KR102338610B1 - 정전하 소산성을 갖는 가요성 연료 탱크 - Google Patents

정전하 소산성을 갖는 가요성 연료 탱크 Download PDF

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발레리에 브리앙
사라 필리피디스
스테파니에 라코엥테
세바스티앙 베르네
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사프란 에어로시스템즈
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Abstract

본 발명은,
- 액체에 대하여 밀봉하는 특성, 연료의 증기에 대한 불투과성, 및 정전하의 소산성을 갖고, 연료와 접촉하는 내면(2a) 및 외면(2b)을 포함하는 단일층 또는 다층 라이너(2);
- 라이너(2)의 외면(2b)과 접촉하는 중간층(3), 예를 들면 코팅층; 및
- 중간층(3)과 접촉하는 직물 보강층(4)을 탱크의 내부로부터 외부로 포함하는 가요성 연료 탱크(10)에 관한 것이다.

Description

정전하 소산성을 갖는 가요성 연료 탱크{FLEXIBLE FUEL TANK HAVING ELECTROSTATIC CHARGE DISSIPATING PROPERTIES}
본 발명은 가요성 연료 탱크에 관한 것이다.
통상적으로, 항공기용 가요성 연료 탱크는 연료 불투과성을 갖는 배리어층을 포함한다. 이 배리어층은 이러한 유형의 적용에 대한 항공 지침, 특히 6g/㎡/24h 미만의 연료 증기에 대한 투과성으로 이루어지는 표준 ETSO-C80에 의거한 불투과성을 얻는 것을 가능하게 한다.
이들 탱크의 가압 충전 시에 탱크(특히, 헬리콥터)의 내부 표면에서의 연료의 마찰은 정전하를 발생시킬 수 있다. 그러나, 이러한 정전하의 잠재적 축적은 안전의 위험성을 나타낸다. 실제로, 정전 방전은 가스 연료의 점화로 폭발을 야기할 수 있으며, 이것은 극적인 결과를 초래할 수 있다.
따라서, 종래 기술의 가요성 연료 탱크는 특히 잠재적으로 안전하지 않기 때문에 적합하지 않다.
그러므로, 본 발명의 하나의 목적은 안전하고, 보다 가볍고, 제조의 용이성을 제시함으로써 상술한 과제를 해결하는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기 탱크의 내부로부터 외부로 이하의 것을 포함하는 가요성 연료 탱크에 관한 것이다.
- 액체에 대해 밀봉하는 특성, 상기 연료의 증기에 대한 불투과성, 및 정전하의 소산성을 갖고, 상기 연료와 접촉하도록 한 내면 및 외면을 포함하는 단일층 또는 다층 라이너;
- 라이너의 외면과 접촉하는 중간층, 예를 들면 코팅층; 및
- 중간층과 접촉하는 직물 보강층
바람직한 실시형태에 따라, 본 발명에 의한 탱크는 이하의 특성 중 적어도 하나를 포함한다.
- 라이너는 바람직하게는 그 외면에 6g/㎡/24h 미만의 연료 증기에 대한 불투과성을 갖고,
- 라이너의 내면의 표면 저항률은 108ohm/square 미만이고,
- 라이너는 적어도 상기 액체에 대한 밀봉성 및 연료 증기에 대한 불투과성을 갖고, 그 매트릭스의 주성분으로서 Pa 6, Pa　6.6, Pa　11, Pa　12, Pa　6.12, Pa　4.6 등의 폴리아미드, 코폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리페놀술파이트, PVF, PVDF, ETFE 또는 PFA 등의 불소화 폴리머, PEEK 또는 PEKK 등의 폴리에테르케톤, 또는 EVOH 중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머를 갖는 제 1 외층, 및 정전하를 소산시키는 특성을 갖고, 그 매트릭스의 주성분으로서 Pa　6, Pa　6.6, Pa　11, Pa　12, Pa　6.12, Pa　4.6 등의 폴리아미드, 코폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리페놀술파이드, PVF, PVDF, ETFE, FEP 또는 PFA 등의 불소화 폴리머, PEEK 또는 PEKK 등의 폴리에테르케톤, EVOH, 폴리우레탄, 수소화니트릴 또는 니트릴/PVC 등의 니트릴과 그 유도체, 에피클로르히드린과 그 유도체, 플루오로폴리머와 그 유도체, 폴리클로로프렌 또는 플루오로실리콘 중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머를 갖는 제 2 내층을 포함하고,
- 라이너는 표준 보강 카본블랙, 도전성 카본블랙, 단일벽, 이중벽, 또는 다중벽 탄소 나노튜브, 그라파이트, 고유 도전성 폴리머 또는 금속 충전제, 또는 이들 충전제 중 적어도 일부의 혼합물 등의 도전성 충전제를 함유하고,
- 도전성 충전제는 단축 또는 2축 압출기에서 혼합하고, 액체 수단을 통해 혼합하고, 또는 2-실린더 혼합기형 또는 밀폐식 혼합기에서 고무를 혼합함으로써 라이너의 매트릭스 내에 일체화되고,
- 라이너는 폴리머 100부당 0.5~100부의 비율로 도전성 충전제를 포함하고,
- 라이너는 폴리머 100부당 10부 미만, 바람직하게는 폴리머 100부당 7부 미만, 보다 바람직하게는 폴리머 100부당 5부 미만의 양으로 탄소 나노튜브 타입의 충전제를 포함하고,
- 라이너는 표준 ASTM D3037에 따른 BET에 의한 비표면적이 12~2000㎡/g으로 이루어진 카본블랙 타입의 충전제를 포함하고,
- 라이너 중의 도전성 충전제의 양은 내부 퍼콜레이션 네트워크의 존재를 확실히 하기에 충분하고,
- 라이너의 총 두께는 150미크론 미만이며,
- 라이너는 필름 압출 또는 압출 블로우 몰딩 또는 이중 압출 또는 다중 압출에 의해 제조되고,
- 라이너는 접착 방지 기재 상에의 용제 또는 수성 코팅에 의해 제조되고,
- 라이너는 분무, 브러시 또는 롤러에 의한 도포와 같은 수성 또는 용제 수단 중의 폴리머 도료를 도포하는 통상적인 방법을 이용하여 제조되고,
- 보강 직물층은 다양한 두께의 직물 보강재를 포함하며,
- 라이너와 직물 보강재의 결합은 열압 접착, 냉압 접착, 공가황 또는 용접에 의해 제공된다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 가요성 연료 탱크의 제조 방법에 관한 것이며, 이하의 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
- 제조할 탱크 형상의 몰드의 외벽 상에, 액체에 대해 밀봉하는 특성, 상기 연료의 증기에 대한 불투과성, 정전하의 소산성을 갖는 라이너를 위치시키는 단계로서, 상기 라이너는 연료와 접촉하도록 한 내면을 포함하는 단계,
- 중간층, 예를 들면 코팅층을 이용하여 상기 라이너 상에 보강 직물을 어셈블링하는 단계
다른 실시형태에 따라, 본 발명은 상술한 바와 같은 가요성 연료 탱크를 제조하는 방법에 관한 것이고, 이하의 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
- 제조할 탱크 형상의 몰드의 내벽 상에 보강 직물을 위치시키는 단계,
- 중간층, 예를 들면 코팅층을 이용하여 액체에 대하여 밀봉하는 특성, 상기 연료의 증기에 대한 불투과성, 정전하의 소산성을 갖는 라이너를 보강 직물 상에 어셈블링하는 단계로서, 상기 라이너는 연료와 접촉하도록 한 내면을 포함하는 단계
본 발명은 단지 예시로서 제공되고 첨부 도면에 나타내어진 특정 실시형태를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 탱크의 제 1 실시형태의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 탱크의 제 2 실시형태의 단면도이다.
도 3은 도 1의 탱크의 일부, 즉 라이너의 상세 단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 탱크(10)를 제조하기 위한 몰드(1)를 나타낸다.
제 1 실시형태에 있어서, 탱크(10)는 이하와 같이 제조된다. 액체에 대하여 밀봉하는 특성, 상기 연료의 증기에 대한 불투과성 및 정전하의 소산성을 갖는 라이너(2)는 제조할 탱크의 형상을 갖는 몰드(1)의 외벽(1b) 상에 위치된다. 그 다음에 보강 직물(4)은 중간층(3), 예를 들면 직물 보강재의 코팅층을 이용하여 라이너(2)에 어셈블링된다.
도 2에 나타내어지는 제 2 실시형태에 있어서, 보강 직물(4)은 제조할 탱크 형상의 몰드(1)의 내벽(1a) 상에 위치되고, 그 후에 액체에 대하여 밀봉하는 특성, 상기 연료의 증기에 대한 불투과성, 및 정전하의 소산성을 갖는 라이너(2)가 중간층(3), 예를 들면 직물의 코팅층을 이용하여 보강 직물(4) 상에 어셈블링된다.
라이너(2)와 중간층 사이의 어셈블리는 열압 접착 또는 냉압 접착, 공가황 또는 용접 방식으로 이루어질 수 있다.
직물 보강층(4)은 다양한 두께의 직물 보강재를 포함한다.
제조되어 박리되면, 탱크(10)의 라이너(2)는 연료와 접촉하도록 한 내면(2a)을 포함한다.
라이너(2)의 총 두께는 150미크론 미만이며, 이는 탱크의 질량을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
그것은 필름 압출이나 압출 블로우 몰딩 또는 이중 압출이나 다중 압출에 의해 제조되거나, 접착 방지 기재 상에의 수성 또는 용제 코팅에 의해 제조되거나, 또는 분무, 브러시 또는 롤러에 의한 도포와 같은, 수성 또는 용제 수단을 통해 폴리머 도료를 도포하기 위한 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다.
바람직하게는, 그 외면(2b)에 있어서 라이너(2)는 6g/㎡/24h 미만의 연료 증기에 대한 불투과성을 갖는다.
마찬가지로, 라이너(2)의 내면(2a)은 108ohm/square 미만의 표면 저항률을 갖는다.
도 3에 나타내어지는 바와 같이, 라이너(2)는 2개의 층 A 및 B를 포함할 수 있지만, 1개의 층만을 포함하거나 2개 이상의 층을 포함해도 좋고, 특히 추가의 층을 포함하여 층 A와 B 사이에 결합을 형성하거나, 층 A와 중간층(3) 사이에 결합을 형성해도 좋다.
2개의 층을 포함하는 실시형태에 있어서, 액체에 대하여 밀봉하는 특성 및 연료 증기에 대한 불투과성을 갖는 제 1 외층(A)은 그 매트릭스의 주성분으로서 Pa 6, Pa　6.6, Pa　11, Pa　12, Pa　6.12, Pa　4.6, 코폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 폴리이미드 등의 폴리아민, 폴리페놀술파이드, PVF, PVDF, ETFE 또는 PFA 등의 불소화 폴리머, PEEK 또는 PEKK 등의 폴리에테르케톤, 또는 EVOH 중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머를 갖는 반면, 정전하를 소산시키는 특성을 갖는 제 2 내층(B)(연료와 접촉하는 층)은 그 매트릭스의 주성분으로서 Pa 6, Pa　6.6, Pa　11, Pa　12, Pa　6.12, Pa　4.6, 코폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 폴리이미드 등의 폴리아민, 폴리페놀술파이드, PVF, PVDF, ETFE, FEP 또는 PFA 등의 불소화 폴리머, PEEK 또는 PEKK 등의 폴리에테르케톤, EVOH, 폴리우레탄, 수소화니트릴 또는 니트릴/PVC 등의 니트릴과 그 유도체, 에피클로르히드린과 그 유도체, 플루오로폴리머와 그 유도체, 폴리클로로프렌 또는 플루오로실리콘 중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머를 갖는다.
정전하를 소산시키는 특성을 부여하기 위해, 라이너(2)는 표준 보강 카본블랙, 도전성 카본블랙, 단일벽, 이중벽 또는 다중벽 탄소 나노튜브, 그라파이트, 고유 도전성 폴리머 또는 금속 충전제, 또는 이들 충전제 중 적어도 일부의 혼합물 등의 도전성 충전제를 함유한다.
바람직하게는, 라이너(2) 중의 도전성 충전제의 양은 내부 퍼콜레이션 네트워크의 존재를 확실히 하기에 충분하다.
이들 도전성 충전제는 단축 또는 2축 압출기에서 혼합하거나, 액체 수단, 용제에 용해되어 있는 매트릭스, 또는 수성 수단을 통해 혼합하거나, 2-실린더 혼합기 또는 밀폐식 혼합기에서 고무 타입의 엘라스토머 매트릭스를 혼합함으로써 라이너(2)의 매트릭스 내에 일체화된다. 매트릭스 내에서 이들 충전제를 혼합하는 방법은 그들의 분포(농도, 분산의 균질성) 및 그들의 배향에 영향을 미칠 것이다. 그러므로, 퍼콜레이션을 얻기 위해 도입되는 충전제의 비율에도 영향을 미칠 것이다.
라이너(2)는 폴리머 100부당 0.5~100부의 비율로 도전성 충전제를 포함한다.
도전성 충전제가 탄소 나노튜브 타입인 경우, 후자는 폴리머 100부당 10부 미만, 바람직하게는 폴리머 100부당 7부 미만, 보다 바람직하게는 폴리머 100부당 5부 미만의 양으로 존재한다.
매트릭스 내에 도전성 충전제를 과량 첨가하면 단일층 라이너의 경우에 본 발명과 양립할 수 없는 배리어성이 약화로 이어질 수 있다.
고유 도전성 폴리머 타입의 충전제(예를 들면, 폴리아닐린)는 배리어성을 거의 또는 전혀 저하시키지 않는다.
다른 타입의 충전제와 관련이 있거나 없어도 좋은 그라파이트 타입의 층상 도전성 충전제를 사용하면 배리어성을 양호하게 유지하는데 특히 유용한 것을 입증할 수 있다. 층상 충전제는 배리어성의 약화를 상쇄시킬 수 있는 매트릭스 내의 연료에 대해 보다 트위스팅된 반송 회로를 만들어낸다.
도전성 충전제가 카본블랙 타입인 경우, 표준 ASTM D3037에 의거한 그 BET에 의한 비표면적은 12~2000㎡/g이다.
물론, 단지 예시로서 제공된 본 발명의 주제에 대한 상세한 설명은 조금도 한정되지 않으며, 기술적 등가물도 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

  1. - 액체에 대하여 밀봉하는 특성, 연료의 증기에 대한 불투과성, 및 정전하의 소산성을 갖고, 연료와 접촉하도록 한 내면(2a) 및 외면(2b)을 포함하는 단일층 또는 다층 라이너(2);
    - 라이너(2)의 외면(2b)과 접촉하는 코팅층인 중간층(3); 및
    - 중간층(3)과 접촉하는 직물 보강층(4)을 탱크의 내부로부터 외부로 포함하고,
    상기 라이너(2)의 총 두께는 150미크론 미만인 가요성 연료 탱크(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 그 외면(2b)에서 6g/㎡/24h 미만의 연료 증기에 대한 붙투과성을 갖는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라이너(2)의 내면(2a)의 표면 저항률은 108ohm/square 미만인 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 적어도:
    - 상기 액체에 대하여 밀봉하는 특성 및 상기 연료의 증기에 대한 불투과성을 갖고, 그 매트릭스의 성분으로서 Pa 6, Pa　6.6, Pa　11, Pa　12, Pa　6.12, Pa　4.6 등의 폴리아미드, 코폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리페놀술파이트, PVF, PVDF, ETFE 또는 PFA 등의 불소화 폴리머, PEEK 또는 PEKK 등의 폴리에테르케톤, 또는 EVOH 중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머를 갖는 제 1 외층(A); 및
    - 정전하를 소산시키는 특성을 갖고, 그 매트릭스의 성분으로서 Pa　6, Pa　6.6, Pa　11, Pa　12, Pa　6.12, Pa　4.6 등의 폴리아미드, 코폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리페놀술파이트, PVF, PVDF, ETFE, FEP 또는 PFA 등의 불소화 폴리머, PEEK 또는 PEKK 등의 폴리에테르케톤, EVOH, 폴리우레탄, 수소화니트릴 또는 니트릴/PVC 등의 니트릴과 그 유도체, 에피클로르히드린과 그 유도체, 플루오로폴리머와 그 유도체, 폴리클로로프렌 또는 플루오로실리콘 중에서 선택된 적어도 하나의 폴리머를 갖는 제 2 내층(B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 표준 보강 카본블랙, 도전성 카본블랙, 단일벽, 이중벽 또는 다중벽 탄소 나노튜브, 그라파이트, 고유 도전성 폴리머 또는 금속 충전제, 또는 이들 충전제 중 적어도 일부의 혼합물 등의 도전성 충전제를 함유하는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전성 충전제는 단축 또는 2축 압출기에서 혼합하거나, 액체 수단을 통해 혼합하거나, 또는 2-실린더 혼합기형 또는 밀폐식 혼합기에서 고무를 혼합함으로써 상기 라이너(2)의 매트릭스 내에 일체화되는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 폴리머 100부당 0.5~100부의 비율로 도전성 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 폴리머 100부당 10부 미만의 양으로 탄소 나노튜브 타입의 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 폴리머 100부당 7부 미만의 양으로 탄소 나노튜브 타입의 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 폴리머 100부당 5부 미만의 양으로 탄소 나노튜브 타입의 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 표준 ASTM D3037에 따른 BET에 의한 비표면적이 12~2000㎡/g으로 이루어진 카본블랙 타입의 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 라이너(2) 중의 도전성 충전제의 양은 내부 퍼콜레이션 네트워크의 존재를 확실히 하기에 충분한 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 필름 압출 또는 압출 블로우 몰딩 또는 이중 압출 또는 다중 압출에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 접착 방지 기재 상에의 용제 또는 수성 코팅에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라이너(2)는 분무, 브러시 또는 롤러에 의한 도포와 같은, 수성 또는 용제 수단 중의 폴리머 도료를 통상적으로 도포하는 방법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 직물 보강층(4)은 다양한 두께의 직물 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라이너(2)와 직물 보강층(4)의 결합은 열압 접착, 냉압 접착, 공가황 또는 용접에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10).
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 가요성 연료 탱크(10)를 제조하는 방법으로서:
    - 제조할 상기 탱크 형상의 몰드 외벽 상에, 액체에 대하여 밀봉하는 특성, 상기 연료의 증기에 대한 불투과성, 정전하의 소산성을 갖고, 상기 연료와 접촉하도록 하는 내면(2a)을 포함하는 라이너(2)를 위치시키는 단계,
    - 코팅층인 중간층(3)을 이용하여 상기 라이너(2) 상에 직물 보강층(4)을 어셈블링하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10)의 제조 방법.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 가요성 연료 탱크(10)를 제조하는 방법으로서:
    - 제조할 상기 탱크 형상의 몰드의 내벽 상에 직물 보강층(4)을 위치시키는 단계,
    - 코팅층인 중간층(3)을 이용하여 액체에 대하여 밀봉하는 특성, 상기 연료의 증기에 대한 불투과성, 정전하의 소산성을 갖고, 상기 연료와 접촉하도록 한 내면(2a)을 포함하는 라이너(2)를 직물 보강층(4) 상에 어셈블링하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가요성 연료 탱크(10)의 제조 방법.
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