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ライナーレス型CFRP製液体酸素タンクの材料開発とその評価

无内衬CFRP液氧罐材料开发与评价

基本信息

批准号：
25917028
负责人：
村上清人
金额：
$ 0.38万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25917028/
关键词：
CFRP 液体酸素タンク液体酸素適合性

项目摘要

液体酸素タンクの構造材料を既存の金属から炭素繊維強化プラスチック(CFRP)に転換できれば, タンクの軽量化に伴う大幅な輸送効率向上が期待できると考えられている. CFRP製ガスタンクについては, その多くがタンク内壁をライナー(内殻)で覆った構造となっている. その構造を液体酸素タンクに適用した場合, 液体酸素充填時にライナー/CFRP間で層間剥離を起こす可能性があり, また軽量化の観点からも不利である. 本研究は, ライナーレス型のCFRP製液体酸素タンクの開発を目的として, 液体酸素環境下でも適用可能なCFRP材料を選定し, その有用性を検証したものである. 下記に得られた知見の概要を記す.①ABMA型衝撃試験機を用いた液体酸素適合性(着火性)試験樹脂の中で着火性の無かった材料は, ポリイミド, PEEK, ポリカーボネート, 変成ビニルエステルであった. ポリカーボネートは炭素繊維との密着性が悪いため候補から外された. 炭素繊維に関しては, 黒鉛化度(P_1)が高いものほど着火性が低い傾向にあり, P_1>0.35で着火しなくなることが推定された.②樹脂材料の極低温下における耐クラック性変成ビニルエステルは液体窒素(-196℃)に浸しただけで多数のクラックが発生したため, 極低温用には不向きであった. ポリイミドとPEEKは, 液体窒素に100回浸してもガス透過率の顕著な増加は認められなかったため, 極低温下でも使用可能であると判断した.③候補樹脂と炭素繊維の複合材成形とその評価黒鉛化度の高い炭素繊維は脆くて毛羽が発生しやすいため, 樹脂との複合化が困難であった. よって, 今回は汎用型のPAN系炭素繊維を用い, ポリイミドならびにPEEKの複合材を成形した. ポリイミド製CFRPならびにPEEK製CFRPの液体酸素適合性試験を行った結果, いずれも着火する傾向にあることが判明した. よって, 樹脂のみならず炭素繊維についても着火性の無いものを用い, それらを複合成形する必要がある.

Liquid acid is a structural material that is an existing metal, carbon, carbon, CFRP is made of a variety of materials, including the inner wall and the covering structure. When the structure of liquid acid is suitable, the possibility of interlayer peeling between CFRP and liquid acid is discussed. The purpose of this study is to investigate the development and applicability of CFRP in liquid acid environment. The following is a summary of the findings.①ABMA impact tester used in the middle of the liquid acid suitability (ignitability) test resin in the middle of the ignitability of the non-cracking material, such as PEEK, polymer, polymer. The carbon dioxide particles are closely related to the carbon dioxide particles. Carbon carbon has a high tendency of ignition and a low tendency of ignition, P_1>0.35. 2 resin materials under extremely low temperature resistance to change into a liquid (-196℃) immersion in most of the temperature rise, extremely low temperature use in the opposite direction. PEEK, liquid immersion 100 times, increase in transmittance, extremely low temperature possible use. 3. The composite material forming of candidate resin and carbon fiber is difficult to evaluate because of the high degree of lead and the high degree of carbon fiber embrittlement. In the past, PAN series carbon fiber was widely used, and PEEK composite was formed. The results of the liquid acid suitability test for CFRP and PEEK showed that there was a tendency to fire. In addition, the resin has a high degree of flammability and is used in composite molding.