(57)【要約】本発明は、個別の繊維（５）、個別の糸、または個別の粗撚り糸にマトリックス材料を含浸させるための装置であって、前記マトリックス材料に浸漬された多孔質材料（３）と、前記多孔質材料（３）に前記マトリックス材料を分注する計量設備とを備え、含浸される前記個別の繊維（５）、含浸される前記個別の糸、または含浸される前記個別の粗撚り糸を前記多孔質材料（３）の端面（７）に押し付け得る設備が備えられ、または、前記多孔質材料（３）はスリーブ（２１）内に受容され、前記個別の繊維（５）、前記個別の糸、または前記個別の粗撚り糸が前記スリーブ（２１）内の前記多孔質材料（３）を通って案内されることができる、装置に関する。本発明はさらに、含浸された個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸から構成部品を製造する方法に関する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別の繊維（５）、個別の糸、または個別の粗撚り糸にマトリックス材料を含浸させるための装置であって、
前記マトリックス材料に浸漬された多孔質材料（３）と、前記多孔質材料（３）に前記マトリックス材料を分注する計量設備とを備え、
含浸される前記個別の繊維（５）、含浸される前記個別の糸、または含浸される前記個別の粗撚り糸を前記多孔質材料（３）の端面（７）に押し付け得る設備が備えられ、または、前記多孔質材料（３）はスリーブ（２１）内に受容され、前記個別の繊維（５）、前記個別の糸、または前記個別の粗撚り糸が前記スリーブ（２１）内の前記多孔質材料（３）を通って案内されることができ、前記多孔質材料が７０μｍから２５０μｍの範囲の平均直径のセルサイズを有するオープンセル発泡体である、装置。
【請求項２】
前記多孔質材料（３）は、前記マトリックス材料に対して不活性である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記多孔質材料（３）が、実質的にセルウェブから構成されるオープンセル発泡体である、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記多孔質材料が、ポリオレフィン、ポリウレタン、またはメラミン樹脂から選択される材料から製造される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
含浸される前記個別の繊維（５）、含浸される前記個別の糸、又は含浸される前記個別の粗撚り糸を前記多孔質材料に押し付け得る前記設備は、前記個別の繊維（５）、前記個別の糸、又は前記個別の粗撚り糸が案内される少なくとも２つのテンションローラ（１３）を有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
含浸される前記個別の繊維（５）、含浸される前記個別の糸、又は含浸される前記個別の粗撚り糸を前記多孔質材料に押し付け得る前記設備は、前記個別の繊維（５）、前記個別の糸、又は前記個別の粗撚り糸が案内される支承面（１５）を有している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記個別の繊維（５）、前記個別の糸、又は前記個別の粗撚り糸が押しつけられる多孔質材料（３）は端面（７）を有し、該端面（７）は浸漬される前記個別の繊維、浸漬される前記個別の糸、または浸漬される前記個別の粗撚り糸の直径の１．５倍から５倍の範囲の最大幅を有し、浸漬される前記個別の繊維、浸漬される前記個別の糸、または浸漬される前記個別の粗撚り糸の直径の２倍から１０倍の範囲の最大長さを有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記個別の繊維（５）、前記個別の糸、または前記個別の粗撚り糸が案内される前記支承面（１５）は、前記マトリックス材料で浸漬された第２の多孔質材料（１７）の端面である、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記多孔質材料が受容される前記スリーブ（２１）は２つの部分で具現化され、前記個別の繊維（５）、前記個別の糸、または前記個別の粗撚り糸をその中に配置するために開くことができ、前記スリーブの各部分は前記多孔質材料を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
所望の体積繊維含有量を設定するためのノズルまたは開口プレートがさらに含まれる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
含浸された個別の繊維（５）、個別の糸、または個別の粗撚り糸から構成部品を製造する方法であって、以下の工程：
（ａ）請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置（１）内で、個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸にマトリックス材料を含浸させる工程；
（ｂ）前記構成部品を成型するための成型具の表面に、前記浸漬された個別の繊維、前記個別の糸、または前記個別の粗撚り糸を敷設する工程；及び
（ｃ）前記マトリックス材料を硬化または固化させ、前記構成部品を取り出す工程、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記成型具は、中空体を製造するために前記個別の繊維（５）、前記個別の糸、または前記個別の粗撚り糸が巻かれる巻取りマンドレルである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記構成部品を製造するために、いずれも請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置で含浸された複数の個別の繊維（５）、個別の糸、または個別の粗撚り糸が、前記構成部品を形成するために、前記成型具の表面に同時に配置される、請求項１１または１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸（roving）をマトリックス材料で含浸させるための装置に関する。本発明はさらに、含浸された個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸から構成部品（components）を製造するための方法に関し、該方法では個別の繊維、個別の糸、個別の粗撚り糸は、装置内で含浸される。
【背景技術】
【０００２】
含浸された個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸から製造される構成部品は、例えば、繊維複合プラスチックからなる巻き取り中空体である。このような巻き取り中空体は、例えば、風力設備用のマスト、又は帆船用のマストである。
【０００３】
そのような構成部品の製造においては、それぞれの場合において、単一の個別の繊維、１つの個別の糸、又は１つの個別の粗撚り糸のみを使用することが可能であり、あるいは、複数の個別の繊維、複数の個別の糸、又は複数の個別の粗撚り糸を別々の装置で並行して含浸させ、その後、成型して構成部品を形成することが可能である。個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸の含浸は、異なる方向から出てくる多数の個別の繊維が１つのダイ上又は１つのツール内で堆積される場合に特に有利である。これは、特に、連続的な巻取方法および織りの方法に関連する。一般に、ここでの個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸は、浸漬直後に構成部品を製造するために、構成部品のためのダイに配置され、又は巻取りマンドレルに巻かれる。
【０００４】
個別の糸を含浸させるための装置は、ＦＲ−Ａ  ２  ７０３  ０３６から知られている。ここでは、マトリックス材料は、計量設備を介して個別の糸に直接吹き付けられる。
【０００５】
糸を含浸させるためのさらなる装置がＥＰ−Ａ  ０  ３５８  ９０５に記載されている。ここで糸は、糸に適用される媒体が加圧ラインを介して供給される多孔体に、そこを通るように案内される。ここで供給される量は、糸に適用される媒体の量に対応している。
【０００６】
混合物をプラスチック繊維に適用する装置がＵＳ−Ｂ  ６，８８４，４６９に記載されている。ここでは、繊維がその上に案内され、かつ、混合物がその上に適用されるローラの助けによって、繊維が含浸される。マトリックス材料が適用されるローラによって繊維をコーティングする同様の装置も、ＵＳ  ５，０４９，４０７またはＵＳ  ５，３５２，３９２に記載されている。
【０００７】
糸を含浸させるためのさらなる装置もまた、ＵＳ  ５，３３０，３３８、ＵＳ  ５，４９９，９１１、ＵＳ  ４，０８８，４６８、ＵＳ  ３，９２４，０２８またはＷＯ−Ａ  ８１／０２００８によって知られている。さらに、ＤＥ−Ａ  ４１  ３４  ０７０は、ワイヤの周りに巻かれた繊維を介して潤滑剤が供給され、ワイヤが滑り可能になるようにされた装置を記載している。
【０００８】
しかしながら、先行技術から知られている方法は、特に、含浸ユニットが非加圧的な状態で、すべての空間方向に動作する場合に、滴下することなく個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を含浸させることができないことを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＦＲ−Ａ  ２  ７０３  ０３６
【特許文献２】ＥＰ−Ａ  ０  ３５８  ９０５
【特許文献３】ＵＳ−Ｂ  ６，８８４，４６９
【特許文献４】ＵＳ  ５，０４９，４０７
【特許文献５】ＵＳ  ５，３５２，３９２
【特許文献６】ＵＳ  ５，３３０，３３８
【特許文献７】ＵＳ  ５，４９９，９１１
【特許文献８】ＵＳ  ４，０８８，４６８
【特許文献９】ＵＳ  ３，９２４，０２８
【特許文献１０】ＷＯ−Ａ  ８１／０２００８
【特許文献１１】ＤＥ−Ａ  ４１  ３４  ０７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、空間方向とは無関係にかつ実質的に非加圧方式で適切な量のマトリックス材料で個別の繊維を湿潤させ、滴下させることなく作動する、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を含浸させるための装置を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、含浸された個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸から構成部品を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、マトリックス材料で浸された多孔質材料と、該多孔質材料にマトリックス材料を分注する計量設備とを含む、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸にマトリックス材料を含浸させるための装置によって達成され、該装置には、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸を多孔質材料の端面に押し付ける設備が含まれ、又は、該装置では、多孔質材料がスリーブに受け入れられ、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が、スリーブ内の多孔質材料を通るように案内され、該多孔質材料が、平均直径が７０μｍ〜２５０μｍのセルサイズのオープンセル発泡体からなっている。
【００１３】
本発明の文脈では、直径の倍数の長さを有する任意の構造は、個別の糸であると理解される。糸は、通常、撚られ又は紡糸された複数の繊維から構成される。個別の粗撚り糸の場合、複数の繊維、糸、またはフィラメントが相互に平行になるように配置される。
【００１４】
多孔質材料として、７０μｍから２５０μｍの範囲の平均直径を有するセルサイズのオープンセル発泡体を使用することにより、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が多孔質材料と接触している限り、マトリックス材料が多孔質材料からのみ分配され、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又はまたは含浸される個別の粗撚り糸と多孔質材料の接触が無くなるとすぐに、多孔質材料からのマトリックス材料の分配が終了するように、マトリックス材料が計量され得る。これは、例えば、圧力下で多孔質材料が圧縮され、多孔質材料に作用する圧力が中断されるとすぐに初期形状に復元する、圧縮可能な多孔質材料を使用することにより、達成することができる。この場合、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を含浸させるための多孔質材料は、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が当該多孔質材料に対して押し付けられる領域で、圧縮される。個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が含浸させられるマトリックス材料は、多孔質材料の圧縮によって放出される。マトリックス材料が多孔質材料から放出されるようにするためには、多孔質材料が、少なくとも個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が多孔質材料に対して押し付けられる端面のその領域において、マトリックス材料で飽和していることが好ましい。個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が多孔質材料に対して押し付けられている間、体積が減少し、及び、当該圧縮によって、マトリックス材料が多孔質材料から出る。多孔質材料に圧力が加えられなくなるとすぐに、多孔質材料は再び元の形状に戻り、それ以上マトリックス材料は出なくなる。
【００１５】
あるいは、マトリックス材料は、毛細管力によっても、多孔質材料から、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸に移され得、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸と接触することによって、マトリックス材料は、多孔質材料内の毛細管力によって、マトリックス材料の分配のために補充される。また、この場合も、マトリックス材料は、多孔質材料が含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸と接触している時にのみ、多孔質材料から分配される。
【００１６】
含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が多孔質材料の端面に押し付けられる実施形態では、多孔質材料は、好ましくは、断面領域の最大の長さまたは幅よりも非常に大きい長さを有している。含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が押し付けられる端面は、ここでは、多孔質材料の一端における断面領域である。含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸と接触している端面へのマトリックス材料の輸送を可能にするために、多孔質材料は、毛細管力によって、長さに沿う液体の輸送を可能にすることがさらに好ましい。ここでの多孔質材料の断面領域は、任意の形状をとることができる。断面領域は、円形、長方形、または正方形であることが好ましい。
【００１７】
含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が多孔質材料に押し付けられる実施形態では、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸それによって多孔質材料に押し付けられる設備が提供される必要がある。含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が多孔質材料に押し付けられるための適切な設備は、例えば、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が案内される少なくとも２つのテンションローラを含む。
【００１８】
テンションローラに代えて又は加えて、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が多孔質材料に押し付けられるための設備を提供することもでき、該設備は個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が案内される支承面を有している。
【００１９】
個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が多孔質材料に押し付けられている間、多孔質材料が圧縮され得るように、支承面には固体材料が提供されるのが好ましい。支承面のための適切な材料は、例えば、プラスチック、金属、ガラス、またはセラミックであり得る。使用される材料は、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸の材料に関して、および、使用されるマトリックス材料に関して、不活性でなければならない。支承面の材料はさらに、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が、編み込まれた支承面の材料によって汚染されないように、耐摩耗性でなければならない。支承面の材質は、金属またはガラスであることが好ましい。例えば、ステンレスやアルミニウムが金属として好適である。また、耐摩耗性に優れたセラミックスやプラスチックも支承面に使用され得る。しかし、金属またはガラスからの支承面が使用されることが好ましい。「耐摩耗性」とは、本明細書の文脈においては、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸の１０００キロの処理量の場合、０．１ミリメートル未満の材料が繊維の走過によって除去される材料と理解される。
【００２０】
個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸の十分な含浸を得るためには、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が押しつけられる多孔質材料の端面が、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸の直径に少なくとも対応する最大幅および最大長さを有しているのが好ましい。非円形の端面の場合には、端面の最大幅が、浸漬される個別の繊維、浸漬される個別の糸、または浸漬される個別の粗撚り糸の直径の１．５倍から５倍の範囲内であることが好ましく、および、端面の最大長さが、浸漬される個別の繊維、浸漬される個別の糸、又は浸漬される個別の粗撚り糸の直径の２倍から１０倍の範囲内であることが好ましい。この文脈では、浸漬される個別の繊維、浸漬される個別の糸、又は浸漬される個別の粗撚り糸の進行方向に対して横断方向の多孔質材料の端面の範囲は「幅」と理解され、浸漬される個別の繊維、浸漬される個別の糸、又は浸漬される個別の粗撚り糸の進行方向に対して平行方向の範囲は「長さ」と理解される。端面が円形の場合、端面の直径は、好ましくは、浸漬される個別の繊維、浸漬される個別の糸、又は浸漬される個別の粗撚り糸の直径の１．５倍から１０倍の範囲内である。
【００２１】
個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸が支承面によって多孔質材料に押し付けられる場合、支承面の面積は、支承面と多孔質材料の端面との間の接触時に、多孔質材料の端面全体が支承面上に支承されるように、少なくとも多孔質材料の端面のサイズであることが好ましい。
【００２２】
個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸がその上に案内され、および、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸がそれによって多孔質材料に押し付けられる固体の支承面とは別に、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸がその上に案内される支承面が、第２の多孔質材料の端面であることも可能である。一実施形態における第２の多孔質材料は、同様にマトリックス材料に浸漬されている。この場合、第１の多孔質材料とは異なる材料が第２の多孔質材料に使用されることが可能である；しかし、第１の多孔質材料と第２の多孔質材料には同じ材料が使用されることが好ましい。また、異なる成分が、第１の多孔質材料を介して及び第２の多孔質材料を介して供給されることも可能であり、例えば、２成分系の第１の成分が第１の多孔質材料を介して供給され、２成分系の第２の成分が第２の多孔質材料を介して供給されることも可能である。この例における混合は、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸の上で、処理中に、直接行われる。
【００２３】
しかしながら、同じマトリックス材料が第１多孔質材料と第２多孔質材料を介して供給されることが好ましい。
【００２４】
第２多孔質材料のさらなる潜在的に可能な使用は、第２多孔質材料に対して作用する第１多孔質材料の圧力によって放出される余分なマトリックス材料を受け取って排出させるために第２多孔質材料を使用することにある。そのため、第１多孔質材料を出る余分なマトリックス材料は、意図された方式で除去され得る。次いで、第２多孔質材料によって受け取られたマトリックス材料は、例えば圧搾することにより、意図された方式で第２多孔質材料から除去され得る。
【００２５】
多孔質材料がスリーブ内に受容され、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、または含浸される個別の粗撚り糸がスリーブを通って案内される場合、多孔質材料が過飽和状態であり、マトリックス材料が含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、または含浸される個別の粗撚り糸に、加圧することなく分配されるように、その程度の量のマトリックス材料が多孔質材料内に分注されるのが好ましくい。
【００２６】
個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸のスリーブへの糸通しを容易にするためには、多孔質材料が受容されるスリーブは２つの部分に具現化され、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を通すために開くことが可能であり、スリーブの各部分が多孔質材料を含むことが有利である。ここでは、スリーブの２つの部分は、互いに完全に分離され、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸の糸通しの後に、適切な固定手段によって互いに接続され、又は、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を糸通しするためのスリーブの２つの部分が蝶番で開かれることができるように、２つの部分が接続されるヒンジが代替的に設けられる。２つの部分は、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸の糸通しに続いて、折り畳まれて閉じられる。
【００２７】
当業者に知られている部分を接続するためのすべての閉じ手段は、ヒンジを有する実施形態の場合とともに、スリーブのための２つの別個の部分の場合の両方で使用され得る。好適な閉じて固定する手段は、例えば、スナップフィットクロージャ、ブラケット、フック、または他のねじである。２つの部分を閉じるための接続部は、例えば、糸切れの場合に、または繊維端部の通過後に、新たな個別の繊維、新たな個別の糸、または新たな個別の粗撚り糸を糸通しできるように、開放可能であることが重要である。
【００２８】
個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸へのマトリックス材料の移動を可能にし、７０μｍから２５０μｍの範囲の平均直径を有するセルサイズのオープンセル発泡体を形成するように成型可能なあらゆる材料が、マトリックス材料に浸漬される多孔質材料として適している。マトリックス材料との反応を防止するために、多孔質材料は、マトリックス材料に対して不活性であることがさらに有利である。多孔質材料は、実質的にセルウェブのみで構成される発泡体であることが特に好ましい。本発明の文脈における「実質的にセルウェブのみで構成される」（Composed substantially only of cell webs）とは、発泡体の９０％以上、好ましくは発泡体の９５％以上、特に発泡体の９８％以上が、セルウェブのみを有し、細胞壁（cell walls）を有さないことを意味する。
【００２９】
多孔質材料を製造することが可能な好適な材料は、マトリックス材料と反応しないすべての材料である。これらは、例えば、プラスチック、金属、ガラス、またはセラミックであり得る。好適なプラスチックは、特に、ポリオレフィン、特にポリエチレンまたはポリプロピレン、ポリウレタン、またはメラミン樹脂から選択され、好適な金属は、例えば焼結金属である。ポリウレタン樹脂またはメラミン樹脂からのオープンセルポリマー発泡体が多孔質材料として特に好ましい。
【００３０】
特に、マトリックス材料が個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸による圧力によって多孔質材料から出て、圧力が終了するとそれ以上のマトリックス材料が放出されなくなる場合、圧力が終了した後に元の形状に復元する弾性オープンセルポリマー発泡体が使用されることが有利である。
【００３１】
非常に長い個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を連続的に含浸させることができるようにするためには、十分なマトリックス材料を提供する必要がある。しかし、多孔質材料が含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸と接触しているときにのみ、マトリックス材料が多孔質材料を出るようにするためには、多孔質材料はマトリックス材料で過飽和されてはならない。表面を介してマトリックス材料が任意の位置で分配されることなく、多孔質材料がそれ以上のマトリックス材料を受容できなくなったときに、飽和は達成される。これは、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸の含浸の間に、マトリックス材料が多孔質材料に再分注され得ることを要する。この目的のために、多孔質材料は、マトリックス材料が配置される貯蔵容器に接続されているのが好ましい。マトリックス材料は次いで、適切な計量設備、例えば計量ポンプによって多孔質材料に供給され得る。あるいは、マトリックス材料が、例えば重力の影響下で、単純に流れ続けられるようにすることも可能である。この目的のために、例えば、多孔質材料の上にバッファ容器を使用することができ、前記バッファ容器は、所定の充填レベルまでマトリックス材料で充填される。そのため、マトリックス材料が多孔質材料内に搬送される静水圧がほぼ一定に保たれる。さらに、マトリックス材料が配置されている貯蔵容器から多孔質材料までの接続部が、マトリックス材料が毛細管力によって接続ラインを通って多孔質材料へ導かれるように、さらなる多孔質材料で充填されることも可能である。
【００３２】
多孔質材料が受容されるスリーブが使用される場合、マトリックス材料は、好ましくは、計量設備の助けによって、または重力の影響下で、貯蔵容器からスリーブ内の多孔質材料に供給される。
【００３３】
体積毎に定義された繊維含有量を設定するためには、ノズルまたは開口プレートがさらに設けられ、前記ノズルまたは開口プレートの直径が、余分なマトリックス材料がノズルまたは開口プレートで拭い取られるように選択されることもさらに可能である。そのことにより、個別の糸、個別の繊維、または個別の粗撚り糸の体積あたり実質的に一定の繊維含有量が設定される。多孔質材料がスリーブ内に受容されている場合、個別の糸、個別の繊維、または個別の粗撚り糸のスリーブからの出口の開口を、余分なマトリックス材料がスリーブ内で既に拭い取られて多孔質材料の中に戻されるように、対応する直径を有するように設計することもここでは可能である。しかしながら代わりに、個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸の進行方向におけるスリーブの背後に、別個のノズルまたは開口プレートを設けることも可能である。特に体積あたり異なる繊維含有量を設定する場合には、後者は、それぞれの場合に所望の体積あたりの繊維含有量に設定できるため、調整可能な開口プレートを使用することが有利である。
【００３４】
さらなる目的は、以下の工程：
（ａ）上述したような装置内で、個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸にマトリックス材料を含浸させる工程；
（ｂ）浸漬された個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を、構成部品を成型するための成型具の表面に敷く工程；及び
（ｃ）マトリックス材料を硬化または固化させ、構成部品を取り出す工程、
を含む、含浸された個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸から構成部品を製造する方法によって達成される。
【００３５】
構成部品を成型するための成型具は、繊維強化ポリマーから成型部品を製造するのに適した任意の成型具とすることができる。製造される構成部品の形状に応じて、成型具は、一体化されているか、または複数の部品からなるように具現化することができ、開放された成型具であるか、または閉鎖された成型具とすることができる。閉鎖された成型具は、成型具の表面に敷かれた含浸された個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を特定の形状に圧縮する必要がある場合に、常に使用される。開放された成型具は、特に、成形部品を製造するための含浸された個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸が巻き取られるような成型具、または、含浸された個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸が凸状の表面に敷設され、敷設の際に潜在的可能な張力がかかっても含浸された個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸が完全に表面にもたれ掛かって成型具の形状を成すよう敷設される成型具である。
【００３６】
特に好ましい一実施形態における成型具は、中空体を製造するために個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸が巻かれる巻取りマンドレルである。
【００３７】
このような中空体は、例えば、風力設備のために、あるいは帆船またはセーリングボートで使用されるようなマストであり得る。巻取りマンドレルへの巻取りによって製造することができるさらなる中空体は、例えば、帆船用ヤード、パイプ、または、凹状領域や凹みを有しない任意の他のエンドレス形状であり、含浸された個別の繊維、含浸された個別の糸、または含浸された個別の粗撚り糸を、巻き取り中にそのような凹みまたは凹状領域に押し込むことは不可能だからである。
【００３８】
構成部品を生産するために、いずれの場合も、１つの個別の繊維、１つの個別の糸、または１つの個別の粗撚り糸のみが含浸され、成型具の表面に敷設されることが可能である。しかしながら、特に大型部品を製造する場合は、１つの個別の繊維、１つの個別の糸、または１つの個別の粗撚り糸のみを処理するのではなく、複数の個別の繊維、個別の、または個別の粗撚り糸を同時に処理することが有利である。個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を成型具の表面に敷設するのに要する時間は、複数の個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を同時に処理することにより、短縮することができる。複数の個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を同時に処理する場合には、個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸のそれぞれを上述のような装置で含浸させ、そのように含浸させた個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を、成型具の表面に続いて敷設して構成部品を成型する。
【００３９】
含浸された個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を成型具の表面に敷設した後、構成部品を完成させるために、マトリックス材料の硬化または固化が行われる。ここでいう硬化は、通常、マトリックス材料がまだ化学的に反応しているときに、例えば、特に熱硬化性プラスチックの製造に使用されるような多成分系の場合に、または個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸が含浸後に反応してポリマーを形成するモノマーまたはオリゴマーで含浸される単一成分系の場合に、実行される。製造されるポリマーおよびそれに依存する原料材料に応じて、反応は、例えば、開始剤または活性剤を添加することによって、および／または、例えば、熱、光、または紫外線放射によるエネルギー入力によって、開始され得る。
【００４０】
マトリックス材料がプラスチック溶融物、典型的には熱可塑性材料である場合、それ以上の化学反応は行われないが、プラスチックは冷却によって固化され、それによって完全に成型された構成部品が作成される。
【００４１】
しかしながら、本発明による方法は、特に好ましくは、マトリックス材料が含浸後にのみポリマーを形成するように反応する系の場合に使用される。
【００４２】
本発明の例示的な実施形態が図に示され、以下の説明でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態における、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を含浸させるための装置を示す。
【図２】含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が案内される支承面を有する、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を含浸させるための装置を示す。
【図３】含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、又は含浸される個別の粗撚り糸が案内される支承面が、第２多孔質材料の支承領域になっている、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を含浸させるための装置を示す。
【図４】多孔質材料がスリーブ内に受容される、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を含浸させるための装置を開状態で示す。
【図５】図４に示される装置を閉状態で示す。
【図６】多孔質材料が、含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、または含浸される個別の粗撚り糸が案内されるスリーブに受容される、個別の繊維、個別の糸、又は個別の粗撚り糸を含浸させるための装置の三次元図を示す。
【図７】図６に示す装置を開状態で示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を含浸させるための装置が、第１の実施形態で図１に図示されている。
【００４５】
個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を含浸させるための装置１は、マトリックス材料で浸漬された多孔質材料３を含む。含浸させるために、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸は、多孔質材料の端面７に押し付けられる。マトリックス材料は、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸の端面７への圧力によって、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸がマトリックス材料で含浸されるように、多孔質材料３から個別の繊維５へ、個別の糸へ、または個別の粗撚り糸へ搬送される。
【００４６】
取扱いを改善するために、多孔質材料３は、好ましくは、ここに概略的に図示されているように、取付部９に受容される。取付部９は、任意の材料、好ましくは金属から作ることができる。
【００４７】
特に、連続的な方式で含浸させるために、マトリックス材料を規則的にまたは連続的に多孔質材料３に供給することが必要である。規則的に加える場合、例えば、多孔質材料中のマトリックス材料の含有量を測定し、所定の限界値を下回った場合にマトリックス材料を再供給することが可能である。マトリックス材料の含有量は、例えば、多孔質材料の質量を測定することにより行うことができる。マトリックス材料を連続的に加える場合、多孔質材料中のマトリックス材料の割合が一定に保たれるように、マトリックス材料が含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、または含浸される個別の粗撚り糸に分配されるのと、同じ速度でマトリックス材料を供給する計量ポンプを使用することが好ましい。ここでの多孔質材料へのマトリックス材料の添加は、矢印１１によって概略的に図示されている。あるいは、所定の充填量を有し、多孔質材料の上に配置されるバッファ容器を提供することも可能である。マトリックス材料は、したがって、重力の影響により、接続ラインを通って、貯蔵容器から多孔質材料へ補充され得る。バッファ容器内の所定の充填量は、十分なマトリックス材料が常に多孔質材料に含まれることがそれによって保証されるように、静水圧を設定することを可能にする。
【００４８】
含浸される個別の繊維、含浸される個別の糸、または含浸される個別の粗撚り糸を多孔質材料に対して押し付けるために、様々な方法を使用することができる。個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を多孔質材料に押し付ける方法の３つの異なる変形例をここで図１、図２、および図３に示す。
【００４９】
したがって、含浸される個別の繊維５、含浸される個別の糸、または含浸される個別の粗撚り糸を多孔質材料３の端面７に押し付けるため、例えば図１に示されているように、テンションローラ１３が設けられることが可能である。テンションローラは、このために、含浸される個別の繊維５、含浸される個別の糸、または含浸される個別の粗撚り糸が多孔質材料３の端面７に押し付けられるように配置される。必要な圧力は、いずれの場合においても、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸が通って案内されるローラ対がテンションローラ１３として使用されることにより、実現される。張力は、したがって、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸が多孔質材料の端面７に押し付けられるように、ローラ対の異なる回転速度によって、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸に付与され得る。
【００５０】
個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸を多孔質材料３の端面７に押し付けるための設備のための別の実施形態が図２に示されている。含浸される個別の繊維５、含浸される個別の糸、または含浸される個別の粗撚り糸がそれによって多孔質材料３の端面７に押し付けられる設備は、ここでは、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸がその上に案内される支承面１５を含む。個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸は、支承面１５を介して多孔質材料３の端面７に押し付けられる。当業者に知られている任意の非圧縮性材料が支承面１５の材料として使用され得る。該材料は、マトリックス材料が支承面１５の材料に侵入しないように、滑らかな表面を有することが好ましい。したがって、特に金属またはガラスが好適な材料である。
【００５１】
さらなる代替案が図３に示されている。ここでは、第２の多孔質材料１７が支承面１５として使用されている。ここで、第２多孔質材料１７は、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸が第１多孔質材料３から、および第２多孔質材料１７からマトリックス材料を受け取られるように、同様にマトリックス材料に浸漬されているのが好ましい。しかし、第２多孔質材料１７がマトリックス材料に浸漬されていないことも可能である。この場合、第２多孔質材料１７は、第１多孔質材料３によって分配されたが、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸によって受け取られなかった余分なマトリックス材料を、余分なマトリックス材料が滴下して汚染に至らないように、受け取ることができる。第２多孔質材料１７が受け取った余分なマトリックス材料で飽和されるとすぐに、第２の多孔質材料１７は、マトリックス材料を回収するために、例えば、圧搾され得る。あるいは、第２多孔質材料１７が、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸を含浸させるように、マトリックス材料を飽和させた多孔質材料３として使用されることができ、および、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸を多孔質材料３の端面７に押し付ける第２多孔質材料１７として、新たな多孔質材料が提供されることもできる。
【００５２】
しかし、代替的に、多孔質材料３の端面７が他の任意の方向を向くように、構造全体を回転させることも可能である。多孔質材料３とは別に、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸を端面に押し付ける設備もまた、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸が多孔質材料３の端面７に対して押し付けられるように、対応して整列されることは、ここでいずれの場合も留意されるべきである。
【００５３】
個別の繊維、個別の糸、または個別の粗撚り糸を含浸させるための装置の代替的な実施形態が、図４から図７に示されている。
【００５４】
ここで、図５および図６は、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸を含浸させるための装置を閉状態で示しており、図４および７は、装置を開状態で示している。
【００５５】
図４及び図５に図示された実施形態における多孔質材料３は、スリーブ７の中に受容されている。含浸される個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸は、スリーブ２１内の多孔質材料を通って案内され、該多孔質材料はマトリックス材料で浸漬されている。
【００５６】
個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸をスリーブに糸通しすることができるようにするためには、スリーブ２１は上部分２３と下部分２５を有する２つの部分で具現化されていることが有利である。ここでは、多孔質材料３は、上部分２３および下部分２５のいずれにも受容されている。個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸を糸に通しするために、上部分２３および下部分２５が開かれ、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸が下部分２５の多孔質材料３の上に配置され、その後、上部分２３が下部分２５に接続され、このようにしてスリーブ２１は閉じられる。
【００５７】
マトリックス材料の供給は、計量設備３１を介して行われ、図４および図５に図示されているように、注入ポートを介した入口がここで使用され得る。あるいは、図１から図３の実施形態の文脈で既に上記で説明されているように、マトリックス材料を供給するための計量ポンプまたは同等の計量ユニットを使用することも可能である。
【００５８】
スリーブ２１を有する２つの部分の構造が、図６および図７に立体的に図示されている。図６は閉状態の構造を示し、図７は開状態の構造を示している。
【００５９】
個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸がスリーブを通して案内されるようにするため、個別の繊維５、個別の糸、または個別の粗撚り糸が通って案内される通路２７が、スリーブ２１の端部側に構成されている。ここに図示されているように、スリーブ２１が２つの部分からなる構造の場合には、閉じられたスリーブ２１の場合に通路２７を形成する隙間２９が、好ましくは上部分２３および下部分２５のいずれの端部にも構成されている。
【００６０】
上部分２３と下部２５は、図５に図示されているように、相互に別個の部分とすることができ、あるいは代替的に、図７に示すように、スリーブ２１が開くために展開されるように、一方の側のヒンジ２７によって互いに接続されるようにすることができる。
【００６１】
当業者に知られている任意の閉鎖装置が、上部分２３と下部分２５を互いに接続するために使用され得る。したがって、上部分２３および下部分２５は、例えば、フックを用いて、または他の閉鎖ブラケットを用いて、または張力ブラケットを有する張力クロージャを用いて、互いに接続され得る。あるいは、上部分と下部分が互いにねじ留めされることも可能である。ただし、フックや閉鎖ブラケット、または張力ブラケットを有する張力クロージャのように、それぞれ迅速に開放可能な閉じ具が好ましい。
【００６２】
２つの部分に分割された形状の場合、上部分２３と下部分２５とが２辺で互いに接続されている必要がある。対照的に、ヒンジを有する実施形態の場合には、ヒンジの対向側に閉鎖装置が設けられていれば十分である。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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