絲束預浸料、以及復合材料壓力容器及其制造方法技術

一種絲束預浸料，其為將包含下述成分(A)、成分(B)和成分(C’)的基體樹脂組合物含浸于增強纖維束中而成。成分(A)：環氧樹脂，成分(B)：環氧樹脂固化劑，成分(C’)：最小粘度溫度為110℃以下的預凝膠劑，其中，最小粘度溫度是指，當相對于環氧當量190±6g/eq的雙酚A型環氧樹脂100質量份，添加所述成分(C’)10質量份并使其均勻分散，使三氯化硼辛胺絡合物10質量份溶解而得到樣品，在將所得到的樣品一邊以2℃/min.升溫一邊進行粘度測定時，與在最高溫側出現的最小粘度值對應的溫度。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及絲束預浸料、以及使用了纖維增強復合材料的壓力容器及其制造方法。所述絲束預浸料除了壓力容器以外，還可以應用于體育用品、汽車、飛機、張拉材等一般產業用途。本申請基于2014年6月30日在日本申請的日本特愿2014-133677號主張優先權，將其內容援用于此。
技術介紹
對于搭載于汽車等移動體的壓縮天然氣、氫氣的儲罐，從其輕量性考慮，利用由纖維增強復合材料使罐內襯(以下，稱為內襯。)增強的壓力容器。作為用于纖維增強復合材料的增強纖維，有玻璃纖維、碳纖維等。其中，碳纖維的比強度高，壓力容器輕量化的優勢大，特別適合用于要求耐壓性能比壓縮天然氣儲罐高的氫氣儲罐。使用纖維增強復合材料的壓力容器(以下，有時稱為“復合材料壓力容器”。)一般通過纖維纏繞(FW)成型來制造。FW成型是指如下成型法，即向1根或多根并絲而成的增強纖維束供給基體樹脂組合物并使其含浸，將含浸后的增強纖維束以預定的張力、角度纏繞于旋轉的內襯等芯棒，然后使所述基體樹脂組合物固化的成型法。大多情況下，在向增強纖維束供給基體樹脂組合物并使其含浸的工序(含浸工序)之后，接著連續地進行纏繞于旋轉的內襯等芯棒的工序(FW工序)。此外，還可以預先制作好使基體樹脂組合物含浸于增強纖維束而成的絲束預浸料，將其用于FW工序中，而不是在即將進行FW工序之前向增強纖維束供給基體樹脂組合物并使其含浸。該情況下，以預定的張力、角度將絲束預浸料纏繞于旋轉的芯棒。通過在FW成型中使用絲束預浸料，從而能夠獲得各種優點。例如，如果使用絲束預浸料，則由于無需在壓力容器的制造過程中處理未固化的基體樹脂組合物，因此能夠改善作業環境。并且，由于不具有含浸工序，因此能夠提高FW工序的工序速度。進而，通過使用對基體樹脂組合物的含有率進行了管理的絲束預浸料，從而能夠穩定地獲得高性能的成型品。作為對絲束預浸料所要求的特性，要求如下特性：預定量的基體樹脂組合物充分地含浸于增強纖維束中；能夠從卷繞在卷軸上的狀態進行高速解舒；進而不發生FW工序中絲束預浸料在折疊的狀態下直接纏繞于芯棒等不良情況。通常，絲束預浸料被卷繞在紙管等筒管上，使用時從卷繞的狀態進行解舒。此時，為了以高速進行解舒，絲束預浸料的粘性(發粘)必須弱。作為使絲束預浸料的粘性減弱的方法之一，有如下方法，即，使用低粘度的樹脂組合物作為含浸于增強纖維束的基體樹脂組合物的方法(專利文獻1)。此外，作為使絲束預浸料粘性減弱且良好地保持絲束預浸料的形態保持性的方法，有如下方法，即，將基體樹脂組合物的粘度提高至在絲束預浸料的使用環境溫度(通常室溫)下不發粘的程度的方法(專利文獻2)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開平9-087365號公報專利文獻2：日本特開昭55-015870號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題然而，若如專利文獻1中公開的技術那樣，使用粘度低的基體樹脂組合物，則絲束預浸料在FW工序中被導輥等折疊，其形態會發生大幅變化。此外，還會發生如下問題：通常，對絲束預浸料施加數百g至1kg左右的張力而將其卷繞到紙管上，但此時，基體樹脂組合物會從絲束預浸料中擠出，導致與位于紙管側的絲束預浸料相比，位于另一面(外側面)的絲束預浸料的基體樹脂組合物含量變高(以下，將所述現象稱為“卷繞擠出”)。另一方面，對于如專利文獻2所公開的高粘度的基體樹脂組合物，難以使其充分地含浸于增強纖維束中。在專利文獻2中，將基體樹脂組合物溶解于溶劑并使其含浸于增強纖維束中，然后通過加熱干燥來去除溶劑，但該方法中，在所得到的絲束預浸料中會殘留不少的溶劑。殘留的溶劑使得在使用所述絲束預浸料制作的纖維增強復合材料中產生空隙，成為使其強度、品質大幅降低的原因。本專利技術鑒于這樣的背景，其課題為提供一種從卷軸的解舒性、FW工序中的工序通過性和形態保持性優異的絲束預浸料、以及使用該絲束預浸料而得到的罐爆裂壓力高且疲勞強度高的壓力容器及其制造方法。用于解決課題的方案本專利技術人等為了解決上述課題，進行了深入研究，結果發現通過使用滿足特定條件的絲束預浸料可以解決上述課題，從而完成了本專利技術。即，本專利技術涉及以下內容。[1]一種絲束預浸料，其為將含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C’)的基體樹脂組合物含浸于增強纖維束中而成的絲束預浸料，成分(A)：環氧樹脂，成分(B)：環氧樹脂固化劑，成分(C’)：最小粘度溫度為110℃以下的預凝膠劑，其中，最小粘度溫度是指：相對于環氧當量190±6g/eq的雙酚A型環氧樹脂100質量份，添加所述成分(C’)10質量份并使其均勻分散，使三氯化硼辛胺絡合物10質量份溶解而得到樣品，在將所得到的樣品一邊以2℃/min.升溫一邊進行粘度測定時，與在最高溫側出現的最小粘度值對應的溫度。[2]如上述[1]所述的絲束預浸料，所述成分(C’)為核殼粒子。[3]如上述[2]所述的絲束預浸料，所述核殼粒子中，核層為將(甲基)丙烯酸酯聚合而成的聚合物，殼層為將選自(甲基)丙烯酸酯、含有官能團的(甲基)丙烯酸酯和含有羧基的乙烯基單體中的至少1種聚合而成的聚合物。[4]如上述[1]～[3]中任一項所述的絲束預浸料，所述成分(C’)在利用以下方法處理時，在任一倍率下都觀察不到原有的粒子形狀。觀察方法：相對于環氧當量190±6g/eq的雙酚A型環氧樹脂100質量份，添加所述成分(C’)10質量份并使其均勻分散，使三氯化硼胺絡合物10質量份溶解而得到樣品，將所得到的樣品注入至3mm厚的型箱內，在110℃的溫度固化2小時。使用所得到的厚度3mm的固化樹脂板，與依照ASTMD5045測定固化樹脂的斷裂韌性值時同樣地使樹脂斷裂。用掃描型電子顯微鏡對所述固化物的斷裂面以1000倍至10000倍之間的倍率進行觀察。[5]如上述[1]～[4]中任一項所述的絲束預浸料，所述成分(B)為三鹵化硼胺絡合物。[6]如上述[1]～[5]中任一項所述的絲束預浸料，所述成分(B)為三氯化硼胺絡合物。[7]如上述[1]～[6]中任一項所述的絲束預浸料，所述基體樹脂組合物在30℃時的粘度為5Pa·s以上300Pa·s以下。[8]如上述[1]～[7]中任一項所述的絲束預浸料，相對于所述基體樹脂組合物100質量份，所述成分A的含量為30質量份以上96.5質量份以下，所述成分B的含量為0.5質量份以上50質量份以下，所述(C’)成分的含量為3質量份以上20質量份以下。[9]如上述[1]～[8]中任一項所述的絲束預浸料，所述增強纖維束為碳纖維束。[10]一種復合材料壓力容器，其是使用上述[1]～[9]中任一項所述的絲束預浸料而制造。[11]如上述[10]所述的復合材料壓力容器，其是將所述絲束預浸料纏繞于內襯而制造。[12]一種復合材料壓力容器，其是使用將含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C)的基體樹脂組合物含浸于增強纖維束中而成的絲束預浸料來制造，成分(A)：環氧樹脂，成分(B)：環氧樹脂固化劑，成分(C)：預凝膠劑。[13]一種復合材料壓力容器的制造方法，其包含：將包含下述成分(A)、成分(B)和成分(C)的基體樹脂組合物含浸于增強纖維束中而得到樹脂含浸增強纖維束的含浸工序、將所得到的樹脂含浸增強纖維束卷繞到紙管等筒管上，得到絲束預浸料的卷繞工序、從筒管卷開所述絲束預浸料的解舒工序、將卷開的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種絲束預浸料，其為將含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C’)的基體樹脂組合物含浸于增強纖維束中而成的絲束預浸料，成分(A)：環氧樹脂，成分(B)：環氧樹脂固化劑，成分(C’)：最小粘度溫度為110℃以下的預凝膠劑，其中，最小粘度溫度是指：相對于環氧當量190±6g/eq的雙酚A型環氧樹脂100質量份，添加所述成分(C’)10質量份并使其均勻分散，使三氯化硼辛胺絡合物10質量份溶解而得到樣品，在將所得到的樣品一邊以2℃/min.升溫一邊進行粘度測定時，與在最高溫側出現的最小粘度值對應的溫度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.30 JP 2014-1336771.一種絲束預浸料，其為將含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C’)的基體樹脂組合物含浸于增強纖維束中而成的絲束預浸料，成分(A)：環氧樹脂，成分(B)：環氧樹脂固化劑，成分(C’)：最小粘度溫度為110℃以下的預凝膠劑，其中，最小粘度溫度是指：相對于環氧當量190±6g/eq的雙酚A型環氧樹脂100質量份，添加所述成分(C’)10質量份并使其均勻分散，使三氯化硼辛胺絡合物10質量份溶解而得到樣品，在將所得到的樣品一邊以2℃/min.升溫一邊進行粘度測定時，與在最高溫側出現的最小粘度值對應的溫度。2.如權利要求1所述的絲束預浸料，所述成分(C’)為核殼粒子。3.如權利要求2所述的絲束預浸料，所述核殼粒子中，核層為將(甲基)丙烯酸酯聚合而成的聚合物，殼層為將選自(甲基)丙烯酸酯、含有官能團的(甲基)丙烯酸酯和含有羧基的乙烯基單體中的至少1種聚合而成的聚合物。4.如權利要求1～3中任一項所述的絲束預浸料，所述成分(C’)在利用以下方法處理時，在任一倍率下都觀察不到原有的粒子形狀，觀察方法如下：相對于環氧當量190±6g/eq的雙酚A型環氧樹脂100質量份，添加所述成分(C’)10質量份并使其均勻分散，使三氯化硼胺絡合物10質量份溶解而得到樣品，將所得到的樣品注入至3mm厚的型箱內，在110℃的溫度固化2小時，使用所得到的厚度3mm的固化樹脂板，與依照ASTMD5045測定固化樹脂的斷裂韌性值時同樣地使樹脂斷裂，用掃描型電子顯微鏡對所述固化物的斷裂面以1000倍至10000倍之間的倍率進行觀察。5.如權利要求1～4中任一項所述的絲束預浸料，所述成分(B)為三鹵化硼胺絡合物。6.如權利要求1～5中任一項所述的絲束預浸料，所述成分(B)為三氯化硼胺絡合物。7.如權利要求1～6中任一項所述的絲束預浸料，所述基體樹脂組合物在30℃時的粘度為5Pa·s以上300Pa·s以下。8.如權利要求1～7中任一項所述的絲束預浸料，相對于所述基體樹脂組合物100質量份，所述成分(A)的含量為30質量份以上96.5質量份以下，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡本敏，原田行弘，近藤徹，
申請(專利權)人：三菱麗陽株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP