JPH0365498A

JPH0365498A - 熱制御材料及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0365498A
Application number: JP1200769A
Authority: JP
Inventors: Tatsuyoshi Aisaka; 逢坂　達吉; Akira Goto; 後藤　昭; Shuichi Suzuki; 鈴木　脩一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1991-03-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業の利用分野）この発明は、例えば人工衛星等の宇宙航行体や、搭載部
品を含む宇宙機器の熱制御に用いられる熱制御材料及び
その製造方法に関する。

（従来の技術）一般に、宇宙機器においては、内部に設置した搭載機器
を正常に動作させるために、内部温度を常に常温付近に
保つことが要求される。この宇宙機器の温度は、内部で
発生する熱と太陽光からの熱入力の総和、及び該宇宙機
器からの放熱による熱バランスによって決定される。と
ころで、このような熱入力による太陽光の吸収を低く抑
えると共に、内部発熱の放射を実現する手段として、宇
宙機器においては、熱制御材料が外壁に取り付けられ、
この熱制御材料を用いて宇宙機器内部の熱を宇宙空間に
放射する方法が採られている。この熱制御材料の特性は
、太陽光を吸収する割合を示す太陽光吸収率α１、及び
宇宙機器の内部熱を放射する割合を示すねり放射率ε、
によって決定され、そのα、／ε。の値が小さいことが
要求される。この熱制御材料としては、ガラスをベース
としたリジットタイプと、樹脂をベースとしたフレキシ
ブルタイプが知られているが、現状では、価格や取扱い
作業性の観点からポリイミド、ポリエーテルイミド等を
使用した後者のフレキシブルタイプが多く用いられてい
る。

しかしながら、上記熱制御材料では、初期のα、／ε、
が小さく所望の熱制御特性を有しているが、宇宙環境に
さらされると、宇宙環境の原子状酸素により、樹脂熱放
射層の表面が浸蝕されて、α、及びε、の値が大きく変
化して、そのα、／ε、の値が大きくなり、熱制御特性
が低下するため、高精度な熱制御が困難となるという問
題を有していた。

（発明が解決しようとする課題）以上のべたように、従来の熱制御材料では、宇宙環境の
原子状酸素により樹脂熱放射層の表面が浸蝕されて、熱
制御特性が低下し易く、高精度な熱制御が困難となると
いう問題を有していた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な
構成で、原子状酸素の浸蝕を防止し得るようにして、長
期間に亘って高精度な熱制御を実現し得るようにした熱
制御材料及びその製造方法を堤供することを目的とする
。

［発明の構成］（課題を解決するための手段及び作用）この発明は、樹
脂熱放射層及び太陽光反射層がｖｉ重して形成されてな
る熱制御材料において、前記樹脂熱放射層または太陽光
反射層上に一種以上の無機金属化合物または有機金属化
合物より形成した金属水酸化物または金属水和物で成る
酸化物の保護被覆層を備えて構成したものである。

また、熱制御材料を、積重された樹脂熱放射層及び太陽
光反射層の一方の層上に一種以上の無機金属化合物また
はＨ機金属化合物を加水分解または熱分解して形成した
金属水酸化物または金属水和物で層を形成した後、加熱
処理を施す製造工程で、酸化物の保護被覆層を形成した
。

上記構成によれば、保護被覆層は宇宙環境における原子
状酸素による浸蝕を阻止して、樹脂熱放射層の浸蝕を防
止することにより、特性の低下を防止する。従って、太
陽光反対層及び樹脂熱放射層は太陽光の吸収及び内部発
熱の放射をそれぞれ長期間に亘って行い、高精度な熱制
御を実現する。

（実施例）以下、この発明の実施例に係る熱制御材料及びその製造
方法について、図面を参照して詳細に説明する。

すなわち、この発明による熱制御材料は、例えば人工衛
星等の宇宙溝逍体の外をに設けられ、その宇宙環境にさ
らされる外部側となる一方面にポリイミド等の樹脂材料
で樹脂熱放射層が設けられ、その内部側となる他方面に
はアルミニウム（Ａ１）等の全屈材料による太陽光反射
層が設けられる。

そして、樹脂熱放射層上には原子状酸素の浸蝕を防止す
る保護被覆層が形成される。この保護被覆層は宇宙環境
にさらされるもので、一種以上の無機金属化合物または
有機金属化合物を加水分解または熱分解して形成した金
属水酸化物または金属水和物で層が形成された後、加熱
処理を施して酸化物の保護被覆層が形成される。この無
機金属化合物または有機金属化合物は加水分解または熱
分解することにより、金属酸化物または金属和水物とな
るもので、塩化アルミニウム等の金属塩化物、アセチル
アセトナイキレート等の金属の錯化合物、カルボン酸金
属塩等の金属塩、または有機金属脂肪酸塩等が用いられ
る。そして、これら無機金属化合物または有機金属化合
物には、ベリリウム、硼素、マグネシウム、アルミニウ
ム、珪素、カルシュウム、バナジュウム、クロム、銅、
鉄、モリブデン、タングステン、錫、イツトリウム、ジ
ルコニウム、ランタン、セリウム、ハフニウム、トリウ
ムのうちから１種または２種以上の金属が選択的に含有
される。

上記保護被覆層を形成する無機金属化合物は、ゾルまた
はゲル状に形成した後、水または溶媒に溶かして、刷毛
による塗布、浸漬後の引上げ、スピンコード、スプレィ
等により樹脂熱放射層上に被覆される。また、有機金属
化合物は、例えば常温で液状のものを用いる場合には、
そのまま用いられ、固体状あるいは粉末状の場合には、
加熱溶融されて用いられる。この場合、溶剤としては、
アルコール類、ベンゼン等が用いられ、被覆の助剤とし
ては、アセト酢酸類、エチレングリコール類等の樹脂熱
放射層と反応しないものを用いられて被覆される。次に
、樹脂熱放射層上に被覆された無機金属化合物または有
機金属化合物は、水分を含むアルゴン、水素等の雰囲気
ガス中で加水分解処理が施されて、金属水酸化物または
金属水和物とされた後、さらに加熱処理が施されて酸化
物の保護被覆層に形成される。この加水分解処理は、そ
の速度が速いと、生成される金属酸化物が大きくなり、
理想的な保護被覆層とならないために、被覆の助剤等を
添加して所望の速度で処理が実施されると良い。そして
、加熱処理は一部のアセチルアセテートのように加熱速
度や、温度が高いと、粗大化する化合物用いた場合には
、比較的低温度で徐々に処理する必要がある。また、熱
分解処理は、その温度が１００８Ｃ以上で行われ、使用
する化合物に応じて熱分解速度を遅くするように温度調
整される。なお、これら加水分解及び熱分解処理の温度
は樹脂熱放射層の特性を劣化させないことが条件となる
。

次に、上記保護被覆層の形成方法の実施例について、第
１図を参照して説明する。

すなわち、第１図における実施ｆ！８１においては、８
５０Ｃの水中にアルミニュームイソアミラードを滴下し
て加水分解処理を施し、ゲルを形成し、このゲルの５ｗ
ｔ％を０．１ｍｍのアルミニウム（ＡＩ）のイオンブレ
ーティングによる太陽光反射層が積重された５０μｍの
ポリエーテルイミドの樹脂熱放射層の一方面に被覆して
層を形成する。

そして、この被覆した層を１１５０Ｃで乾燥し、その後
、窒素気流中で、３７０°Ｃで、１１侍間熱処理を施す
ことにより、アルミナ（Ａ　Ｉ　２０　Ｂ　）の非呂質
の保護被覆層を形成した。この実施例１の場合、太陽光
吸収率α、及び熟成１１率ε。は、その初期値がα、−
０，１７、ε、−０，７６で、宇宙環境における原子状
酸素を模擬した酸素原子プラズマを一定時間照射すると
、重量減少（ΔＷ／　ｗ　）が２．５Ｘ１０−９　ｇ／
ｃｍ２／ｓｅｅ。

α、−０，２０、ε、−０，７４となり、ネ刀期値と殆
ど変わらないことが実験的に確認される。これによれば
、保護被覆層を形成しない同条件の比較例１の場合、太
陽光吸収率α、及び熱放射率ε、は、その初期値がα、
−０，１７、ε１−０．７６あるものが、宇宙環境にお
ける原子状酸素を模擬した酸素原子プラズマを一定時間
照射すると、重量減少（Δｗ　／　ｗ　）が４．４Ｘ１
０ｇ／ｃｍ’　／ｓ　ｅ　ｃｓ　ｆｆ＠−０，４４、ε
１１ｍ０．６５となることが確認されることからして、
そのα、／ε、の値が大きく向上される。

また、図における実施例２においては、四塩化ジルコニ
ウムをアンモニア溶ｉｌ＆により加水分解処理を施し、
ゾル状のＺｒ（ＯＨ）４を形成し、このゾル状のＺｒ（
ＯＨ）４を０．１ｍｍの銀（Ａｇ）のイオンブレーティ
ングによる太陽光反射層が積重された７０μｍのポリイ
ミドの樹脂熱放射層の一方面に被覆して層を形成する。

そして、、この被覆した層を３５０’Ｃのアルゴン気流
中で４５分間熱処理を施し、ジルコニアの非８質の保護
被覆層を形成した。この実施例２の場合、太陽光吸収率
α、及び熱放射率ε１は、その初期値がα、−０，１９
、ε、−０，７８で、宇宙環境における原子状酸素を模
擬した酸素原子プラズマを一定時間照射すると、重量減
少（６ｗ　／　ｗ　）が３．４８１０−９　ｇ／ａｍ’
／ｓｅｅ、ａ、−０，２０、ε、−０，７４となり、初
期値と殆ど変わらないことが実験的に確認される。これ
によれば、保護被覆層を形成しない同条件の比較ｆｉＩ
ｊ　２の場合、太陽光吸収率α、及び熱放射率ε、は、
その初期値がα、−０，１９、ε、−０，７９あるもの
が、宇宙環境における原子状酸素を模擬した酸素原子プ
ラズマを一定時１８１照射すると、重量減少（６ｗ　／
　ｗ　）が４．８ｘｌＯ−７ｇ／ｃｍ２／ｓｅｃ、ａ、
−０，４２、ｚ、−０，６６となることが確認されるこ
とからして、前記実施例１と同様にα、／ε、の値が大
きく向上される。

さらに、図における実施例３においては、テトラメチル
シランを加水分解処理して、５ｉＯ（ＯＨ）　２ゲルを
形成し、このＳ　ｉ　Ｏ（ＯＨ）　２ゲルを０．１５ｍ
ｍの銀（Ａｇ）のイオンブレーティングによる太陽光反
射層がｆａｆｆｉされた６０μｍのポリイミドの樹脂熱
放射層の一方面に被覆して層を形成する。そして、この
被覆した層を３２０’Ｃの窒素気流中で１時間熱処理を
施し、珪素の非品質酸化物であるシリカの保護被覆層を
形成した。この実施例では、太陽光吸収率α、及び熱放
射率ε１ ε、−０，７９で、宇宙環境における原子状酸素を模擬
した酸素原子プラズマを一定時間照射すると、重量減少
（６ｗ　／　ｗ　）が２．９Ｘ１０−９ｇ　／　ｃ　ｍ
　２／　ｓ　ｅ　ｃ　、　ａ　、　−０、１９、ε、■
０．７７となり、初期値と殆ど変わらないことが実験的
に確認される。これによれば、保護被覆層を形成しない
同条件の比較例２の場合、太陽光吸収率α、及び熱放射
率ε、は、その初期値がα。

−０，１８、ε、−０，７６あるものが、宇宙環境にお
ける原子状酸素を模擬した酸素原子プラズマを一定時間
照射すると、重量減少（６ｗ　／　ｗ　）が５．２Ｘ１
０−’　　ｇ／ｃｍ２／ｓｅｃ、ａ、−ｗＯ１３９、ε
、−０，５９となることが確認されることからして、前
記実施ｆｌｌ及び１と同様にα、／ε、の値が大きく向
上される。

このように、上記熱制御材料は、一方面に太陽光反射層
が積層された樹脂熱放射層の他方面に、一種以上の無機
金属化合物または有機金属化合物を加水分解または熱分
解して形成した金属水酸化物または金属水和物で層を形
成した後、加熱処理を施して形成した酸化物の保護被覆
層を設けたことにより、保護被覆層が宇宙環境における
原子状酸素による浸蝕を阻止して、樹脂熱放射層の浸蝕
を防止することにより、特性の低下を防止する。

従って、太陽光反射層及び樹脂熱放射層による太陽光の
反射及び内部発熱の放射を長期間に互って高精度に実現
して、確実な熱制御を行うことが可能となる。

なお、上記実施例では、樹脂熱放射層を外部側に配置し
、この樹脂熟成１・１層上に保：！ｇＩ被覆層を形成す
るように構成したが、これに限ることなく、樹脂熱放射
層を内部側に配置し、太陽光反射層を外部側に配置する
ような配置構成のものにも適用可能で、この場合には、
保Ｍｌ被覆層を宇宙環境にさらされる側となる太陽光反
射層上に形成することとなる。

よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その他
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種抽の変形を実施
し得ることは勿論のことである。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明によれば、簡易な構成で
、原子状酸素の浸蝕を防止し得るようにして、長期間に
亘って高精度な熱制御を実現し得るようにした熱制御材
料及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一尖施例に係る熱料８４４料及びそ
の製造方法を説明すするために示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）樹脂熱放射層及び太陽光反射層が積重して形成さ
れてなる熱制御材料において、前記樹脂熱放射層または太陽光反射層上に一種以上の無
機金属化合物または有機金属化合物より形成した金属水
酸化物または金属水和物で成る酸化物の保護被覆層を具
備したことを特徴とする熱制御材料。
（２）前記無機金属化合物または有機金属化合物は、金
属としてベリリウム、硼素、マグネシウム、アルミニウ
ム、珪素、カルシュウム、バナジュウム、クロム、銅、
鉄、モリブデン、タングステン、錫、イットリウム、ジ
ルコニウム、ランタン、セリウム、ハフニウム、トリウ
ムのうちから選択した１種または２種以上が含有されて
なることを特徴とする請求項１記載の熱制御材料。
（３）前記保護被覆層は珪素の含有された無機金属化合
物または有機金属化合物を用いて形成され、太陽光吸収
率が０．１９以下で、熱放射率が０．７７以上に形成さ
れてなることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の
熱制御材料。
（４）積重された樹脂熱放射層及び太陽光反射層の一方
の層上に一種以上の無機金属化合物または有機金属化合
物を加水分解または熱分解して形成した金属水酸化物ま
たは金属水和物で層を形成した後、加熱処理を施して酸
化物の保護被覆層を形成したことを特徴とする熱制御材
料の製造方法。
（５）前記無機金属化合物または有機金属化合物は、金
属としてベリリウム、硼素、マグネシウム、アルミニウ
ム、珪素、カルシュウム、バナジュウム、クロム、銅、
鉄、モリブデン、タングステン、錫、イットリウム、ジ
ルコニウム、ランタン、セリウム、ハフニウム、トリウ
ムのうちから選択した１種または２種以上が含有されて
なることを特徴とする請求項４記載の熱制御材料の製造
方法。
（６）前記保護被覆層は珪素の含有された無機金属化合
物または有機金属化合物を用いて形成され、太陽光吸収
率が０．１９以下で、熱放射率が０．７７以上に形成さ
れてなることを特徴とする請求項４及び請求項５記載の
熱制御材料の製造方法。