JPH0354623B2

JPH0354623B2 -

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Publication number: JPH0354623B2
Application number: JP60111476A
Authority: JP
Priority date: 1985-05-24
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1991-08-20
Also published as: JPS61270146A

Description

【発明の詳細な説明】

「産業上の利用分野」この発明は内部に精密機器を有する人工衛星等
に貼着され、衛星への熱の出入を制御して装置内
部温度を所定温度範囲に保つことのできる薄厚フ
レキシブルな熱制御素子に関する。「従来の技術およびその問題点」例えば、人工衛星において、内部の機器を正常
に動作させるためには、内部温度を常温付近に保
持することが必要である。人工衛星の内部温度
は、内部で発生する熱と太陽光による衛星内部へ
の侵入熱との総和エネルギーと、衛星からの放熱
エネルギーとのバランスによつて決定される。そ
こで、従来、衛星内部温度を常温付近に保つため
に、衛星へ入射する太陽光エネルギーの吸収を低
く抑え、しかも衛星内部で発生した熱を宇宙空間
に放射する機能を有する熱制御素子が用いられて
いる。この熱制御素子の性能は、太陽光の吸収す
る度合を示す太陽光吸収率（αs）と衛星内部の
熱を放射する度合を示す熱放射率（ε）によつて
決定される。すなわち、衛星内部温度を常温付近
に保つためには、αsが小さく、εか大きい熱制
御素子が必要である。ところで、従来の熱制御素子には、ガラスをベ
ースにしたリジツトタイプのものと、樹脂フイル
ムをベースとしたフレキシブルタイプのものとが
ある。リジツトタイプのものは、20mm×40mmより
大きい寸法の製品の製造が困難であり、貼着時の
作業性が悪く、曲面には貼着できない等の欠点が
ある。そこで、フレキシブルな熱制御素子が望ま
れているわけである。従来のフレキシブルな熱制
御素子としては、樹脂熱放射層とこの樹脂熱放射
層より内層に位置する太陽光反射層を有し、樹脂
熱放射層が透明な四フツ化エチレン六フツ化プロ
ピレン共重合体から構成されているものが知られ
ている。この樹脂熱放射層を構成している重合体
は、初期のαs、εの特性が優れているという利
点を有するが、分子構造中に芳香族環を有してい
ないため、電子線、ガンマ線などの放射線により
容易に劣化し、αsが大きくなるという欠点を有
しており、放射線に曝されるところには適してい
ない。これに対して、耐放射線性に優れる芳香族
ポリイミドフイルムが商品化されているが、この
フイルムの厚さ125μｍのものを用いたアルミナ
イズド耐放射線芳香族ポリイミドフイルム（熱性
能素子）の熱制御性能は、αsが0.5と不十分なも
のであつた。このように、耐放射線性を向上させ
るために必要な芳香族イミド環を含有したポリイ
ミドを用いると、通常透明性が失なわれるため、
この芳香族イミド環を有するポリイミドフイルム
を熱制御素子へ適用することは困難である。また、分子構造中に共役系を断ち切る結合を有
する芳香族ポリイミドの中で比較的透明性の良い
ものが知られている。例えば、米国特許第
3917643号明細書に記載された芳香族ビス（エー
テル無水物）と有機ジアミンとの反応から得られ
るポリエーテルイミドがある。しかし、このポリ
エーテルイミドを構成する有機ジアミンは酸化さ
れやすく、最終製品においてその酸化物は透明性
が悪くなつてしまう。さらに、その他に米国特許
第4024101号明細書に記載されたビス（ニトロフ
タルイミド）とアルカリ金属ジフエノシジトとの
反応から得られるポリエーテルイミドがあるが、
未反応のビス（ニトロフタルイミド）が反応生成
物中に存在すると、それによつて透明性が悪くな
つてしまう。このように従来知られている耐放射線性の高い
芳香族ポリイミドでは、合成の過程で生じる様々
な不純物により、より一層フイルムの透明性を悪
くしてしまうので、太陽光吸収率を必然的に大き
くし、熱制御素子へ適用は困難である。この発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、芳香族ポリイミドの欠点である光透過性を改
良し、耐放射線性、耐紫外線性に優れ、曲面にも
貼付加能なフレキジブル性を有し、太陽光反射層
（αs）が0.16以下で、熱放射率（ε）が0.77以上
の熱制御物性を有する熱制御素子を提供すること
を目的とするものである。「問題点を解決するための手段」この発明は、耐放射線性を得るに適した芳香族
ポリイミド環を有し、かつ透明性を得るに適した
芳香族部位の広範囲にわたる共役を阻止する構造
を有するポリエーテルイミドを見出し、かつそれ
を精製して透明性を改善したポリエーテルイミド
フイルムを熱制御素子の熱放射層に適用したこと
を特徴とするものである。以下、この発明をさらに詳しく説明する。 αsが0.16以下で、εが0.77以上有するフレキシ
ブルな熱制御素子を実現するためには、太陽光ス
ペクトル強度の大きい波長450nｍ付近の光透過
率を厳密に規定した芳香族ポリエーテルイミドフ
イルムを熱放射層に使用する必要がある。そこ
で、光透過性の良好な芳香族ポリエーテルフイル
ムを得るために、例えば、米国特許第3917643号
明細書に記載されている方法で反応させて得た下
記一般式（Ｉ）；で示されるポリエーテルイミドの精製が必要とな
る。精製は次の方法で可能である。まず、ポリエ
ーテルイミドを塩化メチレン溶倍中に塩化メチレ
ン100mlに対してポリエーテルイミド７〜70ｇの
範囲のものを完全に溶解させる。これに粉末状の
活性炭１ｇまたは類粒状の活性炭５〜10ｇを加
え、室温で撹拌後、加圧濾過により活性炭を除去
し、精製ポリエーテルイミドの塩化メチレン溶液
を得て、溶倍の塩化メチレンを室温放置で蒸発さ
せるか、メタノール溶液に注ぎ入れてポリエーテ
ルイミドを析出させるかして精製ポリエーテルイ
ミドを得ることができる。次に、上記ポリエーテルイミドの精製によつて
得らえた光透過性の良好な芳香族ポリエーテルイ
ミドフイルムを熱放射層に適用した本発明の熱制
御素子の具体的構造のいくつかを第１図ないし第
４図を参照して説明する。図中、符号１は熱放射
層、２は例えば銀から構成される太陽光反射層
は、３は太陽光反射層２の保護層、４は例えば、
酸化第２セリウムから構成される紫外線吸収層、
５は例えばインジウム酸化物とスズ酸化物との化
合物から構成される透明導電層を示すものであ
る。第１図の構成は、熱放射層（ポリエーテルイミ
ド層）１の下層に太陽光反射層２と保護層３が設
けられたものである。この熱制御素子を発熱物体
に貼着すると、物体にあたる太陽光は熱放射層１
を透過し、太陽光反射層２に当たつて反射される
とともに、物体が発生する熱は熱放射層１より効
率よく放射される。このことにより発熱物体の温
度上昇を調節することができる。第２図は、熱放射層１を構成するポリエーテル
イミドの紫外線劣化を防止するために、熱放射層
１上に紫外線吸収層（酸化第２セリウム層）４を
蒸着により積層した構成のものである。酸化セリ
ウム層４の厚さは、紫外線を吸収するためには、
500Å以上である必要があり、フレキシブル性を
保つには3000Å以下である必要がある。第３図は、ポリエーテルイミド層１上に電子線
照射により帯電する電子をリークさせるために透
明導電層５を蒸着により積層した構成のものであ
る。第４図は、ポリエーテルイミド層１上に積層し
た紫外線吸収層４上にさらに透明導電層５を積層
した構成のものである。「作用」このように、この発明は、耐放射線性に優れた
芳香族ポリエーテルイミドを精製することにより
透明性を改良し、その耐放射線性および透明性に
優れた芳香族ポリエーテルイミドを熱放射層に適
用したものなので、放射線暴露下の環境において
従来のフレキシブルな熱制御素子にない長寿命か
つ太陽光反射層（αs）が小さく、熱放射率（ε）
の大きな熱制御素子を提供することができる。以下、この発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。実施例１上記一般式で示されるポリエーテルイミド7.5
ｇを塩化メチレン100ml中に加えて室温で３時間
撹拌し、完全に溶解させた。これに粉末状または
類粒状の活性炭７ｇを加え、室温で15時間撹拌
後、加圧濾過により活性炭を除去し、精製ポリエ
ーテルイミドの塩化メチレン溶液を得た。得られ
た精製ポリエーテルイミド溶液をガラス板に流
し、フイルムアプリケーターで引き伸ばした。室
温で１時間乾燥後、100℃で２時間乾燥してフイ
ルム化した。第５図に上記方法により得られた精
製ポリエーテルイミド（PEI）フイルム（厚さ
100μｍ）の分光スペクトルを示した。この精製
ポリエーテルイミドを用いた熱制御素子のαsは
0.15、εは0.85であり、目標性能を達した。な
お、αsはBeckman UV5240装置を用い、εは
Gier Dunkel Reflectometer Model DB100を用
いて測定した。以下の実施例における測定も同様
である。また、熱制御素子のαsが0.16以下でεが
0.77以上達成するためには400nｍの波長で光透過
率が厚さ50μｍのフイルムの場合は45％以上、厚
さ75μｍのフイルムの場合に28％以上である必要
があることが判明した。実施例２上記実施例１と同様にして作成した400nｍの
波長での光透過率が45％以上の厚さ50μｍポリエ
ーテルイミドフイルムに太陽光反射層として銀を
スパツタリング法で2000Å蒸着した。さらに、こ
の銀層に裏面に保護層としてニツケル・クロム系
合金インコネル（商品名、インコネル社製）をス
パツタリング法で1000Å蒸着した（第１図）。実施例３実施例２のポリエーテルイミドフイルムの上層
にさらに紫外線吸収層として酸化第２セリウムを
電子ビーム加熱蒸着法により1000Å蒸着した（第
２図）。実施例４実施例２と同様にして作製した熱制御素子のポ
リエーテルイミドフイルムの上層に透明銅電層と
してインジウム酸化物とスズ酸化物の化合物をス
パツタリング法により100Å蒸着した（第３図）。実施例５実施例３と同様に作製した熱制御素子の酸化第
２セリウム層の上にインジウム酸化物とスズ酸化
物の化合物をスパツタリング法により100Å蒸着
した（第４図）。このようにして製造したフレキシブル熱制御素
子のαsとεについて、コツククロフトーワルト
ン型電子線照射装置による宇宙空間（静止軌道
上）で10年間の照射量に相当する300KeV、
10¹⁶e／cm²の電子線照射した後の地を初期値とと
もに下記表に示した。また、比較として四フツ化
エチレンと六フツ化プロピレンとの共重合体
（FEP Teflon）のフイルムに銀を蒸着した従来
のフレキシブル熱制御素子の測定結果も合わせて
示した。また、電子線照射にともなうαsの変化、
引張伸びおよび強度の変化をそれぞれ第６図、第
７図および第８図に示した。また、紫外線照射に
伴なうαsの変化を第９図に示した。比較例で示
した従来のフレキシブル熱制御素子は電子線照射
に伴い激しく劣化するが、実施例で示すフレキシ
ブル熱制御素子は電子線を10¹⁶e／cm²照射した時
のαsの増加はわずかに0.01であつた。また、機械
的特性の低下も認められない。実施例２で示した
熱制御素子の紫外線照射に伴うαsの増加は、第
９図に示すように、わずかに認められるものの、
酸化第２セリウムのコーテイングを施した実施例
３で示した熱制御素子ではαsの増加は認められ
ない。なお、紫外線照射はスガ試験機社製のカー
ボンアークを用いて10^-3Torrの真空下で行なつ
た。

【表】上記の結果から明らかなように、この発明の熱
制御素子は、規定された光透過率を有するポリエ
ーテルイミドを用いることにより従来のフレキシ
ブル熱制御素子にはない耐放射線性、耐紫外線性
に良好な低αs、高εを有する熱制御素子が実現
されているのは明らかである。「発明の効果」以上説明したように、この発明に係るフレキシ
ブルな熱制御素子は、太陽光吸収率（αs）が小
さく、熱放射率（ε）の大きく、しかも放射線に
よるαsの劣化が極めて小さいため、例えば高発
熱の機器を搭載した長寿命な人工衛星に実装すれ
ば、衛星内部の温度を長期間に亙つて一定に保持
できるという優れた利点を発揮する。また、この
熱制御素子を地上での太陽光の入射エネルギーを
反射して室内の機器の動作温度範囲内に温度調節
が必要となる無人コンピユータ室を持つ建築構造
物の屋根のコーテイング材に使用すれば、その
αsが小さく、εが大きいという特性により室内
の温度調節が良好に行なえるという利点を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、各々この発明に係るフ
イルム状熱制御素子の一例を示す断面構成図、第
５図は精製後のポリエーテルイミド（厚さ100μ
ｍ）の紫外−可視スペクトルを示すグラフ、第６
図は電子線照射にともなう本発明の熱制御素子お
よび比較品の太陽光吸収率（αs）の変化を示す
グラフ、第７図は電子線照射にともなう本発明の
熱制御素子および比較品の伸びの変化を示すグラ
フ、第８図は電子線照射にともなう本発明の熱制
御素子および比較品の強度の変化を示すグラフ、
第９図は紫外線照射にともなう本発明の熱制御素
子および比較品の太陽光吸収率（αs）の変化を
示すグラフである。１……熱放射層、２……太陽光反射層、３……
保護層、４……紫外線吸収層、５……導電層。

Claims

【特許請求の範囲】１樹脂熱放射層とこの樹脂熱放射層より内層に
位置する太陽光反射層とを少なくとも有するフイ
ルム状の熱制御素子において、下記の一般式で示
され、かつ光透過率が厚さ75μｍのフイルムにお
いて波長400nｍで25％以上、波長450nｍで76％
以上有する光透過性のポリエーテルイミドフイル
ムにより樹脂熱放射層が構成され、太陽光吸収率
が0.16以下で、熱放射率が0.77以上の熱制御物性
を有することを特徴とする熱制御素子。一般式；（ただし、Ｒは【式】か、【式】または【式】のいずれかである。）２太陽光反射層が銀から構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱制御
素子。３樹脂熱放射層とこの樹脂熱放射層より内層に
位置する太陽光反射層とを少なくとも有するフイ
ルム状の熱制御素子において、下記の一般式で示
され、かつ光透過率が厚さ75μｍのフイルムにお
いて波長400nｍで25％以上、波長450nｍで76％
以上有する光透過性のポリエーテルイミドフイル
ムにより樹脂熱放射層が構成され、かつ該樹脂熱
放射層の外層に透明紫外線吸収層を設けてなり、
太陽光吸収率が0.16以下で、熱放射率が0.77以上
の熱制御物性を有することを特徴とする熱制御素
子。一般式；（ただし、Ｒは【式】か、【式】または【式】のいずれかである。）４太陽光反射層が銀から構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の熱制御
素子。５樹脂熱放射層とこの樹脂熱放射層より内層に
位置する太陽光反射層とを少なくとも有するフイ
ルム状の熱制御素子において、下記の一般式で示
され、かつ光透過率が厚さ75μｍのフイルムにお
いて波長400nｍで25％以上、波長450nｍで76％
以上有する光透過性のポリエーテルイミドフイル
ムにより樹脂熱放射層が構成され、かつ該樹脂熱
放射層の外層に透明導電層を設けてなり、太陽光
吸収率が0.16以下で、熱放射率が0.77以上の熱制
御物性を有することを特徴とする熱制御素子。一
般式；（ただし、Ｒは【式】か、【式】または【式】のいずれかである。）６太陽光反射層が銀から構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の熱制御
素子。７樹脂熱放射層とこの樹脂熱放射層より内層に
位置する太陽光反射層とを少なくとも有するフイ
ルム状の熱制御素子において、下記の一般式で示
され、かつ光透過率が厚さ75μｍのフイルムにお
いて波長400nｍで25％以上、波長450nｍで76％
以上有する光透過性のポリエーテルイミドフイル
ムにより樹脂熱放射層が構成され、かつ該樹脂熱
放射層の外層に透明紫外線吸収層および透明導電
層を設けてなり、太陽光吸収率が0.16以下で、熱
放射率が0.77以上の熱制御物性を有することを特
徴とする熱制御素子。一般式；（ただし、Ｒは【式】か、【式】または【式】のいずれかである。）８太陽光反射層が銀から構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の熱制御
素子。