KR101711226B1 - 패턴화된 전도체를 갖는 낙뢰 보호 시트 - Google Patents

패턴화된 전도체를 갖는 낙뢰 보호 시트 Download PDF

Info

Publication number
KR101711226B1
KR101711226B1 KR1020117027261A KR20117027261A KR101711226B1 KR 101711226 B1 KR101711226 B1 KR 101711226B1 KR 1020117027261 A KR1020117027261 A KR 1020117027261A KR 20117027261 A KR20117027261 A KR 20117027261A KR 101711226 B1 KR101711226 B1 KR 101711226B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
lightning protection
film
available
electrically conductive
Prior art date
Application number
KR1020117027261A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120013388A (ko
Inventor
래리 에스 허버트
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Publication of KR20120013388A publication Critical patent/KR20120013388A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101711226B1 publication Critical patent/KR101711226B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B64C1/12—Construction or attachment of skin panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D45/02—Lightning protectors; Static dischargers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
    • H02G13/80—Discharge by conduction or dissipation, e.g. rods, arresters, spark gaps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Abstract

복수의 힐 특징부(hill feature)로 패턴화된 전기 전도성 필름(30)을 포함하는 낙뢰 보호 시트의 사용을 포함하는, 전형적으로 항공기의 외부 표면 상에 사용하기 위한 낙뢰 보호 시스템이 제공된다. 낙뢰 보호 시트는 전기 전도성 필름 위에 전기 비전도성 판별기(discriminator) 층(60)을 추가로 포함할 수 있다.

Description

패턴화된 전도체를 갖는 낙뢰 보호 시트{LIGHTNING PROTECTION SHEET WITH PATTERNED CONDUCTOR}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2009년 4월 17일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/170352호의 이익을 청구하며, 상기 가특허 출원의 개시 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.
본 발명은 전형적으로 항공기의 외부 표면 상에 사용하기 위한, 복수의 힐 특징부(hill feature)로 패턴화된 전기 전도성 필름을 포함하는 낙뢰 보호 시트에 관한 것이다.
비행 중 항공기의 낙뢰는 드문 현상이 아니다. 민간 수송기에 대한 낙뢰는 항공기당 년간 약 1회에 달하는 것으로 추산된다. 항공 공학 분야의 최근의 추세는 더 경량의 재료, 더 적은 기계 시스템 및 더 많은 전자 시스템을 사용하는 것이다. 전자 시스템은 낙뢰에 의해 발생되는 것과 같은 전자기 교란에 대해 기계 시스템보다 흔히 더 민감하다. 최근에는, 전기 비전도성 또는 부분 전도성 섬유 보강 수지 매트릭스 재료가 항공기용으로 뿐만 아니라 풍력 발전기, 자동차, 스포츠 용품, 가구, 버스, 트럭, 및 강성의 경량 재료 또는 부품의 통합(consolidation)이 유리한 다른 응용을 위해 더 많은 부품을 제작하는 데 사용되고 있다. 이러한 경량 구조체는 전통적인 알루미늄 구조체보다 낙뢰에 대해 덜 효과적인 보호를 제공한다.
낙뢰 접촉 부위(lightning attachment site)에서의 상태는 극한적이다. 항공기에 대한 낙뢰 접촉의 경우, 200 쿨롱을 초과하는 전하 이동(charge transfer)과 함께 200,000 암페어만큼 큰 과도 전류(electrical current transient)가 예상된다. (문헌[SAE ARP5412 Revision A, Aircraft Lightning Environment and Related Test Waveforms, SAE International, 01-Nov-1999] 참조.) 풍력 발전기에 대한 낙뢰 접촉은 지형적 위치 및 높이에 따라 크게 다르나, 300 쿨롱만큼 큰 전하 이동과 함께 100,000 암페어만큼 큰 과도 전류가 예상된다. (문헌[Technical Report 61400-24, Wind Turbine Generator Systems - Part 24: Lightning Protection, International Electrotechnical Commission, 1st edition 2002-07] 참조.) 낙뢰 줄기(lightning strike column) 내의 플라즈마의 온도는 약 27,727℃ (28,000°K)인 것으로 추정되어 왔다. (문헌["A numerical modeling of an electric arc and its interaction with the anode: part III. Application to the interaction of a lightning strike and an aircraft in flight," F Lago, J J Gonzalez, P Freton, F Uhlig, N Lucius and G P Piau 2006 J. Phys. D: Appl. Phys. 39 2294-2310] 참조). 낙뢰에 의해 야기되는 대부분의 손상은, 낙뢰 아크(arc) 내의 승온 및 재료의 통전 가열(ohmic heating)에 의해 야기되는 낙뢰 위치에서의 극한 수준의 열로 인한 것이다.
일부 연구자들은 금속화된 직조 천, 금속화된 종이, 고체 금속 필름, 유공성 금속 필름, 금속 와이어, 금속 메시, 금속 입자, 익스팬디드 금속 포일(expanded metal foil), 탄소 입자 또는 탄소 섬유와 같은 전도성 층을 포함하는 낙뢰 보호 시스템의 사용을 보고한다. 일부 연구자들은 페인트 층과 같은 이온화가능한 외부 층을 포함하는 낙뢰 보호 시스템의 사용을 보고한다. 낙뢰는 종종 접촉 부위에서 보호 메커니즘을 파괴하고 현대의 경량 구조체에 무시 못할 손상을 야기한다. 이는 비용이 많이 드는 구조적 수리 및 관련 서비스 중단을 수반한다. 하기 참고 문헌이 그러한 기술과 관련될 수 있다: 국제특허 공개 WO 2005/032812 A호, 미국 특허 출원 공개 제2006/051592 A1호, 국제특허 공개 WO 2007/048426 A호, 미국 특허 출원 공개 제2008/142238 A1호, 미국 특허 출원 공개 제2004/0069895호, 미국 특허 제4,920,163호, 유럽 특허 출원 공개 제0227122 A호, 미국 특허제7,277,266 B1호, 미국 특허 출원 공개 제2007/0236855 A1호, 국제특허 공개 WO 2007/123700 A1호, 미국 특허 출원 공개 제2007/0230085 A1호, 유럽 특허 출원 공개 제1,935,784 A2호, 국제특허 공개 WO 2008/040936 A1호, 미국 특허 제4,352,142호, 국제특허 공개 WO2008/076851 A1호, 미국 특허 출원 공개 제2007/0141927 A1호, 미국 특허 출원 공개 제2008/0145555 A1호, 유럽 특허 출원 공개 제1,944,236 A2호, 미국 특허 출원 공개 제2008/0170349 A1호, 프랑스 특허 출원 공개 제2,720,214 A1호, 미국 특허 출원 공개 제2007/0258182 A1호, 미국 특허 출원 공개 제2007/0093163 A1호, 미국 특허 출원 공개 제2007/0201179 A1호, 미국 특허 제5,127,601호, 미국 특허 제3,989,984호, 국제특허 공개 WO 2008/015082 A1호, 국제특허 공개WO 2008/006377 A1호, 국제특허 공개 WO 2008/046186 A1호, 국제특허 공개 WO 2007/142354 A1호, 국제특허 공개 WO 2008/048705 A2호, 국제특허 공개 WO 2008/056123 A1호, 유럽 특허 출원 공개 제1,935,631 A3호, 러시아 특허 제2,263,581호, 러시아 특허 제2,217,320 C1호, 국제특허 공개 WO 2002/076430 A호, RU 2,192,991 C, 유럽 특허 출원 공개 제1,011,182 A1호, 유럽 특허 출원 공개 제0,900,647 A호, 유럽 특허 출원 공개 제629,549 A호, 독일 특허 제10 2006 046 002 B4호, 유럽 특허 출원 공개 제163,805 A1호, 미국 특허 제5,132,168 A호, 미국 특허 제3,755,713 A호 및 미국 특허 출원 공개 제2006/0143920 A1호.
간단히 말해, 본 발명은 두께 t를 갖는 실질적으로 연속적인 전기 전도성 필름을 포함하는 낙뢰 보호 시트를 제공하는데, 여기서 전기 전도성 필름은 t보다 큰, 일부 실시 형태에서는 t의 3배보다 큰, 그리고 일부 실시 형태에서는 t의 10배보다 큰 높이 h를 갖는 복수의 힐 특징부로 패턴화된다. 일부 실시 형태에서, t는 0.001 내지 100 마이크로미터이다. 일부 실시 형태에서, t는 0.01 내지 10 마이크로미터이다. 일부 실시 형태에서, h는 6 마이크로미터 내지 1 ㎜이다. 일부 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트는 50 g/㎡ 미만으로 칭량되는 일정량의 전기 전도성 재료를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트는, 두께 t를 가지며 t보다 큰 높이 h를 갖는 복수의 힐 특징부로 패턴화되는, 전술된 것과 같은 실질적으로 연속적인 전기 전도성 필름 외에는 전기 전도성 층을 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트는, 두께가 0.001 내지 100 마이크로미터인 실질적으로 연속적인 전기 전도성 필름 외에는 전기 전도성 층을 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트는, 두께가 0.01 내지 10 마이크로미터인 실질적으로 연속적인 전기 전도성 필름 외에는 전기 전도성 층을 포함하지 않는다 낙뢰 보호 시트는 연속적인 전기 전도성 필름 아래에 전기 비전도성 지지 층을 추가로 포함할 수 있으며, 지지 층은 전기 전도성 필름과 실질적으로 동일한 패턴의 힐 특징부를 갖는 상부 표면을 갖는다. 낙뢰 보호 시트는 전기 전도성 필름 위에 전기 비전도성 판별기(discriminator) 층을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 판별기 층은 전기 전도성 필름의 일부분을 덮을 수 있으며, 이때 힐 특징부는 판별기 층에 의해 덮이지 않은 상단(top)을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 판별기 층은 전기 전도성 필름을 덮을 수 있다. 낙뢰 보호 시트는 접착제 층을 추가로 포함할 수 있다. 낙뢰 보호 시트는 접착제 층을 추가로 포함하지 않을 수 있다. 낙뢰 보호 시트는 하나 이상의 이온화가능한 페인트 층을 추가로 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 전술된 낙뢰 보호 시트를 갖는 복합 항공기 구조체를 제공한다.
본 발명은 일반적으로 다양한 "층" 및/또는 "필름"을 포함하는 낙뢰 보호 "시트"에 관한 것으로, "구조체", 즉 전형적으로 항공기 또는 우주선의 표면에 대한 보호를 제공하는 낙뢰 보호 시트에 관한 것이다.
필름 및 층과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "실질적으로 연속적인"은 체결구, 통로 등과 같은 우발적이거나 부수적인 구멍 또는 간극 외에 필름 또는 층을 관통하는 구멍 또는 간극의 반복 패턴을 갖지 않음을 의미한다. 필름 또는 층과 관련하여, "본질적으로 연속적인"은 체결구, 통로 등과 같은 우발적이거나 부수적인 구멍 또는 간극 외에 필름 또는 층을 관통하는 구멍 또는 간극을 전혀 갖지 않음을 의미한다.
필름과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "두께"는, 필름의 임의의 패턴화와 상관 없이, 필름의 평면에 대해 직각으로 측정된 평균 두께를 의미하며, 패턴화 전에 적당한 곳이 본 발명의 실시에 사용되는 필름의 공칭 두께로 취해질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 필름 또는 층에서 "힐 특징부"는 더 낮은 높이의 영역에 의해 둘러싸인 높이의 국부적 최대값을 의미하며, 높이는 시트의 전반적인 평면에 직각으로 (즉, 아래에 놓인 표면에서의 굴곡 또는 만곡을 따르는 굴곡 또는 만곡과 상관 없이) 시트의 구조체 쪽으로부터 먼 방향으로 양의 높이가 되도록 측정된다. 힐 특징부는, 제한 없이, 원추, 반구, 험프(hump), 3개, 4개 또는 그 이상의 면의 피라미드, 또는 상기 중 임의의 것의 하드-에지(hard-edged) 또는 소프트-에지(soft-edged) 절두체를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 힐 특징부의 높이 h는 높이의 국부적 최대값과 360도에 걸쳐 평균된 인접 국부적 최소값들 사이의 높이의 차이를 의미한다. 일부 실시 형태에서, 힐 특징부는 또한, 제한 없이, 딤플 형성된 절두체(dimpled frusta), 예를 들어, "화산(volcano)" 또는 이등분된 원환체(bisected torus) 형상을 포함할 수 있으며, 이러한 경우에, 힐 특징부의 높이 h는 힐 특징부의 림(rim )에서 측정된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 필름 또는 층에서 "밸리 특징부(valley feature)"는 더 큰 높이의 영역에 의해 둘러싸인 높이의 국부적 최소값을 의미한다. 밸리 특징부는, 제한 없이, 뒤집힌 원추, 뒤집힌 반구, 뒤집힌 험프, 3개, 4개 또는 그 이상의 면의 뒤집힌 피라미드, 또는 상기 중 임의의 것의 뒤집힌 하드-에지 또는 소프트-에지 절두체를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 밸리 특징부의 깊이 d는 높이의 국부적 최소값과 360도에 걸쳐 평균된 인접 국부적 최대값들 사이의 높이의 차이를 의미한다. 일부 실시 형태에서, 밸리 특징부는 또한, 제한 없이, 뒤집힌 딤플 형성된 절두체를 포함할 수 있으며, 이러한 경우에, 밸리 특징부의 깊이 d는 밸리 특징부의 가장 깊은 지점(들)에서 측정된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 필름 또는 층에서 "리지-트렌치 특징부(ridge-and-trench feature)"는 직선이거나, 곡선이거나 각이 질 수 있는, 교번하는 리지 및 트렌치를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 리지-트렌치 특징부는 분지될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 리지-트렌치 특징부는 폐쇄된 형태를 형성할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 리지 상의 소정 지점에서의 리지 특징부의 높이 h는 높이의 국부적 최대값과, 그 지점에서 리지에 수직인 선을 따른 인접한 국부적 최소값들의 평균 사이의 높이의 차이를 의미한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 트렌치 상의 소정 지점에서 트렌치 특징부의 깊이 d는 높이의 국부적 최소값과, 그 지점에서 트렌치에 수직인 선을 따른 인접한 국부적 최대값들의 평균 사이의 높이의 차이를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이 "전기 전도성"은 높은 전기 전도성을 가짐을 의미하며, 그에 못지 않게 높은 것이 구리, 알루미늄, 니켈, 아연, 은, 금, 티타늄, 크롬, 백금, 베릴륨, 마그네슘, 철 등과 같은 금속 상태의 금속의 특징이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "전기 비전도성"은 실온에서 낮은 전기 전도성을 가짐을 의미하며, 그보다 낮은 것이 전형적으로 실온 반도체 및 절연체를 포함하지만 일부 실시 형태에서는 오직 실온 절연체만을 포함하고 반도체는 포함하지 않는, 금속 상태의 금속의 특징이다.
도 1은 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템의 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 힐 특징부로 패턴화된 필름의 소정 섹션의 직교 투영도.
도 3a 내지 도 3e는 하기 비교예 1C 내지 비교예 5C에 논의된 바와 같은, 종래 기술에 따른 낙뢰 보호 시스템의 개략 단면도.
도 4 내지 도 7은 하기 실시예 6 내지 9에 논의된 바와 같은, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템의 개략 단면도.
본 발명은 전형적으로 항공기의 외부 표면 상에 사용하기 위한, 복수의 힐 특징부로 패턴화된 전기 전도성 필름을 포함하는 낙뢰 보호 시트를 포함하는 낙뢰 보호 시스템을 제공한다. 전형적으로, 본 발명의 낙뢰 보호 시스템을 사용하는 항공기는 서비스 중단을 필요로 하는 수리가 필요 없이 낙뢰를 견뎌낼 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 낙뢰 보호 시스템을 사용하는 항공기는 항공기 구조체에 대한 손상 없이 낙뢰를 견뎌낼 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 발명의 낙뢰 보호 시스템을 사용하는 항공기는 낙뢰 보호 시트의 전기 전도성 필름에 대한 손상 없이 낙뢰를 견뎌낼 수 있다.
도 1 및 도 2와 관련하여, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 전형적으로 항공기 또는 우주선의 표면인 구조체(20) 상에 포함된 낙뢰 보호 시트(10)를 포함할 수 있다. 낙뢰 보호 시트(10)는 높이 h를 갖는 복수의 힐 특징부(40)로 패턴화된 두께 t를 갖는 전기 전도성 필름(30)을 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시 형태에서, 힐 특징부는 폭 w를 가지며 거리 d 만큼 떨어져 있는 직사각형 (정사각형) 절두체이다. 하기 실시예에서 다루는 실시 형태들 중 일부에서, 힐 특징부는 d가 본질적으로 0이고 w가 x 및 y 방향 둘 모두에서 0.28 내지 0.38 ㎜(11 내지 15 mil) 사이에서 변하는 것을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 유사한 직사각형 절두체이다. 하기 실시예에서 다루는 실시 형태들 중 일부에서, 직사각형 절두체의 평균 높이 h는 0.635 ㎜(25 mil)이고 직사각형 절두체의 평평한 상단은 평균 폭이 약 0.1 ㎜(4 mil)이다. 다른 실시 형태에서, 힐 특징부는 원추, 반구, 또는 험프일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 힐 특징부는 3개, 4개 또는 그 이상의 면의 피라미드일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 힐 특징부는 원추, 반구 또는 험프의 하드-에지 또는 소프트-에지 절두체이다. 다른 실시 형태에서, 힐 특징부는 3개, 4개 또는 그 이상의 면의 피라미드의 하드-에지 또는 소프트-에지 절두체이다. 다른 실시 형태에서, 힐 특징부는 딤플 형성된 절두체 또는 상기 중 임의의 것, 예를 들어, "화산" 또는 이등분된 원환체 형상일 수 있다. 힐 특징부(40)의 분포는 질서정연하거나, 반복적이거나, 무질서하거나, 무작위적이거나, 또는 이들의 조합일 수 있다.
전기 전도성 필름(30)은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 전형적으로 전기 전도성 필름(30)은 금속성 재료를 포함한다. 전형적으로 전기 전도성 필름(30)은 금속을 포함한다. 전형적으로, 전기 전도성 필름(30)은 높은 전기 전도성, 낮은 밀도 및 높은 내부식성을 포함한 특성들이 유리한 균형을 이루는 금속을 포함한다. 유용한 금속에는, 제한 없이, 구리, 알루미늄, 니켈, 아연, 은, 금, 티타늄, 크롬, 백금, 베릴륨, 마그네슘, 철 등 뿐만 아니라, 이들의 금속 합금이 포함된다. 전형적으로, 전기 전도성 필름(30)은 실질적으로 연속적이다. 일부 실시 형태에서, 전기 전도성 필름(30)은 본질적으로 연속적이다. 일부 실시 형태에서, 전기 전도성 필름(30)은 연속적이다.
전기 전도성 필름(30)의 두께 t는 임의의 적합한 두께일 수 있다. 두께가 작을수록 더 낮은 중량을 산출할 수 있다. 두께 t는 전형적으로 1 ㎜ 미만, 더욱 전형적으로 100 마이크로미터 미만, 더욱 전형적으로 50 마이크로미터 미만이며, 전형적으로 10 마이크로미터 미만이다. 일부 실시 형태에서, 두께 t는 5 마이크로미터 미만이다. 일부 실시 형태에서, 두께 t는 2 마이크로미터 미만이다. 일부 실시 형태에서, 두께 t는 1 마이크로미터 미만이다. 두께 t는 전형적으로 0.001 마이크로미터 이상, 더욱 전형적으로 0.01 마이크로미터 이상, 및 더욱 전형적으로 0.1 마이크로미터 이상이다.
힐 특징부(40)의 높이 h는 전기 전도성 필름(30)의 두께 t보다 크다. 더욱 전형적으로, 높이 h는 t의 1.5배보다 크다. 더욱 전형적으로, 높이 h는 t의 2배보다 크다. 더욱 전형적으로, 높이 h는 t의 3배보다 크다. 더욱 전형적으로, 높이 h는 t의 5배보다 크다. 더욱 전형적으로, 높이 h는 t의 10배보다 크다. 더욱 전형적으로, 높이 h는 t의 20배보다 크다. 더욱 전형적으로, 높이 h는 t의 50배보다 크다. 더욱 전형적으로, 높이 h는 t의 100배보다 크다.
힐 특징부(40)의 높이 h는 임의의 적합한 높이일 수 있다. 힐 특징부(40)의 높이 h는 전형적으로 0.1 마이크로미터 내지 10 ㎜, 더욱 전형적으로 1 마이크로미터 내지 2 ㎜, 더욱 전형적으로 6 마이크로미터 내지 1 ㎜이다. 힐 특징부(40)의 폭 w는 임의의 적합한 폭일 수 있다, 힐 특징부(40)의 폭 w는 전형적으로 1 마이크로미터 내지 50 ㎜, 더욱 전형적으로 10 마이크로미터 내지 10 ㎜, 더욱 전형적으로 20 마이크로미터 내지 1 ㎜이다. 힐 특징부의 피치 p는 를 힐 특징부들 사이의 거리 d와 폭 w의 합과 동일하다. 힐 특징부(40)의 피치 p는 임의의 적합한 피치일 수 있다. 힐 특징부(40)의 피치 p는 전형적으로 10 마이크로미터 내지 50 ㎜, 더욱 전형적으로 50 마이크로미터 내지 10 ㎜, 더욱 전형적으로 200 마이크로미터 내지 1 ㎜이다.
구조체(20)는 제한 없이, 금속, 목재, 중합체, 탄소 입자 또는 섬유, 유리 입자 또는 섬유, 상기 중 하나 이상을 포함하는 복합재 등을 포함할 수 있는, 임의의 적합한 재료, 전형적으로 항공기 또는 풍력 터빈 구조물에 사용되는 재료의 것일 수 있다.
도 1 및 도 2와 관련하여, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 전기 전도성 필름(30)을 지지하는 지지 층(50)을 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 층(50)은 전기 전도성 필름(30)의 아랫면과 부합한다. 일부 실시 형태(도시되지 않음)에서, 지지 층(50)은 힐 특징부(40)의 아랫면만을 채우며 전기 전도성 필름(30) 아래로 연장하지 않는다. 지지 층(50)은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 전형적으로, 지지 층(50)은 미립자, 섬유질 또는 형상화된 충전재를 추가로 포함할 수 있는, 제한 없이, 세라믹, 중합체 또는 텍스타일 재료 또는 그 조합과 같은 전기 비전도성 재료로 제조된다. 유용한 재료는, 제한 없이, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 플루오로중합체, 실리콘을 추가로 포함할 수 있으며, 티탄산바륨, 티탄산납, 티탄산스트론튬, 주석산바륨, 티탄산바륨스트론튬, 지르콘산바륨, 산화세슘, 산화란탄, 산화티타늄, 산화아연, 탄소, 실리카 또는 아라미드를 포함하는 첨가제 또는 첨가제들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서 지지 층(50)은 접착제를 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서 지지 층(50)은 미경화 중합체를 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서 지지 층(50)은 감압 접착제를 포함하지 않는다.
도 1 및 도 2와 관련하여, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 전기 전도성 필름(30) 위에서 판별기 층(60)을 선택적으로 포함한다. 일부 실시 형태에서 판별기 층(60)은 전기 전도성 필름(30)의 윗면과 부합한다. 일부 실시 형태(도시되지 않음)에서, 지지 층(50)은 힐 특징부(40)들 사이의 부피만을 채우며 힐 특징부(40)의 상단을 덮지는 않는다. 판별기 층(60)은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 전형적으로, 판별기 층(60)은 전형적으로 높은 절연 파괴 강도를 갖는, 전형적으로 공기보다 높은, 더욱 전형적으로 5 ㎸/㎜보다 높은, 더욱 전형적으로 10 ㎸/㎜보다 높은, 일부 실시 형태에서 25 ㎸/㎜보다 높은 절연 파괴 강도를 갖는 전기 비전도성 재료로 제조된다. 유용한 재료는, 제한 없이, 미립자, 섬유질 또는 형상화된 충전재를 추가로 포함할 수 있는, 세라믹, 중합체 또는 텍스타일 재료 또는 그 조합을 포함한다. 유용한 재료는 제한 없이, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 플루오로중합체를 추가로 포함할 수 있으며, 티탄산바륨, 티탄산납, 티탄산스트론튬, 주석산바륨, 티탄산바륨스트론튬, 지르콘산바륨, 산화세슘, 산화란탄, 산화티타늄, 산화아연, 탄소, 실리카 또는 아라미드를 포함하는 첨가제 또는 첨가제들의 조합을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2와 관련하여, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 하나 이상의 추가의 표면마무리(surfacing) 층(70), 예를 들어, 페인트 층을 선택적으로 포함할 수 있다. 추가의 표면마무리 층(70)은, 제한 없이, 패턴화되거나 비패턴화된 페인트를 포함하는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 일 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 이온화가능한 페인트 층인 하나 이상의 추가의 표면마무리 층(70)을 포함한다. 그러한 이온화가능한 페인트 층은 낙뢰 동안에 존재하는 것과 같은 열 또는 전류의 인가 시 기화하는 성분을 포함하며, 그에 의해 낙뢰가 친 영역의 낙뢰 보호 시트 위에 전기 전도성 증기를 제공하고, 이는 다른 위치로의 낙뢰 접촉 지점의 이동에 대한 저항성을 순간적으로 감소시킬 수 있다. 그러한 성분에는, 제한 없이, 이온화가능한 안료, 예를 들어, 이산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 오르토티탄산아연, 산화철, 산화크롬, 산성 타르타르산세슘(cesium acid tartrate), 옥살산바륨, 세슘 염, 바륨 염, 또는 타르타르산세슘이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 추가의 표면마무리 층(70)은 판별기 층(60)보다 더 낮은 절연 파괴 강도를 갖는, 전형적으로 판별기 층(60)의 절연 파괴 강도의 90%보다 작은, 더욱 전형적으로 판별기 층(60)의 절연 파괴 강도의 75%보다 작은, 더욱 전형적으로 판별기 층(60)의 절연 파괴 강도의 50%보다 작은 재료로 제조된다. 추가의 표면마무리 층(70)은, 예를 들어, 균일하거나 불균일한 리블렛(riblet) 또는 스케일(scale) 형태의, 대체로 평탄하거나(도시됨) 또는 구조화된(도시되지 않음) 외부 표면을 가질 수 있다. 그러한 패턴화된 구조체는, 예를 들어, 미국 특허 제5,133,516호에 교시된 바와 같이 마찰 저항을 감소시켜 잡음을 줄이기 위해, 또는 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 판별기 층(60)과 추가의 표면마무리 층(70)의 기능 및 특징이 단일 층에서 조합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 판별기 층(60) 및 추가의 표면마무리 층(70)은 상이한 조성을 가져야만 한다.
도 1 및 도 2와 관련하여, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 하나 이상의 추가의 전기 전도성 층(80)을 선택적으로 포함할 수 있다. 추가의 전기 전도성 층(80)은 임의의 적합한 재료, 전형적으로 금속성 재료, 더욱 전형적으로 금속으로 제조될 수 있다. 전형적으로 전기 전도성 층(80)은 높은 전기 전도성, 낮은 밀도 및 높은 내부식성을 포함하는 특성들이 유리한 균형을 이루는 금속을 포함한다. 전형적인 금속에는, 제한 없이, 구리, 알루미늄, 니켈, 아연, 은, 금 등 뿐만 아니라, 이들의 금속 합금이 포함될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 추가의 전기 전도성 층(80)은 지지 층(50)에 의해서 전기 전도성 필름(30)으로부터 분리될 수 있다. 일부 실시 형태(도시되지 않음)에서, 추가의 전기 전도성 층(80)은 전기 전도성 필름(30)과 전기 접촉할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 추가의 전기 전도성 층(80)을 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 t보다 큰, 더욱 전형적으로 2t보다 큰, 더욱 전형적으로 10t보다 큰, 그리고 더욱 전형적으로 20t보다 큰 높이 h를 갖는 복수의 힐 특징부로 패턴화되지 않은 전기 전도성 층을 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 t보다 큰, 더욱 전형적으로 2t보다 큰, 더욱 전형적으로 10t보다 큰 높이 h를 갖는 복수의 힐 특징부로 패턴화된 실질적으로 연속적인 전기 전도성 필름이 아닌 전기 전도성 층을 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 t보다 큰, 더욱 전형적으로 2t보다 큰, 더욱 전형적으로 10t보다 큰, 더욱 전형적으로 20t보다 큰 높이 h를 갖는 복수의 힐 특징부로 패턴화된 본질적으로 연속적인 전기 전도성 필름이 아닌 전기 전도성 층을 포함하지 않는다.
도 1 및 도 2와 관련하여, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 하나 이상의 추가의 비전도성 층(90)을 선택적으로 포함할 수 있다. 추가의 비전도성 층(90)은 전류, 열 또는 둘 모두의 전달에 대한 추가의 절연을 제공하는 데 유용할 수 있다. 아래에 놓인 구조체(20)가 전기 전도성이고/이거나 이러한 본 발명의 낙뢰 보호 시스템에 사용되는 재료와 갈바니 전기적으로(galvanically) 불상용성인 추가의 비전도성 층(90)이 유용할 수 있다. 추가의 비전도성 층(90)은, 제한 없이, 미립자, 섬유질 또는 형상화된 충전재를 추가로 포함할 수 있는, 세라믹, 중합체 또는 텍스타일 재료 또는 그 조합을 포함하는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 유용한 재료는 제한 없이, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 플루오로중합체, 실리콘을 추가로 포함할 수있으며, 티탄산바륨, 티탄산납, 티탄산스트론튬, 주석산바륨, 티탄산바륨스트론튬, 지르콘산바륨, 산화세슘, 산화란탄, 산화티타늄, 산화아연, 탄소, 실리카 또는 아라미드를 포함하는 첨가제 또는 첨가제들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서 추가의 비전도성 층(90)은 접착제를 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서 추가의 비전도성 층(90)은 미경화 중합체를 포함하지 않는다. 일부 실시 형태에서 추가의 비전도성 층(90)은 감압 접착제를 포함하지 않는다.
도 1 및 도 2와 관련하여, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 하나 이상의 접착제 층(100)을 선택적으로 포함할 수 있다. 접착제 층(100)은, 제한 없이, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리설파이드, 폴리티오에테르 또는 실리콘 접착제를 포함할 수 있는, 감압 접착제, 고온 용융 접착제, 경화성 접착제 등을 포함하는 임의의 적합한 접착제 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 접착제 층을 포함하지 않는다. 낙뢰 보호 시트가 접착제 층을 포함하는 실시 형태에서, 시트에는 구조체에 시트를 적용하기 전에 접착제 층으로부터 제거되는 이형 라이너(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 시트에는 구조체에 시트를 적용하기 전 또는 후에 시트로부터 제거되는 라이너(도시되지 않음)가 제공되어 어느 한쪽 또는 양쪽 표면을 오염, 취급 손상 또는 뒤틀림으로부터 보호할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 지지 층(50)과 추가의 비전도성 층(90)의 기능 및 특징은 단일 층에서 조합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 층(50) 및 추가의 비전도성 층(90)은 상이한 조성을 가져야만 한다. 일부 실시 형태에서, 지지 층(50)과 접착제 층(100)의 기능 및 특징은 단일 층에서 조합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 층(50) 및 접착제 층(100)은 상이한 조성을 가져야만 한다. 일부 실시 형태에서, 추가의 비전도성 층(90)과 접착제 층(100)의 기능 및 특징은 단일 층에서 조합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 추가의 비전도성 층(90) 및 접착제 층(100)은 상이한 조성을 가져야만 한다. 일부 실시 형태에서, 지지 층(50), 추가의 비전도성 층(90) 및 접착제 층(100)의 기능 및 특징은 단일 층에서 조합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 층(50), 추가의 비전도성 층(90) 및 접착제 층(100)은 상이한 조성을 가져야만 한다.
전형적으로, 본 발명의 낙뢰 보호 시트는 경량이다. 일부 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트는 100 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 50 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 25 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 15 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 10 g/㎡ 미만으로 칭량된다. 낙뢰 보호 시트는 전형적으로 1 g/㎡ 이상으로 칭량된다. 일부 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트는 50 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 35 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 20 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 10 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 4 g/㎡ 미만으로 칭량되는 소정량의 전기 전도성 재료를 포함한다. 낙뢰 보호 시트는 전형적으로 0.5 g/㎡ 이상의 전기 전도성 재료를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트의 구성요소를 형성하는, 복수의 힐 특징부로 패턴화된 전기 전도성 필름은 50 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 35 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 20 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 10 g/㎡ 미만, 일부 실시 형태에서 4 g/㎡ 미만으로 칭량된다. 낙뢰 보호 시트의 구성요소를 형성하는, 복수의 힐 특징부로 패턴화된 전기 전도성 필름은 전형적으로 0.5 g/㎡ 이상으로 칭량된다.
이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 본 발명자들은 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템이 접촉 지점의 다중화를 촉진하고 신속한 접촉 지점 이동을 촉진함으로써 낙뢰 동안 항공기 구조체 및/또는 자체에 대한 손상을 방지하는 기능을 할 수 있는 것으로 생각한다. 일부 실시 형태에서, 전기 전도도(conductance)가 인접한 판별기(들), 코팅(들) 및/또는 공기를 통한 것보다 전도체를 통해 더 작아지게 될 때까지, 낙뢰 접촉 지점(전형적으로 힐 특징부)에 대한 낙뢰 접촉 동안, 낙뢰 접촉 지점에서 또는 그 주변에서 전기 전도성 필름의 전도도가 (전형적으로 가열로 인해) 신속하게 떨어지도록, 전기 전도성 필름의 비열, 열 전도도, 밀도, 두께 또는 면적, 전기 전도도 및 기화 온도의 특징이 조합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 이온화가능한 외부 층의 사용은 낙뢰 순간에 접촉 지점 근처의 공기 중에서 일시적으로 증가하는 전도도에 의해 이러한 효과를 향상시킬 수 있다. 일부 실시 형태에서, 이는 전기 전도성 필름의 온도가 그의 기화 온도보다 높게 증가하기 전에 접촉 지점 이동을 야기한다. 일부 실시 형태에서, 이는 아래에 놓인 항공기 구조체의 재료의 온도가 그의 기화 온도보다 높게 증가하기 전에 접촉 지점 이동을 야기한다. 일부 실시 형태에서, 이는 아래에 놓인 항공기 구조체의 재료의 온도가 그의 유리 전이 온도보다 높게 증가하기 전에 접촉 지점 이동을 야기한다. 일부 실시 형태에서, 이는 아래에 놓인 항공기 구조체의 재료의 온도가 그의 손상 한계 온도보다 높게 증가하기 전에 접촉 지점 이동을 야기한다.
본 발명에 따른 낙뢰 보호 시스템은 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시트는 아플리케
Figure 112011090362196-pct00001
로서 제조되어 기존의 항공기 부품에 부착된다. 일부 그러한 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트는 부품에 부착하기 위한 접착제 층을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시트는 부품의 제조 동안에 항공기 부품에 포함된다. 일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 낙뢰 보호 시트는 항공기 부품의 제조 동안에 부품과 일체형으로 제조된다.
본 발명에 따른 낙뢰 보호 시트가 복합 부품을 보호하는 일부 실시 형태에서, 낙뢰 보호 시트가 부품과 일체형이 되도록, 낙뢰 보호 시트는 경화 전에 프리프레그(prepreg) 또는 유사한 복합 구성요소의 층을 따라 공구(tool) 내에 놓여진다. 전형적으로, 낙뢰 보호 시트는 공구 내에 놓여진 첫번째 층이거나 공구 내에 놓여진 마지막 층이어서 부품의 최외부 층을 형성할 것이다. 일부 그러한 실시 형태에서, 부품의 외부 표면으로부터 가장 먼, 낙뢰 보호 시트의 최하부 층은, 일부 실시 형태에서 미경화 중합체일 수 있거나, 일부 실시 형태에서 부분 경화된 중합체일 수 있거나, 또는 일부 실시 형태에서 경화성 중합체일 수 있는 접착제를 포함한다. 일부 그러한 실시 형태에서, 부품의 외부 표면으로부터 가장 먼, 낙뢰 보호 시트의 최하부 층은 접착제를 포함하지 않는다. 일부 그러한 실시 형태에서, 부품의 외부 표면으로부터 가장 먼, 낙뢰 보호 시트의 최하부 층은 미경화 중합체를 포함하지 않는다.
본 발명에 따른 복수의 힐 특징부로 패턴화된 전기 전도성 필름은 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기존의 필름이 임의의 적합한 방법, 예를 들어, 스탬핑(stamping), 엠보싱, 캘린더링(calendaring), 성형(molding), 기계가공 등에 의해 패턴화될 수 있다. 이어서, 그렇게 패턴화된 필름은, 라미네이션, 코팅, 스프레이 적용, 인쇄 방법 등에 의해 고형 재료의 층, 가단성 재료의 층, 재료의 액체, 용액, 또는 현탁액 등을 도입하는 것을 포함할 수 있는 임의의 적합한 수단에 의해서 다른 층과 조합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 지지 층은 임의의 적합한 방법, 예를 들어, 스탬핑, 엠보싱, 캘린더링, 성형, 기계가공 등에 의해서 패턴화될 수 있으며, 패턴화된 지지 층에 화학 침착, 전착, 증착, 포일의 적용 등을 포함한 임의의 적합한 방법에 의해서 전기 전도성 필름의 재료가 부가될 수 있다. 라미네이션, 코팅, 스프레이 적용, 인쇄 방법 등에 의해서 고형 재료의 층, 가단성 재료의 층, 재료의 액체, 용액, 또는 현탁액 등과 같은 임의의 적합한 형태로 추가 층이 부가될 수 있다.
본 발명의 낙뢰 보호 시스템은, 그렇지 않다면 전기 비전도성이거나 부분 전도성인 재료에 대해 낙뢰 보호, 전자기 간섭 차폐 또는 정전하 관리가 요구되는, 항공기, 우주선, 풍력 발전기, 자동차, 버스, 트럭, 또는 임의의 다른 응용을 위한 부품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 낙뢰 보호 시스템은 또한 개선된 낙뢰 보호, 전자기 간섭 차폐 또는 정전하 관리가 요구되는, 항공기, 우주선, 풍력 발전기, 자동차, 버스, 트럭, 또는 임의의 다른 응용을 위한 전기 전도성 부품에 적용될 수 있다.
본 발명의 목적 및 이점은 하기의 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에 인용된 특정 물질 및 그 양뿐만 아니라 기타 조건이나 상세 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예
달리 언급되지 않으면, 모든 시약은 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Co.)로부터 입수하였거나 입수가능하고, 또는 공지 방법에 의해 합성될 수 있다.
실시예 1C 내지 실시예 5C (비교용) 및 실시예 6 내지 실시예 9
복합 부품의 일반적인 툴링(tooling) 및 배깅(bagging)
경화성 에폭시 접착제 수지를 사용한 복합 시편을 하기 방식으로 경화를 위해 준비하였다. 2B 피니시(finish)를 갖는 12 게이지 스테인레스강 합금 304의 시트를 0.61 m(2ft) x 0.61 m(2ft)로 트리밍(trimming)함으로써 평탄 공구를 제작하였다. 25 마이크로미터(1 mil) PTFE 비천공 분리 필름(non-perforated parting film)(노던 파이버 글라스 세일즈, 인크.(Northern Fiber Glass Sales, Inc.)로부터 HTF-621로서 입수가능함)을 공구에 적용하고, 내열성 테이프를 필름의 에지 및 코너에 적용하여 공구 상에 부착시켰다. 재료의 각각의 층을 실시예 본문에 기술된 순서 및 배열로 공구에 적용하였다. 각각의 층을 먼저 공구에 적용하였는데, 이때 손으로 라이너 없이 하나의 층을 다른 층 위에 적용하였으며, 최상부 층 위에서 3.8 ㎝(1.5 인치) 직경의 목재 롤러에 손 압력을 인가하면서 롤러를 지나가게 함으로써 각각의 층을 이전 층(들)과 압밀시켰다. 매 4번째 플라이(ply) 후에, 부품 및 공구를 하기에 기술된 천공 분리 필름의 층으로 그리고 나서 후술된 통기 플라이(breather ply)의 층으로 덮었으며, 쓰리엠(3M)에 의해 제조된 스카치라이트(Scotchlite)™ 배큠 어플리케이터(Vacuum Applicator) 모델 VAL-1 내에서의 3분 동안의 완전 진공 하에서 부품을 공구에 압착시켰으며, 이 시간 후에 통기 플라이 및 천공 분리 필름을 제거하고 추가의 플라이를 부품에 부가하였다. 파일럿 실버 마커(Pilot Silver Marker)를 사용하여 부품의 노출된 면 상의 부품의 하나의 에지를 따라 고유의 식별자를 적용함으로써 각각의 쿠폰을 영구적으로 마킹하였다. 프리시전 패브릭스 그룹(Precision Fabrics Group)으로부터 60001/049/0009로서 입수가능한 필 플라이(peel ply)를 쿠폰의 노출된 면을 완전히 덮도록 주름 없이 적용하였다. 리치몬드 에어크래프트 프로덕츠(Richmond Aircraft Products)로부터 A5000으로서 입수가능한 천공 분리 필름을 쿠폰을 완전히 덮도록 주름 없이 적용하였다. 열전쌍을 쿠폰의 5.1 ㎝ (2 인치) 이내에서 공구에 부착하였다. 비천공 분리 필름의 층을 하기에 기술된 오토클레이브(autoclave)의 베드(bed)에 적용하여 공구가 배치된 영역을 덮었다. 공구 및 부품을 하기에 기술된 오토클레이브의 베드 상에 배치하고, 진공 백 밀봉 테이프의 연속 비드(bead)를 테이프로부터 공구까지의 거리가 적어도 7.6 ㎝(3 인치)가 되도록 오토클레이브의 베드에 직접 적용하였다. 오토클레이브의 베드 상의 노출된 비천공 분리 필름을 진공 백 밀봉 테이프에 접촉하지 않게 접거나 트리밍하였다. 부직 폴리에스테르 342 g/㎡ (10 oz/yd2) 펠트 통기 플라이(리치몬드 에어크래프트 프로덕츠로부터 RC-3000-10으로서 입수가능함)를, 부품 및 공구 위에 그리고 오토클레이브의 베드 상에, 모든 측에 대하여 진공 백 밀봉 테이프의 5.1 ㎝(2 인치) 이내까지 연장되도록 덮어씌웠다. 76.2 마이크로미터(3 밀) 고온 나일론 배깅 필름(리치몬드 에어크래프트 프로덕츠로부터 HS8171로서 입수가능함)을, 부품 및 공구를 덮고 모든 측에 대하여 진공 백 밀봉 테이프까지 또는 진공 백 밀봉 테이프를 지나 연장되도록, 오토클레이브의 베드 위에 느슨하게 배치하였다. 1개 이상의 진공 포트 조립체를 통기 플라이 위의 진공 백 내에 설치하였으며, 진공 백 밀봉 테이프에 필름을 가압함으로써 모든 에지를 따라 오토클레이브의 베드에 진공 백을 밀봉하였다.
복합 부품의 경화
경화성 에폭시 접착제 수지를 사용한 복합 시편을 하기 방식으로 경화하였다. 경화성 에폭시 접착제 수지를 사용한 각각의 복합 시편을 상기 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 따라 경화를 위해 준비하였다. 진공 포트 조립체(들)를 하기에 기술된 오토클레이브 내의 진공 시스템에 부착시키고, 부품, 공구, 분리 필름 및 통기 플라이를 최소 5분 동안 완전 진공 하에서 압밀시켰다. 열전쌍을 오토클레이브 내의 진공 시스템에 부착하였다. 이어서, 하기에 기술된 압력 및 온도 프로파일을 사용하여 2개의 오토클레이브들 중 하나, 즉 서멀 이큅먼트 코포레이션(Thermal Equipment Corporation)에 의해 제조된 하나의 오토클레이브 또는 에이에스씨 프로세스 시스템즈(ASC Process Systems)에 의해 제조된 다른 하나의 오토클레이브에서, 제어된 온도 및 압력 조건 하에서 부품을 경화시켰다. 래깅(lagging) 열전쌍의 온도가 177℃에 도달할 때까지, 오토클레이브 내의 압력을 551.6 ㎪ (80 psi)로 증가시키고 온도를 2.75℃/분 (5℉/분)으로 증가시켰다. 120분 동안 온도를 177℃ 내지 182℃로 유지하였으며 압력을 551.6 내지 620.5 ㎪ (80 psi 내지 90 psi)로 유지하였다. 래깅 열전쌍의 온도가 44℃에 도달할 때까지 온도를 2.75℃/min (5℉/min)의 제어된 속도로 감소시켰다. 래깅 열전쌍의 온도가 66℃에 도달할 때까지 압력을 551.6 내지 620.5 ㎪ (80 psi 내지 90 psi)로 유지하였으며, 이어서 오토클레이브 내의 압력 및 진공 백 하의 진공을 대기로 통기시켰다. 경화된 복합 시편을 오토클레이브, 배깅 및 공구로부터 꺼냈다.
실시예 1C (비교용): 경화 후에 적용된, 폴리우레탄-함침된 익스팬디드 알루미늄 포일을 갖는 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 3a와 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 섬유, 폴리우레탄 수지 및 익스팬디드 알루미늄 포일을 제공하였고, 비교용 복합 시편(201)을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널(221)을 다음과 같이 제공하였다. 상기 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 토레이(Toray)로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 13 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유를 공구에 적용하였다. 상기 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이, 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켰다. 전도성 메시(241)를 포함하는 층을 하기와 같이 표면에 접합시켰다. 덱스메트(Dexmet)로부터 엑스메트(Exmet) 4AL8-080로서 입수가능한 101.6 마이크로미터(4 mil) 두께의 익스팬디드 알루미늄 포일을 부품 위에 평평하게 놓고 하기의 방식으로 제공되는 폴리우레탄 수지로 흠뻑 적셨다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 톤(Tone) 2221로서 입수가능한 카프로락톤 다이올 50부, 데구사(Degussa)로부터 입수가능한 4,4-메틸렌다이사이클로헥실 다이아이소시아네이트 41부, 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)로부터 입수가능한 1,4-부탄다이올 9부 및 알파-아에사르(Alfa-Aesar)로부터 입수가능한 다이-n-부틸주석 다이라우레이트 <1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자(wooden tongue depressor)로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 금속 메시에 아낌없이 캐스팅하고 폴리에스테르 라이너를 제조하여 수지 및 전체 표면을 덮었다. 쓰리엠으로부터 PA-1로서 입수가능한 것과 같은 플라스틱 어플리케이터를 사용하여 용액을 폴리에스테르 라이너와 플라스틱 패널 사이에 펴발라서 금속 메시를 함침시키고 여분의 수지를 배제하였다. 폴리우레탄 수지를 24시간 동안 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 경화되게 하였다.
실시예 2C (비교용): 경화 전에 적용된, 엮인 와이어(Interwoven Wire)를 갖는 층을 구비한 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 3b와 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 섬유, 엮인 인광체-청동 와이어 및 폴리우레탄 페인트를 제공하였고, 복합 시편(202)을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널을 다음과 같이 제공하였다. 상기 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 토레이로부터 FL6676U-37E 965로서 입수가능한, 0.10 ㎜(0.004 in) 직경의 인광체-청동 와이어가 탄소 천의 각각의 토우(tow) (㎝ 당 약 4개의 토우(인치당 약 10개의 토우))와 엮여 있는 에폭시 수지 함침된 직조 평직 흑연 천(woven plain weave graphite fabric)(242)의 1 플라이를 먼저 공구에 적용하였다. 이어서, 토레이로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 12 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유를 적용하여 기재(substrate)(222)를 형성하였다. 상기의 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켜 경화된 패널을 제작하였다. 경화된 패널의 표면에 하기의 방식으로 페인트 코팅(291)을 적용하였다. 먼저, 경화된 패널을 메틸 에틸 케톤으로 깨끗이 닦아내고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10분 동안 건조되게 하였다. 이어서, 전도성 에폭시 프라이머 코트를 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 입구가 좁은 1리터 병에 피피지 인더스트리즈(PPG Industries)로부터 528X310으로 입수가능한 전도성 프라이머 베이스와 9910X464로서 입수가능한 활성화제를 동일한 부로 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 저장소로 옮기고 구매가능한 고부피 저압 분무기를 사용하여 표면에 1 코트를 적용하고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 무점착(tack-free) 상태로 건조되게 하였다. 프라이머를 적용한 지 24 시간 이내에, 폴리우레탄 페인트 코트를 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 2부, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 1부, 및 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800ST1로 입수가능한 시너(thinner) 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 저장소로 옮기고 구매가능한 고부피 저압 분무기를 사용하여 표면에 1 코트를 적용하였다. 페인트 코팅(291)을 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 최소 7일 동안 건조되게 하였다.
실시예 3C (비교용): 경화 전에 적용된, 익스팬디드 구리 포일을 포함하는 에폭시 접착제 필름을 구비한 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 3c와 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 섬유, 익스팬디드 구리 포일을 갖는 표면마무리 필름 및 폴리우레탄 페인트를 제공하였고 복합 시편(203)을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널을 다음과 같이 제공하였다. 상기 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 쓰리엠으로부터 쓰리엠™ 스카치-웰드(Scotch-Weld)™ 구조용 접착제 필름 AF 191XS 045로 입수가능한, 익스팬디드 구리 포일을 갖는 에폭시 접착제 필름(243)의 1 플라이를 2.15 Pa (0.045 lbs./ft2)에서 먼저 공구에 적용하였다. 이어서 104 유리 부직 스크림(scrim)(261)의 1 플라이를 적용하였다. 이어서, 토레이로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 13 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유를 적용하여 기재(223)를 형성하였다. 상기의 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켜 경화된 패널을 제작하였다. 경화된 패널의 표면에 하기의 방식으로 페인트 코팅(292)을 적용하였다. 먼저, 경화된 패널을 메틸 에틸 케톤으로 깨끗이 닦아내고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10분 동안 건조되게 하였다. 이어서, 전도성 에폭시 프라이머 코트를 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 입구가 좁은 1리터 병에 피피지 인더스트리즈로부터 528X310으로 입수가능한 전도성 프라이머 베이스와 9910X464로서 입수가능한 활성화제를 동일한 부로 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 저장소로 옮기고 구매가능한 고부피 저압 분무기를 사용하여 표면에 1 코트를 적용하고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 무점착 상태로 건조되게 하였다. 프라이머를 적용한 지 24 시간 이내에, 폴리우레탄 페인트 코트(292)를 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 하기와 같이 준비하였다. 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 2부, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 1부, 및 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800ST1로 입수가능한 시너 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 저장소로 옮기고 구매가능한 고부피 저압 분무기를 사용하여 표면에 1 코트를 적용하였다. 페인트 코팅(292)을 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 최소 7일 동안 건조되게 하였다.
실시예 4C (비교용): 경화 후에 적용된, 익스팬디드 알루미늄 포일을 포함하는 아플리케를 구비한 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 3d와 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 섬유 및 전도성 아플리케를 제공하였고, 복합 시편(204)을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널(224)을 다음과 같이 제공하였다. 상기 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 토레이로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 13 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유(224)를 공구에 적용하였다. 상기 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이, 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켰다.
접착제 층(281)을 포함하는 전도성 아플리케(262), 덱스메트로부터 엑스메트 4AL8-080으로서 입수가능한 101.6 마이크로미터(4 mil) 두께 익스팬디드 알루미늄 포일인 익스팬디드 알루미늄 포일을 포함하는 전도성 층(244) 및 표면 층(293)을 하기와 같이 제조하고 표면에 접합시켰다.
전도성 아플리케(262)는 하기와 같이 제조하였다. 97%(w/w)의 투명 다이네온(DYNEON) THV 500 및 3%(w/w)의 회색 착색된 다이네온 THV 200 (이러한 착색된 재료는, 생성되는 회색 배킹(backing)의 색상이 미국 연방 표준(Federal Standard) 595B, 색상 #36320의 사양을 충족시키도록, 미국 일리노이주 엘긴 소재의 아메리켐 인코포레이티드(Americhem, Incorporated)에 의해 제조되었음)을 갖는 펠릿의 균일한 혼합물을 압출기로 공급함으로써 회색 플루오로중합체 필름 배킹을 제조하였다. 스크루 직경이 1.9 ㎝이고 다이 폭이 20.3 ㎝인 하케(Haake) 압출기를 사용하고 165 rpm의 스크루 속도 및 15 미터/분의 웨브 속도를 이용하여 펠릿을 51 mu.m. 두께 폴리에스테르 캐리어 웨브 상에 필름으로 압출하였다. 압출기 다이를 캐리어로부터 약 1.9 ㎝ 떨어뜨려 고정하였다. 압출기는 다음과 같이 설정된 3개의 구역을 가졌다: 구역 1에서 224℃; 구역 2에서 243℃; 구역 3에서 246℃. 다이 온도는 246℃로 설정하였다. 생성된 압출 필름은 두께가 43.2 mu.m +/- 12 mu.m였다. 이어서, 생성된 필름 배킹을 미국 펜실베이니아주 피츠톤 소재의 액톤 테크놀로지즈, 인크(Acton Technologies, Inc.)에서 그들의 플루오로에치(FLUOROETCH) 공정을 사용하여 처리하였다. 그 다음, 아크릴 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 하기 성분들을 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다: 70 중량부의 아이소옥틸 아크릴레이트(IOA), 56 중량부의 에틸 아크릴레이트, 14 중량부의 아클릴산(AA), 260 그램의 에틸 아세테이트, 및 0.42 그램의 벤조일 퍼옥사이드 열개시제. 이러한 단량체 용액을 1리터/분의 비율로 2분 동안 질소로 퍼징하였다. 병을 밀봉하고 24시간 동안 59℃의 회전 수조에 넣었다. 생성된 중합체 용액을 헵탄으로 희석하여 21% 고형물 용액을 얻었다. 그 다음, 톨루엔 중 N,N'-비스-1,2-프로필렌아이소프탈아미드의 5%(w/w) 용액 2.1부를 첨가하고, 이어서 최종 중합체 용액을 회색 플루오로중합체 필름 배킹의 처리된 표면에 붓고, 나이프-오버-베드 코팅 스테이션(knife-over-bed coating station)을 사용하여 코팅하였다. 나이프와 베드 사이의 간극을 플루오로중합체 필름 배킹과 폴리에스테르 캐리어 웨브를 합한 두께보다 71 mu.m 더 크게 설정하였다. 코팅된 배킹을 다음과 같이 설정된 3개의 구역을 갖는 12 미터 대류 오븐에서 건조하였다: 구역 1: 41℃, 구역 2: 60℃, 구역 3: 82℃. 코팅된 배킹을 코팅 스테이션 및 건조 오븐 둘 모두에 1.52 미터/분으로 통과시켰다. 건조 후에, 필름 배킹과 경화된 접착제를 합한 두께는 약 58.2 mu.m였고, 이는 접착제 두께가 약 15 mu.m임을 나타낸다. 덱스메트로부터 엑스메트4AL8-080으로 입수가능한 101.6 마이크로미터(4 mil) 두께의 익스팬디드 알루미늄 포일이 경화된 중합체 용액 안에 매립되도록 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10.2 ㎝ (4 인치) 고무 롤러를 사용하여 제퍼트 엔지니어링 인크.(Geppert Engineering Inc.) 라미네이터의 닙(nip)에 0.76 미터/분 (2.5 ft/min)의 속도로 이들을 함께 공급하여 익스팬디드 알루미늄 포일을 경화된 중합체 용액 내에 라미네이팅하였다. 이어서, 상기에서 제조된 최종 접착제 중합체 용액의 추가적인 양을 익스팬디드 알루미늄 포일의 노출된 표면에 붓고, 나이프-오버-베드 코팅 스테이션을 사용하여 코팅하여 익스팬디드 알루미늄 포일을 흠뻑 적시고 덮었다. 나이프와 베드 사이의 간극을 플루오로중합체 필름 배킹, 폴리에스테르 캐리어 웨브, 및 익스팬디드 알루미늄 포일을 합한 두께보다 381 mu.m 더 크게 설정하였다. 코팅된 배킹을 다음과 같이 설정된 3개의 구역을 갖는 12 미터 대류 오븐에서 건조하였다: 구역 1: 41℃, 구역 2: 60℃, 구역 3: 82℃. 코팅된 배킹을 코팅 스테이션 및 건조 오븐 둘 모두에 1.52 미터/분으로 통과시켰다. 건조 후에, 필름 배킹, 익스팬디드 알루미늄 포일 및 경화된 접착제 중합체를 합한 두께는 약 254 mu.m였고, 이는 접착제 두께가 약 51 mu.m임을 나타낸다. 101.6 마이크로미터(4 mil) 두께 폴리에틸렌 임시 보호 라이너를 노출된 접착제에 약한 압력으로 라미네이팅하였다.
전도성 아플리케(262)를 하기와 같이 적용하였다. 먼저, 경화된 패널(224)을 아이소프로필 알코올로 깨끗이 닦아내고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10분 동안 건조되게 하였다. 이어서, 전도성 아플리케(262)를 플라스틱 패널을 덮도록 트리밍하고 아플리케 상의 감압 접착제로부터 보호 라이너를 제거하였다. 먼저 패널의 한쪽 에지를 따라서, 이어서 쓰리엠으로부터 PA-1로서 입수가능한 플라스틱 어플리케이터를 사용하여 패널의 전체 표면을 가로질러 점진적으로, 아플리케(262)의 접착제 면을 복합 패널(224)의 세정된 표면과 정합시켜서 공기를 배제하고 접착제와 기재의 친밀한 접촉을 보장하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 24시간 동안 아플리케의 접착이 이루어지게 하였다.
실시예 5C (비교용): 경화 전에 적용된, 에폭시 접착제 필름 및 니켈-코팅된 흑연 섬유 종이의 다중 층을 갖는 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 3e와 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 섬유, 에폭시 접착제 필름 및 니켈 코팅된 흑연 섬유 부직 종이를 제공하였고 복합 시편 (205)을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널을 다음과 같이 제공하였다. 상기 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 쓰리엠으로부터 쓰리엠™ 스카치-웰드™ 구조 접착제 필름 AF 555U 035로 입수가능한, 에폭시 필름(263)의 1 플라이를 1.68 Pa (0.035 lbs./ft2)에서 먼저 공구에 적용하였다. 접착제 상에, 홀링스워스 앤드 보스(Hollingsworth & Vose)로부터의 그레이드(Grade) 8000838 니켈 카본지로서 입수가능한, 47 g/㎡의 266.7 마이크로미터(10.5 mil) 두께의 니켈 코팅된 흑연 섬유 부직 종이(245)를 놓았다. 추가의 플라이의 에폭시 접착제 필름(263) 및 니켈 코팅된 흑연 섬유 부직 종이(245)를, 3 플라이의 니켈 코팅된 흑연 섬유 부직 종이(245)와 4 플라이의 에폭시 접착제 필름(263)이 공구 위의 제자리에 놓일 때까지, 서로 교대로 놓았다. 이어서, 토레이로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 13 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유를 적용하여 기재(225)를 형성하였다. 상기의 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켜 경화된 패널을 제작하였다.
실시예 6: 경화 전에 적용된 딤플 형성된 알루미늄 플레이트를 갖는 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 4와 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 천, 에폭시 접착제 필름 및 딤플을 갖는 알루미늄 플레이트를 제공하였고 복합 시편을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널을 제공하였다. 더욱 구체적으로, 상기의 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 이어서, 토레이로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 13 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유를 먼저 공구에 적용하여 기재(226)를 형성하였다. 이어서, 덱스메트로부터 엑스메트 4AL8-080으로서 입수가능한 101.6 마이크로미터(4 mil) 두께의 익스팬디드 알루미늄 포일(246)을 적용하였다. 이어서, 쓰리엠으로부터 쓰리엠™ 스카치-웰드™ 구조 접착제 필름 AF 555U 035로 입수가능한 에폭시 필름의 2 플라이를 1.68 Pa (0.035 lbs./ft2)에서 적용하여, 기재 층(264)을 형성하였다. 접착제 상에 알루미늄 시트(247)를 놓았으며, 이는 상승된 딤플이 지지 층(264)으로부터 멀리 향하는 상태로, 면에서의 직경이 2 ㎜이고 높이가 508 마이크로미터(20 mil)이고 엇갈린 열(staggered rows)로 정렬되고 중심간 4.5 ㎜ 이격된 원추형 절두체들로서 형상화된 딤플(248)들을 포함하는, 연방 규격 QQ-A-250/11에 따른 203.2 마이크로미터(8 mil) 두께의 알루미늄 시트 6061-0였다. 상기 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이, 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켰다. 폴리우레탄 장벽 코팅(265)을 하기 방식으로 경화된 패널의 표면에 적용하여 알루미늄 시트(247)의 딤플(248)들 사이의 간격을 완전히 채웠다. 먼저, 경화된 패널 상의 알루미늄 표면을 메틸 에틸 케톤으로 깨끗이 닦아내고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10분 동안 건조되게 하였다. 이어서, 폴리우레탄의 코팅을 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 2부 및 피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 알루미늄 상에 아낌없이 캐스팅하였다. 쓰리엠으로부터 PA-1로서 입수가능한 것과 같은 플라스틱 어플리케이터를 사용하여 용액을 패널을 가로질러 펴발라서 각각의 딤플의 밑면부터 상단까지 딤플 사이의 간격을 완전히 채웠으나 각각의 딤플의 상단을 덮지는 않았다. 폴리우레탄 수지를 4일 동안 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 경화되게 하였다.
실시예 7: 일체형의 알루미늄 증기-코팅된 구조체를 갖는 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 5와 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 천, 에폭시 접착제 필름 및 증착된 알루미늄을 제공하였고, 복합 시편(207)을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널을 제공하였다. 더욱 구체적으로, 상기의 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 필름의 밑면에서 가로질러 355.6 마이크로미터(14 mil)이고 노출 면에서 가로질러 1016 마이크로미터(40 mil) 내지 1422.4 마이크로미터(56 mil)인, 다양한 패턴의 558.8 마이크로미터(22 mil) 깊이의 4변형 절두체들을 구비한 구조체를 갖는 표면을 갖는 필름을, 먼저 공구에 적용하고, 필름의 에지 및 코너에 내열성 테이프를 적용하여 공구 상에 고정하였다. 이러한 필름을 미국 특허 제5,152,917호에 기술된 방식으로 제조하였으며, 그 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 록타이트(Loctite)로부터 700NC로서 입수가능한 주형 분리제(mold parting agent)로 필름을 대강 닦아내고, 이러한 공구에 적용하기 전에 수직으로 매달아서 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 ½ 시간 동안 건조하였다. 이러한 패턴의 필름에 1.68 Pa (0.035 lbs./ft2)에서 쓰리엠으로부터 쓰리엠™ 스카치-웰드™ 구조 접착제 필름 AF 555U 035로 입수가능한 에폭시 필름의 3 플라이를 적용하여 지지 층(266)을 형성하였다. 접착제 상에 토레이로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 13 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유를 적용하여 기재(227)를 형성하였다. 상기의 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켜 경화된 패널을 제작하였다. 패턴 필름을 제거하여, 다양한 패턴의 558.8 마이크로미터(22 mil) 높이의 정점-절단된(apex-truncated) 정사각형 피라미드를 갖는 접착제 풍부 표면을 패널 상에 남겼다. 덴톤 증착(Denton Vapor Deposition) 챔버를 사용하여, 패널의 구조화된 표면에 8 마이크로미터 두께의 알루미늄 필름(248)을 적용하여, 558.8 마이크로미터(22 mil) 높이의 정점-절단된 정사각형 피라미드(249)를 포함하는 전도성의 구조화된 표면을 갖는 경화된 패널을 생성하였다. 폴리우레탄 장벽 코팅(267)을 경화된 패널의 표면에 하기 방식으로 적용하여, 표면 구조체의 밑면과 피크 사이의 이용가능한 부피를 완전히 채웠다. 먼저, 경화된 패널의 표면을 메틸 에틸 케톤으로 깨끗이 닦아내고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10분 동안 건조되게 하였다. 이어서, 폴리우레탄의 코팅을 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 2부 및 피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 구조화된 표면 상에 아낌없이 캐스팅하고, 쓰리엠으로부터 PA-1로서 입수가능한 것과 같은 플라스틱 어플리케이터를 사용하여 용액을 패널을 가로질러 펴발라서 표면 구조체의 밑면과 피크 사이의 특징부의 이용가능한 부피를 완전히 채웠으나 각각의 힐 특징부의 상단을 덮지는 않았다. 폴리우레탄 수지를 4일 동안 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 경화되게 하였다. 2 코트의 폴리우레탄 페인트(294, 295)를 이어서 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 2부, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 1부, 및 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800ST1로 입수가능한 시너 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 저장소로 옮기고 구매가능한 고부피 저압 분무기를 사용하여 표면에 2 코트를 적용하였다. 페인트 코팅을 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 최소 7일 동안 건조되게 하였다.
실시예 8: 일체형의 알루미늄 증기-코팅된 구조체를 갖는 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 6과 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 천, 에폭시 접착제 필름 및 증착된 알루미늄을 제공하였고, 복합 시편(208)을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널을 제공하였다. 더욱 구체적으로, 상기의 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 필름의 밑면에서 가로질러 355.6 마이크로미터(14 mil)이고 노출 면에서 가로질러 1016 마이크로미터(40 mil) 내지 1422.4 마이크로미터(56 mil)인, 다양한 패턴의 558.8 마이크로미터(22 mil) 깊이의 4변형 절두체들을 구비한 구조체를 갖는 표면을 갖는 필름을, 먼저 공구에 적용하고, 필름의 에지 및 코너에 내열성 테이프를 적용하여 공구 상에 고정하였다. 이러한 필름을 미국 특허 제5,152,917호에 기재된 방식으로 제조하였으며, 그 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 록타이트로부터 700NC로서 입수가능한 주형 분리제로 필름을 대강 닦아내고, 공구에 적용하기 전에 수직으로 매달아서 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 ½ 시간 동안 건조하였다. 이러한 패턴의 필름에 1.68 Pa (0.035 lbs./ft2)에서 쓰리엠으로부터 쓰리엠™ 스카치-웰드™ 구조 접착제 필름 AF 555U 035로 입수가능한 에폭시 필름의 3 플라이를 적용하여 지지 층(268)을 형성하였다. 접착제 상에 토레이로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 13 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유를 적용하여 기재(228)를 형성하였다. 상기 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이, 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켜 경화된 패널을 제작하였다. 다양한 패턴의 558.8 마이크로미터(22 mil) 높이 정점-절단 정사각형 피라미드를 갖는 접착제 풍부 표면을 패널 상에 남기고 패턴 필름을 제거하였다. 덴톤 증착 챔버를 사용하여, 패널의 구조화된 표면에 8 마이크로미터 두께 알루미늄 필름(250)을 적용하여, 558.8 마이크로미터(22 mil) 높이 정점-절단 정사각형 피라미드(251)를 포함하는 전도성의 구조화된 표면을 갖는 경화된 패널을 생성하였다. 폴리우레탄 장벽 코팅(269)을 경화된 패널의 표면에 하기 방식으로 적용하여, 표면 구조체의 밑면과 피크 사이의 이용가능한 부피를 완전히 채웠다. 먼저, 경화된 패널의 표면을 메틸 에틸 케톤으로 깨끗이 닦아내고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10분 동안 건조되게 하였다. 이어서, 폴리우레탄의 코팅을 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 2부 및 피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 구조화된 표면 상에 아낌없이 캐스팅하고, 쓰리엠으로부터 PA-1로서 입수가능한 것과 같은 플라스틱 어플리케이터를 사용하여 용액을 패널을 가로질러 펴발라서 표면 구조체의 밑면과 피크 사이의 이용가능한 부피를 완전히 채웠으나 각각의 힐 특징부의 상단을 덮지는 않았다. 폴리우레탄 수지를 4일 동안 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 경화되게 하였다. 1 코트의 폴리우레탄 페인트(296)를 이어서 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 2부, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 1부, 및 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800ST1로 입수가능한 시너 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 저장소로 옮기고 구매가능한 고부피 저압 분무기를 사용하여 표면에 1 코트를 적용하였다. 페인트 코팅을 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 최소 7일 동안 건조되게 하였다.
실시예 9: 일체형의 알루미늄 증기-코팅된 구조체 및 알칼리 염을 포함하는 이온화가능한 페인트 오버코트를 갖는 탄소 섬유 보강 플라스틱 복합 구조체
도 7과 관련하여, 에폭시 수지 함침된 탄소 천, 에폭시 접착제 필름 및 증착된 알루미늄을 제공하였고, 복합 시편 (209)을 제조하는 데 사용하였다. 경화된 탄소 섬유 보강 플라스틱 패널을 제공하였다. 더욱 구체적으로, 상기의 "복합 부품의 일반적인 툴링 및 배깅"에 기술된 바와 같이 하기의 재료들을 조립하고 준비하였다. 필름의 밑면에서 가로질러 355.6 마이크로미터(14 mil)이고 노출 면에서 가로질러 1016 마이크로미터(40 mil) 내지 1422.4 마이크로미터(56 mil)인, 다양한 패턴의 558.8 마이크로미터(22 mil) 깊이의 4변형 절두체들을 구비한 구조체를 갖는 표면을 갖는 필름을, 먼저 공구에 적용하고, 필름의 에지 및 코너에 내열성 테이프를 적용하여 공구 상에 고정하였다. 이러한 필름을 미국 특허 제5,152,917호에 기재된 방식으로 제조하였으며, 그 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 록타이트로부터 700NC로서 이용가능한 주형 분리제로 필름을 대강 닦아내고, 공구에 적용하기 전에 수직으로 매달아서 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 ½ 시간 동안 건조하였다. 이러한 패턴의 필름에 1.68 Pa (0.035 lbs./ft2)에서 쓰리엠으로부터 쓰리엠™ 스카치-웰드™ 구조 접착제 필름 AF 555U 035로 입수가능한 에폭시 필름의 3 플라이를 적용하여 지지 층(270)을 형성하였다. 접착제 상에 토레이로부터 P2353U 19 152로서 입수가능한 13 플라이 에폭시 수지 함침된 단일방향 흑연 섬유를 적용하여 기재(229)를 형성하였다. 상기의 "복합 부품의 경화"에 기술된 바와 같이 이러한 조립체 내의 경화성 수지를 경화시켜 경화된 패널을 제작하였다. 패턴 필름을 제거하여, 다양한 패턴의 558.8 마이크로미터(22 mil) 높이의 정점-절단된 정사각형 피라미드를 갖는 접착제 풍부 표면을 패널 상에 남겼다. 덴톤 증착 챔버를 사용하여, 패널의 구조화된 표면에 8 마이크로미터 두께의 알루미늄 필름(252)을 적용하여, 558.8 마이크로미터(22 mil) 높이의 정점-절단된 정사각형 피라미드(253)를 포함하는 전도성의 구조화된 표면을 갖는 경화된 패널을 생성하였다. 폴리우레탄 장벽 코팅(271)을 경화된 패널의 표면에 하기 방식으로 적용하여, 표면 구조체의 밑면과 피크 사이의 이용가능한 부피를 완전히 채웠다. 먼저, 경화된 패널의 표면을 메틸 에틸 케톤으로 깨끗이 닦아내고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10분 동안 건조되게 하였다. 1 코트의 알칼리 염 함유 폴리우레탄 페인트(297)를 이어서 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 4부 및 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 2부 및 질산세슘 분말 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 구조화된 표면 상에 아낌없이 캐스팅하고, 쓰리엠으로부터 PA-1로서 입수가능한 것과 같은 플라스틱 어플리케이터를 사용하여 용액을 패널을 가로질러 펴발라서 표면 구조체의 밑면과 피크 사이의 이용가능한 부피를 완전히 채웠으나 각각의 힐 특징부의 상단을 덮지는 않았다. 폴리우레탄 수지를 4일 동안 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 경화되게 하였다.
실시예 1C 내지 실시예 5C (비교용) 및 실시예 6 내지 실시예 9의 평가
경화 후에, 하기와 같이 몇몇 패널에서 SAE ARP5416 항공기 낙뢰 시험 방법(Aircraft Lightning Test Method)에 따라 직접 효과 낙뢰 전류 시험을 수행하였다. 실시예 1C 내지 실시예 5C 및 실시예 6 내지 실시예 9로부터의 쿠폰을 다이아몬드 톱을 사용하여 40.6 ㎝ (16 인치) x 40.6 ㎝ (16 인치) 시편으로 트리밍하고 시험 고정구에 장착하였다. 알루미늄 바아(bar)들을 각각의 패널의 둘레에 클램핑하고 주석도금된 구리 브레이드(tinned copper braid)를 사용하여 시험 고정구에 전기적으로 결합시켰다. 제트-전환(jet-diverting) 시험 전극을 시험 패널 중심 근처에, 그리고 패널의 표면으로부터 약 2.5 ㎝ (1 인치)에 매달았다. SAE ARP5412 항공기 낙뢰 환경 및 관련 시험 파형(Aircraft Lightning Environment and Related Test Waveforms)에 기재된 바와 같이, 각각의 패널에 대해 적어도 1회의 방전이 이루어져 대략 200 쿨롱인 전류 성분 C를 전달하였다. 각각의 손상된 영역의 표면을 16 배율에서 검사하였다. 다이아몬드 톱을 사용하여 각각의 패널을 손상된 영역을 통해 섹션화하였고, 1200 그릿 연마재로 폴리싱하고 50 배율 이상에서 손상에 대해 현미경으로 관찰하였다. 표 I은 시험 결과와, 비교를 위한, 각각의 샘플에서의 전도체 재료의 중량을 보고한다.
[표 I]
Figure 112011090362196-pct00002
<1> 아크 접촉 품질
SS = 단일 고정 접촉. 아크가 시험 패널 상의 단일 부위에 접촉되고 시험 내내 동일 부위에 접촉된 채로 유지되었음.
MS = 다중 고정 접촉. 아크가 시험 패널 상의 다수의 부위들에 접촉되고 시험 내내 그러한 동일 부위들에 접촉된 채로 유지되었음.
SM = 천천히 이동하는 단일 접촉. 아크가 시험 패널 상의 단일 부위에 접촉되고 시험 동안 얼마 간격으로 다른 단일 부위로 가끔 이동하였음.
MRM = 다수의 빠르게 이동하는 접촉. 아크가 시험 패널 상의 다수의 부위들에 접촉되고 시험 내내 이용가능한 부위들 사이에서 빠르게 이동하였음.
실시예 10C (비교용), 및 실시예 11 및 실시예 12
표 II에 기술된 바와 같이, 3가지 유형의 시험 쿠폰을 제조하였다.
[표 II]
Figure 112011090362196-pct00003
실시예 11 및 실시예 12를 위한 시험 쿠폰을 하기와 같이 제조하였다. 쓰리엠으로부터 트라이잭트(Trizact)™ 연마 벨트로서 입수가능한, 피크에서 가로질러 101.6 마이크로미터(4 mil)이고 밑면에서 가로질러 279.4 마이크로미터(11 mil) 내지 381 마이크로미터(15 mil)인, 다양한 패턴의 635 마이크로미터(25 mil) 높이의 사변형 절두체를 구비한 구조체를 갖는 표면을 갖는, 천이 배킹된 산화알루미늄 필름을 제공하였다. 덴톤 증착 챔버를 사용하여, 패널의 구조화된 표면에 0.1 마이크로미터 금속 필름을 적용하여 전도성의 구조화된 표면을 갖는 패널을 생성하였다. 금속은 실시예 11의 쿠폰에서는 구리였고 실시예 12의 쿠폰에서는 알루미늄이었다. 폴리우레탄 장벽 코팅을 실시예 10C, 실시예 11 및 실시예 12의 쿠폰 전부의 표면에 하기 방식으로 적용하여 표면 구조체의 밑면과 피크 사이의 이용가능한 부피를 완전히 채웠다. 먼저, 패널의 표면을 메틸 에틸 케톤으로 깨끗이 닦아내고 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 10분 동안 건조되게 하였다. 이어서, 폴리우레탄의 코팅을 하기 방식으로 적용하였다. 중합체 용액을 준비하였다. 더욱 구체적으로, 피피지 인더스트리즈로부터 CA8800/I1050으로 입수가능한 폴리우레탄 베이스 2부 및 피지 인더스트리즈로부터 CA8800으로 입수가능한 활성화제 1부를 입구가 좁은 1리터 병에 첨가하였다. 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 3분 동안 목제 설압자로 교반함으로써 이 용액을 혼합하였다. 용액을 구조화된 표면 상에 아낌없이 캐스팅하고, 쓰리엠으로부터 PA-1로서 입수가능한 것과 같은 플라스틱 어플리케이터를 사용하여 용액을 패널을 가로질러 펴발랐다. 실시예 11 및 실시예 12의 경우에, 용액은 표면 구조체의 밑면과 피크 사이의 부피를 완전히 채웠으나 각각의 힐 특징부의 상단을 덮지는 않았다. 폴리우레탄 수지를 4일 동안 주변 조건(22℃; 50% 상대 습도)에서 경화되게 하였다.
표 III에 보고된 바와 같이, 각각의 유형의 다수의 쿠폰을 제조하고 시험하였다. 각각의 쿠폰을, 전극과 시험 쿠폰 사이에 3 내지 4.5 ㎜ 공기 간극을 두고 필름 샘플을 수용하도록 변경된 피닉스 테크롤로지즈(Phenix Technologies) 모델 LD60 액체 유전체 시험 세트에 넣었다. 전극과 시험 쿠폰 사이의 공기 간극을 가로질러 아크가 생성될 때까지, 초당 3000 볼트의 속도로 증가하는 전압으로 전기 전위를 인가하였다. 아크가 발생된 시점에 전기 전위의 값 및 아크발생 이벤트의 지속시간을 기록하였다. 시각 전자기 범위에서 작동하는 고속 카메라를 사용하여 순차 프레임(progressive frame)으로 이벤트를 캡쳐하였다. 고속 사진을 사용하여 아크발생 이벤트 동안 시험 패널 상의 개별 아크 접촉 위치의 개수를 평가하였다. 시각 검사에 의해 쿠폰에 대한 손상을 평가하였다. 결과가 표 III에 나타나 있다.
[표 III]
Figure 112011090362196-pct00004
전기 아크는 비전도성 페인트로 균일하게 코팅된 패널에 접촉되는 것보다 상당히 더 많은 지점에서, 우선적으로 전도성인 개별 부위들을 갖는 패널에 접촉되었다. 접촉 위치의 개수를 1개로부터 20 내지 60개로 증가시킴으로써, 국부 전류 밀도가 98%만큼 감소될 수 있다. 이는 보호 시스템의 두께, 또는 중량의 상응하는 감소를 가능하게 할 수 있다. 이는 또한 더 경량이거나 덜 고가이지만, 그렇지 않을 경우 이벤트 동안에 발생하는 전류 및 열의 국부적 효과로부터 구조체를 보호할 수 없는 전도성 재료를 사용할 기회를 만들 수 있다.
본 발명의 범주 및 원리로부터 벗어남 없이 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 당업자에게 명백해질 것이며, 본 발명은 전술된 예시적인 실시 형태들로 부당하게 제한되지 않음이 이해되어야 한다.

Claims (21)

  1. 낙뢰 보호 시트로서,
    두께 t를 갖는 연속적인 전기 전도성 필름
    을 포함하고,
    전기 전도성 필름은 t보다 큰 높이 h를 갖는 복수의 힐 특징부(hill feature)로 패턴화되고, h는 t의 3배보다 크고, t는 0.001 내지 100 마이크로미터이고,
    50 g/㎡ 미만의 중량을 갖는 전기 전도성 재료를 포함하는 낙뢰 보호 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
KR1020117027261A 2009-04-17 2010-04-15 패턴화된 전도체를 갖는 낙뢰 보호 시트 KR101711226B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17035209P 2009-04-17 2009-04-17
US61/170,352 2009-04-17
PCT/US2010/031263 WO2010121044A2 (en) 2009-04-17 2010-04-15 Lightning protection sheet with patterned conductor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120013388A KR20120013388A (ko) 2012-02-14
KR101711226B1 true KR101711226B1 (ko) 2017-02-28

Family

ID=42980145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117027261A KR101711226B1 (ko) 2009-04-17 2010-04-15 패턴화된 전도체를 갖는 낙뢰 보호 시트

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8922970B2 (ko)
EP (1) EP2419333B1 (ko)
JP (1) JP5628898B2 (ko)
KR (1) KR101711226B1 (ko)
CN (1) CN102458996B (ko)
BR (1) BRPI1006600B1 (ko)
CA (1) CA2758797C (ko)
ES (1) ES2568778T3 (ko)
PL (1) PL2419333T3 (ko)
WO (1) WO2010121044A2 (ko)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2650210T3 (pl) * 2009-04-17 2018-07-31 3M Innovative Properties Company Kompozycja wzmacniająca do tkanin
US8733702B1 (en) * 2009-12-02 2014-05-27 The Boeing Company Reduced solar absorptivity applique
JP2013514439A (ja) * 2009-12-15 2013-04-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー エポキシ接着剤を有するフルオロポリマーフィルム
CN102686668A (zh) 2009-12-29 2012-09-19 3M创新有限公司 环氧组合物和由此制备的贴面膜
WO2012123725A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Airbus Operations Limited Aircraft bonding network
FR2989065B1 (fr) * 2012-04-06 2014-05-02 Snecma Propulsion Solide Dispositif de protection contre la foudre
KR20150036272A (ko) * 2012-07-03 2015-04-07 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 구조화된 하이브리드 접착제 용품을 제조하는 방법
DK2956662T3 (en) 2013-02-13 2017-10-16 Vestas Wind Sys As WIND TURBINE BLADES
US20140363637A1 (en) 2013-06-06 2014-12-11 The Boeing Company Heating Layer for Film Removal
US10001442B2 (en) * 2013-06-13 2018-06-19 The Regents Of The University Of California Optical fiber-based hybrid SERS platform for in vivo detection of bio-molecules
US9488609B2 (en) * 2014-02-06 2016-11-08 The Boeing Company Determination of anisotropic conduction characteristics
FR3024298B1 (fr) 2014-07-25 2016-09-02 Airbus Defence & Space Sas Dispositif de protection contre la foudre
EP2979981B1 (de) * 2014-08-01 2017-01-25 Airbus Defence and Space GmbH Blitzschutzschicht für Faserverbund-Strukturen
US9822761B2 (en) * 2014-08-13 2017-11-21 General Electric Company Structural components and methods of manufacturing
CN104789175B (zh) * 2015-03-06 2017-12-12 国家纳米科学中心 一种绝缘导热耐烧蚀胶黏剂及其在闪电防护中的应用
CN107735319B (zh) 2015-06-16 2020-09-08 3M创新有限公司 包括锡/铜接合层/晶种层的镀覆聚合物制品
EP3310945B1 (en) 2015-06-16 2020-09-02 3M Innovative Properties Company Plating bronze on polymer sheets
US9912137B2 (en) * 2015-10-05 2018-03-06 The Boeing Company Methods for diverting lightning current from skin fasteners in composite, non-metallic structures
CN108367526A (zh) 2015-11-30 2018-08-03 塞特工业公司 用于复合结构的表面材料
US10117355B2 (en) * 2016-08-29 2018-10-30 Chemnova Technologies, Inc. Heat dissipation foil and methods of heat dissipation
US10293956B2 (en) * 2016-09-16 2019-05-21 The Boeing Company Method for placing electrical conductors interior to a composite structure prior to curing
EP3519176A1 (en) * 2016-09-27 2019-08-07 3M Innovative Properties Company Protection film
EP3299297B1 (en) * 2016-09-27 2018-12-12 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH A rotary wing aircraft with a structural arrangement that comprises an electrically conductive connection
WO2018136002A1 (en) 2017-01-18 2018-07-26 Temasek Life Sciences Laboratory Limited Hyperstabilized liposomes increase targeting of mitotic cells
DE102017214770B3 (de) * 2017-08-23 2019-02-14 VW-VM Forschungsgesellschaft mbH & Co. KG Verfahren zur Bestimmung eines Zustands oder einer Zustandsänderung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung und dafür vorbereitete Energiespeichervorrichtung
TWI646744B (zh) * 2017-12-05 2019-01-01 財團法人工業技術研究院 避雷結構
CN111936311A (zh) * 2018-04-17 2020-11-13 3M创新有限公司 导电膜
US10351259B2 (en) 2018-05-08 2019-07-16 Airbus Sas Ultra-thin metallic foil for lightning strike protection
US11053020B2 (en) * 2019-08-13 2021-07-06 The Boeing Company Electrically conductive patch for indicating a compromised electrical discharge point in an aircraft
EP4136338A1 (en) * 2020-04-15 2023-02-22 LM Wind Power A/S Reinforcing structure for a wind turbine blade
US11820916B2 (en) * 2020-05-29 2023-11-21 Wichita State University Composite article with lightning strike protection and method and release film for forming same
GB2608388A (en) * 2021-06-29 2023-01-04 Airbus Operations Ltd Lightning strike protection material
DE102021207963A1 (de) * 2021-07-23 2023-01-26 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Vakuumschaltröhre zum Schalten von Spannungen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060027700A1 (en) 2003-04-28 2006-02-09 Brook Garrettson Lightning strike mitigation system

Family Cites Families (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2734007A (en) * 1956-02-07 toulmin
DE408331C (de) * 1923-04-01 1925-01-15 Luftschiffbau Zeppelin G M B H Blitzschutz fuer Luftschiffe
US3755713A (en) 1972-07-25 1973-08-28 Boeing Co Electrically conductive surface for aircraft
US3989984A (en) 1975-07-11 1976-11-02 Mcdonnell Douglas Corporation Aircraft lightning protection means
US4329731A (en) 1980-04-30 1982-05-11 Communications Satellite Corporation Discharge suppressing dielectric film for use on spacecraft surfaces
US4308568A (en) * 1980-06-12 1981-12-29 Industrial Heating Systems, Inc. Antistatic construction
US4494165A (en) * 1980-11-13 1985-01-15 Brunswick Corporation Filament composite structures providing lightning strike and electromagnetic protection
US4352142A (en) * 1981-04-15 1982-09-28 The Boeing Company Composite aircraft structure having lightning protection
US4429341A (en) 1981-05-06 1984-01-31 The Boeing Company Lightning protection for external surface composite material of an aircraft
DE3421123A1 (de) 1984-06-07 1985-12-12 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verbundmaterial
US5133516A (en) 1985-05-31 1992-07-28 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Drag reduction article
GB8517622D0 (en) * 1985-07-12 1985-08-21 Secr Defence Electrically conducting conjugated polymers
DE3684572D1 (de) 1985-12-18 1992-04-30 Boeing Co Blitzschutzgeraet fuer eine aeussere oberflaeche.
US4912594A (en) * 1986-11-03 1990-03-27 The Boeing Company Integral lightning protection repair system and method for its use
FR2618446B1 (fr) * 1987-07-24 1993-03-19 Centre Nat Etd Spatiales Peintures ionisables utiles notamment comme peintures anti-foudre
US5127601A (en) 1989-01-23 1992-07-07 Lightning Diversion Systems Conformal lightning shield and method of making
US5132168A (en) 1990-07-05 1992-07-21 Rohr, Inc. Lightning strike protection for composite aircraft structures
US6086975A (en) 1991-01-16 2000-07-11 The Boeing Company Lighting protection for electrically conductive or insulating skin and core for honeycomb structure
US5152917B1 (en) 1991-02-06 1998-01-13 Minnesota Mining & Mfg Structured abrasive article
US5445861A (en) 1992-09-04 1995-08-29 The Boeing Company Lightweight honeycomb panel structure
EP0629549A3 (en) * 1993-06-09 1995-03-08 Inco Ltd Lightning protection and improved electrical conductivity composite.
FR2720214B1 (fr) * 1994-05-18 1996-07-26 Aerospatiale Procédé de protection contre la foudre de pièces peu conductrices de l'électricité, notamment diélectriques, et pièces ainsi protégées.
US20020192432A1 (en) * 2001-05-07 2002-12-19 Vermillion Robert J. Dissipative layer suitable for use in protective package
DE69831810D1 (de) 1998-12-14 2006-02-16 Minnesota Mining & Mfg Blitzschutzvorrichtung für längliche Körper
US6029597A (en) * 1999-06-24 2000-02-29 Cutler; James Lightning discharge strip
RU2192991C2 (ru) 2000-12-18 2002-11-20 Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" Способ защиты топливных баков вертолета от термического воздействия тока молнии
WO2002076430A1 (en) 2001-03-26 2002-10-03 Eikos, Inc. Carbon nanotubes in structures and repair compositions
WO2002091322A2 (en) * 2001-05-04 2002-11-14 Micrometal Technologies Inc. Metalized dielectric substrates for eas tags
RU2217320C1 (ru) 2002-03-14 2003-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Многослойное молниезащитное покрытие
DE10217111A1 (de) 2002-04-17 2003-11-06 Roehm Gmbh Festkörper mit mikrostrukturierter Oberfläche
US20040067341A1 (en) 2002-10-02 2004-04-08 Shartle Robert Justice Scratch-resistant metal films and metallized surfaces and methods of fabricating them
US7014143B2 (en) 2002-10-11 2006-03-21 The Boeing Company Aircraft lightning strike protection and grounding technique
US7070850B2 (en) 2002-12-31 2006-07-04 3M Innovative Properties Company Drag reduction article and method of use
DK176298B1 (da) * 2003-09-15 2007-06-18 Lm Glasfiber As Metode til lynsikring af en vinge til et vindenergianlæg, en lynsikret vinge samt et vindenergianlæg med en sådan vinge
CA2538808C (en) 2003-09-30 2011-04-19 The Boeing Company Applique
US7867621B2 (en) * 2003-09-30 2011-01-11 The Boeing Company Wide area lightning diverter overlay
RU2263581C2 (ru) 2003-12-30 2005-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Многослойное молниезащитное покрытие
US20060143920A1 (en) 2004-12-17 2006-07-06 Robert Morrison Anodized aluminum foil sheets and expanded aluminum foil (EAF) sheets and methods of making and using the same
WO2006102592A1 (en) * 2005-03-24 2006-09-28 3M Innovative Properties Company Metallized films and articles containing the same
CN100454526C (zh) * 2005-06-30 2009-01-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 热界面材料制造方法
US7755876B2 (en) 2005-07-01 2010-07-13 The Boeing Company Fastening assembly including washer for sealing the assembly for lightning strike protection in composite structures
US7402269B2 (en) 2005-10-25 2008-07-22 The Boeing Company Environmentally stable hybrid fabric system for exterior protection of an aircraft
WO2007048426A1 (en) 2005-10-26 2007-05-03 Tom Batot Frazier Titanium barrier
US20070141927A1 (en) 2005-12-21 2007-06-21 Brown Arlene M Method and system for exterior protection of an aircraft
US7561402B2 (en) 2006-02-24 2009-07-14 The Boeing Company Gap lightning surface protection of composite structures
WO2008048705A2 (en) 2006-03-10 2008-04-24 Goodrich Corporation 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
US7869181B2 (en) 2006-03-29 2011-01-11 The Boeing Company Flex circuit lightning protection applique system for skin fasteners in composite structures
US8337979B2 (en) * 2006-05-19 2012-12-25 Massachusetts Institute Of Technology Nanostructure-reinforced composite articles and methods
US8092134B2 (en) 2006-06-09 2012-01-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Fastener
WO2008006377A1 (en) 2006-07-14 2008-01-17 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine comprising enclosure structure formed as a faraday cage
DE102006035847B4 (de) 2006-08-01 2009-11-19 Airbus Deutschland Gmbh Strukturanordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für die Luft-und Raumfahrt
DE102006046002B4 (de) 2006-09-27 2009-03-12 Eads Deutschland Gmbh Schichtsystem zum Blitzschutz von Bauteilen
US9764351B2 (en) 2006-09-29 2017-09-19 Airbus Operations Gmbh Method of coating a substrate
WO2008046186A1 (en) 2006-10-04 2008-04-24 Rizk Farouk A M Lightning protection device for a wind turbine blade: wet/dry glow-based streamer inhibitor
GB0619539D0 (en) 2006-10-04 2006-11-15 Hexcel Composites Ltd Curable resin films
GB0622060D0 (en) 2006-11-06 2006-12-13 Hexcel Composites Ltd Improved composite materials
US7686251B2 (en) * 2006-12-13 2010-03-30 The Boeing Company Rib support for wing panels
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
US7738236B2 (en) 2007-01-12 2010-06-15 The Boeing Company Light weight system for lightning protection of nonconductive aircraft panels
DE102007038926B3 (de) * 2007-08-17 2009-02-12 Kuka Roboter Gmbh Faserstrukturbauteil, Herstellverfahren für ein Faserstrukturbauteil und seine Verwendung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060027700A1 (en) 2003-04-28 2006-02-09 Brook Garrettson Lightning strike mitigation system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010121044A2 (en) 2010-10-21
BRPI1006600B1 (pt) 2019-10-08
EP2419333A2 (en) 2012-02-22
US20100263898A1 (en) 2010-10-21
BRPI1006600A2 (pt) 2016-04-19
CA2758797A1 (en) 2010-10-21
KR20120013388A (ko) 2012-02-14
CN102458996B (zh) 2016-11-16
JP5628898B2 (ja) 2014-11-19
PL2419333T3 (pl) 2016-07-29
US8922970B2 (en) 2014-12-30
CA2758797C (en) 2018-06-12
CN102458996A (zh) 2012-05-16
WO2010121044A3 (en) 2011-04-28
ES2568778T3 (es) 2016-05-04
JP2012524382A (ja) 2012-10-11
EP2419333B1 (en) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101711226B1 (ko) 패턴화된 전도체를 갖는 낙뢰 보호 시트
CA2758798C (en) Lightning protection sheet with patterned discriminator
JP4964245B2 (ja) 航空機の外装保護のための環境的に安定したハイブリッド織物システム
EP2512800B1 (en) Methods of imparting conductivity to materials used in composite article fabrication &amp; materials thereof
WO2012091897A1 (en) Method of fabricating a composite structure with a conductive surface
CN110539531A (zh) 用于航空结构件的纳米增强薄膜和层压制件
US9855681B2 (en) Ferrite compositions
EP3802324B1 (en) Lightning strike protection film
CN111566013A (zh) 多功能贴面膜

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant