀通过所谓的剥落或膨胀方法。除了在晶体的C轴方向膨胀,热膨胀。

40、性石墨在A轴以及B轴方向稍微膨胀。剥落程度或HEG的膨胀性取决于在快速加热期间除去挥发性化合物的速率。在本发明中的膨胀值涉及在快速加热到500700后获得的比体积与在室温下的比体积之比。在本发明中HEG的比体积改变优选为温度变化范围从室温到500700的不少于50倍。优选这样的膨胀度,是因为已发现,与是热可膨胀的但具有在上述加热条件中比体积增加低于50倍的石墨相比,具有在从室温到700的快速加热期间增加至少50倍的比体积的HEG产生程度非常高的阻燃度。0072在从室温到高温如700的快速加热HEG期间,一般记录重量损失。1035优选1532的HEG重量损失一般是由于在上述加热条件中在50倍或更。

41、大的体积膨胀下除去挥发性化合物。在快速加热期间具有低于10重量损失的HEG等级提供低于50倍的比体积增加。在快速加热期间具有大于35重量损失的HEG等级提供较少量的膨胀石墨炭,并且因此HEG仅在更高的填充量获得阻燃性。0073在上述的加热条件下显示出50倍或更高的体积膨胀的热膨胀性石墨的碳含量应该为65WT87WT优选675WT85WT以用作良好的含碳隔绝物和用于与含氮阻燃剂组合而提供高水平的阻燃性。0074具有大于87的碳含量的HEG在快速加热期间提供低于50倍的比体积增加。在上述加热条件下将HEG中的碳含量至低于65的降低提供较少量的膨胀石墨炭,并且因此可以仅以更高填充量的HEG而获得聚合。

42、物组合物的阻燃性。0075在从室温到更低的温度如约500的快速加热HEG期间,HEG的比体积改变应该大于50倍并低于100倍。在更低的温度如约500具有太高比体积增加的HEG等级在燃烧下提供过快的HEG膨胀,并因此可以仅以更高填充量的HEG而获得阻燃性。0076用于本发明的热膨胀性石墨可用不同的方法生产,并且该方法的选择不是关键的。例如可通过天然石墨或人造石墨的氧化处理获得。例如通过用氧化剂如过氧化氢、硝酸或在硫酸中的另一种氧化剂处理进行氧化。常见的常规方法描述在美国专利3,404,061或SU专利1,657,473和1,657,474中。而且,石墨可在含水酸性或含水盐电解质中阳极地氧化,如美。

43、国专利4,350,576中所述。实际上,大多数工业级热膨胀性石墨一般经由酸性工艺而制备。0077由在硫酸中的氧化或如上所述的类似方法生产的热膨胀性石墨可根据工艺条件而略呈酸性。当热膨胀性石墨是酸性时,用于制备聚合物组合物的装置的腐蚀可能发生。为了防止这样的腐蚀,热膨胀性石墨应该用碱性材料碱性物质,氢氧化铵等等中和。说明书CN102802931A119/17页120078用于本发明的热膨胀性石墨的粒度影响HEG的膨胀度,并且反过来影响所形成的聚合物组合物的阻燃性。0079具有优选粒度分布的热膨胀性石墨包含最多25WT、更优选1WT25WT的通过75目的颗粒。包含通过75目的大于25WT的颗粒的H。

44、EG可以不提供需要的比体积的增加,并因此可以不提供足够的阻燃性。包含低于1WT的含量的上述颗粒的热膨胀性石墨可略微损害所形成的聚合物组合物的机械性能。为了避免聚合物组合物的性质恶化,超过75目的HEG最大颗粒的尺寸应该为本领域已知的。在优选的实施方案中,热膨胀性石墨颗粒的表面可用偶联剂如硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂来表面处理,以便降低较大颗粒对阻燃聚合物组合物性质上的不利影响。同时可将偶联剂分别添加到组合物。0080阻燃剂可以为发泡性材料的相当大的重量百分比。阻燃剂可占发泡性材料的大于2WT、更典型地大于12WT、更加典型地大于25WT并且甚至可以大于35WT。我们优选使用基于配料重量的40WT7。

45、5WT,更优选4060WT的阻燃剂,并且特别地我们优选使用衍生自磷酸铵如任选地含三水合铝的多聚磷酸铵和硼酸锌的配混物。0081泡沫可包括增粘剂,其为一种或多种组分的混合物。增粘剂可以是液体或固体或两者的组合,并且优选为在发泡性材料发泡时的温度显现粘合性质的材料。当使用增粘剂时,增粘剂典型地以发泡性材料配料的最少约1WT,更典型地至少约4WT,更加典型地至少8WT,典型地以配料的10WT20WT存在。可使用各种增粘剂,如含环氧化物的材料,聚丙烯酸酯,烃树脂和萜烯树脂。一个特别优选的增粘剂是以商品名SUPERNEVTAC99销售的烃树脂,其可从NEVILLECHEMICALCOMPANY商购。另一。

46、个特别优选的增粘剂是液体聚异丁烯,其可与丁基橡胶弹性体使用,此外起到增塑剂或加工助剂的作用。优选的增粘剂包括萜烯树脂和优选为液体聚异丁烯如INDOPOLH300的聚异丁烯的共混物。0082发泡性材料也包含加工助剂以改进在高温的配料的加工,如经过挤出或注塑成形以产生在本发明的方法中需要的材料形式。含低分子量乙烯的聚合物是特别合适的。可任选用另外的单体改性的乙烯/酯共聚物或三元共聚物如乙烯/乙烯基酯共聚物和乙烯/丙烯酸酯是优选的。我们发现引入基于配料重量的最多10、更通常37WT的该聚合物是有益的。0083发泡性材料也可以包含一种或多种填料,包括但不限于颗粒材料例如粉末、珠和微球。优选地,填料包括。

47、通常与存在于发泡性材料中的其它组分不起反应的密度较低的材料。0084可使用的填料的实例包括二氧化硅、硅藻土、玻璃、粘土、滑石、颜料、着色剂、玻璃珠或玻璃泡,玻璃、碳陶瓷纤维、抗氧化剂等等。特别是粘土的这样的填料能在材料流动期间帮助材料自身流平。可用作填料的粘土可包括来自可以被煅烧的高岭石、伊利石ILLITE、绿泥石CHLORITEM、蒙脱石SMECITITE或海泡石SEPIOLITE群组的粘土。合适的填料的实例包括但不限于滑石、蛭石、叶蜡石、锌蒙脱石、皂石、绿脱石、蒙脱石或其混合物。粘土还可以包括少量的其他成分,例如碳酸盐、长石、云母和石英。填料还可包括氯化铵,例如二甲基氯化铵和二甲基苯甲基氯。

48、化铵。也可采用二氧化钛。0085在一个优选的实施方案中,一种或多种矿物或石头类型的填料例如碳酸钙、碳酸钠等可用作填料。在另一个优选实施方案中,硅酸盐矿物例如云母可用作填料。已发现除了实现填料的正常功能外,硅酸盐矿物和云母特别改善了固化并发泡的材料的抗冲击性。说明书CN102802931A1210/17页130086当使用填料时,填料为泡沫的10WT90WT。根据一些实施方案,泡沫可包括约0001WT约30WT,和更优选约10WT约20WT的粘土或类似填料。粉末例如约001约50,和更优选约125微米平均粒径矿物型填料可占发泡性材料的约5WT和70WT之间,更优选约10WT约20WT,和更优选约。

49、13WT。0087预期该材料的一种填料或其它组分可以是触变性的,以有助于控制材料流动以及如拉伸强度、压缩强度或剪切强度的性质。这样的触变性填料可另外给可活化材料提供自支撑特性。触变性填料的实例包括但不限于二氧化硅、碳酸钙、粘土、聚芳酰胺纤维或纸浆或其它。一个优选的触变性填料是合成的无定形的沉淀二氧化硅。0088在发泡性材料中也可以按要求包括其他添加剂、试剂或性能改性剂,包括但不限于抗氧化剂,抗静电剂,抗UV剂,抗冲改性剂,热稳定剂,UV光引发剂,着色剂,加工助剂,润滑剂,增强剂例如短切或连续玻璃,陶瓷,聚芳酰胺或碳纤维等。0089本发明的发泡性材料可包括加工油,其可以是一种或多种油的混合物。一种特别优选的加工油是以商品名SENTRY320销售的精炼石油固体,可从CITGOOIL商购。当使用加工油时,这样的油以约1WT约25WT存在于发泡性材料中,但可以更高或更低的量使用。0090本发明进一步提供与增塑剂一起的这样的应用,增塑剂也可起到增粘剂的作用。优选液体聚异丁烯。0091本发明的优选的结构是板,并且在优选的板中饰面板的一个或两个是。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 作业;运输 > 层状产品


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1