JPH0156661B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、軸平行に繊維補強された合成樹脂成
形体、特に高圧技術に使用するための比較的大き
な横断面および高品質の丸棒を連続的に製造する
ための方法であつて、繊維をボビンから引き出
し、孔あき板を通して案内し、装置内で樹脂を含
浸し、かつノズルを用いて凝固した成形体に成形
した後に硬化炉内で硬化させる形式のものに関す
る。高圧技術に適用するため、このような合成樹
脂成形体は高い電気的応力と並んで同時に高い機
械的な力に耐えねばならない。合成樹脂の機械的
な剛性は特に軸平行な繊維配向性によつて達成さ
れ、この繊維部分は40〜75容量％になる。主とし
てガラス繊維が用いられるが、有機的および無機
的な他のすべての繊維も使用可能である。 前記形式の製法は自体公知である。例えばドイ
ツ連邦共和国特許出願公告第1264742号明細書に
記載の装置の場合、上述の硬化区間が、各炉の前
にそれぞれ１つのノズルを備えた３つの互いに上
下に接続された炉から成つており、装置の端部に
向かつてノズル直径が減少している。前記ノズル
は成形体の横断面を形成するようになつている。
この場合、繊維間に残つた樹脂は押し出される。
しかしながら厚壁の成形体の場合、繊維細胞間質
の凝固は成形体の外側の範囲でしか行なわれず、
この結果、樹脂が成形体軸線に対して直角な出口
を求め、成形体は側方へ裂開する。この結果、特
に比較的厚い丸棒の場合にはガラス繊維分配が悪
くなる。他方では、成形体が凝固する際にノズル
が傷つきやすい表面を裂開し、これによつてやは
り傷が生ずる。 この場合、高圧技術においては、例えば気泡、
空洞および裂け目のような内部の不均質性を全く
含まない絶縁部分しか使用できないことを確認す
べきである。この不均質性は、成形体に高圧がか
けられる際に内方の部分負荷解除を生ぜしめ、該
部分負荷解除は電気的な長時間破壊を惹起せしめ
得る。この場合前記破壊は成形体の機械的な故障
をも引き起こす。 成形体内のこのような不均質性は種々異なる製
法ステツプにおいてその都度生じ、例えば繊維の
含浸が不充分であり、このため気泡が成形体内に
引き込まれるような場合に生じ得る。他方では、
引つ張りノズルを用いた成形に際して型壁に含浸
樹脂が粘着することがある。この場合成形体の表
面に裂け目が形成される。特に高活性含浸樹脂を
用いる場合および厚壁の成形体の場合には、樹脂
を硬化する際に生ずる反応熱が迅速には充分に導
出され得ず、成形体内に収縮裂開が生じる危険が
ある。 別の問題が成形体横断面に亘る繊維分配に関し
て生ずる。不均一な繊維分配は成形体の内部応力
および低質の機械的特性を生ぜしめ、かつ成形体
内部における収縮裂開の発生を助成する。特に３
cm以上の比較的大きな直径の丸棒を製造する場
合、繊維分配は重要である。製造中における成形
体内の高い引つ張り応力も回避されねばならな
い。何故ならば、含浸樹脂が硬化時に常に三次元
的に収縮しようとするからである。成形体軸線方
向の高い引つ張り応力によつて、含浸樹脂は成形
体軸方向の収縮が阻止され、この場合やはり成形
体内の裂開が生ずる。 従つて本発明の課題は、初めに述べた形式の製
法を改良して均質な合成樹脂成形体を得ることに
あり、この結果内部に不均質性を有しておらず、
かつ繊維部分が40〜75容量％である任意の横断面
の成形体が得られるようにすることにある。特
に、このようにして製造された比較的大きな直径
の成形体が高圧技術における使用に適しているよ
うにする。 この課題を解決するために本発明によれば、繊
維の含浸用装置、硬化区間および成形体の引つ張
り装置を垂直に配置し、更に、成形体を内側から
外側へ同心的な部分横断面から形成し、前記部分
横断面を個々に含浸し、かつ側方に互いに並んで
内側から開始して外側へ向かつて結合し、この場
合、先行する部分横断面を、新たに形成すべき部
分横断面のその都度の含浸浴を一緒に通過せし
め、更に、含浸樹脂が含浸浴をその都度通過した
後に成形体周面においてなお液状であり、更に、
最後の含浸浴のすぐ後に硬化区間を接続し、この
場合、製造すべき成形体を空気加熱器で加熱し、
かつ含浸浴および硬化区間用の温度を均一にし
た。 既述の丸棒は例えば、高圧スイツチおよび高圧
装置における切換棒および接地棒として、アンテ
ナ絶縁体として、および高圧変圧器において巻線
を固定するための、プラスチツクから成る高圧複
合絶縁体を製造するために必要である。 含浸浴、硬化区間および引つ張り装置を鉛直に
配置することによつて、成形体の品質に関連した
装置の種々異なる利点が得られる。含浸浴内に走
入する垂直な繊維は、水平な装置の場合よりも一
層簡単に処理され得る。何故ならば含浸樹脂が、
個々の繊維間のわずかな間隔に基づく毛管作用に
より、気泡が生ずることなしに該繊維内に浸透可
能だからである。成形体の変形は、やはり装置の
鉛直な配置形式によつて排除される。これに相応
して、引つ張り装置による引つ張り力も低い。何
故ならば、含浸浴における繊維の摩擦力もきわめ
てわずかだからである。特にまた、その都度含浸
された成形体が液体の状態で含浸浴から出て行く
ように考慮されているため、もはや含浸樹脂がノ
ズルに付着することがない。 スムーズな製造速度のため、含浸ならびに硬化
はできるだけ迅速に行なわれる必要がある。この
ことは、含浸樹脂が薄ければ薄い程、達成され
る。つまり、含浸樹脂温度をできるだけ高く選ば
なければならない。しかしながら高い温度の場
合、含浸樹脂は過度に早く硬化しやすい。この特
性に反して作用するために、含浸浴の容量をでき
るだけ小さくし、含浸樹脂の化学反応が含浸浴内
でまだ行なわれないようにする必要がある。 きわめて多数の繊維が含浸浴内に導入される
と、含浸浴横断面に亘つて一定の温度を保つこと
が困難である。含浸浴には一度単にその容器壁を
介して加熱電力が供給され得るが、しかしながら
この場合、比較的大きな含浸浴においてはその中
央において温度がやや低下する危険が生ずる。従
つて、前記個所において樹脂粘性が増大し、かつ
繊維はもはやきれいに含浸されない。これに対し
て、成形体の全横断面を同心的な部分横断面に分
配すれば、含浸浴を小さくし、かつ均一な浴温度
を保つことができる。従つて、高い温度および低
い樹脂粘性で加工することが可能である。 第１の部分横断面を有する成形体が第１の含浸
浴を出て、第２の含浸浴内に進入する場合、第１
の部分横断面の温度は有利には、第２横断面用の
含浸浴における浴温度と同じである。第１の横断
面においては、今や既に含浸樹脂の第１の反応が
生じ得る。しかしながら前記部分横断面は小さい
ため、高い発熱反応温度は期待できない。発熱し
た熱は部分的に第２の横断面用の含浸浴内に導出
される。即ち互いに上下に配置された後続の含浸
浴は、その都度前に成形された部分横断面用の冷
却区間として作用する。このようにして、公知の
方法に対して、発生する発熱温度ピークが、時間
的に互いにずらされた個々の低い温度ピークに分
配され、更にその上なお冷却せしめられる。他方
では、個々の部分横断面間の結合に何ら問題は生
じない。何故ならば、個々の部分横断面はその互
いに接する時点においてはまだ液状であるからで
ある。部分横断面の温度ピークは、含浸浴の相互
間隔ならびに部分横断面の大きさによつて、制御
することも可能である。 成形体内の良好な繊維分配もやはり保証されて
いる。何故ならば、成形体が唯一度だけ成形さ
れ、この場合すべての剰余樹脂は含浸浴内に押し
戻され、つまり成形体軸線に対して垂直に樹脂流
動が生ずることがないからである。更に、すべて
の含浸浴は有利には同じ温度を有しており、成形
体横断面に亘つて均一な温度分配が保証され、ひ
いては成形体内に内部応力が生ずることがない。 この温度分配を妨げないために、後続の硬化区
間の温度を含浸浴と同じ温度レベルに保つことも
有利である。硬化区間内に加熱空気を使用するこ
とは、同じ温度の連続した含浸浴と同じ機能を満
たす。この場合、周囲の空気も冷却作用を以つて
成形体に作用する。 本発明による軸平行に繊維補強された合成樹脂
成形体は、複合プラスチツク絶縁体用、回路、電
柱およびアンテナ張線、高圧装置、機械および器
具における絶縁部分のような高圧用部品用に使用
される。 次に図示の実施例につき本発明を説明する。 第１図は本発明による装置の上方部分の略示図
である。フレーム上にはボビン１が配置されてお
り、該ボビン上には繊維がエンドレスに巻き掛け
られている。繊維２は、互いに上下に配置された
含浸浴６，７，８，９に同心的に供給されるよう
に、孔あき板３，４，５を介して分配せしめられ
る。まず第一に、繊維２は成形体の中心３３（第
４図参照）用の含浸浴６内で含浸され、かつ次い
で順次成形体１５の別の部分横断面３４，３５，
３６，３７，３８が含浸せしめられる。含浸浴
６，７，８，９は薄板１０，１１，１２，１３上
に固定されており、該薄板自体は互いに共通の滑
動レール１４上に調節移動可能に配置されてお
り、この場合薄板の相対間隔は有利には200mm〜
2000mmである。 第２図には、例えば成形体１５の中央部分横断
面を含浸するための含浸浴２２が断面図で示され
ている。ホツパ状の含浸浴２２は加熱装置２３を
備えている。有利には、含浸浴６，７，８，９は
30℃〜180℃の温度で運転せしめられる。この場
合、すべての含浸浴６，７，８，９が例えば90±
５℃の規準精度内の同じ温度を有していると有利
である。含浸浴２２は薄板２４上に取り付けられ
ており、この薄板は同時に、含浸浴２２の下方に
位置する別の含浸浴に送られる繊維２用の繊維ガ
イド２５として役立つ。含浸浴２２は、繊維取り
入れ口３１を有する上方の開口部に、浴中心に向
かう傾斜した面２６を備えており、この面上に予
熱された含浸樹脂２７が滴下し、かつこの際に含
浸浴の最終的な温度が含浸浴から樹脂滴下への熱
伝達により調節せしめられる。含浸樹脂２７は、
図示されていない貯蔵タンクからポンプまたは類
似のものを介して含浸浴２２へ管２８を通して供
給され、該管上には加熱装置２９が設けられてい
る。 含浸浴２２の下方の開口部は同時に成形体ノズ
ル３０を形成しており、該成形体ノズルは成形体
１５の部分横断面を所望の形状および寸法に成形
する。含浸浴２２および繊維ガイド２５の寸法
は、所望される成形体の輪郭に適するように設計
されており、例えば丸棒の場合含浸浴２２の内側
表面は円錘台として形成されており、かつ繊維ガ
イド２５は含浸浴を中心とする同心的な円上に位
置している。これに対して方形の場合、含浸浴２
２の内側輪郭は角錘台として形成されており、か
つ繊維ガイド２５は方形の囲繞線上に同心的に配
置されている。含浸浴の正確な温度案内を保証す
るため、有利には、繊維２は含浸浴６，７，８，
９内への走入の直前に予熱するとよく、この場合
加熱空気または放熱器も適用することができる。 成形体横断面を個々の互いに無関係に含浸され
る部分横断面３３〜３８に分配することは、成形
体１５の全横断面およびコンパクト性に関連して
いる。薄壁のＵ字形およびＴ字形成形体は、有利
には部分横断面に分割されない。これに対して、
個別横断面への分配は比較的大きな横断面の丸棒
および角棒の場合には必要である。この場合、中
央の成形体横断面を取り囲む部分横断面の寸法が
問題となる場合には、中央の成形体横断面が例え
ば２倍になるように、成形体横断面を設計すると
有利である。 第３図は本発明による装置の下方部分を示して
いる。第１図に関連して、最も下方の含浸浴９か
ら既に含浸された成形体１５が硬化区間１６内に
延びている。硬化区間は薄板ケーシングから成つ
ており、該薄板ケーシング内にはヒーター１７に
より加熱された空気が導入されていて、かつ孔あ
き薄板１８を介して均一に硬化区間１６内に分配
される。ヒーターは制御可能な加熱効率を有して
いて、かつ連続的な新気供給を許す弁を備えてい
る。硬化区間１６の薄板ケーシングは上方および
下方でそれぞれカバー１９により閉鎖されてお
り、該カバー内には成形体１５が通過するための
同心的な開口部が設けられており、この場合開口
部は成形体寸法よりも幾分大きく設計されてい
る。成形体とカバー１９との間隙を通して、吹き
込まれた加熱空気が硬化区間１６から漏出し、こ
の結果、硬化区間１６内には過圧が全く生じな
い。この措置により、硬化区間１６がその全長に
亘つて均一な温度レベルで運転されることを可能
にし、これは有利には含浸浴６，７，８，９の温
度レベルに相応している。既に硬化された成形体
１５は硬化区間１６から出て、駆動装置により垂
直方向に移動する。引つ張り装置２０は、有利に
は回転数を制御可能に構成されている。成形体の
製造時に生ずる摩擦力がわずかであることによ
り、成形体を引き出すため、互いに対向して回転
するように駆動される２つのローラで充分であ
る。きわめて重い成形体用には、無限軌道引き出
しが必要となる。完成した成形体１５は鋸２１に
よつて所望の長さに切断され、この場合鋸２１は
成形体の送り速度で伴走することができる。 第４図には本発明による成形体１５の部分横断
面33〜38が示されており、該成形体は40〜75容量
％の繊維部分を含んでいる。繊維材料としては公
知の繊維、例えばアルモ−ボロ−シリケートガラ
スAlumo−Boro−Silikatglasから成るガラス繊
維、例えばイソフタール酸および脂肪族ジオール
からの飽和ポリエステルから成るポリエステル繊
維、Ｅ−カプロラクタムまたは芳香族ポリアミド
から成るポリアミド繊維が粗糸、紡糸、撚糸、リ
ボンおよび他の半製糸の形で使用され得る。これ
らの繊維は含浸樹脂に応じて表面処理されたり、
またはされなかつたりすることができる。 含浸樹脂として公知の流し込みおよび含浸樹脂
が使用可能である。本発明による方法に適した物
質は、例えばビイスフエノールＡ、ヘキサヒドロ
フタル酸、ビイスフエノールＦ、ヒダントイン、
アニリンならびにエポキシ化オリフインおよびノ
ボラツク樹脂をベースとして、ジカルボン酸無水
物、脂肪または芳香族のアミンまたはポリアミン
ならびにアミノアミドまたはアミノイミドで処理
されたエポキシ樹脂である。更に、他の化学的物
質をベースにするかまたは他の硬化材を用いたエ
ポキシも使用可能である。 例えばアジピン酸またはフマル酸およびジオー
ルまたはグリコールをベースとした、モノスチレ
ンまたはモノアクリレート内に溶解した不飽和ポ
リエステル繊維も使用することができる。更に、
ポリアミド、ポリウレタン、単量体のメタクリル
酸エステルのような別の化学ベースの反応樹脂も
使用可能である。反応樹脂混合物および繊維は、
有利には所望される成形体特性に応じて、もしく
は成形体が据え付けられるべき条件に応じて選択
される。この場合成形体特性は、反応樹脂混合物
に所定の添加剤例えば促進剤、活性剤、可塑化
剤、軟化剤または顔料を規定量添加することによ
つても、所望されるように調整可能である。 例えば直径72mmの丸棒の製造は、本発明の一実
施例によれば次のように行なわれる： まず第一に、含浸樹脂の粘度および反応度を測
定し、この際に樹脂の加工温度を設定する。予試
験において中央の部分横断面を測定し、該部分横
断面は簡単に含浸することができ、かつ均一な繊
維分配を生ぜしめる。次いで他の部分横断面が設
定され、該部分横断面はそれぞれ、これによつて
取り囲まれる部分横断面の0.1〜50倍である。 中央の部分横断面に関する予試験において直径
が11.5mmと測定された場合、他の部分横断面は例
えば次のような倍加が行なわれる：

【表】 部分横断面の倍加もしくは更に著しい乗増は、
部分横断面の直径が増大するにつれて、その表面
面もまた著しく増大せしめられることにより可能
であるが、これにより冷却作用もまた著しく増大
せしめられる。全横断面の分配は、含浸樹脂の反
応度および含浸浴の互いに上下した間隔ならびに
引つ張り速度によつても制御され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は含浸および成形装置の上方部分を示す
略示図、第２図は含浸浴の部分横断面図、第３図
は装置の下方部分を示す硬化区間および引つ張り
装置の略示図、および第４図は部分横断面を個個
に示す本発明による成形体の平面図である。 １…ボビン、２…繊維、３，４，５…孔あき
板、６，７，８，９，２２…含浸浴、１０，１
１，１２，１３，２４…薄板、１４…滑動レー
ル、１５…成形体、１６…硬化区間、１７…ヒー
ター、１８…孔あき薄板、１９…カバー、２０…
引つ張り装置、２１…鋸、２３，２９…加熱装
置、２５…糸ガイド、２６…面、２７…含浸樹
脂、２８…管、３０…成形体ノズル、３１…繊維
取り入れ口、３３…３８…部分横断面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸平行に繊維補強された合成樹脂成形体を連
   続的に製造する方法であつて、繊維２をボビン１
   から引き出し、孔あき板３，４，５を通して案内
   し、装置６，７，８，９内で樹脂２７を含浸し、
   かつノズル３０を用いて凝固した成形体１５に成
   形した後に硬化炉内で硬化させる形式において、
   繊維２の含浸用装置６，７，８，９、硬化区間１
   ６および成形体１５の引つ張り装置２０を垂直に
   配置し、更に、成形体１５を内側から外側へ同心
   的な部分横断面３３，３４，３５，３６，３７，
   ３８から形成し、前記部分横断面を個々に含浸
   し、かつ側方に互いに並んで内側から開始して外
   側へ向かつて結合し、この場合、先行する部分横
   断面を、新たに形成すべき部分横断面のその都度
   の含浸浴７，８，９を一緒に通過せしめ、更に、
   含浸樹脂２７が含浸浴６，７，８，９をその都度
   通過した後に成形体周面においてなお液状であ
   り、更に、最後の含浸浴９のすぐ後に硬化区間１
   ６を接続し、この場合、製造すべき成形体１５を
   空気加熱器１７で加熱し、かつ含浸浴６，７，
   ８，９および硬化区間１６用の温度を均一にする
   ことを特徴とする軸平行に繊維補強された合成樹
   脂成形体の連続的な製法。 ２ 前記第２の内側の部分横断面を取り囲む部分
   横断面が、該部分横断面によつて取り囲まれる部
   分横断面の0.1倍よりも大きくてかつ50倍よりも
   少ない横断面積を有している特許請求の範囲第１
   項記載の製法。 ３ 前記含浸浴２２の内側輪郭をホツパ状に構成
   し、更に、部分横断面を成形体軸線と合致せし
   め、かつ繊維取り入れ口３１を比較的大きなホツ
   パ開口部内に設け、しかも、成形体の部分横断面
   が成形体ノズル３０のところで含浸浴を通過する
   ようにする特許請求の範囲第２項記載の製法。 ４ 繊維ガイド２５が成形すべき成形体１５の類
   似の形状を得るように、前記繊維取り入れ口３１
   を、前記含浸浴６，７，８，９の１つの入口の前
   に配置する特許請求の範囲第２項記載の製法。 ５ 前記の互いに上下した含浸浴６，７，８，９
   の相互間隔が少なくとも200から多くても2000mm
   である特許請求の範囲第１項記載の製法。 ６ 反応樹脂２７を予熱した状態で連続的に含浸
   浴６，７，８，９に供給する特許請求の範囲第１
   項記載の製法。 ７ 前記含浸浴６，７，８，９を均一な温度レベ
   ルで運転し、この場合該含浸浴が30℃〜180℃の
   間で加熱可能である特許請求の範囲第１項記載の
   製法。 ８ 前記含浸浴６，７，８，９が上方縁部に傾斜
   した面２６を備えており、この面上に添加された
   液状の反応樹脂２７を滴下せしめる特許請求の範
   囲第１項記載の製法。