JP2013193393A - Method and apparatus for manufacturing high pressure gas tank - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高圧ガスタンクに関する。 The present invention relates to a high-pressure gas tank.
高圧ガスタンクは、燃料電池車両などの移動体に搭載される場合があり、その軽量化が要求されている。高圧ガスタンクを軽量化する方法としては、フィラメント・ワインディング法(以下、「FW法」とも呼ぶ)による高圧ガスタンクの製造方法が知られている。FW法による高圧ガスタンクの製造方法では、ライナーとも呼ばれる樹脂製のタンク容器の外周に、エポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けて、その強化繊維中の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、繊維強化樹脂層を形成する。 The high-pressure gas tank may be mounted on a moving body such as a fuel cell vehicle, and the weight reduction is required. As a method for reducing the weight of a high-pressure gas tank, a manufacturing method of a high-pressure gas tank by a filament winding method (hereinafter also referred to as “FW method”) is known. In the manufacturing method of a high-pressure gas tank by the FW method, a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin typified by an epoxy resin is wound around the outer periphery of a resin tank container also called a liner, and the thermosetting property in the reinforcing fiber is wound. A fiber reinforced resin layer is formed by thermosetting the resin.
ところで、FW法では、熱硬化性樹脂の熱硬化の過程において、熱硬化性樹脂の内部や強化繊維の間に入り込んでいた空気などが次第に外側へと移動し、形成された繊維強化樹脂層の表層に気泡による凹凸が発生してしまうという問題があった。高圧ガスタンクの表層に気泡による凹凸が生じると、高圧ガスタンクの寸法に誤差が生じ、高圧ガスタンクの組み付け性が低下してしまう。また、高圧ガスタンクの表面強度の低下を招くこともある。さらに、また、そのような表層の凹凸は、高圧ガスタンクの意匠性の低下を招来してしまう。 By the way, in the FW method, in the process of thermosetting the thermosetting resin, air or the like that has entered inside the thermosetting resin or between the reinforcing fibers gradually moves to the outside, and the formed fiber reinforced resin layer There was a problem that irregularities due to bubbles occurred on the surface layer. When irregularities due to bubbles are generated on the surface layer of the high-pressure gas tank, an error occurs in the dimensions of the high-pressure gas tank and the assembling property of the high-pressure gas tank is lowered. In addition, the surface strength of the high-pressure gas tank may be reduced. Furthermore, such irregularities on the surface layer cause a decrease in the design of the high-pressure gas tank.
そこで、これまで、FW法の熱硬化過程において発生した気泡を、気泡除去部によって物理的に除去する技術(特許文献1)や、超音波を照射することによって除去する技術(特許文献2)が、提案されている。 So far, there is a technology (Patent Document 1) for physically removing bubbles generated in the thermosetting process of the FW method by a bubble removing unit (Patent Document 1) and a technology for removing by irradiating ultrasonic waves (Patent Document 2). ,Proposed.
上記従来の気泡を除去する技術とは別の手法として、FW法の熱硬化過程において発生した表層の気泡を、一般的な消泡剤を用いて除去する手法も考えられる。これは、消泡剤を溶剤中に溶解させた消泡剤溶液を、熱硬化過程において繊維強化樹脂層の表層に塗布し、発生した気泡に消泡剤が接触して気泡を破泡させることによって、繊維強化樹脂層の表層に発生した気泡を除去するものである。 As a technique different from the conventional technique for removing bubbles, a technique for removing bubbles on the surface layer generated in the thermosetting process of the FW method using a general antifoaming agent may be considered. This is because the antifoaming agent solution in which the antifoaming agent is dissolved in a solvent is applied to the surface layer of the fiber reinforced resin layer during the thermosetting process, and the defoaming agent comes into contact with the generated bubbles to break the bubbles. Thus, bubbles generated in the surface layer of the fiber reinforced resin layer are removed.
熱硬化性樹脂用の消泡剤(「脱泡剤」とも呼ばれる)としては、破泡性ポリマーが一般的であり、その溶剤としては、トルエンやメチルエルケトン(MEK)、ナフサ等の有機溶剤が用いられる。これらの有機溶剤は、熱硬化性樹脂を構成する主成分(「主剤」とも呼ぶ)と化学反応することになるため、熱硬化性樹脂が正常に硬化できなくなり、その部分の強度低下や剥離等の問題が発生する可能性があった。 As an antifoaming agent for thermosetting resins (also called “defoaming agent”), a foam-breaking polymer is generally used, and as a solvent thereof, an organic solvent such as toluene, methyl elketone (MEK), or naphtha is used. Is used. Since these organic solvents chemically react with the main component (also called “main agent”) constituting the thermosetting resin, the thermosetting resin cannot be cured normally, and the strength of the portion is reduced or peeled off. Could cause problems.
本発明は、高圧ガスタンクの繊維強化樹脂層の表層に生じる気泡を、形成される繊維強化樹脂層の強度低下や剥離等の問題なく、消泡剤を用いて除去する技術を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a technique for removing bubbles generated in the surface layer of a fiber reinforced resin layer of a high-pressure gas tank using a defoaming agent without problems such as a decrease in strength and peeling of the formed fiber reinforced resin layer. And
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
高圧ガスタンクの製造方法であって、主剤および硬化剤を含む熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理を実行しつつ、前記熱硬化性樹脂中に発生する気泡を、前記繊維層の外表面に塗布された消泡剤溶液中の消泡剤で破泡することにより除去する工程を備え、前記消泡剤溶液は、前記消泡剤と、前記熱硬化性樹脂の主剤と同一成分の溶剤とを混合させたものであることを特徴とする製造方法。
この製造方法によれば、熱硬化性樹脂を熱硬化させるためのタンク容器の加熱中に、熱硬化性樹脂中に発生する気泡を、消泡剤で破泡することにより効果的に除去することができる。また、消泡剤の溶剤が、熱硬化性樹脂の主剤と同一成分であるので、従来のように、熱硬化性樹脂が硬化できなくなって、形成される繊維強化樹脂層の強度低下や剥離等の問題が発生することを抑制することができる。
[Application Example 1]
A method for producing a high-pressure gas tank, wherein the thermosetting is performed by heating a tank container having a fiber layer formed on an outer surface by wrapping a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin containing a main agent and a curing agent. While performing a thermosetting treatment in which a resin is thermoset to form a fiber reinforced resin layer, bubbles generated in the thermosetting resin are removed from the defoamer solution applied to the outer surface of the fiber layer. It comprises a step of removing by defoaming with a foaming agent, wherein the antifoaming agent solution is a mixture of the antifoaming agent and the same component solvent as the main component of the thermosetting resin. Manufacturing method.
According to this manufacturing method, during the heating of the tank container for thermosetting the thermosetting resin, the bubbles generated in the thermosetting resin can be effectively removed by defoaming with an antifoaming agent. Can do. In addition, since the solvent of the antifoaming agent is the same component as the main component of the thermosetting resin, the thermosetting resin cannot be cured as in the conventional case, and the strength reduction or peeling of the formed fiber reinforced resin layer, etc. The occurrence of this problem can be suppressed.
[適用例2]
適用例1記載の製造方法であって、前記繊維層のうち、前記消泡剤溶液が塗布される外表面の部分を形成する強化繊維に含浸された熱硬化性樹脂は、他の部分を形成する強化繊維に含浸された熱硬化性樹脂の主剤と硬化剤の組成比に比べて、硬化剤の割合を多くした硬化剤過多の組成比を有することを特徴とする製造方法。
この製造方法によれば、繊維層の外表面に塗布された消泡剤溶液を硬化させることが可能となり、塗布された消泡剤溶液による強度低下を抑制することができる。
[Application Example 2]
The manufacturing method according to Application Example 1, wherein the thermosetting resin impregnated in the reinforcing fiber forming the outer surface portion to which the antifoaming agent solution is applied forms the other portion of the fiber layer. A manufacturing method characterized by having a composition ratio of an excessive curing agent in which the ratio of the curing agent is increased as compared with the composition ratio of the main component and the curing agent of the thermosetting resin impregnated in the reinforcing fiber.
According to this manufacturing method, it becomes possible to harden the antifoamer solution apply | coated to the outer surface of a fiber layer, and the strength fall by the apply | coated antifoamer solution can be suppressed.
[適用例3]
適用例1または適用例2記載の製造方法であって、前記消泡剤溶液の前記繊維層の外表面への塗布は、前記熱硬化処理の実行中に行われることを特徴とする製造方法。
この製造方法によれば、消泡剤を繊維層の外表面に均一に塗布しやすくなり、発生する気泡を効果的に破泡させて除去することが可能である。
[Application Example 3]
It is a manufacturing method of the application example 1 or the application example 2, Comprising: Application | coating to the outer surface of the said fiber layer of the said antifoamer solution is performed during execution of the said thermosetting process.
According to this manufacturing method, it becomes easy to apply the antifoaming agent uniformly to the outer surface of the fiber layer, and the generated bubbles can be effectively broken to be removed.
[適用例4]
高圧ガスタンクの製造装置であって、主剤および硬化剤を含む熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理部と、前記熱硬化処理が前記タンク容器を加熱しているときに、前記繊維層の外表面に、前記強化繊維形成中に発生する気泡を破泡するための消泡剤を含む消泡剤溶液を塗布する消泡剤塗布部と、を備え、前記消泡剤溶液は、前記消泡剤と、前記熱硬化性樹脂の主剤と同一成分の溶剤とを混合させたものであることを特徴とする製造装置。
この製造装置によれば、熱硬化性樹脂を熱硬化させるためのタンク容器の加熱中に、熱硬化性樹脂中に発生する気泡を、消泡剤で破泡することにより効果的に除去することができる。また、消泡剤の溶剤が、熱硬化性樹脂の主剤と同一成分であるので、従来のように、熱硬化性樹脂が硬化できなくなって、形成される繊維強化樹脂層の強度低下や剥離等の問題が発生することを抑制することができる。
[Application Example 4]
An apparatus for manufacturing a high-pressure gas tank, wherein a tank container having a fiber layer formed by wrapping a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin containing a main agent and a curing agent is heated on the outer surface, the thermosetting A thermosetting treatment part for thermosetting resin to form a fiber reinforced resin layer, and when the thermosetting treatment is heating the tank container, occurs on the outer surface of the fiber layer during the formation of the reinforcing fibers. An antifoaming agent application part for applying an antifoaming agent solution containing an antifoaming agent for breaking bubbles to be generated, the antifoaming agent solution being the main agent of the antifoaming agent and the thermosetting resin. A manufacturing apparatus characterized by being mixed with a solvent of the same component.
According to this manufacturing apparatus, during the heating of the tank container for thermosetting the thermosetting resin, the bubbles generated in the thermosetting resin are effectively removed by defoaming with an antifoaming agent. Can do. In addition, since the solvent of the antifoaming agent is the same component as the main component of the thermosetting resin, the thermosetting resin cannot be cured as in the conventional case, and the strength reduction or peeling of the formed fiber reinforced resin layer, etc. The occurrence of this problem can be suppressed.
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ガスタンクの製造方法および製造装置等の形態で実現することができる。また、本発明は、上記のガスタンクの製造方法および製造装置によって製造されたガスタンク、そのガスタンクを備えた燃料電池システムなどのシステム、そのガスタンクを搭載した車両等の形態で実現することができる。 In addition, this invention can be implement | achieved with various forms, for example, can be implement | achieved with forms, such as a manufacturing method and manufacturing apparatus of a gas tank. Further, the present invention can be realized in the form of a gas tank manufactured by the above-described gas tank manufacturing method and manufacturing apparatus, a system such as a fuel cell system including the gas tank, a vehicle equipped with the gas tank, and the like.
図1は、本発明の一実施例としてのフィラメント・ワインディング法による高圧ガスタンクの製造工程の手順を示すフローチャートである。本実施例の製造工程では、第1工程として、高圧ガスタンクの本体部を構成する「ライナー」とも呼ばれるタンク容器を準備する(ステップS10)。なお、この工程では、後述するように、タンク容器の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された強化繊維によって繊維層が形成される。 FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a manufacturing process of a high-pressure gas tank by a filament winding method as one embodiment of the present invention. In the manufacturing process of the present embodiment, as a first process, a tank container called a “liner” that constitutes the main body of the high-pressure gas tank is prepared (step S10). In this step, as will be described later, a fiber layer is formed on the outer surface of the tank container by reinforcing fibers impregnated with a thermosetting resin.
第2工程では、繊維層が形成されたタンク容器を加熱して、繊維層中の熱硬化性樹脂を熱硬化させ、繊維層を繊維強化樹脂層とする熱硬化処理が実行される(ステップS20)。また、第2工程では、後述するように、熱硬化処理の実行中に、繊維強化樹脂層の表層に発生した気泡を除去するための気泡除去処理が実行される。第3工程では、タンク容器に所定の金具などの部品が取り付けられる(ステップS30)。これによって、高圧ガスタンクが完成する。 In the second step, the tank container in which the fiber layer is formed is heated to thermally cure the thermosetting resin in the fiber layer, and a thermosetting process is performed in which the fiber layer is used as a fiber reinforced resin layer (step S20). ). In the second step, as will be described later, a bubble removal process for removing bubbles generated in the surface layer of the fiber reinforced resin layer is performed during the execution of the thermosetting process. In the third step, a part such as a predetermined metal fitting is attached to the tank container (step S30). This completes the high-pressure gas tank.
図2は、図1の第1工程であるタンク容器の準備工程の一例を示す模式図である。図2(A)は、繊維層が形成される前のタンク容器10を模式的に図示している。タンク容器10は、略円筒状のシリンダ部11と、その両端に設けられた略半球状のドーム部13とを有する中空の容器である。タンク容器10は、例えば、ナイロン系樹脂などの樹脂によって構成される。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a tank container preparation step, which is the first step of FIG. 1. FIG. 2A schematically shows the
ここで、2つのドーム部13の頂部はそれぞれ、タンク容器10の同一の中心軸CX(一点鎖線で図示)上に存在している。各ドーム部13の頂部には、第3工程(図1のステップS30)において配管やバルブが取り付けられる口金部14が設けられている。なお、タンク容器10は、他の形状を有していても良く、他の部材によって構成されるものとしても良い。
Here, the top portions of the two
図2(B)は、タンク容器10の外表面にカーボン繊維20を巻き付けて繊維層21を形成する工程を模式的に図示している。図2(C)は、繊維層21が形成された後のタンク容器10を模式的に図示している。本実施例の製造工程では、タンク容器10の準備工程において、強化繊維であるカーボン繊維20を巻き付けて、シリンダ部11及びドーム部13の外表面を被覆する繊維層21が形成される。カーボン繊維20には、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が予め含浸されている。なお、カーボン繊維20の巻き付けは、いわゆるフープ巻きやヘリカル巻を組み合わせることにより行われる。また、巻き付けるカーボン繊維20としては、消泡剤溶液が塗布される外表面の部分(「表層部」とも呼ぶ)を形成するカーボン繊維は、他の部分(「内層部」とも呼ぶ)を形成するカーボン繊維に含浸されているエポキシ樹脂の主剤と硬化剤の組成比を基準とすると、硬化剤が過多の組成比を有するエポキ樹脂が含浸されている。なお、この理由については後述する。
FIG. 2B schematically shows a process of forming the
図3は、第2工程の熱硬化処理と気泡除去処理とを実行する熱硬化処理装置100の構成を示す概略図である。熱硬化処理装置100は、制御部101と、基台110と、加熱部120と、消泡剤塗布部150とを備えている。制御部101は、主記憶装置と中央処理装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成することができ、以下に説明する熱硬化処理装置100の各構成部を制御する。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
基台110は、タンク容器10の中心軸CXを中心として、タンク容器10を所定の回転速度で回転可能なように、タンク容器10を両端から保持するシャフトとしてのタンク取付部111,112を有している。また、基台110は、制御部101の指令に基づき、タンク取付部111,112を介してタンク容器10に回転駆動力を付与する回転駆動部113を有している。
The
加熱部120は、回転駆動部113によって回転しているタンク容器10の全体を、所定の温度(例えば約130℃程度)で加熱可能なように設けられている。消泡剤塗布部150は、消泡剤溶液が充填された消泡剤タンク151と、消泡剤溶液を塗布するための複数のスプレーノズル152と、各スプレーノズル152と消泡剤タンク151とを接続する配管153とを備える。消泡剤塗布部150は、後述する気泡除去処理に用いられる。
The
熱硬化処理装置100は、熱硬化処理として、タンク取付部111,112に取り付けられたタンク容器10を、回転駆動部113によって、所定の回転速度で回転させつつ、加熱部120によって、約7〜8時間程度加熱する。これにより、カーボン繊維20に含浸された熱硬化性樹脂(本例ではエポキシ樹脂)を熱硬化させる。ここで、熱硬化処理の際には、繊維層21の熱硬化性樹脂中に気泡が発生してしまう場合がある。
As the thermosetting treatment, the
図4は、熱硬化処理中における気泡の発生のメカニズムを詳細に説明するための模式図である。図4(A)には、熱硬化処理前のタンク容器10の概略断面が模式的に図示してあり、図4(B)には、熱硬化処理中のタンク容器10の概略断面が模式的に図示してある。熱硬化処理前のタンク容器10の繊維層21では、カーボン繊維20が緊密な状態で重層的に巻き付けられている(図4(A))。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining in detail the mechanism of bubble generation during the thermosetting process. 4A schematically illustrates a schematic cross section of the
熱硬化処理においてタンク容器10の加熱が開始されると、カーボン繊維20中に含浸されていた熱硬化性樹脂22の粘度が低下して流動し始め、カーボン繊維20の外側へと染み出す(図4(B))。そして、熱硬化性樹脂22の流動とともに、繊維層21におけるカーボン繊維20のテンション(張力)が低下し、カーボン繊維20の間の隙間が増大する。熱硬化性樹脂22は、そうしたカーボン繊維20の隙間から、繊維層21の外表面側(表層側)へと染み出し始める。
When heating of the
こうして、繊維層21の表層には熱硬化性樹脂22による樹脂被膜23が形成される。その後、加熱部120による加熱が継続されることにより、熱硬化性樹脂22の架橋反応が進行し、繊維層21の熱硬化性樹脂22は硬化する。以後、熱硬化性樹脂22が硬化した後の繊維層21を、「繊維強化樹脂層25」とも呼ぶ。
In this way, the
ところで、タンク容器10に形成された繊維層21には、カーボン繊維20の巻き付けの際にカーボン繊維20の間に入り込んだ空気や、もともとカーボン繊維20の中に、熱硬化性樹脂22とともに入り込んでいた空気などが存在する。上述した熱硬化処理工程において、熱硬化性樹脂22が硬化してしまう前の、流動性を有する状態のときには、そうした空気によって、熱硬化性樹脂22中に気泡26が生じ、その気泡26が、繊維層21の表面に形成された樹脂被膜23の外表面に析出する。気泡26が発生したまま熱硬化性樹脂22が硬化してしまうと、形成繊維層21の表面に気泡の大きさに応じた凹凸が形成され、繊維強化樹脂層25の平滑性が損なわれる。
By the way, in the
実施例の熱硬化処理装置100では、熱硬化処理中に実行される気泡除去処理として、消泡剤塗布部150によってタンク容器10への消泡剤溶液の塗布を実行する。図5は、気泡除去処理について説明するための模式図である。図5(A)は、熱硬化処理中において、繊維層21の表面に消泡剤溶液154を塗布した状態を模式的に図示している。消泡剤溶液154を繊維層21の表面へ塗布すると、樹脂被膜23の表層に析出した気泡26に対して消泡剤溶液154中の消泡剤156が接触して破泡が促進されることにより、気泡除去処理が実行される。なお、消泡剤溶液154を熱硬化処理中において塗布するのは、温度が高いほうが溶剤の粘性が低くなるので、消泡剤を均一に塗布しやすくなり、発生する気泡を破泡させるのに効果的であるからである。
In the
ここで、消泡剤溶液154は、消泡剤156を溶剤155に混合させた溶液である。消泡剤156には、熱硬化性樹脂22であるエポキシ樹脂の脱法剤として一般的に用いられている破泡性ポリマーやシリコン系脱法剤が用いられる。例えば、エポキシ樹脂の脱泡剤としてビックケミー社によって製品化されている脱泡剤BYK−A506やBYK−A535等の種々の脱泡剤を用いることができる。また、溶剤155には、従来技術でも説明したように、一般的には、トルエンやメチルエルケトン(MEK)、ナフサ等の有機溶剤が用いられる。しかしながら、本実施例では、それらの一般的な溶剤ではなく、繊維層21に含浸されている熱硬化性樹脂22であるエポキシ樹脂を構成する主剤と同じ成分の物質を溶剤として用いている。ただし、エポキシ樹脂を構成する硬化剤を含まない。本実施例では、繊維層21に含浸されている熱硬化性樹脂22であるエポキシ樹脂として、主剤がビスフェノールF型で硬化剤が芳香族アミン系の組成のものを用いているので、消泡剤溶液154の溶剤155としては、エポキシ樹脂の主剤と同じビスフェノールF型を用いている。なお、仮に、用いているエポキシ樹脂が、主剤はビスフェノールA型で、硬化剤は酸無水物型の組成であったとすると、この場合の消泡剤溶液の溶剤としては、エポキシ樹脂の主剤と同じビスフェノールA型を用いることになる。なお、他のエポキシ樹脂でも同様であり、溶剤としてその主剤を用いればよい。
Here, the
ところで、上記したように、消泡剤156の溶剤155には、熱硬化性樹脂として用いたエポキシ樹脂に含まれている硬化剤が含まれていないので、このままでは溶剤155に用いた物質においては架橋反応が進まない。このため、溶剤155の硬化が進まず、消泡剤溶液154が塗布された繊維層21の表面の強度を得ることができない、ことになる。
By the way, as described above, the solvent 155 of the
しかしながら、上記したように、消泡剤溶液154が塗布される繊維層21の表層の熱硬化性樹脂22bは、内層の熱硬化性樹脂22aの組成に比べて硬化剤過多の組成比になっている。このため、消泡剤溶液154の溶剤155に、表層の熱硬化性樹脂22bの過多の硬化剤が混ざって、硬化剤を含んでいなかった溶剤155も架橋反応が進んで硬化させることができる。
However, as described above, the
この結果、消泡剤溶液154が塗布された繊維層21の表面の強度を確保することができるとともに、形成された繊維強化樹脂層25の表面の平滑性を向上させることが可能となる。すなわち、繊維層21の表層の熱硬化性樹脂22bを内層の熱硬化性樹脂22aの組成比に比べて硬化剤過多の組成比としているのは、上記した理由のためである。なお、どれくらい硬化剤過多の組成比とするかは、塗布する消泡剤溶液の量、即ち、塗布する消泡剤溶液に含まれる溶剤の量に依存するので、実際の製造条件によって適宜決定されるものである。
As a result, the strength of the surface of the
ここで、消泡剤の溶剤として硬化剤を含めることとし、消泡剤が塗布される表層の部分の熱硬化性樹脂の組成比を硬化剤過多の状態としないことも考えられる。しかしながら、この場合、溶剤が先に硬化してしまい、気泡除去の促進効果が抑制されてしまう可能性が高く、好ましくない。また、消泡剤を塗布するための消泡剤塗布部のスプレーノズルや配管内等の構成部品内で消泡剤溶液が硬化してしまう可能性があり、適宜、洗浄作業や部品交換作業が必要となる。これに対して、実施例のように、硬化剤を含まない溶剤とすれば、気泡除去処理の進行に応じて、溶剤を硬化させることができるので、気泡除去を効果的に実行することが可能である。また、消泡剤を塗布するための消泡剤塗布部のスプレーノズルや配管内等の構成部品内で消泡剤溶液が硬化してしまうことはないので、洗浄作業や部品交換作業が不要となる。 Here, it is conceivable that a curing agent is included as a solvent for the antifoaming agent, and the composition ratio of the thermosetting resin in the surface layer portion to which the antifoaming agent is applied is not set to an excessive curing agent state. However, in this case, there is a high possibility that the solvent is cured first and the effect of promoting bubble removal is suppressed, which is not preferable. Also, there is a possibility that the antifoaming agent solution will harden in the components such as spray nozzles and pipes of the antifoaming agent application part for applying the antifoaming agent, and cleaning work and parts replacement work will be performed appropriately. Necessary. On the other hand, if the solvent does not contain a curing agent as in the embodiment, the solvent can be cured according to the progress of the bubble removal process, so that the bubble removal can be executed effectively. It is. In addition, since the antifoaming agent solution does not harden in the component parts such as the spray nozzle of the antifoaming agent application section and the piping for applying the antifoaming agent, cleaning work and parts replacement work are unnecessary. Become.
以上説明したように、消泡剤の溶剤を、熱硬化性樹脂を構成する主剤と同一成分の物質とし、かつ、硬化剤を含まないものとすることにより、従来一般的に用いられている有機溶剤のように、熱硬化性樹脂を構成する主剤と反応して、熱硬化性樹脂が硬化できなくなることを抑制することができる。これにより、形成される繊維強化樹脂層の表層部分の強度が低下してしまうことや、繊維強化樹脂層の表層部分が剥離してしまうことを防止することができる。 As described above, the organic solvent that has been generally used by making the solvent of the antifoaming agent the same component as the main component constituting the thermosetting resin and not containing the curing agent. It can suppress that it becomes impossible to harden | cure a thermosetting resin by reacting with the main ingredient which comprises a thermosetting resin like a solvent. Thereby, it can prevent that the intensity | strength of the surface layer part of the fiber reinforced resin layer formed falls, or the surface layer part of a fiber reinforced resin layer peels.
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。 In addition, this invention is not restricted to said Example and embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is possible to implement in various aspects.
上記実施例では、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を例に説明したが、これに限定されるものではなく、種々の熱硬化性樹脂においても同様に適用可能である。 In the said Example, although the epoxy resin was demonstrated to the example as a thermosetting resin, it is not limited to this, It can apply similarly in various thermosetting resins.
10…タンク容器
11…シリンダ部
13…ドーム部
14…口金部
20…カーボン繊維
21…繊維層
22…熱硬化性樹脂
22a、22b…熱硬化性樹脂
23…樹脂被膜
25…繊維強化樹脂層
26…気泡
100…熱硬化処理装置
101…制御部
110…基台
111,112…タンク取付部
113…回転駆動部
120…加熱部
150…消泡剤塗布部
151…消泡剤タンク
152…スプレーノズル
153…配管
DESCRIPTION OF
Claims (4)
主剤および硬化剤を含む熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理を実行しつつ、前記熱硬化性樹脂中に発生する気泡を、前記繊維層の外表面に塗布された消泡剤溶液中の消泡剤で破泡することにより除去する工程を備え、
前記消泡剤溶液は、前記消泡剤と、前記熱硬化性樹脂の主剤と同一成分の溶剤とを混合させたものである
ことを特徴とする製造方法。 A method for manufacturing a high-pressure gas tank, comprising:
A tank container having a fiber layer formed by winding a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin containing a main agent and a curing agent is heated on the outer surface, and the thermosetting resin is thermoset to produce a fiber reinforced resin. While performing a thermosetting treatment to form a layer, bubbles generated in the thermosetting resin are removed by defoaming with an antifoaming agent in an antifoaming agent solution applied to the outer surface of the fiber layer. Comprising the steps of:
The antifoaming agent solution is a mixture of the antifoaming agent and a solvent having the same component as the main component of the thermosetting resin.
前記繊維層のうち、前記消泡剤溶液が塗布される外表面の部分を形成する強化繊維に含浸された熱硬化性樹脂は、他の部分を形成する強化繊維に含浸された熱硬化性樹脂の主剤と硬化剤の組成比に比べて、硬化剤の割合を多くした硬化剤過多の組成比を有する
ことを特徴とする製造方法。 The manufacturing method according to claim 1,
Of the fiber layer, the thermosetting resin impregnated in the reinforcing fiber forming the outer surface portion to which the antifoaming agent solution is applied is the thermosetting resin impregnated in the reinforcing fiber forming the other portion. A production method characterized by having a composition ratio of an excess of a curing agent in which the ratio of the curing agent is increased as compared with the composition ratio of the main agent and the curing agent.
前記消泡剤溶液の前記繊維層の外表面への塗布は、前記熱硬化処理の実行中に行われることを特徴とする製造方法。 It is a manufacturing method of Claim 1 or Claim 2, Comprising:
Application of the defoamer solution to the outer surface of the fiber layer is performed during execution of the thermosetting treatment.
主剤および硬化剤を含む熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理部と、
前記熱硬化処理が前記タンク容器を加熱しているときに、前記繊維層の外表面に、前記強化繊維形成中に発生する気泡を破泡するための消泡剤を含む消泡剤溶液を塗布する消泡剤塗布部と、
を備え、
前記消泡剤溶液は、前記消泡剤と、前記熱硬化性樹脂の主剤と同一成分の溶剤とを混合させたものである
ことを特徴とする製造装置。 An apparatus for manufacturing a high-pressure gas tank,
A tank container having a fiber layer formed by winding a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin containing a main agent and a curing agent is heated on the outer surface, and the thermosetting resin is thermoset to produce a fiber reinforced resin. A thermosetting treatment part for forming a layer;
When the thermosetting treatment is heating the tank container, an antifoaming agent solution containing an antifoaming agent for breaking bubbles generated during the formation of the reinforcing fibers is applied to the outer surface of the fiber layer. An anti-foaming agent application part,
With
The defoaming agent solution is a mixture of the defoaming agent and a solvent having the same component as the main component of the thermosetting resin.
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