(57)【要約】【課題】曲面を有する表皮材上に炭素繊維からなるグリッドを所定のグリッド間隔で形成することが可能な反射鏡の製造方法を提供すること。【解決手段】伸縮性を有する絶縁性繊維糸を用いて炭素繊維糸がシートの面方向に移動可能に織られたシートを、曲面を有する表皮材に前記炭素繊維糸が所定のグリッド間隔になるように変形させて貼り付ける工程と、前記シートが貼り付けられた表皮材を加熱しながら加圧成形する工程とを含むことを特徴とする反射鏡の製造方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮性を有する絶縁性繊維糸を用いて炭素繊維糸がシートの面方向に移動可能に織られたシートを、曲面を有する表皮材に前記炭素繊維糸が所定のグリッド間隔になるように変形させて貼り付ける工程と、
前記シートが貼り付けられた表皮材を加熱しながら加圧成形する工程と
を含むことを特徴とする反射鏡の製造方法。
【請求項２】
前記伸縮性を有する絶縁性繊維糸が、ポリウレタン繊維、ポリエーテル繊維、ポリエステル繊維、ポリエーテルエステル繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維およびナイロン繊維からなる群の少なくとも１つから構成されることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡の製造方法。
【請求項３】
前記伸縮性を有する絶縁性繊維糸が、アラミド繊維糸およびポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維糸からなる群の少なくとも１つを撚って伸縮性を付与した糸であることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡の製造方法。
【請求項４】
前記炭素繊維が、金属でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の反射鏡の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛生等の宇宙機器に搭載されるグリッドアンテナに用いられる反射鏡の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星等に使われるデュアルグリッドアンテナは、特定の偏波を反射し、その偏波と直交する偏波を透過するようにグリッドが設けられた前面反射鏡と、グリッドの無い導体面である後面反射鏡と、前面反射鏡と後面反射鏡とを結合するための結合部材とから構成される。
このようにグリッドが設けられた反射鏡の製造方法として、例えば、可撓性を有するフィルム上に金属めっきを施してエッチングすることにより得られる所定のパターン（曲線を含む）のグリッドが形成されたグリッド付フィルムを、曲面を有する表皮材（例えば、ケブラー（登録商標）繊維（アラミド繊維）とシアネート樹脂とからなるＫＦＲＰ）にグリッド側を下にして密着させ、加熱・加圧成形した後、フィルムを引き剥がすことにより表皮材にグリッドを転写する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
また、炭素繊維をグリッドとする反射鏡の製造方法として、炭素繊維等の導電性繊維と、アラミド繊維、ガラス繊維等の誘電体繊維とを用いた３軸織物を曲面に形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３７４１８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４７８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される方法では、めっきとエッチングが可能な金属からなるグリッドを表皮材上に形成することはできるが、炭素繊維からなるグリッドを形成することはできなかった。また、高い反射効率を得るためには、グリッドのパターンが、アンテナの開口面上に投影した場合に略平行な直線群となるように形成されている必要があるが、特許文献２に開示される方法では、炭素繊維やアラミド繊維といった伸縮性の殆どない繊維糸で構成された３軸織物を表皮材の曲面に沿って貼り付けているために投影面から見たグリッド間隔を変えることができず、従って、グリッドのパターンを略平行な直線群となるように形成することができなかった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、曲面を有する表皮材上に炭素繊維からなるグリッドを所定のグリッド間隔で形成することが可能な反射鏡の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、伸縮性を有する絶縁性繊維糸を用いて炭素繊維糸がシートの面方向に移動可能に織られたシートを、曲面を有する表皮材に前記炭素繊維糸が所定のグリッド間隔になるように変形させて貼り付ける工程と、前記シートが貼り付けられた表皮材を加熱しながら加圧成形する工程とを含むことを特徴とする反射鏡の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、曲面を有する表皮材上に炭素繊維からなるグリッドを所定のグリッド間隔、つまり、炭素繊維糸からなるグリッドのパターンを投影面から見て略平行な直線群となるように形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
実施の形態１．
本発明の反射鏡の製造方法は、伸縮性を有する絶縁性繊維糸を用いて炭素繊維糸がシートの面方向に移動可能に織られたシートを、曲面を有する表皮材に炭素繊維糸が所定のグリッド間隔になるように変形させて貼り付ける工程と、シートが貼り付けられた表皮材を加熱しながら加圧成形する工程とを含むものである。実施の形態１では、伸縮性を有する絶縁性繊維糸を用いて炭素繊維糸がシートの面方向に移動可能に織られたシートとして、図１に示されるような３軸織物を用いる。図１は、３軸織物の構成繊維糸を表面から観察した時の拡大模式図であり、この３軸織物１は、３軸の繊維糸のうちの１つが炭素繊維糸２で構成され、残りの２つがポリウレタン繊維糸３で構成されている。このように構成された３軸織物１は、炭素繊維糸２が織物の面方向に移動可能となっている。炭素繊維糸２には目付１０ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2程度のものを使用することが好ましく、ポリウレタン繊維糸３には目付５ｇ／ｍ2〜５０ｇ／ｍ2程度のものを使用することが好ましい。表皮材４としては、例えば、アラミド繊維糸とシアネート系樹脂とから構成されるプリプレグを用いることができる。
【０００９】
図２は、３軸織物１を変形させながら表皮材４の曲面に沿って貼り付ける工程を説明するための図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
図２に示されるように、所定の曲率を有する剛体型５上に配設された表皮材４の上に、適当な大きさ（例えば、１５ｃｍ角）に切り出した３軸織物１を所定のグリッド間隔となるように変形させ、表皮材４の粘着性を利用して貼り付ける。実施の形態１では、伸縮性に優れたポリウレタン繊維糸３を３軸織物１の構成繊維糸として用いているため、表皮材４に貼り付ける際、３軸織物１を曲面に合わせて変形でき、図３に示されるように、投影面から見た炭素繊維糸２（グリッド）の間隔が等間隔（ａ＝ｂ）になるよう調整しながら配置することが可能である。つまり、炭素繊維糸２からなるグリッドのパターンを投影面から見て平行な直線群となるように形成することができる。この貼り付け作業を繰り返すことにより表皮材４の全面に３軸織物１に貼り付けた後、加熱しながら加圧成形を行うことにより表皮材４を構成する樹脂を硬化させ、最終的に、所定のパターンを有するグリッドが形成された反射鏡を得ることができる。成形方法としては、オートクレーブ成形法が挙げられ、成形条件としては、例えば、１気圧で加圧しながら１８０℃で２時間加熱を行えばよい。
【００１０】
比較のため、従来の３軸織物６を表皮材４上に貼り付けた場合に形成されるグリッドの間隔を図４に示す。従来の３軸織物６は、３軸の繊維糸のうちの１つが炭素繊維糸２で構成され、残りの２つが伸縮性に乏しいアラミド繊維糸７で構成されているため、表皮材４に貼り付ける際、グリッドの間隔を広げたり狭めたりすることが困難である。そのため、曲面上に炭素繊維糸２が機織条件に由来した間隔で並ぶこととなり、その結果、図４に示されるように、投影面から見た炭素繊維糸（グリッド）の間隔を等間隔にすることができない（ａ’≠ｂ’）。
【００１１】
このように、従来の３軸織物６を用いる方法では、投影面から見て炭素繊維糸２を等間隔に配置することができないが、実施の形態１の方法では、３軸織物１を表皮材４上に貼り付ける際、表皮材４の曲面に合わせて３軸織物１を自由に変形させることができるため、投影面から見て炭素繊維糸２が等間隔に配置されたグリッドパターンを容易に得ることができる。また、実施の形態１の方法では、炭素繊維糸２とポリウレタン繊維糸３とから構成される３軸織物を用いているため、従来の金属グリッドが形成された反射鏡に比べ、熱膨張係数が大幅に低減された反射鏡を得ることができる。
【００１２】
なお、実施の形態１では、伸縮性を有する絶縁性繊維糸として、ポリウレタン繊維糸を使用した場合について説明したが、ポリエーテル繊維、ポリエステル繊維、ポリエーテルエステル繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ナイロン繊維などの伸縮性を有する繊維から構成される繊維糸を使用しても同様の効果を達成することができる。
【００１３】
実施の形態２．
実施の形態２では、伸縮性を有する絶縁性繊維糸を用いて炭素繊維糸がシートの面方向に移動可能に織られたシートとして、図５に示されるような２軸織物８を用いる点が実施の形態１と異なる。図５は、２軸織物８の構成繊維糸を表面から観察した時の拡大模式図であり、この２軸織物８は、縦糸が炭素繊維糸２で構成され、横糸がナイロン繊維糸９で構成されている。このように構成された２軸織物８では、炭素繊維糸２が織物の面方向に移動可能となっている。炭素繊維糸２には目付１０ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2程度のものを使用することが好ましく、ナイロン繊維糸９には目付５ｇ／ｍ2〜５０ｇ／ｍ2程度のものを使用することが好ましい。
【００１４】
２軸織物８の表皮材への貼り付けは、実施の形態１で説明した３軸織物１の場合と同様にして行うことができ、投影面から見た炭素繊維糸２（グリッド）の間隔が等間隔（ａ＝ｂ）になるよう調整しながら配置することが可能である。つまり、炭素繊維糸２からなるグリッドのパターンを投影面から見て平行な直線群となるように形成することができる。この貼り付け作業を繰り返すことにより表皮材の全面に２軸織物８に貼り付けた後、加熱しながら加圧成形を行うことにより表皮材を構成する樹脂を硬化させ、最終的に、所定のパターンを有するグリッドが形成された反射鏡を得ることができる。成形方法としては、オートクレーブ成形法が挙げられ、成形条件としては、例えば、１気圧で加圧しながら１８０℃で２時間加熱を行えばよい。
【００１５】
実施の形態２の方法では、２軸織物８を表皮材上に貼り付ける際、表皮材の曲面に合わせて２軸織物８を自由に変形させることができるため、投影面から見て炭素繊維糸２が等間隔に配置されたグリッドパターンを容易に得ることができる。
【００１６】
なお、実施の形態２では、伸縮性を有する絶縁性繊維糸として、ナイロン繊維糸を使用した場合について説明したが、ポリウレタン繊維、ポリエーテル繊維、ポリエステル繊維、ポリエーテルエステル繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維などの伸縮性を有する繊維から構成される繊維糸を使用しても同様の効果を達成することができる。
【００１７】
実施の形態３．
実施の形態３では、伸縮性を有する絶縁性繊維糸を用いて炭素繊維糸がシートの面方向に移動可能に織られたシートとして、図６に示されるような２軸織物１０を用いる点が実施の形態１および２と異なる。図６は、２軸織物１０の構成繊維糸を表面から観察した時の拡大模式図であり、この２軸織物１０は、縦糸が炭素繊維糸２で構成され、横糸が伸縮性を殆ど有さないアラミド繊維を撚って伸縮性を付与した糸１１で構成されている。このように構成された２軸織物１０では、アラミド繊維糸を撚って伸縮性を付与した糸１１が伸縮性を有しているため、炭素繊維糸２が織物の面方向に移動可能となっている。炭素繊維糸２には目付１０ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2程度のものを使用することが好ましく、アラミド繊維糸には目付５ｇ／ｍ2〜５０ｇ／ｍ2程度のものを使用することが好ましい。
【００１８】
２軸織物１０の表皮材への貼り付けは、実施の形態１で説明した３軸織物１および実施の形態２で説明した２軸織物８の場合と同様にして行うことができ、投影面から見た炭素繊維糸２（グリッド）の間隔が等間隔（ａ＝ｂ）になるよう調整しながら配置することが可能である。つまり、炭素繊維糸２からなるグリッドのパターンを投影面から見て平行な直線群となるように形成することができる。この貼り付け作業を繰り返すことにより表皮材の全面に２軸織物１０に貼り付けた後、加熱しながら加圧成形を行うことにより表皮材を構成する樹脂を硬化させ、最終的に、所定のパターンを有するグリッドが形成された反射鏡を得ることができる。成形方法としては、オートクレーブ成形法が挙げられ、成形条件としては、例えば、１気圧で加圧しながら１８０℃で２時間加熱を行えばよい。
【００１９】
実施の形態３の方法では、２軸織物１０を表皮材上に貼り付ける際、表皮材の曲面に合わせて２軸織物１０を自由に変形させることができるため、投影面から見て炭素繊維糸２が等間隔に配置されたグリッドパターンを容易に得ることができる。
【００２０】
なお、実施の形態３では、伸縮性を有する絶縁性繊維糸として、アラミド繊維糸を撚って伸縮性を付与したものを使用した場合について説明したが、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維糸などの伸縮性を殆ど有さない繊維を撚って伸縮性を付与した糸を使用しても同様の効果を達成することができる。
【００２１】
なお、実施の形態１〜３において用いた織物を構成する炭素繊維糸として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属でコーティングした炭素繊維糸を用いることもできる。この場合、金属でコーティングした炭素繊維糸の目付は、２０ｇ／ｍ2〜２００ｇ／ｍ2程度が好ましい。このように、負の熱膨張係数を有する炭素繊維糸を正の熱膨張係数を有するＮｉ等の金属でコーティングすることで、繊維全体の熱膨張係数をほぼ０とすることができ、より低熱膨張の反射鏡を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１で用いた３軸織物の構成繊維糸を表面から観察した時の拡大模式図である。
【図２】実施の形態１において３軸織物を変形させながら表皮材の曲面に沿って貼り付ける工程を説明するための図である。
【図３】実施の形態１において３軸織物を変形させながら表皮材の曲面に沿って貼り付けた場合の炭素繊維糸（グリッド）の間隔を説明するための図である。
【図４】従来の３軸織物を変形させながら表皮材の曲面に沿って貼り付けた場合の炭素繊維糸（グリッド）の間隔を説明するための図である。
【図５】実施の形態２で用いた２軸織物の構成繊維糸を表面から観察した時の拡大模式図である。
【図６】実施の形態３で用いた２軸織物の構成繊維糸を表面から観察した時の拡大模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  実施の形態１で用いた３軸織物、２  炭素繊維糸、３  ポリウレタン繊維糸、４  表皮材、５  剛体型、６  従来の３軸織物、７  アラミド繊維糸、８  実施の形態２で用いた２軸織物、９  ナイロン繊維糸、１０  実施の形態３で用いた２軸織物、１１  アラミド繊維を撚って伸縮性を付与した糸、ａ，ａ’，ｂ，ｂ’  投影面から見たグリッド間隔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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