[发明专利]用于充气结构的挠性材料

说明书

本发明属于挠性材料领域，特别是属于挠性复合材料领域。这种材料直接应用于诸如轻于空气的飞行器的气囊之类的充气结构。

用于制造大型非刚性的比空气轻的飞行器的气囊的材料必须满足大量设计要求，例如：高强度，具有抗扯性，隔绝气体，不易受包括暴露在阳光下而受紫外线照射等环境因素的影响而降解。因此，这样一种材料最终还是采取把各种性能的材料结合起来，形成一种多层的层制品的形式。气囊壁任何部分的主轴线负荷作用方向都与气囊纵轴线成0°角和90°角(圆周方向)。所以，大多数层制品中都包含用0°和90°角方向长丝材料织成的长丝织物。此外，为了承受剪切负荷，长丝织物中有时也包含那些与承受轴线负荷的长丝材料成±45°角的长丝材料。

在初期的设计中，应力水平不高，往往使用能密封气体的多层浸渍着橡胶的机织棉布。后来，则使用杜邦公司制造的嫘萦(RAYON^TM)或大可纶(DACRON^AM)之类的人造纤维。棉布层在0°和90°(轴向或强力层股)承受拉伸负荷，在±45°(斜向层股)承受剪切负荷。然而这种办法并不总能达到最佳强度设计，因为承受剪切负荷所需的强度典型地比斜向层股的承受能力小得多。使用同一材料既承受轴向拉伸负荷又承受斜向(剪切)负荷，往往导致重力损失。

有些现代设计把诸如大可纶(DACRON^TM)之类的机织聚酯织物用于承受0°和90°的轴向负荷的材料。聚酯对苯二酸酯之类的防氦渗透材料薄膜既作阻隔气体之用，也承受一些剪切负荷。有一种典型的聚酯对苯二酸酯，杜邦公司以米拉(MYLAT^TM)的商标出售。大可纶之类的机织聚酯织物的损坏时形变值很大，约为20％。然而大型非刚性飞行器的强度要求很高，必须使用液晶向热(熔纺)聚酯聚芳酯纤维，例如德国Hoechat Celanece公司制造的VECTRAN^TM，以承受轴向负荷。另外，还有一种高强度材料，就是感胶离子(溶纺)芳族聚酰胺纤维，譬如杜邦公司生产的凯夫拉尔KEVLAR^TM)。然而，VECTRAN^TM和凯夫拉尔的损坏时形变值都很小，约为4％量级。如果斜向层用同一种材料制造，0°和90°的双轴向负荷就会大量传输到45°的斜向层。要求这种斜向层跟0°和90°层股的工作强度一样，这就引出了一种可能的损坏形式，或者叫做系统强度降低。事实上，斜向层的伸长度比0°和90°(强力纤维)的高可以防止斜向层股在强力纤维极限负荷情况下过早损坏。

有些过去的文献，背离这一原理，例如授与S.Roth等人的德国专利DE 3702936号《纤维复合材料-具有不同方向的高强度、高模量纤维》教导了在0°和90°方向有高强度、大伸长度的纤维，而在45°又有用于刚性复合结构的高弹性模量纤维的织物的使用。因此，±45°方向的纤维的损坏时形变值小于0°和90°的纤维。

在授与A.Hayashi的美国专利US4,770,918号《发声振动膜》中，谈到一种具有至少一层有低伸长率的第1机织物和至少两层有高伸长率的第2机织物的挠性发声振动膜。第1和第2织物的配置是它们的经纱以10°-80°相交，从而使第1织物的经纱方向的膜伸长率大致和与第1织物经线成45°的膜的伸长率相等。这样做考虑到了振动膜易于调音。此发明当然会产生一种无效加压结构。

其它普遍引起兴趣的把各种性能材料结合成一种挠性结构的专利还有：授与G.A.哈佩尔等人的US5,189,280号，《提高了防渗透性能的三维纤维结构》；E·波特尼等人的US4,871,589号《具有挠性壁的容器》；授与M·Matsumoto等人的US5,215,795号《减震气囊》。

因此，本发明的主要目的是提供一种适用于压力容器挠性壁的层制件。

本发明的另一主要目的是提供一种承受剪切负荷的斜向层股损坏时形变值大于承受拉伸负荷的轴向层股的，适用于压力容器挠性壁的层制件。

本发明还有一个目的是提供一种不与紫外线照射而降解的，适用于压力容器挠性壁的层制件。

本发明的又一目的是提供一种适于盛放氦的压力容器挠性壁的成层材料。

本发明的另一目的是提供一种易于缝合在一起的，适用于压力容器挠性壁的成层材料。