JPH0819617B2 - 長尺物を含浸するための装置と方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、長尺物に熱安定性物質を含浸させるための
装置および方法に関する。

特に、本発明は糸や防染織物などのような長尺物に流
動状のレジンのような熱硬化性物質を含浸させて補強す
るための装置並びに方法の改良を提供する。

熱安定性材料とは、熱および／または温度の作用によ
って永続的にあるいは永久にその特性を変化させられる
物質を意味するものである。

この熱作用は材料の橋かけ結合や硬化のような物質の
特性を変化させる過程に対して役割を果たす作用でもあ
り得る。この熱作用はまた、材料の永続的または永久的
な変化を引き起こす作用だけでなく、材料の酸化あるい
は蒸着（蒸発）、更には部分的な酸化あるいは蒸着（蒸
発）などの他の作用を伴うものである。

本発明によって使用され得る熱安定性材料は、本発明
の装置および方法においてそれに与えられる異った温度
において、流動体であることが好ましいが必ずそうでな
ければならないということではない。これらの材料は、
例えば熱硬化性材料や、エラストマ（人造ゴム）、熱可
塑性樹脂、あるいは金属であってもよい。

長尺物とは金属やポリアミド、あるいはデュポン・ド
・ヌムール社（Dupont de Nemours）の商標KEVLARを付
して市販されているポリアミド、ガラス、炭素繊維など
から造った強化繊維や、これらの糸を平行に並べて形成
した帯状の編物や織物などの長い強化材製品である。

［従来の技術］ 在来の技術分野では前述のような長尺物を含浸しよう
とする場合、例えば加熱手段のような熱調整手段を備え
た槽を用い、この槽の中に含浸物質を容れ、含浸材料を
長尺物を含浸するためのゾーンの方へ移送するためのド
ラムが、その中を通っている。軸射パネルが一般的に含
浸ゾーンで該材料を補足的に加熱するのが一般的であ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の技術に対して、長尺物の含浸品質を改善するこ
と、特に従来の技術で発生しがちな空気泡の混入や不完
全含浸を取除き、含浸材料が長尺物に深く浸透するよう
に改善することが問題である。これによって生産性を改
善すると共に、材料、特に熱安定性材料の浪費を少なく
することが望ましい。

更に多くの場合において熱安定性物質に溶媒を付加す
る量を減らしたり完全にこれをなくすことが望ましい。

溶媒が不必要になれば、従来技術において含浸ゾーン
の手前に挿入していた溶剤除去手段も不要になる。

又このような装置は継続的な生産ラインにも、断続的
ラインにも挿入できて、特に生産を中断又は休止する時
支障がないことが求められる。

［問題点を解決するための手段］ 要約すれば、本発明による装置および方法は上記の問
題点を解決するために、含浸作業中の含浸材料の特性を
改善すること、特にそのゾーンに外接する加熱手段を用
いて温度上昇させて粘性を下げることと、一方、使用さ
れていない待機中の材料の温度は低く維持することから
成る。

本発明による含浸装置で使用可能な材料に従って、含
浸中の温度あるいは待機中の温度は室温よりも高くても
低くてもよく、また一方が室温より高くて他方が低くて
もよい。そのために、温度差を維持するための加熱手段
あるいは冷却手段を一般的に温度調整手段として定義す
る。

以上のことから本発明は、転移手段によって熱安定性
材料を含浸材料供給装置から長尺物に転移させて長尺物
を含浸させる装置である。含浸材料は供給装置に貯えら
れていて、必要量をピックアップして含浸作業を行う場
所まで運ぶという意味で、その手段を以後転移手段と称
する。

長尺物は転移手段の手前から後方まで長手方向に移動
され、転移手段は供給装置の内部を通過して長尺物に対
向する所まで回転する可動表面を有しており、これによ
って含浸材料は供給装置でこの表面に付着した熱安定性
材料の少なくとも一部分が前記長尺物の近傍まで運ばれ
てこの長尺物の上に転送される。

そしてこの装置では、転移手段表面の含浸ゾーンにお
ける含浸材料の温度が供給装置の内部におけるその温度
よりも充分高くなるように、加熱手段のような第１の熱
調整手段が前記転移手段に組込まれている。

供給装置の内部における含浸材料の温度が含浸ゾーン
の高さの前記表面上での温度よりも正確に低くなるよう
な第２の温度調整手段が供給装置に組込まれていてもよ
い。

長尺物に含浸しなかった材料を転移手段の表面からこ
そぎ落すためのワイパが転移手段についている。こそぎ
落とした材料は前記供給装置に戻される。

装置はまた、前記供給装置の下流即ち含浸材料が転移
手段に付着した後に位置する上塗り手段とでも称すべき
素子が転移手段に接して置かれていて、転移手段の表面
上に含浸材料が均一な層を形成するように、即ちその厚
みを調節してコートする。

本発明による装置は、長尺物が含浸されるゾーンの上
流に、長尺物を送り出すように係合するローラのような
少なくとも１つのシステムを有する。

また装置は、長尺物を前記転移手段から離すための手
段を有しており、前記転移手段にはこの分離手段を動作
させるための安全駆動手段が組込まれている。

長尺物の一部が前記転移手段の一部分と当接してい
て、長尺物が移動することによって前記転移手段を駆動
する。

前記熱安定性物質は熱硬化性樹脂が一般的である。

前記転移手段は少なくとも１個の回転するシリンダ状
のドラムで構成してもよい。

供給装置は、含浸材料を貯える槽を有しており、前記
転移手段の一部が前記槽の内部に浸っている。

前記供給装置は、含浸材料を貯える槽の内部から含浸
材料をピックアップしてこれを前記転移手段に運んで正
確にその表面をコーティングするための循環機構を具備
する場合もある。

この時装置は、前記供給装置から前記転移手段を離す
ための隔離手段を有している。

本発明は、含浸材料の供給装置から熱安定性材料を転
移手段の可動表面に付着させて含浸すべき長尺物に転移
することによって強化長尺物を含浸する方法も提供す
る。この方法において、転移手段表面の温度は前記供給
装置の温度よりも確実に高く維持する。

本発明による装置の２つの実施例を添付の図面に沿っ
て熱硬化性物質を長尺物に含浸させることに関して説明
する以下の説明を読むことによって本発明がより良く理
解され、その利点も明らかとなるであろうが、本発明は
これらの実施例にのみ限定される訳ではないことを付言
しておく。

［実施例］ 図１において、長尺物１は例えば長さ方向に平行にほ
ぼ同一平面上に並んで置かれてまとめられている線状物
体の１乃至数本から成る帯状形態のものである。この長
尺物１は２個の準備用即ち送り出し用ローラに支えられ
ている。これらのローラの直径、間隔および交軸は長尺
物をまとめているバインダから解きほぐして送り出すの
に適するようになっている。

長尺物１は準備用ローラを通過した後、先ず転移手段
３の外周上にのせられて一定量の熱硬化性材料を含浸さ
せられ、外転移手段３を離れて巻き取られ又は直接、例
えば引続き複合帯状製品に織り込む工程に送られる。こ
の織り込みによって特に補強されたチューブを形成した
り、フィラメントを巻いたチューブや物体を製造する。

図１で長尺物１は転移手段３にかけられているが、こ
の方法によらず長尺物上に転移すべき材料を遠心分離に
より、又は静電気的に、又は単に流体噴射によって転移
含浸させることもできる。しかしここに述べる構成はこ
れらの方法より簡単で非常に効果的なものである。

転移手段３は円形断面の円筒形のドラムを含み、この
ドラムは軸４の回りを回転するが、回転の駆動は長尺物
１を矢印の方向に牽引することによるものである。長尺
物１を駆動することは本来必要なものである。転移手段
３のドラムをモータで駆動することもできるが、経験に
よればドラムの狭い部分に限定された数の芯を当接させ
るような場合には特別なモータを必要としないことが示
されている。

転移手段３はローラ上に装着された柔軟な転移用のベ
ルトを含む形態であってもよい。

転移手段３の外側表面が長尺物１と接触している部分
の近傍で、転移手段３の内側に電気抵抗器や、熱風や高
温流体などによる加熱手段５が設けられていて、含浸材
料がこの温度では流体のように動作し最も低い粘度を維
持し、空気を混合せず、充分で過剰でない分量で長尺物
に含浸するような高温を維持する。

幅が50cmで直径が30cmのドラムによって構成される転
移手段３と共に、含浸物質として熱硬化性樹脂を用いて
行った実験では、含浸ゾーンの高さにおける転移手段の
表面の温度は、長尺物を含浸する速度に応じて例えば70
゜〜140゜の間にすることが好ましく、含浸材料供給装
置７の温度は冷却水の温度によって７゜〜25゜の範囲に
保たれるべきであることが認められた。

これらの実験には熱硬化性樹脂として、シグリシジル
エーテル・ビスフェノールＡ（ベース）を100、無水2.3
ジカルポキシル、1.5ノルポネン、×メチル酸（硬化
剤）を90、ベンジルジメチルアミン（促進剤）を２の割
合で混合したものが用いられた。

通常、含浸材料供給装置７は、その内部に容れられる
物質の化学的変化を抑制すると同時に、転移手段３に物
質を適切に供給することを保証するように温度が保たれ
る。

また転移手段３の温度も、長尺物１に確実な含浸を遂
行するべく含浸ゾーンの高さにおいて必要なだけ含浸物
質の粘性を軟らかくすると共に、転移手段上の物質がで
きるだけ化学的変化を起こさないように必要な最低の温
度に保たれる。

例えば熱硬化性樹脂は、装置内では融解しうる状態あ
るいは溶解した状態でいなければならない。

長尺物１の含浸ゾーン６は転移手段３の上部に位置し
ている一方、含浸材料である熱硬化性樹脂８の供給装置
７は該転移手段３の下部に配置されており、該供給装置
７は前記熱硬化性樹脂８を容れる槽９で構成することが
好ましい。

転移手段３の熱によって槽９の内部に満たされた物質
８が過熱されることを防止するため、この槽９には流水
冷却蛇管、あるいは冷凍凝塊に接続された熱交換器、更
には強制通風の中に配置された冷却ひれなどの冷却手段
10が組込まれている。

前記槽９の温度上昇は前述したように転移手段３から
発せられる熱に起因するものであるが、この熱は転移手
段が熱硬化性物質８と接触して直接伝導するか、供給装
置７の中で転移手段３上に沈着して長尺物１を含浸する
際に除去されずに残った熱硬化性樹脂をワイパ11によっ
てこそぎ落としたもの又はドラムが槽９を通過した時転
移手段の側面についたものをスクレーパ14で落としたも
のによって伝導されるものである。

或る点の上流とは或る要素が他の要素に対して動く過
程において注目する動作又は物がこの点に達する前のゾ
ーンで起こる場合、そのゾーンをいい、逆に下流とは前
期の点を通過した後で起こる時、そのゾーンをいう。転
移手段の下半分は右から左に回転するから図のワイパ11
は供給装置の槽に対して上流にあり、スクレーパ14は下
流にあるという。

供給装置７を冷却することによってこれを例えば20℃
に保ち、熱硬化性樹脂のゲル化を抑え、含浸材料の化学
的変化も抑制する。

ワイパ11によってこそぎ落とされた樹脂材料は、化学
的変化をできるだけ早くストップさせるために、隔壁12
に沿って槽９の冷たいゾーンに送り返される。然し乍
ら、落とされた材料の元の槽に戻さないで、含浸に早く
消費されるように転移手段３の近傍に送り返すように分
路させることも可能である。

この処理は長尺物１に完全に含浸されずに残存してい
る材料が、転移手段３の表面のいろいろな部分によどむ
ことを防ぐ。

加熱された材料をこそぎ落し、槽９に容れられた新し
い材料と混合し、この混合された材料を転移手段の加熱
表面の上に分布させることは、新たに加熱する前に既に
暖まっている材料が冷えてしまうことを阻止するので、
特にエネルギーの節約に寄与できるものである。しかし
急速なリサイクルは、一方で物質の化学的変化を抑制す
る硬化作用効果の損失の上で行われる。

ワイパ11がなければ樹脂が何度も繰り返して使われて
次第に加熱されて表面で膠化する恐れがある。ワイパ11
はこの危険を完全に阻止する。

供給装置７の下流には、転移手段のドラムが回転して
その一部がこの供給装置を通過することによって転移手
段３の表面を覆って付着する熱硬化性樹脂の厚みを均一
化し、調節するためのコート手段13が配設されている。
これによって余分に付着していた材料は供給装置７に戻
され、長尺物１を構成する芯が適確に（過不足なく）含
浸されるように材料の層の厚さが調節される。

前記コート手段13と同一の高さの位置において、転移
手段３を構成するドラムの両側面に２枚のスクレーパ14
が当接しており、これらの側平面にも付着している材料
をかき落して槽９の冷たいゾーンに送り返す。

槽９の形状を転移手段３の形状に対応させて、槽内に
容れられて転移手段３の余熱によって加熱される物質の
量を減らすことも可能である。すなわち槽９の底と転移
手段３を構成するドラムとの間に満たされる物質の厚み
は５〜30mmもあれば充分なのである。然し乍らこのよう
な構成にすると、当然のことではあるが槽の実質的な容
積が小さくなってしまうために頻繁に新しい樹脂を槽に
供給してやらなければならない。

冷却手段10を槽に組み込むことによって、あるいは含
浸材料の低い熱伝導性を利用して槽の容積を増加するこ
とも可能であろう。

転移手段３が停止した場合、長尺物１に樹脂が含浸す
ることと、熱の影響によって化学的変化を起こすことを
防ぐために、この装置には長尺物１と前記転移手段３と
の間に分離手段を配設してある。

この分離手段は、転移手段が停止した場合に、可動ア
ーム17と、これによって作用するローラ16で構成されて
いる。ローラ16は図１のように当初は長尺物１と転移手
段３の間でどちらとも接しない位置にいるが、転移手段
が停止した時には破線18で示される位置に隔離手段がき
て長尺物１をドラムに接触させないようにする。

同様にして、含浸した長尺物の生産を停止するときに
も、前記転移手段３から長尺物１を離すために前記分離
手段が活用される。この場合、若し転移手段３が独立し
たモータを有していないのであればドラムを回転状態に
維持して、ドラムへの樹脂の付着を防ぐ安全駆動機構19
が働く。

前述の装置によって、毎分0.2m〜100m、好ましくは毎
分2m〜25mの範囲で含浸した芯の長尺物の生産を調整す
ることができる。転移手段および供給装置に樹脂が膠化
してしまう危険性なしに、加工率を変化させることがで
きる。更に、樹脂が長尺物に充分にしみ込むことによっ
て含浸の品質も優れたものが得られる。

転移手段にモータを取付けて、この機構のドラムの回
転方向を長尺物を移動させる方向と逆にすることも可能
である。

図２には本発明による実施例の変形が示してあるが、
両方の図で同じ部材には同一の符号を付してある。

さて図１に示された実施例と図２に示された変形例と
の差異は、供給装置７に軸22を中心に回転する円筒状の
循環機構21が付加されていることである。この循環機構
は上部の転移手段と同様にドラムであって、含浸材料が
満たされている槽９に一部を浸してあって、これによっ
てその周面に含浸材料を付着させて運ぶ。

循環機構21に捕えられた熱硬化性材料は、この機構が
回転することによって上部の転移手段３の方に移され、
この転移手段の周面を覆う。そのため転移手段３と前記
循環機構21との間のスペースは、含浸材料が転移手段に
適確に塗り付けられるように調整されている。

含浸用樹脂が飛散しないように保護されている（図示
していない）歯車装置によって転移手段３と循環機構21
は同期回転され、含浸用樹脂が転移手段を正確に覆うよ
うに乗り移り、長尺物への含浸が正確に遂行される。こ
れらの歯車の歯の高さは、例えば長尺物１の進行が停止
したために、転移手段を長尺物から隔離するためのロー
ラ16、アーム17および安全駆動機構19が動作し、転移手
段３と循環機構21とがスペーサ23によって隔離された
時、循環機構21の駆動だけが可能になるようなものであ
る。このように隔離することによって転移手段３から熱
硬化性樹脂を完全にこそぎ落すことができ、周面に残存
して化学的変化を起こすことも防ぐことができる。

循環機構21を正確に駆動するため、軸22に補助モータ
を取付けてこれを回転させることも考えられる。

図示される如く循環機構21のドラムの両側面から付着
した含浸材料をかき落す２つのスクレーパ24がついてい
る。これらのスクレーパは、循環機構21に含浸材料が付
着する所の直ぐ上流に配置されることが好ましい。熱硬
化性樹脂が良く冷却され、且つ前記循環機構上には新し
い樹脂が付着するようにする。

軸22の近傍に位置する前記スクレーパ24の先端にある
プロテクタ25は樹脂が飛散して循環機構21の回転を妨げ
ないようにしている。

前述した図１に示される実施例の場合では隔壁12の上
から残余の材料を注いでいたワイパ11は、図２の変形例
においては直接槽９の中に熱硬化性樹脂をかき落す。

図２に示される変形例では転移手段３の側面には、第
１の実施例（図１）の場合と比べて極めて限られた周縁
にしか樹脂が付かないためスクレーパ14の長さは図示の
ように短くすることができる。

第１の実施例においても、転移手段と供給装置の間に
スペーサ手段を用いて転移手段３を完全にぬぐい取るよ
うにすることも可能である。

あるタイプの製品や含浸条件のために、含浸ゾーンの
近くに輻射パネルを付加して、長尺物の含浸を促進させ
るために熱硬化性材料の温度を局部的に上げるようにす
ることもできる。

硬化状態になるのに充分な温度下に置かれた樹脂の塊
を融解させることによって、転移手段をコーティングす
ることも可能である。ワイパによってこそぎ落とされた
樹脂はこの場合、例えば樹脂の塊と転移手段の接触点に
向けて直接供給される。

供給装置には、樹脂の塊と転移手段の接触を確実にす
る特別な手段が組込まれることになろう。

［発明の効果］ 本発明によれば低い温度を用いて往々にして不充分な
含浸を行っていた従来技術の欠点を改善し、現に使用し
ていない待機中の物質は冷却されているために化学変化
せず、転移手段と含浸材料供給装置の独特な構造によっ
て良質な含浸作業を行えると共に、含浸材料の大きな損
失が未然に妨げる。また作業の停止時には、長尺物がド
ラムから離されるので物質のこびり付きなどが解消され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による含浸装置の第１の実施例の概略を
示す説明図、第２図は他の実施例の概略を示す説明図で
ある。 １……長尺物、２……ローラ ３……転移手段、５……加熱手段 ６……含浸ゾーン、７……（含浸材料）供給装置 ８……熱硬化性樹脂、９……槽 10……冷却手段、11……ワイパ 12……隔壁、13……コート手段（又は上塗り手段） 14、24……スクレーパ、16、17……隔離手段 19……安全駆動機構、21……循環機構 23……スペーサ手段、25……プロテクタ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱安定性材料を該材料の供給装置（７）か
   ら転移手段（３）によって運んで少くとも１本の長尺物
   （１）を含浸する装置にして、該装置が該長尺物を該転
   移手段の手前から長手方向に送り出す手段と、該転移手
   段が該供給装置に浸されて該熱安定性材料を少くともそ
   の一部分に付着され、該長尺物と当接する位置まで運ぶ
   可動表面と、該位置の近くに第１の温度調整手段（５）
   とを含み、該温度調整手段によって該表面が該長尺物と
   当接してこれを含浸するゾーン（６）の表面の温度が該
   供給装置の中にある熱安定性材料の温度よりも充分高く
   なること、および該装置が更に前記供給装置（７）が該
   装置の中の熱安定性材料の温度を前記含浸ゾーン（６）
   の温度より充分低くするための第２の温度調整手段と、
   前記供給装置の上流の位置に前記長尺物に転移されなか
   った熱安定性材料を前記転移手段の表面からこそぎ落す
   ためのワイパ（11）を含むことを特徴とする、長尺物を
   含浸するための装置。
2. 【請求項２】前記供給装置（７）の下流に位置し、前記
   転移手段（３）の表面に熱安定性材料を規定された厚さ
   の均一な層として付着させるコート手段（13）を含むこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の装置において、該
   装置が長尺物を前記転移手段（３）から離して持ち上げ
   るための手段を含むことと、前記転移手段が前記持ち上
   げ手段（16,17）が動作した時該転移手段を動かすため
   の安全駆動手段（19）を含むことを特徴とする装置。
4. 【請求項４】長尺物（１）の一部分が前記転移手段の一
   部分に当接して、該長尺物が該転移手段（３）を動かす
   ことを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項に
   記載の装置。
5. 【請求項５】熱安定性材料が熱硬化性レジンであること
   を特徴とする、請求項１から４までの何れか１項に記載
   の装置。
6. 【請求項６】前記供給装置が熱安定性材料（８）を含有
   する槽（９）を含み、前記転移手段が回転する円筒状部
   分を含み、該円筒状部分が該槽の中に一部分浸漬されて
   いることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１
   項に記載の装置。
7. 【請求項７】熱安定性材料の供給装置の槽（９）がその
   中に該材料（８）を保有し、循環機構（21）がその一部
   分を該材料の中に浸漬されていてその回転によって該材
   料をピックアップし、転移手段（３）の表面に該材料を
   適確にコートすることを特徴とする、請求項１から６ま
   での何れか１項に記載の装置。
8. 【請求項８】前記供給手段（７）から前記転移手段
   （３）を離すための隔離手段（23）を含むことを特徴と
   する、請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】熱安定性材料をその供給装置（７）から転
   移手段（３）の可動表面上にピックアップして長尺物ま
   で運んでこれを含浸する、強化長尺物の含浸方法にし
   て、該可動表面の含浸ゾーンの温度が該供給装置の温度
   よりもかなり高く維持されることを特徴とする、長尺物
   を含浸するための方法。