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KR102527266B1 - 연료 및 유압작동유 및 낙뢰에 대한 복합 방호물로서의 실링 화합물로 충전된 플라스틱 캡 - Google Patents

연료 및 유압작동유 및 낙뢰에 대한 복합 방호물로서의 실링 화합물로 충전된 플라스틱 캡 Download PDF

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KR102527266B1
KR102527266B1 KR1020197028636A KR20197028636A KR102527266B1 KR 102527266 B1 KR102527266 B1 KR 102527266B1 KR 1020197028636 A KR1020197028636 A KR 1020197028636A KR 20197028636 A KR20197028636 A KR 20197028636A KR 102527266 B1 KR102527266 B1 KR 102527266B1
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sealing
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헨드릭 벡커
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케메탈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 항공기 제조에 있어서 연결 요소를 액체에 대해 실링하기 위한 실링 화합물로 충전된 플라스틱 캡의 분야에 관한 것이며, 여기서 플라스틱 캡은 연료 및 유압작동유, 특히 트리부틸 포스페이트를 기재로 하는 유압작동유 및 낙뢰에 대한 복합 방호물로서 작용하고, 경제적으로 제조되고 장착될 수 있다. 본 발명은 항공기 제조에 있어서 연결 요소를 실링하기 위한 플라스틱 캡에 관한 것이며, 여기서 상기 플라스틱 캡은 주로 적어도 하나의 고성능 중합체로 이루어지고; DIN IEC 60243에 따른 적어도 10 kV/mm의 유전 강도를 갖고; 높은 에너지 흡수 능력을 갖고 가스 및/또는 공기로 충전된 중공 충전체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 충전제를 갖는 실링 화합물로 충전된 것이고, 여기서 플라스틱 캡과 실링 화합물은 서로 응집 연결된다. 또한, 본 발명은 이러한 플라스틱 캡의 충전 및 장착 방법 및 상응하는 항공기에 관한 것이다.

Description

연료 및 유압작동유 및 낙뢰에 대한 복합 방호물로서의 실링 화합물로 충전된 플라스틱 캡
본 발명은 항공기 제조에 있어서 연결 요소의 실링(sealing)의 분야에 관한 것이다. 본 발명은 연료 및 유압작동유 및 낙뢰에 대한 복합 방호물로서 기능하는 실링 화합물-충전된 플라스틱 캡에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 플라스틱 캡의 충전 및 장착 방법 및 상응하는 항공기를 포함한다.
항공기 산업에서, 연결 요소, 특히 리벳, 리벳 헤드 및 스크류 연결부를 연료 및 유압작동유에 대해 실링하고 그것을 수분에 의한 및 또한 전기화학 반응에 의한 부식으로부터 방호하기 위해, 그것은 실링 화합물로 코팅된다.
이러한 실링은 또한 연결 요소의 누출 부위를 통한 연료의 가능한 손실, 및 또는 항공기 내에서의 압력 강하를 방지한다.
특정한 위험에 처한 항공기의 부품에 있어서, 복잡한 구조, 즉 통합된 공기틈을 갖는 이중-쉘(twin-shell) 구조의 형태를 가진 덕분에 낙뢰로부터의 방호를 또한 제공하도록 의도된, 실링 화합물로 실링된 특수한 플라스틱 캡 (= 실 캡)이 또한 사용된다.
이러한 캡을 실링 화합물로 충전하는 것과, 그것을 장착하는 것, 즉 그것을 실링될 연결 요소 상에 탑재하는 것 둘 다는 매우 복잡하다. 더욱이, 실링 화합물이 내부에 잘 부착되는 것을 보장하기 위해, 캡의 표면은 페인팅되어야 한다.
지금까지 이러한 기술을 널리 사용하는 데 있어서 방해가 된 것은 상기 실 캡의 비교적 비경제적인 제조 및 조립이었다.
그러므로, 본 발명의 목적은 항공기 제조에 있어서 연결 요소를 액체에 대해 실링하기 위한 실링 화합물-충전된 플라스틱 캡을 제공하는 것이며, 이러한 플라스틱 캡은 연료 및 유압작동유, 특히 트리부틸 포스페이트를 기재로 하는 것, 및 낙뢰에 대한 복합 방호물로서 기능하고, 경제성 있는 방식으로 제조되고 장착될 수 있다.
더 특히, 이러한 캡은 기존의 실 캡보다 확장된 사용 범위 또는 더 고도의 변형가능성을 가져야 하고 항공기 제조에 있어서의 빈도의 뚜렷한 증가를 가능하게 해야 한다.
상기 목적은 제1항에서 청구된 바와 같은 플라스틱 캡, 제13항에서 청구된 바와 같은 방법 및 제15항에 청구된 바와 같은 항공기에 의해 달성되었다. 바람직한 실시양태는 각각 종속항에 기술되어 있다.
항공기 제조에 있어서의 연결 요소의 실링을 위한 본 발명의 플라스틱 캡은 주로 적어도 하나의 고성능 중합체로 이루어지고; DIN IEC 60243에 따른 적어도 10　kV/mm의 절연파괴(breakdown) 저항을 갖고; 높은 에너지 흡수 능력을 갖고 가스- 및/또는 공기-충전된 중공 패킹으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 충전제를 포함하는 실링 화합물로 충전되었다. 여기서 플라스틱 캡과 실링 화합물은 서로 응집 결합되었다.
정의:
"고성능 중합체"가 본 맥락에서 언급될 때, 이는 높은 화학적 및 열적 안정성을 특징으로 하는 단독중합체 및 공중합체를 의미한다.
"플라스틱 캡은 [...] 주로 적어도 하나의 고성능 중합체로 이루어진다"는 그것이 고성능 중합체가 아닌 다른 구성성분을 여전히 50 중량% 미만의 함량으로 가질 수 있다는 것을 의미한다.
본 맥락에서 "실링 화합물"은 항상, 화학적으로, 열적으로 및/또는 화학 방사선에 의해 경화될 수 있고 적어도 약간의 정도로는 아직 경화되지 않는 두 가지의 실링 화합물 성분들의 혼합물을 의미하도록 의도된다.
"플라스틱 캡과 실링 화합물은 서로 응집 결합된다"는 도입된 실링 화합물 및 적어도 하나의 고성능 중합체가 파괴되지 않고서는 분리될 수 없거나 항공기 조종 시의 통상의 조건 하에 분리될 수 없다는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 방법에서 "플라스틱 캡의 충전 및 장착 [...]", 즉 하나의 플라스틱 캡의 충전 및 장착이 언급되는 경우에, 이는 또한 하나 초과의 플라스틱 캡을 사용하여 방법을 수행하는 것을 포함할 것이다.
연료, 특히 케로센에 대한 탁월한 실링 특성과, 유압작동유, 특히 트리부틸 포스페이트를 기재로 하는 유압작동유, 예컨대 스카이드롤(Skydrol)® (솔루티아 인크(Solutia, Inc.))에 대한 안정성과, 에너지를 흡수하는 능력과, 이와 동시에 낙뢰에 대한 높은 절연파괴 저항의 조합 덕분에, 본 발명의 실링 화합물-충전된 플라스틱 캡은 리벳 또는 스크류 연결부의 실링이 우선시되는 항공기 분야에서만 사용되는 종래의 실 캡보다 더 넓은 사용 범위를 갖는다.
본 발명의 실 캡의 장착에 있어서, 상이한 임계 영역들, 즉 낙뢰를 맞기 쉬운 영역 및 단지 일반적 실링을 필요로 하는 영역 사이의 정확한 차별화는 종래의 실 캡의 경우에서보다는 덜 중요하다. 그 결과, 항공기 제조에 있어서의 빈도를 뚜렷하게 증가시키는 것이 가능하다.
본 발명의 실링 화합물-충전된 플라스틱 캡의 바람직한 특징 및 실시양태는 하기에 설명된다.
플라스틱 캡의 적어도 하나의 고성능 중합체는 특히 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 폴리술폰 (PSU), 폴리페닐렌 술폰 (PPSU), 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리이미드 (PI), 폴리아미드이미드 (PAI), 폴리벤즈이미다졸 (PBI), 폴리에테르이미드 (PEI) 및 폴리페닐렌 술피드 (PPS)로 이루어진 군으로부터 선택된다.
더욱 바람직하게는, 플라스틱 캡의 적어도 하나의 고성능 중합체는 폴리에테르이미드 및/또는 폴리페닐렌 술피드이다. 전술된 고성능 중합체는, 케로센 연료와, 트리부틸 포스페이트를 기재로 하는 유압작동유, 예컨대 스카이드롤® (솔루티아, 인크.) 둘 다에 대해 특히 높은 안정성을 갖는다.
더 바람직하게는, 적어도 하나의 고성능 중합체는 폴리에테르이미드이다. 왜냐하면 폴리에테르이미드는 DIN IEC 60243에 따른 16　kV/mm의 절연파괴 저항을 갖기 때문이다. 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 고성능 중합체는 울템(ULTEM)TM 9075 수지 (사빅 이노바티브 플라스틱스(Sabic Innovative Plastics))이다.
플라스틱 캡의 절연파괴 저항은 DIN IEC 60243에 따라 바람직하게는 적어도 13 kV/mm, 더 바람직하게는 적어도 15 kV/mm이다. 높은 절연파괴 저항은 낙뢰에 대한 충전된 플라스틱 캡의 방호 효과가 더욱 더 증진된다는 이점이 있다.
적어도 하나의 고성능 중합체는 선형 또는 분지형일 수 있다. 유리하게는, 그것은 충격-개질되고, 즉 유리 섬유, 탄소 섬유 및/또는 광물성 섬유로 충전되고, 따라서 기계적으로 강화되었다.
적어도 하나의 고성능 중합체는 바람직하게는 1.5% 이하, 더 바람직하게는 0.4% 이하, 가장 바람직하게는 0.2% 이하의 수분 흡수율을 갖는다. 낮은 수분 흡수율이 유리한데, 왜냐하면 이로 인해 전기 전도도가 더욱 낮아지고 재료 특성이 변하지 않기 때문이다.
바람직하게는, 플라스틱 캡에 충전되는 실링 화합물은 폴리술피드 및/또는 폴리티오에테르를 기재로 하는 것이다. 더 바람직하게는, 그것은 경화제로서의 이산화망가니즈, 이소시아네이트 화합물, 이소시아네이트 예비중합체 및/또는 에폭시 화합물과 조합된 폴리술피드 및/또는 폴리티오에테르이다.
실링 화합물은 바람직하게는 0.7 내지 1.5　g/cm3, 더 바람직하게는 1.1 내지 1.3　g/cm3의 밀도를 갖는다. 상기 언급된 한계 내의 밀도가 유리한데, 왜냐하면 그리하여 장착된 실링 화합물의 중랑의 감소가 달성되기 때문이다.
본 발명에 따라 충전제로서 가스- 및/또는 공기-충전된 중공 패킹을 사용하는 것은 이것이 미세기포 특성을 갖는 덕분에 에너지-흡수 효과를 갖는다는 이점이 있다. 가스- 및/또는 공기-충전된 중공 패킹은 바람직하게는 마이크로벌룬(microballoon)이다.
실링 화합물은 바람직하게는 1 중량% 내지 13 중량%의 범위의, 더 바람직하게는 4 중량% 내지 7 중량%의 범위의 적어도 하나의 충전제의 함량을 갖는다. 상기 언급된 한계 내의 함량이 유리한데, 왜냐하면 그리하여 실링 화합물의 기계적 지표가 여전히 충족되기 때문이다.
매우 특히 바람직한 실시양태에서, 실링 화합물은 가스- 및/또는 공기-충전된 중공 패킹으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 충전제 및 광물성 및 중합체성 비-가스- 및/또는 -공기-충전된 충전제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 추가의 충전제로 이루어진 충전제 조합을 포함한다. 상기에 언급된 충전제 조합을 사용하는 것은 이러한 실링 화합물에 대한 특정한 요건이 충족된다는 이점이 있다. 가스- 및/또는 공기-충전된 중공 패킹은 여기서도 역시 바람직하게는 마이크로벌룬이다.
실링 화합물은 바람직하게는 1 중량% 내지 13 중량%의 범위의, 더 바람직하게는 4 중량% 내지 7 중량%의 범위의 적어도 하나의 가스- 및/또는 공기-충전된 중공 패킹의 함량, 및 10 중량% 내지 25 중량%의 범위의, 더 바람직하게는 15 중량% 내지 23 중량%의 범위의 적어도 하나의 추가의 충전제의 함량을 갖는다. 상기에 언급된 한계 내의 함량이 유리한데, 왜냐하면 그것은 특히 인장 강도, 연신율 및 안정성과 관련하여, 특히 긍정적인 재료 특성을 초래하기 때문이다.
플라스틱 캡 및 그것에 충전된 실링 화합물은, 실링 화합물과 플라스틱 캡의 화학적 부착이 달성된다는 점에서, 바람직하게는 서로 응집 결합된다.
본 발명은 또한 플라스틱 캡을 계량 로봇을 사용하여 또는 수동으로 상기-기술된 실링 화합물로 충전하고, 이어서 자동화된 방법 단계를 사용하여 또는 수동으로 항공기 내의 연결 요소에 장착하고, 실링 화합물을 경화시키는 것인, 본 발명의 상기-기술된 플라스틱 캡의 충전 및 장착 방법을 제공한다.
경화를 바람직하게는 열적으로 및/또는 IR 선을 사용하여 수행한다.
본 발명의 방법의 특징은 그것의 뛰어난 경제성인데, 왜냐하면 그것은 장착 직전에 새로이 혼합된 실링 화합물로 충전되는, 예비형성된 플라스틱 캡을 사용하는 것을 포함하기 때문이다.
플라스틱 캡의 운송 및 저장을 위해 특수한 물류가 필요하지 않고 허가가 필요한 실링 화합물은 일반적으로 제조 현장에서 입수 가능하기 때문에, 본 발명의 방법은 또한 고도의 변형가능성을 갖는다.
본 발명의 실링 화합물-충전된 플라스틱 캡을 사용하면, 실링 캡의 충전 및 고정에 있어서 수동 작업을 저감할 수 있고, 그 결과로 또한 항공기 제조에 있어서의 빈도가 뚜렷하게 증가한다.
그러므로, 바람직한 실시양태에서, 플라스틱 캡을 계량 로봇을 사용하여 실링 화합물로 충전하고, 이어서 자동화된 방법 단계를 사용하여 항공기 내의 연결 요소에 장착한다.
끝으로, 본 발명은 또한 본 발명의 플라스틱 캡이 본 발명의 방법에 의해 장착되어 있는 적어도 하나의 연결 요소를 갖는 항공기에 관한 것이다.
실시예
본 발명의 낙뢰-방어 플라스틱 캡을 유압작동유 및 연료에 대한 그것의 안정성에 대해 시험하였다.
시험 방법:
티타늄 스크류를 티타늄 너트를 사용하여 상응하게 천공된 탄소 섬유 시트 상에 탑재하였다.
4 중량% 이하의 가스-충전된 마이크로벌룬을 함유하는 폴리술피드인 실링 화합물로 충전된, 폴리에테르이미드 (PEI)로 이루어진 플라스틱 캡을 상기 스크류 및 너트 상에 고정하였다. 이어서 실링 화합물을 23℃에서 14일 동안 경화시켰고, 그 과정에서 플라스틱 캡과 실링 화합물은 서로 응집 결합되었다.
이어서, 경화된 실링 화합물로 충전된 플라스틱 캡의 일부를 70℃에서 168 시간 동안 유압작동유 (하이제트(HyJet) IV A+)에 저장하고, 다른 일부를 100℃에서 336 시간 동안 케로센 (제트(Jet) A1)에 저장하였다.
이어서 유압작동유에 저장된 플라스틱 캡, 케로센에 저장된 플라스틱 캡 및 저장되지 않은 플라스틱 캡을 각각 상응하는 홈을 갖는 금속 블록에 고정하였다. 이어서 금속 블록을 기계를 사용하여 탄소 섬유 시트로부터 직각으로 떼어내었다. 이와 동시에, 스크류 및 너트로부터 플라스틱 캡을 떼어내는 데 필요한 힘 ("분리력")을 측정하였다.
또한, 플라스틱 캡을 분리한 후에, 플라스틱 캡 상에서의 응집 파괴 및 실링 화합물의 외관을 관측하였다. 여기서 응집 파괴는 리벳 연결부 및 플라스틱 캡이 실링 화합물로 완전히 덮인 것으로 정의된다.
수득된 결과가 하기 표 1에 요약되어 있다.
<표 1>
Figure 112019099517500-pct00001
표 1로부터 유추할 수 있는 바와 같이, 플라스틱 캡을 유압작동유 또는 케로센에 저장하는 경우에 결과에 현저한 변화가 없었다.

Claims (15)

  1. 항공기 제조에 있어서 연결 요소를 실링하기 위한 플라스틱 캡이며, 여기서 플라스틱 캡은 적어도 하나의 고성능 중합체를 50 중량% 이상 포함하고; DIN IEC 60243에 따른 적어도 10 kV/mm의 절연파괴 저항을 갖고; 에너지 흡수 능력을 갖는 실링 화합물로 충전된 것이며, 여기서 상기 실링 화합물은 가스- 및/또는 공기-충전된 중공 패킹으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 충전제 및 광물성 및 중합체성 비-가스- 및/또는 -공기-충전된 충전제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 추가의 충전제로 이루어진 충전제 조합을 포함하고, 상기 실링 화합물이 1 중량% 내지 7 중량%의 범위의 적어도 하나의 충전제의 함량 및 10 중량% 내지 25 중량%의 범위의 적어도 하나의 추가의 충전제의 함량을 갖는 것이며, 여기서 플라스틱 캡과 실링 화합물은 서로 응집 결합된 것인 플라스틱 캡.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 고성능 중합체가 폴리에테르이미드 및/또는 폴리페닐렌 술피드인 플라스틱 캡.
  3. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 고성능 중합체가 폴리에테르이미드인 플라스틱 캡.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 고성능 중합체가 충격-개질된 것인 플라스틱 캡.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 고성능 중합체가 1.5% 이하의 수분 흡수율을 갖는 것인 플라스틱 캡.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 실링 화합물이 폴리술피드 및/또는 폴리티오에테르 술피드를 기재로 하는 것인 플라스틱 캡.
  7. 제6항에 있어서, 실링 화합물이 경화제로서의 이산화망가니즈, 이소시아네이트 화합물, 이소시아네이트 예비중합체 및/또는 에폭시 화합물과 조합된 폴리술피드 및/또는 폴리티오에테르인 플라스틱 캡.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 실링 화합물이 0.7 내지 1.5　g/cm3의 밀도를 갖는 것인 플라스틱 캡.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 충전제 내의 중공 패킹이 마이크로벌룬인 플라스틱 캡.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 실링 화합물이 4 중량% 내지 7 중량%의 범위의 적어도 하나의 충전제의 함량을 갖는 것인 플라스틱 캡.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 캡과 실링 화합물이 화학적 부착에 의해 서로 응집 결합된 것인 플라스틱 캡.
  12. 플라스틱 캡을 계량 로봇을 사용하여 또는 수동으로 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 실링 화합물로 충전하고, 이어서 자동화된 방법 단계를 사용하여 또는 수동으로 항공기 내의 연결 요소에 장착하고, 실링 화합물을 경화시키는 것인, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱 캡의 충전 및 탑재 방법.
  13. 제12항에 있어서, 플라스틱 캡을 계량 로봇을 사용하여 실링 화합물로 충전하고, 이어서 자동화된 방법 단계를 사용하여 항공기 내의 연결 요소에 장착하는 것인 방법.
  14. 제12항에 따른 방법에 의해 플라스틱 캡이 장착되어 있는 적어도 하나의 연결 요소를 갖는 항공기.
  15. 삭제
KR1020197028636A 2017-04-03 2018-03-26 연료 및 유압작동유 및 낙뢰에 대한 복합 방호물로서의 실링 화합물로 충전된 플라스틱 캡 Active KR102527266B1 (ko)

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