(57)【要約】【課題】離型剤による離型性を十分に発揮することができるライナへの塗料の塗布方法を提供する。【解決手段】ライナ３を加熱した状態で、ライナ３を軸心Ｃ周りに回転させつつ、ライナ３の軸心Ｃ方向に沿ってノズル９１を移動させながら、ノズル９１からライナ３の外周面に塗料５１を点状に噴霧することを複数回行うことにより、ライナ３の外周面３４に塗料５１を塗布する。ライナ３の外周面３４への塗料５１の噴霧を複数回行う際に、前の噴霧でライナ３の少なくとも胴体部３１の外周面３４ａに噴霧した塗料５１を乾燥することにより胴体部３１の外周面３４ａに離型剤５２を付着させてから、胴体部３１の外周面３４ａに次の噴霧を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス充填用のライナに繊維強化樹脂層を被覆して高圧タンクを製造する前に、水に離型剤が分散した塗料を、前記ライナの外周面に塗布する塗料の塗布方法であって、
前記ライナを加熱した状態で、前記ライナを軸心周りに回転させつつ、前記ライナの軸心方向に沿ってノズルを移動させながら、前記ノズルから前記ライナの外周面に前記塗料を点状に噴霧することを複数回行うことにより、前記ライナの外周面に前記塗料を塗布するものであり、
前記ライナの外周面への前記塗料の噴霧を複数回行う際に、前の噴霧で前記ライナの少なくとも胴体部の外周面に噴霧した塗料を乾燥することにより前記胴体部の外周面に前記離型剤を付着させてから、前記胴体部の外周面に次の噴霧を行うことを特徴とするライナへの塗料の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライナへの塗料の塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高圧タンクを製造する際には、ガスが充填されるライナに、繊維強化樹脂層が被覆される。製造された高圧タンクのライナと繊維強化樹脂層とが固着すると、高圧タンク内の温度変化に伴い、ライナの膨張収縮が妨げられることになる。
【０００３】
このような点を鑑みて、たとえば、特許文献１には、ライナに繊維強化樹脂層を被覆して高圧タンクを製造する前に、水に離型剤が分散した塗料を、ライナの外周面に噴霧している。これにより、ライナと繊維強化樹脂層との間に離型剤が配置されるので、繊維強化樹脂層がライナに固着することを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−９６３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示すように、ライナの外周面に塗料を噴霧した場合、ライナの表面に付着した塗料の液滴が凝集してしまい、この状態で液滴を乾燥すると、離型剤がライナに均一に付着せず、ライナの表面に離型剤のムラが発生する。このようなライナに対して、繊維強化樹脂層を被覆したとしても、繊維強化樹脂層にライナが固着することがあり、離型剤による離型性を十分に発揮できないことがある。
【０００６】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、本発明として、離型剤による離型性を十分に発揮することができるライナへの塗料の塗布方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を鑑みて、本発明に係るライナへの塗料の塗布方法は、ガス充填用のライナに繊維強化樹脂層を被覆して高圧タンクを製造する前に、水に離型剤が分散した塗料を、前記ライナの外周面に塗布する塗料の塗布方法であって、前記ライナを加熱した状態で、前記ライナを軸心周りに回転させつつ、前記ライナの軸心方向に沿ってノズルを移動させながら、前記ノズルから前記ライナの外周面に前記塗料を点状に噴霧することを複数回行うことにより、前記ライナの外周面に前記塗料を塗布するものであり、前記ライナの外周面への前記塗料の噴霧を複数回行う際に、前の噴霧で前記ライナの少なくとも胴体部の外周面に噴霧した塗料を乾燥することにより前記胴体部の外周面に前記離型剤を付着させてから、前記胴体部の外周面に次の噴霧を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ライナの外周面への塗料の噴霧を複数回行う際に、前の噴霧でライナの少なくとも胴体部の外周面に噴霧した塗料を乾燥することにより胴体部の外周面に離型剤を付着させる。次の噴霧の際には、前の噴霧で離型剤が付着した胴体部に新たに塗料が噴霧されるので、胴体部の外周面に点状に噴霧した塗料が凝集することを抑えることができる。この結果、胴体部に離型剤を均一に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る高圧タンクの断面模式図である。
【図２】図１に示す高圧タンクのライナの外周面に塗料を塗布する方法を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、塗料を塗布したライナの胴体部の外周面の状態を説明するための図である。
【図４】（ａ）は実施例１に係る試験体の表面の離型剤の状態を撮影した写真であり、（ｂ）は比較例１に係る試験体の表面の離型剤の状態を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図１を参照しながら、本実施形態の高圧タンク１について説明する。
【００１１】
図１に示すように、高圧タンク１は、車載用の燃料電池システムで燃料電池に燃料ガスとして水素ガスを貯蔵する燃料タンクである。なお、高圧タンク１は、燃料電池システム以外の任意の用途で使用されてもよく、燃料ガスとして水素ガスの他に、たとえば、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）等の各種圧縮ガス、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化石油ガス）等の各種液化ガス、その他の各種加圧物質が充填されてもよい。
【００１２】
高圧タンク１は、水素ガスが充填される樹脂製のライナ３と、ライナ３の両端に取付けられた金属製の口金２Ａ、２Ｂと、ライナ３の外周面と口金２Ａ、２Ｂの一部の外周面を被覆するように、繊維強化樹脂が巻回された繊維強化樹脂層４と、を備えている。
【００１３】
ライナ３は、水素ガスに対するガスバリア性を有する樹脂により形成されている。ライナ３の樹脂材料としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンポリアミド、またはエチレンビニルアルコール共重合体等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。
【００１４】
ライナ３は、筒状の胴体部３１と、胴体部３１の両側に連続して形成された一対のドーム状の側端部３２Ａ、３２Ｂと、を備えている。ライナ３の内部には、水素ガスを貯蔵する（充填する）ための貯蔵空間３５が形成されている。
【００１５】
具体的には、胴体部３１は、高圧タンク１のライナ３の軸心Ｃに沿って、所定の長さを有して延在する円筒状部分である。なお、ライナ３の軸心Ｃと、高圧タンク１の軸心は、一致している。側端部３２Ａ、３２Ｂは、胴体部３１の両側に連続し、半球状に膨出した形状を有している。側端部３２Ａ、３２Ｂの頂部は開口しており、各側端部の開口には、金属製の口金２Ａ、２Ｂが取り付けられている。
【００１６】
一方の口金２Ａは、アルミニウムまたはその合金等の金属製であり、本体となる筒状部２１Ａと、その外周に形成されたフランジ部２２Ａを備えている。口金２Ａのフランジ部２２Ａは、一方の側端部３２Ａの外面に押し当てられた状態で、ライナ３とともに繊維強化樹脂層４の繊維強化樹脂が巻回されている。一方の口金２Ａにはバルブ（図示せず）が取り付けられており、バルブによって高圧タンク１内の水素ガスの放出および流入が行われる。
【００１７】
他方の口金２Ｂは、一方の口金２Ａと同様に、アルミニウムまたはその合金等の金属製であり、本体となる筒状部２１Ｂと、その外周に形成されたフランジ部２２Ｂを備えている。他方の口金２Ｂのフランジ部２２Ｂは、他方の側端部３２Ｂの外面に押し当てられた状態で、ライナ３とともに繊維強化樹脂層４の繊維強化樹脂が巻回されている。他方の口金２Ｂの筒状部２１Ｂの内部は、図１に示す状態からさらに閉塞されており、他方の口金２Ｂによって貯蔵空間３５が密閉される。
【００１８】
繊維強化樹脂層４は、一方向に引き揃えられた強化繊維の繊維束（フィラメント）にマトリクス樹脂が含浸された繊維強化樹脂（ＦＲＰ）で形成されている。本実施形態では、マトリクス樹脂が含浸された繊維束をフープ巻およびヘリカル巻で、ライナ３の外周面と口金２Ａ、２Ｂの露出した外周面に複数の層が形成されるように、連続して巻回している。
【００１９】
本実施形態では、繊維強化樹脂層４は、補強層４１と保護層４２を備えている。補強層４１は、炭素繊維を強化繊維とした炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）からなり、連続した炭素繊維の繊維束を、ライナ３の外周面に巻回することにより形成されている。さらに、補強層４１は、ガラス繊維を強化繊維としたガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）からなり、連続したガラス繊維の繊維束を、補強層４１の外周面に巻回することにより形成されている。
【００２０】
また、本実施形態では、補強層４１および保護層４２の強化繊維の繊維束に含浸されるマトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂であり、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂に代表される変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂を挙げることができる。本実施形態では、保護層４２のマトリクス樹脂は、補強層４１のマトリクス樹脂と同種の樹脂であるが、これらの樹脂は異なっていてもよい。
【００２１】
なお、本実施形態では、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂を挙げたが、巻回時に樹脂を軟化点（ガラス転移点）以上に加熱することができるのであれば、繊維束に含浸する樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂（たとえば６−ナイロン樹脂または６，６−ナイロン樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、またはＡＢＳ樹脂等を挙げることができる。
【００２２】
さらに、本実施形態では、ライナ３と、繊維強化樹脂層４との間には、離型層５が形成されている。離型層５は、ライナ３と繊維強化樹脂層４との固着を防止する層である。本実施形態では、離型層５は、ライナ３に付着して、繊維強化樹脂層４に対して離型性（剥離性）を有し、繊維強化樹脂層４に固着しない層である。このような離型層５は、繊維強化樹脂層４を被覆する前に、後述する塗布により形成される。離型層５の材料として、たとえば、ポリエチレンワックスなどの水溶性のワックス系離型剤を挙げることができ、繊維強化樹脂層４に含まれるマトリクス樹脂に対して、接着性を有しないものであることが好ましい。
【００２３】
図２は、ライナ３の外周面３４に塗料５１を塗布する塗料の塗布方法を説明するための模式図である。まず、ライナ３の一方の口金２Ａには、治具７Ａが取り付けられ、他方の口金２Ｂには、治具７Ｂが取り付けられて、ライナ治具アッシー８とされる。
【００２４】
次に、ライナ治具アッシー８の一方の治具７Ａを、ライナ３が軸心Ｃの周りに回転自在となるようにクランプ部材６１で把持し、ライナ治具アッシー８の他方の治具７Ｂを、ライナ３が軸心Ｃの周りに回転自在となるようにクランプ部材６２で把持する。さらに、他方の治具７Ｂに、ライナ３を軸心Ｃ回りに回転させるモータ６３を取り付ける。
【００２５】
ライナ３に対向する位置には、塗布装置９が設置されている。塗布装置９は、塗料をライナ３の外周面３４に噴霧するノズル９１と、ノズル９１をライナ３の軸心Ｃ方向に沿って移動させるリニアガイド９２とを少なくとも備えている。ノズル９１には、ノズル９１に塗料を供給する供給装置（図示せず）が取り付けられており、供給装置により、ノズル９１からのライナ３への塗料の吹き付け量が調整可能となっている。リニアガイド９２には、ノズル９１をライナの軸心Ｃ方向に沿って移動させるモータ等（図示せず）が取り付けられている。なお、塗布装置９は、ノズル９１の先端とライナ３の外周面の距離を調整する調整機構を備えていてもよい。
【００２６】
さらに、ライナ３を挟んで、塗布装置９と対向する位置には、ライナ３を加熱する加熱装置９３が配置されており、加熱装置９３は、ライナ３の外周面３４を加熱するものであり、本実施形態では、加熱装置９３は、一方の口金２Ａから他方の口金２Ｂまでの区間で、ライナ３の外周面３４に温風を吹き付ける装置である。加熱装置９３の熱源は、温風、赤外線など、ライナ３を加熱することができるものであれば、特に限定されるものではない。また、ライナ３を加熱し、塗布された塗料５１を乾燥させることができるのであれば、加熱装置９３の位置は限定されるものではない。
【００２７】
以下に、図２および図３を参照しながら、ライナ３への塗料の塗布方法を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、塗料を塗布したライナ３の胴体部３１の外周面３４の状態を説明するための図である。
【００２８】
本実施形態では、上述した離型剤が水に分散した塗料を、ライナ３の外周面３４に塗布する。具体的には、加熱装置９３でライナ３を加熱した状態で、モータ６３でライナ３を軸心Ｃ周りに回転させつつ、ライナ３の軸心Ｃ方向に沿って、ライナ３に対してノズル９１を移動させる。この移動に合わせて、ノズル９１からライナ３の外周面３４に塗料５１を点状に噴霧することを複数回行うことにより、ライナ３の外周面３４に塗料５１を塗布する。
【００２９】
複数回の噴霧は、一方の口金２Ａと他方の口金２Ｂとの間を往復移動させながら、ライナ３の外周面３４に、塗料５１を一定の供給量で塗布する。ライナ３の外周面への塗料５１の噴霧を複数回行う際に、前の噴霧でライナ３の少なくとも胴体部３１の外周面３４ａに噴霧した塗料５１を乾燥することにより、胴体部３１の外周面３４ａに離型剤５２を付着させてから、胴体部３１の外周面３４ａに次の噴霧を行う。
【００３０】
具体的には、図３（ａ）に示すように、まず、ノズル９１を移動させながら、胴体部３１の外周面３４ａに塗料５１を点状に噴霧する。次に、図３（ｂ）に示すように、加熱装置９３で、点状に噴霧した塗料５１を乾燥させることで、塗料５１の水分を揮発させ、胴体部３１の外周面に離型剤５２を付着させる。次に、往復動するノズル９１をさらに通過させ、胴体部３１の外周面３４ａに、次の塗料５１の噴霧を行う。塗料５１の噴霧および乾燥を、側端部３２Ａ、３２Ｂに対して同様に、さらに行ってもよい。なお、前の塗料５１の乾燥は、次の塗料５１の噴霧までに完了していればよい。
【００３１】
本実施形態によれば、図３（ｂ）に示すように、前の噴霧した塗料５１を乾燥することで、離型剤５２が胴体部３１の外周面３４ａに付着して、胴体部３１の外周面３４ａに拘束される。そして、この胴体部３１の外周面３４ａに、図３（ｃ）に示すように、塗料５１をさらに点状に塗布するので、離型剤５２の間に塗料５１が流れ込み、胴体部３１の外周面３４ａに点状に噴霧した塗料５１が凝集することを抑えることができる。この結果、胴体部３１に離型剤５２を均一に付着した離型層（離型膜）５を形成することができる。なお、図３（ａ）〜（ｃ）では、噴霧回数を２回（ノズル９１の往復回数１回）としたが、この回数に限定されるものではなく、これらを複数回繰り返してもよい。
【実施例】
【００３２】
以下に、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図２に示すように、ライナに相当する平板状の試験体を準備し、離型剤が水に分散した塗料を、試験体の表面に塗布した。具体的には、加熱装置で試験体を加熱した状態で、試験体に対してノズルを移動させながら、ノズルから試験体の表面に塗料を点状に噴霧することを複数回（具体的には、５回）行うことにより、試験体の表面に塗料を塗布した。この際、前の噴霧で試験体の表面に噴霧した塗料を完全に乾燥させてから、次の塗料の塗布を行った。
【００３３】
（比較例１）
実施例１と同じように、ライナに相当する平板状の試験体を準備し、離型剤が水に分散した塗料を、試験体の表面に塗布した。実施例１と相違する点は、前の噴霧で試験体の表面に噴霧した塗料が乾燥する前に、次の塗料の塗布を行った。
【００３４】
＜ライナの表面観察＞
実施例１と比較例１の試験体の表面に離型剤が付着した状態を確認した。この結果を、図４（ａ）および（ｂ）に示す。図４（ａ）は実施例１に係る試験体の表面の離型剤の状態を撮影した写真であり、図４（ｂ）は比較例１に係る試験体の表面の離型剤の状態を撮影した写真である。
【００３５】
〔結果〕
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、実施例１の試験体の表面には、離型剤が均一に付着した離型層が形成されていたが、比較例１の試験体の表面に付着した離型剤はムラがあり、試験体の表面が露出した部分があった。このように、実施例１では、試験体の表面に塗布した塗料を乾燥させたのちに、次の塗布を行うことにより、塗料の凝集を抑えることができ、均一に離型層が形成されたと考えられる。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１：高圧タンク、３：ライナ、３１：胴体部、３４：ライナの外周面、３４ａ：胴体部の周面、５１：塗料、５２：離型剤、９１：ノズル、Ｃ：軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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