压力容器及其制造方法技术

本发明专利技术提供压力容器及其制造方法。在由包括增强纤维和浸渍在所述增强纤维中的热固性树脂的纤维增强树脂形成的压力容器中，纤维增强树脂包含分散在热固性树脂中的尼龙颗粒。

【技术实现步骤摘要】
压力容器及其制造方法
本专利技术涉及压力容器及其制造方法。
技术介绍
用于汽车用途的由纤维增强树脂制成的氢罐在本领域中是已知的。例如，参见JP2009-120627A和JP2007-162830A。与金属氢罐相比，由纤维增强树脂制成的氢罐在重量方面是有利的。但是，已知用作纤维增强树脂的基体树脂的诸如环氧树脂和苯酚之类的热固性树脂具有低氢气阻隔性。因此，通常的做法是在纤维增强树脂层之间放置氢阻隔层；在纤维增强树脂的内表面上放置由具有高氢气阻隔性的材料制成的衬里；或在纤维增强树脂的外表面上涂覆具有高的氢气阻隔性的材料。但是，在压力容器的壁中的内表面、外表面或相邻层之间设置氢气阻隔使制造过程复杂化，并且增加了材料成本和人工成本。
技术实现思路
鉴于现有技术的这种问题，本专利技术的主要目的在于提供一种用于存储诸如氢气、气CNG(压缩天然)和LPG(液化石油气)之类的高压气体的压力容器，该压力容器的气体阻隔性高并且结构简单。本专利技术的第二个目的是提供一种简单而有效的制造这种压力容器的方法。为了实现这一目的，本专利技术的一个实施方式提供了一种压力容器，其由纤维增强树脂(10)形成，所述纤维增强树脂包括增强纤维(12)和浸渍在所述增强纤维中的热固性树脂(11)，其中所述纤维增强树脂包括分散在所述热固性树脂中的尼龙颗粒(15)。通过这样分散对氢气、CNG和LPG具有高气体阻隔性的尼龙颗粒，能够提高压力容器的气体阻隔性。通过在固化之前将尼龙颗粒与热固性树脂混合，可以将尼龙颗粒分散在热固性树脂中。因此，可以在不使压力容器的结构复杂化的情况下提高压力容器的气体阻隔性。优选地，所述尼龙颗粒的直径为5μm至30μm。压力容器的壁通常包括以交替方式层叠的主要由增强纤维组成的增强纤维层和主要由树脂基体组成的基体层。通过适当选择尼龙颗粒的粒径，能够将尼龙颗粒均匀地分散在基体层中。通过这样形成包含足够量的尼龙颗粒的基体层，能够实现所需的气体阻隔性。如果尼龙颗粒的直径小于5μm，则与增强纤维的直径(通常为5至10μm的量级)相比，尼龙颗粒的尺寸较小，使得尼龙颗粒趋于于分散在增强纤维之间。结果，基体层中尼龙颗粒的含量降低。优选地，所述尼龙颗粒在所述热固性树脂中的含量为2重量％至20重量％。由此，可以在不损害热固性树脂的可塑性的情况下使压力容器具有充分的气体阻隔性。如果尼龙颗粒的含量大于20重量％，则包含尼龙颗粒的热固性树脂的粘度增加到可能损害热固性树脂的可塑性的程度，并且更可能在热固性树脂中产生空隙和其他缺陷。结果，可能损害纤维增强树脂的机械强度。优选地，所述压力容器构造成在其中存储氢气。还优选地，所述压力容器构造成安装在机动车辆中。本专利技术的另一实施方式提供一种制造压力容器的方法，该方法包括：将尼龙颗粒分散在熔融的热固性树脂中；用其中分散有所述尼龙颗粒的所述熔融的热固性树脂浸渍增强纤维；将浸渍有所述熔融的热固性树脂的所述增强纤维缠绕在心轴上；加热所述增强纤维和所述热固性树脂以固化所述热固性树脂；并且在固化所述热固性树脂后，从所述热固性树脂移除所述心轴。因此，仅通过增加将尼龙颗粒分散在熔融的热固性树脂中的步骤，就可以使压力容器具有所需的气体阻隔性，从而能够使制造成本最小化，并且能够维持工作效率。根据本专利技术的另一实施方式提供一种制造压力容器的方法，该方法包括：制备包含增强纤维的丝束预浸料，所述增强纤维浸渍有其中分散有尼龙颗粒的热固性树脂；将所述丝束预浸料缠绕在心轴上；加热所述丝束预浸料和所述热固性树脂以固化所述热固性树脂；并且在固化所述热固性树脂后，从所述热固性树脂移除所述心轴。因此，通过使用由细增强纤维制成的丝束预浸料或窄的预浸料带条或丝带，能够制造具有特别有利的性能的压力容器。同样，能够使制造成本最小化，并且能够维持工作效率。因此，本专利技术提供了一种用于存储诸如氢气、CNG(压缩天然气)和LPG(液化石油气)之类的高压气体的压力容器，该压力容器的气体阻隔性高并且结构简单，并且本专利技术了提供了制造这种容器的方法。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的压力容器的立体图；图2是压力容器的剖视图；图3是压力容器的壁的放大剖视图；图4是示出压力容器的第一制造过程的图；图5是示出压力容器的第二制造过程的图；图6是压力容器壁的横截面的图片；以及图7是示出形成压力容器的纤维增强树脂中尼龙颗粒含量与氢渗透系数之间关系的图表。具体实施方式以下参照附图描述根据本专利技术的一个实施方式的压力容器及其制造方法。如图1和图2中所示，压力容器1具有罐体2以及在罐体2的轴向两端设置的一对盖3。罐体2具有圆筒状的主体2A和一对半球形端部2B，这一对半球形端部2B封闭主体2A相应的轴向端部。每个盖3均具有管部3A和凸缘3B，凸缘3B设置在管部3A的内轴向端。每个盖3均居中地插入到罐体2的相应轴向端部2B中，使得凸缘3B附接到或嵌入在罐体2的半球形端部2B的壁中，并且管部3A的另一端从罐体2的半球形端部2B伸出。因此，盖3牢固地附接至压力容器1，并且使压力容器1的内部经由每个盖3的管部3A中限定的孔与外部连通。通常，盖3的一者中装配有密封塞，并且在使用时将阀或管道连接到另一个盖3。所示实施方式的压力容器1设计成用于存储氢气、CNG(压缩天然气)、LPG(液化石油气)等。特别地，压力容器1适合用作安装在机动车辆中的罐。罐体2由纤维增强树脂制成。纤维增强树脂包含：增强纤维；浸渍在增强纤维中的热固性树脂；和热固性树脂中包含的尼龙颗粒。热固性树脂通过适当的热处理而固化。增强纤维可以非排他地包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维或这些纤维的混合物。增强纤维优选为连续纤维，并且这些纤维排列形成束。增强纤维的直径例如优选为5μm至10μm。增强纤维可以由密度为1.6至1.7g/cm3的碳纤维或密度为2.5至2.7g/cm3的玻璃纤维组成。热固性树脂形成纤维增强树脂的基体。热固性树脂可以非排他地包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯等。尼龙颗粒是由尼龙形成的颗粒。尼龙包括例如尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙6,6和尼龙4,6中的至少一种。固化的热固性树脂中包含的尼龙颗粒的直径优选在5μm至30μm的范围内。特别地，当增强纤维的直径为5μm至10μm时，尼龙颗粒的直径优选为5μm至30μm。尼龙颗粒与热固性树脂之比优选为2重量％至20重量％。尼龙具有与热固性树脂(例如环氧树脂)具有亲和性的官能团。如图3中所示，形成罐体2的纤维增强树脂10包括：增强纤维层13，每个增强纤维层均在体积方面包含的增强纤维12比包含的热固性树脂11多；以及基体层14，其在体积方面包含的热固性树脂11比包含的增强纤维12多，增强纤维层13与基体层14以交替地方式彼此层叠。在每个增强纤维层13中，增强纤维12形成束，增强纤维12在束中彼此平行地延伸。尼龙颗粒15被包括在热固性树脂11中，从而尼龙颗粒15相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力容器，该压力容器由纤维增强树脂形成，所述纤维增强树脂包括增强纤维和浸渍在所述增强纤维中的热固性树脂，/n其中，所述纤维增强树脂包括分散在所述热固性树脂中的尼龙颗粒。/n

【技术特征摘要】
20181220 JP 2018-2378891.一种压力容器，该压力容器由纤维增强树脂形成，所述纤维增强树脂包括增强纤维和浸渍在所述增强纤维中的热固性树脂，
其中，所述纤维增强树脂包括分散在所述热固性树脂中的尼龙颗粒。


2.根据权利要求1所述的压力容器，其中，所述尼龙颗粒的直径为5μm至30μm。


3.根据权利要求1所述的压力容器，其中，所述尼龙颗粒在所述热固性树脂中的含量为2重量％至20重量％。


4.根据权利要求1所述的压力容器，其中，所述压力容器构造成在其中存储氢气。


5.根据权利要求1所述的压力容器，其中，所述压力容器构造成安装在机动车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤木弘荣，户塚雅则，新锅芳和，野地洋平，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP