JPH05318480A - ウエブの加熱装置及びその加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 トランク６３内部にウエブＺを走行させて、
本体内部に設けられたノズル７０より熱風を噴射して前
記ウエブＺに熱処理を施す加熱装置６２であって、ノズ
ル７０に高圧の加熱気体を送り込むコンプレッサ７５
と、ノズル７０に設けられた複数の噴射口７４とを備
え、前記複数の噴射口７４からウエブＺへ加熱気体を音
速流で噴射する。 【効果】 ノズル７０から音速流で噴射された加熱空気
は、従来のように加熱空気の熱による熱処理だけでな
く、音速流の加熱空気の衝撃波によっても熱処理が施さ
れ、ウエブＺの熱処理がより完全となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエブの熱処理に使用
される加熱装置及びその加熱方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、加熱装置のトランク内部の上
下方向に一対のノズルを設け、この一対のノズルの間に
ウエブを走行させて熱風を噴射して、ウエブに乾燥等の
熱処理を施す加熱装置がある（特公昭６３−３３０６８
号等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ウエブの加熱装置によ
って施す熱処理の種類としては、ウエブの乾燥以外に例
えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂をウエブの表面に塗布
し、その後これら樹脂を熱で溶融させてウエブへ含浸さ
せたりする処理がある。

【０００４】ところが、この熱処理を行う場合に、ノズ
ルから加熱空気をウエブへ噴射しただけでは、ウエブに
溶融した樹脂が含浸しにくい場合があった。

【０００５】

【発明の目的】そこで本発明は、上記問題点に鑑み、走
行するウエブの熱処理をより完全に行える加熱装置を提
供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のウエ
ブの加熱装置は、トランク内部にウエブを走行させて、
本体内部に設けられたノズルより熱風を噴射して前記ウ
エブに熱処理を施す加熱装置であって、ノズルに高圧の
加熱気体を送り込む送風装置と、ノズルにおけるウエブ
が走行する側に設けられた複数の噴射口とを備え、前記
複数の噴射口からウエブへ加熱気体を音速流で噴射する
ものである。

【０００７】本発明の請求項２のウエブの加熱方法は、
トランク内部にウエブを走行させ、ウエブの少なくとも
一方の面側に配されたノズルより熱風を音速流で噴射し
て前記ウエブを熱風の熱と音速流の衝撃波によって熱処
理を施す方法である。

【０００８】

【作 用】上記構成の請求項１の加熱装置であると、ト
ランク内部に設けられたノズルに送風装置から高圧の加
熱気体が送込まれる。ノズルの複数の噴射口からウエブ
へ加熱気体を音速流で噴射する。

【０００９】ウエブは、加熱気体の熱と音速流による衝
撃波によって熱処理が施される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例の加熱装置をプリプ
レグ製造装置に使用した場合を図面に基づいて説明す
る。

【００１１】図１及び図２は、本実施例のプリプレグ製
造装置１０であって、図１は正面図を、図２は平面図を
示している。

【００１２】このプリブレグ製造装置１０は、 炭素繊維Ｔの巻出し装置１２、 巻出し装置１２から巻出された複数本の炭素繊維Ｔを
同一平面状に揃えてシート状にする配列装置１４、 シート状に配列した複数本の炭素繊維（以下、繊維集
合体という）Ｎの両面を予熱する予熱装置１６、 予熱した繊維集合体Ｎの両面に熱可塑性樹脂シートＳ
を貼着して積層材Ｚを形成する熱処理装置１８，２０、 熱処理装置１８，２０によって加熱した積層材Ｚを強
制的に冷却する冷却装置２２、 冷却装置２２によって冷却した積層材Ｚを巻取る巻取
り装置２４とよりなるものである。

【００１３】上記装置のうち、熱処理装置１８，２０が
本願発明の加熱装置に該当する。

【００１４】以下、各装置を順に説明していく。

【００１５】巻出し装置１２は、炭素繊維Ｔを巻付けた
ボビン１３を複数個有してなり、複数本の炭素繊維Ｔを
同時に巻出すことができる。

【００１６】配列装置１４の構造について、図３〜図６
に基づいて説明する。

【００１７】符号２６は、配列装置１４の本体である。

【００１８】符号２８は、巻出し装置１２から巻き出さ
れた複数本の炭素繊維Ｔを本体２６の走行路へ案内する
案内ローラである。

【００１９】符号３０は、横方向にシート状に並んで走
行する複数本の炭素繊維Ｔを、互いにほぼ平行な状態に
並べる櫛である。この櫛３０は図６に示すように、平面
から見た状態は波型となっており、櫛３０を構成する各
櫛部３０ａが付き合わさる角度θを変化させることによ
って、炭素繊維Ｔの送行方向と直行する方向（以下、幅
方向という）の寸法を変化させることができる。そのた
め、この櫛３０の幅を変化させれば、複数本の炭素繊維
Ｔを幅寸法の異なるシート状に配列できる。

【００２０】符号３２は、櫛３０によって互いにほぼ平
行に揃えられたシート状の炭素繊維Ｔをさらに平行な状
態に配列する振動装置である。

【００２１】この振動装置３２は、炭素繊維Ｔの走行路
上方に沿って設けられた２つの第１固定バー３４，第２
固定バー３６と、両固定バー３４，３６の間に設けられ
たガイドバー３８とよりなる。第１固定バー３４、第２
固定バー３６、ガイドバー３８と炭素繊維Ｔとの接触面
は、炭素繊維Ｔによけいな力がかからないように丸みを
おびている。

【００２２】ガイドバー３８は、幅方向に設けられたレ
ール３７の上を摺動自在に載置され、ガイドバー３８の
端部は、モータ４０の回転軸に設けられたカム３９に取
付けられている。モータ４０が回転することによってガ
イドバー３８は幅方向に沿って振動する。

【００２３】シート状に配された複数本の炭素繊維Ｔ
は、両固定バー３４，３６及び振動するガイドバー３８
との間を、両固定バー３４，３６及び振動するガイドバ
ー３８によって押圧されつつつ走行することによって互
いに平行になるように配され、繊維集合体Ｎを形成す
る。

【００２４】この場合に、ガイドバー３８は、ガイドバ
ー３８と接触した状態で走行している複数本の炭素繊維
Ｔとともに幅方向に振動する。そのため、もし、炭素繊
維Ｔが幅方向に傾いていても、振動によって矯正されて
走行方向と平行になり、結果的に全ての炭素繊維Ｔが互
いに平行になる。

【００２５】両固定バー３４，３６は、初期状態におい
て、シ―ト状の複数本の炭素繊維Ｔを両固定バー３４，
３６とガイドバー３８とで挾めるようにするために、本
体２６に固定された支持部材３５に上下方向にスライド
自在に設けられている。そして、シ―ト状の複数本の炭
素繊維Ｔを両固定バー３４，３６とガイドバー３８とで
挾む場合には、両固定バー３４，３６を上方に退避させ
て、走行路に複数本のシ―ト状の炭素繊維Ｔがセットさ
れた後は、両固定バー３４，３６を下方へスライドさせ
て、両固定バー３４，３６とガイドバー３８とでシ―ト
状の複数本の炭素繊維Ｔをその上下から押圧するように
挟む。

【００２６】符号４２，４４は、本体２６の上下部にそ
れぞれ設けられた熱可塑性樹脂シートＳを巻いたシート
用ロールである。

【００２７】符号４６は、炭素繊維Ｔにより形成された
ウエブＷを巻いたウエブ用ロールである。このウエブ用
ロール４６は、巻出し装置１２の炭素繊維Ｔを使用せず
にウエブＷを強化繊維として使用する場合に使用する。
なお、ウエブＷを使用する場合には、炭素繊維Ｔの配列
の必要がないため、櫛３０及び振動装置３２は、走行路
から退避させておく。

【００２８】予熱装置１６について、図６〜図８に基い
て説明する。図７は予熱装置の正面図であり、図８は側
面図である。

【００２９】予熱装置１６は、走行路の上下に一対配さ
れたヒータ装置４８，５０からなり、繊維集合体Ｎの上
下面へ熱風をそれぞれ吹き付ける。

【００３０】符号５２は、走行路の上方に設けられたヒ
ータ装置４８のヒータ部であり、電熱によって加熱され
た空気をファンで吹き出す。

【００３１】符号５４は、ヒータ装置４８のノズルであ
って、正面から見た状態では先細り状態となり、側面か
ら見た状態では繊維集合体Ｎの幅方向にすべて熱風が当
るように拡開した状態となっている。

【００３２】符号５６は、走行路の下方に設けられたヒ
ータ装置５０のヒータ部である。

【００３３】符号５８は、ヒータ装置５０のノズルであ
る。

【００３４】この一対のヒータ装置４８，５０からの熱
風によって、繊維集合体Ｎは、熱可塑性樹脂の溶融温度
よりも高い温度に予熱される。

【００３５】熱処理装置１８，２０の構造について図９
〜図１２に基づいて説明する。

【００３６】熱処理装置１８は、加圧ローラ装置６０と
加熱装置６２とよりなる。

【００３７】加熱ローラ装置６０は、一対の加圧ローラ
６４，６６よりなり、加圧ローラ６４，６６の表面温度
は、熱可塑性樹脂の溶融温度より５℃〜１０℃低い温度
に設定されている。

【００３８】一対の加圧ローラ６４，６６の間に熱可塑
性樹脂シートＳ、繊維集合体Ｎ、熱可塑性樹脂シートＳ
を挟んで加圧、加熱することにより、繊維集合体Ｎの両
面に位置する熱可塑性樹脂シートＳが、繊維集合体Ｎの
間に溶融して一体となり三層構造の積層材Ｚを形成す
る。そして、この積層材Ｚを加熱装置６２のトランク６
３内部に送り込む。なお、予熱装置１６によって繊維集
合体Ｎは予め溶融温度よりも高い状態に予熱されている
ため、熱可塑性樹脂シートＳはその上下面に容易に貼着
する。

【００３９】加熱装置６２の開放型のトランク６３内部
には、積層材Ｚの上下方向から溶融温度よりも高く加熱
された空気を噴射する一対のノズル６８，６８が上下方
向に設けられている。

【００４０】ステンレス製のノズル６８は、図１０及び
図１１に示すように、パイプ状のノズル部７０を幅方向
に配し、かつ，送行方向に所要間隔毎に複数本配列し、
各ノズル部７０の両端部を一対の連結パイプ７２，７２
でそれぞれ接続している。ノズル部７０の積層材Ｚが走
行する側には、小さな孔である噴射口７４が複数個所要
間隔毎に開口している。この噴射口７４の直径は、０．
５〜１０ｍｍぐらいが好適である。

【００４１】一対の連結パイプ７２，７２に均等に空気
を送込む送風パイプ７２ａが、ノズル部７０の上方に取
付けられている。送風パイプ７２ａの上部には、高圧の
空気を送込むための吸気口７３が開口している。

【００４２】吸気口７３には、加熱した空気を高圧で送
込むコンプレッサ７５が耐圧ホ―ス７５ａを介して接続
されている。コンプレッサ７５は０．８〜５Ｋｇｗ／ｃ
ｍ^２の高圧で加熱空気を送込む。

【００４３】吸気口７３から高圧で送込まれた加熱空気
は、送風パイプ７２ａ、連結パイプ７２，７２及び各ノ
ズル部７０を通り、複数の噴射口７４から積層材Ｚに向
って風速１００〜４００ｍ／秒（以下、音速流いう）で
吹き付けられる。

【００４４】上記加熱方法であると、単に加熱空気の熱
によって熱可塑性樹脂が溶融して繊維集合体Ｎに含浸す
るだけでなく、音速流の加熱空気の衝撃波によっても溶
融した熱可塑性樹脂が繊維集合体Ｎの間により深く含浸
する。

【００４５】また、本実施例の加熱装置６２であると、
吸気口７３がある送風パイプ７２ａ、連結パイプ７２，
７２及び各ノズル部７０は、全てパイプ状であるため、
吸気口７３から高圧で送込まれた空気は、その内部を流
れ易いためその流速を減衰させることが少なく複数の噴
射口７４に至る。さらに、噴射口７４の直径を前記した
ように０．５〜１０ｍｍの小さな孔に形成したのは、高
圧で加熱空気を吹き出した場合により速い風速で空気が
吹き出すようにするためである。そのため、特に好適な
直径としては、０．５〜２ｍｍがよい。

【００４６】熱処理装置２０においても、熱処理装置１
８と同様の加熱ローラ装置７６、加熱装置７８を有して
いる。熱処理工程を熱処理装置１８と同様に繰り返すこ
とにより、繊維集合体Ｎに熱可塑性樹脂をより完全に含
浸させる。

【００４７】上記構成の加熱装置６２，７８は開放型で
ある。したがって、ノズル部７０から吹き付けられた空
気は、トランク６３の外部に吹き出す構造となってい
る。この場合に、ノズル部７０から噴射される加熱空気
の量が少ないために、トランク６３の外部に加熱空気を
吹き出しても問題はない。

【００４８】しかしながら、開放型のトランク６３に代
えて、密閉型のトランクを使用し、吹き付けた加熱空気
を回収してもよい。また、窒素によるホットエア型の加
熱装置の場合にも、密閉型のトランクを使用する。

【００４９】冷却装置２２の構造について説明する。

【００５０】冷却装置２２は、加圧ローラ部８０と冷却
部８２とからなる。

【００５１】加圧ローラ部８０は、一対の加圧ローラ８
４，８６からなり、これら加圧ローラ８４，８６の表面
は常温となっている。そして、一対の加圧ローラ８４，
８６の間に積層材Ｚを加圧しつつ走行させることによっ
て、繊維集合体Ｎと、繊維集合体Ｎに含浸した熱可塑性
樹脂を冷却しつつ、積層材Ｚの厚みを所定の厚みに形成
する。

【００５２】冷却部８２のトランク８３内部にも、熱処
理装置１８と同様に、走行路の上下にノズルが設けら
れ、このノズルから常温の空気が吹き出されて、積層材
Ｚをさらに強制的に冷却しプリプレグＢとする。

【００５３】なお、巻取り装置２４に巻取られるまで
に、プリプレグＢの厚さを均一にするために加圧ローラ
装置８８が設けられいる。

【００５４】以上の各装置よりなるプリブレグ製造装置
１０によって、プリプレグＢが製造される。

【００５５】次に、そのプリブレグＢがプリブレグ製造
装置１０によって製造されるまでの状態を図１３〜図１
５の縦断面図に基づいて説明する。

【００５６】巻出し装置１２から巻出された複数本の炭
素繊維Ｔは、配列装置１４によって、図１３に示すよう
に互いにほぼ平行に配列されて繊維集合体Ｎとなる（図
１３参照）。

【００５７】予熱装置１６によって繊維集合体Ｎの上下
面が熱可塑性樹脂の溶融温度よりも高い温度に予熱され
る。

【００５８】この予熱された繊維集合体Ｎの上下面に熱
可塑性樹脂シートＳが配される。この場合に、繊維集合
体Ｎは予め溶融温度よりも高い状態に予熱されているた
め、熱可塑性樹脂シートＳはその上下面に容易に貼着す
る（図１４参照）。

【００５９】積層材Ｚが、熱処理装置１８、２０を通過
することにより、熱可塑性樹脂シートＳが繊維集合体Ｎ
の間に含浸する。この熱処理工程が熱処理装置１８、２
０によって２度繰返すことにより繊維集合体Ｎの間に溶
融した熱可塑性樹脂がより完全に含浸する。特に加熱空
気の衝撃波によって、より完全に溶融した熱可塑性樹脂
が含浸する。

【００６０】加熱された状態の積層材Ｚを冷却装置２２
で常温に強制的に冷却することによって、プリブレグＢ
が製造される（図１５参照）。

【００６１】上記構成のプリブレグ製造装置１０である
と、熱可塑性樹脂シートＳを繊維集合体Ｎの上下面に貼
り付ける前に、予め溶融温度よりも高い温度に予熱して
いるため、その上下面に容易に熱可塑性樹脂シートＳが
貼り付き、この後の熱処理工程を容易にすることができ
る。この場合に、装置としては予熱装置１６だけである
ため、その構造が簡単である。

【００６２】なお、上記実施例では、熱可塑性樹脂の含
浸のための加熱装置を説明したが、これに代えて熱硬化
性樹脂の含浸のための加熱装置でもよく、また、単に合
成樹脂性のシ―トやシ―ト状の金属板を乾燥させる加熱
装置に使用してもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上により、本発明の加熱装置である
と、ノズルから噴射された加熱空気によってウエブに熱
処理が行われる。この場合に、従来のように加熱気体の
熱による熱処理だけでなく、音速流の加熱空気の衝撃波
によっても熱処理が施され、ウエブの熱処理がより完全
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプリブレグ製造装置の
正面図である。

【図２】プリブレグ製造装置の平面図である。

【図３】配列装置の正面図である。

【図４】振動装置の側面図である。

【図５】振動装置の正面図である。

【図６】配列装置における要部拡大平面図である。

【図７】予熱装置の正面図である。

【図８】予熱装置の側面図である。

【図９】熱処理装置の正面図である。

【図１０】熱処理装置のノズルの斜視図である。

【図１１】加熱部の平面図である。

【図１２】加熱部の正面図である。

【図１３】繊維集合体の縦断面図である。

【図１４】予熱した繊維集合体の上下面に、熱可塑性樹
脂シートをそれぞれ貼着した状態の縦断面図である。

【図１５】プリブレグの縦断面図である。

【符号の説明】

１０……プリブレグ製造装置 １２……巻出し装置 １４……配列装置 １６……予熱装置 １８……熱処理装置 ２０……熱処理装置 ２２……冷却装置 ３２……振動装置 ６０……加圧ローラ部 ６２……加熱装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トランク内部にウエブを走行させて、トラ
   ンク内部に設けられたノズルより熱風を噴射して前記ウ
   エブに熱処理を施す加熱装置であって、 ノズルに高圧の加熱気体を送り込む送風装置と、 ノズルにおけるウエブが走行する側に設けられた複数の
   噴射口とを備え、 前記複数の噴射口からウエブへ加熱気体を音速流で噴射
   することを特徴とするウエブの加熱装置。
2. 【請求項２】トランク内部にウエブを走行させ、 ウエブの少なくとも一方の面側に配されたノズルより熱
   風を音速流で噴射して前記ウエブを熱風の熱と音速流の
   衝撃波によって熱処理を施すことを特徴とするウエブの
   加熱方法。