(57)【要約】【課題】  衝撃層を備える暖房フロアパネルを提供する。【解決手段】  衝撃層を備える暖房フロアパネル組立体は、鈍力を吸収し、この組立体内側の発熱体を防護するように製造される。この組立体は、強化ポリマー基材から作製される複数の構造層、せん断応力を吸収するためにハニカムまたは発泡体構造を有する１層以上のコア層、及び発熱体を含む発熱層をさらに備える。衝撃層は、樹脂が含浸された繊維基材を備える複合層である。【選択図】図１
2020008274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面及び頂面を備えるフロアパネル組立体であって、
前記底面に隣接する第一構造層積層体、
前記第一構造層積層体に隣接し、せん断応力を吸収する第一コア層、
前記コア層と前記頂面との間の第二構造層積層体、
前記コア層と前記頂面との間の発熱層、及び
前記発熱層と前記頂面との間の第一衝撃層、
を備え、
前記衝撃層は、
繊維基材、及び
前記繊維基材に含浸する熱可塑性樹脂、
を備え、
そこで前記第一構造層積層体、前記コア層、前記第二構造層積層体、前記発熱層、及び前記衝撃層が合わせて結合される、
フロアパネル組立体。
【請求項２】
前記第一及び第二構造層積層体は、構造用樹脂によって含浸される構造用繊維基材を含む強化ポリマー基材を含む、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項３】
前記構造用繊維基材は、炭素繊維またはガラス繊維である、請求項２に記載のフロアパネル組立体。
【請求項４】
前記構造用樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、エポキシ、フェノール類、ビスマレイミド、ベンゾキサジン、またはそれらの組み合わせである、請求項２に記載のフロアパネル組立体。
【請求項５】
前記第一コア層は、アルミ合金、ステンレス鋼、及びチタンからなる群から選択されたハニカム構造の高密度金属材料を含む、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項６】
前記第一コア層は、発泡ハニカムポリマー、連続気泡ポリマー発泡体、または独立気泡ポリマー発泡体を含む、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項７】
前記発熱層は、金属材料、正温度制御（ＰＴＣ）セラミック、ＰＴＣポリマー、または炭素同素体材料を含む、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項８】
前記衝撃層の前記繊維基材は、ガラス繊維、炭素繊維、熱可塑性繊維、または金属繊維を含む、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート（アクリル）、ポリビニルクロライド、ポリウレタン、及びポリアミドイミド、エポキシ、フェノール類、ＢＭＩ、ベンゾキサジン、及びポリウレタンからなる群から選択される、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１０】
前記熱可塑性樹脂は、３０％から１５０％の破断伸びを有する、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１１】
前記熱可塑性樹脂は、３０ＭＰａから１２０ＭＰａの破断強度を有する、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１２】
前記熱可塑性樹脂は、０．９ｇ／ｃｍ3から１．７ｇ／ｃｍ3の密度を有する、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１３】
前記衝撃層は、アラミド繊維、ガラス繊維、バサルト、炭素繊維、カーボンナノチューブ、ナノスチール、スチールワイヤ、チタンワイヤ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される強化材をさらに備える、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１４】
前記衝撃層は、−５５°Ｃ〜８５°Ｃの温度による劣化を示さない、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１５】
前記発熱層は、前記衝撃層に隣接する、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１６】
前記発熱層は、前記コア層に隣接する、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１７】
第二コア層をさらに備え、そこで前記発熱層は前記第一コア層及び前記第二コア層によって挟在される、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１８】
前記第二コア層は、ハニカム構造の高密度金属材料、発泡ハニカムポリマー、連続気泡ポリマー発泡体、または独立気泡ポリマー発泡体中を含む、請求項１７に記載のフロアパネル組立体。
【請求項１９】
前記第一コア層は、前記第二コア層と異なる材料を含む、請求項１８に記載のフロアパネル組立体。
【請求項２０】
前記第一構造層積層体と前記コア層との間に第二衝撃層をさらに備える、請求項１に記載のフロアパネル組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に航空機用の暖房フロアパネル組立体に関し、具体的に暖房フロアパネル組立体の衝撃防護に関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房フロアパネルは、航空機に使用されることが多く、低い床下温度の影響を緩和し、快適な客室温度を維持するのに役立つ。これらのフロアパネルは、たとえば、格子状パターンの中に、配置される航空機構造によって一般的に支持される。フロアパネルは、これらのパネル上に載る人々及び物体の重量を支持するのに十分な構造健全性を有する。暖房フロアパネルは、ハイヒールによる刺衝、落下した物体からの破片、引きずられたスーツケースによる掻き傷、及び／または他の床の往来に関連した危険からの衝撃に耐えることができなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明は、向上した衝撃防護を有するフロアパネル組立体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
フロアパネル組立体は、底面及び頂面を備える。このフロアパネル組立体は、この底面に隣接する第一構造層積層体、第一構造層積層体に隣接し、せん断応力を吸収する第一コア層、コア層と頂面との間に第二構造層積層体、コア層と頂面との間に発熱層、及び発熱層と頂面との間に第一衝撃層を備える。衝撃層は、繊維基材（fiber matrix）、及びこの繊維基材に含浸する熱可塑性またはエラストマー樹脂を含む。第一構造層積層体、コア層、第二構造層積層体、発熱層、及び衝撃層を合わせて結合する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】暖房フロアパネル組立体の概略図である。
【図２】第二実施形態における暖房フロアパネル組立体の概略図である。
【図３】第三実施形態における暖房フロアパネル組立体の概略図である。
【図４】第四実施形態における暖房フロアパネル組立体の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、複合パネルを対象とし、より具体的に、向上した衝撃防護を有する暖房フロアパネル組立体を対象とする。このパネルは、発熱体を含む発熱層に加えて、構造層、せん断応力を吸収するために少なくとも１層のコア層、及び鈍力（blunt force）を吸収するために少なくとも１層の衝撃層を備える。この衝撃層は、耐鈍的衝撃性（blunt impact resistance）を向上させるために繊維またはワイヤを含み含浸されること、または高靭性エラストマー樹脂によって含浸されることが可能である。複数のコア層または複数の衝撃層を使用して、この組立体の耐衝撃性を向上させることが可能である。代替に、発熱層は、暖房フロアパネル組立体内でさらに移動し、発熱体を防護することが可能である。
【０００７】
図１は、底面１２及び頂面１４を備える暖房フロアパネル組立体１０の概略図である。組立体１０は、第一構造層積層体１６、コア層１８、第二構造層積層体２０、発熱層２２、及び衝撃層２４を備える。組立体１０は、構成要素間に必要に応じてフィルム接着剤（図示せず）によって結合されることが可能である。
【０００８】
組立体１０の底面１２は、航空機に固着され、頂面１４は、暖房される必要がある航空機の客室または他の床面積の内側に面する。構成要素１６、１８、２０、２２、及び２４を底面１２と頂面１４との間に配置する。第一構造層積層体１６を底面１２に当着し、コア層１８を底面１２に対向する第一構造層積層体１６に当着する。第二構造層積層体２０を第一構造層積層体１６に対向するコア層１８に当着する。発熱層２２をコア層１８に対向する第二構造層積層体２０に当着する。衝撃層２４を第二構造層積層体２０に対向する発熱層２２に当着する。衝撃層２４は、頂面１４に面する。
【０００９】
構造層積層体１６及び２０は、組立体１０に補強を提供する。構造層積層体１６及び２０は、熱可塑性樹脂（ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド）、または熱硬化性樹脂（エポキシ、フェノール類、ビスマレイミド、ベンゾキサジン）などの樹脂系によって含浸される炭素繊維またはガラス繊維などの、強化ポリマーであることが可能である。構造層積層体１６及び２０のそれぞれは、構造層、または特定の補強のために必要なものを形成するために、たとえば、選ばれる材料により、単層のプライ、または積層のプライを含むことが可能である。他の実施形態では、追加の及び／または代替的な構造層も追加されることが可能である。
【００１０】
コア層１８は、せん断荷重を伝え、フロアパネル組立体１０を補強する。例示的な実施形態において、コア層１８を高密度金属材料、たとえば、アルミ合金、ステンレス鋼、またはチタンなどから形成することが可能であり、さらにこのコア層をハニカム構造状に配置することが可能である。代替に、コア層１８を発泡ハニカムポリマー（expanded honeycomb polymer）、たとえば、樹脂を注入されたアラミド（たとえば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）またはＮｏｍｅｘ（登録商標））、樹脂を注入された炭素繊維またはガラス繊維、熱可塑性チュービング、及び連続気泡または独立気泡ポリマー発泡体などから形成することが可能である。注入する樹脂は、エポキシ、フェノール類、またはシアン酸エステルであることが可能である。一般的に、金属コア層は、ポリマーコア層より高い熱伝導率を有する。
【００１１】
発熱層２２は、電気発熱体（図示せず）を含むことが可能である。この発熱体は、たとえば、金属材料、正温度制御（ＰＴＣ）セラミック、ＰＴＣポリマー、またはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）ヒーターなどの炭素同素体材料などから形成される、抵抗発熱体であることが可能である。発熱体は、エッチドフォイル、ワイヤ、または印刷インキ要素として配置されることが可能である。他の適切な発熱体を本明細書に企図する。発熱層２２を使用して、組立体１０の頂面１４の温度を制御することが可能であり、発熱層を、たとえば、航空機の客室または操縦室などの中に、設置することが可能である。特定の実施形態において、発熱体は、発熱層２２の面積全体に広がることが可能である。他の実施形態において、組立体１０の縁部沿いの流体流出から、または組立体１０の縁部における破損から発熱体を防護するために、発熱体は、発熱層２２の縁部からある程度の距離を挟むことが可能である。
【００１２】
従来技術の実施形態において、衝撃層は、一般的にモノリス型材料、たとえば、モノリス型金属またはモノリス型ポリマーなどである。組立体１０において、衝撃層２４は、樹脂含浸金属またはポリマー繊維である。たとえば、衝撃層２４は、繊維基材及び樹脂の両方を含むことが可能である。衝撃層２４の繊維基材は、ガラス繊維もしくは炭素繊維材料、熱可塑性繊維、または金属繊維から作製されることが可能である。衝撃層２４の樹脂は、熱可塑性または熱硬化性、好ましくは高靭性を有する樹脂であることが可能である。加えて、衝撃層２４は、他の繊維によって強化されることが可能である。他の適切な高強度、及び低密度材料を本明細書に企図する。
【００１３】
衝撃層２４の熱可塑性樹脂またはエラストマー樹脂は、高靭性樹脂、たとえば、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂などである。これらの種類の樹脂は、コアがその環境から封着されたままで、変形を可能にするように伸展させる能力を有する。衝撃層２４は、予め含浸され、これは、フロアパネル組立体１０の組立前に衝撃層２４の繊維基材が高靭性樹脂によって充填されることを意味する。衝撃層２４の材料は、一般的に−５５°Ｃと８５°Ｃとの間である、航空機内装中で受けるすべての温度範囲における永久的な劣化を被る可能性がない。
【００１４】
適切な高靱性の熱可塑性樹脂またはエラストマー樹脂の実施例は、たとえば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート（アクリルの）、ポリビニルクロライド、ポリウレタン、及びポリアミドイミドなどの熱可塑性樹脂、またはたとえば、エポキシ、フェノール類、ＢＭＩ、ベンゾキサジン、もしくはポリウレタンなどの熱硬化性樹脂を含む。この樹脂は、延性及び機械的強度の両方を可能にする。一般的な破断伸びは、３０％から１５０％であり、破断強度は、３０ＭＰａから１２０ＭＰａである。樹脂の密度は、一般的に０．９から１．７ｇ／ｃｍ3である。
【００１５】
さらに、衝撃層２４は、他の繊維、たとえば、アラミド繊維（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、Ｎｏｍｅｘ（登録商標））、ガラス繊維、バサルト繊維、炭素繊維、カーボンナノチューブ、ナノスチール繊維、またはチタンもしくはスチールワイヤなどのワイヤによって強化されることが可能である。これらのような繊維（またはワイヤ）は、衝撃層２４へ機械的支持を提供し、衝撃力を拡散させ、鈍的衝撃（blunt impact）による破損を防止することが可能である。
【００１６】
図２は、暖房フロアパネル組立体２６の概略図である。この組立体２６は、図１中の組立体１０と同一の構成要素を多数含むが、異なる構成に配置される。
【００１７】
ここで、組立体１０中として、組立体１０の底面１２は、航空機に固着され、頂面１４は、航空機の客室、または暖房される必要がある他の床面積の内側に面する。構成要素１６から２４を底面１２と頂面１４との間に配置する。第一構造層積層体１６を底面１２に当着する。コア層１８を底面１２に対向する第一構造層積層体１６に当着する。
【００１８】
しかしながら、発熱層２２を第一構造層積層体１６に対向するコア層１８に当着する。このため、第二構造層積層体２０をコア層１８に対向する発熱層２２に当着し、衝撃層２４を第二構造層積層体２０に直接に当着する。衝撃層２４は、頂面１４に面する。発熱層２２の位置は、コア層１８に隣接し、構造層積層体２０の下で、発熱層２２上の発熱体に追加の防護を提供する。
【００１９】
図３は、暖房フロアパネル組立体２８の概略図である。この組立体２８は、図１中の組立体１０と同一の構成要素を多数含むが、異なる構成に配置される。組立体２８は、第二コア層３０をさらに備える。
【００２０】
ここで、発熱層２２を第一コア層１８と第二コア層３０との間に挟在する。これにより、発熱層２２のさらなる緩衝作用が可能である。コア層１８及び３０は、応力及び衝撃を受ける可能性があるため、発熱層２２は、衝撃層に近くに設置されるほど、発熱層の防護をより長く持続する。組立体１０に関するように、コア層１８及び３０は、組立体１０に対する耐衝撃性を提供し、せん断荷重を伝え、フロアパネル組立体１０を強化する。
【００２１】
例示的な実施形態において、第二コア層３０を高密度金属材料、たとえば、アルミ合金、ステンレス鋼、またはチタンなどから形成することが可能であり、さらに第二コア層３０をハニカム構造状に配置することが可能である。第一コア層１８を発泡ハニカムポリマー、たとえば、樹脂注入アラミド（たとえば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）またはＮｏｍｅｘ（登録商標））、樹脂注入炭素繊維またはガラス繊維、及び連続気泡または独立気泡ポリマー発泡体などから形成することが可能である。注入する樹脂は、エポキシ、フェノール類、またはシアン酸エステルであることが可能である。この事例において、金属の第二コア層３０は、ポリマーの第一コア層１８より高い熱伝導率を有し、暖房する必要がある頂面１４方向における組立体１０の伝熱特性を改善する。別の実施形態において、しかしながら、コア層１８及び３０の両方を同一の材料（たとえば、金属またはポリマー）から形成することが可能であり、このような配置は、重量制限及びパネル発熱または断熱要件などの要因による。
【００２２】
図４は、暖房フロアパネル組立体３２の概略図である。この組立体３２は、図３中の組立体２８と同一の構成要素を多数含むが、第二衝撃層３４をさらに含む。ここで、第一構造層積層体２０を第一衝撃層２４と第二衝撃層３４との間に当着する。第一構造層積層体２０は、第二衝撃層３４を支持し、この第二衝撃層３４は、頂面１４上の組立体１０に当着される。一方では、第一衝撃層２４をコア層３０に隣接する組立体３２内に埋め込む。
【００２３】
第一衝撃層２４と同様に、第二衝撃層３４は、繊維基材及び樹脂の両方を含む。衝撃層２４及び３４についての材料を衝撃層２４に関してより深く考察する。衝撃層３４の繊維基材は、ガラス繊維または炭素繊維から作製することが可能である。他の適切な高強度、高靱性、及び低密度の材料を本明細書に企図する。衝撃層３４の樹脂は、衝撃層２４と同程度に、熱硬化性または熱可塑性であることが可能である。
【００２４】
樹脂含浸繊維基材（fiber matrix）を含む複合材料の衝撃層の使用は、暖房フロアパネル組立体防護にとって、より軽い、さらに効率のよい衝撃層である。強化繊維またはワイヤの使用は、暖房フロアパネル組立体を鈍的衝撃または鈍力からさらに防護する。いくつかの実施形態において、追加の構造層、コア層、または衝撃層は、著しい重量を加えることなく、発熱体をさらに防護する。
【００２５】
（可能な実施形態の考察）
以下は、本発明の可能な実施形態の非排他的な説明である。
【００２６】
フロアパネル組立体は、底面及び頂面を備える。このフロアパネル組立体は、底面に隣接する第一構造層積層体、この第一構造層積層体に隣接し、せん断応力を吸収する第一コア層、このコア層と頂面との間に第二構造層積層体、コア層と頂面との間に発熱層、及び発熱層と頂面との間に第一衝撃層を備える。衝撃層は、繊維基材、及びこの繊維基材に含浸する樹脂を含む。第一構造層積層体、コア層、第二構造層積層体、発熱層、及び衝撃層を合わせて結合する。
【００２７】
先行項の組立体は、加えて、及び／または代替に、以下の特徴、構成及び／または追加の構成要素のうちのいずれか１つ以上を任意選択で含むことが可能である。
【００２８】
第一及び第二構造層積層体は、構造用樹脂によって含浸される構造用繊維基材を含む強化ポリマー基材を備える。
【００２９】
構造用繊維基材は、炭素繊維またはガラス繊維である。
【００３０】
構造用樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、エポキシ、フェノール類、ビスマレイミド、ベンゾキサジン、またはそれらの組み合わせである。
【００３１】
第一コア層は、アルミ合金、ステンレス鋼、及びチタンからなる群から選択されたハニカム構造の高密度金属材料を含む。
【００３２】
第一コア層は、発泡ハニカムポリマー、連続気泡ポリマー発泡体、または独立気泡ポリマー発泡体を含む。
【００３３】
発熱層は、金属材料、正温度制御（ＰＴＣ）セラミック、ＰＴＣポリマー、または炭素同素体材料を含む。
【００３４】
衝撃層の繊維基材は、ガラス繊維、炭素繊維、熱可塑性繊維、または金属繊維を含む。
【００３５】
衝撃層の樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート（アクリルの）、ポリビニルクロライド、ポリウレタン、及びポリアミドイミド、エポキシ、フェノール類、ＢＭＩ、ベンゾキサジン、及びポリウレタンからなる群から選択される。
【００３６】
熱可塑性樹脂は、３０％から１５０％の破断伸びを有する。
【００３７】
熱可塑性樹脂は、３０ＭＰａから１２０ＭＰａの破断強度を有する。
【００３８】
熱可塑性樹脂は、０．９ｇ／ｃｍ3から１．７ｇ／ｃｍ3の密度を有する。
【００３９】
衝撃層は、アラミド繊維、ガラス繊維、バサルト、炭素繊維、カーボンナノチューブ、ナノスチール、スチールワイヤ、チタンワイヤ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される強化材をさらに含む。
【００４０】
衝撃層は、−５５°Ｃから８５°Ｃの温度間の温度によって劣化を示さない。
【００４１】
発熱層は、衝撃層に隣接する。
【００４２】
発熱層は、コア層に隣接する。
【００４３】
フロアパネル組立体は、第二コア層を備え、そこで発熱層を第一コア層及び第二コア層によって挟在する。
【００４４】
第二コア層は、ハニカム構造の高密度金属材料、発泡ハニカムポリマー、連続気泡ポリマー発泡体、または独立気泡ポリマー発泡体を含む。
【００４５】
第一コア層は、第二コア層と異なる材料を含む。
【００４６】
フロアパネル組立体は、第一構造層積層体とコア層との間に第二衝撃層を備える。
【００４７】
本発明は、例示的な実施形態（複数可）に関して記載されているが、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行ってもよく、均等物をその要素に対して置換してもよいことを理解するであろう。加えて、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、多くの修正を行ってもよい。したがって、開示される特定の実施形態（複数可）に本発明を限定しないが、本発明が添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことを意図する。
【図１】
2020008274.tif 000003
【図２】
2020008274.tif 000004
【図３】
2020008274.tif 000005
【図４】
2020008274.tif 000006