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JP2999600B2 - 熱制御性材料 - Google Patents
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JP2999600B2 - 熱制御性材料 - Google Patents

熱制御性材料

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JP2999600B2
JP2999600B2 JP3239047A JP23904791A JP2999600B2 JP 2999600 B2 JP2999600 B2 JP 2999600B2 JP 3239047 A JP3239047 A JP 3239047A JP 23904791 A JP23904791 A JP 23904791A JP 2999600 B2 JP2999600 B2 JP 2999600B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱制御性材料及び構造体
に関し、特に形状順応性を有する軽量の熱制御性構造体
に関する。
【０００２】
【従来の技術】工業的環境及び通信システムの環境等で
使用される機器は、極端な温度条件や急激な温度変化の
影響を受けることが多い。適正な機能を保証するために
は、これらの機器は特定の範囲の均一な温度の下に維持
されるべきである。このような温度制御を行うのに種々
の方法が提案されている。例えば、補助装置を用いて機
器の内部の温度，機器のカバーの温度又は装置を収容し
ているハウジング内の温度を制御すること等が行われて
いる。しかし、これらのやり方によれば、装置のサイ
ズ，重量，エネルギ消費等が増大する欠点があり、スペ
ースや負荷担持能力やエネルギの供給等に制限のある箇
所への適用は好ましくない。
【０００３】機器の表面やカバーに対する熱の移転を制
御する別のやり方は、効率のよい熱制御性材料を使用す
ることである。これらの材料は比較的嵩が少なく、軽量
で、しかもエネルギの消費も少ない利点を有する。こう
した熱制御性材料は、通常、温度を制御されるべき表面
や構造に接近して適用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】普通に用いられている
熱制御性材料は、カプトン（Kapton- 商標）ポリイミド
とメタライズ処理された表面を有するポリオレフィンプ
ラスチックフィルムとを積層した構造体である。プラス
チックフィルムの層の間には不織布等の軽量の多孔性布
帛が挟まれ、各フィルム層が接触しないようにされてい
る。この多層構造体は温度制御されるべき表面にできる
だけ接近して設置され、これに接合される。この構造体
は軽量で丈夫であるが、ドレープ性，形状順応性に欠
け、引き裂き強度が低く、しかも平滑な表面以外に使用
することは難しい欠点がある。
【０００５】本発明は、このような従来技術における問
題点を解決し、組み立てや使用の際に一体性や性能を損
なわれることのないように、充分な強度は可撓性を有す
るこのような多層構造体を提供することを目的とする。
この構造体は、不規則な形状の表面にも損傷を受けるこ
となしに密着して適用可能なように、高い形状順応性を
有している。この構造体は宇宙空間で使用される際に
は、軽量であることが非常に重要となる。
【０００６】この構造体は熱移転の三つのモード、即ち
伝導，対流，輻射のすべてにおいて低い値を示し、これ
によって温度制御対象の表面に対する熱移転を少なくす
る必要がある。更に、この構造体は三次元的に導電性を
有し、静電気を共通のアースに導くための通路として使
用可能なことが望ましい。Kurzの米国特許4232620 号に
は、縫合されたナイロンメッシュとポリエチレンフィル
ムとを交互に積層して作られた断熱材料が開示さてい
る。
【０００７】Manniso の米国特許4557957 号には、無電
解めっきに電解めっきを併用して銅，コバルト，銀，
金，プラチナ，ロジウム等の金属を多孔性のポリテトラ
フルオロエチレン（PTFE) にコーティングすることが開
示されている。この目的は、多孔性PTFEの微小多孔を維
持しつつ、その内外表面を包み込む金属コーティングを
得ることにある。従って、金属はPTFEの片方の表面のみ
に存在しているのではなく、多孔構造全体に存在してい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも二
つの層からなり、各層は片面にメタライズ処理によって
金属膜を形成された多孔性延伸膨張ポリトテラフルオロ
エチレンで作られ、これらの層は、一方の層のメタライ
ズ加工された面が隣合う層の未処理の面に隣接するよう
に配置されている熱制御性材料を提供する。
【０００９】この積層構造体は二つ以上の層を有し、こ
れらの層は構造体の全域にわたって所定のピッチで接合
されて一体化されていることが望ましい。金属膜は真空
蒸着されたアルミであることが望ましい。本発明によれ
ば、第１に、多孔性延伸膨張ポリテトラフルオロエチレ
ンの固有の低い熱伝導性と、第２に、一方の側から他方
の側に至る、層の厚さよりも遙かに長い屈曲した連通孔
を有するこの多孔性ポリテトラフルオロエチレン基材の
構造とによって、伝導による熱の移転は減少する。
【００１０】多孔性延伸膨張ポリテトラフルオロエチレ
ン層の構造の微細な孔，屈曲性，高い孔容積等によっ
て、対流による熱の移転も少なくなる。９０％好ましく
は８０％（特に７０％）もの高い孔容積を有することが
できるPTFE構造体は気流の障壁として機能し、外部の空
気の運動による影響に対抗して良好な断熱層となる静止
空気の空間を形成する。バキュームその他の低圧が適用
された場合、孔内には殆どまたは全く空気が存在してい
ないので、対流による熱の移転は実質的に皆無である。
【００１１】輻射による熱の移転は、メタライズ処理さ
れた多孔性ポリテトラフルオロエチレン材料の良好な熱
吸収・放射特性によって減少し、構造体の層数を増やす
ことによって更に減少する。メタライズ処理された多孔
性ポリテトラフルオロエチレン材料は不規則な表面状態
を有するので、該表面からの反射は表面反射ではなくむ
しろ拡散に近くなり、損傷を生じる可能性のある入射エ
ネルギの一点への好ましくない集中を減少させることが
できる利点を有する。
【００１２】本発明は、所望であれば、不規則な表面や
形状に沿ってぴったりと密着し、以てその嵩とスペース
専有率を小さくできる優れたドレープ性を有する新規な
材料を提供することもその目的としている。更に、不規
則な表面形状を隠して滑らかにする目的で、表面に沿っ
て引っ張るのに充分な強度と丈夫さを持っている。この
積層構造体は、引き裂きに対して充分な抵抗力を持ち、
取扱い易く且つねじ，リベット，ステープル等の機械的
手段やポリウレタン接着剤，エポキシ接着剤等の接着剤
によって容易に他の装置に取付け得る材料を提供する。
【００１３】この多層構造体は非常に軽量であり、各層
は従来公知のカプトン構造体の層の約半分の重量しか持
たない。この多孔性ポリテトラフルオロエチレン層は、
材料の多孔質特性に起因して非常に低い嵩密度を有す
る。多孔性の各層は、従来の多層構造体における多孔性
スペーサと同じ機能を提供し、その結果、各層間に付加
的なスペーサ材料を介在させる必要はない。これらの層
は縫合または局部的な接着剤接合によって一体的に結合
できるが、いずれの場合にもこの接合箇所は導電性を有
し、以てすべてのメタライズ処理されたフィルムが構造
体の全域にわたって所定のピッチで電気的に相互接続さ
れている。
【００１４】例えば、各層は導電性カーボンを含有する
糸を使用して縫合され、静電気を分散させるようになっ
ている。以下、図面に示す好適実施例に基づいて、本発
明を更に詳細に説明する。
【００１５】
【実施例】図１，２に示すように、多孔性のポリテトラ
フルオロエチレンフィルムまたは基材１０の片面には、
蒸着，スパッタリング，無電解／電解めっき等の公知の
方法でメタライズ処理が施されて金属膜１１が形成さ
れ、熱制御性材料９を構成している。この金属膜１１
は、基材１０の孔の中に僅かに入り込んで基材１０上の
表面コーティングとなっている。好ましいフィルム１０
は米国特許4,187,390 号と3,956,566 号によって作られ
た多孔性延伸ポリテトラフルオロエチレンである。メタ
ライズ処理に使用される好ましい金属はアルミである
が、アルミが適さない用途には、所望の特性を有する他
の金属、例えば貴金属，強磁性金属，耐火性金属，導電
性酸化物等が使用できる。
【００１６】ここでメタライズ処理とは、少なくとも、
処理された材料の表面特性が適用された金属の特性の影
響を受ける程度の厚みの金属膜１１を、多孔性ポリテト
ラフルオロエチレンの表面に付与することを意味する。
好ましい厚みの範囲は1000〜2000オングストロームであ
るが、最終目的に応じてこれよりも大きくても小さくて
もよい。コーティング１１が厚み1000オングストローム
の真空蒸着によるアルミの場合には、このコーティング
は安定であり、その酸化も少ない。このコーティング１
１は多孔性ポリテトラフルオロエチレン基材１０によっ
てこのコーティングに付与された不規則表面状態に起因
して、艶消し状の外観を有する。
【００１７】この材料９は、メタライズ層１１が次の層
の未処理表面に対面するように層内に配置され、多層構
造体８を形成する。この構造体８に使用される層の数は
少なくとも二つであるが、使用分野によって必要な断熱
性の値に応じて２０層以上としてもよい。これらの層
は、積層された後に一体的に接合されて取扱い易い構造
体８となり、特定の最終用途に適した形状に応じて裁断
され、制御対象の表面に無駄のないように適用される。
各層の接合は、この複合体の熱移転特性ができるだけ影
響を受けないようになされることが肝要である。これを
行うのに適した好ましい方法は、各層を延伸されたポリ
テトラフルオロエチレン糸による互いに離れた箇所での
縫合やThermogrip印のホットメルト接着剤による点接着
によって、低い熱伝導性材料を用いて不連続的に行うや
り方である。接合点１２の間隔は、４〜１２インチ（１
０〜３０cm) であるが、この複合体の受ける応力に応じ
てこれよりも長くても短くてもよい。
【００１８】静電気を除去するための導電性は、多孔性
ポリテトラフルオロエチレン基材１０の一方の面に形成
された金属コーティング１１によって各層の表面の面内
に与えられる。静電気を除去するために各層相互間の導
電性が求められる場合には、例えば、カーボンファイバ
糸等の導電性接合材料が層同士を接合するのに使用さ
れ、複合体８を貫通する導電性通路を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】点状縫合によって接合された各層を有する熱制
御性材料の多層構造体の分解断面図である。
【図２】図１の例の平面図である。
【符号の説明】
８…多層構造体 ９…熱制御性材料 １０…基材 １１…金属膜 １２…接合点
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｌ 59/02 Ｆ１６Ｌ 59/02 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 C23C 14/24 F16L 59/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも二つの層からなり、各層は片
    面にメタライズ処理によって金属膜を形成された多孔性
    延伸膨張ポリトテラフルオロエチレンで作られ、これら
    の層は、一方の層のメタライズ処理された面が隣合う層
    の未処理の面に隣接するように配置されている熱制御性
    材料。
  2. 【請求項２】 前記各層が構造体の全面にわたって所定
    のピッチで不連続的に接合されている請求項１に記載の
    熱制御性材料。
  3. 【請求項３】 前記各層が構造体の全面にわたって所定
    のピッチで導電性材料によって接合され、よって前記各
    金属膜が構造体の全面にわたって所定ピッチで電気的に
    相互接続されている請求項１又は２に記載の熱制御性材
    料。
  4. 【請求項４】 前記各層が構造体の全面にわたって所定
    のピッチで接着剤によって接合されている請求項１に記
    載の熱制御性材料。
  5. 【請求項５】 前記メタライズ処理による膜が少なくと
    も1000オングストロームの厚さの真空蒸着によって形成
    されたアルミである請求項１〜４のいずれか１項に記載
    の熱制御性材料。
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