樹脂含浸装置

【課題】装置の大型化、複雑化および高コスト化を招くことなく、繊維の送り速度を増速し得る樹脂含浸装置を提供する。
【解決手段】繊維Ｆに樹脂を含浸させるための樹脂含浸装置１において、繊維Ｆが通過すると共にその通過方向に向かって先細りとなる先細通路２１を備えたブロック体２と、先細通路２１の入口近傍において、繊維Ｆに対して樹脂を供給する樹脂供給装置３と、を備え、繊維Ｆが供給された樹脂を伴って先細通路２１を通過していくにつれて、その樹脂が、先細通路２１によるくさび効果により加圧されて繊維Ｆに含浸せしめられるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメントワインディング成形において繊維に樹脂を含浸させる、樹脂含浸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィラメントワインディング成形（以下、ＦＷ成形と称する）における樹脂含浸装置は、図７に示す如く構成されている。すなわち、従来の樹脂含浸装置１’は主に、樹脂Ｐを溜める樹脂槽ＰＢと、樹脂Ｐに下部が浸った回転ローラＲと、回転ローラＲの表面に付着する樹脂Ｐの量を調整するためのナイフエッジＮとからなり、回転ローラＲを繊維Ｆの送り速度に応じた速度で回転させることにより、回転ローラＲの表面に付着した樹脂Ｐを、回転ローラＲの上部に触れつつ送られる繊維Ｆに含浸させるようになっている。
【０００３】
ところで、ＦＷ成形において、生産性を向上させるための１つのアプローチとしては、繊維の送り速度を増速させることが考えられる。しかし、従来の樹脂含浸装置では、繊維の送り速度を増速させると、回転ローラの表面に十分な量の樹脂が付着せず、繊維に対して樹脂を十分に含浸させることができなくなるため、繊維の送り速度を増速させるにも限界があった。
【０００４】
そこで、図８に示す如く、回転ローラＲに替えて、繊維Ｆの送り方向に長く延びる回転ベルトＲＢを設け、繊維Ｆが回転ベルトＲＢと接触する区間を長くすることで、樹脂含浸量を適正に維持しつつ、繊維の送り速度を増速させることが考えられる。
【０００５】
また、繊維を閉鎖性の高い空間内に通し、当該空間内を通過中の繊維に対し、ポンプ等の樹脂供給装置によって樹脂を高圧で供給することによって、強制的に樹脂を含浸させる方法も提案されている（例えば、特表２００２−５３３２４１号公報）。
【特許文献１】特表２００２−５３３２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、回転ベルトを用いて樹脂含浸量を適正に保つ方法において、例えば送り速度を２倍にする場合、繊維と回転ベルトとの接触長さを２倍程度にする必要があり、樹脂含浸装置の大型化を招いてしまう問題があった。
【０００７】
さらに、高圧で樹脂を含浸させる方法では、高圧にするために閉鎖性の高い空間を設ける必要があるうえに、高圧を生じさせる樹脂供給装置が必要であり、装置が複雑かつ高コストになってしまう問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置の大型化、複雑化および高コスト化を招くことなく、繊維の送り速度を速くすることができ、その結果、ＦＷ成形の生産性を向上させることができる樹脂含浸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、（１）フィラメントワインディング成形において、繊維に樹脂を含浸させるための樹脂含浸装置であって、前記繊維が通過すると共にその通過方向に向かって先細りとなる先細通路を備えたブロック体と、前記先細通路の入口近傍において、前記繊維に対して前記樹脂を供給する樹脂供給装置と、を備え、前記繊維が前記樹脂供給装置によって供給された樹脂を伴って前記先細通路を通過していくにつれて、その樹脂が、前記先細通路によるくさび効果により、加圧されて当該繊維に含浸せしめられるようになっていることを特徴とする樹脂含浸装置を提供するものである。
【００１０】
また本発明は、上記構成において、（２）前記ブロック体は、周囲の少なくとも一部に、前記先細通路に連通する開口部であって前記先細通路の入口から出口にわたる開口部を有していることを特徴とする樹脂含浸装置を提供するものである。
【００１１】
また本発明は、上記構成（２）において、（３）前記開口部は、上方に向かって開口していることを特徴とする樹脂含浸装置を提供するものである。
【００１２】
また本発明は、上記構成（２）（３）において、（４）前記ブロック体は、前記開口部を開閉自在に閉止する閉止部材をさらに備えていることを特徴とする樹脂含浸装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成された本発明の樹脂含浸装置によれば、繊維が樹脂供給装置によって供給された樹脂を伴って先細通路を通過していくにつれて、その樹脂が先細通路によるくさび効果によって加圧される。これにより、繊維の移動速度が速くても、繊維に対して樹脂を十分に含浸させることができる。よって、本発明によれば、繊維の移動速度を増速することで、ＦＷ成形の生産性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、繊維が通過する通路の形状を、上記くさび効果を生じ得る先細形状とするだけで十分な樹脂含浸が可能であるため、高圧ポンプや閉鎖性の高い通路等を要せず、単純かつ小型の樹脂含浸装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施形態につき説明する。
図１は本発明に係る樹脂含浸装置の一例を示す斜視図、図２は図１の樹脂含浸装置の要部を示す断面図、図３は図１の樹脂含浸装置を適用したＦＷ成形機の構成を示す概略図である。
【００１６】
本実施形態に係る樹脂含浸装置１は主に、図１に示す如く、繊維Ｆが通過する通路２１を備えたブロック体２と、通路２１の入口近傍に樹脂を供給するための樹脂供給装置３と、から構成されている。
【００１７】
ブロック体２は、図１に示す如く、上壁２２、下壁２３および側壁２４により、通路２１を形成してなっている。上壁２２および下壁２３は、図１および図２に示す如く、通路２１の出口に向かうにつれて、通路２１内に迫り出すように形成されている。つまり、通路２１は、繊維Ｆの進行方向に向かって先細りする先細形状となっている。また、上壁２２には、通路２１の入口近傍に樹脂を供給するための樹脂供給孔２５が設けられている。
【００１８】
なお、ブロック体２は、側壁２４の反対側に、通路２１に連通すると共に通路２１の入口から出口にわたる開口部２７を有している。この開口部２７により、セットアップ時等において繊維Ｆを通路２１内に配置する際、繊維Ｆを容易に挿入することができる。
【００１９】
ブロック体２には、図１に示す如く、温調ユニット４が接続されており、ブロック体２の温度を調節することで、樹脂供給装置３から供給された樹脂の温度を調節し、その粘度を調節し得るようになっている。なお、ブロック体２の温度は、使用する樹脂に応じて、約３０℃〜１３０℃の範囲で調節される。
【００２０】
樹脂供給装置３は、図１に示す如く、主剤を貯蔵する第１の槽３１と、硬化剤を貯蔵する第２の槽３２と、主剤をブロック体２に供給するための第１のポンプ３３および第１の供給管３５と、硬化剤をブロック体２に供給するための第２のポンプ３４および第２の供給管３６と、第１の供給管３５および第２の供給管３６から送られてきた主剤および硬化剤を混合してＦＷ成形用の樹脂とするためのスタティックミキサ３７と、樹脂をブロック体２へ供給するための第３の供給管３８と、からなっている。樹脂供給装置３は、第３の供給管３８が接続されたブロック体２の樹脂供給孔２５から、通路２１内を通過する繊維Ｆに対して、樹脂を供給する。
【００２１】
ここで、第１および第２のポンプ３３，３４は、繊維Ｆが樹脂を連れて通路２１内を通過していくのに足りる量だけ樹脂を送出すればよく、繊維Ｆに対して高圧で供給する必要はない。つまり、第１および第２のポンプ３３，３４は、比較的低圧なポンプとすることができる。
【００２２】
また、樹脂は、ＦＷ成形に通常用いられる樹脂であればよく、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂等が好適に用いられ得る。
また、繊維ＦについてもＦＷ成形に通常用いられる繊維であればよく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミックス等を適宜使用することができる。
【００２３】
樹脂含浸装置１は、図３に示す如く、ボビンＢから解舒された繊維Ｆがブロック体２の通路２１を通過するように配置され、樹脂供給装置３からの樹脂Ｐが含浸せしめられた繊維Ｆがトラバース装置ＴによってトラバースされながらマンドレルＭに巻き付けられるようになっている。
【００２４】
上記のように構成された本発明に係る樹脂含浸装置１によれば、図２に示す如く、ブロック体２の通路２１が先細形状となっているため、繊維Ｆが樹脂供給装置３によって供給された樹脂Ｐを伴って通路２１を通過していくにつれて、樹脂Ｐが通路２１によるくさび効果によって加圧される。これにより、樹脂含浸装置１を通過する繊維Ｆは、移動速度が速くても、樹脂Ｐが十分に含浸せしめられる。
【００２５】
また、本発明に係る樹脂含浸装置によれば、通路の形状を上記くさび効果が生じるような先細形状とするだけで十分な樹脂含浸が可能であるため、高圧のポンプ等が不要であり、単純かつ小型に構成することができる。また、小型であるため、樹脂含浸装置の配置の自由度を増すこともできる。
つまり、本発明によれば、装置の大型化、複雑化および高コスト化を招くことなく、ＦＷ成形の生産性を向上させることができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ブロック体２における樹脂供給孔２５の位置を、図４Ａに示す如く、下側に配置してもよい。この場合、繊維Ｆに対して樹脂Ｐが確実に供給されるように、ガイドローラＧによって繊維Ｆを押し下げ、繊維Ｆが樹脂供給孔２５の直近を通過するように構成するのが好ましい。
【００２７】
また、ブロック体２における通路２１の形状は、繊維Ｆに連れ動く樹脂Ｐに対してくさび効果が発揮されるような形状であれば、どの様な形状でもよい。例えば、図４Ｂおよび図４Ｃに示す如く、一方側の壁２３のみが傾斜し、他方側の壁２２が平坦であってもよい。さらに、図４Ｄに示す如く、平坦にすると共に一部に突起部２６を設けた下壁２３とし、突起部２６に樹脂供給孔２５を配置してもよい。この場合、突起部２６が無い場合と比べて、繊維Ｆの上下方向のふらつきに起因して樹脂供給が不安定になるのを回避することができる。
【００２８】
ブロック体２の開口部２７に対して、図５Ａおよび図５Ｂ（図５Ａのブロック体２を通路入口方向から見た図）に示すような衝立２９を設けてもよい。この場合、開口部２７は上方に開口するかたちになり、樹脂が開口部２７から横漏れするのを防止することができる。また、図５Ｃ（通路２１の入口方向から見た図）に示す如く、開口部２７に対して、開口部２７を開閉自在に閉止する閉止部材２８、例えば板バネ等、を設けてもよい。この場合、繊維Ｆの挿入時において閉止部材２８を開き、樹脂含浸時には閉じることで、さらに確実に樹脂の横漏れを防止することができる。
【００２９】
また、ブロック体２の外形形状は直方体でなくてもよく、図６に示す如く、円筒形にしてもよい。さらに、通路２１を、図６に示すような略円錐形状等、３次元的な先細形状としてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態においては、主剤と硬化剤を別々に供給し、ブロック体２に供給する直前で混合させる樹脂供給装置３としたが、予め混合して得た樹脂をポンプでブロック体２に供給する、さらに単純な構成としてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態においては、樹脂含浸装置１をボビンＢの近傍に配置したが、この位置に限定されるものではない。例えば、樹脂を繊維に含浸し易くするために、温調ユニット４によってブロック体２を比較的高温にし、樹脂の粘度が低くなるようにした場合、樹脂が短時間で硬化することを考慮して、マンドレルＭの近傍に配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る樹脂含浸装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の樹脂含浸装置の要部を示す断面図である。
【図３】図１の樹脂含浸装置を適用したＦＷ成形機の構成を示す概略図である。
【図４】変形例に係る樹脂含浸装置の要部を示す断面図である。
【図５】別の変形例に係る樹脂含浸装置の要部を示す斜視図および正面図である。
【図６】さらに別の変形例に係る樹脂含浸装置の要部を示す斜視図である。
【図７】従来例に係る樹脂含浸装置を示す側面図である。
【図８】比較例に係る樹脂含浸装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ｆ繊維
１樹脂含浸装置
２ブロック体
３樹脂供給装置
４温調ユニット
２１通路（先細通路）
２２上壁
２３下壁
２４側壁
２５樹脂供給孔
２７開口部
３１第１の槽
３２第２の槽
３３第１のポンプ
３４第２のポンプ
３５第１の供給管
３６第２の供給管
３７スタティックミキサ
３８第３の供給管

【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントワインディング成形において、繊維に樹脂を含浸させるための樹脂含浸装置であって、
前記繊維が通過すると共にその通過方向に向かって先細りとなる先細通路を備えたブロック体と、前記先細通路の入口近傍において、前記繊維に対して前記樹脂を供給する樹脂供給装置と、を備え、
前記繊維が前記樹脂供給装置によって供給された樹脂を伴って前記先細通路を通過していくにつれて、その樹脂が、前記先細通路によるくさび効果により、加圧されて当該繊維に含浸せしめられるようになっていることを特徴とする樹脂含浸装置。
【請求項２】
前記ブロック体は、周囲の少なくとも一部に、前記先細通路に連通する開口部であって前記先細通路の入口から出口にわたる開口部を有していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂含浸装置。
【請求項３】
前記開口部は、上方に向かって開口していることを特徴とする請求項２に記載の樹脂含浸装置。
【請求項４】
前記ブロック体は、前記開口部を開閉自在に閉止する閉止部材をさらに備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の樹脂含浸装置。

【図１】