JP2011522132A - 高速ワイヤ被覆装置及び方法 - Google Patents

Abstract

処理物質（２０）を線材（１０）の表面に連続的に付着させる装置であって、処理物質の溶液を液体の形態（２０）で収容するようになった浴中に線材を浸漬することによって線材を含浸させる含浸手段（２）を有し、装置の作動中、線材は、浴中を走行し、この装置は、含浸手段（２）の下流側に配置されていて、線材によって同伴された過剰の液体（２２）を除去することができる排液手段（３）と、排液手段（３）の下流側に配置されていて、線材に付着残存している溶液を凝固させることができる処理手段（４）と、線材（１０）を装置の入口から出口まで方向ｄ_fに沿って且つ速度Ｖ_fで案内すると共に走行させるのに適した手段（５１，５２，５３，５４）とを更に有する、装置において、排液手段（３）は、処理液体を適当に調節された速度Ｖ_jにてジェット（２１）の形態をなして線材（１０）に向かって吹き付けることができる手段を含み、ジェット（２１）は、線材（１０）の走行方向ｄ_fと鈍角αをなすあらゆる方向ｄ_jに集束し、それにより排液手段（３）を出る際に線材（１０）に付着残存している液体の厚さｅを調節する、装置。

Description

本発明は、コード及び細線の製造分野に関し、詳細には、これら細線に処理を施すステップに関する。

多くのプロセスにおいて、所与の物質の制御された厚さの層を細線の表面に被着させて次の製造ステップにおいて細線を一層容易に処理することができるようにすることが有用であることが判明している。

例えば、細線をプラスチックの強化繊維として用いることが望ましい場合である。この場合、結合物質を細線の表面に付着させてこれら２つのコンポーネント相互間の協働をできるだけ効果的にすることによって細線を問題の材料の母材に完全にくっつけるよう、細線を処理することが必要である。この種の用途は、タイヤ業界又は強化プラスチック業界において広く採用されている。

本明細書における説明と関連して「細線」という用語は、極めて一般的な意味に理解されるべきであり、細線を構成する材料、繊維又は金属がどのようなものであれモノフィラメント、マルチフィラメント、ケーブルヤーン、もろよりヤーン（糸）又は均等な集成体を含む。

特に、本発明は、最初のステップの際、処理物質の薄膜を液体の形態で細線の表面に被着させる。この処理物質は、例えば、溶剤及び活性溶質又は硬化可能な物質で作られるのが良い。

次の処理ステップの目的は、細線の表面上に活性又は反応性物質だけを残すよう溶剤を排除し又は硬化反応を完了させることができるようにし、若しくはこれら２つの作用の組み合わせを実施することにある。

したがって、細線の表面上に存在する液体の正確な量に非常に特別な関心を払わなければならない。事実、一般的に厚さが僅かな被着液体膜ができるだけ一様であるようにすることが重要であり、その目的は、細線の特性がその長さ全体にわたって一定であるようにすることにある。

この目的のため、公知の湿潤又は被覆（コーティング）技術では、塗布するのが望ましい処理液体を収容した浴を通って細線を走行させる。細線を浴中に浸漬することにより、細線に溶液を含浸させ、次に、細線が溶液から出て処理ステップに向かい、この処理ステップにおいて乾燥又は硬化が行われる。

独国特許第４３０８８８９号明細書

しかしながら、細線の性状又は塗布されるべき液体の性状に応じて、細線が必要な量よりも非常に多くの量の液体を細線に同伴させることができる紛れもないポンプとして挙動する場合のあることが観察された。このポンプ作用効果は、例えば液体の粘度、細線と液体の形態の処理物質の表面張力の差及び浴中の細線の走行速度のようなパラメータと関連している。

このような理由で浸漬浴の出口のところに配置されていて、過剰量の液体を除去することができる１つ又は２つ以上の組をなすスクレーパ又はワイパを用いることが推奨される。しかしながら、これら手段は、これら自体が細線と排液手段との間に存在する多くの接触箇所により詰まり状態になりやすく、それにより特に明白な生産性の理由で細線の走行速度を上げることが望ましい場合にこれら手段の機能を実行することができるこれら手段の性能が制限されるので制約されることが分かっている。本発明の目的は、この問題に対する解決策を提供することにある。かかる装置は、一例として独国特許第４３０８８８９号明細書に記載されている。

処理物質を細線の表面に連続的に付着させる本発明の装置は、処理物質の溶液を液体の形態で収容するよう設計された浴中に細線を浸漬することによって細線を含浸させる含浸手段を有し、装置の作動中、細線は、浴中を走行し、
含浸手段の下流側に配置されていて、細線によって同伴された過剰の液体を除去することができる排液手段を有し、
排液手段の下流側に配置されていて、細線に付着残存している溶液を凝固させることができる処理手段を有し、
細線を装置の入口から出口まで方向ｄ_fに且つ速度Ｖ_fで案内すると共に走行させるのに適した手段を有する。

この装置は、排液手段が処理液体をジェットの形態で細線に向かって適当に調節された速度Ｖ_jで吹き付けることができる手段を含み、ジェットが、細線の走行方向ｄ_fと鈍角αをなす方向ｄ_jに集束し、排液手段を出る際に細線に付着残存している液体の厚さｅを調節することを特徴とする。

したがって、ジェットは、細線に平行であるが細線の前進方向とは逆の方向に向いた一成分を含む速度で液体を細線に吹き付け、これは、細線によって同伴された過剰の液体を拭き取るという作用効果を有する。

細線の速度又は液体の速度及び吹き付け量を、うまく調節することにより、装置を出た細線の単位長さあたりに付着した処理液体の量を正確に調節することが可能である。

また、細線は、排液手段と接触することなく排液手段を通って走行することが注目されるべきである。有利には、細線が案内手段に接触することなく細線を含浸手段の出口と処理手段の出口との間で処理装置中を走行させるのが良いことが推定される。この利点は、細線上の処理物質の量を調節する上で疑う余地がないことが分かり、この場合、この量は、細線がプーリ又はキャプスタンとこすれることによって変えられることはない。

また、ジェットの吹き付け角度を変化させて同様な作用効果を得ることが可能である。しかしながら、小さすぎる角度又は１８０°に近い角度であれば、液体が細線の表面を効果的に拭き取ることができるようにはならず、他方、９０°に近い大きすぎる角度は、細線による液体の「ポンプ作用」を増強させることが分かっている。この結果、１２０°〜１６０°の角度が良好な結果をもたらすことが判明した。

以下の説明の目的は、図１を参照して本発明の特徴的な原理を説明することにある。

作動状態にある本発明の装置の略図である。

本明細書における説明の基礎となる装置は、含浸手段２と、排液手段３と、処理手段と、変向プーリによって形成された手段であって細線１０を装置の入口プーリ５１から出口プーリ５４まで含浸手段プーリ５２，５３相互間で且つこれらを通って走行させることができる手段とを有する。

含浸手段２は、例えば、処理液体２０を収容したタンク２５によって形成されている。この処理液体は、溶剤で希釈された溶質、又は熱若しくはエネルギー源例えばレーザ又はＵＶ放射線源の作動により硬化させることができる有機化合物であるのが良い。

連続細線１０は、駆動手段（図示せず）例えば電動プーリによって、細線供給源（図示せず）からタンク２５を通って走行させられる。細線は、速度Ｖ_fで処理装置を通過する。装置を出る際、細線は、次の製造ステップの目的のために再パッケージ化されても良く、或いは直接補強されるべき材料中に一体化されても良い。

細線１０は、処理浴２を出る際、処理液体２０で含浸され、且つ、この処理液体が細線の表面全体を覆う膜２３を形成する。上述したように、細線は、ポンプとして働き、スレッドによって同伴された処理液体２３の量は、走行速度Ｖ_fが増大すると増加することが観察された。この結果、明白な生産性の理由で速度Ｖ_fを挙げることが望ましい場合、スレッドに付着する液体の量が増大し、液体の厚さｅ（挿絵参照）を調節することが必要不可欠である。

排液手段は、中央チャネル３４により形成され、細線１０は、速度Ｖ_fでチャネル３４の長手方向にほぼ一致した方向ｄ_fにこの中央チャネルを通って走行する。排液手段３は、細線の走行方向ｄ_fが垂直方向上方に向けられるよう差し向けられるのが良い。

排液手段３は又、入口３１を有し、且つ処理液体２０は、この入口を通ってチャンバ３２に入る。処理液体は、ジェット２１の形態でノズル３３によって放出され、これらジェット２１は、速度Ｖ_jで細線１０上に集束する。これらジェットは、細線への液体の吹き付け方向ｄ_jが細線の走行方向ｄ_fと鈍角αをなすよう差し向けられる。

細線１０の表面へのジェット２１の衝突は、スプラッシ２２の形態で過剰液体を噴出させるという作用効果をもたらし、この過剰液体は、適当な形状の容器内に回収可能である。この目的のため、一例を挙げると、タンク２５の壁２６は、この過剰の処理液体が重力の作用でタンク２５内に落下するように高く引き上げられるのが良い。

再循環ポンプ２７が加圧チャンバ３２への給液を行うようダクト２８を通って処理液体を吸い上げる。

この結果、細線速度Ｖ_fの場合、処理液体のジェット２１の速度Ｖ_j及び出力流量は、ポンプ２７の流量及び出力圧力を変化させることにより調節され、それにより細線に付着して生じる液体の厚さｅが得られ、この液体厚さは、排液手段３を出る際に一定である。この調節手段により、特に、移行段階又は細線の速度によって引き起こされる速度のばらつきに起因した不規則性を、本発明の要旨をなす処理装置の上流側又は下流側で実施されるプロセスによって回避することが可能である。

また、最後に、角度αを変更することが可能である。角度αを増大させると、細線により同伴される液体の厚さｅが減少するという作用効果が生じる。しかしながら、この調節手段は、実施するのが困難であることが分かっている。その結果、細線に付着して生じる液体の厚さを調節するためには、上記において与えられた箇所相互間の角度を求め、走行速度Ｖ_f又は噴出速度Ｖ_jを同時に又は別々に変化させることが好ましい。

システムが効果的であるようにするために、ジェットを細線上に正確に集束させると共に細線の方向に垂直であり、ジェットの各々の運動量を表すベクトルの成分の和が細線に垂直であり、細線をチャネル３４の壁に向かってずらす場合のある力を引き起こすことがないようゼロにほぼ等しいようにすることが有利である。

実際には、ノズルの各々の噴出速度及び流量が同一であると仮定して、細線の走行方向に垂直であり、ジェットの各々の速度ベクトルＶ_jの成分がほぼ等しい係数を持つようにすると共にジェットが中央チャネル３４の周りに配置されてこれらベクトル値が相殺するようにする手立てが取られる。このことは、ノズルを方向ｄ_fに垂直な平面内に位置する正多角形の頂点のところに配置することに等しく、多角形の中心は、細線の通る箇所に対応している。

敷衍して述べると、内壁３３_a，３３_bが入れ子状錐台の形態を取り、錐台の軸線がチャネル３４の軸線にほぼ一致し、錐台の母線が角度αに等しい外角をなすような円形ノズルを設定することが可能である。

これら排液手段は、除去されるべき過剰液体の量が多すぎるようになった場合に飽和状態になるという欠点を持つ従来型排液手段、例えば拭き取りローラとは異なり、単に細線の走行速度Ｖ_fに従って調節可能であるという特定の利点を有する。

吹き付け速度及び流量を細線の走行速度にマッチさせることは、細線の性状及び物理的性質並びに吹き付けられるべき液体の性状及び物理的性質によって課される限度内で達成されなければならず、これらの主要な記述子は、粘度、細線の湿潤性及び表面仕上げである。

排液手段３の下流側には処理手段４が配置されており、これら手段は、処理液体を凝固させる目的及び処理液体を液相から固相又はプラスチック層に移行させる目的を有する。これら手段は、一例として、処理液体の溶剤を蒸発させ又は細線１０の表面上に処理生成物を被着させる硬化反応を開始させる加熱手段を含む。この反応を他の手段、例えば誘導加熱手段、ＵＶ放射線若しくはレーザ放射線又は処理液体中に含まれている処理物質を細線の表面に付着させることができる任意他の手段によって生じさせることができる。

本発明の装置の有利な特徴のうちの１つは、細線がチャネル３０の壁又は案内システムに属する変向プーリに接触することなく、細線を線ＡＡによって示されている含浸手段２の出口から線ＢＢによって示されている処理手段４の出口まで走行させることができるということにある。細線は、変向プーリ５３，５４相互間で自由に走行する。これにより、有利には、処理液体が処理手段４を出る際に最終的に凝固するまで処理液体の膜の形態を変更させがちな原因がなくなる。

Claims (12)

1. 処理物質（２０）を細線（１０）の表面に連続的に付着させる装置であって、
   前記処理物質（２０）の溶液を液体の形態で収容するよう設計された浴中に前記細線を浸漬することによって前記細線を含浸させる含浸手段を有し、前記装置の作動中、前記細線は、前記浴中を走行し、
   前記含浸手段の下流側に配置され、前記細線によって同伴された過剰の液体（２２）を除去することができる排液手段（３）と、
   前記排液手段（３）の下流側に配置され、前記細線に付着残存している溶液を凝固させることができる処理手段（４）と、
   前記細線（１０）を前記装置の入口から出口まで方向ｄ_fに且つ速度Ｖ_fで案内すると共に走行させるのに適した手段（５１，５２，５３，５４）とを有する装置において、
   前記排液手段（３）は、前記処理液体をジェット（２１）の形態で前記細線（１０）に向かって適当に調節された速度Ｖ_jで吹き付けることができる手段を含み、前記ジェット（２１）は、前記細線（１０）の走行方向ｄ_fと鈍角αをなす方向ｄ_jに集束し、前記排液手段（３）を出る際に前記細線（１０）に付着残存している液体の厚さｅを調節する、
   ことを特徴とする装置。
2. 真っ直ぐなチャネル（３４）が前記排液手段（３）を真っ直ぐに通り、前記細線（１０）は、前記装置の作動中、前記チャネルを通って走行する、
   請求項１記載の装置。
3. 前記装置の作動中、前記細線（１０）は、前記排液手段（３）の前記チャネル（３４）の壁に接触することなく前記排液手段を通って走行する、
   請求項２記載の装置。
4. 前記装置の作動中、前記細線は、前記案内手段に接触することなく前記含浸手段の出口（ＡＡ）と前記処理手段の出口（ＢＢ）との間で走行する、
   請求項３記載の装置。
5. 前記排液手段（３）は、単一の円形ノズルを含み、前記ノズルの内壁（３３_a，３３_b）は、入れ子状錐台の形態をしており、前記錐台の軸線は、前記チャネル（３４）の軸線にほぼ一致し、前記錐台の母線は、前記角度αにほぼ等しい外角をなしている、
   請求項２ないし４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記液体の前記吹き付け角度αは、１２０°〜１６０°である、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記装置は、前記細線の前記走行速度Ｖ_f及び前記排液手段（３）を出る際の前記所望の液体厚さｅに従って前記液体吹き付け速度Ｖ_jを調節することができる手段を有する、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記装置は、前記細線（１０）に吹き付けられる前記処理液体（２０）の流量及び圧力を調節することができる手段（２７）を更に有する、
   請求項７記載の装置。
9. 前記装置は、前記排液手段によって前記細線の前記表面に吹き付けられた前記液体（２２）を捕捉する（２５，２６）と共に再循環させる（２７）手段を有する、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載の装置。
10. 細線処理方法であって、
    処理物質（２０）を液体の形態で収容した浴（２５）を通って細線（１０）を方向ｄ_fに且つ所与の速度Ｖ_fで走行させることにより前記細線（１０）を含浸させるステップと、
    前記細線を排液処理して前記細線によって同伴されている過剰の液体（２２）を除去するステップと、
    前記細線に付着残存している液体を凝固させ、前記処理物質が前記細線に付着するようにするステップと、を有する方法において、
    前記処理物質をジェット（２１）の形態で前記細線に向かって適当に調節された速度Ｖ_jで吹き付けることによって前記細線を排液処理し、前記ジェット（２１）は、前記細線の走行方向ｄ_fと鈍角αをなす方向ｄ_jに集束する、
    ことを特徴とする方法。
11. 前記ジェット（２１）の前記吹き付け速度Ｖ_j及び前記流量を前記細線の前記走行速度Ｖ_f及び前記排液手段（３）を出る際の前記所望の液体厚さｅに従って調節する、
    請求項１０記載の処理方法。
12. 前記ジェット（２１）は、ほぼ等しい流量及び噴出速度Ｖ_jを有する、
    請求項１０記載の方法。

Images