JPH0976356A - 強化プラスチック容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 口栓部を補強した強化プラスチック容器を提
供することを目的とする。 【解決手段】 口栓部５は、基容器（鏡部３）よりも高
強度の材料で作られ少なくとも口栓部５の内径面もしく
は外径面をなす筒状部９Ａをもった補強部材９を有し、
基容器は外面に、口栓部の開孔の周縁部で上記補強部材
を支持する支持部３Ａが形成され、補強部材９が支持部
３Ａで支持された後に強化層６，７が巻回されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体・液体等の内
容物を収容する強化プラスチック容器の技術分野に属
し、特に内容物を充填・排出するための口栓部が強化さ
れた強化プラスチック容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮気体の蓄積あるいは液体の収容に容
器が用いられる。例えば、大型トラック、バス等には、
ブレーキの作動に使用される圧縮空気を蓄積するエアー
タンク（一種のアキュムレータ）が搭載されている。

【０００３】かかるエアータンクには、一般的に略円筒
状の金属製の容器が使用されている。

【０００４】上記金属製の容器は一般的に鋼製であり、
内容物の充填あるいは排出のために口栓部を有してい
て、該口栓部が溶接取付けされている鏡部を、他の口栓
部を有する胴部に溶接されている。このような容器は、
軽量化の必要性から、最近ではアルミニウム製の容器も
一部には使用されている。しかしこのアルミニウム製の
容器は鋼製のものに比較し、価格が格段に高いことが難
点となっている。

【０００５】この軽量化と低価格化の問題を解決するに
は、例えばブロー成形して得られたプラスチック容器を
基容器として、該基容器の外面に、樹脂が含浸されたガ
ラス繊維やカーボン繊維を巻回して強化層を形成した強
化プラスチック容器が考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記強
化プラスチック容器を実用化するに際し、エアータンク
のように容器胴体に多くの口栓部（ボス部）を有する場
合には、口栓部において強度が低下するという問題あ
り、かかる強化プラスチック容器は未だ実用化されてい
ない。

【０００７】本発明は、かかる問題を解決し、鏡部ある
いは胴部に口栓部が設けられていても、該口栓部での強
度の向上を可能とした強化プラスチック容器を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にあっては、プラ
スチックの容器が基容器となる。この基容器は、軸線方
向両端に形成された鏡部そして胴部の必要箇所に、内容
物の充填・排出のための開孔が形成されている。該開孔
の周縁には、口栓部を形成し補強するための補強部材を
支持するための支持部が形成されている。

【０００９】基容器は熱可塑性樹脂をブロー成形あるい
は回転成形、射出成形して得られる。補強部材は、基容
器の材料よりも強度の高いもので、金属、高強度樹脂、
繊維強化熱可塑性樹脂等で作られる。

【００１０】上記支持部は、上記口栓部の開孔の周縁部
から起立する筒状に形成されたり、あるいは該周縁部に
て基容器の外表面に平面あるいは曲面をなす受面として
形成される。補強部材は少なくとも筒状部を有し、支持
部が上記の筒状をなしている場合には、この支持部の内
周面又は外周面に取り付けられる。又、補強部材が筒状
部の基部から延出するフランジ部をも有しているときに
は、支持部として基容器に形成された受面に該フランジ
部を取り付ける。その際、フランジと受面との接面は平
面であっても基容器の外面をそのままにした曲面であっ
てもよい。又、受面はフランジを受け入れる凹部として
形成することもできる。該凹部はブロー成形のままでも
よいし、その後に座ぐり加工してもよい。

【００１１】上記補強部材と基容器との取付けは、基容
器の支持部への圧入、接着等により行われる。

【００１２】補強部材の基容器への取付け後、強化繊維
による強化層が基容器上に巻回形成され、その際補強部
材がフランジ部を有しているときには該フランジ部を覆
うように基容器上に強化層が形成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面にもとづき本発明
の実施の形態を説明する。

【００１４】図１及び図２は、本発明の強化プラスチッ
ク容器の概要を示すもので、図１は容器の軸線を含む面
での断面図、図２は容器の一部を示す斜視図である。

【００１５】図１において、基容器１は円筒状の胴部２
の両端側に凸弯曲した鏡部３を一体とし、ブロー成形に
より作られている。この基容器１の材料としては、高密
度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアミド、飽和ポリエステル、ＡＢＳ等の樹脂が
好適である。

【００１６】基容器１は、胴部２の適宜箇所及び鏡部３
に、内容物の充填・排出のための口栓部４，５を有して
いる。上記基容器１の上には、樹脂を含浸させた強化繊
維を巻回して成る強化層が形成されている。強化繊維は
ガラス、カーボン、アラミド、ケブラー繊維等の強化繊
維の機能を果たすものなら何でも使用できる。好ましく
は、低価格なガラス繊維、カーボン繊維である。強化層
はスパイラル巻層６と円筒巻層７とから成っている。ス
パイラル巻層６は、図２にも見られるごとく両端の鏡部
３の口栓部５を巻返し部として両端の口栓部を往復する
ように８字状に、周方向に位相をずらしながら上記強化
繊維を鏡部３及び胴部２に上記口栓部４，５を避けて巻
回することにより形成されている。円筒巻層７は胴部２
にて上記スパイラル巻層６の上に容器の軸方向に位相を
ずらしながら口栓部４を避けて上記強化繊維を周方向に
巻回して形成されている。

【００１７】本発明では、上記のごとくの強化プラスチ
ック容器にあって、口栓部４，５が補強されていること
に特徴がある。

【００１８】図３は鏡部３における口栓部５を詳細に示
す断面図である。口栓部５は、基容器１の鏡部３から筒
状をなして立ち上がる支持部３Ａと、該支持部３Ａの内
径面に取り付けられた補強部材８とから成っている。該
支持部３Ａの外径面には、キャップ（図示せず）を冠着
するためのねじ部３Ａ１が設けられている。なお、この
ねじ部は外径面でなくとも内径面に形成されていてもよ
い。以下の他の例においても同様である。

【００１９】上記補強部材８は基容器１よりも強度の高
い材料、例えば、金属、高強度樹脂又は繊維強化プラス
チック等で作られる。高強度樹脂としては、フェノール
樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル
そしてエポキシ樹脂等が使用可能である。この補強部材
についての材料は、図３の例だけでなく、図４以下の例
でも同様である。

【００２０】かくして、上記の金属あるいは樹脂で作ら
れた筒状の補強部材８は、支持部３Ａの内径面に取り付
けられている。この取付けは、圧入、接着等によりなさ
れるが、その手法に限定はない。該補強部材８は、本例
の場合、支持部３Ａとの位置を定めかつ結合を高めるた
めに上端部に鍔部８Ａを有している。なお、本例では補
強部材８は下端部が基容器の内方に向け進入しており、
ここに水切りのための周溝８Ｂが形成されているが、こ
れは本発明とは直接の関わりはない。

【００２１】上記のごとく補強部材８が支持部３Ａに取
り付けられた後に、強化繊維を巻回してスパイラル巻層
６を形成する。

【００２２】図４に示される例においては、支持部３Ａ
の外周に補強部材９が取り付けられて口栓部５を形成し
ている。該補強部材９は筒状部９Ａとフランジ部９Ｂと
を有している。筒状部９Ａの外周には、図１の場合のね
じ部３Ａ１と同様な、ねじ部９Ａ１が形成され、フラン
ジ部９Ｂは鏡部３に沿った形をなしている。かくして、
図４において補強部材９は支持部３Ａに外嵌され又は外
嵌と共に接着され、しかる後にスパイラル巻層６が形成
される。その場合、スパイラル巻層６は図示のごとく、
フランジ部９Ｂの上に形成され、補強部材９をしっかり
と基容器１に対し保持する。

【００２３】図５の例にあっては、図４の場合のものに
対し、フランジ部９Ｂと鏡部３との間に緩衝部材１０が
介在している点に特徴がある。図４の場合ではフランジ
部９Ｂ上でスパイラル巻層６を形成すると、該スパイラ
ル巻層６の巻回による力を受けるフランジ部９Ｂが外周
縁にて鏡部３に応力集中をもたらす可能性があるが、図
５の緩衝部材１０の介在によりこの応力集中を回避でき
る。したがって、該緩衝部材１０は、図５のごとく、フ
ランジ部９Ｂの外周縁の部分に配すれば十分である。

【００２４】図６のごとく、図３の補強部材８と図４の
補強部材９を組み合わせて使用することも、当然のこと
ながら可能である。その際、補強部材９には図５の緩衝
部材１０を併用してもよい。

【００２５】図３〜図６の例は、鏡部３における口栓部
５の補強のためのものを示しているが、これらはすべて
胴部２の口栓部４にもそのまま適用できる。その場合、
図３〜図６では強化層はスパイラル巻層６のみであった
が、胴部２ではスパイラル巻層６の上に図１及び図２で
示した円筒巻層７も巻回形成される。

【００２６】以下、図７〜図１６の例は胴部２の口栓部
４の場合について示されているが、これらも鏡部の口栓
部に適用できることは言うまでもない。

【００２７】図７では、支持部３Ａの内径面に図３の補
強部材８とほぼ同様の補強部材１１を設け、図５に示し
た緩衝部材１０を伴う補強部材９と同様に補強部材１２
を緩衝部材１３を介在せしめて胴部２と上記支持部３Ａ
に接面するように配している。しかる後、スパイラル巻
層６及び円筒巻層７を巻回形成する。図７における補強
部材１２は上端部に半径内方に突出せる部分１２Ａを有
し、支持部３Ａに対応せる段部と係合して互いの結合度
を高めている。

【００２８】図８の例は、図７のものとほぼ同じである
が、支持部３Ａの内径面に取り付けられた補強部材１１
が、下端に上端と同様なフランジ部１１Ａを有し、上下
両方向での取付けを確実なものとしている。この場合
は、該補強部材１１は支持部３Ａと一体成形により取り
付けられる。

【００２９】図７〜図８の例では、成形あるいは加工精
度に起因して補強部材１２と支持部３Ａの外周面との間
に部分的にでも間隙が生じていた場合、使用時にキャッ
プを外嵌しても内容物がキャップ内面をつたわり該間隙
から漏れる可能性がある。又、当初上記の間隙がなく密
着していても、長期期間の繰り返し使用によりかかる間
隙が生じてしまうこともあり得る。そこで、図９及び図
１０では、そのような漏れを極力なくすようにしてい
る。図９では補強部材１２の上端内径縁に切欠きを形成
し、ここに接着剤１４を充填して、接着を強固なものと
し支持部３Ａとの間の封止をより完全にしている。又、
図１０においては、補強部材の内径面の下部に環状溝を
形成し、ここにＯリング１５を配して上記支持部３Ａと
の間の封止を確実にしている。

【００３０】次に、図１１では一つの補強部材１６が支
持部３Ａの内径面及び外径面に接するように取り付けら
れている。この図１１の例では、筒状の支持部３Ａの先
端部はテーパ部３Ｂを有し、補強部材１６にはこれに対
応するテーパ部１６Ｂをもつ環状溝１６Ａが形成されて
いる。又、上記補強部材１６にはフランジ部１６Ｃが設
けられていて、緩衝部材１７を介して胴部２上に配され
ている。かかる補強部材１６は、上記支持部３Ａが環状
溝１６Ａ内に圧入されるかあるいは接着剤を塗布した後
に挿入するようにして取り付けられる。しかる後、スパ
イラル巻層６及び円筒巻層７が形成される。

【００３１】図１２の例は、図１１のものとほぼ同様で
あるが、支持部３Ａと補強部材１６の環状溝１６Ａとの
間にシールのためのＯリング１８が配されている点に差
異がある。こうすることにより、内容物が支持部３Ａと
環状溝１６Ａとの接触面を通じて漏れる虞れがなくな
る。

【００３２】図７〜図１２の例では補強部材はフランジ
部をもち、該フランジ部が胴部の上にあって該胴部の上
に段部を形成するようになっていたが、図１３〜図１６
においてはこの点を改善し、強化層を巻回形成し易くし
ている。図１３においては、補強部材１９は筒状部１９
Ａ及びフランジ部１９Ｂを有しているが、胴部２には該
フランジ部１９Ｂを収容する凹部２Ａが形成されてお
り、ここが支持部の機能を果たしている。又、上記フラ
ンジ部１９Ｂの底面には環状の小さな突起２０が形成さ
れていて、スパイラル巻層６及び円筒巻層７の巻回の際
に該突起２０が凹部２Ａに喰い込んで該フランジ部１９
Ｂと胴部２との間のシールを行う。この図１３の例で
は、図示のごとくフランジ部１９Ｂの外面が胴部２の外
面と同一面をなしているので、上記スパイラル巻層６及
び円筒巻層７から成る強化層の巻回形成が容易となる。

【００３３】図１４では、上記図１３のフランジ部１９
Ｂに設けられた環状の突起に代えて、フランジ部１９Ｂ
と凹部２Ａとの間にＯリング２１を配してシールを確保
している。

【００３４】図１５及び図１６では、それぞれ図１３及
び図１４のものに加えてシールの強化を図るために、図
９で示したように補強部材に切欠きを形成してここに接
着剤２２を充填している。

【００３５】本発明において、補強部材と支持部との接
着を確実なものとするために、補強部材の接着面に接着
性樹脂を用いるのが好ましい。

【００３６】補強部材が金属の場合、該補強部材は鋳
造、削り出し、鋳造により作られる。この場合、長期間
にわたり使用する際に繰り返し温度変動に伴う熱膨張を
受けるが、補強部材本体が金属で、接着面が樹脂である
ために、熱膨張係数の差に起因して接着面で剥離を起こ
すことがある。そこで、その対策として、接着面にはプ
ライマーの層を介して上記接着性樹脂の層を形成して、
ここで上記熱膨張の差を吸収することができる。その場
合、プライマーとしてはエポキシ樹脂系、シアノアクリ
レート系、シリコーン系、ポリアミド系が用いられ、該
プライマーの層厚は５〜３００μｍ、好ましくは１０〜
５０μｍとし、上記金属の補強部材の接着を約１００〜
３００℃に予熱した後にプライマーを塗布してプライマ
ー層を形成する。接着性樹脂としてはマレイン酸変性ポ
リエチレン、無水マレイン酸変性ポリエチレン、アクリ
ル酸変性ポリエチレン、メタクリル酸変性ポリエチレン
が使用可能であり、特に好ましくは無水マレイン酸変性
ポリエチレンが用いられる。又、上記プライマーの層の
中間に、補強部材本体と接着面の樹脂の間に傾斜機能材
料を介するようにして、さらに金属と樹脂間の熱膨張係
数の差を段階的に緩和することも良好な手段となる。

【００３７】プライマーと接着性樹脂は、強化層を形成
する強化繊維が樹脂の含浸時、又は硬化時により高温と
なっているので、この繊維の巻回の際にその熱を受け
て、上記接着性樹脂が溶着して基容器との接着がなされ
る。

【００３８】次に補強部材が樹脂の場合には、二層射出
成形によって作ることもできる。すなわち補強部材の本
体と、該本体が支持面と接面する接着層とを一体に有す
るように成形する。その場合、本体としては、ナイロン
６、ナイロン６６、ナイロン１２、ガラス繊維入りナイ
ロン６、ガラス繊維入りナイロン６６、ガラス繊維入り
ナイロン１２、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポ
リアセタール、ガラス繊維入りポリプロピレン、ガラス
繊維入りポリカーボネート、ガラス繊維入りポリアセタ
ール、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフ
タレート、ガラス繊維入りポリフェニレンオキサイド、
ガラス繊維入りポリエチレンテレフタレート、ポリエー
テルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ガラス繊維
入りポリエーテルエーテルケトン、ガラス繊維入りポリ
エーテルケトン等あるいはそのガラス繊維をカーボン繊
維に変えたものも使用可能である。

【００３９】また、接着層としてはポリエチレンや変性
ポリエチレンが使用可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上のごとく、プラスチック
の基容器の上に強化繊維を巻回して成る容器の口栓部
に、基容器よりも強度の高い材質の補強部材を設けるこ
ととしたので、容器の内圧を受けても該口栓部が他部に
比して強度の低下が生ずることなく、容器全体の強度向
上、ひいては長寿命化を図ることができる。特に、補強
部材がフランジ部を有しているときには、該フランジ部
が上記強化繊維により巻回されて保持されるので、強度
はさらに高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の容器の概略全体構成を示す断面図であ
る。

【図２】図１の容器の外観の一部を示す斜視図である。

【図３】図２の容器の鏡部における口栓部の例を示す断
面図である。

【図４】図２の容器の鏡部における口栓部の他の例を示
す断面図である。

【図５】図２の容器の鏡部における口栓部のさらに他の
例を示す断面図である。

【図６】図２の容器の鏡部における口栓部のさらに他の
例を示す断面図である。

【図７】図２の容器の胴部における口栓部の例を示す断
面図である。

【図８】図２の容器の胴部における口栓部の他の例を示
す断面図である。

【図９】図２の容器の胴部における口栓部のさらに他の
例を示す断面図である。

【図１０】図２の容器の胴部における口栓部のさらに他
の例を示す断面図である。

【図１１】図２の容器の胴部における口栓部のさらに他
の例を示す断面図である。

【図１２】図２の容器の胴部における口栓部のさらに他
の例を示す断面図である。

【図１３】図２の容器の胴部における口栓部のさらに他
の例を示す断面図である。

【図１４】図２の容器の胴部における口栓部のさらに他
の例を示す断面図である。

【図１５】図２の容器の胴部における口栓部のさらに他
の例を示す断面図である。

【図１６】図２の容器の胴部における口栓部のさらに他
の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 基容器 ２ 胴部 ３ 鏡部 ３Ａ 支持部 ４，５ 口栓部 ６ スパイラル巻層 ７ 円筒巻層 ８，９ 補強部材 ９Ｂ フランジ部 １０ 緩衝部材 １１，１２ 補強部材 １１Ａ フランジ部 １３ 緩衝部材 １４ 接着剤 １５ Ｏリング １６ 補強部材 １７ 緩衝部材 １８ シール部材（Ｏリング） １９ 補強部材 １９Ｂ フランジ部 ２０ 突起 ２１ シール部材（Ｏリング） ２２ 接着剤

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円筒状プラスチック製の基容器外表面
   に、繊維強化樹脂からなる強化層を有し、この基容器に
   は鏡部又は胴部に開孔された周縁から突出した筒状の口
   栓部を有し、強化層はスパイラル巻層と円筒巻層とから
   成る強化プラスチック容器であって、この口栓部は基容
   器より高強度材料で作られ、少なくとも口栓部の内径面
   もしくは外径面をなす筒状部をもった補強部材を有し、
   基容器は外面に、上記開孔の周縁部で上記補強部材を支
   持する支持部が形成され、補強部材が支持部で支持され
   た後に上記強化層が巻回されていることを特徴とする強
   化プラスチック容器。
2. 【請求項２】 スパイラル巻層は基容器両端部の口栓部
   を折り返し点とし、８字状に周方向に位相をずらしかつ
   口栓部を避けて巻回されており、円筒巻層はスパイラル
   巻層の上に基容器軸方向に位相をずらしかつ口栓部を避
   けて巻回されている繊維強化層を有することとする請求
   項１に記載の強化プラスチック容器。
3. 【請求項３】 支持部は開孔の周縁部から起立して口栓
   部の一部をなすように基容器と一体に筒状をなして形成
   され、補強部材が上記支持部の内径面に取り付けられて
   いることとする請求項１又は請求項２に記載の強化プラ
   スチック容器。
4. 【請求項４】 補強部材は筒状部の基部から半径外方に
   延出するフランジ部を有し、支持部が基容器の鏡部及び
   ／もしくは胴部外面で上記フランジ部を受ける受面とし
   て形成されていることとする請求項１ないし請求項３の
   うちの一つにに記載の強化プラスチック容器。
5. 【請求項５】 補強部材と支持部との間にシール部材が
   介在していることとする請求項１ないし請求項４のうち
   の一つに記載の強化プラスチック容器。
6. 【請求項６】 フランジ部と受面との間の少なくとも一
   部に緩衝部材が介在していることとする請求項４に記載
   の強化プラスチック容器。
7. 【請求項７】 補強部材及び／もしくは支持部は互いの
   接面縁部に切欠部を有し、該切欠部に接着剤が充填され
   ていることとする請求項１ないし請求項６のうちの一つ
   に記載の強化プラスチック容器。
8. 【請求項８】 補強部材は金属もしくは高強度樹脂又は
   繊維強化プラスチックで形成されていることとする請求
   項１ないし請求項７のうちの一つに記載の強化プラスチ
   ック容器。
9. 【請求項９】 補強部材は金属より成り、支持部と接す
   る面にプライマーを介して接着性樹脂層が形成されてい
   ることとする請求項１ないし請求項７のうちの一つに記
   載の強化プラスチック容器。