(57)【要約】【課題】樹脂付着作業の高速化を実現してＦＷ成形装置の生産性を向上する。【解決手段】回転自在に軸支される塗布ローラと、前記繊維を塗布ローラの表面に押し付けた状態で搬送案内するガイドローラとを備えている。塗布ローラの表面に臨んで塗布ノズルとナイフエッジを配置し、ローラ表面の一部を貯留槽に収容した樹脂液に浸漬する。樹脂液の液面とナイフエッジとの間に前記塗布ノズルを配置する。貯留槽の内部において塗布ローラの表面に付着した樹脂液の表面に、塗布ノズルで樹脂液を吹き付けて前段塗布層を形成する。前段塗布層をナイフエッジで調整して塗布層を形成する。【選択図】図１
2010000451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布ローラの一部が貯留槽に収容した樹脂液に浸漬されており、
前記塗布ローラの表面に塗布ノズルで樹脂液を吹き付けて、前記貯留槽の内部において前記塗布ローラの表面に付着した樹脂液と、前記塗布ノズルで吹き付けられた樹脂液とで前段塗布層を形成し、
繊維を前記塗布ローラの表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、前記繊維に前記前段塗布層を付着させることを特徴とする、フィラメントワインディング成形装置における樹脂付着方法。
【請求項２】
繊維と塗布ローラとの接触領域を除く塗布ローラの表面に、塗布ノズルで樹脂液を吹き付けて前段塗布層を形成し、
前記繊維を前記塗布ローラの表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、前記繊維に前記前段塗布層を付着させる、フィラメントワインディング成形装置における樹脂付着方法。
【請求項３】
前記前段塗布層をナイフエッジで調整して所定厚みの塗布層し、
前記繊維に前記塗布層を付着させることを特徴とする請求項１または２に記載のフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着方法。
【請求項４】
前記塗布ノズルから噴出される樹脂液を、前記塗布ローラの前記繊維との接触周回面に吹き付けて前記前段塗布層を形成する、請求項１、２または３に記載のフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着方法。
【請求項５】
前記樹脂液をヒータを含む恒温構造で所定温度に維持する、請求項１から４のいずれかに記載のフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着方法。
【請求項６】
回転自在に軸支される塗布ローラと、繊維を前記塗布ローラの表面に押し付けた状態で搬送案内するガイドローラとを備えており、
前記塗布ローラの表面の一部は、貯留槽に収容した樹脂液に浸漬されており、
前記塗布ローラの表面に臨んで、ナイフエッジと塗布ノズルが配置されており、
前記貯留槽の内部で前記塗布ローラに付着した樹脂液と、前記塗布ノズルで吹き付けられた樹脂液とで前段塗布層を形成し、
前記前段塗布層をナイフエッジで調整して塗布層を形成する、フィラメントワインディング成形装置における樹脂付着装置。
【請求項７】
回転自在に軸支される塗布ローラと、繊維を前記塗布ローラの表面に押し付けた状態で搬送案内するガイドローラとを備えており、
前記繊維と前記塗布ローラとの接触領域を除く前記塗布ローラの表面に塗布ノズルが臨ませてあり、
前記塗布ノズルで吹き付けられる樹脂液で前段塗布層を形成し、
前記前段塗布層をナイフエッジで調整して塗布層を形成する、フィラメントワインディング成形装置における樹脂付着装置。
【請求項８】
前記塗布ノズルが、前記塗布ローラの前記繊維との接触周回面に臨んで配置されており、
前記塗布ノズルから噴出される樹脂液を、前記接触周回面に吹き付けて前記前段塗布層を形成する、請求項６または７に記載のフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着装置。
【請求項９】
前記液状の樹脂を所定温度に維持する恒温構造を備えており、
恒温構造がヒータと、温度センサーを含んで構成してある、請求項６から８のいずれかに記載のフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着装置。
【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装置において繊維に樹脂を付着させるための樹脂付着方法、および樹脂付着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィラメントワインディング成形装置（以下、単にＦＷ成形装置と言う。）における樹脂付着装置の構造を図６に示す。そこでは、樹脂液５１を収容する貯留槽５２と、樹脂液５１に浸漬される塗布ローラ５３と、塗布ローラ５３の表面に付着した塗布層の厚みを調整するナイフエッジ５４などで樹脂付着装置を構成している。繊維５５は一対のガイドローラ５６で搬送案内されて、塗布ローラ５３の表面に押し付けられており、これによりナイフエッジ５４で調整された塗布層５７を繊維５５に付着させることができる。同様の構成は例えば特許文献１、２に開示してある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８５８２７号公報（段落番号００３１、図１）
【特許文献２】特開２００７−２２３１０７号公報（段落番号００２９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のＦＷ成形装置においては、生産性を向上することが重要な課題となっている。具体的には、より高速度で塗布層を繊維に付着させて、付着処理を高速化することが樹脂付着装置に求められている。しかし、上記従来のローラ方式の樹脂付着装置では、繊維の搬送速度（塗布ローラの周速度）が早くなるのに伴って、塗布ローラの繊維との接触周回面に付着する樹脂の付着量が減少し、塗布ローラの表面の塗布層が筋状に凹んでしまう。しかも、樹脂の付着量にむらがある。そのため、樹脂付着装置の処理速度に限界があり、ＦＷ成形装置の生産性を向上するうえで最大の阻害要因になっていた。
【０００５】
本発明の目的は、樹脂付着作業の高速化を実現してＦＷ成形装置の生産性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の樹脂付着方法では、塗布ローラの一部を貯留槽に収容した樹脂液に浸漬する。塗布ローラの表面に塗布ノズルで樹脂液を吹き付ける。以て、貯留槽の内部において塗布ローラの表面に付着した樹脂液と、塗布ノズルで吹き付けられた樹脂液とで前段塗布層を形成する。繊維を塗布ローラの表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、繊維に前段塗布層を付着させることを特徴とする。なお、本発明における「付着」とは、樹脂が繊維の表面に塗布された状態に限らず、樹脂の一部が繊維間に含浸された状態をも含む概念である。
【０００７】
別の樹脂付着方法では、繊維と塗布ローラとの接触領域を除く塗布ローラの表面に、塗布ノズルで樹脂液を吹き付けて前段塗布層を形成する。繊維を塗布ローラの表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、繊維に前段塗布層を付着させることを特徴とする。
【０００８】
前段塗布層をナイフエッジで調整して所定厚みの塗布層したのち、繊維に塗布層を付着させる。
【０００９】
塗布ノズルから噴出される樹脂液を、塗布ローラの繊維との接触周回面に吹き付けて前段塗布層を形成する。
【００１０】
樹脂液はヒータを含む恒温構造で所定温度に維持しておく。
【００１１】
本発明の樹脂付着装置は、図１に示すように、回転自在に軸支される塗布ローラと、繊維を塗布ローラの表面に押し付けた状態で搬送案内するガイドローラとを備えている。塗布ローラの表面の一部は、貯留槽に収容した樹脂液に浸漬する。塗布ローラの表面に臨んで、ナイフエッジと塗布ノズルを配置する。以て、貯留槽の内部で塗布ローラに付着した樹脂液と、塗布ノズルで吹き付けられた樹脂液とで前段塗布層を形成する。得られた前段塗布層をナイフエッジで調整して塗布層を形成する。
【００１２】
本発明の別の樹脂付着装置は、図５に示すように、回転自在に軸支される塗布ローラと、繊維を塗布ローラの表面に押し付けた状態で搬送案内するガイドローラとを備えている。繊維と塗布ローラとの接触領域を除く塗布ローラの表面に塗布ノズルを臨ませる。塗布ノズルで吹き付けられる樹脂液で前段塗布層を形成し、得られた前段塗布層をナイフエッジで調整して塗布層を形成する。
【００１３】
塗布ノズルを、塗布ローラの繊維との接触周回面に臨んで配置する。塗布ノズルから噴出される樹脂を、接触周回面に吹き付けて前段塗布層を形成する。
【００１４】
液状の樹脂を所定温度に維持する恒温構造を備えている。恒温構造はヒータと、温度センサーを含んで構成する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の樹脂付着方法および樹脂付着装置では、貯留槽の内部において塗布ローラの表面に付着した樹脂液と、塗布ノズルで吹き付けられた樹脂液とで前段塗布層を形成し、繊維を塗布ローラの表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、塗布ローラの表面の前段塗布層を繊維に付着させるようにした。
【００１６】
このように、塗布ローラに付着する樹脂液の不足を、塗布ノズルから噴出供給される樹脂液で補うようにすると、必要な厚みの前段塗布層を確実に形成できる。したがって、本発明の樹脂付着方法によれば、繊維が高速度で搬送されるような場合でも、塗布ローラの表面に所定厚みの前段塗布層を確実に形成して繊維に付着させることができる。これにより、樹脂付着作業の高速化を実現してＦＷ成形装置の生産性を向上できる。さらに、貯留槽の内部において塗布ローラの表面に樹脂液を付着させ、付着できなかった不足分を塗布ノズルから噴出される樹脂液で補うので、塗布ノズルで吹き付けられる樹脂液の量を節約して、飛散する樹脂液による作業環境の汚損を抑止できる。樹脂液の劣化も抑止できる。
【００１７】
本発明の別の樹脂付着方法および樹脂付着装置のように、繊維と塗布ローラとの接触領域を除く塗布ローラの表面に、塗布ノズルで樹脂液を吹き付けて前段塗布層を形成すると、必要な厚みの前段塗布層を確実に形成できる。したがって、本発明の樹脂付着方法によれば、繊維が高速度で搬送されるような場合でも、塗布ローラの表面に所定厚みの前段塗布層を確実に形成して繊維に付着させることができる。これにより、樹脂付着作業の高速化を実現してＦＷ成形装置の生産性を向上できる。また、塗布ノズルから噴出供給される樹脂液の量や、塗布ノズルの配置個数を増加することで繊維の搬送速度の高速化に柔軟に対応できる。
【００１８】
前段塗布層をナイフエッジで調整して所定厚みの塗布層したのち、繊維に塗布層を付着させるようにすると、前段塗布層の厚みにばらつきがある場合であっても、所定厚みの塗布層を的確に形成することができる。したがって、繊維に対する樹脂の付着量を常に適正なものとして、樹脂液が均質に付着された繊維を得ることができる。
【００１９】
塗布ノズルから噴出される樹脂液を、塗布ローラの繊維との接触周回面に吹き付けて前段塗布層を形成すると、必要個所に限って樹脂液を吹き付ければよいので、塗布ノズルによる樹脂液の無駄な吹き付けを防いで、樹脂液の劣化や無駄な消費を阻止できる。飛散する樹脂液による作業環境の汚損も抑止できる。
【００２０】
樹脂液をヒータを含む恒温構造で所定温度に維持すると、樹脂液の粘度を一定状態に保持して、塗布ローラに対する付着量や、塗布ノズルによる吹き付け量を安定化することができる。このことは、繊維に対する樹脂の付着量を安定化できることを意味し、結果としてＦＷ成形品の品質向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施例）  図１ないし図３に、本発明に係るフィラメントワインディング装置（ＦＷ装置と表記する。）の第１実施例を示す。図２においてＦＷ装置は、繊維１を供給する解舒装置２と、テンション装置３と、繊維１に樹脂液を付着する樹脂付着装置４と、トラバース装置５などで構成する。
【００２２】
繊維１はカーボン繊維からなり、上下にフラット面を有するテープ状に形成してある。ボビン６に巻き込まれた繊維１を解舒装置２で解舒し、テンション装置３で繊維１に所定テンションを付与した状態で樹脂付着装置４へ送給する。樹脂付着装置４によって樹脂液が付着された繊維１は、トラバース装置５でトラバースしながらマンドレル７に巻き付けられる。繊維１の巻き付けが終了したマンドレル７は、加熱処理されて前記樹脂を硬化させることにより、圧力容器として使用される。
【００２３】
図１に示すように樹脂付着装置４は、樹脂液１０を繊維１に付着処理する塗布構造１１と、樹脂液１０を塗布構造１１に供給する樹脂供給構造１２と、繊維を一方向へ搬送する搬送構造（図示していない）などで構成する。
【００２４】
塗布構造１１は、樹脂液１０を収容する貯留槽１４と、下部周面が樹脂液１０に浸漬される塗布ローラ１５と、繊維１を塗布ローラ１５の表面に押し付けた状態で案内する一対のガイドローラ１６・１６と、塗布ノズル１７と、ナイフエッジ１８などで構成する。塗布ローラ１５は回転自在に軸支してあり、繊維の搬送方向と同じ向きに、繊維の搬送速度と同じ周速度で回転する。図１に塗布ローラ１５の回転方向を矢印で示している。塗布ノズル１７は、樹脂液１０の液面とナイフエッジ１８との間に配置してある。ナイフエッジ１８によって、余分な樹脂液をそぎ落として、所定厚みの塗布層３７を形成することができる。貯留槽１４内の樹脂液１０の液位は、図示していない樹脂液供給構造によって一定に保持される。
【００２５】
貯留槽１４に収容した液状の樹脂液１０を一定の温度に保持し、樹脂液１０の粘度を一定状態に維持するために、貯留槽１４を恒温槽（恒温構造）２０内の恒温液（水）に浸漬している。恒温液の温度は温度センサ２１で知ることができ、温度センサ２１の検知信号に応じてヒータ２２に通電し、あるいはヒータ２２への通電を停止することにより、恒温液の温度を一定（例えば８０℃）に保持できる。
【００２６】
樹脂供給構造１２は、主剤タンク２５と、硬化剤タンク２６と、両タンク２５・２６から送給される主剤および硬化剤を混合する混合機２７と、混合機２７から送出される樹脂液２８を加圧して送給するポンプ２９などで構成する。ポンプ２９の吐出口は通路３０を介して塗布ノズル１７に接続してあり、通路３０の中途部には樹脂液２８を一定の温度に保持する恒温室（恒温構造）３１が設けてある。恒温室３１の内部には、樹脂液２８の温度を検知する温度センサ３２と、樹脂液２８を過熱するヒータ３３が配置してある。主剤タンク２５の内部には主剤を加熱するヒータ３４が配置してある。
【００２７】
以上のように構成した樹脂付着装置４においては、樹脂液１０に浸漬された塗布ローラ１５が繊維１と同行して回転することにより、ローラ表面に樹脂液１０を付着させることができる。しかし、繊維１の搬送速度が一定値を越えると、ローラ表面に付着する樹脂液１０の量が減少し、図３に示すように、塗布ローラ１５の繊維１との接触周回面に筋状の凹部３５が形成され、塗布ローラ１５のみで充分な厚みの前段塗布層３６を形成できなくなる。
【００２８】
上記の凹部３５を埋めるために塗布ノズル１７を設け、ポンプ２９で加圧された樹脂液２８を塗布ノズル１７で凹部３５へ向かって吹き付けて、充分な厚みの前段塗布層３６を形成している。図３においては、塗布ローラ１５の繊維１との接触周回面に対して、２個の塗布ノズル１７を斜めに配置し、両塗布ノズル１７から樹脂液２８を同時に噴出供給して凹部３５の凹みを解消できるようにした。なお、塗布ローラ１５で複数の繊維１に塗布層３７を付着させる場合には、塗布ローラ１５の各繊維１との接触周回面ごとに、塗布ノズル１７を設けるとよい。１個の塗布ノズル１７で樹脂液２８を噴出供給する場合には、塗布ノズル１７を塗布ローラ１５の繊維１との接触周回面に正対する状態で配置するとよい。
【００２９】
以上のように、塗布ローラ１５に樹脂液１０を付着させ、さらに塗布ノズル１７で樹脂液２８を吹き付けると、充分な厚みの前段塗布層３６をローラ表面に形成することができる。得られた前段塗布層３６はナイフエッジ１８で調整されて、所定の厚みの塗布層３７とされる。したがって、繊維１の搬送速度が高速化されても、塗布層３７を繊維１に適正に付着させて、樹脂付着作業の高速化を実現し、ＦＷ装置の生産性を向上できる。また、樹脂付着作業の高速化に伴って塗布層３７の単位時間当たりの付着量が増加しても、ポンプ２９の吐出量を調整することで支障なく対応できる。
【００３０】
（第２実施例）  図４は本発明に係る樹脂付着装置４の第２実施例を示す。そこでは、第１実施例における樹脂供給構造１２を省略し、貯留槽１４に収容した液状の樹脂液１０をポンプ２９で加圧して塗布ノズル１７に送給することとした。他は先の実施例と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。以下の実施例においても同様に扱うこととする。
【００３１】
上記のように、貯留槽１４に収容した液状の樹脂液１０をポンプ２９で加圧して塗布ノズル１７に送給する樹脂付着装置によれば、樹脂供給構造１２を著しく簡素化して樹脂付着装置の全体コストを削減できる。また、塗布ローラ１５に付着する樹脂液１０と塗布ノズル１７から吹き付けられる樹脂液１０の温度および粘度を均一化できる。
【００３２】
（第３実施例）  図５は本発明に係る樹脂付着装置４の第３実施例を示す。そこでは、塗布ノズル１７から噴出供給される樹脂液１０・２８のみで前段塗布層３６を形成する点と、恒温槽２０を省略する点が、先の各実施例と異なる。詳しくは、塗布ローラ１５の全体を貯留槽１４の上方に配置して、貯留槽１４に収容される樹脂液１０に塗布ローラ１５を浸漬させない。さらに、繊維１と塗布ローラ１５との接触領域を除く、塗布ローラ１５の表面の４個所に塗布ノズル１７を臨ませて、各塗布ノズル１７から吹き付けられる樹脂液１０・２８によって前段塗布層３６を形成するようにした。
【００３３】
この実施例の樹脂付着装置４は、実施例１と同様の樹脂供給構造１２を備えているが、以下の点が一部異なる。主剤タンク２５および硬化剤タンク２６から送給される主剤および硬化剤を混合機２７で混合する際に、貯留槽１４内の樹脂液１０をも同時に混合して、塗布ノズル１７にポンプ２９で加圧送給するようにした。この実施例における貯留槽１４は、ナイフエッジ１８でそぎ落とされた余分な樹脂液１０・２８を受け止めて再利用する受液槽としてのみ機能する。図５において、符号４０は、貯留槽１４と混合機２７を連通する通路であり、符号４１は通路３０と４個の塗布ノズル１７を連通する通路である。
【００３４】
上記のＦＷ装置においては、以下の樹脂付着方法に従って樹脂液１０・２８を繊維１に付着させることができる。
塗布ローラ１５の一部を貯留槽１４に収容した樹脂液１０に浸漬する。塗布ローラ１５の表面に塗布ノズル１７で樹脂液１０・２８を吹き付ける。以て、貯留槽１４の内部において塗布ローラ１５の表面に付着した樹脂液１０と、塗布ノズル１７で吹き付けられた樹脂液１０・２８とで前段塗布層３６を形成する。得られた前段塗布層３６をナイフエッジ１８で調整して所定厚みの塗布層３７を形成する。繊維１を塗布ローラ１５の表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、繊維１に塗布層３７を付着させる。この樹脂付着方法においては、前段塗布層３６をナイフエッジ１８で調整して所定厚みの塗布層３７を形成する過程を省いて、繊維１を塗布ローラ１５の表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、繊維１に前段塗布層３６を付着させてもよい。
【００３５】
繊維１と塗布ローラ１５との接触領域を除く塗布ローラ１５の表面に、塗布ノズル１７で樹脂液１０・２８を吹き付けて前段塗布層３６を形成する。得られた前段塗布層３６をナイフエッジ１８で調整して所定厚みの塗布層３７を形成する。繊維１を塗布ローラ１５の表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、繊維１に塗布層３７を付着させる。この樹脂付着方法においては、前段塗布層３６をナイフエッジ１８で調整して所定厚みの塗布層３７を形成する過程を省いて、繊維１を塗布ローラ１５の表面に押し付けた状態で一方向へ搬送して、繊維１に前段塗布層３６を付着させてもよい。その場合には、塗布ノズル１７から吹き付けられる樹脂液量を精密に制御することにより、前段塗布層３６の厚みを所定厚みにすることができる。
【００３６】
塗布ノズル１７から噴出される樹脂液１０・２８を、塗布ローラ１５の繊維１との接触周回面に吹き付けて前段塗布層３６を形成する。
【００３７】
樹脂液１０・２８はヒータ２２・３３・３４を含む恒温構造で所定温度に維持しておく。
【００３８】
実施例１における塗布ノズル１７は、塗布ローラ１５を間に挟んでナイフエッジ１８と対向するローラ周面に配置することができる。その場合には、塗布ノズル１７で吹き付けられた樹脂液２８と、前記樹脂液２８の外面に付着する樹脂液１０とで前段塗布層３６が形成される。必要があれば、塗布ノズル１７を貯留槽１４内の樹脂液１０に浸漬させた状態で樹脂液２８を噴出供給してもよい。多数個の繊維１に塗布ローラ１５で塗布層３７を付着させる場合には、塗布ノズル１７の幅を塗布ローラ１５の幅と同幅にして、樹脂液１０・２８を塗布ローラ１５の表面に噴出供給することができる。ＦＷ装置は、実施例で説明した構成に限るものではなく、要は樹脂付着装置を備えている全てのＦＷ装置に本発明を広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例に係る樹脂付着装置の概略構造図である。
【図２】ＦＷ成形装置を説明するための斜視図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る樹脂付着装置の概略構造図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る樹脂付着装置の概略構造図である。
【図６】従来の樹脂付着装置を示す概略構造図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  繊維
４  樹脂付着装置
１０  樹脂液
１４  貯留槽
１５  塗布ローラ
１６  ガイドローラ
１７  塗布ノズル
１８  ナイフエッジ
２８  樹脂液
３６  前段塗布層
３７  塗布層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010000451.tif 000007
【図６】
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