多層片材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多層片材，所述多層片材包括防粘紙以及涂覆到所述防粘紙的一個表面上的無機(jī)耐火層，其中所述耐火層具有15至50gsm的單位面積干重和不大于10重量％的殘余水分含量。所述紙材包含纖維素與棉纖維的共混物并且是親水性的。
【專利說明】多層片材
【背景技術(shù)】
[0001]1.摶術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及多層片材，所述多層片材包括載體層和無機(jī)耐火層。所述載體層是紙材。
_3] 2.【背景技術(shù)】
[0004]授予Fay等人的美國專利6，322，022公開了用于運(yùn)輸工具，特別是飛機(jī)的防燒穿系統(tǒng)。
[0005]授予Tomkins和Vogel-Martin的美國專利6，670, 291描述了一種用于阻燃應(yīng)用的層合片材料。
[0006]授予Gough等人的美國專利5，667，886描述了一種復(fù)合片材，所述復(fù)合片材具有基底層、涂層以及柔性粘合劑層。該基底層優(yōu)選地是聚酯膜。該涂層包含礦物，優(yōu)選地包含蛭石。
[0007]仍持續(xù)需要提供如下形式的薄無機(jī)耐火層的方法，該形式可以被安全地處理并且隨后加工成用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)的隔熱和隔音毯中的阻燃部件的多層復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明涉及多層片材，所述多層片材包括具有第一外表面和第二外表面的防粘紙以及鄰近所述防粘紙的至少一個表面的無機(jī)耐火層，其中所述耐火層具有15至50gsm的單位面積干重和不大于10重量％的殘余水分含量，其中所述防粘紙
[0009](i)包含纖維素與棉纖維的共混物，
[0010](ii)是親水性的，
[0011](iii)具有沿第一方向為至少51b/in且沿第二方向為至少21b/in的濕拉伸強(qiáng)度，所述第二方向橫向于所述第一方向，
[0012](iv)具有沿第一方向為至少101b/in且沿第二方向為至少51b/in的干拉伸強(qiáng)度，所述第二方向橫向于所述第一方向，
[0013](V)在至少一個外表面上具有不大于150謝菲爾德單位(Sheffield unit)的表面光滑度，
[0014](vi)具有來自至少一個外表面的0.25至1.51b/in的表面剝離值，
[0015](vii)具有5至12密耳的厚度，
[0016](viii)具有0.9至1.lg/cc的密度,并且
[0017](ix)具有不大于 1200 葛爾萊空氣阻力(Gurley Air Resistance) (sec/100cc, 20盤司氣缸)的透氣性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的多層片材的示意性橫截面。【具體實施方式】
[0019]圖1示出了多層片材10的剖面，所述多層片材10包括載體層或基底層11以及沉積到該載體層上的無機(jī)耐火層12。優(yōu)選的載體材料是防粘紙。
[0020]防粘紙
[0021]防粘紙具有在圖1中分別以13和14示出的第一外表面和第二外表面。防粘紙包含木漿(纖維素)與長絨棉纖維的共混物，在一些實施例中，該共混物包含40至60重量％的纖維素。在一些其它實施例中，該共混物包含45至55重量％的纖維素。
[0022]紙材具有沿第一方向為至少51b/in且沿第二方向為至少21b/in的濕拉伸強(qiáng)度，該第二方向橫向于該第一方向，在一個優(yōu)選的實施例中，該第一方向是紙材平面內(nèi)的縱向(long direction),即制成紙卷的方向。這也被稱為縱向(machine direction)。第二方向有時被稱為橫向。所謂濕拉伸強(qiáng)度意指紙材在用水飽和之后的拉伸強(qiáng)度。如果沿第一方向的濕拉伸強(qiáng)度小于51b/in，那么存在較高的在涂覆處理期間因沉積在紙材上的重量和施加到紙材的張力而導(dǎo)致片材頻繁斷裂的風(fēng)險。
[0023]紙材具有沿第一方向為至少101b/in且沿第二方向為至少51b/in的干拉伸強(qiáng)度，該第二方向橫向于該第一方向。所謂干拉伸強(qiáng)度意指已在環(huán)境溫度和環(huán)境濕度下，通常在48% -52%的相對濕度和22°C _24°C下適應(yīng)的紙材的拉伸強(qiáng)度。TAPPI T_402sp-08是限定了用于紙材、板以及紙漿產(chǎn)品的環(huán)境條件的示例性規(guī)范。
[0024]需要沿第一方向的干拉伸強(qiáng)度為至少101b/in以確保通過后續(xù)的工藝步驟對涂覆的幅材進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，特別是確保在卷繞期間形成緊密的卷筒，從而防止卷筒松垂和伸縮式套疊。
[0025]在一些實施例中，防粘紙具有沿第一方向為60至901b/in且沿第二方向為20至401b/in的干拉伸強(qiáng)度。
[0026]紙材在與耐火層接觸的外表面上具有不大于150謝菲爾德單位的表面光滑度，光滑度與紙材的表面輪廓有關(guān)。它是在測試條件下表面的平坦度，考慮到了粗糙度、水平度以及壓縮率。該測試間接測量紙材光滑度或粗糙度。謝菲爾德測試方法是對試樣(在底側(cè)面上由平板玻璃背襯)與從頂部壓印到樣品中的兩個加壓的同心環(huán)形平臺(land)之間的氣流的測量。這種工序描述于TAPPI T-538om-08中。在一些實施例中，防粘紙在至少一個外表面上具有60至80謝菲爾德單位的表面光滑度。
[0027]紙材在與耐火層接觸的外表面上具有0.25至1.51b/in的表面剝離值，如果該剝離值小于0.251b/in，那么無機(jī)耐火層可從防粘紙上剝離而存在耐火層斷裂的風(fēng)險。如果該剝離值大于1.51b/in，那么在后續(xù)的工藝步驟期間耐火層將難以從防粘紙上取下。
[0028]紙材是親水性的。這一特征有助于干燥處理。由于耐火涂料分散體中的大部分水被防粘紙所吸收，因而這允許更有效的干燥并且允許形成無機(jī)耐火層以及防止耐火層中出現(xiàn)諸如起泡之類的干燥缺陷。
[0029]紙材具有5至12密耳的厚度和0.9至1.lg/cc的密度。紙材密度低于0.9g/cc將產(chǎn)生不期望的特征，諸如具有粗糙的且有絨毛的表面的更薄弱且更蓬松的紙材。紙材密度大于1.lg/cc將使紙材的透氣性發(fā)生改變并且妨礙對涂覆的紙材進(jìn)行干燥處理。密度更大的紙材還會產(chǎn)生具有更不平坦的表面的更不平的片材。紙材厚度低于5密耳將產(chǎn)生不期望的特征，諸如更薄弱的且在尺寸上更不穩(wěn)定的片材，特別是在用水飽和時。紙材厚度大于12密耳將使紙材的透氣性發(fā)生改變并且妨礙對涂覆的紙材進(jìn)行干燥處理。更厚的紙材還會由于具有過度的重量和剛度而影響整個工藝。在一些實施例中，紙材具有9至11密耳的厚度。
[0030]紙材具有不大于1200葛爾萊空氣阻力(sec/100cc，20盎司氣缸)的透氣性。透氣性大于1200葛爾萊空氣阻力將會不利地影響對涂覆的紙材進(jìn)行干燥處理。
[0031]在一些實施例中，紙材具有300至700葛爾萊空氣阻力(sec/100cc，20盎司氣缸)的透氣性。
[0032]防粘紙還可包含最多5重量％的尺寸穩(wěn)定性促進(jìn)添加劑。合適的添加劑包括微玻璃、玻璃纖維、無機(jī)纖維以及其它濕強(qiáng)度纖維。濕強(qiáng)度纖維是諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)之類的親水性纖維，所述親水性纖維在被潤濕時它的強(qiáng)度和/或尺寸特性不發(fā)生顯著改變，因此不會導(dǎo)致包含濕強(qiáng)度纖維的基底在暴露于水時總強(qiáng)度和平坦度上的損失。
[0033]優(yōu)選地，防粘紙能在150°C的溫度下保持熱穩(wěn)定至少10分鐘，即紙材在經(jīng)受150°C的溫度時在至少10分鐘內(nèi)不發(fā)生尺寸改變。
[0034]無機(jī)耐火層
[0035]無機(jī)耐火層鄰近防粘紙的至少一個外表面。耐火層具有15至50gsm的單位面積干重和不大于10重量％的殘余水分含量，在一些實施例中，耐火層具有20至35gsm的單位面積干重和不大于3重量％的殘余水分含量。該層在圖1中被不為12。
[0036]耐火層包含片狀物。優(yōu)選地，該層的至少85%包含片狀物，更優(yōu)選地至少90%，并且最優(yōu)選地至少95%包含片狀物。在一些實施例中，片狀物占該層的100%。耐火層可包含由于在制造期間片狀物分散體的不完全干燥所導(dǎo)致的一些殘余的分散劑。
[0037]耐火層具有7.0至76微米，并且更優(yōu)選地7.0至50微米的厚度。優(yōu)選地，該層具有V-O的UL94耐燃等級。其中相鄰的片狀物重疊的耐火層的功能在于提供火焰和熱氣不可滲透的阻隔功能。無機(jī)片狀物可以是粘土，諸如蒙脫石、蛭石、云母、滑石以及它們的組合。優(yōu)選地，無機(jī)氧化物片狀物在約600°C下，更優(yōu)選地在約800°C下，并且最優(yōu)選地在約1000°C下是穩(wěn)定的(即不發(fā)生燃燒、熔融或分解)。蛭石是優(yōu)選的片狀物材料。蛭石是以多層晶體形式天然存在的水合硅鋁酸鎂云母類礦物。蛭石通常包含按重量(干重)計以理論氧化物計約 38% -46% 的 SiO2、約 16% -24% 的 MgO、約 11% -16% 的 Al2O3、約 8% -13% 的 Fe2O3,并且其余的一般為鉀、鈣、鈦、錳、鉻、鈉以及鋇的氧化物?！捌瑺蠲撀涞摹彬问傅氖且呀?jīng)過化學(xué)處理或熱處理而使晶體層膨脹并且分離，從而產(chǎn)生高縱橫比的蛭石片狀物的蛭石。合適的輕石材料可按商品名 MicroLite963 和 MicroLite HTS-XE購自 W.R.Grace (Cambridge,MA)。
[0038]單個片狀物的厚度通常在約5埃至約5，000埃，更優(yōu)選地約10埃至約4，200埃的范圍內(nèi)。片狀物的最大寬度的平均值通常在約10，000埃至約30，000埃的范圍內(nèi)。單個片狀物的縱橫比通常在100至20，000的范圍內(nèi)。
[0039]在一個優(yōu)選的實施例中，耐火層還包含由于在10°C至50°C的溫度下與陽離子濃度為0.25至2N的富含陽離子的水溶液接觸所產(chǎn)生的陽離子。在將耐火層裝配到復(fù)合材料層合體中之前與陽離子溶液進(jìn)行接觸。這種陽離子處理使得耐火層在暴露于流體時的穩(wěn)定性得以增強(qiáng)。
[0040]在本發(fā)明的一些實施例中，通過將輕質(zhì)的稀疏的編織織物稀松布鋪到單個片狀物層上或放置在兩個片狀物層之間以便為該層提供額外的機(jī)械強(qiáng)度而對無機(jī)片狀物層進(jìn)行強(qiáng)化。稀松布可由天然的、有機(jī)或無機(jī)纖維制成，玻璃、棉花、尼龍或聚酯是典型的例子。玻璃纖維稀松布是特別優(yōu)選的。所述稀松布可為織造或針織結(jié)構(gòu)并且具有不超過40克/平方米的典型單位面積重量。
[0041]在一些實施例中，對耐火層打孔以在后續(xù)處理期間對粘合劑層的粘結(jié)。穿孔的程度通過實驗來確定。為了防止阻燃性能受損，單個穿孔的最大尺寸不應(yīng)超過2毫米。在一個優(yōu)選的實施例中，單個穿孔應(yīng)間隔開至少10毫米。穿孔的形狀并不是關(guān)鍵，合適的穿孔包括圓形、正方形、矩形、橢圓形以及人字形(chevrons)穿孔。
[0042]多層片材的用途
[0043]可以將多層片材的耐火層從防粘紙上取下并且用作隔熱和隔音毯的阻燃層中的部件。這種毯的例子在美國專利申請公布2011/0094826中有所描述。
[0044]測試方法
[0045]防粘紙的濕拉伸強(qiáng)度根據(jù)TAPPI T456om-10水飽和的紙材和紙板的拉伸斷裂強(qiáng)度(Tensile Breaking Strength of Water-saturated Paper and Paperboard)(“濕拉伸強(qiáng)度”)來測量。
[0046]防粘紙的干拉伸強(qiáng)度根據(jù)TAPPI T494om-06紙材和紙板的拉伸特性(TensileProperties of Paper and Paperboard)(使用恒定伸長速率的設(shè)備)來測量。
[0047]防粘紙的表面光滑度根據(jù)TAPPI T538om-08紙材和紙板的粗糙度(Roughness ofPaper and Paperboard)(謝菲爾德法)來測量。
[0048]防粘紙的表面剝離值根據(jù)ASTM D1876-08粘合劑的抗剝離性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法(Standard Test Method for Peel Resistance of Adhesives) (T 型剝離測試)來測量。
[0049]防粘紙的厚度通過TAPPI T411om-10紙材、紙板以及多層紙板的厚度(紙張厚度)(Thickness (Caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board)來測量。
[0050]防粘紙的密度是基于防粘紙的厚度和基重的所測量值的計算值。
[0051]防粘紙的透氣性根據(jù)TAPPI T460om_ll紙材的空氣阻力(Air Resistance οfPaper)(葛爾萊法，sec/100cc, 20盎司氣缸)來測量。
[0052]防粘紙的尺寸穩(wěn)定性基于它在暴露于單面潤濕作用時保持平坦(即沒有水分相關(guān)的皺褶或折痕)至少2分鐘的能力來評定。
[0053]耐火層的單位面積干重根據(jù)IS0536(1995)紙材和紙板的克數(shù)和TAPPI T410克數(shù)的測定(Determination of Grammage and TAPPI T4IOGrammage οfPaper andPaperboard)(每單位面積的重量)來測量。
[0054]耐火層的水分含量根據(jù)IS0287(1985)水分含量的測定-烘箱干燥法(Determination of Moisture Content-Oven Drying Method)來測量。
[0055]實M
[0056]在以下實例中，除非另外指明，否則所有份數(shù)和百分比均按重量計并且所有度數(shù)均按攝氏度計。根據(jù)本發(fā)明所制備的實例用數(shù)值來指示。對照實例或比較例用字母來指示。
[0057]所用的蛭石是Mierolite? 963的高固體份型式的含水分散體，具有7.5%的供貨
時固含量。該分散體從W.R.Grace & Co, Cambridge, MA獲得。
[0058]比較例A[0059]使用狹縫模涂覆系統(tǒng)將濃縮至10.6重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在2密耳厚的金屬化聚酯膜上，以在該膜上形成耐火層。在一側(cè)上將該膜金屬化。將涂料施涂至膜的金屬化側(cè)面上。該膜以商品名Mylar購自E.1.DuPont de Nemours & C0.,Wilmington,DE0將涂覆的膜在烘箱中在不超過110°C的溫度下干燥直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止?？偢稍飼r間超過75分鐘，包括在60°C下進(jìn)行15分鐘、在71°C下進(jìn)行15分鐘、在82°C下進(jìn)行15分鐘、在93°C下進(jìn)行15分鐘以及在99°C下進(jìn)行超過15分鐘的分階段干燥。耐火層具有35gsm的干涂層重量。將紙材和耐火層在單獨的卷筒上卷起。
[0060]通過對該雙層復(fù)合材料的樣品進(jìn)行檢查，觀察到干燥的耐火層會自發(fā)地從膜的金屬化側(cè)面上剝離。剝離特性良好。
[0061]比較例B
[0062]該實例按照實例A進(jìn)行，不同的是耐火層具有19gsm的干涂層重量并且干燥時間是45分鐘。
[0063]比較例C
[0064]使用狹縫模涂覆系統(tǒng)將濃縮至13重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在6微米厚的聚醚醚酮(PEKK)膜上，以在該膜上形成耐火層。該膜是從Cytec Industries,WoodlandPark，NJ獲得的DS-E等級。將涂覆的膜在烘箱中在不超過110°C的溫度下干燥直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止。干燥時間超過45分鐘，包括在71°C下進(jìn)行9分鐘、在82°C下進(jìn)行6分鐘、在93°C下進(jìn)行6分鐘以及在96°C下進(jìn)行25分鐘的分階段干燥。耐火層具有33gsm的干涂層重量。將由膜和耐火層制成的雙層復(fù)合材料在卷筒上卷起。
[0065]涂覆處理被證明是非常困難的，這是因為膜傾向于起皺褶和起折痕。此外，不得不通過諸如電暈處理之類的工藝對膜進(jìn)行表面處理以促進(jìn)潤濕并且提供均勻的涂層。未獲得均勻的且連續(xù)的耐火層涂層。耐火層還受到與截留于高粘度溶液中的過量氣泡相關(guān)的條痕和光斑影響。
[0066]比較例D
[0067]使用輥式刮刀涂覆系統(tǒng)將濃縮至7.5重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在0.5密耳厚的聚酰亞胺膜上，以在該膜上形成耐火層。該膜以商品名Kapton購自E.1.DuPont deNemours & C0., Wilmington, DE。將涂覆的膜在烘箱中在不超過110°C的溫度下干燥直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止。干燥時間超過75分鐘，包括在71°C下進(jìn)行20分鐘、在82°C下進(jìn)行20分鐘、在93°C下進(jìn)行20分鐘以及在96°C下進(jìn)行超過25分鐘的分階段干燥。耐火層具有33gsm的目標(biāo)干涂層重量。將由膜和耐火層制成的雙層復(fù)合材料在卷筒上卷起。
[0068]涂覆處理被證明是非常困難的，這是因為膜傾向于起皺褶和起折痕。此外，不得不通過諸如電暈處理之類的工藝對膜進(jìn)行表面處理以促進(jìn)潤濕并且提供均勻的涂層，未獲得均勻的且連續(xù)的耐火層涂層。超過75分鐘的干燥時間是可接受的。
[0069]比較例E
[0070]使用狹縫模涂覆系統(tǒng)將濃縮至10.8重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在2密耳
厚的聚酰亞胺(Kapton? )膜上，以在該膜上形成耐火層。將涂覆的膜在烘箱中在不超過
llo°C的溫度下干燥直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止。干燥時間超過75分鐘，包括在71°C下進(jìn)行9分鐘、在82°C下進(jìn)行6分鐘、在93°C下進(jìn)行6分鐘以及在96°C下進(jìn)行60分鐘的分階段干燥。耐火層具有33gsm的干涂層重量。將由膜和耐火層制成的雙層復(fù)合材料在卷筒上卷起。
[0071]一旦干燥至低于5%的水分含量，就得到非常均勻且連續(xù)的耐火層。該層以足夠的粘附性保持在膜的表面上以允許進(jìn)行光滑卷筒卷繞和后處理。在粘結(jié)至耐火層的暴露側(cè)面的增強(qiáng)基底的幫助下容易地將耐火層從基層上剝離。在極其小心的情況下，有可能將耐火層以獨立膜的形式從涂層基層上剝離。然而，超過75分鐘的干燥時間過長而沒有實際價值。
[0072]比較例F
[0073]該實例按照實例A進(jìn)行，不同的是膜層不具有金屬化表面。研究結(jié)果與比較例E相同。
[0074]比較例G
[0075]使用狹縫模涂覆系統(tǒng)將濃縮至10.8重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在5密耳厚的棕色牛皮紙上以在該紙材上形成耐火層。該紙材包含約100重量％的纖維素并且從Crocker Technical Papers (Fitchburg, MA)獲得。將涂覆的紙材在氣浮式烘箱中在不超過110°C的溫度下干燥15分鐘直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止。將不同的干燥溫度施用于頂部(蛭石側(cè))和底部(防粘紙側(cè))。在頂側(cè)面上的干燥型態(tài)是在49°C下進(jìn)行5分鐘、在60°C下進(jìn)行5分鐘以及在71°C下進(jìn)行5分鐘。在底側(cè)面上的干燥在99°C下維持15分鐘。耐火層具有33gsm的干涂層重量。將由紙材和耐火層制成的雙層復(fù)合材料在卷筒上卷起。
[0076]5密耳牛皮紙上的耐火層涂層在沉積時是光滑的，但在紙材從涂料溶液中吸水時該紙材開始起皺褶并且起折痕。由于涂覆紙材在整個干燥處理期間折皺，因而這產(chǎn)生連續(xù)而不平的膜涂層。在涂覆處理期間還存在頻繁的紙材斷裂，這嚴(yán)重地影響操作的生產(chǎn)能力。這種紙材被認(rèn)為是不合適的。
[0077]比較例H
[0078]使用狹縫模涂覆系統(tǒng)將濃縮至10.6重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在5密耳厚的間位芳族聚酰胺紙材上，以在該紙材上形成耐火層。該紙材是出自DuPont的T413
級Nomex?。該紙材具有1.23oz/sq.yd.的基重、4.9密耳的平均厚度、0.34g/cc的密度、
316sec/100cc(20盎司氣缸)的葛爾萊空氣阻力、325謝菲爾德單位的光滑度、沿縱向為10.71b./in.且沿橫向為5.51b./in.的干拉伸強(qiáng)度。沿縱向的濕拉伸強(qiáng)度是5.lib./in.而沿橫向的濕拉伸強(qiáng)度是2.951b./in.。將涂覆的紙材在氣浮式烘箱中在不超過110°C的溫度下干燥15分鐘直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止。將不同的干燥溫度施用于頂部(蛭石側(cè))和底部(防粘紙側(cè))。在頂側(cè)面上的干燥型態(tài)是在49°C下進(jìn)行5分鐘、在60°C下進(jìn)行5分鐘以及在71°C下進(jìn)行5分鐘。在底側(cè)面上的干燥在99°C下維持15分鐘。耐火層具有37gsm的干涂層重量。將由紙材和耐火層制成的雙層復(fù)合材料在卷筒上卷起。
[0079]雖然成功地將耐火材料涂覆到紙材上，但是不可能在不借助于粘結(jié)至耐火膜層的暴露側(cè)面的增強(qiáng)基底的情況下將耐火層從紙材上取下，并且甚至這也只能難以實現(xiàn)。這種紙材被認(rèn)為是不適于使用的。
[0080]比較例T
[0081]使用刮粉刀將蛭石分散體涂覆在5.6密耳厚的增強(qiáng)聚乙烯片材上。聚乙烯片材是出自DuPont的Tyveke等級1056D。將涂覆的片材在烘箱中在90°c下干燥直到耐火層具
有低于5%的水分含量為止。干燥時間為30分鐘。耐火層的干基重是37gsm。
[0082]即使在粘結(jié)至耐火層的暴露側(cè)面的增強(qiáng)基底的幫助下也不能將干燥的耐火層從防粘片上取下。在耐火層內(nèi)觀察到內(nèi)聚粘結(jié)破壞。聚乙烯片材是不適于使用的。
[0083]實例I
[0084]使用狹縫模涂覆系統(tǒng)將濃縮至10.8重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在5密耳厚的親水性灰色RagKraft紙材上，以在該紙材上形成耐火層。該紙材包含50重量％的纖維素纖維與50重量％的棉纖維的共混物并且從Crocker Technical Papers獲得。該紙材具有4.0oz/sq.yd.的基重、5.1密耳的平均厚度、1.05g/cc的密度、1087sec/100cc (20盤司氣缸)的葛爾萊空氣阻力、81謝菲爾德單位的光滑度、沿縱向為64.31b./in.且沿橫向為
25.41b./in.的干拉伸強(qiáng)度。將涂覆的紙材在氣浮式烘箱中在不超過110°C的溫度下干燥15分鐘直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止。將不同的干燥溫度施用于頂部(蛭石側(cè))和底部(防粘紙側(cè))。在頂側(cè)面上的干燥型態(tài)是在49°C下進(jìn)行5分鐘、在60°C下進(jìn)行5分鐘以及在71°C下進(jìn)行5分鐘。在底側(cè)面上的干燥在99°C下維持15分鐘。耐火層具有33gsm的干涂層重量。將由膜和耐火層制成的雙層復(fù)合材料在卷筒上卷起。
[0085]5密耳灰色RagKraft紙材上的耐火層涂層在沉積時是光滑的,但在紙材從涂料溶液中吸水時該紙材傾向于起皺褶和起折痕?？傮w涂覆工藝的連續(xù)性被認(rèn)為是令人滿意的，僅偶爾出現(xiàn)紙材斷裂。該紙材被認(rèn)為最低限度令人滿意。干燥時間顯著短于比較例A和B。
[0086]實例 2
[0087]使用狹縫模涂覆系統(tǒng)將濃縮至10.8重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在5密耳厚的親水性灰色RagKraft紙材上，以在該紙材上形成耐火層。該紙材包含47.5重量％的纖維素纖維、47.5重量％的棉纖維以及5重量％的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)濕強(qiáng)度纖維的共混物。該紙材從Crocker Technical Papers獲得。該紙材具有4.0oz/sq.yd.的基重、5.1密耳的平均厚度、1.05g/cc的密度、1087sec/100cc(20盎司氣缸)的葛爾萊空氣阻力、81謝菲爾德單位的光滑度、沿縱向為64.31b./in.且沿橫向為25.41b./in.的干拉伸強(qiáng)度。沿縱向的濕拉伸強(qiáng)度是14.81b./in.而沿橫向的濕拉伸強(qiáng)度是5.51b./in.。將涂覆的紙材在氣浮式烘箱中在不超過110°C的溫度下干燥15分鐘直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止。將不同的干燥溫度施用于頂部(蛭石側(cè))和底部(防粘紙側(cè))。在頂側(cè)面上的干燥型態(tài)是在49°C下進(jìn)行5分鐘、在60°C下進(jìn)行5分鐘以及在71°C下進(jìn)行5分鐘。在底側(cè)面上的干燥在99°C下維持15分鐘。耐火層具有33gsm的干涂層重量。將由膜和耐火層制成的雙層復(fù)合材料在卷筒上卷起。
[0088]5密耳灰色RagKraft紙材上的耐火層涂層在沉積時是光滑的。與比較例H相比，在它從涂料溶液中吸收水時存在更少的皺褶和折痕。耐火層是連續(xù)的，但有些不平?？傮w涂覆工藝的連續(xù)性被認(rèn)為是優(yōu)異的而沒有任何紙材斷裂。該紙材被認(rèn)為是令人滿意的。干燥時間顯著短于比較例A和B。
[0089]實例 3
[0090]使用狹縫模涂覆系統(tǒng)將濃縮至10.8重量％的固含量的蛭石分散體涂覆在9.5密耳厚的親水性灰色RagKraft紙材上，以在該紙材上形成耐火層。該紙材包含50重量％的纖維素纖維與50重量％的棉纖維的共混物并且從Crocker Technical Papers獲得。該紙材具有6.4oz/sq.yd.的基重、9.6密耳的平均厚度、0.9g/cc的密度、572sec/100cc (20盤司氣缸)的葛爾萊空氣阻力、128謝菲爾德單位的光滑度、沿縱向為93.01b./in.且沿橫向為35.61b./in.的干拉伸強(qiáng)度。沿縱向的濕拉伸強(qiáng)度是6.981b./in.而沿橫向的濕拉伸強(qiáng)度是2.51b./in.。將涂覆的紙材在氣浮式烘箱中在不超過110°C的溫度下干燥15分鐘直到無機(jī)耐火層具有低于5%的水分含量為止。將不同的干燥溫度施用于頂部(蛭石側(cè))和底部(防粘紙側(cè))。在頂側(cè)面上的干燥型態(tài)是在49°C下進(jìn)行5分鐘、在60°C下進(jìn)行5分鐘以及在71°C下進(jìn)行5分鐘。在底側(cè)面上的干燥在99°C下維持15分鐘。耐火層具有33gsm的干涂層重量。將膜和耐火層的雙層復(fù)合材料在卷筒上卷起。
[0091]一旦干燥至低于5%的水分含量，就得到非常均勻且連續(xù)的耐火層。該層以足夠的粘附性保持在膜的表面上以允許進(jìn)行光滑卷筒卷繞和后處理。在粘結(jié)至耐火層的暴露側(cè)面的增強(qiáng)基底的幫助下容易地將耐火層從基層上剝離。在極其小心的情況下，也有可能將耐火層以獨立膜的形式從紙材上剝離。該紙材即使在被潤濕時也表現(xiàn)出令人滿意的總體尺寸穩(wěn)定性。雖然被潤濕的紙材的邊緣仍展示出一定程度的卷曲傾向，但獲得了連續(xù)的且非常光滑并且均勻的膜涂層?？傮w涂覆工藝的連續(xù)性是優(yōu)異的而沒有任何紙材斷裂。該紙材被認(rèn)為是令人滿意的。
[0092]實例 4
[0093]實例4是按照實例2進(jìn)行的，不同的是涂覆紙材的厚度是9.5密耳。該紙材具有6.4oz/sq.yd.的基重、9.6密耳的平均厚度、0.9g/cc的密度、572sec/100cc (20盤司氣缸)的葛爾菜空氣阻力、128謝菲爾德單位的光滑度、沿縱向為93.01b./in.且沿橫向為
35.61b./in.的干拉伸強(qiáng)度。沿縱向的濕拉伸強(qiáng)度是6.981b./in.而沿橫向的濕拉伸強(qiáng)度是 2.51b./in.。
[0094]一旦干燥至低于5%的水分含量，就得到非常均勻且連續(xù)的耐火膜。該膜以足夠的粘附性保持在涂覆紙材的表面上以允許進(jìn)行光滑卷筒卷繞和后處理。9.5密耳灰色RagKraft紙材上的耐火層的涂層在沉積時是光滑的。該紙材即使在被潤濕時也表現(xiàn)出令人滿意的總體尺寸穩(wěn)定性，邊緣幾乎不傾向于卷曲，從而得到連續(xù)的、非常光滑且均勻的耐火層涂層。總體涂覆工藝的連續(xù)性是優(yōu)異的而沒有任何紙材斷裂。該紙材被認(rèn)為是令人滿意的。
[0095]在粘結(jié)至耐火膜的暴露側(cè)面的增強(qiáng)基底的幫助下容易地將耐火層從防粘紙基層上剝離。在極其小心的情況下，也有可能在不借助于增強(qiáng)基底的情況下將耐火層的短區(qū)段從紙材上剝離。
[0096]實例5
[0097]該實例是按照實例3進(jìn)行的，不同的是使用11密耳厚的紙材。該紙材具有8.1oz/sq.yd.的基重、11.0密耳的平均厚度、1.(^/(^的密度、7148況/100(^(20盎司氣缸)的葛爾菜空氣阻力、103謝菲爾德單位的光滑度、沿縱向為122.01b./in.且沿橫向為40.01b./in.的干拉伸強(qiáng)度。沿縱向的濕拉伸強(qiáng)度是6.41b./in.而沿橫向的濕拉伸強(qiáng)度是2.51b./in.。研究結(jié)果與實例3相同。
[0098]實例 6
[0099] 該實例類似于實例5，不同的是在涂覆和干燥后，在環(huán)境條件下使用富含陽離子的水溶液對防粘紙上33gsm的耐火層進(jìn)行處理。[0100]將帶涂層的防粘紙在0.5N濃度的氯化鈉分散于水中的富含陽離子的溶液中浸泡一分鐘，然后在24°C下風(fēng)干2分鐘，繼而在加熱到80°C的常規(guī)烘箱內(nèi)再干燥30分鐘。
[0101 ] 一旦干燥至約3 %的水分含量，就將經(jīng)過陽離子處理的材料從烘箱中取出。使用干的軟布小心地將積聚于耐火層和防粘紙的外表面上的過量的干燥氯化鈉擦去。
[0102] 在與未經(jīng)陽離子處理的耐火層相比時，經(jīng)陽離子處理的層在老化腔室內(nèi)在80°C和90% RH下長時間(諸如120小時)暴露于高濕度條件時或在水中浸泡至少10分鐘后顯示出得到顯著改善的穩(wěn)定性。其它研究結(jié)果類似于實例5。
【權(quán)利要求】
1.多層片材，包括具有第一外表面和第二外表面的防粘紙以及鄰近所述防粘紙的至少一個表面的無機(jī)耐火層，其中所述耐火層具有15至50gsm的單位面積干重和不大于10重量％的殘余水分含量，其中所述防粘紙 (i)包含纖維素與棉纖維的共混物， (?)是親水性的， (iii)具有沿第一方向為至少51b/in且沿第二方向為至少21b/in的濕拉伸強(qiáng)度，所述第二方向橫向于所述第一方向， (iv)具有沿第一方向為至少101b/in且沿第二方向為至少51b/in的干拉伸強(qiáng)度，所述第二方向橫向于所述第一方向， (V)在至少一個外表面上具有不大于150謝菲爾德單位的表面光滑度， (vi)具有來自至少一個外表面的0.25至1.51b/in的表面剝離值， (vii)具有5至12密耳的厚度， (viii)具有0.9至1.lg/cc的密度，并且 (ix)具有不大于1200葛爾萊空氣阻力(sec/100cc，20盎司氣缸)的透氣性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的多層片材，其中所述無機(jī)耐火層包含蛭石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層片材，其中所述防粘紙還包含最多5重量％的尺寸穩(wěn)定性促進(jìn)添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層片材，其中所述防粘紙能在150°C下保持熱穩(wěn)定至少10分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層片材，其中所述耐火層具有20至35gsm的單位面積干重。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層片材，其中所述耐火層具有不大于3重量％的殘余水分含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層片材，其中所述防粘紙具有沿第一方向為60至901b/in且沿第二方向為20至401b/in的干拉伸強(qiáng)度，所述第二方向橫向于所述第一方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層片材，其中所述防粘紙在至少一個外表面上具有60至80謝菲爾德單位的表面光滑度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層片材，其中所述防粘紙具有9至11密耳的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層片材，其中所述防粘紙具有300至700葛爾萊空氣阻力(sec/100cc，20盎司氣缸)的透氣性。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐火層，其中所述層還包含陽離子。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層片材，其中所述尺寸穩(wěn)定性促進(jìn)添加劑是微玻璃、玻璃纖維或聚乙烯。
【文檔編號】D21H19/14GK103998684SQ201280061740
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月14日
【發(fā)明者】D.W.卡卡 申請人:納幕爾杜邦公司