JP2004196926A - 熱可塑性樹脂製耐圧容器および高圧体封入容器 - Google Patents
熱可塑性樹脂製耐圧容器および高圧体封入容器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】金属に替わる耐圧容器の素材として錆や腐蝕の心配がなく、軽量で形状の自由度が高い熱可塑性樹脂製耐圧容器において、十分な耐圧強度とガスバリア性を有する耐圧容器を提供する。
【解決手段】（Ａ）ナイロン樹脂１００重量部、（Ｂ）オレフィン系樹脂０〜５０重量部、（Ｃ）繊維強化材を５〜１００重量部からなり、窒素の透過度が３０ｃｍ3・０．１ｍｍ／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【選択図】 なし
【解決手段】（Ａ）ナイロン樹脂１００重量部、（Ｂ）オレフィン系樹脂０〜５０重量部、（Ｃ）繊維強化材を５〜１００重量部からなり、窒素の透過度が３０ｃｍ3・０．１ｍｍ／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体や液体さらにはその混合物等を高圧で封入するための容器として用いる耐圧容器に関し、軽量化と形状の自由度が高い熱可塑性樹脂製耐圧容器に関する。さらには、熱可塑性樹脂製耐圧容器に高圧体（高圧の気体、液体、またはそれらの混合物、もしくはそれらに固体粉末を混合したものを意味する。以下同じ。）封入して得られた高圧体封入容器に関し、さらに具体的には、消火粉末、水、高圧ガス等を収容する消火器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体や液体さらにそれらの混合物を高圧で封入して使用する耐圧容器は、使用される圧力に耐えるように材質としては鉄などの金属が使用されている。そのため重量が重くなったり、形状が制約されたりし、さらには錆や腐蝕により容器の強度が局部的に弱くなり破損などが問題とされていた。
【０００３】
これらの問題点を解決するために、特許文献１には吹き込み成形で成形した熱可塑性プラスチックからなる消火器や、特許文献２には合成樹脂を延伸ブロー成形する作動圧５〜２５バールの消火器が記載されている。しかしながら、これらに記載された態様では、実際に消火器等に必要な１ＭＰａ以上の内圧に耐えることは困難である。また、耐圧力強度を向上させる目的で、特許文献３や特許文献４にはプラスチック製容器の外周に繊維をフィラメントワインディングした消火器が提案されている。さらに、特許文献５には合成樹脂製容器の外周面に銅線を螺旋状に巻回した消火器用合成樹脂製容器が提案されている。しかしながらこれらの態様では製造が煩雑になり、形状についてもフィラメントワインディングを考慮するため制約される。また、記載された態様では、ガスバリア性に関する記述が無く長期の保管により内圧が低下することが懸念され実質的に耐圧容器としては使用が困難である。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭４６−３７００号公報（第１頁（１）欄第４〜８行目）
【特許文献２】
特開昭６４−６４６７８号公報（第１頁（１）欄第５〜１３行目）
【特許文献３】
実開昭６３−１８８０５１号公報（実用新案登録請求の範囲第１項）
【特許文献４】
実公平６−２０５４６号公報（[請求項１］）
【特許文献５】
実開昭６０−１８２０６９号公報（実用新案登録請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決し、軽量で形状の自由度が高い耐圧容器を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は以下の構成からなる。すなわち、
（１）（Ａ）ナイロン樹脂１００重量部、（Ｂ）オレフィン系樹脂０〜５０重量部、（Ｃ）繊維強化材を５〜１００重量部からなり、窒素の透過度が３０ｃｍ3・０．１ｍｍ／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下の熱可塑性樹脂を成形して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【０００７】
（２）熱可塑性樹脂中の繊維強化材の径（ｄ）がφ３〜２０μｍで、繊維強化材の径（ｄ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）との関係（Ｌｗ）／（ｄ）が１０〜１００であることを特徴とする（１）記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【０００８】
（３）前記熱可塑性樹脂をブロー成形して得られることを特徴とする（１）または（２）記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【０００９】
（４）前記熱可塑性樹脂が、ＡＳＴＭ Ｄ６３８規定の引張強さが５０ＭＰａ以上であり、かつ、熱可塑性樹脂製耐圧容器の肉厚が５ｍｍ以下であることを特徴とする（１）〜（３）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１０】
（５）前記熱可塑性樹脂と（Ｄ）ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂とが多層構造を有することを特徴とする（１）〜（４）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１１】
（６）（１）〜（５）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側に表面金属処理して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１２】
（７）（１）〜（６）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側に塗装処理を施して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１３】
（８）（１）〜（７）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の内側に蒸着により表面処理をして得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１４】
（９）（１）〜（８）記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の内部に、高圧体を封入することで内部圧力が加わる高圧体封入容器
（１０）内部圧力が０．３ＭＰａ以上であることを特徴とする（９）記載の高圧体封入容器。
からなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器を成形する方法としては、一般的な成形方法であれば特に制約するものではないが、中でも安価に中空体を得るという観点から、ブロー成形が推奨される。熱可塑性樹脂製耐圧容器の内部に、高圧体を封入して得られた高圧体封入容器とは、高圧体を封入体封入することにより内圧が０．３ＭＰａ以上加わる容器を指し、好ましくは０．５ＭＰａ以上、さらに好ましくは１．０ＭＰａ以上の内圧が加わる容器を意味する。また、内圧は常時一定の圧力でも、変動しても、さらには瞬間的に内圧が加わるものでもよく、特に限定するものではない。
【００１６】
本発明で用いられる（Ａ）ナイロン樹脂とは、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たる構成成分とするポリアミド樹脂のことである。その主要構成成分の代表例としては、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、ｐ−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、ヘキサメチレンジアミン、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、ｍ−キシレンジアミン、ｐ−キシレンジアミン、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−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、スベリン酸、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−ナトリウムスルホン酸、ヘキサジドロフタル酸、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が挙げられ、本発明においては、これらの原料から誘導されるナイロンホモポリマーまたはコポリマーを各々単独または混合物の形で用いることができる。
【００１７】
特に本発明で有用なナイロン樹脂としては成形性の面から具体的には、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６６／６Ｔ、ナイロン６６／６Ｉ、ナイロン６６／６Ｔ／６Ｉ、ナイロンＸＤ６、ナイロン９Ｔ、ナイロン９Ｉ、ナイロン９Ｔ／９Ｉおよびこれらの混合物ないし共重合体などが挙げられる。なお、ここで、Ｔ：テレフタル酸単位を表し、Ｉ：イソフタル酸単位を表す。
【００１８】
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コポリマーなどが好適に使用される。
【００１９】
これらナイロン樹脂の重合度には特に制限は無いが濃硫酸相対粘度（ηｒ）が、１．５〜７．５の範囲、特に２．５〜６．５の範囲のものが好ましい。なお、本発明において濃硫酸相対粘度とは、１％の濃硫酸溶液中、２５℃で測定した相対粘度をいう。
【００２０】
本発明で用いられる（Ｂ）オレフィン系樹脂としては、オレフィンを（共）重合した（共）重合体であり、具体的にはオレフィン系（共）重合体、およびそれらにエポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基を有する単量体成分（以下、官能基含有成分と略す）を導入して得られるオレフィン系（共）重合体（変性オレフィン（共）重合体）などが挙げられる。また、本発明においてオレフィン系樹脂は１種または２種以上で使用することも可能である。
【００２１】
オレフィン系（共）重合体としては、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、４−メチルペンテン−１、イソブチレンなどのα−オレフィン単独または２種以上を重合して得られる重合体、α−オレフィンとアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのα，β−不飽和酸およびそのアルキルエステルとの共重合体などが挙げられる。
【００２２】
オレフィン系重合体の好適な具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレン共重合体、エチレン／ブテン−１共重合体、エチレン／アクリル酸メチル共重合体、エチレン／アクリル酸エチル共重合体、エチレン／アクリル酸ブチル共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル共重合体、エチレン／メタクリル酸エチル共重合体、エチレン／メタクリル酸ブチル共重合体などが挙げられる。
【００２３】
また、オレフィン系（共）重合体には、エポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基を有する単量体成分を導入することもでき、官能基含有成分の例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、エンドビシクロ−（２,２,１）−５−ヘプテン−２,３−ジカルボン酸、エンドビシクロ−（２,２,１）−５−ヘプテン−２,３−ジカルボン酸無水物などの酸無水物基を含有する単量体、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、シトラコン酸グリシジルなどのエポキシ基を含有する単量体、カルボン酸金属錯体などのアイオノマーを含有する単量体が挙げられる。
【００２４】
これら官能基含有成分を導入する方法は特に制限なく、共重合せしめたり、オレフィン重合体にラジカル開始剤を用いてグラフト導入するなどの方法を用いることができる。官能基含有成分の導入量は変性オレフィン重合体を構成する単量体残基全体に対して０．００１〜４０モル％、好ましくは０．０１〜３５モル％の範囲内であるのが適当である。
【００２５】
本発明で特に有用なオレフィン重合体にエポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基を有する単量体成分を導入して得られるオレフィン（共）重合体の具体例としては、エチレン／プロピレン−ｇ−メタクリル酸グリシジル共重合体（”ｇ”はグラフト重合を表す、以下同じ）、エチレン／ブテン−１−ｇ−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／アクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／アクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／プロピレン−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／ブテン−１−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸メチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸エチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸エチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸共重合体の亜鉛錯体、エチレン／メタクリル酸共重合体のマグネシウム錯体、エチレン／メタクリル酸共重合体のナトリウム錯体などを挙げることができる。
【００２６】
（Ｂ）オレフィン系樹脂は熱可塑性樹脂製耐圧容器の衝撃強度を向上させる目的で配合されるが、配合量が多くなると成形性が劣るため好ましい配合量としては、（Ａ）ナイロン樹脂１００重量部に対し、０〜５０重量部が、さらに好ましくは５〜４０重量部が好適に使用される。
【００２７】
本発明で用いられる（Ｃ）繊維強化材としては一般的に樹脂の強化用に用いられるものであれば特に限定はないが、ガラス繊維、ガラスミルドファイバー、炭素繊維、金属繊維、ワラステナイト繊維、アラミド繊維、ウイスカが例示され、なかでもガラス繊維や炭素繊維が好ましく用いられる。また、繊維強化材の径（ｄ）としては樹脂にコンパウンドした際の補強効果と成形時の成形性の面から繊維径φ３〜２０μｍ、さらにφ４〜１７μｍのものが好適に用いられる。また、これら繊維強化材をイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などのカップリング剤で予備処理して使用することも可能である。
【００２８】
また、本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器に充填される繊維強化材の長さとしても繊維強化材の補強効果と成形性の面から、繊維強化材の径（ｄ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）との関係（Ｌｗ）／（ｄ）が１０〜１００、さらに好ましくは２０〜７０が好適に使用される。
【００２９】
ここで、重量平均繊維長（Ｌｗ）は次のように定義される。
【００３０】
重量平均繊維長（Ｌｗ）＝ΣＬｉ2／ΣＬｉ
ここで、Ｌｉはｉ番面の繊維の長さを意味する。
【００３１】
なお、繊維強化材は熱可塑性樹脂製耐圧容器を成形する熱可塑性樹脂ペレットの一部または全部を４５０℃×５時間、アルゴンガス雰囲気中で燃焼させて残った灰分から１００本以上の繊維について顕微鏡観察により測定したものである。
【００３２】
（Ｃ）繊維強化材は熱可塑性樹脂製耐圧容器の耐圧強度と剛性を向上させる目的で配合され配合量が（Ａ）ナイロン樹脂１００重量部に対し、５〜１００重量部、さらに好ましくは７〜８０重量部、さらに好ましくは１０〜７０重量部が好適に使用される。（Ｃ）繊維強化材の配合量が５重量部より少ない場合には、熱可塑性樹脂製耐圧容器の耐圧強度と剛性が不十分となり、１００重量部より多い場合には成形性が悪く、さらに熱可塑性樹脂製耐圧容器の表面外観も悪くなるため好ましくない。
【００３３】
また、本発明でいう窒素の透過度は、ＪＩＳ Ｋ７１２６（差圧法）に準拠した方法で測定した値であり、熱可塑性樹脂製耐圧容器内に充填した圧力が抜けないように、熱可塑性樹脂製耐圧容器に使用される熱可塑性樹脂の窒素の透過度が３０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下であることが必要であり、好ましくは２０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは１５ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下であることが好適とされる。さらに、窒素以外に酸素の透過度においても同様にＪＩＳ Ｋ７１２６（差分法）に準拠した方法で測定した値で、１００ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは７０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは５０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下であることが推奨される。
【００３４】
また、本発明で使用される熱可塑性樹脂製耐圧容器に使用される熱可塑性樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準拠した引張強さが５０ＭＰａ以上必要であり、さらに好ましくは７０ＭＰａ以上、さらに好ましくは８０ＭＰａ以上が必要である。引張強さが５０ＭＰａより低い場合には、肉厚５ｍｍ以下の熱可塑性樹脂製耐圧容器で０．５〜５ＭＰａの内部圧力に耐えることができない。また、熱可塑性樹脂製耐圧容器の肉厚が５ｍｍより大きくなると成形するのが困難になるばかりか、十分な軽量化をはかることができない。さらに熱可塑性樹脂製耐圧容器の肉厚は軽量化や成形性を考慮し薄くすることが推奨でき、具体的には４ｍｍ以下が好ましい。
【００３５】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器はさらに（Ｄ）ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂と多層構造を有することも推奨できる。多層構造を形成する熱可塑性樹脂としては特に限定する物はなく例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、エチレン／α−オレフィン共重合体などのオレフィン系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ＡＳ樹脂（アクリロ二トリル／スチレン共重合体）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル／スチレン／ブタジエン）、ＨＩＰＳ（ハイインパクトポリスチレン）などのスチレン系樹脂、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２,６−ナフタレート、ポリブチレン２，６−ナフタレート、ポリエイレンイソフタレート、ポリブチレンイソフタレートなどの非液晶ポリエステル系樹脂およびこれらの共重合体、液晶ポリエステル、ポリフェニレンスルフィドに代表されるポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール（ホモポリマー、コポリマー）などが挙げられ、中でもＪＩＳ Ｋ７１２６により測定された水の透過度が５０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは３０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下の熱可塑性樹脂が選択され、特にポリエチレン、ＡＢＳ、ＥＶＤＣ、ＥＶＯＨが好適な熱可塑性樹脂として使用される。
【００３６】
ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂と多層構造を有する成形方法としては、２色射出成形、ブロー多層成形などが挙げられ、中でもアキュムレーターを備えた多層ブロー成形が好適である。多層構造はナイロン樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂が内側でも外側でも特に問題はなく、また、ナイロン樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂とナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂とを多層とする間に接着剤層を形成することも可能であり、さらにリサイクル材層を形成することも可能である。
【００３７】
本発明で熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側表面に金属処理や塗装処理を施すことで、一般的な表面外観の向上の他に、外部から衝撃を保護や傷が付くことで外部から衝撃を受けた際の目印として活用でき、さらに耐候性（耐紫外線性）の向上、ガスバリヤ性や水のバリヤ性の向上の効果も期待できる。
【００３８】
本発明の金属処理としては、めっき、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなど熱可塑性樹脂製耐圧容器の表面に表面処理するもの、金属箔などを張り付ける方法などが挙げられるが、作業性を考慮する場合には、めっき、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの表面処理を施す方法が好ましい。表面処理する方法においてめっきとは、槽内に外部から電界などのエネルギーを加えずに化学反応作用のみで成形体表面に金属膜を析出する化学めっき（無電解めっき）や、導電性を有するプライマーを塗るプライマーめっき（部分めっき）。さらにこれらに対し、外部から電気的エネルギーを与えて行う電気めっきなどが具体例として挙げられる。また、蒸着とは１０-4〜１０-5Ｔｏｒｒ程度の真空下で金属材料を融点以上に加熱させ、金属蒸気を飛散させて成形体表面に凝縮し微粒子の薄膜を形成させるものであり、イオンプレーティングとは、１０-2〜１０-4Ｔｏｒｒのグロー放電雰囲気中で蒸着と同じ方法で金属材料を加熱蒸発させ、蒸発原子をイオン化し、負の電圧をかけた成形体表面に付着させるものであり、スパッタリングとは、真空中のグロー放電で発生した不活性ガスイオンを、ターゲットに加速衝突させて、ターゲットを構成する原子が表面から叩き出し成形体表面にあてて金属膜を形成させるものである。またこれらには密着性を向上させる目的で表面処理を行う前に各種前処理を行うことも可能である。
【００３９】
めっき、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどに使用する金属膜としては特に制限はなく、一般的に使用されるような銅、ニッケル、クロム、錫、アルミニウム、銀などが挙げられ、金属の膜厚としても特に制限するものは無く、０．０１〜１０μｍ程度で十分である。
【００４０】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側に施す塗装処理としては、一般的に使用されるハケ塗り、ローラー塗り、吹付塗装、浸漬塗装などが挙げられ、さらにナイロン樹脂の耐熱性が高い特徴を生かしたベーキング温度が１００℃以上の焼き付け塗装や、繊維強化材に炭素繊維を使用した場合には、静電塗装、静電粉体塗装等を活用することもできる。
【００４１】
また、塗料としては熱可塑性樹脂製耐圧容器に十分な密着性を有するものであれば特に限定するものでなく、アクリル系、アミノ系、アルキド系、エポキシ系、シリコン系、フッ素系、アクリルウレタン系、アクリルシリコン系、不飽和ポリエステル系、フェノール系、酢ビエマルジョン系、アクリルエマルジョン系等を使用することが可能でき、中でもアクリルウレタン系、アクリルシリコン系、エポキシ系が好適に使用することができ、必要に応じて塗料の密着性を改善するために、塗装前処理としてプライマー塗装することも可能である。
【００４２】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器の内側に表面処理する蒸着としては、容器内を真空引きした後にアセチレンガスを導入し、カーボンのコーティングをするものを推奨し、ガスバリア性、耐薬品性を向上させる目的に施すことができる。
【００４３】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の濃硫酸相対粘度ηｒは、１％濃度の濃硫酸溶液を用いて２５℃で測定した値である。また、繊維強化材の重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）との比（Ｌｗ）／（ｄ）は、ブロー成形する熱可塑性樹脂ペレットを４５０℃×５時間、アルゴンガス雰囲気下で燃焼させて残った灰分から１２０本の繊維について顕微鏡観察により測定して算出した。また、引張強度はＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って、曲げ弾性率はＡＳＴＭ Ｄ７９０に従って測定した。窒素ガスの透過度は、１ｍｍ厚みの試験片を使用し、ＪＩＳ Ｋ７１２６（差圧法）に従い２３℃、飽和吸水状で測定した。
【００４４】
引張強度、曲げ弾性率、窒素透等過度を測定する試験片は東芝機械製ＩＳ８０射出成形機を用い、後述する参考例１，２，４はシリンダー温度：２７０℃、金型温度：８０℃の設定条件で、参考例３，５はシリンダー温度：２４０℃、金型温度：４０℃の設定条件で、参考例６はシリンダー温度：３２０℃、金型温度１２０℃の設定条件で射出成形することにより作成した。
【００４５】
熱可塑性樹脂製耐圧容器の成形は、日本製鋼所製ＪＢ−１０５型ブロー成形機を用い、図１（Ａ）に示す形状の熱可塑性樹脂製耐圧容器を、ナイロン樹脂はシリンダー温度：２７０℃で、ポリエチレン樹脂はシリンダー温度２４０℃で、ポリカーボネート樹脂はシリンダー温度３２０℃で、ＡＢＳ樹脂はシリンダー温度２３０℃で、ＥＶＯＨはシリンダー温度２２５℃で、接着剤層の変性ポリエチレン樹脂はシリンダー温度：２２０℃の設定条件でブロー成形した。
【００４６】
図１は正面図、図２は消火器として組み付けた状態の正面図を表す。図１において１は熱可塑性樹脂製耐圧容器の本体、２は熱可塑性樹脂製耐圧容器が立つように本体と同じ樹脂を射出成形した翼を本体の４カ所に超音波溶着で取り付けた。３は消火器の取っ手等を取り付ける接合部を示す。また図２において４は消火器の取っ手部であり、熱可塑性樹脂製耐圧容器内に消火剤を吹き上げる５配管を配し、６ホースより消火剤を噴射する構造を取っている。
【００４７】
熱可塑性樹脂製耐圧容器の耐圧強度は、熱可塑性樹脂製耐圧容器内部に水を充填すると共に、３接合部を介してウォーターポンプ（三菱電機製ＧＥＨＲＥＤ ＭＯＴＯＲ ＧＭ−Ｈ２０．４ｋＷ）に接続し、水槽（容量２０ｌ、水温２３℃）中に浸漬させた状態でウォーターポンプにて内圧を加えていき、熱可塑性樹脂製耐圧容器が破壊した圧力、または圧力の上昇が見られなくなった圧力をポンプの圧力測定器（ＮＡＧＡＮＯ ＫＥＩＫＩ製ＳＥＭＩＣＯＭ ＧＡＵＧＥ ＧＣ７０）より読みとり耐圧強度とした。熱可塑性樹脂製耐圧容器の落下衝撃強さは、容器を５ｍの高さからコンクリート上に５回落下させ容器本体の損傷や割れの有無を確認した。長期耐圧試験は熱可塑性樹脂耐圧容器内に０．５ＭＰａの内圧を加え１ケ月屋外に放置後、内圧を確認した。さらにその熱可塑性樹脂製耐圧容器についても落下衝撃強さを測定した。
【００４８】
実施例、比較例に使用した配合材および熱可塑性樹脂を以下に示す。
【００４９】
（Ａ）ナイロン樹脂
Ａ−１：ナイロン６、東レ製”アミラン”ＣＭ１０２１Ｔ（ηｒ＝３．４）
Ａ−２：ナイロン６、東レ製”アミラン”ＣＭ１０３１（ηｒ＝３．７）。
【００５０】
（Ｂ）オレフィン系樹脂
Ｂ−１：エチレン／ブテン−１共重合体、三井化学製”タフマー”Ａ４０８５。
【００５１】
（Ｃ）繊維強化材
Ｃ−１：直径１３μｍ、長さ３ｍｍのチョップドストランタイプのガラス繊維。
【００５２】
（Ｄ）ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂
Ｄ−１：ポリエチレン、三井化学製”ハイゼックス”７２００Ｂ
Ｄ−２：エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、クレハ製”エバール”Ｆ１０１
Ｄ−３：ポリカーボネート、三菱エンジニアリングプラスチック製”ユーピロン”Ｅ−２０００
Ｄ−４：ＡＢＳ、東レ製”トヨラック”ＴＨ−４０
Ｄ−５：変性ポリエチレン（接着剤層）、日本ポリオレフィン製”アドテックス”ＦＴ６１ＡＲ３。
【００５３】
参考例１〜１２
上述した配合材と熱可塑性樹脂を表１に示す割合でドライブレンドした後、参考例１〜７はシリンダー温度２６５℃の２軸スクリュー式押出機で、参考例８はシリンダー温度２４０℃の２軸クリュー式押出機で溶融混練しペレタイズしてブロー成形用の樹脂を得た。参考例９〜１２はそのままの状態の熱可塑性樹脂ペレットをブロー成形用に使用した。
【００５４】
実施例１〜１０
表２に示す熱可塑性樹脂を使い、ブロー成形にて熱可塑性樹脂製耐圧容器を作成した。ブロー成形ではパリソンの量を調整することで肉厚の異なる容器を作り平均の肉厚を示した。実施例８、９は多層ブロー成形を行い、実施例９、１０は熱可塑性樹脂耐圧容器の外側に各々めっきと塗装処理を施した。
【００５５】
めっきについては、成形体を７０℃の３０％水酸化ナトリウム水溶液に３分間浸漬し、さらに７０℃の２０％塩酸水溶液に２分間浸漬した後、流水中で十分洗浄して粗表面化した試験片を得た。この粗表面化した試験片につき、以下に示す方法によりメッキ処理を施した。
【００５６】
１．センシタイジング：試験片を塩化第一スズ３０ｇ、塩酸（３８％）６０ｃｃおよび水１０００ｃｃからなる溶液に２５℃で２〜５分間浸漬。
【００５７】
２．水洗
３．アクチベーティング：試験片を塩化パラジウム０．１ｇ、塩酸（３８％）１０ｃｃおよび水１０００ｃｃからなる溶液に２５℃で１〜３分間浸漬。
【００５８】
４．水洗
５．無電解銅メッキ：試験片を硫酸銅（５％水和物）１０ｇ、ホルマリン（３７％）４０ｃｃ、水酸化ナトリウム１０ｇ、ロッシエル塩２０ｇおよび水１０００ｃｃからなる化学銅メッキ液（ｐＨ１０．０〜１１．５）に２５〜３０℃で１０分間浸漬。
【００５９】
６．水洗
７．電気メッキ：試験片を濃硫酸５０ｇ、硫酸銅（５％水和物）２００ｇ、光沢剤（ＵＢＡＣ）４ｃｃおよび水１０００ｃｃからなる酸性銅メッキ浴中におき、温度２５〜３０℃、電気密度４Ａ／ｄｍ2の条件下に６０分間電気メッキして厚み約６０μｍの銅メッキを形成した。
【００６０】
また、塗装については藤倉化成のアクリルウレタン樹脂架橋型二液性塗料、レクラック＃４４０Ｈ主剤：レクラック硬化剤：レクラックシンナー＝１０：１：４に混合したものを、膜厚２５〜３０μｍに吹きつけ塗装し、その後８０℃×３０分の強制乾燥を行った。
【００６１】
得られた熱可塑性樹脂製耐圧容器につて、耐圧強度、落下衝撃強さ、長期耐圧試験、長期放置後の落下衝撃強さを調べ結果を表２に示す。
【００６２】
比較例１〜１２
表３に示す熱可塑性樹脂を使い、実施例と同様にブロー成形にて熱可塑性樹脂製耐圧容器を作成した。比較例１１、１２は多層ブロー成形を行った。得られた熱可塑性樹脂製耐圧容器につて、実施例同様に、耐圧強度、落下衝撃強さ、長期耐圧試験、長期放置後の落下衝撃強さを調べ結果を表３に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
【表３】
【００６６】
実施例で示した本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器は、耐圧強度が高く落下衝撃に対しても損傷を受けない。また、外側にめっきや塗装を施した耐圧容器では落下衝撃により外部に損傷ができ、これにより損傷度合いが確認できることが確認することができた。さらに、長期耐圧試験においても圧力の低下が無く熱可塑性樹脂のガスバリア性、耐候性に優れることが確認できた。
【００６７】
一方比較例の熱可塑性樹脂製耐圧容器は、ナイロン樹脂（参考例４）を使用した比較例３、４以外では、全体的に熱可塑性樹脂のガスバリア性が劣るため長期耐圧試験において圧力が低下しており耐圧容器としての機能性に劣る。比較例９、１０でもナイロン樹脂を使用しているが、各々比較例９は繊維強化材量が多いためブロー延伸時にパリソンの破れが発生し成形できず、比較例１０ではオレフィン系樹脂の配合量が多いことでガズバリア性が低下した。比較例３、４では、熱可塑性樹脂の強度が低いために耐圧強度が劣り落下衝撃強さにおいても割れが発生する。比較例７、８では高い耐圧強度を有しているがＰＣ樹脂が耐候性に劣るため長期放置後の落下衝撃強さで割れが発生する。また多層ブロー成形した比較例１１、１２では、ガスバリア性に改善効果が見られるが耐圧強度が低い。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器は、ガスバリア性に優れたナイロン樹脂を主成分とし繊維強化樹脂で強化した繊維強化ナイロン樹脂を使用することで、軽量化と形状の自由度の高い耐圧容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器の正面図。
【図２】図１の耐圧容器に消火器の取っ手部品を取り付けた時の正面図。
【符号の説明】
１ 熱可塑性樹脂製耐圧容器本体
２ 熱可塑性樹脂製耐圧容器を直立させるための台
３ 接合部
４ 消火器の取っ手
５ 消火剤配管
６ ホース
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体や液体さらにはその混合物等を高圧で封入するための容器として用いる耐圧容器に関し、軽量化と形状の自由度が高い熱可塑性樹脂製耐圧容器に関する。さらには、熱可塑性樹脂製耐圧容器に高圧体（高圧の気体、液体、またはそれらの混合物、もしくはそれらに固体粉末を混合したものを意味する。以下同じ。）封入して得られた高圧体封入容器に関し、さらに具体的には、消火粉末、水、高圧ガス等を収容する消火器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体や液体さらにそれらの混合物を高圧で封入して使用する耐圧容器は、使用される圧力に耐えるように材質としては鉄などの金属が使用されている。そのため重量が重くなったり、形状が制約されたりし、さらには錆や腐蝕により容器の強度が局部的に弱くなり破損などが問題とされていた。
【０００３】
これらの問題点を解決するために、特許文献１には吹き込み成形で成形した熱可塑性プラスチックからなる消火器や、特許文献２には合成樹脂を延伸ブロー成形する作動圧５〜２５バールの消火器が記載されている。しかしながら、これらに記載された態様では、実際に消火器等に必要な１ＭＰａ以上の内圧に耐えることは困難である。また、耐圧力強度を向上させる目的で、特許文献３や特許文献４にはプラスチック製容器の外周に繊維をフィラメントワインディングした消火器が提案されている。さらに、特許文献５には合成樹脂製容器の外周面に銅線を螺旋状に巻回した消火器用合成樹脂製容器が提案されている。しかしながらこれらの態様では製造が煩雑になり、形状についてもフィラメントワインディングを考慮するため制約される。また、記載された態様では、ガスバリア性に関する記述が無く長期の保管により内圧が低下することが懸念され実質的に耐圧容器としては使用が困難である。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭４６−３７００号公報（第１頁（１）欄第４〜８行目）
【特許文献２】
特開昭６４−６４６７８号公報（第１頁（１）欄第５〜１３行目）
【特許文献３】
実開昭６３−１８８０５１号公報（実用新案登録請求の範囲第１項）
【特許文献４】
実公平６−２０５４６号公報（[請求項１］）
【特許文献５】
実開昭６０−１８２０６９号公報（実用新案登録請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決し、軽量で形状の自由度が高い耐圧容器を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は以下の構成からなる。すなわち、
（１）（Ａ）ナイロン樹脂１００重量部、（Ｂ）オレフィン系樹脂０〜５０重量部、（Ｃ）繊維強化材を５〜１００重量部からなり、窒素の透過度が３０ｃｍ3・０．１ｍｍ／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下の熱可塑性樹脂を成形して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【０００７】
（２）熱可塑性樹脂中の繊維強化材の径（ｄ）がφ３〜２０μｍで、繊維強化材の径（ｄ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）との関係（Ｌｗ）／（ｄ）が１０〜１００であることを特徴とする（１）記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【０００８】
（３）前記熱可塑性樹脂をブロー成形して得られることを特徴とする（１）または（２）記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【０００９】
（４）前記熱可塑性樹脂が、ＡＳＴＭ Ｄ６３８規定の引張強さが５０ＭＰａ以上であり、かつ、熱可塑性樹脂製耐圧容器の肉厚が５ｍｍ以下であることを特徴とする（１）〜（３）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１０】
（５）前記熱可塑性樹脂と（Ｄ）ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂とが多層構造を有することを特徴とする（１）〜（４）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１１】
（６）（１）〜（５）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側に表面金属処理して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１２】
（７）（１）〜（６）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側に塗装処理を施して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１３】
（８）（１）〜（７）いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の内側に蒸着により表面処理をして得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
【００１４】
（９）（１）〜（８）記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の内部に、高圧体を封入することで内部圧力が加わる高圧体封入容器
（１０）内部圧力が０．３ＭＰａ以上であることを特徴とする（９）記載の高圧体封入容器。
からなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器を成形する方法としては、一般的な成形方法であれば特に制約するものではないが、中でも安価に中空体を得るという観点から、ブロー成形が推奨される。熱可塑性樹脂製耐圧容器の内部に、高圧体を封入して得られた高圧体封入容器とは、高圧体を封入体封入することにより内圧が０．３ＭＰａ以上加わる容器を指し、好ましくは０．５ＭＰａ以上、さらに好ましくは１．０ＭＰａ以上の内圧が加わる容器を意味する。また、内圧は常時一定の圧力でも、変動しても、さらには瞬間的に内圧が加わるものでもよく、特に限定するものではない。
【００１６】
本発明で用いられる（Ａ）ナイロン樹脂とは、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たる構成成分とするポリアミド樹脂のことである。その主要構成成分の代表例としては、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、ｐ−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、ヘキサメチレンジアミン、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、ｍ−キシレンジアミン、ｐ−キシレンジアミン、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−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、スベリン酸、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−ナトリウムスルホン酸、ヘキサジドロフタル酸、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が挙げられ、本発明においては、これらの原料から誘導されるナイロンホモポリマーまたはコポリマーを各々単独または混合物の形で用いることができる。
【００１７】
特に本発明で有用なナイロン樹脂としては成形性の面から具体的には、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６６／６Ｔ、ナイロン６６／６Ｉ、ナイロン６６／６Ｔ／６Ｉ、ナイロンＸＤ６、ナイロン９Ｔ、ナイロン９Ｉ、ナイロン９Ｔ／９Ｉおよびこれらの混合物ないし共重合体などが挙げられる。なお、ここで、Ｔ：テレフタル酸単位を表し、Ｉ：イソフタル酸単位を表す。
【００１８】
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コポリマーなどが好適に使用される。
【００１９】
これらナイロン樹脂の重合度には特に制限は無いが濃硫酸相対粘度（ηｒ）が、１．５〜７．５の範囲、特に２．５〜６．５の範囲のものが好ましい。なお、本発明において濃硫酸相対粘度とは、１％の濃硫酸溶液中、２５℃で測定した相対粘度をいう。
【００２０】
本発明で用いられる（Ｂ）オレフィン系樹脂としては、オレフィンを（共）重合した（共）重合体であり、具体的にはオレフィン系（共）重合体、およびそれらにエポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基を有する単量体成分（以下、官能基含有成分と略す）を導入して得られるオレフィン系（共）重合体（変性オレフィン（共）重合体）などが挙げられる。また、本発明においてオレフィン系樹脂は１種または２種以上で使用することも可能である。
【００２１】
オレフィン系（共）重合体としては、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、４−メチルペンテン−１、イソブチレンなどのα−オレフィン単独または２種以上を重合して得られる重合体、α−オレフィンとアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのα，β−不飽和酸およびそのアルキルエステルとの共重合体などが挙げられる。
【００２２】
オレフィン系重合体の好適な具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレン共重合体、エチレン／ブテン−１共重合体、エチレン／アクリル酸メチル共重合体、エチレン／アクリル酸エチル共重合体、エチレン／アクリル酸ブチル共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル共重合体、エチレン／メタクリル酸エチル共重合体、エチレン／メタクリル酸ブチル共重合体などが挙げられる。
【００２３】
また、オレフィン系（共）重合体には、エポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基を有する単量体成分を導入することもでき、官能基含有成分の例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、エンドビシクロ−（２,２,１）−５−ヘプテン−２,３−ジカルボン酸、エンドビシクロ−（２,２,１）−５−ヘプテン−２,３−ジカルボン酸無水物などの酸無水物基を含有する単量体、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、シトラコン酸グリシジルなどのエポキシ基を含有する単量体、カルボン酸金属錯体などのアイオノマーを含有する単量体が挙げられる。
【００２４】
これら官能基含有成分を導入する方法は特に制限なく、共重合せしめたり、オレフィン重合体にラジカル開始剤を用いてグラフト導入するなどの方法を用いることができる。官能基含有成分の導入量は変性オレフィン重合体を構成する単量体残基全体に対して０．００１〜４０モル％、好ましくは０．０１〜３５モル％の範囲内であるのが適当である。
【００２５】
本発明で特に有用なオレフィン重合体にエポキシ基、酸無水物基、アイオノマーなどの官能基を有する単量体成分を導入して得られるオレフィン（共）重合体の具体例としては、エチレン／プロピレン−ｇ−メタクリル酸グリシジル共重合体（”ｇ”はグラフト重合を表す、以下同じ）、エチレン／ブテン−１−ｇ−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／アクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／アクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル／メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン／プロピレン−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／ブテン−１−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸メチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／アクリル酸エチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸メチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸エチル−ｇ−無水マレイン酸共重合体、エチレン／メタクリル酸共重合体の亜鉛錯体、エチレン／メタクリル酸共重合体のマグネシウム錯体、エチレン／メタクリル酸共重合体のナトリウム錯体などを挙げることができる。
【００２６】
（Ｂ）オレフィン系樹脂は熱可塑性樹脂製耐圧容器の衝撃強度を向上させる目的で配合されるが、配合量が多くなると成形性が劣るため好ましい配合量としては、（Ａ）ナイロン樹脂１００重量部に対し、０〜５０重量部が、さらに好ましくは５〜４０重量部が好適に使用される。
【００２７】
本発明で用いられる（Ｃ）繊維強化材としては一般的に樹脂の強化用に用いられるものであれば特に限定はないが、ガラス繊維、ガラスミルドファイバー、炭素繊維、金属繊維、ワラステナイト繊維、アラミド繊維、ウイスカが例示され、なかでもガラス繊維や炭素繊維が好ましく用いられる。また、繊維強化材の径（ｄ）としては樹脂にコンパウンドした際の補強効果と成形時の成形性の面から繊維径φ３〜２０μｍ、さらにφ４〜１７μｍのものが好適に用いられる。また、これら繊維強化材をイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などのカップリング剤で予備処理して使用することも可能である。
【００２８】
また、本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器に充填される繊維強化材の長さとしても繊維強化材の補強効果と成形性の面から、繊維強化材の径（ｄ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）との関係（Ｌｗ）／（ｄ）が１０〜１００、さらに好ましくは２０〜７０が好適に使用される。
【００２９】
ここで、重量平均繊維長（Ｌｗ）は次のように定義される。
【００３０】
重量平均繊維長（Ｌｗ）＝ΣＬｉ2／ΣＬｉ
ここで、Ｌｉはｉ番面の繊維の長さを意味する。
【００３１】
なお、繊維強化材は熱可塑性樹脂製耐圧容器を成形する熱可塑性樹脂ペレットの一部または全部を４５０℃×５時間、アルゴンガス雰囲気中で燃焼させて残った灰分から１００本以上の繊維について顕微鏡観察により測定したものである。
【００３２】
（Ｃ）繊維強化材は熱可塑性樹脂製耐圧容器の耐圧強度と剛性を向上させる目的で配合され配合量が（Ａ）ナイロン樹脂１００重量部に対し、５〜１００重量部、さらに好ましくは７〜８０重量部、さらに好ましくは１０〜７０重量部が好適に使用される。（Ｃ）繊維強化材の配合量が５重量部より少ない場合には、熱可塑性樹脂製耐圧容器の耐圧強度と剛性が不十分となり、１００重量部より多い場合には成形性が悪く、さらに熱可塑性樹脂製耐圧容器の表面外観も悪くなるため好ましくない。
【００３３】
また、本発明でいう窒素の透過度は、ＪＩＳ Ｋ７１２６（差圧法）に準拠した方法で測定した値であり、熱可塑性樹脂製耐圧容器内に充填した圧力が抜けないように、熱可塑性樹脂製耐圧容器に使用される熱可塑性樹脂の窒素の透過度が３０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下であることが必要であり、好ましくは２０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは１５ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下であることが好適とされる。さらに、窒素以外に酸素の透過度においても同様にＪＩＳ Ｋ７１２６（差分法）に準拠した方法で測定した値で、１００ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは７０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは５０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下であることが推奨される。
【００３４】
また、本発明で使用される熱可塑性樹脂製耐圧容器に使用される熱可塑性樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準拠した引張強さが５０ＭＰａ以上必要であり、さらに好ましくは７０ＭＰａ以上、さらに好ましくは８０ＭＰａ以上が必要である。引張強さが５０ＭＰａより低い場合には、肉厚５ｍｍ以下の熱可塑性樹脂製耐圧容器で０．５〜５ＭＰａの内部圧力に耐えることができない。また、熱可塑性樹脂製耐圧容器の肉厚が５ｍｍより大きくなると成形するのが困難になるばかりか、十分な軽量化をはかることができない。さらに熱可塑性樹脂製耐圧容器の肉厚は軽量化や成形性を考慮し薄くすることが推奨でき、具体的には４ｍｍ以下が好ましい。
【００３５】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器はさらに（Ｄ）ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂と多層構造を有することも推奨できる。多層構造を形成する熱可塑性樹脂としては特に限定する物はなく例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、エチレン／α−オレフィン共重合体などのオレフィン系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ＡＳ樹脂（アクリロ二トリル／スチレン共重合体）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル／スチレン／ブタジエン）、ＨＩＰＳ（ハイインパクトポリスチレン）などのスチレン系樹脂、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２,６−ナフタレート、ポリブチレン２，６−ナフタレート、ポリエイレンイソフタレート、ポリブチレンイソフタレートなどの非液晶ポリエステル系樹脂およびこれらの共重合体、液晶ポリエステル、ポリフェニレンスルフィドに代表されるポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール（ホモポリマー、コポリマー）などが挙げられ、中でもＪＩＳ Ｋ７１２６により測定された水の透過度が５０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下、さらに好ましくは３０ｃｍ3／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下の熱可塑性樹脂が選択され、特にポリエチレン、ＡＢＳ、ＥＶＤＣ、ＥＶＯＨが好適な熱可塑性樹脂として使用される。
【００３６】
ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂と多層構造を有する成形方法としては、２色射出成形、ブロー多層成形などが挙げられ、中でもアキュムレーターを備えた多層ブロー成形が好適である。多層構造はナイロン樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂が内側でも外側でも特に問題はなく、また、ナイロン樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂とナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂とを多層とする間に接着剤層を形成することも可能であり、さらにリサイクル材層を形成することも可能である。
【００３７】
本発明で熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側表面に金属処理や塗装処理を施すことで、一般的な表面外観の向上の他に、外部から衝撃を保護や傷が付くことで外部から衝撃を受けた際の目印として活用でき、さらに耐候性（耐紫外線性）の向上、ガスバリヤ性や水のバリヤ性の向上の効果も期待できる。
【００３８】
本発明の金属処理としては、めっき、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなど熱可塑性樹脂製耐圧容器の表面に表面処理するもの、金属箔などを張り付ける方法などが挙げられるが、作業性を考慮する場合には、めっき、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの表面処理を施す方法が好ましい。表面処理する方法においてめっきとは、槽内に外部から電界などのエネルギーを加えずに化学反応作用のみで成形体表面に金属膜を析出する化学めっき（無電解めっき）や、導電性を有するプライマーを塗るプライマーめっき（部分めっき）。さらにこれらに対し、外部から電気的エネルギーを与えて行う電気めっきなどが具体例として挙げられる。また、蒸着とは１０-4〜１０-5Ｔｏｒｒ程度の真空下で金属材料を融点以上に加熱させ、金属蒸気を飛散させて成形体表面に凝縮し微粒子の薄膜を形成させるものであり、イオンプレーティングとは、１０-2〜１０-4Ｔｏｒｒのグロー放電雰囲気中で蒸着と同じ方法で金属材料を加熱蒸発させ、蒸発原子をイオン化し、負の電圧をかけた成形体表面に付着させるものであり、スパッタリングとは、真空中のグロー放電で発生した不活性ガスイオンを、ターゲットに加速衝突させて、ターゲットを構成する原子が表面から叩き出し成形体表面にあてて金属膜を形成させるものである。またこれらには密着性を向上させる目的で表面処理を行う前に各種前処理を行うことも可能である。
【００３９】
めっき、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどに使用する金属膜としては特に制限はなく、一般的に使用されるような銅、ニッケル、クロム、錫、アルミニウム、銀などが挙げられ、金属の膜厚としても特に制限するものは無く、０．０１〜１０μｍ程度で十分である。
【００４０】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側に施す塗装処理としては、一般的に使用されるハケ塗り、ローラー塗り、吹付塗装、浸漬塗装などが挙げられ、さらにナイロン樹脂の耐熱性が高い特徴を生かしたベーキング温度が１００℃以上の焼き付け塗装や、繊維強化材に炭素繊維を使用した場合には、静電塗装、静電粉体塗装等を活用することもできる。
【００４１】
また、塗料としては熱可塑性樹脂製耐圧容器に十分な密着性を有するものであれば特に限定するものでなく、アクリル系、アミノ系、アルキド系、エポキシ系、シリコン系、フッ素系、アクリルウレタン系、アクリルシリコン系、不飽和ポリエステル系、フェノール系、酢ビエマルジョン系、アクリルエマルジョン系等を使用することが可能でき、中でもアクリルウレタン系、アクリルシリコン系、エポキシ系が好適に使用することができ、必要に応じて塗料の密着性を改善するために、塗装前処理としてプライマー塗装することも可能である。
【００４２】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器の内側に表面処理する蒸着としては、容器内を真空引きした後にアセチレンガスを導入し、カーボンのコーティングをするものを推奨し、ガスバリア性、耐薬品性を向上させる目的に施すことができる。
【００４３】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の濃硫酸相対粘度ηｒは、１％濃度の濃硫酸溶液を用いて２５℃で測定した値である。また、繊維強化材の重量平均繊維長（Ｌｗ）と繊維径（ｄ）との比（Ｌｗ）／（ｄ）は、ブロー成形する熱可塑性樹脂ペレットを４５０℃×５時間、アルゴンガス雰囲気下で燃焼させて残った灰分から１２０本の繊維について顕微鏡観察により測定して算出した。また、引張強度はＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って、曲げ弾性率はＡＳＴＭ Ｄ７９０に従って測定した。窒素ガスの透過度は、１ｍｍ厚みの試験片を使用し、ＪＩＳ Ｋ７１２６（差圧法）に従い２３℃、飽和吸水状で測定した。
【００４４】
引張強度、曲げ弾性率、窒素透等過度を測定する試験片は東芝機械製ＩＳ８０射出成形機を用い、後述する参考例１，２，４はシリンダー温度：２７０℃、金型温度：８０℃の設定条件で、参考例３，５はシリンダー温度：２４０℃、金型温度：４０℃の設定条件で、参考例６はシリンダー温度：３２０℃、金型温度１２０℃の設定条件で射出成形することにより作成した。
【００４５】
熱可塑性樹脂製耐圧容器の成形は、日本製鋼所製ＪＢ−１０５型ブロー成形機を用い、図１（Ａ）に示す形状の熱可塑性樹脂製耐圧容器を、ナイロン樹脂はシリンダー温度：２７０℃で、ポリエチレン樹脂はシリンダー温度２４０℃で、ポリカーボネート樹脂はシリンダー温度３２０℃で、ＡＢＳ樹脂はシリンダー温度２３０℃で、ＥＶＯＨはシリンダー温度２２５℃で、接着剤層の変性ポリエチレン樹脂はシリンダー温度：２２０℃の設定条件でブロー成形した。
【００４６】
図１は正面図、図２は消火器として組み付けた状態の正面図を表す。図１において１は熱可塑性樹脂製耐圧容器の本体、２は熱可塑性樹脂製耐圧容器が立つように本体と同じ樹脂を射出成形した翼を本体の４カ所に超音波溶着で取り付けた。３は消火器の取っ手等を取り付ける接合部を示す。また図２において４は消火器の取っ手部であり、熱可塑性樹脂製耐圧容器内に消火剤を吹き上げる５配管を配し、６ホースより消火剤を噴射する構造を取っている。
【００４７】
熱可塑性樹脂製耐圧容器の耐圧強度は、熱可塑性樹脂製耐圧容器内部に水を充填すると共に、３接合部を介してウォーターポンプ（三菱電機製ＧＥＨＲＥＤ ＭＯＴＯＲ ＧＭ−Ｈ２０．４ｋＷ）に接続し、水槽（容量２０ｌ、水温２３℃）中に浸漬させた状態でウォーターポンプにて内圧を加えていき、熱可塑性樹脂製耐圧容器が破壊した圧力、または圧力の上昇が見られなくなった圧力をポンプの圧力測定器（ＮＡＧＡＮＯ ＫＥＩＫＩ製ＳＥＭＩＣＯＭ ＧＡＵＧＥ ＧＣ７０）より読みとり耐圧強度とした。熱可塑性樹脂製耐圧容器の落下衝撃強さは、容器を５ｍの高さからコンクリート上に５回落下させ容器本体の損傷や割れの有無を確認した。長期耐圧試験は熱可塑性樹脂耐圧容器内に０．５ＭＰａの内圧を加え１ケ月屋外に放置後、内圧を確認した。さらにその熱可塑性樹脂製耐圧容器についても落下衝撃強さを測定した。
【００４８】
実施例、比較例に使用した配合材および熱可塑性樹脂を以下に示す。
【００４９】
（Ａ）ナイロン樹脂
Ａ−１：ナイロン６、東レ製”アミラン”ＣＭ１０２１Ｔ（ηｒ＝３．４）
Ａ−２：ナイロン６、東レ製”アミラン”ＣＭ１０３１（ηｒ＝３．７）。
【００５０】
（Ｂ）オレフィン系樹脂
Ｂ−１：エチレン／ブテン−１共重合体、三井化学製”タフマー”Ａ４０８５。
【００５１】
（Ｃ）繊維強化材
Ｃ−１：直径１３μｍ、長さ３ｍｍのチョップドストランタイプのガラス繊維。
【００５２】
（Ｄ）ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂
Ｄ−１：ポリエチレン、三井化学製”ハイゼックス”７２００Ｂ
Ｄ−２：エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、クレハ製”エバール”Ｆ１０１
Ｄ−３：ポリカーボネート、三菱エンジニアリングプラスチック製”ユーピロン”Ｅ−２０００
Ｄ−４：ＡＢＳ、東レ製”トヨラック”ＴＨ−４０
Ｄ−５：変性ポリエチレン（接着剤層）、日本ポリオレフィン製”アドテックス”ＦＴ６１ＡＲ３。
【００５３】
参考例１〜１２
上述した配合材と熱可塑性樹脂を表１に示す割合でドライブレンドした後、参考例１〜７はシリンダー温度２６５℃の２軸スクリュー式押出機で、参考例８はシリンダー温度２４０℃の２軸クリュー式押出機で溶融混練しペレタイズしてブロー成形用の樹脂を得た。参考例９〜１２はそのままの状態の熱可塑性樹脂ペレットをブロー成形用に使用した。
【００５４】
実施例１〜１０
表２に示す熱可塑性樹脂を使い、ブロー成形にて熱可塑性樹脂製耐圧容器を作成した。ブロー成形ではパリソンの量を調整することで肉厚の異なる容器を作り平均の肉厚を示した。実施例８、９は多層ブロー成形を行い、実施例９、１０は熱可塑性樹脂耐圧容器の外側に各々めっきと塗装処理を施した。
【００５５】
めっきについては、成形体を７０℃の３０％水酸化ナトリウム水溶液に３分間浸漬し、さらに７０℃の２０％塩酸水溶液に２分間浸漬した後、流水中で十分洗浄して粗表面化した試験片を得た。この粗表面化した試験片につき、以下に示す方法によりメッキ処理を施した。
【００５６】
１．センシタイジング：試験片を塩化第一スズ３０ｇ、塩酸（３８％）６０ｃｃおよび水１０００ｃｃからなる溶液に２５℃で２〜５分間浸漬。
【００５７】
２．水洗
３．アクチベーティング：試験片を塩化パラジウム０．１ｇ、塩酸（３８％）１０ｃｃおよび水１０００ｃｃからなる溶液に２５℃で１〜３分間浸漬。
【００５８】
４．水洗
５．無電解銅メッキ：試験片を硫酸銅（５％水和物）１０ｇ、ホルマリン（３７％）４０ｃｃ、水酸化ナトリウム１０ｇ、ロッシエル塩２０ｇおよび水１０００ｃｃからなる化学銅メッキ液（ｐＨ１０．０〜１１．５）に２５〜３０℃で１０分間浸漬。
【００５９】
６．水洗
７．電気メッキ：試験片を濃硫酸５０ｇ、硫酸銅（５％水和物）２００ｇ、光沢剤（ＵＢＡＣ）４ｃｃおよび水１０００ｃｃからなる酸性銅メッキ浴中におき、温度２５〜３０℃、電気密度４Ａ／ｄｍ2の条件下に６０分間電気メッキして厚み約６０μｍの銅メッキを形成した。
【００６０】
また、塗装については藤倉化成のアクリルウレタン樹脂架橋型二液性塗料、レクラック＃４４０Ｈ主剤：レクラック硬化剤：レクラックシンナー＝１０：１：４に混合したものを、膜厚２５〜３０μｍに吹きつけ塗装し、その後８０℃×３０分の強制乾燥を行った。
【００６１】
得られた熱可塑性樹脂製耐圧容器につて、耐圧強度、落下衝撃強さ、長期耐圧試験、長期放置後の落下衝撃強さを調べ結果を表２に示す。
【００６２】
比較例１〜１２
表３に示す熱可塑性樹脂を使い、実施例と同様にブロー成形にて熱可塑性樹脂製耐圧容器を作成した。比較例１１、１２は多層ブロー成形を行った。得られた熱可塑性樹脂製耐圧容器につて、実施例同様に、耐圧強度、落下衝撃強さ、長期耐圧試験、長期放置後の落下衝撃強さを調べ結果を表３に示す。
【００６３】
【表１】
【表２】
【表３】
実施例で示した本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器は、耐圧強度が高く落下衝撃に対しても損傷を受けない。また、外側にめっきや塗装を施した耐圧容器では落下衝撃により外部に損傷ができ、これにより損傷度合いが確認できることが確認することができた。さらに、長期耐圧試験においても圧力の低下が無く熱可塑性樹脂のガスバリア性、耐候性に優れることが確認できた。
【００６７】
一方比較例の熱可塑性樹脂製耐圧容器は、ナイロン樹脂（参考例４）を使用した比較例３、４以外では、全体的に熱可塑性樹脂のガスバリア性が劣るため長期耐圧試験において圧力が低下しており耐圧容器としての機能性に劣る。比較例９、１０でもナイロン樹脂を使用しているが、各々比較例９は繊維強化材量が多いためブロー延伸時にパリソンの破れが発生し成形できず、比較例１０ではオレフィン系樹脂の配合量が多いことでガズバリア性が低下した。比較例３、４では、熱可塑性樹脂の強度が低いために耐圧強度が劣り落下衝撃強さにおいても割れが発生する。比較例７、８では高い耐圧強度を有しているがＰＣ樹脂が耐候性に劣るため長期放置後の落下衝撃強さで割れが発生する。また多層ブロー成形した比較例１１、１２では、ガスバリア性に改善効果が見られるが耐圧強度が低い。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器は、ガスバリア性に優れたナイロン樹脂を主成分とし繊維強化樹脂で強化した繊維強化ナイロン樹脂を使用することで、軽量化と形状の自由度の高い耐圧容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂製耐圧容器の正面図。
【図２】図１の耐圧容器に消火器の取っ手部品を取り付けた時の正面図。
【符号の説明】
１ 熱可塑性樹脂製耐圧容器本体
２ 熱可塑性樹脂製耐圧容器を直立させるための台
３ 接合部
４ 消火器の取っ手
５ 消火剤配管
６ ホース
Claims (10)
- （Ａ）ナイロン樹脂１００重量部、（Ｂ）オレフィン系樹脂０〜５０重量部、（Ｃ）繊維強化材を５〜１００重量部からなり、窒素の透過度が３０ｃｍ3・０．１ｍｍ／ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ以下の熱可塑性樹脂を成形して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
- 熱可塑性樹脂中の繊維強化材の径（ｄ）がφ３〜２０μｍで、繊維強化材の径（ｄ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）との関係（Ｌｗ）／（ｄ）が１０〜１００であることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
- 前記熱可塑性樹脂をブロー成形して得られることを特徴とする請求項１または２記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
- 前記熱可塑性樹脂が、ＡＳＴＭ Ｄ６３８規定の引張強さが５０ＭＰａ以上であり、かつ、熱可塑性樹脂製耐圧容器の肉厚が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
- 前記熱可塑性樹脂と（Ｄ）ナイロン樹脂以外の熱可塑性樹脂とが多層構造を有することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器。
- 請求項１〜５いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側に表面金属処理して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
- 請求項１〜６いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の外側に塗装処理を施して得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
- 請求項１〜７いずれか記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の内側に蒸着により表面処理をして得られることを特徴とする熱可塑性樹脂製耐圧容器。
- 請求項１〜８記載の熱可塑性樹脂製耐圧容器の内部に、高圧体を封入することで内部圧力が加わる高圧体封入容器
- 内部圧力が０．３ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項９記載の高圧体封入容器。
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