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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-04-07
(45)【発行日】2025-04-15
(54)【発明の名称】タンク
(51)【国際特許分類】
B29C 70/32 20060101AFI20250408BHJP
B29C 70/16 20060101ALI20250408BHJP
F16J 12/00 20060101ALI20250408BHJP
F17C 1/06 20060101ALI20250408BHJP
B29K 105/08 20060101ALN20250408BHJP
B29L 22/00 20060101ALN20250408BHJP
【ＦＩ】
B29C70/32
B29C70/16
F16J12/00 A
F17C1/06
B29K105:08
B29L22:00
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021518810
(86)(22)【出願日】2021-03-15
(86)【国際出願番号】 JP2021010286
(87)【国際公開番号】W WO2021193180
(87)【国際公開日】2021-09-30
【審査請求日】2023-11-14
(31)【優先権主張番号】P 2020055302
(32)【優先日】2020-03-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】永松 大介
(72)【発明者】
【氏名】大内山 直也
(72)【発明者】
【氏名】松井 明彦
【審査官】岩▲崎▼ 則昌
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－１９７４１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２４８３９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平９－２８０４９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１３５１５５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ７０／３２
Ｂ２９Ｃ ７０／１６
Ｆ１６Ｊ １２／００
Ｆ１７Ｃ １／０６
Ｂ２９Ｋ １０５／０８
Ｂ２９Ｌ ２２／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内殻であるライナーと、前記ライナーの外表面を覆う補強層とを有するタンクであって、前記補強層は前記ライナーの周囲に樹脂含浸済み繊維束を連続的に巻き付けることにより形成されてなり、前記補強層は前記ライナー側に配置される複数層のフープ層と複数層のヘリカル層とが積層されて構成され、前記フープ層のうち少なくともひとつのフープ層に前記ライナーの軸方向に対して、８０°以上１１０°以下の角度で巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に隙間が設けられるとともに、前記ヘリカル層において隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束を前記ライナーの軸方向に対して、０°より大きく８０°より小さい、または１１０°より大きく１８０°より小さい角度で隙間なく巻き付けられた箇所が少なくとも１ヶ所存在し、前記タンクを構成する前記樹脂の靭性値が１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上であり、前記ライナーの胴部表面積に対する、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間から露出する面積の総和の比率が０％より大きく５０％より小さく、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間の最小値をＬｍｉｎ（ｍｍ）、最大値をＬｍａｘ（ｍｍ）、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間と隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の平均幅をＷ（ｍｍ）とした時、０．０１＜Ｌｍｉｎ／Ｗ＜０．５、かつ０．０１＜Ｌｍａｘ／Ｗ＜０．５の関係を満たすタンク。
【請求項2】
前記フープ層のうち少なくともひとつのフープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間が、前記ライナーと接触する最内層のフープ層にのみ設けられている請求項１に記載のタンク。
【請求項3】
前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に隙間の無い箇所が１ヶ所以上存在する請求項１または２に記載のタンク。
【請求項4】
前記補強層に含まれる前記樹脂の重量割合が２１％～３０％である請求項１から３のいずれかに記載のタンク。
【請求項5】
前記樹脂含浸済み繊維束に含まれる前記樹脂の粘度が２５℃で１０～１５０Ｐａ・ｓである請求項１から４のいずれかに記載のタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ，ＦＲＰ）製のタンクに関する。
【背景技術】
【0002】
ＦＲＰは、樹脂を強化繊維で補強した複合材料であり、鉄やアルミ等の金属材料と比較して軽量でありながらも金属材料と同等以上の強度および剛性を発揮できることから、広く利用されている。
【0003】
ＦＲＰは平板、Ｈ形状、筒状体など種々の形に成形することが可能である。このうち、高圧の気体または液体を貯蔵するタンクとして用いるタンクは、一般にフィラメントワインディング（Ｆｉｌａｍｅｎｔ Ｗｉｎｄｉｎｇ）成形によって製造される。フィラメントワインディング成形法は、ボビンに巻き取られた繊維束に張力をかけながら連続的に巻き出し、硬化性樹脂を含浸させた後に、繊維束をライナーに巻回して補強層を形成する成形方法である。
【0004】
フィラメントワインディング成形法で作ったタンクにおいて、成形時の繊維束間の隙間が耐圧力低下の要因なる場合がある。そのため、繊維間に隙間できないように隣り合う繊維束を重ねて成形することが一般的である。しかしながら、この方法だと繊維束同士が重なった部分とそうでない部分で凹凸が生まれ、繊維束にかかる張力に差が発生し、かかる張力が低い繊維束でたるみが起こり、繊維束のアライメントが乱れる。その結果、タンクの耐圧力が低下する場合がある。
【0005】
そのため、例えば特許文献１には、繊維束の重ね方を工夫して繊維束の重なりによる凹凸が生まれないように、幅方向に厚み差をつけた繊維束を準備し、前記繊維束の薄い部分同士を重ねて成形する方法が提案されている。また、特許文献２には、扁平の繊維束を四角状に変形させることにより、成形時のバンド間に隙間ができない方法が提案されている。また、特許文献３には、フィラメントワインディング成形時のバンド間の隙間を検出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１５－２０９８８７号公報
【文献】特開２０１２－１４０９９７号公報
【文献】特開２０１７－７１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１のような繊維束の側面を突き合わせて隙間なく巻き付けていくことや、特許文献２のように工程内で扁平の繊維束を四角状に変形させることは、生産速度も求められる状況下においては困難なことである。また、特許文献３に記載のように、フィラメントワインディング成形時の繊維束間の隙間を検出する方法では、検出装置が必要になりタンクのコストアップが懸念される。
【0008】
そこで、本発明はかかる背景に鑑み、従来行っていた繊維束を精度よく配置する作業や、繊維束間の隙間を検出する装置などを必要としない安価なタンクを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決するため本発明のタンクは次の構成を有する。すなわち、
内殻であるライナーと、前記ライナーの外表面を覆う補強層とを有するタンクであって、前記補強層は前記ライナーの周囲に樹脂含浸済み繊維束を連続的に巻き付けることにより形成されてなり、前記補強層は前記ライナー側に配置される複数層のフープ層と複数層のヘリカル層とが積層されて構成され、前記フープ層のうち少なくともひとつのフープ層に前記ライナーの軸方向に対して、８０°以上１１０°以下の角度で巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に隙間が設けられるとともに、前記ヘリカル層において隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束を前記ライナーの軸方向に対して、０°より大きく８０°より小さい、または１１０°より大きく１８０°より小さい角度で隙間なく巻き付けられた箇所が少なくとも１ヶ所存在し、前記タンクを構成する前記樹脂の靭性値が１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上であり、前記ライナーの胴部表面積に対する、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間から露出する面積の総和の比率が０％より大きく５０％より小さく、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間の最小値をＬｍｉｎ（ｍｍ）、最大値をＬｍａｘ（ｍｍ）、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間と隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の平均幅をＷ（ｍｍ）とした時、０．０１＜Ｌｍｉｎ／Ｗ＜０．５、かつ０．０１＜Ｌｍａｘ／Ｗ＜０．５の関係を満たすタンク、である。
内殻であるライナーと、前記ライナーの外表面を覆う補強層とを有するタンクであって、前記補強層は前記ライナーの周囲に樹脂含浸済み繊維束を連続的に巻き付けることにより形成されてなり、前記補強層は前記ライナー側に配置される複数層のフープ層と複数層のヘリカル層とが積層されて構成され、前記フープ層のうち少なくともひとつのフープ層に前記ライナーの軸方向に対して、８０°以上１１０°以下の角度で巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に隙間が設けられるとともに、前記ヘリカル層において隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束を前記ライナーの軸方向に対して、０°より大きく８０°より小さい、または１１０°より大きく１８０°より小さい角度で隙間なく巻き付けられた箇所が少なくとも１ヶ所存在し、前記タンクを構成する前記樹脂の靭性値が１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上であり、前記ライナーの胴部表面積に対する、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間から露出する面積の総和の比率が０％より大きく５０％より小さく、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間の最小値をＬｍｉｎ（ｍｍ）、最大値をＬｍａｘ（ｍｍ）、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間と隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の平均幅をＷ（ｍｍ）とした時、０．０１＜Ｌｍｉｎ／Ｗ＜０．５、かつ０．０１＜Ｌｍａｘ／Ｗ＜０．５の関係を満たすタンク、である。
【0010】
本発明のタンクは、前記フープ層のうち少なくともひとつのフープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間が、前記ライナーと接触する最内層のフープ層にのみ設けられていることが好ましい。
【0011】
本発明のタンクは、前記ライナーの胴部表面積に対する、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間から露出する面積の総和の比率が０％より大きく５０％より小さい。
【0012】
本発明のタンクは、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間の最小値をＬｍｉｎ（ｍｍ）、最大値をＬｍａｘ（ｍｍ）、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間と隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の平均幅をＷ（ｍｍ）とした時、次の関係を満たす。
【0013】
０．０１＜Ｌｍｉｎ／Ｗ＜０．５、かつ０．０１＜Ｌｍａｘ／Ｗ＜０．５
【0014】
本発明のタンクは、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に隙間の無い箇所が１ヶ所以上存在することが好ましい。
【0015】
本発明のタンクは、前記補強層に含まれる前記樹脂の重量割合が２１％～３０％であることが好ましい。
【0016】
本発明のタンクは、前記樹脂含浸済み繊維束に含まれる樹脂の粘度が２５℃で１０～１５０Ｐａ・ｓであることが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
本発明により、従来行っていた樹脂含浸済み繊維束を精度よく配置する作業や、樹脂含浸済み繊維束間の隙間を検出する装置などを必要としない安価なタンクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】タンクの断面図の一例を示す概略図である。
【図2】（ａ）はタンクのフープ層の一例を示す概略図であり、（ｂ）はタンクのヘリカル層の一例を示す概略図である。
【図3】タンクの積層構成の一例を示す概略図である。
【図4】ライナーと接触するフープ層に繊維束隙間を設けたタンクの一例を示す概略図である。
【図5】ライナーと接触するフープ層に繊維束隙間が無い箇所を１か所以上設けたタンクの一例を示す概略図である。
【図6】タンクの製造工程の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について順次説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施例形態に限定されるものではない。
【0020】
本発明に係るタンク１０１は、内殻であるライナー１０２と、ライナー１０２の外表面を覆う補強層１０３とを有するタンク１０１であって、補強層１０３はライナー１０２の周囲に樹脂含浸済み繊維束４０３を連続的に巻き付けることにより形成されてなるとともに、補強層１０３はライナー１０２側に配置される複数層のフープ層２０１と複数層のヘリカル層２０３とが積層されて構成され、フープ層２０１のうち少なくともひとつのフープ層に前記ライナーの軸方向に対して、８０°以上１１０°以下の角度で巻き付けられた隣り合う樹脂含浸済み繊維束の間に隙間４０２が設けられるとともに、ヘリカル層２０３において隣り合う樹脂含浸済み繊維束４０３を前記ライナーの軸方向に対して、０°より大きく８０°より小さい、または１１０°より大きく１８０°より小さい角度で隙間なく巻き付けられた箇所が少なくとも１ヶ所存在し、タンク１０１を構成する樹脂の靭性値が１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上であり、前記ライナー１０２の胴部表面積に対する、前記フープ層２０１に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束４０３の間に設けられた前記隙間４０２から露出する面積の総和の比率が０％より大きく５０％より小さく、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間４０２の最小値をＬｍｉｎ（ｍｍ）、最大値をＬｍａｘ（ｍｍ）、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間４０２と隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束４０３の平均幅をＷ（ｍｍ）とした時、０．０１＜Ｌｍｉｎ／Ｗ＜０．５、かつ０．０１＜Ｌｍａｘ／Ｗ＜０．５の関係を満たすタンク１０１である。
【0021】
図１に、タンク１０１の断面図を示す。ライナー１０２は、円筒状の胴部と、胴部の両端に設けられた開口部に連設するドーム状の鏡部とを有する。タンク１０１は、内部に充填した気体を保持するため、ガスバリア性を有するアルミニウム、鋼鉄、樹脂などを用いることが好ましい。
【0022】
補強層１０３は、ライナー１０２の周囲に樹脂含浸済み繊維束を連続的に巻き付けることにより形成されたものからなり、タンク１０１の耐圧力を発現することができる。
【0023】
また、補強層１０３はライナー１０２側に配置されるフープ層とヘリカル層とから構成される。フープ層とヘリカル層を必要な層数、角度を組み合わせて必要な厚みになるように積層することで、必要な耐圧力を発現することができる。ここで、フープ層とヘリカル層について説明する。
【0024】
フープ層２０１の一例を示す概略図を図２（ａ）に示す。フープ層２０１は樹脂含浸済み繊維束４０３をライナー１０２の円筒状の胴部に、前記ライナーの軸方向２０４に対して、８０°以上１１０°以下の角度で巻き付けて積層したものである。図２（ａ）に示すような積層角度で胴部の一方の端から他方の端に樹脂含浸済繊維束を巻き付けて胴部全体を覆う成形パターンをフープ巻きとし、その単位を１層とする。フープ巻きを繰り返して必要なフープ層厚みを得る。積層したフープ層２０１の厚みによりタンクの円周方向２０２の耐圧力が決まる。
【0025】
次に、ヘリカル層２０３の一例を示す概略図を図２（ｂ）に示す。ヘリカル層２０３は樹脂含浸済み繊維束４０３をライナーの軸方向２０４に対して、０°より大きく８０°より小さい、もしくは１１０°より大きく１８０°より小さい角度で巻き付けて積層したものである。積層角度で鏡部から胴部全体を覆う成形パターンをヘリカル巻きとし、その単位を１層とする。ヘリカル巻きを繰り返して必要なヘリカル層厚みを得る。積層したヘリカル層２０３の厚みによりタンクの軸方向２０４の耐圧力が決まる。
【0026】
このようにフープ層２０１とヘリカル層２０３を組み合せて、図３に示すようなタンク１０１ができあがる。
【0027】
また、本発明において、前記フープ層２０１のうち少なくともひとつのフープ層に前記ライナーの軸方向に対して、８０°以上１１０°以下の角度で巻き付けられた隣り合う樹脂含浸済み繊維束の間に隙間４０２が設けられるとともに、ヘリカル層２０３において隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束４０３を前記ライナーの軸方向に対して、０°より大きく８０°より小さい、または１１０°より大きく１８０°より小さい角度で隙間なく巻き付けられた箇所が少なくとも１ヶ所存在することが重要である。
【0028】
タンク１０１は破壊時の安全性を担保するために、ＫＨＫＳ０１２１（２０１６）に記載の通り破壊の起点は胴部であることが要求されることがある。この要求を実現するために、気体充填時に補強層１０３に発生する圧力について、タンクの円周方向２０２の圧力がタンクの軸方向２０４の圧力より高くなるように補強層１０３の厚みを設計し、破壊の起点が胴部になるようにしていることが一般的である。
【0029】
そのため、フープ層２０１の樹脂含浸済み繊維束４０３が一様に巻回されていない、すなわち、アライメントが乱れていると、樹脂含浸済み繊維束４０３の強度発現が不十分になり、設計どおり胴部で破壊しない場合がある。特に、ライナー１０２に巻き付けていく樹脂含浸済み繊維束４０３が重なりあうと、樹脂含浸済み繊維束４０３が重なった部分とそうでない部分とに張力差が生まれ、張力が低い樹脂含浸済み繊維束４０３がゆるんで繊維アライメントが乱れる。そのため、フープ層２０１に巻き付けられた隣り合う樹脂含浸済み繊維束の間に隙間４０２を設けることが重要である。このような構成としなければ、樹脂含浸済み繊維束４０３の重なりを無くすることができず、樹脂含浸済み繊維束４０３に張力差が生まれ繊維アライメントを整えることができない。
【0030】
さらに、ヘリカル層２０３において、隣り合う樹脂含浸済み繊維束４０３の隙間なく巻き付けられた箇所が少なくとも１ヶ所存在することが重要である。ヘリカル層２０３内に隙間を設けることは繊維アライメントを整える役割があるものの、隙間が多くなると連結した隙間が大きな欠陥として存在し、欠陥が起点になりタンク１０１の耐圧力が低下する。気体充填時において、ヘリカル層２０３に作用する圧力はフープ層２０１に比べて低いため、ヘリカル層２０３の繊維アライメントが乱れてもタンク１０１が破壊に至ることは無いため、ヘリカル層２０３内に隣り合う樹脂含浸済み繊維束の隙間なく巻き付けられた箇所が少なくとも１ヶ所存在させることが重要である。この構成としなければ補強層１０３内全体に隙間が連結することを止めることができない。
【0031】
さらに、タンク１０１を構成する樹脂靭性値は１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上であることが重要である。樹脂靭性値は１．４ＭＰａ・ｍ０．５以上であるのが好ましい。樹脂靭性値が１．０ＭＰａ・ｍ０．５より小さいと樹脂含浸済み繊維束４０３の間の隙間が破壊の起点となりタンク１０１の耐圧力が低下する。なお、樹脂靭性値の好ましい上限は３．０ＭＰａ・ｍ０．５であり、２．６ＭＰａ・ｍ０．５がより好ましい。樹脂靭性値の上限が上記好ましい範囲であると、圧力がかかった時に発生するクラックの伝播が抑えられ、タンク１０１に必要な耐圧性を確保することが容易となる。
【0032】
また、本発明において、前記フープ層のうち少なくともひとつのフープ層に巻き付けられた隣り合う樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間４０２が、前記ライナー１０２と接触する最内層のフープ層２０１にのみ設けられていることが好ましい。気体充填時にタンク補強層１０３に発生する圧力は外層に比べて内層が高く、ライナー１０２と接触する層に最も大きな圧力がかかる。そのため、破壊の起点になる、ライナー１０２との接触面にフープ層２０１を配置することが好ましい。なお、最内層に設けたフープ層２０１の上に設置したヘリカル層２０３よりも外層側の補強層は、フープ層２０１・ヘリカル層２０３ともに樹脂含浸済み繊維束４０３間に隙間を設ける必要はない。これは、最内層に比べて外層側の補強層にかかる圧力が低いので、樹脂含浸済み繊維束４０３のアライメント乱れが耐圧力に与える影響が低いためである。
【0033】
また、本発明において、内殻であるライナー１０２の胴部表面積に対する、前記フープ層２０１に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束４０３の間に設けられた前記隙間から露出する面積（以下、「繊維束間の隙間面積」ということがある）の総和の比率が、０％より大きく５０％より小さくなるように存在している。前記比率が０．０１％より大きく、４５％より小さいことがより好ましい。上記比率が上記範囲であると、フープ層２０１に隙間を確保することができる一方、フープ層２０１の隙間が大きな欠陥になり難く、耐圧力の低下を有効に防止できる。
【0034】
ここで、図４を用いて繊維束間の隙間面積と内殻であるライナー１０２の胴部面積の測定方法を説明する。ライナー１０２はタンク直胴部と曲面との境目の線であるタンジェントライン４０１の内側にある円筒状の胴部と前記胴部の両端に設けられた開口部に連設するドーム状の鏡部とから構成されている。ライナー１０２の胴部面積はタンジェントライン４０１の内側の円筒状の胴部面積であり、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２の面積は前記胴部面積から樹脂含浸済み繊維束４０３の巻き付け面積を引いたものである。前記これら面積はライナー１０２に樹脂含浸済み繊維束４０３を巻き付けている時にフィラメントワインディング成形機を一時停止して測定することができる。ライナー１０２の外観画像を取得した後、画像ソフトやメジャーを使用して繊維束間の隙間面積と内殻であるライナーの胴部面積を算出する。画像で面積を算出する場合、色調差などのアルゴリズムを使用した自動プログラムでも良いし、目視で画像をトリミングしても良い。また、一つの画像でライナー１０２全体が写っている必要は無く、複数の画像を連結しても良い。なお、成形中に樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２の測定ができない場合、硬化後のタンクを分解して樹脂含浸済み繊維束４０３の幅と樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２を測定してもよい。具体的には、タンク１０１をタンクの軸方向２０４に切断してライナー１０２と補強層１０３を分離させた後に、ライナー１０２側から補強層１０３の画像を取得し、繊維束間の隙間面積と内殻であるライナー１０２の胴部面積を算出する。なお、補強層１０３の形態が保持されるのであれば、層間に力を加えたり、熱を加えて樹脂を焼き飛ばしたりして補強層１０３を分離してもよい。
【0035】
また、本発明において、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間４０２の最小値をＬｍｉｎ（ｍｍ）、前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間４０２の最大値をＬｍａｘ（ｍｍ）、前記フープ層に巻き付けられた隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束の間に設けられた前記隙間４０２と隣り合う前記樹脂含浸済み繊維束４０３の平均幅をＷ（ｍｍ）とした時、０．０１＜Ｌｍｉｎ／Ｗ＜０．５、かつ０．０１＜Ｌｍａｘ／Ｗ＜０．５の関係を満たす。Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗが上記下限を満たす場合、巻き付けた樹脂含浸済み繊維束４０３のゆるみによる糸幅変動や硬化中の樹脂染み出しによる樹脂含浸済み繊維束４０３の位置移動によっても、樹脂含浸済み繊維束４０３が重なる場所ができ難く、安定して樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２が形成される。また、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗが上記上限を満たす場合、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２が大きな欠陥になり難く、耐圧力が低下するのを有効に防止できる。Ｌｍｉｎ／Ｗの下限は０．０５より大であるのが好ましい。Ｌｍａｘ／Ｗの下限は０．０５より大であるのが好ましく、０．０６より大であるのがより好ましい。Ｌｍｉｎ／Ｗの上限は０．４５より小さいのが好ましく、０．４より小さいのがより好ましい。Ｌｍａｘ／Ｗの上限は０．４５より小さいのが好ましく、０．４より小さいのがより好ましい。
【0036】
ここで、図５を用いて樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２と樹脂含浸済み繊維束４０３の幅の測定方法について説明する。樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２と樹脂含浸済み繊維束４０３の幅は、ライナー１０２に樹脂含浸済み繊維束４０３を巻き付けている時にフィラメントワインディング成形機を一時停止して測定することができる。目視で、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最大のもの（以下、「最大の隙間」ということがある）６０１を見つけて、隙間を計測する。隙間が測定できる限り、ノギスやレーザー計など方法に制限はない。見つけた最大の隙間を起点にしながらライナーの軸方向２０４に沿って樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２を観察し、前記最大の隙間６０１の幅をＬｍａｘとし、前記最大の隙間６０１と同一軸方向２０４における樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小のもの（以下、「最小の隙間」ということがある）６０３の幅をＬｍｉｎとする。続いて、前記最大の隙間６０１と隣り合う樹脂含浸済み繊維束４０３の幅を（２か所）測定するとともに、同様の方法で最小の隙間６０３と隣り合う樹脂含浸済み繊維束４０３の幅も測定する。それら幅の４点の測定値を平均して樹脂含浸済み繊維束４０３の平均幅Ｗとする。そして、得られたＬｍｉｎとＬｍａｘ、Ｗを用いて、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗを計算する。ここで、ライナーの軸方向２０４に沿って樹脂含浸済み繊維束間に重なり６０５がある場合、Ｌｍｉｎを０と定義する。ここでＬｍｉｎが０の場合、樹脂含浸済み繊維束４０３の平均幅Ｗは最大隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束４０３のみの幅（２か所）の平均値とする。さらに、最大樹脂含浸済み繊維束の隙間の両端の樹脂含浸み繊維束４０３に隙間が無い場合、樹脂含浸済み繊維束４０３の平均幅Ｗは無しと定義する。なお、樹脂含浸済み繊維束４０３の平均幅Ｗが無しの場合、測定した場所でのＬｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗはともに値無しとする。続いて、測定の起点にした隙間からライナー円周方向２０２におおよそ１°回転移動した地点を起点とし、その起点からライナーの軸方向２０４に沿って、前述した方法でＬｍｉｎ／ＷおよびＬｍａｘ／Ｗを測定する。この測定をライナーの円周方向２０２全周に対して繰り返し、得られたすべての測定値の中で、最小のＬｍｉｎ／Ｗと最大のＬｍａｘ／Ｗを求める。なお、すべての測定場所において、樹脂含浸済み繊維束４０３に隙間が無い場合は、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗともに０と定義する。
【0037】
また、本発明において、フープ層２０１に設けられた樹脂含浸済み繊維束の間の隙間４０２に関して、隙間が無く巻き付けられた箇所が１ヶ所以上存在することが重要である。フープ層２０１に隙間を設けると、樹脂含浸済み繊維束４０３の重なりが無くなるため、樹脂含浸済み繊維束４０３に一様な張力がかかり繊維アライメントを整えることができるものの、圧力がかかった時に発生するクラックがタンク１０１全体に伝播し、低い圧力で破壊する場合がある。そのため、隙間が無く巻き付けられた箇所を１ヶ所以上存在させないと、クラックの伝搬が抑制されず、タンク１０１の耐圧性を向上させることができない。
【0038】
また、本発明において、補強層１０３に含まれる前記樹脂の重量割合（＝樹脂含浸済み繊維束４０３中のマトリックス樹脂重量／樹脂含浸済み繊維束４０３全体重量）は２１～３０％であることが好ましい。補強層１０３に含まれる前記樹脂の重量割合は２２．５～２８．５％がより好ましい。補強層１０３に含まれる前記樹脂の重量割合が上記好ましい範囲であると、樹脂含浸済み繊維束４０３内の樹脂量が十分で、樹脂含浸済み繊維束４０３間に設けた隙間が空隙として残り難く、耐圧力が低下するのを有効に防止できる一方、ライナーに巻き付けた際に樹脂含浸済み繊維束４０３が広がり難く、安定して隙間を形成することが容易となる。
【0039】
また、本発明に使用する樹脂粘度は、２５℃での樹脂粘度が１０～１５０Ｐａ・ｓであることが好ましい。前記樹脂粘度が上記好ましい範囲であると、ライナーに巻き付けた際に樹脂含浸済み繊維束４０３が広がり難く安定して隙間を形成することが容易となる一方、樹脂の含浸が容易で、樹脂含浸済み繊維束４０３間に設けた隙間が空隙として残り難く、耐圧力が低下するのを有効に防止できる。
【0040】
ここで、本発明で使用する繊維束と樹脂について説明する。
【0041】
本発明において用いられる繊維束を構成する繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維および炭化ケイ素繊維等が挙げられる。これらの強化繊維を２種以上混合して用いることも可能である。より高強度の成形品を得るために、繊維束に炭素繊維を用いることが好ましい態様である。
【0042】
本発明においては、用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維を用いることが可能であるが、高強度を有する成形品を得られることからＪＩＳ Ｒ ７６０１（１９８６）に記載の方法によるストランド引張試験における引張弾性率が３～８ＧＰａの炭素繊維が好ましく用いられる。
【0043】
また本発明で用いられる樹脂としては、液状の樹脂が好ましく用いられる。具体的には、タンクに必要な耐熱性や耐環境性能を得るために、エポキシ樹脂と、硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物であることが好ましい。また、硬化時間を短縮させるために、硬化触媒を適宜加えることも可能である。
【0044】
【0045】
成形フロー７０１は、主として、ボビン７０２から繊維束７０３の送出工程を担うクリールローラ７０４と、繊維束７０３に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程を担う樹脂含浸ローラ７０５と樹脂含浸槽７０６とガイドローラ７０７を含む樹脂含浸部、樹脂を含浸させた繊維束７０３を巻き付ける巻付工程を担うフィードアイ７０８、ライナー１０２および成形装置とライナー１０２を接続する固定軸７０９が、この順で配置されていることを示している。なお、図７では１本のボビン７０２のみを図示しているが、これに限定されるものではなく、複数のボビン７０２を配置することができる。
【0046】
ボビン７０２として、あらかじめ別工程で樹脂を含浸させたトウプレグを使用してもよい。トウプレグを使用する場合は、樹脂含浸工程を省くことができる。
【0047】
本発明で製造されるタンクは、水素ガス自動車や天然ガス自動車に限らず、船舶と航空機等、および、地上に固定されて使用される据え置き型や病院や消防士が使用する空気呼吸器等に好適に用いられる。また、このタンクで保管される物質としては、窒素、酸素、アルゴン、液化石油ガスおよび水素等の気体であってもよいし、前記物質を液化したもの等が挙げられる。
【実施例】
【0048】
＜タンクに使用する樹脂の破壊靭性値の評価方法＞
タンクに使用する硬化前の樹脂を真空中で脱泡した後、６ｍｍ厚の“テフロン（登録商標）”製スペーサーにより厚み６ｍｍになるように設定したモールド中で、実施例および比較例に記載の時間と温度で硬化させ、厚さ６ｍｍの樹脂硬化板を得た。得られた樹脂硬化板を、ＡＳＴＭ Ｄ５０４５－９９に記載の試験片形状に加工を行った後、ＡＳＴＭ Ｄ５０４５－９９に従ってＳＥＮＢ試験を実施した。この際、サンプル数ｎ＝１６とし、その平均値を破壊靭性値として採用した。
タンクに使用する硬化前の樹脂を真空中で脱泡した後、６ｍｍ厚の“テフロン（登録商標）”製スペーサーにより厚み６ｍｍになるように設定したモールド中で、実施例および比較例に記載の時間と温度で硬化させ、厚さ６ｍｍの樹脂硬化板を得た。得られた樹脂硬化板を、ＡＳＴＭ Ｄ５０４５－９９に記載の試験片形状に加工を行った後、ＡＳＴＭ Ｄ５０４５－９９に従ってＳＥＮＢ試験を実施した。この際、サンプル数ｎ＝１６とし、その平均値を破壊靭性値として採用した。
【0049】
＜タンクに使用する樹脂粘度の評価方法＞
タンクに使用する硬化前の樹脂の粘度を、ＪＩＳ Ｚ８８０３（２０１１）における「円すい－平板形回転粘度計における粘度測定方法」に従い、標準コーンローター（１°３４’×Ｒ２４）を装着したＥ型粘度計（東機産業（株）製 ＴＶＥ－２２ＨＴ）を使用して、２５℃で設定した状態で、回転速度５回転／分で測定した粘度の、５回の平均値を採用した。
タンクに使用する硬化前の樹脂の粘度を、ＪＩＳ Ｚ８８０３（２０１１）における「円すい－平板形回転粘度計における粘度測定方法」に従い、標準コーンローター（１°３４’×Ｒ２４）を装着したＥ型粘度計（東機産業（株）製 ＴＶＥ－２２ＨＴ）を使用して、２５℃で設定した状態で、回転速度５回転／分で測定した粘度の、５回の平均値を採用した。
【0050】
＜トウプレグの作製方法＞
クリール、キスロール、ニップロール、ワインダーを備えたトウプレグ製造装置を用いて、炭素繊維“トレカ”（登録商標）の片面に、２５℃の温度に調整した樹脂組成物を塗工した後、ニップロールを通過させることで前記樹脂組成物を繊維束内部まで含浸してトウプレグを得た。トウプレグのボビンは、初期張力を６００～１０００ｇｆ、ワインド比を６～１０として、巻き幅が２３０～２６０ｍｍの円筒型となるよう、２３００ｍを紙管に巻き取った。
クリール、キスロール、ニップロール、ワインダーを備えたトウプレグ製造装置を用いて、炭素繊維“トレカ”（登録商標）の片面に、２５℃の温度に調整した樹脂組成物を塗工した後、ニップロールを通過させることで前記樹脂組成物を繊維束内部まで含浸してトウプレグを得た。トウプレグのボビンは、初期張力を６００～１０００ｇｆ、ワインド比を６～１０として、巻き幅が２３０～２６０ｍｍの円筒型となるよう、２３００ｍを紙管に巻き取った。
【0051】
＜繊維束間の隙間面積と内殻であるライナーの胴部面積の測定方法＞
成形中にフィラメントワインディング成形機を一時停止した後に、カメラ（ＩＸＹ６５０、Ｃａｎｏｎ製）で樹脂含浸済み繊維束を巻き付けたライナーの写真を取得する。この作業を、ライナーを９０°、１８０°、２７０°と円周方向に回転させる毎に実施し、写真を取得する。取得した画像を画像処理ソフトＩｍａｇｅＪ（ｈｔｔｐ：／／ｉｍａｇｅｊ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｉｊ／）で読み込み、目視で樹脂含浸済み繊維束部分を判別しながら同ソフトのｐｏｌｙｇｏｎとＭｅａｓｕｒｅを使い面積を算出する。続いて、同様の方法で画像からライナーの胴部面積を算出する。その後、ライナー胴部面積から樹脂含浸済み繊維束面積を引いて繊維束間の隙間面積を計算する。同様の処理を行い、取得した残りの画像から繊維束間の隙間面積とライナーの胴部面積を算出する。最後に、算出した面積を平均して取得した残りの画像から繊維束間の隙間面積とライナーの胴部面積とした。
成形中にフィラメントワインディング成形機を一時停止した後に、カメラ（ＩＸＹ６５０、Ｃａｎｏｎ製）で樹脂含浸済み繊維束を巻き付けたライナーの写真を取得する。この作業を、ライナーを９０°、１８０°、２７０°と円周方向に回転させる毎に実施し、写真を取得する。取得した画像を画像処理ソフトＩｍａｇｅＪ（ｈｔｔｐ：／／ｉｍａｇｅｊ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｉｊ／）で読み込み、目視で樹脂含浸済み繊維束部分を判別しながら同ソフトのｐｏｌｙｇｏｎとＭｅａｓｕｒｅを使い面積を算出する。続いて、同様の方法で画像からライナーの胴部面積を算出する。その後、ライナー胴部面積から樹脂含浸済み繊維束面積を引いて繊維束間の隙間面積を計算する。同様の処理を行い、取得した残りの画像から繊維束間の隙間面積とライナーの胴部面積を算出する。最後に、算出した面積を平均して取得した残りの画像から繊維束間の隙間面積とライナーの胴部面積とした。
【0052】
＜樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値Ｌｍｉｎ、同隙間の最大値Ｌｍａｘ、前記隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗの算出＞
成形中にフィラメントワインディング成形機を一時停止した後に、目視で最大個所を見つけ出し、ノギス（ポケットノギス１００ｍｍ、シンワ測定製）で前記箇所の幅を測定する。その隙間を起点にしながらライナーの軸方向に沿って樹脂含浸済み繊維束の隙間を観察し、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最大値（Ｌｍａｘ）と、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値（Ｌｍｉｎ）を測定した。続いて、そして、Ｌｍａｘと隣り合う樹脂含浸済み繊維束の幅（２か所）を測定するとともに、同様の方法でＬｍｉｎと隣り合う樹脂含浸済み繊維束の幅も測定する。それら幅の４点の測定値を平均して樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗとする。ただし、測定箇所に繊維束の間の隙間の最小値（Ｌｍｉｎ）がない場合はその隙間を０とし、また、樹脂含浸済み繊維束の平均幅は最大の隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の幅（２か所）のみの平均値とする。また、樹脂含浸済み繊維束の隙間の最大値の両端の樹脂含浸済み繊維束に隙間が無い場合、樹脂含浸済み繊維束の平均幅は無しと定義する。なお、樹脂含浸済み繊維束の平均幅が無しの場合、測定した場所でのＬｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗはともに値無しとし、測定結果に含めない。続いて、起点にした隙間からライナー円周方向におおよそ１°回転移動した地点を起点とし、その起点からライナーの軸方向に沿って樹脂含浸済み繊維束の隙間を観察し、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最大値をＬｍａｘとし、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値をＬｍｉｎとする。そして、前述した方法で樹脂含浸済み繊維束の幅Ｗを測定し、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗを計算する。この測定をライナー円周全体に対して繰り返し、得られた結果の中で、最大のＬｍａｘ／Ｗと最小のＬｍｉｎ／Ｗを算出する。なお、測定範囲の全周において、樹脂含浸済み繊維束に隙間が無い場合は、Ｌｍｉｎ／Ｗ、Ｌｍａｘ／Ｗともに０と定義する。
成形中にフィラメントワインディング成形機を一時停止した後に、目視で最大個所を見つけ出し、ノギス（ポケットノギス１００ｍｍ、シンワ測定製）で前記箇所の幅を測定する。その隙間を起点にしながらライナーの軸方向に沿って樹脂含浸済み繊維束の隙間を観察し、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最大値（Ｌｍａｘ）と、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値（Ｌｍｉｎ）を測定した。続いて、そして、Ｌｍａｘと隣り合う樹脂含浸済み繊維束の幅（２か所）を測定するとともに、同様の方法でＬｍｉｎと隣り合う樹脂含浸済み繊維束の幅も測定する。それら幅の４点の測定値を平均して樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗとする。ただし、測定箇所に繊維束の間の隙間の最小値（Ｌｍｉｎ）がない場合はその隙間を０とし、また、樹脂含浸済み繊維束の平均幅は最大の隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の幅（２か所）のみの平均値とする。また、樹脂含浸済み繊維束の隙間の最大値の両端の樹脂含浸済み繊維束に隙間が無い場合、樹脂含浸済み繊維束の平均幅は無しと定義する。なお、樹脂含浸済み繊維束の平均幅が無しの場合、測定した場所でのＬｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗはともに値無しとし、測定結果に含めない。続いて、起点にした隙間からライナー円周方向におおよそ１°回転移動した地点を起点とし、その起点からライナーの軸方向に沿って樹脂含浸済み繊維束の隙間を観察し、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最大値をＬｍａｘとし、樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値をＬｍｉｎとする。そして、前述した方法で樹脂含浸済み繊維束の幅Ｗを測定し、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗを計算する。この測定をライナー円周全体に対して繰り返し、得られた結果の中で、最大のＬｍａｘ／Ｗと最小のＬｍｉｎ／Ｗを算出する。なお、測定範囲の全周において、樹脂含浸済み繊維束に隙間が無い場合は、Ｌｍｉｎ／Ｗ、Ｌｍａｘ／Ｗともに０と定義する。
【0053】
＜強度利用率の計算方法＞
ＫＨＫＳ０１２１（２００５）に記載の方法で、タンク中に水圧を付与して破裂試験を行い、破裂時の圧力を計測した。ＭＩＬ－ＨＤＢＫ－１７－３Ｆ Ｖｏｌｕｍｅ ３ ｏｆ ５ １７ ＨＵＮＥ ２００２ ５．３．５．３．１（ｅ）式に従い、タンクの強度を計算（以下、計算強度）し、次の計算式によりタンクの強度利用率を算出した。
ＫＨＫＳ０１２１（２００５）に記載の方法で、タンク中に水圧を付与して破裂試験を行い、破裂時の圧力を計測した。ＭＩＬ－ＨＤＢＫ－１７－３Ｆ Ｖｏｌｕｍｅ ３ ｏｆ ５ １７ ＨＵＮＥ ２００２ ５．３．５．３．１（ｅ）式に従い、タンクの強度を計算（以下、計算強度）し、次の計算式によりタンクの強度利用率を算出した。
【0054】
強度利用率（％）＝（破裂時の圧力／計算強度）×１００
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
“ｊＥＲ（登録商標）”８２８を８８質量部、“デコナール（登録商標）”ＥＸ８２１を１２質量部、末端カルボキシ変性アクリルゴムとして、“Ｈｙｐｒｏ（登録商標）”１３００×８を４質量部、“カネエース（登録商標）”ＭＸ１２５を１７質量部、ジシアンジアミドとしてＤＩＣＹ７Ｔを７．４質量部、芳香族ウレア化合物としてＤＣＭＵ９９を２．７質量部，攪拌・混合して樹脂組成物を得た。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
“ｊＥＲ（登録商標）”８２８を８８質量部、“デコナール（登録商標）”ＥＸ８２１を１２質量部、末端カルボキシ変性アクリルゴムとして、“Ｈｙｐｒｏ（登録商標）”１３００×８を４質量部、“カネエース（登録商標）”ＭＸ１２５を１７質量部、ジシアンジアミドとしてＤＩＣＹ７Ｔを７．４質量部、芳香族ウレア化合物としてＤＣＭＵ９９を２．７質量部，攪拌・混合して樹脂組成物を得た。
【0055】
この樹脂組成物について、「タンクに使用する樹脂の破壊靭性値の評価方法」に従い、破壊靭性値を評価したところ２．１ＭＰａ・ｍ０．５であった。この樹脂組成物と炭素繊維“トレカ（登録商標）”Ｔ９１０ＳＣ－３６Ｋ－５０Ｃを用いて樹脂含有量が２４％のトウプレグを作成した。なお、使用した炭素繊維のストランド強度は６２００ＭＰａであった。フィラメントワインディング成形装置に、外径１６０ｍｍの７．５Ｌのアルミニウム製ライナーを設置し、前記トウプレグをライナー全体に巻きつけた。第１層として、ライナーの軸方向に対して８９°、９１°をなすフープ層を厚み０．７９ｍｍ巻き付けた。この時、隣り合うトウプレグが重ならないように配置することにより、第一層に周期的な隙間を設けた。この時、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗを「樹脂含浸済み繊維束間隙間の最小値Ｌｍｉｎ、同隙間の最大値Ｌｍａｘ、前記隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗの算出」に従い算出したところ、Ｌｍｉｎ／Ｗが０．１、Ｌｍａｘ／Ｗが０．４４であった。第２層として、ライナーの軸方向に対して１８°、１６２°をなすヘリカル層を厚み１．０７ｍｍ巻き付けた。さらに、第３層として、ライナーの軸方向に対して８９°、９１°をなすフープ層を０．５２ｍｍ巻き付け、中間体を得た。前記中間体を硬化炉中で回転させながら、１５０℃、２時間で硬化させてタンクを得た。
【0056】
得られたタンクの強度利用率を「強度利用率の計算方法」に従い算出した。強度利用率は９８．３％、破裂圧力は７１．５ＭＰａ、計算強度は７２．７ＭＰａであった。
【0057】
（実施例２）
“ｊＥＲ（登録商標）”８２８を２１質量部、“ｊＥＲ（登録商標）”８０６を６７質量部、“エポトート（登録商標）”ＹＤＦ－２００１を５質量部、キシレンジアミン型エポキシ樹脂としてＴＥＴＲＡＤ－Ｘを７質量部、“カネエース（登録商標）”ＭＸ－１２５を７質量部、ジシアンジアミドとしてＤＩＣＹ７Ｔを５質量部、芳香族ウレア化合物としてＤＣＭＵ９９を４質量部、攪拌・混合して樹脂組成物を得た。
“ｊＥＲ（登録商標）”８２８を２１質量部、“ｊＥＲ（登録商標）”８０６を６７質量部、“エポトート（登録商標）”ＹＤＦ－２００１を５質量部、キシレンジアミン型エポキシ樹脂としてＴＥＴＲＡＤ－Ｘを７質量部、“カネエース（登録商標）”ＭＸ－１２５を７質量部、ジシアンジアミドとしてＤＩＣＹ７Ｔを５質量部、芳香族ウレア化合物としてＤＣＭＵ９９を４質量部、攪拌・混合して樹脂組成物を得た。
【0058】
この樹脂組成物について、「タンクに使用する樹脂の破壊靭性値の評価方法」に従い、破壊靭性値を評価したところ１．６ＭＰａ・ｍ０．５であった。この樹脂組成物と炭素繊維“トレカ（登録商標）”Ｔ７２０ＳＣ－３６Ｋ－５０Ｃを用いて樹脂含有量が２４％のトウプレグを作成した。なお、使用した炭素繊維のストランド強度は５８００ＭＰａであった。フィラメントワインディング成形装置に、外径１６０ｍｍの７．５Ｌのアルミニウム製ライナーを設置し、前記トウプレグをライナー全体に巻きつけた。第１層として、ライナーの軸方向に対して８９°、９１°をなすフープ層を厚み０．７９ｍｍ巻き付けた。この時、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗを「樹脂含浸済み繊維束間隙間の最小値Ｌｍｉｎ、同隙間の最大値Ｌｍａｘ、前記隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗの算出」に従い算出したところ、Ｌｍｉｎ／Ｗが０．１９、Ｌｍａｘ／Ｗが０．４５であった。第２層として、ライナーの軸方向に対して１８°、１６２°をなすヘリカル層を厚み１．０７ｍｍ巻き付けた。さらに、第３層として、ライナーの軸方向に対して８９°、９１°をなすフープ層を０．５２ｍｍ巻き付け、中間体を得た。前記中間体を硬化炉中で回転させながら、１１０℃、１０時間で硬化させてタンクを得た。
【0059】
得られたタンクの強度利用率を「強度利用率の計算方法」に従い算出した。強度利用率は１０８．５％、破裂圧力は７３．８ＭＰａ、計算強度は６８．０ＭＰａであった。
【0060】
（実施例３）
第１層のフープ層の樹脂含浸済み繊維束を０．５ｍｍずつ隙間を開けて成形した以外は実施例１と同じ方法でタンクを作製した。この時、樹脂含浸済み繊維束の幅ばらつきにより、第１層のフープ層内に、繊維束が重なっている“隙間がない箇所”が５か所できた。この時、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗを「樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値Ｌｍｉｎ、同隙間の最大値Ｌｍａｘ、前記隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗの算出」に従い算出したところ、Ｌｍｉｎ／Ｗが０、Ｌｍａｘ／Ｗが０．１であった。
第１層のフープ層の樹脂含浸済み繊維束を０．５ｍｍずつ隙間を開けて成形した以外は実施例１と同じ方法でタンクを作製した。この時、樹脂含浸済み繊維束の幅ばらつきにより、第１層のフープ層内に、繊維束が重なっている“隙間がない箇所”が５か所できた。この時、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗを「樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値Ｌｍｉｎ、同隙間の最大値Ｌｍａｘ、前記隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗの算出」に従い算出したところ、Ｌｍｉｎ／Ｗが０、Ｌｍａｘ／Ｗが０．１であった。
【0061】
続いて、得られたタンクの強度利用率を「強度利用率の計算方法」に従い算出した。強度利用率は１０２．１％、破裂圧力は７４．２ＭＰａ、計算強度は７２．７ＭＰａであった。
【0062】
（比較例１）
第１層のフープ層の樹脂含浸済み繊維束を２．５ｍｍずつ重ねて成形した以外は実施例１と同じ方法でタンクを作製した。この時、第１層のフープ層内に隙間が無かったので「樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値Ｌｍｉｎ、同隙間の最大値Ｌｍａｘ、前記隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗの算出」の定義に従い、Ｌｍｉｎ／Ｗ、Ｌｍａｘ／Ｗともに０とした。
第１層のフープ層の樹脂含浸済み繊維束を２．５ｍｍずつ重ねて成形した以外は実施例１と同じ方法でタンクを作製した。この時、第１層のフープ層内に隙間が無かったので「樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値Ｌｍｉｎ、同隙間の最大値Ｌｍａｘ、前記隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗの算出」の定義に従い、Ｌｍｉｎ／Ｗ、Ｌｍａｘ／Ｗともに０とした。
【0063】
得られたタンクの強度利用率を「強度利用率の計算方法」に従い算出した。強度利用率は９０．６％、破裂圧力は６５．９ＭＰａ、計算強度は７２．７ＭＰａであり、樹脂含浸済み繊維束の重なりがあると強度利用率が下がる結果となった。
【0064】
（比較例２）
“ｊＥＲ（登録商標）”８２８を７５質量部、ＧＡＮ（日本火薬工業製）を４０質量部、硬化剤としてＤＩＣＹ７Ｔ（三菱ケミカル製）を８質量部、硬化助剤としてＤＣＭＵを２質量部、攪拌・混合して樹脂組成物を得た。
“ｊＥＲ（登録商標）”８２８を７５質量部、ＧＡＮ（日本火薬工業製）を４０質量部、硬化剤としてＤＩＣＹ７Ｔ（三菱ケミカル製）を８質量部、硬化助剤としてＤＣＭＵを２質量部、攪拌・混合して樹脂組成物を得た。
【0065】
この樹脂組成物について、「タンクに使用する樹脂の破壊靭性値の評価方法」に従い、破壊靭性値を評価したところ０．７２ＭＰａ・ｍ０．５であった。この樹脂組成物と炭素繊維“トレカ（登録商標）”Ｔ７２０ＳＣ－３６Ｋ－５０Ｃを用いて樹脂含有量が２４％のトウプレグを作成した。なお、使用した炭素繊維のストランド強度は５８００ＭＰａであった。フィラメントワインディング成形装置に、外径１６０ｍｍの７．５Ｌのアルミニウム製ライナーを設置し、前記トウプレグをライナー全体に巻きつけた。第１層として、ライナーの軸方向に対して８９°、９１°をなすフープ層を厚み０．７９ｍｍ巻き付けた。この時、Ｌｍｉｎ／ＷとＬｍａｘ／Ｗを「樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小値Ｌｍｉｎ、同隙間の最大値Ｌｍａｘ、前記隙間と隣り合う樹脂含浸済み繊維束の平均幅Ｗの算出」に従い算出したところ、Ｌｍｉｎ／Ｗが０．０９、Ｌｍａｘ／Ｗが０．３２であった。第２層として、ライナーの軸方向に対して１８°、１６２°をなすヘリカル層を厚み１．０７ｍｍ巻き付けた。さらに、第３層として、ライナーの軸方向に対して８９°、９１°をなすフープ層を０．５２ｍｍ巻き付け、中間体を得た。前記中間体を硬化炉中で回転させながら、１１０℃、１０時間で硬化させてタンクを得た。
【0066】
得られたタンクの強度利用率を「強度利用率の計算方法」に従い算出した。強度利用率は７９．０％、破裂圧力は５３．７ＭＰａ、計算強度は６８．０ＭＰａであり、樹脂含浸済み繊維束間に隙間がある場合、破壊靭性値が低いと強度利用率が下がる結果になった。
【符号の説明】
【0067】
１０１：タンク
１０２：ライナー
１０３：補強層
２０１：フープ層
２０２：円周方向
２０３：ヘリカル層
２０４：タンク軸方向
４０１：タンジェントライン
４０２：樹脂含浸済み繊維束の間の隙間
４０３：樹脂含浸済み繊維束
６０１：樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最大のもの
６０２：ライナー軸方向
６０３：６０１と同一軸方向における樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小のもの
６０４：ライナー円周方向
６０５：樹脂含浸済み繊維束の重なり
７０１：成形フロー
７０２：ボビン
７０３：繊維束
７０４：クリールローラ
７０５：樹脂含浸ローラ
７０６：樹脂含浸槽
７０７：ガイドローラ
７０８：フィードアイ
７０９：固定軸
１０２：ライナー
１０３：補強層
２０１：フープ層
２０２：円周方向
２０３：ヘリカル層
２０４：タンク軸方向
４０１：タンジェントライン
４０２：樹脂含浸済み繊維束の間の隙間
４０３：樹脂含浸済み繊維束
６０１：樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最大のもの
６０２：ライナー軸方向
６０３：６０１と同一軸方向における樹脂含浸済み繊維束の間の隙間の最小のもの
６０４：ライナー円周方向
６０５：樹脂含浸済み繊維束の重なり
７０１：成形フロー
７０２：ボビン
７０３：繊維束
７０４：クリールローラ
７０５：樹脂含浸ローラ
７０６：樹脂含浸槽
７０７：ガイドローラ
７０８：フィードアイ
７０９：固定軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】