气密性容器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于具有高装料压力的低分子量的反应性装料介质，特别是用于氢、氧、空气、甲烷和／或甲醇的气密性耐压贮存容器和／或运输容器（１０），该容器（１０）基本上呈旋转对称型，并且至少有一个与密封设备（１６）相连的连接端（１４），该容器壁（１２）基本上由具有至少一层防扩散层系（１８，１９）或一防扩散层系和防腐蚀层系（１８，１９）的热塑料塑料组成。该防扩散层系可设计成至少一种致密层以特别防护氢容器和氧容器和／或在容器壁（１２）、至少一层复合体薄膜（２８）和／或至少一层防扩散层（１８）中可包含细分散的反应性纳米颗粒（１８）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于具有高装料压力的低分子量的反应性装料介质，特别是用于氢、氧、空气、甲烷和/或甲醇的气密性耐压贮存容器和/或运输容器，该容器基本上呈旋转对称型，并且至少具有一个与密封设备相连的连接端。长期来，通常是以有安全密封端的厚壁金属钢瓶来装载、贮存和/或运输低分子量的反应性介质。由此，在最小的空间中集中有大量的气量，并经长期无泄漏贮存和安全运输，就在使用之前将减压阀安装在金属钢瓶的密封端。但是，由钢制造的厚壁金属钢瓶的缺点是与其贮存的内容物相比该钢瓶极其重。用铝制筒来代替钢瓶在减少重量方面是重要的第一步，但是这种所述的不相称即内容物-容器不成比例在较小的程度上仍然存在。US-4073411A中描述了一种由金属，优选是由铝或钢构成的这类容器，它具有一层由纤维增强的树脂/聚合物构成的外保护层。内侧还可有防腐层，文书支也由纤维增强的树脂/聚合物组成。当然在这种金属容器情况下无需防扩散。DE-3821852A1描述了一种由金属内容器和周边的玻璃纤维增强的塑料层组成的压力气瓶。这种打算作为汽车动力燃料容器的压力气瓶适用于充填压达340bar。由于金属钢瓶不存在扩散问题，因此用耐腐蚀的铝合金作内容器也不会有腐蚀问题。自从出现石油危机以来，天然气在供热领域及汽车领域具有越来越大的作用。法国公司Ullit S.A.，F-36400 La Chtre，提供了一种特别轻的天然气汽车用的高压瓶，它主要由整块的热塑性卷挠体构成。这种容积为126升工作压力为200bar的压气瓶如电池一样装在汽车中，并作为燃料作用。与金属钢瓶比较，该塑料气瓶和塑料复合物气瓶是一种在高压领域的全新类型的气体容器。塑料气瓶非常轻，无腐蚀问题，无交变负荷疲劳，特别是对高分子量的气体如天然气有足够的不透性。在WO 00/66939A1中描述了由塑料制成的双层压力气瓶。内塑料容器经旋转预处理以增加其交联和粘合特性。涂布粘合剂后，将纤维增强卷挠带按螺旋形地敷上并非常好地粘合到内容器上以形成有效的压力增强件。它未描述和提到渗出问题和腐蚀问题。关于用于高压的压力气瓶，按US 3921844A的一种完全不同类型的由塑料制成的双壁贮热瓶(保温瓶)具有已知的反射热辐射的银层，它也起扩散阻挡层作用。壁厚很薄的双壁之间的真空可保持较长时间，并能抑制热对流。在压力瓶中，这种其间有真空的双壁不仅无意义，而且对生产不利。本专利技术的目的是提供一种开始所提到的气密性的耐压贮存容器和/或运输容器，它在轻的自重情况下不透特定的介质和/或需要时是耐腐蚀的。本专利技术的目的是按以下达到的，即容器壁主要由热塑性塑料形成，并具有至少一种防扩散系或防扩散系和耐腐蚀系。该容器的特定的更改进的实施方案在从属权利要求中给出。术语“防扩散层”包括在容器壁上沉积的层，也包括在容器壁上施加的或引入其中的薄膜，带有或不带有功能层。防扩散层也可同时是防腐蚀层或仅是防腐蚀层，不在每种情况下特别指出。所有类型的防扩散层优选均有与容器壁近于相同的膨胀系数。“防扩散系”或“防腐蚀系”可包括致密层和/或分散的、惰性的或反应性的纳米颗粒。反应性纳米颗粒与穿透的气体起化学反应，惰性的纳米颗粒吸附(贮存)穿透的气体。具有高的即50-100bar的装料压力的塑料容器具有商用的通常的外尺寸和形状。优选主要是圆筒状，并且其长轴方向上的一端或两端上设置有通常结构的密封端口。大容器的外壳长通常为1-6m，内径达40cm，特别是约35cm，压力优选至少150bar，特别是至少250bar。本专利技术还包括的便携式病人用医用气瓶例如可设计成更小型。如果容器壁的热塑性塑料如由聚乙烯、聚丙烯、乙酰丁二烯苯乙烯、聚酰胺、聚乙酸乙酸酯或聚酯组成，用抗拉材料增强，则可大大提高该容器的稳定性和爆裂压力，该抗拉材料优选为碳纤维、玻璃纤维或陶瓷纤维，也可采用钢丝。根据装料介质和外部大气的腐蚀性和可穿透性，在容器壁以内和/或以外可设置防扩散层，需要时也可仅是在壁本身中。-对装有腐蚀性介质并在惰性大气下贮存的容器，仅需内置的防扩散层，或氢容器的壁含有分散的反应性纳米颗粒。-对装有腐蚀性介质并在腐蚀性大气下贮存的容器，也要施加外置的防扩散层，它同时也是防腐蚀层。-在对反应性装料介质呈惰性的容器壁的情况下，可在壁中集成有防扩散层，例如通过已知的共挤出或相应的卷挠工艺来制造，或氢容器壁含有分散的惰性或反应性的纳米颗粒。可按两种基本不同的方法将至少一层扩散层施加到容器壁上-其本身具有防扩散层意义的厚优选为10-1000μm的复合薄膜，优选最厚约为500μm，特别是最厚约为20μm-用具有可不具有化学反应的气相沉积，其薄层厚为10-600nm，特别是最高100nm。这种沉积可直接在容器壁上进行和/或在其后施加到容器壁上和容器壁中的载体薄膜上进行。施加外薄膜例如通过用以螺旋状施加的薄膜带的厚重叠的纵向卷挠并重复边缘的厚重叠来进行，或通过施加有收缩性的薄膜或本体可熔接的薄膜来进行。带有制成防扩散层薄膜的内敷层或内衬通过引入具有与容器内侧相应尺寸的整体定制的袋来进行，这时相应于该容器提供了一个或两个开孔。所引入的袋固定在加料接管区域，如例通过粘接或以旋紧紧固。作为防扩散层的金属薄膜，通常是指薄膜或钢薄膜的施加或内挤压优选是以复合薄膜进行。由在其一面或两面层压或挤压有如约100μm厚的塑料薄膜LLDPE(线性结构低密度聚乙烯)的9μm厚的铝薄膜组成的复合薄膜对所有提到的方法均有足够的耐撕裂性。也可施加或挤压纯塑料复合薄膜或塑料多层层压膜，如LLDPE(100μm)/OPP(20μm)/PVA(14μm)/OPP(20μm)LLDPE(100μm)。OPP是取向聚丙烯，PVA(＝PVAL)是聚乙烯醇。PVA层也可提供有SiOx层或DLC-层(类金刚石碳)。本专利技术的容器或引入其中的薄膜也可用由气相沉积的一层或多层防扩散层来保护。气相沉积可以已知的有化学反应或无化学反应的方法在气相中进行，也可以材料共沉积来进行。具体实例是电弧蒸发(Arc)和阴极原子化(溅射法)。其它的例子是利用激光、电子束、离子束或分子束或热作用来沉积，每种情况下有或没有等离了体激发以及有或没有磁场辅助，还可利用等离子体喷镀。该沉积层形成防扩散层，需要时也可是防腐蚀层。如果本专利技术的塑料容器或施加的可引入的薄膜应用金属的或陶瓷的防扩散层，则为增加这种防扩散层的粘俣性进行预处理是有利的。用等离子体活化要处理的表面或用极薄的明显＜1μm的极化等离子体层进行预处理是适宜的。在第一种情况下，该层就在紧接活化而沉积，在第二种情况下，该极化层可将塑料表面的表面张力多年稳定在＞50mN/m或需要时甚至＞70mN/m。在等离子体活化预处理时，利用射频放电(RF)将含氧的和/或含氮的单体气体引入稀有气体(Ar、He)的混合物中，例如用CO2、O2、N2、NOx和/或NH3可得优良结果。RF包括低频、高频以及甚高频。等离子活化长期以来已用于工业上，例如电晕放电或低压放电。实例-在200-2000W，13.56MHz或2.45GHz条件下连续或脉冲式地用Ar和少量O2撞击塑料基底小于1分钟。-在高频放电和低频放电下用含稀有气体的NH3撞击塑料基底小于1分钟。这对于粘合Al到聚丙烯上有很良好的结果。在以等离子体涂膜作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有高装料压力的低分子量的反应性装料介质，特别是用于氢、氧、空气、甲烷和／或甲醇的气密性耐压贮存容器和／或运输容器（１０），该容器（１０）基本上呈旋转对称型，并且至少有一个与密封设备（１６）相连的连接端（１４），其特征在于，该容器壁（１２）基本上由具有至少一层防扩散层系（１８，１９）或防扩散层系和防腐蚀层系（１８，１９）的热塑性塑料组成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊娃玛丽亚莫舍，阿明雷勒，
申请(专利权)人：伊娃玛丽亚莫舍，阿明雷勒，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]