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
技術領域：
：本發(fā)明特別涉及大型貯氣罐用膜材料，并涉及適合構建儲存城市燃氣及特殊氣體等的貯氣罐以及由畜產(chǎn)、水產(chǎn)設施的廢棄物、食物殘渣等有機廢棄物產(chǎn)生沼氣或熱分解氣體等的生物氣處理設施的膜材料。
背景技術：
：在鑄鐵廠等的廢氣或低壓燃料氣體等的儲存設備等中，使用由玻璃鋼、金屬構成的貯氣罐。另外，目前，將一般污水處理設施、家畜糞尿處理設施或食物殘渣、酒糟、醬油糟等的處理設施等產(chǎn)生的沼氣等進行回收并作為能源利用的生物氣處理設施、以及將有機廢棄物熱分解產(chǎn)生的氣體進行有效利用的設施引起廣泛的關注。特別是近年來，隨著時代的需要，在新增這些設施的同時，各設施的大型化也在不斷發(fā)展。在這些領域中，期待用高強度且重量輕的膜材料更經(jīng)濟地構建儲存及回收氣體的設備。例如，有涉及膜式貯氣罐的專利文獻1。該文獻記載了一種箱式收納型膜式貯氣罐，其具有如下結構在由玻璃鋼材料、金屬材料等構成的剛性結構的箱中，容納由具有氣密性和液密性的撓性膜材料構成的袋體所形成的可充放氣體的儲氣袋。該文獻沒有特別說明貯氣罐用膜材料所使用的材料，只有關于膜式貯氣罐系統(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面上，根據(jù)需要設置粘固涂層，并依次設置金屬或金屬化合物薄膜層、根據(jù)需要的保護層，由此得到具有透明性的包覆膜，利用含有無機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)生的熱應力所導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用的強度。另外，專利文獻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、氣體阻隔層構成的超輕膜材料。該發(fā)明的用途是作為飛艇內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用的耐磨性及耐彎曲性。專利文獻l:日本特開2005-48930號公報專利文獻2:日本特開2000-006304號公報專利文獻3:日本特開2005-119232號公報
發(fā)明內容本發(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，應用于儲存或回收氣體的貯氣罐，其特征在于，至少由保護層、基布層、氣體阻隔層、保護層這四層依次層壓而成。在此，優(yōu)選構成膜材料的至少一個保護層由聚烯烴樹脂構成。4另外，優(yōu)選上述基布層為織物，且纖維的細度(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，能夠用高強度且重量輕的膜材料更經(jīng)濟地構建儲存及回收氣體的設備。圖1是表示將本發(fā)明的膜材料用于貯氣罐的一例的圖。標號說明l..ie氣罐外膜2--貯氣罐內膜3">空氣室4..氣體室5"-下部噴嘴6..-送風機7..-鋼制架臺8..-送風管道9..-上部噴嘴lO--超聲波測距儀ll'-赤道部12…頂部(墜子)貯氣罐具體實施例方式本發(fā)明中，作為用于顯現(xiàn)膜材料的強度的層，使用由纖維構成的基布是重要的。通過制成織物，使每條纖維具有的強度在同一方向上合并，由此能夠得到更高強度的膜材料。基布的形式可以為織物、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)強度的平織物，為了同時提高強度和撕裂強度，也可以采用防撕裂(rip-st叩)結構。關于所用的原材料，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纖維，但從性價比的方面考慮，認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，構成基布層的纖維的細度(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。細度(dtex)與密度(根/英寸)的積低于2500時，構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，如果達到10mm以上，則制品的品質下降，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，由于應力集中于缺陷部分，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，而且還降低強度的顯現(xiàn)率，使本發(fā)明的目的無法實現(xiàn)。要使滑移量小于10mm，只要將構成基布層的纖維的細度與密度的積如上所述設定為2500以上即可。另外，通常用紡織機織成織物后，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備的整經(jīng)工序中附著的糊劑等雜質，要經(jīng)過精練工序，此時，為了抑制該滑移，使用巻染機來進行是非常有用的。另一方面，細度(dtex)與密度(根/英寸)的積超過5000時，基布的重量增大，對于用作本發(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一步提高。另外，基布層變得易于處理，氣體阻隔層或保護層的加工性也提高。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，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層加工時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，基布層的重量增大，對于用作本發(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面上設置氣體阻隔層。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存城市燃氣或特殊氣體的部件，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，對上述各膜進行金屬或金屬氧化物等的蒸鍍加工，在進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用水準，需要用其它樹脂層保護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(保護層)涂布維持強度的基布層和氣體阻隔層或者用該樹脂膜進行層壓，對于維持膜材料的功能、容易地構建貯氣罐是非常有用的。并且，構建貯氣罐時，為了使膜材料之間相互接合，也優(yōu)選設置這種層。用于保護層的樹脂可以使用聚乙烯樹脂、聚氨酯樹脂(其中，不包括預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)選保護膜使用化學性質穩(wěn)定的聚乙烯等聚烯烴。這些樹脂可以用一般的方法進行加工，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，基布層側或氣體阻隔層側使用的保護層的厚度通常均為5180jim，優(yōu)選為10100|im。具有上述結構的本發(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，保護層/基布層/氣體阻隔層/保護層各層之間，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行粘合即可。另外，在保護層如上所述由多層構成時，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對使用上述膜材料的貯氣罐進行下述說明。球形膜制貯氣罐由外膜1和內膜2構成，在球的中央部周圍(赤道部11)，外膜與內膜在多個位置被固定。并且，外膜1在赤道部11處在多個位置上固定于鋼制臺架7。球形膜制貯氣罐由內膜2分割為空氣室3和氣體室4，氣體由下部噴嘴5進出，空氣通過送風機6、送風管道8及上部噴嘴9進出空氣室3。以下述方式進行設計通過送風機6對空氣室3施加一定程度以上的壓力，使貯氣罐即使在風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，在內膜2的頂部12上安裝膜材料或塑料等制成的墜子，隨著儲存氣體量的增減，墜子上下移動。通過安裝在外膜頂部的超聲波測距儀IO等測量該墜子上下移動的距離，由此能夠測量氣體的儲存量?？諝馐?和氣體室4隔著內膜2取得壓力的平衡，因此，通常沒有過大的張力作用于內膜2，但有時由于結露等原因，頂部(墜子)12的上部也可能形成水洼，此時，作用于內膜2和內膜與外膜的固定部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膜2，能夠更加經(jīng)濟地構建耐摩損性、彎曲性、氣體阻隔性優(yōu)良的儲存及回收氣體的貯氣罐。實施例下面，通過實施例更具體地說明本發(fā)明。另外，實施例中的物性通過下述方法測定。(1)透氣度通過透氣度試驗(JISK7126A的方法)進行評價。測定氣體使用氧氣。(2)耐磨性及耐彎曲性在進行重復揉搓試驗(JISK6406)后，進行透氣度試驗(JISK7126A法)，重復揉搓的次數(shù)為5000次，透氣度試驗的測定氣體使用氧氣。實施例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)。在該織物的一個面上層壓聚氨酯膜(PU)(大倉工業(yè)株式會社制、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層壓15pm厚的乙烯-乙烯醇共聚物膜(可樂麗株式會社制、工A—小膜EF-XL)，得到由基布層和氣體阻隔層構成的兩層膜。進一步，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MKV制、7》卜口y)、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)(東麗公司制，聚氨酯膜(PU)(大倉工業(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施例14。另外，實施例5中，在上述織物的兩面上層壓聚氨酯膜(PU)(大倉工業(yè)株式會社制夕，^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成的兩層膜。進一步，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)(大倉工業(yè)株式會社制、夕，3口y)、聚乙烯膜(PE)(東賽璐制、TUX)。表l顯示實施例的物性，表2顯示比較例的物性。表1實施例1實施例2實施例3實施例4實施例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保護層(兩面)PVCPETPUPEPE透氣度(cc/m224小時atm)1315381以下揉搓試驗后的透氣度(")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，能夠用高強度且重量輕的膜材料更經(jīng)濟地構建儲存及回收氣體的設備，產(chǎn)業(yè)利用價值極高。權利要求1.一種貯氣罐用膜材料，應用于儲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層、基布層、氣體阻隔層、保護層這四層依次層壓而成。2.如權利要求l所述的貯氣罐用膜材料，其中，構成膜材料的至少一個保護層由聚烯烴樹脂構成。3.如權利要求1或2所述的貯氣罐用膜材料，其中，基布層為織物，且纖維的細度與密度的積為25005000,其中，細度的單位為dtex，密度的單位為根/英寸。4.如權利要求13中任一項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，其使用權利要求14中任一項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，應用于儲存或回收氣體的貯氣罐，所述膜材料至少由保護層、基布層、氣體阻隔層、保護層這四層構成。文檔編號F17B1/26GK101473161SQ200780022378公開日2009年7月1日申請日期2007年6月11日優(yōu)先權日2006年6月14日發(fā)明者日下幹生,本石靖夫,森裕之,長瀨諭司申請人:帝人纖維株式會社