JP4276076B2 - フォームを形成するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォーム(foam)を形成するための方法及び装置に関する。本発明の方法及び装置はとりわけ、セルロース、ガラス繊維、アラミド、サイザル麻、又は他の類似の繊維材料の種々のウェブ様生成物を形成するのに適している。本発明の方法及び装置は、例えば、種々の自動車のシャシ(chassis; 車台)部品；機械及び装置の囲い込むもの(enclosures)；並びに他の非常に多くの用途；において使用するための、複雑な多層積層物又は複合材料を製造するのにとりわけ適している。本発明の方法及び装置は、長い繊維、又は連続ヤーン、連続リボン若しくは連続ネットさえも利用して生成物を製造するのに使用されることを意味している。本発明に関して記述するフォームは、主として水及び界面活性剤から成るフォームを意味する。

本発明の好ましい具体例による生成物は、ほとんどの場合、以前同じ用途に使用された金属薄板構造物を取り替えることを意味する。なぜなら、それら金属薄板構造物及び他の類似の金属構造物は、錆びるのを避けるために、製造時も使用時も、大変な気配りと維持とが必要とするからである。金属構造物はまた、小さい衝撃によって、単なる審美的変化が生じるか又は塗装面にも損傷が生じるように、小さい衝撃にさえ敏感である。その結果、これらは、とりわけ、それら構造物が腐食性物質にさらされる用途において、さびを発生させる。
上述の用途において、種々の積層物及び複合材料は一層の耐久性があるが、それらの価格は時として、上述の金属薄板構造物の価格よりも僅かに高い。コストが高い理由の１つは、製造技術が複雑であることである。次の例は、自動車のフェンダー(wing; 泥除け)又はボンネットの製法に関する。

自動車のフェンダー又はボンネットの、外に見える部分が、非常に平滑でなければならないことは言うまでもない。他のいずれかの場合の塗装面（ボートの船体は、これのもう１つの例である）は、光を不均一に反射する。このことは、品質が悪く且つ製造精度が悪いことの表れと見なされる。換言すれば、積層物は、類似表面の平滑さを、金属薄板の平滑さのように見せるのに必要である。実際問題として、このことは、製造物が、例えばガラス繊維から造られるとき、非常に微細粒化繊維を使用しなければならないことを意味する。そのような微細粒化繊維の特徴は、それから造られる積層物が、例えば、自動車のフェンダーとして使用されるのに十分耐えられないことである。従って、ガラス繊維のフェンダーは、幾つかの異なる層で造らなければならない。強度及び耐久性が要求されるため、長さが約４５〜５０ｍｍ（それを超えることもあり、それ未満であることもある）の比較的粗い繊維を有する構造用層が存在する必要がある。

最小の数として、上述の２つの層は、必要な外観と強度とを達成するのに十分であろうが、その製造を自動化すれば、問題が生じる。先ず、そのプロセスは、生成物の形をよく類似するように再生するモールドが必要である。最も簡単な方法は、単品モールド(one-part mould)のみを用意することであろう。先ず、単品モールドの中に表面マットを置き；次いで、樹脂を入れる。この後、補強用マットを敷き、その頂部に樹脂のもう１つの層を横たえ；その後、それら層は一緒に圧延して、あらゆる気泡を取り除く。しかし、樹脂を延ばす工程と気泡を圧延する工程の両方は、視覚によって制御しなければならないように、この種の製法は、全体的に手動となるであろう。このことに加えて、これに類似する積層プロセスは、製造中にガスが発生するため、健康上危険である。

上述の手作業は、当該業界において、モールドの表面層の頂部に樹脂を置き；次いで、該樹脂の頂部に、例えば、補強用マットを敷く；方法によって置き換えられてきた。積層物は、このようにして形成され；次いで、該モールドの他の半分によってプレスされて、該積層物の形状にされる。また、該モールドの他の半分は、両方の層を通して、該樹脂をプレスする。米国特許第５,６７２,３０９号明細書は、注入方法であって、表面層が先ずモールド内に配置され、もう１つの層がそれの頂部に配置される該方法を開示する。それら層の１つは、所望の位置に開口を有している。これら２つの重ね合わされた層は、次いで、該モールドの端部が堅く締り始まるように、該モールドの他の半分によって互いにある程度プレスされる。この段階で、モールドが十分に閉じるとき、樹脂が、該モールドの全体に渡って広がり、両方の層に含浸するように、該樹脂は、それら層の一方の中にある穴(hole)であって、該モールドのいずれか半分の中にあるノズルと対応する該穴を通して、それら層の間に注入される。

この方法が更に発展したものは、真空注入成形法(vacuum injection moulding method)であって、モールドが、互いの前に配置されている２つの部分(pieces)であってそれらの間に必須のガラス繊維層が敷かれている該部分から成っている該成形法である。特開昭５８−１６８５１０号公報は、この製造技術の原理を記述している。これに加えて、モールドの中に樹脂を注入するために、モールドの１つ以上の部分の中に開口が配列されていた。従って、開口は、該樹脂によって置換された空気を除去するために配列されていた。前述の空気が除去されるのに吸引(suction)が使用される場合、用語「真空注入成形」を使用する。

上述の２つの層、表面層と補強用層とから、上述の生成物（即ち、自動車のフェンダー）を製造する場合、米国特許第５,６７２,３０９号明細書に記述されているように、モールドが僅かに開いている間、樹脂がそれら層の間に導入されない限り；又は、少なくとも、該補強用層に向かい合っている該モールドの側において、開口が互いに非常に接近して与えられていない限り；該樹脂はそれらガラス繊維層の中に十分広がらないことが直に分かるであろう。この理由は、ガラス繊維層を一緒にプレスしたとき、それらガラス繊維層は、実際の層の方向に該樹脂を自由に流出させないが、該樹脂の流出方向はそれら層に垂直であるということである。従って、真空注入成形法を用いて、これら２つの層から生成物を造ることが望ましいとき、該モールドの内部で樹脂が均一に広がるように、モールドが部分的に開いていなければならないか；又は、モールドの半分(halves)の１つがほぼ完全に穴が開いていなければならない；であろう。しかし、後者は、不必要なまでに費用のかかる解決法である。なぜなら、各々の樹脂入口開口が実際面では、樹脂供給管であってそれらに導管が接続されている該管を必要とするからである。

この欠点を改善するために、比較的厚く、できるだけ均一な中空繊維から成る特殊な流れ層(flow layer)を使用し、そうすることによって、該層の方向への樹脂の流れを一層容易にすることが提案されてきた。もし該流れ層が生成物の表面層又は補強用層として機能し得れば、当然好ましいのであるが、実際には、このことは不可能であり、とりわけ、表面層に関してはそうである。なぜなら、流れ層の繊維が粗い構造であるためである。表面層が平滑であると、最終生成物に関する要求が満たされないであろう。厚い繊維も、中空の繊維も、厚くて且つ中空の繊維も、補強用層に最大の強度を与えず、それによって、それら繊維は、少なくとも要求の多い用途における補強用層として使用することはできない。
従って、その結果は、米国特許第５,６７２,３０９号明細書に記述されているような、部分的に開放されるモールドの方法を用いない限り、この例では少なくとも３種の異なる層が必要であるという状況にある。他の事例では、次の層：即ち、生成物の外側の表面層；生成物の内側の補強用層；及び、これら２種の層の間の流れ層；が必要である。

製造過程の全つながりを考慮して、製造プロセスの自動化を図る場合、我々は、生成物を製造する従来法を記述することができる。このことは、前述の特開昭５８−１６８５１０号公報に十分に記述されている。この特開昭公報は、各々の層を別々にモールドの中に置き；次いで、該モールドの半分同士を一緒にプレスし；次いで、樹脂を該モールドの中に注入する；方法を開示する。換言すれば、積層物の層の各々は、該モールドの中に別々に導かれる。このことは実際問題として、各々の層が別々に造られ、別々に運搬され；しかも、各々の層がそれ自体のロールから該モールドの中に広げられる(unrolled)；ことを意味している。
各々の層が別々に造られる理由は、外観と強度の両方に関して最終生成物の十分な品質を得るための、多層生成物を造る方法がこれまで存在しなかったことである。

記述すべき中間工程は、ある製造方法であって、別々に造られたウェブが縫合によって合体されるため、最善の状態では、ただ１つの多層繊維マットをモールドの中に敷く必要がある該方法である。しかし、たとえ、該繊維マットを取り扱う工程が容易になり、そうすることによって、生成物の製造過程が単純化されたとしても、最終結果は、人が想像するほど非常に優れている訳ではないことが指摘されている。種々のウェブを一緒に縫合する工程によって、表面層の変形も創り出され、そうすることによって、たとえ最終生成物の表面自体が平滑であったとしても、縫合された部分が該表面において目に見える(visible; 視覚に感じられる)。このことによって、補強用層及び流れ層は、一例として使用される３層生成物として一緒に縫合することができるものの；表面層は離れた状態に保持されなければならない；という状況が事実上導かれる。換言すれば、縫合するという追加工程によって、別々に取り扱われるマットの数が、３から２に減少する。このことは、縫合工程を使用することに関するある疑念を投げかける。

積層物の層として使用されるウェブを造るための多数の方法が存在する。抄紙機において使用されるウェブ形成装置によって最もよく識別される、いわゆるウォータ法(water method)；１９７０年代からウィギンズ・ティーペ(Wiggins Teape)によって開発されてきたフォーム法(foam method)；及び、いわゆる乾燥法(dry method)；が存在している。これら上記の方法は全て、必要に応じて、多層生成物を造るのに使用することができるものの、これまで、それら方法のいずれも、この出願書類において解説した生成物にとって十分な品質を持つ生成物を造ることは不可能であった。

ウォータ法において、上述の解決法で使用される繊維に関する問題は、既にヘッドボックスにおける、繊維の制御されていない綿状沈澱反応(flocculation)；繊維のカール(curling)；繊維フロック(fibre flocks)の開き(opening)；等であった。上記問題の１つの理由は、ウォータ法の強力な乱流である。この乱流は、一方において、既に結合している、均一な大きさに作られているフロックをばらばらにほぐし；他方において、単一フロックをカールさせ；しかも、それが懸濁液と混合する時、ほぐされていない(unopened)繊維フロックの中に他の繊維を一緒に集めて結合させる能力を、それらカール済み繊維(curled fibres)に与える。加えて、ウォータ法は、密度(consistency; 粘度，濃度，コンシステンシー)の変化に非常に敏感である。このことは、該方法が一様に機能するためには、事実上、密度は、細心の注意を払って一定に保持しなければならないことを意味している。

多層生成物を製造するのにウォータ法を使用する場合、繊維層は、ウォータ法の乱流レベルが大きいため、すっかり完全に混合され、そのため、異なる層は、それら層に割り当てられた仕事(tasks)を、最良の方法で果たすことができない。更に、ウォータ法は最初から、セルロース系繊維のウェブを形成するのに使用するために開発されてきたことを考慮しなければならない。ウォータ法は、セルロース繊維のウェブを形成するのには非常に適しているものと思われる。換言すれば、セルロース系繊維の寸法及び剛性(rigidity)は、水性懸濁液に適している。このように、ウォータ法に存在する乱流によって、セルロース系繊維はカールされないし、それら繊維は過度に混合されないが、ウェブの形成及びヘッドボックスの操作に関する限り、最適である。しかし、異なる積層物及び複合材料には、種々の繊維が使用され、しばしばガラス繊維から出発して、ときどき、例えばアラミド繊維、ときどき炭素繊維、又はサイザル麻若しくはジュート繊維で終るので、ウェブ形成プロセスで設定される繊維の必要条件は、セルロース系繊維の処理における必要条件と全く相違する。例えば、積層物及び複合材料でのみ使用される繊維の寸法及び剛性は、セルロース系繊維の寸法及び剛性と大きく異なっている。

ウォータ法に存在する乱流レベルは、水の粘度に大きく依存しており、このことは事実上、少なくとも種々の繊維の必要条件に関する限り、乱流レベルは比較的一定であることを意味している。このことは当然、ある種の繊維（例えば、ポリエステル、及びビスコース繊維）を用いれば、乱流によって、それら繊維は曲がってねじれ、それによって、それら繊維は互いの周りにねじれて、該プロセスの如何なる後続の工程でもほぐれることのできない結び目(knots)と繊維の大きな蓄積物(accumulations)とが形成されることを意味している。

他方、乾燥法においては、それら繊維層の間の、いずれかの種類の自然結合(natural bonds)を実証することが困難である。なぜなら、単繊維又は繊維フロックの間にも、繊維層の間にも混合性乱流(mixing turbulence)は全く存在しないからである。その代わり、各々の層は、それ自身の、容易に分離することのできる層を形成し、このことは必然的に、最終生成物の品質に悪影響を及ぼすであろう。空気法(air method)においては、繊維の長さが限定される。なぜなら、それら繊維は、長い繊維と一緒に操作することのできないスクリーンからウェブの上に広げられているからである。空気法を用いる場合、繊維層を互いに接着させることが望ましいならば、それら層は縫合しなければならないであろう。そのために、縫合された層の表面に押された跡(impressions)が残るか、又は層の間に特殊な接着が生じる。しかし、このことによって、生成物は硬化し、巻くことが困難になる。加えて、硬い生成物を巻くことによって、層の間に裂け目が生じることがある。そのことによって、生成物の品質は悪影響を受ける。更に、坪量の局部的変動が比較的大きくなることは、空気法の特徴である。

フォーム法は、例えば、乱流レベルに関する限り、これら２つのウェブ形成方法の間に位置している。フォーム法の乱流特性は、ウォータ法の乱流特性と全く相違している。フォーム法における乱流は典型的には、均質なフォームが形成されてしまった後ではなく、フォームを形成するためにのみ使用される。換言すれば、混合用パルパーでフォーム懸濁液が生成される場合、たとえ乱流レベルが、ウォータ法と比べて、１マグニチュード(magnitude)又は数マグニチュードだけ小さくても、強い乱流が使用される。このことは、フォーム懸濁液中の繊維が、ウォータ法における程容易にはカールされないし、損傷も受けないことを意味する。フォーム懸濁液を混合用パルパーからヘッドボックスまで移動させる場合、その流れが、ヘッドボックスそれ自体の中でも、全体として実質的に層流である。フォーム懸濁液中の繊維は、フォームの気泡に拘束され、それら気泡と一緒になって、それら繊維は、フォームがサクションボックスの影響を受けて生産機のワイヤの上で崩壊するまで、互いに対して実質的に動かない状態に保持される。

各々の用途のための最適な製法を捜し求めているとき、たとえフォーム懸濁液の密度(consistency)が重要因子であるとしても、フォーム法における密度は、ウォータ法における程重大でない。ウェブが形成される前、繊維又は繊維束が互いに接触した状態になると、望ましくないフロック(flocks)形成されるかも知れないので、フォーム法の基本的概念は、そのように接触した状態にならないように、所望の寸法の個々の繊維又は繊維束を、フォームの１つ以上の気泡に拘束する(bind; 一緒にする)ことである。

単層生成物と複層生成物の両方を製造するのに最も有効な方法は、実際問題としてフォーム法であり、フォーム法を用いて、異なる繊維タイプの各々を最適なやり方で処理することができるということに、我々は注目した。このフォーム法は、当初、ウィギンズ・ティーペによって開発されたような方法のままでもないし、米国特許第３,９３８,７８２号明細書に開示されているような方法でもない。その米国特許明細書に開示されている方法（図１）において、初期材料（例えば、繊維、界面活性剤、ｐＨ調整剤及び安定剤等）は、投与量を丁寧に秤量して、混合用パルパーの中に導入する。例えば、生産機のワイヤピットからのフォームと、生産機の液体循環からも入手可能な水の両方は、混合用パルパーの中に供給する。ほとんどの場合、ウェブ形成に必要な初期材料は全て、種々の理由により、１台の同一パルパーの中で一緒にパルプ化することはできず、多数のパルパーを使用する必要がある。とりわけ、多層ウェブを形成する場合、パルパーの台数は、少なくともウェブの層の数に等しくなければならないという事実が知られている。これらの材料は、１台以上のパルパーの中でフォーム懸濁液に形成され、該懸濁液は、生産機へ；又は一時的に貯蔵タンクの中に；特注ポンプを用いて送り込まれる。

生産機の中に導入されたフォーム懸濁液は通常、ワイヤピットを経由してヘッドボックスの送込み管の中に導入される。ワイヤピットにおいて、フォーム懸濁液の密度(consistency)は、所望のレベルに調整される。ヘッドボックス中の供給管は、ヘッダー；該ヘッダーとの関連で配置されているノズル；及び、それらノズルからヘッドボックスまで導かれている管；から成っている。従来、その管は、米国特許第３,９３８,７８２号明細書に記述されるように（図２）、ループを形成するように配置された、多数の可とう性プラスチック及びゴムの管から成っている。その管は、ヘッダーと管の接合部に配置されているノズルと一緒に、乱流を創り出して維持する。フォーム懸濁液は、それら管からヘッドボックスの中に導かれる。該ヘッドボックスの構造は、非常に単純になるであろう。

米国特許第６,０１９,８７１号明細書（図３）；同第６,１３６,１５３号明細書（図５）；及びカナダ国特許出願第２３０１９９５号明細書（図４）；に記述されている解決方法は、従来技術のヘッドボックスの構造の例として挙げることができる。ヘッドボックスは、フォームを投与して、ワイヤ上に均質なウェブを形成するために使用される。ウェブの坪量は、例えば、ヘッドボックスの中に清浄なフォームを供給することによって調整することができる。これは、初期のフォーム懸濁液の密度を希釈するか；又は、初期の繊維フォーム懸濁液の層厚さを局部的に薄くする；ための供給点(feeding point)によって決まる。
多層生成物を製造する（即ち、いわゆる多層ウェブの形成を行う）場合、ヘッドボックスは、多数の区画室(compartments)であって、それらの各々が個々に作動する該区画室から成るであろう。そのような構造の例を、図５（米国特許第６,１３６,１５３号明細書）に例示する。場合によっては、ヘッドボックスの内側に配置されているか；又は、ヘッドボックスを通過している；特殊な供給管（図６；米国特許第６,２３８,５１８号明細書）が、所望のフォーム懸濁液を、所望の位置で、ヘッドボックスによって形成されるウェブの内側に供給するのに使用されるように、多層ウェブの形成は行われるであろう。

しかし、試験によって、フォームを生成する従来法と、ヘッドボックスの中にフォーム懸濁液を供給することの両者は、不必要に複雑であることが分かった。更に、例えば、供給管は、フォーム懸濁液供給装置において問題となることが分かった。現行のプロセスと試験の両方によって、これらの管は閉塞しがちであることが分かった。実際問題として、これが生じるので、単一繊維（例えば、カールした繊維）又は繊維のフロックは、管の内側か又は管の開口部で捕らえられ、次いで、捕らえられた繊維又はフロックは、更に多くの繊維を捕らえ、そうすることによって、フロックの寸法が増大する。フロックは最初、非常に多孔性であるので、液体及び（又は）ガスは依然として該フロックを通過し、繊維及び恐らく他の固形物は該フロック中に捕らえられ、同時に、液体及び（又は）ガスは依然として貫流する。しばらくの間、寸法が増大して、管又は管の開口部に次第に硬く付着してきたフロックは、液体及び（又は）ガスの流れにも悪影響を及ぼし始め、最終的に、管を通過する流れを停止させる。管装置の管の１本が閉塞すれば、ヘッドボックスに直ちに変化が生じ、その変化は、ヘッドボックスから放出される、ウェブに悪影響を及ぼすのに十分大きな量に反映されることがある。たとえ、これらの閉塞した管にフラッシュを行う(flush)ことが可能であるとしても、製造プロセスを全く停止させることなく、そのような可能性が該装置の構造に与えられたとき、最良の場合でも多くの仕事が必要となるであろうし、最悪の場合、比較的大きな生産量が損失するであろう。更に、材料の繊維が長ければ長い程、管及びヘッダーはそれだけ容易に詰まることが、全く当然のように認められた。使用される繊維の種類（主に、それら繊維の形状及び剛度）は、繊維のフロックがどれほど速く形成されるかということと、管の閉塞傾向の両方に影響を及ぼす。

このように、従来技術のフォームプロセスも、そのプロセスで実際に使用されるヘッドボックスによる解決法も、長い繊維を含有するフォーム懸濁液を処理するのに必ずしも適切ではない。フォーム法で使用される従来のヘッドボックス（より正確に言えば、それの管装置）は、繊維の種類によって決まるが、長さが５０〜１００ｍｍ未満である繊維を処理することができるに過ぎないと言うことが、結局、真相である。
場合によっては、例えば、細長い軟質の繊維及び（又は）長い繊維［例えば、１．７デシテックス(dtex)のポリエステル及びビスコース繊維であって、長さが３０ｍｍを越えるもの］を処理する場合、乱流は全く役に立たない。これらの繊維の場合、従来技術のフォーム法さえ、用いることはできない。なぜなら、混合用パルパー中に存在する比較的小さい乱流さえ、繊維を曲げ且つそれら繊維を混合し、その結果、互いの周りにねじれ、且つ、該プロセスと最終生成物の両方に悪影響を及ぼすフロックを形成するからである。ウォータ法も、乱流のために全く論外である。この乱流は、従来のフォーム法のものより大きい。

幾つかの吸水性材料をウェブに添加する工程も、問題として認定されてきた。この問題は、例えば、米国特許第６,０１９,８７１号明細書において検討されている。この米国特許明細書において、フォーム法は、従来のウォータ法よりも実質的に優れていることが見出された。しかし、フォームも水分を含有しているため、この従来技術のフォーム法にも、それの欠点がある。この欠点は、例えば、使用される吸水性ポリマーが、フォーム中に存在する水に長時間の間さらされ、それによって、ほぼ完全にそれの効果が失われることである。上述の刊行物は、例えば、該ポリマーを急速冷凍すること（若しくは、少なくとも冷却すること）；該ポリマーを被覆すること；又は、ワイヤに供給されているフォーム懸濁液に、できるだけ遅く該ポリマーを導入すること；によって、その問題を解決しようと試みている。記載されている測定値は全て、特殊な装置を必要とし、これによって、製造コストは当然増大するであろう。

たとえ、従来技術のそのようなフォーム法が、多層生成物（例えば、三層生成物）を製造するのに非常に有用であるとしても、従来技術のフォーム法を用いて、長い繊維を好む生成物を製造することは不可能であった。なぜなら、既述の管装置は、いっそう短い繊維で閉塞することが分かったからである。閉塞する理由の一部は、硬くない繊維は、曲がり；カールし；しかも、フォーム懸濁液を形成しながら、混合用パルパー中で既にフロックを形成する；ことである。

我々は、従来の積層材料に関連する問題のもう１つの例として、米国特許第６,２３１,０９４号明細書に開示されている、車輌のバンパーの製法を解説する。このバンパーは、図７に示すように、好ましくは繊維含有熱可塑性ウェブで造られている２枚のウェブであってバンパー全体に広がっている該ウェブと；いっそう狭い繊維含有熱可塑性リボンであってバンパ体を所望の位置で補強する該リボンと；から成っている。該刊行物によると、６枚のウェブ又はリボンは、分離されており、それらは、製造段階においてのみ互いに接触させられる。それらウェブを敷くこと、とりわけ、モールドが閉ざされているとき、それらウェブを所定の位置に保持することが、如何に精確であり且つ労力を必要とするかを想像することは困難でない。

本発明による方法と装置とによって、とりわけ、上述の諸問題が解決される。本発明の特徴は、生産機のワイヤの上にフォーム懸濁液が導入される直前に、ノズルからヘッドボックスの中に、フォームを高圧で導入することによって、乾燥材料及びフォームがヘッドボックス中で混合されるまでは、それら乾燥材料及びフォームは、フォーム懸濁液になるように一緒に混合されないことである。
従って、本発明による方法において、繊維材料をフォームの中に混入させるのに、パルパーは全く必要でない。それによって、ヘッドボックスからのフォームポンプも管も全く必要でなく、ヘッドボックスとヘッドボックスの間の管については言うまでもなく必要でない。

更に、本発明による方法は、フォーム法において使用される材料に全く影響を受けない。繊維の長さ又は剛度は、自由に選定することができる。なぜなら、ワイヤまでの繊維の経路に細長い管は全く存在しないので、繊維はそのような細長い管を詰まらせることはできないからである。
本発明による方法と装置とを用いると、形成されるウェブの１つ以上の層の中に、例えば、連続繊維；連続ヤーン；連続リボン；連続網；又は、最終生成物に必要なほとんどあらゆる成分；を導入することが可能となる。
本発明による方法及び装置の他の特徴は、特許請求の範囲から明らかになるであろう。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明による装置及び方法を一層詳しく記述する。
図１は、パルパー(pulper)１０から出発すると見なすことのできる、従来技術のフォームプロセスであって、フォームが少なくとも液体（好ましくは水）とガス（好ましくは空気）と界面活性剤とから形成され、該フォームの中には、フォーム繊維、充填材、ｐＨ調整剤、安定剤、着色剤、及び結合剤、及び他の添加剤が、フォーム懸濁液を形成するために更に導入される上記プロセスを示す。水は、ポンプ１４及び流量計１６を通り、導管１４を経由してパルパー１０の中に導入される。その水は当初、例えば、生産機の水分離装置由来のもの、又は（清水を包含する）他の適切な源由来のものである場合がある。界面活性剤２０は、秤量計１８等を用いてパルパーの中に投与し；適切な繊維材料２４は、秤量計２２等を用いてパルパーの中に投与し；また、充填材、安定剤、着色剤、及び結合剤及びｐＨ調整剤は、１つ又は複数の秤量計２６等を用いて投与する。これらの各々は、それら自体の計測装置を通して導入するのが好ましい。このようにして生成されるフォーム懸濁液のガス含有量は、標準気圧及び標準温度で５０〜８０％の範囲に及ぶことがあり、時にはこの広範囲の外にある場合もある。フォーム懸濁液の固形物含有量は、フォームの密度と、繊維の種類及び長さと、造るべき生成物とによって決まるが、２〜２５％の間にあり、ときどきこれより更に低い。このフォーム懸濁液は、次いで、所望の生成物を造るために、パルパー１０から、ヘッドボックス４０を経由して生産機のウェブ形成用ワイヤ(wire; 漉き網)３０まで導かれる。この開示されている従来技術のフォームプロセスにおいて、上述の（繊維材料を包含する）固形物、界面活性剤、充填材、等は、パルパー１０の中に導かれる。それら原料の混合比は、例えば、秤量計に連結された専用の供給装置であって、時間単位当りの精確な比のために必要な量（ｋｇ／分）を混合するための該供給装置を経由して各々の原料を導くことによって決定される。水の必要量もまた、流量計を用いてパルパーの中に導かれるので、水及び界面活性剤によって、固形物が該パルパー中で均一に分散したフォームが形成される。

ある原料は、場合によっては、その量がパルパー中のフォームから測定することのできる段階でのみ、パルパー中に導入することができる。このことは、例えば、ｐＨ調整剤と関連していることがある。この場合、パルパー中のフォームのｐＨを測定し、その結果に従って、ｐＨ値は、該パルパーの中に酸性又は塩基性の化学薬品を導入することによって調整することができる。
実質的に繊維を含有しないフォームであって、直接的か又はワイヤピット(wire pit; ワイヤ用空間)３４を経由し、ポンプ３６からの助けを得て、ウェブ形成用部分のサクションボックス(suction boxes; 吸込み箱)３２から送り返される(returned; 戻される)該フォームもまた、管路３８を経由してパルパー１０の中に導入することができる。
フォーム懸濁液は、これのために特別に考案されたポンプ４２を用いて一定流量で、パルパー１０から排出される；該ポンプは、遠心力ポンプであるか又は置換ポンプである場合がある。フォーム懸濁液は、それの密度(consistency; 濃度)が精確であるならば、ヘッドボックス４０までポンプで直接的に送り込むことができる。フォーム懸濁液は、ワイヤーピット３４までポンプで送り込むこともできる。ワイヤーピット３４において、フォーム懸濁液の密度は、精確になるように調整し；次いで、該懸濁液は更に、ワイヤーピットからヘッドボックス４０の中にポンプで送り込むか、又は、貯蔵タンク４４を使用することが必要であると考えられるならば、該懸濁液は貯蔵タンク４４の中にポンプで送り込むこともできる。貯蔵タンク４４からのフォーム懸濁液は、使用のために、ポンプ４６を用いて導くのが好ましい。

従来技術に従って、フォーム懸濁液をヘッドボックス４０の中に導く場合、該フォーム懸濁液は、先ず、ヘッダー(header)５０の中に供給される。ヘッダー５０において、フォーム懸濁液は、ノズル５２によって管装置５４の中に分配され；該フォーム懸濁液は、管装置５４によって、現行のヘッドボックス４０の中に供給する。ノズル５２及び管装置５４は、図２と共に一層詳しく記述する。
実質的に繊維を含有していないフォームもまた、フォーム懸濁液の密度及び（又は）生成物の坪量(grammage)を調整するために、例えば、ワイヤピット３４からヘッドボックス４０及び（又は）供給管装置まで導くことができる。
ヘッドボックス４０からのフォーム懸濁液は、ウェブ形成用部分のワイヤ３０であって、それの下方に（上位概念で言えば、フォーム懸濁液の反対側に）サクションボックス３２が配置されている該ワイヤ３０の中に送り込んで、ワイヤ３０を通して吸引によってフォームを除去する。このようにして形成したウェブから除去されたフォームは、ワイヤピット３４の中に導くか；又は、代替的に、フォーム懸濁液を生成するパルパー１０の中に直接導く。

ワイヤ３０上で形成したウェブは、乾燥工程に送り、場合によっては、続いて被覆工程に送る。該ウェブのために行う後処理は、生来、生成物の要求事項によって決まるため、本明細書において、それら後処理について解説する必要はない。
図２に示す入口ノズル５２及び管装置５４は、ヘッダー５０と現行のヘッドボックス４０の間に配置されている。ヘッダー５０内に複数のノズル５２が配置されてきた。ヘッダー５０の内面は円筒形ではないものの、管装置５４の前におけるフォーム懸濁液の乱流レベル(turbulence level)を高めるために、ヘッダー５０は隆起部(ridges)等を備えている。管装置５４中の管の数は、ヘッダー５０内のノズル５２の数に等しい。管装置の管５４は大抵、該図に示すように、ループ(loop; 輪)として配列されている。この形状の管及びノズルによって、フォーム懸濁液が均質に保持され；且つ、管装置５４の管全体において同等の乱流が維持される；ものと思われる。その目標は当然、それら管によってフォーム懸濁液をヘッドボックス４０の中に放出させることであり、その際、繊維は毛くずで覆われていないが、それら繊維は生産機のワイヤの上に容易に且つ均一に分配させることができる。

しかし、実際問題として、ノズル５２及び管装置５４は非常に容易に詰まることが分かった。この危険性は、とりわけ、それら繊維の長さがフォーム懸濁液中で増大するときに存在する。このことは現在、問題をはらんでいることが分かってきた。なぜなら、フォーム法は工業的に用いられてきており、しかも、膨大な数の種々の生成物がその方法を用いて製造することができることが認められてきたからである。これは、とりわけ、多層生成物中の層の１つが、例えば補強用層である該多層生成物をも意味する。他の方法によって製造される補強用マットは、約５〜５０ｍｍの繊維長さを有している。これは主に、繊維の種類によって決まる。そのため、同じような長さの繊維を使用することは、フォーム法において必要である。しかし、このことは、実際問題として、困難であることが分かってきた。なぜなら、当然、繊維の種類によって決まるが、そのような長さの繊維は、非常に容易にフロックを形成し、細長い管の中で一旦フロックが形成されると、それらは管全体を容易に閉塞するであろう。

たとえ、図１の開示内容が１台のパルパーのみを挙げているとしても、場合によっては、製造のために多数のパルパーが必要とされることは明らかであることに、更に注目すべきである。例えば、多層生成物を製造する場合、パルパーの必要台数は、通常、層の数に等しい。更に、プロセスが、互いに接触することが許されない材料を伴なう場合、材料と、それら材料が中性である(neutral to)材料の両方からの別々のフォーム懸濁液を混合すること；及び、フォーム形成段階（好ましくは、ヘッドボックスの直前）でのみフォーム懸濁液を混合すること；が望ましい。換言すれば、多層ウェブを形成する場合、必要なパルパーの台数は、容易に６台程度にはなるであろう。

図３は、従来のフォームプロセス：即ち、ヘッドボックス４０；それに先行する管装置５４；ヘッドボックスの後のウェブ形成区域であって、それのワイヤとサクションボックスとを備えている該区域；を概略的に示す。図３はまた、図１のポンプ４８に相当するポンプであって参照番号４８を持つものをも示している。ポンプ４８に続く管路には、図２のヘッダー５０と管装置５４の両方が存在している。図３はまた、ヘッドボックス４０が、フォーム懸濁液をウェブ形成区域まで［フードリニア・ワイヤ(Fourdrinier wire)を備えた、いっそう従来のウェブ形成区域を示す図１とは異なり、２台のワイヤ３０の間の隙間まで］直接送り込むことのできる方法を示している。図３は更に、ウェブ３０の外側に配置されているサクションボックス３２から入手することのできるフォーム；又は、通常、ウェブ形成区域から入手することのできるフォーム；を、管路５８に沿ったポンプ５６によって送り込んで、ポンプ４８とヘッドボックス４０の間のどこかでフォーム懸濁液と混合することのできる方法を示している。この混合は、ヘッダー５０の後、ノズル５２若しくは供給管５４との協力で；又は、現行のヘッドボックス４０の中で；行うのが好ましい。添加すべきフォームの量は、調整することができる。

図４は、フォーム入口導管１５８'であって、フォーム懸濁液を希釈するためか、又は、フォームを添加することによって、生成物の坪量を均一化するために、フォーム懸濁液導管１５４と関連して配置されている該導管１５８'を備えている、よく似たヘッドボックス１４０を示している。導管１５８''は、機能的に類似しており、フォームをヘッドボックス１４０の天井まで導くために配置されており、該導管からのフォームは、ヘッドボックス４０に沿ってワイヤ１３０の方に導かれる。該フォームはまた、フォーム懸濁液中の繊維がフォーム懸濁液の流れ方向に配向するのを防ぐための潤滑剤としても作用する。

図５は、第３の、従来技術のヘッドボックス２４０による解決法であって、三層生成物を製造するのを可能にする該解決法を示している。図５に示すように、ヘッドボックス２４０は、垂直に、３個の室（２４２、２４４及び２４６）に分割されており、それら室の各々は、それ自身のフォーム懸濁液を源（２４８、２５０及び２５２）から受け取る。しかし、（室２４２及び２４６のフォーム懸濁液から形成された）両方の表面層、又は全ての層さえ類似しているが、示されている技術によって、３種の異なる層をも製造する可能性が与えられる。図５は、各々の室（２４２、２４４及び２４６）の中に導入されたフォーム懸濁液を、同時にウェブ３０の間のウェブ形成区域に導く方法を示している。サクションボックス３２を用いて、２つの方向でフォームを除去することによって、ウェブは速やかに形成され、該ウェブの異なる層は、それら層の境界域でそれら異なる層の繊維が混合されるために、互いに接着する。

図６は、更にもう１つの従来技術のヘッドボックス３４０による解決法を示す。この場合、ヘッドボックス３４０の中に、３個の室（３４２、３４４及び３４６）が、互いの頂部の上か又は互いに隣接して配置されている。これは、ヘッドボックス３４０の設置位置によって決まる。室（３４２、３４４及び３４６）の各々は、先の図との関連で記述したように、それら自身の層をウェブに供給することができる。この解決法は、ウェブに別個の層又はストリップ(strip)を形成する、（それら室を比べて）更にもう１つの方法を示す。この解決法は、フォーム懸濁液を供給する室３４４を通り抜けている管（３４８及び３５０）であって、ウェブにそれ自身の層を形成するそれら管（３４８及び３５０）を用いて実施される。一方の供給管３４８、及び他方の供給管３５０が、該ヘッドボックスの長さ方向(longitudinal direction)に全く平行に（図６の平面に対して垂直に）、又はそれら自身のストリップに全く平行に配置されているならば、供給管３４８及び（又は）供給管３５０の間に、フォーム懸濁液が供給管（３４８及び３５０）から広がらない空白領域(clear areas; クリア域)が存在する。好ましい具体例によると、供給管は、各々の室に配置されていること（このことは、必要とされる筈である）の他に、少なくともそれら供給管の長さ方向に移動することができる。実際面では、供給管から放出されるフォーム懸濁液により形成される層又はストリップの種類は、該管の長さ方向の位置によって決定される。該管の端部が室の開口位置から遠く離れて配置されていれば遠く離れて配置されている程、ウェブに放出されるフォーム懸濁液からのウェブ形成工程はそれだけ長く続き、且つ、該管から放出されるフォームの境界はそれだけ鮮明になる。それら室がウェブに対して開放された後、該管からの供給が非常に速やかに行われるならば、該管から放出されるフォームは、他のフォームと効果的に混合されて、該管から供給されるフォームから形成されるストリップの境界は、ウェブの残部と比べて、非常にぼやけている。

図７は、従来技術の生成物の製法を示す。該図は、車輌のバンパ体の製法を例示する。該図によると、モールドは、当然、バンパ体の形状に対応する２つの部分（６０及び６２）から成る。該刊行物に記述されている技術によると、第１の熱可塑性繊維マット６４が、いっそう低いモールド部分６２の頂部に置かれ、２枚のいっそう狭いマットウェブ（６６及び６８）が、マット６４の両端部におけるマット６４の頂部に置かれる。最下のマットに類似するマット７０は、これらウェブの頂部に置かれ、次いで、最後の層７０の頂部に、成形可能な熱可塑性材料７２が置かれる。モールドの部分（６０及び６２）を一緒に圧縮したとき、前記の熱可塑性材料７２は、それらマット層（６４〜７０）の全体に広がる。

全てのマット層（６４〜７０）を得て、正しい位置に設置して、製造プロセス全体に渡ってそこに留まるためには、高い精度と多くの準備作業とが必要であることは、図７に示す製造技術から容易に分かる。更に、その機械装置には、必要な全てのウェブのための、別個の貯蔵所、運搬装置及び供給装置が存在しなければならない。この例では、６枚の異なるウェブが存在している。更に、それらマットは、機械装置によるか又はそれらマットの製造者によって、正確な寸法に切断しなければならない。このことは、もし補強用生成物を既に製造する段階で１つの生成物中に全ての補強用ウェブを付着させる方法が存在するならば、実際には、唯１枚のウェブを使用することができるのではなく、ある幅の６枚のウェブは何処かで切断しなければならないことを意味している。

図８は、本発明による、新たなフォームを製造するための装置７６と、生産機のヘッドボックス７８とを示す。該図から分かるように、この具体例のヘッドボックス７８は、主として、上方開放式のベイスン(basin; 水盤形容器)、又は少なくとも大気圧のベイスン８０；フォーム用ノズル９４；底部分９８；及び開口部１００；から成る。フォーム懸濁液は、ベイスン８０中で造る。実際の生成物を造るのに必要な固形物の大部分は、１つ以上のパルパーの中に材料を導入するための従来技術の解決法で使用したのと同じ原理に従って、ベイスン８０の中に導入する。換言すれば、ある製造のために、固形物用ベイスンの中に導入する量を測定し、繊維又は繊維マットは、カッターを用いて所望の長さに切断しておく。カッターの中に導入する繊維材料の量を厳密に調節することができる場合、繊維は、該カッター（図示せず）から直接ベイスンの中に導入することができる。繊維はまた、均一量のチョップトファイバー(chopped fibre；細断された繊維)を連続的にベイスン８０の中に落下させるために、目盛付き運搬装置(calibrated conveyor)８２を用いてベイスンの中に導入することもできる。図８はまた、ベイスン８０の中に、例えば、充填材、結合剤、着色剤等、又はこれらの予備生成済み混合物(pre-produced mixture)を導入するのに、もう一台の目盛付き運搬装置８３を使用する方法をも示している。本発明の要点は、前記の固形物の少なくとも一部分が、懸濁液の状態ではなく、実質的に乾燥した状態で該ベイスンの中に導かれることである。それら固形物は、必要に応じて、湿らすことができる；但し、如何なる場合でも、遊離水(free water)がそれら固形物と共に該ベイスンの中に全く導入されないようにして湿らすことができる。

本発明の好ましい具体例の特徴は、生成物の構造(construction)を得るために必要な繊維成分の主要部分が、該ベイスンの中に「乾燥した状態で」導入されることである。この文脈における生成物の構造(construction of the product)とは、該生成物に特有な繊維網状構造を言い；多分、該生成物に属し且つ該生成物の使用中の特性に影響を及ぼす成分（例えば、活性炭、又は幾らかの液体吸収物質）を言う訳ではない。
これに加えて、特殊なフォームパルパー８４中で生成したフォームは、ベイスン８０の中に導入する。既に図１で示したように、フォームは、水、界面活性剤、及びガス（適当であるのは空気）からフォームパルパー８４中で形成されるが、本方法には、他の如何なる材料も該パルパーの中に導入する必要がないという相違がある。しかし、ベイスン８０の中に導入する前、フォームに固形物を混合することが望ましい場合、パルパー８４中でフォームを形成する工程と絡めてそれを行うことができる。最適なフォームを形成するために、水及び界面活性剤の量は、パルパー８４中に導入する時、互いに関連して割り当てる。所望のガス含有量と気泡寸法とを作り出すのに適した量の空気が、水と界面活性剤の混合物の中に取り込まれるように、該混合物は混合機を用いてかき混ぜる。

該図の点線で示すように、フォームの少なくとも一部分を、生産工程から管路８６を経由して戻されるフォームと置換することは、可能であり且つ実用的である。パルパー８４で造られてポンプ９０を用いて管路９２の中に送り込まれるフォームと、生産工程から管路８６を経由して戻されるフォームの両者は、フォームのジェット(jets; 噴流)により生じる乱流によって、固形物が効果的に混合されるように、ノズル９４を用いてベイスン８０の中に時間単位当りの所望の量で噴霧するのが好ましい。フォーム懸濁液が形成される時、該懸濁液は、ベイスンの底部分９８を経由して開口部１００の方に、層流として導かれる。
フォームは、好ましくは各々の繊維の種類に適した速度（換言すれば、均質なフォーム懸濁液を形成するものの、それら繊維に大き過ぎる乱流を生じさせるほど大きくない速度）で、ノズル９４から供給する。ある環境下では、ベイスンの中に機械混合機（図示せず）を配置するか；又は、超音波若しくはマイクロ波による混合を用いる；ことによって、混合工程を改善することができる。

本発明のこの具体例は、固形物が（好ましくは、生産機のワイヤの幅に対応する、ベイスン８０の全長に渡って）定常流で導入しなければならないという点で、従来技術のフォーム懸濁液と相違する。このように、フォームもまた、約１０ｃｍ間隔で配置されているノズル９４からベイスンの中に導入する。フォームは、ベイスンの両側に配列されているヘッダー管(header tubes)９６までポンプで送り込むのが好ましい（とは言え、場合によっては、ヘッダー管及びノズルは、ベイスンの一方側においてのみ必要である）。実際のノズル９４は、ヘッダー管９６からベイスンに通じており、他方、該ノズルは、当然、一層長いノズル管(nozzle tubes)と、該管の端部に配置されている実際のノズルとから成ることがある。もう１つの具体例によると、それらヘッダー管は、ベイスン８０の上縁部(upper edge)と実質的に同じ高さに設置されており、そうすることによって、ノズルを備えたノズル管は、ベイスンの壁に穴を開けることなく、ベイスンの上部からベイスン８０の中に導くことができる。それらノズル９４は、必要に応じて、互いに向かい合わせてベイスン８０の向かい側に配置するか；又はジグザグ（互い違い）に配置する；ことが可能であり、これは所望の乱流によって決まる。ノズル９４は更に、ベイスン８０のいずれか一方側か又は両側に幾つかの層を成して配置することができ、そうすることによって、繊維とフォームの多段階混合を計画することが可能となる。また、ベイスン８０の１つの壁の全てのノズル９４は一定方向である場合もあり、又はそれらの方向は所望通りに変えることができる。図８に示すように、本発明の好ましい具体例のベイスン８０は、ベイスンの底部分９８が実際上漏斗を形成するように、下向方向に狭くなっている。フォーム懸濁液は、底部分９８から生産機のワイヤまで又はワイヤの間に、実質的に層流として供給する。しかし、ベイスンは場合によっては、それの底部分９８に配置されている開口部１００まで均一な幅であることもある。

ウェブ形成プロセスのためには、ベイスン８０中のフォーム懸濁液の液面レベル(surface level)を一定に維持することが極めて重要である。該液面レベルは、全ての成分（即ち、供給すべき固形物、及び管路９２を経由して導入されるフォーム）が、厳密に測定された量でベイスンの中に導入されるという理由によって、既に一定に維持されている。これに加えて、レベル制御装置は当然、固形物及びフォームを導入することと、必要に応じて、新たなフォームを生成することの両方を制御するために、ベイスンと関連させて配置することができる。

三層ウェブを形成するのに適した、ヘッドボックスによる解決法を、図９と関連する好ましい具体例として示す。実際、該具体例におけるヘッドボックスは、図８に準じる３つの並列部分（７８'、７８''及び７８'''）に分割されているだけである。三層の完成品を検討する場合、並行部分（７８'、７８''及び７８'''）は、各々の直ぐ近くに配置することもできる。この場合、ヘッドボックスの並列部分（７８'、７８''及び７８'''）のベイスン（８０'、８０''及び８０'''）の底部分の開口部（１０１、１０２及び１０３）は並列であり、各々は、それら自体のフォーム懸濁液を、ワイヤ３０の間のウェブ形成区域に供給する。開口部（１０１、１０２及び１０３）の１つ以上は、他の開口部と同時に（但し、僅かに早いか又は遅く）、ワイヤ３０の間に開かないように計画することができる。この操作によって、ウェブの異なる層を相互に混合すべき量を制御することができる。例えば、中間の開口部１０２がウェブ形成部分の中に開くのが遅ければ遅いほど、表面層の形成はそれだけ先まで進んでおり、且つ、該中間層の繊維は、該表面層の繊維とそれだけ少ない量で混合させることができる。

図９による装置を用いて、釣り合いのとれた３種の異なる材料から三層ウェブを形成することが可能である。異なる固形物は、例えば、図８に関連させて記述した装置を用いて、ベイスン（８０'、８０''及び８０'''）の各々の中に供給することができる。しかし、ヘッダー管９６から全てのベイスンに同一の新たなフォームを供給することが好ましく、そうすることによって、唯１台のフォームパルパーを使用することが可能となる。この文脈において、場合によっては、フォームの生成と絡めて、フォームパルパー内で、ウェブの全ての層に共通している固形物をフォームと混合することが好ましいと言うことができる。これの例は、例えば、全ての層に共通している結合剤又は繊維成分である。

しかし、場合によっては、ウェブの異なる層を得るために使用する材料は、互いに非常に異なっているので、全ての層に、よく似たフォームを使用することは好ましくない。この場合、異なるフォームは当然、異なるパルパーで生成されて、それら自体の管装置を経由して、ヘッドボックスのベイスンまで送り込む。この種の設備(arrangement; 配列)によって、例えば、ウェブの幾つかの層に、新たなフォームと一緒にある種の結合材を供給することが可能となる。
しかし、上記のことから、その設備は、単層、二層、三層、又は多層の生成物を製造するのに適用することができることに注目すべきである。このように、上記のことは、本発明の多くの変形の単なる一例に過ぎないものと見なすべきである。
図８及び図９に示す具体例のベイスンは、実質的に垂直に配置されている。２つの向き合ったワイヤ３０と、それらワイヤの外側に配置されているサクションボックス３２とから成っているウェブ形成区域も、実質的に垂直である。

図１０は更に、たとえ、実際のヘッドボックス；又は、フォーム懸濁液を混合するのに使用するそれらの上部ベイスン部分（８０'、８０''及び８０'''）；が垂直であるとしても、ヘッドボックスの底部分（９８'、９８''及び９８'''）が所望により傾斜しているために、ワイヤ３０とサクションボックス３２とを水平に配置する方法を示している。

上記の図８〜図１０に示す、本発明による、ヘッドボックスを用いた解決法によって、これら具体例における、ヘッドボックスを上に向かって完全に開放する方法が明瞭に説明される。それによって、種々の材料を、形成すべきウェブに供給することが簡単に可能となる。一例を挙げれば、例えば、ガラス繊維、金属糸(metal thread)、リボン等を生成物の層の１つ以上の中に供給することが十分に可能である。他の使用可能な材料であって、上記のヘッドボックスを用いて、本発明による生成物の中に供給することのできる該材料は、例えば、種々の織物材料(textile)、炭素繊維、アラミド繊維及びポリエステル繊維のリボン等；導電性の糸(threads)、リボン又はケーブル；光ファイバー等；種々の抵抗ワイヤ又は網；他の網；温度の関数として色を変える物質；等である。

これは、図１１に例示する。図１１は、図８に示す構造に類似する基本構造を有する装置を利用する、本発明の好ましい具体例に従って、生成物を製造する方法を示す。図１１は、連続糸(continuous fibre)、連続ヤーン、連続リボン等を、ベイスン８０を経由してウェブまで導く方法を示している。この図の具体例において、連続ヤーン１０６等は、ロール巻き(roll)等（図示せず）から；又は、場合によっては、生成物からまさに直接；２つの制御ローラー１１０の間の折り曲げローラー(folding roll)１０８から；糸巻きに巻く。制御ローラー１１０によって、連続ヤーン１０６の供給速度を調整して、生産機中のウェブ速度に対応させる。従って、連続ヤーン等がウェブに平行な直線のままであることは、この具体例の特徴である。連続ヤーンの真直度(straightness)は、ヘッドボックスの基本形態においてさえ、フォーム懸濁液を形成するのに必要な乱流が非常に弱いので、所望の方向から連続ヤーンの向きを大幅にそらすことはできないという事実によって、助けられている。ウォータ法により、このようにしてヤーンを供給することは可能ではない。なぜなら、ウォータ法では、ヘッドボックス内の乱流によって、連続ヤーンの波立ち(wave)が非常に強くなるので、最終生成物中の連続ヤーンの最終位置がランダムになるからである。
連続ヤーンが、最終生成物中の適切な位置に正確に達するのを確実にする方法は、適切な管を用いて、ヘッドボックスの乱流部を通って層流の領域まで、連続ヤーン等を導くことである。

図１１に示す解決法は、連続ヤーン１０６の他に、ウェブの幅方向(width direction)又は生産機の幅方向が著しく広い寸法の生成物を導入するのに使用することができる。これらの一例は、生成すべき生成物の実質的に幅全体まで伸びる網(net)であって、ほとんどあらゆる所望の材料で造られている該網である。これの一例は、最終生成物を加温用電気装置に接続するための抵抗金網(resistor wire net)である。多くの可能性から選び得るもう１つのものは、ある理由により、本方法によって製造されている生成物と同時に造ることのできない予備成形済み補強用マットである。該マットは、ロール巻きから制御ローラーを経由してベイスンまで、更にそこからウェブの中に導く。第３の選び得るもう１つのものは、例えば、穿孔済み薄鋼板又は狭い鋼帯を、ベイスンを経由してウェブまで導くことである。該鋼板の穴を通して繊維と樹脂とを結合することによって、該鋼板をウェブに結合させることが確実となる。

ウェブが移動するのと同じ速度で、先ず、連続ヤーン、連続リボン、連続網等をウェブまで供給するための制御ローラー１１０を利用する解決法は、本明細書において、追加の具体例と言うことができる。製造が開始する時、それら制御ローラーは、連続ヤーン等の速度を僅かに落とすものと考えることができる。このことは、連続ヤーン等の気密度(tightness)を確保することであり、そのために、連続ヤーン等は生成物中の所望の位置に置かれて、いずれの方向にも動くことはできない。連続ヤーン等がそれの送り方向に対して垂直に動くのを停止させるもう１つの方法は、連続ヤーン等をウェブ中の適切な位置に導くための開口部１００との関連でガイド(guides)を配置することである。また、ガイドを用いて、ベイスンの底部分までの層流領域へのみ；又は、所望により、ワイヤの間のウェブ形成区域の中の非常に深い所へ；連続ヤーン、連続リボン、連続網等を導くことも当然可能である。

図１２は、本発明による、好ましいヘッドボックスによる解決法を示す。この解決法において、連続繊維、連続ヤーン等１１２は、中間ベイスン８０''を経由して形成しているウェブの中に導く。該図は、制御ローラー１１０が、ウェブの速度を越える速度で連続ヤーン等１１２を導く方法を示している。その概念は、連続ヤーン等１１２とは別個の層（好ましくは、例えば、ガラス繊維であって、その層の上に連続繊維、連続ヤーン等が均一に覆われている該ガラス繊維）を形成することである。「たるんだ(loose; 緩んだ)」ヤーン等の要素をウェブの中に導入することは、ウォータ法では成功できる筈はない。なぜなら、ウォータ法では乱流が大きいため、繊維懸濁液中の繊維は、該ヤーンの上に捕らえることができず、そのため、生成物上に繊維を均一に分配することが不可能のようであるからである。また、この具体例の場合も、他の固形物（例えば、充填材、結合剤及び（又は）ある種の非連続繊維成分）をベイスン８０''の中に供給するために、供給装置(feed apparatuses)（８２及び８３）をも使用する。

図１１及び図１２の場合、生成物の幅に沿って１つ以上の糸(threads)等が存在し得ることは明らかである。上記で既に述べたように、ヤーン等は積層物中の全層を形成するのに十分な量で供給することができる。更に、フォーム又はフォーム懸濁液を用いることなく、それら層の２つ以上の間のそれ自体の上に繊維、ヤーン等を供給することが可能である。また、例えば、図１２に示すような解決法を用いて、ベイスン８０'及び（又は）８０'''を経由して、図１１に示すように、形成されたウェブの中に連続繊維、連続ヤーン、連続網、連続ウェブ等を供給することも可能である。従って、連続ヤーン等を、ウェブの速度を越える速度でウェブのいずれの層の中にも導くことができることは明らかである。このように、図１２に示すベイスン８０''の送り込みによる解決法も、所望により、他のベイスン８０'及び（又は）８０'''と関連で配置することができる。

図１３は、本発明によるウェブ形成方法及びヘッドボックスのもう１つの好ましい具体例を示す。図１３は、図７に絡めて既に解説したバンパ体の製法であって、新規なフォーム法を使用しているため、該バンパ体のために必要とされる全ての層が同一のウェブの中に送り込まれる該製法を示す。それによって、該バンパ体は、樹脂を単に添加することによって、単一積層マットから１つの製造段階で簡単に製造することができる。
図１３は、２本の供給管（１１４及び１１６）が、ヘッドボックスの中間ベイスン８０''を通って、該ヘッドボックスの開口部１００を僅かに通り過ぎて、ウェブ形成区域のギャップ(gap; 隙間)に導かれる方法を示す。図７に示す生成物表面層６４のために必要な材料は、ベイスン８０'から供給し、表面層７０のための材料は、室８０'''から供給する。これに加えて、それら表面層の間のいわゆる流動層(flow layer)は、中間室８０''から供給することが可能である。その層の樹脂は、生成物の全体に渡って均一に広がる。他方、管１１４は、もう１つのフォーム懸濁液を供給するのに使用され、図７の参照番号６６によって示される、いっそう薄いマットウェブ（６６及び６８）で形成されるウェブであって、表面層（６４及び７０）の間に配置されている該ウェブを形成するのに必要である（それら管１１４の多くは、生成物の幅を横切って(across the width; 幅の端から端まで)（即ち、ヘッドボックスの長さ方向に）配置するのが好ましい）。従って、管１１６は、完成品中のマットウェブ６８を形成するフォーム懸濁液を供給するのに使用される。図１３は、管（１１４及び１１６）が、フォーム形態の繊維懸濁液を供給するのに使用されている状況を示している。同一の最終結果は、図１１に示すウェブの上述の位置に、狭い繊維ウェブ又はリボンを供給することによって達成することができる。並行している多数の製品ブランク(product blanks)を有するウェブは、図１３に例示される供給管（１１４及び１１６）を、ヘッドボックスの全長に沿って適切な間隔を置いて配列することによって製造することができる。次いで、それらブランクは後で切断して、例えば、生成物のローリング(rolling)との関連で、それら自身の別々のいっそう狭いウェブにすることができる。

同一のフォーム懸濁液が管（１１４及び１１６）を通って供給されるということが、たとえ上記に開示されているとしても、それら管の各々の中に相違するフォーム懸濁液を導入することは、当然可能である。類似方法によって、フォーム懸濁液を用いて、いっそう狭い層の一方を形成し、また、完成ウェブを用いて他方を形成することができる。本発明のヘッドボックスによると、生成物の必要条件及び可能性(possibilities; 実現性)に従って、製造方法を自由に選定することが可能である。
２つの表面層の間の端部領域に補強用層を有する、図７による生成物が望まれる場合、図１３による装置を用いるだけでなく；導入されるフォーム懸濁液の噴霧液の厚さが変化するように、単一の供給管の端部を形成することによって；該生成物を製造することができる。この場合、噴霧液のいっそう厚い部分は、重ね合わされる(superimposed)２枚の繊維ウェブ又はリボンに相当し、また、いっそう薄い部分は、これら繊維ウェブ又はリボンのいっそう広いものに相当する。

図１３は更に、フォーム懸濁液を、管（１１４，１１６）を経由してヘッドボックスに導く方法を示す。換言すれば、フォーム懸濁液は、所望により、目的に適した小型パルパーで別々に形成する。もう１つの可能性は、ベイスン中で生成され、該ベイスンから、層の間に形成すべきウェブの中に供給されるこのフォーム懸濁液のための、小型ベイスンを配置することである。
更に、ヘッドボックスの１つ以上の室を通って導かれる管は、完成ウェブ又はフォーム懸濁液の他に、生成物に必要な固形物をも、ウェブの中に供給するために使用することができる。それら固形物は、例えば、簡単に細かく切り刻んだ繊維(simply chopped fibres)；結合材；結合材とチョップトファイバーの混合物；又は、実際の層形成に関係のない他のある種の材料；である場合がある。この場合、その材料は、例えば、液体を吸収するために使用されるＳＡＰ（高吸水性樹脂）；又は、例えば、種(seeds)が一定間隔でリボンに固定される該リボン；である場合がある。

それら管（１１４及び（又は）１１６）を、ウェブの幅方向に伸びるフラットノズル溝(flat nozzle channels)と置き換えることができることは、更に明白である。それらフラットノズル溝によって、ウェブ中に幅の広いストリップを形成することができる。また、従来技術で開示したように、それら管又はジェット式溝(jet channels)は、長さ方向に移動することができ、それによって、ウェブ形成区域で材料を導入する地点を調整して、用途に適合させることができる。何らかの理由で、ウェブの長さ方向(longitudinal direction)に波状ストリップを形成することが望ましい場合、それら管及び（又は）ノズル溝はまた、当然、ウェブの垂直方向及び（又は）厚さ方向にも移動させることができる。

図１４は、更に、本発明の好ましい具体例による、もう１つのヘッドボックス１７８による解決法を示す。上述のヘッドボックスとの主な相違点は、この具体例のヘッドボックスは閉じている（即ち、加圧されている）のに対して、他の具体例のヘッドボックスは大気圧であることである。実際面では、例えば、図８の具体例に対する図１４の具体例の唯一の相違点は、チョップトファイバー及び他の固形物が、回転供給装置(rotary feeders)（１８２及び１８３）、又は他の相当する高圧供給装置を用いて、ヘッドボックス１７８の蓋１７９を通して導入されることである。全く同様に、もし用途が、ヘッドボックスを通って、形成すべきウェブまで、連続ヤーン、連続ケーブル、連続繊維等を供給することが必要ならば、該材料は、耐圧導管を経由して導入しなければならない。ヘッドボックスの蓋に対して密閉されている密封ロール(sealing rolls)は、連続ヤーン、連続リボン等を大気圧から加圧ヘッドボックスまで通過させる耐圧導管の例と見なすことができる。もう１つの解決法は、当然、加圧空間の中に、材料の完全なロール(roll)又はスプール(spool)を配置することである。

上述の典型的な具体例は、解説した新規なタイプのフォーム法によって、ほとんどあらゆる種類の繊維ベース生成物を製造することができることを開示する。このように、無機繊維と有機繊維の両者は、それら単独で又は互いと一緒に、繊維材料として使用することができる。無機繊維の例として、種々のガラス繊維、炭素繊維、石英繊維、セラミック繊維、ジルコニウム繊維、ボロン繊維、タングステン繊維、モリブデン繊維、ベリリウム繊維、及び種々の鋼繊維を挙げることができる。有機繊維の例には、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、アセテート繊維、アクリル繊維、メラミン繊維、ナイロン繊維、モダクリル繊維、オレフィン繊維、ライオセル(lyocell)繊維、レイヨン繊維、アラミド繊維、及び種々の天然繊維（例えば、サイザル麻、ジュート繊維）が包含される。上述の繊維は、別個の単一繊維として、又は種々の繊維束として使用することができる。また、僅か２、３ｍｍという非常に短い長さから十分連続した繊維まで、あらゆる繊維長さを使用することができる。

上記から明らかなように、新規タイプの一連の生成物を開発した。これら生成物は、上述の新規な種類のフォームウェブ形成工程を用いてのみ製造することができる。上記の用語「フォーム(foam)」は、本明細書及び特許請求の範囲を通して、水及び界面活性剤から造られた新たなフォーム、又は生産機のサクションボックスから再循環された再使用可能なフォームを表現するものとして使用されてきて、該フォームによって、固形物の必須部分は、ワイヤ上の生成物に保持されてきたことに注目すべきである。このように、「フォーム」は、実質的に繊維を含有しないフォームを意味するものと規定することができよう。一方、用語「フォーム懸濁液(foam suspension)」は、繊維及び（又は）固形物を含有しているフォーム（即ち、原則として、それら固形物の必須部分をワイヤ上に与える生産機に近づいているフォーム）を意味する。

従来技術のフォームに関する方法及び装置を概略的に示す。 従来技術のフォームに関する方法に関連して使用されるヘッドボックスの詳細を示す。 従来技術のフォームに関する方法に関連して使用されるヘッドボックスを示す。 従来技術のフォームに関するもう１つの方法に関連して使用されるヘッドボックスを示す。 従来技術のフォームに関する第３の方法に関連して使用されるヘッドボックスを示す。 従来技術のフォームに関する第４の方法に関連して使用されるヘッドボックスを示す。 従来技術の方法に従って、車輌のバンパを製造する工程を扱う。 本新規発明の好ましい具体例によるヘッドボックスであって、新規概念を表している該ヘッドボックスを示す。 本発明の好ましいもう１つの具体例によるヘッドボックスを示す。 本発明の第３の好ましい具体例によるヘッドボックスを示す。 本発明の第４の好ましい具体例によるヘッドボックスを示す。 本発明の第５の好ましい具体例によるヘッドボックスを示す。 本発明の第６の好ましい具体例によるヘッドボックスを示す。 本発明の第７の好ましい具体例によるヘッドボックスを示す。

Claims (38)

1. 生産機のヘッドボックス（７８，１７８）からそれのウェブ形成区域まで、固形物とフォームを含有する繊維のフォーム懸濁液を導き；繊維ウェブを形成するための該ウェブ形成区域に配置されている少なくとも１つのワイヤ（３０）を通して前記フォームを除去する；フォームウェブの形成を行なう方法であって、前記フォーム懸濁液を形成するのに必要な前記固形物の少なくとも一部分は、乾燥した又は湿った状態で前記ヘッドボックスの中に導入し；次いで、ノズル（９４）から前記フォームを噴霧し、前記ヘッドボックス（７８，１７８）中で、前記固形物がフォームのジェットにより生じる乱流によって前記フォームに混入される；ことを特徴とする、上記方法。
2. 前記フォームは、パルパー（８４）で別々に生成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記フォームの一部分は、生産機のウェブ形成区域から得ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. チョップト形態（ｃｈｏｐｐｅｄ；細断された）の繊維材料は、ヘッドボックス（７８，１７８）中でフォームに混入させて、前記フォーム懸濁液を形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. ヘッドボックス（７８，１７８）中で、結合剤、充填材、着色剤及び他の材料をフォームに混入させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. ヘッドボックス（７８，１７８）の中に固形物を導入すると共にヘッドボックス（７８，１７８）の中にフォームを噴霧して、前記フォーム懸濁液を形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. ヘッドボックス（７８，１７８）を複数の並行部分又は重ね合わせ部分（７８'，７８''，７８'''）に分割して、複層ウェブを形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. 形成すべきウェブの中に、ヘッドボックス（７８，１７８）又はそれの少なくとも１つの部分（７８'，７８''，７８'''）を経由して、連続繊維材料を導入することを特徴とする、請求項１又は７に記載の方法。
9. 形成すべきウェブの上に、ヘッドボックス（７８，１７８）又はそれの少なくとも１つの部分（７８'，７８''，７８'''）を経由して、平らな材料を導入することを特徴とする、請求項１又は７に記載の方法。
10. ヘッドボックス（７８，１７８）の各々の部分（７８'，７８''，７８'''）の中に、少なくとも部分的に相違する固形物を導入することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
11. ヘッドボックス（７８，１７８）の部分（７８'，７８''，７８'''）を用いて形成されるウェブの層の中に必要な共通の固形物を、フォームが噴霧されているヘッドボックス（７８，１７８）の部分（７８'，７８''，７８'''）の２つ以上の中に導入することを特徴とする、請求項７又は１０に記載の方法。
12. 形成すべきウェブの中に、ヘッドボックス（７８，１７８）又はそれの少なくとも１つの部分（７８'，７８''，７８'''）を経由して、連続繊維、連続糸、連続ケーブル等の材料を導入することを特徴とする、請求項１又は７に記載の方法。
13. 前記材料の速度は、ウェブ形成速度と同一であるように調整することを特徴とする、請求項８、９又は１２に記載の方法。
14. 材料の速度は、ウェブ形成速度より大きいように調整することを特徴とする、請求項８、９又は１２に記載の方法。
15. 前記固形材料は、生成物の基本構造を得るために必要な「乾燥」材料であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
16. 開口部（１００，１０１，１０２，１０３）を有するヘッドボックス（７８，１７８）と、ウェブ形成区域とを備え；１つ以上のワイヤ（３０）と、形成されたウェブの向かい側の、ワイヤ（３０）の側に配置されているフォーム除去手段（３２）とを更に備え；しかも、前記ヘッドボックス（７８，１７８）が、フォームを受け入れるた めの手段（８０，８０ ' ，８０ '' ，８０ ''' ）と、少なくとも１種の乾燥した又は湿った固形材料を、ヘッドボックス（７８，１７８）に導入するための手段（８２，８３，１８２，１８３）とを備えている；フォームウェブの形成を行なうための装置であって、ヘッドボックス（７８，１７８）が、フォームのジェットにより生じる乱流によって、前記の少なくとも１種の乾燥した又は湿った固形材料を前記フォームの中に混入させてフォーム懸濁液を形成するためのフォーム供給用ノズル（９４）を備えていることを特徴とする、上記装置。
17. 前記のフォームを受け入れるための手段及び固形材料を混入させるための手段が、ヘッドボックス（７８，１７８）のベイスン（８０，８０ ' ，８０ '' ，８０ ''' ，１８０）と、フォームをヘッドボックス（７８，１７８）に噴霧するノズル（９４）とを備えていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 前記のフォームを受け入れるための手段及び固形材料を混入させるための手段が、少なくとも１つのフォームヘッダー管（９６）であってフォームがそこからノズル（９４）に分配される該ヘッダー管（９６）を更に備えていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
19. 少なくとも１つのパルパー（８４）と、ポンプ（９０）と、それを前記ヘッダー管（９６）に連結している管装置（９２）とを更に備えていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
20. 少なくとも１つのフォームヘッダー管（９６）が、流れ経路（８６，９２）によってフォーム除去手段（３２）に連結されていることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
21. 前記固形材料導入手段が、固形材料を投与するための少なくとも１つの装置（８２，８３，１８２，１８３）を備えていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
22. 固形材料を投与するための前記装置（８２，８３，１８２，１８３）が、秤量計に連結されているチョッパー、又は運搬装置（８２，８３）であることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
23. 前記固形材料導入手段が、加圧空間の中に供給することのできる供給装置（１８２，１８３）を備えていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
24. 前記ノズルが、ノズル（９４）から放出される噴霧液が互い違いに交差するように、ヘッドボックス（７８，１７８）のベイスン（８０，８０ ' ，８０ '' ，８０ ''' ）の向かい合う壁の上に配列されていることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
25. 前記ノズルが、ノズル（９４）から放出された噴霧液が互いに直接向かい合うように、ヘッドボックス（７８，１７８）のベイスン（８０，８０ ' ，８０ '' ，８０ ''' ）の向かい合う壁の上に配列されていることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
26. 前記ノズル（９４）が、ヘッドボックス（７８，１７８）のベイスン（８０，８０ ' ，８０ '' ，８０ ''' ，１８０）の少なくとも１つの壁の上に、異なる高さで配列されていることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
27. パルパー（８４）が、少なくとも１つの混合機と、界面活性剤及び水を該パルパー（８４）の中に投与するための手段とを備えていることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
28. パルパー（８４）が、１種の固形材料又は複数種の固形材料を、パルパー（８４）の中に投与するための手段とを備えていることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
29. ヘッドボックス（７８，１７８）が、形成されるべきウェブの上に層を形成するための、並行して配列されている複数の部分（７８ ' ，７８ '' ，７８ ''' ）から成っていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
30. ヘッドボックス（７８，１７８）の少なくとも１つの部分（７８ ' ，７８ '' ，７８ ''' ）の開口部（１０１，１０２，１０３）の少なくとも１つの、ウェブの移 動方向の位置を、他の開口部（１０１，１０２，１０３）の関連で調整できることを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
31. ヘッドボックス（７８，１７８）、又はそれの部分（７８ ' ，７８ '' ，７８ ''' ）の少なくとも１つが、ヘッドボックス（７８，１７８）を経由して、形成されているウェブの中に連続材料（１０６，１１２）を導入するための手段（１０８，１１０）を備えていることを特徴とする、請求項１６又は２９に記載の装置。
32. 前記材料（１０６，１１２）を導入するための前記手段が、前記材料（１０６，１１２）の供給速度を調節するための、少なくとも制御ローラー又はロール（１１０）を備えていることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
33. 前記材料（１０６，１１２）を導入するための前記手段が、ヘッドボックス（７８，１７８）の中に配置されている制御手段であって製造されるべきウェブの中の材料（１０６，１１２）の位置を調整するための、開口部（１００，１０１，１０２，１０３）にいっそう近い該制御手段を更に備えていることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
34. ヘッドボックス（７８，１７８）、又はそれの部分（７８ ' ，７８ '' ，７８ ''' ）の少なくとも１つが、形成されているウェブの中に材料を導入するための手段（１１４，１１６）であってウェブ形成区域に至るまでの該手段（１１４，１１６）を備えていることを特徴とする、請求項１６又は２９に記載の装置。
35. 前記材料が、チョップトファイバー、結合材、充填材等の固形材料；又は、少なくともフォーム及び１種の固形材料を含有しているフォーム懸濁液；であることを特徴とする、請求項３４に記載の装置。
36. 前記装置が、固定されているか又はウェブの少なくとも長さ方向に移動することのできる１つ以上の管（１１４，１１６）等であることを特徴とする、請求項３１又は３４に記載の装置。
37. 前記ヘッドボックス（７８）が大気圧であることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
38. 前記ヘッドボックス（１７８）が、耐圧性供給手段（１８２，１８３）を備えていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。

Images