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JP2002528295A - 中空回転体及びその製造方法 - Google Patents

中空回転体及びその製造方法

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Publication number
JP2002528295A
JP2002528295A JP2000578153A JP2000578153A JP2002528295A JP 2002528295 A JP2002528295 A JP 2002528295A JP 2000578153 A JP2000578153 A JP 2000578153A JP 2000578153 A JP2000578153 A JP 2000578153A JP 2002528295 A JP2002528295 A JP 2002528295A
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JP
Japan
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tape
rotating body
heating
hollow
tube
Prior art date
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Application number
JP2000578153A
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English (en)
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ドゥバルム、ジャン−ポール
ボワロン、ジャック
シビディノ、アレクサンドル
Original Assignee
ベトロテックス フランス ソシエテ アノニム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ベトロテックス フランス ソシエテ アノニム filed Critical ベトロテックス フランス ソシエテ アノニム
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Abstract

(57)【要約】 本発明は回転によって生成される中空体に関し、その壁は、少なくとも外周は単一の熱可塑性材料Ａでつくられた第１の内側ゾーン（ａ）及び第１のゾーン（ａ）と連続して配置され且つ材料Ａと同一の材料と前記熱可塑性材料中に埋め込まれた複数本の連続ガラス糸とでつくられた第１の部分（ｂ）と前記中空体の外周を形成し且つ熱可塑性材料のみでつくられた第２の部分（ｃ）とを具備する第２のゾーンを具備する。本発明は、０．５％未満の，好ましくは０．２％未満の，気孔率Ｖvを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、熱可塑性有機材料ベースの中空回転体，その中には軸の周りに螺旋
状に巻かれた複数本の連続ガラスフィラメントが埋め込まれている，に関する。
【０００２】 本発明は、そのような適用に制限されるものではないが、全てのタイプのパイ
プ，特には、加圧流体を搬送することが意図されたもの，の製造を参照してより
詳細に記載される。 他の有利な適用は、流体，特には、加圧流体，を収容することが意図されたタ
ンクの製造である。
【０００３】 プラスチック類は、このタイプの製造に既に広く利用されているが、遭遇する
高い圧力に耐えるために、製造されるパイプの壁は必然的に非常に大きな厚さを
有していなければならない。この非常に大きな厚さは、パイプにかなりの重量を
与える。
【０００４】 そのようなパイプの重量を減少させるために、それらの表面に配置された補強
繊維によってそれらを補強することが既に提案されている。そのような解決法は
、例えば、特許ＧＢ−Ａ−２，０７７，８８０によって想定されており、それは
、軸方向に熱可塑性樹脂を含浸させられた連続ガラス糸で直接覆われ、その周り
に熱硬化性樹脂を含浸させられた連続ガラス糸が螺旋状に巻かれたＰＶＣ製また
はポリプロピレン製の押出材（extruded former）からなる複合パイプ，後者の
糸自体は熱可塑性樹脂の層で覆われている，を記載している。
【０００５】 これらパイプの連続的な製造が高価であり且つ非常に複雑であるという事実の
ほかに、これらパイプの寿命は非常に短い。これは、それらを構成する前述の様
々な材料は相互に急速に剥離し、それにより、それらの破裂強さを急速に減少さ
せるからである。 これが、特許ＥＰ−Ａ−０．６９７，５５３が他のタイプの複合パイプ，その
中にはその軸に平行に補強短繊維が分散され、その周りには連続補強繊維が螺旋
状に巻かれている，を提案している理由である。
【０００６】 短繊維は押出材から非常に急速に引き離れるようになり、それにより、急速に
蔓延する破断イニシエータを後者の中に生成することが判明している。その結果
、パイプの破裂強さは急速に減少する。最低限の，特には施行されている基準を
満足する，長期破裂強さを保証するために、押出材の厚さを再度増加させること
，それはパイプ重量の無視できない増加を招く，によって破断の急速な蔓延を補
償することが必要である。
【０００７】 さらに、例え最低限の長期破裂強さが保証されたとしても、短繊維は、一端ゆ
るむと、押出材の内面に出現する。パイプによって搬送されることが意図された
流体が水である場合、視認可能な短繊維が前記流体を汚染するという危険を冒す
ので、パイプが満足しなければならない食品関連基準はもはや満足させられない
。
【０００８】 本発明の目的は、それゆえ、前述の欠点を軽減すること、及び、特には、軽量
であり且つ優れた長期破裂強さを有する前述のタイプのパイプを提案することに
ある。
【０００９】 これを成し遂げるために、本発明の主題は、特には加圧流体を収容することが
意図された中空回転体であって、前記回転体の壁はその厚さの中に、 − 内周は前記流体と接触させられることが意図され且つ少なくとも外周は
単一の熱可塑性有機材料Ａでつくられた第１の領域、及び − 前記材料Ａと同一の熱可塑性材料と前記熱可塑性材料中に埋め込まれ且
つ前記中空回転体の軸線の周りに螺旋状に巻かれた複数本の連続ガラス糸とでつ
くられた第２の領域を具備し、 − 前記第２の領域は、その厚さの中に、前記回転体の前記第１の領域と連
続するように配置され且つ前記熱可塑性材料Ａ及び前記複数本のガラス糸でつく
られた第１の部分と、前記回転体の前記外周を形成し且つ前記熱可塑性材料Ａの
みでつくられた第２の部分とを具備し、 − 前記回転体の前記壁は、０．５％未満の，好ましくは０．２％未満の，
体積気孔率Ｖvを有することを特徴とする。
【００１０】 本発明に関連して、本発明による体積気孔率は画像分析タイプの顕微鏡写真法
を用いた公知の方法で測定されてもよいことが明記される。それゆえ、その回転
体に対して幾つかの局所的測定を行い且つその統計的解析を実行することが適切
である。
【００１１】 また、体積気孔率は、以下の式： Ｖv＝（ｄth−ｄr）／ｄth を用いた一般化された方法で計算すること，そこでｄth及びｄrは中空回転体の
理論密度及び実測密度をそれぞれ示す，が可能である。理論密度は、相対百分率
によってウェイトを与えられたガラスの密度と熱可塑性有機材料Ａの様々な密度
とから計算される。実測密度に関しては、回転体の実測体積に対する実測質量の
比を求めることにより計算される。
【００１２】 本解決法は、提起された問題を完全に解決する。これを達成するために、本発
明者らは、第一に、複合パイプが満たさねばならない重要な機能を分析し、前提
部において言及されるような従来技術に係る複合パイプの不十分な箇所を明らか
にすることができた。
【００１３】 この分析によると、補強繊維は、原則的に、パイプ内部を流れる流体によって
もたらされる圧力による円周及び軸応力の全てに耐えなければならず、熱可塑性
有機材料製の内部領域はこの同じ流体に対して不浸透性であり且つ化学的に適合
性でなければならない。それゆえ、熱可塑性有機材料製の押出材を覆う複数本の
連続補強繊維の単なるフーピングが、これら機能を満たすべきである。
【００１４】 さて、本発明者らは、このタイプの複合パイプの時間耐久性を保証するために
は、繊維の効果的な保護とそれを構成する様々な要素間の完璧な接着との両方が
存在していることが絶対的に必要であることを発見している。
【００１５】 それらは、クレームされるように、それを構成する様々な要素間での十分に密
接な結合（union）を有し、従来に比べて遥かに長い寿命が保証され得る回転体
を案出することができた。 さらに、本発明は、運送及び取扱いが遥かに容易なパイプを得ることを可能と
する。
【００１６】 本発明の１つの有利な特徴によると、熱可塑性有機材料Ａは、ポリエチレンＰ
ＥやポリプロピレンＰＰタイプのポリオレフィン或いはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ
）であってもよい。これら材料は、他のものの中でも、化学的に不活性であり、
非常に低い温度にも耐えることができ、製造コストが低いという利点を有してい
る。 熱可塑性有機材料Ａの密度ｄは、壁の厚さ方向に変化していてもよく、特には
、０．９１５乃至０．９６０ｇ／ｃｍ3であってもよい。
【００１７】 有利な変形によると、熱可塑性有機材料中に埋め込まれる複数本の連続ガラス
糸は前記回転体の軸に対して５０乃至５５°の角度をなす。そのような配置は、
同量の連続ガラス糸の使用で、それの中を流れる或いはその中に収容される流体
によってもたらされる圧力に対する回転体の軸及び円周耐性がさらに増加するこ
とを可能とする。
【００１８】 他の有利な変形によると、熱可塑性有機材料中に埋め込まれる連続ガラス糸は
回転体の軸に対し９０°に近い角度をなし、他の連続ガラス糸がその熱可塑性有
機材料中に埋め込まれ、これらは回転体の軸に沿って縦に配置される。
【００１９】 これら変形の一方、それらの組み合わせ、或いは連続ガラス糸の異なる巻き角
への選択（preference）を与える他の変形の選択（choice）は、ガラス糸のそれ
らが配置される方向におけるそれぞれの量と同様に、圧力に対する耐性、オーバ
ル化に対する耐性、曲げ強さ、引張強さなどのようなそれぞれの適用に関連した
特定の制約に従って為されるであろう。
【００２０】 好ましくは、連続ガラス糸は、回転体の壁の第２の領域の第１の部分中に均一
に分散させられる。熱可塑性有機材料中での糸のそのような分布は、回転体の機
械的特性を非常に有利に高め、それらを長期間保証する。
【００２１】 本発明はまた、上記に規定され、熱可塑性有機材料，好ましくは材料Ａと同一
であるもの，でつくられた外面仕上保護層で被覆された回転体からなる複合パイ
プに関する。
【００２２】 本発明に係る仕上層は、パイプが、貯蔵、運送、現場作業、及び使用の際に起
こりがちな外部作用に対して高い信頼性で保護されるのを可能とする。
【００２３】 本発明に係る回転体またはパイプは、加圧流体を収容する及び／または搬送す
るのに特に好適である。
【００２４】 本発明はまた、中空回転体，その壁は連続ガラス糸が埋め込まれた熱可塑性有
機材料でつくられ、これらはその回転体の軸の周りに螺旋状に巻かれている，の
製造方法に関する。本方法によると、以下の工程： ａ）加熱された状態のテープが回転しているチューブの周りに螺旋状に巻か
れる工程，少なくとも前記チューブの壁の外面は前記熱可塑性材料Ａでつくられ
、前記テープは同じ熱可塑性材料Ａとこの材料中に埋め込まれた複数本の連続ガ
ラスフィラメントとでつくられている，と、 ｂ）前記テープで被覆された前記チューブの外周面の一部は、前記テープが
前記チューブと接触するようになるゾーンの直ぐ下流に位置するゾーンで、前記
材料Ａの融点よりも高い温度に加熱される工程と、 ｃ）工程ｂ）の前記加熱ゾーンの直ぐ下流に位置するゾーンで、前記テープ
で被覆された前記チューブの前記外周面の一部に局所圧力が印加される工程とが
直列に実行される。 有利には、局所圧力と同時に冷却が適用される。
【００２５】 本方法は、特許出願ＥＰ５６９，９２８で使用されるような複合糸よりはむし
ろ複合テープを使用することにより、熱可塑性材料中でのガラスフィラメントの
非常に良好な分布を得ることを可能とする。
【００２６】 そのうえ、テープが置かれる位置の下流で加熱工程及び圧縮／冷却工程を伴う
本発明の方法とは異なり、出願ＥＰ５６９，９２８の方法は、糸の撚り（turns
）が相互に結合され且つ糸のフィラメント間の空気を追い出すのを容易にするた
めに、チューブ上で複合糸を同時に圧縮及び加熱する必要性を明らかとしており
、それに対し、本発明の方法において、加熱は下流であり、それはチューブの熱
可塑性材料及びテープの熱可塑性材料が一端後者が所定の位置に配置されると相
互に融着することを可能とし、圧力もまた下流で印加され、それはテープの層間
の空気を既に接触しているガラスフィラメント間からは少しも除去することなく
除去し、一方は他方に反して、まさしくチューブを覆っている製品，すなわちテ
ープ，の性質のために空気が全く存在していないことを可能とする。
【００２７】 さらに、本発明の方法は、ポリオレフィンタイプの熱可塑性材料に適用するこ
とが特に有利である。というのは、この材料は高い粘性を有し、それゆえ、特に
出願ＥＰ５６９，９２８で指摘されているように繊維との組み合わせて処理する
ことが困難であるが、本方法は、チューブの熱可塑性材料をそれを覆うテープの
複合材料の熱可塑性樹脂とともに融解させることに完全に成功するためである。
ポリオレフィン材料は有利に低価格であり且つ食品の見地からも適合性であるの
で、この配置を力説することはますます重要である。
【００２８】 好ましくは、テープは、工程ａ）のために、チューブ近傍に位置するゾーンに
おいて材料Ａの軟化温度より高く且つその分解温度よりも低い温度にまでの表面
加熱操作を受けて加熱された状態で到着する。
【００２９】 また、好ましくは、工程ａ）の前に、以下の工程： − 均質混合された複数本のガラスフィラメントと材料Ａの複数本のフィラ
メントとからなる複数本の連続混繊糸が、少なくとも１枚の並列な複数の糸のシ
ートの形態で引き込まれ且つ集められる工程と、 − 前記シートが、それが前記材料Ａの融点乃至分解温度の温度にまで加熱
されるゾーンへと導入される工程と、 − 前記加熱されたシートが含浸デバイスに通過させられて、工程ａ）にお
ける前記テープよりも平坦な形状の緻密化され且つ薄層化されたテープを得る工
程と、 − 前記薄層化されたテープが、それが前記材料Ａの融点乃至分解温度の温
度にまで加熱されるゾーン中に導入されて、工程ａ）における前記加熱されたテ
ープを得る工程とが直列に実行される。
【００３０】 本方法のこの変形によると、特許０，３６７，６６１、ＷＯ９８／０１７５１
、及びＥＰ０，５９９，６９５に記載されるような直接法で得られた混繊糸の巻
繊（windings）の使用が可能であり、それら糸は特には本方法の安定性のために
優れた混繊指数を有するといる利点を持っている。本発明のコンテクストにおい
て、表現「優れた混繊指数」は、平均値が１２未満の混繊指数を意味するものと
理解されるべきである。混繊指数の平均値は以下の： − 混繊糸の所定の長さに沿って幾つかの断面が定められ、 − グリッドがこれら断面のそれぞれを覆って配置され、複数本のガラスフ
ィラメントと熱可塑性有機材料の複数本のフィラメントとの表面分布が、画像分
析タイプの顕微鏡写真法を用いて、それぞれのグリッドセルについて測定され、 − それぞれの断面について、各グリッドセルの表面分布の標準偏差が計算
され、これは当該断面の混繊指数であり、 − 全ての断面についての混繊指数の平均値が計算される という方法で計算されることが指摘されるべきである。
【００３１】 この優れた混繊指数は、上述したような付随する利益とともに、回転体の軸に
平行な熱可塑性材料中にガラス糸の優れた分布をもたらす。
【００３２】 最後に、本発明は、上記に規定される方法を実行するための装置に関する。本
装置は、 − 熱可塑性有機材料Ａ中に埋め込まれた複数本の連続ガラス糸からなるテ
ープを、チューブ，少なくともその壁の外面は同一の材料Ａでつくられ、その軸
の周りに回転している，の近傍に位置するゾーンで少なくとも表面加熱する手段
と、 − 前記回転しているチューブの周りに前記加熱されたテープを螺旋状に巻
く手段と、 − 前記テープで被覆された前記チューブの外周面の一部を、前記テープが
前記チューブと接触するようになるゾーンの直ぐ下流に位置するゾーンで、前記
材料Ａの融点よりも高い温度にまで加熱する手段と、 − 前記テープで被覆された前記チューブの前記外周面の部分に、前記加熱
するゾーンの直ぐ下流に位置するゾーンで局所圧力を印加する手段とを具備する
ことにおいて注目に値する。
【００３３】 好ましい変形によると、テープを表面加熱する手段は、少なくとも１つの赤外
線型オーブン，好ましくは表面加熱されたテープの温度に従って電力を調整され
るストリップまたはランプで働くもの，を具備する。そのようなオーブンは、エ
ネルギーの見地から高性能である及び調整が容易であるという利点を有している
。
【００３４】 有利には、巻く手段は、本発明に係る加熱されたテープを所定の位置に配置す
るプロセスを促進する敷設ヘッドを具備する。敷設ヘッドは制御された方法で回
転可能であり、好ましくは、３つの相互に平行な双曲面状のローラを具備し、そ
の軸線はテープの送り方向にほぼ垂直であり、これ自体は敷設ヘッドのピボット
軸に平行である。敷設ヘッドについてのそのような構成は、テープがチューブ上
の所定の位置に置かれる正確さ及び再現性を相当に改良する。
【００３５】 付加的な特徴によると、テープで被覆されたチューブを加熱する手段は、ほぼ
長方形（oblong）の断面を有する熱風吹出しノズルを具備する。 他の特徴によると、局所圧力を印加する手段は、アクチュエータで加圧された
少なくとも１つの回転するローラを具備する。
【００３６】 本発明に係る全ての工程が特には直説法によって得られる連続混繊糸の複数の
巻かれた束（package）を用いて連続的に実行される場合、本装置は、 − 均質混合された複数本のガラスフィラメントと材料Ａの複数本のフィラ
メントとからなる連続混繊糸を、少なくとも１つの並列な複数本の糸のシートの
形態で引き込み且つ集める手段と、 − 前記シートを前記材料Ａの融点と分解温度との間の温度にまで加熱する
手段と、 − 前記加熱されたシートに含浸させて平坦な形状の緻密化され且つ薄層化
されたテープを得るデバイスと、 − 前記テープを前記テープを巻く手段まで前記材料Ａの融点と分解温度と
の間の温度に維持する手段と をさらに具備してもよい。
【００３７】 この変形によると、前記巻く手段及び集める手段は、クリール，それからガラ
スフィラメントと材料Ａのフィラメントとからなる均質混合された連続混繊糸が
巻き出される，と、前記混繊糸を案内する少なくとも１つのローラとを具備する
。
【００３８】 更なる詳細及び有利な特徴は、図１乃至図１１，それらは、 − 図１：本発明に係る回転体の一部の画像； − 図２及び図３：図１に係る回転体の壁の厚さを示す２つの微視的断面； − 図４乃至図８：図１に係る回転体の製造に使用される装置に加え、この
装置の様々な部分の一般的な図式表現； − 図９乃至図１１：比較例として与えられる回転体の画像 をそれぞれ示す，を参照しつつ、本発明の例証的であるが非制限的な例の詳細な
記載を読むことから明らかになるであろう。
【００３９】 図１は、本発明に係る連続ガラス糸で補強された有機熱可塑性材料Ａ，例えば
ポリエチレン，でつくられ、外径が２００ｍｍである回転体の一部の外側表面の
画像を示している。この画像は、特には均一なダイアモンド型パターンとともに
、パイプのこの部分のその高さ全体にわたる完璧な均質性を示している。このパ
ターンは、本発明に係る製造方法の一工程の特徴であり、連続ガラス糸が巻かれ
た角度を示している。 その回転体のこの部分の重量はほぼ４ｋｇ／ｍである。
【００４０】 図２及び図３は、その回転体のこの部分の壁の厚さを示す顕微鏡を用いて得ら
れた２つの微視的断面である。図２は回転体の一部の特有の構造を示している。
この部分は、その厚さ方向に、 − 内部の第１の領域ａ，その内周は回転体を流れる或いはその中に貯蔵さ
れる流体と接触させられることが意図されており、この領域は平均密度がほぼ０
．９５５ｇ／ｃｍ3の純粋ポリエチレンを具備し、そのメルトフローインデック
ス（ＭＦＩ）は１９０℃の温度で及び５ｋｇの重量について０．４５である，及
び、 − ほぼ０．９５２ｇ／ｃｍ3の平均密度を有するポリエチレンと軸に沿っ
て均一に分布した複数本の連続ガラス糸とで構成された第２の領域，そのポリエ
チレンのメルトフローインデックス（ＭＦＩ）は１９０℃の温度で及び２．１６
ｋｇの重量について１８であり、それら連続ガラス糸はこの領域の厚さの中に埋
め込まれている，へと分割されている。
【００４１】 第２の領域は、その厚さ方向に、一方では、回転体の第１の領域ａと連続する
ように配置され且つポリエチレンとガラス糸とを具備する部分ｂへと、他方では
、回転体の外周を構成し且つポリエチレンのみを具備する部分ｃへと分割されて
いる。
【００４２】 実際、第１の領域ａと第２の領域の部分ｂとの間に視認可能な「境界」が全く
存在していないことは、前述の図の局所的な×８拡大を示す図３の観察から確か
に明白である。この「境界」の欠如は、使用される熱可塑性有機材料の完璧な連
続性を示している。それゆえ、回転体の製造プロセスの間に、密度の異なる２つ
のポリエチレン種間には完璧な結合があった。 上述の画像分析法のような測定法は、回転体１のこの部分の壁の体積気孔率を
定量することを可能とし、それは約０．２％である。
【００４３】 図４は、図１におけるような回転体の製造に使用された装置の一般的な図式表
現である。この装置２はまず第一にスタンド３を具備し、その中には、モータ及
びその様々な動作を同期させるシステム（図示せず）が固定されている。
【００４４】 このスタンド３からは回転可能なマンドレル４が突出しており、そのマンドレ
ルの横断面は、ＰＥ１００ポリエチレン製であり厚さ５ｍｍの押出チューブが締
り嵌めでそれを覆って嵌合されるように、インフレーションによって拡張されて
いる。また、このスタンド３からはシャフト６が突出しており、その回転はキャ
リッジアセンブリ７がマンドレルに対して平行移動するのを確実にする。
【００４５】 このキャリッジアセンブリ７は、部分ｂ及びｃによって形成される回転体の第
２の領域の構成材料を敷設するヘッド７１と、プレスローラ７２，その高さは流
体操作器（図示せず）によって調節される，と、熱風吹出しノズル７３と、加熱
チャンバ７４と、引張デバイス７５とをそれぞれ支持している。
【００４６】 キャリッジアセンブリ７の上流にはクリール８があり、それから、全て均質混
合された８００本のガラス糸と８００本のポリエチレンフィラメントとからなる
連続混繊糸９の複数の巻かれた束が巻き出される。これら混繊糸９は、Ｖｅｔｒ
ｏｔｅｘ社からＴＷＩＮＴＥＸの商標名で市販されており、重量百分率比は、ガ
ラスの場合は好ましくは６０であり、ポリエチレンの場合は４０である。そのよ
うな比は、回転体を製造する際に、加工し易さと軸方向及び横断方向の双方にお
ける機械的性能とのそれぞれの間で最も良好な歩みよりを得るのを可能とする。
【００４７】 この装置２の一般的な操作原理は、以下に与えられる。 複数の巻き出された束からの複数本の連続混繊糸は、まず、相互に並列な糸の
シートの形態に集められる。このシートは、それを引っ張る引張デバイス７５を
通過し、以下に詳細に説明される加熱チャンバ７４中へと至る。この加熱チャン
バ７４を出る際、シートはテープ１０へと転換されており、そのポリエチレン外
皮は未だ軟らかく且つ１５０乃至１８５℃の温度を有している。次に、テープ１
０は、敷設ヘッド７１を通って進み、チューブ５上に好適に適用されるように後
者から出てくる。敷設ヘッドはチューブの軸線に対して並進移動させられ、一方
、後者は回転させられて、テープ及びそれゆえにガラス糸はその周囲に軸線に対
して５０乃至５５°の有利な角度，この角度は９０°に近くてもよいが，で螺旋
状に巻かれる。巻き角は、キャリッジの移動速度とチューブの回転速度とに依存
する。テープ１０とチューブ５とが接触するようになるゾーンの直ぐ下流に位置
するゾーンにおいて、熱風吹出しノズル７３は、テープ１０で被覆されたチュー
ブ５の外周面の一部を２００乃至２４０℃の温度にまで加熱する。この加熱ゾー
ンの直ぐ下流で、プレスローラ７２は、テープ１０で被覆され且つ加熱されたチ
ューブ５の外周面の一部に局所圧力を印加し、テープ１０をチューブ５に固定す
る。上述のように可動なキャリッジ７に取り付けられた全ての要素はチューブの
軸線に平行に移動するので、後者はキャリッジ７の往復動作によってテープ１０
で完全に被覆されるようになる。この動作は、前述の同期システムの操作によっ
て得られる。
【００４８】 本装置の様々な部分は、図５乃至図８を参照しながらさらに詳細に説明される
。 クリール８（図示せず）は、本発明に係る混繊糸，これらはＴＷＩＮＴＥＸの
商標名で市販されている，の束を支持する水平回転スピンドルを具備するフレー
ムで本質的に構成されている。これら回転スピンドルは適当なデバイス，その機
能は混繊糸の張力を調節して束が制御されていない方法で巻き出すのを防止する
ことにある，によって制動される。明らかに、クリール８は、不動であってもよ
く或いはキャリッジ７の動作とともに移動してもよい。これは、特には、本発明
に従って被覆されるべきチューブ５の長さに依存するであろう。
【００４９】 図５は、本発明に従って使用される引張デバイス７５の詳細な斜視図である。
それは、混繊糸９が流れる方向を与える矢印ｆで示される方向に、第１のアイレ
ット板７５１と、第１のアイレット板７５１に平行な第２の穴あき板７５２と、
溝付ローラ７５３と、２つの接触ホイール７５４と、張力送り７５５とをそれぞ
れ具備している。アイレット板７５１は、複数本の混繊糸９をまとめ、それらを
穴あき板７５２に向けて浅い角度で案内する。後者は、それらを複数のペアへと
まとめてそれらをローラ７５３に位置合わせし、ローラ７５３の溝は、それらが
２つの接触ホイール７５４を通過した後に均質なシート９１が得られるように、
糸９間に均一な間隔を維持する。これら２つのホイール７５４の一方はシート９
１の速度を測定する速度センサを提供されており、それらホイール間の接触はシ
ート９１が滑ることなく運ばれるように為されている。張力送り７５５に関し、
これは混繊糸９が分散するのを減少させ、それにより、ポリエチレン糸が高温に
まで上げられた加熱デバイス７４の壁に貼り付くというリスクを回避する。
【００５０】 図６に示すように、加熱デバイス７４は２つの整列したオーブン７４１を具備
し、それらの熱源は電力調整赤外線ランプ７４２であり、これらオーブン７４１
間には含浸デバイス７４３があり、それは、シート９１を平坦化することによっ
て、まず第１に材料を緻密化するために糸の間に含まれている空気を除去し且つ
第２にガラスフィラメントを熱可塑性材料Ａ中に完全に埋め込んで、テープ１０
を得ることを可能とする。本発明の方法におけるこの工程は、その次に得られる
回転体の部分ｂの低い空孔率を達成することにおいて本質的な役割を演じる。そ
れらオーブンは、より上流のオーブン７４１，すなわち、引張装置に最も近いも
の，を出る際にテープ１０が到達する温度が１７０乃至１８０℃であり、より下
流のオーブン７４１，すなわち、敷設ヘッドに最も近いもの，を出る際にテープ
１０が到達する温度が１７５乃至１８５℃であるように調整される。含浸デバイ
ス７４３は、三角形状に配置された３つの互いに平行な加熱ロール７４４からな
る。より上方のロールは、テープ１０がより大きな或いはより少ない程度にまで
平坦化されるように調整され得る。
【００５１】 図７は、敷設ヘッド７１の詳細な構造を示している。このヘッド７１は調節可
能な止めを有する回転式アクチュエータ７１１を具備しており、その回転は、駆
動チェーン７１２を介して、それら自身の周りに回転可能な双曲面形状の３つの
ローラ７１４に留められた円形ボールベアリング７１３を駆動する。回転式アク
チュエータ７１１の回転，それは２つのバネ（図示せず）によって戻される，は
、ヘッドがキャリッジ７の直線移動方向に向けて傾けられて巻き上げの間のテー
プの歪みを防止するために、ヘッドが有利にはテープの中心軸に平行であり且つ
ほぼ一致した軸の周りで一方の方向に或いはその反対方向にピボットするのを可
能とし、ヘッドが与える傾角はテープの螺旋巻きの所望の角度に調整されている
。ローラ７１４は、テープ１０が敷設ヘッド７１を出る際に十分に高い温度に維
持されるように全て加熱され且つ温度制御される。この有利な構造は、テープが
非常に正確に及び非常に良好な再現性で置かれるのを可能とする。
【００５２】 最後に、図８は、本発明に係る装置のその下流部分における様々な要素の特定
の配置を示している。この配置によると、長方形の熱風吹出しノズル７３はチュ
ーブ５に垂直に配置され、敷設ヘッド７１に対し後者とは正反対の位置で整列さ
せられている。プレスローラ７２，矢印Ｐで示されるその接触圧は流体操作器（
図示せず）を介して加えられる，は、可動キャリッジに対して留められ且つテー
プ１０の幅にほぼ等しい距離だけ敷設ヘッドから離れて配置されている。このロ
ーラは、ホース７２１を経由して到達する流体によって冷却される。製造のこの
時点での様々な要素のこの配置は、テープ１０の及びチューブ５のポリエチレン
を相互に融解することによって、回転体の第１の領域のポリエチレンと第２の領
域の部分ｂのそれとの間に完璧な連続性を得ることを可能とし、且つ、ポリエチ
レンの薄膜が部分ｃを形成するために外周部中に滲出し且つ回転体の厚さ中にガ
ラス糸を封じ込めるのを可能とする。また、この配置は、テープの層間の空気が
追い出されるのを可能とする。特に、加熱ノズル７３及びプレスローラ７２がテ
ープ敷設の下流に配置されること、それゆえに、テープがチューブに接触すると
きに用いられないことは重要である。これは、敷設ヘッドはチューブの長さに沿
って往復動作を受け、それゆえ、同一の接触ゾーンに戻るため、テープがチュー
ブと接触するときに加熱ノズルが作動する場合には、チューブは最後には加熱さ
れ、それゆえに、その直径を増加させ、テープの最終的な層はより大きな円周を
覆って配置され、冷却の際、熱プラスチックは収縮するので、最早、ガラスフィ
ラメントは不幸にもチューブの周りにしっかりと固定されないからである。
【００５３】 図１に示す回転体のその部分は、そのプロセスの間に到達する温度に影響を与
えるパラメータの最適化された調節、及びそれゆえに、ガラスフィラメントと熱
可塑性材料との間並びにチューブ及びテープの密度の異なる様々なタイプの熱可
塑性材料間での本発明に係る所望の結合度の後に得られ、それらパラメータは、
マンドレル４の回転速度、マンドレルの回転によって可動なキャリッジ７により
実行される並進動作、ノズル７３によって吹き出される空気の流速及び温度、チ
ューブ５とノズル７３との間の距離、並びに、流体操作器によってプレスローラ
７２に及ぼされる圧力である。
【００５４】 以下の表１は、例として、外径が２００ｍｍに等しく、５５°のテープ巻き角
を有し、組み合わされた領域ｂ及びｃの厚さが１．２ｍｍである本発明に係る回
転体について、重量をｋｇ／ｍで、仕上層なしの総壁厚をｍｍで、剛性をｋＮ／
ｍ2で、及び破壊圧力をｂａｒで与えている。
【００５５】
【表１】
【００５６】 流体を搬送するのに供せられるパイプタイプの最終製品を得るために、このパ
イプの外壁は如何なる外部作用に対しても保証されていることが必要であり、こ
の目的のために、本発明の回転体を、好ましくはポリエチレンを用いて、外面仕
上保護層で、その層を押し出すことによって被覆する準備が為される。
【００５７】 純粋ポリエチレンは、５０年後に、その初期の特徴の５０％未満を保持するこ
とが認められている。そのうえ、ポリエチレン製品の製造者には公知の技術によ
って実行される促進老化試験は本発明の材料に適用されることが証明されている
。それゆえ、本発明に係るそのようなパイプは長期にわたって高い機械的性能レ
ベルを保って、その初期の特徴の６０乃至８０％を保持することが証明されてい
る。
【００５８】 以下の表２は、本発明に係るパイプと純粋ポリエチレン製のパイプとの間にお
ける、５０年後の材料の引張強さの比較である。
【００５９】
【表２】
【００６０】 最後に、図９乃至図１１は、回転体の一部の画像を示し、これらは、比較例と
して与えられており、 − 図９の回転体の一部は、先に説明したのと同様の製造装置２を用いたが
、連続ガラス糸の束のみから得られたものであり、 − 図１０の回転体の一部も、同様の製造装置２を用いたが、連続ガラス糸
の束と共巻き（co-wound）ポリエチレン糸とから、それらを混繊せずに得られた
ものであり、 − 最後に、図１１のパイプの一部は、同様の製造装置２を用い、本発明に
従って使用されたのと同様の，すなわち、ＴＷＩＮＴＥＸの商標名で市販されて
いる，混繊糸の束から得られたが、テープをチューブ上に配置する前にそれを予
備加熱しなかった。
【００６１】 これら画像の分析後、これら回転体の一部のいずれも図１に示される本発明に
係るパイプの一部の均質性，この均質性はＴＷＩＮＴＥＸのチューブのポリエチ
レンでの完璧な含浸によって特徴付けられる，を呈してはおらず、より明確には
、 − ガラス糸のみの使用は、ポリエチレンは表面的には溶融するが、それら
糸がチューブ５のポリエチレンによって含浸されるのを可能とはせず、 − 混繊なしでの共巻きガラス糸とポリエチレン糸との使用はポリエチレン
によるガラス糸の不十分な含浸をもたらし、これは、局在化した白っぽい色に加
えて粘着力（cohesion）に欠ける微視的領域によって明らかにされており、 − テープを予備加熱しないという事実は含浸の欠乏をもたらさないが、前
記材料の或いは接着力に欠ける前記チューブの局在化した微視的領域をもたらす
。
【００６２】 以下の表３は、図９乃至図１１に示す様々なパイプと図１の本発明に係るパイ
プとの間の破壊圧力の比較を例証している。
【００６３】
【表３】
【００６４】 本発明の範囲から逸脱することなく多くの変形がなされてもよいことは言うま
でもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る回転体の一部の画像。
【図２】 図１に係る回転体の壁の厚さを示す１つの微視的断面。
【図３】 図１に係る回転体の壁の厚さを示す他の微視的断面。
【図４】 図１に係る回転体の製造に使用される装置。
【図５】 図４に示す装置の一部の一般的な図式表現。
【図６】 図４に示す装置の一部の一般的な図式表現。
【図７】 図４に示す装置の一部の一般的な図式表現。
【図８】 図４に示す装置の一部の一般的な図式表現。
【図９】 比較例として与えられる回転体の画像。
【図１０】 比較例として与えられる回転体の画像。
【図１１】 比較例として与えられる回転体の画像。
【符号の説明】
１…中空回転体 ２…装置 ３…スタンド ４…マンドレル ５…チューブ ６…シャフト ７…キャリッジアセンブリ ７１…敷設ヘッド ７１１…回転式アクチュエータ ７１２…駆動チェーン ７１３…円形ボールベアリング ７１４…ローラ ７２…プレスローラ ７２１…ホース ７３…熱風吹出しノズル ７４…加熱チャンバ ７４１…オーブン ７４２…電力調整赤外線ランプ ７４３…含浸デバイス ７４４…加熱ロール ７５…引張デバイス ７５１…アイレット板 ７５２…穴あき板 ７５３…溝付ローラ ７５４…接触ホイール ７５５…張力送り ８…クリール ９…連続混繊糸 ９１…シート １０…テープ
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月９日（２０００．１０．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】 本方法は、従来技術，特には、特許出願ＤＥ ４２ １５７５６、ＥＰ ０ ２６
５ ９１５、ＥＰ ０ ４６３ ６１１、及びＥＰ ０ ５６９ ９２８，では為し得
なかった熱可塑性材料中でのガラスフィラメントの非常に良好な分布を得ること
を可能とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】 出願ＤＥ ４２ １５７５６は、ガラス繊維と熱可塑性材料とでつくられた糸の
熱可塑性中空体の周りへの巻きつけ（wounding）を記載している。それにもかか
わらず、その糸によって巻きつけられた中空体の補強は、異なっており、加熱デ
バイス中での全体の加熱により及び中空体内側への局所圧力の印加によりなされ
る。 出願ＥＰ ０ ２６５ ９１５、ＥＰ ０ ４６３ ６１１、及びＥＰ ０ ５６９
９２８は、巻き型（former）の周りにガラス繊維及び高分子材料ベースの糸また
は複合ストリップの多くの層を巻きつけ、複数の層の相互の補強は加熱工程及び
圧縮工程によって為され、それら工程は、それらが有利には順次為される本発明
とは異なり、ほぼ糸または複合ストリップが巻き型上に配置された瞬間に或いは
その間に同時に為されることを記載している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｃ０８Ｌ 23:00 Ｃ０８Ｌ 23:00 27:06 27:06 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＥ，ＡＵ，ＢＧ， ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＫ，ＴＲ，ＵＳ ，ＺＡ (72)発明者 シビディノ、アレクサンドル フランス国、エフ−73000 シャンべリー、 リュ・ドクトゥール・デフランソワ ９、 レジダンス・サン・フランソワ・アパルト マン 63 Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA15 BA26 CA52 CB02 CB14 CC03 CC07 DA07 DA20 DB02 DB12 EA17 4F072 AA04 AA08 AB09 AB22 AB34 AD04 AD06 AG03 AG14 AH13 AH19 AH21 AH49 AJ02 AJ03 AJ04 AJ14 AJ15 AK05 AK11 AL03 4F100 AG00B AK01A AK01B AK01C AK03A AK03B AK03C AK04A AK04B AK04C AK15A AK15B AK15C BA02 BA03 BA06 BA07 BA10A BA10C BA22 BA41 DA11 DG01B DG04B DG17B DJ10A DJ10C EA02 EJ42 EJ422 EJ82 EJ821 EJ94 EJ942 JA04 JA13A JA13B JA13C JB16A JB16B JB16C 4F213 AA03 AA04 AD04 AD15 AG08 AP05 AP12 AR06 AR13 WA06 WA09 WA14 WA43 WA52 WA57 WA83 WA92 WB01 WB11 WB22 WC03 WE06 WE07 WE09 WE16 WF01 WF05 WK01 WK03 WW06 WW15 WW21 WW26 WW50

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特には加圧流体を収容することが意図された中空回転体であ
    って、前記回転体（１）の壁はその厚さの中に、 内周は前記流体と接触することが意図され且つ少なくとも外周は単一の熱可塑
    性有機材料Ａでつくられた第１の領域（ａ）、及び 前記材料Ａと同一の熱可塑性材料と前記熱可塑性材料中に埋め込まれ且つ前記
    中空回転体の軸線の周りに螺旋状に巻かれた複数本の連続ガラス糸とでつくられ
    た第２の領域を具備し、 前記第２の領域は、その厚さの中に、前記回転体（１）の前記第１の領域（ａ
    ）と連続するように配置され且つ前記熱可塑性材料Ａ及び前記複数本のガラス糸
    でつくられた第１の部分（ｂ）と、前記回転体（１）の前記外周を形成し且つ前
    記熱可塑性材料Ａのみでつくられた第２の部分（ｃ）とを具備し、 前記回転体（１）の前記壁は、０．５％未満の，好ましくは０．２％未満の，
    体積気孔率Ｖvを有することを特徴とする中空回転体。
  2. 【請求項２】 前記熱可塑性有機材料Ａはポリオレフィン或いはポリ塩化ビ
    ニルであることを特徴とする請求項１に記載の中空回転体。
  3. 【請求項３】 前記ポリオレフィンはポリエチレンＰＥであることを特徴と
    する請求項２に記載の中空回転体。
  4. 【請求項４】 前記熱可塑性有機材料Ａの密度ｄは前記壁の厚さを貫いて変
    化することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の中空回転
    体。
  5. 【請求項５】 前記熱可塑性有機材料の密度ｄは０．９１５乃至０．９６０
    である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の中空回転体。
  6. 【請求項６】 前記複数本の連続ガラス糸は前記回転体の前記軸に対して５
    ０乃至５５°の角度をなしていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいず
    れか１項に記載の中空回転体。
  7. 【請求項７】 前記熱可塑性有機材料中に埋め込まれた前記複数本の連続ガ
    ラス糸は前記回転体の軸線に対して９０°近傍の角度をなし、他の複数本の連続
    ガラス糸が前記熱可塑性有機材料中に埋め込まれ、これらは前記回転体の軸に沿
    って縦に配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記
    載の中空回転体。
  8. 【請求項８】 前記複数本の連続ガラス糸は前記中空回転体の壁の前記第２
    の領域の前記第１の部分（ｂ）中に均一に分布していることを特徴とする請求項
    １に記載の中空回転体。
  9. 【請求項９】 熱可塑性有機材料，好ましくは前記回転中空体の材料と同一
    な材料，でつくられた外面仕上保護層で被覆された請求項１乃至請求項８のいず
    れか１項に記載の回転体からなる複合パイプ。
  10. 【請求項１０】 中空回転体（１）の製造方法であって、前記回転体の壁は
    複数本の連続ガラス糸が埋め込まれた熱可塑性有機材料Ａをベースとし、これら
    糸は前記回転体の軸の周りに螺旋状に巻かれており、 ａ）加熱された状態のテープが軸の周りで回転しているチューブの周囲に螺旋
    状に巻かれる工程と、 ｂ）前記テープで被覆された前記チューブの外周面の一部が、前記テープが前
    記チューブと接触するようになるゾーンの直ぐ下流に位置するゾーンで、前記材
    料Ａの融点よりも高い温度に加熱される工程と、 ｃ）工程ｂ）の前記加熱ゾーンの直ぐ下流に位置するゾーンで、前記テープで
    被覆された前記チューブの前記外周面の一部に局所圧力が印加される工程とが直
    列に実行され、 少なくとも前記チューブの壁の外面は前記熱可塑性材料Ａをベースとし、前記
    テープは前記材料Ａと前記連続ガラスフィラメントとをベースとしていることを
    特徴とする中空回転体の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記テープ（１０）は、工程ａ）のために、チューブの近
    傍に位置するゾーンにおいて前記材料Ａの軟化温度よりも高い温度にまで少なく
    とも表面加熱する操作を受けて加熱された状態で到着することを特徴とする請求
    項１０に記載の中空回転体の製造方法。
  12. 【請求項１２】 工程ａ）の前に、 均質混合された複数本のガラスフィラメントと材料Ａの複数本のフィラメント
    とからなる複数本の連続混繊糸（９）が、少なくとも１枚の並列な複数本の糸の
    シート（９１）の形態で引き込まれ且つ集められる工程と、 前記シートが、それが前記材料Ａの融点乃至分解温度の温度にまで加熱される
    ゾーンへと導入される工程と、 前記加熱されたシートが含浸デバイス（７４３）に通過させられて、工程ａ）
    における前記テープよりも平坦な形状の緻密化され且つ薄層化されたテープを得
    る工程と、 前記薄層化されたテープが、それが前記材料Ａの融点乃至分解温度の温度にま
    で加熱されるゾーン中に導入されて、工程ａ）における前記加熱されたテープを
    得る工程と が直列に実行されることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の中空
    回転体の製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法を
    実行するための装置（２）であって、 熱可塑性有機材料Ａ中に埋め込まれた複数本の連続ガラス糸からなるテープ（
    １９）を、少なくとも壁の外面が同一の材料Ａでつくられ且つ軸の周りで回転し
    ているチューブ（５）の近傍に位置するゾーンで少なくとも表面加熱する手段（
    ７４）と、 前記回転しているチューブの周囲に前記加熱されたテープを螺旋状に巻く手段
    （７１）と、 前記テープで被覆された前記チューブの外周面の一部を、前記テープが前記チ
    ューブと接触するようになるゾーンの直ぐ下流に位置するゾーンで、前記材料Ａ
    の融点よりも高い温度にまで加熱する手段（７３）と、 前記テープで被覆された前記チューブの前記外周面の部分に、前記加熱するゾ
    ーンの直ぐ下流に位置するゾーンで局所圧力を印加する手段（７２）と を具備することを特徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 前記テープを表面加熱する手段（７４）は、少なくとも１
    つの赤外線型オーブン（７４１），好ましくは電力調整ストリップまたはランプ
    （７４２）で動作するもの，を具備することを特徴とする請求項１３に記載の装
    置。
  15. 【請求項１５】 前記巻く手段は敷設ヘッド（７１）を具備することを特徴
    とする請求項１３または請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記敷設ヘッド（７１）は制御された方法で回転可能であ
    り、特には、３つの相互に平行な双曲面状のローラ（７１４）を具備し、その軸
    線は前記ヘッドの回転軸にほぼ垂直であることを特徴とする請求項１５に記載の
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記テープで被覆された前記チューブを加熱する手段は、
    ほぼ長方形の断面を有する熱風吹出しノズル（７３）を具備することを特徴とす
    る請求項１３乃至請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記局所圧力を印加する手段は、アクチュエータで加圧さ
    れた少なくとも１つの回転ローラ（７２）を具備することを特徴とする請求項１
    ３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 均質混合された複数本のガラスフィラメントと材料Ａの複
    数本のフィラメントとからなる複数本の連続混繊糸（９）を、少なくとも１枚の
    並列な複数本の糸のシート（９１）の形態で引き込み且つ集める手段（８）と、 前記シートを前記材料Ａの融点と分解温度との間の温度にまで加熱する手段（
    ７４１）と、 前記加熱されたシートに含浸させて平坦な形状の緻密化され且つ薄層化された
    テープを得るデバイス（７４３）と、 前記テープを、前記テープを巻く手段まで、前記材料Ａの融点と分解温度との
    間の温度に維持する手段（７４１）と をさらに具備することを特徴とする請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項に
    記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記巻く手段及び前記集める手段は、クリール（８）と前
    記混繊糸を案内する少なくとも１つのローラ（７５３）とを具備し、前記クリー
    ルから均質混合された複数本のガラスフィラメントと材料Ａの複数本のフィラメ
    ントとからなる複数本の連続混繊糸の複数の束が巻き出されることを特徴とする
    請求項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記シートを加熱する手段は少なくとも１つの赤外線型オ
    ーブンを具備することを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記含浸デバイス（７４３）は、三角形状に配置された３
    つの互いに平行な加熱ロール（７４４）からなることを特徴とする請求項１９乃
    至請求項２１のいずれか１項に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記テープを加熱する手段は少なくとも１つの赤外線型オ
    ーブン（７４１）を具備することを特徴とする請求項１９乃至請求項２２のいず
    れか１項に記載の装置。
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