JP5238577B2 - Composite container and method for manufacturing composite container - Google Patents
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Description
本発明は、高圧の気体あるいは液体を収納する複合容器及び複合容器の製造方法に関する。 The present invention relates to a composite container for storing a high-pressure gas or liquid and a method for manufacturing the composite container.
高圧ガスを収容する容器は、円筒形状の胴部と、この胴部の両端部に設けられた半球形状のドーム部と、これらドーム部の中央部分に設けられた口金と、を有する構成が一般的であり、その材質には、スチールやアルミニウム合金等の金属が採用されていた。金属製の高圧容器は、強度が高く、信頼性が高い利点を有するが、重量が重くなるという問題があり、自動車用として用いる場合に燃費や走行性能が犠牲になっていた。そこで、近年では、容器の軽量化を目的として、金属製や合成樹脂製の薄肉容器(ライナ)を樹脂が含浸された繊維強化層で被い、その後樹脂を硬化させる複合構造の複合容器が提案されている。 A container for storing high-pressure gas generally has a configuration including a cylindrical body, a hemispherical dome provided at both ends of the body, and a base provided at the center of the dome. The material used was a metal such as steel or aluminum alloy. A metal high-pressure vessel has the advantages of high strength and high reliability, but has a problem that the weight increases, and when used for automobiles, fuel consumption and running performance are sacrificed. Therefore, in recent years, for the purpose of reducing the weight of the container, a composite container with a composite structure in which a thin container (liner) made of metal or synthetic resin is covered with a fiber reinforced layer impregnated with resin and then the resin is cured is proposed. Has been.
繊維強化層を形成する方法としては、ライナの外周に繊維をタンク外周に巻装するFW法(フィラメントワインディング法)が知られている。このFW法としては、ヘリカル巻き、フープ巻き等の巻き方がある。 As a method for forming a fiber reinforced layer, an FW method (filament winding method) in which fibers are wound around the outer periphery of a liner around the outer periphery of a tank is known. As this FW method, there are winding methods such as helical winding and hoop winding.
ヘリカル巻きは、回転するライナに、それと平行に往復移動するデリバリーアイから供給される繊維を巻装する巻き方である。これにより、繊維は、ライナに対して螺旋状に巻装される。 Helical winding is a winding method in which a fiber supplied from a delivery eye that reciprocally moves in parallel with a rotating liner is wound. Thereby, the fiber is wound spirally around the liner.
フープ巻きは、ヘリカル巻きと同様に回転するライナに、それと平行に往復移動するデリバリーアイから供給される繊維を巻装する巻き方であるが、ライナの軸方向へのデリバリーアイの移動速度を極めて小さくしている。これにより、繊維はライナの周方向に巻装される。 Hoop winding is a winding method in which fibers supplied from a delivery eye that reciprocally moves in parallel to a rotating liner are wound around a liner that rotates in the same manner as helical winding, but the movement speed of the delivery eye in the axial direction of the liner is extremely high. It is small. Thereby, the fiber is wound in the circumferential direction of the liner.
複合容器を、上述の複合材料を用いて製造する場合、胴部の強度を受け持つフープ巻と、主にドーム部の強度を受け持つヘリカル巻を併用することが一般的である。 When a composite container is manufactured using the above-described composite material, it is common to use a hoop winding that is responsible for the strength of the body portion and a helical winding that is primarily responsible for the strength of the dome portion.
ここで、図1に従来の複合容器の製造方法を説明するための工程図を示す。 Here, FIG. 1 shows a process diagram for explaining a conventional method of manufacturing a composite container.
図1(a)に示すように、ライナ101は、円筒形状の胴部102と、この胴部102の両端部に設けられた半球形状のドーム部103と、これらドーム部103の中央部分に設けられた口金104と、を有する。
As shown in FIG. 1A, the
このライナ101の胴部102に、図1(b)に示すように、フープ巻きによって繊維105が巻装される。
As shown in FIG. 1B, the
その後、フープ巻きで胴部102に巻装された繊維105上、及びドーム部103上に、ヘリカル巻によって繊維106が巻装される。
Thereafter, the
しかしながら、上述した方法では、フープ巻きの端部107で段差108が生じるうえ、図1(c)に示すように、段差108と胴部102との間に三角形状の空隙109が形成されてしまうため、十分な強度を発現させることができない場合がある。また、複合容器の、耐圧性をさらに高めるためには繊維を何層にも巻きつけて繊維層を厚くする必要があり、その厚みは数十mmになる場合がある。繊維層の厚みが増すと、フープ巻で巻装した繊維のうち、胴部の端部の繊維が滑りにより、ずり落ちてしまう場合がある。
However, in the method described above, a step 108 is generated at the
このような問題を解消するため、ヘリカル巻きとフープ巻きとを交互に繰り返す場合がある。 In order to solve such a problem, helical winding and hoop winding may be repeated alternately.
また、ヘリカル巻きを行う際には、特許文献1に開示されているようにフープ巻きを省略したり、あるいは特許文献2に開示されているように張力が変化しないように巻きつける等して容器の強度確保が図られている。 Further, when performing helical winding, the hoop winding is omitted as disclosed in Patent Document 1, or the container is wound so that the tension does not change as disclosed in Patent Document 2. Ensuring the strength of
しかしながら、フープ巻き端部での繊維の滑りを防止するとともに複合容器の高耐圧化を図るため、フープ巻を行う工程とヘリカル巻とを行う工程とを交互に繰り返したり、あるいは巻装速度を落とすと、製造に要する時間が長くなってしまう。 However, in order to prevent the fiber from slipping at the end of the hoop winding and to increase the pressure resistance of the composite container, the step of performing the hoop winding and the step of performing the helical winding are alternately repeated or the winding speed is reduced. As a result, the time required for manufacturing becomes longer.
そこで、本発明は、ライナに巻装した繊維の端部における繊維の滑りの防止、複合容器の高耐圧化及び製造時間の短縮化が可能な複合容器及び複合容器の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a composite container and a composite container manufacturing method capable of preventing fiber slippage at the end of the fiber wound around the liner, increasing the pressure resistance of the composite container, and shortening the manufacturing time. Objective.
上記目的を達成するため、本発明の複合容器は、円筒形状の胴部及び胴部の両端部を塞ぐように配置された曲面形状のドーム部を備えたライナを有し、ライナに繊維を巻装して形成された複合容器において、端面が胴部の両端部の外周縁に位置し、かつドーム部を覆うようにして設けられた、端面における外径が胴部の外径よりも大きい補強部を有し、胴部の外周面上であってかつ各補強部の端面に挟まれた領域に、繊維が第1の巻き方によって補強部の外径と同一の巻厚になるまで巻装されており、領域に巻装された繊維上及び補強部の外周面上に、繊維がさらに第1の巻き方とは異なる第2の巻き方によって巻装されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the composite container of the present invention includes a liner having a cylindrical body and a curved dome disposed so as to close both ends of the body, and fibers are wound around the liner. In the composite container formed by mounting, the end surface is provided at the outer peripheral edge of both end portions of the body portion and is provided so as to cover the dome portion, and the outer diameter at the end surface is larger than the outer diameter of the body portion. The fiber is wound on the outer peripheral surface of the body part and sandwiched between the end faces of the reinforcing parts until the fiber has the same thickness as the outer diameter of the reinforcing part by the first winding method. The fiber is further wound on the fiber wound in the region and on the outer peripheral surface of the reinforcing portion by a second winding method different from the first winding method. is there.
また、本発明の複合容器の製造方法は、円筒形状の胴部及び胴部の両端部を塞ぐように配置された曲面形状のドーム部を備えたライナを有し、ライナに繊維を巻装して形成される複合容器の製造方法において、端面における外径が胴部の外径よりも大きい補強部を、端面が胴部の両端部の外周縁に位置し、かつドーム部を覆うようにして設ける工程と、胴部の外周面上であってかつ各補強部の端面に挟まれた領域に、繊維が第1の巻き方によって補強部の外径と同一の巻厚になるまで巻装する工程と、領域に巻装された繊維上及び補強部の外周面上に、繊維がさらに第1の巻き方とは異なる第2の巻き方によって巻装する工程と、を含むものである。 Further, the method for manufacturing a composite container of the present invention includes a liner having a cylindrical body and a curved dome disposed so as to close both ends of the body, and the fiber is wound around the liner. In the manufacturing method of the composite container formed in such a manner, the reinforcing part whose outer diameter at the end surface is larger than the outer diameter of the body part is positioned so that the end surface is located at the outer peripheral edge of both end parts of the body part and covers the dome part. The fiber is wound on the outer peripheral surface of the trunk portion and the region sandwiched between the end faces of the reinforcing portions until the fiber has the same winding thickness as the outer diameter of the reinforcing portion by the first winding method. And a step of winding the fiber on the fiber wound around the region and on the outer peripheral surface of the reinforcing portion by a second winding method different from the first winding method.
上記のとおり、本発明は、胴部の外周面上であってかつ各補強部の端面に挟まれた領域に繊維を巻装するため、巻装した繊維の端部は各補強部の端面で支持されることとなる。このため、巻装した繊維の端部の繊維が滑ってずれ落ちることがない。また、本発明は、胴部の外周面上であってかつ各補強部の端面に挟まれた領域に第1の巻き方で巻装される繊維は、補強部の外径と同一の巻厚になるまで巻く。このため、第1の巻き方で巻装された繊維と補強部との間には段差が生じない。このため、第1の巻き方で巻装された繊維との間に空隙を生じさせることなく第2の巻き方で繊維を巻きつけることができることとなり、よって、高耐圧の複合容器とすることができる。 As described above, the present invention wraps the fiber in the region on the outer peripheral surface of the body portion and sandwiched between the end surfaces of each reinforcing portion, so that the end portion of the wound fiber is the end surface of each reinforcing portion. Will be supported. For this reason, the fiber at the end of the wound fiber does not slip and fall off. Further, according to the present invention, the fiber wound in the first winding method on the outer peripheral surface of the body portion and sandwiched between the end surfaces of each reinforcing portion has the same winding thickness as the outer diameter of the reinforcing portion. Wind until For this reason, a level | step difference does not arise between the fiber wound by the 1st winding method, and a reinforcement part. For this reason, the fibers can be wound by the second winding method without generating a gap between the fibers wound by the first winding method, and thus a high pressure-resistant composite container can be obtained. it can.
また、本発明の場合、第1の巻き方のよって巻いた繊維の端部における繊維の滑りが生じないため、繊維の滑りを防止すべく第1の巻き方と第2の巻き方とを交互に行う必要もないし、また、滑りを生じさせないように繊維をゆっくり巻く必要もないので、高速で繊維を巻装することができる。 In the case of the present invention, since the fiber does not slip at the end of the fiber wound by the first winding method, the first winding method and the second winding method are alternately arranged to prevent the fiber from slipping. In addition, since it is not necessary to wind the fiber slowly so as not to cause slippage, the fiber can be wound at a high speed.
本発明によれば、ライナに巻装した繊維の端部における繊維の滑りが防止され、これによって複合容器の高耐圧化及び製造時間の短縮化が可能となる。 According to the present invention, fiber slippage at the end portion of the fiber wound around the liner is prevented, which makes it possible to increase the pressure resistance of the composite container and shorten the manufacturing time.
次に、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2に、本発明の一実施形態に係る複合容器の製造方法を説明するための製造工程図を示す。 In FIG. 2, the manufacturing process figure for demonstrating the manufacturing method of the composite container which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
図2(a)に示すように、本実施形態のライナ1は、円筒形状の胴部2と、この胴部2の両端部を塞ぐように配置された曲面形状のドーム部3と、これらドーム部3の中央部分に設けられた口金4を有する。なお、必要に応じ、ライナ1内には活性炭や気体吸蔵合金を加えることができる。
As shown in FIG. 2 (a), the liner 1 of the present embodiment includes a cylindrical body portion 2, a
このライナ1は、不図示の支持台に、ライナ1の軸周りに回転自在に保持されている。 The liner 1 is held on a support base (not shown) so as to be rotatable around the axis of the liner 1.
次に、図2(b)に示すように、このライナ1の両端部のドーム部3上に、ドーム部3を被装するようにして補強部5が装着される。補強部5は、曲面で形成された外周面5aと、ドーム部3の外周面に対応する凹面に形成された内周面5cと、外周面5aの周縁と内周面5cの周縁との間に形成された円環平面状の端面5cと、口金4を貫通させる貫通口5dとを有する。ライナ1の両端部に補強部5が装着されることで、補強部5の端面5cは胴部2の両端部の外周縁に位置する。そして、補強部5はドーム部3を覆うようにして設けられることとなる。端面5cにおける外径D5は胴部2の外径D2よりも大きいため、ライナ1の一端側の端面5cとライナ1の他端側の端面5cとが対向して配置されることとなる。後述するように、繊維6は、胴部2の外周面上であって対向した端面5c間である領域2a内にフープ巻きにより巻装される。
Next, as shown in FIG. 2B, the reinforcing
なお、補強部5の外周面5aは、繊維が巻装できればいかなる形状でも良いといえるが、口金4が存在する点や取り扱いの要請から、内周面5bと同様のドーム形状として補強部5の厚みも均一となるようにするのが好ましい。補強部5の厚みt、すなわち、端面5cの高さは、以下のようにして決定される。まず、胴部2で必要な強度を計算し、この計算値に基づき、胴部2におけるフープ巻の厚みが決定される。そして、補強部5の厚みtは、このフープ巻の厚みと実質的に同一の厚みとする。補強部5の厚みtは、ライナ1の大きさや使用する圧力にもよるが、10L程度の内容積で80MPa対応の複合容器の場合、一般的には5mm〜70mm、好ましくは、15mm〜60mm、さらに好ましくは20mm〜50mm程度となる。
The outer
また、図3(a)〜図3(f)に示すように、補強部5の外周面5aには、補強部5の外周面5aでの繊維の滑りを防止するための繊維保持部5eを設けるものであってもよい。この繊維保持部5eは、例えば、ライナ1の胴部2と同心円状の凹部(図3(a))や凸部(図3(b))、スパイラル状の凹部(図3(c))や凸部(図3(d))、円形の凹部(図3(e))や凸部(図3(f))であってもよい。なお、図3(a)〜図3(f)における凹部あるいは凸部については、その間隔、数等が簡略化されている。従って、各凹部あるいは凸部等の間隔などはより密なものとしてもよいし、凹部、凸部等の数もより多いものであってもよい。
Further, as shown in FIGS. 3A to 3F, the outer
これらの繊維保持部5eを補強部5に施すことはライナ1のドーム部3に繊維保持部を構成するよりも簡便という利点がある。
Applying these
補強部5の材質は、樹脂製、金属製、セラミック製等いかなる材質でも良いが一般的には、補強部5上に巻装する繊維がエポキシ樹脂を含む材料であることが好ましいため、材料の相性を踏まえれば繊維強化をしたエポキシ樹脂とするのが好ましい。
The material of the reinforcing
補強部5の製造方法は、RIM(反応射出成形)、射出成型等、いかなる方法でも良い。例えば、ライナ1と同じ形状の型枠にライナ1に巻装させるトウプリプレグを巻装し、トウプリプレグと同じ材質の樹脂で形状を整えて補強部5を作成しても良い。この際は、フィラメントワインディングを行う際に加熱されるのと同様に、加熱しながらトウプリプレグを巻きつけても良い。この製法における加熱温度は50℃以上が好ましく、また、型枠上でエポキシを固化するのが好ましい。型枠からはずして固化させると形状が変化する可能性があるためである。
The manufacturing method of the
また、補強部5は、レジントランスファーモールディング法を用いても良い。この製法の場合、まず、ライナ1に巻装するトウプリプレグと同質の素材をシート状に成型する。次いで、そのシートを2層以上かつ繊維が交差するように組み入れ、該2層のシートを強化材としてドームと同じ形状を有する金型型枠にセットする。そして、型締めをして加熱し固化することで成型する。この際、必要に応じ樹脂を注入することができる。なお、本製法における成型温度はトウプリプレグの種類に依存するが、概ね100℃以上である。
Further, the reinforcing
こうして成型した補強部5は、ライナ1のドーム部3に被装する。この際ライナ1の口金4は補強部5の貫通口5dに挿通される。
The reinforcing
次に、繊維をフィラメントワインディングによってライナ1に巻装する。なお、ライナ1は必要に応じて、樹脂や反応剤を塗布する等の表面処理を施しておいてもよい。 Next, the fiber is wound around the liner 1 by filament winding. The liner 1 may be subjected to a surface treatment such as application of a resin or a reactive agent as necessary.
まず、図2(c)に示すように、胴部2の外周面上であって、かつ各補強部5の端面5cに挟まれた領域2aに、FW法のフープ巻きによって繊維6を巻装する。繊維6は、巻装部分の直径が補強部5の外径と実質上、同一直径となり、段差が実質上存在しなくなるまで巻装される。この際、巻装する繊維には、1N〜1500Nの張力がかけられている。
First, as shown in FIG. 2 (c), the
胴部2に巻装される繊維6の両端部6aは、両端に配置された補強部5の端面5cにより胴部2の軸方向への移動が規制される。すなわち、繊維6は補強部5によって胴部2の軸方向への滑りが抑制されているため、繊維6を厚く巻装しても端部6aからずれ落ちることはない。このため、胴部2とドーム部3の境界付近での強度を安定して保つことができる。
The movement of the body 2 in the axial direction is restricted at both ends 6a of the
また、補強部5を用いない従来のフープ巻きは、両端部の繊維がずれ落ちてしまわないように繊維をゆっくり巻装しなければならなかったが、本実施形態の製造方法は、補強部5で両端部6aを支持しながら繊維6を巻装するので両端部6aの繊維6がずれ落ちることがない。このため、本実施形態の製造方法は、フープ巻きの巻き速度を、補強部5を用いない従来のフープ巻きの巻き速度に比べ、高速化することができる。
Further, in the conventional hoop winding that does not use the reinforcing
以上のようにして、補強部5の間の胴部2にフープ巻きによって繊維6が巻装された後、図2(d)に示すように、フープ巻きによって巻装された胴部2の繊維6上、及び補強部5上に繊維7をヘリカル巻きにより巻装する。ヘリカル巻きにより巻装する繊維7の厚みは、複合容器としての強度を確保できる厚みとする。なお、繊維7は、繊維6と同一の材質からなるが、異なる材質のものであってもよい。
After the
本実施形態の場合、胴部2にフープ巻きによって繊維6が巻装された部分の直径は、補強部5の直径と実質上、同一直径であるため、段差が生じていない。従来、段差が生じた状態でヘリカル巻きを実施すると、段差の隅部に空隙が生じてしまい、十分な強度を確保することが困難であった。しかしながら、本実施形態の場合、段差が生じていないため、胴部2の繊維6上、及び補強部5上に繊維7を巻装しても空隙は生じず、よって、複合容器の強度を確保することができる。
In the case of the present embodiment, the diameter of the portion where the
ヘリカル巻きが終了した後は、繊維6,7の樹脂を硬化する。なお、繊維6の樹脂については、ヘリカル巻きで繊維7を巻装する前に硬化させておいてもよい。繊維6、7の樹脂を硬化させた後、必要に応じてさらに表面処理やコーティングを行うものであってもよい。
After the helical winding is finished, the resin of the
なお、上述した製造方法では、フープ巻きを一回実施した後、ヘリカル巻きを一回実施するだけで複合容器を製造することができるため、従来のフープ巻きとヘリカル巻きとを交互に行う製造方法に比べて、製造工程を簡略化できるとともに製造時間を短縮化することができる。 In addition, in the manufacturing method mentioned above, after implementing hoop winding once, since a composite container can be manufactured only by implementing helical winding once, the manufacturing method which performs conventional hoop winding and helical winding alternately Compared to the above, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing time can be shortened.
もっとも本発明は、フープ巻き及びヘリカル巻きをそれぞれ一回のみ実施する製法に限定されるものではない。例えば、フープ巻きを実施する前にヘリカル巻きを実施しておき、その後、上述したようにフープ巻き、ヘリカル巻きを順次実施するものであってもよい。あるいは、上述したようにフープ巻き、ヘリカル巻きを順次実施した後、外部からの衝撃防止のためにフープ巻をさらに実施するものであってもよい。 However, the present invention is not limited to the manufacturing method in which the hoop winding and the helical winding are performed only once. For example, helical winding may be performed before hoop winding is performed, and then hoop winding and helical winding may be sequentially performed as described above. Alternatively, as described above, after the hoop winding and the helical winding are sequentially performed, the hoop winding may be further performed to prevent external impact.
以上のようにして、本実施形態の複合容器が完成する。その後、複合容器内には口金4から気体等が導入される。 As described above, the composite container of this embodiment is completed. Thereafter, gas or the like is introduced from the base 4 into the composite container.
なお、FW法には、繊維に樹脂を付着させながら行う方法と、予め樹脂が繊維に塗布されているトウプリプレグを使用する方法があるが、特に好ましいのは後者である。トウプリプレグを使用する場合、トウプリプレグの熱硬化性樹脂の種類としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The FW method includes a method in which a resin is attached to a fiber and a method in which a tow prepreg in which a resin is previously applied to a fiber is used. The latter is particularly preferable. When tow prepreg is used, the type of thermosetting resin for tow prepreg is phenol resin, urea resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, polyimide resin, bismaleimide resin, polyimide resin, polyurethane resin, diallyl phthalate resin. , Epoxy resins and the like, but are not limited thereto.
また、熱硬化性樹脂の分子構造としては、例えば、エポキシ樹脂の場合、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。 As the molecular structure of the thermosetting resin, for example, in the case of epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, etc. Can be mentioned.
また、熱硬化性樹脂に加える硬化剤としては、例えば、エチレンジアミン等の脂肪族アミン、ジエチレントリアミン等の脂肪族ポリアミン、メタフェニレンジアミンまたはジアミノジフェニルスルフォン等の芳香族アミン、ピペリジンまたはジアザピシクロウンデセン等の第一、第三アミン、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等の酸無水物硬化剤等が挙げられる。 Examples of the curing agent added to the thermosetting resin include aliphatic amines such as ethylenediamine, aliphatic polyamines such as diethylenetriamine, aromatic amines such as metaphenylenediamine or diaminodiphenylsulfone, piperidine, or diazapicycloundecene. And acid anhydride curing agents such as primary and tertiary amines and methyltetrahydrophthalic anhydride.
また、トウプリプレグに用いられる繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、ポリエチレン繊維、スチール繊維、ザイロン繊維、ビニロン繊維等が挙げられる。特に高強度、高弾性率かつ軽量の点から炭素繊維が好ましい。 Examples of the fiber used for the tow prepreg include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, boron fiber, polyethylene fiber, steel fiber, xylon fiber, and vinylon fiber. In particular, carbon fiber is preferable from the viewpoint of high strength, high elastic modulus and light weight.
また、トウプリプレグに用いられる繊維の繊維数(フィラメント)は、特に制限されるものではないが1000フィラメント〜50000フィラメント、好ましくは3000フィラメント〜30000フィラメントの範囲である。繊維の繊維数が、1000フィラメントより低いと繊維中に含まれる熱硬化性樹脂の含有量が少なくなる場合があり、50000フィラメントを超えると繊維が太くなり、巻きつけるのが困難になる。 The number of fibers (filaments) used in the tow prepreg is not particularly limited, but is in the range of 1000 filaments to 50000 filaments, preferably 3000 filaments to 30000 filaments. If the number of fibers is less than 1000 filaments, the content of the thermosetting resin contained in the fibers may be reduced, and if it exceeds 50000 filaments, the fibers become thick and difficult to wind.
本実施例では、以下の条件において、本発明の複合容器の製造方法により複合容器を製造し、その破裂強度を測定した。 In this example, a composite container was manufactured by the composite container manufacturing method of the present invention under the following conditions, and the burst strength was measured.
補強部5の材料としては、新日本石油株式会社製トウプリプレグT800S−24−RC29−SY3を用いた。このトウプリプレグを、内周面がライナ1のドーム部3と同形状の型枠に巻装し、外周面側から圧縮し、厚み15mmの補強部5を作成した。ライナ1は、内容積が10Lで直径20cmのアルミニウム製のものを用いた。
As a material for the reinforcing
補強部5をライナ1のドーム部3に取り付け、補強部5と同じトウプリプレグでFWを実施した。胴部2のフープ巻は、その巻厚が15mmになった時点で停止し、その後、ヘリカル巻を実施した。ヘリカル巻きはその巻厚が8mmになった時点で停止した。
The reinforcing
上述のFWが終了した容器を150℃で1hr保持し、トウプリプレグおよびプリプレグの樹脂を硬化させ、複合容器を完成させた。 The container in which the above-described FW was completed was held at 150 ° C. for 1 hour to cure the tow prepreg and the prepreg resin, thereby completing a composite container.
上述のようにして製造された本実施例の容器の破裂圧力は150MPaであった。 The burst pressure of the container of this example manufactured as described above was 150 MPa.
本実施例では、以下の条件において、補強材を製造した。 In this example, a reinforcing material was manufactured under the following conditions.
補強部5の材料としては強化繊維織物を用いた。この強化繊維織物は、直径7μmの直線状の炭素繊維を12000本束ねた、外径2mmの強化繊維束を90°程度ずれるように交差積層させた、厚さ2.5mmの多軸の繊維構造を有するものである。
Reinforcing fiber fabric was used as the material of the reinforcing
この強化繊維織物を、直径23cmの半球状曲面を有する型枠に15層積層して添わせて配置した。その後、後述する組成のエポキシ組成物を流し込み含浸させた。さらにその後、ライナ1のドーム部3と同じ形状の型枠(直径約20cm)を重ね、さらに同じエポキシ組成物を注入した。そして、室温で2hr、50kg/mm2のプレス圧で硬化させ、さらに150℃で熱処理硬化を行なうことで、補強部5を製造した。
This reinforcing fiber woven fabric was arranged by laminating 15 layers on a mold having a hemispherical curved surface with a diameter of 23 cm. Then, the epoxy composition of the composition mentioned later was poured and impregnated. After that, a mold (having a diameter of about 20 cm) having the same shape as the
この補強部5を用いて実施例1と同様に複合容器を作成し、破裂強度を測定したところ、破壊圧力は140MPaであった。
(エポキシ組成物)
補強部5の製造に用いたエポキシ組成物は、以下の組成のエポキシ樹脂である。
主材 :EPICLON 840(大日本インキ化学工業製)
硬化剤:EPICLON B−570(大日本インキ化学工業製)
促進剤:2E4MZ(四国化学工業製)
A composite container was prepared using the reinforcing
(Epoxy composition)
The epoxy composition used for manufacturing the reinforcing
Main material: EPICLON 840 (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
Curing agent: EPICLON B-570 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals)
Accelerator: 2E4MZ (manufactured by Shikoku Chemical Industry)
本実施例では、実施例1と同じ条件で補強部5を製造し、さらにこの補強部5に外周面側であって貫通口5dの軸周りに、同心円状の複数の凹部を繊維保持部5eとして形成した。
In this embodiment, the reinforcing
この同心円状の凹部からなる繊維保持部5eを有する補強部5を用いて実施例1と同じ条件で複合容器を製造し、破裂強度を測定したところ、破壊圧力は150MPaであった。
When a composite container was manufactured under the same conditions as in Example 1 using the reinforcing
本実施例では、実施例2と同じ条件で補強部5を製造し、さらにこの補強部5の外周面であって貫通口5dの軸周りに、1cmおきに幅2mmの同心円状に凸部を繊維保持部5eとして形成した。
In the present embodiment, the reinforcing
この同心円状の凸部からなる繊維保持部5eを有する補強部5を用いて実施例2と同じ条件で複合容器を製造し、破裂強度を測定したところ、破壊圧力は140MPaであった。
A composite container was manufactured under the same conditions as in Example 2 using the reinforcing
本実施例では、実施例2と同じ条件で補強部5を製造し、さらにこの補強部5の外周面であって貫通口5dの軸周りに、幅2mmのスパイラル状の凸部を繊維保持部5eとして形成した。
In the present embodiment, the reinforcing
このスパイラル状の凸部からなる繊維保持部5eを有する補強部5を用いて実施例2と同じ条件で複合容器を製造し、破裂強度を測定したところ、破壊圧力は140MPaであった。
A composite container was manufactured under the same conditions as in Example 2 using the reinforcing
本比較例では、以下の条件において複合容器を製造し、その破裂強度を測定した。 In this comparative example, a composite container was manufactured under the following conditions, and its burst strength was measured.
ライナに巻装するトウプリプレグは、新日本石油株式会社製トウプリプレグT800S−24−RC29−SY3を使用した。このトウプリプレグを内容積が10Lのアルミニウム製のライナにフープ巻3mm、ヘリカル巻2mmとなるようFWを4回繰り返した。FWが終了した容器を150℃で1hr保持し、トウプリプレグの樹脂を硬化させ、複合容器を完成させた。 The tow prepreg wound around the liner was Tow Prepreg T800S-24-RC29-SY3 manufactured by Nippon Oil Corporation. The FW was repeated four times so that the tow prepreg had an inner volume of 10 L on an aluminum liner having a hoop winding of 3 mm and a helical winding of 2 mm. The container in which FW was completed was held at 150 ° C. for 1 hour to cure the tow prepreg resin, thereby completing a composite container.
上述のようにして製造された本比較例の容器の破裂圧力は120MPaであった。 The burst pressure of the container of this comparative example produced as described above was 120 MPa.
1 ライナ
2 胴部
2a 領域
3 ドーム部
4 口金
5 補強部
5a 外周面
5b 内周面
5c 端面
5d 貫通口
5e 繊維保持部
6、7 繊維
6a 両端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liner 2 trunk | drum 2a area |
Claims (7)
端面が前記胴部の前記両端部の外周縁に位置し、かつ前記ドーム部を覆うようにして設けられた、前記端面における外径が前記胴部の外径よりも大きい補強部を有し、
前記胴部の外周面上であってかつ前記各補強部の前記端面に挟まれた領域に、前記繊維が第1の巻き方によって前記補強部の前記外径と同一の巻厚になるまで巻装されており、
前記領域に巻装された前記繊維上及び前記補強部の外周面上に、前記繊維がさらに第1の巻き方とは異なる第2の巻き方によって巻装されていることを特徴とする複合容器。 In a composite container formed by winding a fiber around the liner having a cylindrical body and a curved dome disposed so as to close both ends of the body,
An end surface is provided at an outer peripheral edge of the both end portions of the body portion and is provided so as to cover the dome portion, and has a reinforcing portion whose outer diameter at the end surface is larger than the outer diameter of the body portion,
Winding the fiber on the outer peripheral surface of the body portion and sandwiched between the end surfaces of the reinforcing portions until the fiber has the same winding thickness as the outer diameter of the reinforcing portion by the first winding method. And
The composite container, wherein the fiber is further wound by a second winding method different from the first winding method on the fiber wound around the region and on the outer peripheral surface of the reinforcing portion. .
端面における外径が前記胴部の外径よりも大きい補強部を、前記端面が前記胴部の前記両端部の外周縁に位置し、かつ前記ドーム部を覆うようにして設ける工程と、
前記胴部の外周面上であってかつ前記各補強部の前記端面に挟まれた領域に、前記繊維が第1の巻き方によって前記補強部の前記外径と同一の巻厚になるまで巻装する工程と、
前記領域に巻装された前記繊維上及び前記補強部の外周面上に、前記繊維がさらに第1の巻き方とは異なる第2の巻き方によって巻装する工程と、を含む複合容器の製造方法。 In a manufacturing method of a composite container, which includes a liner having a cylindrical body and a curved dome disposed so as to close both ends of the body, and a fiber is wound around the liner. ,
A step of providing a reinforcing portion having an outer diameter at the end surface larger than the outer diameter of the body portion so that the end surface is positioned at the outer peripheral edge of the both end portions of the body portion and covering the dome portion;
Winding the fiber on the outer peripheral surface of the body portion and sandwiched between the end surfaces of the reinforcing portions until the fiber has the same winding thickness as the outer diameter of the reinforcing portion by the first winding method. A process of wearing,
A step of winding the fiber on the fiber wound around the region and on the outer peripheral surface of the reinforcing portion by a second winding method different from the first winding method. Method.
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