JP6292078B2 - 繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置および繊維強化プラスチック成形体用基材抄造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化プラスチック成形体用の基材を抄造する装置およびその方法に関するものである。

強化繊維を含む不織布を加熱加圧処理し、成形した繊維強化プラスチック成形体は、既にスポーツ，レジャー用品，航空機用材料など様々な分野で用いられている。これらの繊維強化プラスチック成形体においてマトリックスとなる樹脂には、エポキシ樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，またはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられることが多い。しかし、熱硬化性樹脂を用いた場合には、熱硬化性樹脂と強化繊維を混合した不織布は冷蔵保管しなければならず、長期保管ができないという難点がある。

このため、近年は、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として用い、強化繊維を含有した繊維強化不織布の開発が進められている。このような熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂として用いた繊維強化不織布は、保存管理が容易であり、長期保管ができるという利点を有する。また、熱可塑性樹脂を含む不織布は、熱硬化性樹脂を含む不織布と比較して成形加工が容易であり、加熱加圧処理を行うことにより成形加工品を成形することができるという利点を有している。

従来、熱可塑性樹脂は、耐薬品性・強度，耐熱性等に関し、熱硬化性樹脂よりも劣るものが主流であった。しかし、近年は、耐薬品性，強度，耐熱性等に優れた熱可塑性樹脂が盛んに開発されるようになり、これまで熱可塑性樹脂について常識とされてきた上記のような不具合が目覚ましく改善されてきている。このような熱可塑性樹脂は、いわゆる「エンプラ（エンジニアリングプラスチック）」と呼ばれる樹脂であり、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）等が挙げられる（例えば、非特許文献１）。

強化繊維には、炭素繊維，ガラス繊維，アラミド繊維等が用いられている。このような強化繊維は繊維強化プラスチック成形体の強度を高める働きをする。また、強化繊維は、その配向方向を特定の方向に調整することによって、繊維強化プラスチック成形体の強度に方向性を持たせることが知られている（例えば、特許文献１〜６）。このような繊維強化プラスチック成形体は、自動車のバンパービーム等の補強用芯材や、一方向に機械的強度が要求される構造部品に用いられている。

特開平５−４４１８８号公報 特開平９−４１２８０号公報 特開平６−１５５４９５号公報 特開平４−２０８４０５号公報 特開平４−２０８４０６号公報 特開平４−２０８４０７号公報

「平成１９年度 熱可塑性樹脂複合材料の機械工業分野への適用に関する調査報告書」、財団法人 次世代金属・複合材料研究開発協会、社団法人 日本機械工業連合会、平成２０年３月発行

ところで、繊維強化プラスチック成形体用基材に用いる強化繊維は、その繊維長が長い方がプラスチック（マトリックス樹脂）をより強化することができる。そこで、繊維径が小さく繊維長が大きい繊維（例えばカーボン単繊維）を用いて繊維強化プラスチック成形体用基材を抄造することが好ましい。
しかし、強化繊維の多くは凝集性が比較的強いため、分散液中で互いに凝集して絡み付きやすい。強化繊維が凝集して塊状に絡み付くと、繊維の配向化も困難になり、繊維密度のばらつきも生じ易くなり、繊維強化プラスチック成形体用基材の品質低下の原因となる。

特許文献２に記載されているように、分散槽内で強化繊維と熱可塑性樹脂とを含むスラリーを調製して、このスラリーを分散槽から抄紙槽に送る手法では、特に繊維強化プラスチック成形体用基材を大量生産する場合、分散槽内で大量にスラリーを調製した後、これをストックさせておくことになる。このため、分散槽内で強化繊維が再凝集してしまう。特許文献２のように層流または層流から乱流への遷移域でスラリーを輸送する技術では、強化繊維の凝集の進行を遅延させるだけで、再凝集してしまった強化繊維を積極的に解繊することはできず、強化繊維が凝集した状態のスラリーを抄紙槽に送ることになり、繊維強化プラスチック成形体用基材の品質を確保する上での課題となる。

本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、その目的の一つは、繊維強化プラスチック成形体用基材の品質を向上させることができるようにした、繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置および繊維強化プラスチック成形体用基材抄造方法を提供することである。
なお、ここでいう目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置は、強化繊維と熱可塑性のマトリックス樹脂とを含む分散液から前記強化繊維と前記マトリックス樹脂からなる繊維強化プラスチック成形体用基材を抄造する装置であって、前記分散液が貯留された貯留槽と、前記分散液を一時的に貯留する貯留部と、前記貯留槽と前記貯留部との間に設けられ、前記貯留部の下方に突出して形成され、前記貯留部に前記分散液を導入する導入部と、前記貯留部の下部の前記分散液内から前記分散液の液面よりも上方にわたって斜め上方に向けて移動する抄造領域を有する傾斜ボトムワイヤと、前記導入部に設けられ、前記貯留部に導入される前記分散液に乱流を発生させる乱流発生装置と、を備えることを特徴としている。

（２）前記乱流発生装置は、前記分散液を複数に分岐して流通させ且つ流路断面積が変化する乱流発生流路を有することが好ましい。
（３）前記乱流発生流路は、管状であることが好ましい。

（４）前記乱流発生流路の下流端は流路断面積が縮小されていることが好ましい。
（５）前記貯留槽と前記導入部との間に設けられ、流通する前記分散液を静的に攪拌するスタティックミキサを備えることが好ましい。

（６）前記分散液における前記強化繊維の濃度が０．５％以下であることが好ましい。
（７）前記乱流発生装置により発生される乱流のレイノルズ数が、７０００以上であって２０００００以下であることが好ましい。
（８）前記分散液の粘性が０．９ｍＰａ・ｓ以上であって３．０ｍＰａ・ｓ以下以下であることが好ましい。

（９）本発明の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造方法は、強化繊維と熱可塑性のマトリックス樹脂とを含む分散液から前記強化繊維と前記マトリック樹脂材からなる繊維強化プラスチック成形体用基材を抄造する方法であって、前記分散液が貯留された貯留槽から前記分散液を一時的に貯留する貯留部に前記分散液を導入する導入工程と、前記貯留部の下部の前記分散液内から前記分散液の液面よりも上方にわたって斜め上方に向けて移動する抄造領域を有する傾斜ボトムワイヤを作動させて、前記抄造領域において前記分散液から前記強化繊維と前記マトリックス樹脂をと含んでなる湿基材を抄造する抄造工程と、を有し、前記導入工程において前記貯留部に導入される前記分散液に乱流を発生させることを特徴としている。

（１０）前記分散液における前記強化繊維の濃度が０．５％以下であることが好ましい。
（１１）前記乱流発生工程で発生する乱流のレイノルズ数が、７０００以上であって２０００００以下ことが好ましい。
（１２）前記分散液の粘性が０．９ｍＰａ・ｓ以上であって３．０ｍＰａ・ｓ以下以下であることが好ましい。

本発明によれば、貯留部に貯留槽から供給された分散液を導入する導入部において乱流発生装置によって分散液に乱流を発生させることにより、導入部の上流で強化繊維どうしの距離がばらついていたとしても、強化繊維どうしの距離を均して導入部下流の貯留部に供給することができ、また、導入部の上流で強化繊維が凝縮していたとしても、凝集した強化繊維を乱流により解きほぐして導入部の下流に設けられた貯留部に供給することができる。したがって、貯留部における強化繊維の凝集あるいは再凝集を抑制することができる。延いては、繊維強化プラスチック成形体用基材への凝集した強化繊維の混在を抑制することができ、繊維強化プラスチック成形体用基材の品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態にかかる繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置を示す模式図である。 本発明の一実施形態にかかる強化繊維解繊装置を模式的に示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかる強化繊維解繊装置を模式的に示す上面図である。 本発明の一実施形態にかかる繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置における乱流発生装置を取り出して示す拡大図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本実施形態は、繊維強化プラスチック成形体用基材を製造する装置（以下、「繊維強化プラスチック成形体用基材製造装置」という）に関するものであり、この繊維強化プラスチック成形体用基材製造装置は、本発明にかかる繊維強化プラスチック成形体用基材を抄造する装置（以下、「繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置」という）と、強化繊維を解繊する装置（以下、「強化繊維解繊装置」という）とを備えている。

抄造して得られた繊維強化プラスチック成形体用基材は不織布状である。この繊維強化プラスチック成形体用基材を加熱加圧処理することで繊維強化プラスチック成形体が成形される。この繊維強化プラスチック成形体は、シート状あるいは所望形状の成形体に成形することができる。
本実施形態では、重力の作用方向を下方とし、その逆方向を上方とする。また、繊維強化プラスチック成形体用基材の製造過程を基準に上流および下流を定める。

〔一実施形態〕
［１．構成］
はじめに、一実施形態にかかる強化繊維解繊装置および繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置が適用された繊維強化プラスチック成形体用基材製造装置の構成を説明する。

［１−１．前提］
まず、繊維強化プラスチック成形体用基材製造装置の前提について説明する。
繊維強化プラスチック成形体用基材製造装置は、強化繊維とマトリックス樹脂とを含む分散液から強化繊維とマトリックス樹脂とからなる繊維強化プラスチック成形体用基材を抄造する繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置の上流側に、強化繊維解繊装置が設けられている。この強化繊維解繊装置は、所定長さに切断された強化繊維の集合体（以下、「強化繊維のチョップドストランド」という）を解繊する装置である。

繊維強化プラスチック成形体用基材が加熱あるいは加圧されることにより、繊維強化プラスチック成形体が成形される。この繊維強化プラスチック成形体用基材は、不織布の一つであり、強化繊維とマトリックス樹脂とが分散（懸濁）された分散液（いわゆる「スラリー」）から抄造される。
以下、強化繊維，マトリックス樹脂，分散液について説明する。

［１−１−１．強化繊維］
本実施形態では、上記の強化繊維に炭素繊維を適用している。ただし、強化繊維には、炭素繊維以外に、ガラス繊維、アラミド繊維、さらに他種の強化繊維を適用してもよく、複数種の強化繊維がハイブリッドされていてもよい。例えば、ガラス繊維やＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維等の耐熱性に優れた有機繊維が強化繊維に含有されていてもよい。なお、炭素繊維としては、特にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系繊維を用いたＰＡＮ系のものを用いることが好ましい。これらの繊維を強化繊維に用いることで、繊維強化プラスチック成形体用基材の強度や剛性を効率よく確保することができる。

また、強化繊維の繊維長は、２ｍｍ以上であって１５０ｍｍ以下であることが好ましい。繊維長が小さくなるほど強化繊維の分散性が良好で外観上優れた繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。また、強化繊維の繊維長が大きくなるほど、繊維強化プラスチック成形体の強度や耐衝撃性を向上させる傾向にある。ただし、強化繊維の繊維長が大きくなるほど、強化繊維どうしが絡み付いた塊状の凝集体（以下、「フロック」という）が生じるおそれがある。このため、要求される繊維強化プラスチック成形体の強度と強化繊維のフロックの抑制とを考慮して、強化繊維の繊維長を設定することが好ましい。

また、強化繊維の繊維径は、３μｍ以上であって２５μｍ以下であることが好ましい。強化繊維の繊維径は小さいほうが繊維強化プラスチック成形体の強度、剛性を高めることができるが、強化繊維のフロックが発生しやすくなる。例えば、繊維径が３μｍ以下であると人体に取り込まれた場合に発がん性の問題が生じうる。一方、繊維径が大きぎると強化繊維の分散性が低下し、繊維強化プラスチック成形体の強度が低下する。これらの観点から、強化繊維の繊維径を上記の範囲内とすることが好ましい。
また、強化繊維の断面形状は、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。

強化繊維のチョップドストランドは、例えば２０００本〜３０００本の単繊維の強化繊維が同一方向に配向されて集束（集合）されたストランドが所定長さに切断されたものである。この強化繊維のチョップドストランドは、水等の液体に分散しやすい性質を有する。また、強化繊維のチョップドストランドとして、その強化繊維どうしが反発する薬品の塗布されたものを用いてもよい。

［１−１−２．マトリックス樹脂］
上記のマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂を含んでおり、熱可塑性樹脂のみで構成されることが好ましく、本実施形態では熱可塑性樹脂のみで構成されている。この熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート（ＰＣ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ），ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ），ポリアミド，ポリプロピレンといった樹脂を例示することができる。これらの熱可塑性樹脂は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これら熱可塑性樹脂の中でも、高強度の繊維強化プラスチック成形体用基材を得るために、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリプロピレンを用いることが好ましい。

さらに、熱可塑性樹脂は繊維状であることが好ましく、繊維分散性が良好なポリカーボネート繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリアミド（ナイロン）繊維、ポリプロピレン繊維といった繊維状の樹脂（熱可塑性樹脂繊維）を用いることが好ましい。本実施形態では、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂繊維を適用している。ただし、熱可塑性樹脂は粒子状などの他の形態であってもよい。

熱可塑性樹脂が繊維状である場合、熱可塑性樹脂の繊維長についても、２ｍｍ以上であって１５０ｍｍ以下であることが好ましい。強化繊維及び熱可塑性樹脂繊維の各繊維長は上記範囲内であればそれぞれ任意に選定することができる。熱可塑性樹脂の繊維長は、大きくなるほど抄造される繊維強化プラスチック成形体用基材の工程強度を向上させることができる傾向にある。ここでいう工程強度とは、繊維強化プラスチック成形体用基材を製造する工程における破損に耐える強度を意味する。繊維強化プラスチック成形体用基材は、工程強度が向上されることで、製造工程において例えばベルトやロールに支持されていない個所での不具合を抑制することができる。ただし、熱可塑性樹脂の繊維長が大きくなるほど、熱可塑性樹脂どうしの絡み付きによるフロックが生じやすい。これにより、後述する輸送パートＩＩＩや導入パートＩＶでバルブやポンプ等で詰まりが発生するおそれがある。このため、要求される繊維強化プラスチック成形体の強度と熱可塑性樹脂の繊維どうしの絡み付きの抑制とを考慮して、強化繊維の繊維長を設定することが好ましい。

また、熱可塑性樹脂の繊維径は、３μｍ以上であって３００μｍ以下であることが好ましい。熱可塑性樹脂の繊維径が小さくなるほど、抄造される繊維強化プラスチック成形体用基材の柔軟性の向上，表面繊維の脱落防止に寄与しうるものの、熱可塑性樹脂のフロックが生じやすい。このため、要求される繊維強化プラスチック成形体用基材の特性と熱可塑性樹脂のフロックの抑制とを考慮して、熱可塑性樹脂の繊維径を設定することが好ましい。

繊維強化プラスチック成形体用基材における強化繊維と熱可塑性樹脂との質量比は、１０：９０〜８０：２０の範囲であることが好ましく、２０：８０〜７０：３０の範囲であることがより好ましく、３０：７０〜７０：３０の範囲であることが更に好ましい。このような範囲内に強化繊維と熱可塑性樹脂との質量比を設定することにより、軽量かつ高強度の繊維強化プラスチック成形体を得ることができる。なお、分散液には、繊維強化プラスチック成形体用基材の強化繊維と熱可塑性樹脂どうしを結着させるために、バインダー成分が含まれていてもよい。

バインダーとして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，ＰＶＡ，熱可塑性樹脂等の湿紙機不織布の製造に一般的に使用されるものを使用することができる。添加方法は、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バインダー繊維等の熱可塑性樹脂，またはＰＶＡ繊維やＰＶＡ樹脂等を強化繊維等と共に分散させて添加することができ、ＰＶＡ溶液，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等の液状バインダーを、乾燥パートの上流側でスプレーやディッピングによって添加することもできる。

［１−１−３．分散液］
分散液とは、分散溶媒に強化繊維および熱可塑性樹脂が分散あるいは浮遊した状態となっているものである。分散液としては、分散溶媒に水を用いた水系分散液や、分散溶媒としてアルコールなどの有機溶媒を用いた有機溶媒系の分散液がある。本実施形態では、安価で管理の容易な水系分散液を適用している。水系分散液は、少なくとも水を含む分散液であり、水のみからなってもよいし、水系分散液の安定性を損ねない限り、水以外の溶剤や界面活性剤等が含まれてもよい。

分散溶媒に用いる水としては、通常の工業用水のほか、蒸留水や精製水などを用いることができる。この水には、必要に応じて界面活性剤が混合されうる。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、本発明においては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。
界面活性剤を水に混合する場合の界面活性剤の濃度は、好ましくは０．０１質量％以上であって１質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以上であって０．５質量％以下である。

分散溶媒には必要に応じて高分子化合物（粘剤）を溶解させ、分散溶媒の粘度を調整し得る。この高分子化合物は、溶媒の種類に応じて水溶性高分子、溶剤系高分子を用いることができる。分散溶媒が水の場合は、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を用いることが好ましい。強化繊維が炭素繊維の場合、特にアニオン性のポリアクリルアミドがこのましい。高分子化合物を分散溶媒に溶解する場合の高分子化合物の濃度は、好ましくは０．０１質量％以上であって５質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以上であって１質量％以下である。
分散溶媒を構成する界面活性剤，高分子化合物はそれぞれ１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、分散液については、後述する導入パートＩＶにおいて詳細を後述する。

［１−１−４．基本構成］
次に、図１を参照して、繊維強化プラスチック成形体用基材製造装置の基本構成を説明する。
この繊維強化プラスチック成形体用基材製造装置は、上流側から順に、強化繊維のチョップドストランド５（図１では図示省略，図２および図３参照）を解繊する解繊パートＩ（解繊工程，図１では二点鎖線で示す，図２および図３参照）と、解繊パートＩで解繊された強化繊維９が分散溶媒に投入された分散液を貯留する第一貯留パートＩＩ（第一貯留工程）と、第一貯留パートＩＩから分散液を輸送する輸送パート（輸送工程）ＩＩＩと、輸送パートＩＩＩで輸送された分散液を次に述べる第二貯留パート（第二貯留工程）Ｖに導入する導入パート（導入工程）ＩＶと、導入パートＩＶで導入された分散液を貯留する第二貯留パートＶと、第二貯留パートＶで貯留された分散液から繊維強化プラスチック成形体用基材の湿基材（強化繊維およびマトリックス樹脂に水を含有するウェットウェブ，図１では太線で示す）を抄造する抄造パート（抄造工程）ＶＩと、水を供給して輸送パートＩＩＩで輸送される分撒水を希釈する希釈パート（希釈工程）ＶＩＩとを備えている。

解繊パートＩには、強化繊維解繊装置１が適用され、第一貯留パートＩＩ，輸送パートＩＩＩ，導入パートＩＶ，第二貯留パートＶ，抄造パートＶＩ，希釈パートＶＩＩには、繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置２が適用されている。
図２および図３に示すように、解繊パートＩには、強化繊維のチョップドストランド５（ここでは一箇所にのみ符号を付す）を解繊する強化繊維解繊装置１が設けられている。この強化繊維解繊装置１によってチョップドストランド５は解繊されて、抄造材料としての強化繊維９となる。

図１に示すように、第一貯留パートＩＩには、分散溶媒が貯留される貯留槽２０が設けられている。この貯留槽２０に貯留された分散溶媒には、強化繊維解繊装置１によって解繊された強化繊維９（図２および図３参照）が投入される。この分散溶媒には、図示省略する熱可塑性樹脂も投入される。
輸送パートＩＩＩには、貯留槽２０から分散液を輸送する輸送パイプ３０が設けられている。この輸送パイプ３０には、詳細を後述するポンプＰ₁およびミキサＭが介装されている。貯留槽２０から輸送される分散液は、希釈パートＶＩＩの希釈水導入パイプ８１によって導入される希釈水により、希釈される。

導入パートＩＶには、輸送パイプ３０により輸送された分散液を第二貯留パートＶに導入する導入部４０が設けられている
第二貯留パートＶには、導入部４０により導入された分散液を一時的に貯留する貯留部（「ポンド」とも称される）５０が設けられている。
そして、抄造パートＶＩで貯留部５０に貯留された分散液から湿基材が抄造される。

なお、図示省略するが、繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置２においては、抄造パートＶＩよりも下流側に、脱水フェルト等の公知の装置を用いたプレスパートや、ヤンキードライヤーや熱風ドライヤーといった公知の装置を用いたドライヤパートが装備され、抄造パートＶＩから送り出された湿基材に対して、下流側の各処理パートによって脱水および加熱による乾燥がなされ、シート状の繊維強化プラスチック成形体用基材が製造される。

［１−２．詳細構成］
次に、繊維強化プラスチック成形体用基材製造装置における各パートの詳細構成を上流側から順に説明する。
［１−２−１．解繊パート］
図２および図３を参照して、解繊パートＩの強化繊維解繊装置１について説明する。
強化繊維解繊装置１は、上載された強化繊維のチョップドストランド５を下方から搬送する下部搬送装置１０と、下部搬送装置１０に強化繊維のチョップドストランド５を載置するホッパ１６（図３では図示省略する）と、強化繊維のチョップドストランド５を上方から搬送する上部搬送装置１３と、上部搬送装置１３とホッパ１６の間に設けられたシャワー（給液装置）１７（図３では図示省略する）とを備えている。

以下、下部搬送装置１０および上部搬送装置１３を説明し、その次にホッパ１６，シャワー１７の順で各構成を説明する。
下部搬送装置１０は、ロール１２ａ，１２ｂに巻回された無端状の下部搬送ベルト１１を有する。ここでは、下部搬送ベルト１１の搬送面１１１が水平に設けられており、搬送面１１１上に載せられた強化繊維のチョップドストランド５を搬送方向（図２，図３中では右方向）に搬送する。

ロール１２ａ，１２ｂの少なくとも一方が下部搬送ベルト１１を搬送駆動する駆動ロールであって、この駆動ロールは下部搬送速度Ｖ₁に応じた周速で回転する。すなわち、下部搬送ベルト１１は搬送面１１１を含む何れの個所においても下部搬送速度Ｖ₁で搬送方向に移動する。

上部搬送装置１３は、下部搬送装置１０の搬送方向と同一方向に強化繊維のチョップドストランド５を搬送するものである。なお、上部搬送装置１３による搬送とは、強化繊維のチョップドストランド５に搬送方向への力を加えることを意味し、このチョップドストランド５の搬送は下部搬送装置１０を主体として行なわれる。この上部搬送装置１３は、ロール１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに巻回された無端状の上部搬送ベルト１４を有する。

上部搬送ベルト１４は、下部搬送装置１０の搬送方向（上部搬送装置１３の搬送方向と同一方向）に伸縮可能である。なお、下部搬送ベルト１１，上部搬送ベルト１４の何れにも、ゴムなどの伸縮性のある材料を用いることができる。なお、下部搬送ベルト１１は、上部搬送ベルト１４よりも伸縮しにくいものが用いられている。

ロール１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、上部搬送ベルト１４の搬送面１４１の上流端１４ａに配置される上流駆動ロール１５ａと、上部搬送ベルト１４の搬送面１４１の下流端１４ｃに配置される下流駆動ロール１５ｂと、従動ロール１５ｃ，１５ｄとに類別することができる。

上流駆動ロール１５ａは、下部搬送速度Ｖ₁と等速の周速で回転する。したがって、上部搬送ベルト１４は、上流駆動ロール１５ａによって下部搬送ベルト１１と等速（下部搬送速度Ｖ₁）で搬送方向へ駆動される。
一方、下流駆動ロール１５ｂは、下部搬送速度Ｖ₁よりも高速の上部搬送速度Ｖ₂（＞Ｖ₁）に応じた周速で回転する。したがって、上部搬送ベルト１４は、下流駆動ロール１５ｂによって下部搬送ベルト１１よりも高速（上部搬送速度Ｖ₂）で搬送方向へ駆動される。

よって、上部搬送ベルト１４は上流駆動ロール１５ａとの接触個所から下流駆動ロール１５ｂとの接触個所に向けて下部搬送速度Ｖ₁からこ５０れよりも高速な上部搬送速度Ｖ₂へと速度を次第に上昇させて移動する。
なお、図２に二点鎖線で示すように、上流駆動ロール１５ａと下流駆動ロール１５ｂとの間（即ち、搬送面１４１の搬送方向中間部１４ｂ）に上部搬送ベルト１４を下方に押さえつける押さえロール１５ｅが設けられてもよい。さらに、押さえロール１５ｅの設置個数は、一つに限らず複数であってもよい。

下部搬送装置１０の下部搬送ベルト１１と上部搬送装置１３の上部搬送ベルト１４とは、強化繊維のチョップドストランド５を上下から挟みこんで搬送する。このとき、下部搬送ベルト１１により下部搬送速度Ｖ₁で搬送される強化繊維のチョップドストランド５の上部に、上部搬送ベルト１４が伸張しつつ次第に速度を速めながら搬送方向への力（以下、「搬送力」という）を加えていき、この力が繊維間を剥離させる剪断力として作用するようになっている。

以下、図２を参照してさらに説明する。
上部搬送ベルトの搬送面１４１は、上流端１４ａが下部搬送ベルト１１の搬送方向中間部１１ｂに配置され、下流端部１４ｃが下部搬送ベルト１１の下流端１１ｃよりも突出して配置される。
なお、下部搬送ベルト１１の下流端１１ｃの下方であり、上部搬送ベルト１４の下流端１４ｃの下方には、貯留槽２０（二点鎖線で示す）が設けられている。

ホッパ１６は、下部搬送ベルト１１に対して、上方であって上流端１１ａと搬送方向中間部１１ｂとの間に設けられている。このホッパ１６は、チョップドストランド５における強化繊維の配向方向が下部搬送ベルト１１の搬送方向に対して交差するように、強化繊維のチョップドストランド５を下部搬送ベルト１１上に載置するものである。すなわち、ホッパ１６は、下部搬送ベルト１１の搬送方向と交差する配向姿勢（下部搬送ベルト１１に載置されたときに強化繊維の配向方向）で強化繊維のチョップドストランド５を下部搬送ベルト１１上に載置するものである。チョップドストランド５における強化繊維の配向方向と下部搬送ベルト１１の搬送方向との角度が９０度に近づくほど、チョップドストランド５の解繊効率は向上する。したがって、下部搬送ベルト１１の搬送方向に対して直交する配向姿勢でチョップドストランド５を下部搬送ベルト１１上に載置することがより好ましい。

ここでは、載置される強化繊維のチョップドストランド５がホッパ１６内に集積されており、ホッパ１６の下部には下部搬送ベルト１１の搬送方向側に強化繊維のチョップドストランド５の厚み分だけ切り欠かれた切り欠１６ａが形成されている。このため、ホッパ１６により強化繊維のチョップドストランド５が下部搬送ベルト１１に所定の配向姿勢で順次載置される。なお、安定して強化繊維のチョップドストランド５を所望の配向姿勢で載置するために、複数のホッパ１６を搬送方向に直交する方向（搬送ベルト１１の幅方向）に並べて配置してもよい。

シャワー１７は、下部搬送ベルト１１の上方であるとともに、ホッパ１６よりも下流側であって上部搬送装置１３よりも上流側に設けられている。このシャワー１７は、強化繊維のチョップドストランド５に液体を供給する。この液体には、上述した分離溶媒と同じものを用いることができる。なお、シャワー１７に替えて、シャワー１７よりも高圧に液体を供給（噴射）するウォータジェット（給液装置）を用いてもよい。なお、複数のシャワー１７または複数のウォータジェットを単独または組み合わせて用いてもよい。

強化繊維のチョップドストランド５は水等の液体に分散しやすい性質を有するため、下部搬送ベルト１１および上部搬送ベルト１４による搬送力が加えられる前に液体が供給されると、強化繊維のチョップドストランド５は、搬送ベルト１１，１４による解繊に先立って分散される。ウォータジェットを用いる場合には、給液圧が高圧なことから、この物理的な力で強化繊維のチョップドストランド５を更に解繊することができる。

［１−２−２．第一貯留パート］
以下、図１を参照して、繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置２の第一貯留パートＩＩ，輸送パートＩＩＩ，導入パートＩＶ，第二貯留パートＶ，抄造パートＶＩ，希釈パートＶＩＩを説明する。
上述したように、第一貯留パートＩＩの貯留槽２０には、分散溶媒に、解繊された強化繊維９やマトリックス樹脂が投入され分散された分散液が貯留されている。

この貯留槽２０には、上部に開口２０ａが形成され、底部に流出口２０ｂが形成されている。この開口２０ａは、解繊された強化繊維９（図２および図３参照）やマトリックス樹脂の投入口として機能する。
なお、貯留槽２０には、分散溶媒の混合などのためにアジテータ（図示省略）が設けられていてもよい。

［１−２−３．輸送パート，希釈パート］
輸送パートＩＩＩの輸送パイプ３０は、上流端部３０ａが貯留槽２０の流出口２０ｂに接続され、下流端部３０ｂが導入部４０に接続されている。この輸送パイプ３０には、上流から順に、分散液を圧送するポンプＰ₁と、圧送された分散液を攪拌するミキサＭとが介装されている。

更に、輸送パイプ３０には希釈水導入パイプ８１を通じて希釈水が圧入され、分散液の濃度が約１０倍〜２０倍以上に希釈される。このように分散液を低濃度とすることにより、後述するミキサＭや乱流発生装置４１での分散効果をより高め、分散状態が良好な繊維強化プラスチック成形体用基材を得ることができる。

希釈水導入パイプ８１は、下流端部８１ａが輸送パイプ３０に接続されている。この接続個所は、ミキサＭよりも上流側であっても、ミキサＭよりも下流側であってもよいが、ミキサＭの上流側であるほうが強化繊維の分散性が改善されるため好ましい。
なお、ここで説明する希釈パートＶＩＩでは、希釈水が大量に使用されるため、水の節約の観点から、希釈水として抄紙パートＶＩで排出される水を再利用している。具体的には、希釈水として、抄紙パートＶＩのサクションボックス６２によって吸引された水分が
循環パイプ８２を流通してタンク８０に貯められたものを用いている。タンク８０に貯留された希釈水は、ポンプＰ₂によって連続的に希釈水導入パイプ８１から輸送パイプ３０に供給される。

ただし、希釈パートＶＩＩで用いる希釈水としては、サクションボックス６２以外のサクションボックス６３，６４，７２（何れも詳細を後述する）によって吸引された水分を用いてもよい。更に言えば、抄造パートＶＩで排出された水分を再利用しなくてもよい。

ミキサＭとしては、スタティックミキサを用いることが好ましい。スタティックミキサは、駆動部が設けられておらず、流通する分散液を静的に攪拌するのでシンプルに構成することができる。このスタティックミキサは、詳細を後述する乱流発生装置４１に先立って予備的に分散液を攪拌するものである。ただし、ミキサＭとして、プロペラを回転駆動する駆動部を備えたミキサを用いてもよく、また、ミキサＭは省略してもよい。

［１−２−４．導入パート］
導入パートＩＶの導入部４０は、輸送パイプ３０によって輸送された分散液を貯留部５０に導入するものである。また、導入部４０は、上流端部４０ａが輸送パイプ３０の下流端部３０ｂに接続され、下流端部４０ｂが貯留部５０のインレット５０ａと接続されている。
なお、図１では導入部４０が鉛直方向に対して斜め上方に延びて設けられているものを例示するが、導入部４０は、上下方向あるいは水平方向に沿って延びて設けられていてもよい。

この導入部４０には、分散液に乱流を発生させる乱流発生装置４１が設けられている。
図４に示すように、乱流発生装置４１は、分散液を複数に分岐して流通させ且つ流路断面積が変化する乱流発生流路４２を有する。ここでは、乱流発生流路４２は、５つの流路４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅを有するものを例示するが、２〜４または６以上に分岐した流路を有していてもよい。更に言えば、分散液を分岐させずに流通させる乱流発生流路４２を用いてもよい。

乱流発生流路４２は管状である。乱流発生流路４２の流路断面としては、円形状や多角形状のものを挙げることができる。ただし、乱流発生流路４２はスリット状であってもよい。この場合、シート状の構造物（いわゆる「フローシート」）によって乱流発生流路４２を区画することで、スリット状の乱流発生流路４２を形成することができる。
この乱流発生流路４２は、流路方向位置によって流路断面積が異なる。つまり、乱流発生流路４２は、流路方向に沿って内径が変化し、その流路断面積が変化するように構成されている。

乱流発生流路４２において、上流部４２１は流路断面積Ｓ₁を有し、流通方向中間部４２２は流路断面積Ｓ₂を有し、下流部４２３は流路断面積Ｓ₃を有する。これらの流路断面積Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃を上流から順に説明する。
上流部４２１は、強化繊維の引っかかりを抑制するために上流端部４２Ａの開口が拡大されており、流路断面積Ｓ₁は上流端部４２Ａから下流に向かうにつれて縮小する。

流通方向中間部４２２は、上流部４２１の下流端からステップ状に拡大した流路断面積Ｓ₂を有し、この流路断面積の変化により乱流が発生する。
下流部４２３は、流路断面積Ｓ₃が下流端４２ｂに向かうにつれて再び縮小する。下流端４２Ｂでは流路断面積が急激に拡大する。このため、下流部４２３の下流側では、比較的大きな乱流が発生する。

なお、導入部４０において、乱流発生装置４１の下流側にイブナロール（図示省略）を設けてもよい。イブナロールは千鳥状に穿孔されたロールであり、これらの孔を分散液が流通することで、強化繊維のフロッグを解きほぐすことができる。ただし、分散液における強化繊維の濃度や強化繊維の繊維長によっては、強化繊維の凝集や再凝集を促してしまうおそれもあるため、強化繊維のフロックの原因となるパラメータを考慮して、イブナロール設置の可否を定めることが好ましい。

次に、分散液のパラメータについて説明する。
分散液における強化繊維の濃度（希釈水によって希釈される前の濃度）は、概ね３．０％以下であることが好ましい。この濃度が大きければ生産効率は高まるが、貯留槽２０内での強化繊維どうしの再凝集が強くなりやすくなくなる。分散液における強化繊維の濃度が３．０％以下であれば、乱流発生装置４１によって強化繊維の再凝集を解きほぐし良好な分散状態を得ることができる。

希釈水導入パイプ８１より圧入される希釈水によって希釈された後の分散液における強化繊維の濃度は、乱流発生装置４１の分散効果を高め、繊維結束の少ない繊維強化プラスチック成形体用基材を得るという観点から０．５％以下が好ましく、０．１％以下がより好ましく、０．０１％以下がより更に好ましい。なお、この濃度が低いほうが、坪量の均一性の観点からも有利である。
一方、希釈後の分散液における強化繊維の濃度が０．０２％以上であると、分散液を脱水して抄造する場合に目付けを確保して生産性を向上させることができる。この濃度の調整は、希釈水の循環量を調整することで行うことができる。

また、乱流発生装置４１によって発生される乱流のレイノルズ数は、７０００以上であって２０００００以下であることが好ましく、１７００００以下であることがより好ましい。このレイノルズ数が大きくなるほど、乱流の発生が促進されて強化繊維の凝集を解きほぐしたり強化繊維のフロックを抑制することができる傾向にあるものの、強化繊維の切れや折れが生じるおそれがある。このため、強化繊維の凝集あるいは再凝集の抑制と強化繊維の切れや折れ（即ち強化繊維の強度）とを考慮して、レイノルズ数が設定されることが好ましい。すなわち、ここでいう乱流のレイノルズ数は、７０００以上であれば強化繊維の凝集あるいは再凝集を抑制することができ、１７００００以下であれば強化繊維の切れや折れを抑制することができる。

また、分散液（分散溶媒）の粘性は、前述した粘剤を添加することで、０．９ｍＰａ・ｓ以上であって３．０ｍＰａ・ｓ以下とされることが好ましい。この粘性が大きくなるほど、レイノルズ数は同じであっても繊維の分散性に優れ、且つ、強化繊維の切れや折れが少ない繊維強化プラスチック成形体用基材が得られる傾向にある。一方、脱水抵抗が増大して生産性の低下につながるおそれがある。このため、強化繊維の凝集の抑制と生産性とを考慮して、粘性が設定されることが好ましい。すなわち、分散液の粘性が、１．１ｍＰａ・ｓであれば強化繊維の凝集を抑制することができ、１．０ｍＰａ・ｓ以下であれば生産性を向上させることができる。ここでいう粘性の設定範囲は、項目［１−１−３．分散液］で上述した高分子化合物（粘剤）の溶解濃度を所定範囲に設定することで達成しうる。

なお、分散液の粘度は、貯留部５０から採取した分散液を、８０ｍｅｓｈのフィルタ（フルイ）で濾過して濾液を採取し、キャノン・フェンスケ粘度計を用いてＪＩＳ Ｚ ８８０３「液体の粘度測定方法」に規定される測定方法に従って測定することができる。
また、分散液の粘度設定に用いる粘剤は、輸送パートＩＩＩにおける希釈パートＶＩＩとの合流部よりも下流側，導入パートＩＶ，貯留パートＶ，希釈パートＶＩＩ、即ち、希釈水が循環流通する個所で注入することができる。なお、上記の粘剤は、ポンプＰ₁とミキサＭとの間、または、ミキサＭと乱流発生装置４１との間に注入されることが好ましい。この場合、粘剤の投入口（図示省略）が対応個所に形成される。

［１−２−５．第二貯留パート］
第二貯留パートＶの貯留部５０は、導入部４０から導入された分散液を一時的に貯留するものである。なお、貯留部５０には、貯留される分散液の側壁としてプレート部（図示省略）が設けられている。
この貯留部５０は、導入部４０から離隔するほど貯留される分散液の水深が浅くなるように傾斜した底部５０ｂを有している。この底部５０ｂは開口を有し、この開口に沿って後述するボトムワイヤ装置６０の傾斜ボトムワイヤ６１が走行する。

［１−２−６．抄造パート］
抄造パートＶＩは、傾斜ボトムワイヤ６１を有するボトムワイヤ装置６０と、トップワイヤ（搬送ベルト）７１を有するトップワイヤ装置（液面部移動装置）７０とを備えている。
以下、ワイヤ装置６０，７０について詳細に説明する。
ボトムワイヤ装置６０は、無端状の傾斜ボトムワイヤ６１と、この傾斜ボトムワイヤ６１が巻回された複数のロール６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ，６４ｆ，６４ｇと、三種のサクションボックス６２，６３，６５とを有する。

傾斜ボトムワイヤ６１は、分散液から湿基材を抄造する領域（以下、「抄造領域」という）６１ａを有する。この抄造領域６１ａは、貯留部５０の下部（底部５０ｂの開口部）から分散液の液面６９ａよりも上方にわたって斜め上方に向かう領域である。
複数のロール６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ，６４ｆ，６４ｇの少なくとも一つは駆動ロールであり、この駆動ロールは傾斜ボトムワイヤ６１による抄造速度（ボトム抄造速度Ｖ₃）で回転する。すなわち、ロール６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ，６４ｆ，６４ｇに巻回された傾斜ボトムワイヤ６１はボトム抄造速度Ｖ₃で駆動される。このため、傾斜ボトムワイヤ６１の抄造領域６１ａは、分散液内から分散液の液面６９ａよりも上方にわたって斜め上方に向けて移動する領域といえる。

三種のサクションボックス６２，６３，６５は、分散液の液面６９ａよりも下方に吸引口６２ａが設けられた上流サクションボックス（下部吸引装置）６２と、分散液の液面６９ａと同レベル近傍に吸引口６３ａが設けられるとともに後述する液面部移動領域７１ａの下流端でトップワイヤ７１と傾斜ボトムワイヤ６１とが離隔する部分の直下流に設けられたトランスファーサクションボックス（トランスファー吸引装置）６３と、分散液の液面６９ａよりも上方に吸引口６５ａが設けられた下流サクションボックス６５に大別することができる。このトランスファーサクションボックス６３は、液面部移動領域６１ａの下流端と対応する箇所の直下流に設けられている。

上流サクションボックス６２は、吸引口６２ａから抄造領域６１ａを介して分散液の水分を下方に吸引するものである。ここで吸引された水分は、タンク８０に流送され、希釈水として輸送パイプ３０に圧入される。この上流サクションボックス６２は、分散液から湿基材を抄造するために吸水するものであり、次に説明するサクションボックス６３，６５よりも大量の水分を吸収する。

トランスファーサクションボックス６３は、吸引口６３ａから抄造領域６１ａを介して傾斜ボトムワイヤ上６１の湿基材を下方の傾斜ボトムワイヤ６１に吸引するものである。このトランスファーサクションボックス６３は、ボトムワイヤ装置６０の傾斜ボトムワイヤ６１とトップワイヤ装置７０のトップワイヤ７１との間の湿基材を下方の傾斜ボトムワイヤ６１（抄造領域６１ａの上面）に引き付ける。もちろん、ここでも湿基材の水分を傾斜ボトムワイヤ６１の下方へ吸引する。
下流サクションボックス６５は、トランスファーサクションボックス６３によりも下流側に配置されており、トランスファーサクションボックス６３で吸水された湿機材から更なる吸水を促進するものである。この下流サクションボックスは、吸引口６５ａから傾斜ボトムワイヤ６１上の湿基材の水分を下方に吸引する。

トップワイヤ装置７０は、貯留部５０に貯留された分散液の液面部６９を抄造領域６１ａの移動に対応して、具体的には、上流から下流へ向けて移動させる装置である。
このトップワイヤ装置７０は、無端状のトップワイヤ７１と、このトップワイヤ７１が巻回された複数のロール７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄと、サクションボックス（上部吸引装置）７２とを有する。
トップワイヤ７１は、分散液の液面部６９に沿う液面部移動領域７１ａを有する。

複数のロール７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄの少なくとも一つは駆動ロールであり、この駆動ロールはトップ抄造速度Ｖ₄で回転する。液面部移動領域７１ａは抄造領域６１ａの移動に対応して移動するものであり、ここでは、トップ抄造速度Ｖ₄と上記のボトム抄造速度Ｖ₃とが等しく（Ｖ₃＝Ｖ₄）設定されている。このため、ロール７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄに巻回されたトップワイヤ７１は、ボトムワイヤ６１と同じ速度で駆動される。具体的に言えば、トップワイヤ７１の液面部移動領域７１ａは、ボトムワイヤの抄造領域６１ａと同じ速度で上流から下流へ向けて移動する。

複数のロール７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄのうち、液面部移動領域７１ａの下流端に配置されるロール７３ａは、トップワイヤ７１を傾斜ボトムワイヤ６１上の湿基材に圧接させる圧接ロールである。
サクションボックス７２は、液面部移動領域７１ａを介して分散液の水分を上方に吸引するものであり、吸引口７２ａが分散液の液面６９ａの上方に設けられている。

［２．作用および効果］
本発明の一実施形態にかかる強化繊維解繊装置１および繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置２は、上述のように構成されるため、以下のような作用及び効果を得ることができる。

［２−１．強化繊維解繊装置］
はじめに、解繊パートＩにおける強化繊維解繊装置１の作用および効果について説明する。
下部搬送装置１０に強化繊維のチョップドストランド５を搬送方向と交差する配向姿勢で載置するホッパ１６は、下部搬送ベルト１１に対して上方であって上流端１１ａと搬送方向中間部１１ｂとの間に設けられているため、強化繊維解繊装置１における上流側に強化繊維のチョップドストランド５を載置することができる。

下部搬送装置１０の下部搬送ベルト１１と上部搬送装置１３の上部搬送ベルト１４とによって強化繊維のチョップドストランド５が上下から挟みこまれて搬送され、この際に、上部搬送ベルト１４が特に下流駆動ロール１５ｂ周辺において下部搬送ベルト１１よりも高速で搬送駆動される。このため、搬送方向と交差する配向姿勢で上載された強化繊維のチョップドストランド５には、上部搬送ベルト１４によって、下部搬送ベルト１１よりも高速でかつ下部搬送ベルト１１と同一方向に搬送力が加えられる。

この搬送力により、同一方向に配向されて集束された強化繊維のチョップドストランド５に配向方向に対して交差する方向の力（剪断力）が作用することになり、強化繊維のチョップドストランド５を細かく分離して良好に解繊することができる。

搬送方向に伸縮可能な上部搬送ベルト１４は、搬送面１４１の上流端１４ａに設けられた上流駆動ロール１５ａによって下部搬送ベルト１１と等速で搬送駆動されるとともに、搬送面１４１の下流端１４ｃに設けられた下流駆動ロール１５ｂによって下部搬送ベルト１１よりも高速で搬送駆動される。このため、強化繊維のチョップドストランド５に搬送力を加える領域において、上部搬送ベルト１４の搬送速度が下部搬送ベルト１１と等しい速度から次第に速度上昇される。

したがって、下部搬送ベルト１１に載置され搬送されている強化繊維のチョップドストランド５が上部搬送ベルト１４により搬送されながら徐々に解繊される。これにより、解繊される強化繊維の配向姿勢の変動が抑えられ、確実な解繊に寄与しうる。また、上部搬送ベルト１４の搬送速度が下部搬送ベルト１１の搬送速度よりも次第に高速になることから、強化繊維のチョップドストランド５を確実に解繊することができる。

押さえロール１５ｅは、上流駆動ロール１５ａと下流駆動ロール１５ｂとの間で上部搬送ベルト１４を下方に押さえつけるため、上部搬送ベルト１４を強化繊維に対して確実に接触させることができることにより、更に確実に解繊することができる。

ホッパ１６よりも下流側であって上部搬送装置１３よりも上流側にシャワー１７が設けられ、このシャワー１７は、強化繊維のチョップドストランド５に液体を供給する。このため、強化繊維のチョップドストランド５に上方から搬送力が加えられる前に、強化繊維のチョップドストランド５に液体が供給される。
したがって、ベルト１１，１４による解繊に先立って、強化繊維のチョップドストランド５を予備的に解繊することができる。強化繊維のチョップドストランド５は水等の液体に分散しやすい性質を有することは、予備的な解繊に寄与する。これにより、強化繊維のチョップドストランド５を更に確実に解繊することができる。

上部搬送ベルトの搬送面１４１は、上流端１４ａが下部搬送ベルト１１の搬送方向中間部１１ｂに配置され、下流端部１４ｃが下部搬送ベルト１１の下流端１１ｃよりも突出して配置され、また、貯留槽２０は、下部搬送ベルト１１の下流端１１ｃの下方であり、上部搬送ベルト１４の下流端１４ｃの下方に設けられているため、解繊された強化繊維９を分散溶媒の貯留された貯留槽２０に投下することができる。このようにして、繊維強化プラスチック成形体用基材の製造にかかる工程を連続的に実施することができ、生産性の向上に寄与する。
このようにして、分散液において強化繊維を良好に分散することで、繊維強化プラスチック成形体用基材の品質向上に寄与する。

［２−２．繊維強化プラスチック成形材用基材抄造装置］
次に、繊維強化プラスチック成形材用基材抄造装置２の作用および効果について説明する。

［２−２−１．第一貯留パート〜導入パート，希釈パート］
まず、第一貯留パートＩＩ〜導入パートＩＶ，希釈パートＶＩＩにおける繊維強化プラスチック成形材用基材抄造装置２の作用及び効果について説明する。
第一貯留パートＩＩでは、貯留槽２０の開口部２０ａから解繊された強化繊維９が分散溶媒に投入され、貯留槽２０に分散液が貯留される。この分散液は、輸送パイプ３０の上流端部３０ａが接続された流出口２０ｂから流出する。

輸送パートＩＩＩでは、輸送パイプ３０内において、分散液がポンプＰ₁に圧送されて流通する。このとき、ミキサＭによって分散液が攪拌される。すなわち、乱流発生装置４１に先立ってミキサＭにより攪拌される。これが、強化繊維のフロック抑制に寄与する。
ミキサＭにスタティックミキサが用いられていれば、駆動部を有する他のミキサによる攪拌に比較して、分散液は緩やかに攪拌される。このため、分散液中の強化繊維の切れや折れを抑制することができるとともに、分散液中における強化繊維どうしの距離の偏りを均すことで良好な分散状態とすることが可能である。

輸送パートＩＩＩで輸送される分散液は、希釈パートＶＩＩから供給される希釈液によって希釈される。これにより、輸送パートＩＩＩを流通する分散液において、強化繊維の分散性を向上させることができる。また、希釈パートＶＩＩで用いる希釈水は、サクションボックス６２によって吸引された水分を循環的に再利用するため、用水にかかるコストを抑えることができる。

導入パートＩＶでは、導入部４０を分散液が流通する。この導入部４０には、分散液に乱流を発生させる乱流発生装置４１が設けられている。このため、乱流発生装置４１を流通した分散流には乱流が発生する。
この乱流発生装置４１では、流路断面積が変化する個所で乱流が発生する。特に、分散液の流通量に対して流路断面積の変化が大きいほど発生する乱流が大きくなる。乱流発生装置４１の乱流発生流路４２において、上流部４２１から流通方向中間部４２２に分散液が流通するときに比較的小さな乱流が発生し、下流部４２３から分散液が流出するときに比較的大きな乱流が発生する。このようにして、乱流を確実に発生させることができる。

分散液の濃度，粘性，レイノルズ数や強化繊維の繊維長，繊維径といった各パラメータによるが、乱流発生装置４１によって発生される乱流によって、導入部４０の上流で強化繊維どうしの距離がばらついていたとすれば、このばらつきを均して導入部４０の下流の貯留部５０に供給することができ、また、導入部４０の上流で強化繊維が凝集していたとすれば、この凝縮を乱流により解きほぐして導入部４０の下流の貯留部５０に供給することができる。したがって、貯留部５０における強化繊維の凝集あるいは再凝集を抑制することができる。延いては、繊維強化プラスチック成形体用基材への凝集した強化繊維の混在を抑制することができる。

分散液を層流または層流から乱流への遷移域で輸送する技術では、分散液における強化繊維どうしの距離を変動させにくくするだけなのに対し、繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置２は、乱流発生装置４１により、強化繊維どうしの距離を均し、凝集した強化繊維を乱流により解きほぐすことで、いわば積極的に強化繊維どうしのフロックを抑制することができる。したがって、強化繊維のフロックを確実に抑制することができ、繊維強化プラスチック成形体用基材の品質を向上させることができる。また、インラインで強化繊維のフロックを確実に抑制することができ、長時間にわたる繊維強化プラスチック成形体用基材の安定生産に寄与する。
また、乱流発生流路４２は管状であるため、スリット状のものに比較して効果的に乱流を発生させることができる。

［２−２−２．第二貯留パートおよび抄造パート］
次に、第二貯留パートＶおよび抄造パートＶＩにおける繊維強化プラスチック成形材用基材抄造装置２の作用及び効果について説明する。
第二貯留パートＶでは、抄造パートＶＩに移行する分散液が貯留部５０に一時的に貯留される。そして、抄造パートＶＩでは、貯留部５０に貯留された分散液から湿基材が抄造される。この抄造パートＶＩでは、ボトムワイヤ装置６０とトップワイヤ装置７０とによって湿基材が抄造される。

トップワイヤ装置７０は、湿基材が抄造されるときに、抄造領域６１ａの移動に対応して上流から下流へ向けて分散液の液面部６９を移動させる。これにより、分散液の液面部６９において、強化繊維のフロックを抑制することができる。また、上下のワイヤ６１，７１で脱水した湿基材を重ね合わせることができ、高坪量化も可能となる。この結果、湿基材に強化繊維のフロックが混在することを抑制することができ、強化繊維の配向や密度を均一なものにすることができ、さらに坪量を上げることも可能となる。よって、繊維強化プラスチック成形体用基材の品質を向上させることができる。これにより、繊維強化プラスチック成形体用基材を成形した繊維強化プラスチック成形体の剛性や強度を向上させることができる。

貯留部５０に貯留された分散液には、ボトムワイヤ装置６０およびトップワイヤ装置７０のそれぞれによって流れが作られる。
貯留部５０では、傾斜ボトムワイヤ６１による分散液の流速Ｆ₁とトップワイヤ７１による分散液の流速Ｆ₂とが発生する。

傾斜ボトムワイヤ６１による分散液の流速Ｆ₁は、上方に向かうに連れて小さくなる。これは、貯留部５０の下部から分散液の液面６９ａよりも上方にわたって斜め上方に向けて移動する抄造領域６１ａを有する傾斜ボトムワイヤ６１によって分散液が引きずられるからである。
また、トップワイヤ７１によって生じる分散流の流速Ｆ₂は、下方に向かうに連れて小さくなる。これは、貯留部５０に貯留された分散液の液面部６９に沿って上流から下流へ向けて液面部移動領域７１ａを有するトップワイヤ７１によって分散液が引きずられるからである。

これらより、傾斜ボトムワイヤ６１によって生じる下方から上方へ向けて小さくなる分散流の流速Ｆ₁とトップワイヤ７１によって生じる上方から下方へ向けて小さくなる分散流の流速Ｆ₂とが合成され、貯留部５０の上下方向における分散流の流速を均すことができる。さらに、抄造領域６１ａの移動速度（ボトム抄造速度Ｖ₃）と液面部移動領域７１ａの移動速度（トップ抄造速度Ｖ₄）とが等しいため、貯留部５０の上下方向における分散流の流速のばらつきを更に抑制することができる。

次に、湿基材の抄造について説明する。
ボトムワイヤ装置６０には、傾斜ボトムワイヤ６１の抄造領域６１ａを介して分散液を下方に吸引する上流サクションボックス６２が備えられている。このため、傾斜ボトムワイヤ６１上に強化繊維およびマトリックス樹脂を含む湿基材が抄造される。傾斜ボトムワイヤ６１上に抄造される湿基材は、上流サクションボックス６２の調整によって、傾斜ボトムワイヤ６１の抄造方向に沿った配向（縦の配向）とすることができる。

トップワイヤ装置７０には、トップワイヤ７１の液面部移動領域７１ａを介して分散液を上方に吸引するサクションボックス７２が備えられている。このため、上流から下流に向かうにつれてトップワイヤ７１直下の分散液中の強化繊維およびマトリックス樹脂の濃度が上昇する。これにより、トップワイヤ７１下に強化繊維およびマトリックス樹脂を含む湿基材が抄造されうる。トップワイヤ７１下に抄造される湿基材は、サクションボックス７２の調整によって、トップワイヤ７１の抄造方向に沿った配向（縦の配向）とすることができる。

これらのワイヤ装置６０，７０により、縦方向に高度に配向する湿基材を抄造することができ、延いては、縦の高配向を有する繊維強化プラスチック成形体用基材を製造することができる。なお、サクションボックス６２，７２を調整することにより、湿基材の縦横比を調整することができるのは言うまでもない。

トップワイヤ装置７０には、トップワイヤ７１を傾斜ボトムワイヤ６１上の湿基材に圧接させる圧接ロール７３ａを有するため、トップワイヤ７１により抄造された湿基材は傾斜ボトムワイヤ６１により抄造された湿基材上に圧接される。この圧接ロール７３ａの圧接により、湿基材から効率よく水分を除去することができる。
湿基材が水分とともにトランスファーサクションボックス６３あるいは下流サクションボックス６５により下方に吸引されるため、傾斜ボトムワイヤ６１上の湿基材にトップワイヤ７１下の湿基材が引き付けられ、湿基材を下流側に案内することができる。

〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した一実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、適宜組み合わせてもよい。

上述した一実施形態の強化繊維解繊装置１では、シャワー１７がホッパ１６よりも下流側に設けられたものを説明したが、シャワー１７がホッパ１６よりも上流側に設けられてもよい。
また、シャワー１７は省略してもよい。この場合、例えば強化繊維解繊装置１の下流部を貯留槽２０に貯留された分散溶媒に浸漬し、上部搬送ベルト１４の搬送面１４１が水没するように設けられてもよい。この場合、下部搬送ベルト１１の搬送面１１１と上部搬送ベルト１４の搬送面１４１とが下流側に向かうにつれて下方に位置するように傾斜して配置される。かかる構成によれば、シャワー１７が設けられるのと同様に、強化繊維のチョップドストランドを確実に解繊することができる。

また、本強化繊維解繊装置１では、少なくとも下部搬送ベルト１１の搬送速度Ｖ₁と上部搬送ベルト１４の搬送速度Ｖ₂とが異なっていればよい。例えば、上部搬送ベルト１４の搬送速度Ｖ₂が一定に設定されてもよい。また、下部搬送ベルト１１の搬送速度Ｖ₁よりも上部搬送ベルト１４の搬送速度Ｖ₂が低速に設定されてもよい。この場合、上部搬送ベルト１４の搬送速度Ｖ₂を搬送速度Ｖ₁から次第に低下させるようにしてもよい。また、上部搬送ベルト１４の搬送速度Ｖ₂を一定に設定し、下部搬送ベルト１１における搬送面１１１の搬送速度Ｖ₁を次第に速度上昇するように設定したり次第に速度低下するように設定してもよい。
また、上部搬送装置１３は上述した配置に限られない。例えば、上部搬送ベルト１４の搬送面１４１の下流端が、下部搬送ベルト１１の搬送面１１１の下流端１２ｂよりも上流に配置されていてもよい。

また、上部搬送ベルト１４を省略し、搬送方向に並んで設けられるとともに強化繊維のチョップドストランド５を上方から搬送するロールを設けてもよい。これらのロールの少なくとも一部が下部搬送ベルトの搬送速度Ｖ₁と異なる速度で回転することで、チョップドストランドを解繊することができる。
また、強化繊維解繊装置１の下流側に貯留槽２０が設けられていなくてもよい。つまり、強化繊維解繊装置１を繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置２とは切り離して用いてもよい。

上述した繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置２では、分散液を貯留部５０へ導入する導入部４０において分散液の流れに乱流を発生させることが重要であり、少なくとも流通する分散液に乱流を発生させるものを備えていればよく、その詳細構成は上述した構成に限られない。例えば、乱流発生装置４１における乱流発生流路４２の流路断面積が下流端のみ縮小されていてもよい。
また、サクションボックス６２，６３，７２のうち特に湿基材を所定の経路に案内するサクションボックス６３では、対向するロールが配置される個所やベルト搬送路の曲がり角といった個所に配置される場合にはサクションロールを用いてもよい。

また、トップワイヤ７１に替えて、ゴムやフィルム等からなる他の搬送ベルト（脱水作用のないベルト）を用いてもよい。この場合、搬送ベルトによって液面部６９が移動されるため、湿機材の品質を向上させることができる。
こうした搬送ベルトを用いる場合ワイヤのような脱水効果は得られず、搬送ベルト下に湿基材を抄造するのは困難と考えられるため、トップベルト装置７０による抄造に用いるサクションボックス７２やトランスファーサクションボックス６３などの構成は省略される。

さらに、搬送ベルトを用いない液面部移動装置も考えられる。すなわち、少なくとも上流から下流へ向けて液面部６９を移動させる構成が備えられていればよく、このような構成としては、所定の方向に回転駆動されるロールの一部が液面部６９に浸漬されるものや、液面部６９の液面と平行に空気を流通させるブロアや、液面部６９に浸漬されて分散液を液面に沿って下流に圧送するポンプやミキサなどを挙げることができる。

１ 強化繊維解繊装置
２ 繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置
５ 強化繊維のチョップドストランド（集合体）
９ 解繊された強化繊維
１０ 下部搬送装置
１１ 下部搬送ベルト
１１１ 搬送面
１１ａ 上流端
１１ｂ 搬送方向中間部
１１ｃ 下流端
１２ａ，１２ｂ ロール
１３ 上部搬送装置
１４ 上部搬送ベルト
１４１ 搬送面
１４ａ 上流端
１４ｂ 搬送方向中間部
１４ｃ 下流端
１５ａ 上流駆動ロール
１５ｂ 下流駆動ロール
１５ｃ，１５ｄ 従動ロール
１５ｅ 押さえロール
１６ ホッパ
１６ａ 切り欠
１７ シャワー（給液装置）
２０ 貯留槽
２０ａ 開口
２０ｂ 流出口
３０ 輸送パイプ
３０ａ 上流端部
３０ｂ 下流端部
４０ 導入部
４０ａ 上流端部
４０ｂ 下流端部
４１ 乱流発生装置
４２ 乱流発生流路
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ 各流路
４２Ａ 上流端
４２Ｂ 下流端
４２１ 上流部
４２２ 流通方向中間部
４２３ 下流部
５０，５００ 貯留部
５０ａ インレット
５０ｂ 底部
６０ ボトムワイヤ装置
６１，６１０ 傾斜ボトムワイヤ
６１ａ．６１１ 抄造領域
６２ 上流サクションボックス（下部吸引装置）
６２ａ 吸引口
６３ トランスファーサクションボックス（トランスファー吸引装置）
６３ａ 吸引口
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ，６４ｆ，６４ｇ ロール
６５ 下流サクションボックス
６９，６９０ 液面部
６９ａ 液面
７０ トップワイヤ装置（液面部移動装置）
７１ トップワイヤ（搬送ベルト）
７１ａ 液面部移動領域
７２ サクションボックス（上部吸引装置）
７２ａ 吸引口
７３ａ 圧接ロール
７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ その他のロール
８０ タンク
８１ 希釈水導入パイプ
８１ａ 下流端部
８２ 循環パイプ
Ｉ 解繊パート
ＩＩ 第一貯留パート
ＩＩＩ 輸送パート
ＩＶ 導入パート
Ｖ 第二貯留パート
ＶＩ 抄造パート
ＶＩＩ 希釈パート
Ｐ₁，Ｐ₂ ポンプ
Ｍ （スタティック）ミキサ
Ｖ₁ 下部搬送速度
Ｖ₂ 上部搬送速度
Ｖ₃ ボトム抄造速度
Ｖ₄ トップ抄造速度
Ｆ₁ 傾斜ボトムワイヤ６１による分散液の流速
Ｆ₁₁ 貯留部５００の分散液の流速
Ｆ₂ トップワイヤ７１による分散液の流速

Claims (12)

1. 強化繊維と熱可塑性のマトリックス樹脂とを含む分散液から前記強化繊維と前記マトリックス樹脂からなる繊維強化プラスチック成形体用基材を抄造する装置であって、
   前記分散液が貯留される貯留槽と、
   前記貯留槽から輸送される前記分散液を一時的に貯留する貯留部と、
   前記貯留槽と前記貯留部との間に設けられ、前記貯留部の下方に突出して形成され、前記貯留部に前記分散液を導入する導入部と、
   前記貯留部に貯留される前記分散液の分散液液面よりも下方の前記貯留部内における前記貯留部の下部から前記分散液液面よりも上方にわたって斜め上方に向けて移動する抄造領域を有する傾斜ボトムワイヤと、
   前記導入部に設けられ、前記貯留部に導入される前記分散液に乱流を発生させる乱流発生装置と、を備えた
   ことを特徴とする、繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置。
2. 前記乱流発生装置は、前記分散液を複数に分岐して流通させ且つ流路断面積が変化する乱流発生流路を有する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置。
3. 前記乱流発生流路は、管状である
   ことを特徴とする、請求項２に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置。
4. 前記乱流発生流路の下流端は流路断面積が縮小されている
   ことを特徴とする、請求項２または３に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置。
5. 前記貯留槽と前記導入部との間に設けられ、流通する前記分散液を静的に攪拌するスタティックミキサを備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置。
6. 前記分散液における前記強化繊維の濃度が０．５％以下である
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置。
7. 前記乱流発生装置により発生される乱流のレイノルズ数が、７０００以上であって２０００００以下である
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置。
8. 前記分散液の粘性が０．９ｍＰａ・ｓ以上であって３．０ｍＰａ・ｓ以下である
   ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造装置。
9. 強化繊維と熱可塑性のマトリックス樹脂とを含む分散液から前記強化繊維と前記マトリック樹脂からなる繊維強化プラスチック成形体用基材を抄造する方法であって、
   前記分散液が貯留された貯留槽から前記分散液を一時的に貯留する貯留部に前記分散液を輸送し導入する導入工程と、
   前記貯留部に貯留された前記分散液の分散液液面よりも下方の前記貯留部内における前記貯留部の下部から前記分散液液面よりも上方にわたって斜め上方に向けて移動する抄造領域を有する傾斜ボトムワイヤを作動させて、前記抄造領域において前記分散液から前記強化繊維と前記マトリックス樹脂とを含んでなる湿基材を抄造する
   抄造工程と、を有し、
   前記導入工程において前記貯留部に導入される前記分散液に乱流を発生させる
   ことを特徴とする、繊維強化プラスチック成形体用基材抄造方法。
10. 前記分散液における前記強化繊維の濃度が０．５％以下である
    ことを特徴とする、請求項９に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造方法。
11. 前記乱流発生工程で発生する乱流のレイノルズ数が、７０００以上であって２０００００以下である
    ことを特徴とする、請求項９または１０に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造方法。
12. 前記分散液の粘性が０．９ｍＰａ・ｓ以上であって３．０ｍＰａ・ｓ以下である
    ことを特徴とする、請求項９〜１１の何れか１項に記載の繊維強化プラスチック成形体用基材抄造方法。

Images