阻火薄膜层压材料的制作方法

专利名称：阻火薄膜层压材料的制作方法
技术领域：
提供了一种适于并入到阻火薄膜层压材料中的防火纸，其用于隔热和隔音系统中，例如但不限于商用飞行器中所使用的那些。

背景技术：
联邦航空局(The Federal Aviation Administration(FAA))已经公布了包含在14CFR§25.856(a)&(b)部分中的规章，要求在商用飞行器中使用隔热和隔音包套(blanket)系统来提供改进的烧穿(burn through)保护和抗火焰传播性。这些系统典型地包括封装在薄膜覆盖物或者包中的隔热和隔音包套。由于隔热和隔音系统目前被结构化，烧穿规章主要影响隔离系统包的内容物，而抗火焰传播性规章主要影响用来制作所述的包的薄膜覆盖物。该薄膜覆盖物典型的是作为例如在隔热和隔音材料层之间交替插入的、位于所述隔离材料层之上的、或者位于所述隔离材料层之下的层或者覆盖物来使用的，或者是作为部分或者完全封装一层或多层的隔热和隔音材料的覆盖物或者包来使用的。



图1A是一种飞行器隔热和隔音包套的示意性横截面图，该包套是通过含有本发明防火纸的本发明的阻火层压材料来保护的。
图1B是图1A的阻火层压材料的圆周部分B’的分解横截面图。
图2是在完成了可燃性和火焰传播测试之后，三个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品的照片。
图3是一个图，表示了在抗烧穿测试过程中作为时间函数的，四组根据图1A和1B实施方案的两个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品的背部热通量。
图4A是一种飞行器隔热和隔音包套的示意性横截面图，该包套是通过含有防火纸的本发明的阻火层压材料来保护的。
图4B是图4A的阻火层压材料的圆周部分B’的分解横截面图。
图5是一个图，表示了在抗烧穿测试过程中作为时间函数的，四组根据图4A和4B实施方案的两个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品的背部热通量。

具体实施例方式
提供了一种防火纸，其适于并入到隔热和隔音系统所用的阻火薄膜层压材料中，例如但不限于商用飞行器中所用的那些。作为举例而非限制，该阻火层压材料可以作为覆盖物或者层来使用，所述的覆盖物或层位于机身壁腔(fuselage wall cavities)和飞行器机身(aircraftfuselage)外皮(outer skin)中的隔离材料中(作为隔离系统的外层)或者位于机身壁腔和飞行器内饰板中的隔离材料中(作为隔离系统的内层)。
将本发明的防火纸并入到阻火层压材料中，用来保护隔热和隔音结构，这解决了以前的与使用轻重量的陶瓷或者无机纸(其往往是处理时易碎的)或者被用在存在苛刻的机械环境的有关问题。以前，轻重量的陶瓷或者无机纸例如云母纸不能热封，和/或云母纸在处理过程中发生碎裂，并且随后不能通过燃烧测试。
在某些实施方案中，防火无机纤维纸可以层压到阻燃薄膜(flameresistant film)上。在某些实施方案中，该防火纸可以包含生物可溶性无机纤维(inorganic bio-soluble fibre)、短切玻璃不可呼吸的纤维(chopped glass non-respirable fibers)、有机增强纤维(organic reinforcingfibers)、有机粘合剂(organic binder)、和无机粘合剂(inorganic binder)或者填料；以及除了一部分生物可溶性纤维之外或者代替一部分生物可溶性纤维的任选的耐火陶瓷纤维(refractory ceramic fiber)。
这种组合物提供了轻基重纸制品，其具有令人惊讶的对与处理和使用相关的损伤的耐受性，以及如14CFR§25.856(a)&(b)所定义的抗火焰传播和火焰穿透的能力。术语“基重(basis weight)”定义为每单位面积上的重量(g/m2)。因此当本发明的阻火层压材料的基重可能是约80-约120g/m2，并且在某些实施方案中是约90-约105g/m2时，本发明的防火纸以及合并有它的层压材料可用于为商用飞行器机身所用的隔热和隔音结构提供防火烧穿保护，所述的隔热和隔音结构在工业上被称为“包套(blanket)”。但是，在任何期望将精巧的隔离层层压到保护性有机层的情况中，可以使用本发明的防火纸以及合并有它的层压材料。
生物可溶性无机纤维或者耐火陶瓷微纤维(refractory ceramicmicro fibers)的示例性的例子包括但不限于平均直径为约0.6微米-约2.6微米的

碱土金属硅酸盐(AES)纤维，和

耐火铝硅酸盐陶瓷纤维(RCF)，其获自Unifrax I LLC，Niagara Fall，纽约。此外，还可以使用能够抵抗1100℃的温度而没有结构整体性损失的硼硅酸盐和高二氧化硅含量的纤维。
术语“生物可溶性”无机纤维指的是在生理学介质或者在仿生理学介质例如仿肺部流体中可分解的纤维。该纤维的溶解性可以通过测量该纤维在仿生理学介质中随时间变化的溶解性来评价。一种测量纤维在生理学介质中的生物溶解性(即-非耐久性)的方法公开在Unifrax ILLC的U.S.专利No.5,874,375中，虽然其他方法也适于评价无机纤维的生物溶解性。
可以用于制备所述防火纸的生物可溶性无机纤维合适的、非限定性的例子包括公开在下面中的那些生物可溶性无机纤维U.S.专利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，其每一个在此引入作为参考。
生物可溶性碱土金属硅酸盐纤维可以包含镁的氧化物和二氧化硅的混合物的纤维化产物，其通常被称为镁-硅酸盐纤维。该镁-硅酸盐纤维通常包含约60-约90wt％的二氧化硅、大于0-约35wt％的氧化镁和5wt％或更少的杂质的纤维化产物。根据某些实施方案，该碱土金属硅酸盐纤维包含约65-约86wt％的二氧化硅、约14-约35wt％的氧化镁、0-约7wt％的氧化锆和5wt％或者更少的杂质的纤维化产物。根据其它实施方案，该碱土金属硅酸盐纤维包含约70-约86wt％的二氧化硅、约14-约30wt％的氧化镁和5wt％或者更少的杂质的纤维化产物。一种合适的镁-硅酸盐纤维是在注册商标ISOFRAX下市售自Unifrax ILLC(Niagara Falls，纽约)。市售的

纤维通常包含约70-约80wt％的二氧化硅、约18-约27wt％的氧化镁和4wt％或者更少的杂质的纤维化产物。
备选或者另外，生物可溶性碱土金属硅酸盐纤维可以包含钙、镁的氧化物和二氧化硅的混合物的纤维化产物。这些纤维通常被称为氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维。该氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维通常包含约45-约90wt％的二氧化硅、大于0-约45wt％的氧化钙、大于0-约35wt％的氧化镁和10wt％或者更少的杂质的纤维化产物。合适的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维是在注册商标INSULFRAX下市售自Unifrax ILLC(Niagara Falls，纽约)。

纤维通常包含约61-约67wt％的二氧化硅、约27-约33wt％的氧化钙和约2-约7wt％的氧化镁的纤维化产物。其它市售的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维包含约60-约70wt％的二氧化硅、约25-约35wt％的氧化钙、约4-约7wt％的氧化镁和痕量的氧化铝；或者包含约60-约70wt％的二氧化硅、约16-约22wt％的氧化钙、约12-约19wt％的氧化镁和痕量的氧化铝。
不可呼吸的玻璃纤维可以包括S2玻璃纤维，E-玻璃纤维等等。有机增强纤维可以包括但不限于芳族聚酰胺，例如芳族聚酰胺(aramid)纤维或者纤条体(fibrids)，例如

纤维或者纤条体，

纤维或者纤条体，和聚丙烯腈纤维或者纤条体。能够使用的有机粘合剂可以包括但不限于丙烯酸类(acrylic)、苯乙烯-丁二烯、腈类(nitrile)、聚氯乙烯、硅酮(silicone)、聚醋酸乙烯酯、或者聚丁酸乙烯酯乳胶。无机粘合剂或者填料可以包括但不限于粘土类(例如斑脱土(bentonite)，锂蒙脱石(hectorite)，高岭石(kaolinite)，蒙脱石(montmorillonite)，坡缕石(palygorskite)，皂石(saponite)，或者海泡石(sepiolite))，粉碎的无机纤维或者陶瓷纤维，煅制二氧化硅，等等。
防火纸可以通过合并和混合所述的成分来制备，例如通过形成配方成分的含水浆体来制备，将该浆体流延到造纸筛上来形成纸幅，和使用常规的造纸技术将该纸幅脱水和干燥成纸片或者卷，所述的常规造纸技术例如描述在U.S.专利No.3,458,329中，其公开内容在此引入作为参考。
作为进一步的说明，可以将纤维和粘合剂合并来形成混合物或者浆体。该浆体可以用水稀释来促使其形成，并且其可以用絮凝剂和助留助滤化学品(drainage retention aid chemicals)进行絮凝。然后，可以将该絮凝过的混合物或者浆体放置在造纸机中来形成纸张。所述的纸片或者卷还可以借助于常规装置通过真空或者带式流延(tape casting)所述的浆体或者混合物来形成，并且典型的是在强制的热空气炉中进行干燥。可以使用手工纸片模具(hand sheet molds)、长网造纸机(fourdrinier paper machine)、真空圆网抄纸机(rotoformer papermachine)、立式成型器或者圆筒(vertical former or cylinders)来造纸。
防火纸被层压到薄膜上，在某些实施方案中被层压到防火焰传播薄膜上，例如但不限于聚酯，聚酰亚胺，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，聚酯酰亚胺，聚醚砜，聚苯硫，它们的组合，等等。这些薄膜市售的例子是由Wilmington，Del.的E.I.DuPont de Nemours&Co.所销售的薄膜，例如在注册商标

下销售的聚酯薄膜，在注册商标

下销售的聚氟乙烯薄膜，以及在注册商标

下销售的聚酰亚胺薄膜，等等。所述的防火焰传播薄膜可以金属化来使得吸湿性最小，特别是在外侧面上，但是任选地也在内侧面上。在某些实施方案中，所述的金属化薄膜可以具有不透明的、低光泽聚合物涂层，该涂层任选地含有阻燃添加剂。
所述的薄膜是使用热或压力活化的粘接剂来层压到防火纸上。在某些实施方案，所述的粘接剂可以包含阻燃添加剂，而在其它实施方案中可以不存在阻燃添加剂。典型的粘接剂包括但不限于聚酯基粘接剂和聚氟乙烯基粘接剂。阻燃添加剂典型的例子包括但不限于锑化合物，水合氧化铝化合物，硼酸盐，碳酸盐，碳酸氢盐，无机卤化物，磷酸盐，硫酸盐，有机卤化物(organic halogens)和有机磷酸盐。所形成的层压材料可以在一个外表面上另外包括粘接剂来便于将该层压材料热或者超声波结合到配套的背部薄膜上，如在制作隔热隔音包套中目前所使用的，来形成用于隔离层的覆盖物、包或者封套，在一些实施方案中，部分或者基本上完全封装隔离系统(可以使用气孔来适应飞行过程中的压力变化)。任选地，一种网状稀松平纹织物(mesh scrim)可以布置在粘接剂中或者布置到邻近所述纸或薄膜的至少一面上的粘接剂的表面上，来增加层压材料的强度，包括耐刺穿性或者耐撕裂性。在不同的实施方案中，该稀松平纹织物可以是玻璃纤维，尼龙或者聚酯，或者对于非常结实的纸张来说，可以不使用该稀松平纹织物。
如图1A所示，表示了一种隔热隔音系统10，或者“包套”的横截面图，在其中两个一英寸厚的MICROLITE

Premium NR玻璃纤维隔离材料(0.42pcf)(获自Johns Manville International，Inc.)的隔离层14被布置在面向外的阻火层压材料16的覆盖物，和面向内的内侧覆盖薄膜18(任选地，第二阻火层压材料)之中。面向外的薄膜16和内侧薄膜18可以热封，如图所示在圆周部分A’进行热封，用粘接剂12来部分或者基本上完全包封或者封装所述的玻璃纤维隔离层。表示FAA测试法的火焰20图示为近靠面向外的阻火层压材料16。
阻火层压材料16的细节部分(图1A的圆周B’)以分解横截面图表示在图1B中。本发明的防火纸是以夹入到两层薄膜24a，24b，任选地耐火聚合物薄膜之间来表示，防火纸通过中间布置的层压粘接剂26层来层压到所述聚合物薄膜上。该粘接剂可以任选地包含常规的阻燃添加剂，并且任选地可以在防火纸22或者薄膜24b的至少一侧上与增强稀松平纹织物28相结合，在一些实施方案中所述增强稀松平纹织物28包含玻璃纤维、尼龙或者聚酯网(mesh)。稀松平纹织物可以布置在粘接剂层之中，或者可以布置在粘接剂的表面上。
在某些实施方案中，提供了一种基重小于约120g/m2的隔热隔音系统，该系统其能够通过14CFR§25.856(a)和(b)，附录F的VI和VII部分的抗火焰传播和烧穿测试协议，该系统包含 两层约1英寸厚的玻璃纤维隔离材料，该隔离材料部分或者基本完全用阻火层压材料包封或者封装；该阻火层压材料包含具有外表面和内表面的防火纸，使用任选地基本上没有阻燃添加剂的粘接剂粘接层压到第一片的阻燃薄膜和第二片的阻燃薄膜之间，其中该第一片的阻燃薄膜紧邻防火纸的外表面并且是金属化的，该第二片的阻燃薄膜紧邻防火纸的内表面； 其中将网状稀松平纹织物粘接层压到第二片的阻燃薄膜的至少一个表面上； 其中所述的防火纸包含约60-约74wt％的生物可溶性碱土金属硅酸盐纤维、约3-约9wt％的短切玻璃不可呼吸的纤维、约4-约12wt％的有机增强纤维、6-约18wt％的有机粘合剂、和约2-约10wt％的无机填料，任选地斑脱土、锂蒙脱石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、皂石、或者海泡石粘土中的至少一种；和， 其中所述的阻燃薄膜包含下面的至少一种聚酯，聚酰亚胺，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，聚酯酰亚胺，聚醚砜，聚苯硫，或其组合。
实施例1 使用含有防火纸的阻火层压材料来制备阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品，根据由FAA按照14CFR§25.856(a)和(b)所制定的协议来测试，所述的防火纸包含表1所示的配方，并如下所述来生产。
表1 防火纸 成分wt％

AES纤维 68 芳族聚酰胺纤维 8 S-2玻璃纤维 6 有机粘合剂 12 无机填料6 合计100 将该防火纸配方成分进行合并，混合，和在造纸机上使用常规的助留机理来形成纸片。将该纸片在强制的热空气炉中干燥。该防火纸片本身的基重是70g/m2(0.01435lbs/ft2)。
使用包含阻燃添加剂的粘接剂26，将防火纸22夹入到两片阻燃薄膜24a，24b之间并层压到其上。将网状稀松平纹织物28置入到防火纸22的一侧上的粘接剂26中。所形成的阻火层压材料16被用来封装两层的0.42pcf的MICROLITE

玻璃纤维隔离材料14，每个厚度是1英寸，来形成阻火层压材料保护的隔热和隔音包套10。层压材料16的基重是94g/m2。
测试方法 所述的阻火薄膜层压材料保护的隔热/隔音包套是根据14CFR§25.856(a)和(b)，附录F的VI和VII部分的协议来进行测试的，其全部引入本文，好像如下全部写出的那样。
在相关部分中，14CFR§25.856(a)和(b)提供了 表2 §25.856隔热/隔音材料。
(a)安装在机身中的隔热/隔音材料必须满足附录F的VI部分到本部分的火焰传播测试要求，或者必须满足其他经核准的等价的测试要求。
(b)对于载客能力为20或者更高的飞机而言，安装到飞机机身下半部分中的隔热/隔音材料(包括将该材料固定到机身上的装置)必须满足附录F的VII部分到本部分的耐烧穿测试要求，或者必须满足其他经核准的等价的测试要求。
在相关部分中，附录F的VI部分提供了 表3 VI部分--用来测定隔热/隔音材料的可燃性和火焰传播特性的测试方法 使用这种测试方法来评价当暴露于辐射热源和火焰二者时，隔热/隔音材料的可燃性和火焰传播特性。
(a)定义。
“火焰传播”表示可见的火焰朝着测试样品的最远端传播的最远距离，从点火源的中点开始测量。在初始应用点火源之后和测试样品上全部的火焰熄灭之前测量这个距离。该测量并非测量在所述的测试之后产生的燃烧长度。
“辐射热源”表示电或者空气丙烷板。
“隔热/隔音材料”表示用来提供热和/或声保护的材料或者材料系统。例子包括用覆膜和泡沫封装的玻璃纤维或者其他毛絮材料。“零点”表示点火燃烧器(pilot burner)施加到测试样品上的点。
(b)测试设备。
(4)点火燃烧器。用来点燃样品的点火燃烧器必须是BernzomaticTM市售丙烷文氏喷灯(Venturi torch)，该喷灯具有轴向对称的燃烧器喷嘴和0.006英寸(0.15mm)孔径的丙烷供给管。燃烧器管的长度必须是27/8英寸(71mm)。必须调节丙烷流通过内嵌的调节器的气压来产生长度3/4英寸(19mm)的蓝色内焰。一个3/4英寸(19mm)的标尺(例如薄的金属条)可以焊接到燃烧器的顶部来帮助确定火焰的高度。整个火焰的长度必须是约5英寸长(127mm)。提供一个将燃烧器从点燃位置移开的路径来使得火焰是水平的，并且高于样品平面至少2英寸(50mm)。
(5)热电偶。将一个24美国线规(AWG)K型(镍铬合金-镍基热电偶合金)热电偶安装到测试腔中来监测温度。将它通过在腔体背面钻穿的小孔插入到腔体中。放置该热电偶来使得它从腔体壁的后面伸出11英寸(279mm)，从腔体壁的右侧伸出11 1/2英寸(292mm)，并且比辐射板低2英寸(51mm)。任选的使用其它的热电偶。
(6)热量计。热量计必须是一英寸圆柱形水冷的、总热通量密度的箔片型Gardon规(Gardon Gage)，范围是0-5BTU/ft2-秒(0-5.7瓦/cm2)。
(c)测试样品。
(1)样品制备。制备和测试三个测试样品的最小值。如果使用定向膜覆盖材料，则制备和在弯曲和填充方向二者上进行测试。
(2)结构。测试样品必须包括全部隔离材料构造中所用的材料(包括毛絮、薄膜、稀松平纹织物、条带等等)。将核芯材料例如泡沫或者玻璃纤维切成片，并且将覆膜材料(如果使用)切成足够大的覆盖核芯材料的片。热封是制备玻璃纤维制品优选的方法，因为能够制造它们而不压缩玻璃纤维(“盒式样品”)。不能热封的覆盖材料可以被装订、缝制或者捆扎，只要该覆盖材料被过度切割(over-cut)到足以从所述的边上取出而不压缩核芯材料。固定装置应当尽可能的沿着接缝长度连续。样品厚度必须与飞机中的安装厚度相同。
(3)样品尺寸。为了便于将样品正确的放置到滑动平台腔中，将非刚性核芯材料例如玻璃纤维切割成12 1/2英寸(318mm)宽×23英寸(584mm)长。将刚性材料例如泡沫材料切割成11 1/2+/1/4英寸(292mm+/mm)宽×23英寸(584mm)长，来正确的装配到滑动平台腔中，并提供一种平坦的、暴露的表面，其等于是所述室中的开口。
(d)样品整理。在进行测试之前，将测试样品在70+/-5°F(21+/℃)和55％+/％的相对湿度整理最少24小时。
(f)测试程序。
(1)点燃点火燃烧器。确保其比所述平台的顶部至少高2英寸(51mm)。在测试开始之前，燃烧器必须不接触样品。
(2)将测试样品放在滑动平台座上。确保测试样品表面与平台顶部水平。在“零”点，样品表面必须处于辐射板以下7 1/2英寸+/1/8英寸(191mm +/)。
(3)将保持/安全机架放在测试样品上。必需的是(由于压缩)调节样品(上下调整)来保持样品到辐射板之间的距离(在“0”位为71/2英寸+/1/8英寸(191mm+/))。对于薄膜/玻璃纤维组件而言，关键是在该覆膜中制造一个狭缝来清除内部任何的空气。这使得操作者能够将测试样品保持在正确的位置(与所述平台顶部水平)和能够使得测试过程中气体流通。一个约2英寸(51mm)长的纵向狭缝必须中心距离安全机架的左边法兰为3英寸+/1/2英寸(76mm+/mm)。可以使用通用的刀具来在覆膜上开出狭缝。
(4)立即将该滑动平台推入所述室内，并关闭底门。
(5)将点火燃烧器火焰与样品中心在“0”点接触，同时开始计时。点火燃烧器与样品的夹角必须是27°，并且高于样品约1/2英寸(12mm)。停止…使操作者能够每次将燃烧器放在正确的位置上。
(6)将燃烧器在所述位置保持15秒，然后移动到高于样品至少2英寸(51mm)的位置上。
(g)作记录。
(1)鉴别和描述测试样品。
(2)记录测试样品任何的收缩或者熔融。
(3)记录火焰传播距离。如果该距离小于2英寸，则将其记录为通过(不需测量)。
(4)记录余焰时间(after-flame time)。
(h)要求。
(1)这里必须没有超出所使用的点火火焰中心线左边2英寸(51mm)的火焰传播。
(2)在移去点火燃烧器之后，在任何样品上的燃烧时间不能超过3秒。
测试结果；可燃性和火焰传播 三个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品是根据实施例1来制备的，并且根据附录F的VI部分的协议来测试的，包括设备设置和校准程序。图2是在完成可燃性和火焰传播测试之后，三个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品的照片。全部三个样品的测试结果报告为通过，并且火焰传播距离小于0.75英寸，而且没有余焰。
在相关部分中，附录F的VI部分提供了 表4 VII部分--测定隔热/隔音材料抗烧穿性的测试方法 使用下面的测试方法来评价当暴露于高强度明火时，飞行器隔热/隔音材料的抗烧穿特性。
(a)定义。
烧穿时间表示燃烧器火焰穿透测试样品的时间(以秒计)，和/或表示与隔离包套测试结构的前表面相距12英寸(30.5cm)的内侧上的热通量达到2.0Btu/ft2秒(2.27W/cm2)所需的时间，以这二者中更短的时间计算。烧穿时间是在每个隔离包套样品内侧进行测量的。
隔离包套样品表示位于测试装置任意一侧的两个样品中的一个，其与垂线夹角为30°。
样品组表示两个隔离包套样品。两个样品必须代表同样生产的隔离包套结构和材料，与相应的样品尺寸成比例。
(b)设备。
(3)校准装置和设备。
(i)将单个的校准装置构造并入到测量热通量和温度的热量计和耙式热电偶上。布置该校准装置的位置，以使得燃烧器从测试装置位置移动到任何一个的热通量或者温度位置的难度最小。
(ii)热量计。热量计必须是总热通量的箔片类型Gardon规，适当的范围例如是0-20Btu/ft2-秒(0-22.7W/cm2)，所示读数的精确度是±3％。热通量校准方法必须符合这个附录的第VI(b)(7)段。
(iv)热电偶。提供七个1/8英寸(3.2mm)陶瓷填充的、金属覆盖的、K类型(镍铬合金-镍基热电偶合金)接地结热电偶用于校准，该热电偶带有名义24美国线规(AWG)尺寸导体。将该热电偶连接到钢角撑架上来形成热电偶耙，用于放置在燃烧器校准过程中的校准装置中。
(5)背面热量计。将两个总热通量Gardon型热量计安装到隔离测试样品后面的测试样品安装结构的背面(冷)区域上。将该热量计沿着与燃烧器锥中心线同一个平面进行布置，距离测试结构的垂直中心线为4英寸(102mm)。
(i)热量计必须是总热通量的箔片类型Gardon规，适当的范围例如是0-5Btu/ft2-秒(0-5.7W/cm2)，所示读数的精确度是±3％。热通量校准方法必须符合这个附录的第VI(b)(7)段。
(6)使用仪器。提供记录式电位计或者其他合适的具有适当范围的校准仪器来测量和记录热量计和热电偶的输出量。
(7)计时装置。提供秒表或者其他装置(精确度±1％)来测量施加燃烧器火焰的时间和烧穿时间。
(c)测试样品。
(1)样品制备。制备用于测试的同样构造和结构的最少三个样品组。
(2)隔离包套测试样品。
(i)对于棉絮类型的材料例如玻璃纤维，所构造的、最终包套样品组件必须是32英寸宽×36英寸长(81.3×91.4cm)，除了热封的膜边缘之外。
(3)结构。使用基本元件(即，隔离材料，阻火材料(如果使用)，和阻湿膜)和组装方法(代表性的是缝合和封闭)来制造每个测试样品。
(i)阻火材料。如果隔离包套是用阻火材料构造的，则将该阻火材料以反射安装排列的方式进行放置，例如，如果所述材料将被放在隔离材料的外侧上，则将它以同样的方式放置在测试样品的湿膜内侧。
(v)整理。在测试前，将样品在70°主5°F(21°±2℃)和55％±10％的相对湿度整理最少24小时。
(f)测试程序。
(1)将两个隔离包套测试样品固定到测试结构上。该隔离包套应当使用四个弹簧夹子连接到测试装置中心垂直成形器上…。(根据这个附录的这个部分的第(c)(4)或者(c)(4)(i)段的标准)。
(2)确保燃烧器锥的垂直平面处于距离测试样品结构的水平纵梁的外表面4±0.125英寸(102±3mm)之处，并且燃烧器和测试结构二者都位于相对于垂线30°的夹角处。
(3)当准备开始测试时，将燃烧器从测试位置移到预备加热的位置，以使得火焰不过早的接触样品。打开和点燃所述的燃烧器，并使其稳定2分钟。
(4)将燃烧器旋转到测试位置，同时打开计时装置，来开始进行测试。
(5)将测试样品暴露到燃烧器火焰4分钟，然后关闭燃烧器。立即将燃烧器旋转离开测试位置。
(6)测定(施加火焰之处)的烧穿时间，或者测定热通量超过2.0Btu/ft2-秒(2.27W/cm2)的点。
(g)记录。
(1)鉴定和描述所测试的样品。
(2)记录所测试的隔离包套样品的数目。
(3)记录烧穿时间(如果有任何的烧穿)，和隔离包套测试样品背面上的最大热通量，以及该最大值出现时的时间。
(h)要求。
(1)在小于4分钟内，两个隔离包套测试样品的每一个必须不允许火或者火焰穿透。
(2)在隔离样品冷侧上距离测试装置表面12英寸(30.5cm)的点上，两个隔离包套测试样品的每一个必须不允许大于2.0Btu/ft2-移(2.27W/cm2)。
测试结果；抗烧穿性 四组两个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品是根据实施例1来制备的，并且根据附录F的VII部分的协议来测试的，包括设备设置和校准程序。图3是一种曲线图，其表示了在抗烧穿测试过程中，作为时间的函数的四组两个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品的背部热通量。全部四个测试报告为通过，并且没有火焰烧穿，以及没有达到2.0Btu/ft2-秒(2.27W/cm2)的背部热通量。
如图3的曲线图所示，测试1进行了5分钟，而非14CFR§25.856抗烧穿测试所要求的4分钟，并且没有烧穿发生，并且两个热量计的记录没有大于约1.5Btu/ft2-秒背部热通量。
测试2进行了6分钟，而非所需的4分钟，并且没有烧穿发生，并且两个热量计记录没有大于约1.75Btu/ft2-秒的背部热通量。
测试3进行了所要求的4分钟时间期间，并且没有烧穿发生，并且两个热量计记录没有大于约1.5Btu/ft2-秒的背部热通量。
测试4在样品上进行了约7分钟，而非所要求的4分钟，所述的样品已经通过折到对角，产生折痕，并对其余的角重复折叠来进行机械压缩，以提供一种沿着所安装的用于测试的两个面板的‘x’形的折痕。同样，没有出现烧穿，并且右边的热量计记录没有大于约1.5Btu/ft2-秒背部热通量，左边热量计记录小于2.0Btu/ft2-秒背部热通量。
实施例2 包含表1所述的配方的防火纸样品是根据实施例1所提出的程序来制备的。
如图4B所示，防火纸52被夹入两片阻燃薄膜54a，54b之间并且使用粘接剂56层压到其上，所述的粘接剂56不包含阻燃添加剂。阻燃薄膜54a是金属化的，来使得透湿性最低。一种置入到粘接剂中的尼龙网状稀松平纹织物58被层压到防火纸52内侧上的阻燃薄膜54b的内表面。如图4A所示，所形成的阻火层压材料46被用来封装两层0.42pcf的MICROLITE

玻璃纤维隔离材料14，各1英寸厚，来形成阻火层压材料保护的隔热和隔音包套40。
阻火层压材料46的基重是94.6g/m2。阻火层压材料其它典型的性质包括厚度是约0.013英寸(0.33mm)，抗拉强度是约8lbs/in(35N/25mm)，爆破强度是约40psi(275kPa)，以及耐刺穿性(10mm探针)是约7.3lbs.(75N)。在各个弯曲、填充和斜线方向上的热封(T剥离)强度典型为大于2lbs/in(大于9N/25mm)，并且所述的接缝抗剪切性大于14N/25mm。浸透性是0.5perms。
根据实施例2所制备的阻火薄膜层压材料保护的隔热和隔音包套40是根据上述的14CFR§25.856(a)和(b)，附录F的VI和VII部分的测试协议来进行测试的。
测试结果；可燃性和火焰传播 阻火层压材料保护的隔热和隔音包套40的样品是根据实施例2，使用25规(gauge)聚醚醚酮的阻燃薄膜54a，并根据14CFR§25.856(a)附录F的VI部分火焰传播测试的协议来进行测试的，包括设备设置和校准程序。全部样品的测试结果报告为通过，并且火焰传播距离小于0.75英寸，和0秒自熄灭时间(无余焰)。
测试结果；抗烧穿性 四组两个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套40的样品是根据实施例2来制备的，并且根据14CFR§25.856(a)的附录F的VII部分的协议来测试的，包括设备设置和校准程序。图5是一种曲线图，其表示了在抗烧穿测试过程中，作为时间的函数的四组两个阻火层压材料保护的隔热和隔音包套样品的背部热通量。全部四个测试报告为通过，并且没有火焰烧穿，以及没有达到2.0Btu/ft2-秒(2.27W/cm2)的背部热通量。
如图5的曲线图所示，全部的四个测试进行了6分钟，而非14CFR§25.856抗烧穿测试所要求的4分钟，并且没有烧穿发生，并且两个热量计记录没有大于约1.75Btu/ft2-秒的背部热通量。
该测试结果证明了，与工业上的教导相反(工业上的教导是轻重量的陶瓷阻火屏障或者隔热层在低基重时太脆而不能获得实际的应用)，低基重的防火纸可以用在阻火层压材料中来提供对隔热/隔音包套有力的保护，例如用于商用飞行器中的那些。本发明的含有阻火层压材料的防火纸表现出用于例如飞行器机身隔离这样的应用所要求的合适的耐水性。
在本发明防火纸的生产中，主要使用生物可溶性纤维，例如但不限于

AES无机纤维获得了一种特别的优势。它们的使用避免了在防火纸、阻火层压材料和隔离包套系统的生产过程中，包括隔离包套系统的安装过程中，工人暴露到耐用的可呼吸的无机纤维，以及在隔离材料接触到机舱内部的情况中，机组全体人员和乘客暴露于耐用的可呼吸的无机纤维。
应当理解此处所述的实施方案仅仅是示例性的，并且本领域技术人员可以进行改变和改进而不脱离本发明的主旨和范围。全部这样的改变和改进的意图是被包括在上文所述的本发明的范围内。此外，全部所公开的实施方案不是必须要选择的，可以对本发明的不同实施方案进行组合来产生所期望的结果。
权利要求
1.一种适于并入到阻火薄膜中的防火纸，该纸包含生物可溶性无机纤维、短切玻璃不可呼吸的纤维、有机增强纤维、有机粘合剂、和无机粘合剂或者填料；以及，任选地耐火陶瓷纤维。
2.权利要求1的防火纸，其中该生物可溶性无机纤维包含碱土金属硅酸盐纤维、任选地镁硅酸盐纤维或者氧化钙氧化镁硅酸盐纤维中的至少一种。
3.权利要求1的防火纸，其中该生物可溶性纤维包含约65-约86wt％的二氧化硅、约14-约35wt％的氧化镁和约5wt％或者更少量杂质的纤维化产物。
4.权利要求1的防火纸，其中该生物可溶性纤维包含约70-约80wt％的二氧化硅、约18-约27wt％的氧化镁和0-4wt％的杂质的纤维化产物。
5.权利要求1的防火纸，其中该生物可溶性纤维包含约60-约70wt％的二氧化硅、约16-约35wt％的氧化钙和约4-约19wt％的氧化镁的纤维化产物；或者约61-约67wt％的二氧化硅、约27-约33wt％的氧化钙和约2-约7wt％的氧化镁的纤维化产物。
6.权利要求1的防火纸，其中该玻璃纤维包含S-2玻璃纤维。
7.权利要求1的防火纸，其中该无机粘合剂或者填料包含斑脱土、锂蒙脱石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、皂石、或者海泡石粘土中的至少一种。
8.一种适于并入到隔热和隔音系统中的阻火薄膜层压材料，该层压材料包含权利要求1的具有外表面和内表面的防火纸；以及防火焰传播薄膜，该防火焰传播薄膜通过层压粘接剂来粘接到所述纸的外表面和内表面上。
9.权利要求8的阻火薄膜层压材料，其进一步包括稀松平纹织物，该稀松平纹织物位于防火焰传播薄膜和纸外表面，或者防火焰传播薄膜和纸内表面中的至少一种之间。
10.权利要求8的阻火薄膜层压材料，其进一步包括粘接到防火焰传播薄膜上的稀松平纹织物，该防火焰传播薄膜位于所述的稀松平纹织物和纸内表面之间。
11.权利要求8的阻火薄膜层压材料，其中粘接到纸内表面或者纸外表面中的至少一种上的防火焰传播薄膜是金属化的。
12.权利要求8的阻火薄膜层压材料，其中该防火焰传播薄膜是下面中的至少一种聚酯、聚酰亚胺、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、聚酯酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫、或者其组合。
13.权利要求9的阻火薄膜层压材料，其中该稀松平纹织物包含玻璃纤维、尼龙或者聚酯网中的至少一种。
14.权利要求8的阻火薄膜层压材料，其具有小于120g/m2的基重。
15.一种隔热隔音系统，其包含多个隔离层，所述的隔离层位于在面向外的权利要求8的阻火薄膜层压材料的覆盖物，和面向内的内侧覆盖薄膜之间。
16.权利要求15的隔热隔音系统，其中该面向内的覆盖薄膜包含阻火薄膜层压材料。
17.权利要求15的隔热隔音系统，其中将面向外的阻火薄膜层压材料和面向内的内侧覆盖薄膜用粘接剂热封，来部分或者基本完全包封或者封装多个隔离层。
18.权利要求15的隔热隔音系统，其中隔离层包含玻璃纤维隔离材料。
19.权利要求15的隔热隔音系统，其能够通过14CFR§25.856(a)和(b)，附录F的VI和VII部分的抗火焰传播和烧穿测试协议。
20.一种基重小于约120g/m2的隔热隔音系统，其能够通过14CFR§25.856(a)和(b)，附录F的VI和VII部分的抗火焰传播和烧穿测试协议，该系统包含
两层约1英寸厚的玻璃纤维隔离材料，该隔离材料部分或者基本完全用阻火薄膜层压材料包封或者封装；该阻火薄膜层压材料包含具有外表面和内表面的防火纸，使用任选地基本上没有阻燃添加剂的粘接剂粘接层压在第一片的阻燃薄膜和第二片的阻燃薄膜之间，其中该第一片的阻燃薄膜紧邻防火纸的外表面并且是金属化的，该第二片的阻燃薄膜紧邻防火纸的内表面；
其中将网状稀松平纹织物粘接层压到第二片的阻燃薄膜的至少一个表面；
其中所述的防火纸包含约60-约74wt％的生物可溶性碱土金属硅酸盐纤维、约3-约9wt％的短切玻璃不可呼吸的纤维、约4-约12wt％的有机增强纤维、6-约18wt％的有机粘合剂、和约2-约10wt％的斑脱土、锂蒙脱石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、皂石、或者海泡石粘土中的至少一种；和，
其中所述的阻燃薄膜包含下面的至少一种聚酯、聚酰亚胺、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、聚酯酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫、或其组合。
全文摘要
一种防火纸(22，52)，其适于并入到隔热和隔音系统(10，40)所用的阻火薄膜层压材料(16，46)中，所述的隔离系统是例如但不限于商用飞行器中所用的那些。该防火无机纤维纸(22，52)可以被层压到阻燃薄膜(24a，24b，54a，54b)上。该防火纸(22，52)可以包括生物可溶性无机纤维、短切玻璃不可呼吸的纤维、有机增强纤维、有机粘合剂、和无机粘合剂或者填料；以及任选地或耐火陶瓷纤维。
文档编号B32B29/02GK101626894SQ200880001895
公开日2010年1月13日 申请日期2008年1月8日 优先权日2007年1月8日
发明者C·E·加维 申请人:尤尼弗瑞克斯I有限责任公司