(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを積層して形成した未硬化の構造体本体と、繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを積層してＬ字型形状部を含む形状に形成した未硬化の補助部材とを用い、前記未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材のＬ字型形状部の辺とを当接させた状態にして前記未硬化の補助部材に少なくとも通気性バッギング材および気密性バッギング材によりバッギングし、前記樹脂の硬化温度で加熱するキュア処理を行って、ＦＲＰ製構造体本体とＦＲＰ製補助部材とが一体化したＦＲＰ製構造体を製造するに際し、前記通気性バッギング材として、前記補助部材の前記構造体本体側に位置するＬ字型形状部におけるＬ字型曲げ部分に対するバッギングを避ける曲げ部分回避部を有するものを用いてバッギングすることを特徴とするＦＲＰ製構造体の製造方法。
【請求項２】
補助部材は、四箇所のＬ字型形状部を有し且つ構造体本体に当接する二辺が互いに外方向に向く溝型形状をなすものであることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ製構造体の製造方法。
【請求項３】
未硬化の構造体本体とＬ字型形状部を含む形状の未硬化の補助部材とを当接した状態とした際に前記未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材との間で形成される空間部分にコア部材を介在させることを特徴とする請求項１または２に記載のＦＲＰ製構造体の製造方法。
【請求項４】
通気性バッギング材と気密性バッギング材との間に、補助部材を被覆する形状にあらかじめ形成された成形バッギング材を介在させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＦＲＰ製構造体の製造方法。
【請求項５】
ＦＲＰ製構造体は一端側の開口径と他端側の開口径とが適宜に設定された筒状体形状をなすものであり且つ補助部材は前記筒状体の母線方向に延びる補強部材であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＦＲＰ製構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰ製構造体本体とＦＲＰ製補助部材とが一体化したＦＲＰ製構造体を製造するのに好適なＦＲＰ製構造体の製造方法に関し、例えば、切頭円錐筒状体よりなるＦＲＰ製構造体本体の母線方向に溝型形状をなすＦＲＰ製補助部材を補強部材として一体で設けたＦＲＰ製構造体に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、図３に示すような多段式ロケットの接手部材として使用されるＦＲＰ製構造体３１は、図４にも示すように、切頭円錐筒状体よりなるＦＲＰ製構造体本体３２の母線方向に、四箇所のＬ字型形状部３３Ｌによって溝型形状に形成されたＦＲＰ製補助部材３３を補強部材として二箇所のＬ字型形状部３３Ｌの二辺で固着して一体で設けた構造をなしており、その他種々の構造をなすものが多段式ロケットの接手部材として使用されている。
【０００３】
このようなＦＲＰ製構造体３１を製造するに際しては、例えば、図５に示すように、繊維に樹脂（溶剤を用いて液状としたもの）を含浸させたプリプレグを所要の長さに切断し、次いで所要の長さに切断したプリプレグを適宜の層数で積層して切頭円錐筒状体型の形状を有する未硬化の構造体本体を形成すると共に、他方では、繊維に樹脂（溶剤を用いて液状としたもの）を含浸させたプリプレグを所要の長さに切断し、次いで所要の長さに切断したプリプレグを適宜の層数で積層して四箇所のＬ字型形状部を有する溝型形状をなす未硬化の補助部材を形成する。
【０００４】
次いで、図６にも示すように、未硬化の構造体本体３２Ａと未硬化の補助部材３３Ａのうち二箇所のＬ字型形状部３３Ｌの各々外側に向いている辺とを当接させた状態としてこれらを組み合わせ、この際、未硬化の構造体本体３２Ａと未硬化の補助部材３３Ａとの間に形成される空間部分にコア部材３４を介在させた状態とする。
【０００５】
そして、未硬化の構造体本体３２Ａおよび未硬化の補助部材３３Ａの外側に、通気性バッギング材（例えば、厚さ１５μｍ程度の穴あきテフロンフィルム）３５と、コーティングクロス（例えば、ガラスクロスに離型材をコーティングしたもの）３６と、気密性バッギング材（例えば、気密性のナイロンフィルム）３７とを被覆した状態とし、気密性バッギング材３７の内部を減圧吸引したあと、前記樹脂が硬化する温度でキュア処理を行って、図７に示すように、ＦＲＰ製構造体本体３２とＦＲＰ製補助部材３３とがＦＲＰ製補助部材３３のＬ字型形状部３３Ｌの外向き辺を介して一体化したＦＲＰ製構造体３１とし、治具等の分解・除去および製品の検査を行って完成品とするようにしていた。
【０００６】
しかしながら、このような従来のＦＲＰ製構造体の製造方法では、図７およびこの図７のうちＬ字型形状部を拡大した図８に示すように、ＦＲＰ製補助部材３３のうちＦＲＰ製構造体本体３２に一体化する側のＬ字型形状部３３ＬのＬ字型曲げ部分において窪み３３Ｒが形成されることがあり、このような窪み３３Ｒが形成された場合にはＦＲＰ製補助部材３３の補強部材としての機能が減殺されてしまい、ＦＲＰ製構造体本体３２の軸方向（母線方向）の補強を十分になすことができなくなることから、このようなＦＲＰ製補助部材３３のＬ字型形状部３３ＬにおけるＬ字曲げ部分での窪み３３Ｒの発生がないようにすることが課題としてあった。
【０００７】
したがって、本発明は、ＦＲＰ製構造体とＬ字型形状部を有するＦＲＰ製補助部材とが前記Ｌ字型形状部の辺を介して一体化したＦＲＰ製構造体を通気性バッギング材および気密性バッギング材を用いたバッギングならびにキュア処理によって製造する場合に、ＦＲＰ製補助部材のうちＦＲＰ製構造体本体側のＬ字型形状部のＬ字型曲げ部分において窪みが形成されないようにし、ＦＲＰ製補助部材によるＦＲＰ製構造体本体に対する補強等の機能をより一層向上させることができるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるＦＲＰ製構造体の製造方法は、請求項１に記載しているように、繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを積層して形成した未硬化の構造体本体と、繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを積層してＬ字型形状部を含む形状に形成した未硬化の補助部材とを用い、前記未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材のＬ字型形状部の辺とを当接させた状態にして前記未硬化の補助部材に少なくとも通気性バッギング材および気密性バッギング材によりバッギングし、前記樹脂の硬化温度で加熱するキュア処理を行って、ＦＲＰ製構造体本体とＦＲＰ製補助部材とが一体化したＦＲＰ製構造体を製造するに際し、前記通気性バッギング材として、前記補助部材の前記構造体本体側に位置するＬ字型形状部におけるＬ字型曲げ部分に対するバッギングを避ける曲げ部分回避部を有するものを用いてバッギングするようにしたことを特徴としている。
【０００９】
そして、本発明に係わるＦＲＰ製構造体の製造方法の実施態様においては、請求項２に記載しているように、補助部材は、四箇所のＬ字型形状部を有し且つ構造体本体に当接する二辺が互いに外方向に向く溝型形状をなすものであるようになすことができる。
【００１０】
同じく、本発明に係わるＦＲＰ製構造体の製造方法の実施態様においては、請求項３に記載しているように、未硬化の構造体本体とＬ字型形状部を含む形状の未硬化の補助部材とを当接した状態とした際に前記未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材との間で形成される空間部分にコア部材を介在させるようになすことができる。
【００１１】
同じく、本発明に係わるＦＲＰ製構造体の製造方法の実施態様においては、請求項４に記載しているように、通気性バッギング材と気密性バッギング材との間に、補助部材を被覆する形状にあらかじめ形成された成形バッギング材を介在させるようになすことができる。
【００１２】
同じく、本発明に係わるＦＲＰ製構造体の製造方法の実施態様においては、請求項５に記載しているように、ＦＲＰ製構造体は一端側の開口径と他端側の開口径とが適宜に設定された筒状体形状をなすものであり且つ補助部材は前記筒状体の母線方向に延びる補強部材であるようになすことができる。
【００１４】
【発明の作用】
本発明に係わるＦＲＰ製構造体の製造方法では、請求項１に主として記載しているように、炭素繊維，ガラス繊維，高強度・高弾性樹脂繊維等の繊維にフェノール樹脂，エポキシ樹脂等の樹脂を含浸させたプリプレグを適宜の層数で積層して形成した未硬化の構造体本体と、炭素繊維，ガラス繊維，高強度・高弾性樹脂繊維等の繊維にフェノール樹脂，エポキシ樹脂等の樹脂を含浸させたプリプレグを適宜の層数で積層してＬ字型形状部を含む形状に形成した未硬化の補助部材とを用い、前記未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材のＬ字型形状部の例えば自由側の辺とを当接させた状態にして前記未硬化の補助部材および構造体本体の一部ないしは全部に少なくとも通気性バッギング材および気密性バッギング材によりバッギングし、前記樹脂の硬化温度で加熱するキュア処理を行って、ＦＲＰ製構造体本体とＦＲＰ製補助部材とが前記Ｌ字型形状部の辺を介して一体化したＦＲＰ製構造体を製造するに際し、前記通気性バッギング材として、前記補助部材の前記構造体本体側に位置するＬ字型形状部におけるＬ字型曲げ部分に対するバッギングを避ける曲げ部分回避部を有するものを用いてバッギングするようにしたから、通気性バッギング材に曲げ部分回避部があることによって、Ｌ字型曲げ部分が強くバッギングされないようになると共に樹脂の流出が防止されるようになって、ＦＲＰ製補助部材のＦＲＰ製構造体本体側のＬ字型形状部のＬ字型曲げ部分において窪みが形成されないようになり、ＦＲＰ製補助部材によるＦＲＰ製構造体本体に対する補強等の機能がより一層向上したものとなる。
【００１５】
また、請求項２に記載しているように、補助部材は、四箇所のＬ字型形状部を有し且つ構造体本体に当接する二辺が互いに外方向に向く溝型形状をなすものであるようにすることによって、補助部材は構造体本体の一部と共に閉断面の補強構造を形成することとなって構造体本体の補強機能がより一層十分なものとなる。
【００１６】
さらに、請求項３に主として記載しているように、未硬化の構造体本体とＬ字型形状部を含む形状の未硬化の補助部材とを前記Ｌ字型形状部の辺を介して当接した状態とした際に前記未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材との間で形成される空間部分にコア部材を介在させるようになすことによって、未硬化の補助部材の変形防止がより確実になされることとなり、補助部材の形状精度がより一層向上したものとなる。
【００１７】
さらにまた、請求項４に主として記載しているように、通気性バッギング材と気密性バッギング材との間に、補助部材を被覆する形状にあらかじめ形成されたゴム等の弾性材料などからなる成形バッギング材を介在させるようになすことによって、補助部材はその肉厚がより一層均一なものとなり、補助部材による補強等の作用が単一の補助部材の間でそしてまた複数の補助部材の間でより一層均質なものとなる。
【００１８】
さらにまた、請求項５に記載しているように、ＦＲＰ製構造体は一端側の開口径と他端側の開口径とが適宜に設定された筒状体形状をなすものであり且つ補助部材は前記筒状体の母線方向に延びる溝型形状をなす補強部材であるものとすることによって、例えば、開口径が異なる切頭円錐筒状体形状をなすものとした場合に、多段式ロケットにおいてより大径の下段ロケットの上端とそれより小径の上段ロケットの下端との継手部材として良好なものとなる。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明に係わるＦＲＰ製構造体の製造方法の実施例について、図３および図４に示したものと同じ構造を有するＦＲＰ製構造体を例にとり、図５に示した製造工程により製造する場合を説明するが、本発明はこのような実施例に限定されないことはいうまでもない。
【００２１】
図３に示した多段式ロケットの継手部材として使用されるＦＲＰ製構造体１は、図４にも示したように、切頭円錐筒状体よりなるＦＲＰ製構造体本体２の母線方向に、四箇所のＬ字型形状部３Ｌによって溝型形状に形成されたＦＲＰ製補助部材３を補強部材として一体で設けた構造をなしている。
【００２２】
このようなＦＲＰ製構造体１を製造するに際しては、例えば、図５に示したように、カーボン繊維にエポキシ樹脂（溶剤を用いて適宜粘度の液状としたもの）を含浸させたプリプレグを所要の長さに切断し、次いで所要の長さに切断したプリプレグを適宜の層数で積層して切頭円錐筒状体型の形状を有する未硬化の構造体本体を形成すると共に、他方では、カーボン繊維にエポキシ樹脂（溶剤を用いて適宜粘度の液状としたもの）を含浸させたプリプレグを所要の長さに切断し、次いで所要の長さに切断したプリプレグを適宜の層数で積層して四箇所のＬ字型形状部を有する溝型形状をなす未硬化の補助部材を形成する。
【００２３】
次いで、図１に示すように、未硬化の構造体本体２Ａと未硬化の補助部材３Ａのうち二箇所のＬ字型形状部３Ｌの各々外側に向いている辺とを当接させた状態としてこれらを組み合わせ、この際、未硬化の構造体本体２Ａと未硬化の補助部材３Ａとの間に形成される空間部分にコア部材４を介在させた状態とする。
【００２４】
そして、未硬化の構造体本体２Ａおよび未硬化の補助部材３Ａの外側に、通気性バッギング材（例えば、厚さ１５μｍ程度の穴あきテフロン（ＰＴＦＥ）フィルム）５と、未硬化の補助部材３Ａのほぼ外形状にあらかじめ成形されたゴムや軟質樹脂等の弾性体材料からなる成形バッギング材（例えば、ゴムを素材としてあらかじめ厚さ２〜５ｍｍの成形体に成形したもの）６と、気密性バッギング材（例えば、気密性のナイロン（ＰＡ）フィルム）７とを被覆した状態とし、気密性バッギング材７の内部を減圧吸引したあと、前記樹脂が硬化する温度（例えば、樹脂がエポキシ樹脂である場合に１３５℃）でキュア処理を行って、図２に示すように、ＦＲＰ製構造体本体２とＦＲＰ製補助部材３とがＦＲＰ製補助部材３のＬ字型形状部３Ｌの外向き辺を介して一体化したＦＲＰ製構造体１とし、治具等の分解および製品の検査を行って完成品とする。
【００２５】
さらに、場合によっては、このようにして製造したＦＲＰ製構造体１に対して、温度５００〜２５００℃での炭化処理ないしは黒鉛化処理、そしてこの間における必要なピッチ含浸処理などを行うことによって、Ｃ／Ｃ製構造体を製造することにより、耐熱性および耐食性にさらに優れた構造体とする。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係わるＦＲＰ製構造体の製造方法では、請求項１に記載しているように、繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを積層して形成した未硬化の構造体本体と、繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを積層してＬ字型形状部を含む形状に形成した未硬化の補助部材とを用い、前記未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材のＬ字型形状部の辺とを当接させた状態にして前記未硬化の補助部材に少なくとも通気性バッギング材および気密性バッギング材によりバッギングし、前記樹脂の硬化温度で加熱するキュア処理を行って、ＦＲＰ製構造体本体とＦＲＰ製補助部材とが一体化したＦＲＰ製構造体を製造するに際し、前記通気性バッギング材として、前記補助部材の前記構造体本体側に位置するＬ字型形状部におけるＬ字型曲げ部分に対するバッギングを避ける曲げ部分回避部を有するものを用いてバッギングするようにしたから、通気性バッギング材に曲げ部分回避部があることによって、ＦＲＰ製補助部材のＦＲＰ製構造体本体側のＬ字型形状部のＬ字型曲げ部分において窪みが形成されないようにすることが可能となり、ＦＲＰ製補助部材によるＦＲＰ製構造体本体に対する補強等の機能をより一層向上したものにすることが可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００２７】
また、請求項２に記載しているように、補助部材は、四箇所のＬ字型形状部を有し且つ構造体本体に当接する二辺が互いに外方向に向く溝型形状をなすものとすることによって、補助部材は構造体本体の一部と共に閉断面の補強構造を形成することが可能となり、構造体本体の補強機能をより一層十分なものにすることが可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００２８】
さらに、請求項３に記載しているように、未硬化の構造体本体とＬ字型形状部を含む形状の未硬化の補助部材とを当接した状態とした際に前記未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材との間で形成される空間部分にコア部材を介在させるようになすことによって、補助部材の変形防止をより確実になしうることとなり、補助部材の形状精度をより一層向上したものにすることが可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００２９】
さらにまた、請求項４に記載しているように、通気性バッギング材と気密性バッギング材との間に、補助部材を被覆する形状にあらかじめ形成された成形バッギング材を介在させるようになすことによって、補助部材はその肉厚がより一層均一なものにすることが可能となり、補助部材による補強等の作用を一層均質なものにすることが可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００３０】
さらにまた、請求項５に記載しているように、ＦＲＰ製構造体は一端側の開口径と他端側の開口径とが適宜に設定された筒状体形状をなすものであり且つ補助部材は前記筒状体の母線方向に延びる補強部材であるものとすることによって、例えば、開口径が異なる切頭円錐筒状体形状をなすものとした場合に、多段式ロケットにおいてより大径の下段ロケットとそれより小径の上段ロケットの継手部材として好適なものにすることが可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例において未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材とを組み合わせて通気性バッギング材，成形バッギング材，気密性バッギング材でバッギングした状態を示す断面説明図である。
【図２】本発明の実施例において製造されたＦＲＰ製構造体のうちＦＲＰ製補助部材の固定部分を示す断面説明図である。
【図３】多段式ロケットのロケット間に使用される接手部材として使用されるＦＲＰ製構造体の斜面説明図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面説明図である。
【図５】ＦＲＰ製構造体の製造工程例を示す説明図である。
【図６】従来例において未硬化の構造体本体と未硬化の補助部材とを組み合わせて通気性バッギング材，コーティングクロス材，気密性バッギング材でバッギングした状態を示す断面説明図である。
【図７】従来例において製造されたＦＲＰ製構造体のうちＦＲＰ製補助部材の固定部分を示す断面説明図である。
【図８】図７のＦＲＰ製補助部材のうちＬ字型曲げ部分を拡大して示す断面説明図である。
【符号の説明】
１  ＦＲＰ製構造体
２  ＦＲＰ製構造体本体
２Ａ  未硬化の構造体本体
３  ＦＲＰ製補助部材
３Ａ  未硬化の補助部材
３Ｌ  補助部材のＬ字型形状部
４  コア部材
５  通気性バッギング材
５Ｈ  通気性バッギング材の曲げ部分回避部
６  成形バッギング材
７  気密性バッギング材
【図１】
0003734230.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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