JPS6330265B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は繊維の捲回装置に関する。

本発明は、任意の形状の繊維、フイラメント、
コード等およびこれらに類似の構造体の捲回に広
く応用される。さらに本発明は、如何なる目的に
対する繊維の捲回にも応用できる。

大直径高圧パイプの分野では、これまでしばら
くの間強化プラスチツクからパイプをつくること
の可能性について研究されてきた。上記アイデイ
アは、総ゆる種類の繊維、特に安価なガラス繊維
の大きな引張り強度と各種のプラスチツクの高耐
食性、耐食摩耗性および高クラツク耐性を組み合
せたもの、すなわち非常に高い極限引張り強度と
実際上同様に高い降伏強度とを組み合わせたもの
になる。ガラス繊維は、強い負荷のもとでもクリ
ープ現象を起こさないとみてよい。

高い内圧が加えられるパイプライン用のパイプ
の場合には応力の方向は、円周方向と軸方向であ
る。従つてパイプを最大強化するためには、無端
の円周方向繊維（ロービング）の層を形成するよ
うに繊維を捲回する必要があり、かつ軸方向繊維
を設ける必要がある。

押出しによるパイプの連続生産をするために
は、中断なく継続的に軸方向繊維と円周方向繊維
（ロービング）を供給する装置が必要になる。こ
のことは、特にパイプ押出機と組み合わせられる
どんな方法についても重要なことである。という
のはどのような押出機の停止も押し出された材料
の劣化を発生させるからである。

小さい押出しパルプの場合では、複数スプール
を有し迅速に回転する大きな複数デイスクを使用
して円周方向繊維を押出された材料上に堆積させ
るとともに、軸方向繊維を該押出された材料中へ
常置のスプールバンクから牽引させる。当然のこ
とながら、スプールデイスクは、新しいスプール
をとりつけるために時々停止させる必要があり、
押出工程を中断させる結果となる。

所定の内圧に対して単位パイプ長当りの積層体
の所要無端繊維量は、押し出される材料の質量が
増大するにつれてパイプの直径の２乗に比例して
増大する。一回の停止によつて押出機の内部で浪
費させる材料は、押出機のサイズの３乗に比例し
て増大し、またワンシヨツトで作られるパイプの
長さは或る一定の回転デイスクに対して、パイプ
直径の２乗に比例して減少する。従つて、押出し
材料の浪費部分は、少くとも直径の４乗で増大す
る。従つてスプールデイスク装置は、直径100mm
以上のパイプについては全く実用にならないもの
である。英国特許第1191711号と第988789号とは、
上記と同様な欠陥のある装置を開示している。

妥協案として、今日では短いガラス繊維が重合
体の中へ埋め込み加工されまた熱加塑性物質と共
に押し出される。しかしながら、このアプローチ
は、無端繊維を用いる強化によつて達成できる強
度のうちほんの一部分しか達成できない。このア
プローチは同時に極めて限定された時間の間です
らも短いガラス繊維によつて惹き起される高度の
摩耗に耐えるために外国産の高度の合金鋼からつ
くられた非常に高価な押出ダイスを必要とする。

ドロストホルム（Drostholm）法では、捲回さ
れた繊維に対し樹脂を添加する連続フイラメント
捲回手順を使用している。繊維を捲回するマンド
レスは平行らせん状に捲回された無端スチールテ
ープから構成される。この“マンドレル”の端部
で、該無端スチールテープは該回転らせんパイプ
の中へ移行し、該らせんパイプの他端で現われて
再びサイクルを始める。この方法は次の３通りの
欠陥がある。

(a) 軸方向においては、短いガラス繊維のみ多少
ランダムに導入することができるにすぎない。

(b) 遠心力が樹脂を追い出す傾向があるから低い
捲回速度しか使用できない。

(c) この装置が高価で複雑であり、らせんマンド
レルはこの装置を分解した後でなければ近傍で
きない。

従つて、直接硬化（Duroplastic）樹脂の分野
でも円周および軸方向の無端直線繊維による高度
に強化されたパイプの量産に対して使用できるよ
うに、パイプ製造に関する２次的諸改良を必要と
する。

前述の諸欠陥の共通点は、繊維の回転マツトを
使用するあらゆる型式の捲回方法において、スプ
ールバンクとマンドレルとを互いに相対的に回転
させる必要があると考えられた事実にある。以下
の技術革新は、上記のことが必ずしも真理でない
ことを示している。従つてこの革新はパイプ材、
シート材、輪郭部材およびすべての型式のコンテ
ナの高速で連続的な無端繊維強化に完全に新規な
分野を開くものである。

本発明による、物体への繊維捲回装置は、該物
体のまわりの開放端式中空回転キヤリヤおよびガ
イド；該キヤリヤはその外側に繊維を巻き付けそ
の複数巻を蓄積させるに適しており、また該ガイ
ドは該中空キヤリヤの外側に蓄積される複数巻の
下層から内側に向つて該物体まで繊維を案内する
に適しており；および該キヤリヤを該ガイドと共
に回転させるに適する手段；該回転させるに適す
る手段は、上記蓄積された繊維の複数巻の該キヤ
リヤに対する相対的回転を容易とするに適した、
該キヤリヤの外側の繊維支持手段を含み；および
さらに繊維を該キヤリヤに供給する静止繊維バン
ク、該キヤリヤの回転方向を逆にするのに適する
手段、および該キヤリヤと該繊維バンクとの間に
介在しかつ逆回転中該キヤリヤから複数巻を一時
的に捲上げるに適した緩衝手段を含むものであ
る。

本発明のこの簡単な実施例によると、スプール
バンクからの繊維を物体へ、例えば円筒状キヤリ
ヤ内に設けられるマンドレル上のパイプへ、該物
体例えばパイプが回転するかまたはスプールバン
クが回転するかの必要なしに捲回させることがで
きる。しかしながら、この操作中、繊維の巻きが
キヤリヤ上に蓄積されまた或る段階でキヤリヤの
回転方向を逆転する必要があり、そこで該繊維の
物体への捲回は反対方向に続けられ、キヤリヤ上
の繊維の蓄積は減少する。逆回転中繊維は、スプ
ールバンクのスプールへ一部かつ一時的に巻き戻
させる必要があるが、またはキヤリヤとスプール
バンクとの間に設けてある何等かの手段によつて
巻き上げる必要がある。

従つて本発明の好ましい実施例は、上述のキヤ
リヤ（以下、内側キヤリヤという）のまわりに外
側キヤリヤを追加することによつて設けられた２
個の同心中空キヤリヤを含むものとする。繊維
は、スプールバンクから外側中空キヤリヤへ進行
してこの外側キヤリヤ上に数巻となつて蓄積さ
れ、次いで外側キヤリヤからこのキヤリヤのガイ
ドを介して内側中空キヤリヤまで進行して繊維巻
がこの内側キヤリヤ上にも蓄積され、次いで該ト
ロイド状内側中空キヤリヤからそのガイドを介し
て進み、該物体へ捲回される。このような実施例
では２個のキヤリヤの直径と回転速度との両パラ
メータを、スプールバンクからの繊維の移動の方
向が或る段階で逆転されることがないように選択
することができ、またこれの代りにそれらキヤリ
ヤの方向逆転の短い瞬間は別として、ほぼ一定の
速度でスプールバンクから繊維が引き出される。
このためスプールを従来の簡単なブレーキ付にす
ることができる。

従つてさらに本発明は繊維等の捲回に応用する
方法をも提供する。この方法は、本発明による装
置を使用して、先づ、１つの方向に物体のまわり
に捲回させるようにその回転方向にこの装置を操
作して、この装置のキヤリヤ上に複数巻を蓄積
し、次に、他の回転方向に連続して捲回させるた
めにこの装置の方向を逆転し、それによつてキヤ
リヤ上の捲回を減少させるようにしかつこれらの
操作を循環的に反覆することから成る。

この方法は、本発明の序論で述べてあるよう
に、任意の目的に使用してもよくまた特に目的と
するところは、パイプ、容器、ドラム等の構造体
の補強のために繊維を応用することである。従つ
てこの方法を、押出し工程と組み合わせて、それ
によつて繊維を押し出される材料に対する補強物
として使用してもよい。この方法では繊維は既に
押し出されたパイプまたは容器の表面へ使用して
もよくあるいは好ましくはそれら繊維を、最終押
出しダイの上流へ使用してもよい。そうすると繊
維は押出された材料の十分な深さまで侵入させら
れかつ押出し材料と緊密に混合させる。押出しま
たは捲回を堆積する本体の縦方向運動とに組合せ
るこの方法の総ての実施例では、上記縦方向運動
によつて導入される速度成分により繊維は勿論ら
せん状に捲回される。従つて更に改良されたこの
方法では、２個の反応回転のらせんを対称に堆積
するように同時に２方向へこの方法を実施しても
よい。

本発明による装置および方法の別の特徴は添付
図を参照する以下の説明を読めば一層明瞭に理解
されるだろう。

第１、１，１、２，２、１と２、２図を参照し
て本発明の原理を説明するためさしあたりマンド
レルすなわち押出物２の軸方向速度を無視して円
周捲回操作に重点を置いて説明する。上記捲回装
置は、２種の方式に分解する必要がある。という
のは位相上の理由のため、もし連続工程の場合複
数繊維の堆積と弛るみを許容しないならば、マン
ドレル２の軸線と交叉せずにマンドレル２に対し
て１つのモードのみで操作することは不可能であ
るからである。各図面の矢印４は、繊維送り方向
を示している。

モード１（第１、１図）；時計方向回転；小さ
い複数ロール（図示せず）を有するキヤリヤ３と
ガイド８は前進角速度ω₁で回転する。従つてこ
れらは小さい複数ロールへ複数繊維６のらせん５
を捲回する。同時に複数繊維６のらせん７はマン
ドレル２上に堆積する。

キヤリヤ３のｎ回転の後、ｎ層の繊維６から成
るらせん５とらせん７が形成されている。所定の
ｎ層分巻き終つた時点で捲回方向が最大加速度で
逆転される。

方式２（第１、２図）：反時計方向回転；キヤ
リヤ３は、ここでは、方式１の場合と同一回転角
速度で反対方向へ（角速度−ω₁）回転する。こ
の反対方向の回転は、以下の事実に鑑みて同一大
きさに設定される。すなわち実際には繊維が捲回
されるマンドレル（あるいは該マンドレル上のパ
イプ）は通常一定に維持される速度で軸方向に前
進させられ、従つて両捲回方向で同一捲回らせん
角を保持するためには回転速度を両方向で同一に
する必要があるからである。しかしながら、第
１、２図で示してある巻き戻し方向では、繊維
は、らせん５の内側から離されて捲回されマンド
レル２上に堆積される。このとき、繊維６は、角
速度ω₁およびキヤリヤ３の半径とマンドレル２
との両半径の間の差に依存する速度でスプールバ
ンク（図示せず）に向つて後退運動をしている。

前方捲回と逆転捲回とが等しい大きさの回転速
度としてまた等しい時間の間連続されるものと仮
定して、スプールバンクから繊維が引き出される
平均速度を計算できる。スプールに対して巻き戻
す結果となる逆転捲回は、繊維を巻き上げる補助
手段を設けなければ、実際には使用できない。そ
の理由は、複数の大きなスプールバンクを使用し
従つて実際上バンク上の複数スプールの総てに対
して逆方向に駆動することは容易でないかまたは
設けても不経済となるからである。

次に第２、１と第２、２図を参照して説明しよ
う。

第２、１図は、２個のキヤリヤが共に反時計方
向回転であることを示し、第２、２図は２個のキ
ヤリヤが共に時計方向回転であることを示してい
る。

スプールへの複雑な巻戻しを避けるためスプー
ルバンクから繊維を連続的に牽引する平均速度を
維持するためには、繊維６を中間貯蔵できる別の
装置を使用する必要がある。この別装置は外側キ
ヤリヤ１３とガイド９から構成され、それらは一
セツトの小さいロールで外側の繊維らせん１４を
担持する。

外側と内側キヤリヤを、それらの相対半径に関
連する適当な相対速度で常に同時に同一方向に駆
動することによつて、内側と外側両キヤリヤを時
計方向に回転する場合にもそれらを反時計方向に
回転するときにも、好ましくは外側キヤリヤ上に
捲回の初期貯蔵を設けるならば、いづれもスプー
ルへの逆巻きを回避できることが当発明者によつ
て立証さた。さらに上記相対速度は、両回転方向
に対して同一にすることができる。

上記は、甚だ重要な成果である。というのは内
側キヤリヤと外側キヤリヤとの間の回転運動比率
は前進時も後退時も同一なので、キヤリヤ３と１
３およびガイド８と９を、簡単な一定ギヤ変速装
置で連結させることができるからである。従つて
単独のモータ駆動装置しか必要でない。各角速度
を注目することによつて、次式が成立する。

ω_a＝ω_iR_i／R_i＋R_a ここに、 ω_a＝外側キヤリヤ１３の回転速度、 ω_i＝内側キヤリヤ３の回転速度、 R_a＝複数ロールを有する外側キヤリヤの有効半
径 R_i＝複数ロールを有する内側キヤリヤの有効半径 反時計方向操作中、キヤリヤ１３上の捲回数は
増加しキヤリヤ３では減少する。即ち捲回が移転
するように見え、キヤリヤ３上の捲回がなくなる
前に回転方向を変更する必要があり、また、時計
方向回転の間はキヤリヤ３上の捲回数が増加しキ
ヤリヤ１３では減少する。両キヤリヤのうちの一
方のキヤリヤ上の初期貯蔵捲回数は方向変換間に
マンドレル上へ堆積される捲回数を決定する。

次に、第３図を参照し、かつ第２、１と第２、
２図を参照して説明した操作を第３図で示した装
置へ適用し、また、対応する部材は同一参照数字
によつて示してある。本装置はマンドレル２上の
矢印１によつて示される方向に進行するパイプ押
出物１０に対して捲回を行なう。複数ロール１１
は、キヤリヤ（フレーム）３と１３のそれぞれの
上に示されておりまたこれらロールは、回転抵抗
がらせん捲回５と１４によつて加えられる荷重の
増加につれて殆んど増加しないように、低摩擦ロ
ーラ軸受で取りつけてあることが重要である。ま
た、ロール８と９はそれぞれ内側キヤリヤ３と外
側キヤリヤ１３のガイドであり、ロール１１と同
一の低摩擦ロールを有する。

この装置が大きくなるにつれて角速度ω_aはω_a
→0.5ω₁となる傾向があり、そのため時計方向回
転の場合以下の近似式が成立する。

n_d（キヤリヤ１３上に堆積される層）＝2n_i（キヤ
リヤ３上の層） この式は、キヤリヤ１３上の100層毎に捲回方
向を変更する必要があるならば、約50層だけをキ
ヤリヤ３で堆積しなければならないことを意味す
る。

代表的例としてガラス繊維は、0.3mmの厚さを
有している。これによると、キヤリヤ３上に30cm
のらせん状に1000層を体積できるか、またはマン
ドレル２の半径がキヤリヤ３の半径のほぼ半分と
すれば本装置の回転方向を変更する必要のある前
にマンドレル２上で約2000層を体積できる。回転
方向を変更せずにこれら2000層からマンドレル２
上を軸線方向に移動する（非回転押出し）パイプ
押出物へ１ｍの繊維幅で捲回するならば、直径１
ｍの（約100バールの内圧に適当な）パイプ長60
ｍを捲回する。従つてこの準連続方法は総ての実
際上の目的に対して連続方法として見倣すことが
できる。

らせん５と１４内にこのような多数の繊維を堆
積すると、半径R_iとR_aとは最早や一定とは見倣
すことができない。しかしながら、張力維持装置
１８を用いて所定の水準で張力１７を維持するか
ら、入つてくる繊維の速度１９はわずかに変化す
るものである。しかしこのことは本方法に影響し
ない。

注意： (1) 減速と加速を容易にするため可及的に回転運
動量を小さく維持するため可及的に軽量にキヤ
リヤ３および１３をつくる必要がある。これら
のキヤリヤは、複数ローラ１５上を転動する。

(2) R_iとR_aとは厳密には半径と呼べず、むしろ
近似半径というべきであり、というのは、実際
上多角形で扱われるからである。このことは、
また速度１９にのみ若干影響する。

(3) ２個の装置を直列すれば、第４図に示してあ
るように対称的なパターンで捲回できる。第４
図は押出機２４と冷却管路２５を示している。

(4) 非回転式マンドレル２と押出物１０を用いて
軸線方向繊維２０は、軸線方向スプールバンク
２１から連続的に引き出すことができる。従つ
て不織の軸線方向および円周方向繊維とからな
る理想的積層体が得られる。

(5) 押出物１０の押出し速度は、加速と減速期間
中捲回角を一定に維持させるように、方向に関
係なくω_iの大きさ（および従つてω_a）に関連
（機械的に）させる必要がある。

(6) 張力１７維持装置１８は、本捲回装置の回転
方向変更の間若干の繊維長を吸収するように製
作する必要がある。この目的のため複数ロール
２２付維持手段１８はその軸線を通過する複数
繊維６に対して使用される。張力１７は、この
張力に逆つて維持手段１８を回転させる傾向の
ある複数らせんばね２３によつて制御される。
若し張力１７が減少すると、維持手段１８は可
及的に回転し従つて維持を貯蔵する。維持手段
１８によつてバンク１２上のスプールからの捲
回速度をほぼ一定にする。このことは、多数の
スプールを使用する場合重要である。

維持手段１８は論理的にはキヤリヤ１３の機
能を引き受けることができるであろう。しかし
そのときは該繊維手段を遥かに大きくすべき
で、一般に余分の駆動力を必要とするであろ
う。従つてこの解決法は、第２、１，２、２と
３図に示してある実施例よりも有利でないよう
に思われる。しかしながらこれは第１、１と
１、２図に示してある実施例へは応用できかつ
これらの図を参照して検討できるであろう。

(7) 捲回方向変換のときに繊維６が弛くなりかつ
らせん５またはマンドレル２上に正しく堆積さ
れないかあるいは繊維手段１８によつて引き戻
されさえするならば、限定された捲回運動しか
維持手段１８にさせてはならない。ロール（ガ
イド）８および９の変りに方向変換中繊維６を
動かなくしまた強制的に送る複数ロール対を使
用でき、このようにして維持手段１８の引き戻
し効果を無くすることができるであろう。

(8) 第５および第６図は、繊維の初期捲回の堆積
と方向変換時のマンドレル上でのより確実な繊
維制御との双方を行なうために使用されるクラ
ンプおさを示す。

(A) 本装置の始動 キヤリヤ１３内のフアスナ４２に取り付け
られたクランプおさ（batten）４１によつて
初期捲回物をらせん１４状に堆積させるため
に、複数繊維６の先導端を締付機構４３によ
つておさ４１へ固定する。スプールバンク１
２から繊維を引き出すように本発明装置の回
転によつてキヤリヤ１３上にらせん１４とし
て所望捲回数の繊維を堆積した後、この装置
を停止し、おさ４１を取り外ずしキヤリヤ３
を介してマンドレル２上へ手動牽引し、次い
でハウジング板４５内の締付け装置４４に対
し再び軸線方向に締め付ける。このようにし
てマンドレル表面に繊維６の先導端を固定さ
せると、回転方向の逆転および樹脂の塗布を
含む実際の製造作業を開始することができ
る。

しかしながら、この装置をさらに若干回転
させた後、おさ４１はパイプまたは同等物を
軸線方向に進行させることができるように取
り外ずさねばならない。この目的のためマン
ドレル２上に若干捲回が堆積された後外側か
ら操作される切断機構４６が、繊維６の先導
端を切り離し、従つておさ４１を自由にす
る。締付け機構４４は、後続の作業期間中お
さ４１の片側へ絶えず連結されたままであ
る。おさ４１がハウジング４５から滑り出す
とともに、最初の繊維捲回がマンドレル２の
まわりに密着し従つて繊維６がマンドレル２
上でスリツプを起さないように該繊維捲回は
確実に締めつけられる。

始動時のおさ４１の上記位置決めは手動に
よつて非常に簡単に行なわれる。この目的の
ためハウジング板４５内のオリフイスはこの
装置の内部の操作を可能にしている。樹脂の
塗布は、おさ４１の初期操作を妨げないよう
にマンドレル２の近くにおさ４１を位置させ
てから開始する。

(B) 回転方向の変換 既に指摘してあるように本装置における回
転方向は、２個のらせん５および１４の一方
が尽きる前にときどき逆転させなければなら
ない。従つてスプールバンク１２からの繊維
速度１９を一定に維持させるために、前記両
らせんの間で繊維６を相互に移行させるよう
に保たれる。両らせんのうちの一方で繊維が
尽きてしまうのを防止するため、最小繊維数
のデジタル信号またはらせんの厚さのアナロ
グ信号を発する２個の電子検出装置を使用し
てキヤリヤ３と１３とを監視させる。キヤリ
ヤ３と１３のうちの一方で、プリセツトして
ある最小捲回数に達すると直ちに、回転方向
は、自動プロセス制御装置によつて電動機付
駆動装置２９によつて自動的に逆転される。
一方向に対する捲回数が“初期供給らせん”
１４の初期捲回数によつて決定されることを
前節から憶い出そう。

方向を変えるために、２個のフアスナ４４
のうち常におさ４１へ締め付けてある方が、
ハウジング板４５の外側のガイド４９によつ
て案内される。ガイド４９によつておさ４１
は、マンドレル２に沿つて自動的に挿入さ
れ、向かい側にあるもう一方のフアスナ４４
の中へ滑り込んでおさ４１の案内端部（おさ
４１を案内するガイド４９の端部）での逆転
繊維６による不当なトルクを防止する。挿入
は逆転期間中回転しない瞬間に行なわれる。
それから、所定の逆転捲回繊維が堆積された
後、おさ４１は、フアスナ４４とガイド４９
との助けによつて自動的に引き出され、該逆
転捲回繊維はマンドレル２上で自身をロツク
（固定）する。さらに洗練された構造では、
自動的挿入操作中既に堆積された材料に従つ
てマンドレル２に対しておさ４１を移動させ
ることすら可能であろう。それにより、マン
ドレル２へ可及的におさ４１を近接させるこ
とによつて、おさ４１を引き出した後の最初
の逆転捲回における余剰繊維長を最小にでき
る。消耗おさをも使用できる。総ゆる送りロ
ール１１に対して１個のおさ４１と付属品が
必要となるから、それらの必要数を最小限度
に止めねばならない。

(9) 押出し導管内のパイプ状押出物の円周方向補
強へ本装置を応用するときはリツプガスケツト
を使用する必要がある。このことは第７図を参
照して説明される。

多用性と低装置コストのためには、本装置のサ
イズに頼る部品については交換できるようにしな
ければならない。マンドレル２およびダイスは、
明らかにこの種類に属する。しかし、速度ω_iでキ
ヤリヤ３と共に回転しかつ押出導管の外側部分
（壁）を構成する円筒状パイプ５０すらも以下の
理由で交換できるようにすべきである： (1) 層流は、いかなる押出しについても非常に重
要であり、また流れの横断面における急激な変
化が押出機から捲回導管までにあるいは該押出
機からガイスまでの間で起るならば該層流は維
持され得ない。層流がなければ、熱可塑樹脂に
ついて沈殿と変質の問題に当面する。従つて円
筒パイプ５０の内径は押し出されたパイプ（ダ
イス中で特殊な輪郭に形状を変えることがあ
る）の外径に可及的に近くする必要がある。

(2) 角速度ω_iで回転する円筒パイプ５０の内壁に
おける遠心力は、壁面への熱可塑性樹脂の粘着
をさせないようにできるだけ低く維持せねばな
らない。従つて円筒パイプ５０の内径は、可及
的に細くする必要がある。常に角速度ω_iを十分
小さくして上記内面における遠心力を１ｇ（１
ｍ直径に対して42.7回転／分）以下に維持する
ことが好ましい。ポリテトラフルオルエチレン
のような高温低摩擦材料の被覆は、捲回導管の
表面における摩擦を可及的に低く維持するため
に大抵の場合重要である。

(3) 円筒パイプ５０内へリツプガスケツト５１を
介して滑り込む繊維６は、漏洩問題となるガス
ケツトの変形を防止するために常に直線状にす
る必要がある。このためガスケツト５１は、与
えられた捲回方向に対してマンドレル２とキヤ
リヤ３の送りロール１１（第７図のキヤリヤ３
の送りロール１１は第２、１および２、２図の
ガイド８に相当する）との間の接線上に位置す
る必要がある。このため捲回方向反転時に円筒
パイプ５０を移動させねばならないが、この移
動量をできるだけ少なくするためには、円筒パ
イプ５０をキヤリヤ３の送りロール１１からで
きるだけ遠くしなければならない。

繊維６がガスケツト５１を通過するから、繊維
案内おさ４１もガスケツト５１を通過する必要が
ある。このことはガスケツト５１を、２個の縦方
向のストリツプへ分割し、それぞれ分割した１個
を、保持クランプ５３に対して舌状部材５２によ
つて固着させることによつて達成できる。クラン
プ５３は円筒５０の円周方向に摺動できる。２つ
の保持クランプ５３を離してスリツトを形成する
と、おさ４１はこのスリツトを容易に通過できま
たマンドレル２上に取り付けることができる。こ
の後、２つのクランプ５３を互いに向かい合つて
後退させ、ニードル５４は、ガスケツト５１の向
かい合つた半分のストリツプの対応する孔の中へ
案内されかつ２つの保持クランプ５３はねじまた
はクリツプによつてそれらの作業位置に固定され
る。ガスケツト５１はリツプを除いて円筒状断面
を示し従つて両クランプ５３の間で限定された範
囲内の回転をさせることができ、若しもガスケツ
ト５１の中心がいづれの回転方向でもキヤリヤ３
上の送りロール１１とマンドレル２との間の接線
と一致するようにキヤリヤ３に対して円筒パイプ
５０を限定回転させるならば、繊維６はその張力
によつてリツプおよびガスケツトの内側の対向面
を上記接線方向に配向させることができる。ガス
ケツト５１に用いる材料は、耐熱性、弾性、高い
弾力復帰性、耐摩耗性かつ低摩擦性である必要が
あるから、いづれかのポリテトラフルオルエチレ
ンのブレンドが目下のところ標準的押出機にとつ
て最も適当なものである。

第３と第４図の双方で示したようなパイプ製造
へ本装置を使用する場合、繊維は塑性化された熱
可塑材へ捲回され従つて一層均質なパイプ状製品
がつくられる。熱可塑性重合体の温度を維持する
ためのヒーテイングコンポーネントを有する、本
捲回装置を、押出機２４の直後に設ける。これに
よつてダイスは、捲回操作の後で最終圧力降下が
発生しかつパイプ状製品をそこで最終的に形成す
るように本装置の後方に設けられる。従つて本装
置は押出管路の一部にある。

冷却されたマンドレルを使用すれば、内側に硬
いパイプ層を形成して繊維がマンドレルに接触し
ないようにすることができる。従つて完成パイプ
は甚だ好適な、樹脂の多い内側層を有する。

同様な効果は、若干の等しく隔置されたリブを
軸方向に沿つてマンドレル上の捲回らせんが形成
される複数場所に設けることによつて達成され
る。さらに上記リブは、押出導管内でより層状の
押出物の流れを生じさせる。非捲回繊維（軸方向
繊維）層での繊維含量が高くなるほどそれだけ一
層引出導管内部での押出物の回転運動が静止され
従つてさらに内側の層流を発生させる。

マンドレルを冷却帯２５（第４図参照）全体を
通して延長させねばならず従つて熱可塑性材料を
してパイプ半径でなく肉厚でのみ収縮させざるを
得ないことになる。このことが必要なのは、熱可
塑材料の一次熱収縮が例えばガラス繊維の熱収縮
よりも平均10倍も高いからである。このためダイ
スは、背圧が余り高くならなければ、冷却帯へ延
長させることができる。

若し冷却中の直径の収縮がかなりのものである
ならば、得られたパイプに使用するパイプ接手
は、適宜設計しなければならなくなる。というの
はこのパイプは、ガラス繊維が再び直線状に延ば
され従つて負荷を受ける点まで圧力下で迅速にふ
くらむからである。最大許容収縮率は、直径の３
％以下であるが、しかし延長されたマンドレル上
で正しく冷却される場合、直径の収縮はポリエチ
レンやポリプロピレンの熱膨張係数の大変高いも
のですらもガラスの収縮に近いものにするよう強
制すべきである。

若しパイプ長を限定してつくらねばならぬ場合
には、切断作業に付すべき押出パイプに沿つて移
動するパイプカツタは市販品として入手できる。

この方法は、例えばゴムおよび急結コンクリー
トのような完全に異なつた材料の強化押出しに対
しても新規な可能性がある。

ダイスを変換するだけでほぼ任意の型式の高強
化、中空輪郭体（横断面が中空である物体）を押
出すことができる。

加熱ダイス中でパイプを圧潰させるかまたはこ
のダイスの直後でパイプを切断して出てくる材料
を冷却期間中に圧延するかによつて、高品質、高
強化、無端シート材をつくることができる。商業
上最も重要な樹脂はポリビニールクロライド、ポ
リウレタン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオ
ルエチレンである。ゴムシート材は、同一方法に
よつてつくることができる。圧延工程中任意の型
式の開放輪郭体をつくることができる。

プログラム化したプロセス制御にすると、種々
の半径を有する中空輪郭体すらも、周期的に諸パ
ラメータを調節することによつて製造できる。こ
の場合弾性ダイスは（この場合）出てくる無端の
分割式マンドレルに適合させることが非常に重要
なことである。このことは、押出導管の中へマン
ドレルを導入する入口についても当てはまる。高
圧、楕円体状タンクは、例えばこのようにして押
し出されたパイプを最も径の小さい個所（すなわ
ち“ネツク”部分）で切断することによつて製造
される。

樹脂を塗布したフイラメントの捲回： マンドレル２上へのフイラメント捲回に対して
本装置を使用するためには、繊維に対して樹脂
（エポキシ、ポリエステル、ポリウレタン、直接
に重合化するポリアミド）を添加しなければなら
ない。この装置の台を清潔に保つために最も実際
的なことは、繊維６が湿潤ロールのセツト、すな
わちロール８および該ロールを密閉するタンクの
セツト、を介して案内され、またロールセツト８
に平行な該ロール密閉タンクから樹脂に受け入れ
るようにロール８を修正することのように思われ
る。上記タンクはキヤリヤ３へ固定しなければな
らない。樹脂は円周方向摺動導管を通つて供給さ
れ、上記導管はその回転部分がロール１１のタン
クへ連結され、また静止部分は樹脂供給パイプへ
連結される。この摺動導管は迅速に清浄にするた
め簡単に取外し自在にしなければならない。

本装置は、連続プロセスの場合にその長所の真
価を発揮する。従つてマンドレル２は、以下の工
夫のうちの１つによつて連続的に突出するものを
使用する必要がある： (a) 熱可塑性パイプであつて、好ましくは直接本
装置内へ押し出され、ライナおよび連続的に消
費されるマンドレルとして使用される。その上
に強化されたパイプが捲回される：または (b) 複数の折りたたみ式鋼パイプ部分が連結され
て本装置の中へ連続的に給送される。適当な長
さへ無端パイプを硬化して切断した後、上記鋼
パイプ部分は、取り戻され従つて再使用され
る。同一目的に対して空気で膨張された複数袋
等を使用してもよい：または (c) 研摩スチールパイプを、該パイプ上を容易に
移動できる（潤滑剤）非粘着性材料なるポリテ
トラフルオルエチレンによつて完全にカバーす
る。上記研摩スチールパイプの内側から上記カ
バーを所定の位置に維持し、一セツトのホイー
ルによつて後方へ押しやる。従つて無端突出マ
ンドレル２を設けることになる。マンドレル２
の後退移動は、摩擦によつて誘導されるが、そ
の後方端部にある一セツトのロールによつて停
止させる。

総ての場合において、上記突出するマンドレル
と共に軸線方向繊維を供給する。

本方法の諸長所： (1) 本方法は、無端のかつ軸線方向繊維の供給を
可能にしたため、ドロストホルム
（Drostholm）法よりも遥かに秀れた積層体を
提供する。

(2) 本装置はドロストホルム装置よりも簡単従つ
て安価である。

(3) 本装置は、熱可塑性樹脂ライナが押出機（非
回転）を離れるにつれて上記ライナ上へ直接連
続的に捲回することを可能にし従つて高度に労
働力を節約する一段階操作を供給する。

(4) 遠心力が個々の繊維に働くだけで積層体上の
捲回物へは働かないため、ドロストホルム法よ
りも若干速い捲回速度とすることができる。

(5) 乾燥捲回法にすると、非粘着表面に亘つて繊
維を滑動させまた“パイプ”をこわすか切り開
くことによつて無端不織マツトを形成できる。
その後さらにこのマツトをロールの間へ導き、
一層取扱い易くさせるために繊維が互いに交叉
する交叉点を樹脂接着剤によつて固定できる。
このマツトは別な方法でシート製造にまた遠心
成形法でパイプ強化に使用できる。

(6) 無端シート材料を、出てくるパイプを圧潰す
るがままにするかまたは最終硬化の前に切断す
ることによつて、押出シート材と同様に連続方
法によつて製造できる。

(7) パラメータを適当に変えるためのコンピユー
タプログラムプロセス制御を使用しまた連続ラ
インで消耗マンドレルを使用することによつて
丸くない品目も含めてすべてのタイプの品目を
製造できる。外側に対して中空部（へこんだ部
分）を有する品目は、まず、外側に対してへこ
ませた（voluted）部分に対応する部分を捲回
する必要がある。みぞつけせる袋（voluting
bag）を圧潰した後積層体を内側に対して押圧
することによつて所要の中空部分を形成する。

連続回転成型： 回転成形はこれまでタンクのような完全密封物
体を製造するために専ら使用されている。時によ
つては強化層が設けられる密閉形状の壁部におい
て、重合をプレポリマ溶液から起させる。上記壁
部は、この場合“重合中核”として使用される。
コンテナ形状物が少なくとも２軸のまわりで定常
的に回転され（時によつてはプログラム制御さ
れ）るので、その総ての部分は湿潤されまた溶液
が使用し尽くされると、重合した樹脂で均一にカ
バーされる。

ナイロン（商標）タンクは、例えばこのように
して製造される。1974年以来重要なナイロン12
（商標）も重合により作られている。純枠のパイ
プ製造の場合ではパイプ軸線と平行な唯一本の水
平回転軸であつて通常両軸線が一致するものだけ
を使用する。

連続パイプ剤を製造するためにはプレポリマ溶
液を入れてある水平ドラムを必要とする。ドラム
と同軸線でかつドラムの後方端部に本発明の装置
をとりつけ、マンドレル２の半径はドラムの半径
と同一にする。マンドレル２と後方ドラム板は同
一角速度で回転する。繊維６は、複数オリフイス
を介してマンドレル２の中へ総てのバンク１２か
ら供給され、次いで撚回することなくドラム軸線
と平行にドラムへまたドラムを通つて引き込ま
れ、軸線方向の強化用繊維を提供する。

この作業は、平行に引き出されている繊維６を
撚回することなく常設のロービング装置列からは
今まで行なうことができなかつた。今や２種の手
順がこの製造方法に利用できる： (a) ドラム壁での重合を防止するドラムライナを
見出し得る場合では、ドラムシリンダは停止し
たままで円周方向繊維は張力によつて張られて
いる軸線方向繊維２０によつて形成される“パ
イプ”に亘つてドラムシリンダの複数オリフイ
スを介して捲回される。上述の円周方向繊維
は、常設のスプール列から索引される。この場
合“重合中核”はそれらの繊維のみによつて形
成される。ドラムの前部板は後部板へ固定され
かつそこから所定の位置に維持する。最終的に
重合化されたパイプはリツプガスケツトまたは
前部板のダイを介してドラムから離れる。

(b) シリンダ壁で若干量の重合が起る場合には、
ドラムのシリンダは、端部板と共に回転する。
円周方向繊維は第２および／または第３装置か
らも供給され、それによつて複数オリフイスを
有するドラムは、円周方向に捲回するこれら複
数捲回装置の“（１つまたは２つの）マンドレ
ル２”を形成する。

本方法の諸長所： (1) 以前不連続法でのみ使用可能であつた直接重
合用樹脂は、現在強化パイプまたは他の輪郭部
材の量産に対して使用できる。この場合におい
ても最良のパイプ強化ができる。

(2) 同様の原理を遠心成形法に対しても応用でき
る。若しこの方法が不連続であるならば、本装
置内には捲回方向を変更せずに一本のパイプ長
を捲回するに十分な繊維を常に貯蔵できる。

前述のように説明したが、本装置の応用がこれ
らの現在最も重要な連続製造方法に対してのみに
限定されることは意味していない。

本装置の応用で他にも可能性のあるものがあ
り、それらのうち若干のものを以下に挙げると： 前後の方向に移動するマンドレル： 最後の２種類の方法で使用された本装置の僅か
な変形としてはマンドレル２をキヤリヤ３に固定
させずに、同一角速度で回転しながらある速度で
前後に移動するものがある。このようにすると軸
線方向と円周方向の繊維の各種の層を、遠心成形
ロータへ体積することができる。円周方向繊維堆
積と樹脂キヤスチング手段は、移動するマンドレ
ルへ付設させる必要がある。上記方法に対するこ
の変形は、各種の直径を有する大径コンテナのキ
ヤスチングに使用して成功をおさめることができ
た。

マンドレル軸方向の変形： 本来の本装置のもう一つの変形として、本装置
の中心のまわりのマンドレル２の軸線の元来の同
軸方向を変更することができる。ライナとして消
費マンドレルにすると、大型高圧コンテナをフイ
ラメント捲回法によつて一体に製造できる。大き
いコンテナを作る際の長所は、本装置の捲回速度
を高くし、そのため現在の装置よりも遥かに短い
生産サイクルを可能にすることである。大きいコ
ンテナを作る際の別の長所は、コンテナ自身を担
持する軸が高速回転運動を必要とせず、従つて困
難な平衡問題もなく、しかもコンテナの全面積を
捲回で均一にカバーするように甚だ遅い運動だけ
を行なうだけでよい点にある。極めて大きく従つ
て重いコンテナの場合では本装置は、完全に静止
しているコンテナの軸線に関してそのまわりを回
転させるように変更させることすらできる。この
ようにするとコンテナを、この連続捲回装置によ
つて製造でき、この装置の寸法および製造速度
は、今日存在している総ゆるものよりも遥かに秀
れている。

マンドレル軸線に沿つた本装置の移動： 甚だ大きく、長くかつ多少とも回転対称の物体
に対するフイラメント捲回に対しては、該物体を
静止マンドレルとして本装置を物体の軸線に沿つ
て移動させるのが最も実際的のように思われる。
ここでは、極めて大きくかつ嵩ばる物体を考察し
ているからである。この場合有利な方法は例えば
水素またはヘリウムを充填できる膨張可能なマン
ドレルの上で捲回し、堆積された捲回の重量に関
する問題および／または支持後における問題を解
決することである。従つてこれらの支持物は該物
体の端部に置けばよい。このことは、反対方向回
転をする２台以上の本装置と軸線方向繊維堆積手
段との組み合せと共に巨大な物体（船舶すら）を
一体につくることを可能にする。

マンドレル上に対する直接的な樹脂の堆積： フイルム湿式方法で使用されかつ本装置で取り
つけられる如き摺動スプリツト式円錐曲線回転体
状コンテナを介する樹脂の供給は、決してロール
１１での繊維湿式ロール手段１１へ限定されな
い。キヤリヤ３へとりつけてある樹脂タンクは、
スプレヘツドまたはマンドレル上のロール手段
（または双方）を介して上記マンドレルへ直接樹
脂を供給でき従つて回転する毎に樹脂層を塗布す
る。例えばポリウレタンのような急速硬化性樹脂
は、スプレヘツド近傍の混合ヘツドへ各種の導管
とパイプを介して成分ごとに供給されることがで
きる。このようにして不利な遠心力を如何なる段
階における樹脂へも及ぼさず、そのため理論的に
無制限な高捲回速度を得ることができる。このこ
とは、前述の方法で寸法を増大（巨大）するにつ
れて著しく重要となり、さらにこれを発展性のあ
るものにする。

上記方法によつて総ての型式の“樹脂”例えば
ほぼ総ての熱可塑性樹脂（加熱供給パイプとホー
スを用いて）、総てのデユロプラスチツク（Duro
plastic）、ポリウレタン、コンクリート等を使用
することができる。マンドレル表面で堆積させる
手段に対して、加熱または輻射手段をとりつけ硬
化の高速化を確保させてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１、１，１、２，２、１と第２、２図は、本
発明に係る装置の操作の原理を示す略図であつ
て、そのうち第１、１と１、２図が、本発明の基
本的第１実施例、また第２、１と２、２図が、本
発明の好ましい第２実施例、第３図は、パイプ押
出しに関して応用された本発明の好ましい実施例
の概略的部分図、第４図は、パイプの押出しに関
して応用された本発明の別の実施例の概略的平面
図、第５図は、別の特徴を示す第３図に掲げてあ
る装置の部分透視図、第６図は、第５図に示して
ある部分の詳細図、第７図は、本装置の回転軸と
直交する部分断面図である。 ２：マンドレル、３，１３：キヤリヤ、６：繊
維、８，９：ガイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物体へ無端繊維を連続的に捲回する装置にお
   いて、該装置が該物体のまわりの開放端式中空回
   転キヤリヤおよびガイド；該キヤリヤはその外側
   に繊維を巻き付けその複数巻を蓄積させるに適し
   ており、また該ガイドは該中空キヤリヤの外側に
   蓄積される複数巻の下層から内側に向つて該物体
   まで繊維を案内するに適しており；および該キヤ
   リヤを該ガイドと共に回転させるに適する手段、
   該回転させるに適する手段は、上記蓄積された繊
   維の複数巻の該キヤリヤに対する相対的回転を容
   易とするに適した、該キヤリヤの外側の繊維支持
   手段を含み；およびさらに繊維を該キヤリヤに供
   給する静止繊維バンク、該キヤリヤの回転方向を
   逆にするのに適する手段、および該キヤリヤと該
   繊維バンクとの間に介在しかつ逆回転中該キヤリ
   ヤから複数巻を捲上げるに適した緩衝手段を含む
   ものであり、そして、該キヤリヤから複数巻を捲
   き上げるに適した該緩衝手段は、外側開放端式中
   空回転キヤリヤおよびガイド；繊維は該バンクか
   ら該外側中空キヤリヤの方へ進行し、該外側キヤ
   リヤ上に数巻になつて蓄積され、次いで該外側キ
   ヤリヤの複数巻の下層から該外側ガイドを経て内
   側の上記中空キヤリヤの方へ進行するものである
   が；および該外側キヤリヤを該外側ガイドと共に
   回転させるに適した手段を含み、かつその回転速
   度は、該内側キヤリヤの順方向および逆方向の両
   方向の回転速度に対して一定の比となるものであ
   ることを特徴とする前記捲回装置。 ２ 前記外側キヤリヤまたは内側キヤリヤのいづ
   れか一方または両方が複数の周辺ロールを低摩擦
   軸受で支承しているフレームを有することを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項に記載の捲回装
   置。 ３ マンドレル上へ押し出される材料に対してら
   せん補強部として捲回された繊維を堆積するに適
   することを特徴とする特許請求の範囲第１または
   第２項のいづれかに記載の捲回装置。 ４ 同様な第２装置を隣接して設け、該第２装置
   は第１装置により堆積されるらせん補強部と対称
   的な反対向きのらせん補強部を堆積するに適する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   捲回装置。 ５ 前記静止繊維バンクと前記外側キヤリヤの間
   に介在する張力維持装置との組み合せを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１から第４項までの任意の
   １項に記載の捲回装置。 ６ 前記押出物の押出し速度が回転方向に関係せ
   ず回転速度の大きさに関係するので、前記らせん
   の角度は、回転方向変更の間も一定に維持される
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第３から第５
   項までの任意の１項に記載の捲回装置。 ７ 前記キヤリヤの各回転方向の変更時に、装置
   内部へかつ繊維が捲回される前記物体表面に対し
   て挿入され、かつ該変更時以外の時は該装置から
   引き抜かれるクランプおさと組み合せることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１から第６項までの
   任意の１項に記載の捲回装置。 ８ 前記クランプおさの挿入と取り外しがキヤリ
   ヤ（複）の繊維の巻の量に敏感な感光電子手段に
   よつて制御されることを特徴とする、特許請求の
   範囲第３から第７項までの任意の１項に記載の捲
   回装置。 ９ 前記内側キヤリヤの回転とともにこれと同一
   速度で回転できるリツプガスケツトを有する押出
   し導管を具備し、上記リツプガスケツトは低摩擦
   材料製でかつマンドレル上に押し出される材料に
   繊維（複数）を導入するがしかし押出導管内に該
   材料を保持するに適していることを特徴とする、
   特許請求の範囲第３から第８項までの任意の１項
   に記載の捲回装置。 １０ 前記マンドレルは、捲回された繊維が押し
   出され材料の内側層の中へ侵入して該マンドレル
   に接触しないように、上記内側層を充分硬化する
   ために十分冷却させることを特徴とする、特許請
   求の範囲第３から第９項までの任意の１項に記載
   の捲回装置。 １１ 前記マンドレルが軸線方向に配向される溝
   でスプライン付けされていることを特徴とする、
   特許請求の範囲第３から第９項までの任意の１項
   に記載の捲回装置。