JP2017519656A - 複合材料シートおよびこれを含む貨物コンテナ - Google Patents

Abstract

本発明は、（ｉ）少なくとも１１ｇ／ｄｔｅｘの引張り強さを有するフィラメント糸条の第１の布地と、ＵＶおよび風雨を通さない第１のポリマー層と、を含む、８８〜６７８ｇｓｍの面重量を有する第１構成要素と、（ｉｉ）耐火性紙を含む、１２０〜４３０ｇｓｍの面重量を有する第２構成要素と、（ｉｉｉ）少なくとも１１ｇ／ｄｔｅｘの引張り強さを有するフィラメント糸条の第２の布地と、耐衝撃および耐擦傷性の第２のポリマー層と、を含む、８８〜６７８ｇｓｍの面重量を有する第３構成要素であって、第３構成要素の第２の布地は、第２構成要素の紙と隣接している第３構成要素と、を順に含む、非硬質複合材料シートに関する。

Description

本発明は、耐火特性を有する非硬質複合材料シートに関する。このシートは、貨物コンテナ、特に航空機に使用されるコンテナにおける壁として有用である。

貨物コンテナ即ちユニタリ積荷装置（ｕｎｉｔａｒｙ ｌｏａｄ ｄｅｖｉｃｅ：ＵＬＤ）は、物資を運ぶための航空機、船、路上走行車、および軌道車に使用される。経済的な理由で、その運用費用を最小限に抑えながら空のコンテナの重量を減らすことが望ましい。航空貨物コンテナに可燃性物質を積み込むことは、航空会社および航空貨物会社にとって重大な安全性の問題を引き起こしている。発火源が貨物自体である場合に、存在するコンテナが延焼を封じ込める能力への関心が増大している。このような発火源の例は、リチウムイオン電池である。従って、あり得る人的被害および貨物機器の損失を防止するために、航空会社および航空貨物会社は、コンテナ内で起こり得る火災を封じ込めるための耐火性の貨物コンテナを求めている。今後数年間に渡って規制基準が厳しくなることが予想される。

従って、厳しい耐久性基準を満たすと同時に、最小限の維持作業で長い耐用年数を提供する、コンテナ内からの延焼を封じ込める高い能力を有する軽量の貨物コンテナを実現する必要性が存在する。

Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎらヘの米国特許第８，２９２，０２７号明細書では、（ａ）難燃性ポリマーの防湿バリアと、（ｂ）無機小板（ｐｌａｔｅｌｅｔ）層と、（ｃ）難燃熱可塑性フィルム層と、を順に含む複合材料積層体について記載している。

ＭｏｒｍｏｎｔおよびＪａｃｑｕｅｓへの米国特許出願公開第２００３／０１７０４１８号明細書では、米連邦航空局発行のｓｔａｎｄａｒｄ １４ ＣＦＲ，ｐａｒｔ ２５の要件を満たす熱および音響バリア特性を有する保護製品を開示している。製品は、航空機のコックピット、艇殻、あるいは、電車、または、その他の輸送手段の外側構造物などの、金属性および複合材料構造に沿って適用されるように設計されている。製品は、基本的には、１つあるいはいくつかの繊維層、好ましくは、外筒に入れられたガラス繊維からなる「マット」の形態である。一般的には、外筒は、好ましくは封止および反凝結特性を有する有機材料から作製された少なくとも１つの第１の支持体と、含浸された雲母紙と、を含む。好ましくは、雲母紙は、５０ｇｓｍ未満の単位面積当たりの重量を有し、かつ、１０００を超える形態因子を有する雲母のフレークを含む。

２００４年１１月１８日にリスボン（Ｌｉｓｂｏｎ）のｔｈｅ Ｆｉｒｅ ａｎｄ Ｃａｂｉｎ Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅでの「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｔｈｅｒｍａｌ／Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｂｌａｎｋｅｔ Ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ＦＡＲ ２５．８５６ ｂｙ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｃａ Ｆｌａｍｅ Ｂａｒｒｉｅｒ」と題された表題において、ＪａｃｑｕｅｓおよびＯｒａｎｃｅは、航空機胴体の構造に用いられる雲母紙の開発を記載している。

本発明は、
（ｉ）少なくとも１１ｇ／ｄｔｅｘの引張り強さを有するフィラメント糸条の第１の布地と、第１のポリマー層と、を含む、８８〜６７８ｇｓｍの面重量を有する第１構成要素と、
（ｉｉ）第１構成要素の第１の布地および第３構成要素の第２の布地に隣接して配置された紙を含む、１２０〜４３０ｇｓｍの面重量を有する第２構成要素であって、紙は、アラミド繊維、ポリマー結合剤、および雲母をさらに含む、第２構成要素と、
（ｉｉｉ）少なくとも１１ｇ／ｄｔｅｘの引張り強さを有するフィラメント糸条の第２の布地と、第２のポリマー層と、を含む、８８〜６７８ｇｓｍの面重量を有する第３構成要素であって、第３構成要素の第２の布地は、第２構成要素の紙と隣接している第３構成要素と、
を順に含む非硬質複合材料シートに関し、
この場合に、
（ａ）第１および第２の布地の糸条は、芳香族ポリアミド、芳香族コポリアミド、ガラス繊維、または炭素繊維を含み、かつ、
（ｂ）第１構成要素の第１のポリマー層および第３構成要素の第２のポリマー層のポリマーは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリロニトリル、フルオロポリマー、ポリイミド、ポリケトン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリアリーレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリカーボネート、またはイオノマーである。

貨物コンテナの斜視図を示す。 貨物コンテナの斜視図を示す。 本発明の非硬質複合材料シートの実施形態による断面を示す。 本発明の非硬質複合材料シートの実施形態による断面を示す。 本発明の非硬質複合材料シートの実施形態による断面を示す。

図１Ａは、１０において、貨物コンテナ内の火災の影響を封じ込めるための航空機、航洋船などに適した耐火性貨物コンテナの斜視図を示す。フレームアセンブリ１１、側壁１２ａ、および１２ｂ、および頂部１３を図１に示す。図２Ｂは、フレームアセンブリ１１と、複数の側壁１２ａ〜１２ｅと、頂部１３と、底面１４と、を含むコンテナを示す。これらの側壁および天井は、非硬質耐火性複合材料シートを含む。

非硬質耐火性複合材料シート
図２Ａは、２０において、第１構成要素２１と、第２構成要素２２と、第３構成要素２３と、を順に含む非硬質耐火性複合材料シートの一実施形態による断面を大まかに示す。このシートは、第３構成要素が貨物に面した最も内側の構成要素３１であり、かつ、第１構成要素が貨物から見て外方に向いた最も外側の構成要素３０であるように貨物コンテナのフレーム間に配置される。

好ましくは、複合材料シートは、ＡＳＴＭ Ｄ３０３９／Ｄ３０３９Ｍ−０８に従って試験した場合、少なくとも３５０Ｎ／ｃｍ（２００ポンド／インチ）の破断強度を有する。いくつかの実施形態においては、複合材料シートは、少なくとも５２５Ｎ／ｃｍ（３００ポンド／インチ）、またはさらに少なくとも７００Ｎ／ｃｍ（４００ポンド／インチ）の破断強度を有する。

複合材料シートのいくつかの実施形態は、９２７℃±３８℃（１７００°Ｆ±１００°Ｆ）の温度を有する直火に対する貫通抵抗性を与える。また、いくつかの規格は、ｆｌａｍｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ＦＡＡ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ １４ ＣＦＲ ２５．８５５ Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｆ Ｐａｒｔ ＩＩＩ−Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ Ｔｏ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ Ｆｌａｍｅ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃａｒｇｏ Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ Ｌｉｎｅｒ（ｃｅｉｌｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に従って試験した場合、火炎源に接触してから５分以内に試験片に火炎が貫通せず、かつ、水平試験試料の上面から１０１．６ｍｍ（４インチ）上方で測定されるピーク温度が２０４℃（４００°Ｆ）以下であることを要求する。

好ましくは、複合材料シートは、最終製品の寿命に渡りその信頼性および耐久性を損なうことなく−５０℃〜＋８０℃の温度範囲の曝露に耐えることができる。

いくつかの実施形態においては、場合により、第１、第２、および第３構成要素は、接着剤または熱ラミネ−ションなどの手段によって互いに結合されることができる。

第１構成要素
第１構成要素２１は、８８〜６７８ｇｓｍ（２．６〜２０オンス／平方ヤード）の面重量を有し、かつ、少なくとも１１グラム／ｄｔｅｘ（１０グラム／デニール）の引張り強さを有する連続フィラメント糸条の第１の布地２５と、第１のポリマー層２４と、を含み、ポリマー層は複合材料シートの最も外側の層である。ポリマー層は、液体による物理的および化学的な両方の攻撃および透過に対する耐薬品および耐環境（即ち、天候およびＵＶ）性を与える。

耐薬品および耐環境／天候性とは、そのポリマー層が、過度に劣化することなしに風、雨、典型的な工業地帯に見出される酸性、および／または、油性残留物などの汚染物質、および日光曝露の影響に耐える能力を意味する。好ましくは、ポリマー層は、典型的には商用航空機の運用および維持と関連のある、炭化水素、化学薬品、オゾン、細菌、真菌、および水分、並びにスキンオイルとの化学反応または溶媒作用による損傷に抵抗する高い能力を有する。

耐ＵＶ性とは、紫外線照射に曝された場合に、ポリマー層がその可撓性および機械的特性（即ち、脆性）を過度に劣化させることなくその外観および物理的に完全な状態を保持することを意味する。好ましくは、ポリマー層は、ＵＶ光の少なくとも９５％、より好ましくはＵＶ光の少なくとも９８％、最も好ましくは１００％を遮断する。この第１のポリマーフィルムのＵＶ不浸透性は、ポリマー材料に添加剤を含ませることによってさらに緩和することができる。このような添加剤の例としては、充填剤、着色剤、安定剤、および潤滑剤が挙げられる。第１の布地と接していない第１のポリマー層の外面は、場合によりＵＶ遮断材料でコーティングまたは処理されることができる。

紫外線（ＵＶ）は、可視光スペクトルの上端にある目に見えない放射線の帯域である。１０〜４００ｎｍの範囲の波長において、紫外線（ＵＶ）は、可視光の終点で始まり、Ｘ線の開始部で終わる。複合材料シートの紫外光への主要な曝露は日光であることから、最も重要なＵＶ抵抗性は低い側の周波数、長い側の波長の光に対するものである。

好ましくは、第１のポリマー層は、ヒトの皮膚に接する製品にとって理想的な柔らかく非塑性的な感触を有し、かつ、広い温度範囲に渡り、−５０℃（−６０°Ｆ）もの低い温度においてでさえ、製品の寿命に渡りその靱性および可撓性を維持する。

いくつかの実施形態においては、第１の布地層２５は、化学的、熱的、または機械的手段によって、第１のポリマー層２４に結合されることができる。いくつかの実施形態においては、第１のポリマー層は、第１の布地に含浸されることができる。

いくつかの実施形態においては、第１の布地と第１のポリマー層との間の結合強度は、少なくとも２６３Ｎ／ｍ（１．５ポンド／インチ）である。別の実施形態においては、第１の布地と第１のポリマー層との間の結合強度は、少なくとも４３８Ｎ／ｍ（２．５ポンド／インチ）、またはさらに少なくとも８７６Ｎ／ｍ（５ポンド／インチ）である。

接着剤が化学結合に使用される場合、接着剤の面重量は、２〜４０ｇｓｍであることが好ましい。接着剤層は、熱可塑性または熱硬化性樹脂であることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ、エポキシノボラック、フェノール系、およびポリイミドが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルスルホン、およびポリオレフィンが挙げられる。熱可塑性樹脂が好ましい。

好ましくは、場合により、接着剤層は、難燃剤成分を４０重量％まで含むことができる。適切な難燃剤成分としては、三酸化アンチモンと、テトラ臭素化ビスフェノールＡ、ポリ臭素化ビフェニル、ペンタ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、オクタ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、デカ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、およびヘキサブロモシクロドデカンを含むハロゲン化難燃剤とが挙げられる。また、有機リン酸に基づくものなどのリン含有難燃剤が、適切である。

いくつかの実施形態においては、接着剤層は、ＵＶ光の少なくとも９５％、より好ましくはＵＶ光の少なくとも９８％、最も好ましくは１００％を遮断する。接着剤はさらに、充填剤、着色剤、安定剤、およびその他の性能強化添加剤を含むことができる。

接着剤は、７５〜２００℃の範囲の温度で活性化、即ち、結合を形成することができなければならない。いくつかの実施形態においては、その活性化範囲は１２０〜１４０℃である。活性化とは、熱硬化性樹脂の場合、樹脂が所定の温度範囲内で硬化し、ポリマー層および布地に結合しなければならないことを意味する。熱可塑性樹脂の場合、活性化は、樹脂がポリマー層および布地に結合するのに足りるほど十分に軟化し流動することを意味する。

第２構成要素
いくつかの実施形態においては、第２構成要素２２は、１２０〜４３０ｇｓｍ（．）の面重量を有し、かつ、耐火性紙２６を含む。いくつかの実施形態においては、図２Ａに示すように、第２構成要素の紙２６は、第１構成要素の第１の布地２５および第３構成要素の第２の布地２８に隣接している。

一実施形態においては、紙は、アラミド繊維と結合剤の組み合わされた重量に基づいて、４０〜７０重量パーセントのアラミド繊維と、３０〜６０重量パーセントのポリマー結合剤と、を含む。別の実施形態においては、紙は、４０〜５５重量パーセントのアラミド繊維と、４５〜６０重量パーセントの結合剤と、を含む。いくつかのその他の実施形態においては、紙は、４０〜９０重量パーセントのアラミド繊維と、１０〜６０重量パーセントの結合剤と、を含む。さらに別の実施形態においては、紙は、４０〜６０重量パーセントのアラミド繊維と、４０〜６０重量パーセントの結合剤と、を含む。好ましい結合剤は、好ましくはフィブリドの形態のメタ−アラミドである。

さらに、紙は、添加物として、雲母、バーミキュライト、セラミック繊維、ガラス繊維、およびそれらのブレンド物などの無機材料を含む。

好ましくは、耐火性紙は、総紙重量に基づいて、２５〜６０、好ましくは３５〜４５重量パーセントのメタ−アラミドフィブリド、０〜２０、好ましくは１０〜１５重量パーセントのメタ−アラミドフロック、および、４０〜９０、または４０〜７０、好ましくは４５〜５５重量パーセントの添加物を含む。２５重量パーセント未満のメタ−アラミドフィブリドを有する組成物は、必要とされる可撓性および強度を欠いており、一方、６０重量パーセントを超えるメタ−アラミドフィブリドを有する組成物は、火炎に弱過ぎて分解を防止することができない。いくつかのメタ−アラミドフロックを有する組成物は、向上した強度および可撓性を示すが、２０重量パーセントを超えるフロックを有する組成物は、強度の低下および組成物の粘着性を示す。４０重量パーセント未満の添加物を有する組成物は、火炎貫通に耐えるのに必要とされる耐熱性を欠いており、一方、９０重量パーセントを超える添加物を有する紙組成物は剛直過ぎ、かつ、脆過ぎる。

本明細書において使用される場合、「フィブリド」という用語は、１００〜１０００マイクロメートルの長さおよび幅、および０．１〜１マイクロメートルの厚さを有する小さいフィルム状の基本的に二次元の粒子の微細に分かれたポリマー生成物を意味する。典型的には、フィブリドは、溶液の溶媒と不混和性である液体の凝固浴にポリマー溶液を流れ出させることによって作製される。ポリマー溶液の流し込みは、ポリマーが凝固するにつれて、激しいせん断力および乱流にかけられる。

繊維は、フロックの形態であることができる。一般的には、フロックは、連続フィラメント繊維を著しいフィブリル化のない短い長さに切断することによって作製される短繊維を含み、短繊維の長さは、ほとんどいかなる長さでもあることができる。適切な範囲の例は、強化繊維の場合、１ｍｍ〜１２ｍｍであり、かつ、糸条に紡糸される短繊維の場合、５ｍｍ〜８００ｍｍである。本発明への使用に適する短繊維は、Ｈｏｉｎｅｓｓへの米国特許第５，４７４，８４２号明細書に開示されている強化繊維である。

雲母は、好ましい添加材料である。雲母は、非常に薄い箔または小板（ｐｌａｔｅｌｅｔ）に容易に分かれる様々な単斜晶系形状における結晶化した鉱物のケイ酸塩である。雲母の例は、ｇｒａｎｎｉｔｉｃカリウム雲母および輝石雲母である。いくつかの実施形態においては、雲母は、１００〜５００ミクロンの平坦な粒径、および０．０５〜０．１５マイクロメートルの厚さを有する。

バーミキュライトは、多層結晶として天然に見出される水和ケイ酸アルミン酸マグネシウムの雲母状鉱物である。典型的には、バーミキュライトは、理論酸化物に基づいて、（乾燥）重量で、約３８〜４６％のＳｉＯ₂、約１６〜２４％のＭｇＯ、約１１〜１６％のＡｌ₂Ｏ₃、約８〜１３％のＦｅ₂Ｏ₃、並びに、残部として、一般的に、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎａ、およびＢａの酸化物を含む。「剥落」バーミキュライトは、化学的にまたは熱で処理して結晶の層を膨張、分離させたバーミキュライトを指し、これは高いアスペクト比のバーミキュライト小板をもたらす。

アルミナ−シリカ繊維は、セラミック繊維の例である。

適切な紙としては、ｍ−アラミド繊維および雲母のブレンド物を含む、ＤｕＰｏｎｔから入手可能なＮｏｍｅｘ（登録商標）４１８およびＮｏｍｅｘ（登録商標）４１９が挙げられ、雲母は、約５０重量パーセントの量で存在する。これらの性能強化添加物の添加は、向上した耐火性、熱伝導性、寸法安定性などの特性を紙および複合材料シートに付与する。いくつかの実施形態においては、紙は、カレンダー加工される。

本発明で使用される紙の厚さは、積層体の最終用途または所望の特性に依るが、全体の高い可撓性および最も低い可能な重量をもたらし、典型的には、０．１００〜０．３７５ｍｍ、またはさらに０．１２５〜０．２５０ｍｍの厚さである。紙の厚さは、さらに０．１５０〜０．２００ｍｍであることができる。０．１００ｍｍ未満の紙の厚さは、不満足な火炎バリア特性とともに、より弱い、かつ、より寸法的に安定でない第２構成要素などの望ましくない特徴をもたらすことになるであろう。０．３７５ｍｍを超える厚さを有する紙は、望ましくない重量および剛性を与えることになるであろう。

いくつかの実施形態においては、紙の目付は、１３５〜３１５ｇｓｍ、または、１９５〜２５５ｇｓｍである。

紙は、第１の方向に少なくとも２６２５Ｎ／ｍ（１５ポンド／インチ）、および第２の方向に少なくとも１７５０Ｎ／ｍ（１０ポンド／インチ）の乾燥引張り強度を有し、第２の方向は、第１の方向に対して直角である。乾燥引張り強度とは、典型的には、４８〜５２％の相対湿度および２２〜２４℃の、環境温度および湿度で調整された紙の引張り強度を意味する。ＴＡＰＰＩ Ｔ−４０２ ｓｐ−０８は、紙、板、およびパルプ製品のための環境条件を規定する代表的な仕様である。第１の方向における少なくとも１２２５Ｎ／ｍ（７ポンド／インチ）の乾燥引張り強度が、ロ−ルの弛みおよび伸縮を防止するための曲げの間、次のプロセス工程を通して紙の適切な取扱いを確実にするために、特に、きついロ−ル形成を確実にするために必要とされる。

いくつかの実施形態においては、紙は、第１の方向に少なくとも５０００Ｎ／ｍ、および第２の方向に少なくとも３５００Ｎ／ｍの乾燥引張り強度を有する。紙は、第１の方向に少なくとも６５００Ｎ／ｍ、および第２の方向に少なくとも４５００Ｎ／ｍの乾燥引張り強度をさらに有することができる。

紙のアラミド繊維は、メタ−アラミド、パラ−アラミド、またはこの２つの組合せであることができる。

紙が少なくとも１０分間、１５０℃の温度に曝されることができる場合、アラミド繊維の高温特性は、プロセス工程の間、紙の熱的および機械的安定性を確実にし、即ち、少なくとも１０分間、１５０℃の温度に供される場合、紙の寸法が変化することはない。

紙のアラミド繊維は、フロック、パルプ、またはそれらの組合せの形態であることができる。本明細書において使用される場合、アラミドという用語は、アミド（−ＣＯＮＨ−）結合の少なくとも８５％は、２つの芳香環に直接結合されるポリアミドを意味する。添加物をアラミドとともに使用することができる。実際、１０重量パーセントと同量までのその他の高分子材料をアラミドとブレンドすることができること、または、アラミドのジアミンを１０パーセントと同量のその他のジアミンで置き換えられた、若しくは、アラミドの二酸塩化物を１０パーセントと同量のその他の二酸塩化物で置き換えられたコポリマーを使用することができることが見出されている。

一般的には、フロックは、連続紡糸フィラメントを特定の長さの片に切断することによって作製される。フロック長が２ミリメートル未満である場合、一般的には、短か過ぎて紙に十分な強度を与えることができず、フロック長が２５ミリメートルを超える場合、均一な湿式ウェブを形成することは非常に困難である。５マイクロメートル未満、および特に３マイクロメートル未満の直径を有するフロックは、十分な断面均一性および再現性で生成されることが困難であり、フロックの直径が、２０マイクロメートルを超える場合、軽量から中量の目付の均一な紙を形成することは非常に困難である。

本明細書において使用される場合、「パルプ」という用語は、そこから一般的に伸長する軸およびフィブリルを有する繊維材料の粒子を意味し、この場合に、一般的には、軸は、円柱であり、１０〜５０マイクロメートルの直径であり、かつ、フィブリルは、数分の１のマイクロメートルに過ぎないまたは２、３マイクロメートルの直径、および、１０〜１００マイクロメートルの長さである、軸に一般的に結合した微細な毛髪状部材である。アラミド繊維フロックは、炭素繊維フロックと同程度の長さである。メタおよびパラアラミド繊維がともに適切であり、商標名Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）およびＮｏｍｅｘ（登録商標）で、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ（ＤｕＰｏｎｔ）から、並びに、商標名Ｔｗａｒｏｎ（登録商標）で、Ｔｅｉｊｉｎ Ｔｗａｒｏｎ，Ｃｏｎｙｅｒｓ，ＧＡから、入手可能である。

好ましいパルプ材料は、ｐ−アラミドである。しかしながら、液晶ポリエステル、ポリアレーンエアゾ−ル（ｐｏｌｙａｒｅｎｅａｚｏｌｅ）、メタ−アラミド、およびセルロ−スなどのその他の合成または天然繊維とのｐ−アラミドのブレンド物が、使用されることができる。アラミドパルプを作製するための例示的なプロセスの一つが、Ｈａｉｎｅｓらへの米国特許第５，０８４，１３６号明細書に開示されている。

異なる熱硬化性および熱可塑性樹脂が、本発明の紙のポリマー結合剤として使用されることができる。これらの樹脂は、フィブリド、フレーク、粉末、およびフロックの形態で供給されることができる。本明細書において使用される場合、「フィブリド」という用語は、１００〜１０００マイクロメートルの長さおよび幅、および０．１〜１マイクロメートルの厚さを有する小さいフィルム状の基本的に二次元の公知の粒子の非常に微細に分かれたポリマー生成物を意味する。好ましい種類のバインダ−樹脂は、アラミド、ポリイミド、フェノール系、およびエポキシである。しかしながら、その他の種類の樹脂も使用可能である。

典型的には、フィブリドは、溶液の溶媒と不混和性である液体の凝固浴にポリマー溶液を流れ出させることによって作製される。ポリマー溶液の流し込みは、ポリマーが凝固するにつれて、激しいせん断力および乱流にかけられる。本発明のフィブリド材料は、メタまたはパラ−アラミドあるいはそれらのブレンド物から選択されることができる。より好ましくは、フィブリドは、メタ−アラミドである。

フィブリドおよびフロックの例示的な組合せとしては、ｍ−アラミドフィブリドおよびｍ−アラミドフロック、ｍ−アラミドフィブリドおよびｐ−アラミドフロック、ｍ−アラミドフィブリドおよびｐ−アラミドフロックとポリエチレンテレフタル酸（ＰＥＴ）フロックのブレンド物、ｐ−アラミドフィブリドおよびｐ−アラミドフロック、並びに、ｐ−アラミドパルプを有するｐ−アラミドフィブリドおよびｐ−アラミドフロックが挙げられる。

好ましい一実施形態においては、フィブリドの形態における繊維およびポリマー結合剤は、ともにスラリ−化されて、ワイヤースクリ−ンまたはベルトにおける紙に変換される混合物を形成することができる。アラミド繊維およびアラミドフィブリドから紙を形成するための例示的なプロセスについては、Ｔｏｋａｒｓｋｙへの米国特許第４，６９８，２６７号明細書および米国特許第４，７２９，９２１号明細書、Ｈｅｓｌｅｒらへの米国特許第５，０２６，４５６号明細書、並びにＫｉｒａｙｏｇｌｕらへの米国特許第５，２２３，０９４号明細書および米国特許第５，３１４，７４２号明細書を参照されたい。

紙が形成されると、所望の空洞率／見掛けの密度までカレンダー加工されることができる。

場合により、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、第２構成要素は、紙２６と接触する保護ポリマー層３２を含むことができる。こうした保護ポリマー層は、製造、取付け、およびサービスの間、機械的強化および保護性を紙に付与する。保護ポリマー層は、紙の片面または両面にあることができる。好ましい実施形態においては、保護ポリマー層は、自立型フィルムの形態である。

いくつかの実施形態においては、保護ポリマー層３２は、接着剤または熱的結合などの手段によって、紙２６に結合されることができる。いくつかの実施形態においては、保護ポリマー層と紙との間の結合強度は、少なくとも１４０Ｎ／ｍ（０．８ポンド／インチ）である。別の実施形態においては、保護ポリマー層と紙との間の結合強度は、少なくとも２６２Ｎ／ｍ（１．５ポンド／インチ）である。

保護ポリマー層３２は、少なくとも１０分間、少なくとも２００℃の温度に耐えることができなければならない。ポリマー層は、熱硬化性または熱可塑性材料であることができる。熱可塑性層が好ましい。

好ましくは、保護層３２は、Ｖ−０のＵＬ９４燃焼性分類を有しなければならない。ＵＬ９４燃焼性分類は、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｔｅｓｔ，Ｔｈｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｓ ｉｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓであり、これは、試験片が点火されたら、火炎を消化または拡散する材料の傾向を測定する。Ｖ−０は、材料が、垂直位置において試験され、点火源を除去した後、１０秒以内に自己消火されることを示す。

好ましくは、保護層は、４〜３０マイクロメートルの範囲の厚さを有する。より好ましくは、厚さの範囲は、５〜１５マイクロメートル、最も好ましくは５〜７マイクロメートルの範囲でなければならない。保護層は、機械的強度および剛性を積層体にさらに付与する。

保護層のための適切な材料としては、ポリケトン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリアリーレンスルフィド、フルオロポリマー、液晶ポリマー、およびポリカーボネートが挙げられる。ポリケトンの例は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）である。ポリエーテルスルホンおよびポリフェニルスルホンは、ポリスルホンの例である。ポリ（ｐ−フェニレンスルフィドは、本発明に使用するのに適切なポリアリーレンスルフィドである。ポリビニルフルオリド（ＰＶＦ）およびポリビニルイジネフルオリド（ＰＶＤＦ）は、フルオロポリマーの例である。適切なフルオロポリマーは、商標名ＴｅｄｌａｒでＤｕＰｏｎｔから入手可能である。ポリアリーレートは、適切な液晶ポリマーの例である。また、これらのフィルムのいくつかは、第２のポリマー材料でコーティングされることができる。例えば、ポリイミドフィルム、カプトン（登録商標）は、フッ素化エチレンプロピレン、ＦＥＰでコーティングされることができ、本発明に使用されることができる。

保護層３２の表面は、紙との接着を向上させるために、接着剤によってなどで、場合により処理されることができる。適切な表面処理方法としては、これらに限定されるものではないが、コロナエッチング、および、アンモニウム、ホスホニウム、またはスルホニウム塩などのカップリング剤での洗浄が挙げられる。保護層が、紙２６、並びに、布地層２５および／または２８に接着的に結合される場合、接着剤は、熱可塑性または熱硬化性樹脂であることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ、エポキシノボラック、フェノール系、ポリウレタン、およびポリイミドが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルスルホン、およびポリオレフィンが挙げられる。熱可塑性樹脂が好ましい。

火炎伝播が起こっている間、紙における保護ポリマー層を縮小、または溶融、または分解することによって引き起こされる機械的応力からの起こり得る損傷を防止するために、火炎曝露の初期に、複合材料積層体が層間結合をせず（即ち、開放または溶融または軟化）、この結果、複合材料積層体の内部剥離を引き起こすことが好ましい。即ち、保護フィルムが分解し始める前に、保護フィルムからの紙の剥離が発生することになる。これらの比較的低い活性化温度のため、効果的な剥離を容易にすることになることから、熱可塑性接着剤は、熱硬化性接着剤より好ましい選択である。

紙に保護層を結合するために使用される接着剤層は、場合により４０重量パーセントまでの難燃性成分を含むことができる。適切な難燃剤成分としては、三酸化アンチモンと、テトラ臭素化ビスフェノールＡ、ポリ臭素化ビフェニル、ペンタ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、オクタ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、デカ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、およびヘキサブロモシクロドデカンを含むハロゲン化難燃剤とが挙げられる。リン含有難燃剤も広く使用される。

好ましくは、接着剤は、７５℃〜２００℃の範囲の温度で活性化可能でなければならいない。いくつかの実施形態においては、活性化範囲は１２０〜１４０℃である。活性化とは、熱硬化性樹脂の場合、樹脂が所定の温度範囲内でポリマー層および布地に結合しなければならないことを意味する。熱可塑性樹脂の場合、活性化は、樹脂がポリマー層および布地に結合するのに足りるほど十分に軟化し流動することを意味する。

紙の構成要素である雲母の代替としては、軽量の目の粗い織布スクリムが、雲母小板の層に包埋されることができる、または、これに対して敷設されることができる。スクリムは、天然、有機、または無機繊維から作製されることができ、ガラス、綿、ナイロン、またはポリエステルが典型的な例である。ガラス繊維スクリムが、特に小板層への包埋に好ましい。スクリムは、織布または編布構造であることができ、典型的な面重量は、４０グラム／平方メートル以下である。

さらに別の実施形態においては、雲母層は、１００％の小板を含む、即ち、樹脂、接着剤、布地、または紙などのキャリア材料が存在しない。しかしながら、雲母小板層の形成の間、雲母の不完全な乾燥から生じるいくつかの残留分散物が、存在することができる。

第３構成要素
第３構成要素２３は、８８〜６７８ｇｓｍ（２．６〜２０オンス／平方ヤード）の面重量を有し、かつ、少なくとも１１グラム／ｄｔｅｘ（１０グラム／デニール）の引張り強さを有するフィラメント糸条の第２の布地２８と、第２のポリマー層２９と、を含み、第３構成要素の第２の布地は、第２構成要素の紙に隣接している。第２のポリマー層は複合材料シートの最も内側の層である。第２のポリマー層は、摩耗／擦傷および穿刺抵抗性の強化、衝撃靱性の向上だけでなく、物理的酷使、化学薬品による接触攻撃、および液体による浸透に対する抵抗性の強化をもたらす。

好ましくは第２のポリマー層は、広い温度範囲に渡り、（−５０℃（−６０°Ｆ））もの低い温度においてでさえ、最終製品の寿命に渡りその靱性および可撓性を維持する。

いくつかの実施形態においては、第２の布地層は、接着剤、熱結合などの手段によって、またはファスナーによって第２のポリマー層に結合されることができる。

接着剤を使用する場合、その接着剤層は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ、エポキシノボラック、フェノール系、ポリウレタン、およびポリイミドが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルスルホン、およびポリオレフィンが挙げられる。熱可塑性樹脂が好ましい。接着剤は、場合により４０重量％までの難燃剤成分を含むことができる。適切な難燃剤成分としては、三酸化アンチモンと、テトラ臭素化ビスフェノールＡ、ポリ臭素化ビフェニル、ペンタ臭素化、オクタ臭素化、デカ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、およびヘキサブロモシクロドデカンを含むハロゲン化難燃剤とが挙げられる。リン含有難燃剤も広く使用される。

接着剤は、７５〜２００℃の範囲の温度で活性化できなければならない。いくつかの実施形態においては、その活性化範囲は１２０〜１４０℃である。活性化とは、熱硬化性樹脂の場合、樹脂が所定の温度範囲内でポリマー層および布地に結合しなければならないことを意味する。熱可塑性樹脂の場合、活性化は、樹脂がポリマー層および布地に結合するのに足りるほど十分に軟化し流動することを意味する。第２のポリマー層と第２の布地との間の接着剤結合は、少なくとも２６３Ｎ／ｍ（１．５ポンド／インチ）である。いくつかの実施形態においては、第２のポリマー層と第２の布地との間の接着剤結合は、少なくとも３１５Ｎ／ｍ（１．８ポンド／インチ）、またはさらに８７６Ｎ／ｍ（５ポンド／インチ）である。

いくつかの実施形態においては、第２の布地２８と第２のポリマー層２９との間の結合強度は、少なくとも２６３Ｎ／ｍ（１．５ポンド／インチ）である。別の実施形態においては、第２の布地と第２のポリマー層との間の結合強度は、少なくとも３１５Ｎ／ｍ（１．８ポンド／インチ）である。

いくつかの実施形態においては、第２の布地は、場合によりセラミックなどの無機コーティングで片側または両側において処理されることができる。

第１および第２の布地
いくつかの実施形態においては、第１または第２の布地、それぞれ２５および２８は、７０〜５０８ｇｓｍ（２．１〜１５オンス／平方ヤード）の面重量を有する。いくつかのその他の実施形態においては、布地の面重量は、１０１〜３７３ｇｓｍ（３〜１１オンス／平方ヤード）である。いくつかの実施形態においては、第１の布地は、１０１〜１７０ｇｓｍ（３〜５オンス／平方ヤード）の面重量を有する。いくつかの実施形態においては、第２の布地は、１７０〜２７０ｇｓｍ（５〜８オンス／平方ヤード）の面重量を有する。

第１および第２の布地は、織布または不織布であることができる。典型的な織布の様式は、平織、斜子織、レノ綾織、または朱子織である。一実施形態においては、第１の布地は、経および緯の両方向に１１エンド／ｃｍ（２８エンド／インチ）の量の５５５ｄｔｅｘ（５００デニール）ＫＭ２＋ｐ−アラミド糸条を含む平織布である。別の実施形態においては、第２の布地は、経および緯の両方向に９．４エンド／ｃｍ（２４エンド／インチ）の量の１１１１ｄｔｅｘ（１０００デニール）ＫＭ２ｐ−アラミド糸条を含む平織布である。

強靭なポリマーフィルムと組み合わせた細かいデニールの糸条の布地は、非硬質複合材料シートの耐穿刺性、従って全体の耐久性の著しい向上をもたらす。

不織布としては、フィラメントがランダム配向に配置される布地、または一方向のみに整列しているフィラメントを含む布地が挙げられる。この後者の型の布地は、ノンクリンプまたは一方向織布としても知られる。

いくつかの実施形態においては、第１および／または第２の布地は、製織後に精練またはヒートクリーニングされる。このようなプロセスは、製織プロセス由来の油などの汚染物質を除去するために繊維産業においてよく知られている。

好ましくは第１および第２の布地のフィラメント糸条は、芳香族ポリアミドまたは芳香族コポリアミドを含む。また、ガラス繊維および炭素繊維、特にポリアクリロニトリルに基づく炭素繊維を使用することができる。

布地２５および２８は、複数のフィラメントを有するマルチフィラメント糸条から作製される。糸条は、絡み合わせる、かつ／または、撚り合わせることができる。本明細書における目的において、「フィラメント」という用語は、長さの、その長さに対して垂直な断面積の幅に対する高い比を有する、比較的可撓性の、巨視的に均一である物体として定義される。フィラメントの断面は、任意の形状であることができるが、典型的には円形または豆形である。本明細書において、「繊維」という用語は、「フィラメント」という用語と相互に交換して使用され、また、「エンド」という用語は、「糸条」という用語と相互に交換して使用される。

フィラメントは、任意の長さであることができる。好ましくは、フィラメントは連続性である。パッケージにおいてボビンに対して紡糸されるマルチフィラメント糸条は、複数の連続フィラメントを含む。マルチフィラメント糸条は、短繊維に切断され、本発明に使用するのに適した紡績短繊維糸条に作製されることができる。短繊維は、約１．５〜約５インチ（約３．８ｃｍ〜約１２．７ｃｍ）の長さを有することができる。短繊維は、まっすぐ（即ち、捲縮されていない）であることができ、またはその長さに沿ってインチ当たり約３．５〜約１８クリンプ（ｃｍ当たり約１．４〜約７．１クリンプ）のクリンプ（または繰返し屈曲）回数を有する鋸歯形状のクリンプを有するように捲縮されていることができる。

いくつかの実施形態においては、糸条は、少なくとも１１グラム／ｄｔｅｘの糸条引張り強さおよび少なくとも１００グラム／ｄｔｅｘの弾性率を有する。いくつかの実施形態においては、糸条は、３３３〜２２２２ｄｔｅｘ（３００〜２０００デニール）または５５５〜１１１１ｄｔｅｘ（５００〜１０００デニール）の線密度を有する。いくつかの実施形態においては、第１および第２の布地の糸条は、５５５ｄｔｅｘまたは１１１１ｄｔｅｘの線密度を有する。

ポリマーがポリアミドである場合、アラミドが好ましい。「アラミド」という用語は、アミド（−ＣＯＮＨ−）結合の少なくとも８５％が、２つの芳香族環に直接結合したポリアミドを意味する。適切なアラミド繊維は、Ｍａｎ−Ｍａｄｅ Ｆｉｂｒｅｓ−Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ ２，Ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｉｔｌｅｄ Ｆｉｂｒｅ−Ｆｏｒｍｉｎｇ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ，ｐａｇｅ ２９７，Ｗ．Ｂｌａｃｋ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９６８に記載されている。また、アラミド繊維およびそれらの製造については、米国特許第３，７６７，７５６号明細書、米国特許第４，１７２，９３８号明細書、米国特許第３，８６９，４２９号明細書、米国特許第３，８６９，４３０号明細書、米国特許第３，８１９，５８７号明細書、米国特許第３，６７３，１４３号明細書、米国特許第３，３５４，１２７号明細書、および米国特許第３，０９４，５１１号明細書に開示されている。

好ましいアラミドは、パラ−アラミドである。好ましいパラ−アラミドは、ＰＰＤ−Ｔと称されるポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）である。ＰＰＤ−Ｔとは、ｐ−フェニレンジアミンと塩化テレフタロイルとの等モル重合から得られるホモポリマー、また、少量のその他のジアミンのｐ−フェニレンジアミンとの組み込み、および少量のその他の二酸塩化物の塩化テレフタロイルとの組み込みから得られるコポリマーを意味する。原則として、その他のジアミンおよびその他の二酸塩化物は、その他のジアミンおよび二酸塩化物が重合反応を妨げる反応性基を有さないという条件でのみ、約１０モル％と同量までの量のｐ−フェニレンジアミンまたは塩化テレフタロイル、あるいはおそらくはわずかに高い量で使用できる。また、ＰＰＤ−Ｔは、例えば、２，６−塩化ナフタロイル、またはクロロ若しくはジクロロ塩化テレフタロイル、または３，４’−ジアミノジフェニルエーテルなどの、その他の芳香族ジアミンおよびその他の芳香族二酸塩化物の組み込みから得られるコポリマーを意味する。

添加物をアラミドとともに使用することができ、１０重量パーセント以上と同量までのその他のポリマー材料がアラミドとブレンド可能であることが見出されている。アラミドのジアミンを１０パーセント以上と同量のその他のジアミンで置き換えられた、またはアラミドの二酸塩化物を１０パーセント以上と同量のその他の二酸塩化物で置き換えられたコポリマーを使用することができる。

別の適切な繊維は、５０／５０のモル比のｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）および３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＤＰＥ）との塩化テレフタロイル（ＴＰＡ）の反応によって調製される芳香族コポリアミドに基づくものである。さらに別の適切な繊維は、テレフタル酸若しくは酸無水物、またはこれらのモノマ−の酸塩化物誘導体との、２つのジアミン、ｐ−フェニレンジアミンおよび５−アミノ−２−（ｐ−アミノフェニル）ベンゾイミダゾ−ルの重縮合反応によって形成されるものである。

ガラス繊維としては、「Ｅ」ガラスおよび「Ｓ」ガラスが挙げられる。Ｅ−ガラスは、市販の低アルカリガラスである。典型的な組成物の一つは、５４重量％のＳｉＯ₂、１４重量％のＡｌ₂Ｏ₃、２２重量％のＣａＯ／ＭｇＯ、１０重量％のＢ₂Ｏ₃、および２重量％未満のＮａ₂Ｏ／Ｋ₂Ｏからなる。いくつかのその他の材料も不純物レベルで存在することができる。Ｓ−ガラスは、市販されているマグネシア−アルミナ−ケイ酸塩ガラスである。この組成物は、Ｅ−ガラスよりも堅く、強く、かつ、より高価であり、ポリマーマトリックス複合材料でよく使用される。

いくつかの実施形態においては、炭素繊維は、例えば、Ｔｏｒａｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの商標名Ｔｏｒａｙｃａ、またはＨｅｘｃｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＨｅｘＴｏｗで入手可能なものなどの、標準的なまたは中程度の弾性率の繊維である。典型的には、こうした繊維は、トウ当たり３０００、または６０００、または１２，０００、または２４，０００フィラメントを有する。

いくつかの実施形態においては、第１および／または第２の布地は、場合により、非硬質耐火性複合材料の延焼特性に役立つように難燃剤成分で処理されることができる。適切な難燃剤成分としては、三酸化アンチモンと、テトラ臭素化ビスフェノールＡ、ポリ臭素化ビフェニル、ペンタ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、オクタ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、デカ臭素化ジフェニルエーテル（酸化物）、およびヘキサブロモシクロドデカンを含むハロゲン化難燃剤とが挙げられる。リン含有難燃剤も広く使用される。

第１および第２のポリマー層
第１若しくは第２の、またはその両方のポリマー層、それぞれ２４および２９のポリマーは、熱可塑性または熱硬化性ポリマーであることができる。熱可塑性ポリマーが好ましい。

好ましい実施形態においては、第１および第２のポリマー層は、自立型フィルムの形態である。

適切なポリマーとしては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリロニトリル、フルオロポリマー、ポリイミド、ポリケトン、ポリイミド（Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））、ポリスルホン、ポリアリーレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリカーボネート、およびエチレンメタクリル酸コポリマー（Ｅ／ＭＡＡ）などのイオノマーが挙げられる。

例示的なフルオロポリマーとしては、ポリフッ化ビニル（Ｔｅｄｌａｒ（登録商標））、エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー（Ｈａｌａｒ（登録商標））、およびポリテトラフルオロエチレン（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））が挙げられる。例示的なポリケトンとしては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）が挙げられる。

一実施形態においては、第１のポリマー層はポリウレタンである。別の実施形態においては、第２のポリマー層は、エチレンメタクリル酸コポリマーなどのイオノマー樹脂である。さらに別の実施形態においては、第１のポリマー層は、ＵＶ光に対して非透過性、かつ、不浸透性である。ＵＶ光に対して非透過性、かつ、不浸透性とは、第１のポリマー層が、ＵＶ光、特にＵＶスペクトルの上端におけるＵＶ光の少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９８％、最も好ましくは１００％を遮断することを意味する。

いくつかの実施形態においては、第１および／または第２のポリマー層は、１７〜１７０ｇｓｍ（０．５〜５オンス／平方ヤード）、または３４〜１３６ｇｓｍ（１〜４オンス／平方ヤード）、またはさらに６７〜１０２ｇｓｍ（２〜３オンス／平方ヤード）の面重量を有する。

いくつかの実施形態においては、第１および／または第２のポリマー層の少なくとも片面を金属被覆することができる。好ましくは複合材料シートにおいてその金属被覆される表面は、第１または第２の布地に隣接したポリマー層の側にある。

使用
本明細書において記載される複合材料シートは、火炎および火に対する保護が必要とされる多くの用途においてその使用を見受けることができる。例としては、貨物コンテナの側壁および天井、耐火性カバ−、バッテリーに使用されるなどのセパレーター、並びに、航空機、電車、または建物に使用されることができる毛布またはライナ−が挙げられる。

試験法
複合材料シートを、ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ １４ ＣＦＲ ２５．８５５ Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｆ Ｐａｒｔ ＩＩＩ−Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ Ｔｏ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ Ｆｌａｍｅ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃａｒｇｏ Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ Ｌｉｎｅｒの温度および空気質量流束試験条件を再現した火炎貫通試験にかけた。使用されるいくらか低い熱流束は、溶け落ち試験（ｂｕｒｎ−ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｅｓｔ）の間に火炎バリア複合材料に必要とされる熱機械的応力レベルが加わることを再現するためにより高い空気質量流束で補償した。

複合材料シートの引張り特性は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３９／Ｄ３０３９Ｍ−０８ポリマーマトリックス複合材料の引張り特性の標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）によって求めた。

紙の乾燥引張り強度は、ＡＳＴＭ Ｄ−８２８紙および厚紙の引張り特性（一定伸長速度装置を使用した）（Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐａｐｅｒ ａｎｄ Ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ（Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｒａｔｅ ｏｆ Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ Ａｐｐａｒａｔｕｓ））に従って測定した。

紙の厚さは、ＴＡＰＰＩ Ｔ４１１ ｏｍ−１０紙、厚紙、および複合厚紙の厚さ（キャリパ−）（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（Ｃａｌｉｐｅｒ）ｏｆ Ｐａｐｅｒ，Ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ，ａｎｄ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｂｏａｒｄ）によって測定した。

紙の乾燥面重量は、ＩＳＯ ５３６（１９９５）目付の決定（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒａｍｍａｇｅ）、およびＴＡＰＰＩ Ｔ４１０紙および厚紙の目付（単位面積当たり重量）（Ｇｒａｍｍａｇｅ ｏｆ Ｐａｐｅｒ ａｎｄ Ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ）（Ｗｅｉｇｈｔ ｐｅｒ Ｕｎｉｔ Ａｒｅａ））に従って測定した。

紙の含水率は、ＩＳＯ ２８７（１９８５）含水率の決定−オーブン乾燥法（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｅｎｔ−Ｏｖｅｎ Ｄｒｙｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）に従って測定した。

実施例１
非硬質複合材料シートを調製した。

第１構成要素
第１構成要素は、８５ｇｓｍの面重量をもたらす１．０５ｇ／ｃｍ³の面重量を有する非透過性の０．０７５ｍｍ（３ミル）インフレートポリウレタンフィルム（第１のポリマー層）に熱結合した織布（第１の布地）を含んだ。この布地は、１２５ｇｓｍ（３．７オンス／平方ヤード）の面重量を有した。この布地は、経および緯の両方が２８エンド／インチを有する平織であり、５５６ｄｔｅｘ（５００デニール）ｐ−アラミドＫｅｖｌａｒ（登録商標）ＫＭ２＋糸条、ｍｅｒｇｅ １Ｗ０３４から織られた。糸条は、３１ｇ／ｄｔｅｘの名目引張り強さを有した。第１のポリマーフィルムと第１の布地との間の結合強度を試験し、少なくとも４３７Ｎ／ｍ（２．５ポンド／インチ）であった。

第２構成要素
第２構成要素は、２３７ｇｓｍの名目目付を有する０．２００ｍｍ（８ミル）Ｎｏｍｅｘ（登録商標）ｇｒａｄｅ Ｔ４１８紙を含んだ。ＡＳＴＭ Ｄ−８２８に従って測定される場合、紙は、第１の方向（縦方向）に８７００Ｎ／ｍ、および第２の方向（横方向）に６０００Ｎ／ｍの名目引張り強度を有した。

第３構成要素
第３構成要素は、７６ｇｓｍの面重量をもたらす０．９４ｇ／ｃｍ³の面重量を有する０．０７５ｍｍ（３ミル）イオノマーＳｕｒｌｙｎ（登録商標）フィルム（第２のポリマー層）に熱結合した織布（第２の布地）を含んだ。この布地は、２２０ｇｓｍ（６．５オンス／平方ヤード）の面重量を有した。この布地は、経および緯の両方が２４エンド／インチ（９．４エンド／ｃｍ）を有する平織であり、１１１１ｄｔｅｘ（１０００デニール）ｐ−アラミドＫｅｖｌａｒ（登録商標）ＫＭ２糸条、ｍｅｒｇｅ １Ｗ０４１から織られた。糸条は、３０ｇ／ｄｔｅｘの名目引張り強さを有した。第１のポリマーフィルムと第１の布地との間の結合強度を試験し、少なくとも２６２Ｎ／ｍ（１．５ポンド／インチ）であった。

第１、第２、および第３構成要素を図２Ａに示すように一体に組み立てた。第２構成要素は、第１構成要素または第３構成要素のどちらにも結合されなかった。

組み立てられた複合材料シートを、２つの火炎貫通試験にかけた。第１の試験では、試験試料は、火炎に向き合う複合材料のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）フィルム側を有する、天井位置にあった。試料は、紙が９２７℃±３８℃（１７００°Ｆ±１００°Ｆ）火炎に対して効果的なバリアとして機能し、火炎源と接触してから５分以内に試験片の火炎貫通はない、火炎貫通に対して良好な抵抗性を示した。水平試験試料の上面から４インチ上方で測定したピーク温度は、２０４℃（４００°Ｆ）を超えなかった。

第２の試験では、試験試料は、火炎に向き合う複合材料のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）フィルム側を有する、垂直位置にあった。試料は、紙が９２７℃±３８℃（１７００°Ｆ±１００°Ｆ）火炎に対して効果的なバリアとして機能し、火炎源と接触してから５分以内に試験片の火炎貫通はない、火炎貫通に対して良好な抵抗性を示した。水平試験試料の上面から４インチ上方で測定したピーク温度は、２０４℃（４００°Ｆ）を超えなかった。

また、複合材料シートの機械的強度を、航空貨物の航空コンテナ（Ｕｎｉｔ Ｌｏａｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）に使用される材料に関してＮａｔｉｏｎａｌ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＮＡＳ ３６１０によって設定される耐久性基準を満たすかについて試験した。複合材料シートの幅１０１．６ｍｍ（４インチ）のストリップの軸方向引張り強度は、１，７００±５０ポンドまたは７７１±２２ｋｇ（４２５±１２．５ポンド／インチまたは７４２２８±２１８９Ｎ／ｍ）であった。

比較例Ａ
実施例１の０．０７５ｍｍ（３ミル）ポリウレタン（第１のポリマー層）フィルムと０．０７５ｍｍ（３ミル）Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）（第２のポリマー層）フィルムとの間に熱結合された３２２ｇｓｍ（９．５オンス／平方ヤード）織布を含む複合材料シートを組み立てた。ＰＵフィルムと布地との間の結合強度は、少なくとも４３７Ｎ／ｍ（２．５ポンド／インチ）であった。この布地は、経および緯の両方が２４エンド／インチ（９４エンド／ｃｍ）を有する平織であり、１６６７ｄｔｅｘ（１５００デニール）ｐ−アラミドＫｅｖｌａｒ（登録商標）２９糸条、ｍｅｒｇｅ １Ｆ２１１から織られた。その単層の幅１０１．６ｍｍ（４インチ）のストリップの軸方向引張り強度は、９００ポンドまたは４０８ｋｇ（２２５ポンド／インチまたは３９４０３Ｎ／ｍ）以下であった。

比較例Ａでは、垂直および水平火炎伝播に関するＴＳＯ Ｃ９０ａ貨物パレット、ネット、およびコンテナ（航空コンテナ）の規格の可燃性要求基準を満たすかについて試験した。しかしながら火炎に曝した場合、この試料は火炎源に接触してから３０秒以内の火炎貫通に不合格であるため、これは有効な火炎バリア特性に欠けた。

実施例２
５０重量パーセントまでの難燃性成分を含む、０．０２５ｍｍ（１ミル）キャストポリウレタンフィルムの層を有する構成要素１および３に、構成要素２が熱結合された以外は、この実施例は、実施例１に従って調製した。

実施例２では、天井位置において、火炎貫通試験にかけた。火炎を、複合材料のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）フィルム側に当てた。試料は、紙が９２７℃±３８℃（１７００°Ｆ±１００°Ｆ）火炎に対して効果的なバリアとして機能し、火炎源と接触してから５分以内に試験片の火炎貫通はない、火炎貫通に対して良好な抵抗性を示した。水平試験試料の上面から４インチ上方で測定したピーク温度は、２０４℃（４００°Ｆ）を超えなかった。

実施例３
第２構成要素は、１４８ｇｓｍの名目目付を有する０．１２５ｍｍ（５ミル）Ｎｏｍｅｘ（登録商標）ｇｒａｄｅ Ｔ４１８紙であったこと以外は、この実施例は、実施例１に従って調製した。ＡＳＴＭ Ｄ−８２８に従って測定される場合、紙は、第１の方向（縦方向）に５２００Ｎ／ｍ、および第２の方向（横方向）に３５００Ｎ／ｍの名目引張り強度を有した。

実施例３の複合材料シートを、天井位置において、火炎貫通試験にかけた。火炎は、複合材料のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）フィルム側に当てられた。試料は、紙が９２７℃±３８℃（１７００°Ｆ±１００°Ｆ）火炎に対して効果的なバリアとして機能し、火炎源と接触してから５分以内に試験片の火炎貫通はない、火炎貫通に対して良好な抵抗性を示した。水平試験試料の上面から４インチ上方で測定したピーク温度は、２０４℃（４００°Ｆ）を超えなかった。

また、複合材料シートを、垂直位置におけるシートを用いた火炎貫通試験にかけた。火炎は、複合材料のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）フィルム側に当てられた。試料は、火炎源と接触してから５分以内に試験片の少なくとも３０％を火炎が貫通し、火炎貫通に対する不整合な抵抗性を示した。

天井位置における試料を用いた火炎貫通試験は、許容可能であると考えられたが、垂直位置における試料を用いた試験は、ごくわずかに許容可能であると考えられた。

比較例Ｂ
８９ｇｓｍの名目目付を有する０．０７５ｍｍ（３ミル）Ｎｏｍｅｘ（登録商標）ｇｒａｄｅ Ｔ４１８紙が使用された以外は、この実施例は、実施例１に従って調製した。ＡＳＴＭ Ｄ−８２８に従って測定される場合、紙は、第１の方向（縦方向）に２９００Ｎ／ｍ、および第２の方向（横方向）に１９００Ｎ／ｍの名目引張り強度を有した。

この実施例の複合材料シートを、天井位置において、火炎貫通試験にかけた。火炎は、複合材料のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）フィルム側に当てられた。試料は、火炎源と接触してから５分以内に試験片の大部分を火炎が貫通し、火炎貫通に対する不整合な抵抗性を示した。この試験結果は、許容可能でないとみなされた。

Claims (13)

1. （ｉ）少なくとも１１ｇ／ｄｔｅｘの引張り強さを有するフィラメント糸条の第１の布地と、第１のポリマー層と、を含む、８８〜６７８ｇｓｍの面重量を有する第１構成要素と、
   （ｉｉ）前記第１構成要素の前記第１の布地および第３構成要素の第２の布地に隣接して配置された紙を含む、１２０〜４３０ｇｓｍの面重量を有する第２構成要素であって、前記紙は、アラミド繊維と、ポリマー結合剤と、雲母と、をさらに含む第２構成要素と、
   （ｉｉｉ）少なくとも１１ｇ／ｄｔｅｘの引張り強さを有するフィラメント糸条の第２の布地と、第２のポリマー層と、を含む、８８〜６７８ｇｓｍの面重量を有する第３構成要素であって、前記第３構成要素の前記第２の布地は、前記第２構成要素の前記紙と隣接している第３構成要素と、
   を順に含む非硬質複合材料シートであって、
   （ａ）前記第１および第２の布地の糸条は、芳香族ポリアミド、芳香族コポリアミド、ガラス繊維、または炭素繊維を含み、かつ、
   （ｂ）前記第１構成要素の前記第１のポリマー層および前記第３構成要素の前記第２のポリマー層のポリマーは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリロニトリル、フルオロポリマー、ポリイミド、ポリケトン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリアリーレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリカーボネート、またはイオノマーである、非硬質複合材料シート。
2. 前記複合材料は、少なくとも３５０Ｎ／ｃｍの破断強度を有する、請求項１に記載の複合材料シート。
3. ＦＡＡ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ １４ ＣＦＲ ２５．８５５ Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｆ Ｐａｒｔ ＩＩＩに従って試験した場合、前記複合材料シートは、溶け落ち貫通（ｂｕｒｎ−ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）がなく、５分間、９２７℃の火炎温度に耐えることができる、請求項１に記載の複合材料シート。
4. ＦＡＡ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ １４ ＣＦＲ ２５．８５５ Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｆ Ｐａｒｔ ＩＩＩに従って試験した場合、前記複合材料シートは、溶け落ち貫通がなく、５分間、９２７℃の火炎温度に耐えることができ、かつ、火炎から離れた前記シートの側から１０１ｍｍ離れた温度が、２０４℃を超えない、請求項１に記載の複合材料シート。
5. 前記第１または第２の布地は、７０〜５０８ｇｓｍの面重量を有する、請求項１に記載の複合材料シート。
6. 前記第１の布地は、１０１〜１７０ｇｓｍの面重量を有する、請求項１に記載の複合材料シート。
7. 前記第２の布地は、１７０〜２７０ｇｓｍの面重量を有する、請求項１に記載の複合材料シート。
8. 前記第１および／または第２の布地のフィラメント糸条は、３３３〜２２２２ｄｔｅｘの線密度を有する、請求項１に記載の複合材料シート。
9. 前記紙は、１９５〜２５５ｇｓｍの乾燥面重量を有する、請求項１に記載の複合材料シート。
10. 前記紙は、１０％以下の含水率を有する、請求項１に記載の複合材料シート。
11. 前記イオノマーは、エチレンメタクリル酸コポリマーである、請求項１に記載のポリマー。
12. フレームアセンブリと、複数の側壁と、天井と、床と、を含む貨物コンテナであって、前記側壁および天井は、請求項１に記載の非硬質複合材料シートを含む、貨物コンテナ。
13. 請求項１に記載の非硬質複合材料シートを含む、耐火性カバ−、セパレーター、毛布、またはライナ−。

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