(57)【要約】【課題】ライナーと補強層との固着を抑制することができ、かつ、製造工程中におけるライナーの柔軟性（引張伸びおよび引張強度等の物性）の低下を抑制することが可能な高圧タンクの製造方法を提供する。【解決手段】高圧タンク１０は、ライナー２１と、ライナー２１の外表面上に形成された補強層３０とを備える。本発明の高圧タンクの製造方法は、硬化性樹脂および硬化剤を含む硬化性樹脂組成物と、硬化性樹脂組成物の硬化を阻害する硬化阻害剤とを用意する工程（Ａ）と、ライナー２１を用意する工程（Ｂ）と、工程（Ｂ）後に実施される、ライナー２１の外表面に硬化阻害剤を付着させる工程（Ｃ）と、工程（Ｃ）後に実施される、ライナー２１の外表面に硬化性樹脂組成物を付着させる工程（Ｄ）と、工程（Ｄ）後に実施される、硬化性樹脂組成物を硬化させる工程（Ｅ）とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナーと、当該ライナーの外表面上に形成された補強層とを備える高圧タンクの製造方法であって、
硬化性樹脂および硬化剤を含む硬化性樹脂組成物と、当該硬化性樹脂組成物の硬化を阻害する硬化阻害剤とを用意する工程（Ａ）と、
前記ライナーを用意する工程（Ｂ）と、
前記工程（Ｂ）後に実施される、前記ライナーの外表面に前記硬化阻害剤を付着させる工程（Ｃ）と、
前記工程（Ｃ）後に実施される、前記ライナーの外表面に前記硬化性樹脂組成物を付着させる工程（Ｄ）と、
前記工程（Ｄ）後に実施される、前記硬化性樹脂組成物を硬化させる工程（Ｅ）とを有する、
高圧タンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス等を貯蔵する高圧タンクとして、ライナーと、ライナーの外表面上に形成された補強層とを備える高圧タンクが好ましく用いられる。補強層の材料としては、熱硬化性樹脂の硬化物と強化繊維とを含む繊維強化プラスティック（ＦＲＰ）が好ましい。
【０００３】
ライナーと補強層とが固着した構造では、低温時にライナーの柔軟性（引張伸びおよび引張強度等の物性）が低下した場合、タンクの内圧による応力がライナーの局所に集中し、ライナーに歪みが生じる恐れがある。
例えば、高圧タンクを燃料電池車両に用いる水素ガスの充填に適用する場合、燃料電池車両が高速走行時には、高圧タンクから高い流量で水素が連続放出される。この時、高圧タンク内部の水素が断熱膨張することで高圧タンクの内部が急激に低温状態となる。ライナーと補強層とが固着した構造の高圧タンクの場合、上記低温状態においては、ライナーの柔軟性が低下してライナーの局所に高い応力がかかる恐れがある。
【０００４】
上記課題を解決することを目的として、特許文献１には、ライナーと補強層との間に離型剤層を設けた高圧タンクが開示されている（請求項２および図１等）。特許文献１には、離型剤層によってライナーと補強層との固着を抑制でき、その結果、ライナーは高圧タンクの内圧によって受ける応力を分散させることができ、局所的な応力の集中を抑制できることが記載されている（段落００２９等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０１７６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の高圧タンクでは、熱硬化性樹脂を硬化する際の熱によって、離型剤がライナーと反応し、ライナーの柔軟性（引張伸びおよび引張強度等の物性）が低下する恐れがある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ライナーと補強層との固着を抑制することができ、かつ、製造工程中におけるライナーの柔軟性（引張伸びおよび引張強度等の物性）の低下を抑制することが可能な高圧タンクの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の高圧タンクの製造方法は、
ライナーと、当該ライナーの外表面上に形成された補強層とを備える高圧タンクの製造方法であって、
硬化性樹脂および硬化剤を含む硬化性樹脂組成物と、当該硬化性樹脂組成物の硬化を阻害する硬化阻害剤とを用意する工程（Ａ）と、
前記ライナーを用意する工程（Ｂ）と、
前記工程（Ｂ）後に実施される、前記ライナーの外表面に前記硬化阻害剤を付着させる工程（Ｃ）と、
前記工程（Ｃ）後に実施される、前記ライナーの外表面に前記硬化性樹脂組成物を付着させる工程（Ｄ）と、
前記工程（Ｄ）後に実施される、前記硬化性樹脂組成物を硬化させる工程（Ｅ）とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ライナーと補強層との固着を抑制することができ、かつ、製造工程中におけるライナーの柔軟性（引張伸びおよび引張強度等の物性）の低下を抑制することが可能な高圧タンクの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る一実施形態の高圧タンクの模式断面図である。
【図２】ライナーと補強層との積層構造を示す部分拡大模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
「高圧タンク」
図面を参照して、本発明に係る一実施形態の高圧タンクの構造について、説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態の高圧タンクの模式断面図である。図２は、ライナーと補強層との積層構造を示す部分拡大模式断面図である。
【００１２】
図示するように、本実施形態の高圧タンク１０は、ライナー２１および口金２２、２３からなる本体部２０と、補強層３０とを備える。
【００１３】
ライナー２１は、本体部２０の主要部を構成し、タンク形状に成形されている。ライナー２１は、高圧タンク１０の内部ガスに対するガスバリア性を有する公知材料からなる。ライナー２１の構成材料としては、ナイロン６、ナイロン６，６、およびナイロン４，６等のポリアミド樹脂等が好ましい。ライナー２１の長手方向両端部に形成された開孔部に口金２２、２３が嵌め込まれている。
【００１４】
補強層３０は、ライナー２１の外表面上に形成されている。補強層３０の構成材料としては、硬化性樹脂の硬化物と強化繊維とを含む繊維強化プラスティック（ＦＲＰ）が好ましい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましい。強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、およびアラミド繊維等が挙げられる。
なお、補強効果の観点から補強層３０は強化繊維を含むことが好ましいが、補強層３０は強化繊維を含まず、熱硬化性樹脂のみにより構成してもよい。
本実施形態において、補強層３０のライナー側にある下層部３０Ｘは、他の部分より接着力の低い低接着力部である。
【００１５】
「高圧タンクの製造方法」
以下、本発明に係る一実施形態の高圧タンクの製造方法について、説明する。
【００１６】
（工程（Ａ））
本実施形態の製造方法においては、あらかじめ、補強層の原料としての硬化性樹脂組成物と、この硬化性樹脂組成物の硬化を阻害する硬化阻害剤とを用意しておく。
硬化性樹脂組成物は、少なくとも硬化性樹脂と硬化剤とを含み、好ましくは硬化促進剤をさらに含む。硬化性樹脂組成物は好ましくは、さらに強化繊維を含む。
【００１７】
硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂は、１分子中に反応性の高いエポキシ基を２つ以上有する樹脂であり、公知のものを用いることができる。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、および脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００１８】
エポキシ樹脂を熱硬化させる硬化剤としては、ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ポリアミン；４−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物等の酸無水物；フェノールノボラック樹脂；ジシアンジアミド等が挙げられる。
【００１９】
エポキシ樹脂の熱硬化を促進する硬化促進剤としては、ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）、ジアザビシクロノネン（ＤＢＮ）、およびトリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の３級アミン（塩）；１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾールおよび２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール；トリフェニルホスフィンおよびテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等のホスフィンまたはホスホニウム塩等が挙げられる。
【００２０】
強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、およびアラミド繊維等が挙げられる。
【００２１】
一態様において、硬化性樹脂として任意のエポキシ樹脂を用い、硬化剤として４−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物等の酸無水物を用い、硬化阻害剤として水を用いることができる。
【００２２】
［化１］、［化２］に、硬化剤として酸無水物を用いたエポキシ樹脂組成物の硬化反応スキームの例を示す。［化１］は、水存在下の反応スキームであり、［化２］は水不存在下の通常の反応スキームである。
【００２３】
【化１】
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【００２４】
【化２】
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【００２５】
［化１］、［化２］の反応スキーム中、式（１）は硬化剤として用いられる酸無水物の一例である。ＮＲ３は硬化促進剤の一例であり、３級アミンを示す。なお、式（１）中のＲと、３級アミン中の３個のＲは、それぞれ独立に任意の有機基を示す。
【００２６】
［化２］の反応スキームに示すように、水不存在下の通常の反応では、酸無水物が３級アミン等の硬化促進剤によって活性化され、これがエポキシ樹脂中のエポキシ基と反応して、硬化反応が進む。
これに対して、［化１］の反応スキームに示すように、水存在下では酸無水物が水によって開環され、反応性の低い遊離酸が生成される。この遊離酸は、水素結合により会合したり、３級アミン等の硬化促進剤と反応して塩を形成したりすると考えられる。このように、水存在下では、硬化性樹脂組成物中に硬化剤として含まれる酸無水物が不活性化され、硬化反応が阻害される。その結果、反応後に、通常の硬い樹脂材料ではなく、遊離酸を含む接着力の低い材料が形成される。
【００２７】
（工程（Ｂ））
別途、ライナー２１を用意しておく。ライナー２１の構成材料としては、ナイロン６、ナイロン６，６、およびナイロン４，６等のポリアミド樹脂等が好ましい。公知の樹脂成形により、ライナー２１を製造することができる。
【００２８】
（本体部形成工程）
工程（Ｂ）に、公知方法によりライナー２１に口金２２，２３を取り付け、本体部２０を形成する。
【００２９】
（工程（Ｃ））
工程（Ｂ）および本体部形成工程の後に、ライナー２１の外表面に、硬化阻害剤を付着させる。上記したように、硬化剤として酸無水物を用いる場合、硬化阻害剤として水を用いることができる。
本体部２０の外表面への硬化阻害剤の付着方法は特に制限されず、塗布、液噴射、および浸漬等が挙げられる。
本体部形成工程後に得られる本体部２０には、工程（Ｂ）および本体部形成工程において生じるリブ段差等の熔接痕を研磨した際に生じる研磨屑等が付着している場合がある。水等の硬化阻害剤を用いて本体部２０を洗浄することで、ライナー２１の外表面に、硬化阻害剤を付着させることもできる。この場合、工程（Ｃ）は洗浄工程を兼ねることができる。
【００３０】
好ましくは、ライナー２１に硬化阻害剤を付着させた後、所定時間放置することで、浸透作用により、ライナー２１への付着率を高めることができる。ライナー２１への付着率は特に制限されず、好ましくは０．５〜２．０質量％程度、より好ましくは１．０〜２．０質量％程度である。
【００３１】
本発明者らの知見では、ライナー２１を水洗浄した後、大気雰囲気下で放置した場合、時間の経過と共に吸水率が高まるが、ある程度の時間を過ぎると、吸水率はほぼ飽和する傾向があった。例えば、いくつかのポリアミド樹脂製のライナーについて、水洗浄した後、大気雰囲気下で放置したところ、２０日後の吸水率は０．８〜１．２質量％程度、４０日後の吸水率は１．０〜１．４質量％程度、６０日後の吸水率は１．１〜１．５質量％、９０日後の吸水率は１．２〜１．６質量％程度であった。
【００３２】
（工程（Ｄ））
工程（Ｃ）後に、硬化阻害剤を付着させたライナー２１の外表面に硬化性樹脂組成物を付着させる。上記したように、一態様において、エポキシ樹脂と、硬化剤としての酸無水物とを含む硬化性樹脂組成物を用いることができる。
付着方法は特に制限されず、公知方法を適用することができる。一態様において、硬化性樹脂組成物を含浸させた強化繊維をフィラメントワインディング（ＦＷ）法によって本体部２０に巻回することができる。巻回の態様としては、フープ巻きおよび低角度・高角度のヘリカル巻き等が挙げられる。
【００３３】
（工程（Ｅ））
工程（Ｄ）後に、ライナー２１の外表面に付着させた硬化性樹脂組成物を硬化させる。硬化性樹脂組成物の硬化は、硬化性樹脂の種類に応じて、公知方法にて実施することができ、熱硬化が好ましい。硬化反応後に、補強層３０が形成される。
【００３４】
本実施形態の製造方法では、ライナー２１の外表面に硬化性樹脂組成物を付着させる前に、ライナー２１の外表面に硬化阻害剤を付着させておくので、ライナー２１の外表面に付着された硬化性樹脂組成物の層のうち下層部では、硬化反応が阻害され、反応後に通常の硬い樹脂材料ではなく、接着力の低い材料が形成される。そのため、補強層３０の下層部３０Ｘは、他の部分より接着力の低い低接着力部となる。
上記したように、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用い、硬化剤として酸無水物を用い、硬化阻害剤として水を用いる場合、遊離酸を含む下層部３０Ｘが形成される。遊離酸を含む下層部３０Ｘは、粉末状で強固に固まっておらず、ライナー２１との接着性が低い構造となる。
【００３５】
以上のようにして、高圧タンク１０が製造される。
【００３６】
本実施形態の製造方法では、補強層３０の下層部３０Ｘが、他の部分より接着力の低い低接着力部となり、本体部２０と補強層３０との固着が抑制される。そのため、離型剤層を設ける特許文献１に記載の構造と同様、補強層３０によるライナー２１の拘束が少なく、ライナー２１は高圧タンクの内圧によって受ける応力を分散させることができ、局所的な応力の集中を抑制することができる。
【００３７】
また、低接着力処理を行わない通常の補強層は樹脂硬化物を含み、ライナー２１の収縮・膨張の形状変化に対する追従性は低い。これに対して、遊離酸を含む一態様の低接着力部３０Ｘは変形しやすい圧粉状態となるので、補強層３０はライナー２１の収縮・膨張の形状変化に対して、追従性に優れたものとなる。そのため、特許文献１に記載の構造よりも、応力分散効果が高く、局所的な応力の集中がより効果的に抑制される。
【００３８】
「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、特許文献１に記載の高圧タンクでは、熱硬化性樹脂を硬化する際の熱によって、離型剤がライナーと反応し、ライナーの柔軟性（引張伸びおよび引張強度等の物性）が低下する恐れがある。これに対して、本実施形態では、離型剤層が不要であるため、硬化性樹脂を硬化する際の熱によって、離型剤がライナーと反応し、ライナーの柔軟性（引張伸びおよび引張強度等の物性）が低下する恐れもない。
【００３９】
本実施形態では、離型剤層が不要であるため、離型剤の塗布工程を省略できることで、離型剤層にかかる材料費を削減し、全体の工程数を低減することができる。したがって、本実施形態の製造方法は、生産性にも優れる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ライナー２１と補強層３０との固着を抑制することができ、かつ、製造工程中におけるライナーの柔軟性（引張伸びおよび引張強度等の物性）の低下を抑制することが可能な高圧タンクの製造方法を提供することができる。
【００４１】
高圧タンクの用途は特に制限されず、水素、酸素、および液体窒素等の貯蔵用途が挙げられる。高圧タンクは例えば、車載用の燃料電池システムに用いる燃料ガスとしての水素を貯蔵するために利用される。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  高圧タンク
２１  ライナー
２０  本体部
３０  補強層
３０Ｘ  下層部（接着力低下部）
【図１】
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【図２】
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