(57)【要約】【課題】マイクロ波吸収性の無機粒子を含有させた上で、マイクロ波加熱による硬化剤の確実な加熱硬化を図る。【解決手段】高圧水素タンク３０の繊維強化樹脂層２０の形成に用いるエポキシ樹脂ＥＰは、主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）とを、エポキシ当量比１．０：１．０で含んだ上に、ＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれかのマイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを含有する。【選択図】図３
2015059123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂強化複合材の形成に用いられ、加熱硬化するエポキシ樹脂であって、
マイクロ波の吸収性を発揮する無機粒子を含有し、主剤と硬化剤とを、エポキシ当量比１．０：１．０で含む
エポキシ樹脂。
【請求項２】
前記無機粒子は、前記エポキシ樹脂に対して３〜２０ｗｔ％の重量比で含有されている請求項１に記載のエポキシ樹脂。
【請求項３】
前記無機粒子は、電気的特性として５以上の誘電率を有する請求項１または請求項２に記載のエポキシ樹脂。
【請求項４】
高圧ガスタンクの製造方法であって、
タンク容器となる中空のライナーの外周に請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂を含浸した繊維を巻回して繊維強化樹脂層を形成し、該繊維強化樹脂層を有するタンク中間生成品を準備する工程（ａ）と、
該タンク中間生成品の前記繊維強化樹脂層にマイクロ波を照射して、前記繊維強化樹脂層の前記エポキシ樹脂をマイクロ波加熱により加熱硬化させる工程（ｂ）とを備える
高圧ガスタンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂と高圧ガスタンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、燃料ガスの燃焼エネルギや、燃料ガスの電気化学反応によって発電された電気エネルギによって駆動する車両が開発されており、高圧ガスタンクには、天然ガスや水素等の燃料ガスが貯蔵され、車両に搭載される場合がある。このため、高圧ガスタンクの軽量化が求められており、カーボン繊維強化プラスチックや、ガラス繊維強化プラスチック（以下、これらを総称して、繊維強化樹脂層と呼ぶ）で中空のライナーを被覆したＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics : 繊維強化プラスチック）製の高圧ガスタンク（以下、単に高圧ガスタンクと称する）の採用が進んでいる。ライナーとしては、軽量化の観点から、通常、ガスバリア性を有する樹脂製の中空容器が用いられる。
【０００３】
一般に、こうした高圧ガスタンクの製造に際しては、フィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法）が採用され、このＦＷ法により、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸した繊維をライナーの外周に繰り返し巻回して繊維強化樹脂層とする。そして、その後に、当該樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂を、照射したマイクロ波によるマイクロ波加熱に処して加熱硬化させることで、ライナーを繊維強化樹脂層で被覆・補強した高圧ガスタンクが製造される（例えば、特許文献１）。この他、熱硬化性樹脂たるエポキシ樹脂をマイクロ波加熱にて加熱硬化させる際に、加熱硬化性を高めるべく、マイクロ波吸収性を発揮するフェライト粒をエポキシ樹脂に配合することも提案されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４８５２１号公報
【特許文献２】特開２００２−２０４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エポキシ樹脂は、主剤の他に硬化剤も含有し、この硬化剤は、エポキシ樹脂の加熱硬化に影響を及ぼす。その一方、マイクロ波吸収性のフェライト粒を含有することで、マイクロ波加熱による硬化剤の加熱硬化は促進される。しかしながら、フェライト等のマイクロ波吸収性の無機粒子を含有しても、マイクロ波加熱による硬化剤の加熱硬化が不十分な事態が起きることが判明した。なお、このような課題は、上述した圧力容器としての高圧ガスタンクの製造工程におけるエポキシ樹脂のマイクロ波加熱に限られず、タンク以外の他の補強対象物をその外周の繊維強化樹脂層で補強する際のエポキシ樹脂のマイクロ波加熱、或いは補強用の短繊維をフィラーとしてエポキシ樹脂に含有して樹脂強化複合材を得るＲＴＭ（Resin Transfer Molding）手法におけるエポキシ樹脂のマイクロ波加熱やその成形品にあっても共通する課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、エポキシ樹脂が提供される。このエポキシ樹脂は、樹脂強化複合材の形成に用いられ、加熱硬化するエポキシ樹脂であって、マイクロ波の吸収性を発揮する無機粒子を含有し、主剤と硬化剤とを、エポキシ当量比１．０：１．０で含む。上記形態のエポキシ樹脂によれば、照射されたマイクロ波のマイクロ波加熱による硬化剤の確実な加熱硬化をもたらす。つまり、マイクロ波吸収性のある無機粒子を含有するエポキシ樹脂は、種々の値のエポキシ当量比を取り得るが、このエポキシ当量比を１．０：１．０と規定することとで、マイクロ波加熱を経た無機粒子による硬化剤の加熱硬化の促進と相まって、硬化剤の加熱硬化を確実に起こすことができると判明した。この形態のエポキシ樹脂における主剤と硬化剤のエポキシ当量は、１当量のエポキシ基を含む樹脂の質量、即ち分子量を官能基数で除算した値である。
【０００８】
（２）上記形態のエポキシ樹脂において、前記無機粒子は、前記エポキシ樹脂に対して３〜２０ｗｔ％の重量比で含有されているようにしてもよい。こうすれば、マイクロ波吸収性のある無機粒子を含有することで得られるマイクロ波加熱による硬化剤の加熱硬化促進を、高い実効性で担保できる。無機粒子がエポキシ樹脂に対して３ｗｔ％以上とすれば、無機粒子を含有することで得られるマイクロ波加熱による硬化剤の加熱硬化促進を達成でき、エポキシ樹脂に対して２０ｗｔ％以下であれば、必要なエポキシ樹脂の強度を確保できる。無機粒子の重量比は、エポキシ樹脂に対して３〜１５ｗｔ％程度であることが望ましい。
【０００９】
（３）上記いずれかの形態のエポキシ樹脂において、前記無機粒子は、電気的特性として５以上の誘電率を有するようにしてもよい。こうすれば、無機粒子は、高誘電率である故に、高いマイクロ波吸収性でもってしてマイクロ波加熱による硬化剤の加熱硬化促進を、高い実効性で担保できる。無機粒子の誘電率は、無機粒子の分子構造によって左右されるので、５以上の誘電率であれば硬化剤の加熱硬化促進を図れることから、誘電率の上限は特段制限されない。
【００１０】
（４）本発明の他の形態によれば、高圧ガスタンクの製造方法が提供される。この高圧ガスタンクの製造方法は、タンク容器となる中空のライナーの外周に上記形態のエポキシ樹脂を含浸した繊維を巻回して繊維強化樹脂層を形成し、該繊維強化樹脂層を有するタンク中間生成品を準備する工程（ａ）と、該タンク中間生成品の前記繊維強化樹脂層にマイクロ波を照射して、前記繊維強化樹脂層の前記エポキシ樹脂をマイクロ波加熱により加熱硬化させる工程（ｂ）とを備える。この形態の高圧ガスタンクの製造方法によれば、繊維強化樹脂層におけるエポキシ樹脂のマイクロ波加熱による加熱硬化を、主剤と硬化剤のエポキシ当量比１．０：１．０およびマイクロ波吸収性の無機粒子とにより、確実に図ることにより、高い実効性で繊維強化樹脂層で補強した高圧ガスタンクを得ることができる。また、マイクロ波加熱によりエポキシ樹脂自らの加熱硬化を担保できることから、繊維強化樹脂層における繊維がガラス繊維等の低導電性の繊維であっても、マイクロ波の照射を経たマイクロ波加熱による繊維強化樹脂層の硬化は確実となり、当該樹脂層による補強の実効性は高まる。
【００１１】
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、エポキシ樹脂の製造方法の他、タンク容器となる中空のライナーを繊維強化樹脂層で補強した高圧ガスタンク、或いは、補強用の短繊維をフィラーとして含有するエポキシ樹脂を用いたＲＴＭ手法やそでの成形品等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態としての高圧ガスタンクの製造工程を模式的に示す説明図である。
【図２】この製造工程に用いるＦＷ装置１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図３】無機粒子Ｉｐ含有済みのエポキシ樹脂サンプルの性状とマイクロ波の照射時間と云った試験条件並びに試験結果と評価を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態としての高圧ガスタンクの製造工程を模式的に示す説明図、図２はこの製造工程に用いるＦＷ装置１００の構成を概略的に示す説明図である。本実施形態では、高圧ガスタンクを、高圧水素を貯蔵する高圧水素タンクとした。
【００１４】
本実施形態のタンク製造工程では、まず、図１（ａ）に示したように、水素ガスに対するガスバリア性を有する樹脂製の中空容器をライナー１０として用意する。ライナー１０は、半径が均一である略円筒形状のシリンダー部１０ａと、シリンダー部両端に設けられた凸曲面形状のドーム部１０ｂを有する。ドーム部１０ｂは、等張力曲面によって構成されており、その頂点に、外部配管等と接続するための口金１４を有する。本実施形態では、樹脂容器として、ナイロン系樹脂からなる樹脂製容器を用いるものとした。樹脂容器として、水素ガスに対するガスバリア性を有すれば、他の樹脂からなる樹脂容器を用いるものとしてもよい。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示したように、ライナー１０の外周に繊維強化樹脂層２０を形成する（繊維強化樹脂層形成工程）。本実施形態では、繊維強化樹脂層形成工程として、図２に示すＦＷ装置１００を用いる。このＦＷ装置１００は、ライナー１０の外周に、熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂を含浸したカーボン繊維を繰り返し巻回することにより、繊維強化樹脂層２０としてのカーボン繊維層を形成する。これにより、ライナー１０の外周に樹脂硬化前の繊維強化樹脂層２０を有する中間生成品タンク１２が得られる。ＦＷ装置１００の構成とエポキシ樹脂の組成については、後述する。
【００１６】
繊維強化樹脂層２０の形成に続いては、熱硬化を行う。熱硬化工程では、図１（ｃ）に示すマイクロ波加熱装置２００を用いる。このマイクロ波加熱装置２００は、被加熱物としての中間生成品タンク１２にマイクロ波を照射して、繊維強化樹脂層２０のエポキシ樹脂をマイクロ波加熱する装置である。マイクロ波加熱装置２００は、図示しない架台に、タンク両端のタンク軸支シャフト２１２を介して中間生成品タンク１２を回転可能に軸支し、図示しないモーターにて中間生成品タンク１２をマイクロ波加熱の過程において回転させる。
【００１７】
マイクロ波加熱装置２００は、制御装置２３０と、マイクロ波発振器２４０と、マイクロ波照射機構２５０とを有する。マイクロ波発振器２４０は、制御装置２３０からの制御信号を受けて発振し、その発振したマイクロ波をマイクロ波照射機構２５０から照射する。マイクロ波照射機構２５０から照射されたマイクロ波は、中間生成品タンク１２の繊維強化樹脂層２０に直接照射される他、マイクロ波加熱装置２００の内壁面に反射した後に、繊維強化樹脂層２０に照射され、繊維強化樹脂層２０のエポキシ樹脂をマイクロ波加熱する。
【００１８】
図１（ｃ）に示す上記のマイクロ波加熱装置２００を用いた熱硬化工程では、マイクロ波加熱装置２００への中間生成品タンク１２の搬入に先だち、繊維強化樹脂層２０を形成済みの中間生成品タンク１２にタンク軸支シャフト２１２を装着する。タンク軸支シャフト２１２は、中間生成品タンク１２の両端の口金１４に挿入され、タンク両端からシャフトを出した状態で、中間生成品タンク１２を水平に軸支する。こうして中間生成品タンク１２を軸支した後、マイクロ波加熱装置２００は、中間生成品タンク１２を熱硬化工程に処する。この熱硬化工程では、中間生成品タンク１２をタンク軸支シャフト２１２ごと定速で回転させ、その回転をマイクロ波加熱による熱硬化工程の間に亘って維持する。タンク回転と同時に、或いは、定速回転となると、マイクロ波加熱装置２００は、繊維強化樹脂層２０の形成に用いたエポキシ樹脂の熱硬化が起きるよう、制御装置２３０にてマイクロ波発振器２４０とマイクロ波照射機構２５０を制御して、繊維強化樹脂層２０をマイクロ波加熱する。これにより、中間生成品タンク１２では、ライナー１０の外周に形成された繊維強化樹脂層２０におけるエポキシ樹脂の熱硬化が起きる。本実施形態では、マイクロ波照射機構２５０から２．１ＧＨｚのマイクロ波を照射するようにした。マイクロ波の照射時間は、最終製品である高圧水素タンク３０の縦横寸法、繊維強化樹脂層２０の厚み、ＦＷ装置１００によるカーボン繊維ＣＦの巻回数等に規定され、その規定された時間に亘って、マイクロ波が照射される。
【００１９】
マイクロ波加熱装置２００によるエポキシ樹脂の熱硬化後には、加熱を受けた中間生成品タンク１２は、冷却養生に処される。そして、この冷却養生を経ることで、ライナー１０の外周にエポキシ樹脂を含浸して熱硬化した繊維強化樹脂層２０を有する高圧水素タンク３０が得られる。
【００２０】
ここで、ＦＷ装置１００による繊維強化樹脂層２０の形成の様子（図１（ｂ））について説明する。図２に示すように、本実施形態のＦＷ装置１００は、クリールスタンド１１０と、巻取部１３０と、樹脂含浸部１２０と、制御部１５０とを備える。
【００２１】
クリールスタンド１１０は、導電性を有するカーボン繊維ＣＦを巻きつけた複数のボビン１１２を備え、固定滑車１１４等を用いて各ボビン１１２から所定の方向にカーボン繊維ＣＦを繰り出す機能を有する。樹脂含浸部１２０は、樹脂容器１２２と、カーボン繊維ＣＦを湾曲案内するローラー群１２６とを有する。樹脂容器１２２は、後述の無機粒子Ｉｐを含有済みのエポキシ樹脂ＥＰを貯め置くと共に、図示しない攪拌機器により容器内のエポキシ樹脂ＥＰに含有済みの後述の無機粒子の均等分散の維持を図る。なお、樹脂容器１２２には、図示しない樹脂供給機器から、適宜、無機粒子含有のエポキシ樹脂ＥＰが補給される。
【００２２】
樹脂含浸部１２０は、クリールスタンド１１０から繰り出されたＣＦをローラー群１２６にて所定軌跡で案内しつつ、樹脂容器１２２における無機粒子分散済みのエポキシ樹脂溶液に浸漬させる。これにより、カーボン繊維ＣＦは、エポキシ樹脂ＥＰを含浸した上で後述の高誘電率の無機粒子Ｉｐを含有済みの樹脂含浸カーボン繊維Ｗとなる。なお、カーボン繊維に代えて、適当な強度を有するフィラメントワインディングに適した他の材料の繊維とすることもでき、本実施形態では、他の繊維として導電性の繊維以外の繊維とすることもできる。
【００２３】
本実施形態において、樹脂含浸部１２０にてカーボン繊維ＣＦに含浸させるエポキシ樹脂は、ビスフェノール A ジグリシジルエーテル（ＢＡＤＧＥ：2,2 -Biss- (4-gllycidyloxy-phenyl) propane ）を主剤とし、イソプロフェノール ジアミン（ＩＰＤＡ：Isophore diamine ）を硬化剤として含み、上記の主剤と硬化剤は、エポキシ当量比が１．０：１．０となるように、その配合量が調整済みである。この場合、ＢＡＤＧＥとＩＰＤＡとは、分子構造の相違から、１当量のエポキシ基を含む質量が相違するので、主剤たるＢＡＤＧＥと硬化剤たるＩＰＤＡの重量比を２．１に調整することで、エポキシ当量比を１．０：１．０とできる。ＢＡＤＧＥは、東京化成工業社製であり、その性状は、ＭＷ（分子量）=３４０．４１、純度>８５．０％である。ＩＰＤＡは、東京化成工業社であり、その性状は、ＭＷ＝１７０．３０、純度＞９９％である。また、本実施形態において、このエポキシ樹脂に含有させるマイクロ波の吸収性を発揮する無機粒子Ｉｐを、三酸化チタンバリウム（ＢａＴｉＯ3)、或いは、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）とした。ＢａＴｉＯ3は、共立マテリアル社製であり（製品名：ＢＴ−ＨＰ３ＭＨＢ）、平均粒子径は１．７６μｍで、５を大きく超える高誘電率（１２００）を有する。ＭｎＯ2は、東ソ一社（日向工場）製であり（製品名：デンマンＦＭＨ）、平均粒度は約１０μｍで、５．１程度の誘電率を有する。そして、上記の無機粒子Ｉｐを含有したエポキシ樹脂は、適宜な溶融混練機で予め混練され、無機粒子Ｉｐが主剤および硬化剤にほぼ均等分散するようにされた状態で、樹脂容器１２２に貯め置かれる。なお、クリールスタンド１１０において既に無機粒子Ｉｐ含有済みのエポキシ樹脂が含浸されたいわゆるプレプレグの樹脂含浸カーボン繊維Ｗとしておき、この樹脂含浸カーボン繊維Ｗを、巻取部１３０に供給しても良い。こうすれば、樹脂含浸部１２０は不要となる。
【００２４】
樹脂含浸部１２０で上記のエポキシ樹脂が含浸された樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、巻取部１３０の働きにより樹脂含浸部１２０から引き出されて巻取部１３０へ導かれる。巻取部１３０は、アイクチガイド１３２と、ライナー１０がセットされる回転駆動装置１３４とを備える。回転駆動装置１３４は、ライナー１０を軸支してそのタンク軸周りにライナー１０を回転駆動させる。
【００２５】
アイクチガイド１３２は、ライナー１０の外周に樹脂含浸カーボン繊維Ｗを供給しつつ、ライナー１０に樹脂含浸カーボン繊維Ｗが巻回される際の巻回張力を調整する。また、樹脂含浸カーボン繊維Ｗのフープ巻きとヘリカル巻きの使い分けにも関与する。つまり、アイクチガイド１３２は、樹脂含浸部１２０から供給された複数本の樹脂含浸カーボン繊維Ｗを束ねてライナー１０に向かって供給する。制御部１５０による制御を経たアイクチガイド１３２のタンク軸方向に沿った往復移動と回転駆動装置１３４によるライナー１０の回転とにより、樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、ライナー１０の外周に繰り返し巻回されることになる。この樹脂含浸カーボン繊維Ｗの巻回に際しては、フープ巻きとヘリカル巻きとが使い分けられて、樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、ライナー両端のドーム部１０ｂと円筒状のシリンダー部１０ａとの外周に繰り返し巻回される。例えば、まず、ライナー１０の略円筒状のシリンダー部１０ａの領域をフープ巻きにて樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回し、その後に、シリンダー部両端のドーム部１０ｂに掛け渡るよう、その折り返し位置に応じた角度のヘリカル巻きにて樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回する。
【００２６】
ライナー１０の両端のシリンダー部１０ａにおいては、フープ巻きをシリンダー部両端で折り返しつつ繰り返すことで、繊維強化樹脂層２０の内層側であってライナー外周側の内側樹脂層２１を形成する。つまり、ライナー１０をタンク中心軸ＡＸの回りで回転させつつ、樹脂含浸カーボン繊維Ｗの供給元であるアイクチガイド１３２をタンク中心軸ＡＸに沿って所定速度で往復動させる。これにより、繊維強化樹脂層２０における内側樹脂層が樹脂含浸カーボン繊維Ｗにて巻回形成される。このフープ巻きでは、アイクチガイド１３２からの樹脂含浸カーボン繊維Ｗが、シリンダー部１０ａのタンク中心軸ＡＸに対してほぼ垂直に近い巻き角度（繊維角α０：例えば約８９°）をなすようにされる。そして、ライナー回転速度とアイクチガイド１３２の往復動速度を制御部１５０にて調整した上で、タンク中心軸ＡＸ方向に沿ってアイクチガイド１３２を往復移動させて、樹脂含浸カーボン繊維Ｗをシリンダー部１０ａに繰り返し巻回する。
【００２７】
こうしたフープ巻きに続き、低角度のヘリカル巻きにて樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回する。低角度のヘリカル巻きでは、ドーム部１０ｂの湾曲外表面領域とフープ巻き済みのシリンダー部１０ａを繊維巻回対象とし、ライナー１０をタンク中心軸ＡＸの回りで回転させつつ、アイクチガイド１３２から延びた樹脂含浸カーボン繊維Ｗをタンク中心軸ＡＸに対して低角度の繊維角αＬＨ（例えば、約１１〜２５°）で交差させる。そして、この状態を保持し、ライナー回転速度とアイクチガイド１３２の往復動速度を調整する。その上で、タンク中心軸ＡＸ方向に沿ってアイクチガイド１３２を往復移動させて、樹脂含浸カーボン繊維Ｗをシリンダー部１０ａの両端のドーム部１０ｂに掛け渡るよう螺旋状に繰り返し巻回する。この場合、両側のドーム部１０ｂでは、アイクチガイド１３２の往路・復路の切換に伴って繊維の巻き付け方向が折り返されると共に、タンク中心軸ＡＸからの折り返し位置も調整される。ドーム部１０ｂにおける巻き付け方向の折り返しを何度も繰り返すことにより、ライナー１０の外周には、低角度の繊維角αＬＨで樹脂含浸カーボン繊維Ｗが網目状に張り渡された繊維巻回層が形成され、この層が繊維強化樹脂層２０における外表面側の外側樹脂層２２となる。なお、上記した低角度のヘリカル巻きを行う前に、タンク中心軸ＡＸに対して高角度の繊維角（例えば、約３０〜６０°）で樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回する高角度のヘリカル巻きを組み込むこともできる。上記したフープ巻きおよびヘリカル巻きにおいて、制御部１５０は、ライナー１０の回転速度制御やアイクチガイド１３２での巻回張力調整等を行うが、本発明の要旨と直接関係しないので、その説明については省略する。
【００２８】
こうして樹脂含浸カーボン繊維Ｗのフープ巻きおよびヘリカル巻きが使い分けてなされることで、樹脂含浸カーボン繊維Ｗがライナー１０の外周に内側樹脂層２１と外側樹脂層２２とがこの順に層状に重なった繊維強化樹脂層２０が形成される。そして、樹脂含浸カーボン繊維ＷのＦＷ法による巻回を経て、ライナー１０の外周に繊維強化樹脂層２０を形成した中間生成品タンク１２が得られる（図１（ｂ）参照）。
【００２９】
図１（ｃ）において拡大視して示す繊維強化樹脂層２０の外側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰ、および内側樹脂層２１に含まれるエポキシ樹脂ＥＰは、既述したようにマイクロ波照射機構２５０からマイクロ波の照射を受け、マイクロ波加熱して熱硬化する。そして、カーボン繊維ＣＦを硬化したエポキシ樹脂で固定した繊維強化樹脂層２０で補強した高圧水素タンク３０が得られる。
【００３０】
次ぎに、樹脂含浸部１２０にてカーボン繊維ＣＦに含浸させるエポキシ樹脂ＥＰについて、説明する。まず、ＢａＴｉＯ3含有の主剤（ＢＡＤＧＥ）と、ＭｎＯ2含有の主剤（ＢＡＤＧＥ）とを準備する。両主剤に含まれるＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2は、共にマイクロ波吸収性を有する無機粒子Ｉｐであって、主剤に対して３〜１５ｗｔ％、好ましくは３〜１５ｗｔ％の重量比で含有されて、主剤と混練済みである。この混練には、東洋精機製作所製の溶融混練機（商品名：ラポプラストミル４Ｍ−１５０0型）に、東洋精機製作所製の小型セグメントミキサ（型番：ＫＶ−１５）を取付けて使用した。この混練機器構成では、強練り(高剪断)設定（最大剪断速度：２．９ｘ１０３／ｓ  ａｔ  ４５０ｒｐｍ、チップクリアランス：０．３ｍｍ）と、弱練り(低剪断)設定（最大剪断速度：９．７ｘ１０２／ｓ  ａｔ  ４５０ｒｐｍ、チップクリアランス：０．８８ｍｍ）のいずれかが設定可能であるが、混練の確実化を図るべく、強練り設定にて、主剤と無機粒子を、３０℃以下の主剤温度を維持して６０ｒｐｍｘ５ｍｉｎの混練に処した。
【００３１】
こうして得たＢａＴｉＯ3含有主剤（ＢＡＤＧＥ）とＭｎＯ2含有主剤（ＢＡＤＧＥ）に、主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）と、無機粒子Ｉｐ（ＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれか）の一つ以上を、種々の重量調整を行った上で配合して混練し、各種サンプルを得た。例えば、主剤に対して２０ｗｔ％の重量比でＢａＴｉＯ3を含有済みの主剤に、新たに主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）と無機粒子（ＢａＴｉＯ3）の全てをそれぞれ重量調整を経て配合して混練すれば、主剤と硬化剤とのエポキシ当量比を１．０：１．０に維持したまま、主剤と硬化剤の重量和（＝エポキシ樹脂重量）に対して無機粒子Ｉｐ（ＢａＴｉＯ3）の重量比が異なるエポキシ樹脂サンプルを得たり、主剤と硬化剤とのエポキシ当量比が１．０：１．０以外となるエポキシ樹脂サンプルを得ることができる。主剤に対して２０ｗｔ％の重量比でＢａＴｉＯ3を含有済みの主剤に、新たに主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）の両者、或いは硬化剤（ＩＰＤＡ）だけを重量調整を経て配合して混練しても、エポキシ当量比を１．０：１．０に維持したまま、無機粒子Ｉｐ（ＢａＴｉＯ3）の重量比が異なるエポキシ樹脂サンプルを得たり、主剤と硬化剤とのエポキシ当量比が１．０：１．０以外となるエポキシ樹脂サンプルを得ることができる。ＢａＴｉＯ3を含有済みの主剤を用いないで、新たな主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）と無機粒子（ＢａＴｉＯ3）の全てをそれぞれ重量調整を経て配合して混練しても、エポキシ当量比を１．０：１．０に維持したまま、無機粒子Ｉｐ（ＢａＴｉＯ3）の重量比が異なるエポキシ樹脂サンプルを得たり、主剤と硬化剤とのエポキシ当量比が１．０：１．０以外となるエポキシ樹脂サンプルを得ることができる。ＭｎＯ2含有の主剤についても同様である。
【００３２】
上記の様にして得たエポキシ樹脂サンプルを定量（２ｇ）秤量し、この定量のエポキシ樹脂サンプルを、２．１ＧＨｚのマイクロ波を６００ｗの出力で照射できるマイクロ波照射機器に、混練後の１時間以内にセットして、マイクロ波加熱した。マイクロ波加熱を経たエポキシ樹脂サンプルのそれぞれについて、１時間以内にその硬化度合い（硬化率％）を測定した。この硬化度合いは、ゲル化率(ゲル分率)を測定することで次のように算出した。まず、マイクロ波加熱を経て硬化後のエポキシ樹脂サンプルおよびマイクロ波加熱を行わないまま室温環境下で２４時間放置したエポキシ樹脂サンプルのそれぞれを約１ｇ秤量し、秤量後のエポキシ樹脂サンプルをアセトン２０ｇに、２０時間室温で浸漬攪拌し、その後に、０．４５μｍのテフロンフィルター(ミリパア社製：テフロンは登録商標)で減圧濾過し、得られた濾過物を通風乾燥機で乾燥した（６０℃ｘ２４時間)。濾過後のエポキシ樹脂サンプルのアセトン抽出前後（乾燥前後）の重量比からゲル化率を下式の数式（１）から算出し、これを硬化度合いとした。この場合、エポキシ樹脂はアセトンに溶解するので、エポキシ樹脂サンプルの硬化が起きていない、或いは効果が不十分であれば、アセトン存在下での攪拌によりエポキシ樹脂サンプルは溶解し、数式（１）でのゲル化率の算出は不可となる。
【００３３】
ゲル化率＝（アセトン抽出後の試料の重量/アセトン抽出前の試料の重量）ｘ１００  …  （１）
【００３４】
図３は無機粒子Ｉｐ含有済みのエポキシ樹脂サンプルの性状とマイクロ波の照射時間と云った試験条件並びに試験結果と評価を示す説明図である。図３における良否判定は、濾過済みエポキシ樹脂サンプルが通風乾燥の前後において固形形状であるために、数式（１）によるゲル化率の算出ができたものを良とし、濾過済みエポキシ樹脂サンプルがアセトンに溶解或いは半溶解であったり、一部部においてのみしか硬化が見られない半硬化のものは、ゲル化率算出不可として不良とした。そうすると、図３に示すように、主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）とのエポキシ当量比が１．０：１．０以外のエポキシ樹脂サンプルでは、ＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれかのマイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを含有していても、５ｍｉｎのマイクロ波照射を経た後に、樹脂全ての硬化は見られなかった。また、主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）とのエポキシ当量比が１．０：１．０のエポキシ樹脂サンプルであっても、マイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐが未含有であれば、５ｍｉｎのマイクロ波照射を経た後に、樹脂全ての硬化は見られなかった。
【００３５】
これに対し、本実施形態に属するエポキシ樹脂サンプルは、主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）とのエポキシ当量比が１．０：１．０であってＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれかのマイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを含有する。そして、本実施形態に属するエポキシ樹脂サンプルは、無機粒子Ｉｐの含有量が３．４ｗｔ％という少量でも、５ｍｉｎは勿論、３ｍｉｎのマイクロ波照射を経ることで、樹脂全てが硬化した。なお、試料番号Ｓ５および試料番号Ｓ１５のエポキシ樹脂サンプルは、本実施形態のエポキシ樹脂であって、エポキシ当量比１．０：１．０で主剤と硬化剤に加え、ＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれかのマイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを含有するが、マイクロ波が未照射なため、当然に樹脂の硬化を起こしてはいない。また、主剤（ＢＡＤＧＥ）に比して硬化剤（ＩＰＤＡ）が不足すると、例えば、エポキシ当量比が１．０：０．９であると、硬化剤による主剤の架橋反応が未了となることが予想され、マイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを含有しても、マイクロ波照射を経たマイクロ波加熱による樹脂硬化は不完全となる。よって、上記のエポキシ樹脂サンプルには、硬化剤不足のものは含まれていない。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態のエポキシ樹脂は、図３に示すように、主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）とを、エポキシ当量比１．０：１．０で含んだ上に、ＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれかのマイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを含有する。よって、本実施形態のエポキシ樹脂によれば、照射されたマイクロ波のマイクロ波加熱による硬化剤の確実な加熱硬化をもたらすと言え、図３の様に実証された。つまり、マイクロ波吸収性のあるＢａＴｉＯ3或いはＭｎＯ2を含有しても、主剤と硬化剤のエポキシ当量比が１．０：１．０でないと（図３の試料番号Ｓ２、Ｓ６、Ｓ１２、Ｓ１６）、マイクロ波照を経たマイクロ波加熱によるエポキシ樹脂の硬化はさほど起きない。これに対し、本実施形態のエポキシ樹脂によれば、エポキシ当量比を１．０：１．０と規定することとで、マイクロ波加熱を経た無機粒子Ｉｐ（ＢａＴｉＯ3或いはＭｎＯ2）による硬化剤（ＩＰＤＡ）の加熱硬化の促進と相まって、硬化剤（ＩＰＤＡ）の加熱硬化を確実に起こすことができる。
【００３７】
本実施形態のエポキシ樹脂は、ＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれかのマイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを、エポキシ樹脂に対して３．４〜１４．２ｗｔ％の重量比で含有する。そして、本実施形態のエポキシ樹脂は、３．４ｗｔ％という少量の無機粒子Ｉｐの含有で、マイクロ波照射経たマイクロ波加熱によるエポキシ樹脂の硬化を確実にもたらすことができる。このことから、本実施形態のエポキシ樹脂よれば、無機粒子Ｉｐの少量使用による省資源化に寄与できる。また、本実施形態のエポキシ樹脂は、１４．２ｗｔ％でしか無機粒子Ｉｐを含有しないので、用いる硬化剤（ＩＰＤＡ）の量を確保でき、マイクロ波照射を受けたることによる硬化剤（ＩＰＤＡ）の加熱硬化に不足を来さないようにできる。しかも、無機粒子Ｉｐの含有量を１４．２ｗｔ％に制限することで、無機粒子Ｉｐの過多による硬化剤（ＩＰＤＡ）の脆性化を招きがたくでき、この点からも、エポキシ樹脂硬化の確実性が高まる。
【００３８】
本実施形態のエポキシ樹脂は、マイクロ波吸収性の無機粒子ＩｐとしてＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれか含有し、これらは、電気的特性として５を大きく超える高誘電率を有する。よって、本実施形態のエポキシ樹脂によれば、高誘電率の無機粒子Ｉｐによる高いマイクロ波吸収性でもってして、マイクロ波加熱による硬化剤の加熱硬化促進を、高い実効性で担保できる。
【００３９】
本実施形態の高圧水素タンク３０の製造方法では、タンク容器となる中空のライナー１０の外周にエポキシ樹脂ＥＰを含浸した樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回して繊維強化樹脂層２０を形成し、この繊維強化樹脂層２０を有する中間生成品タンク１２を準備する（図１（ａ））。この際に用いるエポキシ樹脂ＥＰは、主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）とを、エポキシ当量比１．０：１．０で含んだ上に、ＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれかのマイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを含有する。そして、本実施形態の高圧水素タンク３０の製造方法では、中間生成品タンク１２の繊維強化樹脂層２０にマイクロ波照射機構２５０からマイクロ波を照射して、繊維強化樹脂層２０のエポキシ樹脂ＥＰをマイクロ波加熱により加熱硬化させる（図１（ｃ））。よって、本実施形態の高圧水素タンク３０の製造方法によれば、繊維強化樹脂層２０におけるエポキシ樹脂ＥＰのマイクロ波加熱による加熱硬化を図るに当たり、主剤（ＢＡＤＧＥ）と硬化剤（ＩＰＤＡ）とをエポキシ当量比１．０：１．０で含んだ上に、ＢａＴｉＯ3とＭｎＯ2のいずれかのマイクロ波吸収性の無機粒子Ｉｐを含有するエポキシ樹脂ＥＰを用いることで、このエポキシ樹脂ＥＰをマイクロ波加熱により確実に加熱硬化させて、高い実効性で繊維強化樹脂層２０で補強した高圧水素タンク３０を得ることができる。また、マイクロ波加熱によりエポキシ樹脂ＥＰ自らの加熱硬化を担保できることから、繊維強化樹脂層２０におけるタンク補強用の樹脂がガラス繊維等の低導電性の繊維であっても、マイクロ波の照射を経たマイクロ波加熱による繊維強化樹脂層２０の硬化は確実となり、当該樹脂層による補強の実効性は高まる。
【００４０】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００４１】
上記した実施形態では、高圧ガスタンクは、高圧水素タンク３０であるものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、天然ガス等、他の高圧ガスを貯蔵する高圧ガスタンクとしてもよい。また、高圧ガスタンク以外の他の補強対象物をその外周の繊維強化樹脂層で補強する場合にも、適用できる。この他、補強用の短繊維をフィラーとしてエポキシ樹脂に含有して樹脂強化複合材を得るＲＴＭ（Resin Transfer Molding）手法におけるエポキシ樹脂や、マイクロ波加熱を経たＲＴＭ成形品に適用することもできる。
【００４２】
上記の実施形態では、内側樹脂層２１をヘリカル巻き単独の樹脂層とし、外側樹脂層２２をフープ巻き単独の樹脂層としたが、内側樹脂層２１をヘリカル巻きによるヘリカル層とフープ巻きによるフープ層とが交互に積層し、外側樹脂層２２においてもヘリカル層とフープ層とが交互に積層した多層の樹脂層とすることもできる。また、内側樹脂層２１を多層のフープ層とし、外側樹脂層２２を多層のヘリカル層とすることもできる。
【００４３】
また、上記の実施形態では、中間生成品タンク１２における繊維強化樹脂層２０に、その外側からマイクロ波照射機構２５０によりマイクロ波を照射したが、特許文献１のように、タンク内からマイクロ波を照射してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ライナー
１０ａ…シリンダー部
１０ｂ…ドーム部
１２…中間生成品タンク
１４…口金
２０…繊維強化樹脂層
２１…内側樹脂層
２２…外側樹脂層
３０…高圧水素タンク
１００…ＦＷ装置
１１０…クリールスタンド
１１２…ボビン
１１４…固定滑車
１２０…樹脂含浸部
１２２…樹脂容器
１２６…ローラー群
１３０…巻取部
１３２…アイクチガイド
１３４…回転駆動装置
１５０…制御部
２００…マイクロ波加熱装置
２１２…タンク軸支シャフト
２３０…制御装置
２４０…マイクロ波発振器
２５０…マイクロ波照射機構
Ｗ…樹脂含浸カーボン繊維
ＣＦ…カーボン繊維
ＥＰ…エポキシ樹脂
Ｉｐ…無機粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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