JP6545931B2 - 薄膜除去のための加熱層 - Google Patents

薄膜除去のための加熱層 Download PDF

Info

Publication number
JP6545931B2
JP6545931B2 JP2014093179A JP2014093179A JP6545931B2 JP 6545931 B2 JP6545931 B2 JP 6545931B2 JP 2014093179 A JP2014093179 A JP 2014093179A JP 2014093179 A JP2014093179 A JP 2014093179A JP 6545931 B2 JP6545931 B2 JP 6545931B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
applique
adhesive
heating
clause
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014093179A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015013466A5 (ja
JP2015013466A (ja
Inventor
ダニエル ジェー. コバック,
ダニエル ジェー. コバック,
ゲイリー イー. ジョージソン,
ゲイリー イー. ジョージソン,
ロバート ジェー. ミラー,
ロバート ジェー. ミラー,
ジェフリー ディー. モーガン,
ジェフリー ディー. モーガン,
ダイアン シー. ローリングス,
ダイアン シー. ローリングス,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of JP2015013466A publication Critical patent/JP2015013466A/ja
Publication of JP2015013466A5 publication Critical patent/JP2015013466A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6545931B2 publication Critical patent/JP6545931B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D45/02Lightning protectors; Static dischargers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/0004Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C63/0013Removing old coatings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B43/00Operations specially adapted for layered products and not otherwise provided for, e.g. repairing; Apparatus therefor
    • B32B43/006Delaminating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C09J7/29Laminated material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/208Magnetic, paramagnetic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2405/00Adhesive articles, e.g. adhesive tapes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/10Removing layers, or parts of layers, mechanically or chemically
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/01Magnetic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L11/00Compositions of homopolymers or copolymers of chloroprene
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/11Methods of delaminating, per se; i.e., separating at bonding face
    • Y10T156/1153Temperature change for delamination [e.g., heating during delaminating, etc.]
    • Y10T156/1158Electromagnetic radiation applied to work for delamination [e.g., microwave, uv, ir, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/19Delaminating means
    • Y10T156/1911Heating or cooling delaminating means [e.g., melting means, freezing means, etc.]
    • Y10T156/1917Electromagnetic radiation delaminating means [e.g., microwave, uv, ir, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24843Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] with heat sealable or heat releasable adhesive layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)

Description

本発明は、概して、高分子膜又はアップリケの構築、適用、及び除去に関する。具体的には、本発明は、高分子膜又はアップリケの表面との結合及び結合解除を容易にする、高分子膜又はアップリケの少なくとも一部分を含む磁気サセプタを包含する層を、経時的に変化する磁界を用いて加熱することに関する。磁気サセプタを包含する層は、結合層自体でもよく、別の結合層又は接着層の近傍にあってもよい。
航空機産業、並びに他の分野において、落雷のような環境危険に対する保護機構を提供することが時に望ましい。例えば、米国特許第7277266号(発明の名称「Lightning Protection System For Composite Structure」)を参照されたい。これは、炭素繊維強化プラスチック(CRFP)のような非金属構造にとって特別に重要である。落雷を受けた非金属構造へのいわゆる直接的影響の損害を軽減するうえで有用であることが判明しているいくつかの既存の機構には、高分子誘電層に結合された固体の又はパターン化された金属導体層から構成される異種膜のスタックが含まれる。例えば、上記米国特許第7277266号、及び同第7867621号(発明の名称「Wide Area Lightning Diverter Overlay」を参照されたい。このような構成は、雷を導体層又はパターン化された層に閉じ込め、その下に位置する非金属構造に対する損害の防止を助ける。
アップリケ又は高分子多層膜に可能な他の使途には、環境抵抗を提供するための(例えば、塗料の代わりに)、又は空力抵抗に対する耐性を提供するための(例えば、外面層に形成されたリブレットを使用して)、表面の外側の上の層として機能させることが含まれる。他の使途も存在する。
現在使用されているアップリケ材料には、上記米国特許第7277266号及び7867621号に記載されるような、接地系統に電気的に接続される多層膜が含まれる。他のアップリケの種類には、高分子のみの膜及び層が含まれる。また他のアップリケには、装飾膜又は層、或いはフッ素重合体(例えば、塗料の代替品)、固体の銅箔、固体のアルミニウム箔、エキスパンド銅箔(ECF)、エキスパンドアルミニウム箔(EAF)、銅又はアルミニウムの蒸着、及びカーボンナノチューブ材料からなる導電層といった層が含まれる。いくつかの実施形態では、誘電層は、導体層と構造体の間の誘電体バリアから構成される。現在使用されている例示的材料は、フッ素重合体、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、繊維ガラスエポキシ積層板、又は誘電材料である。
構造に対してこれら多層膜が一般的に利用されている形態はアップリケとしてであり、アップリケは、過去において一般的には感圧接着剤(PSA)で一表面をコーティングした固体の膜であった。この形態であることにより、アップリケは、付着されていた表面から比較的容易に除去することができる。しかしながら、航空宇宙産業の分野では、除去のこのような容易度は、世界中で利用されている民間航空機及び軍用航空機に予想されるようなすべての環境条件において接着を維持できるように制御されなければならない。今日、アップリケのような外部コーティングは、航空機の全使用期間にわたって存続しないので、時々新しくしなければならない。これは、主にUVの影響と、繰り返される衝撃による打こんによるものである。アップリケの局所的な除去は、衝撃、雨、浸食、摩耗、又は落雷により損害があった場合にも必要になる。落雷は、膜の接着領域に(及び電気接続の、アップリケ材料の一のスタックから別のスタックへ電流が流れる領域に 米国特許第2722266号参照)局所的な破壊を引き起こしやすい。アップリケは、一般的には、PSAを使用し且つ適切な圧力を印加することで、接着により表面に結合される。今日、PSAにより結合されたアップリケの除去を助けるために、加熱が用いられる。
このような多層膜が構造体を保護するために構造体に結合、又は溶接されることにより(例えば、熱可塑性層、又はフィルム接着剤を用いて)、SKYDROL(登録商標)(「SKYDROL」は米国ミズーリ州、セントルイスのSolutia Inc.の登録商標である)のような航空機流体に対して高い耐性を有する結合が提供され、多層膜は、衝撃、雨による浸食、打こん、及び温度サイクリングに対して一般的なPSAより良好な耐性を有することができる。しかしながら、熱可塑性接着剤による結合は、一般的に、構造体から多層膜又はアップリケを除去するために必要な熱量を著しく増大させ、温度が正確に制御されなかった場合に後に残る大量の熱可塑性残留物の影響を受け易い。
同様に、現在のアップリケ取付技術は多数の欠点を有している。例えば、一般的に、アップリケ材料を適用するための既存の技術は、手作業による材料の配置、接着させるための圧力印加、及び気泡、皺、又は他の欠陥を軽減するための材料の位置合わせを要する手間のかかるプロセスである。適用プロセスの一部として、構造体への適切な接着を維持するため、及びアップリケ材料の下への水又は空気の侵入を止めるため、すべての縁をシールする必要がある。現行システムには他の不利益及び欠点も存在する。
したがって、意図される環境にふさわしい十分な結合強度で、且つそれに対応して必要に応じた除去及び交換を容易にする結合解除強度で、表面に付着する膜又はアップリケを提供する必要がある。例えば、PSAを用いて表面に結合されるアップリケを磁気サセプタ層のような一体的加熱要素を用いて強化することにより、取付け及び除去の両方が改善される。
ここに開示されるように、いくつかの実施形態は、金属/高分子膜と、膜が適用されるその下に位置する構造体との間に、熱により結合強度を低下させることが可能な中間加熱層を有するアップリケを提供する。したがって、このような実施形態では、加熱層により、オペレータの判断でアップリケと構造体との間の結合をさらに容易に破壊することができる。開示されるシステム及び方法の一の利点は、落雷又は他の環境条件の直接的な影響を緩和するための保護として、金属/高分子膜をさらに広く使用することができるようになることである。
したがって、開示される実施形態は、導体層及び誘電層を含む落雷保護層を有する落雷保護アップリケを含む。アップリケの実施形態は、熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーと磁気材料とを含む加熱層、並びに接着層も含む。
開示される他の実施形態は、外表面の保護、空力抗力に対する耐性、又はアップリケが外層と加熱層とを有する他の目的のためのアップリケを含む。アップリケの実施形態は、熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーと磁気材料とを含む加熱層、並びに接着層も含む。
開示される別の実施形態は、アップリケの取付け又は除去のためのシステムを含む。システムの実施形態は、外層、熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーと磁気材料とからなる加熱層、並びに接着層を有するアップリケも含む。システムの実施形態は、可変周波数磁界を生成する磁界源も含む。
開示されるシステムの実施形態は、接着層中の接着剤が結合解除する温度範囲内にキュリー点温度を有する磁気材料を使用することも含む。同様に、実施形態は、接着層中の接着剤が結合解除する温度範囲内に含まれるキュリー点温度に磁気材料が到達するように選択された磁界を生成する磁界源を含む。
さらに、アップリケ製造方法の実施形態が開示される。方法のいくつかの実施形態は、外層を提供すること、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂と磁気材料とを含む加熱層を提供すること、並びに接着層を提供することを含む。他のシステム及び方法も存在する。
上述のフィーチャ、機能及び利点は、様々な実施形態において独立に実現することが可能であるか、さらに別の実施形態において組み合わせることが可能である。これらの実施形態について、以下の説明及び添付図面を参照してさらに詳細に説明する。
開示されるいくつかの実施形態による航空機10のいくつかの適用可能エリアを示している。 アップリケの除去のためのいくつかの現行技術を示している。 アップリケの従来技術によるシステムを示している。 本発明によるアップリケの一実施形態を示している。 本発明によるアップリケの別の実施形態を示している。 本発明によるアップリケのまた別の実施形態を示している。 内部の磁気材料105を示す加熱層100の代替的実施形態の断面図である。 磁気材料105に可変周波数磁界を適用した場合の、経時的な温度変化を示すグラフである。 本発明によるアップリケ製造方法の一実施形態を示すフロー図である。
種々の図面において、類似の参照番号及び記号は類似の要素を示す。
後述の詳細な説明では、本出願の一部を形成する添付図面を参照する。これらの添付図面は、本発明が実施されうる特定の実施形態を説明することをのみを目的として示されている。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するために十分に詳細に記載されており、他の実施形態が利用可能であること、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な変更を加えることができることが分かるであろう。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味を持たない。
航空機の分野において、アップリケ材料を使用することが可能ないくつかのエリアには、翼20(避雷のため)、胴体30(遮蔽及び避雷のため)、及び尾翼40(避雷のため)が含まれる。図1は、開示されるいくつかの実施形態による航空機10上のいくつかの適用可能エリアを示している。
上述のように、現在、アップリケに関する接着の問題が存在しており、これは使用される接着剤によって変わりうる。PSA接着剤は、一般的に、低温で粘着性が低下するか又は失い、高温でせん断保持能が低下する。特別なPSA接着剤は、高温又は低温(例えば、華氏約−65°〜約180°の温度範囲)で働くように作成される。熱硬化性高分子接着剤は、このような極限でうまく機能することが実証されているが、それだけでは、膜のスタックを除去/交換しなければならないときに必要な所望の結合解除特性を提供しない。熱可塑性接着剤は熱反応性であるが、効果的な接着剤の適用及び除去のために、加熱は十分に制御されなければならない。
図2は、アップリケの除去のためのいくつかの現行技術を示している。現行技術には、構造材料58中への切削を軽減するために、アップリケを好適に特定の深さまで切る切断ツール(図示しない)を用いたアップリケ材料のスリッティングが含まれる。アップリケ52をストリップ54に切ることにより、相当の努力により(例えば、熱60の適用により)構造体58からアップリケを剥がすことができる。アップリケ除去のための他の技術も可能である。
上記のように、避雷のために金属/高分子落雷保護層を用いることのいくつかの利点には、(例えば塗装の前に)表面を覆うため、及び航空機外板の締め具から雷の電流をそらす機構を提供するための、アセンブリ後プロセスが可能になることが含まれる。
いくつかの可能な設計アプローチには、アップリケを全面積形式で適用し、航空機の全セクション又は大きなセクション(主翼ボックス)の上に導電層を適用することにより、雷の電流を、例えば前縁又は後縁、或いは翼付根に送ることが含まれる。加えて、重要なセクションの締め具及び任意の導電フィーチャを覆うように、誘電層を実施することができる。
別の可能な設計アプローチは、他の部分をほぼ覆わないまま、重要なセクション内の締め具又は他の導電フィーチャをほぼ覆うように適用されたアップリケの導電層及び誘電層の両方に、ストリップ形式を実施することである。このような設計は、例えば、表面流を前縁/後縁及び翼付根に向けることができる。他の設計オプションも存在する。さらに、アップリケの誘電層及び導電層(層厚、材料種、レイアップ構成)は、所望の性能要件(例えば、耐久性、機能性など)に合うようにすべて変更及び構成可能である。
他の可能な実施形態には、表面保護又は空力特性のためにアップリケを使用することが含まれる。このような場合、実施形態には、適切な特性を有する表面層(例えば、保護、空力など)、加熱層、及び接着層が含まれる。他の実施形態では、加熱層と接着層を単一の層に一体化することができる。他の構成も可能である。
したがって、ここに開示されるシステムの実施形態には、経時的に変化する磁界の下で加熱され易い非高分子混合物を含む薄い熱可塑性又は熱硬化性の高分子膜を含む加熱層が含まれる。このような追加の加熱層を構造的又は半構造的な異種積層板に挿入することにより、積層板を分解するための「オンデマンドの」結合解除部位が得られる。例えば、いくつかの実施形態では、硬化された炭素繊維強化プラスチック(CFRP)層と高分子/金属膜スタック層との間に加熱層が挿入されるとき、(局所的に適用された経時的に変化する磁界から吸収されるエネルギーを使用するなどにより)加熱層をその軟化点を上回るまで選択的に加熱して、CFRP層からアップリケを容易に分離することができる。
図3は、いくつかのアップリケに使用される従来技術のシステムを示している。図示のように、既存のアップリケのいくつかの実施形態は、金属導体のような導体層と、高分子誘電体のような誘電層とをさらに含む落雷保護(LSP)層70を含んでいる。上述のように、LSP層70は、CFRP積層板を含みうる表面90に付着される。いくつかの実施形態の場合、アップリケは、感圧接着剤(PSA)層80も含みうる。既存のアップリケには他の構成も可能である。
図4A〜Cは、本発明によるアップリケの実施形態を示している。図4Aに示す実施形態は、航空機のCFRP表面のような取付面90に取り付けられるLSP層70を含んでいる。実施形態は、一又は複数の接着層85(例えば、熱硬化性フィルム接着剤(TSA)層、PSA層、熱可塑性接着層など)も含む。図4Aには二つの接着層85が示されているが、他の構成も可能である。例えば、単一の接着層85を有するアップリケの実施形態も実施可能である。接着層85の実施形態は、真空バッグ熱ブランケット修理型プロセスを用いて適用されるエポキシ薄膜(例えば、華氏250°で硬化するエポキシフィルム接着層)、PSA接着層、又は熱可塑性接着層を含みうる。他の接着層85も可能である。特定の一実施形態では、接着層85は、加熱層100の底面に位置し、取付面90にアップリケを付着させるように構成される。
開示されるシステムの実施形態は、内部に磁気粒子を含む熱可塑性又は熱硬化性加熱層100も含む。いくつかの実施形態では、加熱層100は一体式の接着層としてアップリケに適用される。図4A〜Bに示すような他の実施形態では、加熱層100は、一又は複数の接着層85を用いてアップリケのスタックに一体化される。加熱層100と接着層85とを一体にするか、又は層状にするかに影響するいくつかの要因には、経済的要因、所望の統合点に関する要因(例えば、LSP70層の結合が翼20アセンブリにおいて生じるか、又は最終的な航空機10アセンブリの間に生じるか)、並びに他の要因が含まれる。
図4Cの実施形態について示すように、表面保護、空気力学のためなどに使用されるいくつかアップリケは、表面90の所望の部分を覆う表面層88を含むことができる。表面層88は、LSP層70のようなLSP層、表面保護層、及び/又は空力効果層を含む。図4Cに示す実施形態には、一体的な接着兼加熱層110が示されている。言うまでもなく、これら実施形態には、図4A〜Bに示す別個の接着層85及び加熱層100を使用するといった、他の構成も可能である。
加熱層100の実施形態は、任意の適切な熱可塑性又は熱硬化性高分子又は樹脂を含む。いくつかの実施形態及び応用例には、使用時の留意事項のために、並びに華氏250°で硬化するエポキシ接着剤を用いた一体化を可能にするために、華氏275°を上回る軟化点が望ましい。いくつかの実施形態には、延性と耐薬品性とが合理的に組み合わされた膜、及び軟化/溶解のために過剰な温度上昇を必要としない膜を使用することが望ましい。ポリフッ化ビニリデン(PVDF、融点:〜華氏350°)、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE、融点:〜華氏430°)、又はフッ化エチレンプロピレン(FEP、融点:〜華氏500°)といったフッ化熱可塑性物質はすべて、加熱層100に使用可能な物質である。他の実施形態も存在する。
加熱層100の実施形態は、熱可塑性又は熱硬化性ポリマーに埋設された磁気材料105も含む。図5は、内部の磁気材料105を示す加熱層100の代替的実施形態の断面図である。いくつかの実施形態では、磁気材料105は磁気合金(例えば、合金30、31、32、34、36などのNi−Fe合金)を含む。いくつかの実施形態では、接着層85の軟化温度の範囲に含まれるキュリー点温度を有する磁気材料105を選択することが望ましい。
加えて、磁気材料105は、任意の適切な方式で加熱層100に組み込むことができる。例えば、磁気材料105は、短繊維セグメント110、材料フレーク120、小粒子130などを含みうる。いくつかの実施形態では、磁気材料105は、接着フィルム及び複合構造と適合性の、長さ8分の1インチ、直径1ミルの短合金ワイヤを含みうる。磁気材料105は、数重量%で接着剤と混合することができる。他の実施形態も可能である。
開示されるシステムの実施方法の実施形態について後述する。可変周波数磁界の適用により一部の磁気材料105が熱を発生することが既知である。一般的に、磁気材料105は、キュリー点によって決定される温度に到達するまで温まる。キュリー点に到達すると、磁気材料105によって発生した熱は、可変周波数磁界がそのまま適用され続けても、一定の温度に安定する。これは、磁気材料105に可変周波数磁界を適用した場合の、経時的な温度の変化を示すグラフを示す図6に示されている。接着層85の軟化点の範囲内に含まれるキュリー点温度を有する磁気材料105を選択することにより、可変磁界を適用すると磁気材料105中に熱が発生し、その結果接着層85の結合が軟化する。
装填した接着剤を軟化させるために可変磁界を用いる加熱の一例は、以下のように行われる。樹脂及び合金36を用いて加熱層100を作製する。渦巻コイルを用いて可変磁界を作成する。一実施形態では、AC源発生器及び渦巻コイルを用いて15kHz、20mTの可変磁界が均一に生成される。可変磁界を生成する他のコイル又は方法も実施可能である。加熱層100中の熱生成を経時的に測定する(図6と同様のグラフが得られる)。加熱層100及び接着層85からなるアップリケが構築され、可変磁界が適用されると接着層85が十分に軟化してアップリケが結合解除する。可変磁界の適用による結合解除の他の方法も使用可能である。
このようにして、装填した加熱層100の選択的加熱により、その層により結合された二つの基板の結合解除が極めて迅速に行われ、且つそのような結合解除が制御される。さらに、上記方法の実施により、高分子材又は基板(例えば、表面90)を加熱しすぎることなく、加熱層100のみを直接加熱することも可能になる。これは、加熱層100がキュリー点に起因する限界温度で安定化するという事実によるものである(例えば、図6に示すように)。また、開示されるシステム及び方法の実施形態は比較的迅速に動作することが判明しており、接着層85は、選択されたキュリー温度(華氏150°、350°、450°など)まで約3分で加熱されることが分かっている。また、開示されるシステム及び方法の実施により、接着層を結合解除するために細心の注意を払って時間のかかる熱ブランケットを実施する必要なく、アップリケを結合解除することが可能になる。
いくつかの実施形態では、可変磁界は、熱可塑性層100を加熱するための手持ち式コイル、ロボット運転式コイル、又は磁界生成機構の他の何らかの形態を使用して形成することができる。この場合、接着層85が軟化すると、LSP層70、又は表面層88は、剥離などにより除去、修理、又は交換することができる。
図7は、本発明によるアップリケ製造方法の一実施形態を示すフロー図である。200に示すように、落雷保護(LSP)層(例えば、LSP層70)は、アップリケの一部として含まれる。210において、加熱層(例えば、加熱層100)は、LSP層に連結されて、アップリケスタックの一部を形成する。220において、接着層(例えば、TSA層、PSA層、熱可塑性層など)は、アップリケスタックに連結される。上記実施形態はアップリケ層の製造の順序を示唆しているが、本発明は、そのように限定されることはなく、アップリケ層は他の任意の順序で形成されてよい。
本発明により、対象の温度範囲全体について機械的特性が改善されるとともに、現在のアプローチにより得られる除去可能特性が依然として保持され、且つ改善される。
本明細書は特定の好ましい実施形態の観点から記載されているが、本明細書に規定されたフィーチャ及び利点のすべてを提供しない当業者には明らかな他の実施形態も本発明の範囲に含まれる。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲とその等価物のみを基準に規定される。
さらに、本明細書は、以下の条項による実施形態を含む。
条項1
導体層及び誘電層を含む保護層、高分子材及び磁気材料を含む加熱層、並びに接着層を含むアップリケ。
条項2
接着層が、加熱層の底面に位置し、取付面にアップリケを付着させるように構成されている、条項1に記載のアップリケ。
条項3
保護層に隣接する加熱層の表面上に位置する第2の接着層をさらに含む、条項1に記載のアップリケ。
条項4
磁気材料が合金である、条項1に記載のアップリケ。
条項5
合金がニッケル−鉄合金である、条項4に記載のアップリケ。
条項6
磁気材料が、接着層中の接着剤の結合が結合解除する温度範囲内にキュリー点温度を有する磁気材料を含む、条項1に記載のアップリケ。
条項7
磁気材料が粒子材料をさらに含む、条項1に記載のアップリケ。
条項8
粒子材料が繊維ワイヤのセグメントをさらに含む、条項7に記載のアップリケ。
条項9
粒子材料が材料フレークをさらに含む、条項7に記載のアップリケ。
条項10
接着層が熱硬化性フィルム接着剤をさらに含む、条項1に記載のアップリケ。
条項11
接着層が感圧接着剤をさらに含む、条項1に記載のアップリケ。
条項12
接着層が熱可塑性フィルム接着剤をさらに含む、条項1に記載のアップリケ。
条項13
アップリケの取付け又は除去のためのシステムであって、表面層、高分子材と磁気材料とを含む加熱層、及び接着層を含むアップリケ、並びに可変周波数磁界を生成するための磁界源を含むシステム。
条項14
磁気材料が、接着層中の接着剤の結合が結合解除する温度範囲内にキュリー点温度を有する磁気材料を含む、条項13に記載のシステム。
条項15
磁界源が、接着層中の接着剤の結合が結合解除する温度範囲内に含まれるキュリー点温度に磁気材料が到達するように選択された磁界を生成する磁界源を含んでいる、条項14に記載のシステム。
条項16
磁界源が、15〜300KHzの範囲の磁界を生成するコイルを含む、条項14に記載のシステム。
条項17
表面層が、導体層及び誘電層をさらに含む落雷保護層を含む、条項13に記載のシステム。
条項18
表面層が表面保護層を含む、条項13に記載のシステム。
条項19
表面層が空力効果層を含む、条項13に記載のシステム。
条項20
アップリケ製造方法であって、表面層を、樹脂及び磁気材料を含む加熱層に連結することと、接着層を加熱層に連結することとを含む方法。
条項21
接着層が、加熱層の底面に連結され、取付面にアップリケを付着させるように構成されている、条項20に記載の方法。
条項22
第2の接着層を、表面層に隣接する加熱層の表面上に連結させることをさらに含む、条項20に記載のアップリケ。
条項23
磁気材料に合金を含めることをさらに含む、条項20に記載の方法。
条項24
磁気材料に含まれる合金がニッケル−鉄合金である、条項23に記載の方法。
条項25
接着層中の接着剤の結合が結合解除する温度範囲内にキュリー点温度を有する磁気材料を、加熱層に含めることをさらに含む、条項20に記載の方法。
条項26
磁気材料に粒子材料を含めることをさらに含む、条項20に記載の方法。
条項27
含まれる粒子材料が短繊維ワイヤを含む、条項26に記載の方法。
条項28
含まれる粒子材料がフレーク状材料を含む、条項26に記載の方法。
10 航空機
40 尾翼
52 アップリケ
54 ストリップ
58 構造体
60 熱
70 落雷保護(LSP)層
80 感圧接着剤(PSA)層
85 接着層
88 表面層
90 表面/取付面
100 加熱層
105 磁気材料
110 接着兼加熱層/短繊維セグメント
120 材料フレーク
130 小粒子

Claims (9)

  1. 導体層及び誘電層を含む保護層(70)、
    高分子材及び磁性材料(105)を含む加熱層(100)
    接着層(85)、並びに
    空力効果層を含む表面層(88)
    を備えるアップリケであって、
    前記磁気材料(105)は、前記接着層(85)中の接着剤の結合が結合解除する温度範囲内にキュリー点温度を有し、
    前記加熱層(100)は、当該加熱層(100)を加熱させる周波数を有し、経時的に変化する磁界の存在により、加熱され易いものである、アップリケ。
  2. 前記接着層(85)は、前記加熱層(100)の底面上に位置し、前記アップリケを取付面(90)に付着させるように構成されている、請求項1に記載のアップリケ。
  3. 前記保護層(70)に隣接する前記加熱層(100)の表面上に位置する第2の接着層(85)をさらに備える請求項1又は2に記載のアップリケ。
  4. 前記磁性材料(105)はニッケル−鉄合金を含む合金である、請求項1から3のいずれか一項に記載のアップリケ。
  5. 前記磁性材料(105)は、繊維ワイヤセグメント(110)又は材料フレーク(120)を含む粒子材料をさらに含んでいる、請求項1から4のいずれか一項に記載のアップリケ。
  6. 前記接着層(85)は、熱硬化性フィルム接着剤、感圧接着剤、及び熱可塑性フィルム接着剤のうちの一つをさらに含んでいる、請求項1から5のいずれか一項に記載のアップリケ。
  7. 前記接着層(85)中の前記接着剤の結合が結合解除する温度範囲内のキュリー点温度に前記磁性材料(105)が到達するように選択された磁界を生成する磁界源に反応する、請求項1から6のいずれか一項に記載のアップリケ。
  8. 前記磁界源は、15〜300KHzの範囲の磁界を生成するコイルを含んでいる、請求項7に記載のアップリケ。
  9. 前記保護層は、少なくとも航空機の一部を落雷から保護するように適合されている、請求項1からのいずれか一項に記載のアップリケ。
JP2014093179A 2013-06-06 2014-04-28 薄膜除去のための加熱層 Active JP6545931B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/911,778 US20140363637A1 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Heating Layer for Film Removal
US13/911,778 2013-06-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2015013466A JP2015013466A (ja) 2015-01-22
JP2015013466A5 JP2015013466A5 (ja) 2017-06-15
JP6545931B2 true JP6545931B2 (ja) 2019-07-17

Family

ID=50396949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014093179A Active JP6545931B2 (ja) 2013-06-06 2014-04-28 薄膜除去のための加熱層

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20140363637A1 (ja)
EP (1) EP2810777B1 (ja)
JP (1) JP6545931B2 (ja)
CA (1) CA2847128C (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9751618B2 (en) 2015-05-06 2017-09-05 The Boeing Company Optical effects for aerodynamic microstructures
US9714083B2 (en) 2015-05-06 2017-07-25 The Boeing Company Color applications for aerodynamic microstructures
US9868135B2 (en) 2015-05-06 2018-01-16 The Boeing Company Aerodynamic microstructures having sub-microstructures
US11452178B2 (en) * 2015-11-10 2022-09-20 The Boeing Company Highly formable smart susceptor blankets
US11027856B2 (en) * 2015-11-30 2021-06-08 Cytec Industries Inc. Surfacing materials for composite structures
US10105877B2 (en) 2016-07-08 2018-10-23 The Boeing Company Multilayer riblet applique and methods of producing the same
US10541065B2 (en) * 2017-12-21 2020-01-21 The Boeing Company Multilayer stack with enhanced conductivity and stability
US10264436B1 (en) * 2018-05-29 2019-04-16 Link Labs, Inc. BLE networking systems and methods providing central and peripheral role reversal with independent peripheral network connectivity
JP6968759B2 (ja) * 2018-06-29 2021-11-17 三菱重工業株式会社 航空機用内装部材およびその製造方法、並びにその交換方法
US11279468B2 (en) 2019-01-22 2022-03-22 The Boeing Company Systems and methods for aircraft structure surface covers
US11987021B2 (en) 2021-09-01 2024-05-21 The Boeing Company Multilayer riblet appliques

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2393541A (en) * 1943-05-21 1946-01-22 Induction Heating Corp Composition adapted for inductive heating and method for using same
US5208443A (en) * 1988-09-09 1993-05-04 Metcal, Inc. Temperature auto-regulating, self-heating recoverable articles
JP2880226B2 (ja) * 1990-01-29 1999-04-05 鬼怒川ゴム工業株式会社 Frp材料と加硫ゴムとの接合方法
US5370921A (en) 1991-07-11 1994-12-06 The Dexter Corporation Lightning strike composite and process
JPH07506794A (ja) * 1992-06-05 1995-07-27 ユニパック・コーポレイション 多層内部シールフェイシング
JPH07145357A (ja) * 1993-11-24 1995-06-06 Nitto Denko Corp 加熱剥離シート及び剥離方法
JPH07179828A (ja) * 1993-12-24 1995-07-18 Nichiban Co Ltd 接着シート及び接着シートの剥離方法
US5833795A (en) 1996-09-19 1998-11-10 Mcdonnell Douglas Corporation Magnetic particle integrated adhesive and associated method of repairing a composite material product
CA2282542A1 (en) * 1997-02-28 1998-09-03 Robert Harlan Johnson Jr. High efficiency heating agents
US6056844A (en) * 1997-06-06 2000-05-02 Triton Systems, Inc. Temperature-controlled induction heating of polymeric materials
US6790526B2 (en) * 1998-01-30 2004-09-14 Integument Technologies, Inc. Oxyhalopolymer protective multifunctional appliqués and paint replacement films
DE19951599A1 (de) * 1999-10-27 2001-05-23 Henkel Kgaa Verfahren zur adhesiven Trennung von Klebeverbunden
JP2001354915A (ja) * 2000-06-15 2001-12-25 Yamaha Motor Co Ltd 被着体の接着構造及び被着体の剥離方法
DE10037884A1 (de) 2000-08-03 2002-02-21 Henkel Kgaa Verfahren zur beschleunigten Klebstoffaushärtung
DE10210661A1 (de) * 2001-11-13 2003-05-28 Fraunhofer Ges Forschung Induktiv härtbare und wieder lösbare Verbindungen
US9511536B2 (en) * 2002-10-18 2016-12-06 The Boeing Company Method and apparatus to assist with removing an adhesive system
US7867621B2 (en) 2003-09-30 2011-01-11 The Boeing Company Wide area lightning diverter overlay
US7315248B2 (en) * 2005-05-13 2008-01-01 3M Innovative Properties Company Radio frequency identification tags for use on metal or other conductive objects
US8962130B2 (en) 2006-03-10 2015-02-24 Rohr, Inc. Low density lightning strike protection for use in airplanes
US7277266B1 (en) 2006-03-29 2007-10-02 The Boeing Company Lightning protection system for composite structure
US7864501B2 (en) * 2006-12-14 2011-01-04 The Boeing Company Electrical connects for charge distribution applique
US7525785B2 (en) 2006-12-14 2009-04-28 The Boeing Company Lightning strike protection method and apparatus
US7678997B2 (en) * 2006-12-19 2010-03-16 The Boeing Company Large area circuitry using appliqués
JP2010106193A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Tokyo Institute Of Technology 接着シート、構造物、及び構造物の剥離方法
US8684310B2 (en) 2009-01-29 2014-04-01 The Boeing Company Rigid tipped riblets
ES2568778T3 (es) 2009-04-17 2016-05-04 3M Innovative Properties Company Lámina de protección contra rayos con conductor estampado
KR101749773B1 (ko) 2009-04-17 2017-06-21 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 패턴화된 판별기를 갖는 낙뢰 보호 시트
CN102458801B (zh) * 2009-06-16 2016-08-10 3M创新有限公司 可脱粘的粘合剂制品
CN102725140A (zh) * 2009-11-09 2012-10-10 Upm拉弗拉塔克公司 用于标签层压制品的隔离衬垫
US20110186685A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 The Boeing Company Thin-Film Composite Having Drag-Reducing Riblets and Method of Making the Same
JP2012124466A (ja) * 2010-11-18 2012-06-28 Nitto Denko Corp 半導体装置用接着フィルム、及び、半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2847128A1 (en) 2014-12-06
JP2015013466A (ja) 2015-01-22
EP2810777A1 (en) 2014-12-10
US20140363637A1 (en) 2014-12-11
US10940958B2 (en) 2021-03-09
CA2847128C (en) 2017-05-30
US20180016028A1 (en) 2018-01-18
EP2810777B1 (en) 2019-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6545931B2 (ja) 薄膜除去のための加熱層
JP5788314B2 (ja) 一体型落雷防護材料の作成システムおよび方法
EP2440622B1 (en) Method for protecting a substrate from lightning strikes
US8246770B2 (en) Copper grid repair technique for lightning strike protection
CA2701731C (en) Method and apparatus for lightning protection of a composite structure
US20170008268A1 (en) Repair apparatus and method for composite panels having a conductive layer
WO2009019511A1 (en) Composite laminate structure
US8231751B2 (en) Repair technique for lightning strike protection
JP2011524265A5 (ja)
EP2183330A1 (en) Conductive scrim embedded structural adhesive films
JP2010106193A (ja) 接着シート、構造物、及び構造物の剥離方法
JP7446735B2 (ja) 一体型表面保護システム、複合材構造、及び、その保護方法
BR102016007335B1 (pt) laminado de compósito de plástico reforçado de fibra de carbono
US20200361612A1 (en) Resistive heated aircraft component and method for manufacturing said aircraft component
JP7036694B2 (ja) 修理パッチ及び複合材の修理方法
EP3339178B1 (en) Electrically conductive resin matrix for cnt heater
EP2922756B9 (en) Composite structures having bondlines with matched electrical conductivity
WO2011064436A1 (es) Unión de elementos de estructuras aeronáuticas con otros elementos termoplásticos
Kubit The effect of adhesive type on strength of inter-layer joints in fiber metal laminate composites
CA3232039A1 (en) Method for electromagnetic welding of molded parts

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170428

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181030

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190611

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190620

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6545931

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250