压力容器用衬垫和高压气体贮罐制造技术

一种由纤维强化复合材料构成的压力容器用衬垫和具备该衬垫的高压气体贮罐，所述纤维强化复合材料包含热固性树脂或热固性树脂组合物的固化物，且包含连续强化纤维。且包含连续强化纤维。且包含连续强化纤维。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力容器用衬垫和高压气体贮罐


[0001]本专利技术涉及压力容器用衬垫和具备该衬垫的高压气体贮罐。

技术介绍

[0002]近年来，环保的天然气汽车(CNG车)、燃料电池汽车(FCV)正在普及。燃料电池汽车以燃料电池作为动力源，不可缺少地配置有将成为其燃料的氢气压缩至高压并填充至汽车的氢气站。
[0003]作为燃料电池汽车用氢气站、或者作为CNG车、燃料电池汽车等的车载用燃料罐而使用的高压气体贮罐，至今为止使用了钢制的罐，但开发了在罐的衬垫或其外层使用树脂材料而更轻量的高压气体贮罐。通过对车载用燃料罐进行轻量化，从而具有能够改善搭载车的燃耗等优点。
[0004]作为构成高压气体贮罐的树脂材料，已知使用具有气体阻隔性的树脂、以及使该树脂浸渗至强化纤维而得到的纤维强化复合材料(FRP)。
[0005]例如，专利文献1公开了一种树脂衬垫以及在其外周面层叠有FRP层的高压氢气罐，所述树脂衬垫具有：作为具有气体阻隔性的主材料的尼龙等树脂、以及含有具有氢气吸附性能的添加剂的弹性体。
[0006]专利文献2公开了一种具有衬垫和该衬垫的外层且外层由复合材料构成的压力容器、以及由该复合材料构成的衬垫，所述复合材料包含连续纤维和浸渗至该连续纤维的规定的气体阻隔性聚酰胺树脂。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2010
‑
276146号公报
[0010]专利文献2：国际公开第2016/084475号
专利技术内容
[0011]专利技术要解决的问题
[0012]对高压气体贮罐用的衬垫还要求成为贮藏对象的气体的阻隔性和强度、以及可耐受使用罐时的温度上升这一水平的耐热性。
[0013]专利文献1所公开的树脂衬垫和专利文献2所公开的压力容器用衬垫均使用热塑性树脂。然而，使用热塑性树脂的衬垫存在难以赋予超过所使用的树脂的熔点或玻璃化转变温度的耐热性的限制。
[0014]另外，使用热塑性树脂的衬垫通常使用铸模进行热成形，其需要历经树脂的加热熔融、向铸模中的填充和冷却这一系列成形循环，因此，期望进一步提高生产率。熔点或玻璃化转变温度低的热塑性树脂能够在更短时间内进行加热熔融以及向铸模中的填充，但所得衬垫的耐热性变低。
[0015]本专利技术的课题在于，提供具有轻量性、气体阻隔性、耐热性和高强度，且生产率也
优异的压力容器用衬垫和具备该衬垫的高压气体贮罐。
[0016]用于解决问题的方案
[0017]本专利技术人等发现：由包含热固性树脂或热固性树脂组合物的固化物且包含连续强化纤维的纤维强化复合材料构成的压力容器用衬垫能够解决上述课题。
[0018]即，本专利技术涉及下述[1]～[3]。
[0019][1]一种压力容器用衬垫，其由纤维强化复合材料构成，所述纤维强化复合材料包含热固性树脂或热固性树脂组合物的固化物，且包含连续强化纤维。
[0020][2]上述[1]所述的压力容器用衬垫的制造方法，其具有如下工序：
[0021]使用添纱法或络纱法，对由前述热固性树脂或热固性树脂组合物与连续强化纤维束构成的丝束预浸料进行成形的工序。
[0022][3]一种高压气体贮罐，其具备上述[1]所述的压力容器用衬垫。
[0023]专利技术的效果
[0024]根据本专利技术，可提供具有轻量性、氢气等气体的阻隔性、耐热性和高强度，且生产率也优异的压力容器用衬垫。
[0025]本专利技术的压力容器用衬垫的气体阻隔性、耐热性和强度高，因此，能够直接用作高压气体贮罐等压力容器而不设置外层。具备该压力容器用衬垫的高压气体贮罐适合作为车载用的高压气体贮罐，因轻量而能够改善搭载车的燃耗。
附图说明
[0026]图1是表示本专利技术的压力容器用衬垫的一个实施方式的截面示意图。
[0027]图2是表示本专利技术的压力容器用衬垫的一个实施方式的立体图。
[0028]图3是表示构成本专利技术的压力容器用衬垫的纤维强化复合材料的一个实施方式的平面示意图(部分放大图)。
[0029]图4是表示构成本专利技术的压力容器用衬垫的纤维强化复合材料的一个实施方式的平面示意图(部分放大图)。
[0030]图5是表示本专利技术的高压气体贮罐的一个实施方式的截面示意图。
具体实施方式
[0031][压力容器用衬垫][0032]本专利技术的压力容器用衬垫(以下也简称为“本专利技术的衬垫”)由纤维强化复合材料构成，所述纤维强化复合材料包含热固性树脂或热固性树脂组合物的固化物，且包含连续强化纤维。
[0033]本说明书中，“压力容器用衬垫”是指构成压力容器的内表面、即与该压力容器的内容物直接接触的构件。因此，仅由本专利技术的压力容器衬垫形成的压力容器也包括在本专利技术中规定的“衬垫”内。
[0034]本专利技术的衬垫通过由纤维强化复合材料构成，并且，所述纤维强化复合材料包含热固性树脂或热固性树脂组合物的固化物且包含连续强化纤维，从而具有轻量性、氢气等气体的阻隔性、耐热性和高强度，且生产率也优异。
[0035]其理由如下所示。包含热塑性树脂作为基础树脂且包含连续强化纤维的现有公知
的压力容器用衬垫因热塑性树脂必然具有熔点或玻璃化转变温度(Tg)而在耐热性的赋予方面存在限制。与此相对，包含热固性树脂或热固性树脂组合物的固化物作为基础树脂的本专利技术的衬垫因该固化物不具有Tg或者即便具有Tg时该Tg也比热塑性树脂高而能够实现更高的耐热性。
[0036]进而，在包含热塑性树脂和连续强化纤维的衬垫的成形中，需要在将材料加热至超过该热塑性树脂的熔点或Tg的温度后进行成形，接着进行冷却这样的循环，因此，存在成形时间变长的倾向。另外，需要用于成形为期望衬垫形状的芯棒、铸模等。与此相对，使用热固性树脂或热固性树脂组合物且使用连续强化纤维的本专利技术的衬垫如果使用后述添纱法等，则也可以采用在使热固性树脂或热固性树脂组合物浸渗至连续强化纤维后，不使用芯棒、铸模等地进行连续成形的方法。因此，本专利技术的衬垫的生产率也优异。
[0037]本专利技术的衬垫只要具备向内部填充气体的空间即可，通常为中空状。关于本专利技术的衬垫的形状，参照附图进行说明。
[0038]图1是表示本专利技术的压力容器用衬垫的一个实施方式的截面示意图，图2是其立体图。在图1和图2中，衬垫100具有圆筒部1、以及将该圆筒部1的两端(1a和1b)密封的两个圆顶部21、22。
[0039]圆顶部21、22均为中空状，圆顶部之中的至少1个(在图1中为圆顶部21)优选在该圆顶部的顶部设置有用于接合压力容器用阀等的开口部3。
[0040]另外，在例如具备外层等其它构件的压力容器中使用的衬垫的情况下，也可以将用于自其它构件进行装卸的装卸部等(未图示)设置于衬垫100。
[0041]本专利技术的衬垫100由纤维强化复合材料10构成，所述纤维强化复合材料10包含热固性树脂或热固性树脂组合物的固化物且包含连续强化纤维。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压力容器用衬垫，其由纤维强化复合材料构成，所述纤维强化复合材料包含热固性树脂或热固性树脂组合物的固化物，且包含连续强化纤维。2.根据权利要求1所述的压力容器用衬垫，其中，构成所述衬垫的纤维强化复合材料具有编带结构或螺旋结构。3.根据权利要求1或2所述的压力容器用衬垫，其具有圆筒部、以及将该圆筒部的两端密封的两个圆顶部。4.根据权利要求3所述的压力容器用衬垫，其中，所述圆筒部与至少1个所述圆顶部一体成形。5.根据权利要求1～4中任一项所述的压力容器用衬垫，其中，所述热固性树脂组合物为含有环氧树脂(A)和环氧树脂固化剂(B)的环氧树脂组合物，所述环氧树脂固化剂(B)包含下述成分(x1)与成分(x2)的反应产物(X)，(x1)选自由间苯二甲胺和对苯二甲胺组成的组中的至少1种；(x2)选...

【专利技术属性】
技术研发人员：池内孝介，松本信彦，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：