BRPI1006600B1 - Revestimento de proteção contra descarga atmosférica - Google Patents

Abstract

revestimento de proteção contra descarga atmosférica a presente invenção fornece um sistema de proteção contra descarga atmosférica, tipicamente para uso em uma superfície externa de uma aeronave, que incluio uso de um revestimento de proteção contra descarga atmosférica que inclui um filme eletricamente condutivo (30) dotado de um padrão de uma pluralidade de picos. o revestimento de proteção contra descarga atmosférica pode incluir uma camada discriminadora eletricamente não condutiva (60) sobre o filme eletricamente condutivo.

Description

“REVESTIMENTO DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGA ATMOSFÉRICA”

Referência remissiva a pedido relacionado

Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório US n° 61/170352, depositado em 17 de abril de 2009, cuja descrição está aqui incorporada em sua totalidade, a título de referência.

Campo da Invenção

Esta descrição refere-se a um revestimento de proteção contra descarga atmosférica que inclui um filme eletricamente condutivo dotado de um padrão de uma pluralidade de picos, tipicamente para uso em uma superfície externa de uma aeronave.

Antecedentes da Invenção

A queda de uma descarga atmosférica em uma aeronave durante o voô não é um fenômeno raro. Estima-se que quedas de raios em aviões de transporte civil chegam a uma quantidade de cerca de uma queda de raio por avião por ano. A tendência atual na engenharia aeronáutica é o uso de materiais com pesos mais leves, menos sistemas mecânicos e mais sistemas eletrônicos. Sistemas eletrônicos são frequentemente mais sensíveis que sistemas mecânicos à perturbações eletromagnéticas, como aquelas geradas por descargas atmosféricas. Recentemente, materiais de matriz de resina reforçada com fibras eletricamente não-condutivos ou parcialmente condutivos estão sendo usados para fabricar mais partes de aviões, bem como para geradores eólicos, automóveis, acessórios esportivos, móveis, ônibus, caminhões e outras aplicações onde materiais rígidos e leves, ou consolidação de partes são benéficos. Estas estruturas mais leves oferecem uma proteção menos eficaz contra descargas atmosféricas do que estruturas tradicionais de alumínio.

As condições no local de condução de descargas atmosféricas são extremas. Para transmissões de descargas atmosféricas a aeronave, correntes elétricas breves tão altas quanto 200.000 ampéres são esperadas, com transferências de carga excedendo os 200 coulombs. (SAE ARP5412 Revisão A, Aircraft Lightning Environment and Related Test Waveforms, SAE International, 01 de Novembro de 1999.) Transmissões de relâmpago para geradores eólicos variam muito dependendo do local geográfico e altura, mas correntes elétricas breves tão altas quanto 100.000 ampéres são esperadas, com transferências de carga tão altas quanto 300 coulombs. (Relatório Técnico 61400-24, Wind Turbine Generator Systems - Part 24: Lightning Protection, International Electrotechnical Commission, T edição, 2002-07.) A temperatura de plasma na coluna de queda de descargas atmosféricas foi estimada como sendo de cerca de 27.727°C (28.000°K). (“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”, de F Lago, J J Gonzalez, P Freton, F Uhlig, N Lucius e G P Piau, 2006, J. Phys. D: Appl. Phys., 39,2294 a 2310.) A maior parte do dano causado por uma descarga atmosférica

2/28 é o resultado de níveis extremos de calor no local da queda, causados pela temperatura elevada dentro do arco da descarga atmosférica e aquecimento ôhmico dos materiais.

Alguns investigadores relatam o uso de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas que incluem camadas condutivas como pano tecido metalizado, papel metalizado, filmes de metal sólido, filmes de metal porosos, fios de metal, redes de metal, partículas de metal, laminados de metal expandido, partículas de carvão ou fibras de carbono. Alguns investigadores relatam o uso de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas que incluem camadas externas ionizáveis, como camadas de tinta. Relâmpagos frequentemente destroem o mecanismo de proteção nos locais de contato e causam danos mensuráveis a estruturas leves modernas. Isto necessita de reparos estruturais caros e interrupção de serviço. As seguintes referências podem ser relevantes a tais tecnologias: WO 2005/032812 A, US 2006/051592 A1, WO 2007/048426 A, US 2008/142238 A1, US 2004/0069895, US 4.920.163, EP 0227122 A, US 7.277.266 B1, US 2007/0236855 A1, WO 2007/123700 A1, US 2007/0230085 A1, EP 1.935.784 A2, WO 2008/040936 A1, US 4.352.142, W02008/076851 A1, US 2007/0141927 A1, US 2008/0145555 A1, EP 1.944.236 A2, US 2008/0170349 A1, FR 2.720.214 A1, US 2007/0258182 A1, US 2007/0093163 A1, US 2007/0201179 A1, US 5.127.601, US 3.989.984, WO 2008/015082 A1, WO 2008/006377 A1, WO 2008/046186 A1, WO 2007/142354 A1, WO 2008/048705 A2, WO 2008/056123 A1, EP 1.935.631 A3, RU 2.263.581, RU 2.217.320 C1, WO 2002/076430 A, RU 2.192.991 C, EP 1.011.182 A1, EP 0.900.647 A, EP 629.549 A, DE 10 2006 046 002 B4, EP 163.805 A1, US 5.132.168 A, US 3.755.713 A e US 2006/0143920 A1.

Sumário da descrição

Brevemente, a presente descrição apresenta um revestimento de proteção contra descarga atmosférica que compreende um filme eletricamente condutivo substancialmente contínuo que tem uma espessura t, onde o filme eletricamente condutivo é dotado de um padrão de uma pluralidade de picos que tem um altura h maior que t, em algumas modalidades maior que 3 vezes a t e, em algumas modalidades, maior que 10 vezes a t. Em algumas modalidades, t situa-se entre 0,001 e lOOmícrons. Em algumas modalidades, t situa-se entre 0,01 e 10mícrons. Em algumas modalidades, h situa-se entre 6 mícrons e 1 mm. Em algumas modalidades, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica contém uma quantidade de material eletricamente condutivo pesando menos que 50 g/m². Em algumas modalidades, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica não inclui nenhuma camada eletricamente condutiva além dos filmes eletricamente condutivos substancialmente contínuos conforme descrito acima, que têm uma espessura t e são dotados de um padrão de uma pluralidade de picos que tem uma altura h maior que t. Em algumas modalidades, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica não inclui nenhuma camada eletricamente condutiva além dos filmes eletricamente condutivos substancialmente contínuos

3/28 que têm uma espessura entre 0,001 e 100 mícrons. Em algumas modalidades, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica não inclui nenhuma camada eletricamente condutiva além dos filmes eletricamente condutivos substancialmente contínuos que têm uma espessura entre 0,01 e 10 mícrons. O revestimento de proteção contra descarga atmosférica pode incluir, adicionalmente, uma camada de suporte eletricamente não-condutivo sob o filme eletricamente condutivo contínua, sendo que a camada de suporte tem uma superfície superior que tem substancialmente o mesmo padrão de picos do filme eletricamente condutivo. O revestimento de proteção contra descarga atmosférica pode incluir uma camada discriminadora eletricamente não condutiva sobre o filme eletricamente condutivo. Em algumas modalidades, a camada discriminadora pode cobrir porções do filme eletricamente condutivo, onde os picos compreendem topos que não são cobertos pela camada discriminadora. Em algumas modalidades, a camada discriminadora pode cobrir o filme eletricamente condutivo. O revestimento de proteção contra descarga atmosférica pode incluir, adicionalmente, uma camada adesiva. O revestimento de proteção contra descarga atmosférica pode incluir, adicionalmente, nenhuma camada adesiva. O revestimento de proteção contra descarga atmosférica pode incluir, adicionalmente, uma ou mais camadas de tinta ionizáveis.

Em um outro aspecto, a presente descrição apresenta uma estrutura de aeronave compósita que contém o revestimento de proteção contra descarga atmosférica descrita acima.

Esta descrição, em geral, refere-se a um “revestimento” de proteção contra descarga atmosférica que compreende várias “camadas” e/ou “filmes”, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica fornecendo proteção a uma “estrutura”, tipicamente uma superfície de uma aeronave ou espaçonave.

Para uso na presente invenção, em relação ao filme ou camada, “substancialmente contínuo” significa não ter um padrão de repetição de orifícios ou vãos que penetram através do filme ou camada, além de orifícios ou vãos acidentais ou incidentes como para fechos, passagens, e similares. Em relação a um filme ou camada, “essencialmente contínuo” significa não ter orifícios ou vãos que penetram através do filme ou camada, além de orifícios ou vãos acidentais ou incidentes como para fechos, passagens, e similares.

Para uso na presente invenção, em relação a um filme, “espessura” significa a espessura média medida de modo octogonal em relação ao plano do filme, independente de qualquer padrão formado no filme, e, onde adequado, pode ser tomada como sendo a espessura nominal de um filme usado na prática da presente descrição antes da formação de um padrão.

Para uso na presente invenção, um “pico” em um filme ou camada significa um local de altura máxima circundado por áreas de altura menor, a altura sendo medida de modo ortogonal em relação ao plano geral do revestimento (isto é, Independente de flexões ou curvas que seguem as flexões ou curvas na superfície subjacente), com uma altura

4/28 positiva sendo direcionada para longe do lado estrutural do revestimento. Picos podem incluir, porém não se limitam a, cones, hemisférios, montes, pirâmides de 3, 4 ou mais lados, ou troncos de bases paralelas com bordas rígidas ou macias de qualquer um dos anteriores. Para uso na presente invenção, a altura h de um pico significa a diferença em altura entre a máxima local e a mínima local adjacente da altura, rateada sobre 360 graus. Em algumas modalidades, os picos também podem incluir, porém não se limitam a, troncos de bases paralelas com cavidades, por exemplo, formatos de “vulcão” ou de saliências divididas em duas partes, sendo que a altura h do pico é medida a partir da borda do pico.

Para uso na presente invenção, um “vale” em um filme ou camada significa um local de altura mínima circundado por áreas de altura maior. Vales podem incluir, porém não se limitam a, cones invertidos, hemisférios invertidos, montes invertidos, pirâmides invertidas de 3, 4 ou mais lados, ou troncos de bases paralelas com bordas rígidas ou macias invertidos de qualquer um dos anteriores. Para uso na presente invenção, a profundidade d de um vale significa a diferença em altura entre a mínima local e a máxima local adjacente da altura, rateada sobre 360 graus. Em algumas modalidades, os vales também podem incluir, porém não se limitam a, troncos de bases paralelas com cavidades invertidas, sendo que a profundidade d do vale é medida no(s) ponto(s) mais profundo(s) do vale.

Para uso na presente invenção, “cristas e valas” em um filme ou camada compreendem cristas e valas alternadas, que podem ser lineares, curvas ou angulares. Em algumas modalidades, as cristas e valas podem ter ramificações. Em algumas modalidades, as cristas e valas podem formar figuras fechadas. Para uso na presente invenção, a altura h de uma crista em um dado ponto em uma crista significa a diferença em altura entre a máxima local e a média da mínima local adjacente da altura, ao longo de uma linha perpendicular à crista naquele ponto. Para uso na presente invenção, a profundidade d de uma vala em um dado ponto em uma vala significa a diferença em altura entre a mínima local e a média da máxima local adjacente da altura, ao longo de uma linha perpendicular à vala naquele ponto.

Para uso na presente invenção, “eletricamente condutivo” significa ter uma alta condutividade elétrica, pelo menos tão alta quanto é característico de metais em seu estado metálico, como cobre, alumínio, níquel, zinco, prata, ouro, titânio, cromo, platina, berílio, magnésio, ferro, e similares.

Para uso na presente invenção, “eletricamente não-condutivo significa ter uma baixa condutividade elétrica à temperatura ambiente, menor que aquela característica de metais em seu estado metálico, tipicamente incluindo semicondutores e isolantes à temperatura ambiente, mas em algumas modalidades, incluindo apenas isolantes à temperatura ambiente e não semicondutores.

Breve descrição dos desenhos

A figura 1 é uma seção transversal esquemática de um sistema de proteção

5/28 contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição.

A figura 2 é uma projeção original de uma seção de um filme dotado de um padrão de uma pluralidade de picos de acordo com a presente descrição.

As figuras 3A a 3E são seções transversais esquemáticas de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a técnica anterior, conforme discutido nos exemplos comparativos 1C a 5C abaixo.

As figuras 4 a 7 são seções transversais esquemáticas de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição, conforme discutido nos exemplos 6 a 9 abaixo.

Descrição Detalhada

A presente descrição apresenta um sistema de proteção contra descargas atmosféricas que inclui um revestimento de proteção contra descarga atmosférica que inclui um filme eletricamente condutivo dotado de um padrão de uma pluralidade de picos, tipicamente para uso sobre uma superfície externa de uma aeronave. Tipicamente, uma aeronave que usa o sistema de proteção contra descargas atmosféricas da presente descrição pode suportar uma descarga atmosférica sem a necessidade de reparos que necessitam de interrupção do serviço. Tipicamente, uma aeronave que usa o sistema de proteção contra descargas atmosféricas da presente descrição pode suportar uma descarga atmosférica sem danos à estrutura da aeronave. Em algumas modalidades, uma aeronave que usa o sistema de proteção contra descargas atmosféricas da presente descrição pode suportar uma descarga atmosférica sem danos ao filme eletricamente condutivo do revestimento de proteção contra descarga atmosférica.

Com referência às figuras 1 e 2, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode compreender um revestimento de proteção contra descarga atmosférica 10 montada sobre uma estrutura 20 que é tipicamente uma superfície de uma aeronave ou espaçonave. O revestimento de proteção contra descarga atmosférica 10 inclui um filme eletricamente condutivo 30 que tem uma espessura t dotado de um padrão de uma pluralidade de picos 40 que tem uma altura h. Na modalidade representada nas figuras 1 e 2, os picos são troncos de bases paralelas retangulares (quadrados) que têm uma largura w e que são separados por uma distância d. Em algumas das modalidades apresentadas noa exemplos abaixo, os picos são troncos de bases paralelas retangulares similares aqueles representados nas figuras 1 e 2, exceto pelo fato de que a d é essencialmente zero ea w varia em ambas direções x e y entre 0,28 a 0,38 mm (11 e 15 mils). Em algumas modalidades abordadas nos exemplos abaixo, a altura média h dos troncos de bases paralelas retangulares é de 0,635 mm (25 mil) e os topos planos dos troncos de bases paralelas retangulares têm uma largura média de cerca de 0,1 mm (4 mil). Em outras modalidades, os picos podem ser cones, hemisférios ou montes. Em outras modalidades, os

6/28 picos podem ser pirâmides de 3, 4 ou mais lados. Em outras modalidades, os picos podem ser troncos de bases paralelas com bordas rígidas ou macias de cones, hemisférios ou montes. Em outras modalidades, os picos podem ser troncos de bases paralelas de bordas rígidas ou macias de pirâmides de 3, 4 ou mais lados. Em outras modalidades, os picos podem ser troncos de bases paralelas com cavidades ou qualquer um dos anteriormente mencionados, por exemplo, formatos de “vulcão” ou de saliências divididas em duas partes. A distribuição dos picos 40 pode ser ordenada, repetitiva, caótica, aleatória, ou combinações das mesmas.

O filme eletricamente condutivo 30 pode ser produzido a partir de qualquer material adequado. Tipicamente, o filme eletricamente condutivo 30 compreende um material metálico. Tipicamente, o filme eletricamente condutivo 30 compreende metal. Tipicamente, o filme eletricamente condutivo 30 compreende um material que tem um equilíbrio favorável de propriedades, incluindo alta condutividade elétrica, baixa densidade e alta resistência à corrosão. Metais úteis podem incluir, porém não se limitam a, cobre, alumínio, níquel, zinco, prata, ouro, titânio, cromo, platina, berílio, magnésio, ferro, e similares, bem como ligas metálicas dos mesmos. Tipicamente, o filme eletricamente condutivo 30 é substancialmente contínuo. Em algumas modalidades, o filme eletricamente condutivo 30 é essencialmente contínuo. Em algumas modalidades, o filme eletricamente condutivo 30 é contínuo.

A espessura t do filme eletricamente condutivo 30 pode ser qualquer espessura adequada. Espessuras menores podem produzir pesos menores. A espessura t é tipicamente menor que 1 mm, mais tipicamente menor que 100 mícrons, mais tipicamente menor que 50 mícrons, e tipicamente menor que 10 mícrons. Em algumas modalidades, a espessura t é menor que 5 mícrons. Em algumas modalidades, a espessura t é menor que 2 mícrons. Em algumas modalidades, a espessura t é menor que 1 mícron. A espessura t é de tipicamente pelo menos 0,001 mícrons, mais tipicamente pelo menos 0,01 mícrons, e mais tipicamente pelo menos 0,1 mícrons.

A altura h dos picos 40 é maior que a espessura t do filme eletricamente condutivo 30. Mais tipicamente, a altura h é maior que 1,5 vezes a t. Mais tipicamente, a altura h é maior que 2 vezes a t. Mais tipicamente, a altura h é maior que 3 vezes a t. Mais tipicamente, a altura h é maior que 5 vezes a t. Mais tipicamente, a altura h é maior que 10 vezes a t. Mais tipicamente, a altura h é maior que 20 vezes a t. Mais tipicamente, a altura h é maior que 50 vezes a t. Mais tipicamente, a altura h é maior que 100 vezes a t.

A altura h dos picos 40 pode ser qualquer altura adequada. A altura h dos picos 40 situa-se tipicamente entre 0,1 mícrons e 10 mm, mais tipicamente entre 1 mícron e 2 mm, e mais tipicamente entre 6 mícrons e 1 mm. A largura w dos picos 40 pode ser qualquer largura adequada. A largura w dos picos 40 situa-se tipicamente entre 1 mícron e 50 mm, mais tipicamente entre 10 mícrons e 10 mm, e mais tipicamente entre 20 mícrons e 1 mm. O intervalo p dos picos é igual a largura w mais a distância d entre os picos. O

7/28 intervalo p dos picos 40 pode ser qualquer intervalo adequado. O intervalo p dos picos 40 situa-se tipicamente entre 10mícrons e 50 mm, mais tipicamente entre 50 microns e 10 mm, e mais tipicamente entre 200 mícrons e 1 mm.

A estrutura 20 pode ser feita a partir de qualquer material adequado, tipicamente um material usado na construção de aeronaves ou turbinas eólicas, que podem incluir, porém não se limitam a, metal, madeira, polímero, partículas ou fibras de carvão, partículas ou fibras de vidro, compósitos incluindo um ou mais dos anteriores, e similares.

Com referência às figuras 1 e 2, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode compreender, opcionalmente, uma camada de suporte 50 que suporta o filme eletricamente condutivo 30. Em algumas modalidades, a camada de suporte 50 se adapta ao lado inferior do filme eletricamente condutivo 30. Em algumas modalidades (não mostradas), a camada de suporte 50 preenche apenas o lado inferior dos picos 40 e não se estende para baixo do filme eletricamente condutivo 30. A camada de suporte 50 pode ser produzida a partir de qualquer material adequado. Tipicamente, a camada de suporte 50 é produzida a partir de um material eletricamente não-condutivo, como, sem limitação, materiais de cerâmica, poliméricos ou têxteis, ou combinações dos mesmos, que podem conter adicionalmente cargas particuladas, fibrosas ou moldadas. Materiais úteis podem incluir adicionalmente, porém não se limitam a: epóxi, poliuretano, poliimida, poliéster, polietileno, policarbonato, poliacrilato, fluoropolímero, silicone e podem incluir aditivos ou combinações de aditivos incluindo titanato de bário, titanato de chumbo, titanato de estrôncio, estanato de bário, titanato de estrôncio bárico, zirconato de bário, óxido de césio, óxido de lantânio, óxido de titânio, óxido de zinco, carbono, sílica ou aramida. Em algumas modalidades, a camada de suporte 50 não contém qualquer adesivo. Em algumas modalidades, a camada de suporte 50 não contém qualquer polímero não-curado. Em algumas modalidades, a camada de suporte 50 não contém qualquer adesivo sensível à pressão.

Com referência às figuras 1 e 2, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode compreender, opcionalmente, uma camada discriminadora 60 acima do filme eletricamente condutivo 30. Em algumas modalidades, a camada discriminadora 60 se adapta ao lado superior do filme eletricamente condutivo 30. Em algumas modalidades (não mostradas) a camada de suporte 50 preenche apenas o volume entre os picos 40 e não cobre os topos dos picos 40. A camada discriminadora 60 pode ser produzida a partir de qualquer material adequado. Tipicamente, a camada discriminadora 60 é produzida a partir de um material eletricamente não-condutivo, tipicamente com uma alta tensão de ruptura dielétrica, tipicamente maior que a do ar, mais tipicamente maior que 5 kV/mm, mais tipicamente maior que 10 kV/mm, e, em algumas modalidades, maior que 25 kV/mm. Materiais úteis podem incluir, porém não se limitam a, materiais de cerâmica, poliméricos ou têxteis, ou

8/28 combinações dos mesmos, que podem conter, adicionalmente, cargas particuladas, fibrosas ou moldadas. Materiais úteis podem incluir adicionalmente, porém não se limitam a: epóxi, poliuretano, poliimida, poliéster, polietileno, policarbonato, poliacrilato, fluoropolímero, e podem incluir aditivos ou combinações de aditivos incluindo titanato de bário, titanato de chumbo, titanato de estrôncio, estanato de bário, titanato de estrôncio bárico, zirconato de bário, óxido de césio, óxido de lantânio, óxido de titânio, óxido de zinco, carbono, sílica ou aramida.

Com referência às figuras 1 e 2, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode compreender, opcionalmente, uma ou mais camadas de cobertura adicionais 70, como camadas de tinta. As camadas de cobertura adicionais 70 podem ser produzidas a partir de qualquer material adequado, incluindo, sem limitação, tintas dotadas de um padrão ou sem padrão. Em uma modalidade, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição inclui uma ou mais camadas de cobertura adicionais 70 que são camadas de tinta ionizáveis. Tais camadas de tinta ionizáveis contêm componentes que são vaporizados mediante a aplicação de calor ou corrente elétrica, como aquela presente durante uma descarga atmosférica e, deste modo, fornecem um vapor eletricamente condutivo acima do revestimento de proteção contra descarga atmosférica na área da descarga, o que pode reduzir momentaneamente a resistência a migração do ponto de contato da descarga a outros locais. Tais componentes podem incluir, porém não se limitam a, pigmentos ionizáveis como dióxido de titânio, óxido de zinco, óxido de estanho, ortotitanato de zinco, óxido de ferro, óxido de cromo, tartarato de ácido césico, oxalato de bário, sal de césio, sal de bário, ou tartarato de césio. Em algumas modalidades, as camadas de cobertura adicionais 70 são produzidas a partir de materiais que têm uma tensão de ruptura dielétrica menor que aquela da camada discriminadora 60, tipicamente menor que 90% da tensão de ruptura dielétrica da camada discriminadora 60, mais tipicamente menor que 75% da tensão de ruptura dielétrica da camada discriminadora 60, e mais tipicamente menor que 50% da tensão de ruptura dielétrica da camada discriminadora 60. As camadas de cobertura adicionais 70 podem ter uma superfície externa que é genericamente plana (conforme mostrado) ou estruturada (não mostrada), por exemplo, sob a forma de nervuras ou escalas uniformes ou não-uniformes. Tais estruturas dotadas de um padrão podem ser usadas para reduzir o arrasto friccional conforme ensinado, por exemplo, na patente US n° 5.133.516, para reduzir ruídos, ou para outros propósitos.

Em algumas modalidades, as funções e características da camada discriminadora 60 e da camada de cobertura adicional 70 podem ser combinadas em uma única camada. Em algumas modalidades, a camada discriminadora 60 e a camada de cobertura adicional 70 devem ter composições diferentes.

Com referência às figuras 1 e 2, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode compreender, opcionalmente, uma ou mais camadas

9/28 eletricamente condutivas adicionais 80. As camadas eletricamente condutivas adicionais 80 podem ser produzidas a partir de qualquer material adequado, tipicamente um material metálico, mais tipicamente um metal. Tipicamente, as camadas eletricamente condutivas 80 compreende um material que tem um equilíbrio favorável de propriedades, incluindo alta condutividade elétrica, baixa densidade e alta resistência à corrosão. Metais típicos podem incluir, porém não se limitam a, cobre, alumínio, níquel, zinco, prata, ouro, e similares, bem como ligas metálicas dos mesmos. Em algumas modalidades, a camada eletricamente condutiva adicional 80 pode ser separada do filme eletricamente condutivo 30 pela camada de suporte 50. Em algumas modalidades (não mostradas), a camada eletricamente condutiva adicional 80 pode estar em contato elétrico com o filme eletricamente condutivo 30. Em algumas modalidades, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição não compreende quaisquer camadas eletricamente condutivas adicionais 80. Em algumas modalidades, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição não compreende qualquer camada eletricamente condutiva que não é dotada de um padrão de uma pluralidade de picos que têm uma altura h maior que t, mais tipicamente maior que 2t, mais tipicamente maior que 10t, e mais tipicamente maior que 20t. Em algumas modalidades, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição não compreende qualquer camada eletricamente condutiva que não é um filme eletricamente condutivo substancialmente contínuo dotado de um padrão de uma pluralidade de picos que têm uma altura h maior que t, mais tipicamente maior que 2t, e mais tipicamente maior que 10t. Em algumas modalidades, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição não compreende qualquer camada eletricamente condutiva que não é um filme eletricamente condutivo essencialmente contínuo dotado de um padrão de uma pluralidade de picos que têm uma altura h maior que t, mais tipicamente maior que 2t, mais tipicamente maior que 10t, e mais tipicamente maior que 201

Com referência às figuras 1 e 2, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode compreender, opcionalmente, uma ou mais camadas não-condutivas adicionais 90. Camadas não-condutivas adicionais 90 podem ser úteis para fornecer isolamento adicional contra a transmissão de corrente elétrica, calor, ou ambos. As camadas não-condutivas adicionais 90 podem ser úteis onde a estrutura subjacente 20 é eletricamente condutiva e/ou galvanicamente incompatível com os materiais usados em um sistema de proteção contra descargas atmosféricas desta presente invenção As camadas não-condutivas adicionais 90 podem ser produzidas a partir de quaisquer materiais adequados, incluindo, sem limitação, materiais de cerâmica, poliméricos ou têxteis, ou combinações dos mesmos, que podem conter adicionalmente cargas particuladas, fibrosas ou moldadas. Materiais úteis podem incluir adicionalmente, porém não se limitam a: epóxi, poliuretano, poliimida, poliéster, polietileno, policarbonato, poliacrilato, fluoropolímero, silicone

10/28 e podem incluir aditivos ou combinações de aditivos incluindo titanato de bário, titanato de chumbo, titanato de estrôncio, estanato de bário, titanato de estrôncio bárico, zirconato de bário, óxido de césio, óxido de lantânio, óxido de titânio, óxido de zinco, carbono, sílica ou aramida. Em algumas modalidades, a camada não-condutiva adicional 90 nâo contém qualquer adesivo. Em algumas modalidades, a camada não-condutiva adicional 90 não contém qualquer polímero não-curado. Em algumas modalidades, a camada não-condutiva adicional 90 não contém qualquer adesivo sensível à pressão.

Com referência às figuras 1 e 2, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode compreender, opcionalmente, uma ou mais camadas adesivas 100. A camada adesiva 100 pode ser produzida a partir de quaisquer materiais adesivos apropriados, incluindo, sem limitação, adesivos sensíveis à pressão, adesivos termo-fundidos, adesivos curáveis, e similares, que podem incluir adesivos de epóxi, poliuretano, poliacrilato, polissulfeto, politioéter ou silicone. Em algumas modalidades, o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição não compreendem qualquer camada adesiva. Em modalidades onde o revestimento de proteção contra descarga atmosférica inclui uma camada adesiva, o revestimento pode ser dotado de uma fita protetora removível (não mostrada) a ser removida da camada adesiva antes da aplicação do revestimento à estrutura. Em algumas modalidades, o revestimento pode ser dotado de uma fita protetora (não mostrada) para proteger uma ou ambas superfícies de contaminação, danos durante o manuseio ou distorção, que deve ser removida do revestimento antes ou depois da aplicação do revestimento à estrutura.

Em algumas modalidades, as funções e características da camada de suporte 50 e da camada não-condutiva adicional 90 podem ser combinadas em uma única camada. Em algumas modalidades, a camada de suporte 50 e a camada não-condutiva adicional 90 devem ter composições diferentes. Em algumas modalidades, as funções e características da camada de suporte 50 e da camada adesiva 100 podem ser combinadas em uma única camada. Em algumas modalidades, a camada de suporte 50 e a camada adesiva 100 devem ter composições diferentes. Em algumas modalidades, as funções e características da camada não-condutiva adicional 90 e da camada adesiva 100 podem ser combinadas em uma única camada. Em algumas modalidades, a camada não-condutiva adicional 90 e a camada adesiva 100 devem ter composições diferentes. Em algumas modalidades, as funções e características da camada de suporte 50, da camada não-condutiva adicional 90 e da camada adesiva 100 podem ser combinadas em uma única camada. Em algumas modalidades, a camada de suporte 50, a camada não-condutiva adicional 90 e a camada adesiva 100 devem ter composições diferentes.

Tipicamente, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica da presente descrição é leve. Em algumas modalidades, o revestimento de proteção contra descarga

11/28 atmosférica pesa menos que 100 g/m², em algumas modalidades menos que 50g/m², em algumas modalidades menos que 25 g/m², em algumas modalidades menos que 15 g/m², e em algumas modalidades menor que 10 g/m². O revestimento de proteção contra descarga atmosférica tipicamente pesa pelo menos 1 g/m². Em algumas modalidades, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica contém uma quantidade de material eletricamente condutivo que pesa menos que 50 g/m², em algumas modalidades menos que 35 g/m², em algumas modalidades menos que 20 g/m², em algumas modalidades menos que 10 g/m², e em algumas modalidades menos que 4 g/m². O revestimento de proteção contra descarga atmosférica contém, tipicamente, pelo menos 0,5 g/m² de material eletricamente condutivo. Em algumas modalidades, o filme eletricamente condutivo dotado de um padrão de uma pluralidade de picos que forma um componente do revestimento de proteção contra descarga atmosférica pesa menos que 50 g/m², em algumas modalidades menos que 35 g/m², em algumas modalidades menos que 20 g/m², em algumas modalidades menos que 10 g/m², e em algumas modalidades menos que 4 g/m². O filme eletricamente condutivo dotado de um padrão de uma pluralidade de picos que forma um componente do revestimento de proteção contra descarga atmosférica pesa, tipicamente, pelo menos 0,5 g/m².

Sem se ater à teoria, os autores acreditam que o sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode funcionar para evitar danos a estrutura de uma aeronave e/ou a si própria durante uma descarga atmosférica através do encorajamento de uma multiplicidade de pontos de contato e pelo encorajamento de migração rápida do ponto de contato. Em algumas modalidades, as características específicas de calor, condutividade térmica, densidade, espessura ou área, condutividade elétrica e temperatura de vaporização do filme eletricamente condutivo podem ser combinadas de tal modo que, durante contato com um ponto de contato de uma descarga atmosférica (tipicamente um pico), a condutância elétrica do filme eletricamente condutivo no ou ao redor do ponto de contato com a descarga atmosférica cai rapidamente (tipicamente devido ao aquecimento) até que a condutância se torna menor através do condutor do que através do(s) discriminador(es) adjacente(s), revestimento(s) e/ou ar. Em algumas modalidades, o uso de camadas externas ionizáveis pode melhorar este efeito aumentando temporariamente a condutividade no ar próximo ao ponto de contato no momento de uma descarga atmosférica. Em algumas modalidades, isto causa migração do ponto de contato antes que a temperatura do filme eletricamente condutivo se eleve acima da temperatura de vaporização. Em algumas modalidades, isto causa migração do ponto de contato antes da temperatura do material da estrutura de aeronave subjacente se elevar acima de sua temperatura de vaporização. Em algumas modalidades, isto causa migração do ponto de contato antes da temperatura do material da estrutura de aeronave subjacente se elevar acima de sua temperatura de transição vítrea. Em algumas modalidades, isto

12/28 causa migração do ponto de contato antes da temperatura do material da estrutura de aeronave subjacente se elevar acima de sua temperatura de limite de dano.

O sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a presente descrição pode ser produzido por meio de qualquer método adequado. Em algumas modalidades, um revestimento de proteção contra descarga atmosférica de acordo com a presente descrição é feita como um aplique e fixada a uma parte pré-existente da aeronave. Em tais modalidades, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica pode incluir uma camada adesiva para fixação à parte. Em algumas modalidades, um revestimento de proteção contra descarga atmosférica de acordo com a presente descrição é incorporada a uma parte de uma aeronave durante a fabricação da parte. Em algumas modalidades, um revestimento de proteção contra descarga atmosférica de acordo com a presente descrição é fabricada durante a fabricação de uma parte da aeronave como uma parte integral da mesma.

Em algumas modalidades onde um revestimento de proteção contra descarga atmosférica de acordo com a presente descrição protege uma parte compósita, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica é disposta em uma ferramenta junto com as camadas de componentes compósitos pré-impregnados ou similares antes da cura, de modo que o revestimento de proteção contra descarga atmosférica se torna uma parte integral da mesma. Tipicamente, o revestimento de proteção contra descarga atmosférica seria a primeira camada disposta na ferramenta ou a última camada disposta na ferramenta, de modo a formar a camada mais externa da parte. Em tais modalidades, a camada mais inferior do revestimento de proteção contra descarga atmosférica, mais longe da superfície externa da parte, compreende um adesivo, que em algumas modalidades pode ser um polímero não-curado, em algumas modalidades pode ser um polímero parcialmente curado, ou em algumas modalidades pode ser um polímero curável. Em tais modalidades, a camada mais inferior do revestimento de proteção contra descarga atmosférica, mais longe da superfície externa da parte, não compreende qualquer adesivo. Em tais modalidades, a camada mais inferior do revestimento de proteção contra descarga atmosférica, mais longe da superfície externa da parte, não compreende qualquer polímero não-curado.

O filme eletricamente condutivo dotado de um padrão de uma pluralidade de picos de acordo com a presente descrição pode ser feito por meio de qualquer método adequado. Em algumas modalidades, um filme pré-existente pode ser dotado de um padrão por meio de qualquer método adequado, como estampagem, gofragem, calandragem, moldagem, usinagem ou similares. O filme dotado de um padrão pode, então, ser combinado com outras camadas através de meios adequados, que podem incluir a introdução de camadas de materiais sólidos, camadas de material maleável, líquidos, soluções ou suspensões de materiais, ou similares, através de laminação, revestimento, combinado por aspersão, métodos de impressão, ou similares. Em algumas modalidades, uma camada de suporte pode

13/28 ser dotada de um padrão por meio de qualquer método adequado, como estampagem, gofragem, calandragem, moldagem, usinagem ou similares, e o material do filme eletricamente condutivo pode ser adicionado à camada de suporte dotada de um padrão por meio de qualquer método adequado, incluindo deposição química, eletrodeposição, deposição de vapor, aplicação de uma folha metálica, e similares. Camadas adicionais podem ser adicionadas de qualquer forma adequada, como camadas de material sólido, camadas de material maleável, líquidos, soluções ou suspensões de materiais, ou similares, através de laminação, revestimento, combinado por aspersão, métodos de impressão, ou similares.

O sistema de proteção contra descargas atmosféricas da presente descrição pode ser usado para produzir partes para aeronaves, espeçonaves, geradores eólicos, automóveis, ônibus, caminhões, ou qualquer outra aplicação onde proteção contra descargas atmosféricas, blindagem contra interferência eletromagnética ou gerenciamento de carga estática são necessários em materiais de outro modo eletricamente não-condutivos ou parcialmente condutivos. O sistema de proteção contra descargas atmosféricas da presente descrição também pode ser aplicado à partes eletricamente condutivas de aeronaves, espaçonaves, geradores eólicos, automóveis, ônibus, caminhões, ou qualquer outra aplicação onde proteção contra descarga atmosférica, blindagem contra interferência eletromagnética ou gerenciamento de carga estática aprimoradas são desejadas.

Os objetivos e as vantagens dessa descrição são adicionalmente ilustrados pelos exemplos seguintes, no entanto, os materiais específicos e as proporções dos mesmos citados nesses exemplos, bem como outras condições e detalhes, não devem ser interpretados de modo a limitar indevidamente a presente descrição.

Exemplos

Exceto onde especificado em contrário, todos os reagentes foram obtidos ou estão disponíveis junto à Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wl, EUA, ou podem ser sintetizados através de métodos conhecidos.

Exemplos 1C a 5C (Comparativos) e 6 a 9

Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita

Amostras compósitas com uma resina adesiva à base de epóxi curável foram preparadas através de cura da seguinte maneira. Uma ferramenta plana foi fabricada por aparamento até 0,61 m x 0,61 m (2 pés x 2 pés) de uma folha de liga de aço inoxidável 12gauge 304 com um acabamento 2B. Um filme de divisão de politetrafluoroetileno (PTFE) nãoperfurado de 25 mícrons (1 mil) (disponível como HTF-621, junto à Northern Fiber Glass Sales, Inc.) foi aplicado a uma ferramenta e afixado a mesma por uma fita resistente ao calor aplicada nas bordas e cantos do filme. Cada camada de material foi aplicada à ferramenta na ordem e na disposição descritas no texto exemplificador. Cada camada foi aplicada primeiramente à ferramenta, em seguida, uma sobre a outra, sem forros, à mão, e cada camada foi consolidada

14/28 à camada anterior, passando-se um aplicador de esfera de tecido com diâmetro de 3,8 cm (1,5 polegadas) sobre a camada superior e aplicação de pressão manual ao rolo. Após cada estrato de avanço, a peça e a ferramenta foram cobertas com uma camada de filme perfurado de separação descrito abaixo e, em seguida, uma camada de estrato de respiro descrita abaixo e a parte foram compactadas na ferramenta sob vácuo total em um Aplicador a Vácuo Scotchlite Modelo VAL-1, fabricado pela 3M, durante 3 minutos, período de tempo após o qual o estrato de respiro e o filme perfurado de separação foram removidos e estratos adicionais foram adicionados à peça. Cada cupom foi permanentemente marcado pela aplicação de um identificador exclusivo ao longo de uma borda da parte na face exposta da parte usando-se um marcador Pilot prateado. Um camada descolável disponível como 60001/049/0009 junto à Precision Fabrics Group foi aplicada sem vincos, de modo a cobrir completamente a face exposta do cupom. Um filme de divisão perfurado disponível como A5000, junto à Richmond Aircraft Products, foi aplicado sem vincos de modo a cobrir completamente o cupom. Um termopar foi fixado à ferramenta a 5,1 cm (2 polegadas) do cupom. Uma camada de filme de separação não perfurado foi aplicada ao leito da autoclave descrita abaixo para cobrir a área em que as ferramentas foram colocadas. A ferramenta e a parte foram colocadas na base da autoclave descrita a seguir e uma microesfera de fita vedante de bolsa de vácuo foi aplicada diretamente à base da autoclave, de forma que a distância entre a fita e a ferramenta foi de ao menos 7,6 cm (3 polegadas). O filme de separação não perfurado exposto no leito da autoclave foi dobrado ou aparado sem a fita vedante de bolsa a vácuo. Uma camada de feltro respirável de poliéster não-tecido de 342 g/m² (10 onças/jarda²) (disponível como RC-3000-10, junto à Richmond Aircraft Products) foi colocada sobre uma parte e a ferramenta e no leito da autoclave, de tal modo que ela se estendeu até 5,1 cm (2 polegadas) da fita vedante de embalagem a vácuo em todos os lados. Um filme de embalagem de náilon de alta temperatura de 76,2 mícron (3 mil) (disponível como HS8171, junto à Richmond Aircraft Products) foi colocado de maneira frouxa sobre a base da autoclave para cobrir a parte e as ferramentas e para estender até ou além da fita vedante de embalagem a vácuo em todos os lados. Pelo menos um conjunto de porta de vácuo foi instalado na embalagem a vácuo sobre o estrato de respiro e a embalagem a vácuo foi selada no leito da autoclave ao longo de todas as bordas mediante pressão do filme contra a fita vedante de embalagem a vácuo.

Cura de uma Parte Compósita

Amostras compósitas com uma resina adesiva à base de epóxi curável foram curadas da seguinte maneira. Cada amostra compósita com uma resina de adesivo à base de epóxi curável foi preparada para cura de acordo com a seção de “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita”, acima. O(s) conjunto(s) de porta de vácuo foram fixados ao sistema de vácuo na autoclave descrito a seguir, e as partes, ferramentas, filmes de divisão e estratos respiráveis foram consolidados sob vácuo durante um tempo mínimo de 5 minutos. Os

15/28 termopares foram fixados aos sistema de vácuo na autoclave. A parte foi, então, curada sob temperatura controlada e sob condições de pressão em uma de duas autoclaves, uma fabricada pela Thermal Equpament Corporation ou outra fabricada pela ASC Process Systems, com o uso dos perfis de pressão e temperatura descritos a seguir. A pressão dentro da autoclave foi aumentada para 551,6 kPa (80 psi) e a temperatura foi aumentada a 2,75°C/minuto (5°F/minuto) até que a temperatura do termopar isolante alcançou 177°C. A pressão foi mantida entre 551,6 e 620,5 kPa (80 psi e 90 psi) e a temperatura foi mantida entre 177°C e 182°C durante 120 minutos. A temperatura foi reduzida a uma taxa controlada de 2,75°C/minuto (5°F/minuto) até que a temperatura do termopar isolante chegou a 44°C. A pressão foi mantida entre 551,6 e

620,5 kPa (80 psi e 90 psi) até que a temperatura do termopar isolante alcançou 66°C, então a pressão na autoclave e o vácuo sob a bolsa de vácuo forma expelidos para a atmosfera. A amostra compósita curada foi removida da autoclave, da embalagem e da ferramenta.

Exemplo 1C (Comparativo): Estrutura Compósita Plástica Reforçada com Fibra de Carbono com um Papel Alumínio Expandido Impregnado com Poliuretano Aplicado Após a Cura

Com referência à figura 3A, uma fibra de carbono impregnada com resina epóxi, uma resina à base de poliuretano e um papel alumínio expandido foram fornecidos e usados para preparar a amostra compósita comparativa (201). Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada (221) foi fornecido da seguinte forma. Os seguintes materiais foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita” acima. Foram aplicadas a ferramenta 13 estratos de fibras de grafite unidirecionais impregnadas com resina epóxi, disponíveis como P2353U 19 152, junto à Toray. As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita” acima. Uma camada que compreende uma malha condutiva 241 foi ligada à superfície da seguinte forma. Um papel alumínio expandido com 101,6 mícrons (4 mil) de espessura disponível como Exmet 4AL8-080, junto à Dexmet, foi colocado de modo plano sobre a parte e saturado com resina à base de poliuretano fornecida da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 50 partes de caprolactona diol disponível como Tone 2221, junto à Dow Chemical, 41 partes de diisocianato de 4,4metilenodiciclohexil, disponível junto à Degussa, 9 partes de 1,4-butano diol, disponível junto à Sigma-Aldrich, e <1 parte de dilaurato de di-n-butilina, disponível junto à Alfa-Aesar, foram adicionadas a uma garrafa com gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi generosamente espalhada sobre a rede metálica e um forro de poliéster foi feito para cobrir a resina e toda a superfície. Um aplicador plástico como aquele disponível como PA-1, junto à 3M, foi usado para espalhar a solução entre o forro de poliéster e o painel de plástico, para impregnar a rede metálica e remover o excesso de resina. A resina à base de poliuretano foi deixada para curar durante 24

16/28 horas a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa).

Exemplo 2C (Comparativo): Estrutura Compósita de Plástico Reforçada com Fibras de Carbono com uma Camada que tem Fios Entrelaçados Aplicada Antes da Cura

Com referência à figura 3B, uma fibra de carbono impregnada com resina epóxi, um fio entrelaçado de fósforo-bronze, e uma tinta de poliuretano foram fornecidos e usados para preparar uma amostra compósita (202). Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada foi fornecido da seguinte forma. Os seguintes materiais foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita” acima. Foi aplicada primeiro a ferramenta uma camada de tecido de grafite de trama simples impregnado com resina epóxi com fios de fósforo-bronze de 0,004 pol (0,10 mm) de diâmetro entrelaçados com cada feixe do tecido de carbono (~4 feixes por cm (~10 feixes por polegada)) disponível como FL6676U-37E 965, junto à Toray (242). Então foram aplicados 12 estratos de fibras de grafite unidirecionais impregnadas com resina epóxi disponíveis como P2353U 19 152, junto à Toray, formando o substrato (222). As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita” acima, para fabricar um painel curado. Um revestimento de tinta (291) foi aplicado à superfície do painel curado da seguinte maneira. Primeiro, o painel curado foi limpo a seco com metil etil cetona e deixado para secar durante 10 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Então, um revestimento de primer de epóxi condutivo foi aplicado da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, partes iguais de base primer condutiva disponível como 528X310 e ativador disponível como 9910X464, junto à PPG Industries, foram adicionadas a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi transferida a um reservatório e um revestimento foi aplicado à superfície usando-se um borrifador de baixa pressão e de alto volume comercialmente disponível, e deixado para secar a uma condição isenta de adesão a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Dentro de 24 horas após a aplicação do primer, um revestimento de tinta de poliuretano foi aplicado da seguinte forma. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, 1 parte de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, e 1 parte de tíner disponível como CA8800ST1, junto à PPG Industries, foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi transferida a um reservatório e um revestimento foi aplicado à superfície usando-se um borrifador de baixa pressão e alto volume comercialmente disponível. O revestimento de tinta (291) foi deixado para secar durante 7 dias, no mínimo, a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade

17/28 relativa).

Exemplo 3C (Comparativo): Estrutura Compósita de Plástico Reforçada com Fibras de Carbono com um Filme Adesivo à Base de Epóxi que Inclui uma Folha Metálica de Cobre Aplicada Antes da Cura

Com referência à figura 3C, uma fibra de carbono impregnada com resina epóxi, um filme de cobertura com uma folha metálica de cobre expandida, e uma tinta de poliuretano foram fornecidos e usados para preparar uma amostra compósita (203). Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada foi fornecido da seguinte forma. Os seguintes materiais foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita acima. Aplicada primeiro a ferramenta foi uma camada de filme adesivo à base de epóxi com uma folha metálica de cobre expandida a 2,15 Pa (0,045 libras/pé²) disponível como 3M™ Scotch-Weld™ Structural Adhesive Film AF 191XS 045, junto à 3M (243). Então foi aplicada uma camada de talagarça de vidro 104 não-tecida (261). Então foram aplicados 13 estratos de fibras de grafite unidirecionais impregnadas com resina epóxi disponíveis como P2353U 19 152, junto à Toray, formando o substrato (223). As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita” acima, para fabricar um painel curado. Um revestimento de tinta (292) foi aplicado à superfície do painel curado da seguinte maneira. Primeiro, o painel curado foi limpo a seco com metil etil cetona e deixado para secar durante 10 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Então, um revestimento de primer de epóxi condutivo foi aplicado da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, partes iguais de base primer condutiva disponível como 528X310 e ativador disponível como 9910X464, junto à PPG Industries, foram adicionadas a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi transferida a um reservatório e um revestimento foi aplicado à superfície usando-se um borrifador de baixa pressão e de alto volume comercialmente disponível, e deixado para secar a uma condição isenta de adesão a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Dentro de 24 horas após a aplicação do primer, um revestimento de tinta de poliuretano (292) foi aplicado da seguinte forma. Uma solução de polímero foi preparada da seguinte forma. 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, 1 parte de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, e 1 parte de tíner disponível como CA8800ST1, junto à PPG Industries, foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi transferida a um reservatório e um revestimento foi aplicado à superfície usando-se um borrifador de baixa pressão e alto volume

18/28 comercialmente disponível. O revestimento de tinta (292) foi deixado para secar durante 7 dias, no mínimo, a condições ambiente (22°C„ 50 por cento de umidade relativa).

Exemplo 4C (Comparativo): Estrutura Compósita Plástica Reforçada com Fibra de Carbono com uma Aplique que Inclui um Papel Alumínio Expandido Aplicado Após a Cura

Com referência à figura 3D, uma fibra de carbono impregnada com resina epóxi e um aplique condutivo foram fornecidos e usados para preparar uma amostra compósita (204). Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada (224) foi fornecido da seguinte forma. Os seguintes materiais foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita” acima. Foram aplicadas a ferramenta 13 estratos de fibras de grafite unidirecionais impregnadas com resina epóxi, disponíveis como P2353U 19 152, junto à Toray (224). As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita” acima.

Um aplique condutivo (262) que compreende uma camada adesiva (281), uma camada condutiva que compreende um papel alumínio expandido, que era um papel alumínio expandido de 101,6 mícrons (4 mil) de espessura disponível como Exmet 4AL8-080, junto à Dexmet (244), e uma camada de superfície (293), foi feito e ligado à superfície da seguinte forma.

O aplique condutivo (262) foi feito da seguinte forma. Um filme de suporte de fluoropolímero cinza foi preparado alimentando-se uma mistura uniforme de péletes que tem 97 por cento (em peso) de DYNEON THV 500 límpido e 3 por cento (em peso) de DYNEON THV 200 tingido de cinza (este material pigmentado foi preparado pela Americhem, Incorporated, de Elgin, III, EUA, de tal modo que a cor do suporte cinza resultante atendeu às especificações do Federal Standard 595B, cor #36320) em uma extrusora. Os péletes foram extrudados em um filme sobre uma rede veículo de poliéster de 51 mu.m de espessura usando-se uma extrusora Haake que tem um diâmetro de rosca de 1,9 cm e uma largura de matriz de 20,3 cm, e empregando-se uma velocidade da rosca de 165 rpm, e uma velocidade da manta de 15 metros/minuto. A matriz da extrusora foi mantida a aproximadamente 1,9 cm do veículo. A extrusora tinha três zonas que foram ajustadas da seguinte forma: 224°C na zona 1, 243°C na zona 2, e 246°C na zona 3. A temperatura da matriz foi ajustada para 246°C. O filme extrudado resultante tinha uma espessura de 43,2 mu.m +/- 12 mu.m. O suporte de filme resultante foi, então, tratado pela Acton Technologies, Inc., de Pittston, PA, EUA, com o uso de seu processo FLUOROETCH. Em seguida, uma solução de polímero acrílico foi preparada. Mais especificamente, os seguintes componentes foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro: 70 partes, em peso, de acrilato de isooctila (IOA), 56 partes, em peso, de acrilato de etila, 14 partes, em peso, de ácido acrílico (AA), 260 gramas de acetato de etila, e 0,42 gramas de iniciador térmico de peróxido de benzoila. Esta solução de monômero foi purgada com nitrogênio a uma taxa de 1 litro/minuto durante dois minutos. A garrafa foi vedada e colocada em um banho-maria a 59 graus C° durante 24

19/28 horas. A solução de polímero resultante foi diluída com heptano para resultar em uma solução com 21 por cento de sólidos. Em seguida, 2,1 partes de uma solução de 5 por cento (em peso) de N,N’-bis-1,2-propilenoisoftalamida em tolueno foi adicionada, e a solução de polímero final foi, então, despejada na superfície tratada do filme de suporte de fluoropolímero cinza, e revestido usando-se uma estação revestidora de facas-sobre-leito. O vão entre as facas e o leito foi ajustada para ser 71 mu.m maior que a espessura combinada do suporte de filme de fluoropolímero e a rede veículo de poliéster. O suporte revestido foi seco em um forno de convecção de 12 metros com três zonas ajustadas da seguinte forma: zona 1: 41 graus C°, zona 2: 60 graus C°, e zona 3: 82 graus C°. O suporte revestido foi passado através de ambas a estação revestidora e o forno de secagem a 1,52 metros/minuto. Após a secagem, a espessura combinada do suporte de filme e do adesivo curado era de aproximadamente 58,2 mu.m, indicando uma espessura de adesivo de cerca de 15 mu.m. Um papel alumínio expandido de 101,6 mícrons (4 mil) de espessura disponível como Exmet 4AL8-080, junto à Dexmet, foi laminado sobre a solução de polímero curado alimentando-se os dois juntos a uma taxa de 0,76 metros/min (2,5 pés/min) na linha de contato de um laminador da Geppert Engineering Inc. usando cilindros de borracha de 10,2 cm (4 polegadas) à condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa) para embutir o papel alumínio expandido na solução de polímero curado. Uma medição adicional da solução de polímero adesiva final preparada acima foi, então, despejada sobre uma superfície exposta do papel alumínio expandido, e revestida usando-se uma estação revestidora de facas-sobre-leito para saturar e cobrir o papel alumínio expandido. O vão entre as facas e o leito foi ajustada para ser 381 mu.m maior que a espessura combinada do suporte de filme de fluoropolímero, a rede veículo de poliéster e o papel alumínio expandido. O suporte revestido foi seco em um forno de convecção de 12 metros com três zonas ajustadas da seguinte forma: zona 1: 41 graus C°, zona 2: 60 graus C°, e zona 3: 82 graus C°. O suporte revestido foi passado através de ambas a estação revestidora e o forno de secagem a 1,52 metros/minuto. Após a secagem, a espessura combinada do suporte de filme, do papel alumínio expandido e do polímero adesivo curado foi de aproximadamente 254 mu.m., indicando uma espessura de adesivo de cerca de 51 mu.m. Uma fita protetora temporária de polietileno com 101,6 mícrons (4 mil) de espessura foi laminada sobre o adesivo exposto com pressão leve.

O aplique condutivo (262) foi aplicado da seguinte forma. Primeiro, o painel curado (224) foi limpo a seco com álcool isopropílico e deixado para secar durante 10 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Então, o aplique condutivo (262) foi aparado para cobrir o painel plástico e a fita protetora foi removida do adesivo sensível à pressão no aplique. O lado adesivo do aplique (262) foi colocado sobre a superfície limpa do painel compósito (224) primeiro ao longo de uma borda do painel, e então progressivamente ao longo de toda a superfície do painel usando-se um aplicador

20/28 plástico disponível como PA-1, junto à 3M, para remover o ar e assegurar um contato íntimo do adesivo com o substrato. A adesão do aplique foi deixada para reforçar durante 24 horas a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa).

Exemplo 5C (Comparativo): Estrutura Compósita Plástica Reforçada com Fibra de Carbono com Múltiplas Camadas de Filme Adesivo à Base de Epóxi e um Papel de Fibra de Grafite Revestido com Níquel Aplicado Antes da Cura

Com referência à figura 3E, uma fibra de carbono impregnada com resina epóxi, um filme adesivo à base de epóxi e um papel não-tecido de fibra de grafite revestido com níquel foram fornecidos e usados para preparar uma amostra compósita (205). Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada foi fornecido da seguinte forma. Os seguintes materiais foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita” acima. Aplicada primeiro a ferramenta foi uma camada de filme epóxi a 1,68 Pa (0,035 libras/pé²) disponível como 3M™ Scotch-Weld™ Structural Adhesive Film AF 555U 035, junto à 3M (263). Sobre o adesivo foi colocado um papel não-tecido de fibra de grafite revestido com níquel de 266,7 mícrons (10,5 mil) de espessura a 47 g/m² disponível como grade 8000838 nickel carbon paper, junto à Hollingsworth & Vose (245). Estratos adicionais de filme adesivo à base de epóxi (263) e de papel não-tecido de fibra de grafite revestido com níquel (245) foram colocados alternativamente um sobre o outro até que três estratos de papel nãotecido de fibra de grafite revestido com níquel (245) e quatro estratos de filme adesivo à base de epóxi (263) estavam no lugar sobre a ferramenta. Então foram aplicados 13 estratos de fibras de grafite unidirecionais impregnadas com resina epóxi disponíveis como P2353U 19 152, junto à Toray, formando o substrato (225). As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita” acima, para fabricar um painel curado.

Exemplo 6: Estrutura Compósita Plástica Reforçada com Fibra de Carbono com uma Placa de Alumínio com Cavidades Aplicada Antes da Cura

Com referência à figura 4, um tecido de carbono impregnado com uma resina epóxi, um filme adesivo à base de epóxi e uma placa de alumínio que tem cavidades foram fornecidos e usados para preparar uma amostra compósita. Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada foi fornecido. Mais especificamente, os materiais a seguir foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita” acima. Foi aplicada primeiro a ferramenta 13 estratos de fibras de grafite unidirecionais impregnadas com resina epóxi disponível como P2353U 19 152, junto à Toray, formando o substrato (226). Então foi aplicado um papel alumínio expandido com 101,6 mícrons (4 mil) de espessura disponível como Exmet 4AL8-080, junto à Dexmet (246). Então foram aplicados 2 estratos de filme epóxi a 1,68 Pa (0,035 libras./pé²) disponível como 3M™ ScotchWeld™ Structural Adhesive Film AF 555U 035, junto à 3M, formando a camada de suporte (264). Sobre o adesivo foi colocada um revestimento de alumínio (247), que era um

21/28 revestimento de alumínio de 203,2 mícrons (8 mil) de espessura 6061-0, de acordo com o relatório descritivo federal QQ-A-250/11, contendo cavidades (248) em forma de troncos de bases paralelas cônicos de 2 mm de diâmetro na face e tendo uma altura de 508 mícrons (20 mils), dispostas em fileiras desalinhadas e espaçadas a 4,5 mm de centro a centro, com as cavidades em relevo voltadas para o lado oposto à camada de suporte (264). As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita” acima. Um revestimento de barreira de poliuretano (265) foi aplicado à superfície do painel curado da seguinte maneira, para preencher totalmente o espaço entre as cavidades (248) no revestimento de alumínio (247). Primeiro, a superfície do alumínio no painel curado foi limpa a seco com metil etil cetona e deixada para secar durante 10 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Então um revestimento de poliuretano foi aplicado da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, e 1 parte de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi generosamente espalhada sobre o alumínio. Um aplicador plástico como aquele disponível como PA-1, junto à 3M, foi usado para espalhar a solução sobre o painel para preencher o espaço entre as cavidades completamente, da base até o topo de cada cavidade, mas não para cobrir o topo de cada cavidade. A resina à base de poliuretano foi deixada para curar durante 4 dias a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa).

Exemplo 7: Estrutura Compósita Plástica Reforçada com Fibra de Carbono com uma Estrutura Integral de Alumínio Depositado por Vapor

Com referência à figura 5, um tecido de carbono impregnado com uma resina epóxi, um filme adesivo à base de epóxi e um alumínio depositado por vapor foram fornecidos e usados para preparar uma amostra compósita (207). Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada foi fornecido. Mais especificamente, os materiais a seguir foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita” acima. Aplicado primeiro a ferramenta, e fixado a mesma com uma fita resistente ao calor aplicada nas bordas e cantos do filme, foi um filme com uma superfície que tem uma estrutura com padrões variáveis de troncos de bases paralelas quadriláteros de 558,8 mícrons (22 mil) de profundidade que têm 355,6 mícrons (14 mils) de área na base e de 1.016 mícrons (40 mils) a 1.422,4 mícrons (56 mils) de área na face exposta do filme. Este filme foi feito da maneira descrita na patente U.S. n° 5.152.917, estando a descrição da mesma aqui incorporada, por referência. O filme foi limpo generosamente com um agente de divisão de molde disponível como 700NC, junto à Loctite, e pendurado verticalmente para secar durante ¹Zá hora a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa) antes de ser aplicado a

22/28 esta ferramenta. Contra este filme padronizado foram aplicados 3 estratos de filme epóxi a 1,68 Pa (0,035 libras/pé²) disponível como 3M™ Scotch-Weld™ Structural Adhesive Film AF 555U 035, junto à 3M, formando a camada de suporte (266). Sobre o adesivo foram aplicados 13 estratos de fibras de grafite unidirecionais impregnadas com resina epóxi disponíveis como P2353U 19 152, junto à Toray, formando o substrato (227). As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita acima, para fabricar um painel curado. O filme padronizado foi removido, deixando uma superfície rica em adesivo com padrões variáveis de pirâmides quadradas truncadas no ápice de 558,8 mícrons (22 mil) de altura no painel. À superfície estruturada do painel foi aplicado um filme de alumínio (248) de 8 micrômetros de espessura usando-se uma câmara de deposição de vapor Denton, criando um painel curado com uma superfície estruturada condutiva contendo pirâmides quadradas truncadas no ápice (249) de 558,8 mícrons (22 mil) de altura. Um revestimento de barreira de poliuretano (267) foi aplicado à superfície do painel curado da seguinte maneira, para preencher completamente o volume disponível entre a base e os picos da estrutura de superfície. Primeiro, a superfície do painel curado foi limpa a seco com metil etil cetona e deixada para secar durante 10 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Então um revestimento de poliuretano foi aplicado da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, e 1 parte de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi generosamente espalhada sobre a superfície estruturada e um aplicador plástico como aquele disponível como PA-1, junto à 3M, foi usado para espalhar a solução sobre o painel para preencher os volumes disponíveis completamente entre a base e os picos da estrutura de superfície, mas não para cobrir o topo de cada pico. A resina à base de poliuretano foi deixada para curar durante 4 dias a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Dois revestimentos de tinta de poliuretano (294, 295) foram então aplicados da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, 1 parte de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, e 1 parte de tíner disponível como CA8800ST1, junto à PPG Industries, foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi transferida até um reservatório e 2 revestimentos foram aplicados à superfície usando-se um borrifador de baixa pressão e alto volume comercialmente disponível. O revestimento de tinta foi deixado para secar durante 7 dias, no mínimo, a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa).

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Exemplo 8: Estrutura Compósita Plástica Reforçada com Fibra de Carbono com uma Estrutura Integral de Alumínio Depositado por Vapor

Com referência à figura 6, um tecido de carbono impregnado com uma resina epóxi, um filme adesivo à base de epóxi e um alumínio depositado por vapor foram fornecidos e usados para preparar uma amostra compósita (208). Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada foi fornecido. Mais especificamente, os materiais a seguir foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita” acima. Aplicado primeiro a ferramenta, e fixado a mesma com uma fita resistente ao calor aplicada nas bordas e cantos do filme, foi um filme com uma superfície que tem uma estrutura com padrões variáveis de troncos de bases paralelas quadriláteros de 558,8 mícrons (22 mil) de profundidade que têm 355,6 mícrons (14 mils) de área na base e de 1.016 mícrons (40 mils) a 1.422,4 mícrons (56 mils) de área na face exposta do filme. Este filme foi feito da maneira descrita na patente U.S. n° 5.152.917, estando a descrição da mesma aqui incorporada, por referência. O filme foi limpo generosamente com um agente de divisão de molde disponível como 700NC, junto à Loctite, e pendurado verticalmente para secar durante hora a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa) antes de ser aplicado à ferramenta. Contra este filme padronizado foram aplicados 3 estratos de filme epóxi a 1,68 Pa (0,035 libras/pé²) disponível como 3M™ Scotch-Weld™ Structural Adhesive Film AF 555U 035, junto à 3M, formando a camada de suporte (268). Sobre o adesivo foram aplicados 13 estratos de fibras de grafite unidirecionais impreganadas com resina epóxi disponíveis como P2353U 19 152, junto à Toray, formando o substrato (228). As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita” acima, para fabricar um painel curado. O filme padronizado foi removido, deixando uma superfície rica em adesivo com padrões variáveis de pirâmides quadradas truncadas no ápice de 558,8 mícrons (22 mil) de altura no painel. À superfície estruturada do painel foi aplicado um filme de alumínio (250) de 8 micrômetros de espessura usando-se uma câmara de deposição de vapor Denton, criando um painel curado com uma superfície estruturada condutiva contendo pirâmides quadradas truncadas no ápice (251) de 558,8 mícrons (22 mil) de altura. À superfície estruturada do painel foi aplicado um filme de alumínio (250) de 8 micrômetros de espessura usando-se uma câmara de deposição de vapor Denton, criando um painel curado com uma superfície estruturada condutiva contendo pirâmides quadradas truncadas no ápice (251) de 558,8 mícrons (22 mil) de altura. Primeiro, a superfície do painel curado foi limpa a seco com metil etil cetona e deixada para secar durante 10 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Então um revestimento de poliuretano foi aplicado da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, e 1 parte de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi

24/28 misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi generosamente espalhada sobre a superfície estruturada e um aplicador plástico como aquele disponível como PA-1, junto à 3M, foi usado para espalhar a solução sobre o painel para preencher o volume disponível completamente entre a base e os picos da estrutura de superfície, mas não para cobrir o topo de cada pico. A resina à base de poliuretano foi deixada para curar durante 4 dias a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Um revestimento de tinta de poliuretano (296) foi, então, aplicado da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, 1 parte de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, e 1 parte de tíner disponível como CA8800ST1, junto à PPG Industries, foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi transferida a um reservatório e um revestimento foi aplicado à superfície usando-se um borrifador de baixa pressão e alto volume comercialmente disponível. O revestimento de tinta foi deixado para secar durante Ί dias, no mínimo, a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa).

Exemplo 9: Estrutura Compósita Plástica Reforçada com Fibra de Carbono com uma Estrutura Integral de Alumínio Depositado por Vapor e um Revestimento de Tinta lonizável Contendo um Sal Âlcalí

Com referência à figura 7, um tecido de carbono impregnado com uma resina epóxi, um filme adesivo à base de epóxi e um alumínio depositado por vapor foram fornecidos e usados para preparar uma amostra compósita (209). Um painel plástico reforçado com fibra de carbono curada foi fornecido. Mais especificamente, os materiais a seguir foram montados e preparados conforme descrito na seção “Estampagens e Embalagens Gerais de uma Parte Compósita” acima. Aplicado primeiro a ferramenta, e fixado a mesma com uma fita resistente ao calor aplicada nas bordas e cantos do filme, foi um filme com uma superfície que tem uma estrutura com padrões variáveis de troncos de bases paralelas quadriláteros de 558,8 mícrons (22 mil) de profundidade que têm 355,6 mícrons (14 mils) de área na base e de 1.016 mícrons (40 mils) a 1.422,4 mícrons (56 mils) de área na face exposta do filme. Este filme foi feito da maneira descrita na patente U.S. n° 5.152.917, estando a descrição da mesma aqui incorporada, por referência. O filme foi limpo generosamente com um agente de divisão de molde disponível como 700NC, junto à Loctite, e pendurado verticalmente para secar durante % hora a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa) antes de ser aplicado à ferramenta. Contra este filme padronizado foram aplicados 3 estratos de filme epóxi a 1,68 Pa (0,035 libras/pé²) disponível como 3M™ Scotch-Weld™ Structural Adhesive Film AF 555U 035, junto à 3M, formando a

25/28 camada de suporte (270). Sobre o adesivo foram aplicados 13 estratos de fibras de grafite unidirecionais impregnadas com resina epóxi disponíveis como P2353U 19 152, junto à Toray, formando o substrato (229). As resinas curáveis neste conjunto foram curadas conforme descrito na seção “Cura de uma Parte Compósita” acima, para fabricar um painel curado. O filme padronizado foi removido, deixando uma superfície rica em adesivo com padrões variáveis de pirâmides quadradas truncadas no ápice de 558,8 mícrons (22 mil) de altura no painel. À superfície estruturada do painel foi aplicado um filme de alumínio (252) de 8 micrômetros de espessura usando-se uma câmara de deposição de vapor Denton, criando um painel curado com uma superfície estruturada condutiva contendo pirâmides quadradas truncadas no ápice (253) de 558,8 mícrons (22 mil) de altura. Um revestimento de barreira de poliuretano (271) foi aplicado à superfície do painel curado da seguinte maneira, para preencher completamente o volume disponível entre a base e os picos da estrutura de superfície. Primeiro, a superfície do painel curado foi limpa a seco com metil etil cetona e deixada para secar durante 10 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Um revestimento de tinta de poliuretano contendo um sal álcali (297) foi, então, aplicado da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, 2 partes de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, e 1 parte de pó de nitrato de césio foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi generosamente espalhada sobre a superfície estruturada e um aplicador plástico como aquele disponível como PA-1, junto à 3M, foi usado para espalhar a solução sobre o painel para completamente preencher o volume disponível entre a base e os picos da estrutura de superfície, mas não para cobrir o topo de cada pico. A resina à base de poliuretano foi deixada para curar durante 4 dias a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa).

Avaliação dos Exemplos 1C a 5C (Comparativos) e 6 a 9

Após a cura, um teste dos efeitos diretos de uma descarga atmosférica, conforme os métodos de teste de descarga atmosférica em uma aeronave SAE ARP5416, foi realizado em vários dos painéis da seguinte forma. Cupons dos exemplos 1Ca5Ce6a9 foram aparados com uma serra de diamante até amostras de 40,6 cm (16 polegadas) por 40,6 cm (16 polegadas), e montadas no equipamento de teste. Barras de alumínio foram presas ao perímetro de cada painel e ligadas eletricamente ao equipamento de teste através de tranças de cobre laminadas com estanho. Um eletrodo de teste de desvio de jato foi suspenso próximo ao centro do painel de teste e a aproximadamente 2,5 cm (1 polegada) da superfície do painel. A cada painel foi aplicada pelo menos uma descarga para transferência de um

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Componente de Corrente C, de aproximadamente 200 coulombs, conforme descrito em SAE ARP5412 Aircraft Lightning Environment and Related Test Waveforms. A superfície de cada área danificada foi examinada a 16x. Cada painel foi seccionado ao longo das áreas danificadas com uma serra de diamante, polidas com um abrasivo com uma granulação de 5 1200, e vistas microscopicamente a 50x ou mais para danos. A tabela I relata os resultados de teste e, para comparação, o peso do material condutor em cada amostra.

Tabela I

X.	Dano Resultante	Con dutor Peso (g/m2)	Qualida de do Contato <1>
C	Danos ao acabamento cosmético e à camada condutiva vaporizada na local de contato.	319	MS
C	Painel com danos internos	63	SS
C	Danos ao acabamento cosmético e à camada condutiva vaporizada na local de contato.	73	SM
C	Dano a estratos estruturais	73	MS
c	Dano a estratos estruturais	653	SS
	Danos ao acabamento cosmético e à camada condutiva vaporizada na local de contato.	867	SM
	Danos ao acabamento cosmético e à camada condutiva parcialmente vaporizada no local de contato.	7	MRM
	Danos ao acabamento cosmético e à camada condutiva parcialmente fundida no local de contato.	7	MRM
	Danos apenas ao acabamento cosmético	7	MRM

<1 > Qualidade do Contato:

SS = Contato Único Estacionário. O arco se fixou a um único local no painel de teste e permaneceu fixado ao mesmo local durante o teste.

MS = Múltiplos Contatos Estacionários. O arco se fixou a múltiplos locais no painel de teste e permaneceu fixado a estes mesmos locais durante o teste.

SM = Contato Único Se Movendo Lentamente. O arco se fixou em um único local no painel de teste e ocasionalmente se moveu para outro local único a diversos intervalos durante o 15 teste.

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MRM = Múltiplos Contatos Se Movendo Rapidamente. O arco se fixou a múltiplos locais no painel de teste e se moveu rapidamente dentre locais disponíveis durante o teste.

Exemplo 10C (Comparativo), 11 e 12

Três tipos de cupons de teste foram feitos, conforme descrito na tabela II.

Tabela II

X.	Características Condutivas	Características Não- Condutivas
0c	Painel de Alumínio Sem Cobertura 2024-T3	Uniformemente revestido com poliuretano sobre todo o painel.
1	um revestimento microreplicado apresentando picos foi revestido por vapor sobre toda a superfície com cobre.	Revestida com poliuretano de modo que os picos dos picos não foram completamente cobertos.
2	um revestimento microreplicado apresentando picos foi revestido por vapor sobre toda a superfície com alumínio.

Cupons de teste para os exemplos 11 e 12 foram feitos da seguinte forma. Um filme de óxido de alumínio com um suporte tecido com uma superfície que tem uma estrutura com padrões variáveis de troncos de bases paralelas quadriláteros de 635 mícrons (25 mil) de altura que têm 101,6 mícrons (4 mils) de área no pico e de 279,4 mícrons (11 mils) a 381 mícrons (15 mils) de área na base, disponível como Trizact™ Abrasive Belts, junto à 3M, foi fornecido. À superfície estruturada do painel foi aplicado um filme metálico de 0,1 mícrons usando-se uma câmara de deposição de vapor Denton para criar um painel com uma superfície estruturada condutiva. O metal foi cobre para os cupons do exemplo 11 e alumínio para os cupons do exemplo 12. Um revestimento de barreira de poliuretano foi aplicado à superfície de todos os cupons dos exemplos 10C, 11 e 12 da seguinte maneira, para preencher completamente o volume disponível entre a base e os picos da estrutura de superfície. Primeiro, a superfície do painel foi limpa a seco com metil etil cetona e deixada para secar durante 10 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). Então um revestimento de poliuretano foi aplicado da seguinte maneira. Uma solução de polímero foi preparada. Mais especificamente, 2 partes de base de poliuretano disponível como CA8800/I1050, junto à PPG Industries, e 1 parte de ativador disponível como CA8800, junto à PPG Industries, foram adicionados a uma garrafa de gargalo estreito de um litro. A solução foi misturada através de agitação com um depressor de língua de madeira durante 3 minutos a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa). A solução foi generosamente espalhada sobre a superfície estruturada e um aplicador plástico como aquele disponível como PA-1, junto à 3M, foi usado para espalhar a solução sobre o painel. No caso dos exemplos 11 e 12, a solução preencheu completamente o volume entre a base e os picos da estrutura de superfície, mas não

28/28 cobriu o topo de cada pico. A resina à base de poliuretano foi deixada para curar durante 4 dias a condições ambiente (22°C., 50 por cento de umidade relativa).

Múltiplos cupons de cada tipo foram feitos e testados, conforme relatado na tabela III. Cada cupom foi colocado em um Conjunto de Teste Dielétrico Líquido Phenix Technologies Modelo LD60 modificado para aceitar amostras de filme com um vão de ar de 3 a 4,5 mm entre o eletrodo e o cupom de teste. Um potencial elétrico foi aplicado a uma tensão que aumentou a uma taxa de 3.000 volts por segundo até que um arco foi criado ao longo do vão de ar entre o eletrodo e o cupom de teste. O valor do potencial elétrico e a duração do evento de formação de arco foram anotados no momento de desenvolvimento do arco. Uma câmera de alta velocidade operando no campo eletromagnético visual foi usada para capturar o evento em fotogramas progressivos. As fotos de alta velocidade foram usadas para avaliar o número de locais de contato distintos no painel de teste durante o evento que formação de arco. O dano ao cupom foi avaliado através de inspeção visual. Os resultados são apresentados na tabela III.

Tabela III

X.	Núm ero de Amostras	Duração do Evento	Número de Pontos de Contato Distintos	Tensão de Decomposição
0c	2	0,01 sec	1	Vão de 3 kV/mm
1	4	0,02 0,03 seg	16 a 23	Vão de 2 kV/mm
2	4	0,02 0,03 seg	40 a 60	Vão de 2 kV/mm

O arco elétrico fixado aos painéis com os locais distintos de preferência condutivos em significativamente mais pontos que aquele fixado aos painéis que foram uniformemente revestidos com uma tinta não-condutiva. Mediante o aumento do número de locais de contato de 1 até entre 20 e 60, a densidade de corrente local pode ser reduzida tanto quanto 98%. Isto pode permitir uma redução correspondente na espessura, ou peso, do sistema de proteção. Isto também pode criar uma oportunidade para o uso de materiais condutivos que são mais leves, em peso, ou menos caros, mas seriam de outro modo incapazes de proteger a estrutura de efeitos locais da corrente elétrica e do calor gerado durante o evento.

Várias modificações e alterações da presente descrição serão evidentes para os versados na técnica, a partir da descrição acima, sem que se desvie do escopo e dos princípios da presente descrição, e deve-se compreender que esta descrição não deve ser limitada, de modo indevido, às modalidades descritas anteriormente neste documento.

Claims (9)

REIVINDICAÇÕES

1. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um filme eletricamente condutivo substancialmente contínuo (30) tendo uma espessura t, sendo que o filme eletricamente condutivo (30) é dotado de um padrão de uma pluralidade de picos (40) que têm uma altura h maior que t, em que o revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10) compreende adicionalmente uma camada discriminadora eletricamente não condutiva (60) sobre o filme eletricamente condutivo (30).

2/2 fato de que compreende nenhuma camada eletricamente condutiva exceto filmes eletricamente condutivos substancialmente contínuos (30) que têm uma espessura entre 0,001 e 100 mícrons.

2. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que h é maior que 3 vezes t.

3. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que t está entre 0,001 e 100 mícrons.

4. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que h está entre 6 mícrons e 1 mm.

5. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que contém uma quantidade de material eletricamente condutivo que pesa menos de 50 g/m².

6. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende nenhuma camada eletricamente condutiva exceto filmes eletricamente condutivos substancialmente contínuos (30) que têm uma espessura t, onde os filmes eletricamente condutivos (30) são dotados de um padrão de uma pluralidade de picos (40) que têm uma altura h maior que t.

7. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo

Petição 870190074794, de 04/08/2019, pág. 5/10

8. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada de suporte eletricamente não condutiva (50) sob o filme eletricamente condutivo contínuo (30), onde a camada de suporte tem uma superfície superior que tem substancialmente o mesmo padrão de picos (40) do filme eletricamente condutivo (30).

9. Revestimento de proteção contra descarga atmosférica (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada discriminadora eletricamente não condutiva (60) cobrindo porções do filme eletricamente condutivo (30), sendo que os picos (40) compreendem topos que não são cobertos pela camada discriminadora.