JP2021070285A - 高圧タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ナイロン樹脂の重合不良を抑制することができる、高圧タンクの製造方法を提供する。【解決手段】タンク容器となる中空のライナー１０と、ライナーの外側に繊維強化樹脂層２０とを有する高圧タンク１００の製造方法であって、内側表面上に保護層６０が形成された繊維強化樹脂層を用意する工程と、保護層の上に、ナイロン樹脂の重合性組成物を用いた回転成形によりライナーを形成する工程と、を含む、製造方法。【選択図】図１

Description

本開示は、高圧タンクの製造方法に関する。

金属製やプラスチック製のライナーを樹脂が含浸された繊維で強化してなる高圧タンク（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ（ＦＲＰ）タンク）が提案されている。こうした高圧タンクの補強層としての繊維強化樹脂層を成形する手段としては、フィラメントワインディング法（ＦＷ法）が知られている。

このような高圧タンクの製造方法として、例えば、以下の特許文献が挙げられる。

特許文献１には、炭素繊維強化樹脂層により補強された合成樹脂製のライナーを有する円筒状の高圧タンクの製造方法であって、円筒状に編込まれ、該円筒の軸方向一端側が閉じ、軸方向他端側が開口した炭素繊維を準備する工程と、前記炭素繊維を金型に配置した後、パリソンを前記炭素繊維の内部に配置してブロー成形により前記ライナーを形成する工程と、を備え、前記ブロー成形後のライナーの外径寸法が、前記準備された前記炭素繊維の内径寸法よりも大きくなるようにブロー成形することを特徴とする高圧タンクの製造方法が記載されている。

特許文献２には、タンクの内側から外側へ、この順で、−熱可塑性重合体からなる加圧ガスの漏れ防止用のブラダ（２）と、−タンク充填、及び貯蔵ガス使用のためのタンクの内部／外部接続を提供する、少なくとも１つの金属ソケット（４）と、−前記ブラダを機械的に補強する部材（６）と、を含むＩＶ型複合タンクの製造方法であって、次の段階、（ａ）熱可塑性重合体の前駆単量体と、重合触媒と、重合活性剤を含む重合混合物の調製と、（ａ’）タンクの漏れ防止ブラダを成形することを目的とする金型内へのタンクの前記少なくとも１つの金属ソケット（４）の位置決めと、（ｂ）回転成形に結合された前記単量体の重合によって、かつ得られた熱可塑性重合体を溶解せずに、前記ブラダを形成するように、前記単量体の融点以上、かつ前記重合体の融点未満の作業温度で回転するよう設定された前記金型内で前記熱可塑性重合体を与えるための、前記混合物の重合と、（ｂ１）数層の熱可塑性重合体を含むブラダを得るように、重合混合物調製の段階（ａ）及び金型内での混合物重合の（ｂ）の任意の反復と、（ｃ）前記少なくとも１つのソケットが与えられた、得られた熱可塑性重合体ブラダの金型からの取り出しと、（ｄ）タンクに機械的強度を与えるブラダを機械的に補強するための外部部材の展開と、を含む方法が記載されている。

特開２０１７−９６３０８号公報 特表２００８−５０１５４６号公報

特許文献１に記載の方法では、パリソンを用いたブロー成形により繊維強化樹脂層の内部にライナーを形成している。しかし、ブロー成形は、高温で溶解させた樹脂を金型に押し出しているときに自重で切れてしまう場合がある。特に、タンク長が長い場合に、自重による樹脂の切れが生じ易い。

そこで、自重による樹脂の切れ等の問題が生じない方法として、繊維強化樹脂層の内側に回転成形によりライナーを形成する方法が考えられる。回転成形については、特許文献２を参照することができる。

しかしながら、繊維強化樹脂層の内側にナイロン樹脂の重合性組成物を用いた回転成形によりライナーを形成しようとすると、重合性組成物中に含まれる触媒が、繊維強化樹脂層に吸着することにより、及び／又は繊維強化樹脂層の表面に存在する官能基（例えば水酸基）によって失活することにより、重合が妨げられ、重合不良が生じる場合があることが分かった。そのような重合不良は、ガスバリア機能の低下に繋がる可能性がある。

そこで、本開示の目的は、ナイロン樹脂の重合不良を抑制することができる、高圧タンクの製造方法を提供することである。

本開示の一形態は、以下の通りに表すことができる。
（１） タンク容器となる中空のライナーと、ライナーの外側に繊維強化樹脂層とを有する高圧タンクの製造方法であって、
内側表面上に保護層が形成された繊維強化樹脂層を用意する工程と、
保護層の上に、ナイロン樹脂の重合性組成物を用いた回転成形によりライナーを形成する工程と、
を含む、製造方法。
（２） 繊維強化樹脂層が、エポキシ樹脂を含む、（１）に記載の製造方法。
（３） 保護層が、非極性樹脂を含む、（１）又は（２）に記載の製造方法。
（４） 非極性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂、ポリジエン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン系共重合体ゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー及び天然ゴムからなる群より選択される少なくとも１種を含む、（３）に記載の製造方法。
（５） 保護層が、無機材料を含む、（１）又は（２）に記載の製造方法。
（６） 無機材料が、ダイヤモンドライクカーボン、シリカ、アルミ及びアルミナから選択される少なくとも１種を含む、（５）に記載の製造方法。
（７） 重合性組成物が、単量体、触媒、及び活性剤を含む、（１）〜（６）のいずれか１つに記載の製造方法。
（８） 単量体が、カプロラクタム及びε−カプロラクタムからなる群から選択される少なくとも１種を含む、（７）に記載の製造方法。
（９） 回転成形における重合が、アニオン重合である、（１）〜（８）のいずれか１つに記載の製造方法。
（１０） 繊維強化樹脂層を、フィラメントワインディング法又はシートワインディング法により形成する、（１）〜（９）のいずれか１つに記載の製造方法。
（１１） 繊維強化樹脂層が、パイプ部と、該パイプ部の両端に配置される２つのドーム部とを連結して形成されている、（１）〜（１０）のいずれか１つに記載の製造方法。

本開示により、ナイロン樹脂の重合不良を抑制することができる、高圧タンクの製造方法を提供することができる。

本実施形態の製造方法により製造される高圧タンクの構成例を示す模式的断面図である。 本実施形態の製造方法の工程例を説明するための模式的断面図である。 保護層が内部に形成された繊維強化樹脂層の作製方法の工程例を説明するための模式的断面図である。 繊維強化樹脂層のパイプ部の作製方法の工程例を説明するための模式的断面図である。 繊維強化樹脂層のドーム部の作製方法の工程例を説明するための模式的断面図である。 回転成形の工程例を説明するための模式的断面図である。

本実施形態は、タンク容器となる中空のライナーと、ライナーの外側に繊維強化樹脂層とを有する高圧タンクの製造方法であって、内側表面上に保護層が形成された繊維強化樹脂層を用意する工程と、保護層の上に、ナイロン樹脂の重合性組成物を用いた回転成形によりライナーを形成する工程と、を含む、製造方法に関する。

本実施形態により、ナイロンの重合不良を抑制することができる、高圧タンクの製造方法を提供することができる。本実施形態の効果について、以下に具体的に説明する。繊維強化樹脂層の内側表面にナイロン樹脂から構成されるライナーを回転成形により形成する場合、反応せずに残存する単量体が増加し、意図された反応が進行しないという重合不良が生じる。これは、ナイロン樹脂を形成するための重合性組成物中に含まれる触媒が繊維強化樹脂層に吸着する、又は繊維強化樹脂層の表面に存在する官能基により失活することが原因と推察される。例えば、繊維強化樹脂層に用いられる樹脂（例えばエポキシ樹脂）に極性が存在すると、触媒が樹脂に吸着する傾向がある。また、繊維強化樹脂層に用いられる樹脂や繊維強化樹脂層に添加される繊維（例えばガラス繊維やアラミド繊維）には水酸基等の官能基が存在するため、官能基と触媒が作用して触媒が失活することが考えられる。そこで、本実施形態においては、繊維強化樹脂層の内側に保護層を形成した後に、ナイロン樹脂の重合性組成物を用いてライナーを形成する。このようにすることで、重合性組成物と繊維強化樹脂層との接触を防ぐことができ、重合不良の発生を抑制することができる。以上の理由により、本実施形態により、ナイロン樹脂の重合不良を抑制することができる、高圧タンクの製造方法を提供することができる。

また、本実施形態では、回転成形により繊維強化樹脂層の内側にライナーを形成するため、ブロー成形とは異なり、樹脂の自重による切れ等の問題が生じない。そのため、本実施形態は、長いタンク長を有する高圧タンクの製造に有効に利用することができる。

また、本実施形態では、回転成形によりライナーを形成するため、ライナーの厚さを大きくすることが可能であり、また、ライナーを均一に形成することが可能である。そのため、十分なガスバリア性を有する高圧タンクを製造することができる。その点、ブロー成形では、上述の切れの問題のために、十分な厚さのライナーを形成することが困難な場合がある。また、ブロー成形では、パリソンの樹脂の端を溶着させて固定するため、溶着部が発生し、この溶着部においてガスバリア性、機械的物性が劣る場合がある。

以下に、本実施形態について詳細に説明する。

１．高圧タンクの概略構成
図１は、本実施形態にて製造される高圧タンク１００の構成例を示す断面図である。図１は、高圧タンク１００の中心軸に平行でかつ中心軸を通る面で切断された断面図を示している。高圧タンク１００の中心軸は、略円筒状を有する高圧タンク本体の円の中心を通る軸と一致する。本実施形態において、高圧タンク１００は、例えば、圧縮水素などの気体を充填するために用いることができる。例えば、高圧タンク１００は、圧縮水素が充填された状態で、燃料電池に水素を供給するために、燃料電池車に搭載される。

高圧タンク１００は、ライナー１０（ナイロン樹脂製）と、外殻としての繊維強化樹脂層２０と、バルブ側口金３０と、エンド側口金４０と、バルブ５０と、を備える。また、ライナー１０と繊維強化樹脂層２０の間には、保護層６０が配置されている。ライナー１０は、内部に水素が充填される空間を備える中空形状とされ、水素が外部に漏れないように内部空間を密閉するガスバリア性を有する。

繊維強化樹脂層２０は、ライナー１０及び保護層６０の外側を覆うように形成された樹脂層である。繊維強化樹脂層２０は、保護層６０の外側表面を覆うように形成されている。保護層６０は、繊維強化樹脂層２０の内側表面を覆うように形成されており、また、口金３０、４０の一部を覆うように形成されている。繊維強化樹脂層は、主にライナー１０を補強する機能を有する（補強層）。ライナー１０は、保護層６０の内側表面を覆うように形成されている。

図１において、バルブ側口金３０は、略円筒状を成し、ライナー１０と保護層６０との間に嵌入されて、固定されている。バルブ側口金３０の略円柱状の開口が、高圧タンク１００の開口として機能する。本実施形態において、バルブ側口金３０は、例えば、ステンレスから形成できるが、アルミニウムなどの他の金属から成るものであってもよいし、樹脂製であってもよい。バルブ５０は、円柱状の部分に、雄ねじが形成されており、バルブ側口金３０の内側面に形成されている雌ねじに螺合されることにより、バルブ５０によって、バルブ側口金３０の開口が閉じられる。エンド側口金４０は、例えばアルミニウムから成り得、一部分が外部に露出した状態で組み立てられ、タンク内部の熱を、外部に導く働きをする。

２．高圧タンクの製造工程
次に、本実施形態に係る高圧タンクの製造方法について、図を参照しつつ説明する。図２は、本実施形態に係る製造方法の工程例を説明するための模式的断面図である。

（１）繊維強化樹脂層準備工程
本実施形態は、内側表面上に保護層が形成された繊維強化樹脂層を用意する工程を含む（図２（Ａ））。

繊維強化樹脂層は、フィラメントワインディング法又はシートワインディング法により形成することができる。

例えば、繊維強化樹脂層は、図３（Ａ）に示すように、円筒状のパイプ部２０１と、その両端に配置され、凸曲面形状を有する、２つのドーム部２０２ａ、２０２ｂとから構成されることができる。繊維強化樹脂層を分割して形成することにより、長いタンク長を有する高圧タンクを容易に製造することができる。

パイプ部２０１やドーム部２０２ａ、２０２ｂは、例えば、フィラメントワインディング法又はシートワインディング法により型に樹脂含浸繊維又は樹脂含浸シートを巻き付け、硬化させることにより形成することができる。硬化した後、型から繊維強化樹脂層を取り出すことができる。例えば、図４に示すように、型（例えばマンドレル）Ａ上にシートワインディング法を用いてパイプ部２０１を形成し（図４（Ａ））、その後、型Ａを取り除いてパイプ部２０１を得ることができる（図４（Ｂ））。シートワインディング法におけるシート幅は、例えばパイプ長と等倍にすることができる。また、例えば、図５に示すように、型Ｂ上にフィラメントワインディング法を用いて連結した状態のドーム部を作製し（図５（Ａ））、その後、型Ｂごと切断し（図５（Ｂ））、型を取り除いて２つのドーム部２０２ａ、２０２ｂを得ることができる（図５（Ｃ））。

次に、図３（Ｂ）に示すように、円筒状のパイプ部２０１と、２つのドーム部２０２ａ、２０２ｂを用意した後、それぞれの内側表面に保護層６０を形成する。

次に、図３（Ｃ）に示すように、それぞれの内側表面に保護層６０が形成されたパイプ部２０１と２つのドーム部２０２ａ、２０２ｂとを連結し、内側表面上に保護層６０が形成された繊維強化樹脂層２０を作製することができる。連結には、例えば、接着剤（例えばエポキシ系接着剤）を用いて接着させてもよいし、溶着を用いてもよい。

繊維強化樹脂層に用いられる繊維としては、特に制限されるものではないが、例えば、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維等の無機繊維、アラミド繊維等の合成有機繊維、及び綿等の天然有機繊維が用いられる。これらの繊維は、単独で使用してもよいし、混合して（混繊として）使用してもよい。繊維としては、軽量、高強度であるため、炭素繊維が好ましい。これらの繊維の表面には、水酸基等の官能基が存在し、ナイロン樹脂の重合反応に影響を及ぼし得る。

繊維強化樹脂層に用いられる樹脂としては、特に制限されるものではないが、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、又はこれらの混合物が挙げられる。樹脂としては、繊維の接着性の観点から、エポキシ樹脂が好ましい。特に、エポキシ樹脂は、極性が高く、本実施形態において用いられる触媒を吸着し易い傾向があり、ナイロン樹脂の重合反応に影響を及ぼし得る。そのため、本実施形態に係る製造方法が特に有効となる。

エポキシ樹脂としては、当該技術分野において従来知られているものを使用することができる。エポキシ樹脂としては、制限されるものではないが、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、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、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、直鎖型であっても分岐型であってもよい。

繊維強化樹脂層の形成に用いられる樹脂含浸繊維は、当該技術分野において従来知られている方法により調製することができる。樹脂含浸繊維又はシートは、制限されるものではないが、例えば、炭素繊維に液状の樹脂を含浸させるプリプレグ成形により調製することができる。

樹脂含浸繊維又はシートを巻回する方法は、従来知られている方法により実施することができる。例えば、樹脂含浸繊維の巻回には、従来知られているフィラメントワインディング装置を用いることができる。フィラメントワインディング装置は、型の外周に、樹脂含浸繊維を繰り返し巻回することができ、型の外周に、樹脂含浸繊維による繊維層を形成することができる。樹脂としてエポキシ樹脂、繊維として炭素繊維を使用する場合には、型の外周に、繊維層としてエポキシ樹脂が含浸された炭素繊維層が形成される。その後、加熱等により樹脂を硬化させる。巻回の回数は限定されないが、樹脂含浸繊維は、型の外周に形成される繊維層の厚さが、通常１０ｍｍ〜３０ｍｍになるまで巻回される。巻回した後、適宜加熱処理することにより、樹脂含浸繊維を硬化させ、繊維強化樹脂層を得ることができる。加熱処理は、例えば熱硬化炉を用いることができる。

保護層は、本実施形態で用いられる触媒が繊維強化樹脂層に吸着すること又は繊維強化樹脂層の官能基により触媒が失活することを抑制する機能を有する。保護層としては、例えば、非極性樹脂又は無機材料を用いることができる。

非極性樹脂は、非極性の樹脂であれば特にこれに限定されるものではないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリジエン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン系共重合体ゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー及び天然ゴムからなる群から選択される少なくとも１種の樹脂であることが好ましい。

ポリオレフィン系樹脂としては、非極性のポリオレフィン系樹脂であれば特に限定されるものではなく、モノマー単位としてエチレン、プロピレン、ブテン等のオレフィン成分を主成分として含む非極性の樹脂であればよい。なお、本明細書において、「主成分として」とは、全モノマー成分を１００モル％としたときに、好ましくは５０モル％以上、より好ましくは７０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上含まれることをいう。前記オレフィン成分は単独のオレフィンであってもよいし、２種類以上の組合せであってもよい。

ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、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、ポリブテン、ポリイソブチレン等を挙げることができる。これらのポリオレフィン系樹脂は単独で用いてもよいし、２種類以上を組合せて用いてもよい。

ポリエチレンとしては、具体的には、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン樹脂（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）を挙げることができる。これらのポリエチレンは単独で用いてもよいし、２種類以上を組合せて用いてもよい。

また、ポリオレフィン系樹脂は、メタロセン系ポリエチレンを含んでいてもよい。ここで、メタロセン系ポリエチレンとは、メタロセン系触媒で得られるポリエチレンであれば特に限定されるものではない。

ポリジエン系樹脂は、非極性のポリジエン系樹脂であれば特に制限されるものではなく、モノマー単位としてジエン成分を主成分として含む非極性の樹脂であればよい。したがって、ポリジエン系樹脂にはジエンを主成分とするオレフィンとの共重合体、ジエンを主成分とするスチレンとの共重合体等も含まれる。非極性のポリジエン系樹脂としては、例えば、ポリブタジエン（ＢＲ）等を挙げることができる。

ポリスチレン系樹脂は、モノマー単位としてスチレン成分を主成分として含む非極性の樹脂であればよく、例えば、ポリスチレン、スチレンを主成分とするオレフィンとの共重合体、スチレンを主成分とするジエンとの共重合体等を挙げることができる。

スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系共重合体ゴム／ポリオレフィン系樹脂等から構成されるエラストマー組成物を挙げることができる。

スチレン系共重合体ゴムとしては、スチレン‐ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレンとイソブチレンとのトリブロック共重合体（ＳＩＢＳ）、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレンエチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）、スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）等を挙げることができる。

上述した非極性樹脂は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組合せて用いてもよい。

非極性樹脂を繊維強化樹脂層の内側表面に形成する方法としては、特に制限されるものではなく、例えば、公知の方法が挙げられる。例えば、非極性樹脂を加熱により溶解させて繊維強化樹脂層の内側表面に塗布する方法が挙げられる。また、非極性樹脂を含む分散液を繊維強化樹脂層の内側表面に塗布する方法も挙げられる。塗布方法は、特に制限されるものではなく、例えば、スプレー法が挙げられる。

本実施形態は、繊維強化樹脂層を形成した後に非極性樹脂を形成する工程に限定されるものではなく、予め型の上に保護層を形成しておき、その上に繊維強化樹脂層を形成することによっても、内側表面上に保護層が形成された繊維強化樹脂層を用意することができる。

保護層として用いられる無機材料としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボン、シリカ、アルミ及びアルミナからなる群から選択される少なくとも１種の材料であることが好ましい。

無機材料を繊維強化樹脂層の内側表面に形成する方法としては、特に制限されるものではなく、例えば、公知の方法が挙げられ、具体的には、蒸着法を用いることができる。

保護層の厚さは、特に制限されるものではないが、好ましくは、１μｍ以上である。保護層の厚さが１μｍ以上である場合、ナイロン樹脂の重合への影響をより効果的に防ぐことができる。

（２）ライナー形成工程
本実施形態は、保護層の上に、ナイロン樹脂の重合性組成物を用いた回転成形によりライナーを形成する工程を含む（図２（Ｂ））。

本実施形態において、ライナーはナイロン樹脂用の重合性組成物を用いて回転成形により形成される。重合性組成物を用いた回転成形により保護層の上に直接ライナーを形成することにより、均一な構造を有し、機械的強度に優れたライナーを得ることができる。

ナイロンは、優れたガスバリア性を有する。ナイロンとしては、ナイロン６、ナイロン６６など、各種のものを用いることができる。ナイロン６は、そのガス（特に水素）の遮断性及びその機械的特性の観点から、好ましく用いられる。

本実施形態において、繊維強化樹脂層が回転成形における型又は基材として機能する。繊維強化樹脂層が、化学反応器及びライナーの形状を与える型又は基材の両方の役目を果たす。本明細書において、繊維強化樹脂層の中で重合が生じるので、「反応回転成形」という用語を用いることが可能である。

本実施形態におけるナイロン樹脂の重合反応は、公知の技術であり、当業者であれば、材料や条件等を適宜選択して実施することができる。

ナイロン樹脂の重合性組成物は、好ましくは、単量体、触媒及び活性剤を含む。

ナイロン樹脂は、好ましくは、ポリカプロラクタムであり、単量体は、その前駆体であり、単量体の重合は、アニオン重合である。この場合において、単量体は、例えば、カプロラクタム又はε−カプロラクタム又はそれらの混合物であり得る。

単量体の重合は、触媒及び活性剤の存在下で行われる。

触媒としては、たとえば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらの金属の水素化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩、アルキル化物、アルコキシド、及びグリニャール化合物からなる群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。

例えば、単量体が、カプロラクタムである場合、活性剤は、好適には第１置換ε−カプロラクタム、例えばアシルカプロラクタムであり得る。例えば、単量体が、カプロラクタムである時、触媒は、好適には第２置換ε−カプロラクタム、例えばナトリウムラクタメート又はブロモマグネシウムラクタメートであり得る。関連する重合反応において同等の役割を有する他の活性剤及び触媒が当然に使用できる。

重合性組成物は、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、核剤、充填剤、ナノフィラー、又はこれらの混合物が挙げられる。これらの添加剤は、ライナーのガス遮断性及び強度特性を向上することができる。

本実施形態において、好適には、単量体、触媒及び活性剤を含むナイロン樹脂の重合性組成物を用いて繊維強化樹脂層内で回転成形することによりライナーを形成する。重合は、回転成形により行われ、従来の回転成形機に繊維強化樹脂層を取り付け、実施することができる。

図６は、回転成形の工程を示す模式的断面図である。まず、図６（Ａ）に示すように、回転成形の型又は基材としても機能し得る保護層６０が形成された繊維強化樹脂層２０内に重合性組成物１０１を充填する。図６では図１に示すバルブ側口金３０やエンド側口金４０は不図示であるが、実際の工程では、バルブ側口金３０やエンド側口金４０は既に設置されているべきである。重合性組成物１０１を充填した後、例えばバルブ５０等によって栓がされる。次に、図６（Ｂ）に示すように、回転成形機で回転させながら、重合反応を開始させ、保護層６０の表面上にナイロン樹脂から構成されるライナーを形成する。

繊維強化樹脂層に導入される重合性組成物の量は、繊維強化樹脂層の寸法に応じて、製造されるライナーの厚さを決定する要因の一つである。

回転成形における重合温度は、当業者であれば、適宜選択できる。重合温度は、例えば単量体がカプロラクタムである場合、例えば、７０℃〜２２０℃であり、好ましくは、１００〜１８０℃である。加熱は、例えば、繊維強化樹脂層が配置可能な加熱炉を使用して行うことができる。

本実施形態において、繊維強化樹脂層の内側表面で重合が起こるように、繊維強化樹脂層は２つの軸を中心に回転するように設定されることができる。この二重回転は、従来の回転成形機で採用され得るものである。回転成形における回転速度は、特に制限されるものではなくが、当業者であれば適宜選択し得る。

重合時間は、特に制限されるものではなく、当業者であれば適宜選択し得る。例えば、使用される単量体がカプロラクタムである場合、ナイロン６を与えるアニオン重合は、数分、一般的に２〜１０分で完了する。

重合反応が完了した後、ライナーが形成された繊維強化樹脂層を回転成形機から取り外し、高圧タンクを得ることができる。

以上説明した本実施形態の高圧タンクの製造方法によれば、保護層により触媒の吸着又は失活が防がれるため、ナイロン樹脂の重合不良を抑制して、高圧タンクを得ることができる。

以下、本実施形態について、実施例を参照して説明する。しかし、本実施形態は、以下の実施例により限定されるものではない。

（実施例１）
本実施例において、炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸させた樹脂含浸繊維をフィラメントワインディング法を用いて基板に巻回し、平板状の繊維強化樹脂層を形成した。次に、繊維強化樹脂層の上にポリエチレンを塗布し、保護層を形成した。次に、保護層の上にナイロン樹脂の重合性組成物を配置し、ナイロン６を形成した。その後、得られたナイロン樹脂について残存モノマー量を測定し、重合反応の度合いを調べた。

ナイロン樹脂の重合性組成物の材料としては、以下のものを用いた。
・単量体：ＡＰカプロラクタム（Ｂｒｕｅｇｇｅｍａｎｎ社製）
・触媒：Ｂｒｕｅｇｇｏｌｅｎ Ｃ１０（ナトリウムカプロラクタメート）（Ｂｒｕｅｇｇｅｍａｎｎ社製）
・活性剤：Ｂｒｕｅｇｇｏｌｅｎ Ｃ２０（Ｂｒｕｅｇｇｅｍａｎｎ社製）

なお、重合性組成物におけるカプロラクタムと触媒の重量比は、９５．５：４．５であった。また、重合性組成物におけるカプロラクタムと活性剤の重量比は、９７：３であった。

この重合性組成物を、Ｔ−ＲＴＭ成形装置を用いてポリエチレンからなる上記保護層の上に配置し、重合反応を生じさせた。なお、型内における重合前に、重合性組成物を９５℃で１時間予備加熱した。また、重合時温度は１６０℃とし、重合時間は３０分とした。

重合反応後、得られたナイロン樹脂における残存モノマー量を測定したところ、３重量％であった。

（比較例１）
保護層を設けずに、繊維強化樹脂層の上に重合性組成物を直接配置して重合させたこと以外は、実施例１と同様にしてナイロン樹脂を形成し、残存モノマーを測定した。その結果、残存モノマー量は、２９％であった。

実施例１及び比較例１の結果より、保護層を設けてからナイロン樹脂を形成することにより、重合反応を良好に生じさせることができることがわかる。その結果、繊維強化樹脂層の上に良好にナイロン樹脂から構成されるライナーを形成することができる。

本明細書中に記載した数値範囲の上限値及び／又は下限値は、それぞれ任意に組み合わせて好ましい範囲を規定することができる。例えば、数値範囲の上限値及び下限値を任意に組み合わせて好ましい範囲を規定することができ、数値範囲の上限値同士を任意に組み合わせて好ましい範囲を規定することができ、また、数値範囲の下限値同士を任意に組み合わせて好ましい範囲を規定することができる。

当業者であれば本開示を最大限に利用するために上記の説明を用いることができる。本明細書に開示した特許請求の範囲及び実施形態は、単に説明的及び例示的なものであり、いかなる意味でも本開示の範囲を限定しないと解釈すべきである。本開示の助けを借りて、本開示の基本原理から逸脱することなく上記の実施形態の詳細に変更を加えることができる。換言すれば、上記の明細書に具体的に開示した実施形態の種々の改変及び改善は、本開示の範囲内である。

以上、本実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本開示に含まれるものである。

１０ ライナー
２０ 繊維強化樹脂層
３０ バルブ側口金
４０ エンド側口金
５０ バルブ
６０ 保護層
１００ 高圧タンク
２０１ パイプ部
２０２ａ ドーム部
２０２ｂ ドーム部
Ａ 型
Ｂ 型

Claims (1)

1. タンク容器となる中空のライナーと、ライナーの外側に繊維強化樹脂層とを有する高圧タンクの製造方法であって、
   内側表面上に保護層が形成された繊維強化樹脂層を用意する工程と、
   保護層の上に、ナイロン樹脂の重合性組成物を用いた回転成形によりライナーを形成する工程と、
   を含む、製造方法。
   

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