JP2012020476A - 繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】糸の速度を上昇させても均一に樹脂を含浸させ生産性を向上させることができるＦＲＰ用樹脂塗布装置を提供する。
【解決手段】ヤーン２５が伸延する方向に直交するように、２組のしごき棒１９，２１が配置される。第１組のしごき棒１９は、ボールネジ１１により上下に移動可能な可動１５にプレートに取り付けられ、第２組のしごき棒２１は、固定プレート１７に取り付けられている。可動プレートは、２組のしごき棒１９，２１が互いに入り組む位置である運転状態の位置と、２組のしごき棒１９，２１が互いに入り組まない位置である準備状態の位置との間を移動可能である。運転状態の位置では、ヤーン２５は、交互にしごき棒の上下を走行経路とする。樹脂塗布部３１，５１，７１は、しごき棒１９と２１との間のヤーン２５にエポキシ樹脂を噴射して塗布する。
【選択図】図２

Description

この発明は、強化用繊維の糸にエポキシ樹脂等の樹脂を塗布してヤーンプリプレグを製造する繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置に関する。

近年、光ファイバによる高速・大容量の伝送を一般家庭に提供するＦＴＴＨ（Fiber to the Home ）がブロードバンド市場の主役として普及率を高めている。幹線ケーブルから光ファイバを宅内へ引き込むためのドロップケーブルは、光ファイバ心線と、テンションメンバとしてのケブラー（登録商標、一般的にはアラミド）繊維強化プラスチック（Kevlar Fiber Reinforced Plastics，ＫＦＲＰ）と、自重を支える支持線（鋼線）とを黒色ポリエチレンでモールドして形成される。

このＫＦＲＰの製造には、例えば、特許文献１に記載のヤーンプリプレグ製造方法を利用することができる。この製造方法は、回転する溝付きローラの上部に溶融樹脂を一定量ずつ供給し、溝付きローラの下部の溝に走行する糸（ヤーン）を接触させて、糸に樹脂を含浸させるものである。

特開平１０−８１７７０号公報

しかしながら、上記従来の製造方法では、糸の速度を上昇させると、樹脂の含浸が不均一となるので、生産性の向上が見込めないという問題点があった。

以上の問題点に鑑み本発明の目的は、糸の速度を上昇させても均一に樹脂を含浸させ生産性を向上させることができる繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、強化用繊維の糸が伸延する方向に直交するように、且つ前記方向に所定間隔で複数のしごき棒を配置し、互いに隣接する２本のしごき棒の一方のしごき棒の上方を前記糸が通過するとともに他方のしごき棒の下方を前記糸が通過するような前記糸の走行位置とし、前記糸の上に流動性樹脂を噴射して前記糸に該流動性樹脂を含浸させることを要旨とする繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置である。

また本発明においては、前記複数のしごき棒を前記糸の伸延方向に交互に２つの組に組分けし、一方の組のしごき棒を他方の組のしごき棒に対して相対的に移動させる可動機構を備えることができる。

また本発明においては、前記可動機構は、前記所定間隔の２倍の間隔で他方の組のしごき棒が立設された固定プレートと、該固定プレートに対して相対的に移動可能に配置され、前記所定間隔の２倍の間隔で一方の組のしごき棒が立設された可動プレートと、を有し、前記可動プレートは、２組のしごき棒が互いに入り組む位置である運転状態の位置と、２組のしごき棒が互いに入り組まない位置である準備状態の位置との間を移動可能とすることができる。

また本発明においては、前記しごき棒を２０本備えることができる。

また本発明においては、前記糸に前記流動性樹脂を噴射する樹脂塗布部を３箇所設けることができる。

本発明によれば、交互にしごき棒の上下を縫うように強化用繊維の糸を伸延方向に走行させながら、前記糸の上に流動性樹脂を噴射して該流動性樹脂を糸に含浸させるので、糸の走行速度を高速化しても流動性樹脂が繊維間に確実に入り込み、生産性を向上させた繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置を提供することができるという効果がある。

また本発明によれば、可動プレートの準備状態の位置で糸の経路を設定し、可動プレートを運転状態の位置へ移動させるだけで、多数のしごき棒の間に上下互い違いに糸を通すことが可能となり、装置運転のための準備時間を短縮することができるという効果がある。

本発明に係る繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置の第１の実施の形態の構成を説明する斜視図である。 （ａ）第１の実施の形態の準備状態を説明する要部正面図、（ｂ）第１の実施の形態の運転状態を説明する要部正面図である。 本発明に係る繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置の第２の実施の形態の構成を説明する斜視図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。尚、以下に説明する各実施形態は、強化用繊維としてアラミド繊維（パラ系全芳香族ポリアミド繊維）、プラスチックとしてエポキシ樹脂を用いた例を説明するが、強化用繊維とプラスチックとは、これらに限定されない。例えば、強化用繊維として、ガラス繊維、炭素繊維等、プラスチックとして、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が利用可能である。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置（以下、ＦＲＰ用樹脂塗布装置と略す）の第１の実施形態の概要を示す斜視図である。ＦＲＰ用樹脂塗布装置１は、図示しない作業台に基底部が固定される略直方体のフレーム３を備える。フレーム３の両端部に平行なガイドレール５，７が水平面に対して鉛直に設けられている。フレーム３の上部には、正逆両方に回転可能なハンドル９が設けられ、ハンドル９には、ボールネジ１１が接続されている。ボールネジ１１は、ハンドル９により正逆回転されることで、ガイドレール５，７に沿ってスライダ１３を上下に移動可能となっている。スライダ１３には、略長方形の板状の可動プレート１５がその長辺がアラミド繊維のヤーン（糸）２５の伸延方向に沿うように板面を立てて固定され、またフレーム３には、略長方形の板状の固定プレート１７がその長辺がヤーン２５の伸延方向に沿うように板面を立てて固定されている。

ヤーン２５は、図中右下から図中左上へ向かう方向に伸延している。そして、ＦＲＰ用樹脂塗布装置１の運転時には、ヤーン２５は、その伸延方向に走行するように、図外の線条体送出装置から繰り出され、ＦＲＰ用樹脂塗布装置１によりエポキシ樹脂が塗布されて、図外の絞りダイスにより断面形状が円形に成形されるものとする。

可動プレート１５には、１０本の第１組のしごき棒１９が所定間隔の２倍の間隔で、長辺方向に直線状に板面に垂直に設けられている。固定プレート１７には、１０本の第２組のしごき棒２１が所定間隔の２倍の間隔で、長辺方向に直線状に板面に垂直に設けられている。本実施形態では、所定間隔は、５０［ｍｍ］としている。しごき棒１９，２１は、それぞれ直径６［ｍｍ］、長さ６０［ｍｍ］である。

可動プレート１５には、しごき棒１９、１９の間の位置、及び最も右端のしごき棒１９の右側に、それぞれＵ字型の切り欠き部２７が設けられ、可動プレート１５の上昇時に、固定プレート１７のしごき棒２１との干渉を避けることができるようになっている。

可動プレート１５は、ハンドル９を正逆回転させることにより、ボールネジ１１を介して上下に移動可能となっているが、図１では、可動プレート１５が上昇した運転状態の位置を示している。可動プレート１５が下降した位置は、準備状態の位置であり、運転状態の位置と準備状態の位置との可動プレート１５の移動距離は、２０［ｍｍ］としている。

尚、固定レバー２３は、ハンドル９の回転をロックするためのレバーであり、ハンドル９を自由に回転させる位置と、ハンドル９の回転を阻止させる位置とがある。

可動プレート１５が上昇した運転状態の位置では、第１組のしごき棒１９と第２組のしごき棒２１とが互いに入り組み、両方の組を合わせたしごき棒１９と２１との間隔は、所定間隔である５０［ｍｍ］となる。そして、強化用繊維の糸２５は、第１組のしごき棒１９の上方を通過するとともに第２組のしごき棒２１の下方を通過する経路となる。

樹脂塗布部３１は、しごき棒間を走行するヤーン２５の上にエポキシ樹脂を噴射することにより、ヤーン２５に樹脂を塗布するものである。このため、樹脂塗布部３１は、関節３３ａ，３３ｂと、アーム３５ａ，３５ｂ，３５ｃと、アーム３５ｃの先端部にホルダ３７を介して取り付けられたノズル３９と、ノズル３９に流動性樹脂であるエポキシ樹脂を供給する可撓性の樹脂供給チューブ４１とを備えている。

アーム３５ａの下端は、図示しない作業台にアーム３５ａの軸周りに回動自在に設置されている。関節３３ａは、アーム３５ａの上端とアーム３５ｂの一端とを回動可能に接続する。関節３３ｂは、アーム３５ｂの他端とアーム３５ｂｃ一端とを回動可能に接続する。アーム３５ｃの他端である先端には、バンド３７により先端部が下向きの円錐状のノズル３９が固定されている。ノズル３９の先端部には、エポキシ樹脂を噴射する孔が設けられ、ヤーン２５の直上０．５〜１．０［ｍｍ］に開口している。ノズル３９の基底部には、可撓性の樹脂供給チューブ４１が接続され、図外の樹脂溜からエポキシ樹脂が供給可能となっている。尚、本実施形態では、樹脂塗布部は、図２に示すように、正確には３箇所設けているが、図面が煩雑になるので、１箇所の樹脂塗布部３１のみを図１に示した。

図２は、ＦＲＰ用樹脂塗布装置１の状態を詳しく説明する模式図である。図２（ａ）の準備状態では、可動プレート１５は、下方へ移動した状態である。この準備状態では、可動プレート１５に設けられた第１組のしごき棒１９ａ，１９ｂ，…，１９ｊと、固定プレート１７に設けられた第２組のしごき棒２１ａ，２１ｂ，…，２１ｊとは、互いに入り組まずに離れている。従って、ヤーン２５の経路を固定プレート１７に設けられた第２組のしごき棒２１ａ，２１ｂ，…，２１ｊの下部に接するように容易に設定することができる。

本実施形態では、３箇所の樹脂塗布部３１，５１，７１が設けられている。樹脂塗布部５１，７１は、それぞれ図１で説明した樹脂塗布部３１と同様の構成を有するが、樹脂塗布位置が異なる。樹脂塗布部３１は、ヤーン２５の伸延方向（走行方向）では、３箇所の樹脂塗布部の間で最も上流側の位置である、しごき棒１９ａとしごき棒２１ｂとの間に配置されている。樹脂塗布部５１は、ヤーン２５の伸延方向では、樹脂塗布部３１の次に位置し、しごき棒１９ｂとしごき棒２１ｃとの間に配置されている。樹脂塗布部７１は、ヤーン２５の伸延方向では、３箇所の樹脂塗布部の間で最も下流側に位置し、しごき棒１９ｄとしごき棒２１ｅとの間に配置されている。

図２（ｂ）の運転状態は、図２（ａ）の準備状態からハンドル９を正回転させ可動プレート１５を上昇させた状態である。この運転状態では、固定プレート１７に設けられた第２組のしごき棒２１ａ，２１ｂ，…，２１ｊの各下部の高さより、可動プレート１０に設けられた第１組のしごき棒１９ａ，１９ｂ，…，１９ｊの各上部が２〜３［ｍｍ］高くなるように、言い換えれば、第２組のしごき棒２１ａ，２１ｂ，…，２１ｊの各中心の高さより、第１組のしごき棒１９ａ，１９ｂ，…，１９ｊの各中心の高さが、４〜３［ｍｍ］低くなるように設定する。

このように、可動プレート１５を上昇させるだけで、ヤーン２５の伸延方向に並んだ複数のしごき棒の上下を交互にヤーン２５が通過するようにヤーン２５の経路を設定することができる。この結果、交互にしごき棒の上下をヤーン２５の走行位置として設定する運転準備時間を短縮することができる。

そして、ヤーン２５は、その伸延方向に走行するように、図外の線条体送出装置から繰り出され、ＦＲＰ用樹脂塗布装置１によりエポキシ樹脂が塗布されて、図外の絞りダイスにより断面形状が円形に成形される。

運転状態では、樹脂塗布部３１，５１，７１により、ヤーン２５の上にエポキシ樹脂４３を噴射する。樹脂塗布部３１は、しごき棒１９ａとしごき棒２１ｂとの間の位置のヤーン２５にエポキシ樹脂４３を噴射し、樹脂塗布部５１は、しごき棒１９ｂとしごき棒２１ｃとの間の位置のヤーン２５にエポキシ樹脂４３を噴射し、樹脂塗布部７１は、しごき棒１９ｄとしごき棒２１ｅとの間の位置のヤーン２５にエポキシ樹脂４３を噴射する。

ヤーン２５は、樹脂塗布部３１によりエポキシ樹脂が噴射された後、しごき棒２１ｂにより上方から押さえられるので、エポキシ樹脂がヤーン２５を構成する各フィラメントの間に浸透するとともに、一部は、ヤーン２５の下方の表面上に溢れ出す。そして、ヤーン２５は、しごき棒１９ｂにより下方から押さえられるので、下方から再びヤーン２５の内部へエポキシ樹脂がヤーン２５を構成する各フィラメントの間に浸透する。

次いでヤーン２５は、樹脂塗布部５１によりエポキシ樹脂が噴射された後、しごき棒２１ｃにより上方から押さえられるので、エポキシ樹脂がヤーン２５を構成する各フィラメントの間に浸透するとともに、一部は、ヤーン２５の下方の表面上に溢れ出す。さらにヤーン２５は、しごき棒１９ｃ、２１ｄ、１９ｄにより下方、上方、下方から交互に押さえられるので、エポキシ樹脂がヤーン２５を構成する各フィラメントの間にさらに浸透する。さらに、ヤーン２５は、樹脂塗布部７１によりエポキシ樹脂が噴射された後、しごき棒２１ｅ、１９ｅ、…、１９ｊにより、交互に上方と下方から押さえられるので、ヤーン２５の各フィラメント間には、十分にエポキシ樹脂が浸透する。

尚、ヤーン２５にエポキシ樹脂の塗布が終了すると、ハンドル９を逆回転させて、可動プレート１５を下降させる。これにより、図２（ａ）の準備状態へ戻ることができ、容易にヤーン２５をＦＲＰ用樹脂塗布装置１から取り外すことができる。

以上説明した本実施形態では、しごき棒の数を２０とし、樹脂塗布部の数を３箇所としたので、ヤーンの走行速度を１００［ｍ／ｍｉｎ］まで高速化しても安定した樹脂塗布特性が得られ、高い生産性を有するＦＲＰ用樹脂塗布装置を提供することができる。

［第２の実施形態］
図３は、本発明に係るＦＲＰ用樹脂塗布装置の第２の実施形態の概要を示す斜視図である。本実施形態は、複数のしごき棒をヤーンの伸延方向に交互に２組に組分けした一方の組のしごき棒を他方の組のしごき棒に対して相対的に移動可能とする可動機構を省略し、しごき棒の数を４本として、樹脂塗布部の数を１とした実施形態である。本実施形態は、要求されるヤーン走行速度が第１の実施形態ほどの高くない場合、例えば、４０［ｍ／ｍｉｎ］に適合し、装置構成が簡単となる。

ＦＲＰ用樹脂塗布装置１０１は、アラミド繊維のヤーン２５の伸延方向に沿う方向に長辺が配置された長方形の固定プレート８１と、この固定プレート８１にヤーン２５の伸延方向におよそ等間隔に直線状に設けられた４本のしごき棒８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄを備えている。

ヤーン２５は、図中右下から図中左上へ向かう方向に伸延している。そして、ＦＲＰ用樹脂塗布装置１０１の運転時には、ヤーン２５は、その伸延方向に走行するように、図外の線条体送出装置から繰り出され、ＦＲＰ用樹脂塗布装置１０１によりエポキシ樹脂が塗布されて、図外の絞りダイスにより断面形状が円形に成形されるものとする。

しごき棒８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄは、それぞれブラケット８３により固定プレート８１の面と垂直に、且つヤーン２５の伸延方向と直交する方向に固定されている。また固定プレート８１には、樹脂塗布部９１が設けられている。

ＦＲＰ用樹脂塗布装置１０１の運転準備時に、ヤーン２５の経路は、以下のように設定される。ヤーン２５から見て、最初のしごき棒８５ａの上部を通り、２番目のしごき棒８５ｂの下部を通り、３番目のしごき棒８５ｃの上部を通り、最後の４番目のしごき棒８５ｄの下部を通る経路である。

樹脂塗布部９１は、逆Ｌ字型のホルダ９３により固定プレート８１に固定され、先端部がヤーン２５の直上０．５〜１．０［ｍｍ］に開口し、エポキシ樹脂９９を噴射可能なノズル９５を備えている。ノズル９５は、ヤーン２５の走行方向の位置としては、最初のしごき棒８５ａと２番目のしごき棒８５ｂとの間の位置に設定されている。ノズル９５には、図外の樹脂容器から流動性樹脂である硬化前のエポキシ樹脂がシリコン樹脂等を用いた可撓性の樹脂供給チューブ９７により供給可能となっている。

そして運転時には、ヤーン２５は、その伸延方向に走行するように、図外の線条体送出装置から繰り出され、ＦＲＰ用樹脂塗布装置１０１によりエポキシ樹脂が塗布されて、図外の絞りダイスにより断面形状が円形に成形される。この運転時に、ノズル９５は、最初のしごき棒８５ａと２番目のしごき棒８５ｂとの間のヤーン２５の上にエポキシ樹脂９９を噴射する。ヤーン２５は、２番目のしごき棒８５ｂにより上方から押さえられるので、エポキシ樹脂がヤーン２５を構成する各フィラメントの間に浸透するとともに、一部は、ヤーン２５の下方の表面上に溢れ出す。そして、ヤーン２５は、３番目のしごき棒８５ｃにより下方から押さえられるので、下方から再びヤーン２５の内部へエポキシ樹脂がヤーン２５を構成する各フィラメントの間に浸透する。さらにヤーン２５は、４番目のしごき棒８５ｄにより上方から押さえられるので、エポキシ樹脂がヤーン２５を構成する各フィラメントの間にさらに浸透する。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。

１ ＦＲＰ用樹脂塗布装置
３ フレーム
５，７ ガイドレール
９ ハンドル
１１ ボールネジ
１３ スライダ
１５ 可動プレート
１７ 固定プレート
１９ しごき棒
２１ しごき棒
２３ ロックレバー
２５ ヤーン（糸）

Claims (5)

1. 強化用繊維の糸が伸延する方向に直交するように、且つ前記方向に所定間隔で複数のしごき棒を配置し、互いに隣接する２本のしごき棒の一方のしごき棒の上方を前記糸が通過するとともに他方のしごき棒の下方を前記糸が通過するような前記糸の走行位置とし、前記糸の上に流動性樹脂を噴射して前記糸に該流動性樹脂を含浸させることを特徴とする繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置。
2. 前記複数のしごき棒を前記糸の伸延方向に交互に２つの組に組分けし、一方の組のしごき棒を他方の組のしごき棒に対して相対的に移動させる可動機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置。
3. 前記可動機構は、
   前記所定間隔の２倍の間隔で他方の組のしごき棒が立設された固定プレートと、
   該固定プレートに対して相対的に移動可能に配置され、前記所定間隔の２倍の間隔で一方の組のしごき棒が立設された可動プレートと、を有し、
   前記可動プレートは、２組のしごき棒が互いに入り組む位置である運転状態の位置と、
   ２組のしごき棒が互いに入り組まない位置である準備状態の位置との間を移動可能であることを特徴とする請求項２に記載の繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置。
4. 前記しごき棒を２０本備えたことを特徴とする請求項３に記載の繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置。
5. 前記糸に前記流動性樹脂を噴射する樹脂塗布部を３箇所設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の繊維強化プラスチック用樹脂塗布装置。

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