JP2016104557A

JP2016104557A - 防火装置及び防火装置の製造方法

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Publication number: JP2016104557A
Application number: JP2015208038A
Authority: JP
Inventors: シャムエス．ハリラム，; S Hariram Sham
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: AU2015230866B2; CA2905919C; CA2905919A1; EP3012098B1; JP6765801B2; EP3012098A1

Abstract

【課題】航空機用部材であって、重量及び費用を低減した防火装置の提供。【解決手段】複合材１２を含み、複合材１２が、難燃層２２に取り付けられた表面層１４ａを含み、難燃層２２が、金属、非金属、複合材、セラミック、エーロゲル、キセロゲル、ポリイミド、ミネラルウール、（４、４‐オキシジフェニレン‐ピロメリトイミド）、セラミックペースト、セラミックコーティング、又は無機材料を含む防火装置１０。難燃層２２に取り付けられた補強層を更に含み、その上、難燃層２２の内に埋め込まれた補強材料を含むことが好ましい防火装置１０【選択図】図５

Description

本開示は、複合材を備えた防火装置、及びそれらの製造方法に関する。

時々、装置を難燃性にすることが必要とされる。これは、しばしば、スチール、チタニウム、インコネル、及び他の材料などの材料を使用する、重金属構造を使用して行われる。しかしながら、そのような材料の使用は重量及び費用を増加させる。これは、重量及び費用の低減が必要とされる航空機産業において重要な問題である。

防火装置及び製造方法が、１以上の現在の防火装置又は製造方法のうちの１以上の問題を解決するために必要とされる。

一実施形態では、防火装置が開示される。防火装置は、複合材を含む。複合材は、難燃層に取り付けられた表面層を含む。

別の実施形態では、防火装置が開示される。防火装置は、複合材を含む。複合材は、表面層、難燃層、表面層を難燃層に取り付ける難燃取付部材又は難燃取付層、及び難燃層又は難燃層内に埋め込まれた補強材料に取り付けられた補強層を含む。

更に別の実施形態では、防火装置を製造する方法が開示される。難燃層は、表面層に取り付けられて複合材を形成する。

さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
条項１
難燃層に取り付けられた表面層を備えた複合材を備える、防火装置。
条項２
前記表面層は非難燃性である。条項１に記載の防火装置。
条項３
前記表面層は、金属、非金属、複合材、ポリイミド、又は防流体コーティングを含む、条項１に記載の防火装置。
条項４
前記難燃層は、金属、非金属、複合材、セラミック、エーロゲル、キセロゲル、ポリイミド、ミネラルウール、（４、４‐オキシジフェニレン‐ピロメリトイミド）、セラミックペースト、セラミックコーティング、又は無機材料を含む、条項１に記載の防火装置。
条項５
前記表面層を前記難燃層に取り付ける難燃取付部材又は難燃取付層を更に備える、条項１に記載の防火装置。
条項６
前記難燃取付部材又は前記難燃取付層は、圧縮された層、接着剤、テープ、ファスナ、難燃性の締め具、難燃性の固定部材、螺子、スクリュー、ボルト、ファスナ、リベット、締め具、又はステープルを備える、条項５に記載の防火装置。
条項７
第２の表面層を更に備え、前記難燃層は、前記表面層と前記第２の表面層との間に取り付けられる、条項１に記載の防火装置。
条項８
前記難燃層に取り付けられた補強層を更に備える、条項１に記載の防火装置。
条項９
前記補強層は、金属、非金属、複合材、ガラス、セラミック、ゴム、フォーム、アラミド、固形物、繊維性材料、又は多孔性材料を含む、条項８に記載の防火装置。
条項１０
前記難燃層は、前記難燃層内に埋め込まれた補強材料を更に備える、条項１に記載の防火装置。
条項１１
前記補強材料は、金属、非金属、複合材、ガラス、セラミック、ゴム、フォーム、アラミド、固形物、繊維性材料、又は多孔性材料を含む、条項１０に記載の防火装置。
条項１２
前記表面層又は前記難燃層に取り付けられた、防流体層を更に備える、条項１に記載の防火装置。
条項１３
前記防流体層は、シリコン又はナノコーティングを含む、条項１２に記載の防火装置。
条項１４
前記防火装置は、平方フット当たり１ポンド未満の重さであり、かつ８インチ未満の厚さを有する、条項１に記載の防火装置。
条項１５
前記防火装置は、航空機の一部分、宇宙船の一部分、又は輸送体の一部分を備える、条項１に記載の防火装置。
条項１６
表面層、難燃層、前記表面層を前記難燃層に取り付ける難燃取付部材又は難燃取付層、及び前記難燃層又は前記難燃層内に埋め込まれた補強材料に取り付けられた補強層を備えた、複合材を備える、防火装置。
条項１７
前記複合材は、前記表面層、前記難燃層、又は前記補強層に取り付けられた防流体層を更に備える、条項１６に記載の防火装置。
条項１８
前記防火装置は、平方フット当たり１ポンド未満の重さであり、かつ８インチ未満の厚さを有する、条項１６に記載の防火装置。
条項１９
前記防火装置は、航空機の一部分、宇宙船の一部分、又は輸送体の一部分を備える、条項１６に記載の防火装置。
条項２０
防火装置を製造する方法であって、
難燃層を表面層に取り付けて複合材を形成することを含む、方法。
条項２１
難燃取付部材又は難燃取付層を用いて、前記難燃層を前記表面層に取り付けることを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２２
前記表面層と第２の表面層との間に前記難燃層を取り付けることを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２３
補強層を前記難燃層に取り付けることを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２４
補強材料を前記難燃層内に埋め込むことを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２５
防流体層を、前記表面層又は前記難燃層に取り付けることを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２６
平方フット当たり１ポンド未満の重さであり、かつ８インチ未満の厚さを有する、前記形成された複合材を更に備える、条項２０に記載の方法。
条項２７
航空機の一部分、宇宙船の一部分、又は輸送体の一部分を備えた、前記形成された複合材を更に備える、条項２０に記載の方法。

本開示の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ定義され、この「発明の概要」内の記載による影響を受けるものではない。

下記の図面と記載とを参照することによって、本開示をより深く理解することができる。図面における構成要素は必ずしも正確な縮尺で描かれておらず、むしろ本開示の原理を示すことに重点が置かれている。

防火装置の斜視図を示す。図１の防火装置の２‐２線矢視断面図を示す。図１の防火装置の別の実施形態の２‐２線矢視断面図を示す。図１の防火装置の更に別の実施形態の２‐２線矢視断面図を示す。図１の防火装置のまた更に別の実施形態の２‐２線矢視断面図を示す。複合材を備えた防火装置を製造する方法の一実施形態を示す流れ図である。

図１は、防火装置１０の斜視図を示す。防火装置１０は、航空機の一部分、宇宙船の一部分、輸送体の一部分、又は難燃性であることが望ましい別のタイプの装置を備え得る。例えば、航空機では、防火装置１０は、エンジンのカウリング、エンジンを保持するナセル、貨物室、航空機の構成要素を保持するハウジング、航空機の外板、胴体、又は航空機の別の部分などの、難燃性に作られる必要がある航空機の任意の部分を備え得る。他の実施形態では、防火装置１０は更に変化し得る。防火装置１０は、平方フット当たり１００ポンド未満の重さであり得、かつ３フィート未満の（図１で示される）厚さｔを有し得る。他の実施形態では、防火装置１０は、平方フット当たり1ポンド未満の重さであり得、かつ８インチ未満の（図１で示される）厚さｔを有し得る。更に他の実施形態では、防火装置１０の重さ及び厚さは、更に変化し得る。

図２は、図１の防火装置１０の２‐２線矢視断面図を示す。防火装置１０は、複合材１２を備え得る。複合材１２は以下の取り付けられた層を備え得る。すなわち、表面層１４、難燃取付層１６、補強層１８、難燃取付層１６ａ、防流体層２０、難燃層２２、防流体層２０ａ、難燃取付層１６ｂ、補強層１８ａ、難燃取付層１６ｃ、及び表面層１４ａである。他の実施形態では、任意の層は順序又は数が変化し得、層の１以上は存在せず、又は１以上の付加的な層が使用され得る。更に他の実施形態では、防火装置１０は、層の全てを含んだ又は層の１以上を取り払った、層の任意の組み合わせから成り得る。

表面層１４及び１４ａは、非難燃層を備え得る。表面層は、アルミニウム、複合材、金属、非金属、ポリイミド、防流体性、又は別のタイプの材料のシートを備え得る。他の実施形態では、表面層１４及び１４ａは、任意のタイプの非難燃性又は難燃性の材料から作られ得る。

難燃取付層１６、１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃは、難燃性の材料を使用して、それらと対向する側に配置された層に共に接着されるように使用され得る。本開示の目的に対して、「難燃性」という用語は、層又は部材が、火を妨げるか又は発火しないか又は火を食い止め、火が広がり又は突き抜けることを阻止し、かつ火を封じ込め及び／又は酸素欠乏により制圧し又は消し止める、材料から作られていることを意味する。難燃取付層１６、１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃは、難燃性である、接着剤、ペースト、固体、又は別の接着材料を備え得る。難燃取付層１６、１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃは、セラミック、金属、非金属、複合材、アラミド、エーロゲル、又はポリイミドから作られ得る。他の実施形態では、難燃取付層１６、１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃは、それらと対向する側に配置された層に共に接着し、かつ華氏−４５２度から華氏３，６００度までの動作温度範囲を有する保険業者研究所（ＵＬ）の評価がＵＬ‐９４Ｖ‐０（燃えない）であるものと等価な難燃性の特性を有する難燃性である、様々な材料から作られ得る。付加的な実施形態では、難燃取付層１６、１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃは、裏側又は表側を溶かすことなしに、かつ燃えることなしに、１５分間の間、華氏２，０００度の火に耐え得る。更に他の実施形態では、難燃取付層１６、１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃは、更に変化し得る。一実施形態では、難燃取付層１６、１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃは、層を取り付けるために使用される１以上の難燃取付部材を備え得る。難燃取付部材は、難燃性のファスナ、難燃性の締め具、難燃性の固定部材、又は他のタイプの難燃取付部材を備え得る。他の実施形態では、防火装置１０の任意の層は、圧縮、接着、テープ、螺子、スクリュー、ボルト、ファスナ、リベット、ステープル、締め具、他の機械的な部材、又は他の取付機構を介して／使用して、互いに取り付けられ得る。

補強層１８及び１８ａは、難燃層２２に補強及び強度を提供し、難燃層２２が破れたり又は崩壊したりする可能性を低減する。補強層１８及び１８ａは、金属、非金属、セラミック、ガラス、複合材、ゴム、フォーム、アラミド、固体、繊維性材料、又は細孔性材料から作られ得る。他の実施形態では、補強層１８及び１８ａは、様々な材料から作られ得る。一実施形態では、補強層１８及び１８ａは、１．０から５ｇｍ／ｃｍ^３までの繊維密度、３から２０ミクロン（μｍ）までの繊維直径、及び１．０から６．０Ｇｐａ（ギガパスカル）までの繊維引張強度を有し、強度を提供する。他の実施形態では、補強層１８及び１８ａは、強度及び補強を提供する様々な材料から作られ得る。他の実施形態では、個別の補強層を使用する代わりに、補強材料が難燃層２２の中に埋め込まれ得、難燃層２２に補強及び強度を提供する。補強材料は、金属、非金属、セラミック、ガラス、複合材、フォーム、ゴム、又はアラミドを含み得る。他の実施形態では、補強材料は変化し得る。この開示を通して、「補強」という用語が使用され又は補強特性に対して言及されるときはいつでも、その用語に対して本段落の開示が適用される。

防流体層２０及び２０ａは、防流体特性を提供し得、難燃層２２の劣化の可能性を低減し、流体の吸収を妨げる。本開示の目的に対して、「防流体」という用語は、流体が基材によって吸収されるのを妨げることとして定義される。防流体層２０及び２０ａは、シリコン、ナノコーティング、又は別のタイプの防流体材料、コーティング、若しくは噴霧を含み得る。一実施形態では、防流体層２０及び２０ａは、ＡＳＴＭＤ‐３３９３（２００９）と等価であるか又はそれより優れた流体耐性のための防流体の要件を満たし得る。他の実施形態では、防流体層２０及び２０ａは、様々な防流体性を有し得る。この開示を通して、「防流体」という用語が使用され又は防流体特性に対して言及されるときはいつでも、その用語に対して本段落の開示が適用される。

難燃層２２は、火を妨げ、発火せず、火を食い止め、火が広がり又は突き抜けることを阻止し、かつ火を封じ込め及び／又は酸素欠乏により制圧し又は消し止める、材料を含む。難燃層２２は、金属、非金属、複合材、セラミック、エーロゲル（有機及び無機）、キセロゲル（有機及び無機）、ポリイミド、（４、４‐オキシジフェニレン‐ピロメリトイミド）、ミネラルウール、セラミックペースト、セラミックコーティング、又は無機材料から作られ得る。他の実施形態では、難燃層２２は、適用され、硬化され、かつ保険業者研究所（ＵＬ）の評価がＵＬ‐９４Ｖ‐０（燃えない）であるものと等価な難燃性の特性、及び華氏−１００度から華氏３，６００度までの動作温度範囲を有する、高温ペーストなどの、様々な材料から作られ得る。付加的な実施形態では、難燃層２２は、裏側又は表側を溶かすことなしに、かつ燃えることなしに、１５分間の間、華氏２，０００度の火に耐え得る。更に他の実施形態では、難燃層２２は更に変化し得る。

図３は、図１の防火装置１０の別の実施形態の２‐２線矢視断面図を示す。示されるように、この実施形態では、防火装置１０は、以下の取り付けられた層を含んだ複合材１２を備える。すなわち、表面層１４、難燃取付層１６、難燃層２２、難燃取付層１６ｃ、及び表面層１４ａである。補強層１８、難燃取付層１６ａ、防流体層２０、防流体層２０ａ、難燃取付層１６ｂ、及び補強層１８ａは、図２の断面実施形態から除去された。他の実施形態では、任意の層は順序又は数が変化し得、層の１以上は存在せず、又は１以上の付加的な層が使用され得る。更に他の実施形態では、防火装置１０は、層の全てを含んだ又は層の１以上を取り払った、層の任意の組み合わせから成り得る。

図４は、図１の防火装置１０の更に別の実施形態の２‐２線矢視断面図を示す。示されるように、この実施形態では、防火装置１０は、以下の取り付けられた層を含んだ複合材１２を備える。すなわち、防流体層２０、難燃層２２、防流体層２０ａ、難燃取付層１６ｃ、及び表面層１４ａである。表面層１４、難燃取付層１６、補強層１８、難燃取付層１６ａ、難燃取付層１６ｂ、及び補強層１８ａは、図２の断面実施形態から除去された。他の実施形態では、任意の層は順序又は数が変化し得、層の１以上は存在せず、又は１以上の付加的な層が使用され得る。更に他の実施形態では、防火装置１０は、層の全てを含んだ又は層の１以上を取り払った、層の任意の組み合わせから成り得る。

図５は、図１の防火装置１０のまた更に別の実施形態の２‐２線矢視断面図を示す。示されるように、この実施形態では、防火装置１０は、以下の取り付けられた層を含んだ複合材１２を備える。すなわち、難燃層２２、及び表面層１４ａである。表面層１４、難燃取付層１６、補強層１８、難燃取付層１６ａ、防流体層２０、防流体層２０ａ、難燃取付層１６ｂ、補強層１８ａ、及び難燃取付層１６ｃは、図２の断面実施形態から除去された。他の実施形態では、任意の層は順序又は数が変化し得、層の１以上は存在せず、又は１以上の付加的な層が使用され得る。更に他の実施形態では、防火装置１０は、層の全てを含んだ又は層の１以上を取り払った、層の任意の組み合わせから成り得る。

図６は、複合材を備えた防火装置を製造する方法３０の一実施形態を示す流れ図である。方法は、本明細書で開示される防火装置の任意の実施形態を製造するために変化され得、又は様々な層の組み合わせを有する様々な防火装置を製造するために更に変化し得る。ステップ３２では、防流体層が、難燃層の対向する側に取り付けられ得る。ステップ３４では、難燃取付層が、補強層を、難燃層の対向する側に取り付けられた防流体層に取り付けるために使用され得る。他の実施形態では、任意の層が、圧縮、接着、テープ、螺子、スクリュー、ボルト、ファスナ、リベット、ステープル、締め具、他の機械的な部材、又は他の取付機構を介して／使用して、互いに取り付けられ得る。更に他の実施形態では、難燃取付層を取り付ける代わりにむしろ、補強材料が難燃層内に埋め込まれ得る。ステップ３６では、付加的な難燃取付層が、表面層を補強層に取り付けるために使用され得る。随意に、防流体層が、表面層に取り付けられ得る。

他の実施形態では、方法３０の１以上のステップが、内容又は順序において変化し得、方法３０の１以上のステップは従われず、又は１以上の付加的なステップが加えられ得る。更に他の実施形態では、方法３０は、順序又は数において変化した任意の層を有する、提示されていない層の１以上を有する、又は１以上の付加的な層を有する、防火装置を製造するために使用され得る。付加的な実施形態では、方法３０は、層の全てを含んだ又は層の１以上を取り払った、層の任意の組み合わせから成る防火装置を製造するために使用され得る。

本開示の１以上の実施形態は、複合材装置が難燃性を有するように作られることを可能にする一方で、難燃性の複合材装置を低いコストに維持する。このことは、低い重量がより大きな燃料効率をもたらし、それによって費用を節約する、旅客機産業において非常に有利である。

要約書は、読者が本発明の技術特性をすみやかに確認できるよう提供されている。要約書は、本発明の特許請求の範囲もしくはその意味を、解釈する又は限定するために使用されないという理解のもとに提出されている。さらに、先述の「発明を実施するための形態」において、本開示を簡素化する目的で、様々な実施形態において様々な特徴が共にグループ化されていることが見て取れる。この開示方法は、特許請求される実施形態が、各請求項に明確に記載されるもの以外の特徴を要求するという意図を反映すると解釈されるものではない。むしろ、後述の特許請求項の範囲に反映されるように、進歩的な主題は、開示される単一の実施形態のすべての特徴よりも狭義に存在する。したがって、後述の特許請求の範囲は、本明細書において「発明を実施するための形態」に組み込まれ、各請求項は、別個に特許請求される主題として単独のものである。

本明細書に記載される本発明の主題の特定の態様が示され記載されているが、本明細書の技術に基づいて、本明細書に記載の主題及びより広義の態様から逸脱することなく変更及び修正がなされ得るということが、当業者には明らかであり、したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなすべての変更及び修正を、本明細書に記載の主題の真の範囲内にあるものとしてその範囲内に包含する。さらに、本開示は添付の特許請求項の範囲によって定義されることを理解されたい。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物を考慮すること以外で限定されるものではない。

Claims

難燃層（２２）に取り付けられた表面層（１４）を備えた複合材（１２）を備える、防火装置（１０）。
前記難燃層（２２）は、金属、非金属、複合材、セラミック、エーロゲル、キセロゲル、ポリイミド、ミネラルウール、（４、４‐オキシジフェニレン‐ピロメリトイミド）、セラミックペースト、セラミックコーティング、又は無機材料を含む、請求項１に記載の防火装置（１０）。
第２の表面層（１４ａ）を更に備え、前記難燃層（２２）は、前記表面層と前記第２の表面層（１４ａ）との間に取り付けられる、請求項１に記載の防火装置（１０）。
前記難燃層（２２）に取り付けられた補強層（１８）を更に備える、請求項１に記載の防火装置（１０）。
前記難燃層（２２）は、前記難燃層（２２）内に埋め込まれた補強材料を更に含む、請求項１に記載の防火装置（１０）。
前記表面層（１４）又は前記難燃層（２２）に取り付けられた、防流体層（２０）を更に備える、請求項１に記載の防火装置（１０）。
防火装置（１０）を製造する方法であって、
難燃層（２２）を表面層（１４）に取り付けて複合材を形成することを含む、方法。
補強層（１８）を前記難燃層（２２）に取り付けることを更に含む、請求項７に記載の方法。
補強材料を前記難燃層（２２）内に埋め込むことを更に含む、請求項７に記載の方法。
防流体層（２０）を、前記表面層又は前記難燃層（２２）に取り付けることを更に含む、請求項７に記載の方法。