CN104093645A - 航空货运集装箱 - Google Patents

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Abstract

用于航空货运集装箱的复合面板，它包括耐火的闭孔泡沫芯，在基体树脂内通过耐火纤维形成的附着在芯的每一表面上的表层，其中该面板将容纳温度最高1500°F的内部火焰达至少4小时的时间段。

Description

航空货运集装箱
技术领域
本申请涉及用于航空货运集装箱，和更特别地涉及将阻燃和将会有(contain)火焰(fires)的航空货运集装箱，所述火焰在集装箱内发出(emanate)，直到飞机可以登陆。
背景技术
货物典型地在集装箱("单位载荷装置(Unit Load Devices)")内运输，所述集装箱装载在或者客机的甲板(deck)下方或者在运输机的甲板下方和上方的货物保存处(holds)内。单位载荷装置的尺寸与形状随在使用中的飞机类型而变化。例如，一些常见类型的航空集装箱是LD3Unit Load Device，它具有在一端的附加腔室，以贴合或者波音747飞机，McDonnell Douglas DC 10飞机或类似飞机的货物保存隔室的弯曲侧壁。在这些飞机每一种中，机身的截面是圆形或者椭圆形的。在所有飞机中，由于燃料成本，飞机的毛重是重要的因素。甚至重量轻微下降，也是显著的。结果，许多飞机使用纤维增强的塑料面板。此外，用于航空货运集装箱除了标准铝以外，现在也由复合材料形成。
多年来，航空货运集装箱由铝合金制造。这些集装箱被粗糙地处理且容易损坏，当从飞机上装载或者卸载时，和因此采用这些铝合金集装箱，出现许多问题。铝集装箱具有各种缺点，例如传热，压缩(condensation)和其他。结果，复合面板的使用显著增长。
此外，对涉及因火灾可能发生损失的航空货运集装箱和货盘(pallet)一直都存在担心。尽管铝不燃烧，但在超过1200°F的温度存在下它确实熔融且停止充当火焰阻挡层。过去为了解决这一问题，存在数种方法。一种是使用热毯(thermal blanket)，它将起到抑制火焰的作用。另一种是在货运飞机的储存处内使用具有可检测与火焰有关的内部温度升高的热传感器的“活性”火焰抑制体系。喷嘴然后刺破集装箱顶部并注射火焰抑制泡沫体。尽管这两种解决方案证明在一定程度上起作用，但它们相对昂贵且残留严重的问题。
发明内容
然而，根据本发明，确定了较好的解决方案是构造货运集装箱本身。上述两种解决方案具有一些缺点。在热毯的情况下，引入大的重量惩罚(penalty)。在热传感器和喷嘴的情况下，在过去，这仅仅应用到了上部甲板集装箱上，且也是安装昂贵的。
根据本发明，提出了航空货运集装箱的壁(侧壁，后部，正面，顶部和可能地门面板)应当由复合材料制造，所述复合材料本身在其内将会有火焰(fire)。还提出了地板可由类似材料制造，所述类似材料可能地较厚，以处理较高的动态和结构负载。对于地板区域来说，可能的情形是，因为较低的热通量加上厚的片材，铝也可起作用。这种集装箱包括在其任何一个表面上具有耐火表层的耐火泡沫芯。提出了该泡沫芯的密度为0.75-20 lb/ft3(优选1.9-7.4(31 kg/m2-120kg/m2))。在这一芯内所使用的材料可优选是碳或陶瓷泡沫体，但不那么昂贵的酚类泡沫体也可能是满意的。芯然后在任何一个表面上具有复合表层，所述复合表层优选由熔点超过2400°F的玄武岩纤维，或者也具有高的使用温度的碳纤维制造，然而，它可能更加脆且一样地昂贵。也已发现在一些应用中，软化点为1200°F的玻璃纤维是满意的。每一表层可由单一纤维层或多层组成，其中一层的纤维可以与相邻层的纤维成一个角度。这起到增强表层的作用。纤维被包埋在基体树脂内，所述基体树脂可以是在复合材料中使用的许多材料中的任何一种，其中包括乙烯基酯，环氧树脂，酚类树脂和聚酰亚胺。可能地，产品和工艺的经济性，加上产品的物理冲击要求，使得乙烯基酯成为优选的选择。可购买具有溴化骨架的这一材料，所述材料可具有火焰抑制添加剂，例如三水合氧化铝以及有或无常用的添加剂。对于高温或长期耐久的火焰安全容量来说，酚类树脂提供优异的性能，但可能更加难以加工。
根据另一方面，可接受的芯结构体可以是泡沫体填充的蜂窝。这提供蜂窝高的压缩和剪切强度特征以及绝缘性能和泡沫体的粘结表面积。这一结构倾向于比单独的泡沫体略高的密度。对于这一应用来说，典型的结构可能是具有含酚类泡沫体的泡孔的酚类纸/布蜂窝。
根据再一方面，考虑使用三维纤维结构体，例如通常在美国专利Nos.6,676,785,6,645,333和8,002,919中阐述的那些。在树脂浸渍到表层纤维内之前，优选玄武岩、碳或玻璃纤维的Z-轴纤维通过层压结构插入(复合表层/泡沫体/复合表层)。以计算机控制的图案，在约1根纤维/cm2的典型(但可变)的密度下，将Z-轴纤维穿孔通过该结构体。约0.5-1.0 cm的“尾部(tail)”保留在结构体的任何一侧上。然后在浸渍工艺过程中折叠这一尾部，并原地固化。这形成非常结实的连接防止脱层。尽管不要求使这一工艺起作用(work)，但Ebert法使用平坦的面板拉挤成型机，将树脂注入到该结构体内并同时固化该部分。在这一工艺过程中，该再设计(resign)迁移通过两个表层并穿过三-D纤维，所述三-D纤维穿过芯并将一个表层附着到下一表层或附着到芯上(在多层表层的情况下)。当固化时，这形成硬质的“柱体(pillars)”，所述柱体在结构上支持该结构体，甚至在不存在泡沫芯或者泡沫芯破坏的情况下。
当如上构造时，内部表层充当第一火焰阻挡层。在1500°F的内部着火条件下，树脂可远离纤维燃烧掉，但硬质Z-轴纤维将保持完整。下一保护层是耐火泡沫体的耐火方面。在纤维对着火侧热阻挡的情况下，这将完整地隔绝外部表层和大多数泡沫体防止来自集装箱内的极端热量。若使用的话，Z-轴纤维将辅助防止内部表层脱层并辅助保持该材料的物理结构。具有这些复合面板侧壁的这一集装箱结构的一般理念是该结构体将充当隔绝元件且最小化空气侵入，所述空气侵入将通常加速着火并提供额外的热量。这仅仅意味着在结构上贮有火焰且最小化其蔓延，直到飞机可以安全着陆。
具有Z-轴纤维的三-D结构体还提供使用过程中优越的抗冲击性和抗脱层。利用这一结构体，甚至龟裂的芯将可能提供充足的耐火性和绝缘值，以允许飞机到达安全的着陆位置。
该单元的框架元件可以是或者金属或者复合材料，且它应当在该单元的外侧或者可能地包含在通道内的面板。在这一构造中，面板可保护框架且该框架可保持面板在原地，以维持着火过程中的结构刚性。也重要的是它们保持完整，以最小化空气侵入。
该单元的底部可以是与侧壁相同的材料，但可能不需要耐火泡沫。表层可以较厚，以支持对于这一应用来说常见的负载和冲击。较低成本的耐火泡沫体，例如酚醛树脂对于底部来说是可行的，然而，较高成本的碳泡沫体可能是上部结构中优选的。
门可由相同的材料制造或者由玄武岩纤维布制造，当用发泡型防火涂料涂布时，它们也可用于防止火焰迁移通过门。
结果，在被集装箱的内容物作为燃料的内部生成的火焰情况下，所公开的结构体应当提供充足的火焰保护。这一集装箱，正如所描述的，将容纳温度最高1500°F的火焰达4小时，足够长的时间以供飞机安全着陆。也重要的是，它足够轻，以便有利地与铝集装箱竞争并耐受比这种铝集装箱大得多的损坏。
附图说明
图1是根据本发明建造的航空货运集装箱的正面透视图；
图2是在图1中描述的集装箱的端面透视图；
图3是可用于侧面，背面，顶部，和/或正面门板的复合面板的第一实施方案的截面视图；
图4是近似于图2的复合面板的替代方案的剖解的局部透视图；
图5是近似于图2的复合面板的第二替代方案的截面图；
图6是闭合元件的下部边缘的局部透视图；
图7是接收闭合元件的下部边缘的横杆(rail)的局部透视图；
图8是在框架的横杆内接收的闭合元件的局部透视图；
图9是框架元件14的截面图；和
图10是框架元件16的截面图。
优选实施方案的详细说明
在偶尔提到本发明具体实施方案的情况下，现描述本发明。然而，本发明可以不同的形式体现，且不应当被解释为限制到本文列出的实施方案上。相反，提供这些实施方案，以便这一公开内容是彻底且全面的，且对本领域技术人员来说覆盖本发明的范围。
除非另外定义，本文中所使用的所有技术和科学术语具有本发明所属技术领域的普通技术人员之一通常理解的相同含义。在此处本发明的说明书中所使用的术语仅仅为了描述特定实施方案，且不打算限制本发明。在本发明的说明书和所附权利要求中所使用的单数形式“一个”，“一种”("a,""an")和“该("the")”打算同样包括复数形式，除非上下文清楚地另有说明。
除非另有说明，在说明书和权利要求中所使用的表达各成分，性能，例如密度，重量，和温度等等的数量的所有数值要理解为在所有情况下用术语“约”来修饰。因此，除非另有说明，在说明书和权利要求中列出的数值性能是近似值，所述近似值可随本发明实施方案中寻求获得的所需性能而变化。尽管如此，但列出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，在具体实施例中列出的数值尽可能精确地报道。然而，任何数值固有地包含必然由它们各自测量中发现的误差中得到的一定的误差。
在说明书和所附权利要求中所使用的措辞“单位载荷装置(ULDs)”也称为“航空货运集装箱”，定义为在宽体飞机和一些特定的窄体飞机上装载行李、货物、邮件和类似物所使用的集装箱。
现参考图1和2，一般地在10处示出了航空货运集装箱或ULD。然而，要理解，本文中描述的面板组装件和面板体可与任何类型的ULD或者甚至与其他类型的航空货运集装箱一起使用。ULD 10包括具有多个框架元件14,16,18的框架12。ULD 10进一步包括在一个壁上的货物开口。框架12可由任何基本上硬质的材料，例如铝，钢，复合材料，耐温塑料，其他金属和非金属制成。
该面板组装件包括底部或地板20，顶部22，和侧壁24,26,28,30,32。门或其他闭合面板30A可置于侧壁24,30或32任何一个内，选择性覆盖货物开口。
图2中所示的门或闭合组件30A可由具有发泡型防火涂料(软质焦炭或较硬的焦炭)的耐火织物，例如玄武岩、碳或玻璃纤维的织造织物等形成。织物闭合组件30a沿着上部边缘以某种合适的方式附着在顶部22的相邻边缘上。例如，闭合组件30A可沿着金属长条延伸经过其中的上部边缘提供有卷边(hem)。在卷边的两个折叠中，在织物内提供的隔开的点和相应的开口处，钻孔穿过金属长条。然后铆钉将闭合组件固定到顶部22上。
由于侧面降低以供闭合，因此重要的是在闭合组件的侧面和相邻的框架组件14之间的任何空气侵入受到限制。由于这一目的，可使用固定到相邻框架组件14上的延伸的铰节压铁组件34，选择性覆盖并保持闭合组件的侧边缘，其方式例如限制或防止空气侵入。侧面也可通过其他机构，例如拉链或钩子保留在与框架14相邻的闭合位置内，只要闭合体系限制空气侵入即可。
如图6-8所示，这一类型的货物集装箱常常包括在其内具有T-槽72的正面横杆70。闭合组件30A的底部边缘36可提供有多个夹板，夹钳或夹子74，它们可通过与其底部边缘36相邻的闭合组件30A锚定钉牢或者螺栓锁定。为了增强，底部边缘也可通过玻璃纤维，铝或其他轻质金属的薄长条(例如3/4"x 3/16")延伸经过其中的卷边78形成。该长条在夹板之间分配载荷。夹板74由一些合适的结实硬质聚合物或金属材料形成，且包括基础部分74A和从中向下延伸的一对圆形组件73形式的锁定部分。锁定部分(圆形组件73)被固定到基础部分74A上。
通过形成T-槽72的顶壁提供两组或更多组钻孔71，所述T-槽72接收夹板74的圆形组件73，如此确定夹板74的圆形组件73的尺寸并成型，以便容易地在T-槽72内穿越(ride)。一旦在轨道内，则以圆形组件73不再与钻孔71一起校准的这种方式，夹板74沿着轨道的运动将闭合组件30A的底部边缘保留在原地。
门或闭合组件也可以是与侧壁24,26,28,30,32类似的金属，复合构造，或容纳温度最高1500°F达4小时的火焰的任何其他构造。
现参考图3，在50处示出了复合面板组装件的第一方面。所示的复合面板50可用作图1中所示的面板组装件20,22,24,26,28和30中的任何一个。它甚至可用作门闭合面板。
图2中所示的复合面板50包括芯52和以某种合适的方式固定到其任何一个表面上的表层54，56。
泡沫芯
芯结构体应当由密度为0.75 lbs/ft3(pcf)-20 pcf的耐火泡沫体制造，然而，优选密度为1.9 pcf至7.4 pcf。密度超过20 pcf将很好地作为结构芯和作为绝缘材料起作用，但最终产品的重量成为比较大的问题和可能是禁止性的。在复合构造中所使用的典型的泡沫体是闭孔泡沫体。由于在该构造和/或粘结材料中常常使用液体树脂，因此重要的是泡沫体不能“吸收(soak up)”树脂。闭孔泡沫体提供充足的表面“粗糙度”以供优良的粘结且不允许树脂浸渍芯。
另一可接受的芯结构150是使用泡沫体填充的蜂窝(参见图4)。这提供蜂窝高的压缩和剪切强度特征以及闭孔泡沫体的绝缘性能和粘结表面积。这一构造倾向于具有比单独的泡沫体高的密度。用于这一应用的典型构造可以是具有用酚类泡沫体152填充的泡孔和两层表层154,156的酚类纸/布蜂窝151。
泡沫体还起到“容纳”树脂流动的作用，当在本申请随后描述的一个实施方案中使用贯穿纤维(through fiber)时。在这种情况下，浸渍复合表层所使用的树脂可迁移到贯穿纤维内，且没有浸泡至在其周围的泡沫体中。
在本发明的贮有火焰的集装箱内使用的泡沫体中需要的关键性能是泡沫体本身在低于1500°F的温度存在下不熔融，支持火焰，或完全降解。满足这一要求的材料的部分列举包括：
A.酚类泡沫体，它是在超过800°F的温度下开始“焦化”的有机泡沫体。它没有燃烧，熔融或降解，而是维持它的某种结构完整性且大多数它的绝缘性能，甚至当焦化时。因此，这类泡沫体对于许多应用来说是满意的。
B.碳泡沫体可耐受极高温度(大于3000°F)且没有显著降解。碳泡沫体成为优良的火焰阻挡层，但通常在与酚类泡沫体相比，在较高密度(大于10 pcf)中，和显著高的成本下可获得。由于这些原因，尽管碳泡沫体可能不那么所需，然而它仍然是一种可能性。
C.陶瓷泡沫体在性能上类似于碳泡沫体。它们也倾向于具有比酚类泡沫体高的密度和成本。
其他泡沫体，例如矿物-基“浮石”与这些聚合物泡沫体，例如聚酰亚胺，聚硫醚和聚酮一起代表可能的解决方案，但目前在商业上是不可行的。
任何厚度的泡沫体或泡沫体/蜂窝可用作复合结构体内的芯材。普通的复合材料的设计实践是使用结构芯，例如泡沫体，隔开纤维增强的表层。这提供与单独的实心复合材料相比，高得多的劲度(stiffness)与重量比。对于本申请来说，泡沫体起到结构芯，热绝缘体，和火焰阻挡层多种作用。每一应用将具有“最佳”的结构，这取决于强度，劲度，重量和火焰贮有性能。对于实践的目的来说，人们可以说0.1英寸的芯厚度可能地代表可能可以实现以上列举性能的最小厚度。由于泡沫体是组件中最轻的，因此建议增加厚度直到其中可出现表层弯曲的水平。事实上不存在最大厚度的泡沫体，然而，关于这一点，空间，重量和成本考虑因素将是制约因素。在本申请中，预期对于大多数集装箱来说，泡沫体的厚度优选落在0.25英寸至2.0英寸的数值之间。然而，3-5英寸的略微较大的厚度也是可能的。
复合表层的特征
表层54,56由纤维和将纤维粘结在一起的基体树脂形成。在火焰容纳集装箱中使用的耐火纤维需要的关键性能是在最高1500°F的温度存在下，它们没有熔融，支持火焰或完全降解。满足这一要求的这些材料包括：
A.玻璃纤维，据报道，它在约1200-1400°F下开始熔融。
测试甚至表明，在1500°F的火焰存在下，玻璃纤维布和垫保持充足的完整性，充当火焰阻挡层。在玻璃纤维的情况下，纤维密度为约2.61 gm/cm3。
B.玄武岩/矿物纤维具有与玻璃纤维类似的结构性能，但具有附加的优点：更加耐热。玄武岩纤维的典型熔融/降解在2400°F范围内。玄武岩纤维具有与玻璃纤维大致相同的密度，但显著昂贵得多。由于这一原因，仅仅在其中玻璃纤维开始失败的温度下，它们代表成本/性能的选择。预期玄武岩纤维的纤维密度为约2.78 gm/cm3。
C.芳族聚酰胺布，垫和非织造织物(称为Nomex,Kevlar,Technora和其他)的行为有点类似于酚类树脂。它们没有燃烧，但可焦化。这些材料没有燃烧，但可维持它的某种结构完整性和几乎所有它的热绝缘性能，甚至当焦化时。这些纤维额外的韧度使得它们更加成本有效地作为外部表层或者在混杂结构中与其他纤维混合。纤维密度为约1.44 gm/cm3。成本相对高。
D.碳纤维可耐受极高温度(大于300°F)且没有显著降解。它们在结构上也极端硬挺，和纤维的模量范围为25 Msi到超过100 Msi。碳纤维复合材料倾向于比由玻璃、玄武岩或芳族聚酰胺纤维制造的那些脆得多。碳纤维的密度为约1.78 gm/cm3，这落在玻璃纤维/玄武岩和芳族聚酰胺之间。碳纤维可以是好的选择，若重量是第一重要的，成本和韧度被牺牲的话。
E.陶瓷或石英纤维提供极高的耐热性且在任何正常条件下不燃烧。然而，与碳纤维一样，它们倾向于发脆且昂贵。
与所有复合材料中一样，以上列举的纤维可在各种构造中使用。构造的选择基于所要求的结构性能，韧度和成本。可在所有构造类型中混合或共混各类纤维以提供混杂的性能。
作为实例，可在单向图案中搁置纤维，其中在给定层内的纤维是笔直且排列整齐的(line up)。然后通过层数，和与其他层相比，每一层的纤维角度，产生整体性质(Bulk properties)。劲度和强度被优化，但韧度常常被牺牲。
纤维也可织造成编织工业常见的许多构造之一。也可通过编织工艺或者通过排列工艺，改变纤维的角度。在这一方法中，在损坏劲度和强度的情况下，韧度得到优化。还具有可称为"3D-织造"的可能性，这类似于织造，所不同的是纤维被放置在Z轴，在各层或各厚板(plies)之间提供抗脱层性。这通常是昂贵的方法。
在另一非织造方法中，将纤维置于更加随机的取向中。在这一方法中，典型地使用较短的纤维，和许多构造是可能的，例如连续原丝毡，短切原丝毡，针刺棉和毛毡。
可离散地通过改变层数，或者通过每一单独层的厚度，或者通过二者的组合，改变表层或层压体的厚度。所有层可以是相同的纤维材料或者可以是不同纤维的共混物。(以下讨论的)所使用的树脂通常在所有层内相同，但不必然如此，因为它们可以不同。
为了完成表层的构造，使用基体树脂，将纤维粘结在一起，以便纤维产生高度依赖于纤维性能的均匀构造。在没有基体的情况下，纤维将是“布料-状”，且不具有结构性能。为了集装箱充当结构装置，纤维，构造体和基体的合适组合是必需的。然而，作为热阻挡层，这一构造体可被严重地损害且仍然起作用。在容纳火焰的集装箱内使用的树脂需要的关键性能是，在最高1500°F的温度存在下，树脂本身没有熔融，支持火焰或完全降解。在这些温度存在下的部分降解通常是可接受的，只要纤维保持在一起，和总的构造体充当热阻挡层即可。满足这一要求的树脂材料的部分列举如下所述：
A.热固性树脂，它在聚合过程中交联且通常不“熔融”。尽管没有有机聚合物可耐受1500°F的温度，但许多会焦化或碳化且继续充当粘结剂，尽管在削弱的状态下。按照这一形式，该构造体可仍然形成为热阻挡层。这些树脂包括酚类树脂，聚酰亚胺，其中包括双马来酰亚胺，环氧树脂，聚酯和乙烯基酯树脂。
B.热塑性聚合物可随着温度变化而熔融和再成形。一般地，这一性能本身使得该材料作为热阻挡层是不可接受的。然而，一些材料没有熔融成液体，而是保持在原地并在火焰存在下碳化，且行为类似于焦化的热固性树脂。这些包括聚苯硫醚和类似的硫化物，聚醚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺和聚醚醚酮。
复合构造体
可按照各种方式固定或附着表层和芯。例如，在机械方法中，提供高的强度与重量比的材料的典型构造体是在其间具有芯的纤维复合材料的两层。各层以某种方式，可能地通过基体树脂粘附到芯上。最佳的热“幸存(survival)”构造体类似于机械构造体，在此情况下，芯可充当热阻挡层，保护复合材料的“非着火”侧。在这一方法中，即使着火侧的复合材料表层可能部分或完全降解，但芯层的绝缘性能将保护外侧的复合表层。这允许该结构体维持充足的性能，以保持形状且贮有火焰达所需的4小时。
在图5中阐述了面板250的相对不同的方法，其中Z-轴纤维258通过表层254,256和芯252插入。增强复合材料的这一方法是EbertComposites Corporation of Chula Vista,California的研发，且阐述于美国专利Nos.6,676,785；6,645,333；7,105,071；7,217,453；7,387,147；7,846,528；7,785,693；和8,002,919中，所述专利在此通过参考引入。在这一方法中，提供通过表层和芯放置Z-轴结构纤维的方法。在制造工艺过程中，用树脂浸渍这些纤维。它们实际上成为“柱子(columns)”，所述柱子增加压缩和剪切强度。更重要的是，由于它们完全贯穿该结构，因此它们起到防止脱层的作用，所述脱层是在具有芯的复合材料内典型的故障模型。典型地，芯在脱层中出现故障，从而引起性能大的下降或者完全失败。在采用Z-轴纤维(它实际上是硬质纤维)的情况下，纤维贯穿表层和芯，和在没有破坏这些纤维的情况下，脱层是不可能的。它们还增强泡沫体的热阻挡层且具有小的截面，这将最小化在火焰侧和外部表层之间的传热。采用这类结构体，尤其若通过如Ebert的美国专利No.7,785,693中所述在泡沫芯内添加高剪切的Z-Y区间来增强的话，则充当集装箱底板的复合面板是可能的。
纤维本身没有提供任何热优势。相反，在着火侧的表层热降解的情况下，它们将结构体保持在一起。通过保持这一纤维在原地，着火侧的表层继续充当热阻挡层，甚至在不存在任何结构性能的情况下。Z-轴纤维还倾向于将载荷从高度热受损的区域扩散到保持它们结构的区域上。优选地，这些纤维是碳纤维，玄武岩纤维，或玻璃纤维，它们通过干燥织物穿孔并切割，从而允许纤维的长度伸出到表层的两侧外。Z-轴纤维的密度(纤维/英寸2)和纤维的位置可以变化，以优化面板的物理性能。当用树脂涂布面板时，如上所述，伸出的纤维沿着它们的全部长度浸渍且在面板的外表面上折叠。然后当面板固化时，这些纤维充当“订书钉(staples)”，将结构体保持在一起且防止脱层。每一纤维代表具有高压缩强度和高抗脱层性的柱子。
以上列举的方法假定以干燥形式将构造“预成形体”放在一起，然后用树脂涂布/浸渍，并使用pool trusion或其他复合材料形成/在该方法期间固化。尽管在大体积下这可能是最经济的方法，但另一替代方案是使用预浸渍的纤维增强体(预浸渍体)。预浸渍体通常用于复合构造体中，因为它们允许纤维在非常仔细地控制的条件下涂布，然后固化成“B-阶”或者在部分固化条件下涂布。当加热时，在其固化(在热固性树脂的情况下)，或者冷冻(在热塑性树脂的情况下)之前，树脂流动。可按照类似的方式涂布Z-轴纤维。除了相对于涂布工艺更好的控制以外，预浸渍工艺允许可在仔细地控制的环境内发生潜在有害材料(例如酚树脂)的处理。最终产品的结果基本上相同，与涂布纤维所使用的方法无关。提供Z-轴强度的另一方式是比利时的Acrosoma NV of Lockeram所使用的方法(www.acrosoma.com)，该方法使用地毯缝纫法，将层压结构体缝合在一起。这一方法通常被限制为使用不发脆的纤维，例如Kevlar或Technora，但可改编以适合于其他更加脆的纤维，例如碳纤维，玄武岩纤维或玻璃纤维。这类构造体通常提供较低的压缩和剪切强度，但起到防止复合面板脱层的作用，只要纤维保持完整即可。
在一个优选的实施方案中，提供一种复合结构体，它由玻璃纤维/聚丙烯复合表层(.020英寸厚)组成，和聚丙烯蜂窝芯(0.5英寸厚)具有不仅与该应用一起操作，而且优于目前使用的构造体中的其他材料的性能。针对容纳火焰的航空货运集装箱提出的结构体除了成本以外，优于目前在所有领域中使用的。然而，基于此，认为在结构上，新的构造体将满足用户基本的所有结构和容纳火焰的需求。
优选地，也如此构造框架元件14和16，以便限制或防止内部的火焰到达外部的路径。为了这一目的，如图9和10所示，框架组件14包括泡沫芯15，和框架组件16包括泡沫芯17。泡沫芯15和17与面板芯52,150和152如此协作地放置，以便阻止火焰通过框架组件到达外侧的任何直接的路径，且也可以是酚类树脂，碳，陶瓷或其他泡沫体，例如矿物-基“浮石”以及诸如聚酰亚胺，聚硫醚和聚酮之类的聚合物泡沫体。
测试
进行小规模试验，其中在4根纤维/英寸2的纤维密度下，由具有两层酚类/玻璃纤维复合表层的酚类泡沫芯和Z-轴纤维组成的一片复合材料置于1500°F火焰下4小时。在火焰侧表面处以及在相对的表面处，热电偶读取温度。即使火焰侧的温度维持在1500°F下，但相对面通过酚类泡沫芯与热隔绝，且没有超过500°F。火焰侧的表面证明酚类树脂基体完全烧掉，但没有分开或脱层。由于相对面没有达到800°F，酚类树脂的降解温度，因此，它保持完整，且仅仅变色。在结构上，整个面板保持在一起，且在航空货运集装箱内支持自身。这是非常初步的试验，但结果清楚地表明由酚类树脂表层，酚类树脂泡沫芯和Z-轴纤维组成的复合结构体将耐受这一试验的热袭击(assault)。
鉴于前述公开内容，对于本领域技术人员来说，显而易见的是，在没有脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明的实践中许多变化和改性是可能的。因此，本发明的范围要根据下述权利要求确定的内容来解释。

Claims (28)

1.用于航空货运集装箱的复合面板，它提供抵抗从航空货运集装箱内部发出的火焰的耐性且包括：
a.由耐火的闭孔泡沫体制造且密度为0.75 lbs/ft3至20.0lbs/ft3和厚度为至少0.1英寸的泡沫芯；
b.附着在芯的每一表面上的表层，其中每一表层由熔融温度为至少1200°F的耐火纤维和在全部纤维当中散布的基体树脂形成，该树脂组合物使得它在最高1500°F的温度存在下没有熔融，支持火焰，或完全降解；
c.复合面板，所述复合面板具有这一构造，以便能容纳温度最高1500°F的内部火焰至少4小时的时间段。
2.权利要求1的复合面板，其中芯由选自酚类树脂，碳，陶瓷，聚酰亚胺，聚硫醚，聚酮和矿物基浮石中的泡沫体形成。
3.权利要求1的复合面板，其中泡沫芯的密度为1.9 lbs/ft3至7.4 lbs/ft3。
4.权利要求1的复合面板，其中泡沫芯的厚度为0.25英寸-2.0英寸。
5.权利要求1的复合面板，其中耐火表层由选自玻璃纤维，玄武岩，芳族聚酰胺，碳，陶瓷，石英及其共混物中的纤维形成。
6.权利要求1的复合面板，其中基体树脂选自酚类树脂，聚酰亚胺，环氧树脂，聚酯，乙烯基酯树脂，聚苯硫醚，聚醚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，和聚醚醚酮。
7.权利要求1的复合面板，其中用树脂浸渍的Z-轴纤维延伸通过表层和芯，其变为增加压缩和剪切强度且防止脱层的增强柱。
8.权利要求7的复合面板，其中芯由选自酚类树脂，碳，陶瓷，聚酰亚胺，聚硫醚，聚酮和矿物基浮石中的泡沫体形成。
9.权利要求7的复合面板，其中泡沫芯的密度为1.9 lbs/ft3至7.4 lbs/ft3。
10.权利要求7的复合面板，其中泡沫芯的厚度为0.25英寸-2.0英寸。
11.权利要求7的复合面板，其中耐火表层由选自玻璃纤维，玄武岩，芳族聚酰胺，碳，陶瓷，石英，及其共混物中的纤维形成。
12.权利要求7的复合面板，其中基体树脂选自酚类树脂，聚酰亚胺，环氧树脂，聚酯，乙烯基酯树脂，聚苯硫醚，聚醚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，和聚醚醚酮。
13.一种航空货运集装箱，它提供抵抗从内部发出的火焰的耐性，所述集装箱包括：
a.含垂直和水平框架组件的框架，其中如此构造所述框架，以便限定集装箱的侧壁、后壁、门口、和顶部；
b.至少侧壁、后壁和顶部与框架相连，以便形成外壳，且由复合面板形成，每一复合面板进一步包括：
i.由耐火的闭孔泡沫体制造且密度为0.75 lbs/ft3至20.0lbs/ft3和厚度为至少0.1英寸的泡沫芯；
ii.附着在芯的每一表面上的表层，其中每一表层由熔融温度为至少1200°F的耐火纤维和在全部纤维当中散布的基体树脂形成，该树脂组合物使得它在最高1500°F的温度存在下没有熔融，支持火焰，或完全降解；
c.复合面板和门，所述复合面板和门具有这一构造，以便能容纳温度最高1500°F的内部火焰至少4小时的时间段。
14.权利要求13的航空货运集装箱，其中芯由选自酚类树脂，碳，陶瓷，聚酰亚胺，聚硫醚，聚酮和矿物基浮石中的泡沫体形成。
15.权利要求13的航空货运集装箱，其中泡沫芯的密度为1.9lbs/ft3至7.4 lbs/ft3。
16.权利要求13的航空货运集装箱，其中泡沫芯的厚度为0.25英寸-2.0英寸。
17.权利要求13的航空货运集装箱，其中耐火表层由选自玻璃纤维，玄武岩，芳族聚酰胺，碳，陶瓷，石英，及其共混物中的纤维形成。
18.权利要求13的航空货运集装箱，其中基体树脂选自酚类树脂，聚酰亚胺，环氧树脂，聚酯，乙烯基酯树脂，聚苯硫醚，聚醚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，和聚醚醚酮。
19.权利要求13的航空货运集装箱，其中门口被门构造体选择性覆盖，所述门构造体选自根据以上(b)(i)和(b)(ii)的复合面板，和用发泡型防火涂料涂布的玄武岩、碳或玻璃纤维。
20.权利要求13的航空货运集装箱，其中至少一些垂直和水平的框架组件包括耐火泡沫芯，所述耐火泡沫芯通过框架组件阻挡内部火焰到达外部的直接路径。
21.权利要求13的航空货运集装箱，其中用树脂浸渍的Z-轴纤维延伸通过表层和芯，其变为增加压缩和剪切强度且防止脱层的增强柱。
22.权利要求21的航空货运集装箱，其中芯由选自酚类树脂，碳，陶瓷，聚酰亚胺，聚硫醚，聚酮和矿物基浮石中的泡沫体形成。
23.权利要求21的航空货运集装箱，其中泡沫芯的密度为1.9lbs/ft3至7.4 lbs/ft3。
24.权利要求21的航空货运集装箱，其中泡沫芯的厚度为0.25英寸-2.0英寸。
25.权利要求21的航空货运集装箱，其中耐火表层由选自玻璃纤维，玄武岩，芳族聚酰胺，碳，陶瓷，石英及其共混物中的纤维形成。
26.权利要求21的航空货运集装箱，其中基体树脂选自酚类树脂，聚酰亚胺，环氧树脂，聚酯，乙烯基酯树脂，聚苯硫醚，聚醚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，和聚醚醚酮。
27.权利要求21的航空货运集装箱，其中门口被门构造体选择性覆盖，所述门构造体选自根据以上(b)(i)和(b)(ii)的复合面板，和用发泡型防火涂料涂布的玄武岩、碳或玻璃纤维布。
28.权利要求21的航空货运集装箱，其中至少一些垂直和水平的框架组件包括耐火芯，所述耐火芯通过该组件阻挡内部火焰到达外部的直接路径。
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