TW466173B - Method for fabricating composite pressure vessels and products fabricated by the method - Google Patents

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James C Murphy
Gerald S Boyce
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Description

4 6 6 17 3 Α7 Β7 五、發明說明（丨） 本發明夕頷域 本發明乃關於製造壓力容器之技藝’且更特別地是關 於用於製造複合壓力容器之改良方法以及關於根據該改良 之方法所製造之複合壓力容器。 本.發明之背景 例如爲熱水加熱器、鍋爐、加壓氣體儲槽等之壓力容 器傳統上係從例如爲鋼鐵之金屬以製造。不過’近來年複 合壓力容器之使用已變得更盛行。這些複合壓力容器典型 上係藉使用如環氧樹脂、聚酯類與乙烯基酯類之熱固性塑 膠樹脂之長絲纏繞方法以製造。簡單地說’此工藝係將例 如爲玻璃纖維絲之乾纖維在施加至心軸之前以催化樹脂浸 漬之方法。亦可以使用預浸漬纖維(“預浸漬”）。心軸與施 加之複合物然後在室溫下或加熱熟化以放置積層物，從而 得到硬樹脂與纖維積層物外殼。此外殼係從心軸處移除或 心軸本身成爲此成品之一部份。雖然特定之產品用途將決 定樹脂之精確的功能，但在所有例子中其係作爲支撐結構 以保持連續纖維絲在正確之位置上。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線. 使用在這些方法中之熱固性樹脂可以歸類爲低溫度商 品類，特性爲其相當容易之使用、低價與可用性。這些樹 脂長久以來係用於符合廣範圍之壓力容器產品之性能要求 β不過，這些樹脂具有熟知之缺點，包括其有限之溫度特 性、不令人滿意之成品美觀、缺乏超過期限之耐久性、缺 乏適當之循環再利用、以及與製造有關之問題、例如爲了 淸潔而停止生產以及材料之處理費用。此外，在製造過程 4 本紙張尺度適用令國國家標準（CNSXA4規格（210 X 297公釐） 4 6 6 17 3 A7 B7 五、發明說明（>) 中會遭遇到來自工人曝露在汽體、超出範圍之噴灑、排氣 等之環境問題。某些精心策劃之熱固性樹脂經由較高之溫 度特性以改良其性能，但與其有關的是無法接受的材料費 用。 再者，由於所採用之材料與方法，根據習知技藝方法 所製造之複合壓力容器，本質上沿著材料之某些溫度敏感 之不相容處具有殘留且顯著之內應力，此會限制壓力容器 可使用之溫度與壓力範圍。 所以提高性能之要求、環境之問題、製造之問題與新 市場機會已強調出使用熱固性樹脂在複合壓力容器製造上 之限制。因此具有較高溫度與壓力特性、改良之外觀與較 高之耐久性以及撞擊阻抗特性之複合壓力容器，且其之製 造係更環境上無害、更節省費用且存在較少之製造問題係 高度盼望的。 所以用於製造在所有這些領域中皆可達成改善之複合 壓力容器之方法，將需要一基本上完全不同之原理係熟習 該項技藝之人士所可以瞭解的。本發明係關於提供此一基 本上改良之方法以及關於藉此方法所製造之壓力容器，且 藉使可以得到下述之特性：在較高溫度下纖維與樹脂間改 良之接觸、對加強/基體比値之較佳控制、可以有效地回收 碎屑材料、減少排放所引起之法規問題、用於纏繞(或疊放 模式)與熟化步驟之較高處理速率、由於較少材料處理所得 到之可能人工節省、地板面積之減少、對自動化之適應性 、對作業員較安全之環境、生產線與材料儲存與處理之簡 5 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 舅 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 6 17 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）） 化、較快之更換時間、較快之起動、較低之訓練費用、較 低之能量費用等。所以，根據該方法所製造之壓力容器係 本質上已應力釋放的且展示較習知技藝壓力容器爲改良之 性能，尤其是其可以承受較高之壓力與溫度、其有更高之 撞擊阻抗且亦具有顯著較佳之成品。 本潑明之目的 所以本發明之主要目的係提供一用於製造複合壓力容 器之改良方法。 更特別地，本發明之目的係提供此一改良之方法，與 製造複合壓力容器之習知技藝相反的是，其具有之優點包 括：對加強/基體比値之較佳控制、可以有效地回收碎屑材 料、減少排放所引起之法規問題、用於纏繞（或疊放模式) 與熟化步驟之較高處理速率、由於較少材料處理所得到之 可觀人工節省、地板面積之減少、對自動化之適應性、對 作業員較安全之環境、生產線與材料儲存與處理之簡化、 較快之.更換時間'、較快之起動、較低之訓練費用、較低之 能量費用等。 在另一方面，本發明之目的係提供一用於製造複合壓 力容器之方法，該複合壓力容器在使用時至少具有與傳統 之壓力容器一樣好之長期性能。 在更另一方面，本發明之目的係提供一根據該新方法 所製造之高品質複合壓力容器。 還是在更另一方面’本發明之目的係提供一高品質複 合壓力容器，其具有改良之耐久性、撞擊阻抗與腐蝕阻抗 6 本紙張尺度適用中國國家標準〈CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
4 6 6 Ί 7 3 B7 沖ΙΓ7Η年一月 五、發明說明（y) 、以及較高之溫度與壓力處理特性、且亦具有良好之機械 加工特性、故因此可以如製造高品質成品時所需、輕易地 焊接、切割、鑽孔、螺紋、壓印等。 本發明之槪要 簡單地說，本發明之這些與其他目的係藉採用一製造 複合容器之方法以達成，其包括步驟：A)在熱塑性襯墊上 預成形(例如藉纏繞一例如爲玻璃纖維之纖維、與例如爲單 纖維之熱塑性材料、粗紗或紗線)一用於容器之複合熱塑性 外殻，該複合熱塑性外殼至少具有一個開口以進入其內部 ;B)將複合熱塑性外殼(若有需要可以預熱)置入模子(若有 需要其可以單獨地預熱）中；C)將含有加熱器之氣囊經由開 口置入複合熱塑性外殻中；D)將氣囊加熱至足夠使複合熱 塑性外殼成爲流體之溫度且同時加壓內部使氣囊之外表面 施壓於複合熱塑性外殼之內表面；E)繼續步驟D)直到複合 熱塑性外殼緊靠著模子之內壁生成；F)停止加熱氣囊且使 生成之複合容器冷卻；G)從所生成之複合容器之內部移開 氣囊：且H)將生成之複合容器從模子移開。在步驟C)之前 ，具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殼中之開口排成 -：直線以並列，以便在步驟C)中氣囊可以經由插入物中之 開口置入複合熱塑性外殼之內部。若爲了複合容器之預期 目的所需，插入物之外表面之一部份可以加以螺紋，以便 在步驟E)中螺紋在複合熱塑性外殼之開口中生成且隨後至 步驟F)，該插入物可以旋開且與所生成之具有進入容器之 螺紋部份之複合容器分開。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公釐） 福充 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------訂ί-------線.
經濟部智慧財產局員工消費合作社印I 4 6 6 17 3 B7 年月旧修正/更正/補充 五、發明說明（ί) 附圖之簡略說明 本發明之主題內容係在本陳述之結論部份特別地指出 且淸楚地請求。不過，藉著參考下述與結尾之申請專利範 圍有關之說明以及所附之附圖，本發明同時使操作之組織 與方法最容易被瞭解’其中： 圖1係採用於實施第一發明實例之襯墊/心軸之圖示； 圖2係沿著圖1之2-2線之截面圖； 圖3係示於圖1與2之襯墊/心軸之圖示，其放置有混 合之熱塑性纖維材料層； 圖4係被放置混合之熱塑性纖維材料層後之襯墊之圖 示且包括一放大之片斷截面圖； 圖5Α、5Β與5C係沿著圖3之5-5線之截面圖，其說 明可以纏繞在熱塑性襯墊上以促進疊放之第一類材料之三 種變形； 圖6係沿著圖3之6-6線之截面圖，其說明第二類材 料、說明於圖5Α、5Β與5C中之三種變形之任何一種之粗 紗，其係可以纏繞在熱塑性襯墊上以促進疊放； 圖7係沿著圖3之18-18線之截面圖，其係說明第三 類之材料、第二類材料之紗線，其係可以纒繞在熱塑性襯 墊上以促進疊放； 圖8係模子之假想示意圖，其顯示包圍在模子中之改 良後之襯墊，其係在其中經加熱以及至少一作用力以驅使 改良後之襯墊變成由模子之內表面所定出之形狀； 圖9係說明作用在改良後之襯墊上之加熱與作用力效 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------訂！線、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 6 17 3 A7 B7 五、發明說明（s) 應之改良後之襯墊之放大部份截面圖； 圖10係與圖8相似之示意圖，係顯示包圍在不同種類 之模子中之改良後之襯墊； 圖11係開口模子之截面圖，其含有根據第二發明實例 所製造之壓力容器之預成形熱塑性組件； 圖.12係與圖11相似之示意圖，說明在第二發明實例 中之一步驟，其中流體熱塑性材料之部份成型之熔漿係飼 入預成形組件之內部，以作爲欲形成之複合壓力容器之第 二組件； 圖13係與圖11與12相似之示意圖，但模子係封閉 的且壓力容器之組件受一使壓力容器緊靠著模子之內壁生 成之作用力； 圖14係開口模子之截面圖，其含有根據第三發明實例 所製造之壓力容器之預成形熱塑性組件以及配置在第一組 件內部中之熱塑性襯墊組件； 圖15係與圖Μ相似之截面圖’但模子係封閉的且壓 力容器之組件受一使壓力容器緊靠著模子之內壁生成之作 用力； 圖16係藉圖14與15所示之方法製造完成之複合壓 力容器之截面圖； 圖17係開口模子之截面圖，其含有根據第四發明實例 所製造之壓力容器之預成形熱塑性組件以及配置在第一組 件外部之外部襯墊組件與配置在第一組件內部之內部襯墊 組件； 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) \} 丄裝--------訂----1 線0- 6 6 17 3 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 圖18係與圖17相似之示意圖，但模子係封閉的且製 製造之作用力與模子結合； 圖19係與圖1S相似之示意圖，其顯示在模子中於熱 與一或多個驅使壓力容器組件依順模子內壁輪廓之作用力 影響下生成之壓力容器； 圖20係藉圖17、18與19所示之方法製造完成之複 合壓力容器之截面圖； 圖21係模子之截面圖，其含有已經提供著熱塑性襯墊 之壓力容器之預成形熱塑性組件，該壓力容器係根據第五 發明實例所製造； 圖22係與圖21相似之示意圖，其顯示在模子中於熱 與一或多個驅使壓力容器組件依順模子內壁輪廓之作用力 影響下生成之壓力容器；以及 圖23係藉圖21與22所示之方法製造完成之複合壓 力容器之截面圖。 齩佳县體實施例之說明 首先參考圖1與2,其係顯示一用於根據第一發明具 體實施例欲製造複合壓力容器之熱塑性襯墊/心軸1 °在該 示範之實例中，襯墊/心軸1通常係拉長之預成形結構’其 在每一個終端處係以具有中央、軸開口 4、5之圓頂彤狀2 、3終結。熱塑性襯墊1例如可以是由聚丙烯、聚乙烯、 聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或以聚丙 烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二 醇酯浸漬過之纖維(例如玻璃纖維）、或其他具有適當特質 10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
M 0 n n ----訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 466173 A7 B7 五、發明說明（名） 之熱塑性材料所製造，且其可以藉任何適合之傳統方法來 製備，例如將切斷之纖維、方向、編織及/或針織纖維織物 以容器之形狀縫合或焊接在一起且與熱塑性材料混合之組 合進行模塑。 如圖3中所示，纖維之單纖維、粗紗、紗線或帶子6( 例如玻璃纖維、碳纖維、硼纖維等)與熱塑性材料係有系統 地纒繞在熱塑性襯墊1之外表面上以生成本質上均勻之覆 蓋物7，如圖4中之放大部份截面圖所示。此步驟例如可 以藉將熱塑性襯墊1安裝在心軸8上且如箭頭9所示般旋 轉襯墊、同時將單纖維、粗紗、紗線或帶子6從在旁邊且 互相橫越之以雙箭號丨〇所表示之源頭有系統地飼入，且持 續此步驟直到覆蓋物7達到所欲之厚度。材料6可以”冷” 纏繞至熱塑性襯墊1上、或在某些應用中可以通過加熱器 12以產生具有較佳功能及/或美觀特性之更均勻覆蓋物7( 圖4)。所生成之結構Π係然後進一步如將於下文中所詳 述般處理。 已發現在圖頂與終端零件之區域中適當地改變進料速 率是所欲的，如此可以得到在襯墊1之整個長度上本質上 均勻厚度之覆蓋物。可達成令人滿意之均勻覆蓋物之其他 纏繞技藝係熟知於習知技藝中且例如可以參考Richard C. Bnissee之標題爲”製造單纖維強化壓力容器之方法”之美國 專利第3,282,757號，其係收錄於此以作爲參考之用且揭 示可以用於本發明之實施之各種纏繞之技藝。 不過，纖維與熱塑性材料6之形式、特別是種類對本 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) "·---------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 6 17 3 A7 B7 五、發明說明（7) 發明之實施係相當重要的，此留意係指示在圖5A、SB、 5C、6A、6B與7中，其係說明可以用於本發明之實施之 適合之材料6。在圖5A中，分開之熱塑性材料13A與纖 維12A之股線係一起或分別 '但或多或少係連續地、如圖 6A所7K、纏繞在襯塾/心軸1上。可以用於本發明之實施 之熱塑性材料13A之適合種類包括、但非僅限制於聚丙烯 、聚乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇 酯。 ‘ 圖5B顯示用於材料6之第二變化6B之截面圖，其中 纖維單纖維1：2B係以熱塑性材料13B藉例如爲雙重擠出或 藉任何其他適合之預備方法以來加塗覆。相似地，圖5C 顯示用於材料6之第三變化6C之截面圖，其中纖維單纖 維12C係以熱塑性材料13C之粉末塗覆。 不過，纖維（12A，12B，12C)與熱塑性材料（13A ，13B，13C以示於圖5A、5B、5C中之任何形式）在纏繞 至襯墊/心軸1上之前，較佳係首先混雜成如圖6A所示之 粗紗6D、或如圖6B所示之此粗紗之紗線6E。用於材料6 之其他較佳之組態係示於圖7中、作爲混雜纖維與熱塑性 材料之帶子6F。例如爲玻璃纖維之混雜纖維與熱塑性材料 之適合之粗紗、紗線與帶子係商業上可得到的，且已發現 適合使用在本發明中之一產品族群係Vetrotex以Twintex® 之商標供應者。Twintex係藉專利之方法所製造，其包括 在以此方式得到且形式爲織物之粗紗、紗線與帶子之連續 製造中將玻璃纖維之單纖維(例如Π微米之直徑)與熱塑性 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) -.11 裝！—訂 ---— — — — —線 \ 經濟部智慧財產局員X消費合作社印製 B7 年月 B修正/更正/補充 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明 物(例如聚乙烯或聚丙烯)之單纖維(例如20微米之直徑)混 雜。 所以，僅僅是藉著範例，該熱塑性襯墊/心軸1可以本 身係從Twintex織物所製造，其係縫合或焊接在一起且例 如在模子中適當地加熱處理，以得到隨後與纖維以及熱塑 性材料6纏繞在一起以生成中間結構11之預成形物。 現參考圖8，在中間結構11已經如所述般或以任何適 當之方式製備後，將其放入模子13中(在實例中爲二件）。 然後將模子加熱，例如藉以加熱器15B表示且從電源E 15A控制驅動之嵌入式電阻加熱器、或藉由來源Η MA加 熱經過線圏14Β之循環熱油及或藉任何適當之傳統模子加 熱辦法。此外，施加至少一作用力至模子13及/或中間結 構11之內部，以便當施加之熱量Q造成熱塑性襯墊1與 纏繞之覆蓋物7熔合在一起且緊靠著模子流動時，使中間 結構之外部表面依順模子之內表面131>(圖9)。該作用力可 以藉施加外部之壓縮至半個模子上以產生，以如標示爲F •之箭號所指示般一起對其驅動，或藉例如使用來自適當之 來源16且經管道18以連結至襯墊1之氣體壓力以加壓熱 塑性襯墊1之內部。若採用加壓方式，則使用帽蓋(螺旋式 或永久式）19以封閉中間結構11之終端。 熱量然後係從模子13中移除以使新生成之複合壓力容 器硬化且藉傳統之方式打開模子以移開。 實際上，可以考慮二個重要之可選用考量。首先，已 發現該模子應可以藉如圖8中所示在周圍分佈之排氣口 17 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----- 訂----I I I II 線' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） B7年月日修玉/更正/補充 五、發明說明（f /) 進行排氣’當壓力容器緊靠著模子之內壁生成時藉此可以 使捕捉之空氣脫離且因此得到對壓力容器之外部表面特別 精緻之成品’其只需要相當少之進一步的表面修飾。其次 ’爲了能確保熱塑性襯墊1與纏繞之覆蓋物7間完成熔合 ’已發現較佳係選擇具有對襯墊與覆蓋物稍微不同之熔點 之各個材料。更特別的是，最佳之結果係當控制加熱速率 且選擇襯墊之熔點高於覆蓋物，以使熱塑性材料可以在纖 維之周圍有效地熔化，但襯墊係軟化‘、而非在模塑過程中 完全熔化。例如，如技藝中所熟知，聚丙烯之熔點範圍係 300°F至33〇°F，而聚乙烯係120T至140°F。 如圖10中所示，複合壓力容器可以根據相似之方法以 製造，其中係使用具有鎖在一起之配對凸緣21、22之二件 式模子20,所以完全定出用於該組裝之模子中內部表面之 預決定之三維外彤。在此組態中，中間結構11係放置在已 組裝好之模子中。然後，.如前述所提般施加熱量Q且同時 加壓中間結構之內部以形成複合壓力容器。在此變化中， 並不需要施加外部之壓縮作用力至模子上。爲了前述所提 之理由，較佳係提供有排氣口 Π。 .圖11、12與13係說明用於製造複合壓力容器之不同 、但相關之方法。明確地說，這些圖形係以截面圖顯示。 參考圖11，預成形物31係放置在二件式模子30A' 30B 中。將作爲欲製造之複合壓力容器外殼之預成形物31可以 以前述所提用於熱塑性襯墊1之方式來製備，但男外也可 以以前述所提用於中間結構之方式來製備；亦即熱塑性 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） (諝先閲讀背面之>i意事項再填窝本頁) 裝--------訂··--------線、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 6 1^3 B7 年月日修正/更正/補充 五、發明說明（/>·) 襯墊1以纖維與熱塑性材料之覆蓋物7纏繞。 如圖12中所示，例如爲聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲 酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯之熔融熱塑性材料之 型坯(paHson)32係經由預成形物31之上方端中之軸上開口 37擠壓成延長之管子。型坯32係選擇能與生成之預成形 物31產生良好結合之材料。可以是螺旋鎖住或永久之插入 物33係與軸上開口 37並列且在型坯32中。相似地，若預 成形物31包括第二軸上開口 38，則臭外之插入物34係在 第二開口中並列。 熟習該項技藝之人士可以瞭解的是熔融型坯32儲存有 大量之潛熱。所以，現參考圖Π，該半模子30A、3〇B係 封閉的，且型坯之內部係從加壓氣體源35經管道36以加 壓，以使型坯中之熱塑性材料32A不僅緊靠著預成形物 31A之內表面流動，且亦同時施加足夠之熱.量至預成形物 31A以促進成流體化。結果，預成形物31A之外部表面依 順著模子之內表面、與結構之剩餘部份混合或如所欲定出 可移動之插入物之插入物33A、34A流動。 在一給定之組態中，若在型坯中沒有足夠之潛熱以造 成預成形物與熱塑性材料之完全合倂以及預期之預成形物 外部表面依順至模子之內部表面，則可以施加額外之熱量 Q至模子上，以完成壓力容器之生成。該模子然後可以冷 卻(或傳統之強制冷卻)且打開以將完成之壓力容器移開。 圖14、15與16(以截面圖顯示)說明用於形成在壓力容 器41A中之預成形物41。首先參考圖Μ ’預成形物41可 15 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i I I ! I I 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 6 1 7 3 A7 -- B7年月曰修正/更正/補充 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（g) 以根據前述所提之任何相對應方法以製備，其包括與圖Ια 描述有關之方法 ，其包含將混雜之纖維與熱塑性材料纏 繞在熱塑性襯墊上，其本身係藉將將混雜之纖維與熱塑性 材料焊接或縫合在一起以製備之。或預成形物41可以相當 粗糙地從適當之熱塑性材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚對 苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯中模塑。 在實例中，具有軸上開口 44、46之預成形物41係飼 入二件式模子40Α、40Β中。然後螺鹼插入物43、45係與 開口 44、46並列(當然根據所企求之壓力容器之精確組態 ，例如採用在圖11-13所說明之方法中之那些插入物33、 34或某些其他之插入物形式亦可以選擇性地採用）。若採 用螺紋插入物，其材質係選擇具有熔點高於預成形物4丨之 熔點者。插入物之至少其中一個包括一用於使矽氧樹脂橡 膠氣囊42進入預成形物41之內部之開口。.此外，加熱器 48係配置在氣囊42中，其係選擇以具有高於預成形物41 之熔點之熱處理性能。用於氣囊42中之適當之矽氧樹脂橡 '膠係美國Mosites橡膠公司與英國Aerovac系統股份有限 公司所供應之Mosites 145；3D。 加熱器48可以是任何適當之型式，例如爲藉延伸穿過 螺紋插入物43中之開口且連結至適當之可控制電力來源( 未示)之導體(未示)以供應電力之電阻式加熱器。此外’若 必須或有需要，可以提供預成形物41之單獨預熱，例如藉 提供緊接著預成形物壁之加熱器之陣列，其係以電阻式加 熱器47A、47B表示。可以經由延伸穿過預成形物41中之 16 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) · I---- 訂·！-線、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
4 6 6 1V A7 ____B7 年月 日修正/更正/補充 五、發明說明（冷） 軸向開口 44、46之一個或另一個或二者且連結至適當之可 控制電力來源（未示）之導體（未示)以將電力供應至加熱器 47A、47B。模子40A、40B本身在模塑過程中亦可以如傳 統般預熱及/或加熱。 若預成形物41需要預熱(典型上爲了增加製程之生產 能力）’則進行此步驟以使預成形物接近流體且使加熱器 47A、47B可以從然後要加以關閉之模子40A、40B中取出 。現參考圖I5，矽酮橡膠氣囊42係’藉在壓力下之氣體源 49經管線50以鼓起’且加熱器48同時經由氣囊加熱預成 形物41至流體狀態，使氣囊對預成形物施加朝向外部之作 用力，以使其因此依順著模子4〇A、40B之內表面流動以 形成壓力容器41A。在此實例中需要注意的是預成形物之 軸上開口區域依順著插入物43、45之螺紋流動。 然後停止熱量之施加，且當模子40Α、40Β與所生成 之壓力容器41Α已充份冷卻，將模子打開，轉鬆螺紋插入 物43、45且從所生成之壓力容器中取出矽酮橡膠氣囊42 與加熱器48。需要注意的是，如51所表示，在所形成之 複合壓力容器之軸上開口中已形成如實例中所預期之內部 之螺紋。 在某些複合壓力容器、例如家庭熱水器之製造中，成 品之顏色是重要的。其當然可能根據前述所提之任何方法 、使用已著色之材料以製造預成形物。不過，對此直接之 方法有二種可能之缺點：也就是預著色之原料係更昂貴的 ’且預著色原料之可能顏色是有限的。不過，使用本發明 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) -1 · Ί I · I — ！ I 訂-！ - 466 17 3 A7 B7 年月曰修疋/更疋/補尤 五、發明說明（（f) 之原理，顏色可以以不同且令人高度滿意之方式施加至成 品壓力容器上。 同樣地，對壓力容器在例如爲超純水儲槽、氣體(例如 丙烷、丁烷、天然氣等)儲槽與食品儲槽之應用，其中在複 合壓力容器內提供一整體不可穿透之內部襯墊係所欲的β 再者，用於提供此一整體不可穿透之內部襯墊之方法可以 根據本發明以發展。爲方便起見’如圖17-20所示之實例 同時處理提供所欲之外部顏色至複合壓力容器以及提供〜 整體不可穿透之內部襯墊。任一特色可以單獨地提供是可 以瞭解的。 因此，參考圖17，包括被具有所欲之產品顔色之熱塑 性材料之薄膜67所包圍之預成形物63(根據前述所提之任 何方法所製造)之零件係置入二件式模子60Α、6〇Β中。若 欲提供整體不可穿透之內部襯墊，則在插入物Μ、6S適當 地並列之前，將具有所欲特性之熱塑性薄膜的置入預成形 物63之內部。模子60Α、6〇Β包括各個面料釋放區61Α、 .61Β與62Α、62Β，其係當模子封閉時提洪進入模子內部之 通道。 .參考圖18，模子60Α、60Β係封閉的，模子之內部係 經管線69與真空源68相連。替代或可選用地是，將內部 襯墊66之內部(或沒有丙部襯墊合倂則爲預成形物63之內 部)與壓力下之氣體源70經管道71以連結。如圖19中所 示，將熱量Q施加至模子上以使欲形成之複合壓力容器之 所有構成物達到流體之狀態’且同時模子之內部係如箭號 18 本紙張尺度適用中國國家標軍（CNS)A4規格（210 χ 297公ί )" " ' ' 《請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} i、裝 -------訂.！-----線、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 166 173 A7 B7 净月日修芷/更正7補充 五、發明說明（ 72所表示般排空且內部襯墊66(或沒有內部襯墊合倂則爲 預成形物63)之內部係如箭號73所表示般加壓。結果’三（ 或二)個組件合倂且具有顏色之薄膜67之外表面依順著模 子60A、60B內部之形狀。在模子冷卻(或強制冷卻)且打開 後，所形成之複合壓力容器74、如圖20所示(截面之薄片） ，已準備好可以進行任何隨後之處理。當然如前述所提’ 插入物64、65可以螺紋以在隨後移除時留下適合複合壓力 容器之所欲目的之一或二個軸上開口。 用於製造壓力容器之一相似之方法係說明於圖21_23 中。圖21顯示二件式模子80A、80B，其可以例如爲簡單 之薄板金屬模子’以使一些壓力容器可以同時生成。以置 放在適當之加熱爐中顯示之該模子曾被裝入根據前述所提 之任何方法以及任何材料及/或材料之合倂以製造且具有至 少一個用以進入其內部之開口之預成形物82。在模子80A 、80B關閉之前，將用以在完成之壓力容器中作爲整體襯 墊之熱塑性薄膜袋83置入預成形物82之內部。 現參考圖22，當熱量Q從加熱爐81傳送至模子8〇A 、80B時，氣體壓力P(來自任何適當之來源’未示)係施加 至熱塑性薄膜袋83之內部’藉此使其朝向預成形物82之 內表面。此外’真空V(來自任何適當之來源’未示)係施 加在模子80A、80B之內部且因此與預成形物82無關。此 狀態係持續到預成形物82之塑膠材料與塑膠薄膜袋合倂且 複合結構之外部表面呈現模子內部之形狀。然後’模子從 加熱爐81中取出且使其冷卻以及將其打開以移去示於圖 19 (請先B讀背面之注意事項再填窝本頁) '裝---丨—訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210^ 297公餐） 16 6 17 3 A7 條 日 月 年 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（/^) 23中之完成之複合壓力容器85，其係由整體之結構所組成 ，包括模塑之預成形物82A以及已熔合至複合壓力容器之 內部之塑膠薄膜襯墊83A。 根據前述所提之所有方法所製造之複合壓力容器具胃 較習知技藝之方法所製造者顯著改良之性能與外觀特#。 更特別的是，其可以承受較高之壓力與溫度、更耐撞擊且 展示顯著較佳之修飾。其亦具有良好之機械加工特性、故 因此可以如製造高品質成品時所需、輕易地焊接、切割、 鑽孔、螺紋、壓印等。 因此，雖然本發明之原理現已在舉例之實例中說明淸 楚，但使用於本發明之實施中之結構與組件之修改、其係 爲了特定之環境與操作需要所特別改造、並不偏離這些原 理，是熟習該項技藝之人士可直接顯而易見的。 元件符號說阻 F 作用力 Ρ 壓力 Q 熱量 1 熱塑性襯墊/心軸 2, 圓頂形狀終結 3 圓頂形狀終結 4 軸開口 5 軸開口 6 熱塑性的材料（單纖維、粗紗、紗線或帶子 ) 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝—!訂·！ f — ·線、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 66 17 3 _B7 年月 日修戽/更正/補充 五、發明說明（/2〉 6A 材料第一變化 6B 材料第二變化 6C 材料第三變化 6D 粗紗 6E 粗紗之紗線 6F 混雜纖維與熱塑性材料之帶子 7 覆蓋物 8 心軸 9 旋轉指示箭頭 10 在旁邊且互相橫越之雙箭號 11 中間結構 12 加熱器 12A 纖維 12B 纖維單纖維 12C 纖維單纖維 13 模子 13A 熱塑性材料 13B 熱塑性材料 ΙβΟ 熱塑性材料之粉末 13D 模子之內部表面 Η14Α 加熱來源 14Β 線圈 Ε15Α 電源驅動加熱器 15Β 加熱器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---------訂---------線' 466 173 _B7 年月 日修正/史正/補贪 五、發明說明) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 氣體壓力來源 17 排氣口 18 管道 19 帽蓋 20 模子 21 配對凸緣 22 配對凸緣 30A 模件 30B 模件 31 預成形物 31A 預成形物 32 型坯 32A 熱塑性材料 33 插入物 33A 插入物 34 插入物 34A 插入物 35 加壓氣體源 3,6 管道 37 軸上開口 38 軸上開口 40A 模件 40B 模件 41 預成形物 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂-------_·線、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 6 17 3 A7 B7 五、發明說明（w) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 41A 壓力容器 42 氣囊 43 插入物 44 軸上開口 45 插入物 46 軸上開口 47A 加熱器 47B 加熱器 48 加熱器 49 加壓氣體源 50 管線 51 內部螺紋 60A 模件 60B 模件 61A 模子區域 61B 模子區域 62A 模子區域 62B 模子區域 63 預成形物 64 插入物 65 插入物 66 熱塑性薄膜襯墊 67 熱塑性薄膜 68 真空源 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 6 17 3 A7 _B7 # 月 日條正/孕心7钟$ 五、發明說明（>f) 69 管線 70 加壓氣體源 71 管道 72 代表模子排空方向的箭頭 73 代表加壓方向的箭頭 74 壓力容器 80A 模件 80B 模件 81 加熱爐 82 預成形物 82A 模塑之預成形物 83 熱塑性薄膜袋 83A 熱塑性薄膜襯墊 Y84 真空 85 複合壓力容器 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I) —丨丨訂---------竣'
N 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. Α8 Β8 C8 D8 4 β β 17 3 X、申請專利範圍 1. —種製造複合容器夸务法，其包括步驟： A) 預成形一用於容器之複合靡塑-性外殻’該複合熱塑 性外殻係至少具有一個用以進入其內部之開口； B) 將該複合熱塑性外變置;^镌于中； C) 將含有加熱器之氣囊經电其之至少—個開口置入寧 合:熱塑性外殼¢(; ；D)將氣囊加_熱至足夠使複合熱塑性外殼成爲流體之溫-度且同時加壓其內部使氣囊之外表面施壓於複合熱塑性外 殻之內表面； E) 繼續步驟D)直到複合熱塑性外殼緊靠著模子之內壁 形成； F) 停4;力π熱氣囊且使所形成之複合容器冷卻； G) 從所形成之複合容器之內部移開氣囊且 H) 將所形成之複合容器從携子移開。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法’其中該模子係在 步驟·ϋ)之前預熱。 / /3·根據申請專利範圍第1項之方法’其中該M-貪：®·襄-性外殼係在步驟D)之前預熱。 (ν /4.根據申請專利範圔第2項之方法，其中該複合熱塑 性外殼係在步驟D)之前預熱 '5.根據申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟^之 前，具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殼中之至少一 個開口排成一直線以並列，且其中奄步驟C)中氣囊可以經 由插入物中之開口以置入複合熱塑性外殻之內部。 1 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - 1----1Γ 裝-------------)M·------^--^---^-I A8 B8 C8 D8 466 Π 3 六、申請專利範圍 6_根據申請專利範圍第2項之方法，其中在步驟C)之 前’具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殼中之至少一 個開α排成一直線以並列’且其中在步驟〇中氣囊可以經 .由插入物中之開口以置入複合熱塑性外殼之內部》 7. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中在步驟C)之 前，具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殼中之至少一 個KnJi成二直線瓜並·刻，且其中在步.驟c)中氣囊可以經 由插入物中之開口以置入複合熱塑性外殼之內部。 8. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中在步驟〇之 ' ( · 前，具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殼中之至少一 個開口排成一直線以並列，且其中在步驟C)中氣囊可以經 ^[由插入物中之開口以置入複合熱塑性外殼之內部。 9_根據申請專利範圍第5場之方法，其中插入物之外 表面之至少一部份可以加以螺紋，以便在步驟E)中螺紋在 複合熱塑性外殼之至少一個開口中形成且隨後至步驟F)， 該插入物可以旋開且與所形成之複合容器分開。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10.根據申請專利範圍第6項之方法，其中插入物之外 表面之至少一部份可以加以螺紋，以便在步驟E)中螺紋在 複合熱塑性外殻之至少一個開口中形成且隨後至步驟F)， 該插入物可以旋開且與所形成之複合容器分開。 11·根據申請專利範圍第7項之方法，其中插入物之外 表面之至少一部份可以加以螺紋，以便在步驟E)中螺紋在 複合熱塑性外殻之至少一個開口中形成且隨後至步驟F)， 該插入物可以旋開且與所形成之複合容器分開。 2 ί紙張妓適用中家榡準（CMS ) ( 210X297公i ~-- 173 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 • 12.根據申請專利範圍第8項之方法，其中插入物之外 表面之至少一部份可以加以螺紋，以便在步驟E)中螺紋在 複合熱塑性外殼之至少一個開口中形成且隨後至步驟F)， 該插入物可以旋開且與所形成之複合容器分開。 ^»13.根據申請專利範圍第1項之方法，其中該複合外殼 係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 14. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中該複合外殼 係藉將纖維與熱塑性材料纒繞至熱塑性襯墊上以製造。 15. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中該複合外殼 係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 16. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該複合外殼 係藉將纖維與熱塑性材料纒繞至熱塑性襯墊上以製造。 17. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中該複合外殻 係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 18. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中該複合外殻 係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 19. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中該複合外殼 係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 20. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中該複合外殼 係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 21. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該複合外殻 係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 22. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中該複合外 殼係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 3 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、裝_ 、βτ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 4 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 66 173 六、申請專利範園 23.根據申請專利範圍第11項之方法，其中該複合外 殼係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造° Ί .24.根據申請專利範圍第12項之方法，其中該複合外 殻係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製造。 25. —種藉下述之步驟所製造之複合容器： A) 預成形一用於容器之複合熱塑性外殼，該複合熱塑 性外殻係至少具有一個用以進入其內部之開口； B) 將該複合熱塑性外殼置入模子中； C) 將含有加熱器之氣囊經由其之至少一個開口置入複 合熱塑性襯墊內； D) 將氣囊加熱至足夠使複合熱塑性外殼成爲流體之溫 度且同時加壓其內部使氣囊之外表面施壓於複合熱塑性外 殻之內表面； E) 繼續步驟D)直到複合熱塑性外殻緊靠著模子之內壁 形成； F) 停止加熱氣囊且使所形成之複合容器冷卻； G) 減壓且從所形成之複合容器之內部移開氣囊；且 H) 將所形成之複合容器從模子移開。 26. 根據申請專利範圍第25項之複合容器，其中該模 子係在步驟D)之前預熱。 27. 根據申請專利範圍第25項之複合容器，其中該複 合熱塑性外殼係在步驟D)之前預熱。 28. 根據申請專利範圍第26項之複合容器，其中該複 合熱塑性外殼係在步驟D)之則預熱。 nn inlli m (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 良紙張尺度逋用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 466173 六、申請專利乾圍 29. 根據申請專利範圍第25項之複合容器，其中在步 驟C)之前，具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殼中之 至少一個開口排成一直線以並列，且其中在步驟C)中氣囊 可以經由插入物中之開口以置入複合熱塑性外殻之內部。 30. 根據申請專利範圍第26項之複合容器，其中在步 驟C)之前，具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殻中之 至少一個開口排成一直線以並列，且其中在步驟C)中氣囊 可以經由插入物中之開口以置入複合熱塑性外殼之內部。 31. 根據申請專利範圍第27項之複合容器，其中在步 驟C)之前，具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殼中之 至少一個開口排成一直線以並列，且其中在步驟C)中氣囊 可以經由插入物中之開口以置入複合熱塑性外殼之內部。 32. 根據申請專利範圍第28項之複合容器，其中在步 驟C)之前，具有開口之插入物可以與複合熱塑性外殼中之 至少一個開口排成一直線以並列，且其步驟C)中氣囊 可以^串插入物中之開口以置入複合熱外殼之內部。 ^^33.根據申請專利範圍第29項之其中插入物之 外表面之至少一部份可以加以螺紋，步驟E)中螺紋 在複合熱塑性外殼之至少一個開口中?隨後至步驟F) ，該插入物可以旋開且與所形成之複分開。 34.根據申請專利範圍第3〇項之其中插入物之 外表面之至少一部份可以加以螺紋’ 步驟E)中螺紋 在複合熱塑性外殼之至少一個開口中彤成且隨後至步驟F) ，該插入物可以旋開且與所形成之複合容器分開。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α8 BS C8 D8
    4 66 17 、申請專利範圍 35. 根據申請專利範圍第31項之其中插入物之 外表面之至少一部份可以加以螺紋，步驟E)中螺紋 在複合熱塑性外殼之至少一個開口中形成且隨後至步驟F) ，該插入物可以旋開且與所形成之複合開。 36. 根據申請專利範圍第32項之其中插入物之 外表面之至少一部份可以加以螺紋，步驟E)中螺紋 在複合熱塑性外殼之至少一個開口中形成且隨後至步驟F) ，該插入物可以旋開且與所形成之複合容器分開。 33. 根據申請專利範圍第29項之複合容器 前，具有開口之插入物可以與複合熱塑彳中$ 至少一個、g口排成一直線以並列，且其中在步氣囊 可以經由中之開口以置入複合熱塑之內部° 34. 根據利範圍第項之器’其中在歩 驟C)之前，具有插入物可合熱塑性外殼中之 至少一個開口排成一並歹其中在步驟c)中氣囊 可以經由插入物中之開口]複合熱塑性外殼之內部。 35. 根據申請專利項之複合容器，其中在步 驟c)之前，具有開/插入物\與複合熱塑性外殻中之 至少一個開口排/直線以並列，中在步驟c)中氣囊 可以經_插\^之開口以置入複合熱^殼之內部。 請專利範圍第π項之複合中在步 驟，具有開口之插入物可以與複合熱塑性'^中之 開口排成一直線以並列，且其中在步驟c)中 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本X ) -裝. 訂 ,ν'. 經漓部智慧財產局員工消費合作社印製 46 6 17 3 Α8 BS C8 D8 申請專利範圍
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 37. 根據申請專利範圍第25項之複合容器，其中該複 合外殼係藉將纖維與熱塑性材料纒繞至熱塑性襯墊上以製 造。 38. 根據申請專利範圍第26項之複合容器，其中該複 合外殼係藉將纖維與熱塑性材料纒繞至熱塑性襯墊上以製 造。 39. 根據申請專利範圍第27項之複合容器 > 其中該複 合外殻係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製 造。 40. 根據申請專利範圍第28項之複合容器，其中該複 合外殼係藉將纖維與熱塑性材料纒繞至熱塑性襯墊上以製 造。 41. 根據申請專利範圍第29項之複合容器，其中該複 合外殻係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製 造。 42. 根據申請專利範圍第30項之複合容器，其中該複 合外殼係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製 造。 43. 根據申請專利範圍第31項之複合容器，其中該複 合外殼係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製 造。 44. 根據申請專利範圍第32項之複合容器，其中該複 合外殼係藉將纖維與熱塑性材料纒繞至熱塑性襯墊上以製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂 -" 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 6 ABCD 、申請專利範園 造。 45. 根據申請專利範圍第33項之複合容器，其中該複 合外殻係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製 造。 46. 根據申請專利範圍第34項之複合容器，其中該複 合外殻係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製 造。 47. 根據申請專利範圍第35項之複合容器，其中該複 合外殼係藉將纖維與熱塑性材料纒繞至熱塑性襯墊上以製 造。 48. 根據申請專利範圍第36項之複合容器，其中該複 合外殻係藉將纖維與熱塑性材料纏繞至熱塑性襯墊上以製 造。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 iM氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
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