JP4408393B2 - Method for forming composite joint for tank - Google Patents
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Description
本発明は、略半球状を成す端部を有するFRPなどの複合材からなるタンクに、上記略半球状端部を取り囲むスカート状を成すFRPなどの複合材からなる継手部を成形するのに用いられるタンクの複合材継手の成形方法に関するものである。 The present invention is used to form a joint portion made of a composite material such as FRP having a skirt shape surrounding the substantially hemispherical end portion in a tank made of a composite material such as FRP having an end portion having a substantially hemispherical shape. The present invention relates to a method for forming a composite joint of a tank.
従来において、上記したような略半球状を成す端部を有するFRPなどの複合材からなるタンクに複合材継手を成形する場合には、例えば、タンクと同じ径の円筒状マンドレルをタンクの略半球状端部の中心に位置する孔部に同軸に取り付けた後、円筒状マンドレルの外周面とタンクの外周面とに跨って複合材を複数層積層して加熱硬化させることにより、複合材継手部を成形するようにしていた。
ところが、上記した従来の成形方法では、タンクが大型のものである場合において、円筒状マンドレルの外周面とタンクの外周面とに跨って複数層積層した複合材を加熱硬化させる際には、タンクの外周面と略半球状端部の孔部との間に生じる熱膨張による機軸方向の変位差が数mmレベルになり、この数mmレベルの変位差が発生するのに伴って、略半球状端部の孔部に取り付けた円筒状マンドレルの外周面上に位置する複合材の積層部分が円筒状マンドレルとともに移動してしまうことから、複合材の積層部分に歪などの変形が生じてしまうという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。 However, in the conventional molding method described above, when the tank is large, when the composite material laminated in a plurality of layers straddling the outer peripheral surface of the cylindrical mandrel and the outer peripheral surface of the tank is heated and cured, The displacement difference in the axial direction due to thermal expansion generated between the outer peripheral surface of the lens and the hole at the substantially hemispherical end becomes several millimeters, and as the displacement difference of several millimeters occurs, the substantially hemispherical Since the laminated portion of the composite material located on the outer peripheral surface of the cylindrical mandrel attached to the hole at the end portion moves together with the cylindrical mandrel, deformation such as distortion occurs in the laminated portion of the composite material. There is a problem, and it has been a conventional problem to solve this problem.
本発明は、上述した従来の課題に着目してなされたものであって、タンクが大型のものであったとしても、歪みなどの変形を伴うことなく複合材継手を成形することが可能であるタンクの複合材継手の成形方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and even when the tank is large, it is possible to form a composite joint without accompanying deformation such as distortion. An object is to provide a method for forming a composite joint for a tank.
本発明は、略半球状を成す端部を有するFRPなどの複合材からなるタンクに同じくFRPなどの複合材を複数層積層して、このタンクの外周面と略面一を成して上記略半球状端部を取り囲む継手部を成形するに際して、上記タンクと同じ径の円筒状マンドレルをタンクの略半球状端部に同軸に取り付け、低摩擦素材から成るシートを上記円筒状マンドレルの外周面に少なくとも2枚積層した後、この低摩擦素材シートで覆われた円筒状マンドレルの外周面と上記タンクの外周面とに跨って複合材を複数層積層して加熱硬化させることにより、複合材継手部を成形する構成としたことを特徴としており、このようなタンクの複合材継手の成形方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。 In the present invention, a plurality of composite materials such as FRP are laminated on a tank made of a composite material such as FRP having a substantially hemispherical end, and substantially the same as the outer peripheral surface of the tank. When forming the joint portion surrounding the hemispherical end, a cylindrical mandrel having the same diameter as the tank is coaxially attached to the substantially hemispherical end of the tank, and a sheet made of a low friction material is attached to the outer peripheral surface of the cylindrical mandrel. After laminating at least two sheets, a composite material joint portion is formed by laminating a plurality of layers of composite material across the outer peripheral surface of the cylindrical mandrel covered with the low friction material sheet and the outer peripheral surface of the tank and heat-curing the composite material. The structure of the method for forming the composite joint of the tank is used as a means for solving the above-described conventional problems.
また、本発明は、略半球状を成す端部を有する複合材からなるタンクに複合材を複数層積層して、このタンクの外周面と略面一を成して上記略半球状端部を取り囲む継手部を成形するに際して、上記タンクと同じ径の円筒状マンドレルをタンクの略半球状端部に同軸に取り付け、低摩擦素材で上記円筒状マンドレルの外周面をコーティングするのに続いてこの低摩擦素材コーティング面上に低摩擦素材から成るシートを積層した後、この低摩擦素材シートで覆われた円筒状マンドレルの外周面と上記タンクの外周面とに跨って複合材を複数層積層して加熱硬化させることにより、複合材継手部を成形する構成としたことを特徴としており、このようなタンクの複合材継手の成形方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。 In the present invention, a plurality of layers of composite materials are laminated on a tank made of a composite material having a substantially hemispherical end, and the substantially hemispherical end is formed so as to be substantially flush with the outer peripheral surface of the tank. When molding the surrounding joint, a cylindrical mandrel of the same diameter as the tank is coaxially attached to the substantially hemispherical end of the tank, and this low-friction material is coated on the outer peripheral surface of the cylindrical mandrel. After laminating a sheet made of a low friction material on the friction material coating surface, a plurality of composite materials are laminated across the outer peripheral surface of the cylindrical mandrel covered with the low friction material sheet and the outer peripheral surface of the tank. It is characterized in that the composite joint part is formed by heat curing, and the composition of the composite joint forming method for such a tank is a means for solving the above-mentioned conventional problems. .
本発明のタンクの複合材継手の成形方法では、上記した構成としているので、タンクが大型のものであったとしても、歪みなどの変形のない複合材継手を成形することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。 In the method for forming a composite joint for a tank according to the present invention, since it has the above-described configuration, it is possible to form a composite joint without deformation such as distortion even if the tank is large. Has an excellent effect.
本発明のタンクの複合材継手の成形方法において、低摩擦素材には、耐熱温度が200℃以上のフッ素系樹脂を用いることが望ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを用いることができる。 In the method for forming a composite joint of a tank according to the present invention, it is desirable to use a fluorine-based resin having a heat resistant temperature of 200 ° C. or higher as the low friction material, and for example, polytetrafluoroethylene can be used.
また、本発明のタンクの複合材継手の成形方法において、円筒状マンドレルの外周面上に積層する少なくとも2枚のシートは、いずれも同じ種類の低摩擦素材から成るものとすることが望ましいが、互いに異なる種類の低摩擦素材から成るものとしてもよい。 In the method for forming a composite joint for a tank of the present invention, it is desirable that at least two sheets laminated on the outer peripheral surface of the cylindrical mandrel are both made of the same type of low friction material, It may be made of different types of low friction materials.
さらに、本発明のタンクの複合材継手の成形方法において、円筒状マンドレルの外周面を覆うコーティング材とこのコーティング材上に積層するシートに関しても、いずれも同じ種類の低摩擦素材を用いることが望ましいが、互いに異なる種類の低摩擦素材を用いてもよい。 Further, in the method for forming a composite joint of a tank according to the present invention, it is desirable to use the same type of low friction material for the coating material covering the outer peripheral surface of the cylindrical mandrel and the sheet laminated on the coating material. However, different types of low friction materials may be used.
以下、本発明を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
図1及び図2は本発明に係わるタンクの複合材継手の成形方法の一実施例を示している。 1 and 2 show an embodiment of a method for forming a composite joint for a tank according to the present invention.
図1に部分的に示すように、このタンク1は略円筒状を成すFRP(複合材)からなるものであって、略半球状を成す端部2を有しており、この略半球状端部2の中心には孔部3が設けてある。このタンク1には、その外周面4と略面一を成して略半球状端部2を取り囲むスカート状のFRP(複合材)からなる継手部5が設けられるようになっている。
As shown partially in FIG. 1, the
このタンク1に対して、FRPのプリプレグを複数層積層して上記継手部5を成形するに際しては、まず、タンク1と同じ径の円筒状マンドレル10をタンク1の略半球状端部2の中心に位置する孔部3に同軸に取り付ける。
When forming the
次いで、図2に示すように、低摩擦素材としてのポリテトラフルオロエチレンから成るシート12を円筒状マンドレル10の外周面11に2枚積層した後、これらのシート12で覆われた円筒状マンドレル10の外周面11とタンク1の外周面4とに跨ってFRPのプリプレグを複数層積層する。
Next, as shown in FIG. 2, two
そして、円筒状マンドレル10の外周面11とタンク1の外周面4とに跨って複数層積層したFRPのプリプレグを加熱硬化させて、複合材継手部5を成形する。
And the
上記加熱硬化に際して、タンク1の外周面4と略半球状端部2の孔部3との間には、熱膨張による機軸方向の変位差が数mmレベルで生じるが、円筒状マンドレル10の外周面11に積層したポリテトラフルオロエチレンから成る2枚のシート12間の摩擦係数が低いことから、円筒状マンドレル10の外周面11側のシート12と複合材継手部5側のシート12とが互いに滑り合うこととなり、したがって、複合材継手部5の円筒状マンドレル10上に位置する部分は、略半球状端部2の孔部3の変位、すなわち、この孔部3に取り付けた円筒状マンドレル10の移動に追従することがなく、その結果、歪みなどの変形のない複合材継手5が形成されることとなる。
During the heat curing, a difference in displacement in the axis direction due to thermal expansion occurs between the outer peripheral surface 4 of the
上記した実施例では、タンク1にFRPのプリプレグを複数層積層して継手部5を成形するに際して、低摩擦素材としてのポリテトラフルオロエチレンから成るシート12を円筒状マンドレル10の外周面11に2枚積層する場合を示したが、これに限定されるものではなく、円筒状マンドレル10の外周面11にシート12を3枚以上積層したり、円筒状マンドレル10の外周面11を低摩擦素材としてのポリテトラフルオロエチレンでコーティングするのに続いてこのコーティング面上に低摩擦素材としてのポリテトラフルオロエチレンから成るシート12を積層したりしてもよい。
In the above-described embodiment, when the
また、円筒状マンドレル10の外周面11上に積層する少なくとも2枚のシート12は、互いに異なる種類の低摩擦素材から成るものとしてもよく、さらに、円筒状マンドレル10の外周面11を覆うコーティング材とこのコーティング材上に積層するシート12に関しても、互いに異なる種類の低摩擦素材を用いてもよい。
Further, the at least two
1 タンク
2 略半球状端部
3 孔部
4 タンクの外周面
5 複合材継手部
10 円筒状マンドレル
11 円筒状マンドレルの外周面
12 低摩擦素材シート
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