(57)【要約】      （修正有）【課題】粒状不活性材料とバインダとの混合処理を最適化することにより、凝集物の均一性を確保することが可能な装置を提供する。【解決手段】回転する筒状のマンドレル４に、マンドレルの表面に付着した内側層２と、外側層３と、粒状不活性材料を樹脂バインダと融合させて形成された均質凝集物からなる中間層５，６とを有する管状製品を形成するために、粒状不活性材料を樹脂バインダと混合する装置であって、粒状不活性材料を供給するダクト及び排出口１７，１８に接続されたフィーダ機構１２，１３と、フィーダ機構の排出口から供給された粒状不活性材料を受け取る取入口２１，２２を有した混合機構２３，２４と、混合機構内に樹脂バインダを供給する接続部４８，４９とで構成される少なくとも１つの混合ラインを備え、混合機構は、均質凝集物を形成して内側層上に付着させることにより中間層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する筒状のマンドレル（４）に、上記マンドレル（４）の表面に付着した内側層（２）と、外側層（３）と、粒状不活性材料に樹脂バインダを混練して得られた均質凝集物からなる中間層（５，６）とで構成される管状製品を形成するための装置であって、
上記粒状不活性材料を供給するダクト（１４，１５）と排出口（１７，１８）とに接続されたフィーダ機構（１２，１３）を有する少なくとも１つの混合ラインと、
上記均質凝集物を形成して上記内側層（２）上に付着させて上記中間層（５，６）を形成するため、上記粒状不活性材料を上記樹脂バインダと混合する混合機構（２３，２４）とを備え、
上記混合機構（２３，２４）は、モータ機構（５９）によって駆動されるスクリューフィーダ（４６，４７）が内部に装備された筒状の外殻（４４，４５）を備え、
上記外殻（４４，４５）は、上記粒状不活性材料を受け取るために上記フィーダ機構（１２，１３）の上記排出口（１７，１８）に連絡する取入口（２１，２２）と、上記樹脂バインダを上記外殻（４４，４５）内に供給するための接続部（４８，４９）と、上記外殻（４４，４５）の出口側端部に設けられて上記内側層（２）に上記均質凝集物を付着させるための吐出口を備えた装置において、
上記外殻（４４，４５）の上記出口側端部に組み付けられ、リボン（５４）をガイドして巻き込む曲げ部材（５２，５３）を更に備え、
上記曲げ部材（５２，５３）は、上記スクリューフィーダ（４６，４７）の軸線方向に設けられたノズル（５６）を有して上記外殻（４４，４５）の端部の下流側に配設された漏斗状シュートを備え、
上記漏斗状シュートは、上記樹脂バインダに対して浸透性を有した上記リボン（５４）の側端部を長手方向に沿って折り曲げることにより、上記凝集物を上記リボン（５４）でくるみ、上記内側層（２）に付着させながら上記マンドレル（４）に巻き付けられるビードを形成するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
上記フィーダ機構（１２，１３）は、モータ機構（２７）によって駆動されるスクリューフィーダ（１９，２０）を内部に有した筒状の外殻（１０，１１）を備え、
上記外殻（１０，１１）は、上記粒状不活性材料を供給するダクト（１４，１５，１６）と、上記フィーダ機構（１２，１３）の下方に配設された上記混合機構（２３，２４）内に上記粒状不活性材料を排出する排出口（１７，１８）とに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記接続部（４８，４９）は、上記取入口（２１，２２）の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
上記リボン（５４）は、上記樹脂バインダが浸透可能な織布または不織布からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
上記装置は２つのスクリューフィーダ機構（１２，１３）を備え、
上記スクリューフィーダ機構（１２，１３）は互いに平行であって、上記混合機構を構成する２つのスクリューミキサ（２３，２４）の上方にそれぞれ配置されており、
上記フィーダ機構（１２，１３）及び上記スクリューミキサ（２３，２４）は、それぞれに設けられた駆動機構（２７，５９）によって駆動されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
上記駆動機構（２７，５９）のそれぞれは、
フレーム（２７）と、
上記フレーム（２７）に取り付けられて出力軸（２６ａ，６８）を備え、第１スクリューフィーダ（２０，４７）を駆動するモータ機構（４２，６９）と、
上記モータ機構（４２，６９）の上記出力軸（２６ａ，６８）に固定された第１プーリ（４１，６６）と、
第２スクリューフィーダ（１９，４７）のシャフト（２５，５７）に設けられ、上記シャフト（２５，５７）と同一軸線上に設けられた第２プーリ（３９，６４）との結合及び切断を行う摩擦クラッチ機構（３８，６３）と、
ループ状に形成されて上記第１及び第２プーリ（４１，６６，３９，６４）に掛け渡された駆動ベルト（４０，６５）とを備え、
上記摩擦クラッチ機構（３８，６３）は、上記シャフト（２５，５７）に対する上記第２プーリ（３９，６４）の連結及び切断を行う駆動手段によって制御されることにより、上記第２スクリューフィーダ（１９，４７）の運転及び停止を行うことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材からなる積層体、特に管状の積層体の製造において粒状不活性材料と樹脂結合材とを混合する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
管状の積層体は、樹脂が含浸された主としてグラスファイバなどの構造繊維を巻き付けて得られる複数の層により構成されたものが知られている。一般的に、積層体の内側層と外側層とは、樹脂（バインダ）と粒状不活性材料（通常は砂）との混合物で構成される中間層によって分離されている。
このような積層体は、回転するマンドレルに以下のような層を巻き付けることにより製造される。
【０００３】
−浸漬や接触により、或いは引力やスプレーを用い、樹脂（バインダ）が含浸された構造繊維（一般的にガラス製）の束からなる内側層、
−引力により付着した樹脂（バインダ）が含浸された粒状不活性材料（一般的に砂）の中間層、及び
−通常は内側層と同様の手法を用い、樹脂（バインダ）が含浸された構造繊維（一般的にガラス製）の付加的な束からなる外側層。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した積層体の製造技術は、含浸を調整することができないため、バインダを用いた粒状不活性材料の凝集を調整することができないという深刻な問題を有している。このため、製造された積層体の中間層は、主として樹脂からなる領域と、主として不活性材料からなる領域とを有した不均一なものになってしまうおそれがある。このような問題は、不活性材料と樹脂との融合が、実質的にバインダの表面張力及び毛管作用に関連した物理的過程によって行われるという事実に起因している。
【０００５】
製造された積層体には、機械的強度特性を確保すると共に、高圧もとでも内部を流動する液体に対する不浸透性を確保する必要があるため、結合が不十分な領域や不活性材料が偏って存在する領域によって生じる損害は、逆の場合に生じる不具合に比べて大きなものとなる。このため、砂に対して配合される樹脂の量を増大させる傾向にあり、結果的に製造工程の効率低下を招くと共に、廃棄物や汚染の可能性を増大させることになる。
【０００６】
本発明が狙いとするところは、粒状不活性材料とバインダとの混合処理を最適化することにより、凝集物の均一性を確保すると共に、製造パラメータを最適化して混合比率を適正なものとすることが可能な装置を提供することにある。
このような狙いのもとで、本発明の目的は、必要に応じ、また製造工程の外的条件に応じて混合比率を変更可能な装置を提供することにある。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、単純であることによって製造コストが低く、作動に信頼性があり、品質が均一な製品を得ることが可能な装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの狙い及び目的、並びに後に更に明らかとなる目的を達成するべく、本発明の装置は、回転する筒状のマンドレルに、上記マンドレルの表面に付着した内側層と、外側層と、粒状不活性材料を樹脂バインダと融合させて形成された均質凝集物からなる中間層とを有する管状製品を形成するために、上記粒状不活性材料を上記樹脂バインダと混合する装置であって、上記粒状不活性材料を供給するダクト及び排出口に接続されたフィーダ機構と、上記フィーダ機構の排出口から供給された上記粒状不活性材料を受け取る取入口を有した混合機構と、上記混合機構内に上記樹脂バインダを供給する接続部とで構成される少なくとも１つの混合ラインを備え、上記混合機構は、上記均質凝集物を形成して上記内側層上に付着させることにより、上記中間層を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面に非限定的な例として示された好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】管状製品を製造するシステムに組み込まれた混合装置の側面図である。
【図２】本発明に係る装置の垂直面に沿った部分断面を示す側面図である。
【図３】図２中のIII−III線に沿った断面を示す平面図である。
【図４】図２中のIV−IV線に沿った断面を示す平面図である。
【図５】本発明に係る装置のモータ駆動機構を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図中、混合装置は全般的に符号１によって示されており、実質的に２つの混合ラインの組み合わせによって構成されている。これら混合ラインは、通常は砂が用いられる粒状不活性材料に、通常は樹脂が用いられるバインダを十分に混合することによって形成された凝集物を流動させることができるようになっている。
２つのラインで流動する凝集物は、通常はグラスファイバが用いられる構造繊維に、通常は樹脂が用いられるバインダを含浸して形成された２つの層２，３（図１）の間に導入され、水平軸線Ａの周りにＢの方向に回転する筒状のマンドレル４に螺旋状に巻き付けられる。これにより、層２が内張層となると共に層３が外周層となり、混合装置によって供給された凝集物が中間層を形成した管状の製品が形成される。中間層は、管状製品を強固なものとするようになっており、本実施形態においては混合ラインによって分配された１対の層５，６を積層して形成されている。
【００１２】
ここで用いられているマンドレル４の構造及びその作動のための手段については、従来から知られている形式のものであって、簡潔な説明を行うため、その記載を省略する。なお、マンドレル４は、軸線Ａの周りの回転運動に軸線Ａの方向への前進運動が組み合わされて駆動されることにより、マンドレルが１回転するごとに行われる前進方向の移動距離が螺旋状の巻き付けピッチとなり、この巻き付けピッチによりマンドレルを全て覆う面が得られるように各層が巻き付けられる。
【００１３】
装置１は、互いに平行な２つの壁７，８を有した筐体を備えており、これら壁７，８は水平な連結面９によって補強されている（図４）。壁７，８の両側端部にはそれぞれ円形の開口が形成され、互いに平行な２つの管状部材１０，１１が、これら開口に挿通されて壁７，８に固定されている。管状部材１０，１１は、中間層５を形成するために用いられる粒状不活性材料を供給するための２つのスクリューフィーダ機構１２，１３の外殻を構成している。不活性材料は、粒状不活性材料の収納容器に接続された共通の供給パイプ１６からフォーク状に分岐した各分配管１４，１５（図５）を介してフィーダ機構１２，１３内に供給される。
【００１４】
フィーダ機構１２，１３の外殻１０，１１の下側領域には排出口１７，１８が設けられており、分配管１４，１５から供給されてフィーダ機構１２，１３のスクリューフィーダ１９，２０により送られた粒状不活性材料が、下方に位置する２つの混合機構２３，２４（図２及び図３）の取り込み口２１，２２に向けて、これら排出口１７，１８から供給されるようになっている。混合機構２３，２４では、バインダとの混合が行われ、マンドレル４に中間層５を形成するための凝集物の混練が完了する。
【００１５】
２つのスクリューフィーダ機構１２，１３の駆動を行うため、シャフト２５，２６にはスクリューフィーダ１９，２０が装着されている部分よりも小径の部分がそれぞれ設けられており、外殻１０，１１の外側にあるスクリューフィーダ機構１２，１３の部分は、全般的に符号２７で示されるモータ駆動機構に接続されている（図４）。このモータ駆動機構は、１対の壁部２９，３０を有した箱状構造体２８を備えており、これら壁部２９，３０は、壁７に直角にしっかりと固定されると共に、壁７と平行な２つのプレート３１，３２にその前端部がしっかりと固定されている。プレート３１，３２は、プレート３２から片持ち状態で突設されたフランジ３３により連結されており、フランジ３３はリブ３４と共に、プレート３１に平行で平坦な細長いプレート（以下ストリップという）３５を支持している。
【００１６】
プレート３１及びストリップ３５には２つの支持部材３６，３７（図４及び図５）が取り付けられており、スクリューフィーダ１９のシャフト２５を回転可能に支持する軸受がそれぞれの支持部材３６，３７に設けられている。
外殻１０の外側にあるシャフト２５の部分には、摩擦クラッチ機構３８が設けられており、プーリ３９が摩擦クラッチ機構３８に組み付けられると共に、プーリ３９の外周には歯付きベルト４０が噛み合う歯が設けられている。摩擦クラッチ３８は、スクリューフィーダ１９の駆動及び停止をそれぞれ行う際にプーリ３９とシャフト２５との結合及び切断を可能とするため、液圧式駆動部材を備えている。
【００１７】
ループ状のベルト４０は、ギヤ付きモータ４２の出力軸２６ａに固定された第２プーリ４１に掛け渡されており、ギヤ付きモータ４２はフランジによって壁部３０に片持ち状態で結合されている。ギヤ付きモータ４２の作動により、スクリューフィーダ２０が直接的に駆動されると共に、プーリ４１、ベルト４０、プーリ３９及び摩擦クラッチ機構３８からなる伝達機構を用いてスクリューフィーダ１９の回転駆動が行われる。プレート３２には、ベルトテンションローラ４３（図４及び図５）が片持ち状態で固定されており、ベルト４０の飛び越しを防止して、混合機構２３，２４への不活性材料の均一な投入を確保するようにしている。
【００１８】
混合機構２３，２４は、上述のフィーダ機構１２，１３と構造的に類似している。図３に詳しく示されているように符号４４，４５は、フィーダ機構１２，１３の下方にフィーダ１２，１３機構と平行に配設されたスクリューフィーダ４６，４７が内部で回転する筒状の外殻を示している。壁８の下流側の外殻４４，４５には、フィーダ機構１２，１３によって搬送された粒状不活性材料に混合される樹脂バインダ及び触媒を外殻４４，４５内に導入するための接続部４８，４９（図１及び図２）が設けられている。
【００１９】
２つの混合機構２３，２４は、中間層５，６を形成する凝集物の適正かつ均一な混練を確保するため、フィーダ機構１２，１３に比べてかなりの長さを有している。外殻４４，４５は、外殻１０，１１と同様にして壁７，８に支持されており、固定部材５０，５１を用いて壁７，８に固定されている。固定部材５０，５１はどのような形式のものでも良いが、スクリューフィーダ４６，４７の迅速な分解を可能として、混合機構の検査や必要な清掃作業を行うことができるようにしている。
【００２０】
外殻４４，４５の排出口には、それぞれ対応するリール５５から取り出したリボン５４をガイドして巻き付けるための２つの曲げ部材５２，５３（図１、図２及び図３）が設けられている。リボン５４は、例えば織布や不織布などの浸透性のある素材からなり、バインダを含浸させることができると共に、製品の層２及び層３への凝集物の付着を促進することができるようになっている。曲げ部材５２，５３のそれぞれは、スクリュー４６，４７のそれぞれの軸線方向に配置されて凝集物を吐出するノズル５６を有した漏斗状のシュートによって構成されている。曲げ部材５２，５３は、その下面において牽引により摺動するリボン５４の側端部を長手方向に沿って上方に折り曲げることにより、２つの混合機構２３，２４のノズル５６から排出される凝集物をリボン５４でくるむ。
【００２１】
フィーダ機構１２，１３と同様に、スクリューフィーダ４６，４７のシャフト５７，５８も、符号５９で示されるモータ駆動機構（図３）に接続された小径部分を有する。シャフト５７は、プレート３１及び第２ストリップ６２に固定された支持部材６０，６１において、軸受により回転可能となっており、第２ストリップ６２はストリップ３５の下方にあってストリップ３５と同一平面上に配置されている。シャフト５７には摩擦クラッチ機構６３が設けられており、歯付きプーリ６４が摩擦クラッチ機構６３に組み付けられると共に、歯付きプーリ６４に歯付きベルト６５が噛合している。
【００２２】
摩擦クラッチ機構６３は、上述したフィーダ機構１２の摩擦クラッチ機構３８と同様にして駆動されるようになっており、シャフト５７、即ちスクリューフィーダ４６に対してプーリ６４の連結及び切断を可能とする流体式駆動部材を備えている。ループ状のベルト６５は第２プーリ６６に掛け渡されており、プレート３２に片持ち状態で固定されたベルトテンションローラ６７（図５）を用いて張力が与えられている。プーリ６６は、箱状構造体２８の壁部３０にフランジを介して片持ち状態で取り付けられたギヤ付きモータ６９の出力軸６８に固定されている。出力軸６８は、スクリューフィーダ４７のシャフト５８に接続されており、ストリップ３５と同一平面上のストリップ６２に固定された支持部材７０に組み込まれている軸受によって支持されている。
【００２３】
本発明により装置の作動については、これまでの説明により全て明らかではあるが、以下の通りとなる。供給パイプ１６及び分配管１４，１５から排出口１７，１８及び取入口２１，２２を経て供給された粒状不活性材料は、フィーダ機構１２，１３内に搬送された後、スクリューフィーダ１９，２０によって一定の流量で混合機構２３，２４内に移送され、接続部４８，４９から供給された樹脂バインダ及び触媒が付加される。
【００２４】
スクリューフィーダ４６，４７が行う混合動作により、凝集物が吐出ノズル５６に向けて移動するにつれて、次第に均一な凝集物が形成されていく。ノズル５６から凝集物が排出されると、曲げ部材５２，５３の下方にガイドされてチューブ状に成形されたリボン５４によって凝集物がくるまれることにより、ペースト状の粘度を有した凝集物の筒状ビードが２つ形成される。これらの筒状ビードは、マンドレル４を軸線方向へ移動させながらマンドレル４の周面に装着されていくことにより、予め形成されている層２を均一に覆う層５，６を形成しながら、連続的な張力のもとでマンドレル４の周囲に巻き付けられていく。
【００２５】
以上のように、上述した混合装置は前記の狙い及び目的を達成することが明らかとなった。
特に、ギヤ付きモータ４２，６９の速度を調整すれば、不活性材料及び凝集物の流動を調整することが可能である。同時に、従来から用いられているポンピング機構によりバインダ及び触媒の流動を調整すれば、バインダの無駄な消費や不足をなくして、凝集物の成分の比率を最適化し、安定した特性を確保することが可能となる。
【００２６】
上述した混合装置の重要な特徴の１つは、フィーダ機構１２及び混合機構２３をそれぞれ駆動状態と非駆動状態とにすることが可能な摩擦クラッチ機構３８，６３によって得られるものであり、このような摩擦クラッチ機構３８，６３を設けることにより、単一もしくは２つの凝集物のビードを供給して、ある厚さ或いはその２倍の厚さの中間層５，６を得ることができる。
【００２７】
上述した装置のもう１つの利点は、マンドレル４が配置される高さとは異なる高さ、特にマンドレル４の上方となる位置に設置可能である点にあり、これにより凝集物を簡単にマンドレル４に付着させることが可能となると共に、凹凸の調整を行うことが可能なへらやその他の部材を用いた凝集物の供給が可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
２  内側層
３  外側層
４  マンドレル
５，６  中間層
１２，１３  フィーダ機構
１４，１５  ダクト
１７，１８  排出口
２１，２２  取入口
２３，２４  混合機構
４４，４５  外殻
４６，４７  スクリューフィーダ
４８，４９  接続部
５２，５３  曲げ部材
５４  リボン
５６  ノズル
５９  モータ機構
【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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