(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンクロスの基材に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグに、１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材層を有する熱制御層を設け、
その状態で樹脂を硬化させるとともに熱制御層を接着した、
ことを特徴とする熱制御層を有する複合材料の製造方法。
【請求項２】
カーボンクロスの基材に常温硬化性樹脂を含浸させた後、１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材層を有する熱制御層を設け、
その状態で樹脂を硬化させるとともに熱制御層を接着したことを特徴とする熱制御層を有する複合材料の製造方法
【請求項３】
あらかじめ所望の形状に加工したフィルム状の１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材層を有する熱制御層を、カーボンクロスの基材に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグの上に設け、
その状態で樹脂を硬化させるとともに熱制御層を接着し、かつ所望の部分にのみ熱制御機能を持たせた、
熱制御層を有する複合材料の製造方法。
【請求項４】
あらかじめ所望の形状に加工したフィルム状の１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材層を、常温硬化性樹脂を含浸させたカーボンクロスの基材の上に設け、さらに、当該粘着材層の上に熱制御層を設け、
その状態で樹脂を硬化させるとともに熱制御層を接着し、かつ所望の部分にのみ熱制御機能を持たせた、
熱制御層を有する複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱制御層を有する複合材料に関するものであり、さらに詳しくは例えば人工衛星等の宇宙機器に搭載される太陽電池パドルや開口面型アンテナ、衛星筺体に用いられ、低温下での耐性を高めた熱制御層を持つ複合材料を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の太陽電池パドルの一例を示すものであり、図において１は太陽電池を貼り付けるサブストレートであり、複合材料製の表皮でハニカムコアをサンドイッチした構造となっている。２はサブストレート１どうしを結合するヒンジ機構の取り付け部であり、ヒンジ機構によりサブストレート１の折り畳みを可能にして、人工衛星を打ち上げロケット内に収納することを可能にしている。３は人工衛星に電力を供給する太陽電池セルであって、軌道上においてこのセルが太陽と向き合う。
【０００３】
このように構成された宇宙用の太陽電池パドルは運用軌道上において太陽電池を貼り付けていない面に地球方向から太陽の反射光を受けることがあり、特に運用軌道の高度が低い場合には太陽電池セルの温度が上昇してその発電効率が低下する。そのため発電効率の低下を防ぐため、サブストレートの太陽の反射光を受ける面に熱制御層を設け太陽光反射率を高めることにより太陽電池の温度の上昇を防いでいる。
【０００４】
図７は従来の方法による熱制御層の形成方法を示すもので、まず、カーボンクロス等の基材に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ４を加熱硬化させ複合材料７を製造する。その後、反射層をコーティングしたフィルムに粘着材５を有する熱制御層６を複合材料７に貼り付けていた。
【０００５】
また、別の方法としては、白色塗装をしたポリフッ化ビニルフィルムを、エポキシ系の樹脂で複合材料に接着していた。
【０００６】
また、別の方法としては、複合材料に白色のシリコン系の塗料を塗装していた。
【０００７】
また、別の方法としては、銀を蒸着したフッ化エチレンフィルムをエポキシ系の接着剤で複合材料に貼り付けていた。
【０００８】
また、別の方法としては、粘着材付きの銀を蒸着したポリイミドフィルムを複合材料に貼り付けていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の太陽電池パドルでは、大きな温度変化を受け、高温側では＋１３０℃、低温側では−１５０℃に曝されることがある。従来の技術によって太陽電池を貼り付けていない面に施された白色塗装あるいは接着された熱制御フィルムはこのような温度環境によって繰返し荷重を受けると、塗装面あるいは接着面ではく離を生ずることがあった。特に低温側での劣化が大きく、低温下での耐性を高め、設計上の許容範囲を含めて−１６０℃の低温まで耐える熱制御層を持つ複合材料の開発が待望されていた。
【００１０】
熱制御層のはく離を避けるためには、熱制御材がフィルムである場合にはそのエッジをネジ止め等の機械的方法で固定する等の解決策があるが、反対に質量が増加するという問題点があり質量の増加は、軽量化が必須な衛星搭載機器にとっては極めて大きな欠点となる。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、特に−１６０℃の低い温度まで使用可能な熱制御層を持つ複合材料を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による熱制御層を持つ複合材料は、カーボンクロス等の基材に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを所定の方向、形状、枚数に積層したものへ、加熱硬化させる前に、粘着材層と反射層をコーティングしたフィルムからなる熱制御層を設ける。その後、樹脂を加熱硬化させて、複合材料の硬化と同時に熱制御部層を貼り合わせて製造されることを特徴とする。発明者らは試行錯誤の結果、従来の技術である、あらかじめ硬化した複合材料（プリキュアと称する）へ粘着材のついた熱制御層フィルムを貼り付けた場合と比較して、本発明の複合材料の加熱硬化と同時に熱制御層を貼り合わせた（コキュアと称する）場合には、著しく低温でのはく離に対する耐性が改善されることを見いだした。更に、粘着材を介さなくても複合材料と熱制御層との接合は可能であるが、粘着材を使用しないと低温でのはく離に対する耐性が低下することも見いだした。
【００１３】
また、第２の発明による複合材料の製造方法では、カーボンクロス等の基材に、まず常温硬化性樹脂を含浸させる。樹脂を硬化させる前に、粘着材層と反射層をコーティングしたフィルムからなる熱制御層を順に設ける。その後、樹脂を硬化させて、熱制御層を持つ複合材料を得る。
【００１４】
また、第３の発明による複合材料の製造方法では、カーボンクロス等の基材に、熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを加熱硬化させる前に、粘着材層と反射層をコーティングしたフィルムからなる熱制御層を順に設けるが、この粘着材層と熱制御層とはあらかじめ所望の形状に加工しておく。その後、樹脂を加熱硬化させて、所望の部分のみ熱制御機能を有する熱制御層を持つ複合材料を製造する。
【００１５】
また、第４の発明による複合材料の製造方法では、カーボンクロス等の基材に、まず常温硬化性樹脂を含浸させる。樹脂を硬化させる前に粘着材層と反射層をコーティングしたフィルムからなる熱制御層を順に設けるが、この粘着材層と熱制御層とはあらかじめ所望の形状に加工しておく。その後、樹脂を加熱硬化させて、所望の部分のみ熱制御機能を有する熱制御層を持つ複合材料を製造する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す複合材料の製造工程図である。図１に従って工程を説明する。４はプリプレグであって、炭素繊維を織った基材（カーボンクロスと呼ぶ）に熱硬化性樹脂を含浸し半硬化させたものであり、所定の形状、方向、枚数に組み合わされて積層される。図１（ａ）に示すように、反射層である銀蒸着した薄いフッ化エチレンシートに１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材５のついた熱制御層６をプリプレグ４に貼り付ける。図１（ｂ）は熱制御層６をプリプレグ４に貼り付けた形態を示す。その後、オートクレーブにて加熱、加圧を行い、プリプレグを硬化させる。その際同時に粘着材も硬化し、熱制御層６と複合材料が強固に接着される。すなわち図１（ｃ）に示すように熱制御層６を有する複合材料７を得る。
【００１７】
実施の形態１の他の例としては、プリプレグとして、基材に、ガラス繊維、アラミド繊維、クオーツ繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維を一方向に配列させた一方向材や、上記繊維を平織り、朱子折り等にしたクロス材、及び上記繊維を短く切り不織化したマット材等が適用できる。樹脂として、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が適用できる。
粘着材としては、シリコーン系粘着材の他にアクリル系粘着材、ゴム系粘着材などを用いることができる。
反射層としては、蒸着物として、銀の他にアルミニウムをもちいることができる。被蒸着物としては、フッ化エチレンの他にポリエーテルイミドや、ポリイミドなどのフィルムが適用できる。
複合材料の成形方法は、オートクレーブ法の他に真空バギングによる常圧加熱炉を用いた硬化方法やホットプレス法などが適用できる。
【００１８】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す複合材料の製造工程図である。図２（ａ）に示すように、カーボンクロスの基材８を所定の枚数、形状、方向に積層し、それへ常温硬化性樹脂を含浸させ、常温硬化性樹脂を含浸させた基材９を製造する。その後反射層である銀蒸着した薄いフッ化エチレンシートに１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材５のついた熱制御層６を貼り付ける。図２（ｂ）は熱制御層６を常温硬化性樹脂を含浸させた基材９に貼り付けた形態を示す。その後、全体を真空パックに封じて真空引きを行い、常温硬化性樹脂を含浸させた基材９に粘着材５を密着させ、常温で硬化させる。その後必要に応じて後熱処理を行い所定の炭素繊維強化プラスチックの性能を得る。図２（ｃ）には、熱制御層６を有する複合材料７を示す。
【００１９】
実施の形態２の他の例としては、プリプレグとして、基材に、ガラス繊維、アラミド繊維、クオーツ繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維を一方向に配列させた一方向材や、上記繊維を平織り、朱子折り等にしたクロス材、及び上記繊維を短く切り不織化したマット材などが適用できる。樹脂として、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの常温硬化性樹脂が適用できる。
粘着材としては、シリコーン系粘着材の他にアクリル系粘着材、ゴム系粘着材などを用いることができる。
反射層としては、蒸着物として、銀の他にアルミニウムをもちいることができる。被蒸着物としては、フッ化エチレンの他にポリエーテルイミドや、ポリイミド等のフィルムが適用できる。
【００２０】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る製造工程図である。図３に従って工程を説明する。図３（ａ）に示すように反射層である銀蒸着した薄いフッ化エチレンシートに１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材５のついた熱制御層６を所望の形状に加工する。その後、熱制御層６を、カーボンクロスの基材に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ４に貼り付ける。図３（ｂ）は熱制御層６をプリプレグ４に貼り付けた形態を示す。その後、オートクレーブにて加熱、加圧し硬化させる。この製造方法により、図３（ｃ）に示すように熱制御層６を有する複合材料７を得る。熱制御層６はあらかじめ加工されているので、複合材料７は所望の部分にのみ熱制御機能を有する。
【００２１】
図４はこの発明の実施の形態３の複合材料の更に詳細な製造工程を示す図である。図４（ａ）に示すように、まず反射層である銀蒸着した薄いフッ化エチレンシートに１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材５のついた熱制御層６を、両面テープ１０ａを用いてプラスチックフィルム１１に貼り付ける。その後所望の形状に熱制御層６を加工する。その後図４（ｂ）に示すようにプラスチックフィルム１１を両面テープ１０ｂを用いてアクリルプレート１２に貼り付ける。続いて図４（ｃ）に示すように加熱硬化させる前のカーボンクロス等の基材に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ４に貼り付ける。このようにして容易に所望の形状に加工したテープをプリプレグ４に転写することができる。その後図４（ｄ）に示すように両面テープ１０ａを除去した後、オートクレーブにて加熱、加圧し硬化させる。このようにして図４（ｅ）に示すような熱制御層６を有する複合材料７を得る。
【００２２】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４を示す複合材料の製造工程図である。反射層である銀蒸着した薄いフッ化エチレンシートに１０μｍ以上の厚さのシリコーン系の粘着材５のついた熱制御層６を先ず所望の形状に加工する。図５（ａ）に示すカーボンクロスの基材８には常温硬化性樹脂を含浸させ、常温硬化性樹脂を含浸させた基材９を製造する。その後粘着材５を介して熱制御層６を常温硬化性樹脂を含浸させた基材９に貼り付ける。図５（ｂ）は熱制御層６を常温硬化性樹脂を含浸させた基材９に貼り付けた形態を示す。その後、全体を真空バッグに入れて真空引きを行い、常温硬化性樹脂を含浸させた基材９に粘着材５を密着させ、常温で硬化させる。その後図５（ｃ）に示すように熱制御層６を持つ複合材料７を得る。
【００２３】
【発明の効果】
第１〜４の発明による効果を従来の技術と比較して表１に示す。本発明の熱制御層を持つ複合材料は、−１６０℃の温度において全くはく離を生じず、宇宙環境における温度範囲で使用可能である。機械的なはく離防止処置が不要であるため、質量の余分な増加がない。
【００２４】
【表１】
0004140067.tif 000002
【００２５】
また、第３、４の発明によれば、あらかじめ熱制御層を加工した後複合材料に貼り付けることが可能であるため、所望の部分にのみ熱制御機能を持たせた複合材料を得ることができる。熱制御層は一般的にフッ化エチレンなどの接着が困難な材質であるため、熱制御層上に部品類を接着することが困難である。所望の部分以外は熱制御層を持たないようにすることにより、複合材料上に部品類を接着することを可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による、熱制御層を有する複合材料の実施の形態１を示す製造工程図である。
【図２】  この発明による、熱制御層を有する複合材料の実施の形態２を示す製造工程図である。
【図３】  この発明による、所望の部分に熱制御層を有する複合材料の実施の形態３を示す製造工程図である。
【図４】  この発明による、所望の部分に熱制御層を有する複合材料の実施の形態３を示す製造工程図である。
【図５】  この発明による、所望の部分に熱制御層を有する複合材料の実施の形態４を示す製造工程図である。
【図６】  従来の太陽電池パドルの一例を示すである。
【図７】  従来の方法による熱制御層の形成方法を示す製造工程図である。
【符号の説明】
１  サブストレート、２  ヒンジ、３  太陽電池セル、４  プリプレグ、５  粘着材、６  熱制御層、７  複合材料、８  基材、９  常温硬化性樹脂を含浸させた基材、１０  両面テープ、１１  プラスチックフィルム、１２  アクリルプレート。
【図１】
0004140067.tif 000003
【図２】
0004140067.tif 000004
【図３】
0004140067.tif 000005
【図４】
0004140067.tif 000006
【図５】
0004140067.tif 000007
【図６】
0004140067.tif 000008
【図７】
0004140067.tif 000009