CN101680163B - 用于通用航空飞行器的覆盖织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于覆盖飞行器的覆盖织物。所述织物本身涂覆有一层或多层交联的阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体，和/或所述织物由涂布的纤维或细丝编织。本发明的覆盖织物使用可热活化的热交联粘合剂胶合。本发明的覆盖织物的优势是在覆盖后所述织物不需要其他涂层，因此覆盖过程施加显著较小的重量。此外，用户能将所述覆盖物施用在飞行器上，而不使用任何粘合剂、张力诱发清漆、稀释剂、填料或着色的清漆中的有机溶剂，因此为飞行器的覆盖提供了环境友好的过程。

Description

用于通用航空飞行器的覆盖织物
本发明涉及用于通用航空飞行器的覆盖织物和所述覆盖织物的制造方法，以及用所述织物覆盖这样的飞行器的方法。
为了减轻重量，在通用航空飞机制造和遥控飞行器建造中仍使用这样的设计，其中整个飞行器本体，或其部件，由梁和肋制成。这些可由金属、木材和/或塑料制成且必须被覆盖。覆盖物优选涉及涂布于所述结构的箔或织物。
WO 96/14208A1公开了适合覆盖飞行器的箔。这涉及多层材料，包括聚酯载体箔，其上涂布基于聚氨酯聚合物的聚合物层，此外还含有涂布于所述聚合物层上背离所述载体箔的一侧的压敏粘合层。该出版物公开用于覆盖飞行器结构的箔，而不是适合覆盖的织物。
US 20060084336A1公开了用于飞行器结构的多层，柔性覆盖织物。该织物由层叠层构造，其本身的特点是透气性特别低。因此该织物专门用于构造齐伯林式飞行器(Zeppelins)。
此外，已知由亚麻、棉花和聚酯制成的覆盖织物用于覆盖飞行器。这些织物用硝化纤维粘合剂或氯化橡胶粘合剂涂布于飞行器需要覆盖的部分，一旦粘合剂干燥，则织物中诱发张力。为此，所述聚酯织物用热收缩并用清漆油漆。多个清漆涂层后，涂布一到两层银清漆防护紫外线。最后涂布罩面清漆。
DE 849051公开了飞行器的覆盖物，由至少两个彼此层叠的织物片组成，它们的经线彼此成一定角度。每一织物片分别拉伸，然后通过用树脂处理连接。用含溶剂浸渍物处理所述织物片，并在拉伸后用张力诱发清漆处理。
现有技术已知的织物和它们的处理方法的缺点是，在使用聚酯织物时，尽管织物纤维被硝化纤维粘合剂覆盖，但粘合剂不和纤维结合。
此外，硝化纤维粘合剂和清漆随着时间进一步硬化，引起整个粘合剂和覆盖物的脆化。由此，覆盖物变得对机械损坏脆弱且覆盖物部分可能在没有外力的情况下脱离。最后，当使用现有技术已知的覆盖飞行器的方案时，数年后需要新覆盖物。
现有技术用于飞行器覆盖的方案的另一缺点在于彩色油漆和涂层引起的不受控的重量增大。在称重一平方米现有技术公开的织物时，测得克重变化为100到400g/m2。
此外，已知具有溶剂基表面覆盖物的聚酯织物用于模型飞机建造，由此将可热封的粘合剂涂布于背侧。覆盖物可包括根据GB 2215746A由聚氨酯或PVC/PVA共聚物制成的树脂溶液，由此可加入所述树脂和交联剂和催化剂着色剂或金属颜料组合。此外，已知用于飞行器的具有溶剂基表面覆盖物的聚酯织物，其特点在于强度高，但收缩率低，进一步抗裂性低。这些产品通过可热活化的粘合剂粘合，所述粘合剂的缺点是在高温下它们可***，覆盖物失去张力，甚至会变皱，或覆盖物会开始浮在粘合剂上，这显著地限制了它们的有用性质。
基于该现有技术，本发明的任务在于提供避免现有技术缺点的用于飞行器的覆盖材料。
本发明的任务通过独立权利要求的特征解决。
本发明的目的在于提供用于通用航空飞行器的覆盖织物，其含有聚酯-或聚醚-醚-酮织物，由此所述织物用交联的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体覆盖。在优选的实施方案中，覆盖物通过交联阴离子脂肪族分散体和亲水脂肪族聚异氰酸酯生产，所述阴离子脂肪族分散体的OH数优选＜0.5，所述亲水脂肪族聚异氰酸酯优选基于NCO值优选为17到18的六亚甲基二异氰酸酯。
按此方式涂布的根据本发明的覆盖织物具有初始涂层。可向所述初始涂层涂布其它层，根据本发明，这样的初始涂层称作底涂层(primer-coat)。
本发明的另一目的在于提供用于通用航空飞行器的覆盖织物，其含有聚酯-或聚醚-醚-酮织物，由此所述织物由预先涂覆有交联的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体的纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)编织。在优选的实施方案中，纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)的涂层通过交联阴离子脂肪族分散体和亲水脂肪族聚异氰酸酯生产，所述阴离子脂肪族分散体的OH数优选＜0.5，所述亲水脂肪族聚异氰酸酯优选基于NCO值优选为17到18的六亚甲基二异氰酸酯。
根据本发明，所述纤维或细丝可在编织前处理成环纱线、细丝纱线或麻线。对本领域技术人员而言，本发明显然也清楚地涉及经处理的纤维或细丝的涂层。
如果纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)在编织过程前涂布，本发明可将彩色颜料加入所述耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体。也可单独使用着色的分散体。根据本发明的彩色颜料也包括含有二氧化钛和着色剂的彩色制剂。
除由涂布或未涂布的纤维和细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)生产的织物的涂层之外，本发明用涂布的纤维和细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)生产织物。在每一情况下，设想加入彩色颜料、疏水物质、紫外线防护和/或阻燃物质。
在本发明覆盖织物的替代实施方案中，所述阴离子脂肪族分散体可以是彩色的或着色的。在优选的实施方案中，所述颜料由铝颗粒或其他使织物相对于紫外线或其他能加快织物老化的射线稳定的添加剂组成。此外，可将疏水物质加入聚酯织物的涂层。
如果底涂层含有加入的铝颗粒，用于紫外线稳定的添加剂和疏水物质，则根据本发明，涂层将因所述保护性添加剂持久耐用。这样的涂层特别抵抗环境影响引起的老化过程。
在根据本发明覆盖织物的另一改进中，将至少一个，优选为两个其他的彩色涂层涂布于所述覆盖织物。优选地，这些涂层由上述阴离子脂肪族聚酯聚氨酯分散体组成，由此将彩色颜料加入所述分散体。
因此，按上面所述涂布的覆盖织物具有初始涂层(底涂层)，和含有彩色颜料的第二涂层。所述第二涂层也可指定为根据本发明的彩色涂层。
在本发明的覆盖织物的另一优选实施方案中，另外的涂层意指具有导电颜料以释放静电电荷，和/或涂布导电材料的另外涂层。在两种情况下，导电涂布的欧姆值优选在10-7和10-8Ω之间。通过这样的涂布可以释放电荷，而不损坏覆盖的部件。特别地，可防止雷击(lightening strike)或可释放电荷。本发明可包括将导电颜料加入底涂层。
如果覆盖物中存在导电涂层，需要在覆盖(除横舵(elevator)/水平舵和选择性的垂直尾翼/垂直舵之外，还有过渡区、后缘/翼尖以及副翼)后在飞行器的外端附着对着空气的导电棒。必须保证导电涂层在涂层和导电棒之间的连接点处暴露并保证涂层和棒之间的亲密连接。例如，这可借助于导电的铜浆实现。所述导电棒附着于下侧沿着气流(flow)方向合适的地方。
此外，可以在覆盖织物上涂布表层。表层由上述阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体组成，并与紫外线阻断剂或-吸附剂和/或疏水物质一起使用。
根据本发明的覆盖织物具有任意的(和预定目的无关)多个涂层，其中并非所有涂层需要涂布于覆盖织物，且可通过多次涂布相应的化合物获得单个涂层。为了增大涂布于织物的涂层的粘合性，本发明对需要涂布涂层的织物表面作可选的等离子处理和/或电晕处理。涂层彼此之间的粘合性也可通过等离子处理和/或电晕处理优化。
如已经描述的，得到纤维和细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)的多层涂层，由此涂层***可由底涂层，彩色涂层和表面涂层组成。然后，按此方式涂布的纤维和细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)***织物，所述织物也可如上所述再次涂布。
根据本发明，含有聚酯-或聚醚-醚-酮织物的覆盖织物作为用于飞行器的暂时的(short-lived)覆盖织物，由此所述织物仅用交联的着色的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体涂布。所述涂层通过交联(OH数优选＜0.5的)阴离子脂肪族着色分散体和(优选基于NCO值优选为17到18的六亚甲基二异氰酸酯的)亲水脂肪族聚异氰酸酯生产。
也可以暂时地覆盖织物，由此待涂布的织物含有在编织前涂覆有交联的着色的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体的纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)。
根据本发明的覆盖织物根据DIN 53830T3的细度为标准度量30-350分特(dtex)。关于这一点，DIN是根据German institute for standardisation的“Deutsche Industrie norm”(德语工业标准)的缩写。这些国家工业标准可在目录中查到并表示定义的标准。在下列段落中，DIN数指所说的标准。
另外，本发明的覆盖织物根据DIN EN 12127的无涂层克重(克数)优选具有30g/m2到250g/m2之间的单位面积重量。
在本发明另一实施方案中，线在经纬方向含有的单丝数优选在15和80之间，且根据DIN EN 1049-2在经线方向的线数优选为15-60，在纬线方向的线数优选为15-60。此外，本发明为覆盖织物作准备，由此经线或经线和纬线经过加工。通过所述加工，彼此平行的单丝被组合，可影响延展性。
为了实现覆盖织物的经线和/或纬线的高强度，所述经线的单丝彼此加捻以形成丝束。
本发明的覆盖织物在150℃的优选温度下在纵向和横向的收缩优选为约10％。通过该措施可实现所述覆盖织物的最佳处理。
本发明中，在涂层于干燥槽中干燥期间，实现优选约10％的横向收缩，并通过在框架上拉伸，各自保持该收缩。
此外，所述编织以平纹编织或井字格(Ripstop)进行。
根据本发明的覆盖织物的涂层基于含水的聚氨酯体系。这一措施有助于环境并可避免在生产期间的CO2排放。不过本发明也包括基于含溶剂体系的涂层。
在本发明主题的优选实施方案中，所述覆盖织物由所述涂层中的一种或多种组成，所述涂层可另外涂覆有由可热活化的热交联粘合物组成的粘合剂，所述粘合物基于(OH数优选＜0.5的)高分子量聚氨酯的含水的阴离子分散体，和优选的由封装的(verkapselten)异氰酸酯制成的15％硬化制剂，由此在超过40℃的热输入下，所述聚氨酯粘合剂交联。
最后，用于通用航空飞行器的覆盖织物的制造方法也是本发明的目的，由此生产具有底涂层的聚酯或聚醚-醚-酮织物，通过交联(OH数优选＜0.5的)阴离子脂肪族聚异氰酸酯和(优选基于NCO值优选为17到18的六亚甲基二异氰酸酯的)亲水脂肪族聚异氰酸酯生产交联的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体，然后用上述涂层涂布聚酯或聚醚-醚-酮织物。或者，处理纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)以形成聚酯或聚醚-醚-酮织物，其中在被处理成织物前，用交联的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体涂布纤维或细丝，由此通过交联(OH数优选＜0.5的)阴离子脂肪族分散体和(优选基于NCO值优选为17到18的六亚甲基二异氰酸酯的)亲水脂肪族聚异氰酸酯生产涂层。
根据本发明，所述织物或生产织物的纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)可仅用交联的和着色的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体涂布。
此外，所述织物或纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)可另外涂覆有粘合剂，所述粘合剂由可热活化的热交联粘合物组成，所述粘合物基于(OH数优选＜0.5的)高分子量聚氨酯的含水的阴离子分散体，和优选的由封装的异氰酸酯制成的15％硬化制剂。
在本发明的一个实施方案中，可使用着色的阴离子脂肪族分散体，其优选用铝颗粒着色。
本发明还可在所述织物的涂层中加入另外的疏水物质，或可在向织物，纤维或细丝涂布底涂层前涂布疏水层。
如果要实现所述覆盖织物的着色，则可另外向所述织物或纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)涂布至少一个，优选两个彩色涂层，从中制成覆盖物。这些涂层可具有不同的颜色，可涂布图案、数字以及字母作为标记。
为了释放雷击或电荷，本发明可涂布另外的涂层，优选含有根据权利要求1的阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体，该分散体包括至少一个导电颜料，和/或可涂布另外的含有导电材料的涂层。通过这样的涂层进行放电通过对着空气的导电棒来实现。
为了改进通过所述制造过程生产的覆盖层的寿命，本发明的目的是涂布表层，该表层优选含有根据权利要求1的阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体，所述分散体含有紫外线阻断剂或-吸附剂和疏水物质。
根据本发明，可使用根据DIN 53830T3的细度优选为30-350分特的织物。此外，该织物可具有根据DIN EN 12127的单位面积重量在30g/m2到250g/m2之间的无涂层克重，由此可使用在经线方向和在纬线方向的单丝数优选在15和80之间的线。
在一优选的实施方案中，可使用织物，由此所述织物在约150℃的温度下沿纵向和横向的收缩率约为10％，和/或通过在框架上拉伸，在所述涂层在干燥槽中干燥期间，可实现优选约10％的横向收缩率。
为了防止得到的织物，或被所述织物覆盖的结构破裂，可另外涂布自熄涂层。
最后，本发明的主题包括覆盖通用航空飞行器，特别是飞机的方法，所述方法的特征在于下列步骤：
a.使根据权利要求1到20之一的本发明覆盖织物在所述织物和一结构连接的区域中和粘合剂接触，所述粘合剂含有可热活化的热交联粘合物，所述粘合物基于(OH数优选＜0.5的)高分子量聚氨酯的含水的阴离子分散体，和优选的由封装的异氰酸酯制成的15％硬化制剂，由此所述结构也涂覆有所述粘合剂，和
b.干燥所述粘合剂后，所述覆盖织物熨在(gebügelt)所述结构上，和
c.通过合适的热源(熨斗)将所述覆盖织物熨在所述结构上的区域加热至约95-100℃，优选为100℃，和
d.一旦所述粘合剂冷却，通过合适的热源(例如石英辐射体或热空***)在约150℃表面温度将所有覆盖区域拉紧，由此
e.除凹片之外，必须保证接缝和重叠在此阶段不加热至超过约100℃表面温度，以防止所述粘合剂的活化，否则通过该活化所述接缝和重叠会从所述凹片中释放出来。
因此，对于由涂布的覆盖织物制成的单独涂层也可以使用粘合剂。关于处理方法，可将粘合剂喷涂在将被覆盖的结构上。这也可以出现在需要粘结覆盖织物的结构区域。
干燥后，覆盖物熨在所述结构上。然后，用热空***，辐射热源或熨斗加热固定的区域至约100℃，以保证粘合剂安全交联，由于封装的异氰酸酯改变它们的聚集条件，由此交联所述聚氨酯粘合剂。冷却所述粘合剂后，用热空***(热源)在约150℃拉紧所有覆盖区域。
本发明的特别优势在于所述织物因其层合已包括可能要涂布的所有单独涂层。涂至于特定的清漆或彩色涂层，涂布多层的任务在此不适用，因为所述织物已含有着色涂层。
和蒸发溶剂相比，使用此处描述的分散体得到环境友好的覆盖物。然而本发明也清楚地包括使用基于溶剂的粘合剂和覆盖体系。
通过使用根据本发明的粘合剂，保证覆盖物和结构之间的稳固并和温度无关的连接。和现有技术中描述的溶液相比，温度的增大不引起粘合剂的软化或织物起皱，由此织物可开始浮在软的粘合剂上。
粘合剂的反应在＞100℃的温度是可逆的，这仅可通过热的极端加入而实现，这是为了提供具体的出于修正或修复的目的除去覆盖物的可能性。因此，本发明使用的粘合剂保证不间断的耐久强度。
由于本发明中作为涂层添加剂的物质，覆盖织物因诸如紫外线或其他自然因素造成的老化过程显著减缓。
在涂布织物时，将使用具有可调整的拉伸框架的生产装置，从而所述织物可在干燥期间在所述框架上横向拉伸，并保持所述织物优选的约10％的横向收缩率。
本发明的另一主题是用于覆盖飞行器的套件，所述套件含有本发明的覆盖织物和用于涂布所述织物的粘合剂，所述粘合剂含有可热活化的热交联粘合物，所述粘合物基于OH数＜0.5的高分子量聚氨酯的含水的阴离子分散体，和由封装的异氰酸酯制成的15％硬化制剂。另外，所述套件可含有锯齿带或胶带和/或增强胶带。
这样的套件提供用本发明的覆盖织物覆盖飞行器所需的所有工具，无论它是飞机还是模型飞机。
总的说来，根据本发明的覆盖织物和粘合剂显著降低了附着于被覆盖的飞行器的重量。当用于小型或轻型飞行器比如遥控飞机、无人驾驶侦察机、超轻飞行器和E型飞行器时，这特别有利。
涂层被涂布且不渗透纤维或细丝(分别为环纱线、细丝纱线或麻线)对于织物的涂层至关重要。为了保护织物免被水或其他液体渗透以及生产气密涂层，织物的涂层的深度应当仅等于织物厚度的约1/3。
根据本发明的织物的涂层的另一优势在于织物本身保持弹性。在现有技术已知的方法中，织物浸在树脂中。这表示制成织物的纤维或细丝的结构的侵蚀。浸渍织物的树脂或其他液体的干燥引起织物的弹性损失。由此，因飞行器的操作中存在的力对覆盖层的损坏危险增大，特别是在机翼上。这样的浸渍也负面影响抗裂性。

Claims (16)

1.用于通用航空飞行器的覆盖织物，其含有聚酯-或聚醚-醚-酮织物，其特征在于
所述织物具有交联的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体的涂层，或者
所述织物由具有交联的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体的涂层的纤维或环纱线、细丝纱线或麻线编织而成。
2.根据权利要求1的覆盖织物，其特征在于所述织物、纤维、环纱线、细丝纱线或麻线具有一个或多个另外的交联的耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体的涂层。
3.根据权利要求1或2的覆盖织物，其特征在于所述纤维是细丝。
4.根据权利要求1或2的覆盖织物，其特征在于所述涂层通过交联阴离子脂肪族分散体和亲水脂肪族聚异氰酸酯生产，所述阴离子脂肪族分散体的OH数＜0.5。
5.根据权利要求4的覆盖织物，其特征在于所述亲水脂肪族聚异氰酸酯基于NCO值为17到18的六亚甲基二异氰酸酯。
6.根据权利要求1的覆盖织物，其特征在于所述耐热阴离子脂肪族聚酯-聚氨酯分散体包含选自以下的物质：彩色颜料、导电颜料、紫外线阻断剂或-吸附剂、疏水物质和/或阻燃性物质。
7.根据权利要求6的覆盖织物，其特征在于所述彩色颜料为铝颗粒。
8.根据权利要求1的覆盖织物，其特征在于涂布由导电材料构成的另外的涂层。
9.根据权利要求1的覆盖织物，其特征在于所述织物另外涂覆有粘合剂，所述粘合剂由基于高分子量聚氨酯的含水阴离子分散体的可热活化的、热交联的粘合物组成。
10.根据权利要求9的覆盖织物，其特征在于所述高分子量聚氨酯的OH数＜0.5，并含有由封装的异氰酸酯制成的15%硬化制剂。
11.用于涂布通用航空飞行器的方法，其特征在于包括下列方法步骤：
a.使根据权利要求1到7之一的覆盖织物在将附着于结构的区域中和粘合剂接触，所述粘合剂含有可热活化的热交联粘合物，所述粘合物基于高分子量聚氨酯的含水的阴离子分散体，所述结构也涂覆有所述粘合剂，和
b.干燥所述粘合剂后，所述覆盖织物熨在所述结构上，和
c.借助于合适的热源，将所述覆盖织物熨在所述结构上的区域加热至95-100℃,
d.当所述粘合剂冷却后，借助于合适的热源在150℃表面温度将所有覆盖区域拉紧,
e.除凹片之外，必须保证接缝和重叠在此阶段不加热至超过100℃表面温度，以防止所述粘合剂的活化，否则通过该活化所述接缝和重叠会从所述凹片中释放出来。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于所述通用航空飞行器是飞机。
13.根据权利要求11的方法，其特征在于所述高分子量聚氨酯的OH数＜0.5，并具有由封装的异氰酸酯制成的15%硬化制剂。
14.用于覆盖通用航空飞行器的套件，其含有根据权利要求1到10之一的覆盖织物和用于涂布所述织物的粘合剂，所述粘合剂由可热活化、热交联的粘合物组成，所述粘合物基于高分子量聚氨酯的含水的阴离子分散体，由此所述粘合剂通过超过40℃的供热交联。
15.根据权利要求14的套件，其特征在于所述高分子量聚氨酯的OH数＜0.5，并具有由封装的异氰酸酯制成的15%硬化制剂。
16.根据权利要求14的套件，其还含有锯齿带和/或增强带。
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