JPH0788817A - 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

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 全体としての軽量化を図りつつ剪断強度の必
要な部分のみの剪断強度を向上せしめてなる圧力容器及
びその製造方法を提供することである。 【構成】 上記目的を達成するために、圧力容器は、炭
素繊維強化プラスチックを積層して形成してなる圧力容
器にして、上記炭素繊維強化プラスチックの各層間にフ
ィルム状の樹脂を介装して部分的に樹脂含有率を増加し
てなるものである。また、その製造方法は、分割タイプ
の成形型（マンドレル）に炭素繊維強化プラスチックを
層状に巻付けた後、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
ックを巻付けることを適数回繰り返す製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばロケットモータ
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。
【０００２】
【従来の技術】本発明に係る先行例として、例えば特開
平３−５７８６９号、特開平３−１６７１９号等があ
る。
【０００３】上記先行例からも明らかなように、ロケッ
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。
【０００４】上記のごとく強化繊維を積層することによ
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。
【０００５】そこで、先行例等の従来構成においては、
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）の開口部分３Ａ，３Ｂの部分を厚肉に成形
すると共に開口部分３Ａ，３Ｂに厚肉のボス部材（口
金）５Ａ，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。
【０００６】しかし、ボス部材５Ａ，５Ｂでもって開口
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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】積層した強化繊維の層
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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述のごとき問題に鑑み
て、本発明に係る圧力容器は、炭素繊維強化プラスチッ
ク材を積層して形成してなる圧力容器にして、上記炭素
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るものである。
【０００９】また、製造方法は、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、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
り返す圧力容器の製造方法である。
【００１０】
【作用】上記構成より明らかなように、本発明において
は、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
図りつつ必要な部分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のみの強度向上を図る
ことができるものである。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の実施例に係る圧力容器で、図
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。
【００１２】本実施例に係る圧力容器１は、従来の圧力
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。
【００１３】上述のごとく強化繊維をフイラメントワイ
ンデイング法によって積層するに、開口部分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。
【００１４】すなわち、開口部３Ａ，３Ｂ付近において
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。
【００１５】上記フィルム樹脂７は、例えばエポキシ樹
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。
【００１６】上記フィルム樹脂７の特性は、図４に示す
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。
【００１７】そして、硬化時Ｃ１の最低粘度は１０1 〜
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。
【００１８】すなわち、硬化時Ｃ１の最低粘度が１０1
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。
【００１９】また、硬化時Ｃ１の最低粘度を示す温度
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。
【００２０】さらに、フィルム樹脂７の室温粘度が１０
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。
【００２１】なお、フィルム樹脂７の前述のごとき特性
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。
【００２２】上記構成によれば、剪断応力が集中し易い
部分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。
【００２３】すなわち本実施例によれば、圧力容器１の
全体的な重量を増大することなしに、剪断強度の必要な
極部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必要部分のみ
の剪断強度の向上を図ることができるものである。
【００２４】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、本発明によれば、剪断強度の必要な部分のみ
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る圧力容器の説明図であ
る。
【図２】図１におけるII部分の拡大図である。
【図３】従来の圧力容器の構成を示す説明図である。
【図４】強化繊維に含浸してある樹脂とフィルム樹脂と
の粘度特性関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 圧力容器 ７ フィルム樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６４Ｇ 1/40 Ａ 7331−3Ｄ Ｆ０２Ｋ 9/34 Ｆ１６Ｊ 12/00 Ｃ // Ｂ２９Ｌ 22:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭素繊維強化プラスチック材を積層して
    形成してなる圧力容器にして、上記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
    を介装してなることを特徴とする圧力容器。
  2. 【請求項２】 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、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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