JP2001508476A

JP2001508476A - 耐食性を与えるアップリケ

Info

Publication number: JP2001508476A
Application number: JP52910298A
Authority: JP
Inventors: ローリングス，デイン・シィ; ダル，デニス・エル
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2001-06-26
Also published as: EP0946664A1; WO1998028377A1; AU5810598A; CA2272602A1; EP0946664A4; US6177189B1

Abstract

(57)【要約】環境規制がますます厳しくなるため、吹付け塗装のような従来の工程で被覆（すなわち、塗料）を与えることは揮発性溶剤および有害顔料のために困難となる。環境の監視は従来の耐食性表面処理、特にクロム酸塩プライマおよびコンバージョンコーティングに対して特に焦点を当てている。我々は、表面の上に蒸気防止層を設けて耐食性を与えるためにアップリケ（１０）を適用する。我々は異なるガウス曲率の一連の型上に湾曲したアップリケを作り、それによって、アップリケを生み出すために対象表面の「スプラッシ」型を製造することを避けることができる。湾曲したアップリケを用いると、平坦な（平面的）アップリケで複雑な曲率の表面を覆う試みで時折生じるうねり、皺またはギャップが低減する。

Description

【発明の詳細な説明】耐食性を与えるアップリケ技術分野この発明は塗料交換膜、特にアップリケの形態の耐食性表面被覆に関する。アップリケは好ましくは、航空機の外部のような、基板に付着する蒸気防止層で裏打ちされたトップコートのような保護膜、好ましくはエラストマを含む。背景技術長い間、塗装は特に複雑な曲率を有する表面に被覆を与えるための選択の工程であった。塗装は一般に制御可能であり、信頼性があり、簡単であり、かつ融通のきく工程である。塗料は、光沢、色、反射性またはその組合せのような望ましい物理特性を表面に与えるために添加剤を含み得る。塗装工程は十分に理解されており、表面が複雑な曲率を含む場合であっても均一な特性を有する質の高い被覆を与える。残念ながら、塗料は、顔料を携えるために揮発性溶剤を用いており、またはその顔料自体のためにより厳密に環境的な吟味を受けるようになっている。したがって、塗装工程をあまり環境的に影響を与えない工程に置換えることが必要である。さらに、塗装はよく規定され、よく理解され、一般的なものであるが、そこには、なぜか理由を説明することもいかに行なうかも他人に教えることが必ずしもできないままに熟練者が非熟練者または見習いよりもよりよい製品を作り上げる「技術」が残されている。塗装された表面は時には品質を重視する顧客が要求する耐久性に欠けることがある。表面は塗料を与える前に処理され、洗浄されなければならない。部品の周囲の環境は被覆を与える間に管理されなければならず、しばしば吹付け用ブースを必要とする。塗装された被覆はまた亀裂または掻き傷のような損傷を被りやすい。孤立した損傷が大きな面積の修復、たとえばパネル全体の再塗装を必要とし得る。吹付けは本来塗料を浪費するものであり、その塗布に関連した「技術」のために予測不可能である。不適切な塗布は吹付けが完了するまで検出できず、欠陥を修正するための再加工は通常小さな異常であっても大きな面積に影響を及ぼす。 Marentic他による米国特許第４，９８６，４９６号は、航空機の抗力を低減するために航空機の流れ制御表面に与えるための表面テクスチャを有する、適合したシート材料（デカルコマニア）の形態の抗力低減物を説明している。材料は基礎となる担体フィルムの塗料のような特性のために亀裂、気泡または皺なしで湾曲した表面上に適合する。Marenticのデカルコマニアは平坦に製造され、意図される単純曲率に伸長される。伸長は、伸長された材料が収縮して、デカルコマニア表面界面が気候によって破壊的作用を受け得る隣接するデカルコマニア間のギャップを露出する場合に時とともに問題となり得る。伸長によって一般にMarent icのアップリケはゆっくりと変化する曲率の表面に制限される。この特許を引用によりここに援用する。アップリケ（すなわち、デカルコマニア）は、引用により援用するDavisの来国特許第５，６６０，６６７号にも説明される。複雑な曲率を有し、このアップリケはさほど伸長せずに複雑な曲率の表面上に完全な、気泡および皺のない覆いを形成する。Davisがこれらのアップリケを与えるのは、（ａ）覆われるべき表面のガウス曲率を分析し、写像して、一定のガウス曲率の線を識別し、（ｂ）一定のガウス曲率の線と測地線とが表面上に写像グリッドを形成するように、表面上に測地線を識別し、（ｃ）異なるガウス曲率の隣接する領域のアップリケを混ぜるのに必要な伸長度を分析し、（ｄ）ある種の型を用いて各ガウス曲率に対してアップリケを作製し、（ｅ）一定のガウス曲率の線と交差する測地線とからなるグリッドを表面上に識別し、（ｆ）表面上に一定のガウス曲率の適合する線に沿って特定のガウス曲率のアップリケを与えて、従来の塗装された被覆に匹敵する表面上の完全な気泡および皺のない覆いを与えながら、任意のアップリケの伸長度を最小にして被覆を完成することによって行なわれる。グリッドの識別は、線を物理的な印付けるか、それらを光学テンプレートで表示するか、単にそれらを表面のための三次元デジタルデータモデルにおいて規定することを含み得る。 Davis方法は、同じガウス曲率を有する表面が対応するように位相的に写像できることを認識する。たとえばガウス曲率5ｆｔ^-2の表面があれば、アップリケを作製するために「スプラッシ」型の表面を作製する代わりに、たとえば球であるかもしれない親の曲率５ｆｔ^-2の型上でアップリケを曲率５ｆｔ^-2に成形する。親の型からのアップリケは実際の表面上に気泡および皺なしに適合するであろう。表面はしばしば腐食から守られなければならない。このような保護には通常、必要となる化学薬品とその適用に関連した時間とのために比較的高価な表面処理またはプライマ（すなわち、クロム酸塩プライマまたはコンバージョンコーティング）が必要となる。このような従来の被覆は、色、光沢、向上した表面耐久性、耐摩耗性、これらの特性の組合せ、または他の特性を与えるために耐食性被覆の上に他の表面被覆が与えられなければならない場合は特に比較的重いものである。従来の耐食性被覆において用いられる化学薬品はしばしば有害物質である。アップリケは商業用および軍事用の航空宇宙応用のために今日非常に重要である。Lockheed Martinおよび３Ｍは塗装なし航空機技術において飛行テストを行なっている。（本発明のような）これらのアップリケは、かなりの環境上の利点を与えながら製造コスト、サポート要件および航空機重量を低減する。Lockheed Martinのアップリケは引用により援用する記事「塗装なし航空機技術」（“Pai ntless aircraft technology”）、Aero．Eng'g、１９９７年１１月、第１７頁により詳細に説明される。Western Pacificのような民間航空会社はその輸送機を空飛ぶ広告に変えるためにアップリケを用いている。我々は、ライフサイクルコストを低減し、性能を高め、下にある表面を腐食から守るために従来の軍事用または商用機の塗装系にとって代わることができる耐久性のよいアップリケを求める。発明の概要この発明は、蒸気防止層を有するアップリケの整列によって表面被覆を結合して耐食性を提供する。アップリケは従来の表面耐食性処理を完全に削除するのに十分な耐食性を与えることができ、それによって重量を省き、環境上の懸念を低減する。代替的に、アップリケの耐食性と環境にはやさしいが比較的より劣ったクロム酸塩なしのコンバージョンコーティングとの組合せが環境上微妙な従来の耐食技術（すなわち、クロム酸塩コンバージョンコーティングおよびプライマ）にとって代わってもよい。樹脂複合構造における金属表面上または金属留め具周囲の腐食は、表面の品質を下げ、かつしばしば構造上の完全さを疑わしいものにする酸化を引き起こす。腐食を直すかそれが起こらないことを確実とするためのメンテナンスには、労働力を多く必要とするためにコストがかかる。より信頼性のある耐食系が商業および軍事航空宇宙産業において広く受入れられるであろう。耐食性に加えて、蒸気防止層も構造を透過する水の移動を制限するために航空宇宙構造において有利となり得る。たとえば、複合ハニカムサンドイッチ構造では、蒸気防止層のアップリケ被覆が積層表面板を介するハニカムコアへの水の移動を遅めるかなくすことができる。好ましいアップリケは、中間の蒸気防止層に組入れているので下にある表面に耐食性を与える。好ましいアップリケは、トップコートとしての１−８ミルのフッ素エラストマまたは他のポリマー膜（一般に２−６ミル）と、約１−４ミルの厚さの蒸気防止層（一般に３ミル）と、典型的に感圧性または熱活性の２ミルの接着剤とを有する。空力学抗力および他の理由のために重要な精密被覆を近代的な商用機および軍用機上に作製する場合、吹付け塗装は、物品間で正確に同じ被覆を得るように吹付けヘッドおよび吹付け条件を制御することが難しいために比較的信頼できない工程である。よく見落とされがちなこの吹付け工程における１つの変化要素は、塗料が塗布される乗物の物品間の自然に起こるばらつきである。このようなばらつきは公差の累積（すなわち、アセンブリにおける各部品ごとの許容可能な制御範囲内のばらつきから生じる累積したばらつき）から生じる。アップリケ方法は、顔料、添加剤および薄膜を適切にアップリケ中、したがって表面一面に配分することによって正しい分光特性を有するように被覆の製造をよりよく制御する。アップリケの利点はそれが同時に耐食性を与えればさらに高まる。所望の特性を得るために塗装された被覆を正確に製造することの難点は、被覆が不完全かつ不十分であるために物品全体を解体するか、または被覆のコストのかかる剥ぎ取りおよび再塗布を強要せずに乗り越えることができる。アップリケを用いると、単に損傷領域を切取り、適切な新しいアップリケパッチを再挿入することによって航空宇宙機表面上の精密被覆のわずかな領域の修復が可能となる。塗料では、このような修復における剥ぎ取られた領域と元の被覆との間のスプレー移行（spray transition）が問題である。たとえば、パネル全体は通常小さい領域の欠陥を直すために塗料で再被覆されることを必要とする。塗料吹付け、表面準備、修復領域のマスキングまたは他の方法での分離などのような動作が再塗装工程を遅める。薄いアップリケでは、我々はその適用を容易とするために一重または二重の移送保護紙の使用を推奨する。１枚の保護紙が、物品と調和し、かつ結合するアップリケの表面上に重なる。この表面は接着剤を有しており、または、金属または複合航空機表面に付着できるように本来粘着性を有していてもよい。露出された表面は、位置決めおよび移送の間に強化および保護するために同様の保護紙を有してもよく、これは適切な位置決めの後に剥ぎ取られる。アップリケの適用を容易にするために、識別情報および指示が移送紙上に書かれてもよい。したがって、この発明は実質的に完全な気泡および皺のない被覆を表面に与えるための耐食性アップリケに関する。アップリケは、表面への水の移動を実質的に低減するかなくすための蒸気防止層と、表面に蒸気防止層を接着するための蒸気防止層の少なくとも１つの面上の接着剤とを有する。この発明はまた、トップコートと、トップコートと調和し、完全にその下にある蒸気防止層と、部品に蒸気防止層を接着するための接着剤とを含む、金属または複合航空宇宙部品およびアセンブリ上の従来の塗料に置換わるための塗装なし被覆系に関する。この発明の方法は、金属または複合航空宇宙部品またはアセンブリ上の従来の塗装された被覆を、好ましくは湿気の移動を止めることによって著しい耐食性を与える交換可能かつ再封止可能な保護カバーに置換える。この方法は、（ａ）蒸気防止層のゴアを部品の予め定められた表面を覆うのに適した複数のアップリケに切断し、（ｂ）部品にゴアを接着し、（ｃ）随意に、縁の継ぎ目でゴア間を封止して部品とその環境との間に連続的な蒸気防止層を与えることを含む。被覆なしＡＬ２０２４上で、蒸気防止層は、従来の塗料と、クロム酸塩コンバージョンコーティングと、軍事仕様に適うクロム酸塩プライマとを有する部品に等価な耐食性を与える。この発明はまた、本質的に連続的な蒸気防止層を得るために基板上の隣接するアップリケを封止するための方法に関する。まず、各々ポリマーから作られた蒸気防止層を含む２つのアップリケを基板上に互いに隣接して位置決めすることによって継ぎ目を規定する。次に、継ぎ目上に蒸気防止層を有する封止アップリケを与えて、封止アップリケと位置決めされたアップリケとの間に重ね継ぎを形成する。また、封止アップリケの縁をポリマーで封止して封止アップリケを位置決めされたアップリケに結合してもよい。ある他の局面では、この発明は航空機上の場所で腐食の進行を本質的に止めるための方法であって、アップリケの形態の蒸気防止層をその場所の上に与えてそこへの水の移動をなくすステップを含む方法に関する。図面の簡単な説明図１は、典型的なアップリケの概略平面図である。図２は、接触表面および露出表面上に保護紙を含む、図１のアップリケの概略断面図である。図３および図４は、耐食性を示す、この発明の蒸気防止アップリケのボード線図である。図５は、図３および図４のアップリケに対する、時間の関数としての断周波数を示すグラフである。図６は、図３および図４のアップリケに対する、時間の関数としての抵抗面積を示す別のグラフである。図７は、図３および図４のアップリケに対する、時間の関数としての定位相要素を示す別のグラフである。図８は、図３および図４のアップリケに対する、時間の関数としての「ｎ」パラメータを示す別のグラフである。図９および図１０は、図３および図４のアップリケに対する、時間の関数としての誘電率を示すグラフである。図１１は、塗装なし被覆を与えるためにアップリケで覆われた航空機の等角図である。図１２は、典型的なアップリケの場所および配向を示す、図１１の航空機のウイングボックスの展開図である。図１３は、インピーダンスデータがさまざまな腐食パラメータを計算するためにいかに用いられるかを示すフローチャートである。図１４は、ＥＩＳ分析のための５素子回路モデルである。図１５は、この発明におけるＥＩＳ分析のために用いられる直列−並列回路モデルである。図１６および図１７は、表１の場合１に対応するボード線図である。図１８および図１９は、表１の場合２に対応するボード線図である。図２０および図２１は、表１の場合３に対応するボード線図である。図２２および図２３は、例１で説明するように優れた耐食性を示す、この発明の好ましいアップリケのボード線図である。図２４および図２５は、例１で説明するように図２２および図２３と同様であるが湿った状態で与えられる別の好ましいアップリケのボード線図である。図２６および図２７は、例１で説明するように、蒸気防止層として機能できないアップリケ膜の典型的な性能を示すポリウレタン対照アップリケのボード線図である。図２８は、この発明のアップリケの優れた性能を示す、例１のアップリケテストに対する時間の関数としての断周波数のグラフである。図２９は、例１のアップリケテストに対する時間の関数としての抵抗のグラフである。図３０は、例１のアップリケテストに対する時間の関数としての定位相要素（ＣＰＥ）のグラフである。図３１は、例１のアップリケテストに対する時間の関数としての「ｎ」パラメータのグラフである。図３２は、例１のアップリケテストに対する時間の関数として誘電率のグラフである。図３３は、糸状腐食の進行を示す、従来の軍事仕様ポリウレタン塗料における、すなわち、Alodine６００で処理されたクラッド２０２４Ｔ３アルミニウム試験片上のエポキシプライマ被覆系における刻み線の拡大立面図である。図３４は、糸状腐食の進行を示す、Alodine６００コンバージョンコーティングまたは軍事仕様プライマなしのクラッド２０２４Ｔ３アルミニウム上のこの発明の透明なフッ素ポリマーアップリケにおける刻み線の、図３と同様の拡大立面図である。図３５は、コンバージョンコーティングまたはプライマなしのクラッド２０２４Ｔ３アルミニウム上のアップリケの下の糸状腐食の進行を示す、図３４と同様の試験片における刻み線の拡大平面図である。図３６は、従来の軍事仕様被覆−プライマーコンバージョンコーティング系の下の典型的な糸状腐食の進行を示す、図３３の試験片に対応する試験片の刻み線の別の拡大平面図である。図３７は、塩吹付け条件下で、Alodine６００コンバージョンコーティングおよびＭＩＬ−Ｐ−８５５８２プライマで保護されたクラッド２０２４Ｔ３アルミニウム上のこの発明のアップリケに与えられた耐食性の別の拡大平面図である。図３８は、９５°ＦおよびｐＨ６．５−７．２の５％のＮａＣｌの霧に２０００時間露出させた後の、図３３と同様の試験片上の刻み線の別の拡大平面図である。図３９は、図３８に示す試験片と同様の２０００時間の塩吹付け条件の後の被覆なし（ベアクラッド）２０２４Ｔ３アルミニウムを覆うこの発明の灰色のアップリケを有する試験片上の刻み線の別の拡大平面図である。図４０は、基板に接着されたアップリケ上の縁封止を示す立面図である。図４１は、この発明のアップリケに対する縁封止での典型的な重ね継ぎを示す別の立面図である。図４２は、基板上のアップリケ間の突き合せ継ぎに与えられる縁封止を示す別の立面図である。図４３は、アップリケ間の先細突き合せ継ぎ上の縁封止を示す別の立面図である。図４４は、テープおよび縁封止を用いるアップリケ間の突き合せ継ぎの封止を示す別の立面図である。図４５は、蒸気防止層の上のアップリケテープにテープのための取外されるトップコートと縁封止とを与えることによる蒸気防止層の封止を示す別の立面図である。図４６および図４７は、例２で説明されるポリウレタン被覆され、エポキシプライマ化され、コンバージョンコーティングされたクラッド２０２４Ｔ３アルミニウム試験片に対する塩吹付け試験のためのボード線図である。図４８および図４９は、例２で説明される塩吹付け試験におけるこの発明のアップリケのボード線図である。図５０は、Ｆ−１８の亀甲セクション上に用いられるアップリケのパターンを示す等角図である。図５１は、コンピュータ化された切断装置を用いてアップリケシート素材から切取られるべきゴアのパターンの平面図である。図５２は、表面板を介するハニカムコアへの水の移動を低減するために複合ハニカムサンドイッチパネルに接着された蒸気防止層を有するアップリケの等角図である。好ましい実施例の詳細な説明米国特許第４，９８６，４９６号は流れ制御表面を覆うための平坦なアップリケの作製を教示しており、アップリケ製造技術がこの発明に適用可能である。米国特許第５，６６０，６６７号（Davis）は、航空宇宙産業において一般的である複雑な（すなわち、複合）湾曲表面上での使用に特に適した湾曲したアップリケの製造を説明している。我々は一般に蒸気防止層をシート素材に形成し、その後トップコートおよび接着剤をこの膜へとロール塗布する。アップリケ１０のための外部膜またはトップコート２０（図２）は典型的に有機樹脂マトリックスエラストマ複合材、特に約０．００１−０．００４インチ（１−４ミル）の厚さのフッ素エラストマである。蒸気防止層３０（特にフッ素化ターポリマー、金属化ポリマー、とりわけアルミニウム薄膜を有するものか別のフッ素ポリマー）と、別個の層として与えられる特に感圧性または熱活性接着剤の適切な接着剤４０（特に３Ｍの９６６接着剤）とがこの発明の好ましいアップリケの３層構造を完成する。接着剤は通常アクリル酸系材料またはゴム状ポリマーまたはコポリマーである。フッ素エラストマは強靭で耐久性および耐候性があるべきである。接着剤は蒸気防止層と下にある構造との間を完全に接着するべきである。さらに、これは水を吸収するのに時間がかかるべきである。蒸気防止層は、金属表面への水の移動をなくすことによるこの発明の耐食性向上の鍵となる。蒸気防止層は現場での長い寿命を与えるために耐久性があるべきである。これはまた少なくとも約２５０°Ｆまでの温暖湿潤条件下で安定しているべきである。また、使用中に起こる綻びおよび剥離の進行を制限するために切り裂けるよう、ずたずたに裂け可能であるべきである。また、除去、所望であれば、検査または交換のために引伸ばすことによって剥がれ落ち可能なべきであるが、飛行中は付着し続けるべきである。トップコートは高い耐久性および硬化性を蒸気防止層に与えるべきである。これは分散したカーボンまたはグラファイトのファイバを含むことによってアップリケの塗装なし被覆に帯電防止性を与えることができる。トップコートは適切な顔料によって色および光沢を与える。これは除去可能な印がトップコート上に刻まれ得るように印付け可能なべきである。これはＵＶに耐性があるべきである。我々のフッ素エラストマは我々が見出したどの材料とも同様にこれらの基準を満たす。トップコートおよび蒸気防止層の組合せは耐久性あるべきだが、飛行中に剥離が始まる場合には切り裂かれるべきである。アップリケはその適用を容易にするために一重または二重の移送保護紙（５０、図２）で保護され得る。１枚の保護紙が、物品と調和し、かつ結合するアップリケの表面の上に重なる。この表面は金属または複合航空機構造に対する付着を可能にするために接着剤または固有の粘着性を有する。非常に薄いアップリケでは、トップコートの露出された表面が、位置決めおよび移送の間の強化および保護を与えるために同様の保護紙を有してもよい。この保護紙を適切な位置決めの後に剥ぎ取る。識別情報と、いつ、どのようにそしてどの順序でアップリケを与えるかについての指示が、その配置および位置決めを簡単にするために移送紙上に（またはアップリケのトップコート上に直接的に）書き込まれ得る。航空宇宙産業のための塗装なし被覆の利点は、（１）初期適用と剥ぎ取りおよび交換の間とにおける有害物質および廃棄物の低減、（２）腐食検査、修復および交換のための要件を低減するであろう腐食の緩和、（３）航空機寿命の増大の可能性、（４）適用およびメンテナンスの際の著しいライフサイクルコスト節約を含む。図１１に示すように、アップリケが検査、修復または交換されている間にたとえばコックピット内で航空機１１０が同時にメンテナンスされ得る。曲率がアップリケの大きさおよび形状を規定するが、上方ウイング表皮１３０に与えられる典型的なアップリケ１２０は図１２に示すような矩形であり得る。塗料を変えるために、アップリケは塗料が用いられるであろう航空機表面のすべて、実質的にすべてまたは一部のみを覆う。熱い領域または特に侵蝕されやすい領域は通常のアップリケに加えて従来の処理を必要とするかもしれない。ゴアは一般に、ベースボールセクションに類似した三次元表面に従うような大きさにされる二次元の平坦なパネルである。取付の間、最終的な適合性を得るためにトリミングがしばしば必要とされる。ゴアは物体上の意図される場所によって異なる厚さを有してもよい。甚だしい摩耗を受ける領域または衝撃ゾーンにおいてはより厚いゴアを用いる。デカルコマニアおよびアップリケは通常、可撓性があり、容易に曲げられる平坦な材料として製造される。この形態の材料は平坦な表面と円筒、円錐または丸く湾曲した形のような簡単な湾曲表面との両方に容易に与えられ得る。複合曲率を含むより複雑な表面は、材料が皺または切り裂きを避けるために引き伸ばされるかまたは圧縮され得る場合にのみ覆われ得る。材料の弾性が不十分な場合、重複させるための切り込み、またはウェッジの除去、そしてダーツの付加が名目上平坦なアップリケまたはデカルコマニア材料で覆われる範囲を拡大するのに役立ち得る。このようなアプローチは、材料が何らかの好ましい配向（たとえばリブレットでのような）を有する場合に時間がかかり、与えられた材料への損傷を引き起こし得る。材料が幾分弾性があるものと想定すると、Davisはガウス曲率（ＧＣ）に従って傾斜を緩くされたデカルコマニアがある範囲のガウス曲率内の表面に適しているであろうと説明している。所与の複雑な曲率の表面が対応のガウス曲率範囲のゾーンへと分割され得る。各ゾーン内に単一の予め成形されたデカルコマニアが用いられ得る。平坦な材料を覆うのに適した表面でのように、各ゾーンは特定の範囲のガウス曲率にのみ従うさまざまな表面形状を必要とし得る。我々は一般に平坦な（ＧＣ＝０）材料からのみアップリケを作製し、アップリケの固有の伸長性および弾性によって曲率に対処する。我々のアップリケは主として、比較的寛大で加工しやすいフッ素エラストマから作られる。Davisが提案するような成形されたアップリケが曲率が急速に変化する表面のために望ましいかもしれないが、これらは一般に必要とされない。アップリケで達成できる塗装なし被覆の我々の研究は多くの異なったフィルム、被覆および接着剤の評価を含んだ。我々はその塗装なし被覆において使用するための蒸気防止層および耐湿性接着剤を選択した。我々は塗装と比較して著しく耐食性を高めるための蒸気防止層の能力を評価した。我々の仮定は、金属および他の表面の腐食は表面へおよび表面からの動的な水の移動を防ぐことによって阻害されるというものであった。我々の蒸気防止フィルム膜を選択的に用いると内部航空機腐食を防止または緩和できるかもしれない。これらはまた、過度の重量につながる問題である、樹脂複合積層表面板１０２から下にあるハニカムコア１０６への水の移動を遅めるか防ぐことができる（図５２）。我々の評価試験は刻みありパネルおよび刻みなしパネルでの標準的な塩浸および塩吹付けを含んだ。我々は顕微鏡検査および電気化学インピーダンス分光学（ＥＩＳ）を用いて塩露出の関数としての表面の変化を追跡した。これらの試験は２０００時間の塩吹付け露出の間およびその完了後に、表面に接着された蒸気防止層で被覆されたパネルの優れた耐食性（表面における無視できる変化）を示し、他方、我々が比較対照物として用いた塗装表面に著しい腐食損傷が起こったことを示した。ＭＩＬ−Ｐ−８５５８２（クロム酸塩エポキシ）プライマ上のこれらのアップリケでの刻みあり試験パネルの多くが表面または刻み線の観測可能な劣化をほとんどまたは全く示さなかった。我々はまた、化学的または電気化学的に処理されたパネルに対する、さまざまな種類の処理されていないアルミニウム上の塗装なし被覆の利点を示しており、表面がさまざまなクロム酸塩なしのプライマで処理されるときのアップリケの性能を試験する計画をしている。これらの試験は蒸気防止層が表面腐食の利点を与えることを示す。向上した耐食性を保ちながら全くプライマなしで済ませることは可能であるかもしれない。 Davisは、平坦な材料は、圧縮性または伸縮性が不十分であるので、複雑な曲率の表面に与えられると皺が寄るかまたは裂けることがあると示唆している。洋服の仕立てにおいて用いられる技術のようなダーツまたはウェッジの除去が複雑な曲率に合わせたいくらかの輪郭付けを与えるが、これらの仕立て技術は継ぎ目のない、完全な、かつ気泡および皺のない被覆を生み出すためには複雑な計画と熟練労働力とを必要とする。これもまた材料を浪費し、実際の物品の不規則性に対処しない。すなわち、この仕立てアプローチは、同じ公称タイプの各物品が同一の表面輪郭を有すると想定する。実際、航空機のような複雑なハードウェアでは、各航空機がその表面曲率および特性においてわずかであるが重要な相違を有する。これらのわずかな変化が大量生産ではなく個々の調整を必要とする。 Davisが推奨するような湾曲したアップリケを作製することを選択するならば、一定のガウス曲率の線を識別するために表面曲率の物品ごとの評価を行なう。さもなければ、適切な大きさおよび形状の平坦なゴアを設計して表面を覆うために表面曲率を分析する（図５１）。この分析は、物品が（ボーイング７７７型機のために入手可能であるような）それぞれの部品の固体モデルのデジタルプリアセンブリを行なわせるように設計されるならばある程度簡単になるが、曲率は従来のレーザ座標測定器を備えたプロファイル測定器、写真測量法等を用いても識別され得る。表面プロファイルは、設計データが示唆する理論上の曲率ではなく対象表面の実際の曲率を識別する。プロファイル測定器が精密被覆のために必要となるかもしれない。プロファイルを描くための装置はまた、それぞれのアップリケが「色に番号を付ける」（color-by-number）工程において配置され得るように対象表面上の一定のガウス曲率の線と測地線とを印付けるのに役立つ。「印付ける」とは各アップリケのための場所が識別されることを意味する。このような印付けは投影光を用いるかまたはより伝統的な印付け方法（チョーク、鉛筆等）を用いて行なうことができる。表面分析によって対象表面を覆うのに必要なアップリケゴアの大きさおよび形状を決定できる。また、どのアップリケが平坦なシート素材から作られ、どれが複雑な曲率に成形されるかを決定できる。ゴアを与える順序を決定し、数または他の指示をアップリケ自体または移送紙に与えて被覆キットにおけるゴアを整理することができる。湾曲した表面はその曲率に対処できる湾曲したアップリケまたはより小さい平坦なアップリケを必要とし得る。我々は、各アップリケをできるだけ大きい面積にしながら、なお一人の作業員が容易に扱うことのできるアップリケを有することを好む。大きな面積のアップリケはキットにおける部品数を低減する。我々のアップリケは一般に２−４フィートの幅であり、４−８フィートの長さであるが、大きさおよび形状はアップリケが与えられる表面の形状および曲率によって変化し得る。あるパターンのアップリケが、英数字の指示が別個のコアを特定する図５０に示される。我々のアップリケは典型的に、特に薄い場合はかなりの伸縮性を有し、したがって、これは湾曲した表面に適合できるものである。ガウス曲率は複合曲率を測定するための表面特性である。このトピックは通常微分幾何のテキストで説明され、エンジニアリング業界で広く知られている。この概念は、湾曲した表面上のある点で表面垂直ベクトルを含む数学的な面を考慮することによって最もよく理解される。平面と湾曲した面との交差によって形成される曲線は正規曲線として知られる。平面が面法線によって規定される軸のまわりをスピンさせられれば、無限の正規曲線族が発生する。ある特定の配向において最大の曲率が得られる。微分幾何からの驚くべき結果として、最小曲率の正規曲線が起こるのは平面が９０°回転される場合である。これら２つの曲率は主曲率として知られ、他の法平面配向に対する曲率を簡単な式によって説明するために用いられ得る。各主曲率は曲率の局所半径の逆として表現され得る。ガウス曲率は単に２つの主曲率の積である。基本的な２例がこの概念を説明するのに役立つ。円筒表面上の点では一方の主曲率が０である（すなわち、長手軸の方向で表面に沿う移動は垂直線上の移動である）。ガウス曲率も０であり、これは一方の主曲率が０である主曲率の積であるからである。ガウス曲率は平坦な材料を曲げることによって形成され得る他のすべての表面に対しても０である。これらの形状が互いに変換可能であるためである。別の簡単な例は球である。表面全体が半径の逆２乗に等しいガウス曲率を有する。曲率の中心が表面のさまざまな側で生じるので、鞍形の表面は負のガウス曲率を有する。最も一般的な場合ではガウス曲率は表面中で変化する。より一般的な場合のよい例は、端部で最高のガウス曲率を有する（フットボールのような）扁長長円体である。特定のガウス曲率（ＧＣ）のデカルコマニアまたはアップリケが球（または対称的な鞍形）のような対称的な型上に形成され得る。可撓性があれば、アップリケまたはデカルコマニアは、曲げられて非対称である場合でさえ、同じＧＣの他のどの表面に対しても皺を寄せずに適合する。この場合の成形された材料も、（ジグソーパズルのピースが必要とするであろうような）特定の配向ではなく何らかの望ましい配向で実際の表面上に与えられ得る。材料が伸長（または圧縮）可能であれば、ある範囲のＧＣ値を覆うのに適しているはずである。長円体の型は傾斜（すなわち、ＧＣにおける既知のばらつき）を有する一時的なデカルコマニアを生じるために用いられ得る。予め成形されたアップリケが複合湾曲表面上の航空機の印に与えられ、塗装の代わりにとり得る方法を与えることができる。商用機において価値があるが、アップリケは、戦闘の場に合うように偽装および他の目立たない覆いを変える必要がある軍用機に特に適している。アップリケは自動車、ボートおよび他の商業製品のような他の多くの分野で商業上価値がある。 Davisは、中心から端部に延びる対称的なパターンの一定のガウス曲率の線を有する長円体型を説明している。線は長円体型上の横断方向に互いに平行に延びる表面上の「真っ直ぐな」線である。線は通常の地図上の緯度線に対応する。表面上に印付けられた測地線は世界地図上の経線と同様に極から極へとゆるやかな曲線で縦方向に延びる。Davisのアップリケは一定のＧＣ線の各々に対して中心付けられ、通常菱形である。我々は、平坦なゴアを適切な場所および配向に位置決めするために同様のプロットプロトコルを用いることができる。この説明の目的のために、測地線は２つの極の間で表面上に延びる最短の線である。球上では測地線は２つの極を結ぶ「大円」であろう。測地線は０に等しい曲率ベクトルを有し、表面法線と一致する主法線を有する。ある公称ＧＣを有するDavisのアップリケが一定のＧＣの対応の線に沿って配置され、異なる公称ＧＣを有するアップリケが一定のＧＣの対応の線に沿って配置される。アップリケの本体は伸張して曲率間の遷移を作る。物体の端部はしばしば比較的大きなカップまたはチューリップ形状で覆われる。さまざまなアップリケが適合して皺、ギャップまたは気泡なしで表面全体を覆う。一定のガウス曲率のアップリケが対象表面の対応のＧＣの線上に配置することによって型上で作製され、航空機、ボートまたはトラック等に移送され得る。他のアップリケも同様の態様で選択され、配置されて表面全体を覆う。各アップリケがある特徴的な主軸に沿う実質的に１つのガウス曲率と、主軸から外側に延びるアップリケのトランジショナルフィンガまたは伸長部とを有する。フィンガは、その伸長性のために、または測地線に沿う配置に対する成形のために変化するガウス曲率を有する。アップリケの基本的な大きさはそれが覆う表面の曲率の度合いに依存する。曲率の傾斜が大きく、すなわち、ＧＣが短い距離にわたって変化する場合はより小さいものが必要とされる。もちろん、ＧＣが０の平坦なアップリケが円筒体、平面、ＧＣが０の何らかの他の大きな面積に用いられてもよい。一連の異なる大きさの型が正のＧＣのアップリケを与える。同様の一連の鞍形の型は負のＧＣを有する対応のアップリケを与える。アップリケは膜を配置し、平滑にするためにスキーズ、マットナイフ、ゴムローラ、壁紙ツールなどを用いて湿った状態または乾燥した状態で適用可能であり、閉じ込められた空気または水を皮下注射器で取出すことによって気泡がなくなる。調和するアップリケ同士は通常４分の１から２分の１インチまたはそれよりも多く重複させられるが、突き合せ継ぎも可能である。重複の程度は重量およびコストの要因のために制限されるが、アップリケが互いに貼り付くよりもしっかりと基板に対して貼り付くことによっても制限される。重複は不十分なアップリケ間の接着のために飛行中の剥離の原因となり得る。米国特許第４，９８６，４９６号に説明されるように、アップリケは表面パターンを含んでもよく、可塑剤、増量剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、染料、顔料、（炭化シリコンのような）放射剤、細断されているかまたは連続的な強化ファイバ等を所望の色、光沢、反射性、または他の表面特性を与えるために含んでもよい。細断されたファイバはたとえば靭性および帯電防止性を向上することができる。一般に、顔料は金属薄片、金属酸化物粒子または有機金属粒子であり、典型的にはいくつかのタイプの材料の混合物である。適切なアルミニウム薄片顔料はSi berline Manufacturing Co.から入手可能なAquasil BPシリーズの顔料を含む。顔料はガラス、マイカ、金属（たとえばニッケル、コバルト、銅、青銅およびNo vametから入手可能なもの）、またはガラス薄片、銀被覆ガラス薄片、マイカ薄片、またはPotters Industries，Inc.から入手可能なものであってもよい。これらの薄片は典型的にその特性寸法として約１７−５５μｍである。ある応用では、セラミック顔料が適切であるかもしれない。もちろん、顔料は被覆の所望の特性を与えるために混ぜ合わされてもよい。 Titanox２０２０酸化チタン顔料はNL Industriesから入手可能である。酸化銅または酸化鉄顔料はFischer Scientificから入手可能である。ＮＡＮＯＴＥＫチタニア、酸化亜鉛または酸化銅顔料はNanophase Technologies Corporationから入手可能である。これらの顔料は一般に直径が約３０ｎｍ（ＮＡＮＯＴＥＫの顔料の場合）からミクロンレベルの範囲の球状である。好ましい顔料は、約１０００Å±５−１０％（すなわち、９００−１１００Å 、好ましくは９５０−１０５０Å）の厚さを有する（適切な表面コンバージョンコーティングでの）本質的に純粋な金属である。これらの顔料はその他の点で塗料顔料のための従来の仕様にかなうべきである。この点で、（粒子または薄片とも呼ばれる）顔料はエッジ効果（分散）を最小にしながらも不透明さを与えるのに十分厚くなければならない。したがって、長さまたは幅のいずれかでの特性寸法は２０−１００μｍ、好ましくは３０−５０μｍであろう。我々は５０μｍ×５０μｍ×１０００Å（すなわち、１μｍ）の特性公称寸法の粒子を目標にする。所望の厚さを有する純粋な金属の膜は、２ミルの厚さのフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）のシート素材に金属をスパッタリングすることによって用意できる。この膜製品の製造は食料または真空バッグ材料を製造するための従来の製造ステップによって行なわれる。この発明の方法は簡単で時間のかからない２段階の浸漬ステップにおいて金属を金属化された膜から取除く。まず、金属化された円筒形のものがその金属をゆるめるために約１５秒間苛性（塩基性）浴に浸される。次に、円筒を再び希釈酸性溶液に約１５秒間浸して塩基を中和し、金属を分離する。ＦＥＰから粒子をブラシをかけて取除き、酸性溶液内で粒子を沈殿させてから濾過、すすぎおよび乾燥を行なう。ＦＥＰから金属を分離させるために、一般に金属を逆回転する円筒ナイロン剛毛ブラシに接触させる。時には超音波振動を単独でまたはブラシと組合せて使用する。ブラシでは、Richards Brush Companyから入手可能な３インチナイロン剛毛（０．０１０）直径の渦巻形ブラシが好ましい。アルミニウム薄膜では、７重量％のＮａ₂ＣＯ₃を塩基として用いることが好ましいが、ＮａＨＣＯ₃、ＮａＣＯ₃／ＮａＨＣＯ₃混合物、もしくは約９．０ｐＨに希釈された従来のアルカリ水酸化物またはアルカリ土類水酸化物を用いることができる。酸性溶液は好ましくはｐＨ３．４−３．６で０．０１−０．１Ｎの酢酸であるが、リン酸または希釈無機酸であってもよい。ゲルマニウム薄膜では、酢酸とともに、または酸性溶液に置換わる超音波振動とともに２．５ＮのＮａＯＨを塩基として用いることが好ましい。塩基浸漬は約１５秒かかる。酸浸漬の前に、塩基処理され、かつ金属化された膜を約２５秒間空気にさらす。酸浸漬は約１５秒間続き、その後ＦＥＰから粒子をブラシによって取除く。金属化された円筒は当業者によって理解されるように連続的な工程でいくつかの動作により引張られる。酸タンクのｐＨを従来のｐＨメータまたはＯＲＰメータで監視し、所望のｐＨおよび酸化還元性を維持するために必要に応じて酸を加える。濾過、すすぎおよび乾燥を行なうことによって酸性浴から粒子を回収する。粒子を寸法で分類する。次に、クロム酸陽極酸化、リン酸陽極酸化、（特にalodin e６００またはalodine１２００を用いる)alodine処理のような従来のアルミニウム処理か、ボーイング社の米国特許第５，２９８，０９２号、第５，３７８，２９３号、第５，４１１，６０６号、第５，４１５，６８７号、第５，４６８，３０７号、第５，４７２，５２４号、第５，４８７，９４９号および第５，５５１，９９４号に説明されるようなコバルト系コンバージョンコーティングか、またはゾル被覆を用いて粒子をコンバージョンコーティングする。ゾル被覆方法はボーイング社の米国特許出願第０８／７４２，１６８号の「金属のゾル被覆」（“ Sol Coating of Metals”）または米国特許出願第０８／７４２，１６９号の「塗料接着性の向上」（“Improving Paint Adhesion”）に説明されるように、混ぜ合わされた有機ジルコニウムと有機シランとのゾルを用いて表面上にゾル−ゲル膜を作り出す。これらのボーイング社の特許および特許出願を引用により援用する。種々の処理がさまざまな色合いを薄片に与えることができる。alodineは黄色または緑がかった黄色の色合いを与える。コバルト処理は青色の色合いを与える。ゾル被覆は好ましくは、ジルコニウムがアルミニウム薄片と共有結合し、有機シランの有機末端が塗料の結合材と結合する有機金属の混合物である。陽極酸化処理は主に機械的表面現象によって接着性を得るように表面を準備する。ゾル被覆は、機械的接着性（微小粗面化）と、化学親和力、両立可能性および共有化学結合による接着性の両方とを与える。トップコートは蒸気防止層の上に保護膜を形成し、アップリケ系の耐食特性を保つために適切な材料から選択されるべきである。耐食性は我々の好ましい蒸気防止層では図３−１０および図２２−３２に示される。アップリケが腐食をなくすために最適化されなくても、アップリケは通常の空港でのメンテナンスの際に航空機のより簡単な被覆交換および帯状分解修理（同時のメンテナンス）を可能にすることによってなおライフサイクルコストおよびメンテナンスを向上させるはずである。図１１に示すように、塗装なし被覆の検査、つぎはぎおよび修復が航空機の一方の側で進行可能である間に、たとえばエンジンが航空機の他方の側で分解修理され得る。通常の塗装修復では、他のメンテナンスまたは検査が同時には行なえない吹付けブース内に航空機が隔離されることが必要である。好ましいトップコートはフッ素エラストマ、特に前述のように適切な色および適切な添加剤を用いてのロール塗布に適した、CAAP Companyから入手可能な変性されたＣＡＡＰＣＯＡＴのタイプIIIまたはタイプIVの耐水および耐熱フッ素エラストマである。好ましい蒸気防止層は３Ｍからのフッ素ポリマー、特に、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびフッ化ビニリデン（ＴＨＶ）から引出されるターポリマーである。金属化された薄膜蒸気防止層はまたこの応用、特にアルミニウム蒸着において有望であった。蒸気防止層の機能は、水蒸気または他の腐食性剤の表面への活発な移動をなくすことである。好ましい接着剤は３Ｍから入手可能な製品９６６と指定された感圧性アクリル接着剤または他の実験接着剤である。接着剤は乗物の通常の動作の間には表面上にアップリケを保持するべきであるが、アップリケ交換と下にある表面の検査とのためには残留物を残さずに剥離可能なべきである。これは最良の腐食性に対して低い電解（イオン輸送）特性を有するべきである。粘着性を高めるために接着剤において通常用いられる添加剤は耐食性を劣化し得る。アップリケはある場合、特に覆われていない面積が小さい場合表面に再び接着されるかもしれない。顔料および他の添加剤はトップコート、蒸気防止層またはその両方に組込まれ得る。静電防止層は一般に露出した表面に組込まれる。縁が平坦なアップリケと縁が先細のアップリケとでの重ね継ぎおよび突き合せ継ぎのための図４０から図４５に示すように、重ね継ぎまたは突き合わせ接続におけるアップリケ間の継ぎ目がチョーキングのように与えられたトップコートから作られる封止ビーズ４００で封止されて、隣接するアップリケ同士を接着する。図４４および図４５は、継ぎ目テープを用いるスケーリング配置を示す。図４５では、トップコート２０はテープが蒸気防止層３０に接着するように除去される。より厚い蒸気防止層または多数の蒸気防止層が耐食性の完全さを保つのに役立つ。典型的に、蒸気防止層は約１から４ミルの厚さであり、一般に３ミルである。厚い膜は重量を増すが、アップリケは今日通常用いられる多数の塗料被覆よりも軽いであろう。アップリケは初めは通常の単一被覆の塗料プライマ被覆系、たとえばＭＩＬ−Ｐ−２５３７７エポキシプライマ上のＭＩＬ−Ｃ−８５２８５ポリウレタンと同じ重量かまたはそれよりわずかに重い。蒸気防止層は一方または両方の表面に（一般に、金属化が用いられる場合は接着剤に隣接する面に）金属化された膜を含み得る。このようなバリアが著しい耐食性を与えるように思われるのは、おそらくは犠牲となる膜を与えることによるが、より可能性として高いのは、他の方法でバリアを構成する有機樹脂膜の透過性を低減することによってである。アップリケは基板上のクロム酸塩プライマの必要をなくす可能性を有する。たとえば、クラッド２０２４Ｔ３アルミニウム合金試験プラークに対して試験すると、アップリケは、２０２４アルミニウム上にクロム酸塩プライマとクロム酸塩コンバージョンコーティングとの両方を用いるのと等価な耐食性を与えた。糸状および塩吹付け試験での比較結果が図３３から図３９に示される。これらすべての試験において、アップリケは耐食性を与えることに関して決して塗装と等価ではなく、一般にそれよりもよりよいものであった。我々は、アップリケが、２０２４、６０６１、７０７５および他のアルミニウム合金と、全チタン合金と、４１３０、４３４０および９３１０のような高強度（低炭素）鋼と、ＩＮＣＯＮＥＬ７１８のようなニッケル合金と、Dowコンバージョンコーティングで守られたマグネシウム合金とを含むほとんどの航空宇宙金属に対して使用可能であると考える。我々の試験は、耐食性を評価するのに用いられる標準的な材料である２０２４および７０７５アルミニウムに焦点を当てた。さらに、アップリケは複合構造にも用いられ得る。カーボン強化ファイバ複合物と金属構造との間の界面において、アップリケは金属表面への電解質の接近を低減することによってガルヴァニック腐食を減少させる。すなわち、アップリケは湿気および航空機流体を金属（導体）から離れるように封止する。基板はクラッディングされる。それらは化学コンバージョンコーティング、特にalodine６００、１０００または１２００のようなクロム酸塩コンバージョンコーティングで陽極酸化され、処理され得る。クロム酸塩なしプライマでの我々の試験はむらがあるか不十分な耐食性を示したが、欠点はクロム酸塩なしプライマにある。我々はこれらの試験におけるプライマが金属表面と接触して腐食性剤を引付け、捕捉していると推測する。我々はプライマをすべて除去することによってよりよい結果を得る。標準的な糸状腐食試験は、腐食がアップリケで覆われた後ではその元の状態から進行しないことを示す。この事実によって、腐食の上のアップリケが小さな点食を止めることができることが示される。我々はデイトン大学（Univ．of Dayton）でアップリケの雨による侵蝕の試験を行ない、最良の縁封止は、その強度と引き裂きに対する抵抗性を高めるために細断されたファイバで満たされていることを見出した。我々はまたアップリケが標準的な被覆に匹敵するかまたはそれよりもはるかに優れていることを知った。アップリケはある状況では特殊な雨による侵蝕被覆に比類する５００ｍｐｈの保護を与えた。我々はいくつかの試験片においてトップコートと蒸気防止層との間の層間剥離に注目した。重ね継ぎおよび突き合せ継ぎが比類する耐久性を有していた。先細の縁が平坦な縁よりもよい性能を示した。アップリケは、特殊な侵蝕被覆が付加されていなくても少なくとも塗料と等価な保護を与えるように思われる。領域をつぎはぎする際に、トップコートを削減しながら蒸気防止層での突き合せ継ぎを生じることが望ましいかもしれない。図４５に示すように、より薄い蒸気防止層−トップコート膜が、トップコートが選択的に切取られる蒸気防止層上の領域を満たすことができる。このように、蒸気防止層は、隣接する蒸気防止層が当接するギャップを埋め、それによって連続的な蒸気防止層を与える。アップリケの縁は空力学を向上させるために好ましくは先細にされる（図４０、４１および４４）。アップリケ被覆の修復は、好ましくは下にある基板を刻むことなしにアップリケを切ることを必要とする。アップリケを切るためには、制御される深さの、調節可能なカッターが必要である。切りこみの深さを設定し、その深さを保つのは、特にミル（０．００１インチ）単位で測定される深さで加工する際に困難である。我々は、切りこみの深さを設定するために切りこみの後で基板上に載る従輪を有したローリングカッターを用いて深さを制御する。我々が試験のために用いた電気化学インピーダンス分光学（ＥＩＳ）システムは、ＥＧ＆Ｇプリンストン応用研究（ＰＡＲ）モデル２７３Ａポテンショスタット−ガルヴァノスタットと、SchlumbergerモデルＳＩ１２６０インピーダンス／利得−位相分析器と、パーソナルコンピュータとを含んだ。我々は次に開回路ポテンシャル（ＯＣＰ）を用いて適切な特性を測定した。ＥＩＳ測定は非塗装試験片に対しては１５ｍＶの、塗装試験片に対しては１５ｍＶおよび４０ｍＶの交流電圧を与え、１０ごとに対数的に均等に間隔をあけられた５周波数で１．６Ｅ− ２から１．０Ｅ＋５Ｈｚの周波数範囲にわたる測定値を得た。試験片はまた、以下の３つの電極で、ガラス円筒を含むＰＡＲモデルＫ０２３５フラットセルにおいて試験された。プラチナクラッドニオブスクリーンカウンタ加工物（working）としての試験片Ａｇ／ＡｇＣｌ／ＫＣｌ基準電極（中央ガラスウェルにおける。Lugginプローブ、試験片の近くに延びる毛細管はウェルの一方の側に配置される）試験面積は１６ｃｍ²であった。セルは試験片ごとに新しい５％ＮａＣｌ溶液で満たされた。実行ごとに、コンピュータは各周波数のためのインピーダンスの実構成要素および仮想構成要素（それぞれＺ’およびＺ”）を作表した。このデータから、我々は腐食を示す他のパラメータを計算する。図１３は、所望のパラメータを計算するためにいかに我々がインピーダンスデータを操作するかを示すフローチャートである。絶対インピーダンス｜Ｚ｜（オーム）は以下から計算される。位相シフトφ（度）は以下から計算される。ボード線図は、入力周波数の関数として周波数および位相シフトに対する｜Ｚ｜・Ａ（オーム・ｃｍ²、ここでＡは試験片面積、通常１６ｃｍ²である）を示す。我々は露出時間の関数として三次元ボード線図を適宜発生するために Boukamp等価回路分析（ＥＣＡ）ソフトウェアはＺ’およびＺ”データに適合する。５素子回路モデル（図１４）が通常用いられる。Ｒ₁は溶液抵抗であり、Ｃ₄は被覆のキャパシタンスであり、Ｒ₄は、被覆を介して基板に至る電気的短絡経路をもたらすピンホール欠陥または他の異質部分を表わすポア抵抗と一般に呼ばれるものである。Ｃ₂は二重層キャパシタンスであり、Ｒ₂は被覆の下、特にピンホール欠陥または他の異質部分で起こる腐食プロセスの分極抵抗である。腐食研究では、分極抵抗はプロセスの腐食率に反比例し、換言すれば、分極抵抗が高ければ高いほど腐食率が低くなる。図１５は、我々が用いた直列−並列（ＳＰ）回路モデルを示す。Ｒ値は抵抗器であり、Ｑ値は定位相要素（ＣＰＥ）である。Ｒ₁は溶液抵抗を表わす。Ｒ₂およびＱ₂は腐食プロセスの分極抵抗および非理想的二重層キャパシタンスをそれぞれ表わす。Ｒ₃およびＱ₃は腐食生成物または陽極酸化のいずれかの抵抗および非理想的キャパシタンスを表わす。Ｒ₄およびＱ₄はプライマの抵抗およびキャパシタンスを表わす。定位相要素（ＣＰＥ）のインピーダンスは以下によって規定される。ｎは位相係数である。この定義を用いると、ＣＰＥ単位はモー・秒ⁿである。ｎ＝０の場合、ＣＰＵ単位は抵抗の逆の単位であるモーである（すなわち、Ｒ＝１／Ｑ）。０＜ｎ＜１の場合、ＣＰＥ単位はＳＰモデルでは非理想的キャパシタンスとして解釈される「ＣＰＥモー」（モー・秒ⁿ）である。ｎ＝１の場合、ＣＰＥ単位はキャパシタンスの単位であるモー・秒（ファラド）である（すなわち、Ｃ＝Ｑ）。ＳＰモデルを確認するために、我々は選択されたＲおよびＣの値を用いてＳＰモデルおよび５素子モデルの両方を用いる３つの場合のボード線図を作成した。溶液抵抗ではＲ₁＝３０オーム−ｃｍ²である。断周波数ではｆ₂＝(２ｐＲ₂Ｃ₂)^- ¹ およびｆ₄＝(２ｐＲ₄Ｃ₄)^-1である。これらの場合を表１にまとめる。図１６−２１は、確認のための３つの場合に対するＳＰモデルおよび５素子モデルを用いたボード線図である。これらのグラフは、我々が選択したＳＰモデルと、より一般的な５素子回路モデルとの間の一般的な対応を示す。場合１（図１６および図１７）では、腐食プロセスは被覆によってほぼ覆われている。分極抵抗Ｒ₂がより低いかまたは被覆抵抗Ｒ₄がより高ければ、腐食プロセスはおそらく被覆の下で検出されないであろう。両方のモデルからのボード線図は本質的に同じである。断周波数ｆ₂およびｆ₄が４桁異なる。場合２（図１８および図１９）では、抵抗の高い腐食プロセスが最低限の被覆が存在する場合に極めて顕著である。ここでもまた、両方のモデルからのボード線図は本質的に同じである。場合３（図２０および図２１）においてのみ２つのモデル間に差が生じる。この差は特に位相プロット（図２１）において明らかである。ＲおよびＣの大きさは他の２つの場合と同じである。主な差は、断周波数ｆ₂およびｆ₄が互いの大きさの１桁以内であることである。断周波数が同様である場合、ＲおよびＣの値はどちらのモデルが用いられるかによる。場合３におけるのと同様の断周波数を得る見込みは、さまざまな腐食プロセス、腐食生成物および被覆のための広範囲の断周波数値を考慮すると比較的少ない。したがって、ＳＰモデルは本質的に５素子回路モデルと等価である。一般の５素子モデルに対して同様のボード線図を生じるＳＰモデルとともに、ＳＰモデルはプライマ、アップリケ、トップコート、腐食生成物および腐食プロセスを、容易に識別され、分類され、かつ露出時間で監視され得る個々のＲおよびＱ要素に独自に分離させる。さらに、各Ｒ_iＱ_i回路の断周波数ｆ_RQが露出時間で監視され得る。この研究ではこれは電気要素１、２、３または４を識別する整は陽極酸化、腐食生成物、およびプライマのような有機被覆に関連するが、１Ｅ一旦アップリケおよび被覆系のＣＰＥがＥＣＡから決定されると、誘電率が以下の関係から計算できる。ここで、ｄは被覆の厚さであり、ε₀は自由空間の誘電率である（８．８５Ｅ− １４ファラド／ｃｍ）。フッ素ポリマー（ＦＰ）およびポリウレタン（ＰＵ）のアップリケが、Alodin e６００で化学コンバージョンコーティングされたクラッド２０２４−Ｔ３Ａｌの３インチ×６インチのパネルにそれぞれ与えられた。与える前に、パネルのある端部で表面に「×」印が刻まれ、その×印の中心点から脚部までの長さが０．７５インチであった。ＦＰアップリケが損傷領域のつぎはぎをシミュレートするために×印の上に配置され、これはＰＵアップリケに対しては行なわれなかった。ＦＰアップリケをAlodine処理された表面に適用するために２つの適用方法が用いられた。湿式適用法では表面は軽く水を吹付けられる。ＦＰアップリケが次に表面上に配置される。水はアップリケが表面上に容易に位置決めされることを可能とし、アップリケの下から余分な水を取除くために注意が払われるならば容認可能である。さもなければ、閉じ込められた水が気泡を生じる。ベースラインとなるＰＵアップリケが乾式適用方法を用いて与えられた。アップリケは刻まれた部分を含む全表面上に配置され、縁からの塩溶液の漏れをなくすために縁に沿ってフッ素エラストマで封止された。図２２−２５は、バリアとして、かつ、刻み部分上のつぎはぎとしての我々の湿式および乾式アップリケのボード線図を示す。これらのプロットは図３−１０に示すデータと同様である。周波数の低下とともにインピーダンス（｜Ｚ｜）が増加するのはバリア被覆としてのアップリケの電気特性（すなわち、抵抗およびキャパシタンス）のためである。ほぼ９０度（図２３）の負位相がアップリケがまさに容量性の性質であることを示す。つぎはぎされた刻み部分はバリアと同様に作用した。５３日間の露出の間、インピーダンスは非常に低い周波数でのわずかな先細りを除き本質的に一定であった。インピーダンスが維持されたことによって、この試験の持続期間中にアップリケの下でほとんど腐食が起こらなかったことが示される。このアップリケはこの発明に利用可能な最良の処理の１つであった。図２４および図２５は、バリアとして、かつ、刻み部分上のつぎはぎとして湿った状態で与えられる我々のアップリケのボード線図である。適用方法は腐食を防ぐためのバリア被覆としてのアップリケに何ら顕著な効果を有さなかった。図２６および図２７は、乾いた状態で与えられたポリウレタンアップリケ対照のボード線図である。４日間で、周波数の減少とともにインピーダンスが増加するのはアップリケの電気特性によるものである。滑らかなインピーダンスの増加が約１０Ｈｚで減少し始める。被覆の抵抗は蒸気防止層として機能する我々の好ましいアップリケよりも低い。したがって、負位相もはるかに早く減少する。浸漬時間を続けると被覆のインピーダンスが減少し続ける。位相プロットで特に明らかなインピーダンスの第２の上昇が観察される。たとえば５１日では、位相は１００Ｈｚで最少まで低下し、最大に上昇し、その後再び最少まで低下する。インピーダンスの第２の上昇と位相の最大とはポリウレタンアップリケの下の腐食によるものである。図２８−３２は、断周波数、抵抗面積、低位相要素およびｎパラメータを含む我々のアップリケのＥＣＡ結果（引出されたパラメータ、図１３）を示す。図２８において、我々の好ましいフッ素ポリマーアップリケのための断周波数はＩＥ −２の付近であるが、対照のポリウレタンの断周波数はＩＥ＋２Ｈｚであった。被覆の下で発生する腐食に対する断周波数は約５Ｈｚであった。我々の好ましいフッ素ポリマーアップリケの断周波数の方が低いのは耐食性がより高いためである。データにはより多くの散乱が存在するが、断周波数は実質的に時間に依存するものではない。図２９において、ＦＰアップリケの（ポア抵抗とよく呼ばれる）抵抗は商業上入手可能な有機被覆の任意のものに対して非常に高い１Ｅ＋１１オーム・ｃｍであり、これもまた適用方法に依存しない。１Ｅ＋７オーム・ｃｍの我々のアップリケに対する抵抗値が商業用有機被覆系のより典型的なものである。よりよい腐食抵抗バリア被覆が通常１Ｅ＋７オーム・ｃｍよりも高い抵抗を有する。我々のアップリケは商業用有機被覆系よりも数桁高い抵抗を有し、腐食バリア応用に対して非常に可能性が高いことを示す。さらに、被覆の下の腐食プロセスの分極抵抗は著しく高く、腐食が起こったとしても進行が遅いことを示す。図３２は時間に対するアップリケの誘電率（ＤＥ）を示す。２から３のアップに与えられたか（湿式対乾式）はＤＥに著しい影響を与えなかった。対照のポリウレタンアップリケのＤＥは４から８の報告された値よりもわずかに低い。我々の好ましいアップリケは試験期間の塩溶液に浸されている間極めて安定していた。例２我々はまた、商用機を塗装するために用いられる従来の被覆に対して我々の好ましいアップリケを試験した。対照のために、我々はAlodine６００、で処理された３インチ×６インチ２０２４−Ｔ３クラッドアルミニウムパネル上のＢＭＳ１０−７９エポキシプライマの上のＢＭＳ１０−６０ポリウレタントップコート、化学コンバージョンコーティングを用いた。被覆されたパネルはＡＳＴＭＢ１１７に従って塩吹付け環境にさらされた。パネルは視覚的検査およびＥＩＳ試験のために周期的に除去された。図４６および図４７は、２４日までの時間の関数としての塗装された被覆のボード線図である。５日間塩吹付けにさらした後、インピーダンスが周波数の減少とともに増加して約１Ｈｚとなる。インピーダンスの増加は減少し始める。より長い露出時間ではインピーダンスはより高い周波数で減少し始める。バリア被覆の抵抗は露出時間とともに減少した。図４８および図４９は１１日間の試験での我々のアップリケのボード線図である。インピーダンスは周波数の減少とともに増加した。インピーダンスは一定にとどまった。ほぼ９０度の負位相はアップリケの容量性の性質が維持されることを示す。塗装された被覆と比較して、アップリケは塩吹付け露出に対して実質的により抵抗が高く、アップリケが蒸気防止層であるために我々のアップリケの下には本質的に腐食がないことを示した。好ましい実施例を説明したが、当業者はこの発明の概念から逸脱せずに行なわれ得る変化、変更および修正を容易に認識するであろう。したがって、この明細書に基づいて当業者に公知である全範囲の均等物でもって随意に請求の範囲を解釈されたい。例はこの発明を例示するために与えられ、それを制限するものとは意図されない。したがって、請求の範囲を関連の先行技術に鑑みて必要に応じてのみ制限されたい。

【手続補正書】【提出日】平成１１年７月１３日（１９９９．７．１３）【補正内容】（１）図３８と図３９とを含むシートと、図４６と図４７とを含むシートとの間に存在するシートに示す図４８と図４９を削除致します。（それぞれ２つづつ存在するため、それぞれ片方を削除する）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ダル，デニス・エルアメリカ合衆国、98390 ワシントン州、サムナー、フォーティーフォース・ストリート・イー、16918

Claims

【特許請求の範囲】１．実質的に完全な気泡および皺のない被覆を表面に与えるための耐食性アップリケであって、表面への水の移動を実質的に低減するかなくすための蒸気防止層と、表面に蒸気防止層を接着するための、蒸気防止層の少なくとも一方の面上の接着剤とを含む、アップリケ。２．蒸気防止層の上のフッ素エラストマトップコートをさらに含む、請求項１に記載のアップリケ。３．蒸気防止層はフッ素ポリマーまたは金属化ポリマーである、請求項１に記載のアップリケ。４．１つの軸に沿う実質的に１つのガウス曲率と、横断軸に沿う変化する曲率とを有するように成形される、請求項１に記載のアップリケ。５．トップコートおよび蒸気防止層はフッ素ポリマーであり、トップコートは帯電防止層を含む、請求項３に記載のアップリケ。６．航空機表面に耐食性を与えるための方法であって、表面への水の移動を実質的に低減するかなくすために、蒸気防止層を有するアップリケを航空機表面に与えるステップを含む、方法。７．請求項６の方法によって得られる耐食性表面。８．金属または複合航空宇宙部品もしくはアセンブリ上の従来の塗料を交換するための被覆系であって、（ａ）部品またはアセンブリと予め定められた領域において調和する蒸気防止層と、（ｂ）部品に蒸気防止層を接着するための予め定められた領域上の接着剤とを含む、被覆系。９．蒸気防止層の上にトップコートをさらに含み、トップコートおよび蒸気防止層の少なくとも１つが、少なくとも１つの予め定められた物理または化学特性を被覆系に与えるために、効果的な量の少なくとも１つの顔料を含む、請求項８に記載の被覆系。１０．請求項８の被覆系で被覆される部品。１１．アップリケの形態の請求項８に記載の被覆系。１２．金属または複合航空宇宙部品もしくはアセンブリ上の従来の塗装された被覆を交換可能かつ再封止可能な保護被覆に交換するための方法であって、（ａ）蒸気防止層のゴアを、部品の予め定められた表面を覆うのに適した複数のアップリケへと切断するステップと、（ｂ）ゴアを部品に接着するステップと、（ｃ）随意に、ゴア間を封止して部品とその環境との間に連続的な蒸気防止層を設けるステップとを含み、蒸気防止層は、クラッドＡｌ２０２４上の等価な耐食性を、塗料、クロム酸塩コンバージョンコーティングおよびクロム酸塩プライマを有する部品に与える、方法。１３．蒸気防止層は少なくとも１つの上に重なる有機マトリックス樹脂トップコートを含む、請求項１２に記載の方法。１４．トップコート、蒸気防止層またはその両方が少なくとも１つの顔料、可塑剤、増量剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、染料、放射剤、強化ファイバまたはその混合物を含む、請求項１３に記載の方法。１５．航空機上の表面被覆の完全性を維持するための同時メンテナンス方法であって、航空機の異なる部分で他の空港でのメンテナンス検査、メンテナンスまたは修復を同時に行ないながら、航空機のある部分でのアップリケの検査および修復または交換を行なうステップを含む、方法。１６．塗装なし被覆系であって、（ａ）表面を有する基板と、（ｂ）表面上の接着剤と、（ｃ）接着剤の上の表面を本質的に覆う蒸気防止層と、（ｄ）随意に、蒸気防止層の上に接着されたトップコートとを含む、被覆系。１７．基板上の隣接するアップリケを封止するための方法であって、アップリケ同士を接合するために隣接するアップリケ間の継ぎ目にトップコートを与えるステップを含む、方法。１８．本質的に連続した蒸気防止層を得るために基板上の隣接するアップリケを封止するための方法であって、（ａ）基板上の２つの位置決めされたアップリケを互いに隣接するように位置決めすることによって継ぎ目を規定するステップを含み、各アップリケはポリマーから作られる蒸気防止層を含み、さらに、（ｂ）封止アップリケと位置決めされたアップリケとの間に重ね継ぎを形成するように継ぎ目の上に蒸気防止層を有する封止アップリケを与えるステップと、（ｃ）随意に、封止アップリケを位置決めされたアップリケに結合するためにポリマーで封止アップリケの縁を封止するステップとを含む、方法。１９．航空機上の場所で腐食の進行を本質的に止めるための方法であって、その場所への水の移動をなくすためにその上にアップリケの形態の蒸気防止層を与えるステップを含む、方法。２０．複合ハニカムサンドイッチパネルのハニカムコアへの水の移動を低減するための方法であって、コアへの水の移動を低減するかなくすためにパネルの表面シートに蒸気防止層を接着するステップを含む、方法。