(57)【要約】【課題】繊維に樹脂を含浸して繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置において、樹脂含浸用ローラに付着した繊維屑を除去することである。【解決手段】樹脂１６を溜める樹脂槽１２と、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に一部が浸漬し、回転により樹脂槽１２から樹脂１６を表面に付着させて汲み上げる樹脂含浸用ローラ１８とを有し、この樹脂含浸用ローラ１８の表面に繊維１４を接触させることにより、樹脂１６を繊維１４に含浸して繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置１０であって、樹脂含浸用ローラ１８に先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラ１８に付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラ１８の表面から除去する除去部材２４と、除去部材２４に取り付けられ、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離するフィルタ２８を有する。繊維強化複合材料成形装置は、上記の樹脂含浸装置１０を備える。【選択図】図１
2007223107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を溜める樹脂槽と、
樹脂槽に溜められた樹脂に一部が浸漬し、回転により樹脂槽から樹脂を表面に付着させて汲み上げる樹脂含浸用ローラと、
を有し、
この樹脂含浸用ローラの表面に繊維を接触させることにより樹脂を繊維に含浸し、前記樹脂含浸繊維を巻回部材に巻回することにより繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置であって、
樹脂含浸用ローラに先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラに付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラの表面から除去する除去部材と、
除去部材に取り付けられ、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離するフィルタと、
を有することを特徴とする樹脂含浸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂含浸装置であって、
除去部材とフィルタとは、樹脂槽に溜められた樹脂に浸漬されることを特徴とする樹脂含浸装置。
【請求項３】
請求項２に記載の樹脂含浸装置であって、
フィルタに取り付けられ、樹脂槽に溜められた樹脂に浮かせる浮き部材を備えることを特徴とする樹脂含浸装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載の樹脂含浸装置であって、
樹脂含浸用ローラと所定の幅の間隙を有するようにして配置され、樹脂含浸用ローラの表面に付着した樹脂の樹脂量を調整する樹脂量調整部材を備えることを特徴とする樹脂含浸装置。
【請求項５】
樹脂を溜める樹脂槽と、
樹脂槽に溜められた樹脂に一部が浸漬し、回転により樹脂槽から樹脂を表面に付着させて汲み上げる樹脂含浸用ローラと、
を有し、
この樹脂含浸用ローラの表面に繊維を接触させることにより樹脂を繊維に含浸し、前記樹脂含浸繊維を巻回部材に巻回することにより繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置であって、
樹脂含浸用ローラに先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラに付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラの表面から除去し、樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽に回収するための除去部材と、
除去された樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽に回収する経路に配置され、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離するフィルタと、
を有することを特徴とする樹脂含浸装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１に記載の樹脂含浸装置を備えることを特徴とする繊維強化複合材料成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置に係り、特に、繊維に樹脂を含浸して繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮水素ガスや圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等を貯蔵する、例えば、車両用の高圧タンク等には、軽量化のために、繊維強化複合材料が用いられている。このような繊維強化複合材料には、例えば、強化繊維としての炭素繊維等に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂等を含浸させて成形した繊維強化複合材料が用いられる。そして、繊維強化複合材料を成形するための繊維強化複合材料成形装置には、例えば、フィラメントワインディング（Ｆｉｌａｍｅｎｔ  Ｗｉｎｄｉｎｇ：ＦＷ）装置等が使用される。フィラメントワインディング装置は、樹脂含浸装置に配置される樹脂槽に溜められた樹脂を含浸した繊維を、巻回部材である高圧タンクのライナ等に連続して巻き付けることにより繊維強化複合材料を成形する装置である。
【０００３】
ここで、樹脂槽に溜められた樹脂を繊維に含浸するためには、例えば、樹脂槽に溜められた樹脂に一部が浸漬し、回転により樹脂槽から樹脂を表面に付着させて汲み上げる樹脂含浸用ローラ等が使用される。そして、特許文献１には、樹脂含浸用ローラにより繊維に樹脂を含浸させて、フィラメントワインディング法により繊維強化樹脂成形品を製造する製造方法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように樹脂含浸用ローラ等と繊維とが接触すると、繊維に曲げや摩擦力等が負荷されて、繊維が切断された繊維片や繊維の毛羽等が生じる場合がある。そして、このような繊維片や繊維の毛羽等は、樹脂含浸用ローラの表面に付着する。樹脂含浸用ローラは、表面に繊維片や繊維の毛羽等を付着させた状態で回転し、樹脂槽に溜められた樹脂に浸漬する。それにより繊維片や繊維の毛羽等が、樹脂槽に溜められた樹脂に混入する場合がある。
【０００６】
このような場合には、繊維片や繊維の毛羽等を含んだ樹脂は、樹脂含浸用ローラの回転により、樹脂含浸用ローラの表面に付着させて樹脂槽から汲み上げられる。そして、この樹脂含浸用ローラの表面に繊維を接触させることにより、繊維片や繊維の毛羽等を含んだ樹脂が繊維に含浸される。それにより繊維に含浸する樹脂の樹脂含浸量が略一定とならずに安定しない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、繊維片や繊維の毛羽等の繊維屑を樹脂含浸用ローラの表面から除去することができる樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る樹脂含浸装置は、樹脂を溜める樹脂槽と、樹脂槽に溜められた樹脂に一部が浸漬し、回転により樹脂槽から樹脂を表面に付着させて汲み上げる樹脂含浸用ローラとを有し、この樹脂含浸用ローラの表面に繊維を接触させることにより樹脂を繊維に含浸し、前記樹脂含浸繊維を巻回部材に巻回することにより繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置であって、樹脂含浸用ローラに先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラに付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラの表面から除去する除去部材と、除去部材に取り付けられ、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離するフィルタとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る樹脂含浸装置は、除去部材とフィルタとが、樹脂槽に溜められた樹脂に浸漬されることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る樹脂含浸装置は、フィルタに取り付けられ、樹脂槽に溜められた樹脂に浮かせる浮き部材を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る樹脂含浸装置は、樹脂含浸用ローラと所定の幅の間隙を有するようにして配置され、樹脂含浸用ローラの表面に付着した樹脂の樹脂量を調整する樹脂量調整部材を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る樹脂含浸装置は、樹脂を溜める樹脂槽と、樹脂槽に溜められた樹脂に一部が浸漬し、回転により樹脂槽から樹脂を表面に付着させて汲み上げる樹脂含浸用ローラとを有し、この樹脂含浸用ローラの表面に繊維を接触させることにより樹脂を繊維に含浸し、前記樹脂含浸繊維を巻回部材に巻回することにより繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置であって、樹脂含浸用ローラに先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラに付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラの表面から除去し、樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽に回収するための除去部材と、除去された樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽に回収する経路に配置され、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離するフィルタとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る繊維強化複合材料成形装置は、樹脂を溜める樹脂槽と、樹脂槽に溜められた樹脂に一部が浸漬し、回転により樹脂槽から樹脂を表面に付着させて汲み上げる樹脂含浸用ローラとを有し、この樹脂含浸用ローラの表面に繊維を接触させることにより樹脂を繊維に含浸し、前記樹脂含浸繊維を巻回部材に巻回することにより繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置であって、樹脂含浸用ローラに先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラに付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラの表面から除去する除去部材と、除去部材に取り付けられ、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離するフィルタとを有する樹脂含浸装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る繊維強化複合材料成形装置は、樹脂を溜める樹脂槽と、樹脂槽に溜められた樹脂に一部が浸漬し、回転により樹脂槽から樹脂を表面に付着させて汲み上げる樹脂含浸用ローラとを有し、この樹脂含浸用ローラの表面に繊維を接触させることにより樹脂を繊維に含浸し、前記樹脂含浸繊維を巻回部材に巻回することにより繊維強化複合材料を成形するための樹脂含浸装置であって、樹脂含浸用ローラに先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラに付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラの表面から除去し、樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽に回収するための除去部材と、除去された樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽に回収する経路に配置され、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離するフィルタとを有する樹脂含浸装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置によれば、繊維片や繊維の毛羽等の繊維屑を樹脂含浸用ローラの表面から除去することができる。また、上記樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置によれば、新たに樹脂含浸用ローラに供給される繊維に繊維屑の混入した樹脂が含浸されることや、スクレーパ（樹脂量調整部材）に繊維屑が詰まることを抑制することにより、繊維に含浸する樹脂量をより正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図１は、樹脂含浸装置１０の構成を示す側面から見た断面模式図である。
【００１７】
樹脂槽１２は、繊維１４に含浸するための樹脂１６を溜める機能を有しており、樹脂含浸装置１０に配置される。樹脂１６には、熱硬化性樹脂である、例えば、エポキシ樹脂等を用いることができる。勿論、他の条件次第では、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂に限定されることはなく、フェノール樹脂等の他の熱硬化性樹脂を用いることができる。樹脂槽１２には、硬化剤や溶剤等を混合したエポキシ樹脂等が液体の状態で溜められる。そして、樹脂槽１２には、樹脂１６の粘度等を調整するために、樹脂１６を加熱して樹脂温度を調節する機能を有する図示されないヒータ等の加熱装置が配置される。また、樹脂槽１２には、樹脂槽１２の中に溜められた樹脂１６の樹脂温度を測定する機能を有する図示されない熱電対等の樹脂温度センサが配置される。
【００１８】
樹脂含浸用ローラ１８は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に一部が浸漬して樹脂含浸装置１０に配置され、回転することにより樹脂槽１２に溜められた樹脂１６を表面に付着させて汲み上げる機能を有している。また、樹脂含浸用ローラ１８は、モータ等により回転するための回転軸２０を備えている。そして、樹脂含浸用ローラ１８は、表面に繊維１４を接触させることにより、樹脂１６を繊維１４に含浸することができる。
【００１９】
ここで、繊維１４には、高強度繊維または高弾性繊維である炭素繊維等を使用することができる。そして、炭素繊維には、レーヨン系炭素繊維、ポリアクリロニトリル（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ：ＰＡＮ）系炭素繊維またはピッチ系炭素繊維等が用いられる。勿論、他の条件次第では、繊維１４には、ガラス繊維またはアラミド繊維等を用いることができる。また、繊維１４の形態には、フィラメント、ヤーン、テープ、編組品等の形態を用いることができる。勿論、他の条件次第では、繊維１４の形態は、これらに限定されることはない。
【００２０】
樹脂量調整部材２２は、樹脂含浸用ローラ１８と所定の幅の間隙を有するようにして樹脂含浸装置１０に配置され、樹脂含浸用ローラ１８の表面に付着した樹脂１６の樹脂量を調整する機能を有している。樹脂量調整部材２２は、繊維１４に転写して含浸させる樹脂１６が略一定となるよう余分な樹脂を除去して調整するために、樹脂量調整部材２２の先端と樹脂含浸用ローラ１８の表面との間が所定の幅の間隔を有するようにして配置される。そして、樹脂量調整部材２２の先端と樹脂含浸用ローラ１８の表面との間隙の幅は、例えば、隙間ゲージ等を用いて調整される。また、樹脂量調整部材２２は、ゴムまたはプラスチックス等により製造される。勿論、他の条件次第では、樹脂量調整部材２２は、ステンレス等の金属材料等により製造されてもよい。そして、樹脂量調整部材２２には、例えば、ブレード等を用いることができる。
【００２１】
除去部材２４は、樹脂含浸用ローラ１８に先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラ１８に付着した樹脂１６を含む繊維片や繊維の毛羽等の繊維屑を樹脂含浸用ローラ１８の表面から除去する機能を有している。除去部材２４は、その先端が樹脂含浸用ローラ１８に接線方向に対して略垂直に当接して配置される。そして、除去部材２４は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に浸漬されて配置されることが好ましい。除去部材２４は、樹脂含浸用ローラ１８の回転軸２０等に可動するようにして配設された支持部材２６により支持される。除去部材２４は、支持部材２６とボルト等の締結または接着等の接合により取り付けられる。
【００２２】
除去部材２４の幅は、樹脂含浸用ローラ１８に付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラ１８の表面から除去するために、樹脂含浸用ローラ１８の幅と略同じとすることが好ましい。また、除去部材２４の先端には、テーパを設けることもできる。除去部材２４は、樹脂含浸用ローラ１８の表面における損傷等を抑えるためにゴムまたはプラスチックス等により製造される。勿論、他の条件次第では、樹脂量調整部材２２は、ステンレス等の金属材料等により製造されてもよい。そして、除去部材２４には、スクレーパ等を用いることができる。
【００２３】
フィルタ２８は、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離する機能を有しており、除去部材２４に取り付けられる。そして、フィルタ２８は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に浸漬されて配置される。フィルタ２８のメッシュサイズは、樹脂１６を通し繊維屑を通さないようにして繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離することが可能なサイズに定められる。また、フィルタ２８の幅は、除去部材２４の幅と略同じとすることが好ましい。フィルタ２８は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６のうち繊維屑の混入を抑えた樹脂２９を分けるために、凹状とすることができる。そして、フィルタ２８は、樹脂１６の液面に対して凹となるようにして除去部材２４に取り付けられる。
【００２４】
フィルタ２８は、除去部材２４の先端が樹脂含浸用ローラ１８に当接するように弾性力で押し当てる等のためにバネ等の弾性材料で製造されることが好ましい。勿論、他の条件次第では、弾性材料に限定されることはない。フィルタ２８は、プラスチックスまたはステンレス等の金属材料等により製造することができる。フィルタ２８をプラスチックスまたはステンレス等の金属材料等により製造した際は、フィルタ２８は、除去部材２４が樹脂含浸用ローラ１８に当接するとともに、後述する浮き部材３０が樹脂槽１２に常に当接できるように、除去部材２４と浮き部材３０の間隔を調整できる折れ曲がり部３１を有する。そして、フィルタ２８は、このようなリンク機構を有するようにして凹状に成形されてもよい。フィルタ２８は、除去部材２４と、例えば、ボルト等の締結や接着等の接合により取り付けられる。勿論、他の条件次第では、フィルタ２８と除去部材２４とを一体として製造することもできる。
【００２５】
浮き部材３０は、フィルタ２８に取り付けられ、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に浮くことができる機能を有している。浮き部材３０は、樹脂槽１２の内壁面に当接するようにして配置される。浮き部材３０の幅は、フィルタ２８の幅と略同じとすることが好ましい。浮き部材３０は、フィルタ２８にボルト等の締結や接着等の接合により取り付けられる。そして、浮き部材３０は、プラスチックス等の発泡材により製造することができる。勿論、他の条件次第では、浮き部材３０は、このような材料に限定されることはない。
【００２６】
浮き部材３０は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に浮くことができるので、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６が消費されて樹脂液面の高さが下がった場合でも、樹脂槽１２の内壁面に当接して移動することができる。それにより、樹脂液面の高さが異なる場合でも、フィルタ２８が弾性変形することにより樹脂液面と除去部材２４との位置関係を略同じとすることができるので、除去部材２４が樹脂１６に浸漬した状態を自動的に保つことができる。また、除去部材２４の先端が樹脂含浸用ローラ１８と当接するときの角度を樹脂液面の高さが異なる場合でも略一定とすることができるので、除去部材２４と樹脂含浸用ローラ１８との回転抵抗も略一定とすることができる。
【００２７】
次に、上記構成における樹脂含浸装置１０の作用について説明する。図２は、樹脂含浸装置１０の作用を示す側面から見た断面模式図である。まず、樹脂１６を繊維１４に含浸した後、樹脂含浸用ローラ１８の表面には、繊維屑が樹脂１６により付着する。そして、樹脂含浸用ローラ１８は、図２に示すように、時計回りに回転し、樹脂含浸用ローラ１８の表面に付着した樹脂を含んだ繊維屑は、除去部材２４により除去される。除去された樹脂を含む繊維屑は、フィルタ２８により繊維屑が分離される。樹脂１６はフィルタ２８を通ることができるので、フィルタ２８の樹脂液面側には繊維屑の混入が抑えられた樹脂２９が溜められる。ここで、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６が消費されて樹脂液面の高さが下がった場合には、浮き部材３０が樹脂槽１２の内壁面に当接した状態で移動する。それによりフィルタ２８が弾性変形して、除去部材２４が樹脂１６に浸漬した状態が維持される。
【００２８】
樹脂含浸用ローラ１８は、更に、時計回りに回転して樹脂槽１２から繊維屑の混入が抑えられた樹脂２９を表面に付着させて汲み上げる。樹脂含浸用ローラ１８の表面に付着した樹脂２９は、樹脂量調整部材２２と樹脂含浸用ローラ１８との間隙を通過することにより、余分な樹脂が除去されて樹脂含浸量が調整される。そして、樹脂含浸用ローラ１８は、その表面に付着させた樹脂含浸量を調整した樹脂２９を繊維１４に接触させて含浸する。
【００２９】
以下に図面を用いて本発明に係る他の実施の形態に付き、詳細に説明する。図３は、樹脂含浸装置４０の構成を示す側面から見た断面模式図である。なお、同様な要素は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。樹脂含浸装置４０は、上記と同様に、樹脂１６を溜めるための樹脂槽１２と、樹脂槽１２から樹脂１６を表面に付着させて汲み上げるための樹脂含浸用ローラ１８と、樹脂含浸用ローラ１８の表面に付着した樹脂の樹脂量を調整するための樹脂量調整部材２２とを有している。そして、除去部材２４は、上述したように、その先端が樹脂含浸用ローラ１８に当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラ１８に付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラ１８の表面から除去する機能を有している。そして、除去部材２４は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に浸漬されて配置されることが好ましい。除去部材２４は、樹脂含浸用ローラ１８の回転軸２０等に可動するように配設された支持部材２６により支持される。
【００３０】
フィルタ４２は、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離する機能を有しており、除去部材２４に取り付けられる。そして、フィルタ４２は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に浸漬されて配置される。フィルタ４２のメッシュサイズは、樹脂１６を通し繊維屑を通さないようにして繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離することが可能なサイズに定められる。フィルタ４２は、平板状であることが好ましいが、勿論、この形状に限定されることはない。また、フィルタ４２の幅は、除去部材２４の幅と略同じとすることが好ましい。フィルタ４２は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６のうち繊維屑の混入を抑えた樹脂４３を区分するために、樹脂槽１２の内壁面に当接するようにして配置される。それにより、フィルタ４２と樹脂槽１２の内壁面とで囲まれた部分に繊維屑の混入を抑えた樹脂４３が溜まるようにすることができる。
【００３１】
フィルタ４２は、除去部材２４の先端が樹脂含浸用ローラ１８に当接するように弾性力で押し当てる等のためにバネ等の弾性材料で製造されることが好ましい。勿論、他の条件次第では、フィルタ４２は、弾性材料に限定されることはない。フィルタ４２は、プラスチックスまたはステンレス等の金属材料等により製造することができる。フィルタ４２は、除去部材２４にボルト等の締結や接着等の接合により取り付けられる。勿論、他の条件次第では、フィルタ４２と除去部材２４とを一体として製造することもできる。
【００３２】
昇降装置４４は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６の樹脂液面と樹脂含浸用ローラ１８との位置関係を略一定に保つために樹脂槽１２を昇降させる機能を有しており、樹脂含浸装置４０に配置される。昇降装置４４は、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６が消費されて樹脂液面が下がった場合には、樹脂槽１２を上昇させることにより樹脂液面と樹脂含浸用ローラ１８との位置関係を樹脂液面が下がる前と略同じにすることができる。そして、樹脂液面と樹脂含浸用ローラ１８との位置関係を略一定に保つことにより、除去部材２４は、樹脂１６に浸漬した状態を維持することができる。昇降装置４４には、一般的な昇降機を使用することができ、例えば、スプリングを用いてもよい。
【００３３】
次に上記構成における樹脂含浸装置４０の作用について説明する。図４は、樹脂含浸装置４０の作用を示す側面から見た断面模式図である。まず、樹脂１６を繊維１４に含浸した後、樹脂含浸用ローラ１８の表面には、繊維屑が樹脂１６により付着する。そして、樹脂含浸用ローラ１８は、図４に示すように、時計回りに回転し、樹脂含浸用ローラ１８の表面に付着した樹脂を含んだ繊維屑は、除去部材２４により除去される。除去された樹脂を含む繊維屑は、フィルタ４２により繊維屑が分離される。樹脂１６はフィルタ４２を通ることができるので、フィルタ４２と樹脂槽１２の内壁面とで囲まれた部分には繊維屑の混入が抑えられた樹脂４３が溜められる。ここで、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６が消費されて樹脂液面の高さが下がった場合には、昇降装置４４により樹脂槽１２を上昇させる。それにより、樹脂液面と樹脂含浸用ローラ１８との位置関係が樹脂液面が下がる前の状態と略同じとなり、除去部材２４が樹脂１６に浸漬した状態が維持される。
【００３４】
樹脂含浸用ローラ１８は、更に、時計回りに回転して樹脂槽１２から繊維屑の混入が抑えられた樹脂４３を表面に付着させて汲み上げる。樹脂含浸用ローラ１８の表面に付着した樹脂４３は、樹脂量調整部材２２と樹脂含浸用ローラ１８との間隙を通過することにより、余分な樹脂が除去されて樹脂含浸量が調整される。そして、樹脂含浸用ローラ１８は、樹脂含浸用ローラ１８の表面に付着させた樹脂含浸量を調整した樹脂４３に繊維１４を接触させて含浸する。
【００３５】
以下に図面を用いて本発明に係る別の実施の形態に付き、詳細に説明する。図５は、樹脂含浸装置５０の構成を示す模式図であり、図５（Ａ）は、樹脂含浸装置５０を上面から見た模式図であり、図５（Ｂ）は、樹脂含浸装置５０を側面から見た断面模式図である。なお、同様な要素は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３６】
樹脂槽１２は、上述したように、繊維１４に含浸するための樹脂１６を溜める機能を有しており、樹脂含浸装置５０に配置される。そして、樹脂槽１２には、図示されないヒータ等の加熱装置や図示されない熱電対等の樹脂温度センサが配置される。
【００３７】
樹脂含浸用ローラ１８は、上述したように、回転により樹脂槽１２から樹脂１６を表面に付着させて汲み上げて、表面に付着させた樹脂１６を繊維１４に転写させて付着する機能を有している。そして、樹脂含浸用ローラ１８は、樹脂含浸用ローラ１８の一部が樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に浸漬するようにして樹脂含浸装置５０に配置される。また、樹脂含浸用ローラ１８は、モータ等により回転するための回転軸２０を備えている。
【００３８】
図６は、樹脂含浸用ローラ１８をＡ方向から見た模式図である。樹脂含浸用ローラ１８は、樹脂含浸量を調整するための樹脂含浸量調整溝５２を有している。図６には、樹脂含浸量調整溝５２が３箇所示されているが、３箇所に限定されることはない。樹脂含浸量調整溝５２の深さは、含浸させる樹脂１６の膜厚に対して略同じとなるように設定される。勿論、他の条件次第では、樹脂含浸量調整溝５２の深さは、これに限定されることはない。
【００３９】
再び、図５に戻り、ヘラ５４は、その先端が樹脂含浸用ローラ１８の表面における凸部５５に当接するようにして配置される。ヘラ５４は、図５に示すように、１個だけでなく複数個配置されるようにしてもよい。そして、ヘラ５４は、樹脂含浸用ローラ１８に付着した余分な樹脂を除去する機能を有している。それにより、樹脂含浸量調整溝５２に付着した樹脂１６の膜厚は、樹脂含浸量調整溝５２の深さと略同じとなるように調整することができる。また、ヘラ５４は、樹脂含浸用ローラ１８の凸部５５に繊維屑が付着している場合には、繊維屑を除去することができる。ヘラ５４は、樹脂含浸用ローラ１８の表面における損傷等を抑えるためにゴムまたはプラスチックス等により製造される。勿論、他の条件次第では、ヘラ５４は、ステンレス等の金属材料等により製造されてもよい。
【００４０】
ヘラ支持体５６は、ヘラ５４を支持する機能を有しており、樹脂含浸装置５０に配置される。ヘラ支持体５６は、ヘラ５４の先端が樹脂含浸用ローラ１８の凸部５５に当接するようにしてヘラ５４を押えるヘラ押え部５８を有している。ヘラ押え部５８は、例えば、バネ等の弾性材料により形成されており、弾性力によりヘラ５４を押えることができる。ヘラ押え部５８は、ヘラ支持体５６にボルト等の締結や接着等の接合等により取り付けることができる。勿論、ヘラ押え部５８は、ヘラ支持体５６と一体として製造されてもよい。
【００４１】
膜厚センサ６０は、樹脂含浸用ローラ１８の樹脂含浸量調整溝５２に付着した樹脂１６の膜厚を測定する機能を有しており、樹脂含浸装置５０に配置される。膜厚センサ６０で繊維１４に含浸させる樹脂１６の樹脂膜厚を測定することにより、樹脂含浸量が適正か否かを検知することができる。膜厚センサ６０には、例えば、非接触式の超音波膜厚計等を用いることができる。勿論、他の条件次第では、膜厚センサ６０は、これに限定されることはない。
【００４２】
除去部材６２は、樹脂含浸用ローラ１８に先端が当接するようにして配置され、樹脂含浸用ローラ１８に付着した樹脂を含む繊維屑を樹脂含浸用ローラ１８の表面から除去する機能を有している。そして、除去部材６２は、樹脂含浸用ローラ１８がその表面に繊維１４を接触させた後、樹脂槽１２の樹脂１６に浸漬するまでの経路に配置されることが好ましい。このような経路に除去部材６２を配置することで、樹脂含浸用ローラ１８の表面に繊維１４を接触させた時に付着した繊維屑が、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に混入する前に除去できるからである。
【００４３】
除去部材６２の幅は、樹脂含浸用ローラ１８における樹脂含浸量調整溝５２の幅と略同じとすることが好ましい。そして、除去部材６２の形状は、樹脂含浸用ローラ１８の表面形状に合わせて凹凸状とすることもできる。また、除去部材６２の先端には、テーパを設けてもよい。除去部材６２は、樹脂含浸用ローラ１８の表面における損傷等を抑えるためにゴムまたはプラスチックス等により製造される。勿論、他の条件次第では、ステンレス等の金属材料等により製造されてもよい。
【００４４】
除去部材支持体６４は、除去部材６２を支持する機能を有しており、樹脂含浸装置５０に配置される。除去部材支持体６４は、除去部材６２の先端が樹脂含浸用ローラ１８の樹脂含浸量調整溝５２に当接するようにして除去部材６２を押える除去部材押え部６５を有している。除去部材押え部６５は、例えば、バネ等の弾性材料により形成されており、弾性力により除去部材６２を押えることができる。除去部材押え部６５は、除去部材支持体６４にボルト等の締結や接着等の接合等により取り付けることができる。勿論、除去部材押え部６５は、除去部材支持体６４と一体として製造されてもよい。
【００４５】
フィルタ６６は、除去された樹脂を含む繊維屑の樹脂１６を樹脂槽１２に回収する経路に配置され、繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離する機能を有している。除去された樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽１２に回収する経路として、例えば、樹脂槽１２に溜められた樹脂１６の上方にフィルタ６６を配置することができる。フィルタ６６は、図５（Ｂ）に示すように、繊維屑を収集する繊維屑収集容器６８の底部に取り付けることができる。また、フィルタ６６は、除去部材６２に取り付けてもよいし、フィルタ６６と除去部材６２とを一体として製造することもできる。フィルタ６６のメッシュサイズは、樹脂１６を通し繊維屑を通さないようにして繊維屑を含む樹脂から繊維屑を分離することが可能なサイズに定められる。フィルタ６６は、プラスチックスまたはステンレス等の金属材料等により製造される。勿論、他の条件次第では、フィルタ６６は、これらの材料に限定されることはない。
【００４６】
次に、上記構成における樹脂含浸装置５０の作用について説明する。まず、樹脂１６を繊維１４に含浸した後、樹脂含浸用ローラ１８の樹脂含浸量調整溝５２に繊維屑が樹脂１６により付着する。そして、樹脂含浸用ローラ１８は、図５（Ｂ）に示すように、時計回りに回転し、樹脂含浸用ローラ１８に付着した樹脂を含んだ繊維屑は、除去部材６２により除去される。除去された樹脂を含んだ繊維屑は、フィルタ６６により繊維屑が分離される。分離された繊維屑は、例えば、繊維屑収集容器６８に収集される。そして、フィルタ６６を通った樹脂は樹脂槽１２に回収される。
【００４７】
樹脂含浸用ローラ１８は、樹脂含浸用ローラ１８の表面に付着した繊維屑が除去された後、更に、時計回りに回転することにより樹脂槽１２に溜められた樹脂１６に浸漬して、樹脂含浸用ローラ１８の表面に樹脂１６を付着させる。そして、ヘラ５４により樹脂含浸用ローラ１８の樹脂含浸量調整溝５２に付着した余分な樹脂１６が除去されて、樹脂含浸量が調整される。このとき、樹脂含浸用ローラ１８の表面における凸部５５に繊維屑が付着していた場合には、ヘラ５４により繊維屑が除去される。樹脂含浸用ローラ１８は、樹脂含浸量が調整された後、樹脂含浸用ローラ１８の樹脂含浸量調整溝５２に繊維１４を接触させることにより、樹脂含浸量が調整された樹脂１６を繊維１４に含浸する。また、膜厚センサ６０により樹脂含浸量調整溝５２に付着した樹脂１６の膜厚が測定される。
【００４８】
つぎに、上記構成の樹脂含浸装置１０,４０,５０を備えた繊維強化複合材料成形装置について説明する。図７は、樹脂含浸装置１０,４０,５０を備えた繊維強化複合材料成形装置７０の構成を示す模式図である。なお、同様な要素は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
繊維供給装置７２は、繊維強化複合材料に用いられる繊維１４等を送り出す機能を有している。繊維供給装置７２には、例えば、クリールスタンド（Ｃｒｅｅｌ  Ｓｔａｎｄ）等を用いることができる。繊維供給装置７２は、繊維１４を巻くための複数のボビン７４と、繊維１４に負荷する張力を調整するための複数の繊維張力調整装置７６とを有している。
【００５０】
繊維張力測定装置７７は、繊維供給装置７２から送り出された繊維１４に負荷された張力を測定する機能を有している。繊維張力測定装置７７には、一般的に、繊維１４の張力測定に用いられている張力測定装置を使用することができる。
【００５１】
樹脂含浸装置１０,４０,５０は、繊維張力測定装置７７により張力が測定された繊維１４に樹脂１６を含浸する機能を有している。樹脂含浸装置１０,４０,５０には、上述した樹脂含浸装置１０,４０,５０を用いることができる。そして、第１テンションローラ７８と第２テンションローラ７９とにより繊維１４を押えて、樹脂含浸用ローラ１８と繊維１４を接触させることにより樹脂１６を繊維１４に含浸することができる。
【００５２】
制御装置８０は、繊維張力測定装置７７と、樹脂含浸装置１０,４０,５０に配置される樹脂温度センサと、膜厚センサ６０等とにリード線とコネクタ等を用いて接続される。制御装置８０は、繊維張力測定装置７７から出力される繊維１４の張力データの電気信号を入力し、繊維１４の張力を制御することができる機能を有している。そして、制御装置８０は、樹脂含浸装置１０,４０,５０に配置された樹脂温度センサから出力される樹脂温度データの電気信号を入力し、樹脂温度を制御することができる機能を有している。
【００５３】
更に、制御装置８０は、膜厚センサ６０から出力される樹脂膜厚データの電気信号を入力して、基準となる所定の樹脂量が樹脂含浸用ローラ１８に付着されているか否かを検知することができる機能を有している。また、制御装置８０は、膜厚センサ６０で計測された樹脂量と基準となる樹脂量とを比較して、膜厚センサ６０で計測された樹脂量が基準となる樹脂量よりも少ない場合には、異常信号を出力することができる機能を有している。かかる制御装置８０は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成することができる。また、制御装置８０と接続されたデータロガ８２には、上述した繊維１４の張力データ、樹脂温度データまたは樹脂膜厚データ等が記憶されて保存される。
【００５４】
フィラメントワインディング装置８４は、樹脂含浸装置１０,４０,５０から送り出された樹脂を含浸した繊維８５を、巻回部材としての型または心金であるマンドレル８６（Ｍａｎｄｒｅｌ）等に巻き付ける機能を有している。そして、フィラメントワインディング装置８４は、樹脂を含浸した繊維８５を、マンドレル８６等を回転させて巻回することにより巻き付けるための回転装置を備えている。また、フィラメントワインディング装置８４は、樹脂を含浸した繊維８５をマンドレル８６等の円周方向や軸方向に巻き付けることができ、例えば、マンドレル８６等の回転軸方向に対して略垂直に巻き付けるフープ巻き（Ｈｏｏｐ  Ｗｉｎｄｉｎｇ）やマンドレル８６等の回転軸方向に対して所定の角度で巻き付けるヘリカル巻き（Ｈｅｌｉｃａｌ  Ｗｉｎｄｉｎｇ）等により巻き付けることができる。例えば、繊維強化複合材料を用いて高圧タンクを製造する場合には、ポリアミド樹脂等により成形された樹脂ライナまたはアルミニウム等により成形された金属ライナ等に、フィラメントワインディング装置８４により、樹脂を含浸した繊維８５が巻き付けられる。
【００５５】
そして、上述したマンドレル８６またはライナ等に巻き付けた樹脂を含浸した繊維８５を、図示されない樹脂硬化炉等で加熱することにより樹脂を硬化させて、繊維強化複合材料が成形される。
【００５６】
次に、上記構成における繊維強化複合材料成形装置７０の作用について説明する。繊維供給装置７２のボビン７４から、例えば、炭素繊維である繊維１４が繰り出される。ボビン７４から繰り出された繊維１４は、繊維張力調整装置７６により所定の張力に調整されて繊維供給装置７２から送り出される。
【００５７】
繊維供給装置７２から送り出された繊維１４は、繊維張力測定装置７７により繊維１４に負荷されている張力が測定される。ここで、繊維張力測定装置７７により測定された繊維１４の張力データは、繊維張力測定装置７７から制御装置８０へ出力され、データロガ８２に記憶されて保存される。また、繊維１４に、例えば、基準となる所定の張力が負荷されていない場合には、制御装置８０が、張力の異常を検知して異常信号等を出力する。それにより、例えば、繊維強化複合材料成形装置７０が停止する。
【００５８】
繊維張力測定装置７７を通過した繊維１４は、樹脂含浸装置１０,４０,５０に送り出される。樹脂含浸装置１０,４０,５０における樹脂槽１２の中には、例えば、エポキシ樹脂である液状の樹脂１６が溜められている。樹脂１６の温度は、熱電対等の樹脂温度センサにより測定される。そして、樹脂温度データは、樹脂温度センサからから制御装置８０へ出力され、データロガ８２に記憶されて保存される。また、樹脂温度が、例えば、設定された樹脂温度でない場合には、制御装置８０が樹脂温度の異常を検知して、異常信号等を出力する。それにより、例えば、繊維強化複合材料成形装置７０が停止する。
【００５９】
樹脂含浸用ローラ１８は、ローラが回転することにより樹脂槽１２に溜められた樹脂１６と接触し、樹脂含浸用ローラ１８の表面に樹脂１６が付着する。そして、第１テンションローラ７８と第２テンションローラ７９とにより押さえられた繊維１４は、樹脂含浸用ローラ１８と接触することにより樹脂１６が含浸される。
【００６０】
そして、膜厚センサ６０により測定された樹脂膜厚データは、膜厚センサ６０から制御装置８０へ出力される。そして、出力された樹脂膜厚データは、制御装置８０により基準となる樹脂膜厚と比較されるとともにデータロガ８２に記憶される。そして、樹脂膜厚データが基準となる樹脂膜厚よりも薄い場合には、制御装置８０により繊維１４に適正な樹脂量の樹脂が含浸されていないと判断されて、異常信号等が出力される。それにより、例えば、繊維強化複合材料成形装置７０が停止する。
【００６１】
樹脂を含浸した繊維８５は、第２テンションローラ７９を介した後、フィラメントワインディング装置８４へ送り出される。樹脂を含浸した繊維８５は、フィラメントワインディング装置８４により、マンドレル８６または高圧タンクのライナ等にフープ巻き等により巻き付けられる。その後、マンドレル８６またはライナ等に巻き付けた樹脂を含浸した繊維８５を樹脂硬化炉で加熱することにより、樹脂を硬化させて繊維強化複合材料が成形される。
【００６２】
上記構成における樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置によれば、樹脂含浸用ローラに付着した繊維片や繊維の毛羽等の繊維屑を除去することができる。そして、新たに樹脂含浸用ローラに供給される繊維に繊維屑を含んだ樹脂が含浸されることが抑制されるため、樹脂含浸量をより正確に制御することができる。
【００６３】
上記構成における樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置によれば、浮き部材を備えることにより、繊維屑分離フィルタを常に樹脂槽表面近くに配置することができるため、樹脂含浸用ローラ表面に付着する樹脂に含まれる繊維屑をより確実に除去することができる。
【００６４】
上記構成における樹脂含浸装置及び繊維強化複合材料成形装置によれば、樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽に回収するための除去部材と、除去された樹脂を含む繊維屑の樹脂を樹脂槽に回収する経路に配置される繊維屑分離フィルタを備えることにより、除去した繊維屑が再び樹脂槽に混入することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明における実施の形態である樹脂含浸装置１０の構成を示す側面から見た断面模式図である。
【図２】本発明における実施の形態である樹脂含浸装置１０の作用を示す側面から見た断面模式図である。
【図３】本発明における他の実施の形態である樹脂含浸装置４０の構成を示す側面から見た断面模式図である。
【図４】本発明における他の実施の形態である樹脂含浸装置４０の作用を示す側面から見た断面模式図である。
【図５】本発明における別の実施の形態である樹脂含浸装置５０の構成を示す模式図である。
【図６】本発明における別の実施の形態である樹脂含浸用ローラ１８をＡ方向から見た模式図である。
【図７】本発明における実施の形態である樹脂含浸装置１０,４０,５０を備えた繊維強化複合材料成形装置７０の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０,４０,５０  樹脂含浸装置、１２  樹脂槽、１４  繊維、１６  樹脂、１８  樹脂含浸用ローラ、２０  回転軸、２２  樹脂量調整部材、２４,６２  除去部材、２６  支持部材、２８,４２,６６  フィルタ、３０  浮き部材、３１  折れ曲がり部、４４  昇降装置、５２  樹脂含浸量調整溝、５４  ヘラ、５６  ヘラ支持体、５８  ヘラ押え部、６０  膜厚センサ、６４  除去部材支持体、６５  除去部材押え部、６８  繊維屑収集容器、７０  繊維強化複合材料成形装置、７２  繊維供給装置、７４  ボビン、７６  繊維張力調整装置、７７  繊維張力測定装置、７８  第１テンションローラ、７９  第２テンションローラ、８０  制御装置、８２  データロガ、８４  フィラメントワインディング装置、８６  マンドレル。
【図１】
2007223107.tif 000003
【図２】
2007223107.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007223107.tif 000006
【図５】
2007223107.tif 000007
【図６】
2007223107.tif 000008
【図７】
2007223107.tif 000009