JP5041773B2

JP5041773B2 - 上張りおよび基板のための上張りを形成する方法

Info

Publication number: JP5041773B2
Application number: JP2006250975A
Authority: JP
Inventors: ダイアン・シィ・ローリングズ; ブルース・ケイ・ケオフ
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2005-09-19
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-09-15
Also published as: JP2007083721A; ATE552107T1; EP1767344A2; EP1767344A3; US20060051592A1; ES2382784T5; EP1767344B2; US7867621B2; ES2382784T3; EP1767344B1

Description

関連出願の相互参照
この出願は、２００４年９月１５日に出願された出願第１０／９４１，４２９号の一部継続（ＣＩＰ）出願であり、出願第１０／９４１，４２９号は、２００３年９月３０日に出願された仮（３５ＵＳＣ１１９（ｅ））出願第６０／５０７，５４６号の非仮出願であり、これら両方の内容は引用によって援用される。

発明の分野
この発明は概して被覆部材に関し、具体的には、落雷に対する保護のための被覆部材に関する。

発明の背景
塗装は、長い間、表面、特に複雑な湾曲を有する表面にコーティングを施すための好まれるプロセスであった。塗装は概して、制御可能であり、信頼でき、容易で、用途の広いプロセスである。塗料は、光沢、色、反射率またはそれらの組合せなどの所望の物理特性を表面に与えるために添加剤を含み得る。塗装プロセスは、十分に理解されており、表面が複雑な湾曲を含むときでさえ均一な特性を有する上質のコーティングを生成する。しかしながら、塗装はより詳細な環境面での調査を受けている。なぜなら、塗料は結合剤および色素を担持するために揮発性溶剤を使用するからであり、または結合剤の前駆体および色素自体のためである。したがって、塗装プロセスを環境への影響がより少ないプロセスと置き換える必要がある。さらに、塗装は、十分に定義され、十分に理解され、一般的なものであるが、依然として、理由を説明するまたは他人に方法を教示することが必ずしもできずに精通者が初心者または見習よりもよりよい製品を製造する「技術分野」である。

塗装された表面は時として、品質を意識する顧客が要求する耐久性を欠く。表面は、塗料を施す前に処理され、洗浄されなければならない。この部分を取巻く環境は、コーティングを施す間制御されなければならず、しばしば吹付けブースを必要とする。塗装されたコーティングはさらに、亀裂または擦り傷のような損傷を受けやすい。隔離された損傷は、パネル全体を再塗装せざるを得ないなど大きな区域の修復を必要とする可能性がある。

吹付けは、その適用に関わる「技術分野」のために、元来塗料を無駄にし、予測不可能である。吹付けが完了するまで、不適切な使用が検出されることができず、不具合な点を修正するための手直しは通常、たとえ小さな欠陥の場合でも大きな区域に影響を及ぼす。さらに、航空宇宙産業では、塗装には建設および操作するのに費用のかかる専門の装置および施設が必要である。塗装という点では、航空機は収益を生み出す事業ではなくなる。塗装は、塗料格納庫が利用可能な場所でのみなされることができ、比較的ゆっくりとした、柔軟性を欠くものである。

航空機との関連で、内容が引用によって援用される米国特許第４，９８６，４９６号は、航空機の抗力を低減するように航空機の流量制御表面に適用するための表面の質感に適合したシート材料（ステッカー）の形態の抗力低減物を記載する。この材料は、基本的なキャリアフィルムの塗料のような特性のために、亀裂、気泡または皺のない状態で、曲面上に収まる。ステッカーは平坦に製造され、意図された湾曲に合うように引伸ばされる。アップリケの変形が可塑性でない場合、延伸された材料が隣接するステッカーの間の間隙を露出するように縮むと、この伸びは時間とともに問題になる可能性がある。この間隙では、天候がステッカー表面の界面を侵食する可能性がある。アップリケまたはステッカー
は可塑的に変形可能でなければならず、さもなければゆっくりと変化する湾曲を有する表面に限定されることになる。

アップリケ（つまり、ステッカー）は、米国特許第５，６６０，６６７号にも記載され、その内容は引用によって援用される。アップリケは複雑な湾曲を有するので、過度に引伸ばされることなく、複雑な湾曲を有する表面上に完全な、気泡のない、皺のないカバーを形成する。アップリケのラップ仕上げは概して、欧州特許出願公開番号第１０９３４０９号に記載され、その内容は引用によって援用される。

多くの場合、表面は腐食に対して保護されなければならない。このような保護は一般に、関係する化学物質およびその塗布に関連する時間のために、比較的高価な表面処理剤またはプライマー（つまり、クロム酸プライマーまたは化成コーティング）を伴う。これらの従来のコーティングは、色、光沢、表面耐久性の強化、摩耗保護、これらの属性の組合せまたは他の属性をもたらすために腐食保護コーティング上に施されなければならない他の表面コーティングと結合されるときには特に、比較的重くなる。従来の腐食保護コーティングで使用される化学物質は多くの場合、有害な材料である。

アップリケは今日、商用および軍用航空宇宙産業の用途にとって相当な関心の対象である。アップリケなどの塗料のない航空機技術に関して飛行試験が行なわれてきた。これらのアップリケは、大幅な環境面での利点をもたらしながら、製造コスト、支持要件および航空機重量を節約する。これらのアップリケのいくつかは、米国特許第６，１７７，１８９号および航空宇宙工学（Aero. Eng'g）１９９７年１１月号ｐ．１７の「塗料のない航空機技術（Paintless aircraft technology）」と題される記事により詳細に記載され、これらは引用によって援用される。さらに、ウエスタンパシフィック（Western Pacific）のようないくつかの民間航空会社は、輸送機を空を飛ぶ広告板に転用するためにアップリケを使用する。

上の利点に加えて、金属層を組入れるアップリケは、落雷に対する保護ももたらし得る。落雷に対する保護をもたらすアップリケの説明は、米国特許第４，３５２，１４２号に記載され、これは引用によって援用される。落雷は航空機、特に複合航空機に損傷を与える可能性があるだろう。航空機への典型的な落雷は、ゾーン１と総称される、エンジン注入口カウルの前縁または胴体の機首などの場所に最初に到達する可能性がある。最初のゾーン１の落雷は、ピーク振幅が約２００ＫＡであり、約５００μＳｅｃほどの間続く可能性のある電流の急速なスパイクであり得る（「Ａ」波形と称される）。

航空機が雷のプラズマ場を通って飛行するとき、雷はエンジン排気口（ゾーン２と称される）または翼の外板（場所によって、ゾーン２または３と称される）などの場所にゾーン１の機尾の落雷を再到達させ得る。ゾーン２の再到達は、約５ミリＳｅｃほどの期間にわたって、最大約１０クーロンまでの連続電流の電荷移動を経験する可能性がある（「Ｂ」波形と称される）。ゾーン３の再到達は、約０．２５Ｓｅｃから約１Ｓｅｃほどの間の期間にわたって、最大約２００クーロンまでの連続電流の電荷移動を経験する可能性がある（「Ｃ」波形と称される）。

再落雷はいかなるゾーンでも発生する可能性があり、「Ｄ」波形と称される。「Ｄ」波形の再落雷は、ピーク振幅が約１００ＫＡであり、約５００μＳｅｃほどの間続く可能性のある電流の急速なスパイクであり得る。

主な問題は、ゾーン２または３において、特に、燃料で濡らされる可能性のある主翼ボックスに延在するファスナーの付近において「Ｄ」波形の再落雷から保護することである。別の問題は、「Ｂ」および「Ｃ」波形の連続電流によって引起される可能性のある複合
物への損傷を緩和することである。

たとえば、バルゴ（Vargo）らによる米国特許出願公開番号第２００２／００８１９２１号（その内容は引用によって援用される）は、金属メッシュまたは発泡金属フォイルなどの金属層に接着または結合される、ハロゲンを含むポリマー布地などのポリマーシート材料を含むアップリケを記載する。金属層は、航空機構造で使用される複合材料などの非金属性基板に、接着剤を用いて直接に接着される。落雷の場合には、雷からのエネルギは大きな表面区域上に分散され、それによって、非金属性基板への局部的な損傷を緩和する。しかしながら、金属層が非金属性基板に直接に接着されているため、落雷からのエネルギは非金属性基板と接触して維持される。結果として、非金属性基板の大きな表面は、落雷からの大量のエネルギと接触して置かれる可能性がある。

雷保護のために複合航空機の外板の一部として組入れられる、発泡アルミニウムまたは銅フォイルまたは織り合わされた金網（ＩＷＷＦ）などの伝導性要素の使用に関する問題は、発泡金属および樹脂／複合物の熱膨張の微分係数に起因する亀裂である。複合物における微小割れでさえさらなる亀裂に繋がる可能性があり、ＦＡＡ認証規則によって認可されていない。

さらに、複合航空機の内部構造への損傷および複合構造自体の内部への損傷は、評価および修復するのが困難である場合があり、航空機に長期にわたる老朽化問題をもたらす可能性がある。典型的には落雷によって伝えられる高い電流に複合構造が晒される場合、樹脂に対して損傷（炭化、結合破壊、歪み能力の損失など）が発生する可能性がある。別の問題は、ひとたび航空機が雷によって打たれると電流が通ることになる場所を確実に予測することである。結果として、この構造の多くの区域は現在のところ過剰に設計されており、多くの保護スキームが重複している。

さらに、現在使用されている雷保護システムは、電流を伝えるために、接続された電気経路を必要とする。しかしながら、各々のファスナーおよびパネル接合部は切れ目であり、この切れ目は、下にある構造に電流が食い込み、損傷を与える、または中に担持される燃料に点火しさえする可能性がある機会をもたらす。したがって、特にパネルからパネルへの動きが存在する場合には、これらの切れ目の周りまたはこれらの切れ目上でエネルギの伝達を可能にすることが望ましいであろう。

飛行中に発生する静電荷の影響を緩和することも望ましいであろう。航空機が空中を飛行するとき、空気の分子中の電子は航空機の外板との衝撃によってその軌道から強制的に追い出される可能性がある。電子は航空機の複合外板に蓄積され、Ｐ静電荷と称される静電荷を伝えることができる。このＰ静電荷は、着陸後ではあるが航空機が電気的に接地される前に人が航空機の外板に万が一接触した場合、人的危害をもたらす可能性があるだろう。さらに、Ｐ静電荷の放電は、航空機の電子機器システムと干渉し得る電気的雑音をもたらす可能性がある。

したがって、アップリケによってもたらされる落雷保護を増大させ、および／または同時に静電荷を緩和することが望ましいであろう。しかしながら、下にある表面に落雷からの保護の増大をもたらし、および／または静電荷を緩和する低コストのアップリケの必要性は、当該技術分野においてまだ満たされていない。

発明の概要
この発明の実施例は、塗料に代わる低コストの代用品などの表面コーティングとして使
用され得る被覆部材を提供する。有利に、この発明の被覆部材は、落雷から保護するためおよび／またはＰ静電荷を緩和するための金属シートを提供する。さらに、金属シートは、誘電層によって下にある基板から離れて間隔をあけられる。結果として、この発明の被覆部材は、以前の被覆部材よりも落雷からの保護の増大をもたらす。この発明の被覆部材は、航空機ならびに自動車、ボート、構造上のコーティングおよび他の市販製品などの多くの他の分野に適している可能性があるだろう。

この発明の非限定的な実施例に従って、アップリケコーティングが基板に設けられる。アップリケコーティングは、金属フォイルと、金属フォイルの下にある第１のポリマーフィルムとを含む。金属フォイルの上にあるトップコートは、塗料の層としてまたは第２のポリマーフィルムとして設けられてもよい。第１のポリマーフィルムの下にある、感圧性接着剤などの接着剤は、アップリケコーティングを基板に貼付けるために与えられてもよい。所望であれば、静電防止特性をもたらすために、繊維が第２のポリマーフィルム全体にわたって分散されてもよい。さらに、美的および／または静電防止の目的で、所望であれば、インク層が金属フォイルと第２のポリマーフィルムとの間に設けられてもよい。

この発明の局面に従って、金属フォイルはアルミニウムフォイルを含むが、銅または他の金属も含んでもよい。第１のポリマーフィルムは、ポリアミド（ナイロン）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）もしくはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル、ポリイミド、ポリエチレンもしくはポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリウレタン、ハロゲンを含むポリマーのうちのいずれか１つまたはそれらの組合せ、ならびにポリエステル／ポリエチレンの組合せ、ポリエステル／ナイロンの組合せ、ＰＥＥＫ／ポリエチレンの組合せ、およびＰＥＥＫ／ナイロンの組合せなどの２層のポリマーフィルムの組合せを含んでもよい。第２のポリマーフィルムは、ポリウレタン、ポリアミド（ナイロン）、ポリオレフィン、プラスチックおよびエラストマーの両方を含むハロゲンを含むポリマー、エポキシ、フルオロシリコーン、フルオロウレタン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリ尿素のうちのいずれか１つまたはそれらの組合せを含んでもよい。所望であれば、第２のポリマーフィルムは、多孔度を上げるために溶剤で鋳造されてもよく、それによって、金属フォイルへの静電荷の移動を高める。

この発明の別の実施例に従って、アップリケコーティングアセンブリが基板に設けられ、基板は基板を通って延在するファスナーを有する。アップリケコーティングアセンブリは、アップリケコーティングと、アップリケコーティングの下にある誘電層とを含む。誘電層は、アップリケコーティングとファスナーの頭部との間に置かれるように配置される。誘電層はファスナー上の誘電体耐圧を増加させ、ファスナーの付近で落雷に対する保護を増大させるのに役立ち得る。この落雷に対する保護の増大は、たとえば、航空機の翼の外板を通って、燃料で濡らされる可能性のある主翼ボックスに延在するファスナーにとって望ましいものであろう。

別の実施例は、保護されるべき基板の上に、パターニングされた金属フォイルの上張りを形成する。このパターニングされた金属フォイルは、落雷の間に局部的なコロナが発生するのを支持する。局部的なコロナは基板の表面上で落雷のエネルギを運び、落雷の到達場所または周囲の領域からの金属フォイルの除去は非常に制限される。この実施例は、表面上の複数の経路によって落雷のエネルギを幅広い区域上に運ぶことのできる二次元の雷ダイバータ機能を有する上張りである。

例示的な雷ダイバータ機能を有する上張りは、パターニングされた金属フォイルと、パターニングされた金属フォイルの下にある第１のポリマーフィルムとを含む。パターニングされた金属フォイルは全体にわたってパターニングされている場合もあれば、金属フォ
イルは部分的にパターニングされている場合もある。パターニングされた金属フォイルの上にあるトップコートは、塗料の層としてまたは第２のポリマーフィルムとして設けられてもよい。第１のポリマーフィルムの下にある、感圧性接着剤などの接着剤は、雷ダイバータ機能を有する上張りを基板に貼付けるために与えられてもよい。所望であれば、半導体微粒子が、局部的なコロナの瞬間的な発生に寄与するように第２のポリマーフィルム全体にわたって分散されてもよい。さらに、美的および／または静電防止の目的で、所望であれば、パターニングされた金属フォイルとトップコートとの間または外面上にインク層が設けられてもよい。

局面に従って、パターニングされた金属フォイルは、第１の厚さを有し、第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する複数の区域によって互いに分離される複数のセクションを含んでもよい。１つの例では、セクションの第１の厚さは０ではない厚さであってもよく、区域の第２の厚さは第１の厚さよりも薄い、０ではない厚さである場合もあれば、第２の厚さは０である場合もある。別の例では、セクションは任意の所望の形状の空隙であってもよく（したがって、第１の厚さは０である）、空隙を分離する区域は、幅が有限であり、第２の厚さが０ではない複数の交差する線であってもよい。

この雷ダイバータ機能を有する上張りの実施例は、高い電流が極めて重要な構造を破壊するまたは複合燃料タンクを貫通するファスナーに届くのを防ぐことを助けることができ、それによって、火花放電および爆発の危険を低減する。雷ダイバータ機能を有する上張りの実施例は、影響を受けやすい内部装置、構造、油圧配管網または電気回線から離れた外面の領域上を伝わるように電流の流れを調整することによって、このような区域または装置上の誘導電流を低減するのに役立つように使用されることができるだろう。この実施例は、構造または内部構成要素の中に大量の電流を「投棄する（dumping）」ことなく、最初の到達ポイント（通常は、機首の近く）から出口ポイント（通常は、航空機の尾翼の近く）へ、表面を横切って電流の流れを制御することにも役立ち得る。

雷ダイバータの実施例は、レードームまたはアンテナ、特に通信アンテナに雷保護をもたらすことも可能にし得る。これは、アンテナの表面から、航空機の外板の残りの部分を覆う、本明細書に記載される他の実施例に従うアップリケに電流が伝わることができるようにすることによって、アンテナ統合問題を低減することにも役立ち得る。

発明の詳細な説明
概要として図１および図２を参照して、この発明の非限定的な実施例に従って、アップリケコーティング１０が基板２２に設けられる。アップリケコーティング１０は、外層またはトップコートとして配置されるポリマーフィルム１２と、金属フォイルから作られる蒸気（vapor）バリアフィルム１８とを含む。感圧性接着剤２４は、基板２２に接着取付するための別の外層として配置される。ポリマーフィルム２０は、蒸気バリアフィルム１８と感圧性接着剤２４との間に配置される。図２は、この発明の理解を高め得る特徴を強調するために、一定の比率に応じて描かれていない可能性がある。最初にアップリケ１０の例示的な構成要素に関して詳細が説明され、続いて、この発明の例示的な実施例に従うアップリケの好ましいおよび代替的な実現例が説明される。

ポリマーフィルム１２は外側フィルムまたはトップコートをもたらす。ポリマーフィルム１２は典型的には、有機樹脂マトリックスエラストマーの複合物である。非限定的な例として示すと、ポリマーフィルム１２は好適には、ポリウレタン、フッ化ウレタン、ポリ尿素、ポリエステル、ポリアミド、ＰＥＥＫ、フルオロポリマーまたはクロロポリマーである。ポリマーフィルム１２は好適には、丈夫で、耐久性があり、耐候性がある。たとえば、ポリマーフィルム１２は好適には、蒸気バリアフィルム１８に耐久性および硬化の増
大をもたらす。同様に、ポリマーフィルム１２は、除去可能な印がその上に付けられることができるように印付け可能であってもよい。代替的には、ポリマーフィルム１２は透明であってもよい。色またはグラフィックパターンがポリマー１２の下の層に含まれるときには、透明であることが望まれるであろう。所望であれば、グラフィックパターンはポリマーフィルム１２内に埋込まれてもよい。

さらに、ポリマーフィルム１２は、光沢または適切な色素を通した色などの美的な質に寄与し得る。概して、色素は好適には金属片、金属酸化物粒子、有機色素もしくは染料、または有機金属粒子であり、典型的にはいくつかのタイプの材料の混合物である。好適なアルミニウム片の色素は、シベルライン・マニュファクチャリング・カンパニー（Siberline Manufacturing Co.）から入手可能な色素のアクアシルＢＰ（Aquasil BP）シリーズを含む。色素は、ガラス、雲母、（ノバメット（Novamet）から入手可能なニッケル、コバルト、銅、青銅などのような）金属、またはポッターズ・インダストリーズ・インコーポレイテッド（Potters Industries, Inc.）から入手可能なガラス片、銀でコーティングされたガラス片、雲母片などであるかもしれない。これらの片は典型的には、特徴的な寸法で約１７〜５５μｍである。いくつかの用途では、セラミック色素が適当である場合もある。色素は、コーティングに所望の特徴をもたらすように混合されることが可能である。

チタノックス２０２０酸化チタン色素は、ＮＬインダストリーズ（NL Industries）から入手可能である。酸化銅または酸化鉄色素は、フィッシャー・サイエンティフィック（Fischer Scientific）から入手可能である。ＮＡＮＯＴＥＫチタニア、酸化亜鉛または酸化銅色素は、ナノフェーズ・テクノロジーズ・コーポレイション（Nanophase Technologies Corporation）から入手可能である。これらの色素は概して、直径が約３０μｍ（ＮＡＮＯＴＥＫ色素の場合）からミクロンの大きさの範囲の球形である。

ポリマーフィルム１２は好適には、所望であれば、ポリウレタンまたはフッ化ウレタンから作られてもよい。代替的には、上述のように、ポリマーフィルム１２はフルオロポリマーまたはフルオロエラストマーであってもよい。ポリマーフィルム１２の１つの現在のところ好ましいトップコートは、変性されたＣＡＡＰＣＯＡＴタイプＩＩＩまたはタイプＩＶの雨および熱に耐性のあるフルオロエラストマーなどのフルオロエラストマーであり、これらは、ＣＡＡＰカンパニーから入手可能であり、所望の色で任意の所望の添加剤を用いて（以下に記載されるように、静電防止特徴のためなどに）ロールコーティングするのに好適である。さらに、ポリマーフィルム１２は、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ハロゲンを含むポリマー、エチレンプロピレンゴム、エポキシ、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）など）、フルオロシリコーン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であってもよい。ポリマーフィルム１２は、所望であれば、溶剤で鋳造されてもよい。フルオロポリマーは有利に、優れた撥水性の特徴、および航空機の中または航空機の周囲に存在し得るＳＫＹＤＲＯＬ（登録商標）のような油圧作動油などの流体に対する耐性の増大をもたらす。ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ＰＥＥＫなども、ＳＫＹＤＲＯＬ（登録商標）などの油圧作動油に対する耐性をもたらす。上にも記載されたように、ポリマーフィルム１２はさらに、好適にはクロロエラストマーであってもよい。ポリマーフィルム１２の組成にかかわらず、ＵＶ安定性は、アップリケ１０によってもたらされるコーティングシステムの長期にわたる耐久性を確実なものにするのに役立つ。

ポリマーフィルム１２は好適には薄い層である。たとえば、ポリマーフィルム１２の厚さは、０．１〜４ｍｉｌ（０．０００１〜０．００４インチ）の間であってもよい。１つの現在のところ好ましい実施例では、ポリマーフィルム１２の厚さは約１〜２ｍｉｌであ
る。アップリケ１０が航空機上で使用されるときには、軽量化のためにより薄い層がより厚い層に比べて望ましい。

さらに、ポリマーフィルム１２が好適に薄く多孔質であるとき、ポリマーフィルム１２はアップリケ１０の静電防止特性に役立ち得る。所望であれば、静電防止材料がポリマーフィルム１２内に配置されてもよい。たとえば、非限定的なグラファイト繊維または金属繊維などの電気的に伝導性をもつ材料がポリマーフィルム１２全体にわたって分散されてもよい。このような繊維はＰ静電荷を分散および放散させ、それによって、局部区域にＰ静電荷が蓄積するのを緩和する。この分散および放散は、飛行中に、航空機に搭載されたさまざまな通信システムに対する電気的雑音の源になる放電の可能性を低減する。この分散および放散は、航空機の着陸後ではあるが航空機が電気的に接地される前に人が航空機の外板に接触した場合の人的危害の可能性も低減する。

所望であれば、任意のインク層１４が設けられてもよい。インク層１４は、所望の色および／またはグラフィックデザインをもたらしてもよい。代替的には、インク層１４は、任意のインク層１４に被さるポリマーフィルム１２に色をもたらしてもよい。有利に、インク層１４は、設けられた場合には、アップリケ１０に静電防止特徴をもたらし得る。

代替的には、場合によっては、インク層１４を設ける代わりにポリマーフィルム１２上を塗装することが望ましいであろう。このような場合には、ポリマーフィルム１２の質感はつや消しであってもよい。つや消しの質感はポリマーフィルム１２への塗料の接着を高める。

さらに所望であれば、ポリマーフィルム１６が設けられてもよい。任意のポリマーフィルム１６は任意の所望の目的で使用されてもよい。たとえば、グラフィックイメージがポリマーフィルム１６に印刷されてもよい。ポリマーフィルム１６は、ポリマーフィルム１２に関して本明細書において記載されたのと同一の材料から作られてもよく、ポリマーフィルム１２に関して本明細書に記載されたように処理されてもよい。

ポリマーフィルム１２および１６は、押出成形または鋳造されてもよい。ポリマーフィルム１２および１６が溶剤で鋳造されるとき、ポリマーフィルム１２および１６は微孔質であり、蒸気バリアフィルム１８へのＰ静電荷の移動のための経路をもたらし得る。結果として、蒸気バリアフィルム１８は静電防止特徴をもたらすことが可能である。静電荷の搬送の仕組みにかかわらず、静電荷は有利に幅広い区域上に分散される。上述のように、この分散は、飛行中に航空機内部の電子回路に電気的雑音を誘導する可能性を低減することに役立ち、航空機の着陸後ではあるが航空機が電気的に接地される前に人が航空機の外板に接触した場合の人的危害の可能性を低減することにも役立つ。

有利に、この発明の実施例に従って、蒸気バリアフィルム１８は金属フォイルから作られる。非限定的な例として示すと、金属は好適にはアルミニウムフォイルなどのアルミニウムを含む。蒸気バリアとして最適に使用するためおよび落雷に対する保護のため、蒸気バリア１８はアップリケ１０が伸長できるように、およびアップリケ１０が複合湾曲を有する表面に適合できるようにすべきである。非限定的な例として示すと、圧延アルミニウムフォイルなどの高品質のフォイルが蒸気バリア１８として使用されてもよい。厚さが約０．１ｍｉｌから約０．７５ｍｉｌの間のフォイルが好適には使用されてもよく、厚さが約０．２５ｍｉｌから約０．５ｍｉｌの間のフォイルが現在のところ好ましい。

しかしながら、蒸気バリアフィルム１８は、非限定的な銅、ニッケル、金またはチタンなどの所望の任意の金属フォイルから作られてもよい。蒸気バリアフィルム１８が金属フォイルであるため、蒸気バリアフィルム１８は有利に低コストで設けられる。さらに、金
属フォイルは、物理的な蒸着もしくはスパッタリングなどの金属化堆積によってまたは発泡メッシュによって設けられ得る蒸気バリアと比較して、整合性の増大をもたらす。金属フォイルが容易に入手可能であるので、蒸気バリアフィルム１８のコストは、真空室での堆積を必然的に伴う金属化蒸気バリアよりも小さい。さらに、金属フォイルが金属化材料または発泡メッシュではなく金属であるため、蒸気バリアフィルム１８は金属化蒸気バリアまたは発泡メッシュと比較して、伝導性および均一性の増大をもたらす。蒸気バリアフィルム１８は金属化蒸気バリアよりも厚い可能性があるが、それにもかかわらず、蒸気バリアフィルム１８の厚さは１ｍｉｌ未満の厚さであってもよい。たとえば、１つの現在の実施例では、蒸気バリアフィルム１８の厚さは約０．３ｍｉｌ未満であってもよい。

有利に、蒸気バリアフィルム１８は、静電防止特性ももたらし、アップリケ１０に伸び制御および剛性をもたらす。１つの例示的な実施例では、蒸気バリアフィルム１８は、アップリケ１０を複雑な形状に施す間、約１０％から約４５％の実質的な伸びを可能にする。さらに、蒸気バリア１８は有利に完全なＵＶ不透明度をもたらし、結果として、下にある複合構造にＵＶ保護をもたらす。

有利に、この発明の実施例に従って、ポリマーフィルム２０は蒸気バリアフィルム１８の下にある。ポリマーフィルム２０は好適には、特定の用途に所望のごとく、ポリマーフィルム１２またはポリマーフィルム１６と同一の材料のうちのいずれかから作られる。所望であれば、ポリマーフィルム２０はさらに、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリスルホネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはそれらの任意の組合せであってもよい。

１つの現在のところ好ましい実施例では、ポリマーフィルム２０はナイロンから作られる。有利に、ナイロンはｍｉｌ当たり約３８５ボルトの中程度に高い絶縁耐力をもたらし、ＳＫＹＤＲＯＬ（登録商標）などの油圧作動油に対して十分に耐性があり、他の材料に容易に結合でき、高品質で安価なフィルムの状態で入手可能である。

代替的には、ポリマーフィルム２０はさまざまな他の好適な材料から作られてもよい。たとえば、ポリマーフィルム２０はポリイミドから作られることができる。有利に、他の材料は容易にポリイミドに結合可能である。さらに、ポリマーフィルム２０は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタンまたはハロゲンを含むポリマーから作られてもよい。

さらなる例として、ポリマーフィルム２０は、華氏約７０度から華氏約１８０度の間の温度などの幅広い範囲の温度で典型的には使用される用途のためのポリエチレンまたはポリエステルであり得る。有利に、プラズマ処理は、低温で互いへのおよび接着剤へのポリエチレンおよびポリエステルの結合強度を効果的に高めることが証明されている。

別の例として、ポリマーフィルム２０は２層のポリマーフィルムの組合せであってもよい。非限定的な例として示すと、ポリマーフィルム２０は、ポリエステル／ポリエチレンの組合せ、ポリエステル／ナイロンの組合せ、ＰＥＥＫ／ポリエチレンの組合せ、ＰＥＥＫ／ナイロンの組合せなどであってもよい。

ポリマーフィルム２０はポリマーフィルム１２と厳密に同一の材料から作られる必要はない。同様に、ポリマーフィルム２０は、所望のごとく、積層板として鋳造、押出成形または設けられてもよい。ポリマーフィルム２０は有利に蒸気バリアフィルム１８を支持する。さらに、ポリマーフィルム２０が任意に高弾性プラスチックであるとき、ポリマーフィルム２０はアップリケ１０に剛性および伸びをもたらす。好ましい熱可塑性ポリマーフィルム２０は、低コストであり、高い絶縁耐力をもたらし、空気または溶剤などの他の流
体または電荷のいずれかが通り抜けて運ばれる穴を実質的にはもたない。

所望であれば、ポリマーフィルム１２、１６および／もしくは２０、ならびに／または蒸気バリア１８のいずれも、結合を高めるためにプラズマ処理されてもよい。現在のところ好ましい実施例では、大気中の処理が好ましい。プラズマ処理は酸素または別のガス状化学物質中で行なわれる。

この発明の実施例に従って、蒸気バリアフィルム１８およびポリマーフィルム２０は、落雷に対する保護に寄与するように協働する。有利に、研究室での試験は、アップリケ１０が優れた落雷保護をもたらすことを証明している。落雷の場合には、この発明に従って、蒸気バリアフィルム１８およびポリマーフィルム２０は、落雷からのエネルギを、航空機の外板などの下にある基板２２から離すように一斉に作動する。したがって、この発明の実施例は、航空機の外板または所望の他の用途のために使用されてもよい、非限定的な繊維強化樹脂複合パネルまたは炭素繊維強化複合パネルなどの複合パネルに適用されるのに適している。

アップリケ１０が雷に打たれるとき、蒸気バリアフィルム１８に衝突する電荷は有利にポリマーフィルム２０を貫通しない。ポリマーフィルム２０は、落雷からのエネルギがアップリケ１０を通って下にある基板２２に直接にアークをなすことを防ぐ。代わりに、ポリマーフィルム２０は、蒸気バリア１８が蒸気バリアフィルム１８全体にわたって電荷を分散させることができるようにする。結果として、エネルギはアップリケ１０に留まり、実質的に均一に拡散する。試験は、エネルギの到達ポイントが落雷場所のあたりで移動することを証明している。

この分散は落雷のエネルギを大きな区域上に分配し、それによって、任意の局部区域における電荷密度を低下させる。これは、雷がポリマーフィルム２０を通って基板２２に貫通する可能性を緩和するのに役立つ。電気エネルギが下にある構造への経路を見出したとしたら、アップリケ１０は有利に、その構造への多くの異なる、より低いエネルギの経路にエネルギを分配している。蒸気バリア１８による電荷の分配の結果、ポリマーフィルム２０の絶縁耐力は有利に、ゾーン１およびゾーン２での落雷の際に予測されるエネルギに耐えることが証明されている。蒸気バリア１８によって分散された電荷に晒される結果、ポリマーフィルム２０が絶縁破壊を経験しないことが証明されているので、ポリマーフィルム２０は電荷を基板２２から分離させる（基板２２と電気的に接触させない）ことが可能である。アップリケ１０によってもたらされる保護の結果、（パルス反射法による）非破壊評価は、ゾーン１およびゾーン２での落雷の際に予測されるエネルギからの損傷を基板２２が有利に経験する可能性がないことを証明している。

さらに、この分散は、蒸気バリアフィルム１８を、落雷場所に隣接するいくつかの区域において、ポリマーフィルム２０から「引き上げる」および剥離させる。試験は蒸気バリア１８が落雷の場所で蒸発することを証明していることが注目される。結果として、電荷からのエネルギは有利に縦方向に隔離され、ポリマーフィルム２０の下にある、航空機の外板などの基板２２から離される。

感圧性接着剤（ＰＳＡ）２４は好適には、アップリケ１０と基板２２との間に完全な接着をもたらす。ＰＳＡ２４は望ましくは、ジェット燃料、洗浄流体、水および高湿度環境に対して耐性のある接着剤である。可能であれば、接着剤はＳＫＹＤＲＯＬ（登録商標）などの航空機油圧作動油に対して耐性があるべきである。１つの現在のところ好ましい実施例では、ＰＳＡ２４は、ワシントン州シアトル（Seattle）のボーイング・カンパニー（Boeing Company）から入手可能な接着剤Ａ８などの感圧性アクリル接着剤である。代替的には、他の許容できる接着剤は、ミネソタ州セントポール（St. Paul）の３Ｍカンパニ
ー（3M Company）からの５２−４または８６−０２を含む。ＰＳＡ２４は好適に、航空機の飛行などの乗物の通常の運転中には、基板２２上にアップリケ１０を保持する。しかしながら、ＰＳＡ２４は、基板２２に残留物を残すことなくアップリケ１０を交換するために望ましくは剥離可能でもある。

有利に、ＰＳＡ２４の厚さは、蒸気バリア１８および第２のポリマーフィルム２０を基板２２から間隔をおいて配置することに寄与する。結果として、ＰＳＡ２４の厚さは絶縁破壊電圧を上げることに寄与し、それによって、落雷に対する保護を増大させる。

ポリマーフィルム２０の下面は、非限定的なコロナまたはプラズマ処理剤などの表面処理剤２６を備える。ＰＳＡ２４は、所望のごとく、ポリマーフィルム２０上に直接に積層または鋳造されてもよい。結果として、表面処理剤２６は、ＰＳＡ２４に対するポリマーフィルム２０の受容力を高めるために与えられる。

接着剤２８は蒸気バリアフィルム１８の一方の側または両方の側に貼付けられる。所望であれば、接着剤２８は任意に、所望のごとく、ポリマーフィルム１２とインク層１４との間、またはインク層１４とポリマーフィルム１６との間に施されてもよい。接着剤２８は好適には標準的な積層接着剤である。

アップリケ１０の厚さの合計は有利に、４ｍｉｌ未満であってもよい。約１．５ｍｉｌから約２ｍｉｌの厚さは、ＰＳＡ２４および接着剤２８によって生じ得る。同様に、約２ｍｉｌの厚さは、ポリマーフィルム１２、１６および２０、インク層１４、ならびに蒸気バリアフィルム１８によって生じ得る。このような薄いプロファイルのために、アップリケ１０は重量を減少させる。

ポリマーフィルム２０の厚さを増大させることが望ましいであろう。ポリマーフィルム２０の厚さを増大させることにより、より高い絶縁破壊電圧がもたらされる。厚さがより大きくなれば、ポリマーフィルム２０は絶縁破壊を経る前にさらにより高い電位に耐えることができ、それによって、落雷に対する保護を増大させる。しかしながら、ポリマーフィルム２０の厚さを増大させることにより、重量の増加および／または複雑な表面の湾曲への適合性の減少ももたらされる。したがって、ポリマーフィルム２０に絶縁耐力の増大を求める要求は、重量の増加と適合性の減少とでバランスを取られるべきである。

さらに、アップリケ１０は有利に、空気が出ようとする可能性のある、航空機構造上で使用される接合部またはファスナーのようなポイントなどにおいてアップリケの重大な剥離が発生し得る前に、塗料のように疲労する場合もあれば、ひびが入る場合もある。さらに、アップリケ１０は破れ得るために航空機の飛行中にちぎれることになり、それによって、保守の際の損傷またはアップリケの端縁に雨が当たることから始まったかもしれないいかなる剥離の進行も制限する。アップリケ１０は、検査または交換のために、所望であるときに剥離によって除去可能であるが、有利に飛行中には接着されたままである。

有利に、アップリケ１０は低コストで製造されることが可能である。アップリケ１０は、すべて商業的に入手可能な既製またはオーダーメードのポリマーフィルム１２、１６および２０、ならびに蒸気バリアフィルム１８を所望のごとく積層、鋳造および押出成形するなどの商業的な大規模製造プロセスによって製造されることが可能である。結果として、アップリケ１０は大量に製造されることができ、それによって、製造コストの点で規模の経済を達成する。（伸びがわずかに低減され得るので）このような構造はごくわずかに剛性を増大させる可能性があり、現在のアップリケと比較してほぼ１桁だけコストが低減される可能性がある。

上の記載から、アップリケ１０の多層構造は有利に、上部層としてポリマーフィルム１２を組入れることを可能にし、ポリマーフィルム１２は規定された質感を使用して高い耐久性、ＵＶ安定性、摩耗耐性および（高光沢であろうと低光沢であろうと）優れた光沢をもたらす。さらに、アップリケ１０の性能特徴は柔軟性がある。つまり、アップリケ１０の性能および美観は、所望の用途に調整されることが可能である。この柔軟性は、ポリマーフィルム１６またはインク層１４が所望のごとく設けられる場合もあれば、省略される場合もあるので、達成される。たとえば、ポリマーフィルム１６はコーティングを施し、除去するための強度および物理特性をもたらす。さらに、静電防止の目的などの操作上の特徴のため、または色、グラフィックイメージもしくはカムフラージュをもたらすなどの美的な目的のために、所望のごとく、ポリマーフィルム１６またはインク層１４が設けられてもよい。この目的のために、ポリマーフィルム１２、１６または２０のいずれも、特定の用途に所望のごとく、表面のパターンを含むことができ、所望の色、光沢、疎水性、防氷または他の表面特徴をもたらすために可塑剤、増量剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、染料、色素、（炭化ケイ素のような）放射剤、チョップトガラス繊維強化剤または連続繊維強化剤などを含むかもしれない。さらなる例として、任意のチョップト繊維は、ポリマーフィルム１２、１６または２０のいずれにも靭性の向上をもたらすことが可能であり、ポリマーフィルム１２もしくは１６またはインク層１４のいずれにも静電防止特性をもたらすことが可能である。

アップリケ１０は、施すのを容易にするために単一または二重の転写保護紙もしくはプラスチックフィルム３０で保護されることができる。１つの例示的な実施例では、ＰＳＡ２４を汚れから保護するため、およびアップリケ１０が設置する準備が整うまでＰＳＡ２４が意図せずにＰＳＡ２４自体または他の物体に付くことを防ぐために、ＰＳＡ２４（つまり、基板２２と干渉し、結合することになるアップリケ１０の表面）の上に１枚の保護紙がある。アップリケ１０が非常に薄いとき、所望であれば、ポリマーフィルム１２の露出面（つまり、トップコート）も、その露出面を補強し、位置決めおよび転写の間その露出面を保護するために同様の保護紙３０を有してもよい。保護紙３０は適切な位置決めの後に剥がされる。所望であれば、どのようにして、どこに、およびどの順序でアップリケ１０を施すかに関する識別情報ならびに命令が、転写紙３０の配置および位置決めを単純化するために転写紙３０に印刷されることが可能である。代替的には、所望であれば、識別情報および命令はポリマーフィルム１２（つまり、トップコート）に直接に印刷されてもよい。

ここで図３を参照して、航空機３２は有利に、複数のアップリケ１０でコーティングされる。明確にする目的で、アップリケ１０が１枚だけ示される。公知であるように、航空機３２は胴体３４、翼３６の対、複数の制御面３８、少なくとも１つのエンジン４０、およびコックピット４２を含む。さらに公知であるように、胴体３４、翼３６、および制御面３８はすべてそれぞれの外板を有する。航空機は周知であるので、航空機３２の構造のさらなる説明はこの発明の理解に必要ではない。この発明に従って、複数のアップリケ１０は、胴体３４、翼３６および制御面３８の外板上にコーティングされる。結果として、所望のごとく、アップリケ１０が検査、修理または交換される間、たとえばコックピット４２においてなど航空機３２で同時に保守が行なわれることができる。

ここで図４を参照して、構造の湾曲がアップリケ１０の大きさおよび形状を決定するが、上部翼の外板４４に施された典型的なアップリケ１０は長方形であるかもしれない。塗料を交換するために、アップリケ１０は、塗料が使用されるであろう航空機３２（図３）の表面のすべて、実質的にすべて、またはその一部のみを覆う。ホットエリアまたは特に侵食の影響を受けやすい区域は、アップリケ１０に加えて従来の処理剤またはコーティングを必要とするかもしれない。

ゴア（図示せず）は概して、野球のセクションに似た、三次元の表面に適合するようにサイズ決めされた二次元の平坦なパネルである。設置の間、アップリケ１０はしばしば、最終的な嵌め込みを達成するために整えられてもよい。物体上の意図される場所によって、ゴアの厚さは異なってもよい。高い摩耗に晒される区域または衝撃ゾーンではより厚いゴアが好適には使用される。

アップリケ１０は典型的には、可撓性であり、容易に曲げられる平坦な材料からなる多層「積層板」として製造される。実質的には民生の（ＣＯＴＳ）材料が有利に利用可能であってもよい。この形態の材料は、平坦な表面と、円筒、円錐および圧延湾曲部などの単純な曲面との両方に容易に適用されることが可能である。皺および裂けを避けるために材料が延伸されるかまたは圧縮されることができる場合、複合湾曲を伴うより複雑な表面が覆われることが可能である。材料が十分に変形可能でない場合、通常の平坦なアップリケ１０を用いて範囲を拡張するために、部分的な重なりまたは楔を除去することおよびダーツを追加することができるように切断することが有用である場合がある。しかしながら、このようなアプローチは、時間を要する可能性もあれば、材料が任意の好ましい向きを有する場合に、施された材料に損傷を与える可能性もある。

アップリケ１０は典型的には平坦な材料から作られ、アップリケ１０の固有の伸縮性および弾性によって湾曲に対応する。上述のように、アップリケ１０は好適には、比較的寛容であり処理が容易である材料から作られる。平坦なアップリケは、円筒形の固体、平坦な表面および他の大きな区域のために使用されることができる。有利に、航空機全体が平坦なゴアを使用してうまく覆われることができることが明らかになっている。アップリケ１０の最初の大きさは、覆うことになる表面の湾曲の厳しさ次第である。三次元の湾曲を含む区域にはより小さな破片が使用される。

アップリケ１０は、フィルムを置き、均すために、スキージ、マットナイフ、ゴムローラ、壁紙ツールなどを使用して、湿った状態または乾いた状態で施されることが可能である。皮下注射器を用いて任意の閉じ込められた空気または水を抜き取ることにより、気泡が排除される。接続するアップリケ１０は通常１／４から１／２インチ以上重なり合うが、突合せ接合部が可能である。重なりの程度は制限される。これは、重量およびコスト要因のためであるが、アップリケ１０が、ＰＳＡ２４およびポリマーフィルム１２次第で、互いによりも基板２２によりしっかりと付く可能性があるためでもある。

アップリケ１０は、２０２４、６０６１、７０７５および他のアルミニウム合金、すべてのチタン合金、４１３０、４３４０および９３１０のような高強度（低炭素）鋼、インコネル７１８のようなニッケル合金、およびダウ（Dow）化成コーティングで保護されたマグネシウム合金を含む大半の航空宇宙金属で使用されることが可能である。さらに、アップリケ１０は複合構造で使用されることが可能である。炭素繊維強化複合物と金属性構造との間の界面において、電解質が金属表面に近付くのを減らすことによってアップリケ１０は電食を低減する。つまり、アップリケ１０は湿気および航空機の流体を金属（コンダクタ）から離れたところに封止する。

アップリケ１０の構成要素に関して、およびこの発明のアップリケが使用され得る例示的なシステム環境に関して詳細が記載されてきたので、次に、この発明に従うアップリケのさまざまな好ましいおよび代替的な実現例が説明される。以前に説明された構成要素を参照するために、同様の参照番号が使用される。簡潔にするために、その詳細は繰返し記載されることはない。

ここで図５を参照して、現在のところ好ましいアップリケ１００は、ポリマーフィルム１２、蒸気バリア１８、ポリマーフィルム２０およびＰＳＡ２４を含む。現在のところ好
ましい実施例では、ポリマーフィルム１２は、所望のごとく、光沢のある質感またはつや消しの質感を有するボーイング材料仕様書１０−６０（Boeing Material Specification 10-60）（ＢＭＳ１０−６０）ポリウレタンの鋳造されたバージョンを含む。蒸気バリア１８は好ましくは、薄いアルミニウムフォイル（厚さ約０．３ｍｉｌ）を含む。ポリマーフィルム２０は、ナイロンまたはＰＥＴおよびポリエチレンの積層板を含む。ＰＳＡ２４は好ましくは接着剤Ａ８を含む。アップリケ１００は、特定の用途に所望であれば、上を塗装されてもよい。

ここで図６を参照して、アップリケ２００はインクを含む。アップリケ２００は、ポリマーフィルム１２、蒸気バリア１８、ポリマーフィルム２０およびＰＳＡ２４を含み、それらすべてはアップリケ１０（図１および図２）との関連で上述された材料のうちのいずれかから作られてもよい。インクは、蒸気バリア１８とポリマーフィルム１２および／またはポリマーフィルム１２の上に設けられたインク層２１４′との間にインク層２１４として設けられてもよい。インク層２１４および２１４′の詳細は、インク層１４（図２）の詳細と類似しており、繰返し記載される必要はない。

ここで図７を参照して、代替的な実施例では、アップリケ３００は、蒸気バリア１８、第２のポリマーフィルム２０およびＰＳＡ２４を含み、それらすべてはアップリケ１０（図１および図２）との関連で上述された材料のうちのいずれかから作られてもよい。アップリケ３００はポリマーフィルム１２を含まないことが注目される。代わりに、「トップコート」の機能性は蒸気バリア１８上を塗装することによって与えられてもよい。有利に、アップリケ３００は、上述されたように、蒸気バリア１８とポリマーフィルム２０との協働によって落雷保護をもたらす。さらに、蒸気バリア１８上に塗料（図示せず）を施すことによって、外観および美観が特定の用途に所望のごとく注文に応じて作られることが可能である。

所望であれば、保護処理剤またはプライマーが塗装の前に蒸気バリア１８に施されることができるであろう。保護処理剤またはプライマーは、蒸気バリア１８の金属を腐食から保護するのを助けることができ、および／または塗料の、蒸気バリアへの結合を高めるのを助けることができる。非限定的な例として示すと、保護処理剤またはプライマーは、陽極酸化、アロジンまたは他の化成コーティング剤／処理剤、電着、薄い接着剤、プライマー、ゾル−ゲルなどを含み得る。

ここで図８を参照して、アップリケ３００′はアップリケ３００（図７）と類似しており、蒸気バリア１８、第２のポリマーフィルム２０およびＰＳＡ２４を含み、それらすべてはアップリケ１０（図１および図２）との関連で上述された材料のうちのいずれかから作られてもよい。アップリケ３００′もポリマーフィルム１２を含まない。有利に、マスキング剤３０２が蒸気バリア１８に被さり、蒸気バリア１８を覆う。マスキング剤３０２は好適には除去可能である。蒸気バリア１８上の除去可能な保護マスキング剤３０２の使用は有利に、保管および設置の間、アップリケ３００′の品質および整合性を維持するのに役立つ。さらに、任意の保護処理剤またはプライマーが使用されるとき、除去可能なマスキング剤３０２は保護処理剤またはプライマーの品質および結合性を維持するのに役立ち得る。保護マスキング剤３０２は、塗装および／または重ね継ぎ設置の前に除去される。マスキング剤３０２は、設置の後、可能な程度までそのままの状態にされてもよく、それによって、部品の組立ておよび出荷の間、アップリケ３００′に保護をもたらす。除去可能なマスキング剤３０２は典型的には、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエステルなどの低コストのポリマーフィルムであってもよい。代替的には、マスキング剤３０２は低粘着性感圧接着剤を有する紙であってもよく、それによって、設置後にマスキング剤３０２がアップリケ３００′から優先的に除去されることが可能である。

ここで図９を参照して、別の代替的な実施例では、アップリケアセンブリ４００は落雷保護の増大をもたらす。落雷からのエネルギなどの電気エネルギは、基板を通って延在し、下にある構造に基板を固定するファスナーを優先的に捜し求めることが証明されている。これは、ファスナーが、直接にまたはファスナーの穴の外周で露出されるグラファイト繊維を介して、電気的な「接地」（つまり、下にある構造）への経路をもたらすためである。アップリケコーティング１０のポリマーフィルム２０は金属フォイル１８とファスナーを含む下にある航空機構造２２との間に十分な絶縁分離をもたらすことができるが、アップリケコーティング１０の全重量は、ポリマーフィルム２０の厚さを低減することによって、および好ましくはファスナーまたは他の切れ目に追加の誘電材料および／または電圧分離を含むことによって低減され得る。誘電絶縁装置またはスペーサの使用は、多くのタイプの電気製品およびシステムの典型であり、さらなる軽量化のためにアップリケ１０と合わせて使用されることができる。図９では、追加の誘電層４０２が、基板２２を通って延在するファスナー４０４の上に設けられる。ファスナーは構造４０６に取付けられる。非限定的な例として示すと、基板２２は、複合材料または金属から作られた、翼の外板などの航空機の外板であってもよく、ファスナー４０４は所望の任意の許容できるファスナーであってもよく、構造４０６はストリンガ、せん断繋ぎ材またはリブであってもよい。雷到達ポイントとファスナー４０４との間に誘電材料の別の層を置くことによって、誘電層４０２は有利にアップリケの外面とファスナー４０４との間の最大電位を増加させ、それによって、ファスナーでの破壊の可能性を低減する。したがって、アップリケアセンブリ４００は、燃料で濡らされる航空機の主翼ボックスに延在するカバーファスナーに適している。

誘電層４０２は好適には、ポリマーフィルム２０（図２）と同一の材料から作られる。誘電層４０２は、ファスナー４０４を覆うように所望の任意の形状に切断されてもよい。非限定的な例として示すと、誘電層４０２はストリップに切断される場合もあれば、ファスナー４０４の頭部を少なくとも覆う丸い形状に切断される場合もある。誘電層４０２が基板２２およびファスナー４０４に接着するのを助けるため、ＰＳＡ４２４が誘電層４０２の下面に施されてもよい。ＰＳＡ４２４は好適にはＰＳＡ２４（図２）と類似しており、その構造に関する詳細は繰返し記載される必要はない。

代替的な実現例もファスナーの付近で落雷保護の増大をもたらし得る。たとえば、ポリマーフィルム２０の厚さがファスナー上で増やされる可能性もあれば、ポリマーフィルム２０の追加の層がファスナー上に設けられる可能性もあるだろう。さらに、ＰＥＴまたはナイロンまたはパーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）などの高い絶縁破壊特性を有する材料が、ファスナー上でポリマーフィルム２０として使用されてもよい。さらに、ＰＳＡ２４の厚さは、さらなる間隔をもたらすため、したがって電圧分離をもたらすためにファスナー上で増やされてもよい。

ここで図１０を参照して、端縁仕上げ６００は隣接するアップリケ１０の間の突合せ接合部に物理的なバリアをもたらす。端縁仕上げ６００は有利に、紫外線（ＵＶ）放射、湿気、雨、空気が当たることなどから下にある基板（図示せず）を保護する。端縁仕上げ６００はさらに、重なり合うアップリケ１０の間の重ね継ぎ部とともに使用されてもよい。

端縁仕上げ６００は好適には、金属フォイル５０２と、金属フォイル５０２の下にあるポリマーフィルム５０４とを含む。代替的には、フォイル５０２はポリマーフィルム５０４の下に置いてもよい。代替的には、端縁仕上げ６００は金属フォイル５０２またはポリマーフィルム５０４のいずれかを含んでもよい。端縁仕上げ６００の下面に与えられた接着剤（より明確にするために図示せず）は、端縁仕上げ６００をアップリケ１０または所望の他の構造に貼付ける。接着剤は、特定の用途に所望のごとく、ＰＳＡ、熱硬化性接着剤または熱可塑性／ホットメルト接着剤であってもよい。たとえば金属で充填されたエポ
キシまたはポリスルフィドなどの他の「湿った」シーラント製品も、物理的なバリア特性をもたらすために使用されてもよい。

図１０に示されるアップリケ１０は、非限定的な例として、蒸気バリア１８、ポリマーフィルム２０およびＰＳＡ２４のみを示す。アップリケ１０（図２）の構成要素のいずれも、特定の目的に所望のごとく含まれてもよい。図１０に示されるアップリケ１０の非限定的な例は、例示の目的でのみ与えられ、追加の構成要素は図面を明確にする目的で示されていない。

ここで図１１を参照して、概要として示すと、別の例示的な実施例は、保護されるべき基板２２上に、パターニングされた金属フォイル７１８のアップリケまたは上張り７１０を形成する。この実施例は、落雷のエネルギを表面上で複数の方向に幅広い区域上に運ぶことができる二次元の雷ダイバータ機能を有する上張りである。パターニングされた金属フォイル７１８は、落雷の間に局部的なコロナが発生するのを支持する。局部的なコロナは基板２２の表面上で落雷のエネルギを運び、落雷の到達場所からの金属フォイル７１８の除去は非常に制限される。

引続き図１１を参照して、例示的な雷ダイバータ機能を有する上張り７１０は、パターニングされた金属フォイル７１８と、パターニングされた金属フォイルの下にあるポリマーフィルム７２０とを含む。パターニングされた金属フォイル７１８の上にあるトップコート７１２は、塗料の層としてまたはポリマーフィルムとして設けられてもよい。インク層（図示せず）は、美的および／または静電防止の目的で、所望であれば、パターニングされた金属フォイル７１８とトップコート７１２との間または上張り７１０の外面上に設けられる場合もあれば、所望であればトップコート７１２と置き換えられる場合もある。ポリマーフィルム７２０の下にある、感圧性接着剤などの接着剤７２４は、雷ダイバータ機能を有する上張り７１０を基板２２に貼付けるために与えられてもよい。雷ダイバータ機能を有する上張り７１０の詳細は以下に説明されることになる。

ポリマーフィルム７２０は、ポリマーフィルム２０（図２）と同一のポリマーフィルムであってもよい。したがって、その構造の詳細は繰返し記載される必要はない。

接着剤７２４は、接着剤２４（図２）と同一の接着剤であってもよい。したがって、その構造の詳細は繰返し記載される必要はない。

結果として生じるパターニングされた金属フォイル７１８を形成するようにパターニングされた金属フォイルは、金属フォイル７１８（図２）と同一の金属フォイルであってもよい。さらに図１２Ａから図１２Ｆを参照して、パターニングされた金属フォイル１８は所望のいかなるどのようなパターンにもパターニングされてもよい。パターニングされた金属フォイル７１８のパターンは、非限定的な固体フォイルのレーザスクライビング、電鋳、無電解めっきまたは電気めっき、エッチング、化学機械研磨（ＣＭＰ）、およびフォトリソグラフィなどのさまざまなリソグラフィプロセスを含む任意の許容できるプロセスによって形成されることが可能である。

パターンはさまざまな形状および大きさで形成されることができ、固体フォイルと組合せられて使用されることができる。したがって、図１２Ａから図１２Ｆに示されるパターンは、非限定的な例として示される例示的なパターンである。１つの実施例では、パターニングされた金属フォイル７１８は、金属フォイルからなるセクション７５０を含む。隣接するセクション７５０の側面の端部におけるコーナーは、落雷の場合にプラズマの局部
的なコロナを作るラジエータの役割を果たす。雷は、金属フォイルを蒸発させ、空気の分子をイオン化する（つまり、プラズマを作る）際にエネルギを消費する。雷のエネルギは、金属フォイル７１８の表面に沿って伝わり、その道筋に沿ってプラズマを発生させる。雷のエネルギが、隣接するセクション７５０の側面の端部におけるコーナーで局部的なコロナの形のプラズマを作るたびに、雷のさらなるエネルギが消費される。したがって、落雷のエネルギが雷ダイバータ機能を有する上張りによって幅広い区域上にそらされるので、（１）エネルギは航空機などの基板２２の表面上およびポリマー層７２０上に残り、上張り７１０または下にある構造を貫通しておらず、（２）表面上を伝わるエネルギはすべての所望の方向に分配されており、それによって、いずれか１つの場所における電流の流れを低減し、（３）表面上を伝わる総エネルギは低減されている（なぜなら、雷のエネルギは局部的なコロナの形成によって消費されたためである）。したがって、落雷の結果生じる電気的なエネルギが雷ダイバータ機能を有する上張り７１０の端縁に到達するまでに、雷のエネルギは大幅に低減され得る。雷ダイバータ機能を有する上張り７１０の表面上の幅広い区域上にそらされた雷のエネルギのこの低減は、落雷によって引起される損傷を緩和するのに役立ち得る。

セクション７５０の形状にかかわらず、非限定的な例として示すと、セクション７５０の側面の長さは好適には、約３０ｍｉｌから約５０ｍｉｌの範囲内であってもよい。しかしながら、セクション７５０の側面の長さは、特定の用途に所望の任意の長さであってもよい。さらに非限定的な例として示すと、セクション７５０の厚さは、最大約１〜２ｍｉｌであってもよい。しかしながら、セクション７５０の厚さは、特定の用途に所望の任意の厚さであってもよい。

セクション７５０は、区域７５２によって互いに分離される。１つの実施例では、区域７５２は、高いシート抵抗を有するように変性された誘電ポリマーまたは金属フォイルからなる区域である。非限定的な例として示すと、区域７５２の幅は好適には、約１／２ｍｉｌから約１１／２ｍｉｌの間の範囲である。しかしながら、区域７５２の厚さは、特定の用途に所望の任意の厚さであってもよい。一例として非限定的に、区域７５２は好適にはスクライブ線である。

区域７５２の厚さは、セクション７５０の厚さとは異なる。たとえば、この実施例における区域７５２の厚さは、セクション７５０の厚さよりも薄い有限の、０ではない厚さであってもよい。非限定的な例として示すと、区域７５２の厚さは、約０から数千（約１０，０００など）オングストローム単位（Å）の範囲であってもよい。この実施例における区域７５２のシート抵抗は、望ましくは高い。たとえば、区域７５２のシート抵抗は、平方当たり約１００オームから平方当たり１，０００，０００オーム以上までであってもよい。セクション７５０の間の区域７５２におけるシート抵抗が高い目的は、セクション７５２の材料内で電気的にエネルギを伝えるのではなく、強制的にコロナを発生させることである。コロナは、エネルギが優先的に運ばれる表面上の領域をもたらす。

しかしながら、別の実施例では、セクション７５０は上述のように実施されるが、区域７５２は空隙である（つまり、区域７５２は空気からなる区域である）。したがって、この実施例では、区域７５２の厚さは０である。トップコートが使用される場合、トップコートはセクション７５０の間の空隙のこの領域を埋める可能性があることが注目される。したがって、この実施例は、区域７５２の厚さが０ではない上述の実施例よりも、セクション７５０の間にさらにより高い電気抵抗をもたらす。空隙の幅は好適には、区域７５２に関して上述されたように、約１／２ｍｉｌから約１１／２ｍｉｌの間である。しかしながら、空隙の幅は、特定の用途に所望の任意の幅であってもよい。たとえば、レードームまたはアンテナ保護のために、区域７５２はレーダー伝送を高めるようにより幅の広いものであってもよい。パターニングされた金属フォイル７１８は、下方でポリマーフィルム７２０に結合され、典型的には上方でトップコート７１２によって封入される。パターニングされた金属フォイル７１８は、最初にポリマーフィルム７２０に結合され、次いで
、スクライブ線などの区域７５２がレーザスクライブされ、結合部が残され、スクライビングのデザインによってパターンが決定される。

さらなる実施例では、セクション７５０は任意の所望の形状の空隙であってもよく、したがって、セクション７５０の厚さは０である。この実施例では、区域７５２は、電気的に伝導性を持つ格子として、または幅が有限でありかつ厚さが０ではない交差する線もしくはパッチの電気的に伝導性を持つマトリックスとして実施されてもよい。区域７５２の幅は、他の実施例に関して上述されたように、約１／２ｍｉｌから１１／２ｍｉｌの間であってもよい。しかしながら、上述のように、セクション７５０および区域７５２の幅は、特定の用途に所望の任意の幅であってもよい。

落雷に対する保護をもたらすことに加えて、セクション７５０が空隙であるこの実施例は有利に、無線周波数（ＲＦ）エネルギを反射することによってＲＦエネルギを減衰させることが証明されている。さらに、トップコート７１２およびポリマーフィルム７２０が透明であるとき、上張り７１０は実質的には光学的に透明である可能性がある。このような実施例は、窓に貼付けられるＲＦ遮蔽層として使用するのに特に適している。このような光学的に透明な上張りの例示的な適用例は、マイケル・デ・ラ・チャペル（Michael de
La Chapelle）らによる「遮蔽された覆いの中の無線通信（Wireless Communication Inside Shielded Envelope）」のための公開番号第ＵＳ−２００４−０２２９６０７Ａ１号として２００３年３月１２日に出願され、２００４年１１月１８日に公開され、ボーイング・カンパニーに譲渡された米国特許出願連続番号第１０／４３５，７８５号に記載され、この内容全体は引用によって援用される。

トップコート７１２は、ポリマーフィルム１２（図２）と同一のポリマーフィルムである場合もあれば、特定の用途に所望の任意の許容できる塗料である場合もある。所望であれば、半導体微粒子が、表面における局部的なコロナの瞬間的な発生に寄与するようにトップコート７１２の部分全体にわたって分散されてもよい。（落雷の結果生じる状態などの）高電流高電圧状態では、半導体微粒子は電気的に伝導性を持つことができ、それによって、表面におけるコロナの実質的に瞬間的な発生に寄与する。セクション７５０が金属フォイルからなる区域である実施例では、区域７５２に被さり、半導体微粒子で区域７５２を少なくとも部分的に充填するように、半導体微粒子はトップコート７１２の部分に分散される。セクション７５０が空隙である実施例では、セクション７５０（つまり、空隙）に被さり、半導体微粒子でセクション７５０を少なくとも部分的に充填するように、半導体微粒子はトップコート７１２の部分に分散される。半導体微粒子は、非限定的なシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸化錫（ＳｎＯ_x）などの伝導性金属酸化物などの所望の任意の半導体材料であってもよい。

インク層（図示せず）が、美的および／または静電防止の目的で、所望であれば、パターニングされた金属フォイル７１８とトップコート７１２との間または外面上に設けられてもよい。インク層（図示せず）は、インク層１４（図２）と同一であってもよい。したがって、その構造の詳細は繰返し記載される必要はない。

上述のように、パターニングされた金属フォイル７１８のフォイルのパターンは、パターン自体を通って雷ダイバータ機能を有する上張り７１０の表面を横断して伝わる、（落雷に起因する）電流を方向付けることに役立ち得る。さらに、以下に記載されるように、落雷に起因する電流はいずれも、パターニングされた金属フォイルおよびパターニングされていない金属フォイルを並置することによって方向付けられることもできる。

パターニングされた金属フォイル７１８は全体にわたってパターニングされている場合もあれば、金属フォイルは部分的にパターニングされている場合もある。ここで図１３を
参照して、ファスナー４０４上に貼付けられた雷ダイバータ機能を有する上張り７１０およびアップリケ１０は、雷ダイバータ機能を有する上張り７１０の両側で基板２２上に貼付けられる。この構成は、雷ダイバータ機能を有する上張り７１０に関して示されたように金属フォイル７１８をパターニングすること、およびアップリケ１０に関して示されたように金属フォイル１８をパターニングしないままにすることと同程度に単純に実現され得る。雷ダイバータ機能を有する上張り７１０およびアップリケ１０の残りの構造は有利に同一である。この構成の場合、ファスナー４０４の列上にあるパターニングされた金属フォイル７１８の領域に直接に落雷がある場合、雷ダイバータ機能を有する上張り７１０は上述のコロナ効果によって基板２２の下にある構造を保護することになる。雷が他の場所に到達する場合、結果として生じる電流は、パターニングされた金属フォイル７１８の領域ではなく、アップリケ１０の中の固体金属フォイル１８の領域に流れようとすることになる。この構成は有利に、航空機のための頑強な雷保護スキームを作るように、落雷からの電流の流れを方向付けることができる。

ここで図１４Ａを参照して、上述のコロナ効果によって、有利に、落雷からの電流が下部構造７６２の上にある基板２２の隣接するパネルの間の間隙７６０を横切るまたは飛び越えるのを雷ダイバータ機能を有する上張り７１０が助けることが可能になるであろう。たとえば、間隙７６０は、複合外板パネルの間またはドアとパネルとの間などに存在し得る。上述のように、雷のエネルギの大部分は、同一の雷ダイバータ機能を有する上張り７１０内の隣接するセクション７５０（図１２Ａ〜図１２Ｆ）のコーナーから放射することによって、１つの雷ダイバータ機能を有する上張り７１０の表面上を局部的なコロナの状態で伝わるようにされることが可能である。同様に、雷のエネルギは、間隙７６０を横切るまたは飛び越えることができる。この場合、隣接する雷ダイバータ機能を有する上張り７１０のパターニングされた金属フォイル７１８の端部は、落雷の場合にプラズマの局部的なコロナを作るラジエータの役割を果たす。局部的なコロナは間隙７６０を横切って広がり、それによって、落雷のエネルギが間隙７６０を横切るまたは飛び越えることを可能にし、幅広い区域上にそらされ続けることを可能にする。上述のように、このように幅広い区域上にそらすことは、プラズマの局部的なコロナを作ることによって雷のエネルギを消費し、それによって、落雷に起因する損傷の可能性を緩和するのに役立つ。表面とグラファイト繊維またはファスナー４０４（図１３）との間の、間隙７６０での誘電分離を、エネルギがグラファイトまたは他の下にある伝導性の構造に破壊をもたらすのではなく表面上またはコロナの中に留まることが依然として好ましい程度に維持することが望ましいであろう。

さらに図１４Ｂおよび図１４Ｃを参照して、雷のエネルギが間隙７６０を横切るまたは飛び越えることを助ける雷ダイバータ機能を有する上張り７１０の能力は、間隙７６０に近づくセクション７５０および区域７５２のパターンを変更することによって高められ得る。たとえば、パターンは、間隙７６０の大きさに合わせるようにセクション７５０を一定の間隔をあけて置くことによって変更されてもよい。

再び図１１および図１２Ａから図１２Ｆを参照して、上張り７１０は有利に、レーダー電波を十分に透過するように構成されてもよい。したがって、上張り７１０はレードームまたはアンテナカバーに施されてもよい。上張り７１０をこのように施すことは、セクション７５０が金属フォイルからなるセクションである実施例に適用できる（しかしながら、セクション７５０が空隙である実施例には適用できない）ことが注目される。セクション７５０がより小さくなり、区域７５２がより幅広くなると、上張り７１０はレーダー電波をより透過するようになる。上張り７１０の、レーダー電波に対する透過性は、使用されるレーダー帯域、レーダーアンテナとレードームとの間の距離、およびポリマーフィルム７２０の絶縁耐力などの他の要因にも依存し得る。

この発明の好ましい実施例は上述のように示され、記載されてきたが、この発明の精神および範囲から逸脱することなく多くの変更がなされ得る。したがって、この発明の範囲は好ましい実施例の開示によって限定されるものではない。代わりに、この発明は特許請求の範囲を参照することによって専ら決定されるべきである。

アップリケゴアの概略的な平面図である。図１のアップリケの概略的な断面図である。塗料のないコーティングをもたらすためにアップリケで覆われた航空機の斜視図である。図３の航空機の主翼ボックスの分解図である。アップリケの概略的な断面図である。別のアップリケの概略的な断面図である。別のアップリケの概略的な断面図である。別のアップリケの概略的な断面図である。ファスナーを覆うアップリケの側面図である。当接するアップリケの側面図である。パターニングされた金属フォイルを有するアップリケの概略的な断面図である。パターニングされた金属フォイルの非限定的な例の上部平面図である。パターニングされた金属フォイルの非限定的な例の上部平面図である。パターニングされた金属フォイルの非限定的な例の上部平面図である。パターニングされた金属フォイルの非限定的な例の上部平面図である。パターニングされた金属フォイルの非限定的な例の上部平面図である。パターニングされた金属フォイルの非限定的な例の上部平面図である。パターニングされた金属フォイルがファスナーの上にあるアップリケの斜視図である。パターニングされた金属フォイルが隣接するパネルの上にあるアップリケの側面図である。変更した金属フォイルのパターンの非限定的な例の上部平面図である。変更した金属フォイルのパターンの非限定的な例の上部平面図である。

符号の説明

７１０上張り
７１８パターニングされた金属フォイル
７２０ポリマーフィルム

Claims

上張りであって、
パターニングされた金属フォイルと、
前記パターニングされた金属フォイルの下にあるポリマーフィルムと、を含み、
前記パターニングされた金属フォイルは、平方当たり１００オーム以上のシート抵抗を有する複数の区域によって互いに分離された、金属フォイルからなる複数のセクションを含む、上張り。
前記パターニングされた金属フォイルの上にあるトップコートをさらに含む、請求項１に記載の上張り。
前記トップコートは、中に分散された半導体微粒子を含む、請求項２に記載の上張り。
前記ポリマーフィルムの下にある接着剤をさらに含む、請求項１に記載の上張り。
基板のための上張りを形成する方法であって、
金属フォイルを設けることと、
前記金属フォイルをパターニングすることと、
前記金属フォイルの下にある第１のポリマーフィルムを設けることと、を含み、
前記パターニングされた金属フォイルは、平方当たり１００オーム以上のシート抵抗を有する複数の区域によって互いに分離された、金属フォイルからなる複数のセクションを含む、方法。
前記金属フォイルの上にあるトップコートを設けることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
トップコートを設けることは、中に半導体微粒子を分散させることを含む、請求項６に記載の方法。
前記金属フォイルをパターニングすることは、レーザスクライビング、電鋳、無電解めっきおよび電気めっき、エッチング、化学機械研磨、ならびにリソグラフィのうちの１つによって行なわれる、請求項５に記載の方法。