JP2015083344A - 航空機用水タンクおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような航空機用水タンクでは、中空体を構成する合成樹脂としてABS樹脂が用いられ、ブロー成形により中空体を得ている。また、繊維強化樹脂層は、中空体の表面に熱硬化性樹脂が含浸された強化繊維が巻き付けられ熱硬化性樹脂が硬化されることで構成されている。
また、ABS樹脂は、ある温度を境に急激に軟化する性質を有していることから、ブロー成形時におけるABS樹脂の温度を極めて狭い範囲で管理しなくてはならず、ABS樹脂のブロー成形の作業は、高い技能を要求される難しい作業となっており、作業効率を高め、生産効率を高める上で不利があった。
また、ABS樹脂は、軟化温度が45℃近辺であるため、熱硬化性樹脂を硬化させる際の硬化温度を最高でも90℃以上にすることができず、硬化時間の短縮化を図れず、生産効率を高める上で不利があった。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、消毒剤に対する航空機用水タンクの耐久性を向上する上で有利となり、また、航空機用水タンクの構造上の耐久性を確保する上で有利となり、さらには、生産効率を高め航空機用水タンクのコストダウンを図る上で有利な航空機用水タンクおよびその製造方法を提供することに有る。
また、本発明は、中空体と前記中空体を覆う繊維強化樹脂層とを備える航空機用水タンクであって、前記中空体はポリオフィレン系樹脂で形成され、前記中空体の表面の全域に接着性を向上させる表面処理が施され、前記繊維強化樹脂層は、前記中空体の表面に、熱硬化性樹脂が含浸された強化繊維が巻き付けられて形成されていることを特徴とする。
また、中空体の表面の全域に表面処理が施されているため、中空体と繊維強化樹脂層との接合も強固に行なえ、航空機用水タンクの構造上の耐久性を確保する上で有利となる。
また、ポリオレフィン系樹脂は、従来のABS樹脂のようにある温度を境に急激に軟化することがなく、温度上昇に対して軟化する度合いが緩やかである。そのため、ブロー成形時におけるポリオレフィン系樹脂の温度は比較的広い範囲で管理すれば足り、ブロー成形の作業の容易化を図り、生産効率を高める上で有利となる。
また、ポリオレフィン系樹脂は、90℃程度では軟化せず、熱硬化性樹脂を硬化させる硬化温度を120℃程度にできることから、熱硬化性樹脂の硬化時間の短縮化を図る上で有利となり、生産効率を高める上で有利となる。
まず、本実施の形態に係る製造方法で製造される航空機用水タンクの構成について説明する。
図1に示すように、航空機用水タンク10は、飲料水を収容するものであり、円筒状の胴部10Aと、胴部10Aの両端のドーム部10Bと、各ドーム部10Bの中央に設けられた口金18とを含んで構成されている。
図2に示すように、中空体12は、ライナーと称されるものであり、飲料水を収容する内部空間Sを形成するものであり、軸方向の両端部に開口部16が設けられている。
中空体12はポリオフィレン系樹脂で形成され、中空体12の表面の全域に接着性を向上させる表面処理が施されている。
繊維強化樹脂層14は、中空体12の表面に、熱硬化性樹脂が含浸された強化繊維(フィラメント)が巻き付けられて形成されている。
繊維強化樹脂層14の軸方向の両端に、開口部16と同軸上に開口部17が設けられている。
口金18は、筒状の口金本体1802と、口金本体1802の外周部に設けられた環板状のフランジ1804とを有している。
フランジ1804の内面は、開口部16周辺の中空体12部分に接着剤で接着され、フランジ1804の外面は、開口部17周辺の繊維強化樹脂層14部分に接着されている。
まず、熱可塑性樹脂であるポリオレフィン系樹脂をブロー成形し中空体12を得るブロー成形工程を行なう。
ブロー成形は、合成樹脂を溶融してパイプ状としたものを金型で挟み込み、パイプの内側に空気を吹き込むことで成形品を得るものである。
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの従来公知の様々な合成樹脂が使用可能である。
ポリプロピレンは、常用の耐熱温度が100〜140℃と良好であり、比重は0.9〜0.91と合成樹脂の中では最も比重が軽く、安価であるという特徴を有している。また、機械的特性である引張強度、圧縮強度、衝撃強度に優れており、表面硬度も高く、耐摩耗性にも優れている。また、消毒剤の酸性、アルカリ性に高い耐性を有している。
また、ポリエチレンは、耐熱温度が90〜110℃とポリプロピレンに若干劣る以外、ポリプロピレンと同等の特性を有しており、消毒剤の酸性、アルカリ性に高い耐性を有している。
すなわち、ポリオレフィン系樹脂は、接着性が悪いため、中空体12の表面に表面処理を施すことで表面を改質して接着性を向上させる。
このような表面処理として、コロナ放電処理、プラズマ処理、イトロ処理が採用可能である。
コロナ放電処理、プラズマ処理は、表面にコロナ放電あるいはプラズマ放電を生じさせることで表面を粗くし酸化させ、活性化させるものである。
イトロ処理は、火炎を形成するため燃料ガス中にシラン化合物等を導入し、その火炎を用いて表面に処理を施すことでナノレベルの酸化シリコン膜を表面に形成し、表面と接着剤との密着性を向上させるものである。
なお、表面処理は、コロナ放電処理、プラズマ処理、イトロ処理に限定されるものではなく、表面の全域の接着性を向上させることができれば従来公知の様々な表面処理を用いてもよい。
次に、中空体12の開口部16に口金18を接着剤で接着することにより取着する。
口金18の開口部16への取着は、フランジ1804の内周面が開口部16周辺の中空体12部分に接着剤で接着されることでなされる。
より詳細には、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を、フランジ1804から中空体12の表面にわたって巻き付けたのち、熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって繊維強化樹脂層14を形成する。したがって、フランジ1804は中空体12と繊維強化樹脂層14との双方にわたって取着される。
このような熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂など従来公知のさまざまな熱硬化性樹脂が使用可能である。
また、強化繊維として、ガラス繊維、カーボン繊維など従来公知のさまざまな繊維が使用可能である。
そして、フィラメントワインディング工程の終了後、口金18に蓋20を取着する。
また、中空体12にポリオレフィン系樹脂を用いているにも拘わらず、中空体12の表面の全域に表面処理が施されているため、中空体12と繊維強化樹脂層14との接合も強固に行なえ、航空機用水タンク10の構造上の耐久性を確保する上で有利となる。
すなわち、従来の航空機用水タンクでは、中空体12を、ABS樹脂をブロー成形して得るため、以下の不具合がある。
ABS樹脂は、ブロー成形時の温度が約140℃を超えると急激に軟化して軟らかくなり過ぎてブロー成形が困難となる。また、ABS樹脂は、ブロー成形時の温度が約130℃以下になると硬くなり過ぎてブロー成形が困難となる。
したがって、ブロー成形時におけるABS樹脂の温度を極めて狭い範囲で管理しなくてはならないため、ABS樹脂のブロー成形の作業は、高い技能を要求される難しい作業となっている。
そのため、ブロー成形時におけるポリオレフィン系樹脂の温度は比較的広い範囲で管理すれば足り、ブロー成形の作業の容易化を図る上で有利となり、生産効率を高める上で有利となる。
なお、ABS樹脂のガラス転移点(ガラス転移温度)は、80〜125℃であり、また、ポリオレフィン系樹脂であるポリエチレンのガラス転移点は−125℃であり、また、ポリオレフィン系樹脂であるポリプロピレンのガラス転移点は0℃である。
これに対して、本実施の形態の中空体12に用いるポリオレフィン系樹脂は、例えばポリプロピレンを例にとって説明すると、常用の耐熱温度が100〜140℃であることから90℃程度では軟化しないため、上記の硬化温度を120℃程度にすることができる。このことはポリプロピレン以外のポリオレフィン系樹脂にも同様のことが言える。
したがって、本実施の形態によれば、熱硬化性樹脂を硬化させる際の硬化時間の短縮を図る上で有利となり、生産効率を高める上で有利となる。
12 中空体
14 繊維強化樹脂層
Claims (3)
- 中空体と前記中空体を覆う繊維強化樹脂層とを備える航空機用水タンクの製造方法であって、
ポリオレフィン系樹脂をブロー成形し前記中空体を得るブロー成形工程と、
前記中空体の表面の全域に表面処理を施し、前記表面の全域の接着性を向上させる表面処理工程と、
前記表面処理工程後に、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を前記中空体の表面に巻き付けて加熱することにより前記熱硬化性樹脂を硬化させて前記中空体の表面に前記繊維強化樹脂層を形成するフィラメントワインディング工程と、
を含むことを特徴とする航空機用水タンクの製造方法。 - 前記表面処理は、コロナ放電処理、プラズマ処理、イトロ処理の何れかである、
ことを特徴とする請求項1記載の航空機用水タンクの製造方法。 - 中空体と前記中空体を覆う繊維強化樹脂層とを備える航空機用水タンクであって、
前記中空体はポリオフィレン系樹脂で形成され、
前記中空体の表面の全域に接着性を向上させる表面処理が施され、
前記繊維強化樹脂層は、前記中空体の表面に、熱硬化性樹脂が含浸された強化繊維が巻き付けられて形成されている、
ことを特徴とする航空機用水タンク。
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