JPH0224720B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高い曲げ荷重や圧縮荷重に耐えられ
るようにした複合材（例えば、炭素繊維とエポキ
シプリプレグ）製の軽量中空体に関する。

このような中空体は、例えば衛星打上げ用ロケ
ツトにおいて３段ロケツトモータと衛星とを結合
している衛星分離部に用いられているが、ロケツ
トのペイロードが同一でも、より重い衛星の打上
げを可能にするため、上記中空体の強度を十分に
保ちながら、できるだけその軽量化をはかること
が求められている。

ところで、複合材製の中空体は全金属製（例え
ばアルミニウム合金製）のものに比べて軽く作れ
るが、複合材製の外板を金属製のフレームで接続
すると全複合材製の場合に比べて重くなるという
問題点があり、また全複合材製の中空体でもその
壁部をコルゲート状に成形したのでは、端部を他
部品と結合する際の端末処理に困難をきたすとい
う問題点がある。

さらに、全複合材製の中空体の壁部に補強用の
ストリンガを２次接着により取付ける場合は、剪
断強度が十分でなく、接着剤の重量がかさむとい
う問題点もある。

本発明は、上述の諸問題を解決して、十分な強
度を得ながら軽量化をはかれるようにした高荷重
用軽量中空体を提供することを目的とする。

このため本発明の高荷重用軽量中空体は、筒状
本体と、その側壁に一体成形により設けられた補
助用ストリンガとをそなえるとともに、上記筒状
本体の端部周面に沿つて接着された環状部材をそ
なえ、上記環状部材が一方向に大きい強度を有す
る長繊維材を上記筒状部材の周方向のみに配設し
て成形されていることを特徴としている。

以下、図面により本発明の一実施例としての高
荷重用軽量中空体について説明すると、第１図は
その斜視図、第２図は第１図の―矢視断面
図、第３図はその製作工程図である。

第１，２図に示すように、複合積層材としての
強化プラスチツクで作られた筒状本体１はその端
部において上部フランジ２および下部フランジ３
を有し、また筒状本体１の内側壁には、これと同
じ複合積層材から成る多数の補強用ストリンガ４
が一体成形により列設されている。

さらに、この筒状本体１の上部フランジ２に
は、フイラメントワインデイング法で炭素繊維の
ごとき一方向に大きい強度を有する長繊維材を筒
状本体１の周方向のみに配設して成形された環状
部材５が、常温接着剤により接着して取付けられ
ている。なお、上記長繊維材は、ロービング
（roving）処理などにより生成される。

次に、本発明の高荷重軽量中空体の製作工程に
つき、第３図を参照して説明する。

（工程１） ストリンガ用モールドは、工程７の完了後に離
脱するので、離型性のよいテフロンを使用する。
またマンドレルおよびシリンダは金属製のものを
使用する。

（工程２） マンドレルおよびシリンダとカーボンFRPと
の離型をよくするために、マンドレルおよびシリ
ンダにシリコン塗布、シリコン塗布焼付け等の離
型処理を行なう。

（工程３） 工程１で準備されたモールドおよびシリンダ
に、それぞれエポキシプリプレグを積層させレジ
ンの吸い取りを行なつて、ストリンガおよび筒状
本体の成形を行なう。

特に、筒状本体のフランジ部分については積層
枚数が多く（全積層枚数は110ply）、一度にレジ
ンを吸い取ることは困難なため、二度にわけてレ
ジンの吸い取りを行なう。

一般に180℃硬化タイプのエポキシ樹脂では120
℃×30分程度でよい。このレジン吸い取りは、各
積層体を最終的硬化のための組付け前に成形品寸
度（厚さ）近くにするために行なわれるもので、
いわゆるプリプレグ中の余剰樹脂を吸い取ること
（脱レジン）である。

このレジン吸い取りを行なうと、つぎの利点が
ある。

(1) 組付け時のマツチイングが容易になる。

(2) 硬化後の寸法精度が向上する。

(3) 硬化時のブリーダクロスが不要になる。

なお、環状部材についてはフイラメントワイン
デイング法のため、レジンの吸い取りは行なわれ
ない。

工程３における筒状本体についてのバツギイン
グの説明図における符号ａはシリンダ壁を示し、
ｂ，ｃおよびｄはそれぞれバツギイング材として
のバキユームフイルム（ナイロン）、ブリーダク
ロス（ガラスクロス）およびピルプライ（ナイロ
ンクロス）を示し、ｅはプリプレグ、ｆはシール
を示す。

（工程４） 筒状本体フランジ部分については、第一次積層
してから、レジンの吸い取りを行なつたのち、そ
の上に第二次積層を行なう。

第二次のレジンの吸い取りは、工程６の硬化時
にレジンの吸い取りができるので、ここでのレジ
ンの吸い取りは不要である。

（工程５） 本体にストリンガを組付ける。バツギイング工
程３と同じ方法で行なう。ただし、レジンの吸い
取りは工程４の第二次積層した部分だけとする。

（工程６） 硬化（１例として180℃×２時間、90psi）はプ
リプレグレジンの硬化特性に合わせて温度および
時間をセツト（１例として180℃×２時間）する。
圧力はオートクレーブなどを用いて3.5〜７Kg／
cm²ゲージ圧を加えると繊維含有率の多いボイドの
少ない成形品が得られる。

（工程７） ストリンガ用のモールドを離脱する。

（工程８） 工程９で接着される、フイラメントワインデイ
ング法で成形した環状部材と、筒状本体のフラン
ジ部分とを加工する。

（工程９） プリプレグのレジンと親和性（Affinity）のよ
い常温型接着剤を使用して、筒状本体の端部周面
に沿い環状部材を接着する。

なお、筒状本体の断面形状は、円形のほか角形
など、適宜の中空形状とすることができる。

このようにして製作された本発明の中空体は、
複合材によるセミモノコツク構造となり、軽量
で、しかも高強度が得られるのであつて、特にそ
の筒状本体の端部においては、フイラメントワイ
ンデイング法で一方向に大きい強度を有する長繊
維材を上記筒状本体の周方向のみに配設し成形し
た環状部材を接着することにより、軽量化をはか
りながら、高い強度と剛性とが得られるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としての高荷重
用軽量中空体を示すもので、第１図はその斜視
図、第２図は第１図の―矢視断面図、第３図
はその製作工程図である。 １…筒状本体、２…上部フランジ、３…下部フ
ランジ、４…ストリンガ、５…環状部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 筒状本体と、その側壁に一体成形により設け
   られた補強用ストリンガとをそなえるとともに、
   上記筒状本体の端部周面に沿つて接着された環状
   部材をそなえ、上記環状部材が一方向に大きい強
   度を有する長繊維材を上記筒状本体の周方向のみ
   に配設して成形されていることを特徴とする、高
   荷重用軽量中空体。