用于制造高压罐的方法技术

提供了一种用于制造高压罐的方法，该方法能够去除碳纤维层内侧的气泡和在其外表面上的气泡而不会降低碳纤维层的强度，防止外观不良，减小尺寸变化，从而制造具有优异强度的高压罐。用于制造高压罐的方法包括：绕衬里形成未固化的碳纤维层的未固化的碳纤维层形成步骤；绕未固化的碳纤维层形成未固化的玻璃纤维层的玻璃纤维层形成步骤；从未固化的玻璃纤维层侧向未固化的碳纤维层的界面插入在其中布置的管状针的针插入步骤；从针抽吸气体的气体抽吸步骤；和形成玻璃纤维层和碳纤维层的热固化处理步骤。

Method for manufacturing high pressure tank

【技术实现步骤摘要】
用于制造高压罐的方法
本公开涉及一种用于制造高压罐的方法。
技术介绍
作为用于高压罐的容器的构造，已知一种包括被布置在用作容器的衬里的外表面上的碳纤维层的构造。作为用于制造这种高压罐的已知方法中的一种，存在通过用细丝缠绕方法(FW方法)绕衬里缠绕浸渍有热固性树脂的碳纤维并且然后固化包含在碳纤维中的热固性树脂来形成碳纤维层的方法。日本未审专利申请特开第2013-193393号公开了在用于制造高压罐的上述方法中，通过将消泡溶液施加到碳纤维层的外表面来去除在高压罐的表面层中形成的气泡。作为其它示例，日本未审专利申请特开第2008-261414号和第2014-81014号公开了在碳纤维层中形成延伸到衬里层的开口，以便防止已经经过衬里的高压气体在衬里和碳纤维层之间积聚。在该技术中，通过在碳纤维层中形成孔来提供开口。因此，存在碳纤维层的强度劣化的问题。
技术实现思路
在上述的用于通过使用FW方法制造高压罐的方法中，存在当缠绕碳纤维时空气残留在被堆叠起来的碳纤维中(即，在被堆叠起来的碳纤维之间)的情况。另外，存在在用于加热热固性树脂的过程中在热固性树脂的固化反应期间产生气体的情况。这些气体在加热过程中向外部移动，因此引起由于气泡而在碳纤维层的表面层上形成凹陷和凸起的问题(以下也称为非均匀性)。这种非均匀性导致外观不良和尺寸变化。此外，残留在碳纤维层的内部的气泡使碳纤维层的强度劣化。此外，存在当罐受到冲击时这些气泡引起破裂的可能性。在日本未审专利申请特开第2013-193393号中公开的前述技术中，尽管在一定程度上去除了表面层中的气泡，但是并未去除碳纤维层的内部的气泡。此外，在日本未审专利申请特开第2013-193393号中公开的技术中，存在消泡剂的对碳纤维层的强度没有贡献的部分保留在碳纤维层中的问题。已经鉴于上述情况做出了本公开，并且本公开提供一种用于制造高压罐的方法，该方法能够去除碳纤维层的内部的气泡和在碳纤维层的外表面上的气泡而不会降低碳纤维层的强度，从而防止外观不良，减小尺寸变化，由此制造具有优异强度的高压罐。第一示例性方面是一种用于制造高压罐的方法，该方法包括：未固化的碳纤维层形成步骤，所述未固化的碳纤维层形成步骤通过绕衬里缠绕浸渍有热固性树脂的碳纤维来形成未固化的碳纤维层；玻璃纤维层形成步骤，所述玻璃纤维层形成步骤通过绕未固化的碳纤维层缠绕浸渍有热固性树脂的玻璃纤维来形成未固化的玻璃纤维层；针插入步骤，所述针插入步骤从未固化的玻璃纤维层侧向未固化的碳纤维层的界面插入管状针，所述管状针具有被布置在所述管状针中的多孔金属；气体抽吸步骤，所述气体抽吸步骤从针抽吸气体；以及热固化处理步骤，所述热固化处理步骤在拔出针之后通过进行热固化处理来形成玻璃纤维层和碳纤维层。在根据本公开的一个方面的上述制造方法中，可以通过使用针抽吸气体来去除碳纤维层的表面上的气泡及其内部的气泡。此外，由于即使在针被拔出之后孔仍然保留在玻璃纤维层中，所以即使在热固化处理期间，气体也通过该孔排出。此外，由于针仅插入穿过玻璃纤维层，所以不会损坏碳纤维，并且不会损害碳纤维层的强度。上述的用于制造高压罐的方法可以进一步包括气体排出步骤，所述气体排出步骤在针被拔出之后从针排出气体。根据该气体排出步骤，可以去除沉积在针的表面上的热固性树脂，并且由此通过使用针来相继地制造下一个高压罐。在上述的用于制造高压罐的方法中，多孔金属的孔隙直径优选是500μm或更小，使得热固性树脂不大可能进入针的内部。另外，在上述的用于制造高压罐的方法中，在气体抽吸步骤中，未固化的碳纤维层的温度优选地被调节至比热固性树脂的玻璃化转变温度高且比热固性树脂的固化开始温度低的温度。通过如上所述地控制温度，使热固性树脂进入低粘度状态中，因此使得气泡能够更容易地移动到表面并且使得气体能够更容易被抽吸。根据本公开，可以提供一种用于制造高压罐的方法，该方法能够去除碳纤维层的内部的气泡和在其外表面上的气泡而不会降低碳纤维层的强度，防止外观不良，减小尺寸变化，由此制造具有优异强度的高压罐。根据下文给出的详细描述和附图，本公开内容的上述和其它目的、特征和优点将变得被更加充分地理解，附图仅通过示意的方式给出，并且因此不应被视为限制本公开。附图说明图1是示出根据第一实施例的用于制造高压罐的方法的流程图；图2是示出在根据第一实施例的用于制造高压罐的方法中使用的设备的构造的示例的概略图；图3是概略地示出针的示例的截面；图4是概略地示出高压罐的示例的截面；图5是概略地示出图4所示部分A的层叠结构的示例的截面；图6A是概略地示出在未固化的玻璃纤维层形成步骤之后的部分A的示例的截面；图6B是概略地示出在气体抽吸步骤期间的部分A的示例的截面；图6C是概略地示出在热固化处理步骤期间的部分A的示例的截面；并且图7是示出在根据第一实施例的用于制造高压罐的方法中工件的温度曲线的曲线图。具体实施方式在下文中将参考附图描述根据本公开的实施例。然而，本公开不限于以下示出的实施例。此外，以下描述和附图为了简化解释而被适当简化。此外，为了解释起见，在附图中的每个构件的比例可明显地不同于实际构件的比例。(第一实施例)参考图1描述了根据第一实施例的用于制造高压罐的方法的概要。图1是示出根据第一实施例的用于制造高压罐的方法的流程图。在根据第一实施例的用于制造高压罐的方法中，按顺序执行未固化的碳纤维层形成步骤(S10)、未固化的玻璃纤维层形成步骤(S20)、针插入步骤(S30)、气体抽吸步骤(S40)和热固化处理步骤(S50)。此外，可以根据需要执行其它步骤。在执行根据第一实施例的用于制造高压罐的方法之前，首先，制备衬里。衬里构成高压罐的容器10的基本外部形式(见图4)。作为衬里，例如，使用由具有气体阻隔性的树脂制成的容器。在该实施例中，能够使用公知的衬里，例如，可以使用市售的衬里。可替代地，可以制造具有期望形状的衬里。衬里能够通过使用诸如注射成型的已知方法从具有气体阻隔性的树脂模制衬里来制造。作为具有气体阻隔性的树脂，可以使用高密度聚乙烯、聚酰亚胺等。在该实施例中的衬里可以配备有帽61等。在未固化的碳纤维层形成步骤(S10)中，通过绕衬里缠绕浸渍有热固性树脂的碳纤维来形成未固化的碳纤维层。可以使用已知的热固性树脂作为该热固性树脂。例如，可以使用环氧树脂。此外，通常在树脂中添加固化剂。通过FW(细丝缠绕)方法绕衬里缠绕碳纤维。为了确保高压罐的强度，通常绕衬里的同一区域将碳纤维缠绕多次。因此，在固化之前和之后，多根碳纤维被堆叠在彼此的顶部之上(见图5)。在未固化的玻璃纤维层形成步骤(S20)中，通过绕未固化的碳纤维层缠绕浸渍有热固性树脂的玻璃纤维来形成未固化的玻璃纤维层。作为热固性树脂，可以使用与在碳纤维层中使用的相同的树脂。用于缠绕玻璃纤维的方法不限于任何具体方法。例如，它们通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造高压罐的方法，包括：/n未固化的碳纤维层形成步骤，所述未固化的碳纤维层形成步骤通过绕衬里缠绕浸渍有热固性树脂的碳纤维来形成未固化的碳纤维层；/n玻璃纤维层形成步骤，所述玻璃纤维层形成步骤通过绕所述未固化的碳纤维层缠绕浸渍有热固性树脂的玻璃纤维来形成未固化的玻璃纤维层；/n针插入步骤，所述针插入步骤从未固化的玻璃纤维层侧向所述未固化的碳纤维层的界面插入管状针，所述管状针具有被布置在所述管状针中的多孔金属；/n气体抽吸步骤，所述气体抽吸步骤从所述针抽吸气体；以及/n热固化处理步骤，所述热固化处理步骤在拔出所述针之后通过进行热固化处理来形成玻璃纤维层和碳纤维层。/n

【技术特征摘要】
20181219 JP 2018-2370821.一种用于制造高压罐的方法，包括：
未固化的碳纤维层形成步骤，所述未固化的碳纤维层形成步骤通过绕衬里缠绕浸渍有热固性树脂的碳纤维来形成未固化的碳纤维层；
玻璃纤维层形成步骤，所述玻璃纤维层形成步骤通过绕所述未固化的碳纤维层缠绕浸渍有热固性树脂的玻璃纤维来形成未固化的玻璃纤维层；
针插入步骤，所述针插入步骤从未固化的玻璃纤维层侧向所述未固化的碳纤维层的界面插入管状针，所述管状针具有被布置在所述管状针中的多孔金属；
气体抽吸步骤，所述气体抽吸步骤从所述针抽吸气体；以及<...

【专利技术属性】
技术研发人员：八田健，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP