JPH10337787A - 繊維強化樹脂管の成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で繊維の種類を切り替えできかつ複合
成形できる繊維強化樹脂管の成形装置を提供する。 【解決手段】 強化繊維２，４を収納する収納棚６を上
下２段とし、各収納棚６から各案内部材３，５を介して
案内される各強化繊維２，４が、各導入部材１７，２
６、各浸漬用ガイド部材１８，２７、各導出部材１９，
２８にそれぞれ別個に案内されるように配置するととも
に、各強化繊維２，４が互いに重なって回転金型７に巻
き取られるように櫛歯部材２５を上下に配置したことに
より、異種材料の複合成形ができ、また、強化繊維２の
樹脂管を製作し、引き続いて異なる種類の強化繊維４の
樹脂管を製作する際、上下段の収納棚６のうちいづれか
一方にのみ強化繊維２を収納しておいて樹脂管を製作
し、製作途中において、強化繊維４を収納棚６の他方に
収納するとともに案内部材５に案内させておくことによ
り、短時間で繊維の種類を切り替えできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィラメント・ワ
インディング法による繊維強化樹脂管の成形装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のフィラメント・ワインディング法
による繊維強化樹脂管の成形装置５０は、図６に示すよ
うに、複数のロール状のまたはボビン状に巻回された強
化繊維（たとえばガラス繊維）５１を案内部材５２を介
して繰り出し自在に収納する収納棚５３と、この収納棚
５３から距離を置いて水平軸心回りに回転駆動（駆動装
置は図示せず）する棒状の回転金型５４を回転させると
ともに、この回転金型５４の外周部に、樹脂を含浸させ
た強化繊維束（たとえばガラスロービング）５１を螺旋
状に巻き取って樹脂管を成形する管成形装置５５と、上
記収納棚５３と管成形装置５５との間で、収納棚５３か
ら繰り出された強化繊維束５１を樹脂液（たとえば不飽
和ポリエステルなどの加熱硬化性の樹脂液）５６に含浸
させて管成形装置５５へ送り出す繊維含浸案内装置５７
とから構成されている。

【０００３】この繊維含浸案内装置５７は、上記回転金
型５４の軸心方向に沿って敷設されたガイドレール５８
上に走行車輪５９を介して移動自在に配置されて駆動装
置（図示せず）により所定速度で往復移動される走行台
６０を有し、この走行台６０上には、その槽内に上記樹
脂液５６を貯留する樹脂液槽６１が設けられている。さ
らに上記樹脂液槽６１の上面の収納棚５３側には、各強
化繊維束５１をそれぞれ水平方向でかつ互いに一定間隔
で案内する導入部材６２が具備され、また樹脂液槽６１
内において、この導入部材６２を介して案内された強化
繊維束５１を槽内に案内する浸漬用ガイド部材６３が具
備されている。また上記樹脂液槽６１の上面のやや管成
形装置５５寄りには、液切り部材６４が設けられてい
る。この液切り部材６４は、その長さ方向が浸漬用ガイ
ド部材６３の長さ方向と平行な上下一対の支持部材６４
ａ，６４ｂと、これら支持部材６４ａ，６４ｂ間の両端
に固定されたスペーサ（図示せず）と、上下一対の支持
部材６４ａ，６４ｂが向かい合うそれぞれの端部に挿入
された上下一対のシリコンゴム６５，６６とから構成さ
れるとともに、上下のシリコンゴム６５，６６間には隙
間Ｌが設けられ、樹脂液５６を含浸させた強化繊維束５
１が、浸漬用ガイド部材６３を介して上記隙間Ｌに導入
されて余分な樹脂液５６が除かれるように構成してい
る。そして液切り部材６４を介して案内された各強化繊
維束５１をそれぞれ整列させる櫛歯部材６７が、上記樹
脂液槽６１の上面でかつ上記液切り部材６４と管成形装
置５５との間に設けられ、余分な樹脂液５６が除かれた
上記各強化繊維５１は、櫛歯部材６７を通って上記管成
形装置５５の回転金型５４の外周面に均一に巻き付けら
れるように構成されている。

【０００４】このような従来構成によると、回転金型５
４を回転駆動させるとともに、走行台６０を所定速度で
往復移動させると、まず収納棚５３から繰り出された複
数本の強化繊維束５１は、繊維含浸案内装置５７の浸漬
用ガイド部材６３および導入部材６２を介して樹脂液槽
６１内に導入されて樹脂液５６が含浸される。次に上記
強化繊維束５１は、液切り部材６４の隙間Ｌに導入され
て余分な樹脂液５６が除かれ、そして櫛歯部材６７を通
って回転金型５４の外周面に螺旋状で均一に巻き付けら
れる。なお、製作する管の必要肉厚（管厚）に応じて、
上述の工程が繰り返して行われる。

【０００５】また、成形される強化繊維５１を、たとえ
ばガラス繊維からカーボン繊維へ切り替える場合は、ま
ずガラス繊維を案内部材５２，導入部材６２，浸漬用ガ
イド部材６３，液切り部材６４，櫛歯部材６７，回転金
型５４から離脱させ、次に収納棚５３のガラス繊維をカ
ーボン繊維に入れ替えた後、カーボン繊維を上記各部材
５２，６２，６３，６４，６７および回転金型５４にセ
ットすることにより切り替えできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した繊維
強化樹脂管の成形装置によると、繊維の種類を切り替え
る場合（たとえばガラス繊維からカーボン繊維へ）は、
成形装置を止めた後、繊維（たとえばガラス繊維）をこ
の成形装置から全て取り外し、次に違う種類の繊維（た
とえばカーボン繊維）を成形装置全体にセットし直さな
ければならず、成形装置を止めておく時間が長くなり、
またガラス繊維とカーボン繊維の組み合わせのような複
合成形ができないという問題がある。

【０００７】そこで本発明は、短時間で繊維の種類を切
り替えできかつ複合成形できる繊維強化樹脂管の成形装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載の繊維強化樹脂管の成形装置
は、複数本の強化繊維束を案内部材を介して繰り出し自
在に収納する収納棚と、水平軸心回りに回転される回転
金型と、この回転金型の軸心方向に沿って往復移動され
る走行台上に、複数本の強化繊維束に樹脂を含浸させる
樹脂液槽を有する繊維含浸案内装置とから構成されると
ともに、上記繊維含浸案内装置は、収納棚から繰り出さ
れた強化繊維束を案内する導入部材と、この導入部材を
介して強化繊維束を上記樹脂液槽内に案内する浸漬用ガ
イド部材と、この浸漬用ガイド部材を介して案内された
強化繊維束を樹脂液槽外に案内する導出部材と、この導
出部材を介して案内された強化繊維束の余分な樹脂液を
取り除く液切り部材と、この液切り部材を介して案内さ
れた強化繊維束をそれぞれ整列させる櫛歯部を有する櫛
歯部材とを具備し、この櫛歯部材を介して案内された強
化繊維束を上記回転金型に巻き取り繊維強化樹脂管を成
形する成形装置において、上記収納棚に、第１の強化繊
維束および第２の強化繊維束を繰り出し自在に配置し、
上記案内部材，導入部材，浸漬用ガイド部材，導出部材
および櫛歯部材は、第１および第２の強化繊維束を、そ
れぞれ別個に案内し得るように一対づつ配置し、かつ少
なくとも上記両櫛歯部材については、第１の強化繊維束
と第２の強化繊維束とが互いに重なって回転金型に巻き
取られるように上下に配置したことを特徴としたもので
ある。

【０００９】上記繊維強化樹脂管の成形装置によると、
回転金型を回転させるとともに、走行台を所定速度で往
復移動させると、まず収納棚から一対の案内部材を介し
てそれぞれ繰り出された第１の強化繊維束および第２の
強化繊維束は、繊維含浸案内装置の各浸漬用ガイド部材
および各導入部材を介して樹脂液槽内に導入されて樹脂
液が含浸される。次に上記各強化繊維束は、各導出部材
を介して液切り部材に導入されて余分な樹脂液が除かれ
た後、櫛歯部材の上下各櫛歯をそれぞれ通って回転金型
に上下位置で互いに重なって巻き付けられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態にお
けるフィラメント・ワインディング法による繊維強化樹
脂管の成形装置を図面に基づき説明する。

【００１１】すなわち図１に示すように、本発明に係る
繊維強化樹脂管の成形装置１は、下段側においてロール
状またはボビン状に巻回された複数の第１の強化繊維
（たとえばガラス繊維）２をそれぞれ水平方向でかつ互
いに一定間隔で案内する第１案内部材３を介して繰り出
し自在に収納し、上段側において上記第１の強化繊維２
と同様に巻回された複数の第２の強化繊維（たとえばカ
ーボン繊維）４をそれぞれ水平方向でかつ互いに一定間
隔で案内する第２案内部材５を介して繰り出し自在に収
納する上下複数段の収納棚６と、樹脂を含浸させた各強
化繊維束（たとえばガラスロービング）２，４を、上記
収納棚６から距離を置いて水平軸心回りに回転する棒状
の回転金型７の外周部に螺旋状に巻き取ることにより、
樹脂管を成形する管成形装置８と、上記収納棚６と管成
形装置８との間で、収納棚６から繰り出された第１の強
化繊維束２および第２の強化繊維束４を樹脂液（たとえ
ば不飽和ポリエステルなどの加熱硬化性の樹脂液）９に
含浸させて管成形装置８へ送り出す繊維含浸案内装置１
０とから構成されている。

【００１２】なお上記各案内部材３，５は、図２に示す
ように、上記回転金型７の軸心方向と平行に設けられた
棒状部材３ａ，５ａと、この棒状部材３ａ，５ａの長さ
方向に一定間隔で複数設けられて各強化繊維２，４を案
内する凹状の案内部３ｂ，５ｂと、各案内部３ｂ，５ｂ
の開口端部に具備されて各強化繊維２，４が案内部３
ｂ，５ｂから飛び出すことを防止する爪部３ｃ，５ｃと
から構成されている。この爪部３ｃ，５ｃは、常に案内
部３ｂ，５ｂへ向けて付勢しているが、強化繊維２，４
の入れ替え時には手動により揺動自在に構成されてい
る。また、少なくとも案内部３ｂ，５ｂはセラミックに
より成形されている。

【００１３】上記繊維含浸案内装置１０は、図１〜図３
に示すように、上記回転金型７の軸心方向に沿って敷設
されたガイドレール１１上に走行車輪１２を介して移動
自在に配置されて駆動装置（図示せず）により所定速度
で往復移動される走行台１３と、この走行台１３上に設
けられ樹脂液槽１４を保持する走行フレーム部１５と、
この走行フレーム部１５に設けられた平面視略ロ字形状
の支持枠１６と、この支持枠１６の各所に設けられた導
入部材，浸漬用ガイド部材，導出部材，液切り部材，櫛
歯部材（いづれも後述する）とから構成されている。

【００１４】上記支持枠１６の収納棚６側には、各第１
の強化繊維束２をそれぞれ水平方向でかつ互いに一定間
隔で案内する第１導入部材１７が具備され、この第１導
入部材１７は、上記各案内部材３，５と同様に、棒状部
材１７ａと、凹状の案内部１７ｂと、爪部１７ｃとから
構成され、少なくとも案内部１７ｂはセラミックにより
成形されている。また支持枠１６から樹脂液槽１４内に
向けて支持板部１６ａが設けられ、この支持板部１６ａ
に設けられた第１浸漬用ガイド部材１８が、上記第１導
入部材１７を介して案内された各第１の強化繊維束２を
槽内に案内するように構成されている。また支持枠１６
の管成形装置８側には、第１浸漬用ガイド部材１８を介
して案内された第１の強化繊維束２を管成形装置８側に
案内する第１導出部材１９が具備されている。なお第１
浸漬用ガイド部材１８および第１導出部材１９は、各第
１の強化繊維束２をそれぞれ水平方向でかつ互いに一定
間隔で案内するように構成されている。具体的には、こ
の第１浸漬用ガイド部材１８および第１導出部材１９
は、図３に示すように、その長さ方向において一定間隔
で凹部１８ａ，１９ａと凸部１８ｂ，１９ｂを繰り返す
ような段付きシャフトに形成され、各凹部１８ａ，１９
ａに第１の強化繊維２それぞれが摺動案内される。

【００１５】また支持枠１６の、第１導出部材１９より
やや管成形装置８寄りには、図４に示すように、液切り
部材２０が設けられている。この液切り部材２０は、そ
の長さ方向が第１導出部材１９の長さ方向と平行な上下
一対の支持部材２０ａ，２０ｂと、これら支持部材２０
ａ，２０ｂ間の両端に固定されたスペーサ２１，２２
と、上下一対の支持部材２０ａ，２０ｂが向かい合うそ
れぞれの端部に挿入された上下一対のシリコンゴム２
３，２４とから構成されるとともに、上下のシリコンゴ
ム２３，２４間には隙間Ｓが設けられ、樹脂液９を含浸
させた第１の強化繊維束２が、第１導出部材１９を介し
て上記隙間Ｓに導入されて余分な樹脂液９が除かれるよ
うに構成している。

【００１６】そして、支持枠１６の管成形装置８側に
は、図５に示すように、第１の強化繊維束２をそれぞれ
整列させる櫛歯部２５ａ，２５ｂを有する上下２段の櫛
歯部材２５が設けられ、余分な樹脂液９が除かれた上記
第１の強化繊維束２は、下側の櫛歯部２５ｂを通って上
記管成形装置８の回転金型７の外周面に均一に巻き付け
られるように構成されている。

【００１７】また、支持枠１６の収納棚６側でかつ上記
第１導入部材１７よりやや上方には、各第２の強化繊維
束４を水平方向でかつ互いに一定間隔で案内する第２導
入部材２６が具備され、この第２導入部材２６は、上記
第１導入部材１７と同様に、棒状部材２６ａと、凹状の
案内部２６ｂと、爪部２６ｃとから構成され、少なくと
も案内部２６ｂはセラミックにより成形されている（図
２参照）。また樹脂液槽１４内において、この第２導入
部材２６を介して案内された第２の強化繊維束４を槽内
に案内する第２浸漬用ガイド部材２７が、上記支持板部
１６ａの、第１浸漬用ガイド部材１８よりやや上方に設
けられ、支持枠１６の管成形装置８側でかつ上記第１導
出部材１９よりやや上方には、第２浸漬用ガイド部材２
７を介して案内された第２の強化繊維束４を管成形装置
８側に案内する第２導出部材２８が具備されている。な
お第２浸漬用ガイド部材２７および第２導出部材２８
は、上記第１浸漬用ガイド部材１８および第１導出部材
１９と同一構成であり、第２の強化繊維束４をそれぞれ
水平方向でかつ互いに一定間隔で案内するように設けら
れている（図３参照）。

【００１８】また、樹脂液９を含浸させた第２の強化繊
維束４は、第２導出部材２８を介して上記液切り部材２
０の隙間Ｓに、第１の強化繊維束２と交互に導入されて
余分な樹脂液９が除かれるように構成されている（図４
参照）。余分な樹脂液９が除かれた上記各第２の強化繊
維束４は、櫛歯部材２５の上側の櫛歯部２５ａを通り
（図５参照）、上記管成形装置８の回転金型７の外周面
に沿って第１の強化繊維束２の外周に螺旋状で二重にか
つ均一に巻き付けられるように構成されている。

【００１９】上記実施の形態によると、回転金型７を回
転駆動させるとともに、走行台１３を所定速度で往復移
動させると、まず上下段の各収納棚６から第１案内部材
３および第２案内部材５を介してそれぞれ繰り出された
第１の強化繊維束２および第２の強化繊維束４は、繊維
含浸案内装置１０の第１浸漬用ガイド部材１８および第
１導入部材１７ならびに第２浸漬用ガイド部材２７およ
び第２導入部材２６を介して樹脂液槽１４内に導入され
て樹脂液９が含浸される。

【００２０】次に上記第１の強化繊維束２ならびに第２
の強化繊維束４は、それぞれ第１導出部材１９ならびに
第２導出部材２８を介して液切り部材２０の隙間Ｓに交
互に導入されて余分な樹脂液９が除かれた後、櫛歯部材
２５の上下各櫛歯部２５ａ，２５ｂをそれぞれ通って回
転金型７の外周面に螺旋状で均一に、かつ、互いに重な
って巻き付けられる。なお製作する管の必要肉厚（板
厚）に応じて、上述の工程を回転金型７の外周面に沿っ
た往復経路で続けることにより、所望の繊維強化樹脂管
を得ることができる。すなわち第１の強化繊維２として
ガラス繊維を、第２の強化繊維４としてカーボン繊維を
それぞれ用いることにより、ガラス繊維とカーボン繊維
からなる複合の繊維強化樹脂管が得られる。勿論ガラス
繊維とカーボン繊維との上下段の配置を逆にしてもよ
い。さらにガラス繊維とカーボン繊維以外の組み合わ
せ、たとえばカーボン繊維とアラミド繊維との組み合わ
せなど種々の組み合わせによる複合成形を行うことがで
きる。

【００２１】ところで、上記実施の形態においては、異
なる種類の繊維を用いた複合成形について説明したが、
同一の繊維を用いて樹脂管を成形することができる。す
なわち、同一繊維の二重巻きの成形ができる。このよう
に、同じ肉厚の樹脂管を製作する場合は、従来例と比較
してその製作工程が約半分になることから、製作時間す
なわちその製作コストを削減できる。

【００２２】また、第１の強化繊維２を用いて樹脂管を
製作し、引き続いて異なる種類の第２の強化繊維４を用
いて樹脂管を製作する場合には、上下段の収納棚６のう
ちいづれか一方にのみ第１の強化繊維２を収納しておい
て樹脂管を製作する。この第１の強化繊維２の樹脂管の
製作途中において、第２の強化繊維４を収納棚６の他方
に収納させるとともに、案内部材５に案内させておく。
そして第１の強化繊維２の樹脂管の製作が終了すると、
成形装置１全体を止めて第１の強化繊維２を所定の各部
材および回転金型７から取り外した後、第２の強化繊維
４を所定の各部材に案内させるとともに回転金型７に取
り付ける。これにより第１の強化繊維２から第２の強化
繊維４への切り替えができる。したがって本発明の成形
装置１は、装置の停止中において収納棚の入れ替え作業
に時間がかかる従来例と比べ、装置１全体の停止時間の
短縮を図ることができ、以って切り替え作業を迅速に行
い得る。

【００２３】このように、本実施の形態における繊維強
化樹脂管の成形装置１は、短時間で繊維の種類を切り替
えできかつ複合成形できる。なお上記実施の形態では、
各案内部材３，５、導入部材１７，２６、浸漬用ガイド
部材１８，２７、導出部材１９，２８、が、各強化繊維
束２，４を摺動案内するように構成しているが、上記各
部材を回動自在なローラータイプにして各強化繊維束
２，４を案内させてもよい。

【００２４】また上記実施の形態では、１段の液切り部
材２０に、交互に第１の強化繊維束２と第２の強化繊維
束４を導入しているが、上下２段の液切り部材を採用し
て下段の液切り部材に第１の強化繊維束２を導入し、上
段の液切り部材に第２の強化繊維束４を導入する形態で
あってもよい。

【００２５】

【発明の効果】上記した本発明の成形装置によると、短
時間で繊維の種類を切り替えできることから、従来の成
形装置と比べて時間短縮でき、以って製作コストを抑え
ることができる。また強化繊維を多種多様の組み合わせ
で複合成形できることから、より強度の高い繊維強化樹
脂管を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における繊維強化樹脂管の
成形装置の断面図である。

【図２】同成形装置における強化繊維束の案内部材およ
び導入部材を示す要部斜視図である。

【図３】同成形装置における繊維含浸案内装置の要部平
面図である。

【図４】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。

【図５】図１におけるＢ−Ｂ矢視図である。

【図６】従来例における繊維強化樹脂管の成形装置の断
面図である。

【符号の説明】

１ 成形装置 ２ 第１の強化繊維 ３ 第１案内部材 ４ 第２の強化繊維 ５ 第２案内部材 ６ 収納棚 ７ 回転金型 ８ 管成形装置 ９ 樹脂液 １０ 繊維含浸案内装置 １３ 走行台 １４ 樹脂液槽 １７ 第１導入部材 １８ 第１浸漬用ガイド部材 １９ 第１導出部材 ２０ 液切り部材 ２５ａ 上側の櫛歯部 ２５ｂ 下側の櫛歯部 ２５ 櫛歯部材 ２６ 第２導入部材 ２７ 第２浸漬用ガイド部材 ２８ 第２導出部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の強化繊維束を案内部材を介して
   繰り出し自在に収納する収納棚と、水平軸心回りに回転
   される回転金型と、この回転金型の軸心方向に沿って往
   復移動される走行台上に、複数本の強化繊維束に樹脂を
   含浸させる樹脂液槽を有する繊維含浸案内装置とから構
   成されるとともに、上記繊維含浸案内装置は、収納棚か
   ら繰り出された強化繊維束を案内する導入部材と、この
   導入部材を介して強化繊維束を上記樹脂液槽内に案内す
   る浸漬用ガイド部材と、この浸漬用ガイド部材を介して
   案内された強化繊維束を樹脂液槽外に案内する導出部材
   と、この導出部材を介して案内された強化繊維束の余分
   な樹脂液を取り除く液切り部材と、この液切り部材を介
   して案内された強化繊維束をそれぞれ整列させる櫛歯部
   を有する櫛歯部材とを具備し、この櫛歯部材を介して案
   内された強化繊維束を上記回転金型に巻き取り繊維強化
   樹脂管を成形する成形装置において、 上記収納棚に、第１の強化繊維束および第２の強化繊維
   束を繰り出し自在に配置し、上記案内部材，導入部材，
   浸漬用ガイド部材，導出部材および櫛歯部材は、第１お
   よび第２の強化繊維束を、それぞれ別個に案内し得るよ
   うに一対づつ配置し、かつ少なくとも上記両櫛歯部材に
   ついては、第１の強化繊維束と第２の強化繊維束とが互
   いに重なって回転金型に巻き取られるように上下に配置
   したことを特徴とする繊維強化樹脂管の成形装置。