JP3231157B2 - 圧力容器及びその製造方法 - Google Patents
圧力容器及びその製造方法Info
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Description
ーケースのごとき圧力容器及びその製造方法に係り、さ
らに詳細には、上記圧力容器の軽量化を維持しつつ圧力
容器の層間剪断応力が高い部分の強化を図った圧力容器
及びその製造方法に関する。
平3−57869号、特開平3−16719号等があ
る。
トモータ等の圧力容器は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂
を含浸した炭素繊維等の強化繊維を分割タイプの成形型
(マンドレル)に複層に巻付けて形成している。
って形成された圧力容器内に圧力が負荷されると、各部
には引張り応力がかかる。しかし、圧力容器が大型化さ
れると、局部的に剪断応力が高くなり、破壊を生じるこ
とがある。
図3に示すように、圧力容器1(図3には半分のみが示
されている)の開口部3A,3Bの部分を厚肉に成形す
ると共に開口部3A,3Bに厚肉のボス部材(口金)5
A,5Bを接着して開口部3A,3Bの補強を行ってい
る。このように、ボス部材5A,5Bによって圧力容器
1の開口部3A,3Bを補強することは極めて有効であ
る。
部3A,3Bを補強した構成においては、開口部3A,
3Bの部分の肉厚が急激に厚くなった状態となるので、
その部分に応力集中が生じ易くなり、積層した強化繊維
の各層間に高い層間剪断応力が生じ、層間剪断を生じる
ことがある。
間剪断の強度を向上するには、強化繊維の樹脂の含有率
を増加させることが有効であるが、樹脂の含有率を多く
すると、圧力容器全体の重量が大となる問題がある。
て、本発明に係わる圧力容器は、炭素繊維強化プラスチ
ック材を積層して形成され且つ開口部を有する圧力容器
であって、開口部における炭素繊維強化プラスチック材
の各層間に樹脂含有率増加用のフィルム状樹脂を介装し
てなり、フィルム状樹脂は、硬化時の最低粘度が101
〜103ポアズであり且つ硬化時の温度が強化繊維に含
浸されている樹脂の硬化時の温度に対して±20℃以内
であることを特徴とするものである。
は、開口部を有する圧力容器を製造するに際し、マンド
レルに炭素繊維強化プラスチック材を層状に巻付けた
後、開口部に該当する部分に、硬化時の最低粘度が10
1〜103ポアズであり且つ硬化時の温度が強化繊維に
含浸されている樹脂の硬化時の温度に対して±20℃以
内であるフィルム状の樹脂を貼り付け、このフィルム状
の樹脂上に再度層状に炭素繊維強化プラスチック材を巻
付けることを適数回繰り返すことを特徴とするものであ
る。
は、圧力容器の開口部における炭素繊維プラスチック材
の各層間に、樹脂含有率増加用のフィルム状樹脂を介装
して部分的に樹脂含有率を増加するものであるから、圧
力容器全体の重量の軽量化を図りつつ開口部のみの剪断
強度を向上することができる。よって、圧力容器の肉厚
が急激に変化するような部分で剪断応力が集中し易い部
分、すなわち開口部のみの強度向上を図ることができる
ものである。また、フィルム状樹脂は、硬化時の最低粘
度を101〜103ポアズとしたので、硬化時の流出が
防止されると共に、層間への行き渡りが充分なものとな
り、さらに、硬化時の温度を強化繊維に含浸されている
樹脂の硬化時の温度に対して±20℃以内としたので、
強化繊維の樹脂との親和性が維持される。
3に示した従来の圧力容器と同一の機能を奏する構成部
分には同一符号を付することとする。
容器の製造方法と同様に、分割可能な成形型(マンドレ
ル)の軸部にボス部材(口金)5A,5Bを取付け、こ
のボス部材5A,5Bおよび上記マンドレルの上に、フ
イラメントワインデイング法により強化繊維(炭素繊維
強化プラスチック材:CFRP)を巻付け積層して製造
するものである。
ンディング法によって積層するに、開口部3A,3B
は、強度を向上するために、図2に詳細に示すように複
数層(例えば7層)に積層してある。そして、上記開口
部3A,3Bに強化繊維を複数層に積層するに際して
は、第1層を積層した後に、この部分に、強化繊維に含
浸されている樹脂(例えばエポキシ樹脂)と同質樹脂か
らなるフィルム状の樹脂(フィルム樹脂)7を貼り付
け、このフィルム樹脂7上にさらに強化繊維を巻付けて
積層することを繰り返すものである。
は、複数層の強化繊維の各層間にフィルム樹脂7を挿入
した状態の構成である。そして、すべての巻付けを終了
した後に硬化処理を行うものである。
脂よりなるものであって、例えばアミン類,ポリアミド
樹脂,有機酸などの適宜の硬化剤を適宜の混合比で混ぜ
たものである。
ように、炭素繊維強化プラスチック材に含浸した樹脂
(例えばエポキシ樹脂)の粘度カーブAに対して、粘度
カーブBで示すように、同温度では常に粘度が低いもの
であり、硬化後は急峻の立上りを示すものである。
103 ポアズであって、この硬化時C1の温度は、粘度
カーブAに示される硬化時C2の±20℃以内に設定し
てある。また、フィルム樹脂7の室温粘度は102 〜1
06 ポアズに設定してある。
ポアズ以下では流動性が良く、強化繊維の層間に残留せ
ずに流出してしまい、また、103 ポアズ以上では充分
な流動性がないため、層間に充分に行き渡らないと共
に、ボイドが残って接着強度が低下することがあり望ま
しいものではない。
が、強化繊維に含浸されている樹脂の最低粘度を示す温
度に対して±20℃以上になると、上記含浸樹脂とフィ
ルム樹脂7との親和性が低下して接着強度が低下するこ
ととなる。
2 ポアズ以下では液状であって、塗布した場合であって
も流出してしまうので、室温粘度は102 〜106 ポア
ズであることが望ましい。粘度が102 〜105 ポアズ
においては液状であるがそのまま塗布しても流出するこ
とがないので、液状のまま塗布した状態においては一種
のフィルム状となるのである。粘度が105 〜106 ポ
アズにおいては予めフィルム状にして貼り着けることが
できるが、106 ポアズ以上では粘着し難くなるもので
ある。
は、前記硬化剤の混合比を適宜に調節することにより容
易に得ることができるものである。
開口部3A,3Bの強化繊維の層を複数層に積層する際
に、各層間に強化繊維に含浸されている樹脂と同質のフ
ィルム樹脂7を介装してあるので、この部分の樹脂含有
率が、圧力容器1の他の部分よりも高く、層間剪断強度
の向上を局部的に図ることができるものである。
全体的な重量を増大することなしに、剪断強度の必要な
開口部3A,3Bのみの剪断強度を向上することができ
る。換言すれば、圧力容器1の全体の軽量化を図りつつ
開口部3A,3Bのみの剪断強度の向上を図ることがで
きるものである。
るように、本発明によれば、剪断強度の必要な開口部の
みの樹脂の含有率を増加させて剪断強度の向上を図るも
のであるから、圧力容器全体としての軽量化を維持でき
るものである。また、フィルム状樹脂の硬化時の最低粘
度を101〜103ポアズとしたことにより、硬化時の
流出が防止されると共に、層間への行き渡りが充分なも
のとなり、これにより、ボイドの発生を防止して充分な
接着強度を得ることができ、しかも、硬化時の温度を強
化繊維に含浸されている樹脂の硬化時の温度に対して±
20℃以内としたことによっても、強化繊維の樹脂との
親和性を維持して充分な接着強度を得ることができる。
る。
の粘度特性関係を示す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 炭素繊維強化プラスチック材を積層して
形成され且つ開口部を有する圧力容器であって、開口部
における炭素繊維強化プラスチック材の各層間に樹脂含
有率増加用のフィルム状樹脂を介装してなり、フィルム
状樹脂は、硬化時の最低粘度が101〜103ポアズで
あり且つ硬化時の温度が強化繊維に含浸されている樹脂
の硬化時の温度に対して±20℃以内であることを特徴
とする圧力容器。 - 【請求項2】 開口部を有する圧力容器を製造するに際
し、マンドレルに炭素繊維強化プラスチック材を層状に
巻付けた後、開口部に該当する部分に、硬化時の最低粘
度が101〜103ポアズであり且つ硬化時の温度が強
化繊維に含浸されている樹脂の硬化時の温度に対して±
20℃以内であるフィルム状の樹脂を貼り付け、このフ
ィルム状の樹脂上に再度層状に炭素繊維強化プラスチッ
ク材を巻付けることを適数回繰り返すことを特徴とする
圧力容器の製造方法。
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1993
- 1993-09-27 JP JP23990593A patent/JP3231157B2/ja not_active Expired - Fee Related
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