专利名称：具有阻挡层的衬垫板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隔热壁(thermal-insulated wall)，尤其涉及一种具有不透气的复合材料衬垫板(liner panel)的隔热壁。
背景技术：
隔热的运货汽车，例如大家所知的厢式拖车，直式卡车(例如具有设置在卡车底盘上的车体的低于8级的卡车)以及货物集装箱。通常，希望得到，形成汽车的货物车厢的主体具有使强度、刚度和热性能平衡的壁结构。本发明认识到这一需求，并提供一种不透气的衬垫板，它减少了汽车或其它结构中隔热性能的退化(degration)。
发明内容
本发明认识到并提出对现有技术中结构和方法的思考，提供了一种用于隔热壁结构中的大致不透气的复合衬垫板。该衬垫板包括至少一个不透气的阻挡层和被设置为与阻挡层共面且与其连接的至少一个结构性聚合物树脂层，以形成叠层衬垫板。聚合物树脂可以是聚丙烯，不透气的阻挡层可以是金属化聚酯膜。粘性膜层被置于阻挡层和至少一个结构性聚合物树脂层之间，以将这些层连接起来。所述不透气的阻挡层也可以由金属化聚丙烯膜或金属箔所构成。所述衬垫板也可以包括提供粗糙的表面的平纹棉麻织物层和提供光滑结束表面的聚丙烯膜层。第二结构性聚合物树脂层可以被添加到复合板之中，以提供为了提高力度和韧性所增加的厚度。所述叠层能够用于成形具有气体嵌入的聚氨酯泡沫的隔热壁。下述附图，并入本说明书并构成了本说明书的一部分，描述了本发明的一个或更多的实施例，其与下列描述相结合，用于解释本发明的原理。
本发明结合附图的完全公开，包括其最佳模式，针对本领域普通技术人员，在下述说明书中阐明。图1为现有技术中的隔热货物集装箱以及底盘的侧视图，其能够连接到高速公路用运输卡车上；图IA和IB分别为图1所示的现有技术的集装箱和底盘的前后正视图；图IC为现有技术中的拖车的透视图，其能够连接到高速公路用运输用卡车上；图2为图IC所示现有技术中拖车的剖视图；图3为构成图1所述隔热集装箱和图IC所示拖车的现有技术中的隔热壁的透视4
图3A为细节视图，图示了图3中所示现有技术中隔热板沿3A区域的截面部分；图4为不同隔热集装箱壁结构的热性质的图示；图5为编织热塑性材料和玻璃复合材料的透视图，其用于形成按照本发明实施例的隔热壁；图5A为图5所示热塑性材料的细节图示；图6为用于形成按照本发明的实施例中衬垫板的设备的示意图；图7为使用图6中所示衬垫板结构的隔热壁实施例的透视图；图7A为图7所示的隔热壁在7A区域的截面细节视图；图8为图7所示隔热壁的透视图，图示了与图7中所示的相对的一侧；图9为图6中所示设备的部分透视图，图示了图8中所示衬垫板的形成；图10为用于形成按照本发明实施例的衬垫板的设备的示意图；图11为按照本发明实施例的衬垫板的透视图；图12为按照本发明实施例的衬垫板的正视图；图13为按照本发明实施例的隔热壁的剖视图；图13A为包括图13中隔热壁的拖车的一侧的剖视图；图14为按照本发明实施例的衬垫板的正视图；图15为包括图14所示衬垫板的拖车的一侧的剖视图；图16为图示了按照本发明的衬垫板的截面部分的正视图；图16A为图示了按照本发明的衬垫板的截面部分的正视图；图17为使用了图12所示结构的隔热壁的实施例的透视图；图17A为图13所示隔热壁的截面部分的细节视图。在附图以及说明中重复出现的附图标记表示发明中相同或相似的部件或元件。
具体实施例方式下文将详细介绍本发明的优选实施例，附图中举例说明了一个或多个例子。每个例子都以对本发明解释说明的方式提供，而不是对本发明的限制。实际上，本领域的技术人员显然可以在没有脱离本发明范围和精神的前提下对本发明做出修改和变更。例如，作为一个实施例的一部分的所描述或说明的特征可以应用于另一个实施例中，以构成另外一个不同的实施例。因此，本发明还包括这些在本发明的权利要求及其等同物的范围内的修改和变更。图1、1A和IB图示了现有技术(如图所示隔热但不制冷)中的集装箱10，其具有地板12、两侧壁14、16以及顶板18。每个侧壁都同样地制造。两顶轨20将顶板18分别地附加在侧壁14、16上，两底轨22将地板12也连接在侧壁上。一旦装配完毕，顶板、地板和侧壁构成一个从后面看(图1A)通常为矩形截面的集装箱。侧壁14和16相对的内表面之间的距离通常超过九十英寸，而侧壁外表面之间的距离则通常小于110英寸。集装箱包括前端壁沈和后端框架28。集装箱后端的两扇门30枢轴地连结在后端框架观上。集装箱置于底盘上，所述底盘由在可伸缩腿M和多个车轮34之间伸展的一个或多个纵向梁所形成。车轮支撑集装箱的后端，便于集装箱的移动，当集装箱与牵引车(未示出)连结时，集装箱由底盘支撑。
5
图IC图示了现有技术中的厢式冷藏拖车11，其具有地板12、两侧壁14、16以及顶板18。每个侧壁都同样地制造。两顶轨20将顶板18分别地附加在侧壁14、16上，两底轨 22将地板12和拖车的甲板结构连接在侧壁上。拖车包括一个前壁沈和后端框架观。拖车后端的两扇门(未示出)枢轴地连接在后端框架上，当然可以理解，也可以使用滚动门。 与集装箱10(图1所示)相同，集成后的拖车确定了一个内部货物车厢，由侧壁、前壁、后门以及顶板装配而成。侧壁14和16相对的内表面之间的距离通常超过九十英寸，而侧壁外表面之间的距离则通常小于110英寸。制冷单元四安装在前壁沈上，向内部货物车厢输出制冷气体。所述术语“侧壁” “前壁” “后门”出于解释的目的分别地用于在本讨论中，应当理解，此处所述术语“侧壁”可以指隔热结构或其它结构中的侧壁、前壁和后门中的任意一个。集装箱和拖车之间的区别在于拖车具有整合的底盘和悬挂，但是不具备集装箱的车架，如本领域人员可以理解的，所述车架被设置为允许集装箱的升起和堆置。换言之，如本领域人员可以清楚理解的，集装箱置于纵向ι-梁型底盘上，并与其可去除地连接，如图1 所示。图2提供了用于成形集装箱10和拖车11的隔热围墙的顶板、地板和一侧侧壁的部分截面图。参照图2，顶轨20将壁14与顶板18连接。顶轨20由铝挤压制成，并且确定了 U 型槽36，该槽具有在垂直脚40上向外伸展的上部法兰38，所述垂直脚从上法兰38向低水平法兰48伸展。如上文中所述，术语“向内”和“向外”，是相对于由标记46指示的集装箱内部空间所定义。而且，如上文所述的术语“顶板”表示一个单独的连续板，或者连接在一起的多个分散的板，从而形成拖车10的顶板。水平法兰48从垂直脚40的低端边缘向外伸展， 并且，垂直脚50从法兰48向下伸展。侧壁14接收抵住垂直脚50并且通过被螺丝、铆钉、 销钉或者其它合适的连接方法固定在M处。顶板18也通过被螺丝、铆钉、销钉或者其它合适的连接方法固定在法兰38的70处。具有安装法兰42和44的有角度的支架52在顶板 18的内衬垫62和壁14之间。支架52被固定在壁的51处，并且被螺丝、铆钉、销钉或者其它合适的连接方法固定在顶板的56处。一旦有角度的支架52被固定在位置上，隔热聚氨酯刚性泡沫芯53被强制加入支架52和轨道20之间的槽进行隔热，以隔离任何顶芯(roof core) 58和壁芯94之间的空间。顶板18包括在上下衬垫板60和62之间的热固塑性刚性聚氨酯泡沫芯58。上衬垫板60可以由铝板制成，并且最好是0. 040英寸厚，下层62可以由热固纤维玻璃强化塑料层制成，最好是0. 080英寸厚。下衬垫板具有延伸出泡沫芯58大约0. 50英寸的伸出部64， 上衬垫则具有一个延伸出芯大约2. 25英寸的伸出部66。伸出部64毗邻支架52，上衬垫板伸出部66伸展过轨道法兰38。封盖68覆盖了法兰(flange) 38边缘和上衬垫板伸出部 66。封盖68和衬垫板伸出部66通过螺丝、铆钉、销钉或者其它合适的连接方法被固定在法兰38的70处。密封层(未示出)可以施加在铆钉上以及接缝的位置，以抑制水分侵入内部泡沫区域。底轨22将侧壁14连接在地板系统或者甲板结构上，且包括垂直脚72和水平脚 74。该轨道可以由任何合适的材料制成，例如挤压铝材。防擦板78安装在壁14的低端边缘上，并且防擦板的底边与波纹状地板表面88相重叠。壁14通过螺丝、铆钉、销钉或者其它合适的连接方法被紧固在垂直脚72的76处。多个横向交叉件(transverse cross
6member) 82 (图2图示了其中之一)在地板下伸展，并且被铆接或拴接在两底轨22的84处。 横向交叉件与轮子和可伸缩腿连接从而形成拖车底盘。地板包括设置在次层玻璃纤维地板 86和上层凸起铝甲板88之间的绝缘的聚氨酯刚性泡沫芯90。参照图3，图1和图IC中所示的隔热隔间侧壁由多层表层(图1)通过螺丝、铆钉、销钉或者其它合适的连接方法连接在92处而形成。图3图示了一对相邻的表层1 和 14b，它们的边缘相重叠，并且被铆钉92固定。外表层按照这种方式结合起来，以形成连续的外表层。为了构造一个隔热壁板，内衬垫板96与外侧表层98具有一定间隔，且隔热泡沫被喷入或者灌入外侧表层和内衬垫板之间的槽中。以这种方式装配，外侧表层、泡沫芯和内衬垫板为顶、底轨之间的侧壁提供了结构的支撑，形成“无框架”(或“硬壳式”)结构。相反地，在柱和板结构中，每个板通过铆钉或其它合适的连接方式连接到垂直柱上，所述柱在拖车的顶轨和底轨之间伸展。柱被设置在每对相连的板之间，使得两板都与该柱相连。无论是复合板或者是板与柱的结构，壁14的顶和底都连接在顶轨20和底轨22之中。外侧表层98可以由塑料、铝、不锈钢或者其它金属合金制成，而内衬垫板96典型地由热固性或热塑性玻璃增强复合材料制成。内衬垫板的例子包括聚酯基热固性复合材料，如伊利诺斯州Joliet市的Kemlite公司的Kemlite LTR或者ARM0RTUF，以及聚丙烯基热塑性材料，如宾夕法尼亚州Ambidge市的美国衬垫(US Liner)公司的BULITEX。应当清楚理解，所述“热固性材料”是聚合物的一种，它们在加热、化学或其它方法熟化处理后，变为大致难熔和难溶材料。一旦经过熟化处理，热固性材料就不再具有柔软、可流动以及在受到加热或压力时呈现相当大变形的性质。另一方面，“热塑性材料”是指一种特殊的聚合物， 它们具有能在一定的温度范围内重复地实现加热软化和冷却硬化的特性，而且在软化状态下可以进行塑形。无论是热固性材料或者热塑性材料，衬垫板96的玻璃强化复合材料通常公知为透气性的，相对于残留在用于形成隔热芯的泡沫聚合物内的气体发泡剂。由这种透气性聚合物制成的衬垫比由公知的由非透气性材料如形变铝或不锈钢的板材所制成的衬垫更轻。例如，0. 020英寸厚的不锈钢衬垫板大约重0. 84磅/平方英尺， 0. 040的铝衬垫板大约重0. 56磅/平方英尺。与之相比较，含有25%的玻璃的0. 090英寸的Kemlite材料大约重0. 51磅/平方英尺，Kemlite的ARMORTUF 0. 050英寸的衬垫板重量大约为0. 40磅/平方英尺。典型的热塑性材料，如0. 100英寸的BULITEX 和 0. 050英寸的BULITEX，大约分别重0. 78磅/平方英尺和0. 32磅/平方英尺。因此，已知热塑性和热固性衬垫板材料不具有金属的不透气性，由于它们典型地比金属材料轻且有弹性，因此它们通常比金属材料更有利。图3A图示了侧壁Ha之中一部分的详细剖面图。外侧衬垫板98为大约0. 04英寸厚的铝板，内侧衬垫板96是厚度在0. 060-0. 100英寸范围内的玻璃增强聚合物复合材料。 聚氨酯芯94最好约为1.50英寸厚，并趋向形成一系列闭室，在每个闭室中内嵌入低导热气体100，如CFC141b、HCFC22或HFC134a。在液态的聚氨酯泡沫被注入位置且反应成为刚性聚氨酯绝缘泡沫时，气体100被引入芯中。如图3A所示，嵌入气体100被散布于整个固体芯材料之中，并占据整个大约98 %的芯材料，其余为围绕该气体的聚氨酯室壁。本领域技术人员应当理解，也可以使用其它种类的隔热芯材料构成该隔热板，如STYROFOAM (聚苯乙烯泡沫)，PVC泡沫或者玻璃纤维填充材料。低传导率气体100增强了壁14的隔热性能，但是随着时间的推移壁14的隔热性能会衰退。几个因素影响着聚氨酯泡沫芯的热传导率，例如闭室气体的热传导率、闭室材料的热传导率、闭室气体的对流以及太阳辐射性能。为了本次讨论的目的，导致芯材料的隔热退化(thermal degradation)的主要原因是由于闭室气体从芯逸出(扩散)进入大气中 (“漏气”)，同时水分(水蒸气)和“空气”(大部分为CO2)侵入封闭的泡沫区域，另一个原因是由于聚氨酯泡沫芯的UV退化。由于闭室壁和内侧衬垫板96为可透气，随着时间的推移会发生低导热性气体100 穿过闭室壁和内衬垫板的漏气情况，如IOOa和IOOb所标示的箭头所示。随着时间的推移， 低导热性气体100的损失大大降低了聚氨酯泡沫的隔热性能。除了漏气情况之外，水蒸气穿过聚合物衬垫板的侵入也会降低聚氨酯泡沫的隔热性能。也就是说，聚合物衬垫板由于制造缺陷会在其薄板上具有细微的小孔。因此，例如， 在隔热车厢或拖车的内部表面的压力清洗过程中，水渗透过小孔或者缺陷注入聚氨酯泡沫芯。每百分之一体积的水的吸收大致增加0. 0015W mK的热传导率，因而增加了聚氨酯芯的热传导率。一些材料吸收的UV光线很容易地超过其它的材料，例如橡胶、乙烯树脂、凝胶涂层(gelcoat)玻璃纤维以及许多其它的塑料。容易吸收UV光线的材料会很快的受损。例如，大多数热塑性材料的性能都大大地依靠于它们的分子结构。一种坚韧的弹性材料通常表现出一种结构，那就是具有长链形分子结构(molccules)。对UV光线的吸收导致分子链分解(裂开)成为短链。这一过程，称为光降解，它导致了漂白(退色)、变色、灰化、变脆以及破裂-所有UV退化的迹象。UV吸收所导致的键裂导致形成“基团”。每个自由基能够引发一连串的反应(在空气存在的情况下)，进而导致更多的键裂和破坏。这些氧化链反应不需要额外的UV照射，暴露在空气中即可。与热塑性材料以同样的方式，热固性塑料材料受到UV的影响。因此UV光线导致聚合物的分解，从而加速了漏气的影响。因为金属天生的不透过气、水分以及UV，所以漏气、水侵入以及UV退化通常不会发生在金属外侧表层面板上，除非在表层中存在受损的区域，比如破处、小孔或者缝。本领域技术人员应当理解隔热退化的原因和聚氨酯泡沫芯，因此在此就不再详细讨论了。更详细的信息可以在，例如汉瑟(hanser)出版社出版并由纽约州纽约市的麦克米兰出版有限公司发行的《聚氨酯手册》中找到。图4为不同隔热壁结构的隔热性能随着时间推移的图示。传导率曲线104表示了居于两个可透气衬垫板之间的，例如由ARM0RTUF或BULITEX制成的衬垫板，气体嵌入聚氨酯芯的传导率。传导率曲线106表示了居于一个可透气衬垫板和一个不可透气衬垫板之间的，例如图3所示的现有技术，气体嵌入聚氨酯芯的传导率。最后，传导率曲线108表示居于两个不可透气衬垫板之间的，例如本文所描述的，气体嵌入聚氨酯芯的传导率。图表描述了，多数的隔热退化发生在隔热拖车的使用寿命的早期，大约10-12年。曲线108描述了， 在两衬垫板都使用不透气材料制成时隔热的退化最小，大约为5%。这样，如果内外衬垫板都用不透气材料制成的话，就获得了低的热传导率，同时较少的气体从内外壁表面的接缝处泄漏。因此，将曲线108和曲线106比较，当一个衬垫板采用可透气材料制成时发生的隔热退化增大大约20%，将曲线108和曲线104比较，当两个衬垫板都采用可透气材料制成时发生的隔热退化增大大约35%。一种合适的不透过气、水分以及UV的壁衬垫克服了现有技术中通过叠层处理而制成的热塑性、热固性以及金属衬垫板的缺点。应当理解，叠层是通过将两个或更多的不同的通常人造材料制成板材进行连接，以获得不可能由单独的组成材料获得的性能。下面描述一个实施例，衬垫通过一个整合的加工过程而形成，所述过程包括加热并压缩多个热塑和/或热固性材料层，随后冷却合成的叠层。在本实施例中，叠层具有至少一个不透气的阻挡层，和至少一个结构性聚合物材料层，其用于提供壁板的力度和刚度。此处的术语“结构性聚合物”表示一种包括增强材料如纤维的聚合物，或者一种由于其分子结构以及因而发生的分子间引力导致体现出增强力度和韧性的聚合物。也就是说，通过以一种特殊的方向排列聚合物分子，分子链和分子间引力提高了聚合物的力度和韧性，而不用在聚合物中添加增强材料。一个这种方向的例子就是双轴分子方向，这是本领域公知的。图5和图5A描述了一种可以用于形成结构性聚合物层的材料的例子。织物110 由许多编制粗纱112所构成。每个粗纱112由多个支原丝的混合玻璃纤维114和聚合树脂 116所形成。也就是说，每个粗纱都包括两种材料，也就是，玻璃纤维114和热塑性树脂116， 混合进入一个粗纱之中从而形成两种材料的一致的分配。其它类型的纤维可以用于结构性层之中，包括凯夫拉尔纤维、碳纤维或自然纤维。在优选的实施例中，聚合树脂116为聚丙烯，每个粗纱通常很长且基本上连续。聚丙烯树脂为固体聚合材料，其在受到热和压力时体现出流动的趋势，通常具有一个软化和或熔化范围，并且常常用于与增强纤维如玻璃纤维结合在一起。在优选的实施例中，织物110为22盎司/平方码的TWINTEX 织物，这是一种60%玻璃，40%聚丙烯的平纹均衡织物，在合并之前大约0. 20英寸厚，由堪萨斯州的威奇托!^alls市的&iint-Goban Vetrotex制造。织物110可选择为非织物材料，例如由德国弗莱堡的ASGLAW0股份有限公司制造的名为ASGLAWO 的市售针垫(needle mat)。该非织物垫由30% E-Glass和70%的聚丙烯制成。应当理解，添加的纤维用于提供叠层材料的结构性力度和韧性。图6示意性的描述了一个机器200，将如图5所示的垫(mat)及其它不同的各层合并为按照本发明的实施例的衬垫叠层板。也就是说，机器200对多层的材料施加热和压力已将热塑性原料加工为相对的韧性板并获得叠层的期望密度。合并并不必须涉及高温或压力，在一个优选实施例中，合并可以在200-225摄氏度的温度以及150460N-m每厘米的压力下完成。一个合适的合并机器200是由德国khott&Meissner股份有限公司制造并销售的名为THERM0FIX的接触加热炉。图6应当被理解为用于说明目的的典型示例，当然，其它种类的合并机器也可以用于形成本发明的叠层。机器200的架子202支撑了多辊的材料，所述材料送入一对由较低的带子206驱动的导辊204之间，使得各层被搬下并进入机器的较低的带子上。每层与其相邻的上和/ 或下层共面并且通常具有相同的长度和宽度，从而这个整个获得的材料具有同一的性质。形成叠层的原料被储存在架子202上的大辊上。图6示出了被共面地送入合并机 200中的七种材料聚丙烯表面膜222、编织物材料110、粘性膜224、不透气阻挡膜226、第二粘性膜22 、第二编织物IlOa和平纹棉麻织物层228。每层具有与其它层大致相同的宽度和长度，从而所获得的复合叠层从头至尾是统一的。图6所示的合并机器能够形成宽度约为115英寸的叠层板，在优选实施例中，叠层的宽度约为96-100英寸。在一个优选实施例中，阻挡膜226由具有薄层金属沉积于其上的热固性材料聚合物薄层上而形成。金属通过将一基层(PET膜)置于含有熔化铝蒸汽雾化雾的腔中进行沉淀。当基层被展开并从真空腔中移出时，薄层的铝就会沉积在基层上。一种合适的阻挡层为由维吉尼亚州Front Royal市的Toray塑料股份有限公司销售的92度MB30金属化聚乙烯对苯二酸酯(PET)膜。虽然，众所周知铝膜的厚度大于50 μ m后通常能够有效地提供气体和水分的不可透的屏障，但是PET膜M μ m厚的铝层也能够提供有效的气体(如图4所示)和水分的屏障。因为织物110和IlOa通常不会直接与膜2 的热塑性或金属侧粘结，因此粘性膜 224和22 ，能够连接在阻挡膜2 的热固性材料和垫的热塑性材料上，被设置在膜2 和垫110之间以及膜2 和垫IlOa之间。合适的粘性膜包括UAF聚氨酯粘性膜和PAF聚酯基热激活粘性膜，都是由新泽西州Pine Brook市的粘性膜(Adhesive Film)有限公司制造。 应当理解，其它形式的粘性膜能够被用于将阻挡膜2 粘结在垫110和IlOa上。例如，在送入导辊204之前能够向阻挡膜喷洒粘合剂。在另外的例子中，阻挡膜2 可以在送入导辊204之前滚动覆盖一层粘结剂。阻挡膜2M也可以被改造成直接与垫110和IlOa连接。表面膜层222形成光滑的保护性的外层，以增强表面的吸引力以及更长的叠层寿命。一种合适的表面膜层222为康涅狄格州西摩XAMAX工业发售的620型热塑性共聚物 XAMAX FL0VEIL。在优选实施例中，表层222在合并之前大约为6密耳厚。平纹棉麻织物层2 提供相对粗糙的表面，这样聚氨酯泡沫芯能够容易的粘结。 一种合适的平纹棉麻织物材料为ECOVEIL PBT,这是一种XAMAX工业股份有限公司发售的可见模式粘结共聚物(visible pattern bonded polyster)。在优选实施例中，平纹棉麻织物层2 在合并之前大约6-8密耳厚。应当注意的是上述的材料只是用于一个优选的实施例中，当然也可以使用其它合适的材料。其它合适的不透气阻挡材料包括，例如，金属化聚丙烯膜、金属箔如铝箔。在一个使用箔的实施例中，叠层应当包括粘性层2M和22 以将箔层连接在垫110和IlOa上。 可选择的平纹棉麻织物材料为南卡罗莱纳州Greensboro市的精度织物集团(Precision Fabrics Group)股份有限公司制造的编制雷丝(spimlaced)聚酯，玻璃纤维材料或其它不熔化或者其熔化温度大体上高于其它材料的粗糙材料(rough material)。回到机器200，带206与带208相对，使得材料层都被夹在两带之间。带206和208 覆盖有非粘性释放膜的表面，例如不锈钢、TEFLON或其它合适的材料，使得叠层材料能够容易的从机器的末端释放。带206和208使各层通过一个加热阶段210、日程(calendar)阶段212和冷却阶段214。加热阶段210包括盘式加热元件216，其承载热油以通过带206和208将热量传送到输入的材料上。对垫110和110a、聚丙烯表面膜层222和平纹棉麻织物层228的加热导致热塑性材料的流动，从而在日程阶段212通过带辊218增加压力，导致平纹棉麻织物以及表面膜层2 和222分别地嵌入或者机械的连接于相邻垫IlOa和110中的聚丙烯和玻璃纤维中。热量也导致粘性膜2M和22 熔化或者激活，使热塑性材料110和IlOa连接到热固性聚酯和金属化的阻挡层2 上。加热阶段210的温度由电脑控制，到达使导致材料流动和连接但不至于液化的水平。人们应该清楚地理解对盘式加热元件的控制，因此，本文就不详细讨论了。“流动”在此处被定义为热塑性材料到达半液态的点。因为不是所有的热塑性材料都在同一温度到达流动的状态，所以分层的材料应当被加热至各材料中最高的流动温度。织物110需要的合并温度，至少为摄氏225度，又不能超过摄氏250度，以防止如果机器速度非常缓慢时所引起的材料燃烧。因此，在优选的实施例中，分层的材料被加热到大约摄氏225度的温度，使得所有的热塑性层开始流动，因此允许各层正确的连接。本领域技术人员应当理解的是，理想的合并温度由于机器速度、待合并层数量以及聚合物流动特性的不同而有所不同。日程阶段212的带218向材料施加足够的压力，使它们能够连接形成完全统一的叠层201。压力的量取决于输入材料的温度以及所需的输出叠层201的厚度。在优选的实施例中，施加在分层材料上的压力约为20-22kN。一旦各材料完成合并，柔韧的叠层就在冷却阶段214进行凝固。冷却阶段使用冷却盘220，其承载着用于驱散叠层中包含的热量的水。冷却水温度是根据叠层中各层数量以及机器速度的不同，在10至20摄氏度之间选取不同的温度，在优选实施例中，叠层被冷却到大约30摄氏度。在30摄氏度，叠层板稳定且不会弯曲。合并机器(consolidating machine) 200能够使复合材料成形为具有不同宽度和长度的连续板材，而且可以打卷存储。在优选实施例中，叠层被成形为大约102英寸宽500 英寸长的板材。叠层可以随后被切割成具有所需尺寸的用于制冷拖车、隔热集装箱、卡车车体或者其它隔热结构之中的壁体之中的不透气衬垫板，它可以于交通工具之中，也可以不应用于其中，如冷藏库、便携冰箱、隔热建筑以及行走冷却器(walk-in-cooler)。例如，图7示出了壁板300，其具有芯以及外侧衬垫板，如图3中所示，但是其内侧衬垫板304为从叠层201中切割下来的一部分，从而气体嵌入的芯被夹在了两个不透过气、 水分以及UV的衬垫板之间。参照图7A，外侧衬垫板为不透过气、水分和UV的材料，例如铝、 钢或者其它金属材料。隔热芯306由气体嵌入的刚性聚氨酯泡沫制成，与图3A所示相似。 内侧衬垫板304通过上文描述的合并过程由包括平纹棉麻织物层228、玻璃增强层110a、阻挡层226、第二玻璃增强层110和聚丙烯表面膜层222而制成。阻挡层2 提供了不透过气、水分和UV的一层，消除了低导热闭室气体的泄漏。如上文所描述的金属化膜也确立了对UV光线和水分的阻挡，抑制了壁板隔热性能的退化。玻璃纤维增强层110和IlOa在具有比固体金属衬垫重量更轻的同时提供了所需的结构性特性。例如，在优选实施例中，复合叠层201具有大约0. 070英寸的厚度和大约0. 30磅/平方英尺的重量，而0. 040英寸的铝衬垫板则重0. 56磅/平方英尺。平纹棉麻织物层2 提供了粗糙的表面，在这里将衬垫板 304连接到聚氨酯芯上，表面层222提供了车厢区域内部光滑的表面。叠层201是柔性的，从而它可以打卷储存和运输。然而，特殊的，当热固性材料被用作基层时就不再需要柔性。哪里采用了柔性或非柔性基层材料，在衬垫板的平面内哪里就体现出其自身的力度和硬度。硬度是承受负载而不变形的能力，而力度则是承受负载的力量而不断裂的能力。由于在材料的平面内硬而强，衬垫板可以将稳定性贡献给运输工具车厢的壁板结构或者其它需要气体或蒸汽的阻挡层的结构。因此，例如，叠层201可以用于如图7所示的壁结构中，也就是用于如上文所述的无框架拖车的侧壁、前壁和顶板。典型的壁板需要承受的平面内应力，所述应力在0. 00至30，000磅/平方英寸衬垫材料范围内，来源于车厢的装载和卸载的冲击。优选地，在采用叠层201的情况下，衬垫在衬垫平面的法线方向是“坚韧”和“有弹性”的。也就是说，它是坚韧、可变形并且在衬垫面的法线方向体现出弹性，从而在受到垂直于衬垫表面的冲击而变形后能够恢复其原始形状或位置，例如在装载或卸载拖车或集装箱时，受到自动装卸车(lift truck)、手推车(hand truck)或者放下货物(falling cargo) 的冲击。因此，衬垫板应当不容易碎。本领域技术人员应当理解，韧性是材料的特性，硬度和力度则是材料及其几何形状的特性。因此，因为衬垫板平面几何及其材料特性，叠层201体现出平面内的力度和硬度以及横向韧性。更加特殊地，玻璃纤维被嵌入叠层201的基层110和IlOa之中，以同时提供平面内和横向方向上的力度特性，同时层状聚合物组分提供横向的弹性。特定的衬垫板所需的平面内的硬度和力度以及横向的柔性将依靠于所采用的是何种的特定衬垫板，例如叠层201。参照图7，应当理解虽然外侧衬垫板302和内侧衬垫板304是不透气的，但是漏气还会发生在内外衬垫板的完整性发生缺损的位置。例如，漏气可能发生在铆钉孔和缝的位置，也就是在壁板或顶板边缘的芯暴露处将壁板连接到相邻壁板或柱和/或顶轨和底轨的位置。因此，虽然形成阻挡层的材料是不透气的，但是所得到的衬垫板和壁板只能被描述为 “大致不透气的”，由于在制造拖车、集装箱或其它结构中出现的穿透和/或特定板材的构造。也就是，如图4所示，曲线108图示了与壁结构的曲线104和106比较的大致的隔热退化的减少量，其中具有两不透气衬垫板的壁结构仍然具有一定程度的退化。然而，出于实用的目的，退化是最小限度的，侧壁、前壁和/或顶板的全部的效率都得到充分的改进。因此， 此处相对于衬垫板或阻挡层的术语“大致不透气”意味着该板或者层承担着阻止气体从板的一侧转移到另一侧的作用。在本发明的实施例中，大致不透气的阻挡或板，在大气条件下低导热率气体转移穿过阻挡或层时，形成隔热退化曲线大致如曲线108。再参照附图1A-1C，如图所示的货物车厢的侧壁、前壁和顶板可以由包括叠层201 的壁板制成。为了这次讨论的目的，术语“货物车厢”指集装箱、拖车或者用于有轮子底盘的直式卡车车体上的存货区域。例如，图3中所示的壁板1 和14b可以被制造为包括不透气衬垫板，如图7所示的。因此，多个板可以被连接成为如图1所示的集装箱或拖车侧壁、前壁和/或顶板。另外，壁或顶板可以由单独的连续板制成，其具有很少或没有缝隙，从而减少了导致漏气的区域。而且，除了使用复合叠层201作为壁或顶板的内表面之外，复合叠层 201也能够被用为壁、顶板或地板的外侧衬垫板，以进一步减少集装箱或拖车的整体重量。 出于解释的目的，术语“壁板”和“顶板”分别地用于本讨论中，然而应当理解，此处所使用的术语“壁板”可以指隔热或其它需要气体和/或蒸汽阻挡的结构的任意侧壁、顶壁或底壁。无论复合叠层201用于壁板或顶板的内侧和/或外侧衬垫板，叠层的表面层形成了整个结构的暴露的表面。因此，由于审美的原因，表面膜层222最好被成形为光滑易清洁的表面。然而，虽然大多数的外侧表面310是光滑一致的，但是合并机器200(图6)也形成了内侧衬垫板304的外表面310上重复的表面损伤312，如图8所示，它是由带206和208 上的接缝314所形成的，如图9所示。也就是说，在带206和208将各层材料通过合并机 200时，带接头314和31 接触叠层的外侧和内侧表面，并且以规则的频率印上损伤312。 因此，内衬垫板304的外表面以及内表面含有重复的缝烙印，一种消除损伤的方法是，修整并将这部分复合叠层扔掉。然而，在图10所示的另一种合并系统的实施例中，图示的合并机器200与改变后的材料架子402在一起，该架子支持了 15辊输入材料。与上文所描述的合并过程类似，第一多层组400的材料包括表面膜层222、玻璃增强聚丙烯层110、粘性层224、阻挡层226、第二粘性层2Ma、第二玻璃增强聚丙烯层IlOa和平稳棉麻织物层228。各层是排列好的，从而平纹棉麻织物层228与较低的带206相接触，而表面膜层222则与也支持在架子402上的释放材料404相接触。第二多层组410包括遮蔽层412、玻璃增强聚丙烯层414、粘性层 416、阻挡层418、第二粘性层416a、第二玻璃增强聚丙烯层41 和平纹棉麻织物层420。各层是排列好的，从而平纹棉麻织物层420与上方带208相接触，而表面层412则与释放材料层相接触。这样，释放材料404在经过合并机200时居于第一多层组400和第二多层组 410之间。因此，带206和208以及它们分别的带缝，永远不会接触到各自的表面膜层222 和412。因此，合并机器不会在暴露在完成的隔热结构内部的衬垫304的表面310上留下损伤，而且输出的产品翻了一番。而且，在叠层201和201a退出合并过程时，释放膜404可以绕在辊子上，从而能够储存以备以后的合并使用。在优选实施例中，释放层为Toray塑料股份有限公司制造的MB30金属化PET膜。可选择地，释放层可以包括金属箔层或者聚合物例如由 DuPont Teijin Films U. S. Limited Partnership, IDiscovery Drive, P. 0. Box411, Hopewell, VA 23860 制造的聚合物 MELINIX。还应当理解，在上文讨论的第一和第二材料组的基础上，还可以在另外的实施例中加入第三材料组，从而使其任意的遮蔽层都不会留有带缝的印记，而且产品输出也增至三倍。这样，释放层被置于每两个多层组之间，并且各材料都按顺序排列，从而带缝不与遮蔽层相接触。在另外的实施例中，单独的材料组可以被送入合并机200中，同时附加的释放层404位于表面膜层222之上。这样，由于受到释放层的保护表面膜层不与带缝接触。当然，在一个给定的经过过程中，能够合并的层的数量有一个限制。例如，应用于上文所述实施例中的THERMOFIX 接触加热炉最多允许加工3/10英寸厚的叠层。然而，还存在其它的合并机器允许更多数量的层形成更厚的叠层。应当理解，根据叠层的应用，不同的层可以从合并过程中去除。例如，织物层 IlOa(图6)可以被去除以减少形成叠层201的层的数量，然而粘性层22 则可以保留以将平纹棉麻织物层与阻挡层粘结。在一个最小化结构中，叠层需要是至少一个结构性层和一个粘性层，其也可以是阻挡层。除了去除整个层之外，也可以去除或添加一部分的层。参照图11，例如，一半垫 IlOa被从板的上一半中去除以减轻整个壁板结构的重量，同时在所得壁板的下半部分中提供力度和刚度。薄垫片层602可以置于层222上已覆盖去除垫IlOa后的区域，从而获得正确的合并。这样，薄垫片层602填充层状材料中的空间，从而该层状材料在送入机器200时具有统一的厚度。而且，如图12所示，在一半的垫110和414被去除时，两叠层板也能够通过图10中所描述的过程制造出来。这样做，各层是导向的，从而不再需要薄垫片层。这样， 一组材料被定位为使得半层110被导向为与半层414相对的一侧，从而每半层都作为另一组材料的薄垫片。一旦合并后，两叠层由于释放层404而分开，在所得的每个叠层的底部都具有较厚的截面区域。再参照图2，防擦板(scuff plate) 78防止在拖车装载货物或卸载货物时壁的低端部分的破坏。如果具有防擦板，则保护性防擦板通常凸入拖车的另外的可用存储区域。因此，整体成型于叠层内侧衬垫板上的防擦板不仅提供了壁所需要的力度和刚度，同时增加了拖车内可使用的存储区域。如图13所示，整体防擦板可以通过在叠层较低的一到两英尺处提供多层的垫110或IlOa而成型。例如，在合并过程中，多层垫110或IlOa被置于接近叠层201的底边部分，增加内侧衬垫板的厚度，该处最容易受到碰撞的影响。这样，多层垫 110被置于接近叠层201的低端部分，从而变厚的叠层部分形成了一体化的防擦板78，其凸入拖车的内部46。薄垫片层，如图11-12所示，在合并过程中被用于填充由局部层所造成的空间。如图13A所示，具有一体化的防擦板的叠层也能够用于制造拖车或集装箱的隔热壁。在可选的实施例中，货物的空间成为问题，多层IlOa被用于接近叠层201的低端部分，使得变厚的防擦板凸入芯，而衬垫板的外表面从上至下是直线的。除了在叠层的底部设置额外的玻璃增强聚合物材料之外，也可以在叠层的顶部添加附加层，以提供附加点处的额外力度和稳定性。如图14所示，在顶部和底部三分之一结构处的附加层的垫IlOa在壁板的危险区域提供了额外的力度和刚度，例如这里是它们连接到上下轨道的位置。薄垫片 602被置于额外层之间，使得层状材料在送入机器200时具有统一的厚度。如图15所示，具有增强的上下部分的衬垫板能够用于拖车和集装箱的壁结构。除了加强叠层的上下边缘， 加强层也可位于叠层大约中间的位置，以允许结构性的附加例如后勤轨迹或分离壁。上文中关于在叠层板中添加气体和水分阻挡层的讨论的大部分，针对通过加热加压将多层热塑性和热固性材料合起来而形成的板。然而，气体和水分的阻挡层也可以被添加到热固性衬垫板结构中。参照图16，例如，玻璃增强热固性衬垫板500可以被成型为任意高度和长度。首先，使用本领域共知的方法制造玻璃增强热固性层501，例如将热固性材料倒在移动带(moving belt)上，并向整个材料散播玻璃纤维。之后，通过使用喷涂、溅射或将金属粘附到表面的方法，将铝层或金属层502结合在玻璃增强热固性层501上。这可以在固化处理中或者热固性材料固化后完成。例如，如图16A所示，液态铝503通过喷头505 被喷射到热固性材料501的一侧上，以形成统一的金属化层502。如果使用阻挡膜来代替， 那么喷射的粘合剂可以施加在阻挡层和热固性材料之间，以连接阻挡层和热孤星材料501 的表面。用于将阻挡层连接到热固性材料上的合适的粘合剂包括丙烯酸和聚氨酯液态粘合剂。在沉积阻挡层之后，第二热固性层504(图16)可以被倒在阻挡层上，以将阻挡层夹入热固性复合板内。也许需要附加的粘性层将热固性材料连接到阻挡层上。其它的层也可以被添加到热固性复合材料中，如平纹棉麻织物和表面层。在另一个实施例中，可以去除第二层504，使得阻挡层构成玻璃增强热固性衬垫板的外表面，如图16A所示。平纹棉麻织物层228(其中之一如图17A所示)能够连接到阻挡层的曝露表面，以提供与聚氨酯芯306的连接表面。除平纹棉麻织物层2 之外，表面层 222也能够添加，以提供衬垫板500外向表面所需的纹理。例如，在优选实施例中，表面层 222为纽约州布法罗市DuPont公司制造的TEDLAR膜层材料。在另一个实施例中，热固性复合板能够通过下述方法制成，即首先成形两热固性层，将两层附着连接在金属化阻挡层相对的两侧。例如，可以将两个ARM0RTUF板附着连接在金属或箔阻挡层上。本领域技术人员能够理解，在本发明的范围内还存在其它方法制造热固性层。图17，示出了一个壁板300，其具有如图7所示的板的外衬垫板，但是其内衬垫板 506则是从叠层500切割下来的一部分。参照图17A，外侧衬垫302为诸如铝、钢之类的不透气材料，或其它金属或不透气材料。隔热芯306由嵌入气体的刚性聚氨酯泡沫制成，与图7A 所示相似。内侧衬垫板506通过提供居于第一和第二热固层501和504之间的阻挡层502 而形成。金属化阻挡层也能够确立光线和水分的屏障，这抑制了壁板的隔热性质的退化。玻璃增强热固性层在具有比金属衬垫更轻重量的同时提供了所需的结构性特性。例如，在优选实施例中，复合材料304具有大约0. 055至0. 075英寸的厚度且大约重0. 40-0. 50磅 /英尺2，与之相比较，0. 40英寸的铝衬垫板重0. 56磅/英尺2。与图7和7A中所描述的壁板相同，图17和17A所描述的壁板也能够用于构成图IA所示的隔热货物拖车、图IC所示的厢式拖车或者其它的隔热外套。 虽然上文中描述了本发明的一个或更多的实施方式，但是应当理解，任何以及所有等同于本发明的实现都属于本发明的范围和精神。所描述的实施方式只是用于举例，而不对本发明构成任何限制。因此，本领域技术人员应当理解，鉴于能够进行修改，本发明并不限于这些实施方式。因此，应理解，任何以及所有这些实施方式都落入本发明的权利要求书的文字上的和等同的范围之内。
权利要求
1.一种用于机动车或由机动车承载的隔热货物车厢，该隔热货物车厢包括a.地板；b.顶板；c.在所述地板的一侧边缘和所述顶板之间垂直地伸展的第一侧壁，其中所述第一侧壁、地板、顶板中的至少一个由至少一个隔热复合板制成，该隔热复合板具有第一大致不透气的衬垫板；第二大致不透气的衬垫板，该第二大致不透气的衬垫板具有至少一个不透气的阻挡层，以及设置为与所述阻挡层共面且与其连接的至少一个纤维增强结构性聚合物树脂层，从而形成叠层衬垫板；以及居于所述第一和第二大致不透气的衬垫板之间的隔热芯层。
2.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述至少一个纤维增强结构性聚合物树脂层包括聚丙烯。
3.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述至少一个不透气的阻挡层为金属化聚酯膜。
4.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述第二大致不透气的衬垫板还包括第一粘性层，其居于所述至少一个大致不透气的阻挡层和至少一个纤维增强结构性聚合物树脂层之间。
5.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述至少一个大致不透气的阻挡层为金属化聚丙烯膜。
6.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述至少一个大致不透气的阻挡层为金属箔。
7.如权利要求6所述的隔热货物车厢，其中，所述第二大致不透气的衬垫板还包括粘性层，其与所述阻挡层和至少一个纤维增强结构性聚合物树脂层共面且居于两者之间。
8.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述第二大致不透气的衬垫板还包括平纹棉麻织物层，其设置在与所述隔热芯层相邻的第二大致不透气的衬垫板表面上。
9.如权利要求8所述的隔热货物车厢，其中，所述平纹棉麻织物层还包括聚酯纤维。
10.如权利要求8所述的隔热货物车厢，其中，所述平纹棉麻织物层形成粗糙的外表
11.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述第二大致不透气的衬垫板还具有面向货物区的表面膜层。
12.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述纤维是玻璃。
13.一种用于机动车或由机动车承载的隔热货物车厢，该隔热货物车厢包括a.地板；b.顶板；c.在所述地板的一侧边缘和所述顶板之间垂直地伸展的第一侧壁，其中所述第一侧壁、地板、顶板中的至少一个由至少一个隔热复合板制成，该隔热复合板具有第一大致不透气的衬垫板；第二大致不透气的衬垫板，该第二大致不透气的衬垫板具有至少一个不透气的阻挡层，以及设置为与所述阻挡层共面且与其连接的至少一个结构性聚合物树脂层，从而形成叠层衬垫板；以及居于所述第一和第二大致不透气的衬垫板之间的隔热芯层；平纹棉麻织物层，设置在所述第二大致不透气的衬垫板的与所述隔热芯层相邻的表面上，形成粗糙的外表面。
14.如权利要求13所述的隔热货物车厢，所述平纹棉麻织物层还包括玻璃纤维。
15.如权利要求1所述的隔热货物车厢，其中，所述平纹棉麻织物层还包括聚酯纤维。
16.一种用于机动车或由机动车承载的隔热货物车厢，该隔热货物车厢包括a.地板；b.顶板；c.在所述地板的一侧边缘和所述顶板之间垂直地伸展的第一侧壁，其中所述第一侧壁、地板、顶板中的至少一个由至少一个隔热复合板制成，该隔热复合板具有第一大致不透气的衬垫板；第二大致不透气的衬垫板，该第二大致不透气的衬垫板具有至少一个不透气的阻挡层，以及设置为与所述阻挡层共面且与其连接的至少一个结构性聚合物树脂层，从而形成叠层衬垫板；以及居于所述第一和第二大致不透气的衬垫板之间的隔热芯层；表面膜层，设置在所述第二大致不透气的衬垫板的面向货物区的表面上，该表面膜层包括聚丙烯。
全文摘要
一种货物拖车，包括地板、顶板和垂直地向上伸展于地板和顶板之间的侧壁。该侧壁包括大致不透气的外侧衬垫板和大致不透气的内侧衬垫板。内侧衬垫板包括至少一个玻璃和聚合物层以及一个不透气的阻挡层。该内侧衬垫板也能够用于形成顶板和替换外侧衬垫板。
文档编号B62DGK102390329SQ201110221470
公开日2012年3月28日 申请日期2004年8月20日 优先权日2003年8月20日
发明者丹尼.J.麦科马克, 查尔斯.R.费茨, 梅拉尼.R.塔特姆, 约翰.M.琼斯, 蒙.A.撒恩 申请人:格雷特.戴恩有限合伙公司