绝缘方法

专利名称：绝缘方法
技术领域：
本发明涉及给例如运输工具(如航空器)设置热防护层和/或声防护层的方法。
背景技术：
在航空器和其它运输工具中使用提供热绝缘和/或声绝缘的衬垫以保护乘客不受发动机和气流噪声以及温度极限的伤害。这种衬垫的一个问题是湿气吸收。这个问题在航空器中，由于衬垫中的水捕获严重而重量增加的地方尤其显著。
在巡航高度的商用航线经受的外部温度较大地低于冰点，通常温度低至-40℃。飞机上的乘客和乘务员在机身之中产生大量的水蒸汽，这些水蒸汽在内部舱室壁的冷表面或外壳内侧上往往冷凝，其中所述内部舱室壁的冷表面在飞机内部舱室壁与外壳之间的空间内的绝缘层之中。
从乘客舒适方面考虑，在内部舱室壁上的冷凝是不期望的。由于冷凝降低了绝缘效率，并且由于冷凝水增加的重量提高了飞机的操作消耗，降低了飞机的有效负载能力，所以在绝缘层中的冷凝是不期望的。在外壳内侧上的冷凝能引起壳体及连接到其上的各种结构元件的腐蚀，导致各种部件的寿命减少，需要周期性检查以检查和修理或替换腐蚀的部件。而这种检查需要绝缘系统可容易地移动。
如果能够使用最佳的绝缘系统，那么可很大程度上消除该冷凝问题。现今最常用的绝缘系统包括由不透水膜密封的玻璃纤维夹层。而不透水膜设置有小孔，以防止由于在航线改变高度时压力中出现的不可避免的变化引起在室壁之中的膨胀问题。这些玻璃纤维衬垫必须对每个飞机类型都进行定制，并且，对于每个类型，必须使用许多分别不同的图案，以给内部舱室壁与外壳之间的空间有效地提供绝缘，同时避免各种结构组件与也是处于该空间内的其它结构组件相干涉。因此，这些热衬垫价格昂贵，并难以安装和维修。
在起初安装时，玻璃纤维衬垫工作良好。但是，在外膜中必要的孔允许水进入衬垫。在一般航线服务的三年时间中，估计这些水能引起热衬垫的质量增加三倍。
该行业探寻可替代的绝缘系统以克服上述传统玻璃纤维衬垫的缺陷和短处。一些已经转向到各种形式的泡沫系统，包括，例如，包含泡沫的衬底、预成型刚性泡沫面板、包括交替更迭的玻璃纤维层与半刚性泡沫层的衬底、以及现场成型(例如，通过喷涂)的刚性或半刚性闭孔泡沫。
尽管这种泡沫系统提供了在某些方面超越玻璃纤维的改进，但是预成型面板和衬底仍然是花费昂贵的(比如，它们必须以大量不同的形状和尺寸提供等)，并且现场成型的刚性和半刚性泡沫难以移动来检查。可移动性已经借助于由隔离材料支撑的更柔软的现场成型泡沫解决，但是这种系统仍能吸收和保留一些潮汽，在安装工序期间，其安装使工人暴露于挥发性有机化合物之中。

发明内容
因此，我们认识到，需要一种使用绝缘制品的交通工具绝缘方法(并且特别地，用来绝缘航空器的方法)，该绝缘制品可以容易地制造并安装，并且提供有效的热和/或声防护而没有显著的湿气吸收和/或保留，并且可以容易地从交通工具移去(例如，为了能够进行制品的维修或替换和/或交通工具的保养或维修)。
简要地，在一方面中，本发明提供了一种给运输工具提供绝缘系统的方法，其绝缘系统包括至少一个绝缘制品，该绝缘制品包括基本上封闭的袋子，袋子中包含有随后能够在原地凝固形成泡沫绝缘的泡沫复合材料。运输工具可为，例如，汽车、卡车、列车、船、舰或航空器(尤其是飞机；更尤其是商用飞机；最尤其是具有至少约100个乘客容量的商用喷气式飞机)。
这里使用的“基本上封闭”意味着袋子密封了泡沫复合材料，但是可包括一个或多个开口，例如，入口或进口，以及任意一种压力控制装置，例如，通气口、孔或阀。泡沫复合材料可为泡沫剂，或者为已经至少部分泡沫化的组成。袋子优选地为柔性袋(更优选地，为柔性的尺寸过大的袋子)。
已经发现，相对于至少一些传统泡沫绝缘系统，可通过使用现场成型泡沫绝缘系统实现减少潮气问题，其泡沫绝缘系统利用了基本上封闭的袋子以容纳泡沫复合材料。绝缘系统随后的安装和泡沫复合材料的原地凝固，袋子保持在原地，能减少产生的泡沫绝缘暴露于潮汽之中。
因此，本发明的方法中使用的绝缘制品易于制造和安装，并且由于潮汽吸收和/或保持，能够提供带有降低了效率损失的(并且降低了重量增加)有效的热绝缘和声绝缘。袋子能够将泡沫绝缘保持在原地，并防止其粘到运输工具的表面，因而使其比一些传统的泡沫绝缘系统更容易移动。因此，本发明的方法的至少一些实施例满足了对以下方法的需求，所述方法提供有效的热防护和/或声防护而没有显著的潮汽吸收和/或保持问题，并且还能容易移动。
具体实施例方式
绝缘制品在实现本发明的方法中有效的绝缘制品包括那些包含基本上封闭的袋子的绝缘制品，在袋子中包含有随后能在原地凝固形成泡沫绝缘的预凝固泡沫复合材料。袋子实质上可包括任何与使用的泡沫复合材料基本上无反应的材料(充分地无反应可保持袋子的完整性)。
优选地，袋子由柔性材料制成，以允许在安装期间绝缘制品的变形，来容纳在运输工具表面上的结构突起等。有效的袋子材料包括高分子膜(例如，聚酰亚胺膜、含氟聚合物膜、阻燃聚酯膜及这些膜的组合)、金属箔(例如，铝箔、铜箔、锡箔及这些箔的组合)、纺织或非纺织材料、纸和隔离纸、以及这些组分的组合。首选的袋子材料包括高分子膜、金属箔及这两种组分的组合。
袋子实质上可为单层或多层，并预成型。例如，袋子可对于在特定运输工具之中给定的位置所需要的尺寸来定制，然后完全充满泡沫复合材料。可选择地(并且优选地)，例如，当只有部分地填充有泡沫复合材料时，可使用标准形状和尺寸的尺寸过大型袋子(比安装位置大)。(在泡沫复合材料的凝固期间，任何剩余的袋子材料可在，例如，产生的泡沫中被“捕获”。)袋子为弹性的和可膨胀的(例如，象气球)，并且可为任意有效的形状。例如，袋子可设计成具有指状突起，其中可填充泡沫复合材料，用来使突起表面等的周围绝缘。如果需要，袋子可与，例如，运输工具的至少一个内部面板(例如，飞机内部面板)成一整体。
泡沫复合材料可为泡沫剂或已经至少部分泡沫化的组成。在泡沫化和随后的凝固之后(例如，通过硫化)，产生的泡沫绝缘可包括开孔泡沫、闭孔泡沫或这两种泡沫的组合。
有效的泡沫复合材料包括，例如，丙烯酸聚合物、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯离聚物以及这些化合物的混合物)、聚亚安酯、聚异氰脲酯、聚酰亚胺、天然和人造橡胶、硅树脂和它们的混合物，以及它们的聚合物前体(例如，单体或低聚物)。首选的为提供了比较疏水、耐火、并且热绝缘和声绝缘的泡沫的那些合成物。
泡沫复合材料还可选择地包括一种或多种添加剂，例如，增粘剂、增塑剂、颜料、染料、可膨胀或不可膨胀微球体、物理性发泡剂、化学性发泡剂、泡沫稳定剂、表面活性剂、增强剂、疏水或亲水金属氧化物、碳酸钙、增韧剂、催化剂、加速剂、阻燃剂、抗氧化剂、磨得很细的聚合物微粒、稳定剂、连续的微纤维、硬化剂、交联剂等等，以及这些添加剂的混合物。
可使用包括例如机械机构、化学机构、玻璃微纤维添加物和它们的组合的多种机构中的任意一种在合成物中形成气体空隙，以准备泡沫。有效的机械发泡机构包括，例如，搅动(例如，晃动、摇动、或甩动复合材料，以及这些动作的组合)、向合成物喷射气体以及它们的组合。
有效的化学发泡机构包括，例如，通过化学反应及通过合成物组分的分解(包括，例如，由于热分解释放气体的组分)在原地产生气体、合成物组分的蒸发、通过降低合成物上的压力或通过加热合成物而在合成物中挥发气体、以及这些方法的组合。
原则上，任何发泡剂都可用于使合成物发泡，包括，例如，化学性发泡剂和物理性发泡剂(包括，例如，无机发泡剂和有机发泡剂)。发泡剂可用作单个组分或用作混合物，以足以获得所需泡沫密度的量添加到合成物中。
还可在泡沫复合材料中加入一种或多种成核剂。添加的成核剂的量依赖于所需的气室尺寸、选择的发泡剂以及复合材料的发泡密度。
泡沫复合材料的组分在传送期间或传送之后，可分离地传送到袋子中混合。但是，优选地，泡沫复合材料在传送(例如，通过喷射、泵送、灌注或注入)到袋子之前预混合(并且，可选择地，预发泡)。还可在传送期间或传送之后实施泡沫化。
为了能够传送泡沫复合材料，袋子可包括入口或进口和/或填充孔，其可简单为袋子中的裂缝(其可在填充之后扎束上)或可实质上更复杂一些，如设置有单向阀(例如，在传送泡沫复合材料时打开通路，并且在泡沫复合材料将其从袋子内侧推压时关闭的简易瓣阀)的孔。袋子还可包括一个或多个压力控制装置(例如，通气口、孔或阀)。
为了能够周期性检查，泡沫可设计成便于移动。例如，泡沫可设计成足够柔韧和柔软的以从运输工具结构中的任意突起周围拔出。泡沫还可在其移动时碎裂，在恢复服务时安装新的绝缘。泡沫可选择地设计成使得其在暴露于特定化学制品或环境时皱缩，使其可使用反向移动方法(例如，通过从袋子灌注或泵送出)从袋子中移走。
在绝缘衬垫中通常使用的其它材料和层可包括在绝缘制品中。例如，绝缘制品还包括一种或多种耐高温材料(包括，例如，耐火焰蔓延和/或火焰穿透的材料)、一种或多种粘合剂或粘合膜、一种或多种平纹棉麻织物(例如，纺织或非纺织的材料或网)、一种或多种防水涂料、一种或多种膨胀型添加剂或涂料、一种或多种反射膜(例如，用于控制辐射能)和一种或多种高分子膜(可随意地用金属处理)，以及阻燃剂、抗静电剂、防霉剂等等。
绝缘制品还可包括用来将绝缘制品彼此连接或将绝缘制品连接到运输工具的一个或多个连接装置。有效的连接装置包括粘合剂(例如，压敏粘合剂或非粘性粘合剂)、可再封闭紧固件(例如，粘扣带扣件)、机械互锁装置(例如，榫槽接合、按钮接合、搭扣以及形为拼接状的边缘或结构)、夹子、销等，以及上述各种连接装置的组合。优选地，连接装置为绝缘制品整体的一部分，但是如果需要，也可为使用分离的连接装置。
绝缘制品可为利于覆盖运输工具表面的任意形状和尺寸。如果需要，其形状可设计成符合运输工具表面(例如，形成定制形状的袋子)，并设计有一个或多个切口或孔，以容纳表面凸物等。有效成形制品的典型实例包括球形制品和“二维”面板或薄板或其较厚形式(三维“实体”)，即，例如，正方形(六面)、矩形(六面)、三角形(五面)、六边形(八面)、八边形(十面)、环形等等。绝缘制品为了实现本发明的方法而选择的的特定形状和尺寸将依据，例如，运输工具的尺寸及其表面结构而变化。
绝缘系统和方法可在将袋子提供给运输工具之前或之后将预凝固泡沫复合材料传送到袋子。但是，泡沫复合材料的凝固优选地在泡沫复合材料的传送与运输工具之中的安装(通过，例如，定位、配合或连接而固定在运输工具之内或之上的最终位置中)都完成之后发生(在原地实施，例如，通过硬化剂的活化作用，或者允许在原地发生)。这允许预凝固泡沫复合材料以与运输工具中绝缘制品将覆盖的空间相一致的形状凝固(例如，通过硬化剂或交联剂)。但是，如果需要，还可通过使用定制成形袋获得这种一致性，其在已经凝固之后安装。如果需要，可在安装之前实施局部凝固。
运输工具可以任意所需的方式设置绝缘制品(例如，通过如定位、粘合或连接方式，将绝缘制品安置在运输工具之中或之上，或者安置进运输工具的一个或多个部件之中或之上)。因此，绝缘制品可，例如，连接到运输工具和/或彼此连接，以形成绝缘系统。这可通过使用任意能够与包括绝缘制品的材料及运输工具表面一起使用的连接装置达到。例如，绝缘制品可涂覆有第一粘合剂，该第一粘合剂只粘附其本身，并且当拉拔时会释放。这种粘合剂一般不能过分地约束污垢或其它污染。可使用第二粘合剂来将绝缘缺口连接到运输工具表面。可选择地，可使用机械紧固装置将绝缘制品彼此连接，使用粘合剂将绝缘制品连接到运输工具表面。
除了前述方法外，本领域技术人员可以预想到把交通工具配备所述制品的许多其它可能方法。通过把绝缘系统布置到(例如施用或连接)包括(i)航空器外壳的内表面和(ii)航空器内舱的外表面(包括客室地板的内面)且在它们之间的任何区域，根据本发明的绝缘方法在绝缘航空器中特别有用。绝缘制品可设计成足够柔软以致于能够任意摆布在航空器表面上的不规则形状，或者可以简单地定位以允许电线穿过等等。为了绝缘航空器机架，绝缘制品可设计成充分地硬但有弹性使它们能够搭扣到机架上的适当位置。这种绝缘制品可以绝缘机架，并且也提供用于绝缘系统其余部分的连接点。
下面的实例进一步示出了本发明的目的和优点，但是在这些实例中描述的特定材料和数量，以及其它条件和细节不应当视为本发明的过度限制。
材料泡沫类型1)RT-5090-60聚亚安酯包装泡沫系统(从Resin TechnologyCompany(Henry Company的分公司)，Ontario，California获得的、8.0kg/m3的水发泡开孔通用低密度聚亚安酯泡沫系统)2)SWD 500.75包装泡沫系统(从SWD Urethane Company，Mesa，Arizona获得的聚亚安酯发泡材料)3)SWD 500.4耐火包装泡沫系统(从SWD Urethane Company，Mesa，Arizona获得的聚亚安酯发泡材料)
袋子材料1)Orcofilm牌AN-54W聚氟乙烯膜(从Orcon Corporation，UnionCity，California获得的、可热密封金属化聚氟乙烯膜)2)Mylar牌SBL聚酯膜(从Dupont Teijin FilmsTM，Hopewell，Virginia获得的、具有金属化覆层及可热密封层的多层聚酯基膜)3)Kapton牌聚酰亚胺膜(从DuPont High Performance Materials，Circleville，Ohio获得的聚酰亚胺膜)实例1现场泡沫化绝缘制品以如下方式准备将Orcofilm牌AN-54W聚氟乙烯膜切割成各为1平方米(m2)的两片。从相同的膜制出105毫米(mm)长25毫米(mm)宽的连接片。连接片通过热封，其一端连接到第一片膜的近似中心的位置，另一端连接到第二片膜近似中心的位置。连接片各端的连接区域为15mm宽25mm长。将两片膜重叠，然后通过热封在其周边密封在一起，以形成袋子。通过切开两个裂缝在袋子中提供开口，每个裂缝长25mm，在靠近一片膜的一角成“X”方向。另一片膜的外表面的一部分用3M牌Super 77TM喷胶(从3MCompany，St Paul，Minnesota获得的气溶胶喷胶)处理。然后将袋子的用喷胶处理过的一侧连接到运输工具(例如，飞机)上以绝缘。然后通过开口将RT-5090-60聚亚安酯包装泡沫系统引进袋子，允许在那里泡沫化。多余的泡沫从开口去除，以提供连接到运输工具的现场泡沫化绝缘制品。
实例2如实例1中所描述的，通过以下改动，准备现场泡沫化绝缘制品并连接到运输工具膜片的顶边与底边使用Orcotape牌OT-54W(从Orcon Corporation，Union City，California获得的、加强金属化压敏聚氟乙烯带)连接到一起。
实例3
如实例1中所描述的，通过以下改动，准备现场泡沫化绝缘制品并连接到运输工具使用四片连接片，其距膜片边缘大约0.33m对称地定位。
实例4如实例2中所描述的，通过以下改动，准备现场泡沫化绝缘制品并连接到运输工具使用Mylar牌SBL聚酯膜替代Orcofilm牌AN-54W聚氟乙烯膜。
本文通过参考专利、专利文献及公开文本的全部内容，如同其各自为单独引用的，而引用了包含在其中的参考内容。在不脱离本发明的范围和实质的情况下，本领域的技术人员会很容易地对本发明做出各种无法预料的修改和变更。应当理解，本文前述具体实施例和实例并不过分地限制本发明，而这些实例和实施例仅仅是示意性的，本发明的范围仅仅由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种包括给运输工具提供绝缘系统的方法，所述绝缘系统包括至少一个绝缘制品，所述绝缘制品包括基本上封闭的袋子，所述袋子包含有随后能够在原地凝固形成泡沫绝缘的泡沫复合材料。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述运输工具从由汽车、卡车、列车、船、舰和航空器所组成的组中选择。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述运输工具为航空器。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述带子包括柔性材料。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述袋子为尺寸过大的袋子。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述袋子包括至少一种从由高分子膜、金属箔、纺织材料、非纺织材料、纸、隔离纸以及这些材料的组合所组成的组中选择的材料。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述材料从由高分子膜、金属箔以及这两种材料的组合所组成的组中选择。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述袋子是所述运输工具的至少一个内部面板的组成部分。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述袋子包括至少一个进口。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述泡沫复合材料包括至少一种从由丙烯酸聚合物、聚烯烃、聚亚安酯、聚异氰脲酯、聚酰亚胺、天然和人造橡胶、硅树脂、这些材料的混合物以及这些材料的聚合物前体所组成的组中选择的材料。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述泡沫复合材料包括至少一种硬化剂或至少一种交联剂。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括将所述泡沫复合材料传送到所述袋子。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述传送通过喷射、泵送、灌注或注入完成。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括将所述袋子安装进所述运输工具中。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括将所述泡沫复合材料在原地凝固。
16.如权利要求15所述的方法，其中产生的泡沫绝缘包括开孔泡沫、闭孔泡沫或这两种泡沫的组合。
17.一种包括给航空器提供绝缘系统的方法，所述绝缘系统包括至少一个绝缘制品，所述绝缘制品包括基本上封闭的、尺寸过大的袋子，所述袋子包含有随后能够在原地凝固形成泡沫绝缘的泡沫剂。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述方法包括(a)将过大尺寸的袋子安装进所述航空器；(b)将所述泡沫剂传送进所述过大尺寸袋子；(c)使所述泡沫剂发泡；以及(d)使所述泡沫剂在原地凝固以形成泡沫绝缘。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述航空器为商用飞机。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述商用飞机为具有至少约100个乘客容量的商用喷气式飞机。
21.一种包括给运输工具提供绝缘系统的方法，所述绝缘系统包括至少一个绝缘制品，所述绝缘制品包括基本上封闭的袋子，所述袋子包含有随后能够在原地凝固形成泡沫绝缘的预凝固泡沫复合材料。
全文摘要
一种给运输工具绝缘的方法，包括给运输工具(例如，汽车、卡车、列车、船、舰或航空器)提供绝缘系统，该绝缘系统包括至少一个绝缘制品，所述绝缘制品包括基本上封闭的袋子，所述袋子包含有随后能够在原地凝固形成泡沫绝缘的泡沫复合材料。
文档编号B29C44/18GK1980817SQ200580022628
公开日2007年6月13日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年7月1日
发明者蒂莫西·J·林德奎斯特, 迈克尔·D·斯万, 西亚·S·乔 申请人:3M创新有限公司