JP6260528B2 - 分散装置及び分散方法、並びに、分散処理液及び湿式不織布 - Google Patents

Description

本発明は、分散装置、分散方法、分散処理液及び湿式不織布に関する。

マトリックス樹脂と強化繊維とを含有する繊維強化プラスチック（以下、「ＦＲＰ」ともいう。）成形体は、スポーツ、レジャー用品、自動車用部材、航空機用部材など、幅広い分野で用いられている。そのマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の熱可塑性樹脂等が用いられている。また、強化繊維としては、ガラス繊維、ナイロンやアラミド等の樹脂繊維、炭素繊維等が用いられている。強化繊維は、ＦＲＰ成形体の強度や弾性率などを高める働きをする。

例えば、特許文献１には、繊維長５１〜２００ｍｍの強化繊維が樹脂中に繊維体積含有率３０〜６０％含まれてなる繊維強化複合材料が記載されている。

特開２０１３−２２４４１１号公報

特許文献１の手法においては、強化繊維であるＰＡＮ系耐炎化繊維をカード及びクロスラッパーを用いてウェブシートとし、次いでニードルパンチにて交絡させて不織布とし、その後に高温焼成する、乾式プロセスを採用している。このような乾式プロセスでは、強化繊維を均一分散させることが困難であり、そのため、繊維の分布ムラや配向ムラが生じ易く、得られるＦＲＰの強度や耐衝撃性のバラツキが生じ易い。

そのため、強化繊維を分散媒中で分散させた湿式分散処理物を、湿式抄紙法でウェブシートとすることを検討したものの、現在のところ、強化繊維が長繊維のものにおいて、生産性に優れる実用的な湿式製法は未だ実用化されていない。その理由は、湿式分散の際、繊維同士の絡み合い、繊維の結束、繊維の撚れ等の不具合が生じるため、生産性よく均一な湿式分散処理物が得られないためである。また、従来使用されているアジテータ等の攪拌機では、攪拌翼や攪拌軸への強化繊維の絡みつきが生じ易いという問題もあった。さらに、アジテータ等の攪拌機では、攪拌翼との衝突により強化繊維が折れてしまうという問題もあった。その上さらに、これらの問題は、強化繊維の繊維長が長くなるほど顕著となる傾向にある。

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものである。
本発明の目的の一つは、従来のアジテータ等の攪拌機で均一分散させることが困難な被分散処理液であっても、均一な分散処理物を調製可能な、分散装置及び分散方法を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、湿式分散法による均一分散処理が適用可能であり、長繊維の炭素繊維を含有しながらも長繊維が均一分散した、分散処理液を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、長繊維の炭素繊維を含有しながらも、繊維同士の絡み合い、繊維の結束、繊維の撚れ等の発生が抑制され、シート均一性が大幅に改善された、湿式不織布を提供することにある。

本発明者は、上記課題を鋭意検討した。その結果、攪拌翼の攪拌力によることなく、主として流体せん断力によって極めて均一な分散処理物を得ることができる分散装置及び分散方法を見出し、本発明を完成するに至った。またそれと同時に、そのような分散装置及び分散方法において、好適に使用できる流動体をも見出し、本発明を完成するに至った。

さらにまた、本発明者は、長繊維の炭素繊維を含有しながらもシート均一性が大幅に改善された湿式不織布を見出し、これを用いた場合に強化プラスチック成形体の強度や弾性率や耐衝撃性等の機械物性及びその均一性を向上させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

そこで本発明は、例えば、以下（１）〜（２４）の具体的態様を提供する。
（１）本発明の一態様による分散装置は、ケーシング、前記ケーシング内に挿設された柱状体であって、該柱状体の外周面が前記ケーシングの内周面と面するように離間配置された柱状体、前記ケーシングの内周面と前記柱状体の外周面との間に形成された間隙であって、粉体の凝集体及び／又は繊維の収束体と分散媒とを少なくとも含有する被分散処理液が充填される間隙、並びに、前記ケーシングと前記柱状体とを相対的に回転させる駆動手段、を少なくとも備えるものである。

（２）ここで、前記被分散処理液は、ＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠して測定される２５℃における粘度が１．００〜１．６０（ｍＰ・ｓ）であることが好ましい。

（３）また、前記間隙は、径方向の厚さが０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。

（４）さらに、前記柱状体の軸芯が略鉛直方向となるように配置され、前記被分散処理液は、鉛直上方からに前記間隙に充填されることが好ましい。

（５）また、前記ケーシングの内周面及び／又は前記柱状体の外周面に、凸部を有することが好ましい。

（６）一方、前記繊維は、６〜２００ｍｍの重量平均繊維長を有することが好ましい。
（７）また、前記繊維は、ガラス繊維、合成繊維及び炭素繊維よりなる群から選択される少なくとも一以上の繊維を含むことが好ましい。
（８）さらに、前記粉体は、無機系粉体を含むことが好ましい。
（９）またさらに、前記被分散処理液は、粘剤をさらに含むことが好ましい。

（１０）一方、本発明の他の態様による分散方法は、ケーシングの内周面と該ケーシング内に挿設された柱状体の外周面との間に形成された間隙に、粉体の凝集体及び／又は繊維の収束体と分散媒とを少なくとも含有する被分散処理液を充填し、前記ケーシング及び前記柱状体を相対的に回転操作させることにより前記被分散処理液に流体せん断応力を印加するものである。

（１１）ここで、前記被分散処理液は、ＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠して測定される２５℃における粘度が１．００〜１．６０（ｍＰ・ｓ）であることが好ましい。
（１２）また、前記ケーシングの内周面及び／又は前記柱状体の外周面に形成された凸部により、前記被分散処理液の流動状態を調整することが好ましい。

（１３）さらに、前記間隙は、径方向の厚さが０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。

（１４）ここで、前記柱状体の軸が略鉛直方向となるように配置し、前記被分散処理液を、鉛直上方から前記間隙に充填することが好ましい。

（１５）また、前記繊維は、６〜２００ｍｍの重量平均繊維長を有することが好ましい。
（１６）また、前記繊維は、ガラス繊維、合成繊維及び炭素繊維よりなる群から選択される少なくとも一以上の繊維を含むことが好ましい。
（１７）さらに、前記粉体は、無機系粉体を含むことが好ましい。
（１８）さらにまた、前記流動体は、粘剤をさらに含むことが好ましい。

（１９）他方、本発明のまた別の態様は、６〜２００ｍｍの重量平均繊維長を有する分散した炭素繊維及び分散媒を少なくとも含有し、前記炭素繊維の含有量が０．０５〜０．５ｗｔ％であり、ＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠して測定される２５℃における粘度が１．００〜１．６０（ｍＰ・ｓ）である、分散処理液に関する。

（２０）ここで、前記炭素繊維が単繊維状に分散していることが好ましい。
（２１）前記被分散処理液は、粘剤をさらに含むことが好ましい。
（２２）ここで、前記分散媒が、水を含むことが好ましい。

（２３）そして、本発明のまた別の一態様は、上記（１９）〜（２２）のいずれか一項に記載の被分散処理液を、湿式抄紙して得られる湿式不織布に関する。
（２４）また、本発明のさらに別の一態様は、上記（１９）〜（２２）のいずれか一項に記載の被分散処理液を、湿式抄紙した後、ケミカルボンド法、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法及び水流交絡法よりなる群から選択される１以上の結着処理を施して得られる湿式不織布に関する。

本発明の一態様によれば、従来のアジテータ等の攪拌機で均一分散させることが困難な被分散処理液であっても、均一な分散処理物を調製可能な、新規な分散装置及び分散方法が実現される。
また、本発明の他の一態様によれば、湿式分散法による均一分散処理が適用可能であり、長繊維の炭素繊維を含有しながらも長繊維が均一分散した、分散処理液が実現される。
さらに、本発明の別の一態様によれば、長繊維の炭素繊維を含有しながらも、繊維同士の絡み合い、繊維の結束、繊維の撚れ等の発生が抑制され、シート均一性が大幅に改善された、新規な湿式不織布が実現される。

第一実施形態の分散装置１００の要部を模式的に示す斜視図である。 第一実施形態の分散装置１００の作用を示す概念図である。 第二実施形態の分散装置２００の要部を模式的に示す斜視図である。 第二実施形態の分散装置２００の作用を示す概念図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。さらに、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態の分散装置１００の要部を模式的に示す斜視図である。この分散装置１００は、ケーシングとして上部開口した有底筒状の容器１１と、この容器１１内に挿設された柱状体として外形円柱状のロータ２１と、ロータ２１の軸２２に連結された駆動手段としてのモータＭとを備えている。ここで、ロータ２１の直径外寸は容器１１の内径よりも小さく設定されており、容器１１とロータ２１とは、容器１１の内周面１１ａとロータ２１の外周面２１ａとが面するように略同一軸芯Ｃ_１上に離間配置されている。これにより、容器１１の内周面１１ａとロータ２１の外周面２１ａとの間には、被分散処理液Ｄｐが充填される間隙Ｓが形成されている。また、容器１１の上部開口には、間隙Ｓに被分散処理液Ｄｐを充填する充填手段３１が配設されている。そしてこの分散装置１００は、モータＭの駆動によりロータ２１を回転させ、容器１１の内周面１１ａとロータ２１の外周面２１ａとの間で流体せん断力を被分散処理液Ｄｐに印加することで、分散処理が実施される。

間隙Ｓは、容器１１の径方向に厚さＴを有する。間隙Ｓの厚さＴは、所望する分散性能（流体せん断力）や設計自由度に応じて適宜設定でき、特に限定されない。本実施形態では、間隙Ｓの厚さＴは０．１〜１０ｍｍに設定されている。厚さＴが上記範囲に設定されていることにより、被分散処理液Ｄｐへの流体せん断力の印加がより効果的に行われる。なお、被分散処理液Ｄｐに印加される流体せん断力は、ロータ２１の回転数が同一であれば厚さＴが小さいほど大きくなる傾向にあり、また、被分散処理液Ｄｐの粘度が大きくなるほど大きくなる傾向にある。間隙Ｓの厚さＴは、好ましくは０．２〜５ｍｍ、より好ましくは０．５〜３ｍｍである。

以下、本実施形態で用いる被分散処理液Ｄｐについてさらに詳述する。
本実施形態で用いる被分散処理液Ｄｐは、分散媒中に、粉体の凝集体及び／又は繊維の収束体を少なくとも含有する。ここで本明細書において、粉体の凝集体とは、多数の粒子が凝集して形成された集合体を意味する。また、本明細書において、繊維の収束体とは、複数の繊維が同一方向に配向されて束ねられた繊維束（チョップドストランド）を意味し、収束剤を付与して複数の繊維を束ねた繊維束、複数の繊維が凝集して束ねられた繊維束の双方を包含する。

分散媒としては、公知のものを適宜用いることができ、その種類は特に限定されない。具体的には、水、アルコール類、脂肪族系或いは芳香族系の炭化水素類などが挙げられるが、これらに特に限定されない。分散媒は、使用する粉体及び繊維を考慮して適宜選択すればよい。環境負荷、取扱性及びコスト等の観点から、水が好ましい。なお、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。分散媒として好適に用いられる水としては、通常の工業用水のほか、イオン交換水や、蒸留水、精製水などが挙げられる。

粉体の具体例としては、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩；酸化チタン、酸化モリブデン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物；炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩；水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム等の金属水和物；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物；硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩；ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩；窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の窒化物等の無機系粉体が挙げられるが、これらに特に限定されない。また、有機系粉体としても適用可能であり、その具体例としては、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、スチレン型或いはアクリル型などのゴムパウダー、シリコーンレジンパウダー、シリコーンゴムパウダー、シリコーン複合パウダー等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

繊維の具体例としては、ガラス繊維；ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維等の合成繊維；炭素繊維等が挙げられるが、これらに特に限定されない。炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維およびピッチ系炭素繊維のいずれも適用可能である。機械物性に優れる繊維強化プラスチック成形体を得る等の観点では、繊維長が長く繊維径が小さい繊維を用いることが好ましい。この観点からは、炭素繊維（特にカーボン単繊維）が好ましく用いられる。得られる繊維強化プラスチック成形体の繊維長、コスト、機械物性等を考慮すると、ＰＡＮ系炭素繊維が特に好ましい。一方、導電性や成形性等を考慮すると、ピッチ系炭素繊維が特に好ましい。なお、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。さらに、２種以上が複合化された繊維を用いることもできる。

繊維の繊維長は、特に限定されない。機械物性に優れる繊維強化プラスチック成形体を得る等の観点から、重量平均繊維長が６〜２００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは２０〜１５０ｍｍ、さらに好ましくは２５〜１００ｍｍである。なお、ここでいう重量平均繊維長とは、１００本の繊維について測定した繊維長の算術平均値を意味する。重量平均繊維長が長いほど、得られる成形品の機械物性等が向上する傾向にあり、重量平均繊維長が短いほど、取扱性が向上する傾向にある。また、繊維の平均繊維径も、特に限定されない。機械物性に優れる繊維強化プラスチック成形体を得る等の観点及び分散性の観点から、一般的には３〜３０μｍが好ましく、より好ましくは３〜２５μｍ、さらに好ましくは３〜２０μｍである。ここで、繊維の断面形状は、円形に限定されず、楕円形などの異形断面のものであってもよい。なお、平均繊維径とは、１００本の繊維の算術平均値を意味し、繊維径は真円換算したものとする。

間隙Ｓに充填される被分散処理液Ｄｐは、ＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠して測定される２５℃における粘度が１．００〜１．６０（ｍＰ・ｓ）に調整されたものが好ましく用いられる。被分散処理液Ｄｐの粘度が、この範囲に調整されていることにより、分散対象物に流体せん断力を効果的に印加することができるとともに、解繊後の再凝集或いは解繊後の再収束が抑制される。そのため、高度に均一分散された分散処理物を再現性よく簡易に得ることができる。また、分散対象物が例えば長繊維である場合、解繊後の再収束を抑制することで、繊維の撚れ等の不具合の発生も低減できる。さらに分散対象物が自重により沈降する場合、この液粘度によって沈降速度が緩和されて、流体せん断力の印加時間を実質的に延長できるという効果もある。この被分散処理液Ｄｐの粘度は、上記の観点及び間隙Ｓの厚さＴに応じて適宜調整することができ、特に限定されないが、より好ましくは１．０５〜１．５０（ｍＰ・ｓ）、さらに好ましくは１．１０〜１．４０（ｍＰ・ｓ）である。

上記の被分散処理液Ｄｐは、分散媒中に、粉体の凝集体や繊維の収束体を混合することにより調製することができる。粉体の凝集体や繊維の収束体としては、粉体が自然凝集したもの、繊維が自然収束したもの、凝集剤を付与して粉体を凝集させたもの、収束剤を付与して繊維が収束した収束体などを使用することができる。また、これらの市販品を容易に入手可能である。本実施形態の作用効果の顕著に示される観点から、繊維の収束体は、収束剤を付与して繊維が収束した収束体であることが好ましい。

ここで被分散処理液Ｄｐに粘剤をさらに含有させてもよい。粘剤を配合することにより、被分散処理液Ｄｐの粘度調整が容易となる。なお、被分散処理液Ｄｐの粘度は、使用する分散媒の種類、粉体の凝集体或いは繊維の収束体の種類及び配合量によっても調整可能である。また、繊維の収束体を使用する場合には、収束剤の含有有無及びその種類並びに含有量によっても被分散処理液Ｄｐの粘度を調整可能である。

上記の粘剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、デンプン、酢酸ビニル、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等が挙げられるが、これらに特に限定されない。市販品としては、例えばノニオン系、アニオン系或いはカチオン系の高分子凝集剤を用いることもできる。これらの中でも、分散媒が水の場合は、ポリアクリルアミド、デンプン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド等が好ましい。繊維が炭素繊維の場合は、ポリアクリルアミドがこのましい。なお、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。粘剤の使用量は、液組成や使用する粘剤の種類等に応じて適宜設定でき、特に限定されない。例えば、好ましくは１．０ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍ、より好ましくは３ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍである。

また、被分散処理液Ｄｐは、当業界で公知の添加剤をさらに含有していてもよい。添加剤の具体例としては、界面活性剤、分散剤、湿潤分散剤、染料、顔料、滑剤、消泡剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。添加剤の使用量は、特に限定されないが、通常０．０１〜５ｗｔ％程度が好ましい。界面活性剤は、陽イオン型，陰イオン型，非イオン型，両性の各種に分類されるが、分散対象となる粒子や繊維の種類に応じて、適切な界面活性剤を任意に選定することができる。界面活性剤の配合量は、通常０．０１〜１質量％であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．５質量％である。

以下、本実施形態の分散装置１００を用いた分散処理について詳述する。ここでは、重量平均繊維長が２０〜２００ｍｍの炭素繊維の収束体及び粘剤を水に分散させた被分散処理液Ｄｐを用いた例について説明する。かかる構成の被分散処理液は、湿式分散処理に適した炭素繊維含有流動体であり、上記構成の分散装置１００及び分散方法において殊に有効に利用可能なものである。

上述したとおり、この分散装置１００は、モータＭの駆動によりロータ２１が回転し、容器１１の内周面１１ａとロータ２１の外周面２１ａとの間で流体せん断力を被分散処理液Ｄｐに印加することで、分散処理を実施する(図１参照)。

図２は、第一実施形態の分散装置１００の作用を示す概念図である。この分散装置１００において、炭素繊維の収束体を含む被分散処理液Ｄｐは、容器１１の上部開口に配設された充填手段３１から間隙Ｓに充填される。そして、被分散処理液Ｄｐに含まれる炭素繊維の収束体は、自重により鉛直上方から鉛直下方へと沈降しながら、ロータ２１の回転による水平方向の流体せん断力を受ける。そのため炭素繊維の収束体は、図２中の矢印で示すとおり、ロータ２１の外周（容器１１の内周）を鉛直上方から鉛直下方へと螺旋状に沈降（流動）する。

このように上記構成の分散装置１００及び分散方法においては、容器１１とロータ２１との相対回転によって間隙Ｓに充填された被分散処理液Ｄｐに流体せん断力が効果的に印加され、これにより炭素繊維の分散が高効率で進行し、炭素繊維同士の絡み合い、繊維の結束、繊維の撚れ等の不具合の発生が効果的に抑制された均一な分散処理物を調製することができる。これは、（ａ）従来の攪拌翼の回転による分散処理では乱流或いは渦流が生じ易かったのに対して、上記構成の分散装置１００及び分散方法では層流が生じ易い構成となっている、（ｂ）炭素繊維は凝集性が比較的強いため分散媒中で互いに凝集して絡み付きやすいところ、解繊された炭素繊維の凝集或いはフロッグの発生は上記の螺旋流動により抑制されている、（ｃ）従来の攪拌翼の回転による分散処理とは異なり、攪拌翼を必須の構成としないため、攪拌翼や攪拌軸への衝突や絡みつきによる不具合の発生が抑制される、（ｄ）適度な粘性を有する被分散処理液Ｄｐを用いることで、分散処理時の流体せん断力がより高められている等が相まった結果によるものと推察される。但し、作用はこれらに限定されない。

以上詳述したとおり、上記構成の分散装置１００及び分散方法によれば、従来のアジテータ等の攪拌機で均一分散させることが困難な被分散処理液であっても、生産性を損なうことなく効率的に均一な分散処理が可能である。そして、これらの装置及び方法は、上記（ａ）〜（ｄ）の作用を奏することから、繊維解繊装置及び繊維解繊方法として、殊に有用である。このようにして調製される分散処理液は、繊維長の長い炭素繊維が高度に均一分散されている特性を活かして、例えば、炭素繊維強化プラスチック成形体の強化繊維や湿式不織布などの各種原料として好適に使用可能である。

また、分散処理を経て得られる処理物（分散処理液）は、分散媒中で粉体及び／又は繊維が高度に均一分散したものであり、この分散処理物は、各種の充填剤用途において特に好ましいものとして用いることができる。また、この分散処理物を湿式抄紙することで、シート均一性が大幅に改善された不織布を得ることができる。

なお、上記第一実施形態においては、ロータ２１のみが回転する態様を示したが、容器１１が回転する態様としてもよく、また、容器１１及びロータ２１の双方が回転する態様してもよい。さらに、容器１１及びロータ２１の断面形状は、適宜変更することができる。

また、上記第一実施形態においては、ケーシングとして上部開口した有底筒状の容器１１を用いたが、ケーシングとして管（配管）を採用することもできる。この場合、連続処理性能に優れたものとなる。

さらに、容器１１とロータ２１を横置きし、これらを水平方向の略同一軸芯Ｃ_１上に配置するレイアウトも採用可能である。この場合、容器１１の側面は適宜のシール部材で封止し、間隙Ｓに被分散処理液Ｄｐを充填する充填手段３１を別途の箇所に形成することができる。

また、上記第一実施形態においては、充填手段３１から被分散処理液Ｄｐを間隙Ｓに充填する態様を示したが、被分散処理液Ｄｐの間隙Ｓへの充填方法は、これに特に限定されない。例えば、粉体の凝集体や繊維の収束体と、分散媒と、必要応じて配合される他の添加剤とを、それぞれ別個に間隙Ｓへ充填（供給）してもよい。

（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態の分散装置２００の要部を模式的に示す斜視図である。また、図４は、第二実施形態の分散装置２００の作用を示す概念図である。この分散装置２００は、容器１１の内周１１ａに凸部４１が設けられていること以外は、上述した第一実施形態の分散装置１００と同様に構成されたものである。そのため、第一実施形態の分散装置１００と同一の要素については同一の符号を付し、ここでの重複した説明は省略する。

この分散装置２００において、凸部４１は、外形が略直方体状に形成された部材からなり、容器１１の底面から上部開口へ延在するように、容器１１の内周面１１ａに接着されている。また、凸部４１の表面（ロータ２１の外周面２１ａと対向する面）は、粗面化されている（図示省略）。

本実施形態の分散装置２００においても、繊維の収束体は、鉛直上方から鉛直下方へと螺旋状に沈降し（図２参照）、上記第一実施形態と同様の作用効果が奏される。しかも、本実施形態では容器１１の内周面１１ａに凸部４１が設けられているため、螺旋状に沈降する際に繊維の収束体は凸部４１に接触することで、その配向方向が規制され、その繊維の長手方向が鉛直方向に略一致し、その短尺方向が水平方向に略一致するように配向される（図４参照）。すなわち、繊維の収束体の起立状態が凸部４１との接触により調整される。この観点からは、凸部４１は、繊維の収束体の流動状態を調整する規制部材として機能するものと言える。しかも、凸部４１の表面が粗面化されているため、繊維の収束体が引っ掛かり易く、繊維の収束体の配向制御が高効率で行われる。かかる繊維の収束体の起立状態の調整により、ロータ２１の回転による水平方向の流体せん断力は、主として炭素繊維の収束体の短尺方向、すなわち各々の炭素繊維が解繊される方向に有効に働く。その上さらに、凸部４１により流路が狭小化されているため、凸部４１周辺の流速が大きくなり、凸部４１周辺における流体せん断力が高められている。また、凸部４１の表面が粗面化されているため、繊維の収束体が凸部４１に接触した際の摩擦力によっても繊維の収束体の解繊が促進される。以上のことから、本実施形態においては、上記第一実施形態の作用効果に、これらの凸部４１による作用効果が相乗されることで、従来技術では困難であった高度の均一分散が実行される。

なお、上記第二実施形態においては、容器１１とは別体の凸部４１を設けた態様を示したが、凸部４１は容器１１と一体成形されていてもよい。また、上記第二実施形態においては、容器１１の内周面１１ａの１箇所のみに凸部４１が設けられているが、容器１１の内周面１１ａの複数個所に凸部４１を設けてもよい。さらに、ロータ２１の外周面に凸部４１を設けてもよい。また、凸部４１の形状は適宜変更可能であり、例えば断面を半円状、楕円状、三角形状、矩形状にしてもよい。またさらに、上記第二実施形態においては、容器１１の底面から上部開口へ延在するように１つの凸部４１が設けられているが、複数の凸部片を設置して凸部４１を形成してもよい。或いは、複数の凸部片を離間して配置した構成としてもよい。さらに、容器１１の底面から上部開口へ螺旋状に延在するように凸部４１を設けてもよい。

また、上記第二実施形態においては、表面が粗面化された凸部４１を設けた態様を示したが、その粗面化方法は、各種公知の方法を採用することができ、特に限定されない。例えば、粗面化形状を有するように凸部４１を一体成形したり、スタンパー、砥石或いはサンドブラスト等を用いて凸部４１の表面に凹凸形状を形成したりしてもよい。また、マット剤や砥粒などを凸部４１の表面に付与してもよく、このとき必要に応じてバインダー樹脂を用いてもよい。

（第三実施形態）
本実施形態の湿式不織布は、上述した被分散処理液Ｄｐを湿式分散して得られる分散処理液を、湿式抄紙して得られるものである。本実施形態において用いる被分散処理液Ｄｐ及びその湿式分散処理としては、上記の第一実施形態及び第二実施形態において説明したものが、２０〜２００ｍｍの重量平均繊維長を有する炭素繊維が高度に均一分散されたものとなる点で、殊に好適である。

湿式分散後に得られる分散処理液を、湿式抄紙することで、本実施形態の湿式不織布を作製することができる。湿式抄紙は、当業界で公知のものを適宜用いることができ、特に限定されない。例えば、長網、丸網、傾斜ワイヤ、ツインワイヤ等を備える抄紙機等を好ましく用いることができる。とりわけ、長繊維の分散性及び均一性の観点からは、傾斜ワイヤ型抄紙機が特に好ましく用いられる。また、湿式分散及び湿式抄紙後に得られる抄紙物（不織布、ウェブシート）に、必要に応じて、結着処理を施してもよい。結着処理は、当業界で公知のものを適宜用いることができる。例えば、ケミカルボンド法、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法等が挙げられるが、これらに特に限定されない。

湿式不織布の製造（湿式抄紙）において、上述した炭素繊維を結合させて成形性を高める目的で、バインダー成分を配合してもよい。バインダー成分としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂など、湿式不織布の製造において公知の樹脂が好適に用いられる。具体的には、アクリル樹脂エマルジョン、スチレン−アクリル樹脂エマルジョン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液、ＰＶＡ繊維、ＰＶＡ樹脂粒子、ＰＥＴ−変性ＰＥＴ芯鞘構造繊維，ポリプロピレン−ポリエチレン芯鞘構造繊維等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、芯鞘構造繊維とは、内部（芯）と外部（鞘）に融点の異なる成分を有し、外部（鞘）の融点が低い繊維を意味する。また、上述した被分散処理液Ｄｐの粘剤として使用したものを、このバインダー成分として用いることができる。

配合時のバインダー成分の性状は、粒子状、繊維状、液状のいずれであっても適用可能である。具体的には、液状バインダー成分としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂等のエマルジョン；これらの樹脂を溶剤に溶解させたもの；ＰＶＡやデンプンなどの水溶性バインダーの水溶液などが挙げられる。これらの中でも、強度やコストの観点から、アクリル樹脂エマルジョン、ＰＶＡ水溶液等が好ましい。また、繊維状バインダー成分としては、ＰＶＡ繊維；未硬化若しくは半硬化のフェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を繊維化した繊維状物；ポリエステル、未延伸ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレンビニルアルコール等の熱可塑性樹脂を繊維化した繊維状物；これらの熱可塑性樹脂を用いて作製された芯鞘構造繊維等が挙げられる。さらに、粒状バインダー成分としては、粒状ＰＶＡ、上述した熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の粉末等が挙げられる。

バインダー成分の配合方法及び配合タイミングは、使用するバインダー成分の種類及び性状等に応じて、適切に行えばよい。例えば、繊維状或いは粉末状のバインダー成分を用いる場合は、上述した被分散処理液Ｄｐ又は分散処理後の分散処理液に予め配合しておくことが好ましい。また、液系のバインダー成分を用いる場合は、抄紙後のウェットシートを乾燥させる前或いは乾燥後にバインダー成分を供給し付着させ、これを乾燥して湿式不織布を製造することが好ましい。このような液系のバインダー成分の供給方法としては、含浸方式、スプレー方式、メイヤーバー方式、グラビア方式、マイクログラビア方式、ダイ方式、ブレード方式、マイクロロッド方式、エアナイフ方式、カーテン方式、スライド方式、ロール方式等が挙げられるが、これらに特に限定されず、公知の供給方法を適用することができる。

本実施形態の湿式不織布は、前記被分散処理液Ｄｐを上述した湿式分散及び湿式抄紙することにより、２０〜２００ｍｍの重量平均繊維長を有する炭素繊維が高度に均一分散されて、その多くが単繊維状に分散した分散処理液を用いているため、繊維密度（繊維の分布ムラ）、強度、弾性率、耐衝撃性等の機械物性のバラツキが及びその均一性に殊に優れたものとなり、さらには低コストで生産性にも優れる。

以上詳述したとおり、本発明は、粒子や繊維の均一分散が求められる分散処理分野或いは混練処理分野において、広く且つ有効に利用可能である。とりわけ、本発明は、分散対象物が長繊維である場合には分布ムラや配向ムラが殊に顕著に抑制されるため、不織布、ＦＲＰの強化繊維等の繊維技術分野において殊に有効に利用可能である。

１１ 容器
１１ａ 内周面
２１ ロータ
２１ａ 外周面
２２ 軸
３１ 充填手段
４１ 凸部
Ｃ_１ 軸芯
Ｄｐ 被分散処理液
Ｍ モータ
Ｓ 間隙
Ｔ 厚さ
１００ 分散装置
２００ 分散装置

Claims (11)

1. ケーシング、
   前記ケーシング内に挿設された柱状体であって、該柱状体の外周面が前記ケーシングの内周面と面するように離間配置された柱状体、
   前記ケーシングの内周面と前記柱状体の外周面との間に形成された間隙であって、繊維の収束体と分散媒とを少なくとも含有する被分散処理液が充填される間隙、並びに、
   前記ケーシングと前記柱状体とを相対的に回転させる駆動手段、を少なくとも備え、
   前記被分散処理液が、ＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠して測定される２５℃における粘度が１．００〜１．６０（ｍＰ・ｓ）であり、
   前記繊維は、２０〜２００ｍｍの重量平均繊維長を有する、
   分散装置。
2. 前記間隙は、径方向の厚さが０．１〜１０ｍｍである、
   請求項１に記載の分散装置。
3. 前記柱状体の軸芯が略鉛直方向となるように配置され、
   前記被分散処理液は、鉛直上方から前記間隙に充填される、
   請求項１又は２に記載の分散装置。
4. 前記ケーシングの内周面及び／又は前記柱状体の外周面に、凸部を有する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の分散装置。
5. 前記間隙に充填される前記被分散処理液に含有される前記繊維は、ガラス繊維、合成繊維及び炭素繊維よりなる群から選択される少なくとも一以上の繊維を含む、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の分散装置。
6. 前記間隙に充填される前記被分散処理液は、粘剤をさらに含む、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の分散装置。
7. 前記間隙に充填される前記被分散処理液に含有される前記繊維の平均繊維径が３〜３０μｍである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の分散装置。
8. 前記間隙に充填される前記被分散処理液に含有される前記粘剤の含有量が１〜５０００ｐｐｍである、請求項６に記載の分散装置。
9. 前記間隙は、径方向の厚さが０．５〜３ｍｍである、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の分散装置。
10. ケーシングの内周面と該ケーシング内に挿設された柱状体の外周面との間に形成された間隙に、繊維の収束体と分散媒とを少なくとも含有する被分散処理液を充填し、前記ケーシング及び前記柱状体を相対的に回転操作させることにより前記被分散処理液に流体せん断応力を印加する、
    分散方法であって、
    前記被分散処理液は、ＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠して測定される２５℃における粘度が１．００〜１．６０（ｍＰ・ｓ）であり、
    前記繊維は、２０〜２００ｍｍの重量平均繊維長を有する、分散方法。
11. 前記ケーシングの内周面及び／又は前記柱状体の外周面に形成された凸部により、前記被分散処理液の流動状態を調整する、
    請求項１０に記載の分散方法。

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