罐和用于罐的制造方法技术

本发明专利技术涉及罐和用于罐的制造方法。具体地，本发明专利技术涉及一种用于罐的制造方法，所述罐包括衬里和增强层，所述增强层具有第一层和第二层，所述第一层由装配到所述衬里的外表面的管构成，并且所述第二层覆盖所述管，所述方法包括：通过将包含第一纤维和第一树脂的第一纤维增强树脂缠绕在芯轴上并在第一条件下热固化所述第一纤维增强树脂来形成所述管；通过将所述管装配到所述衬里来形成所述第一层；以及通过将包含第二纤维和第二树脂的第二纤维增强树脂缠绕在所述衬里上以覆盖所述第一层并在第二条件下热固化所述第二纤维增强树脂来形成所述第二层。所述第二条件限定所述第一树脂的剪切强度保持高于所述管中的残余应力的上限温度。上限温度。上限温度。

【技术实现步骤摘要】
罐和用于罐的制造方法


[0001]本公开涉及罐和用于罐的制造方法。

技术介绍

[0002]作为包括由浸渍有热固性树脂的纤维增强树脂制成并设置在衬里的外周上的增强层的罐的制造方法，已知包括预先从预浸料形成管并将管装配到衬里的过程的制造方法。例如，日本未审查专利申请公报No.2016
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223569(JP 2016
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223569 A)描述了一种用于罐的制造方法。在该制造方法中，将管(圆筒形片材层)装配到衬里，然后将纤维增强树脂螺旋缠绕在管装配到的衬里上，并加热螺旋缠绕的纤维增强树脂。因此，形成螺旋层。通过例如加热缠绕在不同于衬里的芯轴上的纤维增强树脂并热固化纤维增强树脂来形成管，如在JP 2016
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223569 A中所述。

技术实现思路

[0003]当在螺旋缠绕之后进行加热时，热被施加到形成螺旋层的纤维增强树脂，并且热也再次被施加到管。此时，管中包含的树脂由于热再次软化，并且管的强度降低。因此，管中的残余应力可能超过管的强度，从而使管的一部分破损。
[0004]本公开可以实现为以下方面。
[0005](1)本公开的一个方面提供了一种用于包括衬里和增强层的罐的制造方法。增强层具有第一层和第二层。第一层由装配到衬里的外表面的管构成。第二层覆盖管。该制造方法包括：通过将包含第一纤维和第一树脂的第一纤维增强树脂缠绕在芯轴上并在第一加热条件下热固化缠绕在芯轴上的第一纤维增强树脂来形成管；通过将管装配到衬里来形成第一层；以及通过将包含第二纤维和第二树脂的第二纤维增强树脂缠绕在衬里上以覆盖第一层并在第二加热条件下热固化缠绕在衬里上的第二纤维增强树脂来形成第二层。第二加热条件包括包含在第一层中的第一树脂的剪切强度保持高于管中的残余应力的温度是上限温度的条件。对于根据该方面的制造方法，当通过热固化形成第二层时，包含在第一层中的第一树脂的剪切强度保持高于管中的残余应力。因此，当形成第二层时，由于加热引起的管的破损被抑制。
[0006](2)根据上述方面的制造方法还可以包括制备由具有与第一纤维增强树脂相同的线性膨胀系数的材料制成的芯轴作为所述芯轴。对于根据该方面的制造方法，由于管和芯轴具有相同的线性膨胀系数，当形成管时，管和芯轴以相同的速率热膨胀。因此，与通过使用具有与管的线性膨胀系数不同的线性膨胀系数的芯轴形成管的情况相比，形成的管中的残余应力减小。因此，当形成第二层时，由于加热引起的管的破损被抑制。
[0007](3)在根据上述方面的制造方法中，第二加热条件可以包括其中缠绕在衬里上的第二纤维增强树脂在第二树脂的硬化温度处被加热的条件，并且该制造方法还可以包括：制备第一树脂和第二树脂，使得在第二树脂的硬化温度处，包含在第一层中的第一树脂的剪切强度高于管中的残余应力。对于根据该方面的制造方法，在第二树脂的硬化温度下第
一树脂的剪切强度保持高于管中的残余应力。因此，当形成第二层时，由于加热引起的管的破损被抑制。
[0008](4)在根据上述方面的制造方法中，在第二加热条件下的最高加热温度可以低于在第一加热条件下的最高加热温度。根据该方面的制造方法，当通过热固化形成第二层时，不仅在加热温度恒定时，而且在加热温度随时间变化时，施加到管的最高温度都低于当形成管时施加的最高温度。因此，当形成第二层时，第一树脂的剪切强度的降低被抑制，并且由于加热引起的管的破损被抑制。
[0009](5)本公开的另一方面提供了一种罐。该罐包括衬里和增强层。增强层具有第一层和第二层。第一层由装配到衬里的外表面的管构成。第二层覆盖管。包含在第一层中的第一树脂的硬化温度高于包含在第二层中的第二树脂的硬化温度。对于根据该方面的罐，由于第一树脂的硬化温度高于第二树脂的硬化温度，当通过热固化形成第二层时，与其中第一树脂的硬化温度低于第二树脂的硬化温度的情况相比，有可能减少其中第一树脂的剪切强度低于管中的残余应力的情况。因此，当形成第二层时，由于加热引起的管的破损被抑制。
附图说明
[0010]下面将参照附图描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
[0011]图1是示出根据本公开的第一实施例的罐的构造的剖视图；
[0012]图2是示出根据第一实施例的罐的制造方法的过程图；
[0013]图3是示出在热固性树脂的剪切强度(纵轴)和温度(横轴)之间的关系以及管中的残余应力的图；
[0014]图4是示出在热固性树脂的剪切强度(纵轴)和温度(横轴)之间的关系以及管中的残余应力的图；并且
[0015]图5是示出在热固性树脂的剪切强度(纵轴)和温度(横轴)之间的关系以及管中的残余应力的图。
具体实施方式
[0016]A.第一实施例
[0017]A1.设备构造
[0018]图1是示出根据本公开的第一实施例的罐100的构造的剖视图。罐100是储存流体的容器。流体是例如诸如氢气的气体或诸如液化天然气(LNG)的液体。罐100在例如安装在燃料电池电动车辆(FCEV)上的燃料电池或其它电池中使用。罐100包括衬里10和增强层20。
[0019]衬里10是中空容器。衬里10由树脂或金属制成。树脂的示例包括气体阻隔树脂，诸如尼龙、聚酰胺、乙烯
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乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂和聚苯乙烯。
[0020]衬里10包括笔直部分11、圆顶形部分12、13和盖14、15。笔直部分11具有圆筒形状。圆顶形部分12、13分别设置在笔直部分11的两个端部上。圆顶形部分12、13分别安置在笔直部分11在衬里10的轴线AX的方向上的两个端部上。圆顶形部分12、13中的每一个具有半球形形状。盖14设置在圆顶形部分12的顶点处。盖15设置在圆顶形部分13的顶点处。盖14、15例如由诸如铝和不锈钢的金属制成。盖14具有在罐100的轴线AX的方向上延伸的连通孔16。
连通孔16在流体被供应到罐100时或者在流体从罐100中被取出时用作流动通道。盖15不具有连通孔16，并且被密封。在罐100的制造期间，在例如对中时使用盖15。
[0021]增强层20是覆盖衬里10的外表面的层。增强层20增强衬里10的强度。增强层20在厚度方向上具有第一层21和第二层22。换句话说，增强层20具有作为内层的第一层21并且具有作为外层的第二层22。具体地，增强层20具有第一层21和第二层22，第一层21形成为覆盖衬里10的笔直部分11的外侧，第二层22形成为覆盖衬里10的除盖14、15之外的其它露出部分和第一层21的外侧。
[0022]第一层21具有圆筒形外观。当称为管的构件(稍后描述)装配到衬里10时，形成第一层21。管通过将第一纤维增强树脂缠绕在作为成形模具的芯轴上并热固化第一纤维增强树脂来形成。第一纤维增强树脂通过用第一纤维浸渍第一树脂制成。第一纤维的示例包括碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维。特别地，从强度、重量轻等的角度来看，优选地使用碳纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于罐的制造方法，所述罐包括衬里和增强层，所述增强层具有第一层和第二层，其中，所述第一层由被装配到所述衬里的外表面的管构成，并且所述第二层覆盖所述管，所述制造方法的特征在于包括：通过将包含第一纤维和第一树脂的第一纤维增强树脂缠绕在芯轴上并且在第一加热条件下热固化被缠绕在所述芯轴上的所述第一纤维增强树脂来形成所述管；通过将所述管装配到所述衬里来形成所述第一层；以及通过将包含第二纤维和第二树脂的第二纤维增强树脂缠绕在所述衬里上以便覆盖所述第一层并且在第二加热条件下热固化被缠绕在所述衬里上的所述第二纤维增强树脂来形成所述第二层，其中所述第二加热条件包括被包含在所述第一层中的所述第一树脂的剪切强度保持高于所述管中的残余应力的温度是上限温度的条件。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于还包括制备由具有与所述第一纤维增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田直树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：