JPS6360700B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軽飛行機用の透明材、特に造形及び積
層を必要とする透明材の製造に関する。特定的に
は、本発明は、経費高の装置の必要性を最低と
し、かつ、透明材の製造中に消費する部品を最低
にする、軽飛行機用透明材を製造するための方法
及び装置に関する。

本発明は、造形・積層された軽量プラスチツク
透明材、特に少なくとも一つのアクリルプラスチ
ツク樹脂のシートを含む該透明材に関する。アク
リル樹脂をアクリルプラスチツク又はポリカーボ
ネートプラスチツクの付加的シートに積層するこ
とにより、飛行機用に特に適した積層透明材を形
成することができる。

飛行機用の透明材は、フレームの中に精密には
まることが要求され、フレームの中に精密にはま
るように造形されなくてはならない。さらにま
た、視界をよくするため、飛行機用透明材の外側
又は内側表面を形成するアクリル樹脂シートの表
面は、可能な限り表面きずのないものであること
が望ましい。

ガラスでは安全でなく、重すぎ、又はその他の
理由で実用性に欠ける場合、アクリル樹脂が積層
透明材として飛行機に用いられる。ローム・アン
ド・ハース社（Rohm and Haas）からプレキシ
グラス（PLEXIGLAS）及びデユポン社
（DuPont）からルーサイト（LUCITE）の商標
で現在市販されている注型ポリメチルメタクリレ
ートは、軽飛行機の天蓋や窓のような飛行機用の
透明材として理想的な数々の特徴を有する、代表
的アクリル樹脂である。例えば、該樹脂はガラス
よりも相当軽く、しかも周囲温度においてすこぶ
る強力である。さらに、ガラスに較べてアクリル
樹脂は比較的柔らかいため、ガラスよりも引つか
き傷ができやすいが、普通の研磨剤で曇りの個所
を単にみがくだけで引つかき傷を容易に取除くこ
とができる。そのうえ、化学的な見地からもアク
リル樹脂はかなり安定であつて、大抵の溶剤によ
る影響も比較的少ない。さらに、光透過性を有意
に損うことなしに、アクリル樹脂は紫外線安定剤
を受入れる。

これらの理由により、アクリル樹脂、特に注型
ポリメチルメタクリレートは、単層又は積層の飛
行機用曲面透明材の外層として、特に比較的低速
度で比較的低空を飛ぶ軽飛行機に用いられてき
た。かかる条件下においては、飛行機のアクリル
製の窓、風よけ又は天蓋は、約225〓（107℃）で
あるアクリル樹脂の軟化点よりも高い温度になら
ないですむ。

飛行機用の積層曲面透明材は、高圧オートクレ
ーブ及び（又は）プレスのような比較的経費の嵩
む装置を用いて作られてきた。さらに、飛行機用
の軽量積層透明材の比較的硬質構成要素、例えば
アクリルプラスチツク及び（又）ポリカーボネー
トのシートは、成形操作において予備成形され、
次いでこの予備成形された商品の組立て及び積層
処理を行うことにより、積層された造形透明材に
形成された。このような高価な装置を使わないで
すむことは望ましいことであるし、また、アツセ
ンブリを造形している間に同時に積層することが
できれば、それは操作の能率改善といえるであろ
う。

ガラスとプラスチツクのアツセンブリを積層す
る際の従来の方法は、軟質物質の切断チユーブで
構成された周辺リング（peripheral ring）を用
い、アツセンブリの上下の端部を締めつけて周辺
排気チヤンバー（peripheral evacuating
chamber）が形成されるように、積層すべきアツ
センブリを密閉する方法であつた。排気チヤンバ
ーを真空源に接続し、積層すべきアツセンブリの
構成部材間の界面にまぎれこんだ空気その他の流
体を除去する、経費のかかるオートクレーブを用
いる最終積層工程に先立ち、アツセンブリを加熱
することにより、構成部材の少なくとも予備的な
接着を助ける。積層すべきアツセンブリのガラス
シートの代りにアクリルプラスチツク又はポリカ
ーボネートプラスチツクのごとき低軟化点物質が
用いられる場合に、ガラスをプラスチツク中間層
物質に積層するのに、このような予備プレス処理
は適しているが、排気リングのリツプによる圧縮
力が原因となつて、ポリカーボネート又はプラス
チツクからなる比較的硬質の外側プライが変形
し、光学的ひずみのフレームを生じるようにな
る。このようなフレームは望ましくない。

他の積層技法として軟質のバツグを用い、その
内部で構成要素の組立て及び積層を行う方法があ
る、排気及び密封された、この種の積層用バツグ
内でアツセンブリを高められた圧力及び温度にさ
らした後、積層アツセンブリを取出すためには、
これらのバツグを積層処理ごとに破壊せざるを得
ないので、このような積層用バツグは一回しか使
えない。また、この種の積層用バツグは高価であ
り、かかる積層用バツグを使用しないですむ方法
の開発が所望されている。さらに、この種の積層
用バツグを完全に排気することは不可能であつ
て、積層操作が終了した後に、若干の空気がバツ
グ内に取残される。この残留空気の除去は、現在
まで解決されないままの問題として残つている。

種々の特許明細書に当技術分野の現状が開示さ
れており、それらを下記に紹介する。

ヘルウイツヒ（Helwig）の米国特許第2142445
号によれば、凹形の金型キヤビテイに向かい合わ
せて熱可塑性物質のシートを造形するのである
が、その方法は、クランプ締めしたシートの表面
に加圧下の熱液体を施すことにより、シートを凹
形成形型キヤビテイに対して延伸させ、そしてシ
ートがキヤビテイに近づいた時にそれを急冷する
ことからなる。造形処理は単層シートのみに限ら
れ、積層処理は含まれていない。

カイム（Keim）の米国特許第2948645号明細
書には、周辺排気チヤンバーを用い、積層操作の
予備段階の過程において、中間層物質の軟質シー
トの両側に１対のガラスシートを含むアツセンブ
リの界面から流体を除去することが開示されてい
る。周辺排気チヤンバーのリツプが圧迫されるこ
とにより、積層すべきアツセンブリの周辺付近に
クランプ締め圧力が付与される。この圧力が原因
となつて、アツセンブリの縁端から中間層が押出
されて光学的ひずみのフレームを形成する。この
フレームは飛行機の透明材には望ましくない。従
つて、オートクレーブ中における最終的積層処理
を行う前に、周辺チヤンバーは除去される。

ガラスシートの積層操作中に同じような周辺排
気要素の利用を開示する他の特許の例には、タル
バルト（Talburtt）の米国特許第2992953号、リ
トル（Little）の同第3074466号、ジエムソン
（Jameson）の同第3281296号及びヒル（Hill）の
同第3508996号がある。ポリメチルメタクリレー
トを積層する過程で、アツセンブリの縁端に密着
した密封ガスシールを用いる周辺排気法が、ジヤ
メツト（Jamet）の米国特許第3284263号明細書
に開示されている。ヒラノ（Hirano）らの米国
特許第3912542号においては、アツセンブリ中で
ガラスシートを合成樹脂に積層するのに、周辺排
気及び加熱を用いているが、該アツセンブリは、
アツセンブリ用支持体にクランプ締めされた軟質
ダイヤフラムで覆われている。ヒラノらの方法に
おいては、積層すべきアツセンブリ中に中間層の
シートがないし、積層中にアツセンブリを造形す
ることもない。

ハルバーシユミツト（Halberschmidt）らの米
国特許第3769133号においては、積層すべきアツ
センブリをバツグ内に入れ、このバツグを該アツ
センブリと連通しているチヤンバー内に挿入し、
チヤンバー及びバツグを排気してアツセンブリを
脱気し、チヤンバーを低圧に保つ間にバツグを密
封し、次に密封ずみのバツグとその内容物とを高
められた圧力及び温度にさらすことにより、バツ
グ内でアツセンブリの積層を行つている。積層操
作中に造形を行うことはないし、積層を完成する
には高圧を必要とする。高圧適用のためには、経
費のかかる装置を使わなくてはならない。

プルマート（Plumat）らの米国特許第3852136
号においては、複数個のアツセンブリの周辺のま
わりに周辺排気管を適用し、チヤンバースは一連
のチヤンバー内でアツセンブリを一斉に積層して
いる。該方法では、アツセンブリの周辺を貫いて
アツセンブリの界面に施される排気圧力と異なる
圧力サイクルが用いられている。この特許では、
積層技法は造形処理は含まれていないし、高圧が
適用されている。

オースチン（Oustin）らの米国特許第4180426
号の方法は、積層すべきアツセンブリをサツク内
に密封している間にアツセンブリの排気を行い、
該サツクをチヤンバー内に密封し、そして積層に
適した温度・圧力サイクルを施す。積層工程に造
形処理は含まれていない。

ウイルソン（Wilson）らの米国特許第4231827
号においては、積層すべき個別のシート又は融着
シートをたるませて曲げて適当な形にした後、た
るみ曲げしたシートをポリウレタンフオーム又は
フエルトの軟質ブランケツトの上に組み立て、真
空成形型の上にそれを横たえ、たるみ曲げシート
及び真空成形型を覆つて軟質のダイヤフラムを施
してアツセンブリ周辺の排気チヤンバーの屋根を
形成する。真空成形型の造形用表面に欠点がある
なしに関係なく、造形すべきシートが直接成形型
の造形用表面に接触しないように、ポリウレタン
フオームのブランケツトによつて隔離される。ア
ツセンブリの層を予備的形態に真空成形した後、
有形ポリカーボネートのプレス板の間で造形ずみ
アクリル層と中間層とを組立てることによつて、
積層用アツセンブリを形成し、このアツセンブリ
をテープ締めして軟質の積層用バツグ内に挿入し
ている。このバツグを排気及びシールし、バツグ
内にあつて、プレス板に挾まれたアツセンブリを
オートクレーブ内で積層する。造形及び積層工程
は逐次工程であつて、同時に行われるものでな
く、又この方法は費用のかかるオートクレーブを
利用している。

ダナー（Danner）の米国特許第4287015号にお
いては、積層すべきアツセンブリの起ち上がりリ
ブの上方にそれを超えるように延伸可能な物質の
軟質シートを施して真空バツグを形成し、該真空
バツグ内にアツセンブリを納めている。再使用可
能なフアスナーを用い、リブの先にある支持ベー
スに軟質シートを取付けている。バツグの排気を
行い、バツグ内のアツセンブリを積層させている
が、形状の変化はない。

本発明の時点における軽飛行機用の透明材製造
技術の分野においては、再使用可能な材料を用い
ることを包含する。低廉な装置及び比較的低廉な
方法が必要とされていた。そのような方法は、飛
行機用の軽量積層透明材に加工されるべきアツセ
ンブリの構成部材を同時に積層及び造形すること
であると考察される。

本発明によれば、飛行機に用いるのに好適な軽
量の積層透明材を形成するために積層すべきアツ
センブリの構成要素と、セルの一部としての他の
軟質構成要素とを組立ててアツセンブリを形成す
る。このセルは、例えばポリウレタンフオームの
ごとき、アクリル又はポリカーボネートよりは柔
らかい軟質フオーム物質からなる基底部を含み、
その上面には、アクリルプラスチツクに対して空
気不透過性の分離剤として役立つ性質を有する、
表面がなめらかな物質の層、例えばシリコーンの
薄いシート、又はゴムの軟質シートが接着され
る。積層すべき構成要素の合計厚さと少なくとも
同じ高さにおいて、空気不透過性物質の軟質リン
グ（flexible ring）を分離剤のシートの上面の周
辺に接着させてセル壁体を形成する。セル壁体
は、該壁体から空間を置いた状態にて構成要素の
アツセンブリを取囲む。

積層すべき構成要素を所望される積重ね配列に
組立て、各辺ごとに短いテープで一時的にテープ
締めし、テープ締めされたアツセンブリを形成す
る。これを分離剤の上に据付ける。分離剤は、フ
オームからなる基底部と共に、積層すべきアツセ
ンブリの輪郭をこえてのびている。セルの壁体と
テープ締めしたアツセンブリとの間の空間には、
多孔質物質からなる充填物が詰められる。この物
質は、アツセンブリの構成要素を同時に積層及び
造形する、以下に記載の方法の過程において暴露
される条件下では、積層すべきアツセンブリの構
成要素に接着することがない。

セルの壁体を貫通して少なくとも一つのアパー
チヤーがのびている。このアパーチヤーから１本
のパイプがのびている。パイプは、セルから外側
へのび、多孔質の物質からなる充填物を貫き、ア
ツセンブリの界面と真空源とを連通させる。アツ
センブリの小部分のみをテープ締めし、真空吸引
の通路を妨げないようにする。アクリル又はポリ
カーボネートプラスチツクに有害作用を与えた
り、化学的に反応することのない空気不透過性物
質からなる軟質ダイヤフラムを前記アツセンブリ
の上面に、そして前記充填物が覆われるように施
し、空気不透過性の壁体の上面に接着させる。こ
のようにして形成された非孔質のセルの排気を空
気不透過壁体内のパイプを通して行うと、前掲の
構成要素からなるセルは、一元的な構造となり、
該構造は大気圧によつて一体となつて保持され
る。

このように形成したセルを次に真空成形型の上
方を向いた面の上に横たえる。この成形型には少
なくとも１個の真空吸引口があり、セルはその吸
引口と向かい合つた状態に置かれる。空気不透過
物質からなる第２の軟質ダイヤフラムをセルの第
１軟質ダイヤフラムの上に重ねてのせ、第１ダイ
ヤフラムを超えてその先の周辺部分までのばし、
該周辺部分を真空成形型の上面に接着させる。高
められた温度にセルを加熱する。第２の軟質ダイ
ヤフラムとセルを囲んだ成形型とで形成される崩
壊性チヤンバー（collapsible chamber）の排気
も、セル加熱工程の後段で真空吸引口を通して行
う。空気不透過性壁体を通してセルに適用される
真空よりも弱い真空が、第２ダイヤフラムと成形
型とで形成されるチヤンバーに適用されることが
望ましい。

アクリルプラスチツクがたるむが、アツセンブ
リの構成要素が劣化する温度よりは低い温度にセ
ルと真空成形型と第２軟質ダイヤフラムとを加熱
することにより、大気圧をこえない圧力下におい
て、積層すべき比較的硬質の透明シートが重力に
よつてたるむ温度に、同時積層・造形すべきアツ
センブリの構成要素がさらされることになる。真
空成形型と第２軟質ダイヤフラムとの間に適用さ
れる真空の助けを借りることにより、排気された
セルのたるみは、造形工程の後段中に真空成形型
の造形用表面の方へ向かうようになる。

セルが真空成形型の形状どおりになつた後、積
層の終わつたアツセンブリの形が固まるまで温度
を下げ、成形型の真空を解除し、第２軟質ダイヤ
フラムを除去し、セルを成形型から分離し、別の
真空源をセルから外し、そして元のアツセンブリ
から形成された、曲面を有する、積層透明材をセ
ルの残部から分離したうえ、テープをほどいて所
望の曲面を有する積層透明材を得る。必要に応
じ、この曲面を有する積層透明材に対し、さらに
別の二次加工工程、例えば切断及びルーチング、
それに飛行機用の軽量積層透明材を取付るべき飛
行機の胴体に在るボルト受けの孔に合致する差込
みボルトを受入れる孔をドリルであける工程を用
いることができる。

同時積層・造形が大気圧以下の圧力で行われる
ので、本発明の方法は経費の嵩む装置、例えばプ
レスやオートクレーブを使う必要を最低に抑え
る。本発明に必要な付加的なセル構成部材の大部
分、排気用機器及び真空成形型はなんどでも使用
できる。軟質ダイヤフラムのような、比較的廉価
な材料のみが、１回の製造ごとに取替えを必要と
する。これらの利点のほかにも、本発明の利点が
多いが、それらについては、図面を参照しながら
以下に詳述する、本発明の好ましい態様について
の説明を閲読することによつて明らかになるであ
ろう。

図面について説明すると、第１図は、同時造
形・積層を行うに当り、積層すべきアツセンブリ
をどのようにしてセル準備体に組立てるかを示す
断面図である。積層すべきアツセンブリの構成要
素には、比較的硬質の透明物質からなる外側プラ
イ１２、中間層物質のプライ１４、及び比較的硬
質の透明物質からなる内側プライ１６が包含され
ている。外側プライ１２は、通常ポリメチルメタ
クリレートのごときアクリル系プラスチツクで構
成される。特定の配列にあつては、外側アクリル
プライ１２は約90ミル（2.29mm）の厚さを有し、
その中にワイヤー（図示せず）が埋めこまれる。
外側プライは、２枚のプライのうちの一方の少な
くとも一つの表面層の中にワイヤを縫込んだ後
で、２枚のプライを溶融結合させ、ワイヤー入り
の表面を溶融プライの内部界面として用いること
によつて製造される。典型的な溶融外側プライ
は、本明細書の一部として参照すべき、ビツター
ライス（Bitterice）及びケスラー（Kesler）の
米国特許第4128448号に記載の方法で製造するこ
とができる。中間層シート１４は、厚さが50ミル
（1.27mm）であり、樹脂100部当り21部のジブチル
セバセートで可塑化したポリビニルブチラールの
シートである。厚さ312ミル（7.93mm）の延伸ア
クリル樹脂の内側プライ１６を用いてアツセンブ
リは完成する。所望によつては、内側プライとし
て、厚さがわずか1/4インチ（6.35mm）のもので
あつて、その露出表面上に硬質ポリウレタンの適
当な保護被覆を有するポリカーボネートプラスチ
ツクのシートを用いてもよい。

上に述べた特定の寸法及び特定の材料は、説明
のために記述したにすぎないことを理解すべきで
あり、本発明から種々の変法を除外するものでは
ない。

プライ１２及び１６がさらに硬質である場合に
は、加水分解したテトラエチルオルトシリケート
組成物のごとき適当なプライマーによつて、一つ
の主要表面の不地処理を行う。その場合、プライ
の積重ね方法は、外側プライ１２の下地処理した
主要面を上に向け、中間層プライ１４の底部主要
面と向かい合うようにし、そして内側のアクリル
又はポリカーボネートのプライ１６の下地処理し
た主要面を下に向け、中間層プライ１４の上部主
要面と向かい合うようにして積み重ねる。接着剤
テープの細片（図示せず）をアツセンブリの各辺
ごとに貼りつけるが、アツセンブリの角は殆どす
べて露出したままで残るようにして、アツセンブ
リの構成要素を一体として保持する。

ポリウレタンを中間層としたアクリル系プラス
チツクのアツセンブリ用には、別のプライマーの
方が適している。例えば、本明細書の一部として
参照すべき、ジヨン・ラツツウイル（John
Radzwill）の米国特許第4177099号明細書には、
ポリウレタン中間層にアクリル系プラスチツクを
接着させるときのプライマーとして、クロロホル
ム中のポリウレタンの小粒子からなるプライマー
の使用が開示されている。

軟質で、空気不透過性の周辺ゴム壁体１８を含
むセルは、空間を間に挾んだ状態でアツセンブリ
を取囲む。積層すべきプライ１２，１４及び１６
からなるアツセンブリと、周辺ゴム壁体１８との
間の空間内には、多孔質のガラス繊維布充填物２
０が用いられる。テドラー（TEDLER）の商標
で市販されている、厚さ１〜３ミル（0.025〜
0.076mm）のポリ弗化ビニルからなる、第１の薄
くて、軟質の空気不透過性のダイヤフラム２２の
ゴム壁体１８の上面に接着し、積層すべきアツセ
ンブリの内側プライ１６の上面を覆うようにして
張りのばし、セルの屋根を形成する。例えばカリ
ホルニア州ロングビーチのATACS社から市販さ
れているプレスタイト（PRESSTITE）No.579.6
のごとき、プラスチツクシール用テープ２４から
なる接着剤を用い、第１ポリ弗化ビニルダイヤフ
ラム２２を中実ゴム壁体１８の上面に接着させ
る。

周辺壁体１８は、積層すべきアツセンブリ１
２，１４，１６を形成するプライを組合せた厚さ
に等しい高さを有する。従つて、第１のダイヤフ
ラム２２をゴム壁体の頭頂部でシール用テープ２
４に貼りつけた場合、内側プライ１６の上部表面
に接触しつつダイヤフラムは張りのばされる。

本発明の軟質セルの基底部は、厚さ約1/2イン
チ（12.7mm）のポリウレタンフオームブランケツ
ト２８を含む。このブランケツトは、表面がなめ
らかな、空気不透過性の軟質分離剤からなる、厚
さ約１〜３ミル（0.025〜0.08mm）の薄いフイル
ム２８で覆われている。該分離剤の例として、ダ
ウ・コーニング社（Dow Corning）から供給さ
れる、低分子量の水素化ジメチルシロキサン及び
塩化白金酸硬化剤を含む触媒を用いて形成された
高分子量のビニル末端停止ジメチルシロキサンで
ある、シルガード（SYLGARD）184の名で市販
の高分子量シロキサンを挙げることができる。分
離剤フイルム２８をポリウレタンフオーム２６に
接着させる。アセトキシ基でブロツクされた高分
子量のジメチルシロキサンである、ゼネラルエレ
クトリツク（General Electric）108のごとき適
当な接着剤により、ゴム壁体１８をシロキサン分
離フイルム２８の上面に接着させる。特に、延伸
アクリル系プラスチツクが外側シートとして分離
剤に面して使用されるようなときには、所望によ
り、ジメチルシロキサンの代りに厚さ約40ミル
（１mm）のゴムシートを分離剤として用いること
ができる。

シロキサン分離剤フイルム２８をポリウレタン
フオームのブランケツト２６の上面に接着し、造
形及び積層すべきアツセンブリを囲むセル囲い体
（cell enclosure）の基底部を形成する。分離剤
フイルム２８を形成するビニル末端停止ジメチル
シロキサンをガラスのシートの上に流延し、得ら
れたシロキサンフイルムの上にポリウレタンフオ
ームブランケツト２６を貼りつけることにより、
ブランケツトと分離剤との一体化構造物をあらか
じめ形成する。シロキサンは室温で硬化するが、
シロキサンのフイルム及びポリウレタンフオーム
ブランケツトを含むガラスシートを130〓（54℃）
のオーブン中に２時間入れると、硬化が促進さ
れ、そして接着が完全になる。ブランケツト２６
と分離剤フイルム２８との一体化構造物をガラス
シートから分離する。次に、前記のGE＃108を接
着剤として用い、分離剤フイルム２８の露出面の
周辺にゴム壁体１８を接着させ、軟質セル基底部
の分離剤フイルム２８の真上に、プライ１２，１
４及び１６のテープの締めアツセンブリが周辺壁
体１８と空間を挾んで積重ねられるようにする。

壁体１８を貫通する孔が金属管３０を受入れ、
ゴムホース３２をそれにつなぐ。ゴムホースは、
真空源（図示せず）に接続するのに適し、そして
真空を適用した場合、積層すべきアツセンブリを
含む軟質セルの構成部材は大気圧によつて保持さ
れる。真空成形型内で処理する準備の終わつたセ
ルを組立てた状態が第１図に示されている。

真空によつて一体化された軟質構造物として第
１図に示されるセルを真空成形型３３の上に据え
る。該成形型は、飛行機用透明材を形成するのに
所望される、積層すべきアツセンブリの外側プラ
イ１２の形状に合致するように凹形の上部造形用
表面を有している。真空成形型３３は、ガラス繊
維で強化したエポキシ樹脂で構成されている。セ
ルのポリウレタンフオームブランケツト２６が、
真空成形型３３の造形用表面に向かい合うように
セルを据えつける。セルの輪郭よりも大きいが、
厚さはポリ弗化ビニルのダイヤフラム２２とほぼ
同一の第２の薄いダイヤフラムをセル上、及びセ
ルの内側からの真空路を形成するゴムホースの周
りに貼りつける。真空成形型３３の上部表面に、
接着剤２４と同じような追加の接着剤３６を施す
ことにより、第２の軟質ダイヤフラム３４を真空
成形型に接着させ、第１図のセルを真空チヤンバ
ー内に密封する。該チヤンバーは、真空成形型３
３及び第２軟質ダイヤフラム３４によつて形成さ
れ、真空成形型３３及び第２ダイヤフラム３４が
接着剤３６によつて空気遮断状態に保持される。

真空成形型３３には、セルに向かい合う真空吸
引口３８が設けてある。排気管４０が吸引口３８
を第２真空源に連通する。セルを囲むチヤンバー
に真空が適用される。

第１図及び第２図から、ゴム壁体１８の輪郭が
シロキサン分離フイルム２８及びポリウレタンフ
オームブランケツト２６の各輪郭にほぼ等しいこ
とが判ると思う。従つて、ゴムホース３２及び金
属管３０を通して真空を適用した場合、積層すべ
きプライ１２，１４及び１６の界面を含めてセル
内のいつさいの空気がセルから吸出され、プライ
１２，１４及び１６がきわめて密接に接触し合う
ことになる。

積層すべきプライ１２，１４及び１６のアツセ
ンブリ、特に外側プライ１２の下面が、粗面の恐
れがある真空成形型３３の上部表面に直接接触し
ないように、ポリウレタンフオームブランケツト
２６によつて保護される。分離別フイルム２８の
なめらかな表面により、外部アクリルプライ１２
のさもなくば露出するであろう表面が、ポリウレ
タンフオームブランケツト２６の支持表面のフオ
ーム構造をそつくり模写（replicate）しないよ
うに保護される。

プライ１２，１４及び１６のアツセンブリを封
入し、ゴム周辺壁体１８、ガラス繊維充填物２
０、分離剤フイルム２８、ポリウレタンフオーム
ブランケツト２６及び第１ダイヤフラム２２から
なるセルに真空を適用することにより、アツセン
ブリ、壁体及び充填物の上面に第１ダイヤフラム
２２を吸いつかせ、セル全体を単一構造体とな
す。セルに真空を適用したままの状態で、排気し
たセルを真空成形型３３の上に、たるみによつて
曲がつてもいいような状態に位置づけしたなら
ば、セルの大きさをこえてのびる第２ダイヤフラ
ム３４を真空成形型３３に接着させる。接着を行
うにはプレスタイトテープ３６を用いるが、この
テープは接着剤テープ２４と同じような方法で施
される。接着剤２４及び３６として用いられるプ
レスタイトテープは、幅1/2インチ（12.7mm）、厚
さ1/8（3.22mm）のテープの形で給供される、粘
着性の非硬化性の接着用物質である。真空成形型
３３は、耐熱エポキシ樹脂で形成されるのが望ま
しい。第２ダイヤフラム３４のセルの上に張りの
ばし、セルの周辺との間に空間を残すようにし
て、真空成形型３３の上部表面に塗布された接着
剤３６に結合させる。セル及び該セルを含む真空
成形型からなるアツセンブリを、次に熱風循環オ
ーブン内に入れる。約210〓±10〓（99℃±６℃）
の高温に約４時間オーブン加熱する。少なくとも
最初の２時間は、真空成形型３３に真空を適用し
ないで加熱する。この高温にさらす工程の少なく
とも最後の30分間、真空吸引口３８を通してセル
の外側のチヤンバーに、水銀柱５〜10インチ
（125〜254mm）の真空を適用する。この減圧処理
により、前記のチヤンバーがセルの周りで崩壊す
る。この加熱工程中、終始金属管３０及びゴムホ
ース３２を通して、水銀柱約28〜29インチ（711
〜737mm）の程度の比較的高い真空をセルに対し
て同時に適用する。

前記のごとき加熱処理の結果として、セルがた
るみ、真空成形型３３の上向きの地面の形に一致
するようになる。セルに対して真空が適用される
ことにより、第１ダイヤフラム２２はセルに密着
することにより、そしてセルに及ぼされる大気圧
によつて増大（augment）されたセルの周囲の成
形型チヤンバーに対する真空の適用により、セル
は真空成形型３３の形態を得る。このようにし
て、プライ１２，１４及び１６からなるプラスチ
ツク透明材が同時に造形及び積層される。

次にセル及びその内容物を室温に冷却するが、
その間セルは依然減圧下に保たれ、積層及び同時
に造形の終わつたアツセンブリの形が固まる。成
形型が真空から解除される。冷却されたセルを真
空成形型から取出す。真空成形型から冷却セルを
取出す前でも、又は後でもセルに対する真空源を
止めることができる。次に同時積層・造形のすん
だ透明材１２，１４及び１６をセルから取出すの
であるが、セルはそのまますぐに再使用に供する
ことができる。造形された積層透明材を取出した
後、ブランケツト２６及び分離剤フイルム２８を
包含するセルの基底部と軟質壁体１８とは平ら
（flat）な形態を取戻す。次の構造操作を行うの
に取替えを要する唯一の材料は、薄いダイヤフラ
ムのほか、充填物２０としての若干のガラス繊維
充填剤である。

本発明のセル形成法を用い、20個の供試透明材
を加工し、そのうちの若干は、材料に欠陥品を用
いた。消費者の要求に沿つた合格基準に対し、こ
れらの透明材を検査した。供試積層物のすべて
は、消費者によつて許容される形状についての条
件に合格した。透明材が実際に取付けられる斜め
の角度において十文字に筋を入れた点灯グリツド
板を加工ずみの積層透明材を通して目視すること
により、光学的性能を調べた。この方法で観察さ
れた透明材は、加工試験の最初の材料中に欠陥の
あつたものを除き、すべて本試験に合格した。

積層透明材の一つに対した行つた別の試験で
は、透明材を160〓（71℃）に加熱し、この温度
に２時間保つてから約70〓（21℃）の室温に冷却
し、160〓（71℃）に再加熱し、その温度に４時
間保つてから室温に冷却し、160〓（71℃）に再
加熱し、この高温を６時間維持してから室温に冷
却し、そして最後に160〓（71℃）の温度に100時
間加熱及び維持した後に室温に冷却した。冷却の
都度、気泡及び離層の存否について供試積層透明
材を検査したが、この種の欠陥はいつさい観察さ
れなかつた。標準製造試験は160〓（71℃）にお
ける最大約６時間の加熱を包含する。

念のため、さらに積層が成功であつたことを確
認する目的で、供試透明材を180〓（82℃）とい
う高められた温度に２時間加熱及び維持し、その
後室温に冷却してから気泡及び離層の状況を検査
した。この処理の後、いずれのタイプの欠陥も認
められなかつた。

これらの試験結果から、積層アクリル系透明材
を同時に造形及び積層するのに、このセル方法が
成功であつたことが判る。200〜220〓（94〜105
℃）の同じ概略温度範囲において、種々の厚さの
プライに対する同時積層・造形を種種の時間をか
けて行つた。一般に、厚さの薄いアツセンブリよ
りも厚いアツセンブリの方が形を整えるのに時間
が長くかかつた。

本発明のセル方法によつて積層アクリル系透明
材を成功裡に同時造形及び積層する前に、
90゜NASA剥離試験法を用いてみた。この試験は、
本発明のセル方法（同時造形工程のみを除く）に
よつて積層した際の、中間層100部当り37.5重量
部のジブチルセバセートで可塑化されたポリビニ
ルブチラールからなる中間層シートに対するアク
リルプラスチツクの平らなシートの接着力、及び
中間層100部当り21重量部のジブチルセバセート
で可塑化された中間層シートに対しての同様の接
着力を、オートクレーブの使用を包含する同じア
ツセンブリを積層する従来技法と比較するために
行つたものである。

接着性能を比較するための試験アツセンブリ
は、同一のアツセンブリ配列及び同一プライマー
を含んでいた。従来技術を代表するものは、レロ
イＤケスラー（Leroy D.Kesler）及びジヨンＳ
ランキン（John S.Rankin）の米国特許第
3311517号明細書に記載のタイプの密封、排気積
層用バツグ内に挿入された。これに対し、本発明
を代表するものは、第１図に記載のタイプの排気
平坦セル内に入れた。各試験アツセンブリは12イ
ンチ（30cm）平方であつた。各アツセンブリは、
アクリルプラスチツクと前記の可塑化されたポリ
ビニルブチラールの中間層との隣接プライを含
み、一つの縁端部に沿つて一つの方向に分離剤の
幅２インチ（５cm）の細片が施され、また第１の
方向に対して直角に、１インチ（2.5cm）の間隔
を置いて幅１インチ（2.5cm）の分離剤の更に細
い細片が施され、又、中間層と向い合せるよう
に、分離剤の被覆を有する硬質裏打ちシートが施
された。200psi（14Kg／cm²）の圧力下で60分間、
215〓（102℃）の温度で従来技術の標本を積層
し、また排気した空気不透過セル内で本発明の標
本を４時間加熱した後、一段と細い細片に挾まれ
た領域において各標本を６片の積層物に切断し
た。得られた各試験細片は、長さ12インチ（30
cm）、幅１インチ（2.5cm）であり、アクリルプラ
スチツクと分離された長さ２インチ（５cm）のポ
リビニルブチラールからなるタブを有していた。
供試積層細片部分をインストロン試験機の自由回
転ロールの間に保持し、細片のプライ間の界面に
対して直角にダブを引張つた。ポリビニルブチラ
ールが積層によつて結合されたアクリルプラスチ
ツクの残りの部分から、タブの上にのびたポリビ
ニルブチラールを分離させるのに要する引張り力
を記録装置に記録させた。

剥離試験を行う前に、10日間のサイクル湿度条
件に積層細片をさらした。毎日、95％の相対湿度
の下で65℃に２時間細片を加熱し、この温度及び
湿度に６時間保ち、そして85％の相対湿度の雰囲
気下、温度を23℃に下げて16時間放置した。剥離
試験を比較すると、中間層100部当り37重量部の
ジブチルセバセートで可塑化したポリビニルブチ
ラールからなる細片については、本発明のセル方
法で加工した積層物が直線インチ当り60ポンド
（直線cm当り10.7Kgに相当）を示したのに対し、
オートクレーブを用い、密封排気バツグ内で加工
された積層物は直線インチ当り40ポンド（直線cm
当り7.1Kgに相当）の値を示した。中間層100部当
り21部のジブチルセバセートで可塑化されたポリ
ビニルブチラールとアクリル系プラスチツクとを
積層した細片についての90゜NASA剥離試験の結
果によると、本発明のセル技法によつて作成され
た細片の平均剥離値が直線インチ当り68ポンド
（直線cm当り12.1Kgに相当）であつたのに対し、
オートクレーブ内で積層用バツグを用いて作成し
た細片の値は、直線インチ当りわずかに37ポンド
（直線cm当り6.6Kgに相当）であるにすぎなかつ
た。

上記に示した本発明の形態は、好ましい態様の
一例であるにすぎない。本発明の原理を用い、二
つの彎曲軸の周りに複合彎曲を有する飛行機用透
明材の同時積層及び造形を行つてみたわけであ
る。冒頭に記述した特許請求の範囲によつて定義
される本発明の趣旨から逸脱することなしに、
種々の変法が可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、同時に造形及び積層すべき平らな層
のアツセンブリを合体するセルの部分拡大図であ
り、第２図は、該アツセンブリを同時に造形及び
積層するため、真空タイプの成形型の上にどのよ
うにして第１図のセル据えてを造形するかを示
す、第１図よりも縮小した断面図であり、そして
第３図は、セルが単純又は複合彎曲面に造形さ
れ、真空成形型から取出された後の造形ずみセル
から分離された積層透明材の一部斜視断面図であ
る。 図中、１２，１６……硬質透明プライ、１４…
…中間層プライ、１８……周辺壁体、２０……多
孔質充填物、２２，３４……ダイヤフラム、２
４，３６……接着剤、２６……ポリウレタンフオ
ームのブランケツト、２８……分離剤フイルム、
３０，３８……真空吸引口、３３……真空成形
型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクリル又はポリカーボネートプラスチツク
   からなる比較的硬質の１対の外側プライと、ポリ
   ウレタン及び可塑化ポリビニルブチラールからな
   る群から選ばれた物質で構成される軟質の中間層
   とを包含する構成要素からなる軽量の積層透明材
   を同時に造形及び積層する方法であつて、前記の
   比較的硬質の１対のプライの間に前記の中間層物
   質の少なくとも１層を組入れることによつて同時
   に造形及び積層すべきアツセンブリを形成し、該
   アツセンブリよりも輪郭においてわずかに大き
   い、軟質で非孔質のセルの基底部の上に造形及び
   積層すべき該アツセンブリを支持し、その際、同
   時造形・積層すべき該アツセンブリの周辺と、該
   セルを取囲む空気不透過性物質の軟質壁体との間
   に空間を設けるようにし、該壁体と該アツセンブ
   リとの間の周辺空間には、前記方法の間において
   暴露される条件下においては積層すべきアツセン
   ブリの構成要素に接着することのない多孔質物質
   を施し、前記セルの前記空気不透過性壁体の上面
   に空気不透過性物質からなる第１軟質ダイヤフラ
   ムを接着することによつて該セルの屋根を形成
   し、該セルを真空源に連通することにより、該セ
   ルの内部の前記のアツセンブリの構成要素間の界
   面を含めて該セルを減圧下に保ち、前記の透明材
   に所望される形状に合わせて凹形に起ち上がる、
   上方に向いた造形用の表面を有し、かつ、前記の
   セルが真空吸引口に向かい合うような真空吸引口
   を有する真空成形型の上に前記のセルを据え、前
   記の第１軟質ダイヤフラムの上に、該第１軟質ダ
   イヤフラムを超えてのびる、空気不透過性物質の
   第２の軟質ダイヤフラムを施し、第１軟質ダイヤ
   フラムを超えてのびる該第２軟質ダイヤフラムの
   部分を前記成形型の表面に接着し、その際、該セ
   ルの周辺部との間に空間を設けることにより、該
   セルを取囲む崩壊性のチヤンバーが形成されるよ
   うにし、前記のセル及び減圧下に保たれた前記の
   アツセンブリを該アツセンブリの変形温度に加熱
   することにより、前記の成形型の造形用上面に向
   かつて該セルがたるむようにし、そして成形型の
   真空吸引口から真空を適用し、その間該セルを加
   熱及び密封状態に保つことによつて該造形用の表
   面の形に該セルの形を一致させ、前記第２ダイヤ
   フラム上の大気圧の作用により、比較的硬質のプ
   ラスチツクの層を前記中間層の向かい合つた側に
   積層させ、その間、前記の造形用表面の形に前記
   セルが合致し、また該セル内の該アツセンブリの
   層が、大気圧を超えない圧力下で積層することに
   より、前記アツセンブリが曲面を有する透明材に
   変換することを強制し、前記のセルが前記の造形
   用表面の形状どおりになつた後、該セルを冷却
   し、その間、該セル内の前記の曲面を有する積層
   透明材がその形状を保持するに到るまで該セル内
   に前記の真空を維持し、前記の成形型から前記の
   セルを分離し、そして該セルから前記の造形され
   た積層透明材を分離することを特徴とする方法。 ２ 前記の第２軟質ダイヤフラムと前記の真空成
   形型との間の前記チヤンバーに対する真空よりも
   強い真空が、前記壁体を通して前記セル内の前記
   アツセンブリに対して施される、特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ３ 前記のセルが、アクリルプラスチツクからな
   る比較的硬質のプライと軟質中間層との交互構造
   からなる、特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の方法。 ４ 前記のアツセンブリ及びセルを210〓±10〓
   （99℃±６℃）に加熱する、特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載の方法。 ５ 水銀柱約28〜29インチ（711〜737mm）に相当
   する真空に前記のセルをさらし、そして水銀柱約
   ５〜10インチ（127〜254mm）に相当する真空に前
   記の崩壊性チヤンバーをさらす、特許請求の範囲
   第２項に記載の方法。 ６ 前記の真空成形型と、前記の第２軟質ダイヤ
   フラムとの間の前記の崩壊性チヤンバーに対して
   真空を適用する前に少なくとも２時間、前記セル
   に真空を適用しながら前記のアツセンブリ及び軟
   質セルを、前記アツセンブリの変形温度である
   が、プライが劣化しない温度に加熱する、特許請
   求の範囲第２項に記載の方法。 ７ 変形可能なフオーム物質のシートと、この変
   形可能なフオーム物質の上面に接着された分離剤
   のフイルムとからなる水平に配置された基底上に
   前記アツセンブリを支持し、そして前記軟質壁体
   基底部の周辺部分に前記の軟質壁体を接着させ
   る、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方
   法。 ８ 熱空気を用いて前記加熱を行う、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ９ 密閉オープン内で前記加熱を行う、特許請求
   の範囲第８項に記載の方法。 １０ プラスチツクの比較的硬質の１対のプライ
   と軟質の中間層プライとで構成されるアツセンブ
   リを同時に造形及び積層するのに用いうるセルで
   あつて、変形可能なフオーム物質のシートと、こ
   の変形可能なフオーム物質のシートの上面に接着
   された、表面がなめらかであつて、空気不透過性
   の分離剤のフイルムとからなり、造形及び積層さ
   れるべき前記アツセンブリの輪郭よりも大きい、
   空気不透過性の基底部、前記フイルムの周辺部分
   に接着された、空気不透過性物質の軟質壁体、該
   軟質壁体と前記アツセンブリの輪郭との間に置か
   れた多孔質物質の充填物、前記壁体の上面に接着
   された、空気不透過物質の第１軟質ダイヤフラ
   ム、ならびに前記セルの内部及び該セル内のアツ
   センブリを真空源に連通するのに適した、前記軟
   質壁体を貫いてのびる要素からなることを特徴と
   するセル。 １１ 前記の壁体が、同時に造形及び積層すべき
   前記アツセンブリ内のプライの合計厚さにほぼ等
   しい高さを有する、特許請求の範囲第１０項に記
   載のセル。 １２ 凹形に起ち上がる、上方に向いた造形用の
   表面、プラスチツクの比較的硬質の１対のプライ
   と軟質の中間層プライとで構成されるアツセンブ
   リを同時に造形及び積層するのに用いうるセルで
   あつて、変形可能なフオーム物質のシートと、こ
   の変形可能なフオーム物質のシートの上面に接着
   された、表面がなめらかであつて、空気不透過性
   の分離剤のフイルムとからなり、造形及び積層さ
   れるべき前記アツセンブリの輪郭よりも大きい、
   空気不透過性の基底部、前記フイルムの周辺部分
   に接着された、空気不透過性物質の軟質壁体、該
   軟質壁体と前記アツセンブリの輪郭との間に置か
   れた多孔質物質の充填物、前記壁体の上面に接着
   された、空気不透過物質の第１軟質ダイヤフラ
   ム、ならびに前記セルの内部及び該セル内のアツ
   センブリを真空源に連通するのに適した、前記軟
   質壁体を貫いてのびる要素からなるセルを支持す
   るのに適した真空吸引口、前記第１軟質ダイヤフ
   ラムよりも大きな面積を有する、空気不透過物質
   の第２軟質ダイヤフラム、この第２軟質ダイヤフ
   ラムと前記の造形用表面との間に崩壊性のチヤン
   バーが構成されるように、前記セルとの間に空間
   が残るようにして該第２軟質ダイヤフラムを該造
   形用表面に接着させるための要素、及び前記の真
   空吸引口を第２真空源につなぐための要素からな
   ることを特徴とする、前記セルと組合わせて用い
   られる真空成形型。