KR20200097743A - 조류 충격에 대한 높은 내파괴성을 갖는 항공 적층 글레이징 - Google Patents

조류 충격에 대한 높은 내파괴성을 갖는 항공 적층 글레이징 Download PDF

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KR20200097743A
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Abstract

본 발명은
- 차량 또는 건물용 적층 글레이징에 있어서, 조류 충격의 응력 특성 하에서 내부 구조 중합체 재료 시트와 파괴 응력이 350 내지 1000 MPa 인 외부 구조 유리 시트를 포함하는 것을 특징으로 하고;
- 상기 적층 글레이징을 조류 충격 저항성의 요구 조건의 적용을 받는 항공기 글레이징으로 사용에 관한 것이다.

Description

조류 충격에 대한 높은 내파괴성을 갖는 항공 적층 글레이징
본 발명은 조류 충격에 대한 내파괴성을 갖는 항공 적층 글레이징에 관한 것이다.
항공 글레이징(glazing)의 기계적 크기는 조류의 충격에 대한 내성의 요구 조건에 의해 결정된다. 따라서 글레이징의 무게는 조류 충격 내성의 요구 조건에 따라 크게 좌우된다.
본 발명은 높은 파괴 응력을 갖는 구조 유리 (structural glass) 및 강인한 구조 플라스틱으로 이루어진 저중량 글레이징 조성물이다. 파괴 응력은 때때로 파열 계수(MOR, modulus of rupture)라고도 한다.
현재, 하나의 겹(ply)이 파손되는 경우에 안전을 보장하기 위하여 항공기 글레이징은 적어도 두 겹으로 형성된다. 공기 역학적 요구 조건을 관리하기 위하여 및/또는 제빙을 위한 가열 기능을 보조하기 위해 제3의 겹이 외부면에 추가될 수 있다.
기계적 특성을 제공하는 겹 (ply)들을 구조 플라이 (structural plies)라고 한다:
그것들은 다음 중 하나다:
- 높은 파괴 응력을 가진 두 개의 유리 플라이들; 또는
- 중합체 물질로 만든 두 개 이상의 플라이들: 주조되거나 또는 스트레치된 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PU).
중량 절감은 항공 산업의 영구적인 요구 사항이다. 한편으로는 유리로, 다른 한편으로는 스트레치된 PMMA로 만들어진 두 개의 구조 플라이들을 갖는 글레이징은 적층 글레이징과 실질적으로 유사한 중량을 달성하는 것을 가능하게 한다.
폴리카보네이트(PC)로 제조된 글레이징은 중량 감소를 가능하게 하지만, 폴리카보네이트(PC)는 또한 많은 결점을 갖고 있다:
- 높은 긁힘 감도;
- 시간에 따른 기계적 성능의 지속적인 저하;
- UV 방사선 아래에서 황변;
- 박리 경향;
- 부착물 (볼팅(bolting)을 위해 PC 시트(sheet)에 구멍)에서 피로 파괴 (압력의 증가 및 감소 변화와 관련하여);
- 낮은 탄성률로 인하여 항공기 가압(여압, pressurization)상태에서 글레이징의 심각한 변형.
새가 충격하는 동안 글레이징은 국부적으로 구부러져 글레이징에 스트레스를 유발한다. 충격으로부터 가장 먼 표면이 가장 높은 응력을 받기에 항공기 적층 글레이징의 내부 구조 플라이에 파손이 생길 수 있다. 반대로, 외부 구조 플라이는 인장 응력이 매우 적거나 압축 하에 놓이고, 이는 구조 플라이를 보호한다. 조류 타격의 방향에서, 항공기의 외부에서 내부로, 적층 글레이징의 구조 블록은 압축 응력을 받은 다음 인장 응력을 받고, "중립 축"(무부하)이라고 하는 평면에 의해서 구조 블록 내에서 두 가지 유형의 응력으로 분리된다.
본 발명의 목적은 두 개의 구조 시트를 결합함으로써 조류 충격시 적층된 글레이징의 파괴의 한계를 늘리는 데에 있다.
이러한 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 그 중 하나의 목적는 결과적으로, 차량 또는 건물용 적층 글레이징에 있어서, 조류 충격의 응력 특성 하에서 350 내지 1000 MPa의 파괴 응력을 가지며 3 내지 20mm의 두께를 갖는 내부 구조 중합체 재료 시트와 외부 구조 유리 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 구조 블록의 최외측 표면에 높은 파괴 응력을 갖는 유리 및 글레이징의 내면에 배치된 중합체 재료로 형성되고 낮은 탄성률을 특징으로 하는 구조 블록의 생성하는 것으로 구성된다.
유리는 중합체 물질(조류 충격의 응력 조건 아래에서 몇 GPa) 탄성률보다 훨씬 높은 약 70 GPa 정도의 높은 탄성률을 갖는다. 따라서 글레이징의 변형을 주로 결정하는 것은 유리이다.
두 개의 구조용 유리가 있는 글레이징과 비교하면, 중립축(무부하)은 적층된 글레이징의 조립 위치에서 구조 블록의 바깥쪽으로, 보다 구체적으로는 외부 구조 유리 내에 이동한다: 따라서 그 부하가 증가된다. 다시 말해, 외부 구조 유리 시트는 여기서 인장 응력을 받는다. 내부 구조 중합체 재료 시트는 유리의 강성으로 인해 거의 변형되지 않는다. 또한, 낮은 탄성률 때문에, 중합체 재료는 부하를 받는 유리보다 큰 변형을 필요로 한다.
본 발명으로 인해, 유리 및 중합체 재료의 파괴 한계에 동시에 도달하는 것을 찾음으로써 적층 글레이징의 중량을 최적화할 수 있다. 이 것은 두 개 구조 플라이들이 동일한 종류일 때는 불가능하다.
두 개의 구조 플라이들이 유리 또는 PMMA로 제조된 항공기 적층 글레이징과 비교하여, 본 발명의 글레이징은 특히 더 나은 조류 충격 성능과 예를 들어 20 % 정도의 구조 블록의 중량 절감을 동시에 제공한다.
외부 구조용 유리 시트의 완전한 캡슐화는 깊은 강화 (deep reinforcement) 유리보다 높은 수준의 강화 정도에 도달할 수 있는 표면 화학 강화 (superficial chemical reinforcement)를 선택할 수 있다. 깊은 강화는 캡슐화의 경우에는 발생할 수 없는, 표면을 긁힘에 의한 기계적 성능의 손실을 방지할 수 있는 것으로 알려져 있다.
이 적층 글레이징은 조류 충격 내성을 향상시킨다.
본 발명의 적층 글레이징의 여타 특징들은 다음과 같다:
- 내부 구조 중합체 재료 시트는 스트레치 된 또는 스트레치 되지 않은 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 구조 폴리우레탄(PU) 또는 폴리카보네이트(PC)로 만들고 5 내지 22 mm의 두께를 갖고;
- 외부 구조 유리 시트는 소다 석회 또는 알루미노실리케이트 유리로 만들어지고;
- 외부 구조 유리 시트는 화학적으로 강화되고; 화학적 강화는 예를 들어 나트륨 이온을 칼륨 이온에 의해서, 또는 리튬 이온을 나트륨 이온에 의해서, 즉 유리 시트의 표면에서 매번 큰 이온으로 치환하는 것으로 이루어지고; 이것이 표면 압축 응력과 파괴 응력을 증가시키고;
- 내부 및 외부 구조 시트는 0.5 내지 5, 바람직하게는 1.8 내지 3.2 mm의 두께를 갖는 제 1 접착제 중간층에 의해 서로 접착되고;
- 내부 구조 중합체 재료 시트와 대향되는 외부 구조 유리 시트의 측에서 적층 글레이징은 0.5 내지 5 mm 사이의 두께를 갖는 외부 유리 시트를 갖고; 이 얇고 비구조적인 외부 유리 시트는 외부 대기와 접촉하는 적층 글레이징의 외부 표면을 구성하고;
- 외부 유리 시트는 소다 석회 또는 알루미노실리케이트 종류이고;
- 외부 유리 시트는 세미-템퍼링(semi-temperd)되거나 화학적으로 강화되고;
- 외부 유리 시트는 2 내지 12, 바람직하게는 3 내지 7 mm의 두께를 갖는 제 2 접착제 중간층에 의해 외부 구조 유리 시트에 접착되고;
- 외부 구조 유리 시트를 향해 배향된 외부 유리 시트의 면은 가열 와이어의 네트워크 및/또는 전기 전도성 가열 층- 구리 와이어, 주석 도핑된 인듐 산화 ITO (인듐 주석 산화물) 층 - 을 지지하고, 컬렉터 (버스바 (busbar))에 의해 전원에 연결되며; 이러한 가열 기능의 배치는 (근방의 얼음에) 필요한 전력을 최소화하면서 모든 사용 조건하에서 외부 대기와 접촉하는 적층 글레이징 표면의 제빙을 제공하고;
- 내부 또는 외부 구조 시트의 일 면은 전술한 바와 같이 가열 와이어 네트워크 및/또는 전기 전도성 가열층을 지지하며; 이러한 가열 기능의 배치는 항공기 조종석의 대기와 접촉하는 적층 글레이징의 표면의 안개를 제거하는 기능을 제공하고;
- 외부 구조 유리 시트 반대편의 외부 유리 시트의 면은 조립 구조체와 동일한 평면에 있으며; 다시 말해, 이 면은 구조체(항공기 본체)의 연속이며; 외부 유리 시트의 필수 기능은 항공기의 공기 역학적 성능이고 겉모습에는 덜하다.
- 접착제 중간층은 폴리비닐 부티랄(PVB), 폴리우레탄(PU), 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 (EVA) 또는 유사한 것을 포함하고;
- 적층 글레이징이 구부러지고 (조립 위치에서 차량 또는 건물의 내부를 향해 오목함);
-강화 유리 시트는 적어도 적층 글레이징의 주변 구역의 일부에 걸쳐서 내부 및 외부 구조 유리 시트 사이에 삽입되고; 이것은 적층 글레이징의 주변 구역의 상당 부분을 따라 금속 또는 섬유 복합체 (Kevlar® 또는 이와 유사한) 물질과 같은 강화재의 스트립(strip)이고; 이 강화 시트는, 창유리 리테이너(retainer)에 의해 가해져 외부 구조 유리를 작은 조각들로 국부적으로 파손시킬 위험이 있는 국소 응력을 받으며; 강화 시트는 창유리 리테이너와 글레이징 사이의 접촉 경계에서 접착제 중간층이 찢어지는 것을 방지한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기에서 기술한 적층 글레이징을 항공기에, 특히 조류 충격 저항성 요건의 적용을 받는 상업적, 지역적 또는 비지니스 항공기의 글레이징에 사용하는 것이다.
본 발명은 이제 다음의 예시적인 실시예에 의해 설명된다.
실시예
가압된 업무용 항공기 조종석의 적층 글레이징은 항공기 내부에서 바깥쪽으로 다음과 같이 구성된다:
- 스트레치 된 PMMA의 10 mm 두께 내부 구조 시트;
- 500 MPa의 파괴 응력을 갖는 화학적으로 강화된 소다 석회 유리의 8 mm 두께의 외부 구조 시트; 그리고
- 세미 템퍼링(semi-temperd) (표면 응력 50 MPa)된 3 mm 두께의 외부 소다 석회 유리 시트.
두 개의 구조 시트는 2 mm 두께의 PVB 접착제 중간층에 의해 접착된다.
외부 구조 유리 시트와 외부 유리 시트는 10 mm 두께의 PU 접착제 중간층에 의해 접착된다.
외부 구조 유리 시트를 향한 외부 유리 시트의 면은 ITO의 제빙 가열층을 갖는다. 이것은 특히 항공기 조종석의 정면 제빙 글레이징의 경우이다. 상기 특정된 바와 같이, 김 제거 글레이징의 경우, 가열 기능은 적층에서 구조 블록의 어느 표면에 의해서 될 수 있다.
외부 유리 시트의 외부면은 항공기의 본체, 즉 적층 글레이징의 조립 환경과 동일한 평면 상에 있다.

Claims (17)

  1. 차량 또는 건물용 적층 글레이징에 있어서, 글레이징은 내부 구조 중합체 재료 시트와 3 내지 20mm의 두께를 갖고 조류 충격의 응력 특성 아래에서 350 내지 1000 MPa의 파괴 응력을 갖는 외부 구조 유리 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  2. 제1항에 있어서, 내부 구조 중합체 재료 시트는 스트레치 된 또는 스트레치 되지 않은 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 구조 폴리우레탄(PU) 또는 폴리카보네이트(PC)로 만들고 5 내지 22 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 외부 구조 유리 시트는 소다 석회 또는 알루미노실리케이트 유리로 만들어진 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 구조 유리 시트는 화학적으로 강화되는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 및 외부 구조 시트는 0.5 내지 5, 바람직하게는 1.8 내지 3.2 mm의 두께를 갖는 제 1 접착제 중간층에 의해 서로 접착되는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 글레이징이 내부 구조 중합체 재료 시트와 대향되는 외부 구조 유리 시트 측 상에 0.5 내지 5 mm 사이의 두께를 갖는 외부 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  7. 제6항에 있어서, 외부 유리 시트는 소다 석회 또는 알루미노실리케이트 종류인 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  8. 제6항에 있어서, 외부 유리 시트는 세미 템퍼링(semi-temperd)되거나 화학적으로 강화되는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  9. 제6항에 있어서, 외부 유리 시트는 2 내지 12, 바람직하게는 3 내지 7 mm의 두께를 갖는 제2 접착제 중간층에 의해 외부 구조 유리 시트에 접착되는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  10. 제6항에 있어서, 외부 구조 유리 시트를 향해 배향된 외부 유리 시트의 면은 가열 와이어 네트워크 및/또는 전기 전도성 가열층을 지지하는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 또는 외부 구조 시트의 일면은 가열 와이어 네트워크 및/또는 전기 전도성 가열층을 지지하는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  12. 제6항에 있어서, 외부 구조 유리 시트와 대향되는 외부 유리 시트의 면은 조립 구조체와 동일한 평면에 있는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  13. 제5항 또는 제9항에 있어서. 접착제 중간층은 폴리비닐 부티랄, 폴리우레탄, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 또는 이와 유사한 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 글레이징은 구부러지는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 강화 시트는 적어도 적층 글레이징의 주변 구역의 일부에 걸쳐서 내부 및 외부 구조 유리 시트 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 적층 글레이징.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른, 적층 글레이징을 항공 분야에 사용.
  17. 제16항에 따른 적층 글레이징을, 조류 충격 저항성 요건의 적용을 받는 상업, 지역 또는 비지니스 항공기 글레이징으로서 사용.
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