專利名稱：：貯氣罐用膜材料及使用該膜材料的貯氣罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明特別涉及大型貯氣罐用膜材料，并涉及適合構(gòu)建儲(chǔ)存城市燃?xì)饧疤厥鈿怏w等的貯氣罐以及由畜產(chǎn)、水產(chǎn)設(shè)施的廢棄物、食物殘?jiān)扔袡C(jī)廢棄物產(chǎn)生沼氣或熱分解氣體等的生物氣處理設(shè)施的膜材料。
背景技術(shù)：
：在鑄鐵廠等的廢氣或低壓燃料氣體等的儲(chǔ)存設(shè)備等中，使用由玻璃鋼、金屬構(gòu)成的貯氣罐。另外，目前，將一般污水處理設(shè)施、家畜糞尿處理設(shè)施或食物殘?jiān)?、酒糟、醬油糟等的處理設(shè)施等產(chǎn)生的沼氣等進(jìn)行回收并作為能源利用的生物氣處理設(shè)施、以及將有機(jī)廢棄物熱分解產(chǎn)生的氣體進(jìn)行有效利用的設(shè)施引起廣泛的關(guān)注。特別是近年來，隨著時(shí)代的需要，在新增這些設(shè)施的同時(shí)，各設(shè)施的大型化也在不斷發(fā)展。在這些領(lǐng)域中，期待用高強(qiáng)度且重量輕的膜材料更經(jīng)濟(jì)地構(gòu)建儲(chǔ)存及回收氣體的設(shè)備。例如，有涉及膜式貯氣罐的專利文獻(xiàn)1。該文獻(xiàn)記載了一種箱式收納型膜式貯氣罐，其具有如下結(jié)構(gòu)在由玻璃鋼材料、金屬材料等構(gòu)成的剛性結(jié)構(gòu)的箱中，容納由具有氣密性和液密性的撓性膜材料構(gòu)成的袋體所形成的可充放氣體的儲(chǔ)氣袋。該文獻(xiàn)沒有特別說明貯氣罐用膜材料所使用的材料，只有關(guān)于膜式貯氣罐系統(tǒng)的記載。另一方面，作為以往的氣體阻隔性膜材料，專利文獻(xiàn)2記載了一種氣體阻隔性膜材料，其中，在高分子膜基材的至少一個(gè)面上，根據(jù)需要設(shè)置粘固涂層，并依次設(shè)置金屬或金屬化合物薄膜層、根據(jù)需要的保護(hù)層，由此得到具有透明性的包覆膜，利用含有無機(jī)超微粒子的氣體阻隔性粘合劑將該包覆膜與熱封性樹脂粘合。在此所述的膜材料中，由于阻隔性粘合劑中含有的超微分散的無機(jī)材料填埋了薄膜層中的微小的針孔部，并且在形成的作為層壓體的膜材料中，通過粘合劑層能夠抑制與其它基材層壓時(shí)等產(chǎn)生的膜的伸縮，并能抑制大量氣體由熱沖擊產(chǎn)生的熱應(yīng)力所導(dǎo)致的薄膜層的裂縫或破裂部透出，因此具有優(yōu)良的氣體阻隔性。但是，該發(fā)明的用途為包裝材料，單獨(dú)使用該膜材料雖然能夠確保氣體阻隔性，但難以得到可作為本發(fā)明的用途的貯氣罐用膜材料來應(yīng)用的強(qiáng)度。另外，專利文獻(xiàn)3記載了具有基布及氣體阻隔層這兩層的超輕膜材料，以及由樹脂層、纖維基布層、氣體阻隔層構(gòu)成的超輕膜材料。該發(fā)明的用途是作為飛艇內(nèi)部使用的氣囊或膜片(隔膜)，難以充分得到可作為貯氣罐用膜材料來應(yīng)用的耐磨性及耐彎曲性。專利文獻(xiàn)l:日本特開2005-48930號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-006304號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開2005-119232號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種貯氣罐用膜材料，其除了具有纖維基布的強(qiáng)度外，還具有能夠作為貯氣罐使用的耐磨性及耐彎曲性，并且氣體阻隔性高。本發(fā)明涉及一種貯氣罐用膜材料，應(yīng)用于儲(chǔ)存或回收氣體的貯氣罐，其特征在于，至少由保護(hù)層、基布層、氣體阻隔層、保護(hù)層這四層依次層壓而成。在此，優(yōu)選構(gòu)成膜材料的至少一個(gè)保護(hù)層由聚烯烴樹脂構(gòu)成。4另外，優(yōu)選上述基布層為織物，且纖維的細(xì)度(dtex)與密度(根/英寸)的積為25005000。并且，優(yōu)選在上述基布層的單面或兩面上層壓膜狀的聚氨酯樹脂層，且該聚氨酯樹脂層的厚度為550nm。本發(fā)明還涉及使用上述貯氣罐用膜材料的貯氣罐。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種膜材料，其除了具有纖維基布的強(qiáng)度外，還具有能夠作為JC氣罐使用的耐磨性及耐彎曲性，并且氣體阻隔性高；通過使用該膜材料，能夠用高強(qiáng)度且重量輕的膜材料更經(jīng)濟(jì)地構(gòu)建儲(chǔ)存及回收氣體的設(shè)備。圖1是表示將本發(fā)明的膜材料用于貯氣罐的一例的圖。標(biāo)號(hào)說明l..ie氣罐外膜2--貯氣罐內(nèi)膜3">空氣室4..氣體室5"-下部噴嘴6..-送風(fēng)機(jī)7..-鋼制架臺(tái)8..-送風(fēng)管道9..-上部噴嘴lO--超聲波測(cè)距儀ll'-赤道部12…頂部(墜子)貯氣罐具體實(shí)施例方式本發(fā)明中，作為用于顯現(xiàn)膜材料的強(qiáng)度的層，使用由纖維構(gòu)成的基布是重要的。通過制成織物，使每條纖維具有的強(qiáng)度在同一方向上合并，由此能夠得到更高強(qiáng)度的膜材料?；嫉男问娇梢詾榭椢?、針織物、無紡布、UD片材等，沒有特別的限定，但基于上述理由優(yōu)選最容易顯現(xiàn)纖維強(qiáng)度的織物及UD片材。在織物的情況下，其形式優(yōu)選容易顯現(xiàn)強(qiáng)度的平織物，為了同時(shí)提高強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，也可以采用防撕裂(rip-st叩)結(jié)構(gòu)。關(guān)于所用的原材料，可以使用天然纖維、合成纖維的任意一種，為了得到更高強(qiáng)度的膜材料，優(yōu)選使用合成纖維。具體而言，可以使用聚酯、尼龍、碳纖維、芳香族聚酰胺纖維、玻璃纖維等。從強(qiáng)度的方面考慮，優(yōu)選使用以芳香族聚酰胺纖維為代表的所謂超級(jí)纖維，但從性價(jià)比的方面考慮，認(rèn)為聚酯及尼龍綜合而言是優(yōu)選的。本發(fā)明中使用的纖維基布為織物時(shí)，構(gòu)成基布層的纖維的細(xì)度(dtex)與密度(根/英寸)的積需為25005000，優(yōu)選為40005000，滑移量需小于10mm，優(yōu)選為5mm以下。細(xì)度(dtex)與密度(根/英寸)的積低于2500時(shí)，構(gòu)成織物的纖維之間產(chǎn)生很大的空隙，引起滑移的可能性大?；屏啃枰刂茷樾∮?0mm，如果達(dá)到10mm以上，則制品的品質(zhì)下降，容易產(chǎn)生作為貯氣罐用膜材料的重大缺陷的折皺或針孔等加工缺陷。在形成貯氣罐時(shí)，由于應(yīng)力集中于缺陷部分，這些缺陷往往成為破裂等的原因。另外，滑移不僅是造成這些缺陷的原因，而且還降低強(qiáng)度的顯現(xiàn)率，使本發(fā)明的目的無法實(shí)現(xiàn)。要使滑移量小于10mm，只要將構(gòu)成基布層的纖維的細(xì)度與密度的積如上所述設(shè)定為2500以上即可。另外，通常用紡織機(jī)織成織物后，為了去除在紡絲工序中附著在纖維上的油劑及在為紡織做準(zhǔn)備的整經(jīng)工序中附著的糊劑等雜質(zhì)，要經(jīng)過精練工序，此時(shí)，為了抑制該滑移，使用巻染機(jī)來進(jìn)行是非常有用的。另一方面，細(xì)度(dtex)與密度(根/英寸)的積超過5000時(shí)，基布的重量增大，對(duì)于用作本發(fā)明的主要目的的貯氣罐用膜材料而言，重量變得過大。另外，通過在基布層的至少單側(cè)即單面或兩面上層壓膜狀的聚氨酯樹脂，使其表面的平滑性得到改善，與氣體阻隔層及作為保護(hù)層的聚烯烴層的粘著性提高，該多層膜材料通過一體化變得牢固，并且膜材料的耐彎曲性進(jìn)一步提高。另外，基布層變得易于處理，氣體阻隔層或保護(hù)層的加工性也提高。該情況下，膜狀的聚氨酯樹脂層的厚度通常為550pm，優(yōu)選為1020pm。聚氨酯樹脂層的厚度小于5pm時(shí)，表面的平滑性無法充分滿足，不能充分得到粘著性的提高，而且往往成為氣體阻隔層及保護(hù)層加工時(shí)的折皺等缺陷的原因。另一方面，聚氨酯樹脂層的厚度超過5(Hmi時(shí)，基布層的重量增大，對(duì)于用作本發(fā)明的主要目的的貯氣罐用膜材料而言，重量變得過大。其次，本發(fā)明中，需要在膜材料的上述基布層的一個(gè)面上設(shè)置氣體阻隔層。如前所述，貯氣罐是用于回收由廢棄物產(chǎn)生的沼氣和熱分解氣體等以及儲(chǔ)存城市燃?xì)饣蛱厥鈿怏w的部件，因此，在此使用的原材料需要具有氣體阻隔性。氣體阻隔層沒有特別的限定，可以使用聚酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚酰胺膜、聚偏氯乙烯膜、乙烯-乙烯醇共聚物膜等，其中乙烯-乙烯醇共重聚物膜因其氣體阻隔性特別優(yōu)良而優(yōu)選。特別是熱分解氣體中，含有大量的易透過膜的氫氣，為了防止其泄漏，使用乙烯-乙烯醇共聚物膜是有效的。另外，對(duì)上述各膜進(jìn)行金屬或金屬氧化物等的蒸鍍加工，在進(jìn)一步提高氣體阻隔性的方面也是有效的。另一方面，為了使膜材料更具有實(shí)用水準(zhǔn)，需要用其它樹脂層保護(hù)基布層及氣體阻隔層。本發(fā)明提供的膜材料由于作為貯氣罐用膜材料使用，因此，為了維持其氣體阻隔性，在使用中不可以損傷或破損。另外，為了形成貯氣罐的形狀，需要具有耐彎曲性。因此，用樹脂(保護(hù)層)涂布維持強(qiáng)度的基布層和氣體阻隔層或者用該樹脂膜進(jìn)行層壓，對(duì)于維持膜材料的功能、容易地構(gòu)建貯氣罐是非常有用的。并且，構(gòu)建貯氣罐時(shí)，為了使膜材料之間相互接合，也優(yōu)選設(shè)置這種層。用于保護(hù)層的樹脂可以使用聚乙烯樹脂、聚氨酯樹脂(其中，不包括預(yù)先在基布上層壓的上述膜狀的聚氨酯樹脂)、氯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂等。在此，為了得到具有耐彎曲性的膜材料，優(yōu)選使用耐彎曲性高的聚氨酯樹脂。并且，為了賦予膜材料耐磨性，優(yōu)選在聚氨酯樹脂層上設(shè)置聚乙烯等聚烯烴樹脂層。另外，由廢棄物產(chǎn)生的氣體中含有硫化氫和其它繁雜的混合物，為了防止膜材料的劣化，也優(yōu)選保護(hù)膜使用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的聚乙烯等聚烯烴。這些樹脂可以用一般的方法進(jìn)行加工，使用粘合劑層壓膜狀的樹脂，或直接涂布加熱的樹脂。另外，基布層的單位面積重量通常為20100g/m2，優(yōu)選為3060g/m2。另外，氣體阻隔層的厚度通常為330pm，優(yōu)選為515)am。另外，基布層側(cè)或氣體阻隔層側(cè)使用的保護(hù)層的厚度通常均為5180jim，優(yōu)選為10100|im。具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的貯氣罐用膜材料的總厚度通常為約1501im約300(im，優(yōu)選為約200(im約250(im。本發(fā)明的貯氣罐用膜材料中，保護(hù)層/基布層/氣體阻隔層/保護(hù)層各層之間，使用氨基甲酸酯類粘合劑等粘合劑、通過通常的干法層壓、擠壓涂布層壓、濕法層壓等粘合方法進(jìn)行粘合即可。另外，在保護(hù)層如上所述由多層構(gòu)成時(shí)，也可以采用同樣的粘合方法。在此，各層之間的粘合劑的涂布量以干燥重量計(jì)通常為約0.01g/m2約10g/m2，優(yōu)選為約lg/m2約5g/m2。下面，利用圖l對(duì)使用上述膜材料的貯氣罐進(jìn)行下述說明。球形膜制貯氣罐由外膜1和內(nèi)膜2構(gòu)成，在球的中央部周圍(赤道部11)，外膜與內(nèi)膜在多個(gè)位置被固定。并且，外膜1在赤道部11處在多個(gè)位置上固定于鋼制臺(tái)架7。球形膜制貯氣罐由內(nèi)膜2分割為空氣室3和氣體室4，氣體由下部噴嘴5進(jìn)出，空氣通過送風(fēng)機(jī)6、送風(fēng)管道8及上部噴嘴9進(jìn)出空氣室3。以下述方式進(jìn)行設(shè)計(jì)通過送風(fēng)機(jī)6對(duì)空氣室3施加一定程度以上的壓力，使貯氣罐即使在風(fēng)或積雪等的外力作用下也能保持球形，承受外力的作用。另外，在內(nèi)膜2的頂部12上安裝膜材料或塑料等制成的墜子，隨著儲(chǔ)存氣體量的增減，墜子上下移動(dòng)。通過安裝在外膜頂部的超聲波測(cè)距儀IO等測(cè)量該墜子上下移動(dòng)的距離，由此能夠測(cè)量氣體的儲(chǔ)存量?？諝馐?和氣體室4隔著內(nèi)膜2取得壓力的平衡，因此，通常沒有過大的張力作用于內(nèi)膜2，但有時(shí)由于結(jié)露等原因，頂部(墜子)12的上部也可能形成水洼，此時(shí)，作用于內(nèi)膜2和內(nèi)膜與外膜的固定部11的張力大。特別是如果為大型貯氣罐，則膜材料由于該原因而破損的可能性增大。通過使用本發(fā)明的貯氣罐用膜材料作為上述內(nèi)膜2，能夠更加經(jīng)濟(jì)地構(gòu)建耐摩損性、彎曲性、氣體阻隔性優(yōu)良的儲(chǔ)存及回收氣體的貯氣罐。實(shí)施例下面，通過實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明。另外，實(shí)施例中的物性通過下述方法測(cè)定。(1)透氣度通過透氣度試驗(yàn)(JISK7126A的方法)進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)定氣體使用氧氣。(2)耐磨性及耐彎曲性在進(jìn)行重復(fù)揉搓試驗(yàn)(JISK6406)后，進(jìn)行透氣度試驗(yàn)(JISK7126A法)，重復(fù)揉搓的次數(shù)為5000次，透氣度試驗(yàn)的測(cè)定氣體使用氧氣。實(shí)施例15、比較例14使用44dtex/20根單纖維的聚酯多纖維絲(帝人纖維株式會(huì)社制、P300SB)，制作織物密度為經(jīng)紗110.0根/英寸、緯紗92.5根/英寸的平織物(單位面積重量為90g/m2)。在該織物的一個(gè)面上層壓聚氨酯膜(PU)(大倉(cāng)工業(yè)株式會(huì)社制、夕，3口y、厚度為10)am)來制成基布。再在該基布的層壓了聚氨酯的一側(cè)層壓15pm厚的乙烯-乙烯醇共聚物膜(可樂麗株式會(huì)社制、工A—小膜EF-XL)，得到由基布層和氣體阻隔層構(gòu)成的兩層膜。進(jìn)一步，在得到的兩層膜的兩面上，使用氨基甲酸酯類粘合劑(5g/m"(武田藥品工業(yè)制、夕^r，、乂夕)分別層壓一層10|im厚的聚氯乙烯膜(PVC)(三菱化學(xué)MKV制、7》卜口y)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)(東麗公司制，聚氨酯膜(PU)(大倉(cāng)工業(yè)制，夕，^口y)、聚乙烯膜(PE)(東賽璐制、TUX)。將由上述操作得到的四層膜作為實(shí)施例14。另外，實(shí)施例5中，在上述織物的兩面上層壓聚氨酯膜(PU)(大倉(cāng)工業(yè)株式會(huì)社制夕，^口y、厚度均為10pm)來制成基布，再在該基布上層壓15lam厚的乙烯-乙烯醇共聚物膜(可樂麗制、工^一小膜EF-XL)，得到由基布層和氣體阻隔層構(gòu)成的兩層膜。進(jìn)一步，在得到的兩層膜的兩面上，使用氨基甲酸酯類粘合劑(5g/m"(武田藥品工業(yè)制、夕^r，y夕)分別層壓一層10pm厚的聚乙烯膜(PE)(東賽璐制、TUX)。另一方面，如下制備比較例14:在實(shí)施例14中使用的基布單體或基布的單面上，用氨基甲酸酯類粘合劑(5g/m^(武田藥品工業(yè)制、夕亇，:y夕)層壓均為15)am厚的乙烯-乙烯醇共聚物膜(可樂麗制、工A一》膜EF-XL)、聚氨酯膜(PU)(大倉(cāng)工業(yè)株式會(huì)社制、夕，3口y)、聚乙烯膜(PE)(東賽璐制、TUX)。表l顯示實(shí)施例的物性，表2顯示比較例的物性。表1實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5氣體阻隔層有有有有有基布層單面PU單面PU單面PU單面PU兩面PU保護(hù)層(兩面)PVCPETPUPEPE透氣度(cc/m224小時(shí)atm)1315381以下揉搓試驗(yàn)后的透氣度(")34181191以下11表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種膜材料，其除了具有纖維基布的強(qiáng)度外，還具有能夠作為貯氣罐使用的耐磨性及耐彎曲性，并且氣體阻隔性高，通過使用該膜材料，能夠用高強(qiáng)度且重量輕的膜材料更經(jīng)濟(jì)地構(gòu)建儲(chǔ)存及回收氣體的設(shè)備，產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值極高。權(quán)利要求1.一種貯氣罐用膜材料，應(yīng)用于儲(chǔ)存或回收氣體的貯氣罐，其特征在于，所述膜材料至少由保護(hù)層、基布層、氣體阻隔層、保護(hù)層這四層依次層壓而成。2.如權(quán)利要求l所述的貯氣罐用膜材料，其中，構(gòu)成膜材料的至少一個(gè)保護(hù)層由聚烯烴樹脂構(gòu)成。3.如權(quán)利要求1或2所述的貯氣罐用膜材料，其中，基布層為織物，且纖維的細(xì)度與密度的積為25005000,其中，細(xì)度的單位為dtex，密度的單位為根/英寸。4.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的貯氣罐用膜材料，其中，在基布層的單面或兩面上層壓膜狀的聚氨酯樹脂層，且該聚氨酯樹脂層的厚度為550pm。5.—種貯氣罐，其使用權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的貯氣罐用膜材料。全文摘要本發(fā)明提供一種貯氣罐用膜材料，其除了具有纖維基布的強(qiáng)度外，還具有能夠作為貯氣罐使用的耐磨性及耐彎曲性，并且氣體阻隔性高。一種貯氣罐用膜材料，應(yīng)用于儲(chǔ)存或回收氣體的貯氣罐，所述膜材料至少由保護(hù)層、基布層、氣體阻隔層、保護(hù)層這四層構(gòu)成。文檔編號(hào)F17B1/26GK101473161SQ200780022378公開日2009年7月1日申請(qǐng)日期2007年6月11日優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日發(fā)明者日下幹生,本石靖夫,森裕之,長(zhǎng)瀨諭司申請(qǐng)人:帝人纖維株式會(huì)社