[发明专利]蜂窝纸

说明书

技术领域

本公开涉及蜂窝纸、制备方法及包括蜂窝纸的物品。通常，蜂窝纸由结合至每个侧面上的覆盖片材(facing sheet)的波状芯(波状夹芯，corrugated core)组成。

背景技术

蜂窝复合材料由包括专门开发的纸产品的各种各样材料制成，专门开发的纸产品具有航空和运输中高要求应用所需要的高强度和承温能力，而且具有包括高水分吸收、边际火焰性能、难粘结、长期稳定性和韧性的一些负面特性。该产业已经克服那些负面因素中的大部分，但是燃烧性能正变得像粘合过程一样越来越重要。其取决于环氧树脂、酚醛树脂或其它热固性聚合物技术。这些倾向于降低蜂窝纸的燃烧性能和增加其吸湿性。

当前高级蜂窝纸由芳香族聚酰胺纤维以及提供高强度和合理的燃烧特性的纤条体制成，但是其是固有易吸湿的并慢慢被水解、在相对高湿度下慢慢失去其强度。大气压和相对湿度的持续变化也引起水分在纸中聚集。水吸收实际上对重量有重大影响，通常重量如在航空或运输中是关键因素。

纸自身以及与装饰材料的粘合很大程度上取决于高度受限的孔隙率，固化时其允许低粘度热固性聚合物渗入气孔，将材料锁在一起。这些纸还需要在蜂窝形成和打开后用环氧树脂或酚醛树脂处理来使结构强化和变硬，在纸的生产上增加工序和时间。环氧树脂和酚醛树脂添加燃料、烟和对结构有毒成分并且可以要求额外的材料来提供必要的燃烧性能。粘合剂和涂覆材料具有有限的保存期限并要求冷藏。

发明内容

一方面，提供固化纤维垫(consolidated fibrous mat)，该纤维垫包括20至30重量百分比的增强纤维，增强纤维具有高于固化温度的熔融温度，以致于纤维在固化纤维垫中是完整的；以及连接增强纤维的连续相，连续相包括50至70重量百分比的具有低于固化温度且通常低于增强纤维至少20℃的熔融温度的聚合物，以及5至10重量百分比的粘合剂，其具有低于聚合物的熔融温度；其中，增强纤维、聚合物、以及粘合剂中的每个的重量百分比是基于增强纤维、聚合物、以及粘合剂的组合的总重量。

在另一方面，提供固化纤维垫，其中，增强纤维包括聚酰胺纤维或液晶聚合物纤维，或者包括前述纤维中至少一种的组合；连续相聚合物是聚醚酰亚胺；以及粘合剂是聚碳酸酯共聚物、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚醚醚酮、聚酰胺、或包含前述至少一种的组合。

在另一方面，提供固化纤维垫，其中，增强纤维是聚醚酰亚胺纤维；连续相聚合物是聚酰胺、液晶聚合物、或包含前述聚合物中至少一种的组合；以及粘合剂是聚碳酸酯共聚物、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚醚醚酮、聚酰胺、或包含上述聚合物中至少一种的组合。

在另一方面，提供蜂窝纸，其包括组合物如沉积在固化纤维垫上或吸附在固化纤维垫内的清漆或胶粘剂(adhesive)。

在进一步的方面，提供纤维层，其包括以下的组合：包含20至30重量百分比的具有300℃至350℃熔融温度的增强聚合物的第一纤维；50至70重量百分比的具有低于增强纤维50℃至20℃的熔融温度的连续相聚合物纤维；以及5至10重量百分比的具有比连续相纤维熔融温度低的熔融温度的粘合剂纤维，其中，每种纤维的重量百分比是基于该层中纤维的总重量。

在另一方面，提供形成固化纤维垫的方法，该方法包括将纤维组合物投到悬浮溶剂中以形成层；使层脱水；并固化该层以形成固化的纤维垫。

提供包括结合至保护层的蜂窝纸芯的制品，保护层包括聚碳酸酯共聚物膜、用聚酰亚胺产生的玻璃纤维垫、阻燃织物或片状金属。

具体实施方式

本发明通过仔细选择物料和工艺克服了(address)现有蜂窝纸的一些缺点如结合、吸湿性、孔隙率、以及水解稳定性。通过混合几种不同的选定具有十分不同的熔融温度的切断的热塑性聚合物纤维产生纸以允许固化，在该过程中将主聚合物压成连续膜，而增强纤维聚合物作为未熔融的纤维保留。该组合形成非常强劲的增强膜，其能够与另一个不降低燃烧性能的热塑性聚合物膜结合。该三种热塑性聚合物的组合表现出大大降低的吸湿性、非常低的孔隙率，但对聚碳酸酯优异的粘附性，当在压力下加热至大约375°F(190.5℃)时，这也很好的结合至聚醚酰亚胺聚合物。