CN1652923A - 具有阻燃性的流体输送组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用来控制和除去流体的组件，所述组件包括：具有顶面和底面的流体控制层，所述顶面构造成有助于分布在其上面的流体的蒸发或流动；具有第一主表面和第二主表面的阻燃材料，所述第一主表面与所述流体控制层的底面结合，所述阻燃材料包括聚合物；与所述阻燃材料的第二主表面结合的粘合剂层。本发明还描述了用于飞机中的流体处理系统以及使用所述系统的方法。

Description

具有阻燃性的流体输送组件
本发明涉及用来控制航空和航天设备等中流体的组件。本发明提供了用来控制飞机中流体的组件、包含所述组件的流体处理系统和使用所述组件的方法。
背景技术
在工业用途中，流体(例如，溢流液、冷凝液、污水池液等)在一段时间内聚集会引起一些问题。某些流体的处理问题会导致腐蚀，动力损耗，因流体存留而增加重量，效率降低，能量利用不充分，危及安全，发霉和霉菌的生长等。
现有的流体控制方法集中在通过以下一些方法防止流体在表面上聚集，例如使用吸收材料，保护性薄膜和带子，以及密封剂。有些产品有助于从表面上除去流体。例如，流体输送产品(如购自St.Paul Minnesota的3M Company(“3M”))包括带低表面能粘合剂的聚烯烃基材。所述带子结构可从表面快速除去流体，能处理流体以减少腐蚀等。
在结构化表面上的流体输送可根据引起流体流动的机理来定义为“被动式的”或“主动式的”。在流体的输送属于非自动的流体流动情况时，其中流体流动大都是由施加于结构化表面的外力引起的，这样的流体输送机理被认为是“主动式的”。另一方面，当流体在没有外力的情况下自动输送时，这样的流体输送机理被认为是“被动式的”。
根据具体的用途已开发了主动式的流体输送产品，包括与流体输送装置结合的吸收垫或流体渗透层。例如，美国专利5437651(Todd等人)和5349965(McCarver)所述的垫子产品，包括主动式流体输送和吸收垫或流体渗透层。在每种情况下，在基材的表面上形成的通道能用来传递来自流体渗透层的几乎所有区域的流体流动。这些产品能除去流体，同时能用作流体吸收和贮存层和/或形成的流体接受层的流体渗透层。在Todd等人的美国专利中，一块柔性的衬垫板附着在一个吸收部分上，且在衬垫板上施加真空源。所述衬垫板包括许多穿过所述吸收部分表面的通道，用来从所述真空源进行吸入。在McCorver的美国专利中，具有可渗透流体的上表面和不可渗透流体底面的柔性衬垫或吸入轨道(suctionrail)与真空源相连。当流体流径流体渗透层时，就将流体吸入流体接受室，并将累积的流体抽去。该流体接受室具有分隔装置，将所述室分隔成一些通道，从而使所述室在处于负压状态时不致于损坏。
美国专利6080243(Insley等人)公开了一种具有敞开结构表面的流体引导装置，所述敞开结构可用来附着在流体输送源上。该文献公开了一种敞开的结构化表面，它具有多个通道和一条槽，使分配歧管(distribution manifold)和至少多个通道之间的流体连通。流体输送源(如真空发生器)连接到所述分配歧管上。
美国专利3520300(Flower)、4747166(Kuntz)和5628735(Skow)公开了使用主动式和被动式流体输送的柔性流体输送装置的例子。待审美国专利申请09/778524公开了用于获得和输送流体的主动式和被动式微结构化薄膜和带子。美国专利4533352(Van Beek等人)和4679590(Hergenroeder)公开了用来除去流体的其他通道化垫子的例子。美国专利5514120公开了具有通道化流体输送结构的被动式流体输送装置的例子。该文献公开了使用具有带微结构的亲水性表面的流体处理元件，优选结合了可渗透流体的顶片、背片和分布在顶和背片之间的吸收核。所述流体处理元件促进了流体的快速定向铺展，并与所述吸收核接触。
虽然现有技术能够提供输送流体的方法，但是它通常不能使用由特定背衬提供所需性质的流体输送产品(如带子等)。具体地说，现有技术并不能在需要阻燃性、流体输送结构的贴合性、能与机身部件整合、垫板结构等的用途中使用流体输送产品。现有技术也不能提供具有特定背衬的流体输送产品，所述背衬可紧紧固定在表面上，但能从该表面上除去，且除去所述产品后在所述表面上不留下明显的粘合剂或泡沫材料残留。现有技术也不能提供能通过更严格的与材料相关的阻燃性测试的组件，该组合件整合到用在航空和航天领域的机身部件和隔热衬垫中。
例如，优选提供能用在需要阻燃性特征或者法规规定需要阻燃性的应用中的流体输送产品。例如，用在电器或电子设备中的流体输送带子可暴露在电流下，或者可能引起短路。而且，由于使用相关电器组件或电子设备产生的热会进一步引起着火的危险。因此，工业标准或法规可能要求任何该种产品必需满足质量测试，如燃烧或可燃性测试等。对于电器和电子用途，所述工业标准可燃性测试是Underwriters Laboratories(UL 94“设备和装置中部件用塑料材料的可燃性测试标准”)。对于有轨运输和运输用途，所述工业标准是American Society for Testingand Materials ASTM E662(“固体材料产生的烟雾比光密度测试方法”)和ASTME162(“使用辐射光源的材料可燃性表面测试”)。对于航空和航天用途，流体输送带子可将湿气输送出飞机的内部结构。在此类用途中，the Federal AviationAdministration F.A.R.§25.853(1990年7月)垂直燃烧测试，第(a)(1)(i)小段所述的测试标准涉及由全体工作人员或乘客占据的内部舱，包括内部天花板、内部壁板、隔板、厨房结构、大柜壁、结构化地板和用在贮藏舱构造中的材料。F.A.R.§25.853(1990年7月)第(a)(1)(ii)小段涉及座位垫子、填充物、装饰和非装饰涂覆纤维、皮革、盘子和厨房家具、电缆、隔热和隔音材料和覆盖风管的隔离材料、连接和边缘覆盖材料等。当根据F.A.R§25.853(1990年7月)第(a)(1)(i)和(a)(1)(ii)小段所述的程序进行垂直测试时，用于这些应用的材料必须是自灭火的。另外，对于有轨运输和航空航天用途，其他工业标准是Boeing Specification Support Standard，BSS 7239(“材料燃烧形成的有毒气体的测试方法”)，它需要分析燃烧气体，且对于包括HCN、NOx、CO、HCl、HF和SO2的有毒气体有特定的浓度限制。
在飞机领域，由于隔热/隔音以及飞机飞行过程中碰到的较大温度差，会产生湿气问题。例如，飞机的机身通常包括金属外壳，它由包括纵梁和周边部件的金属框架支撑。由于通常必须控制机身中的温度，以保证适合乘客和货物的适当环境，大部分机身壳也包括某些形式的隔热材料。通常也由于隔音的原因使用隔离材料。在许多飞机中，所述隔离材料的形式为玻璃纤维毛毯(blanket)，它由纵梁和周边部件支撑。
所述玻璃纤维通常装入薄膜袋装材料中，以保护所述玻璃纤维不受冷凝物和其他流体的影响。已经用于所述目的的袋装材料包括金属化聚酯、普通聚酯、金属化聚氟乙烯、和聚酰亚胺。尽管所述袋子的构造能在一段时间内防止湿气进入，但是还是会出现这样的问题，即毛毯因吸收了来自各种源(如冷凝物、溢流液、管道渗出液和严酷天气)的湿气而受潮。受潮的毛毯通常要除去，因为如果不除去的话，它们会在飞机工作过程中引起腐蚀以及使燃料效率降低。进行评价的其他解决方法是在毛毯下形成一种结构，促使空气围绕所述袋子流动，从而促进干燥。下面描述在机身领域中对于特定阻燃性的要求。
在2000年，FAA(即美国联邦航空部门)下发了一个有关提出规定的通知，详细描述了对于隔热/隔音材料的新测试方法，以提高飞行中的防火安全和飞机中隔离材料在坠毁后的耐燃烧性。材料必须满足FAA新的飞行中防火测试，它以American Society for Testing and Materials指定的ASTM E648-97(1999年3月10日)测试为基础。FAA草拟了提出的条件，要求提高飞行中的耐燃烧性和坠毁后的燃烧性保护(参见运输部、联邦航空部门的《用在运输类飞机中的隔热/隔音材料的改进燃烧性标准》；提出的规定，14CFM第25部分等，联邦公报，第65卷第183号，2000年9月20日，星期三，第56992-57022页)。
为了满足前述对于使用这些流体处理系统的阻燃性要求，用在流体输送薄膜中的带子背衬等可用含阻燃剂的材料制得。但是，在流体输送结构体(如压敏带子)中包含有效量的阻燃材料的努力会降低所述流体输送产品的效率。因此，并不能使用阻燃结构体来提供电器和电子设备、运输设备或航空航天设备中的流体输送带子的其他性能。另外，也需要在需要或不需要阻燃性的领域或者需要贴合性和拉伸释放性能等的领域中使用流体输送产品。具有拉伸释放特征的产品通常能以“干净”的方式从基材上除去，因为产品的除去不会在所述基材上留下可见量的剩余。
需要提供流体输送带子等，它包含可与基材结合的流体输送薄膜。也需要提供具有基材的这种带子，所述基材混入了阻燃材料。也需要提供液体输送带子，它包括与泡沫材料基材结合的流体输送薄膜，所述泡沫材料基材提供了拉伸释放性能，这样所述产品就能容易地从它们附着的表面上除去。也需要提供整合到板材、隔离毛毯和地板组件中的流体输送薄膜，它具有主动式和被动式的流体处理性质、阻燃性、容易除去性，以用作飞机、汽车、运输工具和设备中的主动式或被动式流体处理系统。
发明概述
在第一个方面，本发明提供了一种组件，它包括：
具有顶面和底面的流体控制层，所述顶面的结构能促进分布在其上面的流体蒸发或流动；
具有第一主表面和第二主表面的阻燃材料，所述第一主表面与所述流体控制层的底面连接在一起，所述第一阻燃材料包括聚合物；
与所述阻燃材料相连的粘合剂层。
在优选实例的描述中，本发明使用了特定的术语来描述。所有的这些术语可与本领域普通技术人员所使用的常规解释相同。为了方便，通过下述例子但并不局限于此说明下述含义：
“流体控制薄膜”(“FCF”)或“流体输送薄膜”(“FTF”)指具有至少一个能处置、引导、包含、自动芯吸、输送或以其他方式控制流体的主表面的薄膜或片或层。
“流体输送带子”指流体控制薄膜或流体输送薄膜，它具有能将所述薄膜固定到基材上的装置。
“微复制”指通过一种方法制造微结构化表面，在制造过程中，其表面特征保留了单个特征的重现。
“长径比”指通道的长度与其水力学半径之比。
“水力学半径”指通道的可湿润截面积除以其可湿润周长得到的值。
“膨胀”或“膨胀性”指材料或材料的性质，具体是当材料经受高表面温度或火焰时，材料的发泡或膨胀。
“膨胀阻燃性”指一种膨胀材料施加到或与可燃材料混合时，能减少或消除所述材料在受热或火焰(通常为经受火焰)时着火的趋势，所述膨胀材料引起焦化并释放非可燃气体，形成碳化的泡沫，它能保护所述基体，切断氧气的供应，防止滴下。膨胀阻燃剂通常包括酸性物质、焦炭形成物质、和发泡剂。
“阻燃剂”，当其施加到或混入可燃材料时，能降低或消除材料在经受热或火焰时着火的趋势；
“拉伸释放”指粘合制品的性质，即当制品从基材表面以30厘米/分钟以及45°或更小的角度进行拉拽并伸长时，所述制品从基材表面脱离，但在所述基材上没有留下明显量的可见残留。
“可干净地除去”指粘合制品的性质，即当所述制品以不超过30厘米/分钟的速率从表面进行拉拽，所述制品从所述基材的表面脱离，且在所述表面上除了变色外没有留下明显的可见残留。
“隔离毛毯”指提供隔热和隔音的隔离材料。
另一方面，本发明提供了一种流体处理系统，它包括一层与前述组件相连的隔离材料。
另一方面，本发明提供了一种飞机用的流体处理系统，所述飞机具有形成飞机外表面的机身外表面，形成飞机最外层内表面的机身内表面，所述系统包括与所述机身内表面相连的前述组件。
另一方面，本发明提供了一种飞机用的流体处理系统，所述飞机具有形成所述飞机外表面的机身外表面，形成飞机最外层内表面的机身内表面，包含在所述内表面内部的内舱，所述内舱具有与所述机身内表面相邻的舱的外表面，所述舱的外表面包括前述组件。
另一方面，本发明提供了一种处理飞机中流体的方法，所述飞机具有形成飞机外表面的机身外表面，形成飞机最外层内表面的机身内表面，包含在所述内表面内部的内舱，所述内舱具有与所述机身内表面相邻的舱的外表面，所述方法包括：将前述组件放在舱的外表面和机身内表面之间，以促使所述流体蒸发或流动。在本发明的这个方面，所述组件可与所述机身内表面或者舱的外表面固定或以其他方式连接在一起。
通过阅读本发明的内容，包括较佳实例的详细描述，结合各种附图和所附权利要求书，对于本领域的普通技术人员来说，本发明其他优选实例的细节是明显的。
附图简述
可参照附图描述本发明的实例，其中所述结构特征用附图标记标明，即相同的附图标记表示相同的结构，
图1a是本发明用阻燃背衬的放大截面图；
图1b是本发明一个实例的放大截面图；
图2a-2k是本发明流体控制薄膜的说明性实例的截面剖面图；
图3a是本发明主动式流体输送装置的示意图；
图3b描述了本发明结构化层的层叠构造的部分截面图；
图4是本发明另一个主动式流体输送装置的示意图；
图5是图4所示主动式流体输送装置的部分放大截面图；
图6a和6b是本发明主动式流体输送装置用结构化层的平面图；
图7是飞机机身的截面图，描述了间隙空间中使用的现有技术隔离材料；
图8a是固定到本发明飞机机身的外表面上的流体输送带子的放大截面图；
图8b是固定到本发明飞机内隔离毛毯上的流体输送带子的放大截面图；
图8c是整合到本发明飞机机身的内板上的流体输送带子的放大截面图；
图8d是整合到本发明另一方面的飞机机身的内板上的流体输送带子的放大截面图。
较佳实例的详细描述
本发明涉及具有特定背衬(如包含流体控制薄膜组件的带子)的制品。本发明提供的特定背衬通常以阻燃性为特征。如所述，本发明的流体控制带子可用于各种需要输送流体或湿气的应用。适用于本发明的流体控制薄膜可例如参见美国专利申请08/905481、09/099269、09/106506、09/100163、09/099632、09/099555和09/099562、以及美国专利5514120、5728446、6080243和在审美国专利申请09/778524(“用来获得以及输送流体的微结构化表面薄膜组件”)。本发明的带子包括适用于各种用途(包括航空航天用途)的“主动式”系统和“被动式”系统，在所述各种用途中，所述流体输送带子可用来控制例如飞机乘客舱中和/或沿着所述机身内表面的乘客舱外部区域或者机身和隔离材料(它围绕着所述乘客舱)之间的间隙区域内的湿气。本发明的具体实例如下述。
所用流体控制薄膜通常的形式为片或薄膜。所述薄膜或片是薄的、柔软的、制造的成本效果合算，它可制成具有所需材料性质，以满足应用的要求。在一个实例中，所述流体控制薄膜具有用附着装置(如粘合剂)固定在所述流体控制薄膜上的阻燃泡沫材料背衬，所述附着装置安装在所述泡沫材料的一个或两个主表面上，以将泡沫材料背衬附着到所述流体控制薄膜上，以及在使用时将所述泡沫材料背衬的其他表面施加到各种表面上。在另一个实例中，所述流体控制薄膜可利用非发泡阻燃性背衬。下面参照附图详细描述本发明实例用的各种结构体，其中各个特征用附图标记表示。
现在参照附图，图1a描述了本发明阻燃泡沫材料背衬的一个例子。所述背衬10为具有第一平主表面12以及与所述第一表面12相背的第二主表面13的材料片。在该实例中，至少一种阻燃物质散布在泡沫基质层15中。合适的阻燃材料如进一步所述，它包括各种这样的物质，即典型的非卤化和无锑材料。所述聚合物泡沫基质15还包括许多散布在所述基质中的膨胀微孔(cell)14。所述膨胀微孔14是在制造所述泡沫基质15的发泡过程中形成的，可通过使用例如化学发泡剂或通过加入可膨胀聚合物或玻璃微球或其组合制造。
所述背衬10还包括表皮粘合剂层16和17，它们安装在所述聚合物泡沫基质15的相背表面上。第一表皮粘合剂层16安装在所述泡沫基质15的第一主表面12上，第二表皮粘合剂层17安装在所述泡沫基质15的第二主表面13上。所述第一和第二表皮粘合剂层16和17的组成可以是相同或不同的，可包括各种在这里详细描述的粘合剂材料。任选包括释放衬里18，以在将所述粘合剂层17施加到基材上之前保护所述第二表皮粘合剂层17。
参照图1b，描述了流体输送带子11，它具有通过第一表皮粘合剂层16固定到阻燃剂层25上的流体输送薄膜19。可以理解所述第一表皮粘合剂层16可包括底涂层，且与用来制造所述流体输送薄膜19的材料相容，这样可在所述阻燃剂层25和流体输送薄膜19之间得到可靠的粘性结合。粘结层(tie layer)13可作为任选的层来促进阻燃剂层25和所述流体输送薄膜19之间可靠的粘性结合。选择所述第二表皮粘合剂层17，以在所述阻燃流体输送带子11和所述带子附着的基材之间提供适当强的粘性结合。阻燃剂层25通常包括聚合物泡沫基质，在所述基质中散布了阻燃材料。另外，其他阻燃材料可用在所述阻燃剂层中。所述其他材料可包括陶瓷材料、金属材料、膨胀材料等。
所述流体输送薄膜19包括初级(primary)通道21，以促进流体沿着所述薄膜19的长度输送。本发明的流体控制薄膜的通道21可制成包括各种外形，或者几何形状，只要所述通道能提供所需的流体输送就可以了。每个初级通道21包括许多次级通道21b。可以理解通道21可构造成其中没有次级通道，所述通道的实际形状和构造、它们的长度、它们相互之间隔离的方式或流体从一个通道流入相邻通道的方式也认为包含在本发明的范围之内。在一些实例中，如图2a-2i所示，所述流体输送薄膜仅在一个主表面上具有初级通道。但是，在其他实例中，如图2j-2k所示，所述流体输送薄膜在两个主表面上都有初级通道。下面进一步描述通道结构的细节。
如图2a所示，流体输送带子20包括含聚合物材料的流体输送薄膜或层22。所述薄膜22具有结构化表面24，所述表面24包括所述薄膜22的两个主表面中的一个。所述薄膜22还包括主体层26，所述主体层26支撑凸出(project)的结构化表面24。通道30通过一系列颠倒的V-形侧壁34安装在所述层22中，所述侧壁34在所述主体层26上延伸，在形状上显示为一系列间隔规则的峰。每个峰36沿着每个通道形成了一个脊。所述峰36可形成为连续结构，其中它们沿着所述结构化表面24的整个长度延伸，且没有遮断。另外，所述峰可沿着所述结构化表面24的长度延伸，其形式是不连续的元件(如钉(pin)、挡板(bar)等)，它的作用也是形成它们之间的通道。在结构化表面上方也可有覆盖层(没有显示)帮助通道的形成。在有些情况下，所述侧壁34和峰36可完全从所述层22的一边延伸到另一边，且没有变化。但是，在有些应用中，需要缩短侧壁，因而峰36仅沿着结构化表面24的一部分延伸。即，在峰36之间形成的通道30可完全沿着所述层22的一边延伸到另一边，或者所述通道30可仅限定为在层22的一部分上延伸。仅在一部分上延伸的通道30开始于所述层22的一边，或者它们在所述层22的结构化表面24的中间部分开始然后终止。在聚合物材料的连续表面上，所述通道30限定为预定的、优选为有序的排列。
也可考虑其他通道构造，例如如图2b所示。流体控制薄膜20′具有通道30′，所述通道30′在稍微平坦的峰36′之间具有宽而平的谷。与图2a所示实例相同，覆盖层(cap layer)(没有显示)可沿着一个或多个峰36′固定，以形成离散的通道30′。在这种情况下，底表面38在通道侧壁40之间延伸，然而在图2a的实例中，侧壁34沿着线41连接在一起。
图2c-2k描述了本发明用流体控制薄膜的其他实例。尽管图2a-2k描述了拉伸的、线性构造的通道，所述通道可可是其他结构。例如，沿着所述通道长度，所述通道可具有变化的截面宽度，即所述通道沿着通道长度分叉(diverge)和/或会聚(converge)。所述通道侧壁也可以在通道的延伸方向或者通道长度方向上是波状外形的，而不是笔直的。通常，可考虑能提供离散通道部分的通道结构，所述离散通道部分从所述流体输送装置内的所述通道第一端延伸到所述通道的第二端。所述通道可构造成沿着它们的整个长度(如果需要的话)保留了离散性。本发明的通道和流体输送组件可构造成流体能沿着所述通道流动，在有些实例中，所述通道可构造成能促进所述流体从所述第二通道末端流到所述第一通道末端。
流体输送薄膜的另一个例子是在图2i中描述的流体控制薄膜138。所述薄膜138具有形成在峰140之间的宽的初级通道139。许多更小或较小的峰141位于峰140的侧壁142之间。因此，更小的峰141形成了它们之间的次级通道143。所述更小的峰141与所述峰140不一样高，如所示，它们形成了宽的初级通道139，所述初级通道139包括分布在其中的更小的次级通道143。图2i所示初级通道139和次级通道143的结构通常与图1b所示初级通道121和次级通道21b的结构相同。在一个具体实例中，主峰140之间中心-中心的距离可以是约9密尔，次峰141的中心-中心距离可以是约1.9密尔。相邻主峰140和次峰141之间的中心-中心距离可以是约2.6密尔。所述峰的壁以约11E锥度(taper)倾斜。每个峰在其上顶部形成平台(plateau)，且其侧面宽度为约1密尔。在其底部，所述主峰140的宽度为约2.5密尔，以及次峰141在其底部的宽度为约1.3密尔。所述主峰140的高度可以是约7.8密尔，而所述次峰141的高度可以是约1.6密尔。可以理解前述尺寸仅仅是为了描述的目的，对于本发明的单个特征，本发明并没有局限于所述具体尺寸。
主体层或背衬层144支撑了所述峰140和141，它们通常由与峰相同的材料制成。
现在参照图3a，它描述了一种包括聚合物材料层75的主动式流体输送装置74，所述聚合物材料在其两个主表面的一个上具有微结构化的表面76。所述装置74也包括位势源(potential source)78，以提供位势(potential)来帮助流体在所述主动式流体输送装置74的微结构化表面76上移动。层75也包括所述微结构化表面76从其上面凸出的主体层80。主体层80可用来支撑微结构化表面76，以在层75中保留单个结构化特征，并且可包括所述添加剂或其他层。层75可包括柔性、半刚性、或刚性材料，它可根据主动式流体输送装置74的具体用途进行选择。所述层75通常包括聚合物材料，以形成微结构化表面。
每个通道82都开在所述层75的一边，以限定通道入口84。因此流体可在所述第二通道末端穿过所述入口84，沿着通道82，向着所述层75的另一边，进入位于所述第一通道末端的连接器86。所述连接器86安装成在所述通道82(没有显示)的第一末端是流体连通(fluid communication)的，并且与位势78也是流体连通的。所述连接器86的样子可以是除了图3a所示以外的各种形状，它包括歧管(manifold)88。所述歧管88装有内压室(internal plenum)(没有显示)。所述内压室与所述通道82的第一末端是流体连接的。所述内压室可仅仅包括位于歧管88中的舱，所述歧管88密封连接到所述通道82的至少多个第一末端。所述歧管88可以是柔性的、半刚性的、或刚性，就象层75一样。根据具体用途，第二歧管(没有显示)也可安装在具有入口84的层75的侧面，以向所述通道82提供流体。所述歧管可使用微复制通道(例如收缩通道)形成。
所述连接器86可以是任何能使所述位势从位势源传递到多个通道82上的构造。尽管已经描述了具有内压室和管道(tubing)的歧管，其他连接器86的构造也是可以考虑的，例如压缩联接器、或将管道流体连接到流动通道并使较高和较低位势的区域与周围环境隔离或隔开的密封以及衬垫。所述连接器86也可包括毛细管纤维，例如，内径小于10微米的毛细管纤维，每一根都与单个通道流体连通，以使单股流体分散流过独立的通道。所述连接器也可是一个或多个模制成形的室、相对离散流动通道整体或非整体分布的微结构化流体管道、或者例如使离散的微结构化流动通道安装在离心分离机中的系统或机械装置或使流体(如射流)流向通道入口或出口的系统或机械装置。
为了塞住或包住沿着峰90的至少一些通道82，可顶住所述结构化表面76安装覆盖层92或者放置覆盖层，这样所述覆盖层92就能分割单个的通道82，以形成离散的流体流动通道。在一些实例中，所述毛细管组件94的厚度可以是约1-10毫米，更优选为约2-6毫米。覆盖层92可同样密封地连接到所述歧管88上，这样由于沿着所述通道82在第一位势和第二位势之间形成了位势差，多个离散通道82就可提供主动式流体输送通道。所述覆盖层92可粘合到一些或所有结构化表面76的峰90上，以促进离散通道82的形成。可通过热粘合、超声焊接、压缩、或机械啮合(如紧配合(interference fit))形成离散通道82。可沿着所述峰90的整个连续长度提供与所述覆盖层92的粘合，或者所述粘合可通过例如点焊离散地形成。另外，所述覆盖层和所述峰之间的粘合可以是有序或随机图形。最后，所述覆盖层92可简单放在所述结构化表面76上，且在它们之间没有粘合剂或粘合。
所述覆盖层92可包括保护膜、地板层压物、其他设备的表面、或者用来覆盖所述流体输送薄膜的工作表面的任何其他材料或表面。覆盖层92的厚度通常为约0.01-2毫米。所述覆盖层可由聚合物材料(如本文所述用于结构化聚合物层的聚合物)制成。任选地，覆盖层92可以是如纺编(spunlaced)、纺粘、吹塑微纤维或梳理非织造织物的材料。可选择所述聚合物，这样所述覆盖层92就可固定到所述结构化表面76上。可通过例如热粘合、或使用与所述覆盖层92的材料和聚合物结构化层75相容的常规粘合剂连接所述覆盖层。当粘合剂用来粘合所述覆盖层时，可对所述粘合剂进行选择，这样就不会流入从而可能阻塞所述通道82。可选择聚合物用在所述覆盖层中，这样可通过施加来自超声焊接过程的热量将所述覆盖层热粘合到所述结构化表面上。在一些应用中，所述覆盖层可由超过一层(例如由油布层覆盖的初始非织造层)的层形成。在这样的实例中，所述非织造层可作为所述结构化表面上的碎片过滤层，并且也可用来增大放置或粘附所述油布层的有效表面。
所述位势源78可以是任何能沿着多个流动通道82形成位势差的装置，以使流体从第一位置移动到第二位置。如图3a所示，所述位势源78可以是连接到任选的收集容器96的真空发生器(V)。所述收集容器96通过柔性管98连接到歧管88上。因此，流体可从毛细管组件94的外部吸入入口84，通过管道82、歧管88、管98，进入所述收集容器96。所述容器96可优选清空其中的内含物(content)或者以其他方式连接到常规排水系统中。当所述位势源78是真空发生器(V)时，经过歧管88提供给所述通道82的真空度足以将所述覆盖层92充分密封到所述峰90上，那样真空本身就会有助于将所述覆盖层92固定在峰90上。将所述覆盖层92附着在峰90上，由所述结构化表面76限定的每个通道82可以是相互之间隔开的。在这样的实例中，可最小化通道82之间的流体串通(crossover)，且由外部源提供的位势可更有效的，并且可有效地分布在层75的所述结构化表面76上。可以理解，根据具体的分配或应用，可使用一个或多个可拆卸或固定歧管或者多个位势源。压力差是有效的驱动流体流动的方法或者是用来驱动流过带微结构的表面的位势。可通过使用泵系统容易地建立压力差，其施加的形式可以是负压或者正压。
在本发明中，除了其他真空发生器(V)78还可使用其他类型的位势源。事实上，在本发明的范围内，可考虑能促使或者使流体流过所述通道82的任何装置。所述位势源通常作为所述流体输送带子的任选和独立组件，所述流体输送带子与所述流体控制薄膜相容(compatable)，但并不总是必需的。其他位势源的例子包括但不限于真空泵、真空抽气器、压力泵和压力系统(如扇子)、磁流体动力驱动器、磁系统、声流系统(acoustic flow system)、离心旋转装置、静压头、重力、吸收剂、以及其他已知或以后开发的能形成位势差(它能在一定程度上促使或使流体流到)的流体驱动系统。另外，任何施加的场力(它直接作用在所述流体上，如离心力或磁场，能促使流体在本发明的通道内移动)可以认为是一种驱动位势。此外位势源应能使流体在所述结构化表面上移动，而不是从所述结构化表面上移走或移开流体。也可通过虹吸管作用使流体流过通道，此时大气压形成位势使流体在所述通道中移动。在本发明用于飞机的一个应用中，可使用所述飞机的增压来得到流体流动所需位势的压力差。
尽管图3a所示的流体输送装置具有结构化表面76，它包括多个反向V-形峰90(例如，类似于图2a所示的峰36)，所述结构化表面76也可考虑其他外形构造。另外，在有些应用中，两个或多个结构化表面可重叠在一起，以增加流量，例如图3b所示。可能需要加入两个或多个结构化表面，以增加在例如结构化表面的成叠层之间通道相对方向上的可能构造，以及增加将位势施加到一个或多个层的可能排列。所述成叠层可包括不同的通道构造和/或通道数，这取决于具体的应用。此外，这种类型的成叠结构可具体适用于对宽度有限制因此需要较窄的流体输送装置(此时也需要特定的流体输送能力)的应用。因此，窄装置可制成具有增加的流量。
如图3a所示，所述层75通过合适的附着装置102安装在基材100(例如，本文所述的泡沫材料背衬)的主表面上。所述附着装置102可以是连续的或不连续的压敏粘合剂层，或者另一种固定装置(如对置的两部分机械固定装置、其他胶粘组合物或带子、钩圈固定装置、相对的场(例如电场或磁场)等)。当使用压敏粘合剂时，附着装置102可包括微结构化的表面。
图4描述了具有层75的流体输送或控制薄膜的另一个实例，所述层75具有结构化表面76，它形成了所述层75的第一侧面的主表面。所述结构化表面76包括多个平行的线性通道82。一个或多个串通-通道安装在所述结构化表面76上，如串通-通道105、106、107和108。通过除去相邻通道82之间的一部分峰90初始形成所述串通-通道后(例如，在所述结构化表面76模塑入聚合物材料的层75后)，可将所述串通-通道加入到所述结构化表面76上。该部分可通过切割或加热和/或加压来除去，或者通过覆盖一条能输送流体经过所述结构化表面76的顶部的材料来除去该部分。
后压花方法(在所述结构化层75施加到所述基材之后)也可沿着所述流体输送装置75的表面上的通道形成流体连通。所述结构化表面76可用例如热线就能进行压花，以形成各个串通-通道，从而使通过82之间的液体连通并通向用途中的现有或新形成的流体出口。这种流体出口可包括中央流体除去孔110(图4)，或者在所述串通-通道不相交的情况下，所述流体出口可包括用于各个串通通道的独立流体除去孔。所述流体除去孔110伸展穿过所述层75，并且穿过附着在其上面的任何附加层。
如图5所示，所述流体除去孔110可通过合适的导管114流通连接到流体贮存器112。所述系统可包括位势源116，所述位势源116可使流体在所述结构化表面76上通过通道82、串通-通道105、106、107或108(参见图4和5)、孔110、管道114、最后移动到所述贮存器112中。所述贮存器112可仅仅是收集站或池，所述位势源116可以是前述的位势源。在提供了不止一个孔110(如每个串通-通道具有一个孔)的应用中，可同样提供管道114，每个管道将一个或多个孔110连接到所述贮存器112(或独立的贮存器)。
图6a和6b描述了可能用于本发明制品的通道构造。图6a描述了多个离散不平行的会聚通道130，所述通道130可包括在本发明制品的结构化表面上，以提供中间的流体收集。所述会聚通道130连接到单个的独立通道132上，所述通道132可依次连接到出口部分或流体除去孔(没有显示)。图6b描述了连接到中央通道134上的多个通道分支136。本发明并没有局限于一个或多个具体的通道构造，可在本发明范围内考虑任何通道形式，只要多个离散通道安装在一部分结构化表面上，能将流体从第一点移到第二点就可以了。与上述实例相同，图6a和6b所示的图案化通道可被覆盖层(没有显示)覆盖，所述覆盖层进一步限定了离散流动通道，所述流动通道可提供独立于其他通道的施加位势。
微结构化表面可用来限定离散的流动通道，其中每个流动通道的长径比(长度/水力学半径)在一些实例中为约1∶1或更大，在一些实例中超过约100∶1，在其他实例中至少约1000∶1。所述长径比通常小于约1000000∶1。所述通道的水力学半径可例如约300微米或更小。在许多实例中，所述水力学半径可小于100微米，在其他实例中小于10微米且大于1微米。尽管水力学半径可以是亚微米尺寸的，但是在绝大多数实例中它不小于1微米。
本发明流体输送带子的结构化表面可具有非常低的侧面。因此，可考虑主动式流体输送装置，其中结构化聚合物层的厚度小于5000微米，并且可能小于1500微米。在这个实例中，沿着所述结构化表面的通道可由高度为约5-1200微米的峰限定，所述峰-峰之间的距离为约10-2000微米。
本发明适用的流体通道可以是任何的几何形状。包括矩形通道的实例通常具有约50-3000微米深度以及约50-3000微米的宽度。“V”形通道也具有前述尺寸，且其内角通常为约20-120°，最通常为约45°。一种适用的通道结构具有套装结构，其中主通道深200微米，在其底部有三个等间距的通道，每个通道间距为225微米，深40微米。也可以是复合通道，例如矩形初级或主通道，它们之间包含更小或次级矩形和/或“V”通道。
本发明流体输送薄膜和带子的一个应用领域是航空航天工业。具体地说，本发明带子可用于飞机(如商业运输飞机)上。所述带子可例如用在飞机的厨房试验舱(galley-lavoratory compartment)中，以控制来自溢出液、恶劣天气和管道漏液的流体。另外，所述带子可用来控制机身外表面和内部乘客舱之间的空隙区域中的流体。在所述空隙区域内，冷凝液是流体累积的主要源。在这种具体应用中，本发明的带子可以是被动式和主动式的，能以各种方向(如垂直、水平、对角或其组合)安装。
图7描述了具有外表面壁140和其内表面141的飞机机身的横截面。空隙空间160从围绕所述飞机内舱180的内壁170分隔出了外表面壁140。所述内壁170的外表面172暴露在所述空隙空间160上。对于航天航空工业，隔热和隔音可包括定制毛毯(blanket)162，它分布在所述空隙空间160中。本发明的阻燃流体输送带子可施加到所述空隙空间160中的各种表面或表面组合上，以解决已知会发生的流体进入问题。在所述空隙空间160中施加上本发明的输送带子，不需要的湿气可从所述空隙空间160、远离所述机身的最上层(顶部)区域输送到位于飞机最底层(舱底)部分的排水阀166。排水阀166使湿气从所述飞机中排出。
参照图8a，本发明流体输送带子组件151的一部分如所示固定在所述外表面壁140的内表面141上。所述带子组件151的结构如本文所述，包括通过第一表皮粘合剂层156固定到阻燃层155上的流体输送薄膜159。阻燃层155可包括前述的阻燃泡沫材料或其他合适的阻燃材料。所述流体输送薄膜159和阻燃层155通过第一表皮粘合剂层156粘合固定到另一个上，同时第二表皮粘合剂层157将所述带子组件151保持在所述外表面壁140的内表面141上。所述流体控制薄膜159的表面构造成包括许多本文所述的流体流动通道，以使所述流体沿着所述流体控制薄膜159的表面上流过。所述带子组件151可任选构造成包括施加在所述通道上且固定在所述流体控制薄膜159上的覆盖层152。可包括覆盖层152，以进一步限定主动式流体输送系统中薄膜159的表面上的通道。
参照图8b，描述了本发明的另一方面，其中所述流体输送带子组件151直接固定在所述空隙空间160内的隔离毛毯162上。第二表皮粘合剂层157将所述带子组件151保持在所述隔离毛毯162的表面141上，使所述空隙空间位于所述流体输送薄膜159和所述外表面壁140的内表面142之间。
本发明的流体输送带子也可用在航空航天应用中，其中所述流体输送带子使飞机的隔离层和内壁成为整体。参照图8c，所述内壁170具有隔热和隔音层163以及流体输送带子组件151，任选包括覆盖层152，以包含整体的面板组件175。
本领域的普通技术人员可理解所述内壁170通常由一系列相同的面板制成，所述面板通常包括复合材料。所述单个面板相互连接，形成了能密封飞机内舱的共粘合结构。在本发明的一方面，可以将所述流体输送带子组件151沿着其边缘放在单个面板上。在这种情况下，带子组件可部分固定到第一面板上，在所述内舱的完整结构中，所述带子151也可部分固定到相邻于所述第一面板的第二面板上，这样所述带子151也可用来密封或有助于密封所述飞机内舱结构中的相邻面板。
在图8d所示的另一个实例中，所述整体面板组件175可结合一层组合层173，所述组合层173用作制成流体输送薄膜159的阻燃层以及覆盖所述内壁170的隔热和隔音层。所述流体输送薄膜159有助于整合所述隔离材料和内壁面板，因为所述流体输送薄膜159吸走了流体，并将流体输送到飞机的舱底。在这种结构中，在所述内舱结构中，通过覆盖所述接点或接缝，所述薄膜159促进了面板-面板之间的密封，在所述接点或接缝，相邻的面板相互邻接，从而防止湿气进入飞机的内舱。所述流体输送带子159的通道提供了引导所述流体离开表面的装置，以保护所述表面不受到湿气的损害。所述整体面板组件175的另一个优点包括降低安装成本以及改进检查空隙空间的进入途径(access)。
在流体输送薄膜粘合固定到金属表面(它通常会被腐蚀)的应用中，与所述流体输送带子结合在一起的粘合剂组合物可包括腐蚀抑制剂。所述粘合剂和粘合剂粘附的表面之间的亲密接触适合通过所述粘合剂将所述腐蚀抑制剂施加到所述金属表面上。在特别需要这种防腐的工业包括运输、海运和航空航天工业。
前述航天航空应用中的流体输送带子可包括被动式系统和主动式系统。本发明的主动式系统通常包括与本文所述相同的其他组件。例如，主动式系统可包括具有覆盖层的前述流体输送组件，所述覆盖层分布在所述薄膜上，以限定能将所述流体流沿着所述薄膜长度引导的多个离散通道。在另一个实例中，所述外表面壁140可用作覆盖层152。位势源(如真空源)可安装在机身最下部分的空隙区域中，以提供通过流体输送组件的通道的真空牵引力。这种系统可包括贮水器，以在处理之前临时收集和保存流体。所述贮水器可包括或包含任选的吸收剂，以收集和保留收集的流体。这样收集的流体的处理可通过任何方式来完成，例如通过所述排水阀166(如图7所示)处理流体。
如前述，适用本发明的流体输送薄膜组件可通过挤出、注塑、压花、热压等制成。在压花过程中，基材(如热塑性材料)变形或模塑。所述方法通常在较高温度以及也许在压力下进行。所述基材或材料优选制成复制或近似复制样板工具的表面结构。这种方法可用来制造较小(例如显微)结构，并且有时候也称为微复制。合适的微复制方法可参见美国专利5514120，其全部内容参考结合于此。
本发明的制品具有适合各种产品设计的优势。当贮水器包括在本发明的设计中时，这种贮水器可包括或由吸收剂材料组成。合适的产品设计可结合通过使用吸收剂材料提供的增强表面区域，从而可处理更大体积的流体。合适的吸收剂材料包括纤维纺织型材料(包括机织织物、非织造织物、编织材料和缝编织物材料)或吸收性泡沫材料。另外，所述吸收剂可包括吸收剂聚合物(如水性胶体或亲水性聚合物，如超吸收剂(supersorber))。所述水性胶体(如淀粉、改性纤维素、明胶或其他蛋白质、多糖等)或超吸收剂(如改性淀粉、丙烯酸酯、淀粉/丙烯酸酯共聚物、酰胺和其他乙烯基聚合物等)可固定在疏水性基质(如常规水性胶体修饰(dressing)物质)中，或者可以是疏水性凝胶基质(如UV或电子束固化丙烯酸酯)的一部分。所述吸收剂也可包括纤维纺织材料和吸收剂聚合物。所述吸收剂垫可任选包括抗菌剂。
如上述，本发明提供了流体输送带子，在一个或多个实例中，所述流体输送带子包括粘附、固定或以其他方式结合在泡沫材料背衬上的流体输送薄膜。在一个实例中，所述泡沫材料背衬包括聚合物泡沫材料基质中的阻燃剂，以及包括结合所述聚合物泡沫材料基质的至少一个、通常是两个主表面的表皮粘合剂。所述泡沫材料也可包括一种或多种膨胀的聚合物微球，如果加热的话，所述聚合物微球还能进一步膨胀。所述泡沫材料背衬可以是具有第一和第二主表面的片材。该泡沫材料片的一个主表面可固定(例如用压敏粘合剂)在流体输送带子上，而另一个主表面固定在合适的基材上。这样，该泡沫材料背衬就能提供包含流体输送薄膜的流体输送带子。所述带子可固定到各种表面或基材上。施加到所述泡沫材料主表面上的表皮粘合剂通常没有加入阻燃剂。
在前述航空航天应用中，阻燃剂通常至少包含在所述流体输送带子的泡沫层或其他背衬中。本发明制品的阻燃性是需要的，通常是处于工业安全和/或法律规定的要求。
流体输送薄膜也可由任何适用于铸造或压花的聚合物材料形成，所述聚合物材料包括例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚醚酯、聚酰亚胺、聚酰胺酯、聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙烯酯的水解衍生物等。聚烯烃通常是优选的，具体是聚乙烯或聚丙烯、及其混合物和/或共聚物、以及丙烯和/或乙烯以及其他少量单体(如乙酸乙烯酯或丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯和丁酯)的共聚物。聚烯烃是优选的，这是因为它们具有优良的物理性质、易加工性、以及相比其他具有相似特性的热塑性材料具有较低的成本。聚烯烃容易复制铸造或压花辊的表面。它们是硬、耐用且能较好地保持其形状，因此在铸造或压花工艺后，使这种薄膜容易处理。亲水性聚氨酯也是优选的，这是因为它们具有较好的物理性质和固有的高表面能。另外，流体输送薄膜也可由热固性材料(可固化树脂材料)铸造，所述热固性材料包括例如聚氨酯、丙烯酸酯、环氧树脂和聚硅氧烷，它们可通过暴露在辐照(例如热、UV或电子束辐照等)或湿气下进行固化。这些材料可包含各种添加剂，所述添加剂包括表面能改性剂(如表面活性剂和亲水性聚合物)、增塑剂、抗氧剂、颜料、脱模剂、阻燃剂、抗静电剂等。合适的流体输送薄膜也可通过使用压敏粘合剂材料来制造。在有些情况下，所述通道可使用无机材料(如玻璃、陶瓷或金属)制成。优选地，经过与流体接触后，所述流体输送薄膜基本上保留了其几何形状和表面特性。
所述流体控制薄膜可由Tenite聚乙烯18BOA(购自Eastman ChemicalCorporation，Kingsport，TN)以及1％TRITONTM X-35非离子表面活性剂制成。而且，第二主体层可粘合(例如通过共挤出)到所述背衬层的底面。所述第二主体层可仅由PE Eastman Tenite聚乙烯18BOA(不含表面活性剂)制成。在一个实例中，所述流体控制薄膜的名义总高度可以是约11密尔，且背衬层的深度为约1密尔，而第二层的深度为约2密尔。在另一个实例中，所述流体控制薄膜的总厚度(高度)为约15密尔，且如本文所述，能因形成峰而增加高度。另外，所述流体控制薄膜可在其底面包括粘结层(tie layer)。
更优选地，前述表皮粘合剂层可以是压敏粘合剂，所述粘合剂通常不含阻燃材料。尽管少量阻燃材料也可加入所述表皮粘合剂中，但是其含量能有效赋予所述粘合剂以阻燃性，且没有降低所述粘合剂的粘性。具体地说，需要在非常薄(即小于约0.635毫米(0.025英寸))的阻燃泡沫材料制品的表皮粘合剂中加入少量阻燃剂。加入到所述表皮粘合剂中的阻燃剂的量通常不大于所述表皮粘合剂总重量的约30重量％，优选不大于约20重量％，更优选不大于约10重量％，最优选不大于约5重量％。
适用于本发明制品的表皮粘合剂包括能为各种极性和非极性基材提供适当粘性的任何粘合剂。压敏粘合剂通常是可接受的。合适的压敏粘合剂包括基于丙烯酸类聚合物、聚氨酯、热塑性弹性体(如市售商品KRATON(例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯及其组合)和其他嵌段共聚物)、聚烯烃(如聚α-烯烃和无定形聚乙烯)、聚硅氧烷、橡胶基粘合剂(包括天然橡胶、聚异戊二烯、聚异丁烯、丁基橡胶等)以及这些粘合剂的组合或共混物。这些粘合剂组分可包含增粘剂、增塑剂、流变改性剂、填料、纤维、交联剂、抗氧剂、染料、着色剂、导电颗粒、阻燃剂、腐蚀抑制剂以及活性组分(如抗菌剂)。
本发明用的一组已知压敏粘合剂可以是例如美国专利RE24906所述的丙烯酸酯共聚物，具体是包括重量比为90∶10-98∶2的丙烯酸异辛酯∶丙烯酸共聚物的共聚物。有用的粘合剂可参见美国专利5804610和5932298，其全部内容参考结合于此。也可考虑在所述粘合剂中包含抗菌剂，例如参见美国专利4310509和4323557，其全部内容参考结合于此。也可使用丙烯酸类粘合剂和橡胶基粘合剂的共混物，具体参见PCT国际公开WO01/57152，其全部内容参考结合于此。
在有些实例中，需要在所述基材上提供底涂料或其他表面增强来提供粘合的水平。对于具有低表面能的特定基材的材料，优选的底涂料包括改性嵌段共聚物的聚合物共混物，所述改性嵌段共聚物包括聚苯乙烯嵌段和聚丁二烯嵌段，或者氢化聚丁二烯嵌段以及包括两种或多种单-烯键式不饱和单体的聚合反应产物(其中至少一种单体是非叔醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，至少一种单体是含氮单体)的聚合物。一种这样的底涂料是购自3M Company(“3M”)的商品“Primer94”。与底涂料(例如“Primer 94”或其他合适的底涂料)一起使用的优选粘合剂具有羧酸官能团(例如丙烯酸官能团)的粘合剂。优选地，丙烯酸的量是所述粘合剂的1-12重量％。合适粘合剂的例子包括丙烯酸与丙烯酸异丁酯或丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异冰片酯的共聚物，并且用0.5重量％的二官能交联剂进一步交联。
各种不同聚合物材料可用来形成用作背衬的泡沫材料层。这些聚合物材料包括弹性体、橡胶、热塑性弹性体、橡胶基和丙烯酸类粘合剂及其共混物。通常，所述聚合物树脂是适用于熔融挤出过程的类型，具体参见授权日为2000年8月15日的美国专利6103152(Gehlsen等人)，其全部内容参考结合于此。需要混合两种或多种具有不同化学组成的聚合物。所述泡沫材料的物理性质可通过改变用来形成泡沫材料的组分的类型以及改变它们的相对浓度来达到最优化。通过根据含泡沫材料的最终制品所需的性质来选择具体的树脂。
用来制造本发明泡沫材料的一组聚合物包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物、共聚物及其组合。这种聚合物可通过聚合一种或多种单体丙烯酸或甲基丙烯酸非叔烷基醇酯(所述烷基具有1-20个碳原子)形成。合适的丙烯酸酯单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸壬基酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸十二烷基酯。也可使用相应的甲基丙烯酸酯。也可使用芳香族丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如丙烯酸苯甲酯和丙烯酸环苯甲酯。
任选地，一种或多种单烯键式不饱和共单体可与所述丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体聚合；可根据所述聚合物的所需性质选择所述共单体的具体含量。一组有用的共单体包括均聚物玻璃化转变温度大于丙烯酸酯均聚物玻璃化转变温度的共单体。在这组中，合适的共单体的例子包括丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、取代的丙烯酰胺(如N，N-二甲基丙烯酰胺)、衣康酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸氰基乙酯、N-乙烯基己内酰胺、马来酸酐、羟基烷基丙烯酸酯、N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N，N-二乙基丙烯酰胺、β-羧乙基丙烯酸酯、新癸酸、新壬酸、新戊酸、2-乙基己酸或丙酸的乙烯酯(例如购自Danbury，Connecticut的Union Carbide Corp.，商品名为VYNATES)、偏二氯乙烯、苯乙烯、乙烯基甲苯和烷基乙烯基醚。
另一组单烯键式不饱和共单体(它可与丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合)包括均聚物玻璃化转变温度小于丙烯酸酯均聚物玻璃化转变温度的单体。在该组中，合适的共单体的例子包括乙基氧代乙氧基(ethyloxyethoxy)乙基丙烯酸酯(Tg＝-71℃)和甲氧基聚乙二醇400丙烯酸酯(Tg为-65℃，购自Shin NakamuraChemical Co.，Ltd，商品名为NK ESTER AM-90G)及其组合。
用来制造所述泡沫材料的另一组聚合物包括与丙烯酸类粘合剂不混溶的聚合物。其例子包括半结晶聚合物树脂，如聚烯烃和聚烯烃共聚物(如基于具有2-8个碳原子的单体，例如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-聚丙烯共聚物等)、聚酯和共聚酯、聚酰胺和共聚酰胺、氟化均聚物和共聚物、聚氧化烯(如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷)、聚乙烯醇、离聚物(如用碱中和的乙烯-甲基丙烯酸共聚物)、以及纤维素丙烯酸酯及其组合。不混溶聚合物的其他例子包括热塑性聚氨酯、芳香族环氧树脂、聚碳酸酯、无定形聚酯、无定形聚酰胺、ABS共聚物、聚苯醚(polyphenylene oxide)合金、离聚物(如用盐中和的乙烯-甲基丙烯酸共聚物)、氟化弹性体、聚二甲基硅氧烷、乙烯丙烯橡胶、热塑性弹性体及其组合。
用作本发明泡沫材料的另一组聚合物包括含紫外线敏感基团的弹性体。其例子包括聚丁二烯、聚异戊二烯、聚氯丁二烯、苯乙烯和二烯的无规和嵌段共聚物(例如SBR)、乙烯-丙烯-二烯单体橡胶及其组合。
用作本发明泡沫材料的另一组组合物包括由非光聚合单体制备的压敏和热熔粘合剂。这种聚合物可以是粘合剂聚合物(即本身具有粘性的聚合物)，或者本身不具有粘性但在与增粘剂组合时能形成粘性组合物的聚合物。具体例子包括聚氨酯、聚α-烯烃(例如聚辛烯、聚己烯和无规聚丙烯)、嵌段共聚物类粘合剂、天然和合成橡胶、聚硅氧烷粘合剂、乙烯-乙酸乙烯酯、和含环氧树脂的结构粘合剂共混物(例如环氧树脂-丙烯酸酯共聚物和环氧树脂-聚酯共混物)及其组合。
一种或多种膨胀聚合物微球通常可加入到聚合物泡沫材料中。可膨胀的聚合物微球包括聚合物壳以及形式为玻璃、流体、或其组合的芯材料。当加热到或低于聚合物壳的熔融或流动温度时，所述聚合物壳就膨胀了。合适的材料例子包括丙烯、丁烯、戊烯、异丁烯、新戊烯、或类似材料及其组合。用于所述聚合物微球壳的热塑性树脂的差别会影响所述泡沫材料的机械性能，所述泡沫材料的性能可通过选择微球体或者使用不同类型微球体的混合物来调节。例如，当在低密度泡沫材料制品中需要高拉伸和共粘合强度时可使用含丙烯腈的树脂。通常，丙烯腈的含量为用于聚合物壳的树脂的至少50重量％，一般至少60重量％，优选至少70重量％。
适用作壳的热塑性树脂的例子包括丙烯酸类和甲基丙烯酸酯，如聚丙烯酸酯、丙烯酸酯-丙烯腈共聚物、和甲基丙烯酸酯-丙烯酸共聚物。也可使用含偏二氯乙烯的聚合物(如偏二氯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、偏二氯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-偏二氯乙烯-甲基丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、和丙烯腈-偏二氯乙烯-甲基丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物)，但如果不需要高强度的话，它们也是不需要的。通常，当需要高强度时，微球壳就会具有小于20重量％的偏二氯乙烯，优选小于15重量％的偏二氯乙烯。高强度应用会需要微球尽量不含偏二氯乙烯。无卤微球也可用在本发明的泡沫材料中。
如上述，本发明制品中的泡沫材料包括聚合物微球。市售可膨胀聚合物微球的例子包括购自Pierce Stevens(Buffalo，N.Y.)的商品“F30D”、“F80SD”和“F100D”。而且，合适的微球可以是购自Akzo-Nobel的商品名为EXPANCEL551、EXPANCEL 461、EXPANCEL 091和EXPANCEL 092 MB 120的可膨胀微球。
可膨胀微球的量可根据所述泡沫材料制品所需的性质进行选择。通常，微球浓度越高，所述泡沫材料的密度越低。在所述聚合物树脂中，微球的含量为约0.1重量份-约20重量份(以100重量份聚合物树脂计)，更优选为约0.5重量份-约10重量份。
所述泡沫材料层除了包括阻燃材料外，所述泡沫材料还可包括许多其他添加剂。合适添加剂的例子包括增粘剂(例如松香酯、萜烯、苯酚、和脂肪族、芳香族或脂肪族和芳香族合成烃树脂的混合物)、增塑剂、颜料、染料、不可膨胀的聚合物或玻璃微球、增强剂、疏水性或亲水性二氧化硅、碳酸钙、增韧剂、纤维、填料、纳米颗粒(如纳米粘土)、导电颗粒、抗氧剂、微细研磨聚合物颗粒(如聚酯、尼龙或聚丙烯)、稳定剂、及其组合。也可加入化学发泡剂。前述添加剂和组分的加入量通常可有效地获得具有所需最终性质的泡沫材料制品。
可包含在发明泡沫材料中的阻燃剂包括膨胀的阻燃剂和/或非膨胀的无锑阻燃剂，在所述泡沫材料中，它的浓度通常为约20重量％-约60重量％。用在本发明泡沫材料中的阻燃剂的例子包括购自Charlotte，NC的Clariant Corporation的阻燃剂，其商品名为EXPLIT，包括IFR23、AP422、AP423、AP452(TP)、AP462、AP740(TP)、AP750、和AP752(TP)，它们都是包括多磷酸铵和增效剂的非卤化阻燃剂。所述增效剂是其他阻燃材料，当结合另一种阻燃剂时，所述增效剂可提供比两种阻燃材料的加成性质大的阻燃性。也可使用EXOLIT OP级材料，如OP550、OP910、OP920(TP)、OP921(TP)、OP1100(TP)、EXOLIT 5060、EXOLIT5073、EXOLIT 5085(VP)、和EXOLIT 5087(也是购自Clariant Corporation的有机磷类化合物)，以及红色磷材料的EXOLIT RP级，如RP622、RP650、RP652、RP654、RP658、RP659(TP)、RP683(TP)、RP689(TP)、RP692、RP693、和RP694。其他可用的非卤化阻燃剂包括FIREBRAKE ZB和BORGARD ZB(它们分别是硼酸锌和硼酸锌水合物)、硼酸铵/二硼酸/四硼酸四水合物、五硼酸铵×8H2O、FYREX(磷酸二铵和单铵的混合物，购自Akzo Nobel，Gallipolis Ferry，WestVirginia)、磷酸三苯酯、二蜜胺磷酸酯、二碳酸钾、硫酸铝钾、MELAPUR 25和MELAPUR p-46(它们都是蜜胺氰尿酸酯)、MELAPUR 200(它是蜜胺多磷酸酯，上述三种化合物都购自DSM Melamine Americas，Inc.，Westwego，LA)、AMGARD NH(它是蜜胺磷酸酯)、AMGARD NP(它是乙烯二胺磷酸酯)、ANTIBLAZE NP(它是烷基胺磷酸酯)、以及ANTIBLAZE NF(上述两种化合物都是烷基胺磷酸盐，都购自Albright & Wilson Americas Inc.，Richmond VA)、REOGARD 1000(它是授予专利的膨胀阻燃剂，购自Great Lakes Chemical Corp.，West Lafayette，Indiana)、三水合铝(ATH)、氧化镁、和氢氧化镁。可用的卤化磷酸酯阻燃剂包括TCEP(三(2-氯乙基)磷酸酯)和TCPP(三(2-氯异丙基)磷酸酯)，购自Dead Sea Bromine Group，Beer，Shiva，Israel。
一种或多种阻燃剂的共混物可用在本发明的泡沫材料中。合适的共混物包括EXOLIT AP 750和FR370的共混物以及EXOLIT IFR 23和FR370的共混物(其重量比为约10∶90(5∶95)-约90∶10(95∶5))、以及磷酸单铵、硫酸铵、和硅酸镁铝(作为FORAY购自Ansul Incorporated)的共混物。一种或多种阻燃剂和增效剂的共混物也可用在本发明的泡沫材料中。合适的增效剂包括滑石、镁化合物、锌化合物(如硼酸锌)、Fe2O3、MoO3、特殊沸石、硼氧(boroxo)硅氧烷弹性体，这些都已经在公开在文献“改性流变学对于膨胀阻燃系统效率的影响”，P.Anna等人，《聚合物降解和稳定性》，第74(3)卷，423-426页。用于溴化和含磷阻燃剂的增效剂是购自Ciba，Tarrytown，NY的CIBA FLAMEATABNOR 116阻燃材料。在多磷酸铵类膨胀阻燃剂(具有溴化磷酸酯(FR370)、蜜胺磷酸酯)和/或蜜胺多磷酸酯阻燃剂之间具有协同效果。虽然卤化阻燃剂材料通常不是优选的，但有些卤化材料在本发明中是有效的。例如，FR 370(它是三(三溴新戊基)磷酸酯)是非常有效的阻燃剂，但目前作为有害物质不能得到环保组织的认同。对于阻燃系统的选择取决于各种因素(例如，所需应用的工业标准)和所述泡沫材料聚合物基质的组成。
其他材料也可用在本发明的带子中作为其他阻燃层。这些材料包括多层层压片结构体，所述结构体包括高温稳定聚合物材料和非金属纤维，具体参见在审美国专利申请09/691575，2000年10月18日提交，其全部内容参考结合于此。这些材料可包括本发明带子中的离散层，且可与前述泡沫材料联合使用。合适的高温稳定聚合物材料包括但不限于聚酰胺、聚氟乙烯、硅氧烷树脂、聚酰亚胺、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酯、聚芳基砜、聚醚酮(polyetheretherketone)、聚酰胺酯、聚酰亚胺酯、聚醚砜、聚亚苯基硫化物及其组合。典型的高温稳定聚合物材料包括聚氟乙烯和聚酰亚胺，这是因为它们具有更高的高温稳定性。高温稳定聚合物材料可以是市售的。其代表性例子包括聚酰胺(polymide)薄膜(例如购自商品名为“KAPTON”)、聚氟乙烯薄膜(例如购自商品名“TEDLAR”)、和聚四氟乙烯薄膜(例如购自商品名“FEFLON”)，所有产品都购自E.I.duPont deNemours &Company，Wilmington，Delaware。
合适的非金属纤维包括但不限于玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、结晶陶瓷氧化物(包括石英)、纤维、氮化硅纤维、碳化硅纤维、氧化的聚丙烯腈纤维、碳纤维、及其组合。所述纤维可以是单根纤维或集束纤维，其长度可在几厘米到几米之间变化。优选地，所述非金属纤维可以是玻璃纤维、结晶陶瓷氧化物纤维、或其组合。可以理解，结晶陶瓷氧化物纤维可在其颗粒边缘包含少量玻璃相。更优选地，所述第二基材包括初级陶瓷氧化物纤维。
在包括附着在流体输送薄膜上的阻燃泡沫材料片的实例中，粘合剂层或表皮粘合剂层可通过例如共挤出可挤出的含微球阻燃泡沫材料组合物与一种或多种可挤出的粘合剂组合物，结合所述阻燃泡沫材料片，下面将对其详细描述。所述粘合剂组合物最优选配制成不含加入的阻燃剂和/或选择成不含加入的阻燃剂。所述最终产品是形式为前述流体输送带子的粘合剂制品，其中所述泡沫材料包括用于所述带子的基材或背衬。不管制造方法，所述表皮粘合剂通常是在制造过程中施加到所述泡沫材料的一个主表面上的压敏粘合剂。当所述泡沫材料层作为载体加入以支撑所述流体输送薄膜时，其他表皮粘合剂可后来施加到所述第二主表面上。所述表皮粘合剂可层压到所述阻燃泡沫材料的第二主表面上，或者例如在所述表皮粘合剂施加到可剥离衬垫上后，所述泡沫材料可直接挤出或涂覆到所述表皮粘合剂上。一旦所述表皮粘合剂施加到所述泡沫材料的第二主表面上，所述流体输送薄膜就可层压上去，以提供本发明的流体输送组件。
其他聚合物组合物(如较高模量的聚合物组合物)可与所述聚合物泡沫材料一起共挤出，以硬化所述泡沫材料(半结晶聚合物，如聚酰胺和聚酯)，或者较低模量聚合物组合物与聚合物泡沫材料共挤出，以提高所述泡沫材料的柔性(如增塑的聚氯乙烯)，也可以是其他泡沫材料组合物与所述聚合物泡沫材料一起共挤出。
在本发明的另一方面，当施加到面板上时，本发明的流体输送组件可具有高的剥离粘性，同时也能通过结合所述制品的泡沫材料背衬中的拉伸释放机理从所述面板上干净地除去。本发明拉伸释放泡沫材料带子背衬所需的特性包括：(1)泡沫材料裂开强度大于约2.64kN/m(＞15lbs/英寸)；(2)伸长断裂强度大于从表面上除去所述带子所需的力，这样所述带子就不会在拉伸释放时被撕破或者断裂；(3)其他机械性能，如较低的屈服应力和较好的断裂伸长率(至少150％)；以及(4)显示出明显的应变硬化行为(相比拉伸释放它的屈服应力，拉伸强度高至少150％)，或显示出大于50％的弹性回复。
为了提供拉伸释放性质，以进一步增强本发明的制品，所述泡沫材料芯、表皮粘合剂或者这两者都可包括增强材料，所述增强材料包括在本文所述的制造过程中原位形成的粘弹性或弹性微纤维。所述微纤维可与前述阻燃材料一起或在没有阻燃材料情况下加入所述泡沫材料芯中。所述微纤维加入所述泡沫材料、或者一种或两种表皮粘合剂中、或者泡沫材料和一种或两种表皮粘合剂中。当本发明的组件用在下述应用中时，所述微纤维可加入在所述泡沫材料和/或粘合剂中，所述应用指需要由所述微纤维提供拉伸—释放性质，以从表面上干净且容易地除去本发明的组件。合适的微纤维包括根据在审美国专利09/764478(其全部内容参考结合于此)中所述技术制得的微纤维。
在具体的实例中，所述增强微纤维是粘弹性的，包括半结晶聚合物(例如具有无定形和结晶区域)。半结晶聚合物的具体实例包括聚己内脂(PCL)、聚丁烯(PB)、得自乙烯和至少一种其他α-烯烃单体的共聚物(如聚烯烃共聚物和三元共聚物)、超低密度聚乙烯(例如其密度为0.915-0.94克/立方厘米，如LL-3303、ECD-125、377D60、369G09、363C32、361C33、357C32、350D65、350D64、350D60、LL-3013、和LL-3301，购自ExxonMobil Corp.)、DOWLEX系列弹性体(购自Dow Chemical)、茂金属聚烯烃(例如EXACT 3040、3024、3139，购自Exxon Mobil Corp.)、和聚烯烃塑料(例如AFFINITY系列，购自DowChemical)、茂金属共聚物(例如ENGAGE系列，购自Dupont-Dow Elastomers)、以及前述材料的组合。合适的增强微纤维(它是弹性的)的例子包括热塑性弹性体，例如包括聚氨酯、合成嵌段共聚物、以及上述材料的组合。
所述增强微纤维材料具有可测量的屈服强度。在特定的实例中，所述增强纤维的屈服强度小于约30MPa。所述增强材料的拉伸断裂强度通常至少是其屈服强度的约150％。在具体的实例中，所述增强材料的拉伸强度(根据ASTM D 882-97、在12英寸/分钟(30厘米/分钟)的十字头速度下测得)高于所述粘合剂和/或膨胀泡沫材料的拉伸强度。所述增强微纤维材料的熔点应高于所述粘合剂和/或泡沫材料组合物的使用温度，且其熔点应高于所述粘合剂组合物或用所述粘合剂组合物制造的任何制品的储存温度。所述使用温度和储存温度都应不超过所述泡沫材料或粘合剂的分解温度。在特定的实例中，所述增强材料用差示扫描量热仪(DSC)(例如扫描速率为10℃/分钟)测得的熔点至少为70℃。
在本发明所述方法的加工温度，所述增强微纤维材料的熔融粘度(用毛细管粘度计测得)应与所用的粘合剂或泡沫材料的熔融粘度相同。所述增强微纤维材料优选是与在制造过程中加入的材料(例如聚合物泡沫材料和/或粘合剂组分)不混溶的(即保留在独立相中)，但与这些材料相容，这样所述微纤维材料就可基本均化地分散(即，分布)在所述粘合剂或泡沫材料中。所述增强微纤维原位形成在所述泡沫材料或带子的纵向上。在特定的实例中，在混合过程中，所述形成微纤维的树脂通过双螺杆挤出机作为基本球形颗粒(其平均粒径小于约20微米)分布在粘合剂或泡沫材料制剂中。在挤出过程中，通过所述模头形成了基本连续的微纤维。在特定的实例中，所述增强微纤维材料的平均粒径小于约10微米。
最优选地，所述增强微纤维材料以基本连续的纤维存在于粘合剂和/或阻燃泡沫材料组合物中。在本发明的一个方面，所述纤维在所述粘合剂或泡沫材料的纵向上，在至少约0.5厘米、优选至少约2厘米的长度是不断裂的。在其他实例中，所述基本连续的纤维在至少约5厘米的长度是连续的，优选至少约8厘米的长度是连续的。根据本发明的另一个方面，所述基本连续的纤维的最大粒径通常为约0.05-约5微米，优选为约0.1-约1微米。根据本发明的另一个方面，所述基本连续的纤维的长径比(即长度与直径之比)大于约1000。
已经发现，本发明用的合适化学物质包括聚亚烷基树脂的特定共聚物和三元共聚物的微纤维，所述聚亚烷基树脂包括聚辛烯-乙烯和/或聚己烯-乙烯的共聚物以及聚丁烯-共-乙烯等。在除去(拉伸释放)过程中，所述微纤维会发生应变硬化，这样它们加入在所述泡沫材料和/或粘合剂中就提供了最终材料，所述最终材料会从基材上拉伸和释放，且没有断裂，这是因为所述微纤维会发生应变硬化。通常，但并不局限于此，C3-C10与乙烯的共聚物可用来制造所述增强微纤维。所述聚辛烯-乙烯和/或聚己烯-乙烯共聚物相容但不混溶在许多聚合物中，例如丙烯酸类和橡胶/树脂基共聚物粘合剂，并且能在本文所述的双螺杆挤出机中共混，以原位形成微纤维。换句话说，所述微纤维的聚合物与所述聚合物泡沫材料和发泡剂混合(compound)，且通过剪切流体原位形成了连续的微纤维，同时形成了单向微纤维增强的复合芯。
在所述增强微纤维加入到本发明制品的泡沫材料背衬中的实例中，通常选择制造泡沫材料的加工温度，这样在各个温度区域中的温度就会在纤维聚合物树脂的熔点(下限)和发泡剂(例如聚合物微球、化学发泡剂等)的活化温度(上限)之间。而且，所述模头的温度通常不超过约60℃，它在所述微纤维的聚合物熔点之上，这样所述微纤维可在冷却时通过结晶有效地固化。
用来制造所述微纤维的聚合物熔点应低于所用发泡剂的活化温度，这样所述发泡剂、纤维聚合物和泡沫基质材料就可均匀混合，且没有在混合区域中预膨胀所述发泡剂。用来制造微纤维的聚合物树脂的熔点通常比发泡剂的活化温度低至少20℃。如果用来制造所述微纤维的聚合物树脂的熔点比所述发泡剂的活化温度低至少30℃或40℃，就会得到更好的结果。
如果粘合剂施加到泡沫材料的两个主表面上，得到的泡沫材料就是一种三层制品，其特征是有泡沫材料芯，且所述泡沫材料的各个主表面上都有表皮粘合剂。所述泡沫材料可制成是阻燃的、可拉伸-释放的、或两者都是。对于三层A/B/C构造(粘合剂A/泡沫材料B/粘合剂C)，可使用另一台挤出机以及相关设备，以使另一层表皮粘合剂施加到所述泡沫材料的另一个主表面上。在这种结构中，所述泡沫材料的主表面可附着到各种表面上，以用在所述泡沫材料需要和/或必需有阻燃性的应用中。而且，在粘合剂中缺少阻燃剂可使所述泡沫材料附着到表面或基材上，且此时可得到由所用的具体粘合剂提供最大程度附着。这样的三层结构可允许使用表皮粘合剂，将所述泡沫材料附着在所述流体输送薄膜上，同时也允许使用另一种表皮粘合剂(施加在所述泡沫材料的另一个主表面上)，将所述最终流体输送组件附着在特定的基材上或使最终组件附着在各种基材上。
在本发明的另一方面，所述流体输送带子可包括背衬，所述背衬包括、包含、或由下述组分组成：可干净除去的带子，如参见在审美国专利申请10/118120，2002年4月8日提交，题目为“可干净除去的带子及其制造方法”，其全部内容参考结合于此。这些背衬可以是多层带子，它包括：包含压敏粘合剂的第一粘合剂层；具有外表面的芯层，所述第一粘合剂层附着在所述外表面的至少一部分上；分布在所述芯层中的纤维增强材料，所述纤维增强材料使所述带子具有拉伸释放性质。所述带子背衬可包括第二粘合剂层，其中所述外表面包括第一主表面和第二主表面，所述第一粘合剂层附着在所述第一主表面上，所述第二粘合剂层附着在所述第二主表面上。所述第一和第二粘合剂可选自各种材料，如丙烯酸类聚合物、聚氨酯、热塑性弹性体、嵌段共聚物、聚烯烃、聚硅氧烷、橡胶基粘合剂、丙烯酸类粘合剂和橡胶基粘合剂的共混物、前述材料的组合。阻燃剂可分布在任何所述第一粘合剂层、第二粘合剂层、芯层中，所述阻燃剂可选自无锑阻燃剂、无聚溴化联苯(polybrominated biphenyl)阻燃剂、膨胀阻燃剂、及其组合。任选地，所述带子也可包括增效剂。在这种情况下，所述表皮粘合剂可含有多达30重量％的阻燃剂。
各种材料可用来制造本发明带子用的芯层。例如，可使用聚合物树脂，包括粘合剂及其共混物。适用于芯层的热塑性聚合物和粘合剂包括能与所述纤维增强材料相容但不混溶的材料。需要混合两种或多种具有不同化学组成的聚合物。得到的芯层的物理性质可通过改变形成带子的组分类型以及改变其相对浓度来最优化。通常可根据最终拉伸释放带子的最终性质选择具体树脂。所述芯层通常包括一种或多种本文所述的阻燃剂，并且可用粘合促进剂、粘合剂、抗静电材料等进行处理，以给予其其他性质。
在另一个实例中，所述流体输送薄膜可整体结合阻燃材料。所述阻燃材料可以本领域普通技术人员已知的方式包括在或混入所述流体控制薄膜或流体输送薄膜中。混入阻燃材料的方法的例子包括层压、夹物模压(insert molding)、pulltrusion、热压花等。
在另一个实例中，所述流体输送薄膜可结合防火材料，如购自3M公司的商品“Nextel”防火材料。所述防火材料可以本领域普通技术人员已知的方式包括在或混入所述流体控制薄膜或流体输送薄膜中，所述已知的方法包括层压、夹物模压(insert molding)、pulltrusion、热压花等。
根据应用、工业或政府规则，可使用一些可燃性测试来对阻燃制品的性能进行分级。根据其可燃性能，按照下述性质，对制品的阻燃性进行分级：燃烧速率、燃烧长度、自熄灭时间、燃烧滴落物(burning drip)、表面可燃性、可见烟雾的生成、以及有毒燃烧气的类型和浓度的分析。可通过下述测试对阻燃制品的阻燃性进行分级：UL 94，F.A.R.§25.853 12和60秒垂直燃烧测试，ASTM E162和ASTME662、以及BSS 7239。对于基于可燃性的有些测试，有时候会出现不同的阻燃等级(即对于UL94测试，有V-0、V-1和V-2等级)。在有轨运输工业，对于表面可燃性测试ASTM E162，其最大的燃烧扩展指数(Is)是35，对于ASTM E662，其最大的比光密度(Ds)如下：燃烧和非燃烧模式：Ds(1.5)＝100最大，Ds(4.0)＝200最大。
可考虑本发明流体输送带子的其他实例。例如，可使用在审美国专利申请09/778524(“用于获得和输送流体的微结构化表面薄膜组件”)中描述的薄膜制造泡沫材料背衬的流体输送带子。也可根据在审美国专利申请10/066990(2002年2月4日提交，律师案卷号57148US002)以及美国专利申请10/067047(2002年2月4日提交，律师案卷号57147US002)中所述的技术来制造用于本发明制品的泡沫材料背衬。可根据在审美国专利申请09/691575(2000年10月18日提交，律师案卷号56093US002，“用于防火用途的层压片材料”)中所述的技术制造本发明制品所用的阻燃材料。本发明制品所用的隔离毛毯可参见授予Sanocki等人的美国专利5759659。
本发明的流体输送装置可用在许多工业和商业应用中。没有覆盖层的结构化表面(暴露在环境条件下)特别适用在蒸汽和冷凝液收集应用中，以及获得和除去毛重流体的应用中。除了本文所述的航空航天应用，具有覆盖层的流体输送装置具体适用于地板应用中，以获得和控制溢出的流体。
优选实例的其他特征如下述非限定实施例所述。
实施例
在下述的测试方法和实施例中，除了宽度，样品尺寸(通常是长度)是近似的，其中所述宽度测量到切削工具的精度。
测试方法
燃烧性测试
所述测试方法基于F.A.R.§25.853(1990年7月)但不完全同于F.A.R.§25.853(1990年7月)的标准和方法，其中样品在50％±10％的相对湿度放置(condition)最少24小时，而不是指定的50％±5％。
样品在21.1℃±2.8℃以及50％±10％相对湿度放置最少24小时。样品安装在U形金属框架中，这样所述两个纵向边缘和一个横向(窄)边缘就固定在垂直方向上，并且没有基材支撑也没有附着在基材上。所述样品的暴露区域至少50.8毫米(2英寸)宽和约304.8毫米(12英寸)长。
所述样品暴露在来自Bunsen灯的火焰上。所述样品的低边缘位于所述灯的上边缘之上约19.1毫米(3/4英寸)的位置。所述火焰在所述样品下边缘的中心线上施加12秒，或者如实施例所述施加60秒。记录燃烧时间、燃烧长度、滴落物的燃烧时间(如果有的话)。测量从样品暴露在火焰中的边缘到样品上的一点(在这点上，直接由于火焰冲击造成的燃烧损害不再明显)之间的距离作为燃烧长度。样品上指示部分或全部消耗、碳化、或脆化的区域也包括在测得的燃烧长度中。显示出表面烟熏、染斑、弯曲、或者变色的区域没有包括在所述燃烧长度中，材料由于受热表现出收缩或熔融的区域也不包括在燃烧长度中。
F.A.R.§25.853(1990年7月)小段(a)(1)(i)60秒火焰暴露需要平均燃烧长度不超过152.4毫米(6英寸)，除去火源之后的平均燃烧时间不超过15秒，开始下落后，滴落物连续燃烧时间不超过平均3秒。F.A.R.§25.853(1990年7月)小段(a)(1)(i)12秒燃烧暴露需要，平均燃烧长度不超过203毫米(8英寸)，除去火源后的平均燃烧时间不超过15秒，开始下落后滴落物继续燃烧时间平均不超过5秒。
90°剥离粘性
ASTM D-3330描述了该测试方法。
用在实施例中的材料
特定市售材料可用在本发明的实施例中。这些材料如下述，且通常在实施例中使用其商品名来描述这些材料。
    商品名   说明     厂家
IRGACURE 651   2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮 Ciba Specialty ChemicalsCorp.，Tarrytown，NY
FR 370   三(三溴新戊基)磷酸酯 Dead Sea Bromine Group，Beer Shiva，Israel
EXOLIT IFR 23   基于多磷酸铵的阻燃系统 Clariant Corporation，Charlotte，NC
FLAMESTABNOR 116   阻燃增效剂 Ciba Specialty ChemicalsCorp.，Tarrytown，NY
F100D   可膨胀的聚合物微球，其壳组合物包含丙烯腈和甲基丙烯腈 Pierce Stevens，Buffalo，NY
FTF   根据在审美国专利申请09/778524制造的流体输送薄膜 3M Company，St.Paul.MN
实施例F1-F8是三层阻燃泡沫材料制品，在含阻燃剂的聚合物泡沫材料芯的两个外表面上有压敏粘合剂层。这些制品包括膨胀的阻燃剂(基于多磷酸铵)和少量溴化磷酸酯阻燃剂的共混物。实施例F1-F8如下述：
制备包装的压敏粘合剂A
通过混合90份丙烯酸2-乙基己酯(2-EHA)、10份丙烯酸(AA)、0.15份IRGACURE 651单体和0.03份异辛基硫代乙酸酯(IOTG)制备压敏粘合剂组合物。所述组合物放入美国专利5804610(Hamer等人)所述的约100毫米×50毫米×5毫米厚的包装中。所述包装薄膜为0.0635毫米(0.0025英寸)厚的VA-24薄膜(可热封的、乙烯乙酸乙烯酯共聚物薄膜，它具有6％的乙酸乙烯酯，购自Dallas TX的CT Film)。将所述包装浸入水浴中，同时暴露在强度为3.5毫瓦每平方厘米以及总能量为1627毫焦每平方厘米的紫外线辐照下(以NIST装置测得)，以形成包装的压敏粘合剂A。
制备预合成的粘合剂A
如下述，用包装的压敏粘合剂A预合成表皮粘合剂：
通过第一51毫米单螺杆挤出机(Bonnot)将所述包装的压敏粘合剂A输入所述双螺杆挤出机的第二输入部分。所述Bonnot区域温度如下设定：区域1＝149℃(300°F)，区域2＝163℃(325°F)，区域3＝177℃(350°F)。所述泵和加热的软管设定在77℃(350°F)。使用了在螺杆速度为300rpm下工作的30毫米共旋转双螺杆挤出机(Wemer Pfleider)。在所述双螺杆挤出机中，六区的温度如下设定：区域1＝163℃(325°F)，区域2-6＝121℃(350°F)。所述粘合剂通过温度为121℃(350°F)的加热软管输送到硅烷涂覆的纸箱中。所述表皮粘合剂称为“预合成的粘合剂A”。
制备阻燃性三层带子
阻燃剂作为干燥固体加入到30毫米共旋转的双螺杆挤出机(它具有三个附加部分(Werner Pfleider))的第一输入部分，所述挤出机在300rpm的螺杆速度下工作，阻燃剂和如上制备的包装的压敏粘合剂的总流量为约6.36千克/小时(14磅/小时)。在所述双螺杆挤出机中，所述六区的温度设定为：区域1＝38℃(100°F)，区域2＝99℃(210°F)，区域3＝104.5℃(220°F)，区域4＝110℃(230°F)，区域5＝115.5℃(240°F)，区域6＝121℃(250°F)。在所述挤出机转接头(adapter)中，所述温度为149℃(300°F)，在所述挤出机的离开末端的柔性软管的温度都设定在182℃(360°F)。所述流量用Zenith齿轮泵控制。
通过第一51毫米单螺杆挤出机(Bonnot)将100重量份“包装的压敏粘合剂A”输入到所述双螺杆挤出机的第二输入部分。所有区域的温度都设定在176℃(350°F)。浓度为每100重量份包装的粘合剂中含1.5重量份的F100D微球在下游加入到所述第三输入部分(沿着挤出机机身朝着挤压方向约3/4的位置)。所述挤出物通过加热的软管泵送到约203.2毫米(8英寸)宽CLOEREN多层进料板(feedblock)和模头(购自Cloeren Company，Orange，TX，其缝隙约1毫米(0.040英寸))的中央/中间层。
同时，预合成的粘合剂A从第二51毫米单螺杆挤出机(Bonnot)输送到三层锻模(drop die)的每一层外部层上，并与所述挤出物共挤出。所述Bonnot区域温度都设定在149℃(300°F)。所述泵和加热的软管设定在163℃(325°F)。一层粘合剂层(侧面1)的厚度约0.084毫米(0.0033英寸)，另一层粘合剂层(侧面2)的厚度为约0.086毫米(0.0034英寸)。
得到的三层片的厚度为约0.99毫米(0.039英寸)。所述挤出的片铸造在温度设定为7.2℃(45.5°F)的冷却辊上，冷却到约25℃，然后转移到0.127毫米厚的聚乙烯(PET)可剥离衬垫(根据在审美国专利申请09/775955，“粘合剂制品及其制造方法”的实施例10a和10b制备)上。所述可剥离衬垫施加到侧面1的粘合剂层上。得到的制品缠绕在辊上，以进行随后的交联。
从上述样品辊上切下两块近似约1米(39英寸)长的带子，0.051毫米(0.002英寸)厚的两侧涂有硅氧烷的聚酯衬垫在其每一侧上具有不同的可剥离材料(称为5035和7200)，购自DCP-LOHjA Inc.Willowbrook，IL，称为2-2PESTR(P2)-5035&7200，将所述聚酯衬垫仔细层压到上述带子的侧面2上的未覆盖粘合剂层上，这样所述7200硅氧烷涂覆的侧面就能接触所述粘合剂层。然后，在两个侧面都具有衬垫的挤出块穿过以300keV加速电压和6.1米每分钟速率的条件下工作的电子束处理单元(ESI Electro Curtain)，一次一个面。一片带子受到的电子束剂量为每一面6兆拉德，另一片带子受到的电子束剂量为每一面8兆拉德。
测得的电子束剂量为两个面都是6兆拉德。预合成的压敏粘合剂的输入速率为6.36千克/小时(14lbs/小时)。根据上述速率调节阻燃剂的输入速率，以在所述聚合物泡沫材料中提供所需量的阻燃剂。例如，为了得到负载量为50重量％的阻燃剂，所述阻燃剂的输入速率为6.36千克/小时或14lbs/小时。
得到的制品的厚度如下测量：从所述制品横向切下203毫米(8英寸)宽的带子，沿着203毫米(8英寸)方向在三个距离的位置：约25.4毫米(1英寸)(D1)，约101毫米(4英寸)(D2)，以及约178毫米(7英寸)(D3)，用显微镜测量每层压敏粘合剂层的厚度以及所述带子的总厚度。厚度的单位是密尔，并且已经转换成毫米，结果记录下表1中。
                           表1
样品号     粘合剂层厚度，侧面1，毫米(密尔)      粘合剂层厚度，侧面2，毫米(密尔)         制品厚度，毫米(密尔)
  D1   D2   D3   D1   D2   D3   D1   D2   D3
F1   0.057(2.25)   0.096(3.80)   0.074(2.90)   0.057(2.25)   0.046(1.80)   0.057(2.25)   0.93(36.65)   1.04(40.95)   1.01(39.70)
F2   0.116(4.55)   0.086(3.40)   0.067(2.65)   0.067(2.65)   0.052(2.05)   0.080(3.15)   1.48(58.40)   1.55(61.20)   1.33(52.45)
F3   0.081(3.20)   0.052(2.05)   0.060(2.35)   0.072(2.85)   0.039(1.55)   0.071(2.80)   1.02(40.25)   1.14(45.05)   1.13(44.65)
F4   0.084(3.30)   0.077(3.05)   0.071(2.80)   0.090(3.55)   0.063(2.50)   0.072(2.85)   1.03(40.50)   1.08(42.35)   0.91(36.05)
F5   0.067(2.65)   0.076(3.00)   0.088(3.45)   0.074(2.90)   0.042(1.65)   0.072(2.85)   1.01(39.65)   1.07(42.00)   1.06(41.90)
F6   0.043(1.70)   0.063(2.50)   0.082(3.25)   0.063(2.50)   0.033(1.30)   0.066(2.60)   0.98(38.75)   1.13(44.65)   1.01(39.80)
F7   0.077(3.05)   0.066(2.60)   0.072(2.85)   0.063(2.50)   0.029(1.15)   0.067(2.65)   1.08(42.50)   1.13(44.40)   0.91(36.20)
F8   0.082(3.25)   0.061(2.40)   0.081(3.20)   0.037(1.45)   0.029(1.15)   0.074(2.90)   1.04(40.90)   1.17(45.95)   0.96(37.85)
通过将FTF层压到F1-F8的三层阻燃泡沫材料制品上制备实施例T1-T8，以提供阻燃性流体输送带子组件。实施例T1-T8都是用手将FTF层压到三层泡沫材料粘合剂复合材料的PET衬垫侧面(侧面1)上进行层压的。一旦完成层压且在燃烧测试前，所述组件在环境温度(室温)下放置24小时。根据F.A.R.§25.853，12秒燃烧和60秒燃烧测试实施例T1-T8燃烧性质。
所用阻燃剂、阻燃剂的用量以及可燃性结果列在表2和表3中。除了样品T8进行了12秒测试，样品T5和T6进行了60秒测试(它们只测试了一次重复测量)，所列数值都是两次重复测量的平均值。
                                        表2
样品号     阻燃剂 阻燃剂的用量(聚合物泡沫材料的重量％)                12秒垂直燃烧结果
滴落物(两次重复测试) 滴落物燃烧时间，秒   燃烧时间，秒 燃烧长度，毫米(英寸)     整体评价通过/失败
T1   FR370     35 没有/没有     0   0     11.18(0.44)     通过
T2   FR370     30 有/没有     0.5   0     16.00(0.63)     通过
T3   FR370     29.55 没有/有     0.5   0.66     14.22(0.56)     通过
  FLAMESTABNOR 116     1.42
T4   EXOLIT IFR 23     42 没有/没有     0   0     4.83(0.19)     通过
  FR370     8
T5   EXOLIT IFR 23     50 没有/没有     0   0     4.83(0.19)     通过
T6   EXOLIT IFR 23     49.49 没有/没有     0   0     4.83(0.19)     通过
  FLAMESTABNOR 116     1.01
T7   EXOLIT IFR 23     39.65 没有/有     5   ＞15     38.1(1.50)     失败
  FLAMESTABNOR 116     1.23
T8   EXOLIT IFR 23     29.55 有/有     2   ＞42     ＞76.2(＞3.0)     失败
  FLAMESTABNOR 116     1.42
                                          表3
样品号     阻燃剂 阻燃剂的用量(聚合物泡沫材料的重量％)                    60秒垂直燃烧结果
滴落物(两次重复测试) 滴落物燃烧时间，秒   燃烧时间，秒 燃烧长度，毫米(英寸)     整体评价通过/失败
T1   FR370     35 有/有   0   0   87.38(3.44)     通过
T2   FR370     30 有/有   0   0   44.45(1.75)     通过
T3   FR370     29.55 有/有   0   0   42.93(1.69)     通过
  FLAMESTABNOR 116     1.42
T4   EXOLIT IFR 23     42 有/有   1.25   0.7   28.70(1.13)     通过
  FR370     8
T5   EXOLIT IFR 23     50 有/有   ＞5   ＞60   73.15(2.88)     失败
6   EXOLIT IFR 23     49.49 有/有   ＞5   ＞0   117.60(4.63)     失败
  FLAMESTABNOR 116     1.01
表2和3中的结果说明，阻燃性流体输送带子组件(它具有包括适当含量的IFR23和FR370的阻燃泡沫材料结构体)能通过12秒和60秒垂直燃烧测试。另外，所述阻燃增效剂NOR 116可提供阻燃剂的性能。
根据ASTM测试方法D-3330测试了样品T1-T4的90°剥离强度。
如下制备测试试样：切割T1-T4的12.5毫米(0.5英寸)宽样品。将所述制品与所述粘合剂层一起向下放在干净基材上，用6.8千克(15lb)的辊滚压。基材包括不锈钢和Gillfab复合物底板，9017T，购自M.C.Gill Corporation，EI Monte，California。形成的层压物在室温(约22℃)下放置72小时。在十字头速度为30厘米(12英寸)每分钟条件下使用IMASS测试机测量所述样品的90°剥离强度。剥离强度的单位为盎司/0.5英寸(oz/0.5in)，并且已经转换成了牛顿/毫米(N/mm)，它表示从剥离区域的开始到结束之间测得的所有值的平均值。所述剥离强度为两次重复测量的平均值。结果列下表4中。
                   表4
    样品号     平均剥离强度，N/mm(oz/0.5in)
    不锈钢     复合物底板
    T1     1.61(73.55)     0.99(45.20)
    T2     2.85(128.95)     2.04(93.25)
    T3     1.65(75.15)     1.66(75.90)
    T4     1.55(70.75)     0.56(25.40)
根据下述方法测试实施例T1-T4的2粘合强度。
如下制备测试试样：切割T1-T4的12.5毫米(0.5英寸)宽样品。将所述制品与所述粘合剂层一起向下放在基材上，用6.8千克(15lb)的辊滚压。所述样品施加在其上面的基材是阳极氧化的铝板。为了开始剥离，所述FTF稍微剥离掉所述泡沫材料带子，然后插入所述IMASS测试机的夹具(grip)中。在十字头速度为30厘米(12英寸)每分钟下，通过使用IMASS测试机测试所述样品的90°剥离强度来测量2粘合强度。2粘合剥离强度的单位为盎司/0.5英寸(oz/0.5in)，并且已经转换成了牛顿/毫米(N/mm)，它表示从剥离区域的开始到结束之间测得的所有值的平均值。所述2粘合剥离强度为两次重复测量的平均值。结果列下表5中。
                 表5
    样品号   平均2粘合强度，N/mm(oz/0.5in)
    T1     2.21(100.75)
    T2     2.37(108.40)
    T3     1.60(73.05)
    T4     1.55(70.70)
根据下述方法测试样品T1-T4的垂直芯吸性能。通过将每个样品切割成0.5英寸×约7英寸(在纵向上)，进行测试。所述样品从芯吸架台(其下面具有芯吸流体)垂直悬挂。通过在15毫升水中加入5滴食物色制备所述芯吸流体，以容易地读出芯吸距离。放低所述样品，这样1.5毫米的底部边缘就浸在所述流体中。使用秒表记录时间，将所述样品放在芯吸流体中60秒。然后，从所述流体和芯吸架台立即移走所述样品，并将其水平放置在白色纸片上。测量所述流体沿着样品垂直向上移动的距离，并以厘米(cm)为单位记录。记录的垂直芯吸距离是两次重复测量的平均值。所述结果列在表6中。
                 表6
    样品号   在60秒内移动的垂直芯吸距离，cm
    T1     7.05
    T2     7.15
    T3     8.50
    T4     7.50
可以理解，根据所应用的领域，这些实例的特征可以转变成任何所需的组合、构造或组件。同样地，对于本领域的普通技术人员来说，本发明的各种变化和改进是显而易见的，它们并没有离开本发明的范围和精神。

Claims (16)

1.一种组件，它包括：
具有顶面和底面的流体控制层，所述顶面的结构有助于分布在其上面的流体的蒸发或流动；
具有第一主表面和第二主表面的阻燃材料，所述第一主表面与所述流体控制层的底面相连接，所述阻燃材料包括聚合物；
与所述阻燃材料的第二主表面相连接的粘合剂层。
2.如权利要求1所述的组件，它还包括具有顶面和底面的覆盖层，所述覆盖层的底面与所述流体控制层的顶面相连接，以在它们之间形成通道结构，所述覆盖层、或流体控制层、或覆盖层和流体控制层这两层还包含阻燃剂。
3.如权利要求2所述的组件，其特征在于所述流体控制层的顶面上具有大致平行的脊，它们形成多个通道，从而有助于分布在其上面的流体的流动，每个通道都具有第一通道末端和第二通道末端。
4.如权利要求3所述的组件，其特征在于所述流体控制层的顶面还包括在多个通道内的带微结构的表面。
5.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述阻燃材料聚合物是膨胀泡沫材料，所述第一主表面用第一粘合剂、底涂料、粘合促进剂、或前述材料的组合与流体控制层的底面相连接。
6.如权利要求5所述的组件，其特征在于所述第一粘合剂包括选自丙烯酸乙基己酯和丙烯酸共聚物、丙烯酸异辛酯和丙烯酸的共聚物、丙烯酸类粘合剂和橡胶基粘合剂的共混物的材料，其中所述第一粘合剂还包含阻燃剂。
7.如权利要求6所述的组件，其特征在于所述粘合剂层与所述泡沫材料的第二表面相连接，所述粘合剂层包括选自丙烯酸乙基己酯和丙烯酸的共聚物、丙烯酸异辛酯和丙烯酸的共聚物、丙烯酸类粘合剂和橡胶基粘合剂的共混物的第二粘合剂材料，其中所述第二粘合剂还包括阻燃剂。
8.如权利要求7所述的组件，其特征在于所述第一粘合剂和第二粘合剂还包括能给所述组件带来拉伸释放性能的微纤维，所述微纤维包括选自聚合物微纤维、粘弹性微纤维、弹性微纤维、以及上述材料的组合的材料。
9.如权利要求7所述的组件，其特征在于所述膨胀泡沫材料包括选自弹性体、橡胶、热塑性弹性体、橡胶基粘合剂和丙烯酸类粘合剂、聚烯烃聚合物、丙烯酸酯聚合物和甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯共聚物、及其组合的材料，所述膨胀泡沫材料还包括能给所述制品带来拉伸释放性能的微纤维，所述微纤维包括选自聚合物微纤维、粘弹性微纤维、弹性微纤维、以及上述材料的组合的材料。
10.如权利要求5所述的组件，其特征在于所述膨胀聚合物泡沫材料还包括无锑阻燃剂，所述无锑阻燃剂是包括酸源物质、焦炭形成物质和发泡剂的膨胀材料。
11.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述阻燃材料包括多层层压片，所述多层层压片包括高温稳定聚合物和非金属纤维，所述高温稳定聚合物是选自聚酰胺、聚氟乙烯、聚硅氧烷树脂、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚酯、聚芳基砜、聚醚酮、聚酰胺酯、聚酰亚胺酯、聚醚砜、聚亚苯基硫化物及其组合的材料，所述非金属纤维包括选自玻璃、芳族聚酰胺纤维、结晶陶瓷氧化物、氮化硅、碳化硅、氧化的聚丙烯腈、碳及其组合的材料。
12.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述阻燃材料包括可干净除去的包括芯层的多层带，所述粘合剂层包括附着在所述第一主表面至少一部分上的第一粘合剂层和附着在所述第二主表面至少一部分上的第二粘合剂层。
13.如权利要求12所述的组件，它还包括分散在所述芯层中的纤维增强材料，所述纤维增强材料使所述多层带具有拉伸释放性能。
14.一种流体处理系统，它包括一层与权利要求1所述的组件相连接的隔离材料。
15.一种可用来制造飞机内舱的面板，所述面板包括：
具有边缘的主体元件，所述边缘与相邻的具有相同结构的另一块面板相匹配；
沿着所述主体元件放置的权利要求1所述的组件。
16.如权利要求15所述的面板，其特征在于所述组件沿着所述边缘放置，这样至少一部分组件就能伸出所述边缘，并且所述组件能适合与所述主体元件的边缘相邻放置的另一种结构啮合。
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