JPH071673A - 耐熱性を有する軽量広帯域電波透過材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音速飛行体のレドーム等に適する電波透過
材に関する。 【構成】 繊維強化ポリイミド樹脂からなる２枚のスキ
ン材の間に、ポリイミド樹脂に無機物のマイクロバルー
ンを混合したシンタクティックフォームからなるコア材
をはさんで接合したサンドイッチ構造体の一方のスキン
材の外側にフッ素レインエロージョンコーティングを施
してなることを特徴とする電波透過材。 【効果】 ３００℃程度までの高い耐熱性を有し、軽量
かつ広帯域にわたりすぐれた電波透過性を有する電波透
過材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音速で飛行する航空機
やミサイルなどの飛行体のレドーム用材料として好適な
広帯域電波透過材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来超音速で飛行する航空機等のレドー
ム用の材料として使用される広帯域電波透過材として
は、図３に示すような構造のものが知られている。すな
わち、この広帯域電波透過材はエポキシ樹脂とマイクロ
バルーンからなるシンタクティックフォームをコア材５
とし、これをガラス繊維強化エポキシ樹脂からなるスキ
ン材６でサンドイッチし、その外側表面にウレタン系レ
インエロージョンコーティング７を施すことにより、軽
量かつ広い周波数帯にわたる電波透過性を保つものであ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】超音速で飛行する航空
機やミサイルの場合、空力加熱により、レドーム外面の
温度は飛行高度や飛行高度にもよるが、３００℃程度に
なる場合もあると予想される。飛行高度が高い場合に
は、周囲が低温かつ空気が薄いためレドームの温度上昇
が比較的少なく従来のエポキシ樹脂−ウレタン系コーテ
ィングを組合わせた広帯域電波透過材（耐熱温度約１８
０℃）でも適用可能であった。ところが低空を超音速で
飛行するような場合にはレドーム外面は３００℃程度ま
で上昇するので、従来の広帯域電波透過材では適用困難
であり、このような高温条件で使用可能な広帯域電波透
過材は未だ知られていなかった。この発明は、従来の電
波透過材がもつ、前記の問題点を解消させ、耐熱性にす
ぐれ、かつ軽量で広い周波数帯にわたる電波透過性にす
ぐれた、電波透過材を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は繊維強化ポリ
イミド樹脂からなる２枚のスキン材の間に、ポリイミド
樹脂に無機物のマイクロバルーンを混合したシンタクテ
ィックフォームからなるコア材をはさんで接合したサン
ドイッチ構造体の一方のスキン材の外側にフッ素レイン
エロージョンコーティングを施してなることを特徴とす
る電波透過材である。

【０００５】この発明でコア材として使用するポリイミ
ド樹脂は熱硬化性であれば縮合型・付加型のいずれでも
よく、またその構造もマイクロバルーンとシンタクティ
ックフォームを形成できるものであれば特に制限はな
く、ポリイミド樹脂として一般に知られているものを使
用すればよく、必要に応じて構造の異なる２種類以上の
ポリイミド樹脂を併用してもよい。

【０００６】マイクロバルーンとしてはガラス系のもの
が適しており、特にシリカ含有量の多い電気用シリカガ
ラスマイクロバルーン（例えばEmerson & Cuming社製、
ECCOSPHERES-SIなど）が広い周波数帯にわたる電波透過
性を保つのに有効である。また、必要に応じて２種類以
上のマイクロバルーンを併用してもよい。

【０００７】スキン材に使用するポリイミド樹脂も、熱
硬化性であれば縮合型・付加型のいずれでもよいが、コ
ア材との硬化接合が可能な材料であれば特に好ましい。
スキン材のポリイミド樹脂はコア材のポリイミド樹脂と
同一であっても異なっていても特に差し障りはない。ま
た、両側のスキン材に異なるポリイミド樹脂を使用して
もよく、必要に応じて２種類以上のポリイミド樹脂を併
用してもよい。スキン材とコア材との接合は、コア材と
接触した状態でスキン材を硬化、接合させるのが好都合
であるが、スキン材とを別々に成形しておき、耐熱性の
接着剤により接着させてもよい。

【０００８】強化用繊維としては比強度が高く、耐熱性
・絶縁性にすぐれ、誘電率の低いものが望ましく、無機
材料としてはガラス繊維、有機材料としてはアラミド繊
維が好ましい。ガラス繊維としてはＴ−ガラス、Ｓ−ガ
ラス、Ｅ−ガラスなどが使用できる。両側のスキン材で
強化繊維を変えてもよく、必要に応じて２種類以上の強
化繊維を使用してもよい。また、これらのスキン材は材
質や構造の異なる層を２層以上組合わせた構造であって
もよい。

【０００９】この発明では、一方のスキン材の外部環境
にさらされる側の面にフッ素系レインエロージョンコー
ティングを施すことが特徴の一つである。このコーティ
ング材としては加熱架橋型フッ素エラストマー（例えば
FLUOROELASTMER（CAAP社製）など）が好適である。フッ
素系レインエロージョンコーティングも必要に応じて２
種以上のコーティング材料を塗り重ねて用いても、また
混合使用してもよい。製品に帯電防止効果などのここに
述べた以外の特性が求められる場合には、レインエロー
ジョンコーティングの上又は下に、それらの特性を付与
するため帯電防止コーティングなど他のコーティングを
行ってもよい。

【００１０】以下この発明の広帯域電波透過材について
図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の広帯域
電波透過材の第１の実施態様を示す断面図である。ここ
で電波透過材は、コア材１とスキン材２−１，２−２、
レインエロージョンコーティング３よりなっている。コ
ア材１は、ポリイミド樹脂１−１とマイクロバルーン１
−２からなるシンタクティックフォームであり、その混
合比はポリイミド樹脂１００重量部に対してマイクロバ
ルーン２０〜３００重量部の範囲が好ましく、なかでも
８０〜２００重量部が望ましい。マイクロバルーンが２
０重量部より少ないと、成形の際に樹脂が流出して無駄
になり、また重量が大きくなるとともに、広い周波数帯
にわたる電波透過性が得にくくなる。一方、３００重量
部より多くなると、樹脂が少なすぎて成形が困難であり
かつ成形されたコア材の強度が低すぎて使用不可能にな
る。

【００１１】コア材１の成形は、使用するポリイミド樹
脂に応じた硬化条件でオートクレーブ、プレス等により
行えばよく、その際に成形治具を用いてもよい。また、
他の方法として金型を利用した射出成形を行ってもよ
い。コア材１の厚さとしては１〜５０ｍｍが好ましく、
１ｍｍより薄いと強度が低すぎて使用不可能であり、一
方５０ｍｍより厚いと広い周波数帯にわたる電波透過性
が得にくくなる。また、コア材を所定寸法にするため
に、成形後に切削加工等を行ってもよい。

【００１２】スキン材２−１，２−２はポリイミド樹脂
２−３と強化繊維２−４からなる複合材であり、その重
量比はポリイミド樹脂１００重量部に対して、強化繊維
１０〜３００重量部が好ましく、なかでも８０〜２００
重量部が望ましい。強化繊維が１０重量部より少ないと
強度が不十分であり、３００重量部より多いと成形が困
難でまた得られる成形物がもろくなる。強化繊維の形態
としては一方向材でも織物材でもよく、織物材における
製織法も限定されない。また三次元織物の使用も可能で
ある。スキン材２−１，２−２の成形方法として強化繊
維にポリイミド樹脂を含侵させたプリプレグを成形済の
コア材１上に積層し、用いた樹脂に応じた硬化条件でオ
ートクレーブ、プレス等により接着、硬化させる方法が
あげられるが、これに限らず他の方法で行ってもよい。
ここで、スキン材成形硬化の際にコア材との接合も行う
ようにするのが好ましい。成形の際には必要に応じて成
形治具を用いてもよい。

【００１３】外側スキン材２−１と内側スキン材２−２
は同時に成形しても、また、別々に成形してもよく、そ
の順序も限定されない。スキン材の厚さは、製品に要求
される強度と広い周波数帯にわたる電波透過性、重量等
を勘案して決定すべきであり、通常は０．０５ｍｍ〜５
ｍｍが好ましく、なかでも０．１ｍｍ〜２ｍｍが望まし
い。０．０５ｍｍより薄いと強度が不十分であり、５ｍ
ｍより厚いと重量が大きく、広い周波数帯にわたる電波
透過性が得にくくなる。外側スキン材２−１と内側スキ
ン材２−２の厚さは同一でも、また異なっていてもかま
わない。

【００１４】フッ素系レインエロージョンコーティング
３は外側スキン材２−１上に施すもので、該スキンとの
密着性を向上するため、必要に応じて、該表面の加工を
行ったり、一種類以上のプライマーを適用してもよい。
プライマー及びコーティング材料の適用は、噴付、ハケ
塗り、浸漬等、使用材料に応じたいずれの方法でもよ
く、また必要に応じて２回以上も行っても、２種以上の
方法を組合わせて行なってもよい。レインエロージョン
コーティングの厚さとしては、０．０５ｍｍ〜１ｍｍが
好ましく、なかでも０．１ｍｍ〜０．５ｍｍが望まし
い。０．０５ｍｍより薄いと、耐雨滴効果が得にくく、
１ｍｍより厚くしても効果はそれ以上向上せず無意味で
ある。

【００１５】図１では平板状の断面を示しているが、成
形品形状はこれに限らず、成形が行えればどのような形
状であってもよい。また本実施態様では、コア材１の両
面全体にスキン材２−１，２−２を適用しているが、製
品の使用条件などにより、スキン材の一部を省いてもよ
く、また内側の耐熱性があまり要求されない場合は、内
側スキン材の一部もしくは全てに他の材料を用いてもよ
い。同様に、外側スキン材２−１の外表面全体にレイン
エロージョンコーティングを施しているが、製品の使用
条件などによりコーティングの一部を省いてもよい。

【００１６】図２はこの発明の電波透過材の他の実施態
様を示す断面図である。前記の第１の実施態様では、コ
ア材とスキン材の接合を、コア材１上でスキン材２−
１，２−２をコア材に接触させた状態で成形硬化する方
法で行っていたが、この実施態様では、コア材１とスキ
ン材の２−１，２−２をそれぞれ別に成形しておき、３
００℃以上の耐熱性を有するＨＴ４２４粘着フィルム
（ＨＴ４２４Adhesive Film 、American Cyanamid 社
製）などの接着剤４を用いて接合する方法をとってい
る。

【００１７】この場合、スキン材のポリイミド樹脂にコ
ア材との硬化接合性は必ずしも必要ではない。必要によ
り接着前処理として、コア材、スキン材の表面加工を行
ってもよい。接着は使用する接着剤に応じた硬化条件で
行い、必要に応じて治具等を用いてもよい。また、接着
剤による接合をどちらか片方のスキン材とのみ行い、残
りのスキン材は第１の実施態様の通り、成形硬化と同時
に接合させる方法で行ってもよく、その順序も限定され
ない。なお、本実施例態様における、コア材の混合比・
成形方法、厚さ・及び、スキン材の重量比・強化繊維、
形態・厚さ・並びにレインエロージョンコーティングの
適用方法・厚さ、成形品形状、スキン材適合部位の省略
等については第１の実施態様の場合と同様である。

【００１８】

【作用】この発明においてはポリイミド樹脂とフッ素レ
インエロージョンコーティングの耐熱性を利用して、こ
れらを併用して電波透過材に用いることによりすぐれた
耐熱性を付与している。フッ素レインエロージョンコー
ティング材は通常のポストキュア（１５０℃程度）では
剛性が低く耐雨滴性がよくない材料であるが、本発明者
らはこの材料について高温でポストキュア（２５０℃前
後）を行うことにより剛性が向上し、耐雨滴性がよくな
ることを見出した。ところが、従来の電波透過材に使用
されているエポキシ樹脂系の材料では耐熱性が不足する
ため、高温でのポストキュアは実施できない。そこで各
種樹脂材料との組合わせを検討した結果、ポリイミド樹
脂を使用することによりすぐれた性能を有する電波透過
材が得られることを見出した。

【００１９】なお、３００℃程度の高温に耐え得るコー
ティング材としてはフッ素系のほかにシリコン系コーテ
ィング材があるが、シリコン系コーティング材は引裂強
度が弱く雨滴に耐えられないため、この発明の目的には
不向きである。

【００２０】

【発明の効果】ポリイミド樹脂とフッ素レインエロージ
ョンコーティングの併用により、すぐれた耐熱性を有
し、軽量かつ広い周波数帯にわたる電波透過性を保持し
た電波透過材の提供が可能となった。この発明の軽量広
帯域電波透過材は３００℃程度までの高い耐熱性を有
し、しかも従来品に劣らず軽量かつ広帯域にわたりすぐ
れた電波透過性を有しており、特に空気抵抗の強い比較
的低空を超音速で飛行する飛行体のアンテナ用レドーム
の材料として高い性能を示す有用な材料である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施態様に係る電波透過材の概
略断面図。

【図２】この発明の第２実施態様に係る電波透過材の概
略断面図。

【図３】従来の電波透過材を示す概略断面図。

【符号の説明】

１ コア材 １−１ ポリイミド樹脂 １−２ マ
イクロバルーン ２−１、２−２ スキン材 ２−３ ポリイミド樹脂 ２−４ 強化繊維 ３ フッ素系レインエロージョン
コーティング ４ 接着剤 ５ コア材 ６ スキン材 ７ ウレタン系レインエロージョンコーティング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化ポリイミド樹脂からなる２枚の
   スキン材の間に、ポリイミド樹脂に無機物のマイクロバ
   ルーンを混合したシンタクティックフォームからなるコ
   ア材をはさんで接合したサンドイッチ構造体の一方のス
   キン材の外側にフッ素系レインエロージョンコーティン
   グを施してなることを特徴とする電波透過材。