JPH08224792A

JPH08224792A - 繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造方法および装置

Info

Publication number: JPH08224792A
Application number: JP7033512A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Yoshikawa; 文明吉川; Seiji Hanatani; 誠二花谷; Asei Takehara; 亜生竹原; Yuichi Uchida; 祐一内田; Isamu Shioda; 勇塩田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】ウエブの目付量を均一にし、かつウエブ中の繊
維の配向を完全にランダム化して、膨張率や剛性等の強
度特性の均一化を可能とした繊維強化熱可塑性樹脂シー
トを提供する。【構成】補強繊維と熱可塑性樹脂とを含む分散液をヘッ
ドボックス１３からメッシュベルト１１上に供給してウ
エブを抄造する繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造
装置において、ヘッドボックスにマニホールド１３から
の分散液の流入口２１と流入した分散液の動圧を抑制す
る動圧抑制手段とを有するインレット部１４及びインレ
ット部１４からの溢流を所定量滞留させてメッシュベル
ト１１上に供給する滞留部１５を設け、滞留部１５の分
散液はメッシュベル１１の面に対してほぼ垂直の流れを
生じ得るる深さを有するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維と熱可塑性樹脂と
を含む分散液から抄造され、当該繊維の配向がランダム
である繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造装置の改
良に関し、特に、製品シートにおける繊維配向のランダ
ム化と目付量分布の均一性の向上ひいては強度特性の等
方性の改善を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の成形上の特性を生かしな
がら高い強度，剛性を付与するべく、高弾性率繊維を添
加して複合する技術が知られている。例えばマット状の
高弾性率繊維（強化繊維）に熱可塑性樹脂を含浸させた
繊維強化熱可塑性樹脂複合シート材いわゆるスタンパブ
ルシートは、その優れた機械的強度，加工性や軽量性等
の特性から、自動車用構造部品などの分野に近年急速に
普及しつつあり、その製造についても種々の提案がなさ
れている。例えば、特開昭６０−１５８２２７号公報に
は、この種の繊維強化樹脂複合シート材の製造方法とし
て、繊維が均一に分散されたスタンパブルシートを抄紙
機で形成するものが開示されている。また、その抄造方
法に関して、例えば特開平４−２０８４０５号公報に
は、不連続繊維と熱可塑性樹脂とを含む発泡分散液をヘ
ッドボックスからメッシュベルト上に供給してシート状
の繊維強化熱可塑性樹脂複合材を製造するにあたり、高
さ方向に多段に形成したヘッドボックスを用いて発泡分
散液の流路を分割してメッシュベルト上に供給するもの
が、また特開平４−２０８４０６号公報には、メッシュ
ベルトの下に配置する排水口をメッシュベルト移動方向
に平行に開口せしめてその開口幅を不連続繊維長より短
いスリットの集合とするものが、更に特開平４−２０８
４０７号公報には、幅方向に多段に形成したヘッドボッ
クスを用いて発泡分散液の流路を分割するものが提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスタンパブルシートを抄造する技術の場合、メッシ
ュベルト上に補強繊維と熱可塑性樹脂との混合物を抄き
取る際に、基本的に分散液をメッシュベルトの面と平行
に流すため、抄き取った補強繊維は不可避的に流れの方
向に沿って配向する。そのため、抄き取った両者の混合
物（ウエブと呼ばれる）中の繊維の配向を完全にランダ
ム化することは極めて困難である。さらに、目付量分布
もメッシュベルトの幅方向の発泡分散液の分配量や補強
繊維と熱可塑性樹脂の濃度の変動に大きく影響を受け
る。その結果、スタンパブルシートの曲げ強度や曲げ弾
性率等の機械的特性及び目付量（単位面積当たりの重量
［ｇ／ｍ²］）といったシート品質の不均一を招くとい
う問題が生じていた。

【０００４】通常、スタンパブルシートは、加熱後に金
型に入れ１５０ｋｇ／ｃｍ²以上の高圧で圧縮成形する
フロー成形用と、３０ｋｇ／ｃｍ²以下の比較的低圧で
成形し所要の形に賦形する膨張成形用に大きく分けられ
る。膨張成形用材料は、補強用の繊維（以下、補強繊維
という）のスプリングバック効果を利用して超軽量かつ
高剛性の膨張材を容易に製造し得るため、近年特に注目
を集めている。膨張成形用スタンパブルシートは、自動
車部品であるリアパッケージや一体成形天井材等に幅広
く用いられ、今後、高剛性の必要なドアトリム材への適
用も期待されている。

【０００５】一般に、膨張成形用スタンパブルシートの
目付量は２０００ｇ／ｍ²以下と小さく、最近ではコス
ト削減のため５００〜６００ｇ／ｍ²というような非常
に低目付量の製品が用いられるようになった。このよう
な低目付量のスタンパブルシートでは、目付量と補強繊
維の配向の均一性、ひいては膨張率や強度特性の均一性
が特に大きな問題となる。

【０００６】このような高特性，低目付量のスタンパブ
ルシートを製造するには、より厳格な目付量や繊維配向
の制御が要求される。しかし従来の技術では、上述のよ
うに目付量や補強繊維の配向を顧客の通常の要求を満足
する範囲に均一化することさえ容易ではなく、まして最
近特にコストダウンのための要望が強くなった低目付量
で特性の均一なスタンパブルシートを製造することは極
めて困難であった。

【０００７】そこで本発明は、このような従来の問題点
に着目してなされたものであり、ヘッドボックスへの送
液量の幅方向のばらつきや時間的な変動があっても、ウ
エブの目付量を幅方向に均一に保持し、かつウエブ中の
繊維の配向を完全にランダム化してシートの膨張率や剛
性等の強度特性の均一化を可能とした繊維強化熱可塑性
樹脂シートの湿式製造方法および装置を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の発明
は、補強繊維と熱可塑性樹脂とを含む分散液をマニホー
ルドを経てヘッドボックスに送り、該ヘッドボックスか
らメッシュベルト上に供給してウエブを抄造する繊維強
化熱可塑性樹脂シートの湿式製造方法に係り、前記ヘッ
ドボックスへ流入する当該分散液の流れの動圧を抑制す
ると共に、前記ヘッドボックスに当該分散液を滞留させ
て液深を保ち、前記補強繊維を前記メッシュベルトに対
しほぼ垂直に衝突させてメッシュベルト上に着乗させる
ことを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項２ないし請求項６の発明
は、補強繊維と熱可塑性樹脂とを含む分散液をマニホー
ルドを経てヘッドボックスからメッシュベルト上に供給
してウエブを抄造する繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿
式製造装置に係る。本発明の請求項２の発明は、前記ヘ
ッドボックスは前記マニホールドからの分散液の流入口
と流入した分散液の動圧を抑制して溢流口に導く動圧抑
制手段とを有するインレット部及び該インレット部から
の溢流を所定量滞留させて前記メッシュベルト上に供給
する滞留部を備え、該滞留部の分散液は前記メッシュベ
ルの面に対してほぼ垂直の流れを生じる深さを有するこ
とを特徴としている。

【００１０】本発明の請求項３の発明は、前記動圧抑制
手段が、前記インレット部から滞留部への分散液供給方
向とは異なる方向に開口せしめた流入口と、その流入口
の開口に接近して対向する分散液衝突面とを備えてなる
ことを特徴としている。本発明の請求項４の発明は、ヘ
ッドボックスのインレット部をメッシュベルトの幅方向
に複数に区画し、当該区画毎に分散液の流入口を配設す
ると共に、各区画の出口と前記溢流口との間に各区画内
の分散液が合流する会合部を設けたことを特徴としてい
る。

【００１１】本発明の請求項５の発明は、ヘッドボック
スのインレット部の出口側に、分散液の流れを整える整
流板を配設したことを特徴としている。本発明の請求項
６の発明は、ヘッドボックスの滞留部に、メッシュベル
トの走行方向に直交すると共にメッシュベルト上面との
間にすき間を有する少なくとも一枚のガイド板を滞留す
る分散液中に沈めて配設したことを特徴としている。

【００１２】

【作用】本発明の請求項１の繊維強化熱可塑性樹脂シー
トの湿式製造方法の発明にあっては、ヘッドボックスへ
流入する分散液は、流れの動圧を抑制すると共にヘッド
ボックス内に液深を保って滞留させる。これにより、ヘ
ッドボックス内の分散液は、サクションボックスの吸引
力で下向き垂直に流れ、この流れに誘導された分散液中
の補強繊維がメッシュベルトに対しほぼ垂直に衝突し、
種々の方向に不規則に倒れてメッシュベルト上にランダ
ムに着乗することになる。

【００１３】本発明の請求項２の繊維強化熱可塑性樹脂
シートの湿式製造装置の発明にあっては、マニホールド
からヘッドボックスのインレット部へ流入した分散液の
有する大きな動圧を動圧抑制手段で抑制してから滞留部
へ流し込むので、これにより滞留部に滞留する分散液の
攪乱が防止される。こうしてヘッドボックスのインレッ
ト部から滞留部に供給された分散液の液体部分はメッシ
ュベルトを通して下方に吸引排除され、残った補強繊維
と熱可塑性樹脂粒子からなる固形分は連続的に移動する
メッシュベルト上にシート状に抄き取られてウエブが形
成される。この発明の滞留部の分散液は、下方に吸引さ
れる分散液に下向きの流れが形成されるように、常時十
分の深さが保たれているから、分散液は移動するメッシ
ュベルトに対して垂直に流れ込み、液中に分散している
補強繊維はこの流れに乗りメッシュベルトに垂直に衝突
することになる。垂直に衝突した補強繊維は不規則にば
らばらな方向に倒れるから、生成したウエブ中の補強繊
維の配向はランダムになる。

【００１４】また、本発明の請求項３の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの湿式製造装置の発明によれば、動圧抑制
手段は、インレット部から滞留部への分散液供給方向と
は異なる方向に開口させた分散液流入口とこれに対向し
た壁面等からなる衝突面とを備えており、流入液を直接
に滞留部に向かわせずに、その開口から流出した直後
に、一旦分散液衝突面に衝突させて動圧のエネルギーを
消費させてから滞留部へと方向転換させる。こうして、
約２ｍ／秒の大きな流速で流入する分散液の動圧を効果
的に抑制することができる。なお、分散液流入口の開口
の向きは、滞留部への分散液供給方向とは異なる方向で
あれば良く、横向き、下向きなどでも有効であるが、滞
留部への流れ方向とは逆方向（後ろ向き）に開口させる
のが最も効果的である。

【００１５】また、本発明の請求項４の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの湿式製造装置の発明にあっては、ヘッド
ボックスのインレット部をメッシュベルトの幅方向に隔
壁で複数区画に区切り、各区画毎にそれぞれ分散液の流
入口を配設して、マニホールドからヘッドボックスのイ
ンレット部へ、一般に複数本の多岐管を経て供給される
分散液を、多岐管の数に応じて複数に分割する。これに
より、各多岐管内の分散液の流速や濃度に時間的な変動
があっても、隔壁で分離された各区画内で変動が抑制さ
れてインレット部内全体の流れは乱されなくなる。更に
また、インレット内部を分割する各区画の長さはインレ
ット部全体の内部全長寸法よりも短くして、インレット
部の出側に各区画内の分散液が合流する会合部を設けた
ことで、各区画内の分散液の流れの乱れがその会合部に
おいて打ち消しあい、平均化される。

【００１６】また、本発明の請求項５の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの湿式製造装置の発明にあっては、ヘッド
ボックスのインレット部の出口側に配設した整流板で分
散液の流れを整える。これにより、インレット部から滞
留部に流れる分散液のメッシュベルトの幅方向の速度分
布をさらに均一化することができる。また、本発明の請
求項６の繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造装置の
発明発明にあっては、ヘッドボックスの滞留部に、メッ
シュベルトの走行方向に直交させて、メッシュベルト上
面との間にすき間を有するガイド板を滞留する分散液中
に沈めて配設する。ガイド板の数は１枚ないし複数枚と
し、各板の幅はヘッドボックスの内幅一杯とする。これ
により、ヘッドボックス内に滞留している分散液が吸引
されてメッシュベルトの方向へ移動する際に、インレッ
ト部から吐出される分散液の流れやメッシュベルトの動
きの影響を受けにくくなる。このため、吸引される分散
液の流れがメッシュベルトに対して垂直に保持され易く
なり、分散液中の補強繊維のメッシュベルトに対する垂
直衝突がより確実になる。したがって、分散液中の補強
繊維は各種の外乱に影響されることなくメッシュベルト
に衝突する際にランダムに倒れ込み、生成したウエブ中
の繊維の配向の完全なランダム化が保証される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿
式製造装置の一実施例の全体系統図である。この製造装
置は、大別して原料調整部１と、ウエブ抄造部１０と、
乾燥部３０と、巻き取り部４０とで構成されている。

【００１８】原料調整部１には攪拌機２を備えた分散槽
３が設置され、この分散槽３の上方に熱可塑性樹脂粒が
貯蔵された樹脂供給装置４及び補強繊維が貯蔵された補
強繊維供給装置５が配設してある。ここで、補強繊維と
しては、その繊維長が数ミリから数十ミリの例えばガラ
ス，金属，炭素繊維等の無機繊維または有機繊維等が、
単独または二種類以上を組み合わせて使用される。この
実施例では、径１０μｍ前後、長さ１０ｍｍ前後の繊維
を用いた。

【００１９】また、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレ
ン，ポリプロピレン，ポリアミド，ポリエステル，ポリ
スチレン，塩化ビニル樹脂等が粉末，繊維，フレーク等
の形態で単独または二種類以上を組み合わせて使用され
る。これらの材料を、界面活性剤を含む水を入れた分散
槽１内に所定の割合で投入し、攪拌して発泡分散液Ｃを
調整する。調整した発泡分散液Ｃは定量ポンプ６でくみ
出し、マニホールド８で多数本の分配供給管９に分配し
て次工程のウエブ抄造部１０に送るようになっている。

【００２０】ウエブ抄造部１０には、一方向に回転する
エンドレスのメッシュベルト１１と、そのメッシュベル
ト１１の裏面に接して配置されたサクションボックス１
２と、原料調整部１から送られてくる発泡分散液Ｃを貯
えてメッシュベルト１１上に送り出して着乗させるため
のヘッドボックス１３とが配設してある。図２はヘッド
ボックス１３の一実施例の詳細を示したものである。

【００２１】この実施例のヘッドボックス１３は、マニ
ホールド８からの発泡分散液Ｃが流入するインレット部
１４と、このインレット部１４から流れ出る発泡分散液
Ｃを所定量滞留させてメッシュベルト１１上に供給する
滞留部１５とを備えている。インレット部１４は、滞留
部１５と同じ幅の比較的浅い平箱形で、滞留部１５の後
端上部に接続されている。その内部は、マニホールド８
からの発泡分散液Ｃを分配供給する数に対応させた複数
の隔壁２０で幅方向に等間隔の複数の区画に分割され、
その各区画毎に、複数本の分配供給管９の出口である分
散液流入口２１がそれぞれ開口している。それらの分散
液流入口２１からは、例えば約２ｍ／秒という大きな流
速で発泡分散液Ｃが流入してくる。その発泡分散液Ｃの
動圧を抑制する手段として、分散液流入口２１をインレ
ット部１４から滞留部１５への分散液供給方向とは反対
方向に開口せしめるとともにインレット部１４の後壁の
内面を分散液衝突面１４Ａとして前記開口に接近して対
向配置させてある。すなわち、発泡分散液Ｃを分散液流
入口２１から後ろ向きにインレット部１４に流入させ、
インレット後壁の分散液衝突面１４Ａに衝突反転させて
動圧を抑制する構造になっている。隔壁２０の長さはイ
ンレット部１４の全長より短くされており、隔壁先端と
インレット部１４の流出口である溢流口１４Ｄとの間に
は幅方向に分割されていないオープンスペースが、複数
の区画から水平に流れ出る発泡分散液Ｃが合流するため
の会合部２２として設けてある。また、溢流口１４Ｄに
は、発泡分散液Ｃの流れを整え、メッシュベルトの幅方
向の速度分布を均一化するための整流板２３を、この実
施例では垂直に立てて配設し、発泡分散液Ｃはこの整流
板２３の上縁をオーバーフローして流れ出るようにして
ある。

【００２２】ヘッドボックスの滞留部１５は、メッシュ
ベルト１１とほぼ同じ幅を有してその直上に位置し、上
面は後部から先端部に向けて下り勾配の斜面になってい
る。この滞留部１５は高さを大きくして、発泡分散液Ｃ
をメッシュベルト１１上に所定の深さを維持して滞留さ
せる構造になっている。ここで、所定の深さとは、サク
ションボックス１２で吸引しつつメッシュベルト１１を
走行させた状態で、メッシュベル１１の上面に対して滞
留部１５内の発泡分散液Ｃにほぼ垂直下向きの流れを生
じさせるに足る深さであり、発泡分散液Ｃの濃度及び供
給流量，サクションボックス１２による液吸引流量，メ
ッシュベルト１１の走行速度、滞留部１５の底面積等を
勘案して定められる。

【００２３】また、滞留部１５内に、ヘッドボックス１
３の内幅一杯のガイド板２４を一枚ないし複数枚、メッ
シュベルト１１の進行方向に間隔をあけ、メッシュベル
ト１１上面との間にすき間を有して垂直に立て、発泡分
散液Ｃ中に沈めて配設してある。このガイド板２４は、
滞留部１５内に滞留している発泡分散液Ｃが、ヘッドボ
ックス１３のインレット部１４から滞留部１５に流れ込
んでくる発泡分散液Ｃの水平方向の流れやメッシュベル
ト１１の走行移動の影響を受けにくくする機能を有す
る。

【００２４】メッシュベルト１１がサクションボックス
１２上を通過中に、ヘッドボックス１３内でメッシュベ
ルト１１上に所定量滞留している発泡分散液Ｃの中の泡
液がサクションボックス１２に吸引排水され、メッシュ
ベルト１１上には補強繊維と熱可塑性樹脂粒子とが積層
して残留し、ウエブＷが形成される。乾燥部３０はメッ
シュベルト１１の下流に連ねたベルトコンベア３１と乾
燥室３２を備え、ウエブ抄造部１０で抄造されたメッシ
ュベルト１１上のウエブＷを連続的に乾燥する機能を有
する。

【００２５】乾燥されたウエブＷは、巻き取り部４０の
巻き取りリール４１に巻き取る。上記の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの湿式製造装置による繊維強化熱可塑性樹
脂シート（スタンパブルシート）の製造は、次のように
行われる。分散槽１に界面活性剤を含む水を入れて、樹
脂供給装置４と補強繊維供給装置５とからそれぞれに熱
可塑性樹脂粒と補強繊維を所定の割合で投入し、攪拌混
合して発泡分散液Ｃを調整する。

【００２６】この発泡分散液Ｃを定量ポンプ６で多数の
供給管９を経てヘッドボックス１３のインレット部１４
に圧送する。インレット部１４の複数の区画毎に後方を
向いて開口している多数の分散液流入口２１から噴出し
た発泡分散液Ｃは、インレット部１４の後壁で構成され
た分散液衝突面１４Ａに衝突して動圧が抑制される。か
くして勢いが減殺された発泡分散液Ｃは、その後反転し
て隔壁２０で仕切られた各区画内を流れ下る間に、各供
給管９内における流速や濃度の時間的な変動が抑制され
る。そしてインレット部１４の出側の会合部２２で合流
することで、各区画内の分散液の流れの乱れは互いに打
ち消しあい、平均化される。因みに、会合部２２を設け
ずに、各区画内の分散液を直接に滞留部１５に送り込ん
だ場合は、隔壁２０の厚みの存在により、各区画から出
た流れに乱れが生じて、その乱れがヘッドボックス１３
の滞留部１５における分散液に影響を及ぼし攪乱させる
ことが本発明者らの検討の結果明らかになった。

【００２７】次いで、発泡分散液Ｃは整流板２３の上か
ら溢れ出して滞留部１５に流入する。このとき、既にイ
ンレット部１４において発泡分散液Ｃの動圧は抑制され
且つ流れの乱れは平均化されているから、流入した分散
液がヘッドボックス内に滞留している分散液に影響を及
ぼし、ひいてはメッシュベルト１１上に着床して形成さ
れるウエブの目付分布や補強繊維の配向が乱されるとい
うことがない。

【００２８】また、整流板２３の上縁から静かに溢流す
ることで発泡分散液Ｃの流れが整えられ、滞留部１５に
流れる分散液のメッシュベルトの幅方向の速度分布が均
一化されるから、分散液流速分布の変動で滞留分散液が
影響を受けることもなく、これによっても目付分布や補
強繊維の配向を乱すことを一層有効に回避できる。かく
して、ヘッドボックス１３の滞留部１５内の発泡分散液
Ｃの水位は所定の深さを保って安定し、発泡分散液Ｃは
サクションボックス１２により真下に吸引されて進行中
のメッシュベルト１１に向かって垂直に流れ、補強繊維
と熱可塑性樹脂粒子が連続して一定の流量でメッシュベ
ルト１１面に着乗していく。このとき、滞留する分散液
中に配設されているガイド板２４は、吸引された発泡分
散液Ｃが直下のメッシュベルト１１に向けて移動する動
きに、インレット部１４から流入してくる発泡分散液Ｃ
の流れやメッシュベルト１１の動きが影響を与えること
を防止する。このため、吸引される発泡分散液Ｃの流れ
がメッシュベルト１１に対して垂直に保持され易く、補
強繊維のメッシュベルトに対する垂直衝突が確実に行わ
れる。メッシュベルト１１に垂直に衝突した補強繊維は
各方向に不規則に倒れ込み、次々とランダムに積層され
てウエブＷが形成されていく。

【００２９】その後、ウエブＷはメッシュベルト１１上
からベルトコンベア３１上に乗り移って乾燥部３０のド
ライヤ３２で加熱脱水され、製品となって巻取りリール
４１に巻き取られる。この実施例によれば、ヘッドボッ
クス１３のインレット部１４で動圧を抑制した発泡分散
液Ｃを滞留部１５に供給してメッシュベルト１１上に所
定量滞留させるものとしたため、吸引される発泡分散液
Ｃはメッシュベル１１の面に対してほぼ垂直に流下し、
液中に分散している補強繊維はこの流れに乗ってメッシ
ュベルト１１に垂直に衝突しランダムに倒れて着床す
る。それゆえ、生成したウエブ中の繊維の配向は自ずか
らランダムになり、膨張率や剛性等の強度特性の均一な
繊維強化熱可塑性樹脂シートが容易に得られるという効
果を奏する。

【００３０】また、この実施例では、ヘッドボックス１
３のインレット部１４に送られてくる発泡分散液Ｃの流
入口２１を後向きに開口させ、吐出した発泡分散液Ｃを
インレット部１４の後壁の分散液衝突面１４Ａに衝突さ
せるという手段を用いたため、発泡分散液Ｃの動圧をコ
ンパクトな構造で最も有効に抑制することができ、滞留
部１５内に滞留している発泡分散液Ｃが流入時の動圧に
攪乱されてメッシュベルト１１上に着床形成されるウエ
ブＷの目付量分布や補強繊維の配向を乱すという現象を
完全に回避することができ、安定した特性のウエブ形成
に大きく寄与するという効果を奏する。

【００３１】また、この実施例のヘッドボックス１３の
インレット部１４は、幅方向に隔壁２０で複数区画に分
割したため供給管９を経て分散槽３から送られてくる発
泡分散液Ｃの流速や泡濃度等の時間的な変動をそれらの
各区画内で抑制してインレット部１４内の全体の流れを
効果的に安定させることができ、さらに、各区画の出側
には会合部２２を設けて発泡分散液Ｃを合流して流す構
造としたため隔壁２０の厚みに起因する分散液の流れの
乱れを効果的に矯正することができて、流入する発泡分
散液Ｃが滞留部１５内の発泡分散液Ｃに悪影響を及ぼす
ことが回避され、安定した特性のウエブ形成が一層促進
されるという効果を奏する。

【００３２】また、この実施例のヘッドボックス１３の
インレット部１４から滞留部１５への発泡分散液Ｃの出
側に整流板２３を設けたため、隔壁２０で分離されたイ
ンレット部１４の各区画から吐出する発泡分散液Ｃのメ
ッシュベルトの幅方向の速度分布が均一化できて、流速
分布の変動が滞留部１５内の発泡分散液Ｃに悪影響を及
ぼすことが回避され、その結果、更に安定した特性のウ
エブ形成が促進されるという効果を奏する。

【００３３】また、この実施例はヘッドボックス１３の
滞留部１５に、三枚のガイド板２４を配設したため、滞
留している発泡分散液Ｃのメッシュベルト１１への垂直
流がインレット部１４からの発泡分散液Ｃの流れやメッ
シュベルト１１の走行移動の影響を受けて乱されること
が効果的に防止でき、ウエブＷの補強繊維のランダム配
向を一層確実にするという効果を奏する。なお、ガイド
板２４の数は三枚と限らず、また補強繊維のランダム配
向の要求が特に厳密でない限りは省くことも可能であ
る。

【００３４】以上のように、この実施例によれば、ヘッ
ドボックス１３のインレット部１４における効果的な動
圧抑制手段の設置及び滞留部１５における発泡分散液Ｃ
の所定量滞留構造に加えて、インレット部１４における
隔壁２０による複数区画構造並びに会合部２２の設置、
更にはインレット部１４の出側の整流板２３の設置、ま
た滞留部１５のガイド板２４の配設の全てを備えたもの
としたため、生成したウエブＷ中の繊維の配向の完全な
ランダム化、目付量分布の完全な均一化が共に達成さ
れ、その結果、膨張率や剛性等の強度特性の極めて優れ
た繊維強化熱可塑性樹脂シートを得ることができるとい
う効果を奏する。

【００３５】図３は、ヘッドボックス１３の他の実施例
を示したものである。この実施例のヘッドボックス１３
は、上記第１の実施例のヘッドボックス１３における横
型のインレット部１４を縦型にした点が異なっている。
すなわち、この縦型インレット部１４はヘッドボックス
１３の滞留部１５の後部（上流部）に、インレット仕切
壁２６を介して一体的に形成されており、分散液流入口
２１はインレット部１４の底面に位置する分散液衝突面
１４Ａに向けて開口している。その分散液流入口２１か
ら吐出された発泡分散液Ｃは分散液衝突面１４Ａに衝突
して反転した後、上昇流となって垂直の隔壁２０で仕切
られた区画内を上昇し、隔壁２０の上方に位置する会合
部２２で合流してからインレット仕切壁２６の上端部の
溢流口１４Ｄからオーバーフローで滞留部１５に流入す
るようになっている。この場合の整流板２３は溢流口１
４Ｄの上に蓋するように配設した水平板からなり、溢流
口１４Ｄから溢流する発泡分散液Ｃの液面に接触させて
液面の脈動を抑え安定した流れに整流している。

【００３６】このヘッドボックス１３はインレット部１
４内の流れを上昇流としたので、発泡分散液Ｃ中の泡の
浮力方向と同じとなり、結果としてインレット部１４に
おける泡の分離浮上が防止し易い利点がある。その他の
作用・効果は、上記第１実施例のものとほぼ同様であ
る。〔実験例〕次に、図３に示す実施例のヘッドボックス１
３を装備した図１に示す繊維強化熱可塑性樹脂シートの
湿式製造装置（実施例）及び図４に示す従来タイプのヘ
ッドボックス１３を装備した同じ湿式製造装置（比較
例）を用いて行った、スタンパブルシートの抄造比較実
験について説明する。

【００３７】（試験条件）分散液：分散層１で界面活性剤を含む水を攪拌して泡
を６５容量％含む発泡液とし、この発泡液中に、直径１
１μｍ、長さ１２ｍｍのガラス繊維と平均粒径０．９ｍ
ｍのポリプロピレン粒子をそれぞれ等重量ずつ添加して
発泡分散液Ｃを調製した。

【００３８】ヘッドボックス仕様：実施例液供給流量：４００ｌ／ｍｉｎ液吸引流量：４００ｌ／ｍｉｎベルト速度：５ｍ／ｍｉｎ滞留部底面積：０．４８ｍ² 滞留液深さ：２００ｍｍ比較例液供給流量：４００ｌ／ｍｉｎ液吸引流量：４００ｌ／ｍｉｎベルト速度：５ｍ／ｍｉｎ滞留部底面積：０．４８ｍ² 滞留液深さ：３０ｍｍ試験手順及び試験結果：発泡分散液Ｃを原料液とし
て上記実施例及び比較例の各装置で別々に抄造を行っ
た。それぞれ、目付量の異なる２種類のサンプルを抄造
して、得られた乾燥ウエブＷを通常の方法で加熱プレス
してスタンパブルシートを得た。

【００３９】得られた各２種類のスタンパブルシートの
サンプルについて、幅方向（ＣＤ）に一定の間隔で各１
０個の試験片を切り出し、その目付量［ｇ／ｍ²］を測
定した。そのばらつき（各１０個の試験片の目付量の標
準偏差を平均値で除した値：ＣＶ値［％］）を、表１に
示す。ＣＶ値が大きいということは標準偏差値が大きい
ということであるから、目付量のバラツキが大きいこと
を意味し、ヘッドボックスにおける分散液中の補強繊維
と熱可塑性樹脂の濃度の変動が大きく不均一であり、か
つメッシュベルト上に吸引されて着床した補強繊維の配
向のランダム化が低いことを示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】次に、得られたスタンパブルシートの任意
の位置からメッシュベルト１１の移動方向（ＭＤ）とそ
の直角方向（ＣＤ）に各５個の試験片を切り出し、ＪＩ
ＳＫ７２０３に準拠して曲げ強度と曲げ弾性率とを測定
した。測定された曲げ強度と曲げ弾性率とについてＭＤ
とＣＤの比を算出して比較した結果を図５に示す。図中
の○は平均値を表し、○印の上下の矢符号線は平均値の
９５％信頼区間を示す。

【００４２】比較例に比べて、本発明にかかる繊維強化
熱可塑性樹脂シートの湿式製造装置である実施例によれ
ば、明らかに目付量のバラツキは低減され（表１）、ま
た、強度特性のＭＤ／ＣＤ比は１に近く、すなわち強度
特性の等方性も改善されている（図５）。なお、本発明
の繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造装置は、分散
液が発泡分散液でない場合にも好適に適用できることは
勿論である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造方法の発明に
よれば、マニホールドからヘッドボックスにポンプで送
られてくる分散液の流れの有する動圧を抑制してヘッド
ボックスへ流入させるため、動圧の影響による分散液の
乱れひいては液中の補強繊維の分散の乱れが防止でき
る。こうして安定した状態の分散液をヘッドボックス内
に液深を保って滞留させたため、下方に吸引される分散
液はメッシュベルの面に対してほぼ垂直の流れとなり、
液中に分散している補強繊維はこの流れに乗ってメッシ
ュベルトに垂直に衝突してさまざまな方向に不規則に倒
れて着床する。そのため、生成したウエブ中の繊維の配
向は自ずからランダムになる。その結果、膨張率や剛性
等の強度特性の均一な繊維強化熱可塑性樹脂シートが容
易に得られるという効果を奏する。

【００４４】本発明の請求項２の繊維強化熱可塑性樹脂
シートの湿式製造装置の発明によれば、ヘッドボックス
に動圧を抑制した分散液を供給すると共に、供給された
分散液をメッシュベルト上に所定量滞留させる構造とし
たため、吸引される分散液はメッシュベルの面に対して
ほぼ垂直の流れとなり、液中に分散している補強繊維は
この流れに乗ってメッシュベルトに垂直に衝突しランダ
ムに倒れて着床するから、生成したウエブ中の繊維の配
向は自ずからランダムになる。その結果、膨張率や剛性
等の強度特性の均一な繊維強化熱可塑性樹脂シートが容
易に得られるという効果を奏する。

【００４５】また、本発明の請求項３の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの湿式製造装置の発明によれば、ヘッドボ
ックスの分散液の流入口を分散液流れ方向とは異なる方
向に開口せしめて、大きな流速で流入してくる分散液を
分散液衝突面に衝突させて方向転換させる動圧抑制手段
を備えた構造としたため、ヘッドボックスに流入した分
散液の動圧が、直接にヘッドボックスに滞留している分
散液に影響を及ぼしてメッシュベルト上に着床形成され
るウエブの目付量分布や補強繊維の配向を乱すことを回
避することができ、その結果、一層安定した特性のウエ
ブを得ることができるという効果を奏する。

【００４６】また、本発明の請求項４の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの湿式製造装置の発明によれば、ヘッドボ
ックスのインレット部をメッシュベルトの幅方向に複数
の隔壁で分割して各区画毎に分散液を分配して供給する
ものとしたため、供給管を経て分散槽から送られてくる
複数の分散液の流れの流速や濃度に時間的な変動があっ
ても、その変動は各区画内で抑制されてインレット部内
の全体の流れが乱されなくなる。さらに、各区画から出
た分散液は会合部のオープンスペースで合流して流す構
造としたため、隔壁の存在に起因する分散液の流れの乱
れがそのまま滞留部内の分散液に影響を及ぼすことがな
く、ウエブの目付量分布や補強繊維の配向を乱すことを
回避することができて、その結果、安定した特性のウエ
ブを得ることができるという効果が促進される。

【００４７】また、本発明の請求項５の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの湿式製造装置の発明によれば、ヘッドボ
ックスのインレット部から滞留部への分散液の出側に分
散液の流れを整える整流板を設けたため、隔壁で分離さ
れたインレット部の各区画から吐出する分散液のメッシ
ュベルトの幅方向の速度分布が均一化されて、分散液流
速分布の変動が滞留部内の分散液に影響を及ぼして目付
量分布や補強繊維の配向を乱すことを回避でき、その結
果更に安定した特性のウエブを得ることができるという
効果を奏する。

【００４８】また、本発明の請求項６の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの湿式製造装置の発明によれば、ヘッドボ
ックスの滞留部に少なくとも一枚のガイド板をヘッドボ
ックス幅方向に挿入したため、滞留した分散液が吸引さ
れてメッシュベルトの方へ移動する際に、インレット部
から吐出される分散液の流れやメッシュベルトの動きの
影響を受けにくくなる。これにより、分散液の流れがメ
ッシュベルトに対し垂直に保持され、分散している補強
繊維は各種の外乱に影響されることなくメッシュベルト
に垂直に衝突してランダムに倒れてウエブの繊維配向は
完全にランダムになる。その結果、膨張率や剛性等の強
度特性の均一な繊維強化熱可塑性樹脂シートを一層確実
に得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体系統図である。

【図２】本発明に係るヘッドボックスの一実施例を示
し、（ａ）は側面の断面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面
図である。

【図３】本発明に係るヘッドボックスの他の実施例を示
し、（ａ）は側面の断面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面
図である。

【図４】一比較例として示す従来のヘッドボックスの詳
細断面図である。

【図５】実施例と比較例とにより製造したスタンパブル
シートの強度特性測定結果のグラフである。

【符号の説明】

１１メッシュベルト１３ヘッドボックス１４インレット部１４Ａ分散液衝突面１４Ｄ溢流口１５滞留部２０隔壁２１分散液流入口２２会合部２３整流板２４ガイド板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 101:12 105:12 Ｂ２９Ｌ 7:00 (72)発明者竹原亜生岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者内田祐一千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者塩田勇千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補強繊維と熱可塑性樹脂とを含む分散液
をマニホールドを経てヘッドボックスに送り、該ヘッド
ボックスからメッシュベルト上に供給してウエブを抄造
する繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造方法におい
て、前記ヘッドボックスへ流入する当該分散液の流れの
動圧を抑制すると共に、前記ヘッドボックスに当該分散
液を滞留させて液深を保ち、前記補強繊維を前記メッシ
ュベルトに対しほぼ垂直に衝突させてメッシュベルト上
に着乗させることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートの湿式製造方法。
【請求項２】補強繊維と熱可塑性樹脂とを含む分散液
をマニホールドを経てヘッドボックスからメッシュベル
ト上に供給してウエブを抄造する繊維強化熱可塑性樹脂
シートの湿式製造装置において、前記ヘッドボックスは
前記マニホールドからの分散液の流入口と流入した分散
液の動圧を抑制して溢流口に導く動圧抑制手段とを有す
るインレット部及び該インレット部からの溢流を所定量
滞留させて前記メッシュベルト上に供給する滞留部を備
え、該滞留部の分散液は前記メッシュベルの面に対して
ほぼ垂直の流れを生じる深さを有することを特徴とする
繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿式製造装置。
【請求項３】前記動圧抑制手段は、前記流入口を前記
インレット部から前記滞留部への分散液供給方向とは異
なる方向に開口せしめるとともに、前記流入口の開口に
接近して対向する分散液衝突面を備えてなることを特徴
とする請求項２記載の繊維強化熱可塑性樹脂シートの湿
式製造装置。
【請求項４】前記ヘッドボックスのインレット部を前
記メッシュベルトの幅方向に複数に区画し、当該区画毎
に前記分散液の流入口を配設すると共に、各区画の出口
と前記溢流口との間に各区画内の分散液が合流する会合
部を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載
の繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造装置。
【請求項５】前記ヘッドボックスのインレット部の出
口側に、分散液の流れを整える整流板を配設したことを
特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の繊維強
化熱可塑性樹脂シートの製造装置。
【請求項６】前記ヘッドボックスの滞留部に、前記メ
ッシュベルトの走行方向に直交すると共にメッシュベル
ト上面との間にすき間を有する少なくとも一枚のガイド
板を滞留する分散液中に沈めて配設したことを特徴とす
る請求項２ないし５のいずれかに記載の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの製造装置。