JP4953840B2

JP4953840B2 - 充填装置

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Publication number: JP4953840B2
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Inventors: 智菅原
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Description

本発明は、金属等の繊維状原料、粉体状原料またはこれらの混合原料の集合体からなるシート状多孔質体を製造するための装置に係り、特に、原料を均一に分散および充填するための装置に関する。

多孔性焼結体からなる金属薄膜は、高温融体等のフィルターとして古くから用いられているが、近年、ニッケル水素電池やリチウム電池用電極板の基材、生体材料、触媒基材、燃料電池の部材等の用途においても脚光を浴びており、開発が進められている。このような金属薄膜は、一般的には、金属粉末、金属繊維を圧縮して所定の形状を有する成形体を作製し、これを焼結させることにより得られるが、様々な製造方法が検討されている。

例えば、金属繊維ウェブを支持体上に載置し、高圧柱状水流にて繊維間を交絡させて金属繊維シートを得、脱水・乾燥・熱処理を行うことにより得られる電池電極用金属繊維多孔体が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、生体材料用として、所定の空隙率を有するチタン繊維の三次元構造体が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、鋼、ニッケル、チタンから選択される金属繊維からなる燃料電池の部材が開示されている（例えば、特許文献３参照）。また、金属粉末を用いた多孔体では、金属粉末、バインダー（または発泡剤）を用い、金属多孔体を製造する方法が知られている。

金属繊維を用いたシート状多孔質体は、例えば、セッターと呼ばれる基板の上に載置した型に金属繊維を充填して、これを成形後、焼結して得ることができる。このように製造されたシート状多孔質体の焼結後の厚みの均一性は、焼結前の金属繊維の充填状況に支配されることが多い。したがって、金属繊維をセッター上にいかに均一に分散配置させるかが、焼結後の厚みの均一性を保証する上で重要な点となる。金属繊維をセッターの上に載置する工程は、人手により繊維を均して行うことも可能であるが、工業規模で実施する場合には自動化が望まれている。

金属繊維を用いたシート状多孔質体の他の製造方法としては、特許文献4には、金属繊維塊を空気により分離し、ランダムな向きに並べてウェブを形成する方法が開示されている。特許文献５には、金属繊維で構成されるスラリーを湿式抄造により金属繊維シートを形成する方法が開示されている。なお、金属粉末、バインダー（または発泡剤）を用い金属多孔体を製造する方法を金属繊維に応用することも可能である。

特開平９−１４３５１０号公報特開２００４−１８９５１号公報特表２００４−５０３０６９号公報特表平９−５０４９０５号公報特開２０００−８０５９１号公報

しかしながら、上述の技術のうち、金属繊維原料に他の添加剤を混合してシート状多孔質体を得る方法においては、製造後のシート状多孔質体に添加剤成分が残留し、これを完全に除去することが難しいという問題があった。また、添加剤を用いずに空気流等の物理的な作用によって金属繊維原料を所望の形状に配置してシート状多孔質体を得る方法においては、金属繊維原料の均一な分散は可能であるものの、金属繊維を用いた膜厚が薄い多孔質シートを作製する場合、同一シート内で厚さが異なるなど形状にばらつきが生じたり、形状が均一であっても金属繊維原料の分散が不十分な凝集体が残留し、その状態で成形を行うことで空隙率にばらつきが生じるという問題があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、特に繊維状原料を解砕、分散、充填し、シート状多孔質体成形体を製造するために、金属または無機材料の繊維、特に金属繊維を均一に分散、充填する装置の提供を目的としている。

かかる実情に鑑みて前記課題について鋭意検討を進めて来たところ、頂部に分散室を備え、さらに中間部に開口部を備えた充填装置に、分散された繊維状原料、粉体状原料またはこれらの混合原料を空気によって搬送および供給することにより、充填装置下部に配置した基材または型上に上記原料を均一に分散および充填できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、繊維状原料、粉体状原料またはこれらの混合原料を均一に分散し、基材上に均一に充填する充填装置であって、下部部材と、この下部部材の頂部に設けられた上部部材と、分散した原料を空気流によって上部部材の頂部に搬送する搬送手段を備え、上部部材の上部は、原料の充填装置面内での分散状態を均一にするための第１調整手段である閉空間とされ、上部部材と下部部材頂部との間には、上部部材からの空気流を逃がす開口部を備え、均一に分散された原料を充填するための基材を充填装置の下方に備えることを特徴としている。

また、本発明の充填装置は、繊維状原料を均一に解砕および分散し、基材上に均一に充填する充填装置であって、下部部材と、この下部部材の頂部に設けられた上部部材と、分散した原料を空気流によって上部部材の頂部に搬送する第１搬送手段を備え、上部部材の上部は、原料の充填装置面内での分散状態を均一にするための第１調整手段である閉空間とされ、上部部材と下部部材頂部との間には、上部部材からの空気流を逃がす開口部を備え、均一に分散された原料を充填するための基材を充填装置の下方に備え、基材上への原料の充填状態を制御する第２調整手段であるスリット板を上部部材の下端部に備え、さらに、充填装置の第１搬送手段の上流には、繊維状原料の凝集体を解砕および分散するための繊維分散装置を備えることを特徴としている。

前記した本発明に係る装置によれば、繊維状原料、粉体状原料またはこれらの混合原料が凝集体を形成していてもこれを分散させることができ、分散された原料を基板や型上に均一に充填することができる。その結果、均一に充填したシートを焼結することで、気孔率が高く、かつ孔の分布が均一なシート状多孔質体を製造できるという効果を奏する。

本発明の好適な実施形態について、図面を用いて以下に説明する。図１は、繊維状原料、粉体原料またはこれらの混合原料を基板上に均一に分散および充填した繊維シートを得るための充填装置Ｆを模式的に例示した物である。

図１において、符号１は、例えば振動フィーダやコンベア等の原料供給手段であり、原料供給手段１によって繊維状原料、粉体状原料またはこれらの混合原料２（以下、単に原料２と略称する場合がある）は充填装置Ｆに供給される。後述する分散装置によって単独繊維に分散された原料２は、原料供給手段１の下流端部から落下し、原料供給手段１の下流側に設けられた搬送手段３により充填装置Ｆの頂部に搬送される。搬送手段３は、原料取り込み口３１、充填装置への搬送管３２、その管内部に設けられた空気吹き出し口３３より構成される。空気吹き出し口３３は充填装置Ｆ方向に常時空気を吹き出して空気流を生じさせており、取り込み口３１より原料２は吸引され、充填装置Ｆに供給される。また、搬送手段３は、原料の閉塞を防ぐため、急激な曲がりが無い様に形成される。

充填装置Ｆの頂部には、充填装置面内の原料分布を均一に分散させるための第１調整手段４１を有する。図１においては、第１調整手段４１は閉空間の分散室よりなる。その形状は、分散室の上部の壁に衝突した空気流により、充填装置Ｆ内の繊維分布を均一とするように構成される。分散室の片側から搬送空気により原料は搬送されてくるため、分散室の上部（天井部）は非対称に形成される。それ以外の部分は対称に構成される。また、分散室下部は開口状態となっている。

分散室下部の開口部から、重力と搬送空気により下降した原料２は、充填装置Ｆの中間部（分散室の下端開口部）に設けられた第２調整手段４２によりさらに充填装置Ｆの面内方向に繊維分布が均一となるように制御される。第２調整手段４２は、角度の調整が可能なスリットから構成される。また、充填装置の上部は、前後左右上下に可動可能となっている。スリットの角度、充填装置の上部の位置は、供給される原料２の解砕および分散状態、後述する基板上へ充填された原料の分布状態を見ながら調整する。この調整により、原料２の落下速度および落下方向をコントロールすることができる。

充填装置の中間部には、空気吹き出し口３３からの搬送空気を逃す開口部４３が設けられている。開口部４３を設けることで、充填装置の下方に配置された基材５に積層される原料２に流れる空気流を大幅に減少させ、積層された原料２が搬送空気により舞い上がることを防ぐ。また、開口部４３は充填装置Ｆ内に繊維の対流を生じさせないように構成する。また、下降している原料が滞留しないように、開口部４３は上向きに設けられることが好ましい。

なお、充填装置Ｆの高さ、すなわち原料２の落差は、短すぎると積層される分散状態は均一とならない。したがって、充填装置Ｆの高さは、積層される繊維の分散状態が均一となる高さに調整される。充填装置Ｆの高さは１．７ｍ以上が好ましい。一方、充填装置Ｆの高さの上限は、設置スペース、操作性などが許す範囲なら構わない。また、充填装置Ｆ内部は、原料２の滞留が生じないように、表面に凹凸が無いよう、平滑に加工される。滞留部が生じると、滞留部に原料２の一部が蓄積され、この原料集合体が積層中に突然落下することにより、均一性を損なうためである。

充填装置Ｆの下方には、均一分散した繊維状または粉状の原料を充填するための基材５が配置される。基材５は、平板状や、所定の形状に充填するための型であってもよく、後工程に充填体を搬送するためのベルトコンベア等の搬送手段をそのまま基材５としてもよい。なお、本充填装置では、充填装置Ｆ内の分散された原料２を、基材５上に穏やかな条件下で充填するため、基材５を多孔体としさらにその下部に負圧とすることにより積層した繊維を吸引することは行わないことが好ましい。また、搬送空気の一部が充填装置Ｆ下部へも吹き出すため、充填装置Ｆの下端と基材５との距離は、原料２の充填状態を乱さないような距離に調整する。充填装置Ｆの下端と基材５との距離は、好ましくは、０．１ｍ以上０．３ｍ以下の間隔を有する。

上述の作用の結果、原料２は、基材５状に均一に分散および充填され、その後の焼結、加圧、成形等の後工程に供される。

充填装置Ｆの材質は特に限定されないが、原料との接触により静電気を帯びない材質が選択される。好ましくは金属原料、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、チタン等が挙げられる。特に汚染を気にする場合は原料と同じ材質で構成することが好ましい。

充填装置Ｆの搬送手段３の原料取り込み口３１は、図１に示すように、原料供給手段１の下流であってかつ下部にあることが好ましい。また、後述する分散装置によって原料を分散して充填装置Ｆに直接供給する場合は、分散装置からの分散された原料の排出口より下部にあることが望ましい。このように、原料供給手段１の下流端部または分散装置からの分散された原料の排出口より重力で落下している原料を吸引することで、原料を分散状態のまま充填装置Ｆの分散室に搬送できて好ましい。分散した原料を一旦受容手段等で受け止めてから充填装置Ｆに供給すると、受容手段において原料どうしが接触するため、再度凝集が起こる可能性があるからである。また、原料の落下距離を調整することで、分散された繊維の篩別機構（大きな繊維を取り除く）を付与することもできる。さらに、空気吹き出し口３３からの風量を調整することによって原料取り込み口３１からの吸引力を調節し、大きな繊維はそのまま落下させて小さな繊維のみを吸引する篩別機構を付与することもできる。

強度を有するシート状多孔質体とするために、基材上に積層された繊維状原料、粉体状原料またはこれらの混合原料は、焼結または加圧などの処理が行われる。加圧条件、焼結条件は原料の材質、特性により適宜選択される。得られた積層された原料を加圧しながら焼結を行ってもよいし、仮焼後、加圧→本焼結、焼結後、加圧成形などを行ってもよい。例えば、チタン繊維の積層体を焼結する場合は、焼結温度８００〜１２００℃、より好ましくは９００〜１１００℃、真空または不活性雰囲気下、ジルコニア、イットリア、モリブデン、マグネシア、カルシア、溶融シリカ等の板材で押圧しながら行うことが好ましい。さらに所望の厚さとするために、焼結後加圧成形を行っても構わない。

上記の構成とすることにより、繊維が数層と非常に薄い場合においても、気孔の分布が均一なシート状多孔質体を得ることができる。例えば、金属繊維、特にチタン繊維の場合、積層後焼結、さらに必要に応じて加圧成形することにより、空隙率７５〜９５％、特に８０〜９５％、膜厚０．１〜１ｍｍのシート状多孔質体を得ることができる。

本発明で使用される原料は、分散した繊維状原料、粉体状原料またはこれらの混合原料が用いられる。ここでいう「分散した」とは、繊維どうしが弱く絡んだ状態ではなく、一本、一本に解砕されたことを意味する。繊維は、例えば、繊維長が１〜１０ｍｍの短繊維が好ましく用いることができる。また、短繊維だけではなく、短繊維と粉末の混合物でも用いることができる。

なお、分散した繊維の解砕手段については、特に限定されない。後述する分散装置による方法、篩による分散方法であってもよい。

原料繊維の材質は、金属繊維、無機繊維、高分子繊維などを用いることができる。金属繊維としては、チタン、ステンレス、アルミニウム、銅等、無機繊維としては、カーボン、ガラス、アルミナ、ジルコニア、チタン酸アルミニウム等、高分子繊維としては例えばセルロース、パルプ、コットン、ポリエステル、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の天然繊維や合成繊維等が挙げられる。また、複数種の金属繊維、複数種の無機繊維、金属繊維と無機繊維、金属繊維と高分子繊維、無機繊維と高分子繊維、金属繊維と無機繊維と高分子繊維等、混合物であってもよい。

特に、本発明では、チタン繊維を好適に用いることができる。このチタン繊維は、短径すなわち繊維直径が１０〜１００μｍ、長径すなわち繊維長が１〜１０ｍｍのチタン繊維である。このようなチタン繊維としては、びびり振動法によって製造されたものが好ましい。びびり振動法とは、金属インゴットを旋盤切削して針状のチタン粉を製造する方法であり、切削バイトを高速で振動させることを特徴とするものである。ただし、びびり粉は、針状を呈しているため高い空隙率を有する焼結体を構成するにはやや不利な場合がある。このような場合には、チタン繊維に応力を加えて変形させ繊維の断面をＵ型あるいはＶ型に変形させたものを用いても良い。このような異形繊維形状とすることで小さい応力で空隙率の高い焼結体を成形することができる。また、純チタンの他、耐食性を向上させたチタン合金等を用いることができる。チタン合金の例としては、Ｔｉ−０．１５Ｐｄ合金、ＮｉやＲｕを添加したＴｉ−０．５Ｎｉ−０．０５Ｒｕ、Ｔｉ−０．８Ｎｉ−０．０５Ｍｏ合金等がある。

原料に使用できる粉体は、均一に分散できる粉体であれば、特に制限はない。例えば、金属粉としては、チタン、アルミニウム、ステンレス等、無機粉としてはカーボン、ガラス、セラミックス等、高分子粉としては天然繊維や合成繊維（例えばセルロース、パルプ、コットン、ポリエステル、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等）等が挙げられる。また、複数種の金属、複数種の無機、金属と無機、金属と高分子、無機と高分子、金属と無機と高分子等、混合物であっても構わない。なお、原料は、分散した繊維状、粉状の原料の混合物であっても構わない。

本発明の更なる実施形態として、本発明の充填装置Ｆに供給する原料を前段階で解砕および分散させるのに好適に使用される繊維分散装置について以下に説明する。図２に繊維分散装置Ｄの概念図を示す。

原料となる繊維凝集体２１は、符号６で示すように供給され、搬送手段７によって繊維分散装置Ｄ上部より供給する。搬送手段７は、充填装置Ｆと同様に、原料取り込み口７１、搬送管７２および搬送管７２の途中に設けられた図示しない空気吹き出し口からなる。空気吹き出し口から吹き出される空気流によって繊維凝集体２１は原料取り込み口７１から繊維分散装置Ｄの上部へ供給される。

繊維分散装置Ｄ上部には、フォーク状部材８１と開口部９１が設けられている。フォーク状部材８１は下向きに傾斜を持たせ、形成されている。図２に示すように、フォーク状部材を複数、段違いに形成してもよい。搬送された繊維凝集体２１は、フォーク状部材８１に衝突し、ある程度解砕された微小繊維凝集体２２や完全に解砕された単繊維２３となるが、解砕されずに残るものも存在する。フォーク状部材８１は、例えば、材質ステンレス（ＳＵＳ３０４）、径２ｍｍφ、間隔５ｍｍで構成されるが、この構成のみに限定されない。

分散装置Ｄの下部には空気導入口９２が設けられ、空気導入口９２からの空気流および搬送手段７からの空気流によって、分散装置Ｄ内には、回転する空気流が生じている。フォーク状部材８１によって解砕された微小繊維凝集体２２および単繊維２３や、解砕されなかった繊維凝集体２１は、共に分散装置Ｄ内を回転し、解砕・分散がさらに進行する。分散装置Ｄ内の下部の空気導入口の上部には、フォーク状部材８２が、下向きに傾斜を持たせ、形成されている。微小繊維凝集体２２および単繊維２３は、フォーク状部材８２を通過し、解砕・分散が進んでいない繊維凝集体２１は、フォーク状部材８２を通過しないため、供給される空気により分散装置内の回転空気流に戻される。フォーク材８２は、例えば、材質ステンレス（ＳＵＳ３０４）、径２ｍｍφ、間隔５ｍｍで構成されるが、この構成のみに限定されない。

フォーク状部材８２を通過し、分散室を通過した微小繊維凝集体２２および単繊維２３は、分散装置Ｄの開口部の下方に設けられた捕集手段８３に供給される。先述したように、分散装置Ｄ頂部には、開口部９１が設けられている。開口部９１を設けることにより、分散室の下部からの空気の抜けを大幅に減少させることができ、解砕・分散された繊維の落下を乱すことを抑制することができる。

捕集手段８３は、さらに、十分に解砕・分散された単繊維２３と解砕・分散が不十分な微小繊維凝集体２２を選り分けられるものである。捕集手段８３は、緩く下向きに傾斜させた数段のフォーク状部材や網状の部材により構成され、振動が与えられている。解砕・分散が十分な単繊維２３は捕集手段８３を通過し、前述の充填装置Ｆへの振動フィーダ等の原料供給手段１に到達し、充填装置Ｆへ供給される。一方、解砕・分散が不十分な微小繊維凝集体２２は、繊維分散装置Ｄの原料取り込み口７１へ移送されて再度分散装置Ｄの上部へ供給される。捕集手段８３は、フォーク状部材、網などで構成され、例えば、短径が１０〜１００μｍ、長径（繊維長）が１〜１０ｍｍのチタン繊維の場合は、例えば、径２ｍｍφ、間隔５ｍｍで４段（段違い）に構成されたフォーク状部材や、０．５〜８ｍｍの網が好ましい。材質は原料との摩擦により静電気を生じ、目詰まりを起こさないもの、付着しないものが好ましい。例えば、鉄、アルミニウム、ステンレスやチタン等が好ましい。

充填装置への搬送手段、すなわち原料供給手段１は、解砕・分散された繊維が再度凝集体とならないような構造であることが好ましい。好ましい例としては、振動フィーダ等がある。原料と接触する部分の材質は、原料と静電気を生じない材質であり、繊維が滞留しない構造であることが好ましい。また、その表面は、繊維の滞留が生じないように、滑らかに仕上げておくことが好ましい。材質としては、例えば、アルミニウムやステンレス等が挙げられる。また、分散装置Ｄの捕集手段８３の下方に充填装置Ｆへの原料取り込み口３１を直接配置し、捕集手段８３通過して落下してきた単繊維２３を直接充填装置Ｆへ供給しても良い。

分散装置Ｄに供給される繊維の形態は、単独の繊維から繊維同士が弱く絡んだ凝集体まで様々である。凝集体の大きさは、その繊維の絡まり方により大きい凝集体から小さい凝集体まで幅広く存在する。

［実施例１］
図１、２に示した充填装置および分散装置を用い、前記条件にてチタン繊維を解砕した。
１）充填装置の概要
・高さ１．７ｍ
・充填塔下部と基材との距離０．１ｍ
２）原料チタン繊維
・材質：チタン（ＪＩＳ２種）
・形状：針状
・大きさ：短径３０μｍ、長径６ｍｍ（繊維径は顕微鏡による測定）
・充填量：３０ｇ
・その他：びびり振動法により作製。単独の針状のものから直径約５０ｍｍの凝集体まで、種々の大きさの凝集体の混合物からなる。

３）評価
充填装置を通過した繊維を溶融シリカ板上に３００ｍｍ×３００ｍｍ×約２〜５ｍｍで積層させた。その積層した繊維集合体は、積層体より縦・横がそれぞれ約５ｍｍ大きい４ｍｍ厚の溶融シリカ板で押圧しながら、１０００℃、真空雰囲気下（１０^−２〜１０^−５Ｔｏｒｒ）で焼結した。得られたチタン繊維よりなるシート状多孔質体は厚さ０．５ｍｍとなるように加圧成形を行った。得られたシートの厚さのばらつき、空隙率、分布状態により評価を行った。

空隙分布の均一性の評価は、得られた焼結シートをＣＣＤ画像処理装置（商品名：ＰＲＯ−７、株式会社シーシーデー製）にて行った。シートを三分割し、得られた画像を解析し、得られる面積比より評価した。
厚さの評価は、得られた焼結シートの面内１００箇所（端部を除き、面内各辺を１０等分間隔）の厚さを測定し、その平均値より、所望の厚さとなっていることを確認した。測定はシックネスゲージ（商品名５４７−３１２、株式会社ミツトヨ製）を用いて実施した。
空隙率の評価は、得られた焼結シートの重さと見かけの容積、チタンの真比重より求めることで行った。
以上の評価を行った結果、空隙率は８４％、膜厚０．５ｍｍのシートが得られた。空隙分布の均一性の評価を以下に示す。表中、面積比（％）は、２値化した白黒画像の白い部分の面積比を示す。

以上の結果より、空隙率８４％と非常に高く、膜厚０．５ｍｍと薄いにも関わらず、空隙の分布状態は均一であるチタン繊維のシート状多孔質体を得ることができた。

［比較例１］
実施例１の充填装置の高さを１ｍとした以外は、同様にチタン繊維を積層した。その結果、目視において、面内の均一性が悪かった。
［比較例２］
実施例１の充填装置下端と基材との距離を０．０１ｍと以外は、同様にチタン繊維を積層した。その結果、搬送空気の影響により、目視において、面内の均一性が悪かった。
［比較例３］
実施例１の充填装置上部と下部と間の中間部の空気吹き出し口を設けない充填装置を用い、同様にチタン繊維を積層した。その結果、搬送空気によりチタン繊維が飛散し、目視において、面内の均一性が悪かった。
［比較例４］
実施例１と同じ原料を用い、基材上に人手により分散充填を行い、実施例1と同じ条件で焼結した。その結果、空隙率８４％、膜厚０．５ｍｍのシートが得られた。実施例1と同様にして空隙分布の均一性を評価し、表２に結果を示す。

以上の結果より、空隙率は８４％と非常に高く、膜厚は０．５ｍｍと薄いチタン繊維シート状多孔質体が得られたが、空隙の分布状態のばらつきが大きかった。また、焼結前の充填体の製造時間は、実施例２では１〜５分、比較例では１〜３時間と、本願発明により大幅に減少した。このように、本願発明を実施することで、従来困難とされてきたチタン繊維の解砕・分散を精度良く実施することができる。その結果、得られるシート状多孔質体は、厚さ方向の寸法精度がよく、かつ効率良く製造できる。

［実施例２］
図１に示した装置構成を用い、前記条件にてチタン粉を原料としたシート状多孔質体を作製した。原料のチタン粉は手により静かに充填装置の原料取り込み口に落下させ、吸引させながら供給した。
１）原料チタン粉
・材質：チタン（ＪＩＳ２種）
・形状：不定形状
・大きさ：目開き１５０μｍ篩網通過品（平均粒径９０μｍ）
・充填量：６０ｇ
・その他：バインダ類の添加は行わなかった。

２）結果
充填装置を通過したチタン粉を溶融シリカ板上に３００ｍｍ×３００ｍｍ×約０．５ｍｍで積層した。積層体は、９００〜１０００℃、真空雰囲気下（１０^−２〜１０^−５Ｔｏｒｒ）で焼結した。得られたシート状多孔質体の分布状態を目視により、空隙率を重量より評価を行った。その結果、空隙率６５％で、均一に孔が分散した焼結体が得られた。

本発明によって得られるシート状多孔質体は、空隙率が高く、さらに、厚みおよび気孔の分布が全体にわたって均一であり、金属フィルターや電池用電極板の基材、生体材料、構造材、燃料電池の部材などに好適に用いることができる。

本発明の充填装置の一実施形態を示す模式断面図である。本発明の繊維分散装置の一実施形態を示す模式断面図である。

符号の説明

Ｄ分散装置
Ｆ充填装置
１原料供給手段
２原料
２１繊維凝集体
２２微小繊維凝集体
２３単繊維
３搬送手段
３１原料取り込み口
３２搬送管
３３空気吹き出し口
４１第１調整手段
４２第２調整手段
４３開口部
５基材
６原料供給口
７搬送手段
７１原料取り込み口
７２搬送管
８１，８２フォーク状部材
８３捕集手段
９１開口部
９２空気導入口

Claims

繊維状原料、粉体状原料またはこれらの混合原料を均一に分散し、基材上に均一に充填する充填装置であって、
上記充填装置は、
下部部材と、この下部部材の頂部に設けられた上部部材と、分散した上記原料を空気流によって上記上部部材の頂部に搬送する搬送手段を備え、
上記上部部材の上部は、上記原料の充填装置面内での分散状態を均一にするための第１調整手段である閉空間とされ、
上記上部部材と上記下部部材頂部との間には、上記上部部材からの空気流を逃がす開口部を備え、
均一に分散された上記原料を充填するための上記基材を上記充填装置の下方に備えることを特徴とする充填装置。
前記基材上への前記原料の充填状態を制御する第２調整手段であるスリット板を前記上部部材の下端部に備えることを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
繊維状原料を均一に解砕および分散し、基材上に均一に充填する充填装置であって、
上記充填装置は、
下部部材と、この下部部材の頂部に設けられた上部部材と、分散した上記原料を空気流によって上記上部部材の頂部に搬送する第１搬送手段を備え、
上記上部部材の上部は、上記原料の充填装置面内での分散状態を均一にするための第１調整手段である閉空間とされ、
上記上部部材と上記下部部材頂部との間には、上記上部部材からの空気流を逃がす開口部を備え、
均一に分散された上記原料を充填するための上記基材を上記充填装置の下方に備え、
上記基材上への前記原料の充填状態を制御する第２調整手段であるスリット板を前記上部部材の下端部に備え、
さらに、上記充填装置の上記第１搬送手段の上流には、上記繊維状原料の凝集体を解砕および分散するための繊維分散装置を備えることを特徴とする充填装置。
前記繊維分散装置が、下部に開口部を有する分散室と、この分散室上部に前記繊維状原料の凝集体を供給する供給口と、上記繊維状原料を上記分散室内で旋回流を生じさせ分散させるために上記分散室下部に設けられた空気導入口と、上記分散室開口部の下部において解砕・分散が不十分な繊維状原料の凝集体を捕集する捕集手段と、この捕集手段により回収された上記繊維状原料を再度上記供給口に搬送する第２搬送手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載の充填装置。
前記第１搬送手段の原料導入口は、前記繊維分散装置の前記繊維状原料の供給手段より下方に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の充填装置。
前記繊維状原料が、金属繊維、無機繊維、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の充填装置。
前記繊維状原料が、短径が１０〜１００μｍ、長径が１〜１０ｍｍのチタン繊維であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の充填装置。