KR102039001B1 - 고압 탱크 - Google Patents

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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 고압 탱크의 외각에 있어서의 균열의 발생을 억제하는 것이다.
고압 탱크는 라이너와, 에폭시 수지와, 섬유를 갖고, 상기 라이너의 외측에 형성되는 섬유 강화 에폭시 수지층을 구비하고, 미경화의 상기 에폭시 수지의 폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n) 상의 접촉각이 70° 이하이다.

Description

고압 탱크 {HIGH-PRESSURE TANK}
본 명세서에 있어서 개시하는 기술은 고압 탱크에 관한 것이다.
수소 가스 등의 유체가 고압으로 충전되는 고압 탱크로서, 가스 배리어성을 갖는 라이너와, 라이너의 표면에 형성되어 있는 탄소 섬유 강화 수지층(외각)을 구비하는 고압 탱크가 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 평8-285189호 공보 참조).
이와 같은 고압 탱크에 있어서, 유체의 충전과 방출의 반복에 수반하는 고압 탱크 내의 용적 변화 등에 의해, 외각에 균열이 발생할 가능성이 있다. 본 명세서에서는 고압 탱크의 외각에 있어서의 균열의 발생을 억제하는 기술을 개시한다.
본 명세서에 개시되는 기술은 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.
(1) 본 명세서에 개시되는 기술의 일 형태에 의하면, 고압 탱크가 제공된다. 이 고압 탱크는, 라이너와, 에폭시 수지와, 섬유를 갖고, 상기 라이너의 외측에 형성되는 섬유 강화 에폭시 수지층을 구비하고, 미경화의 상기 에폭시 수지의 폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n) 상의 접촉각이 70° 이하인, 고압 탱크.
이 형태의 고압 탱크에서는, 미경화의 에폭시 수지 폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n) 상의 접촉각이 70° 이하이기 때문에, 미경화의 에폭시 수지의 습윤성이 양호해, 섬유 사이에 침투하기 쉽다. 그로 인해, 에폭시 수지가 경화되었을 때에, 섬유 사이에 에폭시 수지가 채워져 있고, 섬유 강화 에폭시 수지층에 있어서의 보이드(미소한 공동)의 발생이 억제된다. 그 결과, 섬유 강화 에폭시 수지층에 있어서, 응력 집중이 억제되고, 고압 탱크로의 유체의 충전, 방출에 수반하는 용적 변화 등에 의한 섬유 강화 에폭시층에 있어서의 균열의 발생을 억제할 수 있다.
(2) 상기 형태의 고압 탱크에 있어서, 상기 섬유 강화 에폭시 수지층은 상기 라이너 상에 접촉하여 형성되어도 된다. 라이너의 외측에 형성되는 층(이하, 외각이라고도 칭함) 중, 라이너 상에 접촉하여 형성되는 층(외각의 최내층)에 있어서, 균열이 발생하기 쉽다. 이 형태의 고압 탱크에서는 균열이 발생하기 어려운 섬유 강화 에폭시 수지층이, 라이너 상에 접촉하여 형성되기 때문에, 외각에 있어서의 균열의 발생을 더 억제할 수 있다.
(3) 상기 형태의 고압 탱크에 있어서, 상기 섬유는 탄소 섬유이고, 상기 고압 탱크는, 상기 탄소 섬유보다 내충격성이 높은 섬유와, 열경화성 수지를 갖고, 상기 섬유 강화 에폭시 수지층의 외측에 형성되는 섬유 강화 수지층을 더 구비해도 된다. 이와 같이 하면, 내충격성이 높아지기 때문에, 보다 고강도의 고압 탱크를 실현할 수 있다.
(4) 상기 형태의 고압 탱크에 있어서, 상기 탄소 섬유보다 내충격성이 높은 섬유는 유리 섬유 또는 아라미드 섬유여도 된다. 이와 같이 하면, 용이하게 고강도의 고압 탱크를 제조할 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시되는 기술은 다양한 형태로 실현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 고압 탱크를 구비하는 연료 전지 시스템, 그 연료 전지 시스템을 탑재한 이동체, 고압 탱크의 제조 방법 등의 형태로 실현할 수 있다.
도 1은 본 개시 기술의 일 실시 형태로서의 고압 탱크의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 보강층에 포함되는 에폭시 수지의 성분을 도시하는 도면이다.
도 3은 고압 탱크의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.
도 4는 제2 실시 형태의 보강층의 구성을 개략적으로 도시하는 설명도이다.
도 5는 에폭시 수지의 접촉각과 고압 탱크의 내구성의 관계를 도시하는 설명도이다.
A1. 제1 실시 형태:
도 1은 본 개시 기술의 일 실시 형태로서의 고압 탱크(100)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 도 1에서는 고압 탱크(100)의 중심축을 지나는 절단면을 도시하고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 고압 탱크(100)에는, 예를 들어 압축 수소가 충전된다. 고압 탱크(100)는, 예를 들어 연료 전지에 수소를 공급하기 위해, 연료 전지차에 탑재된다. 또한, 고압 탱크(100)는 연료 전지차에 한정되지 않고, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 다른 차량에 탑재되어도 되고, 선박, 비행기, 로봇 등의 다른 이동체에 탑재되어도 된다. 또한, 고압 탱크(100)는 정치 설비로서, 주택, 빌딩 등에 구비되어도 된다.
고압 탱크(100)는 대략 원통 형상인 원통부(102)와, 원통부(102)의 양단에 원통부(102)와 일체적으로 설치된 대략 반구상의 돔부(104)를 갖는 중공 용기이다. 도 1에서는 원통부(102)와 돔부(104)의 경계를 파선으로 나타내고 있다. 또한, 고압 탱크(100)의 중심축은 원통부(102)의 중심축과 일치한다.
고압 탱크(100)는 라이너(10)와, 보강층(20)과, 보호층(25)과, 마우스피스(30)와, 마우스피스(40)를 구비한다. 이하, 마우스피스(30) 및 마우스피스(40)가 설치된 라이너(10)를, 「탱크 본체」라고도 칭한다.
라이너(10)는 나일론 수지로 이루어지고, 내부 공간에 충전된 수소 등이 외부에 누설되지 않도록 차단하는 성질(소위 가스 배리어성)을 갖는다. 라이너(10)는 폴리에틸렌계 수지 등의 가스 배리어성을 갖는 다른 합성 수지나, 알루미늄, 스테인리스강 등의 금속을 사용하여 제작되어도 된다.
보강층(20)은 탱크 본체의 외표면을 덮도록 형성되어 있다. 상세하게는, 보강층(20)은 라이너(10)의 외표면 전체와, 마우스피스(30, 40)의 일부를 덮도록 형성되어 있다. 보강층(20)은 에폭시 수지와 탄소 섬유의 복합 재료인 탄소 섬유 강화 수지(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics)로 이루어지고, 내압성을 갖는다. 에폭시 수지의 물성에 대하여, 후술한다. 본 실시 형태에 있어서의 보강층(20)을 「섬유 강화 에폭시 수지층」이라고도 칭한다.
보호층(25)은 보강층(20) 상에 형성되어 있다. 보호층(25)은 열경화성 수지와 유리 섬유의 복합 재료인 유리 섬유 강화 수지(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastics)로 이루어지고, 보강층(20)보다도 높은 내충격성을 갖는다. 또한, 본 명세서에 있어서 내충격성은 ISO179-1에 따라, 샤르피 충격 시험에 의해 평가하는 것으로 한다. 본 실시 형태에 있어서, 열경화성 수지로서, 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지와 동일한 에폭시 수지를 사용하고 있다. 보호층(25)에 포함되는 열경화성 수지로서는, 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지와 다른 물성의 에폭시 수지를 사용해도 되고, 불포화 폴리에스테르 수지 등, 다른 열경화성 수지를 사용해도 된다. 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지와 다른 물성의 에폭시 수지는 경화제, 경화 촉진제의 종류나 양, 에폭시 수지의 분자량을, 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지와 다르도록 조정함으로써 얻어진다. 본 실시 형태에 있어서의 보호층(25)을 「섬유 강화 수지층」이라고도 칭한다.
마우스피스(30, 40)는 라이너(10)의 2개의 개구단에 각각 설치되어 있다. 마우스피스(30)는 고압 탱크(100)의 개구로서 기능함과 함께, 탱크 본체에 배관이나 밸브를 설치하기 위한 설치부로서 기능한다. 또한, 마우스피스(30, 40)는 보강층(20) 및 보호층(25)을 형성할 때에, 탱크 본체를 필라멘트 와인딩 장치(이하, FW 장치)로 설치하기 위한 설치부로서도 기능한다.
도 2는 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지의 성분을 도시하는 도면이다. 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지는 주제로서 비스페놀 A형 에폭시 수지를 50 내지 70wt％, 경화제로서 무수 프탈산을 30 내지 50wt％, 경화 촉진제로서 아민류를 1.0wt％ 이하, 계면 활성제로서 실리콘계의 계면 활성제를 0.2wt％ 이하를 포함한다. 또한, 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지의 조성은 주제, 경화제 각각이, 도 2의 범위 내가 되고, 또한 그 합계가 100wt％가 되는 조성으로 한다.
또한, 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지는 미경화의 상태이고, 폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n)판 상의 접촉각이 70° 이하이다. 이하의 설명에 있어서, 폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n) 상의 접촉각을, 간단히 「접촉각」이라고도 칭한다. 접촉각은 이하의 방법에 의해 측정되어 있다.
<접촉각의 측정 방법>
측정 장치: 교와 가이멘 가가쿠 CA-X150
폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n)판: 니콜라제 테플론판 형 번호 965653(테플론은 등록 상표)
측정 방법: 테플론판 표면으로 착적 10초 후의 접촉각을 7점 측정하고, 최댓값과 최솟값을 제외한 5점의 평균값을 취한다.
접촉각은 습윤성의 지표이고, 접촉각이 작을수록, 습윤이 양호하다고 할 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n)은 표면이 발수성이기 때문에, 에폭시 수지의 접촉각을 안정적으로 측정할 수 있다. 이로 인해, 본 명세서에 있어서, 습윤성의 지표로서, 폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n)판 상의 접촉각을 사용하고 있다. 본 실시 형태의 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지는 접촉각이 70° 이하이고, 습윤성이 양호하다고 할 수 있다.
도 3은 고압 탱크(100)의 제조 방법을 도시하는 공정도이다. 본 실시 형태에 있어서, 고압 탱크(100)(도 1)는 필라멘트 와인딩법(FW법)에 의해 제조된다. 공정 S12에서는, 라이너(10) 및 수지 함침 섬유(수지 함침 탄소 섬유 및 수지 함침 유리 섬유)가 준비된다. 상세하게는, 라이너(10)에 마우스피스(30) 및 마우스피스(40)가 장착된 탱크 본체가, 맨드럴로서 FW 장치(도시하지 않음)에 세트된다. 보빈에 권취된 수지 함침 탄소 섬유가, FW 장치의 미리 정해진 위치에 세트된다. 보빈에 권취된 유리 섬유가, FW 장치의 미리 정해진 위치에 세트된다. 본 실시 형태에 있어서, 토우(다발) 형태의 탄소 섬유 및 유리 섬유를 사용하고 있다. 또한, 수지로서 상기 에폭시 수지를 사용하고 있다. 상기와 같이, 본 실시 형태에서 사용되는 에폭시 수지는 미경화의 상태에 있어서 습윤성이 양호하기 때문에, 섬유 사이에 충분히 침투하고 있다.
공정 S14에서는, 탱크 본체의 외표면에, 수지 함침 탄소 섬유가 권취된다. 상세하게는 FW 장치가 시동되고, 탱크 본체가 회전함과 함께, 수지 함침 탄소 섬유가 보빈으로부터 조출되고, 수지 함침 탄소 섬유가 탱크 본체의 외표면에 권취된다. 이때, 후프 감기, 헬리컬 감기 등이 적절히 조합되고, 수지 함침 탄소 섬유가 탱크 본체의 외표면에 권취된다. 이하, 탱크 본체의 외표면에 수지 함침 탄소 섬유가 권취된 것을, 「탄소 섬유 권취 완료 탱크 본체」라고도 칭한다. 수지 함침 탄소 섬유가 미리 정해진 권취수로 권취되고, 수지 함침 탄소 섬유층이 형성되면, 수지 함침 탄소 섬유가 절단되고, 수지 함침 탄소 섬유의 종단(말단)이 수지 함침 유리 섬유의 권취 시단(시단)에 압착(열 압착 등)된다.
공정 S16에서는, 공정 S14에서 형성된 탄소 섬유 권취 완료 탱크 본체의 수지 함침 탄소 섬유층 상에, 공정 S14와 마찬가지로, 수지 함침 유리 섬유가 권취되고, 수지 함침 유리 섬유층이 형성된다.
공정 S18에서는, 공정 S14, 16을 거쳐서, 라이너(10)의 외주에 수지 함침 탄소 섬유층 및 수지 함침 유리 섬유층이 형성된 섬유 권취 완료 탱크 본체가 가열로에 넣어진다. 그리고, 섬유 권취 완료 탱크 본체가 회전되면서, 수지 함침 탄소 섬유층 및 수지 함침 유리 섬유층의 에폭시 수지가 경화 온도(예를 들어, 약 160℃)가 되도록 가열된다. 예를 들어, 가열로의 설정 온도 180℃에서 50분간, 섬유 권취 완료 탱크 본체를 가열한 후, 설정 온도 160℃에서 20분간, 섬유 권취 완료 탱크 본체를 가열한다.
공정 S18에 의해, 에폭시 수지가 경화되면, 보강층(20) 및 보호층(25)이 형성된다. 그 후, 가열로의 설정 온도를 저하시켜, 고압 탱크(100)를 취출한다. 이와 같이, 고압 탱크(100)는 FW법에 의해 제조되기 때문에, 보강층(20) 및 보호층(25)은 각각, 수지 함침 탄소 섬유 및 수지 함침 유리 섬유의 권취수에 따른 복수의 층을 갖는다. 예를 들어, 보강층(20)은 30층, 보호층(25)은 2층으로 구성되어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 고압 탱크(100)에 있어서, 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지의 접촉각이 70° 이하이고, 미경화의 상태에 있어서 습윤성이 양호하기 때문에, 토우 형태의 탄소 섬유에 함침되었을 때에, 섬유 사이에 침투하기 쉽다. 그로 인해, 에폭시 수지가 경화되었을 때에, 섬유 사이에 에폭시 수지가 채워져 있고, 보강층(20)에 있어서의 보이드(미소한 공동)의 발생이 억제된다. 그 결과, 보강층(20)에 있어서, 응력 집중이 억제되고, 고압 탱크(100)로의 수소 가스의 충전, 방출에 수반하는 용적 변화 등에 의한 보강층(20)에 있어서의 균열의 발생을 억제할 수 있다.
A2. 제2 실시 형태:
제2 실시 형태의 고압 탱크는 제1 실시 형태의 고압 탱크(100)에 있어서의 보강층(20) 대신에 보강층(20A)을 구비한다. 제2 실시 형태의 고압 탱크에 있어서, 보강층(20A) 이외의 구성은 제1 실시 형태의 고압 탱크(100)와 동일하기 때문에, 동일한 구성에는 동일한 부호를 사용하고, 그 설명을 생략한다.
도 4는 제2 실시 형태의 보강층(20A)의 구성을 개략적으로 도시하는 설명도이다. 도 4는 고압 탱크의 중심축을 지나는 절단면에 있어서의 고압 탱크(100)의 일부의 구성을 확대하여 도시한다. 보강층(20A)은 제1 보강층(21)과, 제2 보강층(22)을 구비한다. 제1 보강층(21)은 라이너(10) 상에[즉, 라이너(10)에 접촉하여] 형성되고, 제2 보강층(22)은 제1 보강층(21) 상에[즉, 제1 보강층(21)에 접촉하여] 형성된다. 보호층(25)은 제2 보강층(22) 상에[즉, 제2 보강층(22)에 접촉하여] 형성된다. 제1 보강층(21)에 포함되는 에폭시 수지는 제1 실시 형태의 보강층(20)에 포함되는 에폭시 수지와 동일하고, 접촉각이 70° 이하이다. 제2 보강층(22)에 포함되는 에폭시 수지는 접촉각이 70°보다 크다. 본 실시 형태에 있어서의 제1 보강층(21)을, 「섬유 강화 에폭시 수지층」이라고도 칭한다.
본 실시 형태의 보강층(20A)도 제1 실시 형태의 보강층(20)과 마찬가지로, 각각이 탄소 섬유로 구성되는 복수의 층으로 구성된다. 예를 들어, 제1 보강층(21)은 5층, 제2 보강층(22)은 25층으로 구성되어도 된다.
고압 탱크에 있어서, 복수층으로 구성되는 보강층(20A)의 최내층이, 내압에 의한 응력을 지탱하기 때문에, 보강층(20A)의 최내층[라이너(10)에 접촉하여 형성되는 층]에 최초에 균열이 발생하기 쉽다. 최내층에 균열이 발생하면, 그곳으로부터 외측을 향해 균열이 진전된다. 본 실시 형태의 고압 탱크에서는 라이너(10) 상에 형성되는 제1 보강층(21)에 포함되는 에폭시 수지의 접촉각이 70° 이하이기 때문에, 외각의 최내층에 있어서 균열의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 외각에 있어서의 균열의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 탄소 섬유 강화 에폭시 수지로 구성되는 보강층(20A)에 있어서, 제1 보강층(21)과 제2 보강층(22)에서 다른 수지를 사용함으로써, 예를 들어 제1 보강층(21)을 균열 억제 효과가 높은 층, 제2 보강층(22)을 보호층(25)과의 친밀감이 양호한 층으로 하는 등, 요구되는 성능에 따른 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
A3. 실험 결과:
도 5는 에폭시 수지의 접촉각과 고압 탱크의 내구성의 관계를 도시하는 설명도이다. 실시예 1 내지 3 및 비교예의 고압 탱크는 각각 상기 제1 실시 형태의 고압 탱크(100)와 동일한 구성을 갖는다. 단, 보다 구체적으로는, 실시예 1 내지 3 및 비교예의 고압 탱크는 보강층(20) 및 보호층(25)에 포함되는 에폭시 수지의 접촉각이 서로 다르다. 에폭시 수지의 접촉각은 실시예 1이 58°, 실시예 2가 68°, 실시예 3이 70°, 비교예가 79°이다. 비교예의 고압 탱크에 포함되는 에폭시 수지에 있어서는, 주제는 실시예 1 내지 3의 고압 탱크에 포함되는 에폭시 수지의 주제와는 분자량이 다른 비스페놀 A형 에폭시 수지이고, 계면 활성제는 올레핀계이다. 또한, 실시예 1 내지 3 및 비교예의 고압 탱크는 파괴 인성값, 인장 탄성률, 파단 신율이, 고압 탱크로서의 조건을 만족시키도록 조정되어 있다. 구체적으로는, 파괴 인성값 K1C≥1.6[㎫ㆍm1/2], 인장 탄성률≥1500[㎫], 파단 신율≥4.5[％]가 되도록 조정되어 있다.
실시예 1 내지 3은 내구성 평가가 양호하고, 비교예는 내구성 평가가 양호하지 않았다. 도 5에서는 내구성이 양호한 것을 ○, 내구성이 양호하지 않은 것을 ×로 나타내고 있다. 내구성 평가는 내압 시험 후에 상온 압력 사이클 시험을 22,000회 실시하고, 고압 탱크로부터의 유체의 누설이 검출되지 않으면 내구성이 양호하다고, 누설이 검출되면 내구성이 양호하지 않다고 평가했다. 비교예의 고압 탱크는 10,100회, 15,400회에 있어서 누설이 검출되었다. 내압 시험과 상온 압력 사이클 시험의 시험 내용을 이하에 나타낸다.
<내압 시험>
70㎫ 압축 수소 자동차 연료 장치용 용기의 기술 기준 KHKS0128(2010) 세트 시험에 있어서의 팽창 측정 시험에 준거(팽창량의 측정은 없음)
초기 압력: 3㎫ 유지 시간: 60(+30/-0)sec
승압 속도: 0.2㎫/sec 이하
최종 압력: 105㎫ 유지 시간: 30(+15/-0)sec
<상온 압력 사이클 시험(수압)>
세계 통일 기술 규칙 제13호(gtr No.13) 5.1.1.2. 및 6.2.2.2.에 준거.
압력 매체: 상수돗물
환경 온도 및 탱크 표면 온도: 실온±5℃
주기: 3회/min 이하(20sec/회 이상)
압력: 최대 87.5(+4/-0)㎫, 최소 2(+0/-2)㎫
사이클 시험의 횟수: 22,000 사이클
실험 결과(도 5)로부터, 에폭시 수지의 접촉각이 70° 이하인 경우는, 고압 탱크의 외각에 있어서의 균열의 발생이 억제되었다고 할 수 있다. 에폭시 수지의 접촉각이 70° 이하이면, 에폭시 수지는 미경화의 상태에 있어서 습윤성이 양호하고, 토우 형태의 탄소 섬유에 함침되었을 때에, 섬유 사이에 침투하기 쉽다. 그로 인해, 에폭시 수지가 경화되었을 때에, 섬유 사이에 에폭시 수지가 채워져 있고, 보강층(20)에 있어서의 보이드(미소한 공동)의 발생이 억제된다. 그 결과, 보강층(20)에 있어서, 응력 집중이 억제되고, 고압 탱크(100)로의 수소 가스의 충전, 방출에 수반하는 용적 변화 등에 의한 보강층(20)에 있어서의 균열의 발생을 억제할 수 있었다고 생각된다.
B. 변형예:
(1) 고압 탱크(100) 내에 수용되는 유체는 상기한 압축 수소에 한정되지 않고, 압축 질소 등, 고압의 유체이면 된다.
(2) 보강층(20, 20A) 및 보호층(25)에 포함되는 섬유로서, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 다이니마 섬유, 자이론 섬유, 보론 섬유 등, 섬유 강화 수지를 구성 가능한 다양한 섬유를 사용할 수 있다. 보강층(20, 20A)은 내압성을 구비하고, 보호층(25)은 보강층(20)보다도 내충격성이 높아지도록, 섬유를 선택하는 것이 바람직하다. 보강층(20, 20A)의 섬유로서, 탄소 섬유를 사용하고, 보호층(25)의 섬유로서, 유리 섬유 또는 아라미드 섬유를 사용하면, 내압성이 높은 보강층(20, 20A)과, 보강층(20, 20A)보다도 내충격성이 높은 보호층(25)이 형성되기 때문에 바람직하다.
(3) 보호층(25)을, 열경화성 수지만을 사용하여 형성해도 된다. 환언하면, 보호층(25)을, 섬유를 포함하지 않는 구성으로 해도 된다. 그 경우, 보호층(25)으로서 보강층(20)보다 높은 원하는 내충격성을 구비하는 열경화성 수지를 선택하는 것이 바람직하다. 보호층(25)을 열경화성 수지만으로 형성하는 경우에는, 스프레이 도포 등의 주지의 방법에 의해, 열경화성 수지를 분사한 후, 가열함으로써 보호층(25)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 보호층(25)을 열경화성 수지만으로 형성하는 경우에는, 에폭시 수지가 함침된 탄소 섬유가 라이너(10)에 권취된 후, 스프레이 도포 등의 주지의 방법에 의해, 열경화성 수지를 분사한 후, 가열하고, 에폭시 수지 및 열경화성 수지를 경화시킴으로써, 보강층(20) 및 보호층(25)을 형성할 수 있다.
(4) 상기 실시 형태에 있어서, 라이너(10) 상에 보강층(20)과 보호층(25)을 구비하는 구성을 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 라이너(10)의 외측에, 접촉각 70° 이하의 에폭시 수지를 포함하는 섬유 강화 에폭시 수지층을, 적어도 구비하면 된다. 즉, 상기 실시 형태에 있어서, 보호층(25)을 구비하지 않아도 된다. 또한, 라이너(10)와 보강층(20) 사이, 보강층(20)과 보호층(25) 사이 및 보호층(25)의 외측의 적어도 어느 것에, 다른 층을 더 구비하는 구성으로 해도 된다.
(5) 상기 실시 형태에 있어서, 접촉각이 70° 이하인 에폭시 수지를 포함하는 섬유 강화 에폭시 수지층이, 라이너(10) 상에 접촉하여 형성되는 예를 들어 설명했지만, 접촉각이 70° 이하인 에폭시 수지를 포함하는 섬유 강화 에폭시 수지층은 라이너(10)의 외측에 형성되어 있으면 되고, 라이너(10) 상에 접촉하여 형성되어 있지 않아도 된다. 환언하면, 외각의 최내층이, 접촉각 70° 이하의 에폭시 수지를 포함하는 섬유 강화 에폭시 수지층이 아니어도 된다. 예를 들어, 접촉각이 70° 이하인 에폭시 수지를 포함하는 섬유 강화 에폭시 수지층과, 라이너(10) 사이에, 접촉각이 70°보다 큰 에폭시 수지를 포함하는 층이 형성되어도 된다. 이와 같이 해도, 접촉각이 70° 이하인 에폭시 수지를 포함하는 섬유 강화 에폭시 수지층을 구비함으로써, 균열의 발생 및 진전이 억제되고, 고압 탱크 내에 충전된 유체의 누설이 억제된다.
(6) 고압 탱크(100)의 제조 방법은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 가열 온도, 가열 시간은 사용하는 수지나, 탱크 형상 등에 따라 적절히 변경 가능하다. 또한, 예를 들어 시트상의 섬유 강화 수지를 부착하는 시트 와인딩법, 시트상의 섬유를 부착한 후에 수지를 함침시키는 RTM(Resin Transfer Molding) 등에 의해 제조할 수도 있다.
본 개시 기술은 상술한 실시 형태나 변형예에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 내용의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태, 실시예, 변형예 중의 기술적 특징은 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 혹은 상술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절히, 교체나, 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수인 것으로 하여 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제하는 것이 가능하다.
10 : 라이너
20, 20A : 보강층
21 : 제1 보강층
22 : 제2 보강층
25 : 보호층
30 : 마우스피스
40 : 마우스피스
100 : 고압 탱크
102 : 원통부
104 : 돔부

Claims (4)

  1. 고압 탱크이며,
    라이너와,
    에폭시 수지와, 탄소 섬유를 갖고, 상기 라이너의 외측에 형성되는 섬유 강화 에폭시 수지층을
    구비하고,
    미경화의 상기 에폭시 수지의 폴리테트라플루오로에틸렌((C2F4)n) 상의 접촉각이 70° 이하인, 고압 탱크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 섬유 강화 에폭시 수지층은 상기 라이너 상에 접촉하여 형성되는, 고압 탱크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고압 탱크는,
    상기 탄소 섬유보다 내충격성이 높은 섬유와, 열경화성 수지를 갖고, 상기 섬유 강화 에폭시 수지층의 외측에 형성되는 섬유 강화 수지층을 더 구비하는, 고압 탱크.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탄소 섬유보다 내충격성이 높은 섬유는 유리 섬유 또는 아라미드 섬유인, 고압 탱크.
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