JPS62118611A - アンテナ反射鏡パネルの製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、炭素繊維織物にエポキシ樹脂などの熱硬性樹
脂を含浸させたものを素材として、人工衛星用として使
用するに適するパラボラアンテナの反射鏡面を形成する
パネルの製造方法の改良に関する。

［従来の技術］ パラボラ反射鏡の性能は、そのパネルの鏡面精度により
左右される。その要求精度は例えば一般の通信衛星、放
送衛星との送受信用アンテナの場合、使用目的や、使用
周波数により異なるが、使用周波数が４〜５　ＨＧｚ帯
では鏡面誤差（Ｒ，Ｍ、５）＝０．５４．２０〜３０Ｇ
Ｈｚ帯では０．２Ｍ程度が要求されている。この鏡面精
度を左右する要素としては反射鏡面のパネル面の製造時
の成形精度が良好でなければならないことは勿論である
が、大口径（例えば３ｍ以上）のアンテナ反射鏡の場合
は、複数枚に分割されて製造され、これを組合わせて構
成するので、この時の組立て精度や自重による変形も検
討要素となる。

また、人工衛星に搭載する場合には、太陽の熱輻射を直
接受けたり受けなかったりするため、反射鏡面部の温度
差が相当生じることになり、この影響によるパネル面の
曲率変化が鏡面精度を左右する要素に含まれてくる。

ここで、従来、以上のような点を考慮して所定曲率の曲
面を有する成形型上で炭素繊維織物と樹脂とを含浸させ
ながら、所定枚数を積層して得たプリプレグシートの複
層体を加熱硬化させる方法をとっているが、このときに
成形型と前記プリプレグシートの複層体との間に熱膨張
係数差が大きいとプリプレグシート複層体内に残留応力
が生じることになり、これが成形誤差を生む大きな要因
となっていた。

すなわち ■　成形型は、プリプレグシートの複層体の硬化時の温
度（例えば１３０℃）で熱膨張係数に比例する分だけ型
自体が熱変形する。この状態でプリプレグシートの複層
体は加熱硬化するため、常温での型寸法に対して変形し
た形状となる。

■　成形型による加熱によって樹脂が流動性を帯びてく
ると外圧により繊維間への樹脂含浸が進行する。繊維は
常に外圧により型面に拘束された状態にあり、ここで樹
脂は流動域（所定高温度で液状化する）からガラス転移
点（やわらかい固形状態）を通過し固形化するが、この
時型材質と繊維の熱膨張係数が大きく異なれば、これが
最終的には繊維と樹脂間に内部応力として生じる結果と
なる。

すなわち、パネルの製造プロセスにおいてプリプレグシ
ートの樹脂分は、温度上昇過程では、ゲル状態→流動状
態→ガラス定位点→固化状態へと移行するが、このとき
成形型による加熱及び真空フィルムにより加圧（真空フ
ィルムによりプリプレグの複層体は、成形型の方向に押
圧される）されるがミ炭素繊維に比して成形型は熱膨張
係数が大きく、これが温度上昇による成形型の伸長に伴
ない、この成形型の表面の曲率も小さくなり、結果的に
プリプレグシート複層体の炭素繊維分がその繊維方向及
びこれと直角方向に引張られた状態で固化することにあ
る。これが繊維間の引張り応力となり、延いては、これ
ら繊維と樹脂間における内部応力が発生し、ひずみの現
象を生むものである。

■　樹脂硬化後、硬化温度からの常温までの温度降下時
のガラス転移点に達するプリプレグ複層体の各部の温度
分布が不均一であると、樹脂は特に温度の高い部分にお
いて、部分ゲル化が進行し、これがひずみの原因となる
。

すなわち、第５図により説明すれば、成形型による加熱
温度の分布が不均一であったすすると、ことに相対的に
温度の高い部分の樹脂分が相対的に収縮することになり
、この結果、その樹脂分（４）が空隙部（５）を残して
矢視のように収縮した状態となり、他の部分との間に内
部応力を発生し、これが不均一に分布することにより、
パネル（３）成形時にひずみとして、発生するものとす
る。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上の点から、炭素繊維とこれに含浸される樹脂を素材
とするパネルの成形型の材質としては熱膨張係数が小さ
くかつ炭素繊維と同程度の熱膨張係数を有することが望
ましい。

この主の炭素繊維とこれに含浸される樹脂を素材とする
パネルを成形する型材質としては、石こうはＦｅ鋳物、
ＡＲ鋳物、黒鉛、インバータ合金鋳物などが使用されて
きたが、石ころは含水性を有し、樹脂物性に悪影響を及
ぼし不完全硬化をもたらす。

その他は熱膨張係数が１０〜３０Ｘ１０“・７℃と相当
大であり、炭素繊維の１〜３Ｘ１０’／”Ｃに比して大
きな差があるので内部応力を増大させることになるなど
の問題点があった。

また、この点を改善するものとして、黒鉛やインバー合
金のような低熱膨張係数のものがあるが、特に人工黒鉛
は多孔質であるので加圧用真空フィルムで積層物表面を
吸収加圧する際に離型材層が型内部に浸透してしまいそ
の結果、離型効果が得られないか、ざらには大形の材料
供給が困難で、これを接着などの接合で対処しようとす
るとその部分での変形がおきやすい欠点があった。

他方、インバー合金は熱膨張係数が１〜３Ｘ１０°６／
同と比較的小さいが非常にかだ（加工性に難があった。

ことに、この仕上げ加工には、ボールエンド゛ミルを使
ったＮＣフライスを用いるが、非常に多くの時間を要す
ることになり高価な成形型となってしまっていた。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、特に熱膨
張係数、加工性の何れも優れた成形型を用いることによ
り鏡面精度のよいアンテナ反射鏡パネルを得ることので
きる製造方法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明を実施例に対応する第１〜３図を参照
して説明すると、黒鉛を含有させたＦｅ−Ｎ　ｉ合金を
素材とした成形型（１１）の曲面上に離型層（１２）を
介して炭素繊維織物にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂
を含浸させたプリプレグシート（１３ａ）・・・を複数
積層し、更にその上にガス抜き孔を有する離型用フィル
ム（１４）、ガラス繊維などの透孔性を有する織物（１
５）を複層し、これらを真空用フィルム（１６）でシー
ルした後、真空引きをしながら１３０℃迄加熱し、その
後常温まで冷却して前記プリプレグシート（１３ａ）・
・・の復層体が固化したパネル（１３）を得るようにし
たものである。

［作　　用］ 黒鉛を含有するＦｅ−Ｎ　を合金の鋳物製成形型により
加熱され、また真空フイ□ルムの作用により、この成形
型に対して加圧されたプリプレグシートの複層体は、全
体として均一に加熱、加圧され、プリプレグシートの複
層体の樹脂分がゲル状態→流動状態→ガラス転移点→固
化状態→常温冷却へと変化するが、この間、この黒鉛を
含有するＦｅ−Ｎ　ｉ合金は、熱膨張係数が極めて低い
ことと相俟って成形型はプリプレグシートの積層体の繊
維の方向にもほとんど伸長しないため、繊維間の引張り
応力もほとんど発生せず、鏡面精度のよいパネルが得ら
れるものである。

［実施例］ 以下図面に示される本発明の一実施例について説明する
と、（１１）は黒鉛を含有したＦｅ−旧合金の鋳物によ
り形成した成形型で、アンテナ反射鏡パネルを得るため
に所望の曲率の鏡面精度に表面が仕上・げられたもので
ある。

この成形型（１１）の上面には、フッ素樹脂粒子を含む
離型剤を塗布し、溶剤分を蒸発させた後離型層（１２）
を形成する。

次に炭素繊維織物にエポキシ樹脂（３５〜４５Ｗ％）を
・含浸させたプリプレグシート（１３ａ）・・・（一般
的に０．２Ｍ／枚）を例えば１０枚程度を相互クロス配
向に積層したプリプレグシート積層体を積層し、更にそ
の上にガス抜き孔（１４ａ）・・・を有する離型用フィ
ルム（１４）、通気用孔（１５ａ）・・・を有するガラ
ス繊維織物（１５）を複層し、これを真空用フィルム（
１６）で閉密した後真空引きをしながら、１３０℃近辺
まで加熱し、（熱硬化性樹脂の種類により１３０〜１８
０℃との範囲で加熱温度が異なる）その後、常温まで冷
却して前記プリプレグシート（１３ａ）・・・の複層体
が固化したパネル（１３）を得るのである。

更にこの製造プロセスを第３図により詳述すれば、■成
形型（１１）の上面に離形層（１２）を添付形成する。

→■プリプレグシート（１３ａ）・・・（複層体）を添
付する。→■離型用フィルム（１４）を添付する。→■
ガラス繊維織物（１５ンを添付する。→■真空用フィル
ム（１６）で全体をシールする→■ａ真空引きを開始す
ると同時に■ｂ成形型（１１）の加熱を介し、約１時間
で真空度７６０ｍＨＧ、加熱温度１３０℃まで加熱する
。→この■ａ真空状態を■ｂ加熱温度のまま約９０分維
持する。→■約９０分で常温まで白熱冷却する。→■真
空状態を解除する。→■真空用フィルム（１６）、ガラ
ス繊維織物（１５）、離型用フィルム（１４）を取り除
き反射鏡パネル（１３）を取り出す。

以上の製造プロセスにより、成形型の形状に極めて近い
、且つひずみの少ないアンテナ反射鏡パネルを製作する
ことができる。

［発明の効果］ 本発明によれば上述のように、成形型の素材として黒鉛
を含有したＦｅ−Ｎ　ｉ合金の鋳物を用い、これの曲面
上に離型層を介して、炭素繊維織物にエポキシ樹脂など
の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積
層し、更にその上にガス抜き孔を有する離型用フィルム
、ガラス繊維などの透孔性を有する織物を複層し、それ
らを真空用フィルムでシールした後真空引きをしながら
１３０〜１８０℃まで加熱し、その後常温まで冷却して
固化したパネルを得るようにしたから、この成形型自体
の熱膨張率が反射鏡面精度に与える影響。

換言すれば、パネルの成形型に対する誤差量（Ｒ，Ｍ、
Ｓ）が第４図に示されるように他の例えばＦｅ鋳物、Ａ
ｉ’！を物を素材としたものに比べて相当低い値を示し
ており、特にＲｏＭ、Ｓ値を０．１以下に抑えることが
できたものである。

このことは、成形型の熱膨張係数が４×１０°６／℃と
他の素材のものに対して相当小さいこ・とも相当の要因
があるが、のみならずプリプレグ自体が成形型に対して
添着性が良好なことに鑑み、また熱膨張係数の小さい炭
４゜素繊維自体が主たる構成材であることがらこの繊維
方向に対する伸長の抑制作用を、成形型独自の固有の高
熱伝導作用により、プリプレグの積層体がガラス転移点
を通過して固形化するとき、成形型はその寸法が、その
温度に応じた熱膨張係数に比例した分だけ、伸長してい
るわけで、これが起因して発生する各種ストレスに加え
、第６図に示されるような従来の製造プロセスデ得られ
る現象、すなわちプリプレグ複層体の各部の温度が不均
一であることによる相対的高温部が部分ゲル化を引きお
こして新たな核部におけるストレスを起生ずるというこ
とがないので、成形型の原型に極めて近い、すなわち所
望のアンテナ反面鏡の鏡面精度を備え、且つ種々のスト
レスを包蔵しない極めて形状的に安定なアンテナ反射鏡
パネルを得ることのできる製造方法を提供できるもので
ある。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明のアンテナ反射鏡パネルの製造過程に
おける一工程の状態を示す横断面図、第２図は第１図の
■〜■線に沿う拡大断面図、第３図は本発明の製造プロ
セスを示すフロー図、第４図は各種鋳物別のパネルの成
形型に対する誤差量（Ｒ，Ｍ、Ｓ）と型の熱膨張係数と
の関係を示す図で、第５図は、従来のアンテナ反射鏡パ
ネルの製造プロセスにおける前記第２図のＡ部に対応す
る部位の状態を拡大して示す概念図である。

（以下余白） （１１）・・・・・・成形型 （１２）・・・・・・離型層 （１３）・・・・・・アンテナ反射鏡パネル（１３ａ）
・・・プリプレグシート （１４）・・・・・・離型用フィルム （１５）・・・・・・ガラス繊維織物 （１６）・・・・・・真空用フィルム 代理人弁理士　　　則　近　　憲　缶 周　弁理士　　　竹　花　　喜久男 某１図 ／６−−−１斗乎７４Ｉ− メ４）又

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 黒鉛を含有させたＦｅ−Ｎｉ合金を素材とした成形型の
   曲面上に離型層を介して炭素繊維織物にエポキシ樹脂な
   どの熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数
   積層し、更にその上にガス抜き孔を有する離型用フィル
   ム、ガラス繊維などの透孔性を有する織物を複層し、こ
   れらを真空用フィルムでシールした後真空引きをしなが
   ら１３０〜１８０℃まで加熱し、その後常温まで冷却し
   て固化したパネルを得るようにしたアンテナ反射パネル
   の製造方法。