KR20220103751A

KR20220103751A - 복합 가압 유체 용기의 제조 방법

Info

Publication number: KR20220103751A
Application number: KR1020227020277A
Authority: KR
Inventors: 필리프 파핀
Original assignee: 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드; 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2022-07-22
Also published as: FR3103135A1; WO2021099094A1; ES2961707T3; FR3103135B1; US11794400B2; JP2023503005A; CN114728462A; EP4061610B1; EP4061610A1; US20230001628A1

Abstract

복합 가압 유체 용기의 제조 방법은, 용기의 제1 층(2)을 형성하기 위해서 제1 폴리올레핀 수지계 테이프를 권취하는 단계, 온도에 따라 가변적인 투과 특성을 가지고, 특히 설정된 온도 문턱값 미만에서는 투과성을 가지고 문턱값 온도 초과에서는 비-투과성을 가지는 특성의 재료로 이루어진, 제2 중간 층(3)을 제1 층(2)에 도포하는 단계를 포함하고, 방법은 제3 층(4)을 형성하기 위해서 제2 수지계 테이프를 제2 중간 층(3) 상에 권취하는 단계를 포함하고, 제3 층(4)을 형성하는 테이프가 제1 층(2)의 수지와 상이한 수지를 기반으로 하고, 제2 중간 층(3)을 도포하는 단계 중에 그리고 제2 테이프를 도포하는 단계 중에, 제2 중간 층(3)이 문턱값 온도보다 높은 온도에서 유지되는 것을 특징으로 하고, 이어서 방법은 제2 중간 층(3)을 문턱값 온도 미만의 온도로 냉각시키는 반면, 제1 층(2) 및 제3 층(4)을 그 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 각각 유지하는 단계를 포함한다.

Description

복합 가압 유체 용기의 제조 방법

본 발명은 복합 가압 유체 용기의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 보다 구체적으로는, 용기의 제1 층을 형성하기 위해서 제1 폴리올레핀 수지계 테이프를 권취하는 단계, 온도에 따라 가변적인 투과 특성을 가지고, 특히 미리 결정된 온도 문턱값 미만에서는 투과성을 가지고 온도 문턱값 초과에서는 비-투과성을 가지는 재료로 이루어진, 중간 제2 층을 제1 층 상에 증착하는 단계를 포함하는 복합 가압 유체 용기의 제조 방법에 관한 것으로서, 이러한 방법은, 제3 층을 형성하기 위해서 제2 수지계 테이프를 중간 제2 층 상에 권취하는 단계를 포함한다.

본 발명은 폴리올레핀 수지로 보강된 테이프를 이용하여 제조되는 열가소성 복합 용기에 관한 것이다. 일부 적용예에서, 예를 들어 지지부 또는 부속물과 같은 다양한 요소가 용기의 외부 표면에 부착되어야 한다.

예를 들어, 폴리부텐-1, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 수지는 용기의 제조 중에 부가적인 층과 결합을 형성하는 데 적합하지 않다.

폴리올레핀 수지는 상당히 안정적인 화학적 구조(매우 안정적인 외부 전자 구조)를 갖는다. 결과적으로, 이러한 수지를 다른 층 또는 재료에 결합시키기 위한 화학적 결합(구조적 결합)을 형성하는 것이 상당히 어렵다.

이러한 문제를 극복하기 위한 기술이 존재한다. 다른 층 또는 재료와 결합을 형성할 수 있는 그러한 수지의 능력을 개선하기 위해서, 예를 들어 재료의 표면에 대한 화학적 공격, 플라즈마 처리(예를 들어, "마티스(Matis)" 처리), 화염 처리, 또는 표면 마모를 제공하는 것이 실무적으로 알려져 있다. 이러한 해결책의 목적은 접착제와 화학적으로 결합할 수 있도록 표면 층의 화학적 성질을 변경하는 것이다.

일부 접착제는 폴리올레핀 수지에서 매우 우수한 접착 결과를 제공하지만, 개방 시간이 매우 짧다(특히 3M DP 8005와 같은 시아노아크릴레이트 접착제). 이러한 접착제는 또한 건강 문제를 유발할 수 있다.

다른 접착제는 가장 큰 결합 강도를 생성하기 위해서 매우 특정적이고 복잡한 프로토콜에 따라 도포되어야 한다. 이로 인해서 결합 품질이 작업자(접착제 도포 온도, 접착제 성분의 정확한 비율, 수분 레벨, 접착제 두께 등)에 따라 달라진다.

그러나, 이러한 알려진 해결책은 시간이 지남에 따라 원하는 결과를 제공하지 못한다. 결합 품질의 저하가 시간이 지남에 따라 관찰될 수 있다.

이러한 문제에도 불구하고, 상기 폴리올레핀 수지는, 특히 그 비용적인 장점으로 인해서, 복합 용기의 제조용 수지로서 가장 널리 이용되고 있다.

본 발명의 하나의 목적은 전술한 종래 기술의 단점의 전부 또는 일부를 극복하는 것이다.

이를 위해서, 상기 전제부에서 기술한 일반적인 정의를 또한 만족시키는, 본 발명에 따른 방법은 본질적으로, 제3 층을 형성하는 테이프가 제1 층과 상이한 수지를 기반으로 하고, 그리고 중간 제2 층의 증착 단계 중에 그리고 제2 테이프의 권취 단계 중에, 중간 제2 층이 문턱값 온도보다 높은 온도에서 유지되는 것을 특징으로 하며, 이어서 방법은, 제1 및 제3 층이 그 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 각각 유지되는 동안, 중간 제2 층을 문턱값 온도 미만의 온도로 냉각시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시형태는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

- 제1 폴리올레핀 수지계 테이프가 유리 및/또는 탄소 섬유와 같은 보강 섬유를 포함하고,

- 제2 층이 제1 층의 두께보다 얇은 두께를 가지고,

- 제3 층을 형성하는 테이프가 열가소성 수지를 기반으로 하며,

- 제3 층을 형성하는 테이프가 이하의 재료, 즉 PET, PBT, PA, 중합체 및 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 수지를 기반으로 하고,

- 제1 및 제3 층의 수지의 용융 온도가 40℃의 온도 범위 이내이고,

- 제3 층의 수지의 용융 온도가 제1 층의 용융 온도보다 높고,

- 중간 제2 층이 플리스(fleece)를 포함하거나 플리스로 구성되며,

- 중간 제2 층은 이하의 재료, 즉 폴리에스터, 폴리아미드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나로 구성되고,

- 중간 제2 층은 m²당 50 내지 800 그램의 단위 면적 당 중량을 가지는 재료로 구성되고,

- 용기의 제1 층은 용기 내에 저장되는 유체와 접촉되도록 의도된 밀봉된 라이너를 형성하거나, 용기 내에 저장되는 유체와 접촉되도록 의도된 밀봉된 라이너의 외부 표면 상에 위치된다.

또한, 본 발명은 청구항의 범위 내의 전술한 또는 후술되는 특징의 임의 조합을 포함하는 임의의 대안적인 장치(용기) 또는 방법에 관한 것일 수 있다.

추가적인 특정 특징 및 장점이 도면을 참조하여 이루어지는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 용기의 구조의 예를 묘사하는, 개략적이고 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법의 단계의 예를 묘사하는, 개략적인 부분도를 도시한다.

복합 가압 유체 용기를 제조하는 방법은 용기의 제1 층(2)을 형성하기 위해서 제1 폴리올레핀 수지계 테이프를 권취하는 단계를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 층(2)은 저장용기 내에 저장되는 유체와 접촉되도록 의도된 밀봉된 라이너를 형성할 수 있다. 물론, 이러한 제1 층(2)은 밀봉된 라이너의 외부 표면 상에 랩핑될(wrapped) 수 있고, 용기(저장 부피(5)) 내에 저장되는 유체와 접촉되도록 의도될 수 있다. 이러한 미리-형성된 밀봉된 라이너는 예를 들어 플라스틱 또는 금속으로 제조될 수 있다. 즉, 최종 용기가 예를 들어 III, IV 또는 V 유형의 용기일 수 있다. 도시된 바와 같이, 용기는, 밸브(6)가 내부에 장착되는 기부를 구비할 수 있다.

내부 압력 하에서 용기의 기계적 강도를 보장하는 층을 형성하도록, 제1 테이프가 구성될 수 있다.

이어서, 방법은, 온도에 따라 가변적인 투과 특성을 가지고, 특히 미리 결정된 온도 문턱값 미만에서는 투과성을 가지고 온도 문턱값 초과에서는 비-투과성을 가지는 재료로 이루어진, 중간 제2 층(3)을 제1 층(2) 상에 증착하는 단계를 포함한다. 이러한 투과성/비-투과성 상태는 바람직하게는 가역적이다.

예를 들어, 이러한 중간 제2 층(3)은 통기부(breather) 또는 플리스를 포함하거나 그러한 것으로 구성된다. 중간 제2 층(3)은 특히 이하의 재료, 즉 폴리에스터, 폴리아미드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 중간 제2 층(3)은 m²당 50 내지 800 그램의 단위 면적 당 중량을 가질 수 있다.

이러한 제2 층은, 바람직하게는 접힘부의 형성을 방지하는, 예를 들어 수작업적인 도포에 의해서 제1 층 상에 증착될 수 있다.

방법은 또한 제3 층(4)을 형성하기 위해서 제2 수지계 테이프를 중간 제2 층(3) 상에 권취하는 단계를 포함한다. 제3 층(4)을 형성하는 테이프는 제1 층(2)과 상이한 수지를 기반으로 한다. 제3 층(4)을 형성하는 테이프는 예를 들어, 특히 이하의 재료, 즉 PET, PBT, PA, 중합체 및 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는, 열가소성 수지를 기반으로 한다.

중간 제2 층(3)을 증착하는 단계 중에 그리고 제2 테이프를 권취하는 단계 중에, 중간 제2 층(3)은 온도 문턱값보다 높은 온도에서(즉, 비-투과성 상태에서, 그리고 특히 수지에 대해서 비-투과적 상태에서) 유지된다. 2개의 수지계 층(2, 4)은 (예를 들어, 가열 부재(7)를 통해서) 그 용융 온도 초과로 가열되거나 유지된다.

이어서, 방법은 중간 제2 층(3)을 문턱값 온도 미만(즉, 수지에 대해서 투과적인 상태)의, 그러나 제1 층(2) 및 제3 층(4)의 수지의 용융 온도 초과의 온도로 냉각시키는 단계를 포함한다.

이는, 제2 층(3)에서 제1 층(2)과 제3 층(4) 사이의 기계적 합착을 달성할 수 있게 한다. 관련된 2개의 수지가 중간 제2 층(3)의 투과성 또는 다공성 구조 내로 이동한다. 조립체의 후속 냉각 시에, 응고는, 중간 제2 층(3)으로 인해서, 모든 층들 사이의 합착 및 밀봉을 보장한다.

2개의 랩핑된 테이프는 결국 구조적으로 단일 개체 또는 벽으로서 거동한다.

제3 층(4)의 수지는 바람직하게는 제1 층(2)을 위해서 사용된 폴리올레핀 수지의 용융 온도와 가까운 용융 온도를 갖는다. 이는, 복합 용기의 밀폐적인 그리고 구조적으로 결합된 구조를 달성할 수 있게 한다.

예를 들어, 제3 층(4)을 형성하는 테이프의 수지의 용융 온도는 바람직하게는 제1 층(2)을 형성하는 층의 수지(폴리올레핀 수지)의 용융 온도와 0도 내지 40도만큼 상이하다. 제3 층(4)을 형성하는 테이프의 수지의 용융 온도는 바람직하게는 제1 층(2)을 형성하는 층의 수지(폴리올레핀 수지)의 용융 온도보다 높다.

따라서, 중간 제2 층(3)은 상이한 수지들로 형성된(그리고 보강 섬유, 바람직하게는 동일한 보강 섬유를 가질 수 있는) 2개의 상이한 테이프들 사이의 결합을 가능하게 한다.

(적절한 경우에, 용기의 외부 표면에 위치될) 제2 테이프의 수지는 PET, PBT, PA, 공중합체 및 중합체와 같은 열가소성 수지일 수 있다. 따라서, 이러한 외부 층은 폴리올레핀 수지계 층보다 다른 층 또는 부속물에 결합(접착)되기에 적합할 것이다.

제2 층(4)이 제1 층(2)의 두께보다 얇은 두께를 갖는다.

예를 들어, 제2 층(4)의 두께는 0.3 내지 1.5 mm일 수 있다. 이러한 두께는 용기의 표면에 걸쳐 균일할 수 있거나, 용기의 표면에 걸쳐 달라질 수 있다.

따라서, 가능한 예에서, 방법은 다음과 같이 진행될 수 있다:

- 제1 층(2)을 형성하기 위해서 제1 테이프를 권취하는 것,

- 온도 문턱값보다 높은 온도에서 중간 제2 층(3)을 도포하는 것,

- 제3 층(4)을 형성하기 위해서 제3 테이프를 권취하는 것,

- 온도 문턱값 미만으로 냉각시키는 것.

제2 테이프의 권취가 완료되었을 때, 중간 제2 층(3)의 재료가 그 투과성 특성을 다시 가질 수 있도록, 조립체를 냉각시킬 수 있다. 다른 2개의 층(2, 4)의 수지는 여전히 그 용융 온도보다 높고, 그에 따라 투과성 중간 제2 층 내로 이동할 수 있다. 이는 매우 큰 결합 강도를 갖는 개체를 생성하고, 이는, 용기의 벽이 완전히 손상되지 않는 한, 분리를 방지한다.

따라서, 제3 층(4)은, 그 외부 표면에서 접착제와 더 효율적으로 결합될 수 있는 수지로 구성될 수 있다.

이러한 제조 방법은, 적절한 경우에, 용기의 일부 상에서 국소화될 수 있다.

그에 따라, 최종 용기는, 각각 제1 폴리올레핀 수지계 층(2) 및 제1 층(2)과 상이한 수지를 기반으로 하는 제3 층(4)인, 2개의 층(2, 4) 사이에 개재된, 온도에 따라 가변적인 투과 특성을 가지는 재료로 구성된 중간 제2 층(3)을 포함하는 구조물을 포함하고, 제2 층(3)은 다른 2개의 층으로부터의 수지로 함침된다.

Claims

용기의 제1 층(2)을 형성하기 위해서 제1 폴리올레핀 수지계 테이프를 권취하는 단계, 온도에 따라 가변적인 투과 특성을 가지고, 특히 미리 결정된 온도 문턱값 미만에서는 투과성을 가지고 온도 문턱값 초과에서는 비-투과성을 가지는 재료로 이루어진, 중간 제2 층(3)을 상기 제1 층(2) 상에 증착하는 단계를 포함하는 복합 가압 유체 용기의 제조 방법으로서, 상기 방법은 제3 층(4)을 형성하기 위해서 제2 수지계 테이프를 상기 중간 제2 층(3) 상에 권취하는 단계를 포함하며, 상기 제3 층(4)을 형성하는 테이프가 상기 제1 층(2)과 상이한 수지를 기반으로 하고, 상기 중간 제2 층(3)의 증착 단계 중에 그리고 상기 제2 테이프의 권취 단계 중에, 상기 중간 제2 층(3)이 상기 온도 문턱값보다 높은 온도에서 유지되는 것을 특징으로 하고, 이어서 상기 방법은, 상기 제1 층(2) 및 제3 층(4)이 그 수지의 용융 온도보다 높은 온도에서 각각 유지되는 동안, 상기 중간 제2 층(3)을 상기 온도 문턱값 미만의 온도로 냉각시키는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 폴리올레핀 수지계 테이프가 유리 및/또는 탄소 섬유와 같은 보강 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 중간 제2 층(3)이 상기 제1 층(2)의 두께보다 얇은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 층(4)을 형성하는 테이프가 열가소성 수지를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 층(4)을 형성하는 테이프가 이하의 재료, 즉 PET, PBT, PA 중 적어도 하나를 포함하는 수지를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 층(2) 및 제3 층(4)의 수지의 용융 온도가 40℃의 온도 범위 이내인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 층(4)의 수지의 용융 온도가 상기 제1 층(2)의 용융 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간 제2 층(3)이 플리스를 포함하거나 플리스로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간 제2 층(3)이 이하의 재료, 즉 폴리에스터, 폴리아미드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간 제2 층(3)이 m²당 50 내지 800 그램의 단위 면적 당 중량을 가지는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기의 제1 층(2)이 상기 용기 내에 저장되는 유체와 접촉되도록 의도된 밀봉된 라이너를 형성하거나, 상기 용기 내에 저장되는 유체와 접촉되도록 의도된 밀봉된 라이너의 외부 표면 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.