WO2024053388A1 - スラリー含浸シートの製造装置 - Google Patents

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WO2024053388A1
WO2024053388A1 PCT/JP2023/030108 JP2023030108W WO2024053388A1 WO 2024053388 A1 WO2024053388 A1 WO 2024053388A1 JP 2023030108 W JP2023030108 W JP 2023030108W WO 2024053388 A1 WO2024053388 A1 WO 2024053388A1
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sheet
slurry
fiber
impregnated
width direction
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PCT/JP2023/030108
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Inventor
広平 吉岡
聡 西野
潔 箕浦
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東レ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
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    • B05C9/12—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation the auxiliary operation being performed after the application
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a slurry-impregnated sheet.
  • Fiber-reinforced composite materials which are made by reinforcing matrix resins including thermoplastic resins and thermosetting resins with reinforcing fibers, are used in aerospace materials, automobile materials, industrial materials, pressure vessels, building materials, housings, and medical applications. It is used in a variety of fields, including applications and sports. FRP is produced by impregnating reinforcing fiber bundles with a matrix resin to obtain an intermediate base material, which is then laminated and molded, and further heat-cured if a thermosetting resin is used as the matrix resin to produce a member made of FRP. ing. In many of the above applications, flat objects or bent forms are used, and two-dimensional sheet-like objects are widely used as intermediate base materials for FRP from the viewpoint of lamination efficiency and formability when producing components. .
  • prepreg is used, which is a sheet-like reinforcing fiber bundle in which reinforcing fibers are arranged in one direction and impregnated with a matrix resin.
  • the hot melt method which is one of the methods for producing prepreg, involves melting a matrix resin, coating it on a release paper, sandwiching this between the upper and lower surfaces of a sheet-like reinforcing fiber bundle to create a laminated structure, and then heating and applying it.
  • the matrix resin is impregnated into the inside of the sheet-shaped reinforcing fiber bundle using pressure. This method involves a large number of steps, cannot increase production speed, and has the problem of high cost.
  • Patent Document 1 a reinforcing fiber sheet with adjusted strand width is immersed in a slurry in which thermoplastic resin powder is dispersed in an organic solvent such as alcohol, the resin powder is adhered to the sheet, and then heated.
  • a prepreg with excellent uniformity is produced by drying the organic solvent, heating it at a high temperature to melt the thermoplastic resin, and integrating the reinforcing fiber sheet.
  • the fibers constituting the strands are twisted or intertwined, it is difficult to control the strand width to a constant value.
  • the basis weight of the resin particles to be attached to the reinforcing fiber sheet varies not only depending on the width of the strand, but also depending on the conveying tension of the strand, the opening state, and the particle concentration in the slurry tank. It is substantially difficult to accurately control the basis weight of . Furthermore, when the fiber sheet is thick, it is difficult to impregnate the inside of the fiber sheet with resin.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus that can manufacture a slurry-impregnated sheet with a uniform amount of slurry with high productivity.
  • a first slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above-mentioned object is a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus in which a fiber sheet or a porous sheet is impregnated with a slurry in which particles are dispersed in a solvent, and comprises: a conveyance device that conveys the fiber sheet or porous sheet; a coating device that measures and applies the slurry to the fiber sheet or porous sheet; an impregnating device that applies an external force to the porous sheet to impregnate the inside of the fiber sheet or the porous sheet with the particles, and the coating device has a die.
  • the die communicates with a slurry supply channel for supplying the slurry and the slurry supply channel, and the die is configured to transfer the slurry to the fiber sheet.
  • the porous sheet has a manifold that expands in width in the width direction, and a slit that communicates with the manifold and discharges the supplied slurry uniformly in the width direction, and the flow direction of the slurry passing through the slit is vertical. It is a downward direction with an angle of 45 degrees or less with the direction.
  • the angle formed between the bottom surface of the manifold and the vertical direction is 45° or less.
  • a second slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object is a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus in which a fiber sheet or a porous sheet is impregnated with a slurry in which particles are dispersed in a solvent, A conveyance device that conveys the fiber sheet or porous sheet, a coating device that measures and applies slurry to the fiber sheet or porous sheet, and a coating device that is located downstream of the coating device in the conveyance direction of the fiber sheet or porous sheet.
  • an impregnating device that applies an external force to the fiber sheet or porous sheet to impregnate the particles into the fiber sheet or porous sheet, and the sheet extends from the outlet of the coating device to the outlet of the impregnating device.
  • the angle between the horizontal direction and the imaginary straight line connecting the center of the sheet width direction at the outlet of the coating device and the center of the sheet width direction at the entrance of the impregnation device, and the center of the sheet width direction at the entrance of the impregnation device. and the center of the exit sheet in the sheet width direction, the angle formed by the horizontal direction is 30° or more and 90° or less; Transported face down.
  • the second slurry-impregnated sheet manufacturing device is located downstream of the impregnating device in the conveying direction of the fiber sheet or porous sheet, and is configured to absorb at least one of the solvents contained in the slurry.
  • a drying device for drying the sheet and a center in the sheet width direction at an outlet of the impregnating device and a center in the sheet width direction at the inlet of the drying device in the conveying path of the sheet from the impregnating device to the drying device.
  • the angle formed between the imaginary straight line connecting the drying device and the horizontal direction, and the angle formed between the imaginary straight line connecting the center in the width direction of the sheet at the inlet of the drying device and the center in the sheet width direction at the outlet of the drying device and the horizontal direction, is 30° or more and 90° or less,
  • the fiber sheet or porous sheet is conveyed vertically downward or diagonally downward within the drying device.
  • the second slurry-impregnated sheet manufacturing device is located downstream of the drying device in the conveyance direction of the fiber sheet or porous sheet, and and a direction change roller that makes an angle between the direction change roller and the horizontal direction less than 30 degrees, and a direction change roller that is located downstream of the direction change roller in the conveying direction of the fiber sheet or porous sheet, and dries the solvent remaining in the fiber sheet or porous sheet. and a second drying device.
  • the coating device may have the characteristics of the coating device according to the first slurry-impregnated sheet manufacturing device.
  • a third slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object is a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus in which a fiber sheet or a porous sheet is impregnated with a slurry in which particles are dispersed in a solvent,
  • a conveyance device that independently conveys a plurality of the fiber sheets or porous sheets, a coating device that independently measures and applies the slurry to the plurality of fiber sheets or porous sheets, and a coating device that independently conveys the slurry.
  • the apparatus also includes a laminating device which is located downstream in the conveying direction of the fiber sheet and which laminates a plurality of the fiber sheets or porous sheets to form one slurry-impregnated sheet.
  • the laminating device applies an external force to the plurality of fiber sheets or porous sheets to form a plurality of the fiber sheets or porous sheets.
  • the sheets are laminated and the particles are impregnated inside the fiber sheet or porous sheet.
  • the third slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus includes a fiber opening device upstream of the coating device in the conveyance direction of the fiber sheet.
  • the coating device may have the characteristics of the coating device according to the first slurry-impregnated sheet manufacturing device.
  • the first slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus of the present invention it is possible to uniformly apply the slurry whose concentration is controlled using a die to the fiber sheet, etc. in the width direction, so that the amount of slurry impregnated into the fiber sheet, etc. It becomes possible to manufacture uniform slurry-impregnated sheets with high productivity. Furthermore, because the flow direction of the slurry is downward and the bottom surface of the manifold is inclined, even if resin particles settle inside the die, they are quickly discharged from the slit, and the resin particles accumulate inside the die and block the slit. There is no. As a result, it becomes possible to stably produce a slurry-impregnated sheet over a long period of time.
  • the second slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus of the present invention it is possible to manufacture with good productivity a slurry-impregnated sheet in which the amount of slurry impregnated into a fiber sheet or the like is uniform.
  • a slurry-impregnated sheet in which the amount of slurry impregnated into a fiber sheet or the like is uniform.
  • by conveying the fiber sheet, etc. at a predetermined angle with respect to the horizontal direction and facing downward when applying an external force to the fiber sheet and impregnating the fiber sheet, etc. with particles, slurry drips from the fiber sheet, etc. It is possible to prevent the slurry from falling off, and it is also possible to improve the slurry coating and measurement properties and the particle yield.
  • the third slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus of the present invention it is possible to manufacture with good productivity a slurry-impregnated sheet in which the amount of slurry impregnated into a fiber sheet or the like is uniform. Furthermore, even when producing a thick slurry-impregnated sheet, it is possible to obtain a slurry-impregnated sheet whose inside is impregnated with slurry by simply changing the number of stacked fiber sheets.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the structure of a die used in the manufacturing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to a modification of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to Modification 1 of Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to a second modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to a third modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to a fourth modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus that is not included in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus that is not included in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus that is not included in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to Modification 1 of Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus according to Modification 2 of Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus 100 for a slurry-impregnated sheet 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a manufacturing apparatus 100 for a slurry-impregnated sheet 1 of the present invention includes an unwinding device 10 that unwinds a fiber sheet 1a, a conveying device 20 that conveys the fiber sheet 1a and the slurry-impregnated sheet 1, and a metering and applying slurry to the fiber sheet 1a.
  • a coating device 30 an impregnating device 40 that is located downstream of the coating device 30 in the sheet conveyance direction and applies an external force to the fiber sheet 1a coated with slurry to impregnate particles into the fiber sheet 1a; It has a winding device 60 that winds up the sheet 1.
  • the fiber sheet 1a examples include a UD base material in the form of a sheet in which fibers are arranged in one direction, and a fiber fabric that is a woven fabric in which fibers are arranged in multiple directions.
  • a UD base material can be preferably used.
  • a woven fabric with excellent shapeability and shape followability can be preferably used.
  • the fiber sheet 1a is described as an example, but the slurry-impregnated sheet 1 manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment can also be used when impregnating a porous sheet with slurry. can.
  • the porous sheet include nonwoven fabric, paper, mesh, sponge, and foamed rubber, and any material may be used as long as it can be impregnated with the slurry.
  • Examples of the fibers constituting the fiber sheet 1a include carbon fibers, glass fibers, metal fibers, metal oxide fibers, metal nitride fibers, organic fibers (aramid fibers, polybenzoxazole fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyethylene fibers, etc.). I can give an example.
  • the slurry-impregnated sheet 1 for FRP it is preferable to use carbon fiber from the viewpoint of mechanical properties and light weight of the FRP.
  • the UD base material used as the fiber sheet 1a is one in which a plurality of fibers are arranged in one direction on a surface, and the plurality of fibers do not necessarily need to be integrated by intertwining with each other.
  • the slurry-impregnated sheet 1 manufactured by the slurry-impregnated sheet 1 manufacturing apparatus 100 of the first embodiment is obtained as a sheet material impregnated with the slurry after the slurry is applied, so that the fibers are arranged.
  • those that are not integrated are also referred to as fiber sheets.
  • the thickness and width of the fiber sheet 1a are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose and use.
  • a tape-shaped collection of about 1,000 to 1,000,000 single fibers is usually called a "tow," and a fiber sheet is obtained by arranging these tows.
  • the tows may be laminated in the thickness direction.
  • the fiber sheet 1a preferably has an aspect ratio defined by its width/thickness of 10 or more for ease of handling.
  • a known method can be used to form the fiber sheet 1a, and there are no particular limitations.
  • a fiber bundle in which single fibers are arranged in advance is formed, and this fiber bundle is further arranged to form the fiber sheet 1a. This is preferable from the viewpoint of improving process efficiency and making the arrangement uniform.
  • a "tow" which is a tape-shaped fiber bundle is wound around a bobbin, and it is possible to arrange the tape-shaped fiber bundles pulled out from the tow to obtain the fiber sheet 1a as the UD base material. can.
  • the fiber bundles pulled out from the bobbin hung on the creel are arranged in an orderly manner, and the fiber arrangement is performed to eliminate undesirable overlapping or folding of the fiber bundles of the fiber sheet 1a and gaps between the fiber bundles.
  • a mechanism or a fiber opening device As the fiber arrangement mechanism, a known roller or comb arrangement device can be used.
  • As the opening device for example, those described in JP-A-2005-163223, JP-A 2004-225222, JP-A 2004-225183, etc. can be used.
  • the creel is provided with a tension control mechanism when drawing out the fibers.
  • the tension control mechanism any known mechanism can be used, such as a brake mechanism. The tension can also be controlled by adjusting the thread guide.
  • the fiber fabric as the fiber sheet 1a is made into a sheet by arranging fibers in a multi-axis manner or randomly arranging them.
  • examples include fabrics in which fibers are arranged in a two-dimensional multiaxial manner, and fabrics in which fibers are randomly oriented such as nonwoven fabrics, mats, and paper.
  • the reinforcing fibers can also be formed into a sheet by applying a binder, entangling, welding, fusing, or the like.
  • the woven fabric in addition to basic woven structures such as plain weave, twill, and satin, non-crimp woven fabric, bias structure, leno weave, multiaxial woven fabric, and multiple woven fabric can be used.
  • a fabric that combines a bias structure and a UD base material is a preferred form because the UD structure not only suppresses the deformation of the fabric due to tension during the coating/impregnation process, but also has pseudo-isotropy due to the bias structure.
  • the multilayer fabric has the advantage that the upper and lower surfaces of the fabric, as well as the structure and characteristics inside the fabric, can be designed individually. For knitted fabrics, warp knitting is preferred in consideration of morphological stability during coating and impregnating steps, but braided tubular knitting may also be used.
  • Embodiment 1 The slurry used in Embodiment 1 can be appropriately selected depending on the purpose for which it is applied. For example, when it is applied to the production of sheet prepreg, a mixture of a particulate matrix resin and a dispersion medium, a suspension, etc. is exemplified.
  • thermoplastic resin thermosetting resin, photocurable resin, etc.
  • photocurable resin etc.
  • the thermoplastic resin has a main chain selected from carbon-carbon bonds, amide bonds, imide bonds, ester bonds, ether bonds, carbonate bonds, urethane bonds, urea bonds, thioether bonds, sulfone bonds, imidazole bonds, and carbonyl bonds. Polymers with bonds can be used.
  • PPS, PES, PI, PEI, PSU, PEEK, PEKK, PAEK, etc. are suitable.
  • polyolefins such as polypropylene (PP), PA, polyester, PPS, etc. are suitable in order to increase molding efficiency.
  • PP polypropylene
  • PA polypropylene
  • polyester polypropylene
  • PPS polypropylene
  • these may be polymers, or oligomers or monomers may be used for low viscosity and low temperature application. Of course, these may be copolymerized depending on the purpose, or various types may be mixed and used as a polymer blend/alloy.
  • thermosetting resins examples include epoxy resins, maleimide resins, polyimide resins, resins with acetylene ends, resins with vinyl ends, resins with allyl ends, resins with nadic acid ends, and resins with cyanate ester ends. It will be done. These can generally be used in combination with a curing agent or a curing catalyst. Moreover, it is also possible to use a mixture of these thermosetting resins as appropriate.
  • thermosetting resins generally have the disadvantage of being brittle but can be molded at low pressure in an autoclave, whereas thermoplastic resins have the advantage of being tough but are difficult to mold at low pressure in an autoclave. This is because they exhibit contradictory properties, so by mixing and using them, it is possible to balance physical properties and moldability.
  • particles with a particle diameter of 0.1 ⁇ m or more and 1 mm or less can be used.
  • a thickness of 50 ⁇ m or more can be suitably used.
  • Examples of the dispersion medium for the slurry include organic solvents such as alcohols, glycols, ketones, and halogenated hydrocarbons, and water. Mixtures of organic solvents and water can also be used.
  • organic solvents such as alcohols, glycols, ketones, and halogenated hydrocarbons, and water. Mixtures of organic solvents and water can also be used.
  • examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, etc.
  • examples of glycols include methyl cellosolve, ethyl cellosolve, etc.
  • examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, etc.
  • examples of halogenated hydrocarbons include methylene chloride, dichloroethane, etc. be able to.
  • the proportion of particles in the slurry is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less.
  • surfactants are generally used as additives to prevent particle agglomeration and ensure fluidity of the slurry.
  • anionic surfactants include fatty acid salts typified by sodium oleate, sodium alkylsulfonate, sodium dialkylsulfosuccinate, sodium dialkyl diphenyl ether disulfonate, sodium alkylbenzene sulfonate, sodium alkylnaphthalene sulfonate, etc. sulfonates, sodium alkyl sulfates, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfates, sodium polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfates, etc.
  • nonionic surfactants ethylene oxide polyaddition type alkylphenyl ethers, alkyl ethers, Sorbitanic acid ester ether, polyoxypropylene ether, fatty acid diethanolamide, polyhydric alcohol fatty acid ester polyoxyethylene monostearate, polyoxyethylene glycol distearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, as a cationic surfactant , alkyltrimethylammonium chloride, dialkyldimethylammonium chloride, and various natural or synthetic polymers that act as protective colloids such as polyvinyl alcohol, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, water-soluble cellulose ether, casein, polyethylene oxide, and polyacrylamide. They can be used alone or in combination as dispersants.
  • metal particles or inorganic particles may be added to the slurry.
  • metal particles and inorganic particles include silver, copper, gold, aluminum, nickel, iron, silica, and ceramics.
  • the average particle size of the metal particles and inorganic particles is preferably in the range of 1 to 50 ⁇ m, more preferably in the range of 7 to 40 ⁇ m, and still more preferably in the range of 10 to 30 ⁇ m.
  • the unwinding device 10 unwinds the fiber sheet 1a.
  • a plurality of creels for unwinding fiber bundles and an arrangement device for arranging the unwound fiber bundles in one direction to obtain the fiber sheet 1a may be used.
  • the conveying device 20 conveys the fiber sheet 1a and the slurry-impregnated sheet 1 in which the fiber sheet 1a is impregnated with slurry.
  • the conveying device 20 includes a conveying roller 21 and a conveying roller 22.
  • the conveying direction of the fiber sheet 1a is changed from downward to rightward on the paper surface using the conveying roller 22, but the conveying roller 22 is not disposed and the winding device 60 is disposed below the impregnating device 30.
  • the fiber sheet 1a may be wound up using the winding device 60.
  • known rollers can be used as the conveyance roller 21 and the conveyance roller 22.
  • the coating device 30 includes a die 31, a metering pump (not shown), and a slurry tank.
  • the coating device 30 measures and coats the slurry onto the fiber sheet 1a. Since the coating device 30 can control the amount of slurry applied to the fiber sheet 1a using a metering pump, it is possible to apply a uniform amount of particles in the longitudinal direction (conveyance direction) of the fiber sheet 1a.
  • metering pump examples include diaphragm pumps, syringe pumps, screw pumps, snake pumps, and the like.
  • FIG. 2 is a diagram showing the structure of the die 31 used in the manufacturing apparatus 100 of FIG. 1.
  • the die 31 includes a slurry supply channel (not shown) that supplies slurry, a manifold 32 that communicates with the slurry supply channel and widens the slurry in the width direction of the fiber sheet 1a (direction perpendicular to the conveyance direction), and a manifold. 32, and has a slit 33 that uniformly discharges the supplied slurry in the width direction.
  • the coating device 30 can uniformly coat the slurry from the slit 33 of the die 31 in the width direction of the fiber sheet 1a.
  • the die 31 is arranged so that the flow direction of the slurry passing through the slit 33 is vertically downward, but the flow direction of the slurry passing through the slit 33 is different from the vertical direction.
  • the die 31 may be installed so that the angle is 45 degrees or less in a downward direction.
  • the angle ⁇ formed between the bottom surface of the manifold 32 of the die 31 and the vertical direction is 45° or less.
  • the distance d between the slits 33 is preferably at least twice the average particle diameter of the particles. This prevents the particles from clogging the slits 33, and makes it possible to control the amount of particles applied to the fiber sheet 1a.
  • the die 31 is placed close to the fiber sheet 1a to apply the slurry directly, but the slurry may be applied indirectly via a roller, a slope, or the like.
  • the die 31 even when temporarily stopping the production of the slurry-impregnated sheet, it is preferable to continue supplying the slurry to the die 31 by separating the die 31 from the fiber sheet 1a. This allows the slurry to circulate inside the die 31 and prevent particles from settling excessively and clogging the slits 33. At this time, it is preferable to collect the slurry discharged from the die 31 and reuse it.
  • the impregnating device 40 includes a roller 41, a roller 42, a roller 43, and a roller 44.
  • Rollers 41, 42, 43, and 44 are arranged so that the fiber sheet 1a coated with slurry runs in an S-shape.
  • the rollers 41, 42, 43, and 44 are arranged in an S-shape, but if slurry impregnation is possible, the sheets and rollers can be arranged in a U-shape or V-shape.
  • the contact length may be adjusted.
  • the rollers 41, 42, 43, and 44 may be rotated as free rolls or feed rolls, or may be fixed bars.
  • the impregnation device may be configured with one or more nip rolls, and impregnation may be performed by further applying pressure to the fiber sheet 1a.
  • opposing contact rolls may be added.
  • the impregnation efficiency may be improved by arranging a conveyor belt facing rollers arranged in an S-shape.
  • the impregnating apparatus described in JP-A-2017-154330 and JP-A-2013-22868 can also be used.
  • the impregnating device it is also possible to use a structure other than the above, such as an air knife, as long as it can impregnate the inside of the sheet with particles by applying an external force to the fiber sheet 1a coated with the slurry.
  • the slurry-impregnated sheet 1 manufacturing apparatus 100 may include a drying device and a melting device after the impregnating device 40.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus 100A for slurry-impregnated sheet 1 according to a modification of Embodiment 1 of the present invention.
  • the drying device 51 and the melting device 52 can use various means such as air heating, infrared heating, far infrared heating, laser heating, contact heating, heating medium heating (steam, etc.). In the example of FIG. 3, heating is performed in two stages: a drying device 51 and a melting device 52, and it is preferable that the melting temperature is higher than the drying temperature.
  • the slurry-impregnated sheet 1 manufacturing apparatus 100 may include a release sheet supply device.
  • the release sheet supply device can be arranged so that the supplied release sheet is stacked on the slurry-impregnated sheet 1 by the conveyance roller 22.
  • a slurry-impregnated sheet in which a fiber sheet is uniformly impregnated with particles such as resin can be manufactured with good productivity.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus 200 for a slurry-impregnated sheet 1 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the manufacturing apparatus 200 for the slurry-impregnated sheet 1 according to the second embodiment includes an unwinding device 210 that unwinds the fiber sheet 1a, a transport device 220 that transports the fiber sheet 1a and the slurry-impregnated sheet 1, and a transport device 220 that transports the fiber sheet 1a with slurry.
  • a coating device 230 that performs metered coating
  • an impregnating device 240 that is located downstream of the coating device 230 in the transport direction of the fiber sheet 1a and applies an external force to the fiber sheet 1a to impregnate particles into the fiber sheet 1a; It has a drying device 250 which is located downstream in the transport direction of the fiber sheet 1a and which dries at least a portion of the solvent contained in the slurry, and a winding device 260 which winds up the slurry-impregnated sheet 1.
  • the impregnation device 240 and the drying device 250 are connected to an imaginary straight line connecting the center of the sheet width direction at the inlet B of the impregnation device 240 and the center of the sheet width direction of the outlet C of the sheet conveyance path from the impregnation device 240 to the drying device 250. It is arranged so that the angle formed between BC and the horizontal direction is 30° or more and 90° or less. Preferably, the angle formed by the horizontal direction with a virtual straight line CD connecting the center in the sheet width direction of the outlet C of the impregnating device 240 and the center in the sheet width direction of the inlet D of the drying device 250, and the sheet width at the inlet D of the drying device 250.
  • the arrangement is such that the angle formed between the virtual straight line DE connecting the direction center and the seat width direction center of the exit E and the horizontal direction is 30° or more and 90° or less.
  • the inlet B of the impregnating device 240 refers to the position where external force is first applied to the fiber sheet 1a for impregnating particles
  • the outlet C of the impregnating device 240 refers to the position where the external force is first applied to the fiber sheet 1a for impregnating particles. Refers to the position where external force is applied.
  • the impregnating device 240 is located between the coating device 230 and the drying device 250 and applies an external force to the fiber sheet 1a, and even though the conveying roller 222 in FIG. is not included.
  • the inlet D of the drying device 250 refers to the position where heat, infrared rays, etc. start to be applied to the fiber sheet 1a to dry the solvent
  • the outlet E of the drying device 250 refers to the position where heat, infrared rays, etc. are started to be applied to the fiber sheet 1a to dry the solvent. Points to the position where you finish giving etc.
  • the impregnating device 240 has the effect of impregnating particles into the fiber sheet 1a by applying an external force to the fiber sheet 1a, but at the same time, slurry seeps out from the surface of the fiber sheet 1a.
  • the impregnating device 240 and the drying device are arranged so that the angle formed between the inlet B of the impregnating device 240 and the horizontal direction with the fiber sheet 1a is 30° or more and 90° or less.
  • the solvent is dried by passing through the drying device 250 while the slurry remains on the fiber sheet 1a, it is possible to prevent the slurry from dripping even in processes downstream of the drying device 250 (conveying rollers 222, etc.). .
  • the entire amount of particles applied by the coating device 230 remains in the slurry-impregnated sheet 1, which not only facilitates control of the basis weight of the slurry in the slurry-impregnated sheet 1, but also improves the yield of particles.
  • each device be arranged so that it is conveyed vertically downward or diagonally downward within 250.
  • “diagonally downward” refers to a direction below the horizontal direction, but preferably the angle with the vertical direction is 60 degrees or less.
  • the impregnating device 240 and the drying device 250 are arranged so that the angle formed between the horizontal direction and the imaginary straight line DE connecting the sheet width direction center of the inlet D and the sheet width direction center of the outlet E of 250 is approximately 90°. However, if the angle is between 30° and 90°, dripping of the slurry from the slurry-impregnated sheet 1 can be prevented.
  • the center of the sheet width direction at the outlet A of the coating device 230 is 30° or more and 90° or less.
  • the fiber sheet 1a used in the second embodiment can be the same type as the fiber sheet 1a used in the first embodiment.
  • the slurry used in the second embodiment can be the same as the slurry used in the slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus 100 of the first embodiment.
  • the unwinding device 210 unwinds the fiber sheet 1a. Instead of the unwinding device 210, a plurality of creels that unwind the fiber bundles and an arrangement device that arranges the unwound fiber bundles in one direction to obtain the fiber sheet 1a may be used.
  • the conveyance device 220 conveys the fiber sheet 1a and the slurry-impregnated sheet 1 in which the fiber sheet 1a is impregnated with slurry.
  • the conveying device 220 includes a conveying roller 221 and a conveying roller 222.
  • the conveying direction of the fiber sheet 1a is changed from downward to rightward on the paper surface using the conveying roller 222, but the conveying roller 222 is not disposed and the winding device 260 is disposed below the impregnating device 240. Then, the fiber sheet 1a may be wound up by the winding device 260.
  • known rollers can be used as the conveyance roller 221 and the conveyance roller 222.
  • the coating device 230 measures and coats the slurry onto the fiber sheet 1a.
  • the coating device 230 only needs to be able to meter and coat the slurry onto the fiber sheet 1a, and a die coater, roll coater, knife coat, spray coat, bar coat, or the like can be used.
  • a die coater is used as the coating device 230.
  • the coating device 230 includes a die 231, a metering pump (not shown), and a slurry tank. Since the coating device 230 can control the amount of slurry applied to the fiber sheet 1a using a metering pump, it is possible to apply a uniform amount of particles in the longitudinal direction (conveyance direction) of the fiber sheet 1a.
  • the die 231 includes a slurry supply channel (not shown) that supplies slurry, a manifold 232 that communicates with the slurry supply channel and widens the slurry in the width direction of the fiber sheet 1a (direction perpendicular to the conveyance direction), and a manifold 232, and has a slit 233 that uniformly discharges the supplied slurry in the width direction.
  • the coating device 230 can uniformly coat the slurry from the slit 233 of the die 231 in the width direction of the fiber sheet 1a. In FIG. 4, the die 231 is placed close to the fiber sheet 1a and applies the slurry directly, but the slurry may be applied indirectly using a roller, a slope, or the like.
  • the die 231 is arranged so that the flow direction of the slurry passing through the slit 233 is vertically downward, but the flow direction of the slurry passing through the slit 233 is at an angle of 45° with the vertical direction.
  • the die 231 may be installed in the following downward direction.
  • the interval between the slits 233 be at least twice the average particle diameter of the particles. This prevents particles from clogging the slits 233, and makes it possible to control the amount of particles applied to the fiber sheet 1a.
  • the coating device 230 may have the features of the coating device 30 of the slurry-impregnated sheet manufacturing device 100 of the first embodiment.
  • the impregnating device 240 includes a roller 241, a roller 242, a roller 243, a roller 244, and a roller 245.
  • the rollers 241, 242, 243, 244, and 245 are arranged so that the fiber sheet 1a coated with slurry runs in an S-shape. By conveying the fiber sheet 1a coated with the slurry between rollers 241, 242, 243, 244, and 245, particles in the slurry impregnate the fiber sheet 1a.
  • the rollers 241, 242, 243, 244, and 245 are arranged in an S-shape, but if slurry impregnation is possible, they may be arranged in a U-shape or V-shape.
  • the contact length between the sheet and the roller may be adjusted.
  • the rollers 241, 242, 243, 244, and 245 may be rotated as free rolls or feed rolls, or may be fixed bars.
  • the impregnation device may be configured with one or more nip rolls, and the impregnation may be performed by further applying pressure to the fiber sheet 1a.
  • opposing contact rolls may be added.
  • impregnation efficiency may be improved by arranging a conveyor belt facing rollers arranged in an S-shape. Furthermore, particles are impregnated into the fiber sheet 1a by passing the slurry-coated fiber sheets 1a between ironing blades equipped with an ultrasonic generator described in JP-A-2017-154330. Good too.
  • the drying device 250 dries at least a portion of the solvent contained in the slurry with which the slurry-impregnated sheet 1 is impregnated.
  • various means can be used, such as air heating, infrared heating, far infrared heating, laser heating, contact heating, heating medium heating (steam, etc.).
  • the purpose of the drying device 250 is to prevent the slurry from dripping from the slurry-impregnated sheet 1, and it is sufficient that the drying device 250 has the ability to dry at least a portion of the solvent contained in the slurry.
  • FIG. 4 shows an example in which the entire amount of the solvent is dried by the drying device 250, but as shown in FIG. 5, only a part of the solvent is dried by the first drying device 250A, and The remaining solvent may be dried in a second drying device 251 installed between the two.
  • the solvent may be dried to such an extent that the slurry does not drip when the direction of the slurry-impregnated sheet 1 is changed by the conveyance roller 222.
  • the drying distance of the first drying device 250A can be minimized, and the height of the entire slurry-impregnated sheet manufacturing device 200A can be kept low.
  • the drying method of the first drying device 250A and the second drying device 251 may be the same as that of the drying device 250, or may be different.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus 200B according to Modification 2 of Embodiment 2 of the present invention.
  • the impregnating device 240B and the drying device 250 are arranged so that the angle formed by the horizontal direction and the impregnating device 240B is approximately 30°. Further, the impregnation device 240B and A drying device 250 is arranged. In the manufacturing apparatus 200B, the angle between the transport path of the fiber sheet 1a and the horizontal direction from the inlet B of the impregnating apparatus 240B to the outlet E of the drying apparatus 250 is 30° or more and 90° or less. Since the slurry seeping out from the fiber sheet 1a flows along the fiber sheet 1a and remains on the surface of the fiber sheet 1a, dripping of the slurry from the slurry-impregnated sheet 1 can be prevented.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus 200C according to a third modification of the second embodiment of the present invention.
  • the rollers 241, 242, 243, 244, and 245 constituting the impregnating apparatus 240C are spaced apart from each other to the left and right so that the contact length with the fiber sheet 1a is long. Due to this arrangement of the rollers, the horizontal direction between the fiber sheet 1a and between the rollers 241 and 242, between the rollers 242 and 243, between the rollers 243 and 244, and between the rollers 244 and 245 is The angle between the two is smaller than 30°.
  • the contact length between the fiber sheet 1a and the rollers is lengthened as in the manufacturing apparatus 200C, and the angle between the fiber sheet 1a and the horizontal direction is partially increased by 30°. Even if there is a portion conveyed at less than , the center of the sheet width direction at the outlet E of the drying device 250, and the angle formed by the horizontal direction with the virtual straight line BC, the virtual straight line CD, and the virtual straight line DE connecting each of If it is less than 20°, dripping of the slurry from the slurry-impregnated sheet 1 can be prevented.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus 200D according to a fourth modification of the second embodiment of the present invention.
  • the manufacturing apparatus 200D includes a coating and impregnating apparatus 230D having a push die 231D capable of measuring and impregnating slurry onto the fiber sheet 1a, in place of the coating apparatus 230 and the impregnating apparatus 240 of the manufacturing apparatus 200 of the second embodiment. .
  • the coating/impregnating device 230D has a push die 231D, a guide roller 234, and a guide roller 235.
  • a push die 231D for example, a die having a doctor edge portion and a back edge portion described in Japanese Patent Publication No. 1-34663 can be used.
  • the coating/impregnating device 230D prevents the doctor edge 236 and back edge 237 of the push die 231D from protruding from the fiber sheet 1a mounted between the guide roller 234 and the guide roller 235 so as to be able to curve in the thickness direction.
  • the slurry is discharged from the slits 233 with the surfaces thereof pressed against the surface of the fiber sheet 1a.
  • the coating/impregnating device 230D slurry is metered and applied to the fiber sheet 1a at the slit 233, and particles are further coated by the pushing pressure (external force) generated between the doctor edge 236 downstream of the slit 233 in the conveying direction and the fiber sheet 1a. is impregnated inside the fiber sheet 1a.
  • the coating device 230 and the impregnating device 240 are integrated into the coating and impregnating device 230D, the effects of the present invention can be achieved as long as the impregnation is performed on the downstream side of the coating section in the conveyance direction.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus 200E that is not included in the embodiment of the present invention.
  • the impregnating apparatus 240 is arranged so that the angle formed between the horizontal direction and the imaginary straight line connecting the center in the sheet width direction at the inlet of the impregnating apparatus 240 and the center in the sheet width direction at the outlet is approximately 90 degrees.
  • the drying device 250 has an angle between the horizontal direction and an imaginary straight line connecting the center of the sheet width direction at the outlet of the impregnating device 240 and the center of the sheet width direction at the inlet of the drying device 250, and the sheet width direction at the inlet of the drying device 250.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus 200F that is not included in the embodiment of the present invention.
  • the angle formed between the horizontal direction and an imaginary straight line connecting the sheet width direction center at the inlet, and the horizontal direction and the imaginary line connecting the sheet width direction center at the inlet of the drying device 250 and the sheet width direction center at the outlet are approximately
  • the impregnating device 240 and the drying device 250 are arranged so as to form an angle of 90°, and the fiber sheet 1a is conveyed vertically upward within the impregnating device 240 and the drying device 250.
  • the slurry seeped onto the surface of the fiber sheet 1a by the impregnating device 240 drips down to the outside of the fiber sheet 1a via the coating device 230 and the conveyance roller 221 due to the action of gravity.
  • the manufacturing apparatuses 200, 200A, 200B, 200C, and 200D for the slurry-impregnated sheet 1 according to the second embodiment may be provided with a melting device after the drying device 250 or the second drying device 251.
  • the melting device can use various means such as air heating, infrared heating, far infrared heating, laser heating, contact heating, heating medium heating (steam, etc.).
  • the melting temperature is higher than the heating temperature.
  • a high-quality slurry-impregnated sheet in which a fiber sheet is uniformly impregnated with particles such as resin can be manufactured with good productivity.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus 300 for a slurry-impregnated sheet 1 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the manufacturing apparatus 300 for the slurry-impregnated sheet 1 of the present invention includes an unwinding device 310 that unwinds the fiber sheets 1a to 1c, a conveyance device 320 that conveys the fiber sheets 1a to 1c and the slurry impregnated sheet 1, and a transport device 320 that conveys the fiber sheets 1a to 1c and the slurry impregnated sheet 1. a coating device 330 that measures and applies slurry to the surface of the substrate; and a winding device 350 that winds up the slurry-impregnated sheet 1.
  • an apparatus for laminating three fiber sheets 1a to 1c is described as an example, but the apparatus is not limited to this, and two or more fiber sheets are laminated and slurry impregnated. Anything that gives you a sheet is fine.
  • Each of the fiber sheets 1a to 1c can be the same as the fiber sheets used in the slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus 100 of the first embodiment.
  • the slurry used in the present invention can be the same as the slurry used in the slurry-impregnated sheet manufacturing apparatus 100 of Embodiment 1.
  • the purpose is to impregnate three fiber sheets 1a to 1c with slurry having the same composition, but the present invention is not limited to this.
  • a slurry-impregnated sheet by applying slurries of different compositions to the fiber sheet 1b serving as the inner layer and the fiber sheets 1a and 1c serving as the outer layer and laminating them.
  • This makes it possible to manufacture slurry-impregnated sheets with even better functionality, for example by arranging conductive particles only on the surface of the slurry-impregnated sheet or by arranging low-melting resin particles with excellent adhesive properties. It becomes possible.
  • the unwinding device 310 unwinds the fiber sheets 1a to 1c.
  • three fiber sheets 1a to 1c are unwound by an unwinding device 310A, an unwinding device 310B, and an unwinding device 310C, respectively.
  • a plurality of creels for unwinding the fiber bundles and an arrangement device for arranging the unwound fiber bundles in one direction to obtain the fiber sheets 1a to 1c may be used.
  • the conveyance device 320 conveys the fiber sheets 1a to 1c and the slurry-impregnated sheet 1 in which the fiber sheets 1a to 1c are impregnated with slurry.
  • the conveyance device 320 includes a conveyance roller 321A, a conveyance roller 321B, and a conveyance roller 321C that convey three fiber sheets 1a to 1c, respectively, and a conveyance roller 322 that conveys the slurry-impregnated sheet 1 on which the fiber sheets 1a to 1c are laminated.
  • the conveyance direction of the slurry-impregnated sheet 1 is changed from downward to rightward on the page with the conveyance roller 322, but in this embodiment, the conveyance roller 322 is not disposed and the winding device 350 is disposed below the laminating device 340. Then, the slurry-impregnated sheet 1 may be wound up by the winding device 350.
  • the conveyance rollers 321A to 321C and the conveyance roller 322 known rollers can be used.
  • the coating device 330 measures and coats the slurry onto the fiber sheets 1a to 1c.
  • the slurry is measured and applied to the fiber sheets 1a to 1c by the coating device 330A, coating device 330B, and coating device 330C, respectively.
  • the coating device 330 only needs to be able to meter and coat the slurry onto the fiber sheets 1a to 1c, and a die coater, roll coater, knife coat, spray coat, bar coat, or the like can be used. In FIG. 11, a die coater is used as the coating device 330.
  • the coating device 330A, the coating device 330B, and the coating device 330C each include a die 331, a metering pump (not shown), and a slurry tank.
  • the coating device 330A, the coating device 330B, and the coating device 330C can control the amount of slurry applied to the fiber sheets 1a to 1c using metering pumps, so they can apply a uniform amount of particles in the longitudinal direction (conveyance direction) of the fiber sheet 1a. can.
  • metering pump examples include diaphragm pumps, syringe pumps, screw pumps, snake pumps, and the like.
  • the die 331 includes a slurry supply channel (not shown) that supplies slurry, and a manifold 332 that communicates with the slurry supply channel and expands the slurry in the width direction of the fiber sheets 1a to 1c (direction perpendicular to the transport direction). , a slit 333 that communicates with the manifold 332 and uniformly discharges the supplied slurry in the width direction.
  • the coating device 330A, coating device 330B, and coating device 330C can uniformly coat the slurry from the slit 333 of the die 331 in the width direction of the fiber sheets 1a to 1c.
  • the die 331 is placed close to the fiber sheets 1a to 1c and applies the slurry directly, but the slurry may be applied indirectly using a roller, a slope, or the like.
  • the die 331 is arranged so that the flow direction of the slurry passing through the slit 333 is vertically downward.
  • the die 331 may be installed so that the flow direction is a downward direction with an angle of 45 degrees or less with the vertical direction.
  • the interval between the slits 333 be at least twice the average particle diameter of the particles. This prevents particles from clogging the slits 333 and makes it possible to control the amount of particles applied to the fiber sheets 1a to 1c.
  • the coating device 330 may have the features of the coating device 30 according to the slurry-impregnated sheet manufacturing device 100 of Embodiment 1.
  • the laminating device 340 includes a roller 341, a roller 342, a roller 343, a roller 344, and a roller 345.
  • Rollers 341, 342, 343, 344, and 345 are arranged so that the fiber sheets 1a to 1c coated with slurry run in an S-shape.
  • the three slurry-coated fiber sheets 1a to 1c are conveyed between rollers 341, 342, 343, 344, and 345 to be stacked. Furthermore, by conveying the fiber sheets 1a to 1c coated with the slurry between rollers 341, 342, 343, 344, and 345, particles in the slurry are impregnated into the fiber sheets 1a to 1c. do.
  • the rollers 341, 342, 343, 344, and 345 are arranged in an S-shape, but if it is possible to stack the fiber sheets 1a to 1c and impregnate the slurry, The contact length between the sheet and the roller may be adjusted to form a V-shape or V-shape.
  • the rollers 341, 342, 343, 344, and 345 may be rotated as free rolls or feed rolls, or may be fixed bars.
  • the laminating device may be configured with one or more nip rolls, and the fiber sheets 1a to 1c may be laminated and impregnated by further applying pressure.
  • the impregnation efficiency may be improved by arranging a conveyor belt facing rollers arranged in an S-shape. Furthermore, by passing a plurality of fiber sheets 1a to 1c coated with slurry between ironing blades equipped with an ultrasonic generator described in JP-A-2017-154330, the fiber sheets 1a to 1c are laminated and the particles are separated. Impregnation may also be performed.
  • the lamination device 340 simultaneously performs the lamination of the fiber sheets 1a to 1c and the impregnation of particles into the fiber sheets 1a to 1c.
  • a slurry-impregnated sheet can also be manufactured by impregnating the fiber sheets 1a to 1c with the rollers described above and then stacking a plurality of fiber sheets 1a to 1c impregnated with slurry.
  • the slurry-impregnated sheet 1 manufacturing apparatus 300 may include a fiber opening device in front of the coating device 330.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus 300A for slurry-impregnated sheet 1 according to Modification 1 of Embodiment 3 of the present invention.
  • the fiber sheets 1a to 1c unwound from the unwinding device 310A, the unwinding device 310B, and the unwinding device 310C are each unrolled by a fiber spreading device 360A, a fiber spreading device 360B, and a fiber spreading device The fibers are opened at 360C.
  • the fiber sheets 1a to 1c are UD base materials in which multiple fiber bundles (tows) are arranged in one direction on a surface, by dividing the multiple tows into multiple layers, it is possible to Although gaps may occur between the tows, by opening the fiber sheets 1a to 1c, the gaps between the fiber sheets 1a to 1c are eliminated, and the slurry can be more uniformly applied to the fiber sheets 1a to 1c. Impregnation becomes possible.
  • the method for opening and widening the fiber sheets 1a to 1c is not particularly limited, but examples include a method of applying mechanical vibration and a method of spreading the fibers using air flow.
  • a method of mechanically applying vibration there is a method of bringing the fiber sheets 1a to 1c into contact with a vibrating roll, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 2017-528606.
  • the vibration direction it is preferable to give vibration in the Y-axis direction (horizontal direction) and Z-axis direction (vertical direction), assuming that the traveling direction of the fiber sheets 1a to 1c is the X-axis. It is also preferable to use a combination of rolls. Further, it is preferable to provide a plurality of protrusions on the surface of the vibrating roll, since this can suppress the reinforcing fibers from being rubbed by the roll.
  • SEN-I GAKKAISHI vol. 64, P-262-267 (2008). The methods described can be used.
  • the manufacturing apparatus 300 for the slurry-impregnated sheet 1 according to the third embodiment may include a drying device and a melting device after the laminating device 340.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus 300B for a slurry-impregnated sheet 1 according to a second modification of the third embodiment of the present invention.
  • the drying device 371 and the melting device 372 can use various means such as air heating, infrared heating, far infrared heating, laser heating, contact heating, and heat medium heating (steam, etc.).
  • heating is performed in two stages: a drying device 371 and a melting device 372, and the melting temperature is preferably higher than the heating temperature.
  • the slurry-impregnated sheet 1 manufacturing device 300 may include a release sheet supply device.
  • the release sheet supply device can be arranged so that the supplied release sheet is stacked on the slurry-impregnated sheet 1 by the conveyance roller 322.
  • a slurry-impregnated sheet in which a fiber sheet is uniformly impregnated with particles such as resin can be manufactured with good productivity. Furthermore, even when manufacturing a thick slurry-impregnated sheet, it is possible to obtain a slurry-impregnated sheet in which particles are impregnated to the inside by simply changing the number of laminated sheets.
  • the present invention applies to FRP used for aerospace applications, structural materials and interior materials for automobiles, trains, ships, etc., pressure vessels, industrial materials, sports materials, medical equipment, civil engineering and architectural applications, etc. It is useful in the production of

Abstract

スラリーの含浸量が均一なスラリー含浸シートを、生産性よく製造可能なスラリー含浸シートの製造装置を提供する。本発明のスラリー含浸シートの製造装置は、粒子を溶媒に分散させたスラリーを繊維シートまたは多孔質シートに含浸させたスラリー含浸シートの製造装置であって、前記繊維シートまたは多孔質シートを搬送する搬送装置と、前記繊維シートまたは多孔質シートに前記スラリーを計量塗布する塗布装置と、前記塗布装置よりもシートの搬送方向下流側にあり、前記繊維シートまたは多孔質シートに外力を与えて、前記粒子を前記繊維シートまたは多孔質シートの内部に含浸させる含浸装置と、を有し、前記塗布装置がダイを有する。

Description

スラリー含浸シートの製造装置
　本発明は、スラリー含浸シートの製造装置に関する。
　熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含むマトリックス樹脂を強化繊維で補強した繊維強化複合材料（ＦＲＰ）は、航空・宇宙用材料、自動車材料、産業用材料、圧力容器、建築材料、筐体、医療用途、スポーツ用途など様々な分野で用いられている。ＦＲＰは強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸して中間基材を得、これを積層、成形し、さらにマトリックス樹脂に熱硬化樹脂を用いた場合には熱硬化させて、ＦＲＰからなる部材を製造している。前記用途では平面状物やそれを折り曲げた形態のものが多く、ＦＲＰの中間基材として、部材を作製する際の積層効率や成形性の観点から２次元のシート状物が幅広く使用されている。
　２次元のシート状中間基材としては、強化繊維を一方向に配列させたシート状強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグが使用されている。プリプレグの製造方法の一つであるホットメルト法は、マトリックス樹脂を溶融した後、離型紙上にコーティングし、これをシート状強化繊維束の上面、下面でサンドイッチした積層構造を作製後、熱と圧力でマトリックス樹脂をシート状強化繊維束内部に含浸するものである。本方法は工程数が多く、また生産速度も上げられず、高コストとなる問題があった。
　また、ホットメルト法以外のプリプレグの製造方法として、樹脂を粉末化して溶媒に分散させたスラリーをシート状強化繊維束に含浸後、溶媒を除去するスラリー含浸法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－２５５９２７号公報
　特許文献１では、熱可塑性樹脂の粉末をアルコール等の有機溶媒に分散させたスラリー中に、ストランドの幅を調整した強化繊維シートを浸漬して、樹脂粉末をシートに付着させた後加熱して有機溶媒を乾燥させ、さらに高温で加熱して熱可塑性樹脂を溶融し、強化繊維シートを一体化することにより均一性に優れたプリプレグを製造している。しかしながら、ストランドを構成する繊維には、撚りや交絡があるため、ストランド幅を一定に制御するのは困難である。また、強化繊維シートに付着させる樹脂粒子の目付量は、ストランドの幅のみならず、ストランドの搬送張力や開繊状態、スラリー槽の粒子濃度によっても変動するため、強化繊維シートに付着させる樹脂粒子の目付量を精度よく制御することは実質的に困難である。さらに、繊維シートの厚みがある場合、繊維シートの内部に樹脂を含浸させることが困難であった。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、スラリーの含浸量が均一なスラリー含浸シートを、生産性よく製造可能なスラリー含浸シートの製造装置を提供することを目的とする。
　上記課題を達成するための本発明の第１のスラリー含浸シートの製造装置は、粒子を溶媒に分散させたスラリーを繊維シートまたは多孔質シートに含浸させたスラリー含浸シートの製造装置であって、前記繊維シートまたは多孔質シートを搬送する搬送装置と、前記繊維シートまたは多孔質シートに前記スラリーを計量塗布する塗布装置と、前記塗布装置よりもシートの搬送方向下流側にあり、前記繊維シートまたは多孔質シートに外力を与えて、前記粒子を前記繊維シートまたは多孔質シートの内部に含浸させる含浸装置と、を有し、前記塗布装置がダイを有する。
　また、本発明の第１のスラリー含浸シートの製造装置は、上記発明において、前記ダイは、前記スラリーを供給するスラリー供給流路と、前記スラリー供給流路に連通し、前記スラリーを前記繊維シートまたは多孔質シートの幅方向に拡幅するマニホールドと、前記マニホールドに連通し、供給されたスラリーを幅方向に均一に吐出するスリットと、を有し、前記スリットを通過するスラリーの流れ方向は、鉛直方向との角度が４５°以下の下向き方向である。
　また、本発明の第１のスラリー含浸シートの製造装置は、上記発明において、前記マニホールドの底面と鉛直方向のなす角度が４５°以下である。
　上記課題を達成するための本発明の第２のスラリー含浸シートの製造装置は、粒子を溶媒に分散させたスラリーを繊維シートまたは多孔質シートに含浸させたスラリー含浸シートの製造装置であって、前記繊維シートまたは多孔質シートを搬送する搬送装置と、前記繊維シートまたは多孔質シートにスラリーを計量塗布する塗布装置と、前記塗布装置よりも前記繊維シートまたは多孔質シートの搬送方向下流側にあり、前記繊維シートまたは多孔質シートに外力を与えて前記粒子を前記繊維シートまたは多孔質シートの内部に含浸する含浸装置と、を有し、前記塗布装置の出口から前記含浸装置の出口までのシートの搬送経路のうち、前記塗布装置の出口のシート幅方向中央と前記含浸装置の入口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、および前記含浸装置の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度が、３０゜以上９０゜以下であり、前記繊維シートまたは多孔質シートは、前記含浸装置内を鉛直方向の下向きまたは斜め下向きで搬送される。
　また、本発明に係る第２のスラリー含浸シートの製造装置は、上記発明において、前記含浸装置よりも前記繊維シートまたは多孔質シートの搬送方向下流側にあり、前記スラリーに含まれる溶媒の少なくとも一部を乾燥する乾燥装置を有し、前記含浸装置から前記乾燥装置までのシートの搬送経路のうち、前記含浸装置の出口のシート幅方向の中央と前記乾燥装置の入口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、および前記乾燥装置の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度が、３０゜以上９０゜以下であり、前記繊維シートまたは多孔質シートは、前記乾燥装置内を鉛直方向の下向きまたは斜め下向きで搬送される。
　また、本発明に係る第２のスラリー含浸シートの製造装置は、上記発明において、前記乾燥装置の前記繊維シートまたは多孔質シートの搬送方向下流側にあり、前記繊維シートまたは多孔質シートの搬送方向と水平方向のなす角度を３０゜未満にする方向転換ローラと、前記方向転換ローラの前記繊維シートまたは多孔質シートの搬送方向下流側にあり、前記繊維シートまたは多孔質シートに残存する溶媒を乾燥する第２乾燥装置と、を有する。
　また、本発明に係る第２のスラリー含浸シートの製造装置は、上記発明において、前記塗布装置が、第１のスラリー含浸シートの製造装置に係る塗布装置の特徴を有していてもよい。
　上記課題を達成するための本発明の第３のスラリー含浸シートの製造装置は、粒子を溶媒に分散させたスラリーを繊維シートまたは多孔質シートに含浸させたスラリー含浸シートの製造装置であって、複数枚の前記繊維シートまたは多孔質シートをそれぞれ独立して搬送する搬送装置と、複数枚の前記繊維シートまたは多孔質シートにそれぞれ独立して前記スラリーを計量塗布する塗布装置と、前記塗布装置よりも前記繊維シートの搬送方向下流側にあり、複数枚の前記繊維シートまたは多孔質シートを積層して１枚のスラリー含浸シートにする積層装置と、を有する。
　また、本発明に係る第３のスラリー含浸シートの製造装置は、上記発明において、前記積層装置は、複数枚の前記繊維シートまたは多孔質シートに外力を与えて複数枚の前記繊維シートまたは多孔質シートを積層するとともに、前記粒子を前記繊維シートまたは多孔質シートの内部に含浸させる。
　また、本発明に係る第３のスラリー含浸シートの製造装置は、上記発明において、前記塗布装置よりも前記繊維シートの搬送方向上流側に開繊装置を有する。
　また、本発明に係る第３のスラリー含浸シートの製造装置は、上記発明において、前記塗布装置が、第１のスラリー含浸シートの製造装置に係る塗布装置の特徴を有していてもよい。
　本発明の第１のスラリー含浸シートの製造装置によれば、ダイを用いて濃度管理したスラリーを繊維シート等へ幅方向に均一に塗布することが出来るため、繊維シート等へのスラリーの含浸量が均一なスラリー含浸シートを生産性よく製造することが可能となる。さらにスラリーの流れ方向が下向き、かつマニホールドの底面が傾斜しているため、ダイ内部で樹脂粒子が沈降しても速やかにスリットから排出され、ダイ内部で樹脂粒子が堆積してスリットを閉塞することがない。その結果、長時間に渡って安定してスラリー含浸シートを製造することが可能となる。
　また、本発明の第２のスラリー含浸シートの製造装置によれば、繊維シート等へのスラリーの含浸量が均一なスラリー含浸シートを生産性よく製造することが可能となる。また、繊維シート等を水平方向に対し所定角度、かつ下向きとなるように搬送することにより、繊維シートに外力を与えて粒子を繊維シート等に含浸させた際に、繊維シート等からスラリーのたれ落ちを防止でき、スラリーの塗布計量性および粒子の収率を向上することも可能となる。
　さらに、本発明の第３のスラリー含浸シートの製造装置によれば、繊維シート等へのスラリーの含浸量が均一なスラリー含浸シートを生産性よく製造することが可能となる。また、厚みのあるスラリー含浸シートを製造する場合にも、繊維シートの積層枚数を変更するだけで、内部までスラリーが含浸したスラリー含浸シートを得ることが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態１に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図２は、図１の製造装置で使用するダイの構造を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１の変形例に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図５は、本発明の実施の形態２の変形例１に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図７は、本発明の実施の形態２の変形例３に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図８は、本発明の実施の形態２の変形例４に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図９は、本発明の実施の形態に含まれないスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図１０は、本発明の実施の形態に含まれないスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図１２は、本発明の実施の形態３の変形例１に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。 図１３は、本発明の実施の形態３の変形例２に係るスラリー含浸シートの製造装置の概略図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明に係るスラリー含浸シートの製造装置について詳細に説明する。
［実施の形態１］
　図１は、本発明の実施の形態１に係るスラリー含浸シート１の製造装置１００の概略図である。本発明のスラリー含浸シート１の製造装置１００は、繊維シート１ａを巻き出す巻出し装置１０と、繊維シート１ａおよびスラリー含浸シート１を搬送する搬送装置２０と、繊維シート１ａにスラリーを計量塗布する塗布装置３０と、塗布装置３０よりもシートの搬送方向下流側にあり、スラリーが塗布された繊維シート１ａに外力を与えて、粒子を繊維シート１ａの内部に含浸させる含浸装置４０と、スラリー含浸シート１を巻き取る巻取り装置６０と、を有する。
＜繊維シート＞
　繊維シート１ａは、繊維を一方向に配列させシート状としたＵＤ基材や、多方向に配列させた織物である繊維ファブリックが例示される。力学特性が優先される場合にはＵＤ基材が好ましく使用できる。一方、複雑形状のＦＲＰを作製する場合には賦形性に優れ形状追従性のある織物が好ましく使用できる。
　本実施の形態では、繊維シート１ａを例として説明しているが、本実施の形態１に係るスラリー含浸シート１の製造装置１００では、多孔質シートにスラリーを含浸させる際にも使用することができる。多孔質シートとしては、不織布や紙、メッシュ、スポンジ、発泡ゴムなどが例示され、スラリーが含浸するものであれば、材質は問わない。
　繊維シート１ａを構成する繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、金属酸化物繊維、金属窒化物繊維、有機繊維（アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維など）などを例示することができる。スラリー含浸シート１をＦＲＰに使用する場合、炭素繊維を用いることが、ＦＲＰの力学特性、軽量性の観点から好ましい。
　繊維シート１ａとして使用するＵＤ基材とは、複数本の繊維を一方向に面上で配列させたものを言い、必ずしも複数の繊維は相互に絡み合う等して一体化している必要は無い。本実施の形態１のスラリー含浸シート１の製造装置１００により製造されるスラリー含浸シート１は、スラリーの塗布後にスラリーが含浸されたシート状物として得られることから、繊維が配列された状態であって一体化されていないものも便宜上繊維シートと称している。ここで、繊維シート１ａは、厚み、幅には特に制限は無く、目的、用途に応じ適宜選択することができる。炭素繊維の場合には、通常、１，０００本～１，０００，０００本程度の単繊維がテープ状に集合したものを「トウ」と呼んでおり、このトウを配列させて繊維シートを得ることができるが、トウが厚み方向に積層されていても良い。なお、繊維シート１ａは、その幅／厚みで定義されるアスペクト比は１０以上であると、取り扱い易く好ましい。
　繊維シート１ａを形成する方法は公知の方法を用いることができ、特に制限は無いが、単繊維をあらかじめ配列させた繊維束を形成し、この繊維束を更に配列させて繊維シート１ａを形成することが、工程効率化、配列均一化の観点から好ましい。例えば炭素繊維では、テープ状の繊維束である「トウ」がボビンに巻かれているが、ここから引き出されたテープ状の繊維束を配列させてＵＤ基材としての繊維シート１ａを得ることができる。また、繊維シート１ａを形成する工程において、クリールにかけられたボビンから引き出された繊維束を整然と並べ、繊維シート１ａの繊維束の望ましくない重なりや折りたたみ、繊維束間の隙間を無くすための繊維配列機構や開繊装置を用いることが好ましい。繊維配列機構としては公知のローラやくし型配列装置などを用いることができる。開繊装置としては、例えば、特開２００５－１６３２２３号公報、特開２００４－２２５２２２号公報、特開２００４－２２５１８３号公報等に記載されるものを使用することができる。なお、クリールには繊維を引き出す際に張力制御機構が付与されていることが好ましい。張力制御機構としては、公知のものを使用可能であるが、ブレーキ機構などが挙げられる。また、糸道ガイドの調整などによっても張力を制御することができる。
　また、繊維シート１ａとしての繊維ファブリックは、繊維を多軸で配列させる、またはランダム配置してシート化したものである。具体的には、織物や編物などの他、繊維を２次元で多軸配置したものや、不織布やマット、紙など繊維をランダム配向させたものを挙げることができる。この場合、強化繊維はバインダー付与、交絡、溶着、融着などの方法を利用してシート化することもできる。織物としては、平織、ツイル、サテンの基本織組織の他、ノンクリンプ織物やバイアス構造、絡み織、多軸織物、多重織物などを用いることができる。バイアス構造とＵＤ基材を組み合わせた織物は、ＵＤ構造により塗布・含浸工程での引っ張りでの織物の変形を抑制するだけでなく、バイアス構造による擬似等方性も併せ持っており、好ましい形態である。また、多重織物では織物上面／下面、また織物内部の構造・特性をそれぞれ設計できる利点がある。編物では塗布・含浸工程での形態安定性を考慮すると経編が好ましいが、筒状編み物であるブレードを用いることもできる。
＜スラリー＞
　本実施の形態１で用いるスラリーは、付与する目的に応じ適宜選択することができるが、例えばシート状プリプレグの製造に適用する場合には、粒子化したマトリックス樹脂と分散媒との混合物、サスペンジョン等が例示される。
　マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを用いることができる。
　熱可塑性樹脂としては、主鎖に、炭素・炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダゾール結合、カルボニル結合から選ばれる結合を有するポリマーを用いることができる。具体的には、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリアミド（ＰＡ）、アラミド、ポリエステル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などを例示できる。航空機用途などの耐熱性が要求される分野では、ＰＰＳ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＩ、ＰＳＵ、ＰＥＥＫ、ＰＥＫＫ、ＰＡＥＫなどが好適である。一方、産業用途や自動車用途などでは、成形効率を上げるため、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンやＰＡ、ポリエステル、ＰＰＳなどが好適である。これらはポリマーでも良いし、低粘度、低温塗布のため、オリゴマーやモノマーを用いても良い。もちろん、これらは目的に応じ、共重合されていても良いし、各種を混合しポリマーブレンド・アロイとして用いることもできる。
　熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アセチレン末端を有する樹脂、ビニル末端を有する樹脂、アリル末端を有する樹脂、ナジック酸末端を有する樹脂、シアン酸エステル末端を有する樹脂があげられる。これらは、一般に硬化剤や硬化触媒と組合せて用いることができる。また、適宜、これらの熱硬化性樹脂を混合して用いることも可能である。
　またマトリックス樹脂として、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合物を用いることも好適である。熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物は、熱硬化性樹脂を単独で用いた場合より良好な結果を与える。これは、熱硬化性樹脂が、一般に脆い欠点を有しながらオートクレーブによる低圧成形が可能であるのに対して、熱可塑性樹脂が、一般に強靭である利点を有しながらオートクレーブによる低圧成形が困難であるという二律背反した特性を示すため、これらを混合して用いることで物性と成形性のバランスをとることができるためである。混合して用いる場合は、力学特性の観点から熱硬化性樹脂を５０質量％より多く含むことが好ましい。
　粒子は、繊維シート１ａへの付着性や取り扱い性の観点から、粒子径が０．１μｍ以上、１ｍｍ以下のものを使用することができ、粒子の取り扱い性や樹脂への付着を考慮すると、１μｍ以上５０μｍ以下のものが好適に使用することができる。
　スラリーの分散媒は、アルコール類、グリコール類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素等の有機溶媒や、水が例示される。有機溶媒と水との混合物も使用することができる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等、グリコール類としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等、ハロゲン化炭化水素としては、塩化メチレン、ジクロロエタン等を例示することができる。
　スラリー中の粒子の割合は、１質量％以上５０質量％以下が好ましく、１質量％以上３０質量％以下とすることがさらに好ましい。
　スラリー中には、必要に応じて各種添加剤を配合することができる。特に、粒子の凝集を防止し、スラリーの流動性を確保するための添加剤としては、一般に界面活性剤が用いられる。具体例としては、アニオン性界面活性剤として、オレイン酸ナトリウム等に代表される脂肪酸塩、アルキルスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ジアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸塩、アルキル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム等の硫酸エステル塩、ノニオンセイ界面活性剤として、酸化エチレン重付加型のアルキルフェニルエーテル、アルキルエーテル、ソルビタン酸エステルエーテル、ポリオキシプロピレンエーテル、脂肪酸ジエタノールアマイド、多価アルコール脂肪酸エステル系のポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレングリコールジステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、カチオン性界面活性剤として、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライドが例示され、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、水溶性セルロースエーテル、カゼイン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド等の保護コロイドとして作用する各種天然あるいは合成高分子等を分散剤として単独であるいは混合して使用する事もできる。
　また、スラリー中には、金属粒子や無機粒子を添加してもよい。金属粒子や無機粒子としては、例えば、銀、銅、金、アルミニウム、ニッケル、鉄、シリカ、セラミックスが例示される。金属粒子や無機粒子の平均粒径は１～５０μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは７～４０μｍの範囲、さらに好ましくは１０～３０μｍの範囲である。
＜巻出し装置＞
　巻出し装置１０は、繊維シート１ａを巻き出す。巻き出し装置１０に代えて、繊維束を巻き出す複数のクリールと、巻き出された複数の繊維束を一方向に配列させて繊維シート１ａを得る配列装置を使用してもよい。
＜搬送装置＞
　搬送装置２０は、繊維シート１ａ及び繊維シート１ａにスラリーを含浸したスラリー含浸シート１を搬送する。搬送装置２０は、搬送ローラ２１および搬送ローラ２２を有する。本実施の形態では、搬送ローラ２２で繊維シート１ａの搬送方向を下向きから紙面上右向きに変更しているが、搬送ローラ２２を配置せず、巻取り装置６０を含浸装置３０の下部に配置して、巻取り装置６０で繊維シート１ａを巻き取る構成としてもよい。搬送ローラ２１および搬送ローラ２２は、公知のローラを使用することができる。
＜塗布装置＞
　塗布装置３０は、ダイ３１と、図示しない定量ポンプと、スラリータンクと、を有する。塗布装置３０は、繊維シート１ａにスラリーを計量塗布する。塗布装置３０は、定量ポンプにより繊維シート１ａへのスラリーの塗布量を制御できるため、繊維シート１ａの長手方向（搬送方向）に均一な量の粒子を塗布できる。
　使用する定量ポンプとしては、例えば、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ、スクリューポンプ、スネークポンプ等を例示することができる。
　図２は、図１の製造装置１００で使用するダイ３１の構造を示す図である。ダイ３１は、スラリーを供給するスラリー供給流路（図示しない）と、スラリー供給流路に連通し、スラリーを繊維シート１ａの幅方向（搬送方向と直交する方向）に拡幅するマニホールド３２と、マニホールド３２に連通し、供給されたスラリーを幅方向に均一に吐出するスリット３３と、を有する。塗布装置３０は、スラリーをダイ３１のスリット３３から繊維シート１ａの幅方向に均一に塗布することができる。
　図２に示す塗布装置３０では、スリット３３を通過するスラリーの流れ方向が鉛直下向き方向となるようにダイ３１が配置されているが、スリット３３を通過するスラリーの流れ方向が、鉛直方向との角度が４５°以下の下向き方向となるように、ダイ３１を設置すればよい。
　また、ダイ３１のマニホールド３２の底面と鉛直方向のなす角度θは４５°以下とすることが好ましい。これにより、マニホールド３２からスリット３３にスラリーを供給する際、スラリー中の粒子が沈降したとしても、粒子が速やかにスリット３３から排出される。その結果、沈降した粒子がマニホールド３２内に滞留することが抑制でき、スリット３３を閉塞することなく、長時間に渡って安定してスラリーを供給することができる。
　スリット３３の間隔ｄは、粒子の平均粒子径の２倍以上とすることが好ましい。これにより、スリット３３への粒子の詰まりを防止して、繊維シート１ａへの塗布量が制御可能となる。
　図２では、ダイ３１は繊維シート１ａに近接させてスラリーを直接塗布しているが、ローラやスロープなどを介して間接的に塗布してもよい。
　なお、スラリー含浸シートの製造を一時的に停止する際にも、ダイ３１を繊維シート１ａから離間してダイ３１へのスラリーの供給を継続することが好ましい。これにより、ダイ３１の内部でスラリーが循環し、粒子が過剰に沈降してスリット３３を閉塞することを防止できる。このとき、ダイ３１から吐出されたスラリーを回収し、再利用することが好ましい。
＜含浸装置＞
　含浸装置４０は、ローラ４１、ローラ４２、ローラ４３、ローラ４４からなる。ローラローラ４１、ローラ４２、ローラ４３、ローラ４４は、スラリーが塗布された繊維シート１ａがＳ字型に走行するように配置されている。本実施の形態では、ローラ４１、ローラ４２、ローラ４３、ローラ４４はＳ字型の配置であるが、スラリーの含浸が可能であれば、Ｕ字型やＶ字型となるようにシートとローラの接触長を調整してもよい。ローラ４１、ローラ４２、ローラ４３、ローラ４４は、フリーロールまたはフィードロールとして回転させても良いし、固定のバーとしても良い。あるいは含浸装置を１以上のニップロールで構成し、繊維シート１ａにさらに圧力を加えて含浸を行ってもよい。また、スラリーの含浸圧を高め含浸度をさらに向上させる場合には、対向するコンタクトロールを付加してもよい。さらに、国際公開２０１５／０７６９８１号の図４に記載のように、Ｓ字型に配置したローラに対向してコンベヤーベルトを配置することで含浸効率を向上させてもよい。さらに、特開２０１７－１５４３３０号公報や、特開２０１３ー２２８６８号公報記載の含浸装置を使用することもできる。含浸装置としては、スラリーが塗布された繊維シート１ａに外力を付与して、粒子をシートの内部に含浸できれば上記以外の構成、例えば、エアナイフ等を使用することもできる。
＜その他の機構＞
　本実施の形態１に係るスラリー含浸シート１の製造装置１００は、含浸装置４０の後に、乾燥装置および溶融装置を備えていてもよい。図３は、本発明の実施の形態１の変形例に係るスラリー含浸シート１の製造装置１００Ａの概略図である。
　乾燥装置５１と溶融装置５２は、空気加熱、赤外線加熱、遠赤外線加熱、レーザ―加熱、接触加熱、熱媒加熱（スチームなど）等、多様な手段を用いることができる。図３の例においては、乾燥装置５１、溶融装置５２の２段で加熱を行っており、溶融温度は乾燥温度よりも高いことが好ましい。
　また、スラリー含浸シート１の製造装置１００は、離型シート供給装置を備えていてもよい。離型シート供給装置は、供給する離型シートが搬送ローラ２２でスラリー含浸シート１と積層されるように配置することができる。
　以上、本実施の形態１に係るスラリー含浸シートの製造装置によれば、繊維シートに樹脂等の粒子が均一に含浸したスラリー含浸シートを、生産性よく製造することができる。
［実施の形態２］
　図４は、本発明の実施の形態２に係るスラリー含浸シート１の製造装置２００の概略図である。本実施の形態２のスラリー含浸シート１の製造装置２００は、繊維シート１ａを巻き出す巻出し装置２１０と、繊維シート１ａおよびスラリー含浸シート１を搬送する搬送装置２２０と、繊維シート１ａにスラリーを計量塗布する塗布装置２３０と、塗布装置２３０よりも繊維シート１ａの搬送方向下流側にあり、繊維シート１ａに外力を与えて粒子を繊維シート１ａの内部に含浸する含浸装置２４０と、含浸装置２４０よりも繊維シート１ａの搬送方向下流側にあり、スラリーに含まれる溶媒の少なくとも一部を乾燥する乾燥装置２５０と、スラリー含浸シート１を巻き取る巻取り装置２６０と、を有する。
　含浸装置２４０および乾燥装置２５０は、含浸装置２４０から乾燥装置２５０までのシートの搬送経路のうち、含浸装置２４０の入口Ｂのシート幅方向中央と出口Ｃのシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線ＢＣと水平方向のなす角度が３０゜以上９０゜以下となるように配置される。好ましくは、含浸装置２４０の出口Ｃのシート幅方向中央と乾燥装置２５０の入口Ｄのシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線ＣＤと水平方向のなす角度、および乾燥装置２５０の入口Ｄのシート幅方向中央と出口Ｅのシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線ＤＥと水平方向のなす角度が、３０゜以上９０゜以下となるように配置される。ここで含浸装置２４０の入口Ｂとは粒子の含浸のために繊維シート１ａに最初に外力が与えられる位置を指し、含浸装置２４０の出口Ｃとは粒子の含浸のために繊維シート１ａに最後に外力が与えられる位置を指す。なお、含浸装置２４０は塗布装置２３０と乾燥装置２５０の間にあって繊維シート１ａに外力を与えるものであり、図４の搬送ローラ２２２は繊維シート１ａに外力を与えるものであっても含浸装置２４０には含まない。乾燥装置２５０の入口Ｄとは溶媒の乾燥のために繊維シート１ａに熱や赤外線などを与え始める位置を指し、乾燥装置２５０の出口Ｅとは溶媒の乾燥のために繊維シート１ａに熱や赤外線などを与え終わる位置を指す。
　含浸装置２４０では繊維シート１ａに外力を与えることにより、粒子を繊維シート１ａの内部に含浸させる効果があるが、同時に繊維シート１ａの表面からスラリーが染み出す。図４の実施形態では、含浸装置２４０の入口Ｂから乾燥装置２５０の出口Ｅに至るまでの繊維シート１ａと水平方向のなす角度が３０゜以上９０゜以下となるように含浸装置２４０および乾燥装置２５０を配置することにより、繊維シート１ａの表面に染み出したスラリーは重力の作用によって垂れ落ちることなく、繊維シート１ａ表面上に留まる。さらにスラリーが繊維シート１ａに留まったまま乾燥装置２５０を通過することにより溶媒が乾燥するため、乾燥装置２５０よりも下流側の工程（搬送ローラ２２２など）でもスラリーの垂れ落ちを防止することができる。これにより塗布装置２３０で塗布された粒子の全量がスラリー含浸シート１中に残るため、スラリー含浸シート１中のスラリーの目付量の制御が容易となるだけでなく、粒子の収率が向上する。なお、含浸装置２４０で染み出したスラリーを繊維シート１ａの表面に留めて搬送する観点から、重力の作用方向と繊維シート１ａの搬送方向を合わせる、すなわち繊維シート１ａが、含浸装置２４０および乾燥装置２５０内を鉛直方向の下向きまたは斜め下向きで搬送されるように各装置を配置することが好ましい。ここで、斜め下向きとは、水平方向よりも下向きであることをいうが、好ましくは鉛直方向との角度が６０°以下である。
　図４に示すスラリー含浸シート１の製造装置２００では、含浸装置２４０の入口Ｂのシート幅方向中央と出口Ｃのシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線ＢＣと水平方向のなす角度、および乾燥装置２５０の入口Ｄのシート幅方向中央と出口Ｅのシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線ＤＥと水平方向のなす角度が、ともに略９０°になるように含浸装置２４０および乾燥装置２５０が配置されているが、３０゜以上９０゜以下であればスラリー含浸シート１からのスラリーのたれ落ちを防止することができる。
　なお、繊維シート１ａまたはスラリー含浸シート１からのスラリーの垂れ落ちを防止する観点から、塗布装置２３０から含浸装置２４０までのシートの搬送経路のうち、塗布装置２３０の出口Ａのシート幅方向中央と含浸装置２４０の入口Ｂのシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線ＡＢと水平方向のなす角度も、３０゜以上９０゜以下とすることが好ましい。
＜繊維シート＞
　実施の形態２で使用する繊維シート１ａは、実施の形態１で使用する繊維シート１ａと同種のものを使用することができる。
＜スラリー＞
　実施の形態２で用いるスラリーは、実施の形態１のスラリー含浸シートの製造装置１００で使用するスラリーと同じものを使用することができる。
＜巻出し装置＞
　巻出し装置２１０は、繊維シート１ａを巻き出す。巻き出し装置２１０に代えて、繊維束を巻き出す複数のクリールと、巻き出された複数の繊維束を一方向に配列させて繊維シート１ａを得る配列装置を使用してもよい。
＜搬送装置＞
　搬送装置２２０は、繊維シート１ａ及び繊維シート１ａにスラリーを含浸したスラリー含浸シート１を搬送する。搬送装置２２０は、搬送ローラ２２１および搬送ローラ２２２を有する。本実施の形態２では、搬送ローラ２２２で繊維シート１ａの搬送方向を下向きから紙面上右向きに変更しているが、搬送ローラ２２２を配置せず、巻取り装置２６０を含浸装置２４０の下部に配置して、巻取り装置２６０で繊維シート１ａを巻き取る構成としてもよい。搬送ローラ２２１および搬送ローラ２２２は、公知のローラを使用することができる。
＜塗布装置＞
　塗布装置２３０は、繊維シート１ａにスラリーを計量塗布する。塗布装置２３０としては、繊維シート１ａにスラリーを計量塗布できればよく、ダイコーター、ロールコーター、ナイフコート、スプレーコート、バーコート等を使用することができる。図４では、塗布装置２３０としてダイコーターを使用している。塗布装置２３０は、ダイ２３１と、図示しない定量ポンプと、スラリータンクと、を有する。塗布装置２３０は、定量ポンプにより繊維シート１ａへのスラリーの塗布量を制御できるため、繊維シート１ａの長手方向（搬送方向）に均一な量の粒子を塗布できる。
　使用する定量ポンプとしては、例えば、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ、スクリューポンプ、スネークポンプ等を例示することができる。
　ダイ２３１は、スラリーを供給するスラリー供給流路（図示しない）と、スラリー供給流路に連通し、スラリーを繊維シート１ａの幅方向（搬送方向と直交する方向）に拡幅するマニホールド２３２と、マニホールド２３２に連通し、供給されたスラリーを幅方向に均一に吐出するスリット２３３と、を有する。塗布装置２３０は、スラリーをダイ２３１のスリット２３３から繊維シート１ａの幅方向に均一に塗布することができる。図４では、ダイ２３１は繊維シート１ａに近接させてスラリーを直接塗布しているが、ローラやスロープなどを介して間接的に塗布してもよい。
　塗布装置２３０では、スリット２３３を通過するスラリーの流れ方向が鉛直下向き方向となるようにダイ２３１が配置されているが、スリット２３３を通過するスラリーの流れ方向が、鉛直方向との角度が４５°以下の下向き方向となるように、ダイ２３１を設置すればよい。スラリーの流れ方向を鉛直下向き方向とすることにより、マニホールド２３２からスリット２３３にスラリーを供給する際、スラリー中の粒子が沈降したとしても、粒子が速やかにスリット２３３から排出される。その結果、沈降した粒子がマニホールド２３２内に滞留することが抑制でき、スリット２３３を閉塞することなく、長時間にわたって安定してスラリーを供給することができる。
　また、スリット２３３の間隔は、粒子の平均粒子径の２倍以上とすることが好ましい。これにより、スリット２３３への粒子の詰まりを防止して、繊維シート１ａへの塗布量を制御可能となる。
　上記した以外に、塗布装置２３０は実施の形態１のスラリー含浸シートの製造装置１００に係る塗布装置３０が有する特徴を備えていてもよい。
＜含浸装置＞
　含侵装置２４０は、ローラ２４１、ローラ２４２、ローラ２４３、ローラ２４４およびローラ２４５からなる。ローラ２４１、ローラ２４２、ローラ２４３、ローラ２４４およびローラ２４５は、スラリーが塗布された繊維シート１ａがＳ字型に走行するように配置されている。スラリーが塗布された繊維シート１ａをローラ２４１、ローラ２４２、ローラ２４３、ローラ２４４およびローラ２４５の間を搬送することで、スラリー中の粒子が繊維シート１ａに含浸する。本実施の形態では、ローラ２４１、ローラ２４２、ローラ２４３、ローラ２４４、ローラ２４５はＳ字型の配置であるが、スラリーの含浸が可能であれば、Ｕ字型やＶ字型となるようにシートとローラの接触長を調整してもよい。ローラ２４１、ローラ２４２、ローラ２４３、ローラ２４４、ローラ２４５は、フリーロールまたはフィードロールとして回転させてもよいし、固定のバーとしてもよい。あるいは、含浸装置を１以上のニップロールで構成し、繊維シート１ａにさらに圧力を加えて含浸を行ってもよい。また、スラリーの含浸圧を高め含浸度をさらに向上させる場合には、対向するコンタクトロールを付加してもよい。さらに、国際公開２０１５／０７６９８１号の図４に記載のように、Ｓ字型に配置したローラに対向してコンベヤーベルトを配置することで含浸効率を向上させてもよい。さらにまた、特開２０１７－１５４３３０号公報に記載の超音波発生装置を備えたしごき刃の間を、スラリーを塗布した複数の繊維シート１ａを通すことにより繊維シート１ａへの粒子の含浸を行ってもよい。
＜乾燥装置＞
　乾燥装置２５０は、スラリー含浸シート１に含浸されたスラリーに含まれる溶媒の少なくとも一部を乾燥する。乾燥装置２５０としては、空気加熱、赤外線加熱、遠赤外線加熱、レーザ―加熱、接触加熱、熱媒加熱（スチームなど）等、多様な手段を用いることができる。乾燥装置２５０は、スラリー含浸シート１からのスラリーのたれ落ちを防止することを目的とするものであり、スラリーに含まれる溶媒の少なくとも一部を乾燥する能力を有していればよい。
　図４の実施形態では乾燥装置２５０で溶媒の全量を乾燥させる例を示したが、図５のように第１乾燥装置２５０Ａで溶媒の一部のみを乾燥し、搬送ローラ２２２と巻取り装置２６０の間に設置した第２乾燥装置２５１で残りの溶媒を乾燥させてもよい。このとき第１乾燥装置２５０Ａでは、搬送ローラ２２２でスラリー含浸シート１を方向転換する際にスラリーが垂れ落ちない程度に溶媒を乾燥させればよい。これにより第１乾燥装置２５０Ａの乾燥距離を最低限に抑えることができ、スラリー含浸シートの製造装置２００Ａ全体の高さを低く抑えられる。一般的に、製造設備は高さ方向よりも水平方向に伸ばす方が設備費用が安くなるため、より好ましい。特にスラリー含浸シートの搬送速度が大きい場合には、乾燥装置２５０の乾燥距離が長くなるため、図５のように乾燥装置を２段階に分けることがコストダウンの観点で好ましい。第１乾燥装置２５０Ａおよび第２乾燥装置２５１の乾燥方法は乾燥装置２５０と同じでも良いし、異なっていても良い。
　図６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係るスラリー含浸シートの製造装置２００Ｂの概略図である。製造装置２００Ｂでは、含浸装置２４０Ｂの入口Ｂのシート幅方向中央と出口Ｃのシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線ＢＣと水平方向のなす角度、含浸装置２４０Ｂの出口Ｃのシート幅方向中央と乾燥装置２５０の入口Ｄのシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線ＣＤと水平方向のなす角度、および乾燥装置２５０の入口Ｄのシート幅方向中央と出口Ｅのシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線ＤＥと水平方向のなす角度が、略３０°になるように含浸装置２４０Ｂおよび乾燥装置２５０を配置している。また、塗布装置２３０の出口Ａのシート幅方向中央と含浸装置２４０Ｂの入口Ｂのシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線ＡＢと水平方向のなす角度も、略３０°となるように含浸装置２４０Ｂおよび乾燥装置２５０を配置している。製造装置２００Ｂは、含浸装置２４０Ｂの入口Ｂから乾燥装置２５０の出口Ｅに至るまでの繊維シート１ａの搬送経路と水平方向のなす角度が、３０゜以上９０゜以下であるため、含浸装置２４０Ｂで繊維シート１ａから染み出したスラリーが繊維シート１ａを伝って流れ、繊維シート１ａの表面に留まるため、スラリー含浸シート１からのスラリーのたれ落ちを防止することができる。
　図７は、本発明の実施の形態２の変形例３に係るスラリー含浸シートの製造装置２００Ｃの概略図である。製造装置２００Ｃでは、含浸装置２４０Ｃを構成するローラ２４１、ローラ２４２、ローラ２４３、ローラ２４４およびローラ２４５を、繊維シート１ａとの接触長が長くなるように左右に離間して配置している。このようなローラの配置により、ローラ２４１からローラ２４２との間、ローラ２４２からローラ２４３との間、ローラ２４３からローラ２４４との間、ローラ２４４とローラ２４５との間で繊維シート１ａと水平方向とのなす角度が３０°より小さくなっている。しかしながら、各ローラ間の距離は依然として短いものであるため、製造装置２００Ｃのように繊維シート１ａとローラとの接触長を長くし、部分的に繊維シート１ａと水平方向とのなす角度が３０°未満で搬送される部分がある場合であっても、含浸装置２４０Ｃの入口Ｂのシート幅方向中央、含浸装置２４０Ｃの出口Ｃのシート幅方向の中央、乾燥装置２５０の入口Ｄのシート幅方向中央、乾燥装置２５０の出口Ｅのシート幅方向中央、のそれぞれを結ぶ仮想直線ＢＣ、仮想直線ＣＤ、仮想直線ＤＥと水平方向のなす角度が図７に示すように略９０°、すなわち３０゜以上９０゜以下であれば、スラリー含浸シート１からのスラリーのたれ落ちを防止することができる。
　図８は、本発明の実施の形態２の変形例４に係るスラリー含浸シートの製造装置２００Ｄの概略図である。製造装置２００Ｄは、実施の形態２の製造装置２００の塗布装置２３０および含浸装置２４０に代えて、繊維シート１ａへのスラリーの計量塗布と含浸が可能な押し込みダイ２３１Ｄを有する塗布含浸装置２３０Ｄを備える。
　塗布含浸装置２３０Ｄは、押し込みダイ２３１Ｄと、ガイドローラ２３４およびガイドローラ２３５を有する。押し込みダイ２３１Ｄの構造としては、例えば、特公平１－３４６６３号に記載のドクタエッジ部およびバックエッジ部を有するダイを使用することができる。塗布含浸装置２３０Ｄは、ガイドローラ２３４およびガイドローラ２３５の間で厚さ方向に湾曲することが可能な状態で装架された繊維シート１ａに対し、押し込みダイ２３１Ｄのドクタエッジ２３６およびバックエッジ２３７の突出面を繊維シート１ａの表面に押し付けるように対設させ、スリット２３３からスラリーを吐出する。塗布含浸装置２３０Ｄでは、スリット２３３の部分で繊維シート１ａにスラリーが計量塗布され、さらにスリット２３３よりも搬送方向下流側のドクタエッジ２３６と繊維シート１ａの間に発生する押し込み圧力（外力）によって、粒子が繊維シート１ａの内部に含浸する。このように、塗布装置２３０と含浸装置２４０を一体化して塗布含浸装置２３０Ｄとしても、塗布部の搬送方向下流側で含浸を行う構成となっていれば、本発明の効果を奏することができる。
　また、塗布含浸装置２３０Ｄにおいても、塗布含浸装置２３０Ｄの入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、塗布含浸装置２３０Ｄの出口のシート幅方向中央と乾燥装置２５０の入口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、および乾燥装置２５０の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度が、図８に示すように略９０°、すなわち３０゜以上９０゜以下であるため、スラリー含浸シート１からのスラリーのたれ落ちを防止することができる。
　図９は、本発明の実施の形態に含まれないスラリー含浸シートの製造装置２００Ｅの概略図である。製造装置２００Ｅでは、含浸装置２４０は、含浸装置２４０の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度が、略９０°となるように配置されているが、乾燥装置２５０は、含浸装置２４０の出口のシート幅方向中央と乾燥装置２５０の入口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、および乾燥装置２５０の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度が、略０°となるように配置されている。当該配置では、乾燥装置２５０内でスラリー含浸シート１から溶剤が乾燥する前に、含浸装置２４０の最下部にあるローラ２４５、および乾燥装置２５０内で繊維シート１ａからスラリーのたれ落ちが発生し、スラリー目付の制御ができない。
　図１０は、本発明の実施の形態に含まれないスラリー含浸シートの製造装置２００Ｆの概略図である。製造装置２００Ｆでは、含浸装置２４０の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、含浸装置２４０の出口のシート幅方向中央と乾燥装置２５０の入口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、および乾燥装置２５０の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度は、略９０°となるように含浸装置２４０および乾燥装置２５０が配置されているが、繊維シート１ａは含浸装置２４０および乾燥装置２５０内を鉛直方向上向きで搬送される。図１０の実施形態では、含浸装置２４０で繊維シート１ａの表面に染み出したスラリーは、重力の作用によって塗布装置２３０および搬送ローラ２２１を経由して繊維シート１ａの外に垂れ落ちてしまう。
＜その他の機構＞
　また、本実施の形態２に係るスラリー含浸シート１の製造装置２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄは、乾燥装置２５０または第２乾燥装置２５１の後に、溶融装置を備えていてもよい。溶融装置は、空気加熱、赤外線加熱、遠赤外線加熱、レーザ―加熱、接触加熱、熱媒加熱（スチームなど）等、多様な手段を用いることができる。溶融温度は加熱温度よりも高いことが好ましい。
　以上、本実施の形態２に係るスラリー含浸シートの製造装置によれば、繊維シートに樹脂等の粒子が均一に含浸した高品質のスラリー含浸シートを、生産性よく製造することができる。
［実施の形態３］
　図１１は、本発明の実施の形態３に係るスラリー含浸シート１の製造装置３００の概略図である。本発明のスラリー含浸シート１の製造装置３００は、繊維シート１ａ～１ｃを巻き出す巻出し装置３１０と、繊維シート１ａ～１ｃおよびスラリー含浸シート１を搬送する搬送装置３２０と、繊維シート１ａ～１ｃにスラリーを計量塗布する塗布装置３３０と、塗布装置３３０よりもシートの搬送方向下流側にあり、スラリーが塗布された複数枚の繊維シート１ａ～１ｃを積層して１枚のスラリー含浸シート１にする積層装置３４０と、スラリー含浸シート１を巻き取る巻取り装置３５０と、を有する。なお、本実施の形態３では、３枚の繊維シート１ａ～１ｃを積層する装置を例として説明しているが、これに限定されるものではなく、２以上の繊維シートを積層してスラリー含浸シートを得るものであればよい。
＜繊維シート＞
　繊維シート１ａ～１ｃは、それぞれ実施の形態１のスラリー含浸シートの製造装置１００で使用する繊維シートと同じものを使用することができる。
＜スラリー＞
　本発明で用いるスラリーは、実施の形態１のスラリー含浸シートの製造装置１００で使用するスラリーと同じものを使用することができる。
　本実施の形態３では、３枚の繊維シート１ａ～１ｃに同じ組成のスラリーを含浸させることを目的としているが、これに限定されるものではない。例えば、内層となる繊維シート１ｂと、外層となる繊維シート１ａ、１ｃに異なる組成のスラリーを塗布し、積層してスラリー含浸シートを製造することも可能である。これにより、例えばスラリー含浸シートの表面だけに導電性の粒子を配置したり、接着性に優れた低融点の樹脂粒子を配置することで、より機能性に優れたスラリー含浸シートを製造することが可能となる。
＜巻出し装置＞
　巻出し装置３１０は、繊維シート１ａ～１ｃを巻き出す。本実施の形態３では、３枚の繊維シート１ａ～１ｃを巻出し装置３１０Ａ、巻出し装置３１０Ｂ、巻出し装置３１０Ｃでそれぞれ巻きだしている。巻き出し装置３１０に代えて、繊維束を巻き出す複数のクリールと、巻きだされた複数の繊維束を一方向に配列させて繊維シート１ａ～１ｃを得る配列装置を使用してもよい。
＜搬送装置＞
　搬送装置３２０は、繊維シート１ａ～１ｃ及び繊維シート１ａ～１ｃにスラリーを含浸したスラリー含浸シート１を搬送する。搬送装置３２０は、３枚の繊維シート１ａ～１ｃをそれぞれ搬送する搬送ローラ３２１Ａ、搬送ローラ３２１Ｂ、搬送ローラ３２１Ｃと、繊維シート１ａ～１ｃが積層されたスラリー含浸シート１を搬送する搬送ローラ３２２を有する。本実施の形態では、搬送ローラ３２２でスラリー含浸シート１の搬送方向を下向きから紙面上右向きに変更しているが、搬送ローラ３２２を配置せず、巻取り装置３５０を積層装置３４０の下部に配置して、巻取り装置３５０でスラリー含浸シート１を巻き取る構成としてもよい。搬送ローラ３２１Ａ～３２１Ｃおよび搬送ローラ３２２は、公知のローラを使用することができる。
＜塗布装置＞
　塗布装置３３０は、繊維シート１ａ～１ｃにスラリーを計量塗布する。本実施の形態３では、繊維シート１ａ～１ｃに塗布装置３３０Ａ、塗布装置３３０Ｂ、塗布装置３３０Ｃでそれぞれスラリーを計量塗布する。塗布装置３３０としては、繊維シート１ａ～１ｃにスラリーを計量塗布できればよく、ダイコーター、ロールコーター、ナイフコート、スプレーコート、バーコート等を使用することができる。図１１では、塗布装置３３０としてダイコーターを使用している。塗布装置３３０Ａ、塗布装置３３０Ｂ、塗布装置３３０Ｃは、それぞれダイ３３１と、図示しない定量ポンプと、スラリータンクと、を有する。塗布装置３３０Ａ、塗布装置３３０Ｂ、塗布装置３３０Ｃは、定量ポンプにより繊維シート１ａ～１ｃへのスラリーの塗布量を制御できるため、繊維シート１ａの長手方向（搬送方向）に均一な量の粒子を塗布できる。
　使用する定量ポンプとしては、例えば、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ、スクリューポンプ、スネークポンプ等を例示することができる。
　ダイ３３１は、スラリーを供給するスラリー供給流路（図示しない）と、スラリー供給流路に連通し、スラリーを繊維シート１ａ～１ｃの幅方向（搬送方向と直交する方向）に拡幅するマニホールド３３２と、マニホールド３３２に連通し、供給されたスラリーを幅方向に均一に吐出するスリット３３３と、を有する。塗布装置３３０Ａ、塗布装置３３０Ｂ、塗布装置３３０Ｃは、スラリーをダイ３３１のスリット３３３から繊維シート１ａ～１ｃの幅方向に均一に塗布することができる。図１１では、ダイ３３１は繊維シート１ａ～１ｃに近接させてスラリーを直接塗布しているが、ローラやスロープなどを介して間接的に塗布してもよい。
　図１１に示す塗布装置３３０Ａ、塗布装置３３０Ｂ、塗布装置３３０Ｃでは、スリット３３３を通過するスラリーの流れ方向が鉛直下向き方向となるようにダイ３３１が配置されているが、スリット３３３を通過するスラリーの流れ方向が、鉛直方向との角度が４５°以下の下向き方向となるように、ダイ３３１を設置すればよい。スラリーの流れ方向を鉛直方向とすることにより、マニホールド３３２からスリット３３３にスラリーを供給する際、スラリー中の粒子が沈降したとしても、粒子が速やかにスリット３３３から排出される。その結果、沈降した粒子がマニホールド３３２内に滞留することが抑制でき、スリット３３３を閉塞することなく、長時間にわたって安定してスラリーを供給することができる。
　また、スリット３３３の間隔は、粒子の平均粒子径の２倍以上とすることが好ましい。これにより、スリット３３３への粒子の詰まりを防止して、繊維シート１ａ～１ｃへの塗布量を制御可能となる。
　上記した以外に、塗布装置３３０は実施の形態１のスラリー含浸シートの製造装置１００に係る塗布装置３０が有する特徴を備えていてもよい。
＜積層装置＞
　積層装置３４０は、ローラ３４１、ローラ３４２、ローラ３４３、ローラ３４４およびローラ３４５からなる。ローラ３４１、ローラ３４２、ローラ３４３、ローラ３４４およびローラ３４５は、スラリーが塗布された繊維シート１ａ～１ｃがＳ字型に走行するように配置されている。３枚のスラリーが塗布された繊維シート１ａ～１ｃは、ローラ３４１、ローラ３４２、ローラ３４３、ローラ３４４およびローラ３４５の間を搬送されることで積層される。また、スラリーが塗布された繊維シート１ａ～１ｃを、ローラ３４１、ローラ３４２、ローラ３４３、ローラ３４４およびローラ３４５の間を搬送することで、スラリー中の粒子が繊維シート１ａ～１ｃの内部に含浸する。本実施の形態３では、ローラ３４１、ローラ３４２、ローラ３４３、ローラ３４４、ローラ３４５はＳ字型の配置であるが、繊維シート１ａ～１ｃの積層およびスラリーの含浸が可能であれば、Ｕ字型やＶ字型となるようにシートとローラの接触長を調整してもよい。ローラ３４１、ローラ３４２、ローラ３４３、ローラ３４４、ローラ３４５は、フリーロールまたはフィードロールとして回転させてもよいし、固定のバーとしてもよい。あるいは、積層装置を１以上のニップロールで構成し、繊維シート１ａ～１ｃにさらに圧力を加えて積層および含浸を行ってもよい。また、スラリーの含浸圧を高め含浸度をさらに向上させる場合には、対向するコンタクトロールを付加してもよい。さらに、国際公開２０１５／０７６９８１号の図４に記載のように、Ｓ字型に配置したローラに対向してコンベヤーベルトを配置することで含浸効率を向上させてもよい。さらに、特開２０１７－１５４３３０号公報に記載の超音波発生装置を備えたしごき刃の間を、スラリーを塗布した複数の繊維シート１ａ～１ｃを通すことにより繊維シート１ａ～１ｃの積層および粒子の含浸を行ってもよい。
　本実施の形態３では、積層装置３４０により、繊維シート１ａ～１ｃの積層と、繊維シート１ａ～１ｃへの粒子の含浸とを同時に行っているが、これに限定されるものではなく、個々の繊維シート１ａ～１ｃに、上記したローラ等により含浸を行った後、スラリーが含浸された複数の繊維シート１ａ～１ｃを積層してスラリー含浸シートを製造することもできる。
＜その他の機構＞
　本実施の形態３に係るスラリー含浸シート１の製造装置３００は、塗布装置３３０の前に、開繊装置を備えていてもよい。図１２は、本発明の実施の形態３の変形例１に係るスラリー含浸シート１の製造装置３００Ａの概略図である。
　スラリー含浸シート１の製造装置３００Ａでは、巻出し装置３１０Ａ、巻出し装置３１０Ｂ、巻出し装置３１０Ｃから巻きだされた繊維シート１ａ～１ｃは、それぞれ開繊装置３６０Ａ、開繊装置３６０Ｂ、開繊装置３６０Ｃで開繊される。特に繊維シート１ａ～１ｃが複数本の繊維束（トウ）を一方向に面上で配列させたＵＤ基材である場合には、複数本のトウを複数の層に分割することで、隣り合うトウとトウの間に隙間を生じることがあるが、繊維シート１ａ～１ｃを開繊することにより、繊維シート１ａ～１ｃの隙間を無くし、繊維シート１ａ～１ｃへのスラリーのより均一な塗布と含浸が可能となる。繊維シート１ａ～１ｃの開繊、拡幅方法としては特に制限はないが、機械的に振動を付与する方法、空気流により繊維を広げる方法などを例示することができる。機械的に振動を付与する方法としては、例えば、特表２０１７－５２８６０６号公報記載のように、振動するロールに繊維シート１ａ～１ｃを接触させる方法がある。振動方向としては、繊維シート１ａ～１ｃの進行方向をＸ軸とすると、Ｙ軸方向（水平方向）、Ｚ軸方向（垂直方向）の振動を与えることが好ましく、水平方向振動ロールと垂直方向振動ロールを組み合わせて用いることも好ましい。また振動ロール表面は複数の突起を設けておくと、ロールでの強化繊維の擦過を抑制でき、好ましい。空気流を用いる方法としては、例えば、ＳＥＮ－Ｉ　ＧＡＫＫＡＩＳＨＩ，ｖｏｌ．６４，Ｐ－２６２－２６７（２００８）．記載の方法を用いることができる。
　また、本実施の形態３に係るスラリー含浸シート１の製造装置３００は、積層装置３４０の後に、乾燥装置および溶融装置を備えていてもよい。図１３は、本発明の実施の形態３の変形例２に係るスラリー含浸シート１の製造装置３００Ｂの概略図である。
　乾燥装置３７１および溶融装置３７２は、空気加熱、赤外線加熱、遠赤外線加熱、レーザ―加熱、接触加熱、熱媒加熱（スチームなど）等、多様な手段を用いることができる。図１３の例においては、乾燥装置３７１、溶融装置３７２の２段で加熱を行っており、溶融温度は加熱温度よりも高いことが好ましい。
　また、スラリー含浸シート１の製造装置３００は、離型シート供給装置を備えていてもよい。離型シート供給装置は、供給する離型シートが搬送ローラ３２２でスラリー含浸シート１と積層されるように配置することができる。
　以上、本実施の形態３に係るスラリー含浸シートの製造装置によれば、繊維シートに樹脂等の粒子が均一に含浸したスラリー含浸シートを、生産性よく製造することができる。また、厚みのあるスラリー含浸シートを製造する場合でも、積層枚数を変更するだけで粒子が内部まで含浸したスラリー含浸シートを得ることが可能となる。
　本発明は、航空・宇宙用途や自動車・列車・船舶などの構造材や内装材、圧力容器、産業資材用と、スポーツ材料用と、医療機器用と、土木・建築用途などに使用されるＦＲＰの製造に有用である。
１　スラリー含浸シート
１ａ、１ｂ、１ｃ　繊維シート
１０、２１０、３１０、３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ　巻出し装置
２０、２２０、３２０　搬送装置
２１、２２、２２１、２２２、３２１、３２２　搬送ローラ
３０、２３０、３３０、３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ　塗布装置
３１、２３１、３３１　ダイ
３２、２３２、３３２　マニホールド
３３、２３３、３３３　スリット
４０、２４０、２４０Ｂ、２４０Ｃ　含浸装置
４１、４２、４３、４４、２４１、２５２、２４３、２４４、２４５、３４１、３４２、３４３、３４４、３４５　ローラ
５１、２５０、３７１　乾燥装置
５２、３７２　溶融装置
６０、２６０、３５０　巻取り装置
１００、１００Ａ、２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ、
２００Ｆ、３００、３００Ａ、３００Ｂ　製造装置
２３０Ｄ　塗布含浸装置
２３４、２３５　ガイドローラ
２３６　ドクタエッジ
２３７　バックエッジ
２５０Ａ　第１乾燥装置
２５１　第２乾燥装置
Ａ　塗布装置の出口
Ｂ　含浸装置の入口
Ｃ　含浸装置の出口
Ｄ　乾燥装置の入口
Ｅ　乾燥装置の出口
３４０　積層装置
３６０、３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃ　開繊装置

Claims (6)

  1. 　粒子を溶媒に分散させたスラリーを繊維シートまたは多孔質シートに含浸させたスラリー含浸シートの製造装置であって、
    　前記繊維シートまたは多孔質シートを搬送する搬送装置と、
    　前記繊維シートまたは多孔質シートに前記スラリーを計量塗布する塗布装置と、
    　前記塗布装置よりもシートの搬送方向下流側にあり、
    　前記繊維シートまたは多孔質シートに外力を与えて、前記粒子を前記繊維シートまたは多孔質シートの内部に含浸させる含浸装置と、を有し、
    　前記塗布装置がダイを有する、スラリー含浸シートの製造装置。
  2. 　前記ダイは、
    　前記スラリーを供給するスラリー供給流路と、
    　前記スラリー供給流路に連通し、前記スラリーを前記繊維シートまたは多孔質シートの幅方向に拡幅するマニホールドと、
    　前記マニホールドに連通し、供給されたスラリーを幅方向に均一に吐出するスリットと、を有し、
    　前記スリットを通過するスラリーの流れ方向は、鉛直方向との角度が４５°以下の下向き方向である、請求項１に記載のスラリー含浸シートの製造装置。
  3. 　前記マニホールドの底面と鉛直方向のなす角度が４５°以下である、請求項２に記載のスラリー含浸シートの製造装置。
  4. 　前記塗布装置の出口から前記含浸装置の出口までのシートの搬送経路のうち、
    　前記塗布装置の出口のシート幅方向中央と前記含浸装置の入口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、および
    　前記含浸装置の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向の中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度が、３０゜以上９０゜以下であり、
    　前記繊維シートまたは多孔質シートは、前記含浸装置を鉛直方向の下向きまたは斜め下向きで搬送される、
    　請求項１に記載のスラリー含浸シートの製造装置。
  5. 　前記含浸装置よりも前記繊維シートまたは多孔質シートの搬送方向下流側にあり、前記スラリーに含まれる溶媒の少なくとも一部を乾燥する乾燥装置を有し、
    　前記含浸装置から前記乾燥装置までのシートの搬送経路のうち、
    　前記含浸装置の出口のシート幅方向の中央と前記乾燥装置の入口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度、および
    　前記乾燥装置の入口のシート幅方向中央と出口のシート幅方向中央とを結ぶ仮想直線と水平方向のなす角度が、３０゜以上９０゜以下であり、
    　前記繊維シートまたは多孔質シートは、前記乾燥装置内を鉛直方向の下向きまたは斜め下向きで搬送される、
    　請求項４に記載のスラリー含浸シートの製造装置。
  6. 　前記搬送装置が、複数枚の前記繊維シートまたは複数枚の前記多孔質シートをそれぞれ独立して搬送し、
    　前記塗布装置が、複数枚の前記繊維シートまたは複数枚の前記多孔質シートにそれぞれ独立して前記スラリーを計量塗布し、
    　前記塗布装置よりも前記繊維シートの搬送方向下流側にあり、複数枚の前記繊維シートまたは前記複数枚の多孔質シートを積層して１枚のスラリー含浸シートにする積層装置と、
    　を有する請求項１に記載のスラリー含浸シートの製造装置。
     
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