JPH08169013A - 繊維強化熱可塑性樹脂複合材の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】抄造法によりウエブを形成するにあたり、サク
ションボックスにおける吸引排水機能を改善して、均質
なウエブが安定して製造できる繊維強化熱可塑性樹脂複
合材の製造装置を提供する。 【構成】サクションボックス１２におけるサクションボ
ード２１の吸引排水口２２の形状を、メッシュベルト１
１の進行方向に対し直交するほぼベルト幅と等しい多数
個の長方形の開口がベルト進行方向に等間隔に断続して
直列に並んだ形状にすると共に、隣接する開口同士の間
（すなわち非開口部２３）の間隔ｄ’を前記不連続繊維
の繊維長の１／２以下にして、連続的な吸引排水を可能
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、不連続繊維と熱可塑性
樹脂とを含む発泡分散液から抄造される繊維強化熱可塑
性樹脂複合シート材の製造装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂をマット状の強化繊維に含
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多孔質のスタンパブ
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４−２０８４
０６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、メッシュベルトの下に配置する排水口の形状
を、メッシュベルト移動方向に平行に開口し、その開口
幅が不連続繊維長より短いスリットの集合としたものが
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、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
メッシュベルト下に配置したサクションボックス（吸引
箱）の吸引排水口から分散媒の水を吸引除去するべく、
排水口の形状を、メッシュベルト移動方向に平行に開口
しその開口幅が不連続繊維長より短いスリットの集合と
している。これは、主として不連続繊維をメッシュベル
トの移動方向に配向させる効果をねらったものである
が、必ずしもメッシュベルトの幅方向，長手方向の吸引
排水が均等に行われるとは限らない。

【０００４】そのため、吸引排水の分布のばらつきや変
動の影響を受けてメッシュベルト上に残されたウエブの
厚さや繊維密度が安定せず、その結果、ウエブ品質の不
均一を招きやすいという問題点がある。そこで本発明
は、前記従来の問題点に着目してなされたものであり、
サクションボックスにおける吸引排水機能の均等化を図
ることにより、均質なウエブが安定して製造できる繊維
強化熱可塑性樹脂複合材の製造装置を提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の発明
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、サクショ
ンボックスで液のみを吸引除去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装置において、前記サク
ションボックスにおけるサクションボードの吸引排水口
の形状を、メッシュベルトの進行方向に対し直交するほ
ぼベルト幅と等しい多数個の長方形の開口がベルト進行
方向に等間隔に断続して直列に並んだ形状にすると共
に、隣接する開口同士の間隔を前記不連続繊維の繊維長
の１／２以下にしたことを特徴とするものである。

【０００６】本発明の請求項２の発明は、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、サクションボックスで液の
みを吸引除去してシート状の繊維強化熱可塑性樹脂複合
材を製造する装置において、前記サクションボックスを
メッシュベルトの進行方向に複数に区画し、各区画毎に
それぞれ、排水ラインと真空吸引ラインとを設けると共
に前記排水ラインの排水量検出手段と該排水量検出手段
の排水量情報に応じて前記真空吸引ラインの吸引圧力を
制御する真空圧調節手段とを配設したことを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】発泡分散液は、ヘッドボックスから連続回転中
のメッシュベルト上に一定の流量で供給されて着乗す
る。着乗した発泡分散液中の水分はメッシュベルトを経
てサクションボックスの吸引排水口から吸引排水され
る。しかして請求項１の発明によれば、当該サクション
ボックスにおいてメッシュベルトを支えるサクションボ
ードの吸引排水口の形状を、メッシュベルトの進行方向
に対し直角にほぼヘッドボックス幅一杯に開口した横長
スリットの集合体にしてあるから、サクションボックス
の幅方向の吸引力が均等になり吸引むらが生じない。且
つまた、隣接する横長スリットの開口同士の間隔（非開
口部の間隔）を発泡分散液中の不連続繊維の繊維長の１
／２以下にしてあるから、メッシュベルトが非開口部を
通過するときもメッシュベルト上の不連続繊維長の少な
くとも半分相当部分は何れかの吸引排水口にかかってい
ることになって吸引が途切れてしまうことがない。した
がってサクションボックスの長手方向（メッシュベルト
進行方向）の吸引力も均等であり吸引むらが生じない。
こうして、幅方向にも長手方向にも均一に不連続繊維と
熱可塑性樹脂粒とが積層されたウエブが形成される。

【０００８】また、請求項２の発明によれば、メッシュ
ベルトの進行方向に複数に区画したサクションボックス
の各区画毎に、排水量検出手段で排水量を検出しつつそ
の多寡に応じて真空調節手段で吸引排水の真空圧力を調
整する。これにより、進行するメッシュベルト上に供給
された発泡分散液に対して、サクションボックスの各区
画上で常に一定量の吸引排水が行われる結果、繊維の積
層が安定して行われて、不連続繊維と熱可塑性樹脂粒と
が均一な積層構造を有するウエブが形成される。

【０００９】

【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複合材の製
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。

【００１０】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及び不連続繊維が貯蔵された
不連続繊維供給装置５が配設してある。ここで、不連続
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する。
この実施例では、径１０μｍ前後、長さ１０ミリ前後の
繊維を用いた。

【００１１】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，粒子，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
用する。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、分配器８で多数本の供給管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。

【００１２】ウエブ抄造部１０には、一方向に回転進行
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１２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。乾燥部３
０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上のウエブを連続的に乾燥する機
能を有する。

【００１３】乾燥されたウエブは巻き取り部４０の巻き
取りリール４１に巻き取る。図２〜図４はサクションボ
ックス１２の詳細を示したものである。サクションボッ
クス１２は、樋状のサクションボックス本体２０の上部
の開口部にサクションボード２１が取り付けられたメッ
シュベルト１１の進行方向に長い函体である。サクショ
ンボード２１は多数の吸引排水口２２を備えると共に、
発泡分散液Ｃを着乗させたメッシュベルト１１の下面に
接触してその重量を支持するものであり、メッシュベル
ト１１に撓みを生じさせず、且つ発泡分散液Ｃからの泡
液の分離排水が滑らかに行うことができ、またメッシュ
ベルト１１の移動に対しては抵抗にならないことが要求
される。本発明のサクションボード２１は、これらの要
求に応えられるようにその材質を硬質プラスチックにし
ている。

【００１４】そして、サクションボード２１の吸引排水
口２２の形状は、メッシュベルト１１の進行方向に対し
直交するほぼベルト幅と等しい幅の長方形のスリット状
とし、このスリット開口を多数個ベルト進行方向に直列
に等間隔で配列してある。隣接する開口同士の間隔（す
なわち隣接する吸引排水口２２同士を仕切る非開口部２
３のメッシュベルト進行方向の長さ）ｄ’は、メッシュ
ベルト１１との接触部分において発泡分散液Ｃ中の不連
続繊維の繊維長の１／２以下にした。但し、接触部分か
ら下は剛性を持たせるために斜めに次第に厚くし厚さｄ
にしている。

【００１５】サクションボックス本体２０の内部は長手
方向に仕切り板２４で複数区画に仕切られており、各区
画毎に真空引ラインとしての真空ヘッダ２５と排水ライ
ンとしての排水管２６が接続されている。以上のように
構成したサクションボックス１２を備えた繊維強化熱可
塑性樹脂複合材の製造装置による繊維強化熱可塑性樹脂
複合材の製造は、次のように行われる。

【００１６】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と不連続繊維供給装置５とからそれぞれ
に熱可塑性樹脂粒子と不連続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。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に圧送する。こうしてヘッドボックス１３に
貯えられた発泡分散液Ｃは底部の放出口から連続して一
定の流量で放出され、進行中のメッシュベルト１１上に
着乗していく。

【００１７】発泡分散液Ｃを乗せたメッシュベルト１１
がサクションボックス１２の上を通過する間に、発泡分
散液Ｃの中の泡液がサクションボックス１２の吸引排水
口２２から吸引排水されて、メッシュベルト１１上には
残留した熱可塑性粒子と不連続繊維とが積層してウエブ
Ｗが形成される。上記サクションボックス１２における
吸引排水において、断続する吸引排水口２２間の非開口
部２３すなわち非吸引部は不連続繊維長の１／２以下の
長さに規制してあるから、メッシュベルト１１が非開口
部２３を通過中も、メッシュベルト１１上の不連続繊維
はその長さの少なくとも半分相当部分が当該非開口部２
３の前後両隣の何れかの吸引排水口２２にかかってい
る。したがって、メッシュベルト１１上の積層繊維はサ
クションボックス１２を通過中連続的に吸引排水され、
従来のようにメッシュベルト１１がサクションボードの
排水口の非開口部を通過する毎に吸引が途切れてしまう
ことがない。こうして、サクションボックス１２の長手
方向（メッシュベルト進行方向）に均等な吸引力が得ら
れてウエブＷはむらなく吸引排水される。また、各吸引
排水口２２がヘッドボックス１２の幅一杯に開口してい
るから、サクションボックス１２の幅方向の吸引力も均
等になり吸引むらが生じない。

【００１８】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。この実施例により、幅方向にも長
手方向にも均一に不連続繊維が積層された均質なウエブ
Ｗを連続的に製造することができた。

【００１９】図５に本発明の他の実施例を示す。この第
２の実施例は、サクションボックスの排水量を制御する
ように構成したものであり、全体系統図は第１実施例の
ものとほぼ同じである。この実施例のサクションボック
ス１２は、メッシュベルト１１の進行方向に仕切り板２
４を介して複数に区画され、各区画毎に排水管２６（排
水ライン）と真空ヘッダ２５から分岐した真空吸引管２
５ａ（真空吸引ライン）が接続してある。そして、各排
水管２６に、排水量検出手段としての発信器付排水流量
計２７が配設されている。また、各真空吸引管２５ａに
は、真空圧調節手段としての真空調節弁２８が配設され
ている。この真空調節弁２８は、排水流量計２７から発
信される排水量情報としての排水量検出信号を受信し、
これに対応して弁体を駆動することにより弁開度を調整
して区画内の真空吸引圧を制御し、もって各区画毎に予
め設定された定排水量を常に維持するように機能するも
のである。

【００２０】元来、抄造法によるスタンパブルシートの
製造では、メッシュベルト上に不連続繊維の積層が生成
される際の吸引排水量を加減することによって、例えば
厚み方向に均一に膨張した多孔質のスタンパブルシート
や、長手方向に不連続繊維を引き揃えて一方向に高い機
械的強度を与えたスタンパブルシートなど、種々の特性
を付与した製品を作り分けることができる。

【００２１】それぞれの製品製造時におけるサクション
ボックス１２の各区画毎の真空圧は、上記のような製品
特性のデザインに応じて設定される各区画毎の所要の吸
引排水量に応じて設定される。こうして設定された真空
吸引圧が常に安定して維持されれば、各区画毎の吸引排
水量が所定値に維持されて常時均質な繊維の積層を有す
るスタンパブルシート製品が製造できる。しかしなが
ら、実際の製造工程では、サクションボックス１２の各
区画毎の真空吸引圧を予め所要値に設定しても、運転中
の変動やずれは避け難く、その変動に応じて吸引排水量
が変動する。従来はそうした設定真空吸引圧の変動ひい
てはその影響による吸引排水量の変化を運転中に修正し
たり調節することは困難であって、製造したウエブの繊
維の積層構造にばらつきが出ていた。

【００２２】ところが、この実施例によれば、製造中、
サクションボックス１２の各区画毎の排水量を発信器付
排水流量計２７で常時検出している。検出した流量情報
の信号は発信器から図外の制御装置に発信され、予め設
定されている目標排水値と比較されて、その差に基づい
て出された真空調節弁制御信号が真空調節弁２８の調節
計に受信される。調節計からは駆動部に真空調節弁開度
操作信号が発信されて弁体が所定の弁開度になるように
作動され、区画内の真空吸引圧が制御される。こうし
て、サクションボックス１２の各区画毎の真空吸引圧の
不測の変動が抑制されて、常に各区画毎の排水量を所定
値に維持することができ、その結果均一な積層構造のウ
エブを安定して製造することができた。

【００２３】なお、第１の実施例ではサクションボック
スのサクションボードに設けた排水口の形状を改善して
幅方向にも長手方向にも均一に不連続繊維が分配された
均質なウエブを連続的に製造することを可能としたもの
について説明し、一方、第２の実施例ではサクションボ
ックスの排水量を制御して厚み方向に均一な積層構造の
ウエブを安定して製造することを可能としたものについ
て説明したが、上記両実施例の構成を併用すれば、幅方
向にも長手方向にも均質で且つ厚み方向にも均一な積層
構造のウエブを安定して連続的に製造することが可能で
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の発明によれば、サクションボックスにおける吸引排水
口を、メッシュベルトの進行方向に対し直交して配列し
たベルト幅一杯の多数のスリットの列で形成すると共
に、隣接する排水口同士の間隔を不連続繊維の繊維長の
１／２以下にしたため、メッシュベルト上の不連続繊維
は常にどれかの吸引排水口にかかっており吸引が途切れ
てしまうことがない。その結果、サクションボックスの
長手方向にも幅方向にも均一な積層構造を有する繊維強
化熱可塑性樹脂複合材が形成されるという効果を奏す
る。

【００２５】また、本発明の請求項２の発明によれば、
サクションボックスの区画毎の排水量を検出しその排水
量情報に応じて真空吸引圧を調節することにより排水量
を常時所定の量に制御できるようにしたため、繊維の積
層密度にばらつきがなくなり、厚み方向にも均質なウエ
ブを安定して製造できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の全体系統図である。

【図２】図１に示したもののサクションボックスの平面
図である。

【図３】図２のIII −III 線断面図である。

【図４】図２のIV−IV線断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例のサクションボックスの
要部斜視図である。

【符号の説明】

１１ メッシュベルト １２ サクションボックス ２１ サクションボード ２２ 吸引排水口 ２３ 非開口部 ２４ 仕切り板 ２５ 真空吸引ライン ２６ 排水ライン ２７ 排水量検出手段 ２８ 真空圧調節手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹原 亜生 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 吉川 文明 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 (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 鉄株式会社ハイテク研究所内 (72)発明者 花谷 誠二 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、サクションボックスで液のみを吸引除去してシート
   状の繊維強化熱可塑性樹脂複合材を製造する装置におい
   て、前記サクションボックスにおけるサクションボード
   の吸引排水口の形状を、メッシュベルトの進行方向に対
   し直交するほぼベルト幅と等しい複数個の長方形の開口
   がベルト進行方向に等間隔に断続して直列に並んだ形状
   にすると共に、隣接する開口同士の間隔を前記不連続繊
   維の繊維長の１／２以下にしたことを特徴とする繊維強
   化熱可塑性樹脂複合材の製造装置。
2. 【請求項２】 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、サクションボックスで液のみを吸引除去してシート
   状の繊維強化熱可塑性樹脂複合材を製造する装置におい
   て、前記サクションボックスをメッシュベルトの進行方
   向に複数に区画し、各区画毎にそれぞれ、排水ラインと
   真空吸引ラインとを設けると共に前記排水ラインの排水
   量検出手段と該排水量検出手段の排水量情報に応じて前
   記真空吸引ラインの吸引圧力を制御する真空圧調節手段
   とを配設したことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂複
   合材の製造装置。