JPH10185089A - 帯電防止frp圧力容器 - Google Patents

帯電防止frp圧力容器

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JPH10185089A
JPH10185089A JP35162296A JP35162296A JPH10185089A JP H10185089 A JPH10185089 A JP H10185089A JP 35162296 A JP35162296 A JP 35162296A JP 35162296 A JP35162296 A JP 35162296A JP H10185089 A JPH10185089 A JP H10185089A
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JP
Japan
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pressure vessel
liner
layer
frp
vessel
Prior art date
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Pending
Application number
JP35162296A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ota
浩 太田
Toyoichi Tamura
豊一 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd, NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
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Publication of JPH10185089A publication Critical patent/JPH10185089A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 FRP圧力容器の帯電防止性を改善して
静電気によるトラブルを未然に排除する。 【解決手段】 上記課題は、金属又はプラスチック製ラ
イナーに繊維強化プラスチックを巻付けて形成された圧
力容器において、少なくとも、繊維強化プラスチックの
母材である樹脂にカーボンブラックが添加されている
か、あるいは圧力容器の外表面に導電性塗料が塗布され
ている、帯電防止性が改善されたFRP圧力容器によっ
て解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、気体、液体等を
収容するFRP圧力容器に関し、特に耐電防止性が改善
されたFRP圧力容器に関する。
【0002】
【従来の技術】金属又はプラスチック製ライナーに繊維
強化プラスチック(FRP)を巻付けて形成された圧力容
器は軽量でありながら充分な強度が得られるので各種の
気体、液化ガス、液体等の流体を入れる圧力容器として
利用されている。
【0003】この圧力容器は一般に円筒状の胴部とその
両端を突椀状に閉止する鏡部からなる円筒タンク形状を
しており、この鏡部の一方又は両方の略中央に流体を出
入する開口が設けられている。ライナーは圧力容器の内
面全体を形成するものであって、ライナーが金属製の場
合には、その胴部のみにFRPを巻付けた(フープ層と
呼ばれる。)フープラップ容器とライナー全体にFRP
を巻付けた(ヘリカル層と呼ばれる。)フルラップ容器
がある。このフルラップ容器には胴部にさらにフープ層
を増設したものもある。ライナーがプラスチック製の場
合には通常はフルラップ容器とされ、胴部にさらにフー
プ層を増設したものもある。
【0004】従来のFRP圧力容器の例を図2〜4に示
す。これらの圧力容器は円筒状の胴部とその両端を突椀
状に閉止する鏡部からなる円筒タンク形状をしており、
この鏡部の一方又は両方の略中央に流体を出入する開口
が設けられている。
【0005】図2の圧力容器のライナー1は金属製であ
り、その胴部にFRPが巻付けられてフープ層2が形成
されている。
【0006】図3の圧力容器のライナー1も金属製であ
るがその外周全体にFRPが巻付けられてヘリカル層3
が形成され、胴部にさらにFRPが巻付けられてフープ
層2が形成されている。
【0007】図4の圧力容器のライナー1はプラスチッ
ク製であり、FRPはまずその外周全体に巻付けられて
ヘリカル層3が形成され、次いで胴部に巻付けられてフ
ープ層2が形成されている。この圧力容器の開口部には
口金4が取付けられている。
【0008】ところで、FRPは開口部に接続金具を取
付けるところに問題が起きやすく、これを改良する手段
が特開平6−42698号公報、特開平6−13743
3号公報等に開示されている。
【0009】しかしながら、容器の静電気に着目した技
術の開発は未だ行なわれていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らはこのFR
P圧力容器の使用時に静電気の問題を生じないかどうか
検討したところ、図2の圧力容器ではフープ層2の面
に、図3の圧力容器ではヘリカル層3〜フープ層2の全
面に帯電が起こることがわかった。実験結果ではこの帯
電量は4〜6KVに達し、開口部近傍にアースを接続し
ても1〜2KVの残留があった。図4の圧力容器の場合
には外周面のヘリカル層3〜フープ層2の全面に加えて
プラスチック製ライナー1の内面にも帯電の問題を生じ
ることが判明した。
【0011】本発明の課題は、これらの圧力容器の帯電
防止性を改善して静電気によるトラブルを未然に排除す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するべくなされたものであり、金属又はプラスチック製
ライナーに繊維強化プラスチックを巻付けて形成された
圧力容器において、少なくとも、繊維強化プラスチック
の母材である樹脂にカーボンブラックが添加されている
か、あるいは圧力容器の外表面に導電性塗料が塗布され
ている、帯電防止性が改善されたFRP圧力容器によっ
てかかる目的を達成したものである。
【0013】本発明は、また、ライナーがプラスチック
製である場合、ライナーがプラスチック製であって、少
なくとも、該プラスチックにカーボンブラックが添加さ
れているか、あるいはライナーの内面に金属蒸着が施さ
れていることによってこの目的はさらに好ましく達成さ
れる。
【0014】
【発明の実施の形態】繊維強化プラスチック(FRP)は
プラスチックを繊維で補強したものである。本発明に適
する繊維はガラス繊維、金属繊維、ボロン繊維、カーボ
ン繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等の無機繊維やビニ
ロン繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、綿、麻等の合
成又は天然の有機繊維がある。好ましい繊維はガラス繊
維、カーボン繊維、アラミド繊維等の単繊維あるいはそ
れらの混織繊維である。
【0015】例えばカーボン繊維は102〜103mho
/cmの導電率を有する半導体であるが、繊維に金属繊
維やカーボン繊維のような導電繊維を用いた場合であっ
ても耐衝撃性等を改善するためにガラス繊維等を保護層
としてその外面に設けることが多く、その場合やはり帯
電防止性が不充分になる。
【0016】母材となる樹脂には、不飽和ポリエステル
樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、
アクリル樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂、ナイロン
樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PTE)樹脂、ポ
リブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂があ
る。好ましい樹脂は、エポキシ樹脂と不飽和ポリエステ
ル樹脂である。
【0017】カーボンブラックには、原料や製法の相違
により、チャンネルブラック、ファーネスブラック、サ
ーマルブラック、ガスブラック、アントラセンブラッ
ク、アセチレンブラック、ケッチェンカーボンブラッ
ク、ランプブラック等があり、これらをいずれも使用で
きる。これらのなかでアセチレンブラックやケッチェン
カーボンブラックは導電性が高く好ましい。例えば、ガ
ラス繊維を用いた繊維強化プラスチックの導電率は10
-8mho/cm以下であるが、母材である樹脂にカーボ
ンブラックを混入することによって導電率を10-2〜1
-5mho/cm程度にまで改善でき帯電防止に効果が
ある。このためにカーボンブラックの添加量としては母
材全体の1〜10重量%程度、特に2〜5重量%程度と
することが好ましい。FRP層がガラス繊維のような非
導電性繊維の層とカーボン繊維のような導電性繊維の層
からなる場合にはカーボンブラックは少なくとも非導電
性繊維の層の母材樹脂に添加するが、導電性繊維の層の
母材樹脂にも加えておくほうがより望ましい。
【0018】カーボンブラックの均一分散性を改善する
ために分散剤、滑剤、界面活性剤等を添加することがで
きる。
【0019】繊維強化プラスチックはライナーに巻付け
て形成していく。巻付け方法は一般的なフィラメントワ
インディング法(糸状のロービングを巻付ける)とフィラ
メントワインディング法の一種で予め樹脂含浸させた強
化繊維のテープ状のものを巻く方法、テープワインディ
ング法がある。容器の巻付け方法は通常はこの2種類で
あるが、FRPでは予め所定の繊維配向になるように紡
織した織物に樹脂を含浸させて成型する方法もある。そ
こでこの方法を容器に適用した場合は、容器のライナー
に西瓜の網の様なイメージのヘリカル層を予め編み込ん
でおいた筒状の袋を被せた後に両端を絞って容器形状に
合わせ、その後フープ層を巻付ける方法が考えられる。
繊維強化プラスチックの層厚は、繊維強化プラスチック
の材質、圧力容器の大きさ、要求される耐圧性等によっ
て異なるが1〜50mm程度、特に5〜30mm程度で
ある。
【0020】繊維の含有率は樹脂100%に対して繊維
体積含有率で50%〜70%程度が適当である。
【0021】FRP層は主に軸方向を補強するヘリカル
層と周方向を補強するフープ層に大別され、ヘリカル+
フープを何層も交互積層する場合もある。カーボン繊維
を使用した場合は最外層にさらにガラス繊維のヘリカル
層にて補強することが多い。
【0022】導電性塗料はシロキサン系帯電防止剤と界
面活性剤系帯電防止剤がある。 シロキサン系帯電防止剤;シロキサン即ちSi−O−S
i鎖(或いは網)からなるもので「コルコート」の商品
名で市販されている(特許。231959) 界面活性剤系帯電防止剤; リキッドタイプ:アルコール系溶剤に界面活性剤を溶解
したもの クリームタイプ:ワックス、乳化剤及び水と界面活性剤
を乳化分散したもの
【0023】ライナーには金属製のものとプラスチック
製のものがある。金属の例としては、アルミ合金、鋼、
ステンレス、チタン等がある。金属製ライナーの肉厚は
金属の材質、圧力容器の大きさ、要求される耐圧性等に
よって異なるが、通例1〜20mm程度、特に1〜10
mm程度である。
【0024】プラスチック製ライナーに使用されるプラ
スチックには高密度ポリエチレンやポリプロピレンが一
般的に使用されるが、その他ポリイミド(ナイロン6、
ナイロン66:商品名リルサン)等も使用できる。また
単体ではなく、何層か重ね合わせて成型する多層ブロー
成型でガス透過性を確保することもできる。
【0025】肉厚は設計、仕様により異なりますが、低
収縮材等を入れない単一樹脂の場合、ポリエチレン管の
実績からみても50mmのものは難しいと思われます。
現状日本に試験輸入されている容器では2.5mm〜
7.5mm程度のものであることから1mm〜30mm
程度、特に2mm〜15mm程度とします。
【0026】プラスチック製ライナーの肉厚はプラスチ
ックの材質、圧力容器の大きさ、要求される耐圧性等に
よって異なるが、通例1〜30mm程度、特に2〜15
mm程度である。
【0027】プラスチック製ライナーはブロー成形、回
転成形、あるいは鏡部と胴部を別個に製造して両者を熱
融着させるなどの方法で製造できる。
【0028】ライナーがプラスチック製の場合には、プ
ラスチックにカーボンブラックを添加するか、内面に金
属蒸着を施して内面の帯電防止性も改善しておくことが
望ましい。
【0029】カーボンブラックの種類や添加量はFRP
の樹脂の場合と同様でよい。
【0030】金属蒸着にはアルミニウム、スズ、亜鉛、
クロム、ニッケル、鉄、銅、銀などの金属単体や合金を
用いることができる。蒸着膜厚は1〜100μm程度、
好ましくは1〜10μm程度が適当である。蒸着は真空
蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、
電子ビーム蒸着法等の公知の方法を利用できる。蒸着膜
の接着を強固にするために、蒸着に先立ってプラスチッ
ク面を化学的あるいは物理的手段で活性化処理を施して
おいてもよい。金属蒸着に代えて導電性塗料を内面に塗
布しても帯電防止効果はあるが、耐久性が不充分であっ
た。
【0031】本発明の圧力容器の大きさは特に制限され
ないが、容積で1〜1000L程度のものである。容器
には流体を出入させる開口のほか、その使用目的に応じ
てさらに開口を適宜位置に設けてもよいことはいうまで
もない。
【0032】
【実施例】図1に示す圧力容器を製作した。この容器は
円筒状の胴部とその両端を閉止する鏡部からなる円筒タ
ンク形状をしており、ライナー1、ライナー外面全体に
FRPを巻付けて形成したヘリカル層3、及びさらにそ
の上に胴部のみにFRPを巻付けて形成したフープ層2
からなっている。ライナーはアルミニウム製であり、フ
ープ層とヘリカル層はいずれもカーボンブラックを含有
させている。肉厚はライナーが平行部で8.6mm、フ
ープ層が14mm、ヘリカル層が7.2mmであり、容
器の大きさは全長1220mm、外径442mm、容積
118Lである。
【0033】図2の圧力容器はアルミニウム製ライナー
1の胴部にカーボンブラック含有のフープ層2を形成し
たものである。肉厚はライナーが17.2mm、フープ
層が14mmである。容器の大きさは全長1220m
m、外径445mm、容積118Lである。
【0034】図3の圧力容器は図2の圧力容器のフープ
層にカーボンブラックを含有させるかわりに導電塗料被
覆層4で被覆したものである。
【0035】図4の圧力容器は図1の圧力容器の片ボス
タイプのものである。
【0036】図5の圧力容器は図1の圧力容器において
フープ層とヘリカル層にカーボンブラックを含有させる
かわりに表面を導電塗料被覆層4で被覆したものであ
る。
【0037】図6の圧力容器は樹脂製のライナー1の外
側にカーボンファイバーのFRPヘリカル層2と胴部に
カーボンファイバーのFRPフープ層3を設け、さらに
その容器の内外両面を導電塗料被覆層4で被覆したもの
である。
【0038】
【発明の効果】FRPの圧力容器は可燃性ガスの充填が
可能である。従ってガス充填の際、空中放電すれば爆発
事故の可能性が充分考えられる。さらに酸素水素等の容
器は、容器内面の放電が起こった場合も爆発事故へつな
がる。この発明によれば、容器の帯電が防止できること
で火花放電を防止できるため、容器に対する安全性の向
上に非常に有効な手段を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である圧力容器の断面図で
ある。
【図2】 本発明を適用しうる他の圧力容器の一例の断
面図である。
【図3】 本発明を適用しうる他の圧力容器の一例の断
面図である。
【図4】 本発明を適用しうる他の圧力容器の一例の断
面図である。
【図5】 本発明を適用しうる他の圧力容器の一例の断
面図である。
【図6】 本発明を適用しうる他の圧力容器の一例の断
面図である。
【符号の説明】
1…ライナー 2…FRP層(フープ層) 3…FRP層(ヘリカル層) 4…口金

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属又はプラスチック製ライナーに繊維
    強化プラスチックを巻付けて形成された圧力容器におい
    て、少なくとも、繊維強化プラスチックの母材である樹
    脂にカーボンブラックが添加されているか、あるいは圧
    力容器の外表面に導電性塗料が塗布されている、帯電防
    止性が改善されたFPR圧力容器
  2. 【請求項2】 ライナーがプラスチック製であって、少
    なくとも、該プラスチックにカーボンブラックが添加さ
    れているか、あるいはライナーの内面に金属蒸着が施さ
    れている請求項1記載のFRP圧力容器
JP35162296A 1996-12-27 1996-12-27 帯電防止frp圧力容器 Pending JPH10185089A (ja)

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