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JP7757802B2 - pressure vessel - Google Patents
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JP7757802B2 - pressure vessel - Google Patents

pressure vessel

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JP7757802B2 JP2022004815A JP2022004815A JP7757802B2 JP 7757802 B2 JP7757802 B2 JP 7757802B2 JP 2022004815 A JP2022004815 A JP 2022004815A JP 2022004815 A JP2022004815 A JP 2022004815A JP 7757802 B2 JP7757802 B2 JP 7757802B2
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Description

本発明は、ダイレクトブロー成形加工可能で、ピンチオフ密着性に優れた圧力容器用樹脂ライナーおよび樹脂ライナー外表面を強化繊維複合材の硬化物からなる補強層で覆われた外殻とで形成された、耐圧性に優れる圧力容器に関するものである。 The present invention relates to a pressure vessel with excellent pressure resistance, which is formed from a resin liner for pressure vessels that can be directly blow molded and has excellent pinch-off adhesion, and an outer shell in which the outer surface of the resin liner is covered with a reinforcing layer made of a cured fiber-reinforced composite material.

従来、自動車に搭載される燃料タンクや天然ガス、水素ガスの貯蔵や輸送に利用され
る圧力容器(図1)として、軽量性および加圧時の耐久性(高靭性)に優れる観点から、熱可塑樹脂製の容器本体(ライナー)が繊維強化樹脂材料からなる外殻で補強された圧力容器が利用されている。外殻に使用される強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維などが主に使用されている。なかでも比強度が高い炭素繊維は、圧力容器を軽量化しつつ強度、剛性向上設計が可能であるために、天然ガスや水素の移動用タンクや蓄圧器として公的に使用されている。
Conventionally, pressure vessels (Figure 1) used for fuel tanks in automobiles and for storing and transporting natural gas and hydrogen gas have been constructed with a thermoplastic resin container body (liner) reinforced by an outer shell made of a fiber-reinforced resin material, due to their light weight and excellent durability (high toughness) under pressure. Glass fiber and carbon fiber are the main reinforcing fibers used for the outer shell. Carbon fiber, with its high specific strength, is used officially as a tank or pressure accumulator for transporting natural gas and hydrogen, as it allows for a design that improves the strength and rigidity of pressure vessels while reducing their weight.

圧力容器としては、例えば、円筒状の直胴部、および前記直胴部の両端に設けられた半球状のドーム部とを有する樹脂製ライナー(図2)と、前記ライナー本体の外側に形成された外殻とを備える圧力容器が一般的に使用されている。また、外殻は、長尺の強化繊維束にマトリックス樹脂が含浸された繊維強化樹脂材料がフィラメントワインディング法(以下、FW法と略すこともある)によりライナー本体の外側に巻き回され、加熱硬化させることで圧力容器がつくられる。特に近年では天然ガス自動車、燃料電池自動車の燃料を充填することを想定した圧力容器用途に注目が集まっており、大規模な市場ニーズが今後出てくる可能性があるため、各メーカーで圧力容器のコストダウン方法を探索している。 A commonly used pressure vessel comprises, for example, a resin liner (Figure 2) with a cylindrical barrel and hemispherical domes at both ends of the barrel, and an outer shell formed around the liner body. The outer shell is made by winding a fiber-reinforced resin material, consisting of long reinforcing fiber bundles impregnated with a matrix resin, around the liner body using the filament winding method (hereinafter sometimes abbreviated as FW), and then heating and curing the material to form the pressure vessel. In recent years, particular attention has been focused on pressure vessel applications intended to fill fuels for natural gas and fuel cell vehicles. With the potential for large-scale market demand emerging in the future, manufacturers are exploring ways to reduce the cost of pressure vessels.

圧力容器用ライナーは現行、図3に示しているように射出成形(半分割)+溶着加工(レーザーや熱)が主流であるが、ライナー品質管理項目の増加や低生産性によるコストアップなどの課題があり、後工程が不要なダイレクトブロー成形、回転成形などがコストダウン手法として検討されてきた。 Currently, pressure vessel liners are mainly made using injection molding (half-split) followed by welding (laser or heat), as shown in Figure 3. However, this has led to issues such as an increase in liner quality control items and higher costs due to low productivity, and methods such as direct blow molding and rotational molding, which do not require post-processing, have been considered as cost-cutting methods.

最近ではダイレクトブロー成形法によってライナー試作を検討しているメーカーが多い。ダイレクトブロー成形法は、一般的に熱可塑性樹脂で形成された筒状のホットパリソンの一部を一対の金型で挟み込むことで、ライナーの軸方向に延びる筋状のピンチオフ部(図4)が形成される。ピンチオフ部ではホットパリソンの一部が金型に拘束されるため、他の部分と厚みが異なる部分ができ、軸方向に延びるピンチオフラインの部分が薄くなり、ライナー本体の強度が低下しやすい問題があった。そこで、各メーカーでダイレクトブロー成形時のピンチオフ発生問題に対して、課題解決を図るべく鋭意検討している。 Recently, many manufacturers have been considering using direct blow molding to produce liner prototypes. Direct blow molding generally involves pinching a portion of a cylindrical hot parison made from thermoplastic resin between a pair of molds, creating a pinch-off section (Figure 4) in the form of a stripe that extends in the axial direction of the liner. Because part of the hot parison is constrained by the mold in the pinch-off section, this creates a section with a different thickness from the rest of the parison, resulting in a thinner pinch-off section that extends in the axial direction, which can easily weaken the strength of the liner itself. Therefore, various manufacturers are actively investigating ways to resolve the issue of pinch-off occurring during direct blow molding.

例えば、耐圧性向上させたピンチオフ形状を有する樹脂ライナーとして、特許文献1(国際公開第2018/207771号)が知られている。特許文献1には、ダイレクトブロー成形時に発生するピンチオフ部の谷形状を緩やかにした樹脂ライナーを用いた圧力容器が開示されている。 For example, Patent Document 1 (WO 2018/207771) is known as a resin liner with a pinch-off shape that improves pressure resistance. Patent Document 1 discloses a pressure vessel using a resin liner that has a gentler valley shape in the pinch-off section that occurs during direct blow molding.

また、ピンチオフ密着性に優れる樹脂材料を用いたブロー成形品として、特許文献2(国際公開第2013/172226号)が知られている。特許文献2には、ブロー成形性に優れるEVOH樹脂にオレフィン系樹脂を配合した樹脂組成物を用いたブロー成形品が開示されている。 Patent Document 2 (WO 2013/172226) is also known as a blow-molded product made from a resin material with excellent pinch-off adhesion. Patent Document 2 discloses a blow-molded product made from a resin composition in which an olefin-based resin is blended with an EVOH resin, which has excellent blow-moldability.

ピンチオフ密着性に優れた液晶ポリアミド樹脂を用いた耐圧容器用ライナーの製造方法として、特許文献3(国際公開第2006/112252号)が知られている。特許文献3には、液晶ポリアミド樹脂を用い、ダイレクトブロー成形加工した耐圧容器用ライナーで、パリソン押出速度は0.3kg/分~5kg/分、パリソン温度は融点+40℃の温度範囲に設定し、ピンチオフ部の引張伸びが1%以上の耐圧容器用ライナーが開示されている。 Patent Document 3 (WO 2006/112252) is known as a method for manufacturing a pressure-resistant container liner using a liquid crystal polyamide resin with excellent pinch-off adhesion. Patent Document 3 discloses a pressure-resistant container liner that is direct blow molded using a liquid crystal polyamide resin, with a parison extrusion rate of 0.3 kg/min to 5 kg/min, a parison temperature set in the range of the melting point + 40°C, and a tensile elongation of 1% or more in the pinch-off area.

樹脂材料の酸化劣化を抑制したブロー成形品として、特許文献4(特開平7-32460号公報)が知られている。特許文献4には、パリソンを金型で挟み込んでピンチオフした後、不活性ガスによりパリソンを吹き込んで得られたブロー成形品が開示されている。 Patent Document 4 (JP Patent Publication No. 7-32460) is known as a blow-molded product that suppresses oxidative degradation of resin materials. Patent Document 4 discloses a blow-molded product obtained by sandwiching a parison between molds, pinching it off, and then blowing the parison with an inert gas.

国際公開第2018/207771号International Publication No. 2018/207771 国際公開第2013/172226号International Publication No. 2013/172226 国際公開第2006/112252号WO 2006/112252 特開平7-32460号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-32460

しかしながら、上記の特許文献1~4に記載された発明は、ダイレクトブロー成形時のピンチオフ密着性は改善されるものの、ピンチオフ密着性向上に必須である「ホットパリソン押出速度、ホットパリソン形成温度」、「ホットパリソン吹き込む不活性ガスの酸素濃度」が十分に最適化されていないため実使用上満足できるレベルでなく、本発明の成形品のピンチオフ部の引張強度が25MPa以上、引張破断伸びが200%以上である熱可塑樹脂製ライナーについては何ら触れられていない。 However, while the inventions described in the above Patent Documents 1 to 4 improve pinch-off adhesion during direct blow molding, the "hot parison extrusion rate, hot parison formation temperature," and "oxygen concentration of the inert gas blown into the hot parison," which are essential for improving pinch-off adhesion, are not sufficiently optimized, and therefore are not at a satisfactory level for practical use. Furthermore, there is no mention of a thermoplastic resin liner in which the pinch-off portion of the molded product of the present invention has a tensile strength of 25 MPa or more and a tensile elongation at break of 200% or more.

したがって、本発明はダイレクトブロー成形加工が可能で、ピンチオフ密着性に優れた熱可塑樹脂製ライナーを提供することにある。 Therefore, the present invention aims to provide a thermoplastic resin liner that can be directly blow molded and has excellent pinch-off adhesion.

上記課題を解決するため、本発明に係る圧力容器および圧力容器の製造方法は次のいずれかの構成を有する。すなわち、
筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄む形状のドーム部とを備え、前記直胴部および前記ドーム部が熱可塑性樹脂製ライナー本体と、前記ライナー本体の外表面を強化繊維複合材の硬化物からなる補強層で覆われた外殻とで形成された圧力容器であって、ライナー本体がダイレクトブロー成形で製造され、且つ前記成形品のピンチオフ部の引張強度が25MPa以上、引張破断伸びが200%以上であるとともに、前記ライナー本体の内面を測定波長1,700cm -1 ~1,750cm -1 範囲でFT-IR測定したピーク強度比(ダイレクトブロー成形品の当該ピーク強度/ダイレクトブロー成形前の樹脂材料のピーク強度)が0.005以下であることを特徴とする圧力容器である。
In order to solve the above problems, the pressure vessel and the method for manufacturing the pressure vessel according to the present invention have any of the following configurations:
A pressure vessel comprising a cylindrical straight body portion and dome portions provided at both ends of the straight body portion and tapering away from the straight body portion, the straight body portion and the dome portions being formed by a liner body made of a thermoplastic resin and an outer shell in which the outer surface of the liner body is covered with a reinforcing layer made of a cured product of a reinforced fiber composite material, wherein the liner body is manufactured by direct blow molding, and the pinch-off portion of the molded product has a tensile strength of 25 MPa or more and a tensile elongation at break of 200% or more, and the peak intensity ratio (peak intensity of the direct blow molded product/peak intensity of the resin material before direct blow molding) measured on the inner surface of the liner body by FT-IR at a measurement wavelength range of 1,700 cm -1 to 1,750 cm -1 is 0.005 or less.

本発明のライナー本体に用いる熱可塑性樹脂は例えばポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂が挙げられ、これらは1種類を用いてもよいし、複数種類を用いてもよい。すなわち、本発明のライナー本体に用いる熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂であることが好ましい。 Thermoplastic resins used in the liner body of the present invention include, for example, polyamide resins, polyester resins, polyethylene resins, and fluororesins, and these may be used alone or in combination. In other words, it is preferable that the thermoplastic resin used in the liner body of the present invention is at least one resin selected from the group consisting of polyamide resins, polyester resins, polyethylene resins, and fluororesins.

本発明のドーム部に形成されたピンチオフ部の肉厚が、ドーム部肉厚に対して0.90倍以上1.05倍以下であることが好ましい。 It is preferable that the thickness of the pinch-off portion formed on the dome portion of the present invention is 0.90 to 1.05 times the thickness of the dome portion.

本発明によれば、ピンチオフ密着性を改善したダイレクトブロー成形加工した熱可塑性樹脂製ライナーを用いることで、耐圧性能、コスト競争力が大幅にアップした圧力容器を得ることができる。 According to the present invention, by using a direct blow-molded thermoplastic resin liner with improved pinch-off adhesion, it is possible to obtain a pressure vessel with significantly improved pressure resistance and cost competitiveness.

圧力容器の部品構成を示した概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the component configuration of a pressure vessel. 樹脂ライナーの形状を示した概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the shape of a resin liner. 射出成形および溶着加工した樹脂ライナーの概略図である。1 is a schematic diagram of an injection molded and welded resin liner. ダイレクトブロー成形加工した樹脂ライナーのピンチオフ形状を示した成形品である。This is a molded product showing the pinch-off shape of a resin liner processed by direct blow molding. ダイレクトブロー成形装置を示した概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a direct blow molding device. 樹脂ライナー内面のFT-IR分析結果を示したグラフである。1 is a graph showing the results of FT-IR analysis of the inner surface of a resin liner. ピンチオフ凹み度合を示した成形品である。This is a molded product showing the degree of pinch-off depression. 実施例でダイレクトブロー成形した樹脂ライナー形状に関する概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the shape of a resin liner directly blow-molded in the examples. 圧力容器の耐圧試験を実施する装置に関する概略図である。1 is a schematic diagram of an apparatus for carrying out a pressure test on a pressure vessel.

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention are described in detail below.

本発明に係る圧力容器は、筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄む形状のドーム部とを備え、前記直胴部および前記ドーム部が熱可塑性樹脂製ライナー本体と、前記ライナー本体の外表面を強化繊維複合材の硬化物からなる補強層で覆われた外殻とで形成された圧力容器である。 The pressure vessel of the present invention comprises a cylindrical straight barrel portion and dome portions provided at both ends of the straight barrel portion and tapering away from the straight barrel portion. The straight barrel portion and dome portions are formed from a liner body made of a thermoplastic resin and an outer shell in which the outer surface of the liner body is covered with a reinforcing layer made of a cured fiber-reinforced composite material.

<熱可塑性樹脂>
本発明のライナー本体に用いる熱可塑性樹脂として、特に使用制限はないが、ブロー成形加工性に優れるポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、HDPE樹脂、およびフッ素樹脂であることが好ましい。
<Thermoplastic resin>
There are no particular restrictions on the thermoplastic resin used in the liner body of the present invention, but polyamide resin, polyester resin, HDPE resin, and fluororesin, which have excellent blow molding processability, are preferred.

本発明に用いるポリアミド樹脂としては、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸を主原料として合成されるナイロンなどが挙げられる。 The polyamide resins used in the present invention include nylons synthesized using amino acids, lactams, or diamines and dicarboxylic acids as the main raw materials.

その原料の代表例としては、6-アミノカプロン酸、11-アミノウンデカン酸、12-アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸、ε-カプロラクタム、ω-ラウロラクタムなどのラクタム、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメレンジアミン、2-メチルペンタメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4-/2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、5-メチルノナメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1-アミノ-3-アミノメチルー3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどの脂肪族、脂環族、芳香族のジアミン、およびアジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2-クロロテレフタル酸、2-メチルテレフタル酸、5-メチルイソフタル酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの脂肪族、脂環族、芳香族のジカルボン酸などが挙げられる。 Typical examples of raw materials include amino acids such as 6-aminocaproic acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid, and para-aminomethylbenzoic acid, lactams such as ε-caprolactam and ω-laurolactam, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, undecamethylenediamine, dodecamethylenediamine, 2,2,4-/2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 5-methylnonamethylenediamine, metaxylylenediamine, paraxylylenediamine, 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, 1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane, and 1-amino-3-amino Examples include aliphatic, alicyclic, and aromatic diamines such as methyl-3,5,5-trimethylcyclohexane, bis(4-aminocyclohexyl)methane, bis(3-methyl-4-aminocyclohexyl)methane, 2,2-bis(4-aminocyclohexyl)propane, bis(aminopropyl)piperazine, and aminoethylpiperazine, as well as aliphatic, alicyclic, and aromatic dicarboxylic acids such as adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 2-chloroterephthalic acid, 2-methylterephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, and hexahydroisophthalic acid.

ポリアミド樹脂としては、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリペンタメチレンアジパミド(ナイロン56)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6I)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T/6I)、ポリキシリレンアジパミド(ナイロンXD6)およびこれらの混合物ないし共重合体などが好ましく用いられる。とりわけ好ましいものとしては、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン6/66コポリマー、ナイロン6/12コポリマーなどを挙げることができる。 Preferred polyamide resins include polycaproamide (nylon 6), polyhexamethylene adipamide (nylon 66), polytetramethylene adipamide (nylon 46), polypentamethylene adipamide (nylon 56), polyhexamethylene sebacamide (nylon 610), polyhexamethylene dodecamide (nylon 612), polyhexamethylene adipamide/polyhexamethylene terephthalamide copolymer (nylon 66/6T), polyhexamethylene adipamide/polyhexamethylene isophthalamide copolymer (nylon 66/6I), polyhexamethylene adipamide/polyhexamethylene terephthalamide/polyhexamethylene isophthalamide copolymer (nylon 66/6T/6I), polyxylylene adipamide (nylon XD6), and mixtures or copolymers thereof. Particularly preferred examples include nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 6/66 copolymer, and nylon 6/12 copolymer.

本発明に用いるポリエステル樹脂としては、ジカルボン酸(あるいはそのエステル形成性誘導体)とジオール(あるいはそのエステル形成性誘導体)および/またはヒドロキシカルボン酸(あるいはそのエステル形成性誘導体)とを主原料として、縮合反応することにより得られるものが挙げられる。 The polyester resin used in the present invention can be obtained by a condensation reaction using dicarboxylic acid (or its ester-forming derivative) and diol (or its ester-forming derivative) and/or hydroxycarboxylic acid (or its ester-forming derivative) as the main raw materials.

上記ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ビス(p-カルボキシフェニル)メタン、アントラセンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、などの芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸などの脂肪族ジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸およびこれらのエステル形成性誘導体などが挙げられる。 Examples of the dicarboxylic acid component include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, bis(p-carboxyphenyl)methane, anthracenedicarboxylic acid, 4,4'-diphenyletherdicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, and 5-sodiumsulfoisophthalic acid; aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, and dodecanedioic acid; alicyclic dicarboxylic acids such as 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid; and ester-forming derivatives of these.

また、ジオール成分としては炭素数2~20の脂肪族グリコール、すなわち、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオールなど、分子量400~6000の長鎖グリコール、すなわち、ポリエチレングリコール、ポリ-1,3-プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなど、およびこれらのエステル形成性誘導体などが挙げられる。これらの重合体ないしは共重合体の例としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリプロピレンテレフタレート、ポリプロピレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ビスフェノールA(テレフタレート/イソフタレート)、ポリブチレンナフタレート、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリプロピレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレン(テレフタレート/イソフタレート)ポリ(シクロヘキサンジメチレン/エチレン)テレフタレート、ポリ(シクロヘキサンジメチレン/エチレン)(テレフタレート/イソフタレート)などが挙げられる。 Diol components include aliphatic glycols having 2 to 20 carbon atoms, such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, decamethylene glycol, cyclohexanedimethanol, and cyclohexanediol; long-chain glycols having a molecular weight of 400 to 6,000, such as polyethylene glycol, poly-1,3-propylene glycol, and polytetramethylene glycol; and ester-forming derivatives of these. Examples of these polymers or copolymers include polybutylene terephthalate, polybutylene (terephthalate/isophthalate), polybutylene (terephthalate/adipate), polypropylene terephthalate, polypropylene (terephthalate/isophthalate), polyethylene terephthalate, polyethylene (terephthalate/isophthalate), polyethylene (terephthalate/adipate), bisphenol A (terephthalate/isophthalate), polybutylene naphthalate, polybutylene (terephthalate/isophthalate), polypropylene naphthalate, polyethylene naphthalate, polycyclohexanedimethylene terephthalate, polycyclohexanedimethylene (terephthalate/isophthalate), poly(cyclohexanedimethylene/ethylene) terephthalate, and poly(cyclohexanedimethylene/ethylene) (terephthalate/isophthalate).

その他、芳香族オキシカルボニル単位、芳香族ジオキシ単位、芳香族ジカルボニル単位、エチレンジオキシ単位などから選ばれた構造単位からなるサーモトロピック液晶性を示す熱可塑性ポリエステル樹脂を使用することもできる。 In addition, thermoplastic polyester resins exhibiting thermotropic liquid crystallinity and consisting of structural units selected from aromatic oxycarbonyl units, aromatic dioxy units, aromatic dicarbonyl units, ethylenedioxy units, etc. can also be used.

ここでいう芳香族オキシカルボニル単位としては、p-ヒドロキシ安息香酸、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、4’-ヒドロキシジフェニル-4-カルボン酸から生成した構造単位を、芳香族ジオキシ単位としては、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、t-ブチルハイドロキノンから生成した構造単位を、芳香族ジカルボニル単位としては、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸から生成した構造単位を、芳香族イミノオキシ単位としては、例えば、4-アミノフェノールから生成した構造単位を例示することができる。具体例としては、p-オキシ安息香酸/ポリエチレンテレフタレート、p-オキシ安息香酸/6-オキシ-2-ナフトエ酸などのサーモトロピック液晶性ポリエステルが挙げられる。 The aromatic oxycarbonyl units referred to here include structural units generated from p-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid, and 4'-hydroxydiphenyl-4-carboxylic acid; the aromatic dioxy units include structural units generated from 4,4'-dihydroxybiphenyl, hydroquinone, and t-butylhydroquinone; the aromatic dicarbonyl units include structural units generated from terephthalic acid, isophthalic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid; and the aromatic iminoxy units include, for example, structural units generated from 4-aminophenol. Specific examples include thermotropic liquid crystalline polyesters such as p-oxybenzoic acid/polyethylene terephthalate and p-oxybenzoic acid/6-oxy-2-naphthoic acid.

ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート、ポリブチレン-2,6-ナフタレートなどのポリアルキレンナフタレート、サーモトロピック液晶性を示すポリエステル、およびポリ乳酸から選ばれたポリエステルが好ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、サーモトロピック液晶性を示すポリエステル、およびポリ乳酸から選ばれたポリエステルがより好ましい。 Preferred polyester resins are polyesters selected from polyalkylene terephthalates such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polypropylene terephthalate; polyalkylene naphthalates such as polyethylene-2,6-naphthalate and polybutylene-2,6-naphthalate; polyesters exhibiting thermotropic liquid crystallinity; and polylactic acid; and more preferred are polyesters selected from polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyesters exhibiting thermotropic liquid crystallinity, and polylactic acid.

本発明に用いるポリエチレン樹脂としては、低密度ポリエチレン(以下、LDPEと略す)、高密度ポリエチレン(以下、HDPEと略す)、直鎖状低密度ポリエチレンが主に挙げられる。LDPEは、エチレンに高圧下、ラジカル重合触媒で重合され、結晶性が低く、密度は0.92g/cmである。HDPEは、エチレンをチーグラー触媒を用いて重合させる方法で製造され、結晶が性高く、密度は0.95g/cmである。直鎖状低密度ポリエチレンは、低密度ポリエチレンの1種であり、分子構造が分岐状になっているため、LDPEよりも高靭性、高強度である。本発明のライナーは耐熱性が高い方が好ましいため、HDPEが好ましく用いられる。 The polyethylene resins used in the present invention mainly include low-density polyethylene (hereinafter abbreviated as LDPE), high-density polyethylene (hereinafter abbreviated as HDPE), and linear low-density polyethylene. LDPE is produced by polymerizing ethylene under high pressure with a radical polymerization catalyst, has low crystallinity, and has a density of 0.92 g/ cm3 . HDPE is produced by polymerizing ethylene with a Ziegler catalyst, has high crystallinity, and has a density of 0.95 g/ cm3 . Linear low-density polyethylene is a type of low-density polyethylene, and because of its branched molecular structure, it has higher toughness and strength than LDPE. Since high heat resistance is preferable for the liner of the present invention, HDPE is preferably used.

本発明で用いられるフッ素樹脂は、特に限定されるものでは無いが、反応性官能基を導入されたものが好ましく例示できる。反応性官能基は特に制限されないが、具体的にはビニル基、エポキシ基、カルボキシル基、酸無水物基、エステル基、アルデヒド基、カルボニルジオキシ基、ハロホルミル基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、水酸基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基、加水分解性シリル基などを例示できるが、中でもエポキシ基、カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、水酸基が好ましく、更にはカルボキシル基、酸無水物基がより好ましい。これら反応性官能基が2種以上含まれていてもよい。 The fluororesin used in the present invention is not particularly limited, but a preferred example is one into which a reactive functional group has been introduced. The reactive functional group is not particularly limited, but specific examples include vinyl groups, epoxy groups, carboxyl groups, acid anhydride groups, ester groups, aldehyde groups, carbonyldioxy groups, haloformyl groups, alkoxycarbonyl groups, amino groups, hydroxyl groups, styryl groups, methacryl groups, acrylic groups, ureido groups, mercapto groups, sulfide groups, isocyanate groups, and hydrolyzable silyl groups. Of these, epoxy groups, carboxyl groups, acid anhydride groups, amino groups, and hydroxyl groups are preferred, with carboxyl groups and acid anhydride groups being even more preferred. Two or more of these reactive functional groups may be included.

フッ素樹脂に反応性官能基を導入する方法としては、フッ素樹脂に相溶し、前記官能基を含有する化合物または樹脂を配合する方法や、フッ素樹脂を重合する際に、前記官能基を含有するか前記官能基に変換可能な官能基を含有する重合性モノマーと共重合する方法、フッ素樹脂を重合する際に、前記官能基を含有するか前記官能基に変換可能な官能基を含有する開始剤を用いる方法、フッ素樹脂と前記官能基を含有するか前記官能基に変換可能な官能基を含有する重合性モノマーとをラジカル発生剤の存在下に反応させる方法、フッ素樹脂を酸化、熱分解などの手法により変性する方法などが挙げられるが、中でも共重合によりフッ素樹脂の主鎖または側鎖に官能基を導入する方法、フッ素樹脂と官能基を含有する重合性モノマーとをラジカル発生剤の存在下に反応させる方法が、品質、コスト、導入量制御の観点から好ましい。 Methods for introducing reactive functional groups into fluororesin include blending a compound or resin compatible with the fluororesin and containing the functional group; copolymerizing the fluororesin with a polymerizable monomer containing the functional group or a functional group convertible to the functional group; polymerizing the fluororesin using an initiator containing the functional group or a functional group convertible to the functional group; reacting the fluororesin with a polymerizable monomer containing the functional group or a functional group convertible to the functional group in the presence of a radical generator; and modifying the fluororesin by oxidation, thermal decomposition, or other techniques. Of these, the methods of introducing functional groups into the main chain or side chain of the fluororesin by copolymerization and reacting the fluororesin with a polymerizable monomer containing a functional group in the presence of a radical generator are preferred from the standpoints of quality, cost, and control of the amount introduced.

前記官能基を含有する重合性モノマーは、特に限定されるものではないが、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、ハイミック酸、これらの酸無水物、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エチルアクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。 The polymerizable monomer containing the functional group is not particularly limited, but examples include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, crotonic acid, himic acid, their acid anhydrides, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl ethylacrylate, glycidyl itaconate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane.

反応性官能基を含有するフッ素樹脂中に含まれる官能基の量は、他樹脂とアロイ化して用いる場合、反応性官能基を含有するフッ素樹脂1gに対して、0.01モル%以上が好ましく、0.05モル%以上がより好ましく、0.1モル%以上であることが更に好ましい。官能基量の上限については、フッ素樹脂本来の特性が損なわれなければ特に限定されることはなく、流動性の悪化なども考慮すると、10モル%以下が好ましい
範囲として例示できる。
When the fluororesin containing reactive functional groups is alloyed with other resins, the amount of functional groups contained in the fluororesin containing reactive functional groups is preferably 0.01 mol% or more, more preferably 0.05 mol% or more, and even more preferably 0.1 mol% or more, per gram of the fluororesin containing reactive functional groups. The upper limit of the amount of functional groups is not particularly limited as long as the inherent properties of the fluororesin are not impaired, and taking into consideration deterioration of flowability, for example, a range of 10 mol% or less can be given as an example.

本発明で用いられるフッ素樹脂の構造は、特に限定されるものでは無いが、少なくとも1種のフルオロオレフィンから構成されることが望ましい。例えば、テトラフルオロエチレンまたはクロロトリフルオロエチレンなどの単独重合体や、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)、フッ化ビニリデン、フッ化ビニルとの共重合体、更にはエチレン、プロピレン、ブテン、アルキルビニルエーテル類などのフッ素を含まない非フッ素エチレン性単量体との共重合体も例示できる。更に具体的には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、エチレン-テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロピレン共重合体(EFEP)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)などが挙げられるが、中でも、耐熱性が高く、溶融成形加工が容易である観点から、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)が好ましく、ETFEが更に好ましい。 The structure of the fluororesin used in the present invention is not particularly limited, but it is desirable that it be composed of at least one fluoroolefin. Examples include homopolymers such as tetrafluoroethylene or chlorotrifluoroethylene, copolymers with hexafluoropropylene, perfluoro(alkyl vinyl ether), vinylidene fluoride, and vinyl fluoride, as well as copolymers with non-fluorine-containing ethylenic monomers such as ethylene, propylene, butene, and alkyl vinyl ethers. More specific examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene-tetrafluoroethylene-hexafluoropyrene copolymer (EFEP), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE). Of these, from the viewpoints of high heat resistance and ease of melt molding, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) are preferred, with ETFE being more preferred.

<強化繊維複合材>
本発明のライナー本体の外表面を覆う補強層の強化繊維複合材は、強化繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させ加熱硬化した硬化物である。
<Reinforced fiber composite material>
The reinforced fiber composite material of the reinforcing layer covering the outer surface of the liner body of the present invention is a cured product obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle with a thermosetting resin and then heating and curing it.

本発明で用いられる熱硬化性樹脂として、液状であれば特に使用制限はないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、およびメラミン樹脂などが挙げられる。特に、接着強度が高い点より、フェノール類、アミン類、カルボン酸類、分子内不飽和炭素などの化合物を前駆体とするエポキシ樹脂であることが好ましい。 The thermosetting resin used in the present invention is not particularly limited as long as it is liquid, but examples include epoxy resins, unsaturated polyester resins, phenolic resins, urea resins, and melamine resins. In particular, epoxy resins whose precursors are compounds such as phenols, amines, carboxylic acids, and intramolecularly unsaturated carbons are preferred due to their high adhesive strength.

フェノール類を前駆体とするグリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジフェニルフルオレン型エポキシ樹脂やそれぞれの各種異性体やアルキル、ハロゲン置換体などが挙げられる。また、フェノール類からなるエポキシ樹脂をウレタンやイソシアネートで変性した化合物なども、このタイプに含まれる。 Glycidyl ether epoxy resins that use phenols as precursors include bisphenol A epoxy resins, bisphenol F epoxy resins, bisphenol S epoxy resins, epoxy resins with a biphenyl skeleton, phenol novolac epoxy resins, cresol novolac epoxy resins, resorcinol epoxy resins, epoxy resins with a naphthalene skeleton, trisphenylmethane epoxy resins, phenol aralkyl epoxy resins, dicyclopentadiene epoxy resins, diphenylfluorene epoxy resins, and their various isomers, alkyl, and halogen-substituted derivatives. Also included in this type are compounds in which phenolic epoxy resins are modified with urethane or isocyanate.

アミン類を前駆体とするグリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、キシレンジアミンのグリシジル化合物、トリグリシジルアミノフェノールや、グリシジルアニリンのそれぞれの位置異性体やアルキル基やハロゲンでの置換体が挙げられる。 Glycidylamine-type epoxy resins that use amines as precursors include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, glycidyl compounds of xylenediamine, triglycidylaminophenol, and their respective positional isomers and alkyl or halogen-substituted derivatives of glycidylaniline.

カルボン酸を前駆体とするエポキシ樹脂としては、フタル酸のグリシジル化合物や、ヘキサヒドロフタル酸、ダイマー酸のグリシジル化合物の各種異性体が挙げられる。 Epoxy resins that use carboxylic acids as precursors include glycidyl compounds of phthalic acid, and various isomers of glycidyl compounds of hexahydrophthalic acid and dimer acid.

分子内不飽和炭素を前駆体とするエポキシ樹脂としては、例えば脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。 Examples of epoxy resins that use intramolecularly unsaturated carbon as a precursor include alicyclic epoxy resins.

本発明の熱硬化性樹脂を加熱硬化させるために用いる硬化剤としては、熱硬化性樹脂を硬化させるものであれば特に限定はない。アミン、無水酸等の付加反応する硬化剤であってもよいし、カチオン重合、アニオン重合等の付加重合を引き起こす硬化触媒であってもよく、2種類以上の硬化剤を併用してもよい。硬化剤としては、好ましくは、アミノ基、酸無水物基、アジド基を有する化合物が適している。例えば、ジシアンジアミド、脂環式アミン、脂肪族アミン、芳香族アミン、アミノ安息香酸エステル類、各種酸無水物、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、イミダゾール誘導体、t-ブチルカテコールなどのフェノール系化合物をはじめ、三フッ化ホウ素錯体や三塩化ホウ素錯体のようなルイス酸錯体などが挙げられる。 The curing agent used to heat-cure the thermosetting resin of the present invention is not particularly limited as long as it cures the thermosetting resin. It may be an addition-reaction curing agent such as an amine or an acid anhydride, or a curing catalyst that induces addition polymerization such as cationic polymerization or anionic polymerization. Two or more curing agents may be used in combination. Compounds containing an amino group, an acid anhydride group, or an azide group are preferred as curing agents. Examples include dicyandiamide, alicyclic amines, aliphatic amines, aromatic amines, aminobenzoic acid esters, various acid anhydrides, phenol novolac resins, cresol novolac resins, imidazole derivatives, phenolic compounds such as t-butylcatechol, and Lewis acid complexes such as boron trifluoride complexes and boron trichloride complexes.

本発明の強化繊維複合材に用いる強化繊維束を構成する繊維としては、強化繊維の種類としては特に限定されず、炭素繊維、金属繊維、有機繊維、無機繊維が例示される。これらを2種以上用いてもよい。 The type of reinforcing fiber that constitutes the reinforcing fiber bundles used in the reinforced fiber composite material of the present invention is not particularly limited, and examples include carbon fiber, metal fiber, organic fiber, and inorganic fiber. Two or more types of these may be used.

炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)繊維を原料とするPAN系炭素繊維、石油タールや石油ピッチを原料とするピッチ系炭素繊維、ビスコースレーヨンや酢酸セルロースなどを原料とするセルロース系炭素繊維、炭化水素などを原料とする気相成長系炭素繊維、これらの黒鉛化繊維などが挙げられる。これら炭素繊維のうち、強度と弾性率のバランスに優れる点で、PAN系炭素繊維が好ましく用いられる。 Examples of carbon fibers include polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers made from PAN fibers, pitch-based carbon fibers made from petroleum tar or petroleum pitch, cellulose-based carbon fibers made from viscose rayon or cellulose acetate, vapor-grown carbon fibers made from hydrocarbons, and graphitized fibers of these. Of these carbon fibers, PAN-based carbon fibers are preferred due to their excellent balance of strength and elastic modulus.

金属繊維としては、例えば、鉄、金、銀、銅、アルミニウム、黄銅、ステンレスなどの金属からなる繊維が挙げられる。 Examples of metal fibers include fibers made from metals such as iron, gold, silver, copper, aluminum, brass, and stainless steel.

有機繊維としては、例えば、アラミド、ポリベンゾオキサゾール(PBO)、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレンなどの有機材料からなる繊維が挙げられる。アラミド繊維としては、例えば、強度や弾性率に優れるパラ系アラミド繊維と、難燃性、長期耐熱性に優れるメタ系アラミド繊維が挙げられる。パラ系アラミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、コポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維などが挙げられ、メタ系アラミド繊維としては、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維などが挙げられる。アラミド繊維としては、メタ系アラミド繊維に比べて弾性率の高いパラ系アラミド繊維が好ましく用いられる。 Examples of organic fibers include fibers made from organic materials such as aramid, polybenzoxazole (PBO), polyphenylene sulfide, polyester, polyamide, and polyethylene. Examples of aramid fibers include para-aramid fibers, which have excellent strength and elastic modulus, and meta-aramid fibers, which have excellent flame retardancy and long-term heat resistance. Examples of para-aramid fibers include polyparaphenylene terephthalamide fibers and copolyparaphenylene-3,4'-oxydiphenylene terephthalamide fibers, while examples of meta-aramid fibers include polymetaphenylene isophthalamide fibers. Para-aramid fibers, which have a higher elastic modulus than meta-aramid fibers, are preferred.

無機繊維としては、例えば、ガラス、バサルト、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの無機材料からなる繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、例えば、Eガラス繊維(電気用)、Cガラス繊維(耐食用)、Sガラス繊維、Tガラス繊維(高強度、高弾性率)などが挙げられる。バサルト繊維は、鉱物である玄武岩を繊維化した物で、耐熱性の非常に高い繊維である。玄武岩は、一般的に、鉄の化合物であるFeOまたはFeOを9~25質量%、チタンの化合物であるTiOまたはTiOを1~6質量%含有するが、溶融状態でこれらの成分を増量して繊維化することも可能である。 Examples of inorganic fibers include fibers made from inorganic materials such as glass, basalt, silicon carbide, and silicon nitride. Examples of glass fibers include E-glass fiber (for electrical use), C-glass fiber (for corrosion resistance), S-glass fiber, and T-glass fiber (high strength, high elastic modulus). Basalt fiber is a fiber made from the mineral basalt, and is a fiber with extremely high heat resistance. Basalt generally contains 9 to 25 mass% of FeO or FeO2 , which are iron compounds, and 1 to 6 mass% of TiO or TiO2 , which are titanium compounds. However, it is also possible to increase the amounts of these components in the molten state and fiberize the material.

本発明の第一および第二の形態における繊維強化樹脂基材は、補強材としての役目を期待されることが多いため、高い機械特性を発現することが望ましく、高い機械特性を発現するためには、強化繊維が炭素繊維を含むことが好ましい。 The fiber-reinforced resin substrate in the first and second embodiments of the present invention is often expected to function as a reinforcing material, so it is desirable for it to exhibit high mechanical properties. In order to exhibit high mechanical properties, it is preferable for the reinforcing fibers to contain carbon fibers.

本発明の第一および第二の形態における繊維強化樹脂基材において、強化繊維は、通常、多数本の単繊維を束ねた強化繊維束を1本または複数本並べて構成される。1本または複数本の強化繊維束を並べたときの強化繊維の総フィラメント数(単繊維の本数)は、1,000~2,000,000本が好ましい。 In the fiber-reinforced resin substrates of the first and second embodiments of the present invention, the reinforcing fibers are typically composed of one or more reinforcing fiber bundles, each bundle consisting of a large number of single fibers. When one or more reinforcing fiber bundles are arranged, the total number of filaments (single fibers) in the reinforcing fiber is preferably 1,000 to 2,000,000.

生産性の観点からは、強化繊維の総フィラメント数は、1,000~1,000,000本がより好ましく、1,000~600,000本がさらに好ましく、1,000~300,000本が特に好ましい。強化繊維の総フィラメント数の上限は、分散性や取り扱い性とのバランスも考慮して、生産性と分散性、取り扱い性を良好に保てるようであれば良い。 From the viewpoint of productivity, the total number of filaments in the reinforcing fibers is more preferably 1,000 to 1,000,000, even more preferably 1,000 to 600,000, and particularly preferably 1,000 to 300,000. The upper limit on the total number of filaments in the reinforcing fibers should be set while taking into consideration the balance between dispersibility and handleability, as long as good productivity, dispersibility, and handleability are maintained.

本発明のライナー本体のドーム部に形成されたピンチオフ部について以下に説明する。 The pinch-off portion formed on the dome portion of the liner body of the present invention is described below.

ダイレクトブロー成形時に、熱可塑性樹脂で形成された筒状のホットパリソンの一部が一対の金型で挟み込まれることで、ライナーの軸方向に延びる筋状のピンチオフ部(図4)がドーム部に形成される。ピンチオフ部ではパリソン樹脂の一部が金型に拘束されるため、他の部分と厚みが異なる部分ができ、軸方向に延びるピンチオフラインの部分が薄くなりピンチオフ部の強度低下が発生しやすいため、ピンチオフ部の接着性と強度とを両立できるピンチオフ部の肉厚は、ドーム部肉厚に対して0.90倍以上にすることが好ましく、上限値として1.05倍が好ましい。ピンチオフ部の肉厚がドーム部肉厚に対して0.90倍を下回ると耐圧試験時にピンチオフ部から亀裂進展しやすくなる。一方でピンチオフ部の肉厚がドーム部肉厚に対して1.05倍を上回ると、ピンチオフ部が厚すぎて金型挟み込み時に十分に接着しにくくなる。 During direct blow molding, a portion of a cylindrical hot parison made of thermoplastic resin is sandwiched between a pair of molds, forming a pinch-off portion (Figure 4) in the dome portion, extending axially in the liner. Because part of the parison resin in the pinch-off portion is constrained by the mold, a portion with a different thickness from the other portions is created. This thins the axially extending pinch-off line portion, making the pinch-off portion prone to strength reduction. Therefore, to achieve both adhesion and strength in the pinch-off portion, the thickness of the pinch-off portion is preferably at least 0.90 times the dome portion thickness, with an upper limit of 1.05 times being preferred. If the pinch-off portion thickness is less than 0.90 times the dome portion thickness, cracks are more likely to propagate from the pinch-off portion during a pressure test. On the other hand, if the pinch-off portion thickness is more than 1.05 times the dome portion thickness, the pinch-off portion is too thick and does not adhere well when clamped in the mold.

本発明のドーム部に形成されたピンチオフ部は強固に接着していないと圧力容器の耐圧性能が著しく低下するため、ピンチオフ部における引張強度は25MPa以上、引張破断伸びが200%以上である必要がある。好ましくは引張強度35MPa以上、引張破断伸び300%以上、より好ましくは引張強度50MPa以上、引張破断伸びは400%以上である。 If the pinch-off portion formed on the dome portion of the present invention is not firmly bonded, the pressure resistance of the pressure vessel will be significantly reduced, so the tensile strength at the pinch-off portion must be 25 MPa or more and the tensile breaking elongation must be 200% or more. Preferably, the tensile strength is 35 MPa or more and the tensile breaking elongation is 300% or more, and more preferably, the tensile strength is 50 MPa or more and the tensile breaking elongation is 400% or more.

本発明のライナー本体に用いる熱可塑性樹脂は強化繊維を含有していないため引張強度の上限値は実質50MPaが限界であり、引張破断伸びは測定限界の400%が上限である。 The thermoplastic resin used in the liner body of the present invention does not contain reinforcing fibers, so the upper limit of tensile strength is essentially 50 MPa, and the upper limit of tensile breaking elongation is 400% of the measurement limit.

<圧力容器の製造方法>
本発明の圧力容器の製造方法は、筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄む形状のドーム部とを備え、前記直胴部および前記ドーム部が、熱可塑性樹脂製ライナー本体と、前記ライナー本体の外表面を強化繊維複合材の硬化物からなる補強層で覆われた外殻とで形成された圧力容器の製造方法であって、前記ライナー本体は、熱可塑性樹脂を押出速度0.10kg/秒~0.50kg/秒で押し出してホットパリソンとし、前記ホットパリソンの上下端を金型で固定し、前記熱可塑性樹脂の融点+10℃以上の成形条件にてダイレクトブロー成形により成形し、前記ライナー本体に強化繊維複合材を巻囲し、硬化させて外殻を形成することを特徴とする圧力容器の製造方法である。
<Pressure vessel manufacturing method>
The method for manufacturing a pressure vessel of the present invention is a method for manufacturing a pressure vessel comprising a cylindrical straight body portion and dome portions provided at both ends of the straight body portion and tapering away from the straight body portion, the straight body portion and the dome portions being formed by a liner body made of thermoplastic resin and an outer shell having the outer surface of the liner body covered with a reinforcing layer made of a cured product of a reinforced fiber composite material, the liner body being formed by extruding a thermoplastic resin at an extrusion rate of 0.10 kg/sec to 0.50 kg/sec to form a hot parison, fixing the upper and lower ends of the hot parison in a mold, and molding the liner body by direct blow molding under molding conditions of at least 10°C above the melting point of the thermoplastic resin, and wrapping a reinforced fiber composite material around the liner body and curing it to form the outer shell.

<圧力容器用樹脂ライナーの製造方法>
このうち、圧力容器を構成するライナー本体の製造方法としては、ダイレクトブロー成形法(図5)で行うことが重要である。ダイレクトブロー成形とは、溶融押出したホットパリソンが冷却しないうちに直接空気を吹き込むホットパリソン式であり、押出ブロー成形ともいう。押出機で加熱溶融された樹脂をダイヘッドからチューブ形状(ホットパリソン)に押し出し、溶融状態のパリソンを金型で挟んで、内部に空気を吹き込み冷却後、金型を開いて成形品を取り出す。本発明は通常、金型上側方向から空気を吹き込むが、金型下側方向および横方向から吹き込む方法でも構わない。
<Method of manufacturing a resin liner for a pressure vessel>
Of these, direct blow molding (Figure 5) is an important method for manufacturing the liner body that constitutes the pressure vessel. Direct blow molding is a hot parison method in which air is directly blown into the molten extruded hot parison before it cools, and is also known as extrusion blow molding. Resin heated and molten in an extruder is extruded from a die head into a tubular shape (hot parison), the molten parison is sandwiched between molds, air is blown into the interior, and after cooling, the molds are opened and the molded product is removed. In the present invention, air is usually blown from above the mold, but it can also be blown from below or from the side of the mold.

ダイレクトブロー成形法はホットパリソンを金型で挟みこむ過程で、ピンチオフ(図4)と呼ばれる凹みが発生するため、成形品内部から圧力をかけると、ピンチオフを起点に亀裂進展し破壊しやすい。そこで、本発明ではピンチオフ部の凹み改善をするために、ホットパリソン押出速度を0.10kg/秒~0.5kg/秒の範囲にコントロールする必要がある。ホットパリソン押出速度が下限値0.10kg/秒を下回ると押出機内の溶融滞留時間が長くなり、樹脂の熱劣化がし強度低下するために好ましくない。ホットパリソン押出速度が上限値0.50kg/秒を上回ると、ホットパリソン吐出速度が速すぎてせん断力により樹脂焼けが発生する可能性あるために好ましくない。 In the direct blow molding process, a depression known as pinch-off (Figure 4) occurs during the process of clamping the hot parison between molds. Therefore, when pressure is applied from inside the molded product, cracks begin to propagate from the pinch-off, making it prone to fracture. Therefore, in this invention, to improve depressions at the pinch-off area, it is necessary to control the hot parison extrusion speed to within the range of 0.10 kg/sec to 0.5 kg/sec. A hot parison extrusion speed below the lower limit of 0.10 kg/sec is undesirable because it lengthens the molten residence time in the extruder, causing thermal degradation of the resin and a decrease in strength. A hot parison extrusion speed above the upper limit of 0.50 kg/sec is undesirable because the hot parison discharge speed is too fast and may cause resin burning due to shear forces.

また、本発明ではピンチオフ部の密着性を強固にするために、ホットパリソン形成温度を熱可塑性樹脂の融点+10℃以上にする必要がある。但し、ホットパリソン形成温度を融点+100℃より大きくすると、樹脂の熱分解進行により樹脂粘度が低下し、ホットパリソンがドローダウンし成形不可になるため好ましくない。また、本発明では樹脂ライナーの酸化劣化改善による強度向上のために、ダイレクトブロー成形時のホットパリソン吹き込み工程で酸素濃度10体積%以下の不活性ガス(窒素、ヘリウム、アルゴンなど)を用いることが好ましい。ホットパリソン吹き込み工程で空気を用いると、樹脂ライナーが酸化劣化し脆くなる場合があるため好ましくない。 In addition, in the present invention, to strengthen the adhesion of the pinch-off portion, the hot parison formation temperature must be at least 10°C above the melting point of the thermoplastic resin. However, if the hot parison formation temperature is higher than the melting point + 100°C, the resin viscosity will decrease due to the progress of thermal decomposition of the resin, causing the hot parison to draw down and become unmoldable, which is undesirable. In addition, in the present invention, to improve strength by improving oxidation degradation of the resin liner, it is preferable to use an inert gas (such as nitrogen, helium, or argon) with an oxygen concentration of 10% by volume or less in the hot parison blowing process during direct blow molding. Using air in the hot parison blowing process is undesirable, as it may cause oxidation degradation of the resin liner and make it brittle.

<外殻の製造方法>
本発明の筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄む形状のドーム部とを備え、前記直胴部および前記ドーム部が、熱可塑性樹脂製ライナー本体と、前記ライナー本体の外表面を強化繊維複合材の硬化物からなる補強層で覆われた外殻とで形成された圧力容器の製造方法であって、ライナー本体の外表面を強化繊維複合材の硬化物からなる補強層で覆われた外殻を形成する方法(フィラメントワインディン法と呼ぶ)を以下に説明する。
この製造方法は、液状の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた強化繊維複合材をライナーに巻き付けることにより、複数の強化繊維複合材からなる補強層で形成された成形品中間体を準備する工程(a)と、成形品中間体を常温で保持し、強化繊維複合材に含浸させた熱硬化性樹脂組成物を流動させる工程(b)と、工程(b)の後、成形品中間体を加熱して、熱硬化樹脂を含浸させた強化繊維複合材の硬化物を得る工程(c)によって構成される。本発明において、常温とは、5℃~35℃の範囲の温度のことをいうものとする。
<Method of manufacturing outer shell>
The present invention relates to a method for manufacturing a pressure vessel comprising a cylindrical straight body portion and dome portions provided at both ends of the straight body portion and tapering away from the straight body portion, wherein the straight body portion and the dome portions are formed from a liner body made of a thermoplastic resin and an outer shell in which the outer surface of the liner body is covered with a reinforcing layer made of a cured fiber-reinforced composite material. The method for forming the outer shell in which the outer surface of the liner body is covered with a reinforcing layer made of a cured fiber-reinforced composite material (called a filament winding method) is described below.
This manufacturing method comprises the steps of: (a) preparing a molded intermediate formed with reinforcing layers composed of a plurality of reinforcing fiber composites by wrapping a reinforcing fiber composite impregnated with a liquid thermosetting resin composition around a liner; (b) maintaining the molded intermediate at room temperature to allow the thermosetting resin composition impregnated into the reinforcing fiber composite to flow; and (c) heating the molded intermediate after step (b) to obtain a cured product of the reinforcing fiber composite impregnated with the thermosetting resin. In the present invention, room temperature refers to a temperature in the range of 5°C to 35°C.

成形品中間体を準備する工程(a)では、強化繊維複合材を引き出し、熱硬化性樹脂組成物に浸含させ、その後ライナーに巻き取る。ライナーは、フィラメントワインディング成形品の用途に応じて自由に選択することができる。例えば、中空パイプ部材の製造においては、成形品を硬化させた後に脱芯が可能な円筒状のライナーや、加熱等によって溶融させることにより、脱芯が可能な各種形状のライナー等が使用可能である。圧力容器の製造においては、所定の収容物に対するシール性が確保された金属製あるいは樹脂製のライナー等が使用可能である。熱硬化性樹脂組成物を含浸させた強化繊維複合材をライナーに巻き取る方法としては、成形性や成形品の機械特性等の観点から、ライナーに対して相対的に自由に動かすことが可能なヘッド部より前記強化繊維複合材を供給し、フィラメントワインディング成形品の要求性能を満たすように強化繊維複合材を配置することが好ましい。 In process (a) of preparing a molded intermediate, the reinforced fiber composite is drawn out, impregnated with a thermosetting resin composition, and then wound onto a liner. The liner can be freely selected depending on the application of the filament winding molded product. For example, in the production of hollow pipe components, cylindrical liners that can be de-cored after the molded product has hardened, or liners of various shapes that can be de-cored by melting them with heat, etc., can be used. In the production of pressure vessels, metal or resin liners that ensure sealing of the specified contents can be used. From the perspective of moldability and the mechanical properties of the molded product, the method of winding the reinforced fiber composite impregnated with the thermosetting resin composition onto the liner preferably involves supplying the reinforced fiber composite from a head that can be freely moved relative to the liner, and positioning the reinforced fiber composite so as to meet the required performance of the filament winding molded product.

成形品中間体を常温で保持する工程(b)では、成形品中間体が常温で保持されることによって、少なくとも工程の一部において、強化繊維複合材に含浸させた熱硬化性樹脂組成物が流動性を有した状態が保たれる。熱硬化性樹脂組成物の流動が可能な状態において、工程(a)で得られる強化繊維複合材の補強層に入り込んだ気泡は、気泡に働く浮力や、繊維を巻芯に巻きまわした際に繊維に残留した張力に起因する巻き締まり等によって、強化繊維複合材の補強層の表層に表出する。したがって、成形品中間体を常温で保持することにより、強化繊維複合材の補強層の気泡の少なくとも一部を除去し、フィラメントワインディング成形品に残留する空隙を低減することができる。成形品中間体の保持は、成形品中間体のライナーを回転中心として、回転させながら行うことができる。これにより、流動性を有する熱硬化性樹脂組成物が重力によって滴り、脱落することを防止できる。熱硬化性樹脂組成物の脱落は、フィラメントワインディング成形品の繊維体積含有率(Vf:%)を上昇させ、製品性能を悪化させるおそれがある。また、脱落した熱硬化性樹脂組成物は多くの場合廃棄され、製品歩留まりが悪化する。保持中に成形品中間体を回転させることによって、熱硬化性樹脂組成物の脱落による影響を排除することができる。 In step (b), the molded article intermediate is maintained at room temperature. By maintaining the molded article intermediate at room temperature, the thermosetting resin composition impregnated into the reinforced fiber composite maintains its fluidity for at least part of the process. When the thermosetting resin composition is in a flowable state, air bubbles that have entered the reinforcing layer of the reinforced fiber composite obtained in step (a) emerge at the surface of the reinforcing layer of the reinforced fiber composite due to factors such as buoyancy acting on the air bubbles and tight winding caused by tension remaining in the fibers when they are wound around the winding core. Therefore, by maintaining the molded article intermediate at room temperature, at least some of the air bubbles in the reinforcing layer of the reinforced fiber composite can be removed, reducing the amount of voids remaining in the filament-wound molded article. The molded article intermediate can be maintained while rotating around the liner of the molded article intermediate. This prevents the fluid thermosetting resin composition from dripping or falling off due to gravity. Falling off of the thermosetting resin composition increases the fiber volume content (Vf:%) of the filament winding molded product, which can degrade product performance. Furthermore, the fallen thermosetting resin composition is often discarded, resulting in a decrease in product yield. By rotating the intermediate molded product while it is being held, the effects of falling off of the thermosetting resin composition can be eliminated.

成形品中間体の保持において、保持温度は常温であるが、好ましくは常温の範囲内であって、熱硬化性樹脂組成物の種類および使用条件に応じて定まる任意の温度±5℃とすることができる。この任意の温度±5℃の範囲が常温の範囲を超過するとき、超過分は切り捨てるものとする。熱硬化性樹脂組成物は、種類および使用条件によっては、温度が高い場合、熱硬化性樹脂組成物のゲル化が速やかに進行し、十分な樹脂流動時間を確保できない恐れがある。また、温度が低い場合、熱硬化性樹脂組成物の粘度が低下し、温度が高い場合に比べて、同程度の空隙低減効果を得るために、多くの時間を要する恐れがある。したがって、保持温度は常温であれば特に制限されるものではないが、使用する熱硬化性樹脂組成物の種類や使用条件に応じて決定される範囲であることが好ましい。 When the intermediate molded article is maintained, the maintenance temperature is room temperature, but preferably within the range of room temperature, and can be any temperature ±5°C determined depending on the type of thermosetting resin composition and the conditions of use. If this range of ±5°C exceeds room temperature, the excess is to be discarded. Depending on the type and conditions of use of the thermosetting resin composition, high temperatures can cause the thermosetting resin composition to gel too quickly, potentially preventing sufficient resin flow time. Furthermore, low temperatures can reduce the viscosity of the thermosetting resin composition, potentially requiring longer times to achieve the same degree of void reduction compared to high temperatures. Therefore, the maintenance temperature is not particularly limited as long as it is room temperature, but it is preferable for it to be in a range determined depending on the type of thermosetting resin composition used and the conditions of use.

熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維複合材の硬化物を得る工程(c)では、常温保持後の成形品中間体を加熱し熱硬化性樹脂組成物を熱硬化させるが、その方法は限定されず、ヒーターや誘導加熱コイル等任意の方法を用いて加熱することができる。加熱中は、成形品中間体を回転させつつ保持することができる。成形品中間体を回転保持することにより、熱硬化性樹脂組成物の脱落を防止することができる。 In step (c) of obtaining a cured product of the reinforced fiber composite material impregnated with the thermosetting resin, the molded intermediate product after being held at room temperature is heated to thermally cure the thermosetting resin composition. The method for this is not limited, and any method, such as a heater or induction heating coil, can be used. During heating, the molded intermediate product can be held while rotating. By holding the molded intermediate product while rotating, it is possible to prevent the thermosetting resin composition from falling off.

成形品中間体を準備する工程(a)、成形品中間体を常温で保持する工程(b)、および熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維複合材の硬化物を得る工程(c)は、実施する場所を限定されない。すなわち、工程(a)と工程(b)の間で成形品中間体を移動させてもよく、移動させずに連続して工程を実施することもできる。また、工程(b)と工程(c)の間で成形品中間体を移動させてもよく、移動させず連続して工程を実施することができる。さらに、工程(b)と工程(c)の間で成形品中間体を移動させる場合、移動させる場所は、工程(a)が行われた場所で行うこともできる。 The locations where step (a) of preparing a molded article intermediate, step (b) of maintaining the molded article intermediate at room temperature, and step (c) of obtaining a cured product of the reinforced fiber composite material impregnated with a thermosetting resin can be performed are not limited. That is, the molded article intermediate may be moved between steps (a) and (b), or the steps can be performed consecutively without moving. The molded article intermediate may also be moved between steps (b) and (c), or the steps can be performed consecutively without moving. Furthermore, if the molded article intermediate is moved between steps (b) and (c), the location where it is moved can be the same as the location where step (a) was performed.

本発明で得られるフィラメントワインディング成形品は、圧力容器、ロール、プロペラシャフト、フライホイール、釣竿およびゴルフクラブシャフトをはじめ、航空宇宙用途、レジャー用途および一般産業用途に広く用いることができる。特に、強度が求められる圧力容器等の用途に好適に用いることができる。本発明で製造される圧力容器は、水素ガス自動車や天然ガス自動車に限らず、船舶と航空機等、および、地上に固定されて使用される据え置き型や病院や消防士が使用する空気呼吸器等に好適に用いられる。また、この圧力容器で保管される物質としては、窒素、酸素、アルゴン、液化石油ガスおよび水素等の気体であってもよいし、前記物質を液化したもの等が挙げられる。 The filament winding molded products obtained by the present invention can be widely used for aerospace, leisure, and general industrial applications, including pressure vessels, rolls, propeller shafts, flywheels, fishing rods, and golf club shafts. They are particularly suitable for applications such as pressure vessels where strength is required. Pressure vessels manufactured by the present invention are not limited to hydrogen gas vehicles and natural gas vehicles, but are also suitable for ships and aircraft, as well as stationary vessels fixed to the ground and air respirators used in hospitals and firefighters. Furthermore, substances stored in these pressure vessels may be gases such as nitrogen, oxygen, argon, liquefied petroleum gas, and hydrogen, or liquefied versions of these substances.

<樹脂ライナーの酸化劣化分析方法>
本発明の樹脂ライナーは、ピンチオフ密着時の強度、靭性を改善するために、FT-IR測定時の1,700cm-1~1,750cm-1範囲の材料酸化劣化起因のピーク強度比(ダイレクトブロー成形品の当該ピーク強度/ダイレクトブロー成形前の樹脂材料のピーク強度)を0.005以下にする必要があり、好ましくは0.002以下である。尚、本発明のFT-IR測定方法として、具体的には成形品表面を約1g程度、3箇所削り出しを行い、FT-IR装置(Bruker社製:TENSOR II)を使用しATR法(減衰全反射法:検出器DLaTGS、入射角45°、Geプリズム、分解能4cm-1)にて測定した。そして、酸化劣化によって樹脂が熱分解することで観測されやすい1,700cm-1~1,750cm-1の波長範囲の吸収ピーク強度の大小で酸化劣化の度合いを定量評価した。尚、図6に酸化劣化したブロー成形条件および酸化劣化抑制したブロー成形条件の樹脂ライナーのFT-IR分析結果を示すが、このグラフからみてわかるように1,700cm-1~1,750cm-1範囲の波長の吸収ピーク強度に差異があり、酸化劣化抑制したブロー成形条件では当該吸収ピークが殆ど観測されないことがわかる。
<Method for analyzing oxidation degradation of resin liners>
To improve the strength and toughness of the resin liner of the present invention during pinch-off adhesion, the peak intensity ratio (peak intensity of the direct blow-molded product/peak intensity of the resin material before direct blow molding) due to oxidative degradation of the material in the range of 1,700 cm -1 to 1,750 cm -1 during FT-IR measurement must be 0.005 or less, preferably 0.002 or less. Specifically, the FT-IR measurement method of the present invention involved scraping off approximately 1 g of the surface of the molded product at three locations, and measuring the FT-IR using an FT-IR device (TENSOR II manufactured by Bruker) using the ATR method (attenuated total reflection method: DLaTGS detector, 45° incident angle, Ge prism, 4 cm -1 resolution). The degree of oxidative degradation was quantitatively evaluated based on the magnitude of the absorption peak intensity in the wavelength range of 1,700 cm -1 to 1,750 cm -1 , which is easily observed due to thermal decomposition of the resin caused by oxidative degradation. Figure 6 shows the results of FT-IR analysis of resin liners obtained under blow molding conditions that caused oxidative degradation and those that suppressed oxidative degradation. As can be seen from this graph, there is a difference in the absorption peak intensity in the wavelength range of 1,700 cm -1 to 1,750 cm -1 , and it can be seen that this absorption peak is hardly observed under blow molding conditions that suppressed oxidative degradation.

<樹脂ライナーのピンチオフ部における引張試験>
ダイレクトブロー成形加工した樹脂ライナー(肉厚3mmの場合)のドーム部におけるピンチオフ部分を、幅15mm×長さ125mmの短冊状に切削加工して、ASTM D3039に準拠して引張試験(各n=5)を実施し、引張強度および引張破断伸びを測定した。
<Tensile test at pinch-off part of resin liner>
The pinch-off portion of the dome portion of the direct blow molded resin liner (with a wall thickness of 3 mm) was cut into a strip of 15 mm width x 125 mm length, and a tensile test (n=5 for each) was carried out in accordance with ASTM D3039 to measure the tensile strength and tensile elongation at break.

以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。各実施例および比較例における物性評価は下記の方法に従って実施した。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to the descriptions in these examples. Physical properties in each example and comparative example were evaluated according to the following methods.

[樹脂ライナーの製造方法]
タハラ製アキュームレーター式押出ブロー成形装置を用いて、各実施例および比較例のブロー成形条件にて、図8に示した樹脂ライナー形状(肉厚:3mm±0.5mm、ネジ部分:内径φ13mm、外径φ24mm)を得た。
[Manufacturing method of resin liner]
Using a Tahara accumulator-type extrusion blow molding machine, the resin liner shape shown in Figure 8 (wall thickness: 3 mm ± 0.5 mm, thread portion: inner diameter φ13 mm, outer diameter φ24 mm) was obtained under the blow molding conditions of each example and comparative example.

<押出ブロー成形装置/機器仕様>
・押出機スクリュー径 :φ80mm
・押出機スクリューアレンジ :深溝フルフライト仕様
・アキュームポンプ容量 :4,000cc
・押出機スクリュー回転数 :35rpm
・ダイス形状 :ダイパージ
<成形条件>
・ホットパリソン長さ :70mm
・ホットパリソン質量 :2,000g
・ホットパリソン吹き込みガス :エアー又は不活性ガス(窒素ガス使用)。
<Extrusion blow molding machine/equipment specifications>
Extruder screw diameter: φ80 mm
・Extruder screw arrangement: Deep groove full flight specification ・Accumulator pump capacity: 4,000cc
Extruder screw rotation speed: 35 rpm
・Die shape: Die purge <Molding conditions>
・Hot parison length: 70 mm
・Hot parison mass: 2,000g
・Hot parison blowing gas: Air or inert gas (nitrogen gas is used).

[ホットパリソン押出速度測定方法]
各実施例および比較例のブロー成形条件にてホットパリソンを長さ70mm(ホットパリソン質量2,000g)まで押出完了時の時間をストップウォッチで計測(N=3)し、押出速度(kg/秒)を算出した。
[Method for measuring hot parison extrusion speed]
Under the blow molding conditions of each Example and Comparative Example, the time required for extrusion of the hot parison to a length of 70 mm (hot parison mass 2,000 g) was measured with a stopwatch (N=3), and the extrusion rate (kg/sec) was calculated.

[ホットパリソン形成温度測定方法]
各実施例および比較例のブロー成形条件にて押出したホットパリソン形成時(長さ70mm)のパリソン表面温度を赤外線サーモグラフィー(非接触式)で測定した。尚、測定箇所はホットパリソン押出側とホットパリソン押出方向と反対側(以下、反押出側とする)の2箇所とした。
[Method for measuring hot parison forming temperature]
The surface temperature of a hot parison (70 mm long) extruded under the blow molding conditions of each Example and Comparative Example was measured using a non-contact infrared thermograph at two locations: the extrusion side and the opposite side to the extrusion direction (hereinafter referred to as the counter-extrusion side).

[ピンチオフ部の肉厚測定方法]
前記の樹脂ライナー製造法で得られた樹脂ライナーにつき、ピンチオフ部、ドーム部を3cm×3cmに切出加工し、各肉厚をノギスで測定した。次いで、ドーム部肉厚に対するピンチオフ部の肉厚(ピンチオフ部肉厚/ドーム部の肉厚)を算出した。
[Method for measuring thickness of pinch-off part]
The resin liner obtained by the resin liner manufacturing method was cut into 3 cm x 3 cm pieces for the pinch-off portion and the dome portion, and the thickness of each was measured with a vernier caliper. The ratio of the pinch-off portion thickness to the dome portion thickness (pinch-off portion thickness/dome portion thickness) was then calculated.

[樹脂ライナーのFT-IR測定(樹脂材料の酸化劣化度合)]
前記で得られた樹脂ライナーの内面を約1g程度、3箇所削り出しを行い、FT-IR装置(Bruker社製:TENSOR II)を使用しATR法にて測定した。そして、酸化劣化によって樹脂が熱分解することで観測されやすい1,700cm-1~1,750cm-1の波長範囲の吸収ピーク強度比(樹脂ライナー成形品の当該ピーク強度/ブロー成形前の樹脂原料のピーク強度)の大小で酸化劣化の度合いを定量評価した。尚、この数値が小さいほど酸化劣化していない樹脂ライナーといえる。
[FT-IR measurement of resin liner (degree of oxidative degradation of resin material)]
Approximately 1 g of the inner surface of the resin liner obtained above was scraped off in three places, and the results were measured by the ATR method using an FT-IR device (TENSOR II, manufactured by Bruker). The degree of oxidative degradation was quantitatively evaluated based on the absorption peak intensity ratio (peak intensity of the resin liner molded product/peak intensity of the resin raw material before blow molding) in the wavelength range of 1,700 cm -1 to 1,750 cm -1 , which is easily observed when the resin is thermally decomposed due to oxidative degradation. The smaller this value, the less oxidative degradation there was in the resin liner.

<測定条件>
・光源 :グローバー(SiC)
・検出器 :DLaTGS
・分解能 :4cm-1
・積算回数 :128回
・付属装置 :サンダードーム、1回反射ATR、入射角45°、Geプリズム使用。
<Measurement conditions>
Light source: Globar (SiC)
・Detector: DLaTGS
・Resolution: 4cm -1
Number of measurements: 128 times. Accessory equipment: Thunderdome, single-reflection ATR, incident angle 45°, Ge prism used.

[樹脂ライナー/ピンチオフ部の引張試験(ピンチオフ密着性)]
前記で得られた樹脂ライナーのドーム部におけるピンチオフ部分を、パリソン押出方向側およびパリソン反押出方向側の2箇所から幅15mm×長さ125mmの短冊状に切削加工して、ASTM D3039に準拠して引張試験(各n=5)を実施し、引張強度および引張破断伸びを測定した。尚、この数値が大きいほどピンチオフ密着性に優れた樹脂ライナーといえる。
[Resin liner/pinch-off part tensile test (pinch-off adhesion)]
The pinch-off portion of the dome portion of the resin liner obtained above was cut into strips of 15 mm width x 125 mm length from two locations, one on the parison extrusion direction side and one on the parison counter-extrusion direction side, and tensile strength and tensile elongation at break were measured in accordance with ASTM D3039 (n=5 for each). Note that the larger these values, the better the resin liner's pinch-off adhesion.

[フィラメントワインディング法による圧力容器製造方法および耐圧試験(耐圧性)]
フィラメントワインディング成形装置に、前記で得られたライナーを設置し当該巻芯に対し、液状の熱硬化性樹脂組成物(エポキシ主剤:硬化剤=100:32(質量比)で25℃常温で均一混合したもの)の入った樹脂を東レ(株)製炭素繊維“トレカ”(登録商標)T700SC-24Kの糸束1本に含浸させながら給糸した。巻芯の軸方向に対して、±83°の巻き角度で幅60mmの範囲に巻きつけ、厚さ1mm積層し、成形品中間体を用意した。繊維巻き付け後、前記中間体を速度7rpmで回転させつつ20℃環境下で15分間保持した。保持開始時、樹脂の粘度は、1,100mPa・sであった。
[Pressure vessel manufacturing method using the filament winding method and pressure resistance test (pressure resistance)]
The liner obtained above was placed in a filament winding molding machine, and a resin containing a liquid thermosetting resin composition (epoxy base:curing agent = 100:32 (mass ratio) homogeneously mixed at room temperature of 25°C) was impregnated into a single bundle of Toray Industries, Inc.'s carbon fiber "TORAYCA" (registered trademark) T700SC-24K. The fiber was wound over a 60 mm wide area at a winding angle of ±83° relative to the axial direction of the winding core, resulting in a 1 mm thick laminate, preparing a molded intermediate. After fiber winding, the intermediate was rotated at a speed of 7 rpm and held at 20°C for 15 minutes. At the start of the hold, the viscosity of the resin was 1,100 mPa s.

前記保持後、前記の成形品中間体を80℃の温度で2時間、110℃の温度で4時間加熱し、前記の樹脂を硬化させ、耐圧試験用圧力容器を得た。次いで、図9に示す圧力容器水圧破裂試験装置に、前記で得られた圧力容器を設置して、水圧ポンプにより送水・加圧して、容器破裂した時の破裂圧力を測定(N=3)し、下記の判定基準を設けて耐圧性能を評価した。 After this holding period, the molded intermediate was heated at 80°C for 2 hours and then at 110°C for 4 hours to harden the resin and obtain a pressure vessel for pressure testing. The resulting pressure vessel was then placed in the pressure vessel hydraulic burst test device shown in Figure 9, and water was pumped in and pressurized using a hydraulic pump. The burst pressure at the time the vessel burst was measured (N=3), and the pressure resistance was evaluated using the following criteria.

<耐圧性能/判定基準>
〇 :破裂圧力80MPa以上
△ :破裂圧力30MPaを超えて80MPa未満
× :破裂圧力30MPa以下。
<Pressure resistance performance/criteria>
◯: Burst pressure 80 MPa or more △: Burst pressure greater than 30 MPa but less than 80 MPa ×: Burst pressure 30 MPa or less.

〔原料〕
実施例および比較例において、原料は以下に示すものを用いた。
[Raw materials]
In the examples and comparative examples, the following raw materials were used.

<参考例1>ダイレクトブロー成形に用いる熱可塑性樹脂
ナイロン6樹脂 :CM1056(東レ(株)製、高粘度・高衝撃ブロー成形用グレード、“アミラン”(登録商標))
ポリエチレン樹脂 :HB-216R(日本ポリエチレン(株)製、中空大型ブロー成形用高密度ポリエチレン、“ノバテック”(登録商標))
フッ素樹脂 :P-66P(AGC製、ブロー成形用テトラフルオロエチレン-パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、“Fluоn”(登録商標))
<参考例2>液状の熱硬化性樹脂組成物
エポキシ主剤 :ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(“jER”(登録商標)828 (三菱化学(株)製))
硬化剤 :ポリ(プロピレングリコール)ジアミン、イソホロンジアミン、シクロヘキシルアミン、ポリプレピレングリコールの混合物(“ARADUR”(登録商標)3486 (ハンツマンジャパン(株)製))
Reference Example 1 Thermoplastic resin used in direct blow molding Nylon 6 resin: CM1056 (manufactured by Toray Industries, Inc., high viscosity, high impact blow molding grade, "Amilan" (registered trademark))
Polyethylene resin: HB-216R (Japan Polyethylene Co., Ltd., high-density polyethylene for large-scale hollow blow molding, "Novatec" (registered trademark))
Fluorine resin: P-66P (manufactured by AGC, tetrafluoroethylene-perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer for blow molding, "Fluon" (registered trademark))
Reference Example 2 Liquid Thermosetting Resin Composition Epoxy Base: Bisphenol A-type liquid epoxy resin ("jER" (registered trademark) 828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation))
Curing agent: a mixture of poly(propylene glycol) diamine, isophorone diamine, cyclohexylamine, and polypropylene glycol ("ARADUR" (registered trademark) 3486 (manufactured by Huntsman Japan Co., Ltd.))

上記のとおり、実施例と比較例の比較により、本発明の樹脂ライナーおよび圧力容器
は、図7に示すようにピンチオフ凹み改善しピンチオフ部が強固に接着することで、ピンチオフ密着性および耐圧性能の飛躍的な向上を実現していることがわかる。
As described above, by comparing the Examples and Comparative Examples, it can be seen that the resin liner and pressure vessel of the present invention have improved pinch-off depressions and strong adhesion at the pinch-off portion, as shown in Figure 7, thereby achieving a dramatic improvement in pinch-off adhesion and pressure resistance.

101 圧力容器
102 強化繊維複合材
103 ライナー容器
104 口金部分
201 円筒状の直胴部
202 直胴部の両端に設けられた半球状のドーム部
301 射出成形ライナー(半割部品)
302 射出成形ライナー(半割部品を溶着接合したもの)
401 ダイレクトブロー成形ライナー
402 ピンチオフ発生した凹み箇所
501 単軸押出機
502 ダイレクトブロー成形用金型
503 ホットパリソン
701 ピンチオフ凹みが大きいダイレクトブロー成形ライナー
702 ピンチオフ凹みが小さいダイレクトブロー成形ライナー
101 Pressure vessel 102 Reinforced fiber composite material 103 Liner container 104 Mouthpiece portion 201 Cylindrical straight body portion 202 Hemispherical dome portions provided on both ends of the straight body portion 301 Injection molded liner (half part)
302 Injection molded liner (half parts welded together)
401 Direct blow molding liner 402 Pinch-off depression area 501 Single screw extruder 502 Direct blow molding mold 503 Hot parison 701 Direct blow molding liner with large pinch-off depression 702 Direct blow molding liner with small pinch-off depression

Claims (3)

筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄む形状のドーム部とを備え、前記直胴部および前記ドーム部が、熱可塑性樹脂製ライナー本体と、前記ライナー本体の外表面を強化繊維複合材の硬化物からなる補強層で覆われた外殻とで形成された圧力容器であって、前記ライナー本体がダイレクトブロー成形で製造され、且つ前記ドーム部に形成されたピンチオフ部の引張強度が25MPa以上、引張破断伸びが200%以上であるとともに、前記ライナー本体の内面を測定波長1,700cm -1 ~1,750cm -1 範囲でFT-IR測定したピーク強度比(ダイレクトブロー成形品の当該ピーク強度/ダイレクトブロー成形前の樹脂材料のピーク強度)が0.005以下であることを特徴とする圧力容器。 a pressure vessel comprising a cylindrical straight body portion and dome portions provided at both ends of the straight body portion and tapering away from the straight body portion, the straight body portion and the dome portions being formed by a liner body made of a thermoplastic resin and an outer shell in which the outer surface of the liner body is covered with a reinforcing layer made of a cured product of a reinforced fiber composite material, the liner body being manufactured by direct blow molding, the pinch-off portion formed in the dome portion having a tensile strength of 25 MPa or more and a tensile elongation at break of 200 % or more , and the peak intensity ratio (peak intensity of the direct blow molded product/peak intensity of the resin material before direct blow molding) measured on the inner surface of the liner body by FT-IR in the measurement wavelength range of 1,700 cm -1 to 1,750 cm -1 is 0.005 or less . 前記ライナー本体に用いる熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の圧力容器。 The pressure vessel described in claim 1, characterized in that the thermoplastic resin used for the liner body is at least one resin selected from the group consisting of polyamide resin, polyester resin, polyethylene resin, and fluororesin. 前記ドーム部に形成されたピンチオフ部の肉厚が、ドーム部肉厚に対して0.90倍以上1.05倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の圧力容器
3. The pressure vessel according to claim 1, wherein the thickness of the pinch-off portion formed on the dome portion is 0.90 to 1.05 times the thickness of the dome portion .
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001150523A (en) 1999-11-29 2001-06-05 Mitsubishi Chemicals Corp Manufacturing method of pressure vessel
JP2003056702A (en) 2001-01-31 2003-02-26 Toyoda Gosei Co Ltd High pressure gas container liner and high pressure gas container
JP2007126591A (en) 2005-11-07 2007-05-24 Ube Ind Ltd Blow molding material
JP2016188669A (en) 2015-03-30 2016-11-04 キョーラク株式会社 Pressure-resistant container and engagement structure of the same
WO2018207771A1 (en) 2017-05-11 2018-11-15 三菱ケミカル株式会社 Pressure vessel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001150523A (en) 1999-11-29 2001-06-05 Mitsubishi Chemicals Corp Manufacturing method of pressure vessel
JP2003056702A (en) 2001-01-31 2003-02-26 Toyoda Gosei Co Ltd High pressure gas container liner and high pressure gas container
JP2007126591A (en) 2005-11-07 2007-05-24 Ube Ind Ltd Blow molding material
JP2016188669A (en) 2015-03-30 2016-11-04 キョーラク株式会社 Pressure-resistant container and engagement structure of the same
WO2018207771A1 (en) 2017-05-11 2018-11-15 三菱ケミカル株式会社 Pressure vessel

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