JP6459164B2 - 航空機用水タンクの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は航空機用水タンクの製造方法に関する。
合成樹脂製の中空体と、中空体の表面を覆う繊維強化樹脂層とを備える航空機用水タンクが知られている（特許文献１参照）。
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。
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。
航空機用水タンクは、航空機用水タンクを消毒するために使用される各種消毒剤に対する耐久性の向上を図ることが望まれる。
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の製造方法を提供することに有る。
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の製造方法を提供することに有る。
上記目的を達成するために、本発明は、水収容空間を形成する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、常用の耐熱温度からの温度上昇に対して軟化する度合いがＡＢＳ樹脂よりも緩やかな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、１２０°Ｃ程度の温度で、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。
本発明によれば、航空機用水タンクは、中空体の内面がポリオレフィン系樹脂で形成されているので、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、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、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。
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
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。
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。
胴部１０Ａとドーム部１０Ｂは、中空体１２と、繊維強化樹脂層１４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。
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、中空体１２の開口部１６と繊維強化樹脂層１４の開口部１７とにわたり設けられ、口金１８には着脱可能に蓋２０が取着されている。
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。
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。
次に、航空機用水タンク１０の製造方法について説明する。
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。
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。
次に、中空体１２の表面の全域に表面処理を施し、表面の全域の接着性を向上させる表面処理工程を行なう。
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。
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。
次に、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を中空体１２の表面およびフランジ１８０４の外面に巻き付けて加熱することにより熱硬化性樹脂を硬化させ、中空体１２の表面およびフランジ１８０４の外面に繊維強化樹脂層１４を形成するフィラメントワインディング工程を行なう。
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。
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。
以上の工程により、ポリオフィレン系樹脂からなりその表面の全域に接着性を向上させる表面処理が施された中空体１２と、中空体１２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た繊維強化樹脂層１４とを備える航空機用水タンク１０が得られる。
本実施の形態によれば、航空機用水タンク１０は、中空体１２の内面がポリオレフィン系樹脂で形成されているので、消毒液のアルカリ性、酸性に対する中空体１２の内面の耐久性が向上し、消毒剤に対する航空機用水タンク１０の耐久性を向上する上で有利となる。
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。
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。
また、本実施の形態によれば、以下のように航空機用水タンク１０の生産効率を高める上で有利となる。
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。
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。
これに対して、本実施の形態の航空機用水タンク１０の中空体１２に用いるポリオレフィン系樹脂は、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。
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。
また、ＡＢＳ樹脂は、軟化温度が４５℃近辺であるため、フィラメントワインディング工程により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、硬化時間の短縮を図る上で不利がある。
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。
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。
したがって、本実施の形態によれば、消毒剤に対する航空機用水タンク１０の耐久性を向上する上で有利となり、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り、さらには生産効率を高め航空機用水タンク１０のコストダウンを図る上で有利となる。
１０ 航空機用水タンク
１２ 中空体
１４ 繊維強化樹脂層
１２ 中空体
１４ 繊維強化樹脂層
Claims (2)
- 水収容空間を形成する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、
常用の耐熱温度からの温度上昇に対して軟化する度合いがＡＢＳ樹脂よりも緩やかな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、１２０°Ｃ程度の温度で、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。
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