JPS63139734A - Ｆｒｐ製ロケツトモ−タケ−スの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＦＲＰ！１１！ロケットモータケースの製造
＠に関する。

（従来の技術） ロケットモータケースとは、ロケットモータの推進薬を
装填するための圧力容器で、従来（工はとんど金Ｍ製で
あった。しかし近年高強度強化線維の開発にともな−、
金属より軽量化かはかｎ、燃焼時のモータケースの発生
応力に通した設計が９能でロケット七−夕の重さに対す
る推進効果を向よできる等の理由でＦＲＰ　（繊維強化
複合＄ｇ科ン製が注目さｎる？ｃ５になった。

ロケットモータは例えば円筒形をしたロケットモータケ
ースの内面に耐熱ゴムなどのライニングを設け、こｎに
スラリー状の推進薬を注入し、所定のｍ度中に所定時間
型いて硬化させ、さらに点火装置、ノズルを設けたもの
である。

そこでＦＲＰ製のロケットモータケースは点火装置やノ
ズＡｆ：つける際、モータケースの両端〈金属性の口金
をつける必要がめった。この金）Ｓ注の口金をＦＲＰ製
七−タケースに取り付ける方法としてネジを利用して取
り付ける方法があったが、十分な接続強度を得るために
は重くなりてしｊｖ１望ましくなかった。このためＦＲ
Ｐ製ロケットモータケースの両側に口金を取り付ける方
法として、口金とＦＲＰ本体を一体で成形する方法がと
らｎていた。そして一体で成形する方法として、ロケッ
トモータケースの両端の円径を中央ｍより狭くしそこに
口金自足する方法がとらｊ、ていた。具体的には両端が
細くなった芯金の外側に口金を歯き、そｎ６にプリプレ
グテープワインディング法やフィラメントワインディン
グ法、プリプレグ槓Ｉ脅法などでＦＲＰ層を設ける方法
がとらｎでぃた。いす１１．０場合も口金の内側から芯
金を抜きとる必要があり、開口部が狭く中央部が太くな
っているため金属の割型では非常に複雑になり困難であ
りだ。

そζで加熱して浴融させて抜きとる金Ｍ型やワックス型
も試みられてりだが、ロケットモータケースには＃Ｉ熱
注が必要で６Ｆ）、使用樹脂には熱硬化性樹脂が使用さ
れていた。

しかし、樹脂を硬化させる温度以下で軟化せず、樹脂を
劣化させない温度条件で浴融できる良−型材料がな（問
題でめった。また型を石膏で成形し、ＦＲＰｔ−設けた
後石賢を割り取りのぞく方法も試みられていた。

（発明が解決しようとする問題点２ し２７λし５臀の硬化反応には、 Ｃ１１ＳＯ４・２ＨｚＯ＃ＣａＳＯ４・１／　）ＩａＯ
＋３／２）＆０°　で示されるように水をともなう。そ
こで５賛型の外側に設けたＦＲＰ層−の樹脂を硬化させ
るとき、石膏から出た水分が樹脂の硬化を阻害しＦＲＰ
の機械的特性が低下する問題がめった。

また敢形後石Ｗ型を取り除くとき、Ｍｍしすら＜ＦＲＰ
層の内面に傷をつけ繊維が切断されＦＲＰの機械的特注
を低下させるおそれがめつた。

（問題点を解決するための手段） この発明は、このような従来の問題点に層目してなされ
たもので、両端の円径が中央Ｓより狭く、口金を設けた
ＦＲＰｉＭｌ：１ケツトモータケースの石膏型による一
体成形において、該石膏型の表面に粘Ｎ刑付き耐熱離ｍ
７４ルムを全面に巻回して、その上にＦＲＰ層を設ける
ことにより従来の問題点を解決することを目的としてい
る。

（作用う 以下本発明について説明する。

本発明のロケットモータケースの製造法において、ＦＲ
Ｐ（ＮＩ維強化数合材料〕とはう歪化繊維を樹脂で硬化
させたものである。強化繊維には、カーボン繊維、クプ
ラー繊維、ガラス線維等があり、カーボン繊維が強度、
弾性率が大きく最も通している。またモータケースは推
進薬を燃焼したときに１００℃以上に温度が上昇する。

このため使用する樹脂は耐熱性が賛求される。そこでエ
ポキシ樹脂、ポリエステ＾樹脂、ポリイミド樹脂、フェ
ノ−！Ｌ−樹脂等の熱硬化性樹脂が適切である。

ロケットモータケースは一般に２００■／ａ＋＋＋程度
の耐圧強度が景求され、ＦＲＰ製モータケースと両端に
つけた口金の後続部にも大きい応力が発生する。ネジで
口金を固定した場曾、発生応力に耐えろようにするため
にはネジ径を大きくしたりネジを長くする心安があり貫
くなり適切でなかった。そこで金属製の口金をＦＲＰか
ら抜けないように、両端の径を細くしたマンドレル（芯
金）の両側にセットしＦＲＰと一体で成形する方法がと
られるようになった。

口金用の金属１工、鉄、チタン、１にミ、鯛等でよいが
大きい応力が発生するため鉄のなかでもマルエージング
鋼、ニッケルクロムモリブテン鋼、クロムモリブデン鋼
のような超尚じん鋼あるいはチタン等が望！しい。ロケ
ットモータケースの形状は強度面及び成形面から円筒形
、球形が望ましい。ＦＲＰ製ロケットモータケースの一
体成形法には円筒状のマンドレルのｒｄｉＪｆｌａに金
属製の口金をセットし、それに樹脂を含浸させた強化繊
維をフィラメントワインディング法で所定の配向角度で
必要な厚さ巷きつけ硬化させる方法や、強化繊維に樹脂
を含浸させたプリプレグシート′！ｉ−所足厚さ積層し
て硬化させる方法あるいはこれらを組み仕せた方法があ
る。

フィラメントワインディング法は強化繊維に張力をかけ
た状態でマンドレルに巻きつけるため、プリプレグシー
トを積層していく方法よりも高い強度や弾性率が得られ
ＦＲＰ製ロケットモータケースの成形に適している。そ
こで多少のプリプレグシート積層法を組み曾セてもよい
が、フィラメントワインディング法生体か望マしい。

マンドレル七石背で成形する場合、ＦＲＰの樹脂を硬化
させるときに水分が蒸気し樹脂の硬化を阻害するおそれ
があるため石ＩＩ−は十分乾燥する必要がある。しかし
熱硬化性樹脂金硬化させるとき１２０〜１５０℃で数時
間加熱するため、十分乾燥していても水分が蒸発し樹脂
の硬化を阻害する可能性がある。特にＦＲＰＪ＃ｌＪの
最内層をフィラメントワインディング法で成形する場合
は、樹脂の粘度が低いため、石膏の気孔中に樹脂が浸透
し硬化阻害がお、こつやすく、ｆた最内層が樹脂不足に
なり強度が低下する。そこで石膏面に樹脂が直接接触さ
せないようにすることが最も効果的である。すなわち粘
着剤の付いた耐熱離型フィルムを石膏の全面に巻回し、
樹脂が直接石膏に＄れないようにすることにより硬化阻
害をな（すことができる。粘着剤のつイ’ｃ　ｚ　すい
離型フィルムだけでは、フィルムの隙間から低粘度の樹
脂が浸透していき効果が少なくまた隙間から水分が通過
しやすい。フィルムは硬化時に１５０℃前後になるため
朗熱狂が必要であり、またＦＲＰを硬化させた後両端の
開口部から石ｔｔ−壜り出すため石膏がら剥れやす＜Ｆ
ＲＰからも剥れやすい方がよ＜離型性が必要である。フ
ィルムは石１１を割って取り出すときＦＲＰの内面に傷
をつけないための保護フィル台の役割もできるよう破れ
にく−はうがよい。さらに石膏の曲面に追従しゃすいよ
うに伸縮性があったほうがよい。そこでフィルムの材質
としてはポリ４フッ化エチレン例えばテフロン（デュポ
ン社商標名）、フッ化ビニル例えばテトラ（デュポン社
商標名）、ポリニススル等が適しているが、伸縮性、強
度の面からテフロンフィルムが最も通している。

ロケットモータケースは飛翔体であるため高い寸法精度
が要求される。そこでＦＲＰの内面は凹凸が少ないほう
が良く、適切な厚みがあり棟々検討した結果０．０５ａ
＋ｆｆ１以上［１５０１（Ｉ以下か蚊であった。００５
市以下では博すぎｇＬ度も低（効果が少なく、０．５１
１Ｉｆｌ＋以よでは曲面への追従性が悪＜ＦＲＰ内血に
生ずる凹凸も無視できな（なった。ＦＲＰの成形＠は前
述したようにフィラメントワインティング法が良いが、
プリプレグを使用しても良い。しかし少なくとも最内ノ
ーは繊維に張力をかけながら巻きつけるため、耐ｆＪＰ
＃ＩＩＩ型フィルムを石膏に密着させるフィラメントワ
インディング法が良い。

（実施例） 次に実施例を示す（第１図８照）。

一体成形法により両端に鉄製の口金を付けたＣＦＲＰ製
ロケットモータケースを作製し耐圧試験を行なった。

外径６０ｍｌ１１長さ６００順の円筒状の鉄製マンドレ
／Ｌ−（υを準備し、その両端にりング状の口金（２）
をとりつける。それに円筒部の外径が１１０市、両側の
鏡体部の最〆」・径が９０Ｍになるよう石膏型（５）を
注型法により成形する。石膏中の水分が揮発するよう１
５０℃で１５時間乾燥した。

乾燥後、石膏型の外周に厚さｔ１０９ｆｌｌｌｌｌ、幅
３０馳の粘着剤付きテフロンフィルムを半ラップさせな
がら巻回する。

この型忙エポキシ樹脂例えばエピコート８２８（油化シ
ェルエポキシ■＃商標名）１００部、硬化剤ＨＮ　２２
００　（日ＩＥＪ■）　９１１促進剤２Ｅ４ＭＺ（四国
ファインケミカルｔ−）１部の混合液を含浸させた高強
度カーボン繊維例えばトレカＴ３００−１２０００ｆｉ
ｌ（東し６０１本をフイラメトワインディングする。層
構成は初めにマンドレル軸方向に対し±４０度で、口金
の所でターンするようにセットし厚さ１．６１１１ｆｆ
ｌまで巻く。次に±８９度でマンドレル外径１２０１１
１１１の所に［１４ｍａ＋の厚さまで巻＠フィラメント
ワインディング層を形成する。繊維を巻いた後、ｒａｍ
フィルムを巻き、１２０℃で２＃間さらに１５０℃で２
時間加熱し樹脂を硬化させる。

硬化後、冷却し離形フィルムを取り除き、芯の鉄製円筒
型を抜（。

次に石膏型を割り口金の開口部から取り出す。

石膏を取り出す際ＣＦＲＰ層の内面を鶴つけないよう注
意して行なった。石膏を取り出した後、テフロンフィル
ムを剥しＣＦＲＰａＱケットモータケースを作製した。

ＣＦＲＰ層は十分硬化しており、内面も光沢面を有して
いた。耐圧試験を行なうためロケットモータケースの内
面に厚さ１ｆｆｉｌ＋のシリコーンゴムのライニングを
施し、口金部に治具をつけた。試験条件として２５０　
）Ｃｇｆ／ａＩＩ＋の水圧で６０秒間保持したが、本体
のクラック及び水もれＩ工生じなかった。

次に比較例を示す。

実施例と四−の鉄製円筒８ｉ！（１）、口金（２）、石
膏型（３）を準備する。石を型の水分が揮発するよう１
５０℃で１５時間乾燥させた。冷卸俊、石膏型に直接エ
ポキシ樹脂を含浸させたカーボン繊維を実施例と同一条
件でフィラメントワインディングしＣＦＲＰ製ロケット
モータケースを成形した。硬化後、石膏を取り出すとき
ＣＦＲＰ層の内面に傷がつかないよう十分注意して行な
・つたが、多少最内層の繊維に傷をつけた。また最内層
は光沢が少なくやや樹脂不足であり硬化も最外層（比べ
十分でなかった。

耐圧試験では１８０■ｆ／（ｘｌで水もれが生じた。

（発明の効果〕 本発明で示した石膏型の表面に粘着剤付きテフロンフィ
ルムを巻回した後、ＣＦＲＰ層を般けて作製したロケッ
トモータケースは、従来のテフロンフィルムｔ−使用し
ないで石を型を使用して成形した方法に比べ、ＣＦＲＰ
層が十分硬化しており、最内層にも傷がなく、耐圧強匿
も優れていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示し、石を型にテフロンフィ
ルムを巻回しＣＦＲＰ／ｍｔ−設けたロケットチャンバ
ー成形時のｖＩ面図である。第２図は従来法によるロケ
ットチャンバー成形時の断面図である。 符号の説明 １　鉄製円筒型　　　　２　鉄製口金 ６　石膏型　　　　　　４　テフロンフィルムＳ　　Ｃ
ＦＲＰ層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、両端の円径が中央部より狭く、口金を設けたＦＲＰ
   製ロケットモータケースの石膏型による一体成形におい
   て、該石膏型の表面に粘着剤付き耐熱離型フィルムを全
   面に巻回して、その上にＦＲＰ層を設けることを特徴と
   するＦＲＰ製ロケットモータケースの製造法。 ２、耐熱離型フィルムがポリ４フッ化エチレンフィルム
   である特許請求の範囲第１項記載のＦＲＰ製ロケットモ
   ータケースの製造法。 ３、耐熱離型フィルムの厚さが０．０５ｍｍ以上０．５
   ｍｍ以下である特許請求の範囲第１項記載のＦＲＰ製ロ
   ケットモータケースの製造法。 ４、ＦＲＰ層の最内層がフィラメントワインディング法
   により形成された層である特許請求の範囲第１項記載の
   ＦＲＰ製ロケットモータケースの製造法。