JPH05270500A - 宇宙用構造材料 - Google Patents
宇宙用構造材料Info
- Publication number
- JPH05270500A JPH05270500A JP4071174A JP7117492A JPH05270500A JP H05270500 A JPH05270500 A JP H05270500A JP 4071174 A JP4071174 A JP 4071174A JP 7117492 A JP7117492 A JP 7117492A JP H05270500 A JPH05270500 A JP H05270500A
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- Japan
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- resin
- structural material
- insulating film
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 宇宙空間で酸素原子に曝露される環境下で長
期に使用しても表面劣化を受けず、しかも剥離しない絶
縁膜を表面に形成した宇宙用構造材料を得る。 【構成】 宇宙用構造材料の表面に剥離し難く耐酸素原
子性を有する樹脂膜を形成する。
期に使用しても表面劣化を受けず、しかも剥離しない絶
縁膜を表面に形成した宇宙用構造材料を得る。 【構成】 宇宙用構造材料の表面に剥離し難く耐酸素原
子性を有する樹脂膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、酸素原子による表面
劣化を受けない宇宙用構造材料に関するものである。
劣化を受けない宇宙用構造材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スペースシャトルによる低地球軌道（高
度約１００〜1,０００km）での飛行の成功以来、宇宙基
地を始めとする低地球軌道宇宙機の開発が盛んに行なわ
れるようになってきた。しかし、J.Spacecraft and Roc
kets,Vol.23(1986),P.505 〜511 に示されているよう
に、低地球軌道での大気の主成分は酸素原子であり、こ
の中を宇宙機が飛行すると、宇宙機の大気に曝露されて
いる部分の表面は酸素原子の衝突によって著しく劣化す
る。
度約１００〜1,０００km）での飛行の成功以来、宇宙基
地を始めとする低地球軌道宇宙機の開発が盛んに行なわ
れるようになってきた。しかし、J.Spacecraft and Roc
kets,Vol.23(1986),P.505 〜511 に示されているよう
に、低地球軌道での大気の主成分は酸素原子であり、こ
の中を宇宙機が飛行すると、宇宙機の大気に曝露されて
いる部分の表面は酸素原子の衝突によって著しく劣化す
る。
【０００３】例えば、２３rd Aero.Sci.Meet,Paper No.
85-0415(1984) に示された、酸素原子による宇宙機表面
材料の劣化に関するフライト実験の結果によると、宇宙
用構造材料として使用されているＣＦＲＰ（炭素繊維強
化プラスチック）等の炭素繊維系材料では、膜厚減少等
の表面劣化が生じ、現在開発中あるいは今後開発が予定
されている宇宙基地を始めとした長期利用（数ヶ月〜数
十年以上）の宇宙機の構造材料に使うのは困難な状況で
あった。その対策として、宇宙用構造材料の上にシリコ
ーン系樹脂膜からなる絶縁膜を塗布することにより、耐
酸素原子性を向上させることが有効であることが解って
いる。
85-0415(1984) に示された、酸素原子による宇宙機表面
材料の劣化に関するフライト実験の結果によると、宇宙
用構造材料として使用されているＣＦＲＰ（炭素繊維強
化プラスチック）等の炭素繊維系材料では、膜厚減少等
の表面劣化が生じ、現在開発中あるいは今後開発が予定
されている宇宙基地を始めとした長期利用（数ヶ月〜数
十年以上）の宇宙機の構造材料に使うのは困難な状況で
あった。その対策として、宇宙用構造材料の上にシリコ
ーン系樹脂膜からなる絶縁膜を塗布することにより、耐
酸素原子性を向上させることが有効であることが解って
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シリコーン系樹脂膜からなる絶縁膜は構造材料から剥離
しやいという課題があった。
シリコーン系樹脂膜からなる絶縁膜は構造材料から剥離
しやいという課題があった。
【０００５】この発明は上記のような課題なを解決する
ために成されたものであり、宇宙空間で酸素原子に曝露
される環境下で長期（例えば数十年）に使用しても表面
劣化を受けず、しかも剥離しない絶縁膜を表面に形成し
た宇宙用構造材料を得ることを目的とする。
ために成されたものであり、宇宙空間で酸素原子に曝露
される環境下で長期（例えば数十年）に使用しても表面
劣化を受けず、しかも剥離しない絶縁膜を表面に形成し
た宇宙用構造材料を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る宇宙用構
造材料は、耐酸素原子性を有するとともに剥離し難い樹
脂膜を表面に設けたものである。
造材料は、耐酸素原子性を有するとともに剥離し難い樹
脂膜を表面に設けたものである。
【０００７】又、この発明に係る宇宙用構造材料は、表
面に形成される樹脂として剥離し難く耐酸素原子性を有
する例えば炭素を除くIVb 族系の樹脂が使用でき、特に
酸素原子に直接曝露されても膜厚減少などの劣化が生じ
ない耐酸素原子シリコーン系樹脂膜が好ましい。このよ
うなシリコーン系樹脂としては、例えば「デンキカガク
（Denki Kagaku）Vol.51 No.7 P.554 〜558(1983）」
や特願平２−１７８０２７号に開示されている前記化１
で表わされる梯子型シリコーンポリマーがあげられ、こ
れに芳香族系の有機溶材とシランカップリング剤を混合
したものを用いる。
面に形成される樹脂として剥離し難く耐酸素原子性を有
する例えば炭素を除くIVb 族系の樹脂が使用でき、特に
酸素原子に直接曝露されても膜厚減少などの劣化が生じ
ない耐酸素原子シリコーン系樹脂膜が好ましい。このよ
うなシリコーン系樹脂としては、例えば「デンキカガク
（Denki Kagaku）Vol.51 No.7 P.554 〜558(1983）」
や特願平２−１７８０２７号に開示されている前記化１
で表わされる梯子型シリコーンポリマーがあげられ、こ
れに芳香族系の有機溶材とシランカップリング剤を混合
したものを用いる。
【０００８】
【作用】上記のように耐酸素原子性を有する樹脂からな
る絶縁膜は平坦性に富み、低地球軌道の大気の酸素原子
に曝露されても膜厚減少という劣化は生じない。また、
構造材料からの剥離も生じない。このような樹脂からな
る絶縁膜を表面に形成した宇宙用構造材料は、低地球軌
道の大気に曝露された環境下での長期使用が可能であ
る。
る絶縁膜は平坦性に富み、低地球軌道の大気の酸素原子
に曝露されても膜厚減少という劣化は生じない。また、
構造材料からの剥離も生じない。このような樹脂からな
る絶縁膜を表面に形成した宇宙用構造材料は、低地球軌
道の大気に曝露された環境下での長期使用が可能であ
る。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面とともに説明
する。図１はこの実施例による宇宙用構造材料の要部断
面図を示し、１は宇宙機器の構造体部分であり、ＣＦＲ
Ｐ等の炭素繊維系材料により形成されている。２は構造
体部分１の表面に厚さ０．１〜１００μｎに塗布された
絶縁膜である。絶縁膜２は、一般式が前記化１（式中、
Ｒ1 はフェニル基または低級アルキル基であり、Ｒ1 は
同種でも異種でもよい。Ｒ2 は水素原子または低級アル
キル基であり、Ｒ2 は同種でも異種でもよい。ｎは２０
〜１０００の整数を示す。）で示されるシリコーンラダ
ー系樹脂と、固形分が５〜３０wt％になるように加えた
芳香族系の有機溶剤と、樹脂分に対して１５０〜３００
０ppm のシランカップリング剤とを含有するシリコーン
ラダー系樹脂から形成される。
する。図１はこの実施例による宇宙用構造材料の要部断
面図を示し、１は宇宙機器の構造体部分であり、ＣＦＲ
Ｐ等の炭素繊維系材料により形成されている。２は構造
体部分１の表面に厚さ０．１〜１００μｎに塗布された
絶縁膜である。絶縁膜２は、一般式が前記化１（式中、
Ｒ1 はフェニル基または低級アルキル基であり、Ｒ1 は
同種でも異種でもよい。Ｒ2 は水素原子または低級アル
キル基であり、Ｒ2 は同種でも異種でもよい。ｎは２０
〜１０００の整数を示す。）で示されるシリコーンラダ
ー系樹脂と、固形分が５〜３０wt％になるように加えた
芳香族系の有機溶剤と、樹脂分に対して１５０〜３００
０ppm のシランカップリング剤とを含有するシリコーン
ラダー系樹脂から形成される。
【００１０】絶縁膜２は剥離し難くしかも耐酸素原子性
を有しており、宇宙において酸素原子に曝露された環境
下での長期使用（数ヶ月〜数十年以上）が可能な構造体
を実現するものである。
を有しており、宇宙において酸素原子に曝露された環境
下での長期使用（数ヶ月〜数十年以上）が可能な構造体
を実現するものである。
【００１１】以下、さらに具体的に説明すると、シリコ
ーンラダー系樹脂としては、例えばポリフェニルシルセ
スキオキサン、ポリフェニルビニルシルセスキオキサ
ン、ポリフェニルメチルシルセスキオキサン、ポリメチ
ルビニルシルセスキオキサン、ポリメチルシルセスキオ
キサン、ポリビニルシルセスキオキサン、ポリアリール
シルセスキオキサンのうちの少なくとも１種が用いられ
る。又、芳香族系の有機溶剤としては、例えは非極性の
ベンゼン、トルエン、メトキシベンゼン、エトキシベン
ゼン、オルトジメトキシベンゼンのうちの少なくとも１
種が用いられる。さらに、シランカップリング剤として
は、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシ
ラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルト
リメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキ
シシランのうちの少なくとも１種が用いられる。
ーンラダー系樹脂としては、例えばポリフェニルシルセ
スキオキサン、ポリフェニルビニルシルセスキオキサ
ン、ポリフェニルメチルシルセスキオキサン、ポリメチ
ルビニルシルセスキオキサン、ポリメチルシルセスキオ
キサン、ポリビニルシルセスキオキサン、ポリアリール
シルセスキオキサンのうちの少なくとも１種が用いられ
る。又、芳香族系の有機溶剤としては、例えは非極性の
ベンゼン、トルエン、メトキシベンゼン、エトキシベン
ゼン、オルトジメトキシベンゼンのうちの少なくとも１
種が用いられる。さらに、シランカップリング剤として
は、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシ
ラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルト
リメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキ
シシランのうちの少なくとも１種が用いられる。
【００１２】上記構成のシリコーン系樹脂をアニソール
に溶解して濃度２６％としたものをＣＦＲＰからなる構
造体部分１の上にコーティングし、窒素雰囲気中１５０
℃で３０分間加熱乾燥して膜厚約１１μｎのシリコーン
ポリマーの絶縁膜２を形成した。
に溶解して濃度２６％としたものをＣＦＲＰからなる構
造体部分１の上にコーティングし、窒素雰囲気中１５０
℃で３０分間加熱乾燥して膜厚約１１μｎのシリコーン
ポリマーの絶縁膜２を形成した。
【００１３】上記のようにして得られた平坦な表面を有
するシリコーンポリマーの絶縁膜２をコーティングされ
た宇宙用構造材料を試料として、酸素原子照射装置を用
いて酸素原子照射実験を実施した。照射した酸素原子の
フラックスは、実際のスペースシャトルでのフライト実
験と同じ１０14〜１０15個／cm2 ・sec に合せて行なっ
た。照射前の膜厚を測定した結果を図２に示し、照射後
の膜厚の測定結果を図３に示す。この膜厚の測定は、シ
リコーンポリマーの絶縁膜２と、絶縁膜２の一部を積層
体表面が露出するまで除去して形成した開口との段差を
計測して行なった。図２及び図３から明らかなように、
シリコーンポリマーの絶縁膜２の照射前後の膜厚変化は
殆んどなかった。又、シリコーンラダー系樹脂からなる
絶縁膜２と基板材料が剥離するような接着性の劣化もみ
られなかった。
するシリコーンポリマーの絶縁膜２をコーティングされ
た宇宙用構造材料を試料として、酸素原子照射装置を用
いて酸素原子照射実験を実施した。照射した酸素原子の
フラックスは、実際のスペースシャトルでのフライト実
験と同じ１０14〜１０15個／cm2 ・sec に合せて行なっ
た。照射前の膜厚を測定した結果を図２に示し、照射後
の膜厚の測定結果を図３に示す。この膜厚の測定は、シ
リコーンポリマーの絶縁膜２と、絶縁膜２の一部を積層
体表面が露出するまで除去して形成した開口との段差を
計測して行なった。図２及び図３から明らかなように、
シリコーンポリマーの絶縁膜２の照射前後の膜厚変化は
殆んどなかった。又、シリコーンラダー系樹脂からなる
絶縁膜２と基板材料が剥離するような接着性の劣化もみ
られなかった。
【００１４】上記の結果より、従来の宇宙機器の構造体
部分１の上にシリコーン樹脂系からなる絶縁膜２を設け
た宇宙用構造材料は、酸素原子による表面劣化を受けに
くく、また基板表面から剥離しないことから、宇宙空間
における酸素原子に直接曝露される環境下で長期に使用
する構造材料として適用できることがわかる。
部分１の上にシリコーン樹脂系からなる絶縁膜２を設け
た宇宙用構造材料は、酸素原子による表面劣化を受けに
くく、また基板表面から剥離しないことから、宇宙空間
における酸素原子に直接曝露される環境下で長期に使用
する構造材料として適用できることがわかる。
【００１５】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、種々変形して実施することができ、絶縁
膜もＳｉだけでなく、Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ等の炭素を除く
他のIVｂ族系の樹脂からなる絶縁膜を設けることによっ
ても目的を達成することができる。
ものではなく、種々変形して実施することができ、絶縁
膜もＳｉだけでなく、Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ等の炭素を除く
他のIVｂ族系の樹脂からなる絶縁膜を設けることによっ
ても目的を達成することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、剥離し
難く酸素原子による表面劣化を受けない絶縁膜を宇宙機
器の構造体部分の上に形成したので、宇宙における酸素
分子に直接曝露される環境下で長期（数ヶ月〜数十年以
上）に使用できる宇宙用の構造材料を得ることができ
る。又、絶縁膜の剥離は生じない。
難く酸素原子による表面劣化を受けない絶縁膜を宇宙機
器の構造体部分の上に形成したので、宇宙における酸素
分子に直接曝露される環境下で長期（数ヶ月〜数十年以
上）に使用できる宇宙用の構造材料を得ることができ
る。又、絶縁膜の剥離は生じない。
【図１】この発明による宇宙用構造材料の要部断面図で
ある。
ある。
【図２】この発明による絶縁膜の酸素原子照射実験前の
膜厚測定結果図である。
膜厚測定結果図である。
【図３】この発明による絶縁膜の酸素原子照射実験後の
膜厚測定結果図である。
膜厚測定結果図である。
１ 宇宙機器の構造体部分 ２ 絶縁膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１２月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、宇宙空間で酸素原子に曝露さ
れる環境下で長期（例えば数十年）に使用しても表面劣
化を受けず、しかも剥離しない絶縁膜を表面に形成した
宇宙用構造材料を得ることを目的とする。
めに成されたものであり、宇宙空間で酸素原子に曝露さ
れる環境下で長期（例えば数十年）に使用しても表面劣
化を受けず、しかも剥離しない絶縁膜を表面に形成した
宇宙用構造材料を得ることを目的とする。
Claims (2)
- 【請求項１】 耐酸素原子性を有するとともに剥離し難
い樹脂膜を表面に形成したことを特徴とする宇宙用構造
材料。 - 【請求項２】一般式 【化１】 （式中、Ｒ1 はフェニル基または低級アルキル基であ
り、Ｒ1 は同種でもよく、異種でもよい。Ｒ2 は水素原
子または低級アルキル基であり、Ｒ2 は同種でもよく、
異種でもよい。ｎは２０〜１０００の整数を示す。）で
示されるシリコーンラダー系樹脂と、固形分が５〜３０
wt％になるように加えた芳香族系の有機溶剤と、樹脂分
に対して１５０〜３０００ppm のシランカップリング剤
とを含有するシリコーンラダー系樹脂からなる絶縁材を
表面に塗布したことを特徴とする宇宙用構造材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4071174A JPH05270500A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 宇宙用構造材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4071174A JPH05270500A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 宇宙用構造材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05270500A true JPH05270500A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=13453038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4071174A Pending JPH05270500A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 宇宙用構造材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05270500A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015063118A (ja) * | 2013-08-28 | 2015-04-09 | 三菱重工業株式会社 | 可撓性熱制御材料 |
| JP2016519621A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-07-07 | ユニバーシティ オブ サリー | 炭素繊維強化プラスチック |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP4071174A patent/JPH05270500A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016519621A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-07-07 | ユニバーシティ オブ サリー | 炭素繊維強化プラスチック |
| US10550232B2 (en) | 2013-03-14 | 2020-02-04 | University Of Surrey | Thin film barrier coating for CFRP |
| JP2015063118A (ja) * | 2013-08-28 | 2015-04-09 | 三菱重工業株式会社 | 可撓性熱制御材料 |
| US10220967B2 (en) | 2013-08-28 | 2019-03-05 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Flexible thermal-control material |
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