樹脂含浸装置及び高圧ガスタンク製造装置
【課題】繊維束を構成する単繊維の損傷を抑制しつつ、単繊維への樹脂の含浸率を向上させる。
【解決手段】複数の繊維からなる繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸装置は、繊維束を拡げる拡幅ローラーと、拡幅ローラーの内部に樹脂を供給する樹脂供給部と、を備え、拡幅ローラーは、繊維束と接触する外部表面と、拡幅ローラーの内部に供給された樹脂を外部表面に供給する連通孔と、を有する。
【解決手段】複数の繊維からなる繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸装置は、繊維束を拡げる拡幅ローラーと、拡幅ローラーの内部に樹脂を供給する樹脂供給部と、を備え、拡幅ローラーは、繊維束と接触する外部表面と、拡幅ローラーの内部に供給された樹脂を外部表面に供給する連通孔と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束に樹脂を含浸させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非常に細かな単繊維からなる繊維束を、製品形状を形作るライナーに巻き付けて様々な製品が製造されている。例えば、繊維径が１〜５μｍ程度の単繊維（フィラメント）を数万本束ねたカーボン繊維を、樹脂製のライナーに巻きつけて高圧ガスタンクが製造されている。一般に、このような繊維束として、製品強度を高めることを目的として予めエポキシ樹脂等の樹脂が含浸された繊維束（トウプリプレグとも呼ぶ）が用いられる。このような樹脂を含んだ繊維束の製造方法として、樹脂槽内にニップルローラーを配置し、このニップルローラーを用いて繊維束を挟みこんで拡幅させつつ、樹脂を含浸させる方法が提案されている（特許文献１）。繊維束を拡幅させるのは、各単繊維への樹脂の含浸率の向上、及び巻き付け時の繊維滑りの抑制を目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９０３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したニップルローラーで繊維束を挟み込んで拡幅しつつ樹脂を含浸させる技術では、ニップルローラーにおける加圧により、各単繊維を損傷させるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、繊維束を構成する単繊維の損傷を抑制しつつ、単繊維への樹脂の含浸率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］複数の繊維からなる繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸装置であって、前記繊維束を拡げる拡幅ローラーと、前記拡幅ローラーの内部に樹脂を供給する樹脂供給部と、を備え、前記拡幅ローラーは、前記繊維束と接触する外部表面と、前記拡幅ローラーの内部に供給された樹脂を前記外部表面に供給する連通孔と、を有する、樹脂含浸装置。
【０００８】
適用例１の樹脂含浸装置では、拡幅ローラーは、拡幅ローラーの内部に供給された樹脂を外部表面に供給する連通孔を備えているので、樹脂供給部から供給された樹脂を外部表面において繊維束に含浸させることができる。したがって、拡幅ローラーにおいて繊維束を拡幅させつつ樹脂を含浸させることができるので、各繊維への樹脂の含浸率を向上させることができる。また、ニップルローラーを用いずに繊維束を拡げるので、各繊維の損傷を抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の樹脂含浸装置において、さらに、前記拡幅ローラーを加熱する加熱部を備える、樹脂含浸装置。
【００１０】
このような構成により、拡幅ローラーの内部から外部表面に供給する樹脂の粘度を低下させることができる。したがって、繊維への樹脂の含浸率を向上させることができる。
【００１１】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の樹脂含浸装置において、前記拡幅ローラーは、ポーラス金属により形成されている、樹脂含浸装置。
【００１２】
このような構成により、連通孔として、多数の微小な孔を拡幅ローラーに設けることができる。
【００１３】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の樹脂含浸装置において、複数の前記拡幅ローラーを備え、前記複数の拡幅ローラーは、互いに前記繊維束の異なる部分が前記外部表面に接するように配置されている、樹脂含浸装置。
【００１４】
このような構成により、繊維束における互いに異なる複数の部分から樹脂を含浸させることができるので、樹脂を含まない繊維の数を抑制でき、樹脂の含浸率を高めることができる。
【００１５】
［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれかに記載の樹脂含浸装置を備える、高圧ガスタンク製造装置。
【００１６】
このような構成により、各繊維への樹脂の含浸率が高く、樹脂が均一に含浸された繊維束を用いて高圧ガスタンクを製造することができるので、高圧ガスタンクの表面における強度の偏りを抑制でき、高圧ガスタンク全体としての強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例としての樹脂含浸装置を適用したトウプリプレグ製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１に示す拡幅ローラー１０ｂの拡大図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す説明図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面を模式的に示す説明図である。
【図５】第２の実施例の高圧ガスタンク製造装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての樹脂含浸装置を適用したトウプリプレグ製造装置の概略構成を示す説明図である。トウプリプレグ製造装置５００は、トウプリプレグ（予め樹脂が含浸された繊維束）を製造する。製造されたトウプリプレグは、フィラメントワインディング（ＦＷ）法による高圧ガスタンク等の製造において用いられる。
【００１９】
トウプリプレグ製造装置５００は、２つの繊維ボビンＢ１，Ｂ１０と、クリール装置Ｃ１と、６つのガイドローラーｒ１〜ｒ６と、樹脂含浸部１００と、５つの繊維引取りローラーＲ１〜Ｒ５と、ワインダーＷ１とを備えている。
【００２０】
繊維ボビンＢ１には、樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ１が予め巻きつけられている。カーボン繊維束ｆ１は、図１に示すように、繊維径が１μｍ程度の単繊維ｃｆを多数（例えば、２万本）束ねて構成されている。このようなカーボン繊維束ｆ１としては、例えば、レーヨン系カーボン繊維や、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維や、ピッチ系カーボン繊維を用いることができる。なお、カーボン繊維束ｆ１の断面は略円状である。
【００２１】
クリール装置Ｃ１は、装着された繊維ボビンＢ１を回転させ、カーボン繊維束ｆ１を繰り出す。クリール装置Ｃ１は、後述のワインダーＷ１と連動しており、ワインダーＷ１により巻き取ったカーボン繊維束ｆ１１（樹脂が含浸された後のカーボン繊維束）の量に応じてカーボン繊維束ｆ１を繊維ボビンＢ１から繰り出す。
【００２２】
６つのガイドローラーｒ１〜ｒ６は、それぞれ回転自在に配置されており、繊維ボビンＢ１から繰り出されたカーボン繊維束ｆ１や、カーボン繊維束ｆ１１を搬送する。このとき、６つのガイドローラーｒ１〜ｒ６は、それぞれカーボン繊維束ｆ１，ｆ１１に所定の張力を加える。このようなガイドローラーｒ１〜ｒ６としては、例えば、樹脂や金属により円筒状に形成された部材を採用することができる。
【００２３】
樹脂含浸部１００は、カーボン繊維束ｆ１に樹脂を含浸させるために用いられる。樹脂含浸部１００は、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂと、２つの配管１１ａ，１１ｂと、樹脂供給装置１２とを備えている。２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、２つのガイドローラーｒ２，ｒ３を挟んでカーボン繊維束ｆ１の搬送路上に配置されている。拡幅ローラー１０ａを挟んで配置された２つのガイドローラーｒ１，ｒ２は、カーボン繊維束ｆ１を拡幅ローラー１０ａに押し付けるように働く。同様に、拡幅ローラー１０ｂを挟んで配置された２つのガイドローラーｒ３，ｒ４は、カーボン繊維束ｆ１を拡幅ローラー１０ｂに押し付けるように働く。配管１１ａは、拡幅ローラー１０ａと樹脂供給装置１２とを接続する。同様に、配管１１ｂは、拡幅ローラー１０ｂと樹脂供給装置１２とを接続する。樹脂供給装置１２は、２つの配管１１ａ，１１ｂを介して、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂに樹脂を供給する。樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を採用することができる。このとき、樹脂供給装置１２は、樹脂を温めて粘度を低下させる。
【００２４】
図２は、図１に示す拡幅ローラー１０ｂの拡大図である。拡幅ローラー１０ｂは、押し付けられたカーボン繊維束ｆ１の幅（搬送方向と垂直となる方向の長さ）を拡げると共に、カーボン繊維束ｆ１に樹脂を含浸させる。拡幅ローラー１０ｂは、内部が中空であり、円筒形の外観形状を有している。拡幅ローラー１０ｂは、外殻部２２と、蓋部２１とを備える。外殻部２２は、カーボン繊維束ｆ１の搬送方向に回転自在に構成されている。外殻部２２は、ポーラス金属（多孔質化された金属）で形成されており、微小な孔２３が多数設けられている。各孔２３の孔径としては、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。蓋部２１は、外殻部２２の一方の端面に配置されている。蓋部２１は、配管１１ｂと接続され、配管１１ｂを介して供給される樹脂を、外殻部２２の内部空間ＡＲ１（後述）に送る。
【００２５】
拡幅ローラー１０ａの構成は、拡幅ローラー１０ｂの構成と同じである。但し、拡幅ローラー１０ａ及び拡幅ローラー１０ｂは、互いにカーボン繊維束ｆ１の異なる部分に接触する。具体的には、拡幅ローラー１０ａは、カーボン繊維束ｆ１の表面のうち上半分の表面Ｓ２と接する。一方、拡幅ローラー１０ｂは、カーボン繊維束ｆ１の表面のうち下半分の表面Ｓ１と接する。樹脂含浸部１００では、拡幅ローラー１０ａにおいてカーボン繊維束ｆ１の下半分の表面Ｓ２から樹脂を含浸させ、拡幅ローラー１０ｂにおいてカーボン繊維束ｆ１の上半分の表面Ｓ１から樹脂を含浸させることにより、カーボン繊維束ｆ１全体に樹脂を含浸させるように構成されている。
【００２６】
図１に示す５つのローラーＲ１〜Ｒ５は、ガイドローラーｒ４を介して搬送される樹脂が含浸された後のカーボン繊維束ｆ１１に対し、所定の張力を加えて送出する。ワインダーＷ１は、装着された繊維ボビンＢ１０に、ガイドローラーｒ６を介して搬送されるカーボン繊維束ｆ１１を巻き取る。
【００２７】
前述の樹脂含浸部１００は、請求項における樹脂含浸装置に相当する。また、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは請求項における拡幅ローラーに、孔２３は請求項における連通孔に、樹脂供給装置１２は請求項における樹脂供給部に、それぞれ相当する。
【００２８】
図３は、図２におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す説明図である。図３の例では、カーボン繊維束ｆ１が拡幅ローラー１０ｂ（外殻部２２）の外部表面に接触して押し付けられており、拡幅ローラー１０ｂとカーボン繊維束ｆ１とが接触する領域ＡＲ２において、カーボン繊維束ｆ１は拡幅されている。
【００２９】
外殻部２２に設けられた孔２３は、外殻部２２の厚み方向に沿って延びて形成されており、拡幅ローラー１０ｂの内部空間ＡＲ１と外殻部２２の外部表面とを連通する。内部空間ＡＲ１に供給された樹脂は、各孔２３から外殻部２２の外部表面に向かって流れ、外部表面に供給される。したがって、外殻部２２の外部表面には、図３に示すように内部空間ＡＲ１から供給された樹脂によって薄い樹脂層２５が形成されている。したがって、カーボン繊維束ｆ１の表面Ｓ２は、領域ＡＲ２において樹脂層２５に浸される。なお、樹脂供給装置１２では、樹脂層２５の厚みが、例えば、カーボン繊維束ｆ１よりも小さくなるように（例えば、カーボン繊維束ｆ１の直径の１／５程度となるように）、拡幅ローラー１０ｂに供給する樹脂の量が設定されている。
【００３０】
図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面を模式的に示す説明図である。図４の例では、図３の領域ＡＲ２について拡大して示している。カーボン繊維束ｆ１は、２つのガイドローラーｒ３，ｒ４（図１）からの押し付け力を受けて、外殻部２２に対して垂直に押し付けられている。このため、カーボン繊維束ｆ１を構成する単繊維ｃｆは、外殻部２２の外部表面に沿って拡がるように移動し、カーボン繊維束ｆ１の断面形状は扁平となる。カーボン繊維束ｆ１の表面Ｓ１側の単繊維ｃｆについては、拡幅ローラー１０ａにおいて既に樹脂が含浸されている。なお、カーボン繊維束ｆ１の表面Ｓ１側の幅は、拡幅ローラー１０ａから拡幅ローラー１０ｂまでの搬送区間における自然冷却に伴う樹脂の硬化（収縮）により、表面Ｓ２側に比べて小さくなっている。
【００３１】
扁平となったカーボン繊維束ｆ１では、各単繊維ｃｆ間の距離が広がり樹脂が浸透し易くなっている。したがって、図４に示すように、カーボン繊維束ｆ１の表面Ｓ２側では、外殻部２２の外側表面に接する単繊維ｃｆのみならず、より内側の単繊維ｃｆにまで樹脂層２５の樹脂が浸透している。以上では拡幅ローラー１０ｂにおける樹脂の含浸について説明したが、拡幅ローラー１０ａについても同様である。
【００３２】
以上説明したように、第１の実施例のトウプリプレグ製造装置５００では、樹脂含浸部１００において、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂにカーボン繊維束ｆ１を押し当てて幅を拡げると同時に樹脂を含浸させるので、各単繊維ｃｆへの樹脂の含浸率を向上させることができ、カーボン繊維束ｆ１全体に均一に樹脂を含浸させることができる。また、ニップルローラーを用いずに拡幅するので、拡幅に伴うカーボン繊維束ｆ１の損傷を抑制できる。また、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、カーボン繊維束ｆ１の互いに対向する部分が外殻部２２の外部表面と接するように構成（配置）されている。したがって、カーボン繊維束ｆ１に対して互いに対向する２つの方向から樹脂を含浸させることができ、樹脂を含まない単繊維ｃｆの数を抑制できる。また、樹脂供給装置１２から２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂに供給する樹脂量を調整することにより、カーボン繊維束ｆ１への樹脂の含浸に適切な量の樹脂を供給することができ、無駄となる樹脂の量を抑制できる。
【００３３】
Ｂ．第２の実施例：
図５は、第２の実施例の高圧ガスタンク製造装置の構成を示す説明図である。この高圧ガスタンク製造装置６００は、第１の実施例の樹脂含浸部１００により樹脂を含浸させた繊維束を用いて、ＦＷ法により高圧ガスタンクを製造する。なお、第１の実施例では、１本のカーボン繊維束ｆ１から１本のトウプリプレグを製造していたのに対し、第２の実施例では、４本のカーボン繊維束から４本のトウプリプレグを製造し、得られた４本のトウプリプレグを用いて高圧ガスタンクを製造する。
【００３４】
高圧ガスタンク製造装置６００は、前述の樹脂含浸部１００の他、４つの繊維ボビンＢ１〜Ｂ４と、クリール装置Ｃ１０と、１２個のガイドローラーｒ１〜ｒ８，ｒ１ａ〜ｒ１ｃと、繊維繰り出し部４０と、ガイドシャフト４２と、繊維巻付部５０とを備えている。
【００３５】
４つの繊維ボビンＢ１〜Ｂ４は、第１の実施例の繊維ボビンＢ１と同じ構成を有する。すなわち、繊維ボビンＢ１には、樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ１が予め巻きつけられている。同様に、繊維ボビンＢ２には樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ２が、繊維ボビンＢ３には樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ３が、繊維ボビンＢ４には樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ４が、それぞれ予め巻きつけられている。クリール装置Ｃ１０は、装着された４つの繊維ボビンＢ１〜Ｂ４を、それぞれ回転させ４本のカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４を繰り出す。１２個のガイドローラーｒ１〜ｒ８，ｒ１ａ〜ｒ１ｃは、第１の実施例の６つのガイドローラーｒ１〜ｒ６と同じ構成を有する。
【００３６】
繊維繰り出し部４０は、樹脂含浸部１００から搬送された樹脂が含浸された後の４本のカーボン繊維束ｆ１１〜ｆ１４を繰り出して、後述の繊維巻付部５０に配置された樹脂ライナー２００に巻き付ける。繊維繰り出し部４０は、ガイドシャフト４２に沿って往復動作し、樹脂ライナー２００の全面にカーボン繊維束ｆ１１〜ｆ１４を巻き付ける。ガイドシャフト４２は、樹脂ライナー２００の中心軸ＣＸと平行に配置されている。なお、カーボン繊維束ｆ１１〜ｆ１４巻付方法として、フープ巻きやヘリカル巻きを採用することができる。
【００３７】
繊維巻付部５０は、基台５１と、一対の支持板５３，５４と、回転駆動部５２とを備えている。一対の支持板５３，５４は、所定の間隔を隔てて基台５１に設置されており、樹脂ライナー２００を回転自在に支持する。回転駆動部５２は、支持板５３の外側に配置されており、樹脂ライナー２００の中心軸ＣＸを中心として樹脂ライナー２００を回転させる。なお、樹脂ライナー２００は、ナイロン樹脂により形成され、中空構造を有している。
【００３８】
以上説明した第２の実施例の高圧ガスタンク製造装置６００では、樹脂含浸部１００を用いて樹脂を含浸させるので、樹脂の含浸率が高く樹脂が均一に含浸されたカーボン繊維束ｆ１１〜ｆ１４を用いてＦＷ法を実行することができる。したがって、高圧ガスタンクの表面における強度の偏りを抑制でき、高圧ガスタンク全体としての強度を向上させることができる。
【００３９】
Ｃ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４０】
Ｃ１．変形例１：
各実施例では、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、樹脂供給装置１２から供給される樹脂をそのまま孔２３を介してカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４に供給していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂの内部に電熱線を配置し、これら拡幅ローラー１０ａ，１０ｂの内部において樹脂を加熱してから孔２３を介してカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４に供給することもできる。このような構成により、配管１１ａ，１１ｂを通る間に冷却されて粘度が上昇した樹脂を、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂにおいて加熱することにより粘度を低下させることができる。したがって、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４に含浸させる樹脂の粘度を低下させることができるので、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４における樹脂の含浸率をより向上させることができる。この構成における電熱線は、請求項における加熱部に相当する。なお、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂにおける加熱後の樹脂の温度としては、例えば、５０℃〜１００℃の範囲の温度とすることができる。樹脂に硬化剤が含まれている場合には、５０℃〜１００℃の範囲で軟化が起こり、１００℃以上となった場合に硬化が始まるからである。なお、樹脂の加熱目標温度は、使用する樹脂の種類に応じて適切な値に設定することが好ましい。
【００４１】
Ｃ２．変形例２：
各実施例において、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４の搬送方向に回転自在に配置されていたが、回転せずに固定して配置することもできる。また、各実施例において、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂを振動させる構成とすることもできる。具体的には、樹脂含浸部１００において、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂを超音波振動させるアクチュエータを設けて、かかるアクチュエータにより２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂを振動させることもできる。アクチュエータとしては、例えば、発振器から出力される高周波信号に応じて振動する振動子と、振動子の振動を増幅させる増幅機構と、増幅後の振動を２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂに伝達する伝達機構とを備える構成を採用することができる。このような構成により、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂの振動により、単繊維ｃｆ同士の張り付きや、単繊維ｃｆの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂへの張り付きを抑えることができ、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４をより大きく拡幅することができる。したがって、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４における樹脂の含浸率を向上させることができる。
【００４２】
Ｃ３．変形例３：
各実施例では、外殻部２２は、ポーラス金属で形成されていたが、これに代えて、多数の孔を設けた薄い金属板（ステンレス等の板）や金属メッシュによって形成することもできる。多数の孔を設けた薄い金属板により外殻部２２を形成する場合において、孔の断面形状として円形とすることができる。また、孔の断面形状を外殻部２２の幅方向に延びた長方形とし、孔をスリット状に配置することもできる。
【００４３】
Ｃ４．変形例４：
各実施例では、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４に含浸させる樹脂はエポキシ樹脂であったが、エポキシ樹脂に限らず任意の樹脂を採用することができる。例えば、フェノール樹脂や、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを用いることができる。また、カーボン繊維に代えて、ガラス繊維やアラミド繊維等任意の繊維を採用することもできる。これらの構成においても、本発明を適用することにより、樹脂の損傷を抑制しつつ樹脂の含浸率を向上させることができる。
【００４４】
Ｃ５．変形例５：
各実施例では、樹脂含浸部１００が供える拡幅ローラーの数は２つであったが、任意の数とすることができる。また、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４の互いに対向する部分（表面Ｓ１及び表面Ｓ２）と接触していたが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、例えば、拡幅ローラー１０ａはカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４の側面（表面Ｓ２と直交する面）側において接触し、拡幅ローラー１０ｂは各実施例と同様にカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４の表面Ｓ２において接触する構成とすることもできる。すなわち、一般には、複数の拡幅ローラーが互いに繊維束の異なる部分が外部表面と接するように配置されている構成を、本発明の樹脂含浸装置に採用することができる。
【００４５】
Ｃ６．変形例６：
各実施例では、樹脂含浸部１００は、トウプリプレグ製造装置５００又は高圧ガスタンク製造装置６００の一部の機能部として構成されていたが、これに代えて、独立した装置（樹脂含浸装置）として構成することもできる。この場合において、本発明の樹脂含浸装置を、高圧タンク製造装置に限らず、繊維を巻きつける任意の装置に適用することもできる。例えば、車両や航空機等で用いられるプロペラシャフトやドアフレーム等に繊維を巻きつける装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ａ，１０ｂ…拡幅ローラー、１１ａ，１１ｂ…配管、１２…樹脂供給装置、２１…蓋部、２２…外殻部、２３…孔、２５…樹脂層、４０…繊維繰り出し部、４２…ガイドシャフト、５０…繊維巻付部、５１…基台、５２…回転駆動部、５３…支持板、１００…樹脂含浸部、２００…樹脂ライナー、５００…トウプリプレグ製造装置、６００…高圧ガスタンク製造装置、ｃｆ…単繊維、Ｂ１〜Ｂ４…繊維ボビン、Ｃ１，Ｃ１０…クリール装置、ｒ１〜ｒ８，ｒ１ａ〜ｒ１ｃ…ガイドローラー、Ｒ１〜Ｒ５…繊維引取りローラー、Ｗ１…ワインダー、ｆ１〜ｆ４…カーボン繊維束、Ｓ１，Ｓ２…表面、ＣＸ…中心軸、ＡＲ１…内部空間、ＡＲ２…領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束に樹脂を含浸させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非常に細かな単繊維からなる繊維束を、製品形状を形作るライナーに巻き付けて様々な製品が製造されている。例えば、繊維径が１〜５μｍ程度の単繊維（フィラメント）を数万本束ねたカーボン繊維を、樹脂製のライナーに巻きつけて高圧ガスタンクが製造されている。一般に、このような繊維束として、製品強度を高めることを目的として予めエポキシ樹脂等の樹脂が含浸された繊維束（トウプリプレグとも呼ぶ）が用いられる。このような樹脂を含んだ繊維束の製造方法として、樹脂槽内にニップルローラーを配置し、このニップルローラーを用いて繊維束を挟みこんで拡幅させつつ、樹脂を含浸させる方法が提案されている（特許文献１）。繊維束を拡幅させるのは、各単繊維への樹脂の含浸率の向上、及び巻き付け時の繊維滑りの抑制を目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９０３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したニップルローラーで繊維束を挟み込んで拡幅しつつ樹脂を含浸させる技術では、ニップルローラーにおける加圧により、各単繊維を損傷させるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、繊維束を構成する単繊維の損傷を抑制しつつ、単繊維への樹脂の含浸率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］複数の繊維からなる繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸装置であって、前記繊維束を拡げる拡幅ローラーと、前記拡幅ローラーの内部に樹脂を供給する樹脂供給部と、を備え、前記拡幅ローラーは、前記繊維束と接触する外部表面と、前記拡幅ローラーの内部に供給された樹脂を前記外部表面に供給する連通孔と、を有する、樹脂含浸装置。
【０００８】
適用例１の樹脂含浸装置では、拡幅ローラーは、拡幅ローラーの内部に供給された樹脂を外部表面に供給する連通孔を備えているので、樹脂供給部から供給された樹脂を外部表面において繊維束に含浸させることができる。したがって、拡幅ローラーにおいて繊維束を拡幅させつつ樹脂を含浸させることができるので、各繊維への樹脂の含浸率を向上させることができる。また、ニップルローラーを用いずに繊維束を拡げるので、各繊維の損傷を抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の樹脂含浸装置において、さらに、前記拡幅ローラーを加熱する加熱部を備える、樹脂含浸装置。
【００１０】
このような構成により、拡幅ローラーの内部から外部表面に供給する樹脂の粘度を低下させることができる。したがって、繊維への樹脂の含浸率を向上させることができる。
【００１１】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の樹脂含浸装置において、前記拡幅ローラーは、ポーラス金属により形成されている、樹脂含浸装置。
【００１２】
このような構成により、連通孔として、多数の微小な孔を拡幅ローラーに設けることができる。
【００１３】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の樹脂含浸装置において、複数の前記拡幅ローラーを備え、前記複数の拡幅ローラーは、互いに前記繊維束の異なる部分が前記外部表面に接するように配置されている、樹脂含浸装置。
【００１４】
このような構成により、繊維束における互いに異なる複数の部分から樹脂を含浸させることができるので、樹脂を含まない繊維の数を抑制でき、樹脂の含浸率を高めることができる。
【００１５】
［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれかに記載の樹脂含浸装置を備える、高圧ガスタンク製造装置。
【００１６】
このような構成により、各繊維への樹脂の含浸率が高く、樹脂が均一に含浸された繊維束を用いて高圧ガスタンクを製造することができるので、高圧ガスタンクの表面における強度の偏りを抑制でき、高圧ガスタンク全体としての強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例としての樹脂含浸装置を適用したトウプリプレグ製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１に示す拡幅ローラー１０ｂの拡大図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す説明図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面を模式的に示す説明図である。
【図５】第２の実施例の高圧ガスタンク製造装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての樹脂含浸装置を適用したトウプリプレグ製造装置の概略構成を示す説明図である。トウプリプレグ製造装置５００は、トウプリプレグ（予め樹脂が含浸された繊維束）を製造する。製造されたトウプリプレグは、フィラメントワインディング（ＦＷ）法による高圧ガスタンク等の製造において用いられる。
【００１９】
トウプリプレグ製造装置５００は、２つの繊維ボビンＢ１，Ｂ１０と、クリール装置Ｃ１と、６つのガイドローラーｒ１〜ｒ６と、樹脂含浸部１００と、５つの繊維引取りローラーＲ１〜Ｒ５と、ワインダーＷ１とを備えている。
【００２０】
繊維ボビンＢ１には、樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ１が予め巻きつけられている。カーボン繊維束ｆ１は、図１に示すように、繊維径が１μｍ程度の単繊維ｃｆを多数（例えば、２万本）束ねて構成されている。このようなカーボン繊維束ｆ１としては、例えば、レーヨン系カーボン繊維や、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維や、ピッチ系カーボン繊維を用いることができる。なお、カーボン繊維束ｆ１の断面は略円状である。
【００２１】
クリール装置Ｃ１は、装着された繊維ボビンＢ１を回転させ、カーボン繊維束ｆ１を繰り出す。クリール装置Ｃ１は、後述のワインダーＷ１と連動しており、ワインダーＷ１により巻き取ったカーボン繊維束ｆ１１（樹脂が含浸された後のカーボン繊維束）の量に応じてカーボン繊維束ｆ１を繊維ボビンＢ１から繰り出す。
【００２２】
６つのガイドローラーｒ１〜ｒ６は、それぞれ回転自在に配置されており、繊維ボビンＢ１から繰り出されたカーボン繊維束ｆ１や、カーボン繊維束ｆ１１を搬送する。このとき、６つのガイドローラーｒ１〜ｒ６は、それぞれカーボン繊維束ｆ１，ｆ１１に所定の張力を加える。このようなガイドローラーｒ１〜ｒ６としては、例えば、樹脂や金属により円筒状に形成された部材を採用することができる。
【００２３】
樹脂含浸部１００は、カーボン繊維束ｆ１に樹脂を含浸させるために用いられる。樹脂含浸部１００は、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂと、２つの配管１１ａ，１１ｂと、樹脂供給装置１２とを備えている。２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、２つのガイドローラーｒ２，ｒ３を挟んでカーボン繊維束ｆ１の搬送路上に配置されている。拡幅ローラー１０ａを挟んで配置された２つのガイドローラーｒ１，ｒ２は、カーボン繊維束ｆ１を拡幅ローラー１０ａに押し付けるように働く。同様に、拡幅ローラー１０ｂを挟んで配置された２つのガイドローラーｒ３，ｒ４は、カーボン繊維束ｆ１を拡幅ローラー１０ｂに押し付けるように働く。配管１１ａは、拡幅ローラー１０ａと樹脂供給装置１２とを接続する。同様に、配管１１ｂは、拡幅ローラー１０ｂと樹脂供給装置１２とを接続する。樹脂供給装置１２は、２つの配管１１ａ，１１ｂを介して、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂに樹脂を供給する。樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を採用することができる。このとき、樹脂供給装置１２は、樹脂を温めて粘度を低下させる。
【００２４】
図２は、図１に示す拡幅ローラー１０ｂの拡大図である。拡幅ローラー１０ｂは、押し付けられたカーボン繊維束ｆ１の幅（搬送方向と垂直となる方向の長さ）を拡げると共に、カーボン繊維束ｆ１に樹脂を含浸させる。拡幅ローラー１０ｂは、内部が中空であり、円筒形の外観形状を有している。拡幅ローラー１０ｂは、外殻部２２と、蓋部２１とを備える。外殻部２２は、カーボン繊維束ｆ１の搬送方向に回転自在に構成されている。外殻部２２は、ポーラス金属（多孔質化された金属）で形成されており、微小な孔２３が多数設けられている。各孔２３の孔径としては、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。蓋部２１は、外殻部２２の一方の端面に配置されている。蓋部２１は、配管１１ｂと接続され、配管１１ｂを介して供給される樹脂を、外殻部２２の内部空間ＡＲ１（後述）に送る。
【００２５】
拡幅ローラー１０ａの構成は、拡幅ローラー１０ｂの構成と同じである。但し、拡幅ローラー１０ａ及び拡幅ローラー１０ｂは、互いにカーボン繊維束ｆ１の異なる部分に接触する。具体的には、拡幅ローラー１０ａは、カーボン繊維束ｆ１の表面のうち上半分の表面Ｓ２と接する。一方、拡幅ローラー１０ｂは、カーボン繊維束ｆ１の表面のうち下半分の表面Ｓ１と接する。樹脂含浸部１００では、拡幅ローラー１０ａにおいてカーボン繊維束ｆ１の下半分の表面Ｓ２から樹脂を含浸させ、拡幅ローラー１０ｂにおいてカーボン繊維束ｆ１の上半分の表面Ｓ１から樹脂を含浸させることにより、カーボン繊維束ｆ１全体に樹脂を含浸させるように構成されている。
【００２６】
図１に示す５つのローラーＲ１〜Ｒ５は、ガイドローラーｒ４を介して搬送される樹脂が含浸された後のカーボン繊維束ｆ１１に対し、所定の張力を加えて送出する。ワインダーＷ１は、装着された繊維ボビンＢ１０に、ガイドローラーｒ６を介して搬送されるカーボン繊維束ｆ１１を巻き取る。
【００２７】
前述の樹脂含浸部１００は、請求項における樹脂含浸装置に相当する。また、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは請求項における拡幅ローラーに、孔２３は請求項における連通孔に、樹脂供給装置１２は請求項における樹脂供給部に、それぞれ相当する。
【００２８】
図３は、図２におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す説明図である。図３の例では、カーボン繊維束ｆ１が拡幅ローラー１０ｂ（外殻部２２）の外部表面に接触して押し付けられており、拡幅ローラー１０ｂとカーボン繊維束ｆ１とが接触する領域ＡＲ２において、カーボン繊維束ｆ１は拡幅されている。
【００２９】
外殻部２２に設けられた孔２３は、外殻部２２の厚み方向に沿って延びて形成されており、拡幅ローラー１０ｂの内部空間ＡＲ１と外殻部２２の外部表面とを連通する。内部空間ＡＲ１に供給された樹脂は、各孔２３から外殻部２２の外部表面に向かって流れ、外部表面に供給される。したがって、外殻部２２の外部表面には、図３に示すように内部空間ＡＲ１から供給された樹脂によって薄い樹脂層２５が形成されている。したがって、カーボン繊維束ｆ１の表面Ｓ２は、領域ＡＲ２において樹脂層２５に浸される。なお、樹脂供給装置１２では、樹脂層２５の厚みが、例えば、カーボン繊維束ｆ１よりも小さくなるように（例えば、カーボン繊維束ｆ１の直径の１／５程度となるように）、拡幅ローラー１０ｂに供給する樹脂の量が設定されている。
【００３０】
図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面を模式的に示す説明図である。図４の例では、図３の領域ＡＲ２について拡大して示している。カーボン繊維束ｆ１は、２つのガイドローラーｒ３，ｒ４（図１）からの押し付け力を受けて、外殻部２２に対して垂直に押し付けられている。このため、カーボン繊維束ｆ１を構成する単繊維ｃｆは、外殻部２２の外部表面に沿って拡がるように移動し、カーボン繊維束ｆ１の断面形状は扁平となる。カーボン繊維束ｆ１の表面Ｓ１側の単繊維ｃｆについては、拡幅ローラー１０ａにおいて既に樹脂が含浸されている。なお、カーボン繊維束ｆ１の表面Ｓ１側の幅は、拡幅ローラー１０ａから拡幅ローラー１０ｂまでの搬送区間における自然冷却に伴う樹脂の硬化（収縮）により、表面Ｓ２側に比べて小さくなっている。
【００３１】
扁平となったカーボン繊維束ｆ１では、各単繊維ｃｆ間の距離が広がり樹脂が浸透し易くなっている。したがって、図４に示すように、カーボン繊維束ｆ１の表面Ｓ２側では、外殻部２２の外側表面に接する単繊維ｃｆのみならず、より内側の単繊維ｃｆにまで樹脂層２５の樹脂が浸透している。以上では拡幅ローラー１０ｂにおける樹脂の含浸について説明したが、拡幅ローラー１０ａについても同様である。
【００３２】
以上説明したように、第１の実施例のトウプリプレグ製造装置５００では、樹脂含浸部１００において、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂにカーボン繊維束ｆ１を押し当てて幅を拡げると同時に樹脂を含浸させるので、各単繊維ｃｆへの樹脂の含浸率を向上させることができ、カーボン繊維束ｆ１全体に均一に樹脂を含浸させることができる。また、ニップルローラーを用いずに拡幅するので、拡幅に伴うカーボン繊維束ｆ１の損傷を抑制できる。また、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、カーボン繊維束ｆ１の互いに対向する部分が外殻部２２の外部表面と接するように構成（配置）されている。したがって、カーボン繊維束ｆ１に対して互いに対向する２つの方向から樹脂を含浸させることができ、樹脂を含まない単繊維ｃｆの数を抑制できる。また、樹脂供給装置１２から２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂに供給する樹脂量を調整することにより、カーボン繊維束ｆ１への樹脂の含浸に適切な量の樹脂を供給することができ、無駄となる樹脂の量を抑制できる。
【００３３】
Ｂ．第２の実施例：
図５は、第２の実施例の高圧ガスタンク製造装置の構成を示す説明図である。この高圧ガスタンク製造装置６００は、第１の実施例の樹脂含浸部１００により樹脂を含浸させた繊維束を用いて、ＦＷ法により高圧ガスタンクを製造する。なお、第１の実施例では、１本のカーボン繊維束ｆ１から１本のトウプリプレグを製造していたのに対し、第２の実施例では、４本のカーボン繊維束から４本のトウプリプレグを製造し、得られた４本のトウプリプレグを用いて高圧ガスタンクを製造する。
【００３４】
高圧ガスタンク製造装置６００は、前述の樹脂含浸部１００の他、４つの繊維ボビンＢ１〜Ｂ４と、クリール装置Ｃ１０と、１２個のガイドローラーｒ１〜ｒ８，ｒ１ａ〜ｒ１ｃと、繊維繰り出し部４０と、ガイドシャフト４２と、繊維巻付部５０とを備えている。
【００３５】
４つの繊維ボビンＢ１〜Ｂ４は、第１の実施例の繊維ボビンＢ１と同じ構成を有する。すなわち、繊維ボビンＢ１には、樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ１が予め巻きつけられている。同様に、繊維ボビンＢ２には樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ２が、繊維ボビンＢ３には樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ３が、繊維ボビンＢ４には樹脂が含浸される前のカーボン繊維束ｆ４が、それぞれ予め巻きつけられている。クリール装置Ｃ１０は、装着された４つの繊維ボビンＢ１〜Ｂ４を、それぞれ回転させ４本のカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４を繰り出す。１２個のガイドローラーｒ１〜ｒ８，ｒ１ａ〜ｒ１ｃは、第１の実施例の６つのガイドローラーｒ１〜ｒ６と同じ構成を有する。
【００３６】
繊維繰り出し部４０は、樹脂含浸部１００から搬送された樹脂が含浸された後の４本のカーボン繊維束ｆ１１〜ｆ１４を繰り出して、後述の繊維巻付部５０に配置された樹脂ライナー２００に巻き付ける。繊維繰り出し部４０は、ガイドシャフト４２に沿って往復動作し、樹脂ライナー２００の全面にカーボン繊維束ｆ１１〜ｆ１４を巻き付ける。ガイドシャフト４２は、樹脂ライナー２００の中心軸ＣＸと平行に配置されている。なお、カーボン繊維束ｆ１１〜ｆ１４巻付方法として、フープ巻きやヘリカル巻きを採用することができる。
【００３７】
繊維巻付部５０は、基台５１と、一対の支持板５３，５４と、回転駆動部５２とを備えている。一対の支持板５３，５４は、所定の間隔を隔てて基台５１に設置されており、樹脂ライナー２００を回転自在に支持する。回転駆動部５２は、支持板５３の外側に配置されており、樹脂ライナー２００の中心軸ＣＸを中心として樹脂ライナー２００を回転させる。なお、樹脂ライナー２００は、ナイロン樹脂により形成され、中空構造を有している。
【００３８】
以上説明した第２の実施例の高圧ガスタンク製造装置６００では、樹脂含浸部１００を用いて樹脂を含浸させるので、樹脂の含浸率が高く樹脂が均一に含浸されたカーボン繊維束ｆ１１〜ｆ１４を用いてＦＷ法を実行することができる。したがって、高圧ガスタンクの表面における強度の偏りを抑制でき、高圧ガスタンク全体としての強度を向上させることができる。
【００３９】
Ｃ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４０】
Ｃ１．変形例１：
各実施例では、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、樹脂供給装置１２から供給される樹脂をそのまま孔２３を介してカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４に供給していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂの内部に電熱線を配置し、これら拡幅ローラー１０ａ，１０ｂの内部において樹脂を加熱してから孔２３を介してカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４に供給することもできる。このような構成により、配管１１ａ，１１ｂを通る間に冷却されて粘度が上昇した樹脂を、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂにおいて加熱することにより粘度を低下させることができる。したがって、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４に含浸させる樹脂の粘度を低下させることができるので、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４における樹脂の含浸率をより向上させることができる。この構成における電熱線は、請求項における加熱部に相当する。なお、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂにおける加熱後の樹脂の温度としては、例えば、５０℃〜１００℃の範囲の温度とすることができる。樹脂に硬化剤が含まれている場合には、５０℃〜１００℃の範囲で軟化が起こり、１００℃以上となった場合に硬化が始まるからである。なお、樹脂の加熱目標温度は、使用する樹脂の種類に応じて適切な値に設定することが好ましい。
【００４１】
Ｃ２．変形例２：
各実施例において、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４の搬送方向に回転自在に配置されていたが、回転せずに固定して配置することもできる。また、各実施例において、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂを振動させる構成とすることもできる。具体的には、樹脂含浸部１００において、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂを超音波振動させるアクチュエータを設けて、かかるアクチュエータにより２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂを振動させることもできる。アクチュエータとしては、例えば、発振器から出力される高周波信号に応じて振動する振動子と、振動子の振動を増幅させる増幅機構と、増幅後の振動を２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂに伝達する伝達機構とを備える構成を採用することができる。このような構成により、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂの振動により、単繊維ｃｆ同士の張り付きや、単繊維ｃｆの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂへの張り付きを抑えることができ、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４をより大きく拡幅することができる。したがって、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４における樹脂の含浸率を向上させることができる。
【００４２】
Ｃ３．変形例３：
各実施例では、外殻部２２は、ポーラス金属で形成されていたが、これに代えて、多数の孔を設けた薄い金属板（ステンレス等の板）や金属メッシュによって形成することもできる。多数の孔を設けた薄い金属板により外殻部２２を形成する場合において、孔の断面形状として円形とすることができる。また、孔の断面形状を外殻部２２の幅方向に延びた長方形とし、孔をスリット状に配置することもできる。
【００４３】
Ｃ４．変形例４：
各実施例では、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４に含浸させる樹脂はエポキシ樹脂であったが、エポキシ樹脂に限らず任意の樹脂を採用することができる。例えば、フェノール樹脂や、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを用いることができる。また、カーボン繊維に代えて、ガラス繊維やアラミド繊維等任意の繊維を採用することもできる。これらの構成においても、本発明を適用することにより、樹脂の損傷を抑制しつつ樹脂の含浸率を向上させることができる。
【００４４】
Ｃ５．変形例５：
各実施例では、樹脂含浸部１００が供える拡幅ローラーの数は２つであったが、任意の数とすることができる。また、２つの拡幅ローラー１０ａ，１０ｂは、カーボン繊維束ｆ１〜ｆ４の互いに対向する部分（表面Ｓ１及び表面Ｓ２）と接触していたが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、例えば、拡幅ローラー１０ａはカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４の側面（表面Ｓ２と直交する面）側において接触し、拡幅ローラー１０ｂは各実施例と同様にカーボン繊維束ｆ１〜ｆ４の表面Ｓ２において接触する構成とすることもできる。すなわち、一般には、複数の拡幅ローラーが互いに繊維束の異なる部分が外部表面と接するように配置されている構成を、本発明の樹脂含浸装置に採用することができる。
【００４５】
Ｃ６．変形例６：
各実施例では、樹脂含浸部１００は、トウプリプレグ製造装置５００又は高圧ガスタンク製造装置６００の一部の機能部として構成されていたが、これに代えて、独立した装置（樹脂含浸装置）として構成することもできる。この場合において、本発明の樹脂含浸装置を、高圧タンク製造装置に限らず、繊維を巻きつける任意の装置に適用することもできる。例えば、車両や航空機等で用いられるプロペラシャフトやドアフレーム等に繊維を巻きつける装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ａ，１０ｂ…拡幅ローラー、１１ａ，１１ｂ…配管、１２…樹脂供給装置、２１…蓋部、２２…外殻部、２３…孔、２５…樹脂層、４０…繊維繰り出し部、４２…ガイドシャフト、５０…繊維巻付部、５１…基台、５２…回転駆動部、５３…支持板、１００…樹脂含浸部、２００…樹脂ライナー、５００…トウプリプレグ製造装置、６００…高圧ガスタンク製造装置、ｃｆ…単繊維、Ｂ１〜Ｂ４…繊維ボビン、Ｃ１，Ｃ１０…クリール装置、ｒ１〜ｒ８，ｒ１ａ〜ｒ１ｃ…ガイドローラー、Ｒ１〜Ｒ５…繊維引取りローラー、Ｗ１…ワインダー、ｆ１〜ｆ４…カーボン繊維束、Ｓ１，Ｓ２…表面、ＣＸ…中心軸、ＡＲ１…内部空間、ＡＲ２…領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維からなる繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸装置であって、
前記繊維束を拡げる拡幅ローラーと、
前記拡幅ローラーの内部に樹脂を供給する樹脂供給部と、
を備え、
前記拡幅ローラーは、
前記繊維束と接触する外部表面と、
前記拡幅ローラーの内部に供給された樹脂を前記外部表面に供給する連通孔と、
を有する、樹脂含浸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂含浸装置において、さらに、
前記拡幅ローラーを加熱する加熱部を備える、樹脂含浸装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の樹脂含浸装置において、
前記拡幅ローラーは、ポーラス金属により形成されている、樹脂含浸装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の樹脂含浸装置において、
複数の前記拡幅ローラーを備え、
前記複数の拡幅ローラーは、互いに前記繊維束の異なる部分が前記外部表面に接するように配置されている、樹脂含浸装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の樹脂含浸装置を備える、高圧ガスタンク製造装置。
【請求項１】
複数の繊維からなる繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸装置であって、
前記繊維束を拡げる拡幅ローラーと、
前記拡幅ローラーの内部に樹脂を供給する樹脂供給部と、
を備え、
前記拡幅ローラーは、
前記繊維束と接触する外部表面と、
前記拡幅ローラーの内部に供給された樹脂を前記外部表面に供給する連通孔と、
を有する、樹脂含浸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂含浸装置において、さらに、
前記拡幅ローラーを加熱する加熱部を備える、樹脂含浸装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の樹脂含浸装置において、
前記拡幅ローラーは、ポーラス金属により形成されている、樹脂含浸装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の樹脂含浸装置において、
複数の前記拡幅ローラーを備え、
前記複数の拡幅ローラーは、互いに前記繊維束の異なる部分が前記外部表面に接するように配置されている、樹脂含浸装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の樹脂含浸装置を備える、高圧ガスタンク製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２６４６８０（Ｐ２０１０−２６４６８０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１８５４５（Ｐ２００９−１１８５４５）
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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