機能性表面層を有する抄造成形品およびその製造方法
【課題】機械的強度が高く、且つ所定の機能性表面層が強固に結着された抄造成形品を提供する。
【解決手段】繊維周囲にバイダー樹脂粉末４が付着した耐熱性繊維２から抄造される抄造物９６を所定の含水率に脱水してから加熱圧縮成形することにより得られる機能性表面層を有する抄造成形品であって、機能性表面層は、前記脱水後の湿った状態にある抄造物９６の表面にまぶすように均一付着させた機能性粉末６から形成され、前記加熱圧縮時に機能性粉末６が溶融して前記抄造物９６の表層にある耐熱性繊維２に絡むことによって機能性表面層が抄造物９６に結着されていることを特徴とする。
【解決手段】繊維周囲にバイダー樹脂粉末４が付着した耐熱性繊維２から抄造される抄造物９６を所定の含水率に脱水してから加熱圧縮成形することにより得られる機能性表面層を有する抄造成形品であって、機能性表面層は、前記脱水後の湿った状態にある抄造物９６の表面にまぶすように均一付着させた機能性粉末６から形成され、前記加熱圧縮時に機能性粉末６が溶融して前記抄造物９６の表層にある耐熱性繊維２に絡むことによって機能性表面層が抄造物９６に結着されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性表面層を有する抄造成形品およびその製造方法に係り、特に、機械的強度が高く且つ所定の機能性表面層を有する抄造成形品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械的強度を高めた樹脂成形品を製造するために、化学繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維等の繊維材料を強化材として母材であるプラスチックに含有させた繊維強化プラスチックまたはＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）が用いられている。このようなＦＲＰは、加熱により流動性をもたせた熱可塑性プラスチック中に比較的短い繊維長（例えば１〜３ｍｍ）の繊維材料を混練した後に、射出成形や押出成形等の方法によって所望の形状に成形品に仕上げられることが多い。
【０００３】
このような機械的強度を高めた繊維強化プラスチックにおいて、所望の表面特性（例えば、摺動性、絶縁性、導電性、金属光沢発色等）を付与したい場合には、そのような特性を有する樹脂材料や金属材料をコーティングあるいは接着することが一般に行われる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、炭素繊維強化プラスチックの表面に電気めっき層を形成し、その電気めっき層表面をエッチング処理で所定粗さに粗面化した後に、樹脂コーティング等を施して被覆することにより、炭素繊維強化プラスチックに対する前記コーティング層の密着性を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８２８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示される技術では、所望特性の表面特性を付与するための処理を実行する前に、炭素繊維強化プラスチックの表面に電気めっき層を形成する工程と、その表面をエッチング処理で粗面化させる工程とをさらに必要とするものであり、工数が多くコスト高になるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、機械的強度が高く、且つ所定の機能性表面層が強固に結着された抄造成形品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る機能性表面層を有する抄造成形品は、繊維周囲にバイダー樹脂粉末が付着した耐熱性繊維を分散した分散水を抄網が配置されている抄造槽内に均等に放水して前記抄網上に一時貯留し、前記抄造槽の下部から排水することにより前記抄網によって前記耐熱性繊維を互いに絡み合った状態で抄き取り、その後、前記抄網上に抄き取られた抄造物を所定の含水率に脱水してから加熱圧縮成形することにより得られる機能性表面層を有する抄造成形品であって、前記機能性表面層は、前記脱水後の湿った状態にある抄造物の表面にまぶすように均一付着させた機能性粉末から形成され、前記加熱圧縮時に前記機能性粉末または前記バインダー樹脂粉末が溶融して前記抄造物の表層にある耐熱性繊維間に絡むことによって前記機能性表面層が前記抄造物に結着されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法は、繊維周囲にバイダー樹脂粉末が付着した耐熱性繊維を分散した分散水を抄網が配置されている抄造槽内に均等に放水して前記抄網上に一時貯留し、前記抄造槽の下部から排水することにより前記抄網によって前記耐熱性繊維を互いに絡み合った状態で抄き取る抄造工程と、前記抄網上に抄き取られた抄造物を所定の含水率に脱水する脱水工程と、前記脱水後に湿った状態にある抄造物の表面に機能性粉末をまぶすように均一付着させる粉末付着工程と、前記機能性粉末を付着させた抄造物を加熱圧縮成形して抄造成形品を得る成形工程であって、前記加熱圧縮時に前記機能性粉末または前記バインダー樹脂粉末が溶融して前記抄造物の表層にある耐熱性繊維間に絡んで結着されることによって前記成形品の表面に前記機能性粉末からなる機能性表面層が形成される成形工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る機能性表面層を有する抄造成形品およびその製造方法によれば、加熱圧縮時に溶融した機能性粉末またはバインダー樹脂が抄造物の表層を構成する耐熱性繊維間に入り込んで絡まった状態になることにより機能性表面層が抄造物に対して結着されるため、表層耐熱性繊維に絡まった樹脂がアンカーのように引っ掛かっていることで、基材となる抄造物に対する機能性表面層の結着強度を格段に向上させることができる。また、湿った状態にある抄造物の表面に機能性粉末を均一付着させてから加熱圧縮成形するという非常に簡素な工程で足りるので、製造コストを非常に安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】抄造装置の全体概略構成図である。
【図２Ａ】分散ノズルの斜視図である。
【図２Ｂ】分散ノズルの底面を示す平面図である。
【図３Ａ】貯水槽の底面を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す貯水槽の底面上に移動可能に載置される開閉弁を示す平面図である。
【図４】抄造および成形の各工程を順番に示す工程図である。
【図５】貯水槽底面から上部抄造槽へ落下した分散水の動きを示す図である。
【図６】抄き取った抄造物を抄網と共に複数段積み上げてプレス脱水する様子を示す図である。
【図７Ａ】所定含水率に調整された抄造物の一部側面図と、その表層部分拡大図である。
【図７Ｂ】図７Ａの抄造物の表面に機能性粉末を付着させた状態を示す一部側面図と、その表層部分拡大図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの抄造物を加熱圧縮成形して得られる抄造成形品を示す一部側面図と、その表層部分拡大図である。
【図８】立体的形状の抄造物および抄造素材を得るための抄網および抄網ホルダを示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る天然繊維成形品の抄造素材を製造するための抄造装置１０を示す概略構成図である。抄造装置１０は、それぞれ計量された原材料である耐熱性繊維２およびバインダー樹脂粉末４（図７Ａ参照）を所定量の水にモータ駆動攪拌機１２で攪拌しながら分散させる分散水１４とする分散槽１６と、非イオン界面活性剤などの添加剤１８を収容しモータ駆動攪拌機２０を備えた添加剤槽２２と、開閉弁２４，２６を開くことによって分散槽１６および添加剤槽２２からそれぞれ供給される分散水１４および添加剤槽２２を収容してモータ駆動攪拌機２８で攪拌して混合する混合槽３０と、混合槽３０内で分散水１４に添加剤１８が加えられて生成した分散水３２が混合槽３０から放出され一時貯留する貯水槽３４と、貯水槽３４の下方に落下した分散水３２を収受して一時貯留する上部抄造槽３６および下部抄造槽３８と、上部抄造槽３６と下部抄造槽３８の間に設けられた抄網４０と、抄網４０を載置支持する抄網ホルダ４２と、下部抄造槽３８の底部に設けられて下部抄造槽３８内に満たされている水４４を抜き取る止水弁４６とから、主に構成されている。上記貯水槽３４、上部抄造槽３６、および下部抄造槽３８の上側部分は例えば縦横約９５０ｍｍ寸法の平面視角筒状に形成されている。ただし、各槽は角筒の平面形状や上記寸法に限るものでない。
【００１４】
ここで、上記耐熱性繊維２としては、例えば耐熱性合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などが挙げられる。これらの繊維は、１種類だけに限らず、２種類以上の繊維が混合されて用いられてもよい。上記耐熱繊維として合成繊維を用いる場合は、機械的強度の大きな材質のものを選定することが好ましい。このような合成繊維の材質の具体例としては、芳香族ポリアミド（例えば、アラミド繊維）、芳香族ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミドなどが挙げられ、これらの材質からなる合成繊維は耐薬品性や耐候性が高いことから一層好ましい。
【００１５】
また、上記バインダー樹脂粉末４の材質としては、フェノール樹脂で例示される熱硬化性樹脂が好適に用いられ、フェノール樹脂以外には例えばフラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。ただし、本発明におけるバイダー樹脂粉末の材質は、熱硬化性樹脂に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などが挙げられる。
【００１６】
上記混合槽３０の下部には、止水弁４８によって開閉される連通管５０を介して分散ノズル５２が接続されている。止水弁４８は例えばモータにより開閉駆動される。図２Ａの斜視図に示すように、分散ノズル５２は、例えば縦が約１５０ｍｍで横が約４００ｍｍの大きさであって側面視略半円形状をなす箱体からなっている。そして、分散ノズル５２の底面５４には、図２Ｂの底面図に示すように、多数の噴水孔５６が形成されている。噴水孔５６は例えば長径が約４０ｍｍで短径が約２０ｍｍの長円形状の貫通孔として形成され、混合槽３０内の分散水３２が貯水槽３４の底面５８全体に向けて均一に放水されるよう底面５４に、例えば千鳥状またはマトリックス状に適宜配置されている。
【００１７】
上記貯水槽３４の底面５８には、図２の上面視図に示すように、多数の抜水孔６０が形成されている。一方、貯水槽３４の底面５８には、矩形板状の開閉弁６２が摺動可能に載置されている。開閉弁６２には、図２Ｂの上面視図に示すように、上記貯水槽３４の底面５８の抜水孔６０と同等形状であって対応位置に多数の連通孔６４が形成されている。これらの抜水孔６０および連通孔６４は短径が約５ｍｍで長径が約２０ｍｍの長穴に形成されていて、開閉弁６２は連通孔６４の短径方向に移動可能とされている。
【００１８】
そして、上記開閉弁６２の両側面には、ガイドロッド６６と、エアシリンダなどのアクチュエータ６８の駆動軸と連結された駆動ロッド７０とが突設されている。これらのガイドロッド６６と駆動ロッド７０は貯水槽３４の両側壁面をそれぞれ貫通して設けられ、各水封軸受７２で水洩れが防止された状態で軸方向に移動可能に支持されている。
【００１９】
上記上部抄造槽３６は上面開口と下面開口とを有する角筒状に形成されていて、分散水３２を混合槽３０から収受したときに槽内の抄網４０の上方に空間部７４を形成し得る大きさのものが使用される。
【００２０】
上記抄網４０は、例えばステンレス鋼で構成された約６０メッシュの網体である。抄網４０を載置支持する抄網ホルダ４２は、いわゆるパンチングメタルや合成樹脂板などで構成されていて、多数の通水孔７６が全面にわたって穿設されている。
【００２１】
なお、抄造装置１０において、上下方向に離間可能に組み立てられる貯水槽３４の底面５８の周縁部と上部抄造槽３６の上面開口周縁部とは図示しないシール部材によって水封されている。また、上下方向に離間可能に組み立てられる上部抄造槽３６の下面開口周縁部、抄網４０の周縁部、抄網ホルダ４２の周縁部、および下部抄造槽３８の上面開口周縁部は、図示しないシール部材により水封されている。
【００２２】
下部抄造槽３８の底部は、止水弁４６が設けられる連結管７８を介して貯水タンク８０に接続されている。下部抄造槽３８から排水されて貯水タンク８０に貯められた水は、ポンプ８２の駆動により戻り配管８４から分散槽１６へ送水されて再利用される。また、水が不要の場合は排水管８６から系外へ排出されるようになっている。
【００２３】
続いて、上記構成からなる抄造装置１０を用いて抄造物９６（図７Ａ参照）を抄造し、その抄造物９６から機能性表面層を有する抄造成形品１（図７Ｃ参照）を製造する製造工程について、図４を参照して説明する。この実施形態では、耐熱性繊維２として合成樹脂繊維のアラミド繊維とガラス繊維とを用い、バインダー樹脂粉末４として熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂粉末を用いた例を挙げる。また、後述するように、加熱圧縮成形前に抄造物９６の表面に付着させる機能性粉末６として、成形品表面の摺動特性を良好にする、すなわち低摩擦抵抗値の表面性状にするために、フッ素樹脂粉末を用いた例を挙げる。ここで用いる抄造物９６の原材料の処方を重量％で以下に示す。
（１）フェノール樹脂粉末： ３５〜５０重量％
（２）アラミド繊維： １５〜３５重量％
（３）ガラス繊維： １５〜３５重量％
【００２４】
ここで、アラミド繊維（例えばケブラー（米国デュポン社の登録商標）繊維）は、約１２μｍ径のフィラメントを約３ｍｍ長にカットしたものを用いた。また、ガラス繊維は約９μｍ径のロービングを約３ｍｍ長にカットしたものを用いた。また、フェノール樹脂粉末は、エア・ウォーター社製のベルパールを用いた。
【００２５】
まず、抄造物９６の抄造工程を開始するに際し、抄造装置１０では、止水弁４６を閉じた状態で下部抄造槽３８の底部から抄網ホルダ４２ないし抄網４０までの間には空気層を形成しないように、予め水４４が満たされている。これにより、分散水３２から分離した水を抄網ホルダ４２の通水孔７６を円滑に通過させられるため、抄網４０上に貯留される分散水３２の状態を乱すことがない。この場合に抄網ホルダ４２の下方を満水にさせていないと、分散水３２から分離した水が通水孔７６を流下する際に下部抄造槽３８内にある空気が抄網ホルダ４２の通水孔７６および抄網４０を遡上して上部抄造槽３６内で静置されている分散水３２をかき混ぜることとなり、仕上がった抄造素材に空気が通った跡の空洞部を生じたり、耐熱性繊維２がその空洞部の向きに揃ったりするので好ましくない。
【００２６】
抄造工程の最初の工程として、開閉弁２４を閉じた状態で分散槽１６へ所定量の水を計量して投入し、そこに原材料であるアラミド繊維、ガラス繊維およびフェノール樹脂粉末を水の投入量（１００重量％）に対し上記原材料（１）〜（３）の合計重量が約１００重量％となるように上記処方に応じてそれぞれ計量して分散槽１６へ投入し、モータ駆動攪拌機１２で攪拌することにより上記各原材料が均一に分散された分散水１４を生成する（工程Ｓ１０）。また、開閉弁２６を閉じた状態で添加剤槽２２には、上記原材料の合計重量に対し０．０８重量％の非イオン界面活性剤（添加剤）１８、例えば住友精化社製の商品名「ＰＥＯ−ＰＦ」でポリエチレンオキサイドを主成分とするものを投入してモータ駆動攪拌機２０で攪拌しておく（工程Ｓ１０）。
【００２７】
そして、上記分散水１４の生成および非イオン界面活性剤１８の準備が整ったら、各開閉弁２４，２６を開放して分散槽１６および添加剤槽２２から混合槽３０へ分散水１４および非イオン界面活性剤１８を投入して混合する（工程Ｓ１２）。このとき、モータ駆動攪拌機２８をしばらく作動させることにより、混合槽３０において原材料を含む分散水１４と非イオン界面活性剤１８とが均一に混合されて分散水３２が生成される。
【００２８】
上記混合槽３０内の分散水３２中において、低濃度（０．０８重量％）の非イオン界面活性剤は高分子凝集剤として機能する。この非イオン界面活性剤の機能により、フェノール樹脂粉末６が繊維表面に付着した状態で耐熱性繊維２が互いに絡み合って約１０〜１５ｍｍ径程度の柔らかい纏まりになった多数のフロックＦ（図５参照）が形成され、そのフロックＦが分散水３２中に浮遊し安定に分散する。続いて、止水弁４８を開くことにより、混合槽３０内の分散水３２は分散ノズル５２の噴水孔５６から貯水槽３４内の全面にわたり均等に噴射されて一時貯留される（工程Ｓ１４）。
【００２９】
それから、図５に示すように、分散水３２中のフロックＦが水中を漂っている間（数秒間程度）にアクチュエータ６８により開閉弁６２を矢印Ｂ方向に駆動し、貯水槽３４の全ての抜水孔６０を同時に開放して分散水３２を放出させる（工程Ｓ１６）。このとき、貯水槽３４の底面５８の全体にわたってほぼ均等に、分散水３２を落下させることが望ましい。同時に、貯水槽３４の上部から一部の水を抜き取っても構わない。なお、分散水３２を長時間放置しすぎて貯水槽３４内でフロックＦが沈降してしまうと、フロックＦを形成する耐熱性繊維２が一定の向きとなって絡むことになり、後に得られる抄造物９６の厚みが均一にならないという不都合が生じる。
【００３０】
貯水槽３４の抜水孔６０から落下した分散水３２は空間部７４を経て上部抄造槽３６内で抄網４０上方に収受されて貯留される。そうして、次第に分散水３２の貯留量が増えていくと、空間部７４を落下する落下流８８の勢いにより、上下方向の渦巻流９０を生じ、フロックＦ中の耐熱性繊維２が上下左右前後の３次元のあらゆる方向にランダムに向いて相互に絡まっていく。そして、上部抄造槽３６内に一時的に貯留された分散水３２は適当な時間だけ静置される（工程Ｓ１８）。これにより、フロックＦが抄網４０に向かって沈降し、その際に隣り合ったフロックＦ間でも耐熱性繊維２が互いに絡み合っていくのである（図７Ａ中の部分拡大図参照）。
【００３１】
その後、止水弁４６を開くことにより下部抄造槽３８から水抜きが実施される（工程Ｓ２０）。すると、上部抄造槽３６と下部抄造槽３８の間に配置された抄網４０で、フェノール樹脂粉末６が繊維周囲に付着した状態の耐熱性繊維２が抄き取られて、抄網４０上に抄造物９６が形成される（工程Ｓ２２）。
【００３２】
なお、上記の水抜き操作は、上部抄造槽３６内における分散水３２の水面が平定しているときにいずれの通水孔７６からも均等に一気に抜くのが好ましい。ちなみに、抄網４０上の分散水３２の水面が波打っているときに水抜きすると、抄網４０上の抄造物の上面が側方から見て波打って仕上がるので好ましくない。
【００３３】
上記のように水抜きした後に、上部抄造槽３６はエアシリンダ等のリフト機構（図示省略）により持ち上げられて下部抄造槽３８から分離される。そして、水を多量（含水率：約８５重量％程度）に含む抄造物９６が抄網４０を付けたまま下部抄造槽３８上から取り外される。
【００３４】
下部抄造槽３８から取り外された抄造物９６および抄網４０は、図６に示すように、プレス台９２上に複数段重ね合わせられて載置され、プレス板９４により圧下されて脱水される（工程Ｓ２４）。このように複数段重ねてプレス脱水すると、抄網４０が水の通り道となって脱水を容易に迅速に終えることができる。また、この脱水時のプレス圧力を適宜に設定することによって、抄造物９６を所望の含水率に調整することができる。プレス脱水後、抄造物９６は抄網４０から容易に剥し取ることができる。なお、抄造物９６の含水率は、脱水後に抄網４０から剥ぎ取られた抄造物９６に対する乾燥工程を実施して、乾燥時の温度や時間の設定によって調整されてもよい。
【００３５】
その後、図７Ｂに示すように、所定の含水率の抄造物９６の表面に機能性粉末であるフッ素樹脂粉末６をまぶすように均一に付着させる（工程Ｓ２６）。ここで、「まぶすように均一付着」とは、抄造物９６の表層部分にある耐熱性繊維間に形成される隙間にフッ素樹脂粉末６が入り込んだ状態で抄造物９６表面にフッ素樹脂粉末６がほぼ均一に付着していることを意図している。このようにフッ素系樹脂粉末６を付着させる方法の１つとして、例えば、まだ水を含んでいる抄造物９６の湿った表面を容器内に収容されているフッ素樹脂粉末の粉面に押し付け又は擦り付けることによってフッ素樹脂粉末６を水分の吸着力を利用して付着させた後に、余分なフッ素樹脂粉末６をはたき落とす又は払い落とすことが挙げられる。また、別の方法として、載置された抄造物９６の上方からフッ素樹脂粉末６を一様に少しずつ降りかけて抄造物表面に堆積させた後に、例えばへらのような道具を用いて堆積したフッ素樹脂粉末６を均すか又は余剰分を削ぎ落とす等によって行ってもよい。なお、機能性粉末６は、シート状をなす抄造物９６の両面に付着させてもよい。
【００３６】
上記のようにしてフッ素樹脂粉末６が均一に付着した抄造物９６を成形型にセットし、例えば２００〜３００℃程度の温度で加熱圧縮成形する（工程Ｓ２８）。これにより、図７Ｃに示すように、機能性表面層８を有する抄造成形品１が出来上がる。抄造成形品１は、使用する成形型に応じて平板形状または三次元的な所望立体形状を有するように形成されることができる。
【００３７】
この加熱圧縮成形時に、耐熱性繊維２に付着しているフェノール樹脂粉末６は、一旦溶融したのちに硬化して極めて機械的強度の高い３次元網目構造体を形成して、互いに絡み合った耐熱性繊維２を各接合点において強固に結合する。その結果、出来上がった成形品は、いかなる方向の曲げや引っ張り等の外力に対して極めて高い機械的強度を有するものになる。
【００３８】
上記機能性表面層８は、加熱圧縮成形時に、抄造物９６に均一付着させたフッ素樹脂粉末６が溶融して形成されるフッ素樹脂層であり、その表面は低摩擦抵抗値であって良好な摺動特性を有する。また、上述したように抄造物表層部の耐熱性繊維２間の隙間に入り込んで付着されていたフッ素樹脂粉末６が表面に付着したフッ素樹脂粉末６と共に溶融することで、上記機能性表面層８は、溶融したフッ素樹脂が抄造物９６の表層を構成する耐熱性繊維間に入り込んで絡まった状態になる。これにより、抄造物表層の耐熱性繊維に絡まったフッ素樹脂がアンカーのように引っ掛かっていることで、基材となる抄造物９６に対する機能性表面層８の結着強度が非常に高くなる。したがって、平滑面あるいは粗面化処理した基材表面にフッ素樹脂をコーティング又は接着して機能性表面層を形成する場合に比べて、機能性表面層８の剥離や脱落が格段に生じにくい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、湿った状態にある抄造物９６の表面に機能性粉末であるフッ素樹脂粉末６を均一付着させてから加熱圧縮成形するという非常に簡素な工程で良好な摺動特性を有する成形品１を得ることができるので、製造コストを非常に安価にすることができるというメリットもある。
【００４０】
上記において本発明に係る一実施形態について十分に説明されてきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良が可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、いずれも平坦な二次元形状を有する抄網４０および抄網ホルダ４２を用いて抄造を行ったが、図８に示した形状の抄網４０ａと抄網ホルダ４２ａを用いると、下向きに陥入した凹部９８を有する三次元的立体形状の抄造物９６ａを抄造することが可能になり、ひいては所望の立体形状の抄造成形品１を加熱圧縮成形するのに適した形状にできる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、機能性表面層８を形成する機能性粉末としてフッ素樹脂粉末を用いた例について説明したが、抄造成形品に要望される特性に応じた機能性表面を有するように機能性粉末を適宜に選択することができる。
【００４３】
具体例としては、機能性粉末として絶縁性粉末（例えばアルミナ粉末、窒化アルミ粉末など）を用いれば、電気絶縁性の機能性表面層を有する抄造成形品が得られる。また、機能性粉末として導電性粉末（例えば銅などの金属粉末）を用いれば、導電性の機能性表面を有する抄造成形品が得られる。さらに、機能性粉末として金属光沢発現粉末（例えば、アルミ、チタン、ステンレスなどの金属粉末）を用いれば、あたかも金属製品であるかのような外観に仕上げることができる。これらの絶縁性粉末、導電性粉末、金属光沢発現粉末は、例えば２００〜３００℃程度の比較的低い温度での加熱圧縮成形時に、抄造物内から染み出るバインダー樹脂によって抄造物表面に結着されることになる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 抄造成形品、２ 耐熱性繊維、４ フェノール樹脂粉末（バイダー樹脂粉末）、６ フッ素樹脂粉末（機能性粉末）８ 機能性表面層、１０ 抄造装置、１２，２０，２８ モータ駆動攪拌機、１４ 分散水、１６ 分散槽、１８ 非イオン界面活性剤、２２ 添加剤槽、２４，２６ 開閉弁、３０ 混合槽、３２ 分散水、３４ 貯水槽、３６ 上部抄造槽、３８ 下部抄造槽、４０，４０ａ 抄網、４２，４２ａ 抄網ホルダ、４４ 水、４６，４８ 止水弁、５０ 連通管、５２ 分散ノズル、５６ 噴水孔、５８ 貯水槽底面、６０ 抜水孔、６２ 開閉弁、６４ 連通孔、６６ ガイドロッド、６８ アクチュエータ、７０ 駆動ロッド、７２ 水封軸受、７４ 空間部、７６ 通水孔、７８ 連結管、８０ 貯水タンク、８２ ポンプ、８４ 戻り配管、８６ 排水管、８８ 落下流、９０ 渦巻流、９２ プレス台、９４ プレス板、９６，９６ａ 抄造物、Ｆ フロック。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性表面層を有する抄造成形品およびその製造方法に係り、特に、機械的強度が高く且つ所定の機能性表面層を有する抄造成形品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械的強度を高めた樹脂成形品を製造するために、化学繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維等の繊維材料を強化材として母材であるプラスチックに含有させた繊維強化プラスチックまたはＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）が用いられている。このようなＦＲＰは、加熱により流動性をもたせた熱可塑性プラスチック中に比較的短い繊維長（例えば１〜３ｍｍ）の繊維材料を混練した後に、射出成形や押出成形等の方法によって所望の形状に成形品に仕上げられることが多い。
【０００３】
このような機械的強度を高めた繊維強化プラスチックにおいて、所望の表面特性（例えば、摺動性、絶縁性、導電性、金属光沢発色等）を付与したい場合には、そのような特性を有する樹脂材料や金属材料をコーティングあるいは接着することが一般に行われる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、炭素繊維強化プラスチックの表面に電気めっき層を形成し、その電気めっき層表面をエッチング処理で所定粗さに粗面化した後に、樹脂コーティング等を施して被覆することにより、炭素繊維強化プラスチックに対する前記コーティング層の密着性を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８２８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示される技術では、所望特性の表面特性を付与するための処理を実行する前に、炭素繊維強化プラスチックの表面に電気めっき層を形成する工程と、その表面をエッチング処理で粗面化させる工程とをさらに必要とするものであり、工数が多くコスト高になるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、機械的強度が高く、且つ所定の機能性表面層が強固に結着された抄造成形品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る機能性表面層を有する抄造成形品は、繊維周囲にバイダー樹脂粉末が付着した耐熱性繊維を分散した分散水を抄網が配置されている抄造槽内に均等に放水して前記抄網上に一時貯留し、前記抄造槽の下部から排水することにより前記抄網によって前記耐熱性繊維を互いに絡み合った状態で抄き取り、その後、前記抄網上に抄き取られた抄造物を所定の含水率に脱水してから加熱圧縮成形することにより得られる機能性表面層を有する抄造成形品であって、前記機能性表面層は、前記脱水後の湿った状態にある抄造物の表面にまぶすように均一付着させた機能性粉末から形成され、前記加熱圧縮時に前記機能性粉末または前記バインダー樹脂粉末が溶融して前記抄造物の表層にある耐熱性繊維間に絡むことによって前記機能性表面層が前記抄造物に結着されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法は、繊維周囲にバイダー樹脂粉末が付着した耐熱性繊維を分散した分散水を抄網が配置されている抄造槽内に均等に放水して前記抄網上に一時貯留し、前記抄造槽の下部から排水することにより前記抄網によって前記耐熱性繊維を互いに絡み合った状態で抄き取る抄造工程と、前記抄網上に抄き取られた抄造物を所定の含水率に脱水する脱水工程と、前記脱水後に湿った状態にある抄造物の表面に機能性粉末をまぶすように均一付着させる粉末付着工程と、前記機能性粉末を付着させた抄造物を加熱圧縮成形して抄造成形品を得る成形工程であって、前記加熱圧縮時に前記機能性粉末または前記バインダー樹脂粉末が溶融して前記抄造物の表層にある耐熱性繊維間に絡んで結着されることによって前記成形品の表面に前記機能性粉末からなる機能性表面層が形成される成形工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る機能性表面層を有する抄造成形品およびその製造方法によれば、加熱圧縮時に溶融した機能性粉末またはバインダー樹脂が抄造物の表層を構成する耐熱性繊維間に入り込んで絡まった状態になることにより機能性表面層が抄造物に対して結着されるため、表層耐熱性繊維に絡まった樹脂がアンカーのように引っ掛かっていることで、基材となる抄造物に対する機能性表面層の結着強度を格段に向上させることができる。また、湿った状態にある抄造物の表面に機能性粉末を均一付着させてから加熱圧縮成形するという非常に簡素な工程で足りるので、製造コストを非常に安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】抄造装置の全体概略構成図である。
【図２Ａ】分散ノズルの斜視図である。
【図２Ｂ】分散ノズルの底面を示す平面図である。
【図３Ａ】貯水槽の底面を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す貯水槽の底面上に移動可能に載置される開閉弁を示す平面図である。
【図４】抄造および成形の各工程を順番に示す工程図である。
【図５】貯水槽底面から上部抄造槽へ落下した分散水の動きを示す図である。
【図６】抄き取った抄造物を抄網と共に複数段積み上げてプレス脱水する様子を示す図である。
【図７Ａ】所定含水率に調整された抄造物の一部側面図と、その表層部分拡大図である。
【図７Ｂ】図７Ａの抄造物の表面に機能性粉末を付着させた状態を示す一部側面図と、その表層部分拡大図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの抄造物を加熱圧縮成形して得られる抄造成形品を示す一部側面図と、その表層部分拡大図である。
【図８】立体的形状の抄造物および抄造素材を得るための抄網および抄網ホルダを示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る天然繊維成形品の抄造素材を製造するための抄造装置１０を示す概略構成図である。抄造装置１０は、それぞれ計量された原材料である耐熱性繊維２およびバインダー樹脂粉末４（図７Ａ参照）を所定量の水にモータ駆動攪拌機１２で攪拌しながら分散させる分散水１４とする分散槽１６と、非イオン界面活性剤などの添加剤１８を収容しモータ駆動攪拌機２０を備えた添加剤槽２２と、開閉弁２４，２６を開くことによって分散槽１６および添加剤槽２２からそれぞれ供給される分散水１４および添加剤槽２２を収容してモータ駆動攪拌機２８で攪拌して混合する混合槽３０と、混合槽３０内で分散水１４に添加剤１８が加えられて生成した分散水３２が混合槽３０から放出され一時貯留する貯水槽３４と、貯水槽３４の下方に落下した分散水３２を収受して一時貯留する上部抄造槽３６および下部抄造槽３８と、上部抄造槽３６と下部抄造槽３８の間に設けられた抄網４０と、抄網４０を載置支持する抄網ホルダ４２と、下部抄造槽３８の底部に設けられて下部抄造槽３８内に満たされている水４４を抜き取る止水弁４６とから、主に構成されている。上記貯水槽３４、上部抄造槽３６、および下部抄造槽３８の上側部分は例えば縦横約９５０ｍｍ寸法の平面視角筒状に形成されている。ただし、各槽は角筒の平面形状や上記寸法に限るものでない。
【００１４】
ここで、上記耐熱性繊維２としては、例えば耐熱性合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などが挙げられる。これらの繊維は、１種類だけに限らず、２種類以上の繊維が混合されて用いられてもよい。上記耐熱繊維として合成繊維を用いる場合は、機械的強度の大きな材質のものを選定することが好ましい。このような合成繊維の材質の具体例としては、芳香族ポリアミド（例えば、アラミド繊維）、芳香族ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミドなどが挙げられ、これらの材質からなる合成繊維は耐薬品性や耐候性が高いことから一層好ましい。
【００１５】
また、上記バインダー樹脂粉末４の材質としては、フェノール樹脂で例示される熱硬化性樹脂が好適に用いられ、フェノール樹脂以外には例えばフラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。ただし、本発明におけるバイダー樹脂粉末の材質は、熱硬化性樹脂に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などが挙げられる。
【００１６】
上記混合槽３０の下部には、止水弁４８によって開閉される連通管５０を介して分散ノズル５２が接続されている。止水弁４８は例えばモータにより開閉駆動される。図２Ａの斜視図に示すように、分散ノズル５２は、例えば縦が約１５０ｍｍで横が約４００ｍｍの大きさであって側面視略半円形状をなす箱体からなっている。そして、分散ノズル５２の底面５４には、図２Ｂの底面図に示すように、多数の噴水孔５６が形成されている。噴水孔５６は例えば長径が約４０ｍｍで短径が約２０ｍｍの長円形状の貫通孔として形成され、混合槽３０内の分散水３２が貯水槽３４の底面５８全体に向けて均一に放水されるよう底面５４に、例えば千鳥状またはマトリックス状に適宜配置されている。
【００１７】
上記貯水槽３４の底面５８には、図２の上面視図に示すように、多数の抜水孔６０が形成されている。一方、貯水槽３４の底面５８には、矩形板状の開閉弁６２が摺動可能に載置されている。開閉弁６２には、図２Ｂの上面視図に示すように、上記貯水槽３４の底面５８の抜水孔６０と同等形状であって対応位置に多数の連通孔６４が形成されている。これらの抜水孔６０および連通孔６４は短径が約５ｍｍで長径が約２０ｍｍの長穴に形成されていて、開閉弁６２は連通孔６４の短径方向に移動可能とされている。
【００１８】
そして、上記開閉弁６２の両側面には、ガイドロッド６６と、エアシリンダなどのアクチュエータ６８の駆動軸と連結された駆動ロッド７０とが突設されている。これらのガイドロッド６６と駆動ロッド７０は貯水槽３４の両側壁面をそれぞれ貫通して設けられ、各水封軸受７２で水洩れが防止された状態で軸方向に移動可能に支持されている。
【００１９】
上記上部抄造槽３６は上面開口と下面開口とを有する角筒状に形成されていて、分散水３２を混合槽３０から収受したときに槽内の抄網４０の上方に空間部７４を形成し得る大きさのものが使用される。
【００２０】
上記抄網４０は、例えばステンレス鋼で構成された約６０メッシュの網体である。抄網４０を載置支持する抄網ホルダ４２は、いわゆるパンチングメタルや合成樹脂板などで構成されていて、多数の通水孔７６が全面にわたって穿設されている。
【００２１】
なお、抄造装置１０において、上下方向に離間可能に組み立てられる貯水槽３４の底面５８の周縁部と上部抄造槽３６の上面開口周縁部とは図示しないシール部材によって水封されている。また、上下方向に離間可能に組み立てられる上部抄造槽３６の下面開口周縁部、抄網４０の周縁部、抄網ホルダ４２の周縁部、および下部抄造槽３８の上面開口周縁部は、図示しないシール部材により水封されている。
【００２２】
下部抄造槽３８の底部は、止水弁４６が設けられる連結管７８を介して貯水タンク８０に接続されている。下部抄造槽３８から排水されて貯水タンク８０に貯められた水は、ポンプ８２の駆動により戻り配管８４から分散槽１６へ送水されて再利用される。また、水が不要の場合は排水管８６から系外へ排出されるようになっている。
【００２３】
続いて、上記構成からなる抄造装置１０を用いて抄造物９６（図７Ａ参照）を抄造し、その抄造物９６から機能性表面層を有する抄造成形品１（図７Ｃ参照）を製造する製造工程について、図４を参照して説明する。この実施形態では、耐熱性繊維２として合成樹脂繊維のアラミド繊維とガラス繊維とを用い、バインダー樹脂粉末４として熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂粉末を用いた例を挙げる。また、後述するように、加熱圧縮成形前に抄造物９６の表面に付着させる機能性粉末６として、成形品表面の摺動特性を良好にする、すなわち低摩擦抵抗値の表面性状にするために、フッ素樹脂粉末を用いた例を挙げる。ここで用いる抄造物９６の原材料の処方を重量％で以下に示す。
（１）フェノール樹脂粉末： ３５〜５０重量％
（２）アラミド繊維： １５〜３５重量％
（３）ガラス繊維： １５〜３５重量％
【００２４】
ここで、アラミド繊維（例えばケブラー（米国デュポン社の登録商標）繊維）は、約１２μｍ径のフィラメントを約３ｍｍ長にカットしたものを用いた。また、ガラス繊維は約９μｍ径のロービングを約３ｍｍ長にカットしたものを用いた。また、フェノール樹脂粉末は、エア・ウォーター社製のベルパールを用いた。
【００２５】
まず、抄造物９６の抄造工程を開始するに際し、抄造装置１０では、止水弁４６を閉じた状態で下部抄造槽３８の底部から抄網ホルダ４２ないし抄網４０までの間には空気層を形成しないように、予め水４４が満たされている。これにより、分散水３２から分離した水を抄網ホルダ４２の通水孔７６を円滑に通過させられるため、抄網４０上に貯留される分散水３２の状態を乱すことがない。この場合に抄網ホルダ４２の下方を満水にさせていないと、分散水３２から分離した水が通水孔７６を流下する際に下部抄造槽３８内にある空気が抄網ホルダ４２の通水孔７６および抄網４０を遡上して上部抄造槽３６内で静置されている分散水３２をかき混ぜることとなり、仕上がった抄造素材に空気が通った跡の空洞部を生じたり、耐熱性繊維２がその空洞部の向きに揃ったりするので好ましくない。
【００２６】
抄造工程の最初の工程として、開閉弁２４を閉じた状態で分散槽１６へ所定量の水を計量して投入し、そこに原材料であるアラミド繊維、ガラス繊維およびフェノール樹脂粉末を水の投入量（１００重量％）に対し上記原材料（１）〜（３）の合計重量が約１００重量％となるように上記処方に応じてそれぞれ計量して分散槽１６へ投入し、モータ駆動攪拌機１２で攪拌することにより上記各原材料が均一に分散された分散水１４を生成する（工程Ｓ１０）。また、開閉弁２６を閉じた状態で添加剤槽２２には、上記原材料の合計重量に対し０．０８重量％の非イオン界面活性剤（添加剤）１８、例えば住友精化社製の商品名「ＰＥＯ−ＰＦ」でポリエチレンオキサイドを主成分とするものを投入してモータ駆動攪拌機２０で攪拌しておく（工程Ｓ１０）。
【００２７】
そして、上記分散水１４の生成および非イオン界面活性剤１８の準備が整ったら、各開閉弁２４，２６を開放して分散槽１６および添加剤槽２２から混合槽３０へ分散水１４および非イオン界面活性剤１８を投入して混合する（工程Ｓ１２）。このとき、モータ駆動攪拌機２８をしばらく作動させることにより、混合槽３０において原材料を含む分散水１４と非イオン界面活性剤１８とが均一に混合されて分散水３２が生成される。
【００２８】
上記混合槽３０内の分散水３２中において、低濃度（０．０８重量％）の非イオン界面活性剤は高分子凝集剤として機能する。この非イオン界面活性剤の機能により、フェノール樹脂粉末６が繊維表面に付着した状態で耐熱性繊維２が互いに絡み合って約１０〜１５ｍｍ径程度の柔らかい纏まりになった多数のフロックＦ（図５参照）が形成され、そのフロックＦが分散水３２中に浮遊し安定に分散する。続いて、止水弁４８を開くことにより、混合槽３０内の分散水３２は分散ノズル５２の噴水孔５６から貯水槽３４内の全面にわたり均等に噴射されて一時貯留される（工程Ｓ１４）。
【００２９】
それから、図５に示すように、分散水３２中のフロックＦが水中を漂っている間（数秒間程度）にアクチュエータ６８により開閉弁６２を矢印Ｂ方向に駆動し、貯水槽３４の全ての抜水孔６０を同時に開放して分散水３２を放出させる（工程Ｓ１６）。このとき、貯水槽３４の底面５８の全体にわたってほぼ均等に、分散水３２を落下させることが望ましい。同時に、貯水槽３４の上部から一部の水を抜き取っても構わない。なお、分散水３２を長時間放置しすぎて貯水槽３４内でフロックＦが沈降してしまうと、フロックＦを形成する耐熱性繊維２が一定の向きとなって絡むことになり、後に得られる抄造物９６の厚みが均一にならないという不都合が生じる。
【００３０】
貯水槽３４の抜水孔６０から落下した分散水３２は空間部７４を経て上部抄造槽３６内で抄網４０上方に収受されて貯留される。そうして、次第に分散水３２の貯留量が増えていくと、空間部７４を落下する落下流８８の勢いにより、上下方向の渦巻流９０を生じ、フロックＦ中の耐熱性繊維２が上下左右前後の３次元のあらゆる方向にランダムに向いて相互に絡まっていく。そして、上部抄造槽３６内に一時的に貯留された分散水３２は適当な時間だけ静置される（工程Ｓ１８）。これにより、フロックＦが抄網４０に向かって沈降し、その際に隣り合ったフロックＦ間でも耐熱性繊維２が互いに絡み合っていくのである（図７Ａ中の部分拡大図参照）。
【００３１】
その後、止水弁４６を開くことにより下部抄造槽３８から水抜きが実施される（工程Ｓ２０）。すると、上部抄造槽３６と下部抄造槽３８の間に配置された抄網４０で、フェノール樹脂粉末６が繊維周囲に付着した状態の耐熱性繊維２が抄き取られて、抄網４０上に抄造物９６が形成される（工程Ｓ２２）。
【００３２】
なお、上記の水抜き操作は、上部抄造槽３６内における分散水３２の水面が平定しているときにいずれの通水孔７６からも均等に一気に抜くのが好ましい。ちなみに、抄網４０上の分散水３２の水面が波打っているときに水抜きすると、抄網４０上の抄造物の上面が側方から見て波打って仕上がるので好ましくない。
【００３３】
上記のように水抜きした後に、上部抄造槽３６はエアシリンダ等のリフト機構（図示省略）により持ち上げられて下部抄造槽３８から分離される。そして、水を多量（含水率：約８５重量％程度）に含む抄造物９６が抄網４０を付けたまま下部抄造槽３８上から取り外される。
【００３４】
下部抄造槽３８から取り外された抄造物９６および抄網４０は、図６に示すように、プレス台９２上に複数段重ね合わせられて載置され、プレス板９４により圧下されて脱水される（工程Ｓ２４）。このように複数段重ねてプレス脱水すると、抄網４０が水の通り道となって脱水を容易に迅速に終えることができる。また、この脱水時のプレス圧力を適宜に設定することによって、抄造物９６を所望の含水率に調整することができる。プレス脱水後、抄造物９６は抄網４０から容易に剥し取ることができる。なお、抄造物９６の含水率は、脱水後に抄網４０から剥ぎ取られた抄造物９６に対する乾燥工程を実施して、乾燥時の温度や時間の設定によって調整されてもよい。
【００３５】
その後、図７Ｂに示すように、所定の含水率の抄造物９６の表面に機能性粉末であるフッ素樹脂粉末６をまぶすように均一に付着させる（工程Ｓ２６）。ここで、「まぶすように均一付着」とは、抄造物９６の表層部分にある耐熱性繊維間に形成される隙間にフッ素樹脂粉末６が入り込んだ状態で抄造物９６表面にフッ素樹脂粉末６がほぼ均一に付着していることを意図している。このようにフッ素系樹脂粉末６を付着させる方法の１つとして、例えば、まだ水を含んでいる抄造物９６の湿った表面を容器内に収容されているフッ素樹脂粉末の粉面に押し付け又は擦り付けることによってフッ素樹脂粉末６を水分の吸着力を利用して付着させた後に、余分なフッ素樹脂粉末６をはたき落とす又は払い落とすことが挙げられる。また、別の方法として、載置された抄造物９６の上方からフッ素樹脂粉末６を一様に少しずつ降りかけて抄造物表面に堆積させた後に、例えばへらのような道具を用いて堆積したフッ素樹脂粉末６を均すか又は余剰分を削ぎ落とす等によって行ってもよい。なお、機能性粉末６は、シート状をなす抄造物９６の両面に付着させてもよい。
【００３６】
上記のようにしてフッ素樹脂粉末６が均一に付着した抄造物９６を成形型にセットし、例えば２００〜３００℃程度の温度で加熱圧縮成形する（工程Ｓ２８）。これにより、図７Ｃに示すように、機能性表面層８を有する抄造成形品１が出来上がる。抄造成形品１は、使用する成形型に応じて平板形状または三次元的な所望立体形状を有するように形成されることができる。
【００３７】
この加熱圧縮成形時に、耐熱性繊維２に付着しているフェノール樹脂粉末６は、一旦溶融したのちに硬化して極めて機械的強度の高い３次元網目構造体を形成して、互いに絡み合った耐熱性繊維２を各接合点において強固に結合する。その結果、出来上がった成形品は、いかなる方向の曲げや引っ張り等の外力に対して極めて高い機械的強度を有するものになる。
【００３８】
上記機能性表面層８は、加熱圧縮成形時に、抄造物９６に均一付着させたフッ素樹脂粉末６が溶融して形成されるフッ素樹脂層であり、その表面は低摩擦抵抗値であって良好な摺動特性を有する。また、上述したように抄造物表層部の耐熱性繊維２間の隙間に入り込んで付着されていたフッ素樹脂粉末６が表面に付着したフッ素樹脂粉末６と共に溶融することで、上記機能性表面層８は、溶融したフッ素樹脂が抄造物９６の表層を構成する耐熱性繊維間に入り込んで絡まった状態になる。これにより、抄造物表層の耐熱性繊維に絡まったフッ素樹脂がアンカーのように引っ掛かっていることで、基材となる抄造物９６に対する機能性表面層８の結着強度が非常に高くなる。したがって、平滑面あるいは粗面化処理した基材表面にフッ素樹脂をコーティング又は接着して機能性表面層を形成する場合に比べて、機能性表面層８の剥離や脱落が格段に生じにくい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、湿った状態にある抄造物９６の表面に機能性粉末であるフッ素樹脂粉末６を均一付着させてから加熱圧縮成形するという非常に簡素な工程で良好な摺動特性を有する成形品１を得ることができるので、製造コストを非常に安価にすることができるというメリットもある。
【００４０】
上記において本発明に係る一実施形態について十分に説明されてきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良が可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、いずれも平坦な二次元形状を有する抄網４０および抄網ホルダ４２を用いて抄造を行ったが、図８に示した形状の抄網４０ａと抄網ホルダ４２ａを用いると、下向きに陥入した凹部９８を有する三次元的立体形状の抄造物９６ａを抄造することが可能になり、ひいては所望の立体形状の抄造成形品１を加熱圧縮成形するのに適した形状にできる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、機能性表面層８を形成する機能性粉末としてフッ素樹脂粉末を用いた例について説明したが、抄造成形品に要望される特性に応じた機能性表面を有するように機能性粉末を適宜に選択することができる。
【００４３】
具体例としては、機能性粉末として絶縁性粉末（例えばアルミナ粉末、窒化アルミ粉末など）を用いれば、電気絶縁性の機能性表面層を有する抄造成形品が得られる。また、機能性粉末として導電性粉末（例えば銅などの金属粉末）を用いれば、導電性の機能性表面を有する抄造成形品が得られる。さらに、機能性粉末として金属光沢発現粉末（例えば、アルミ、チタン、ステンレスなどの金属粉末）を用いれば、あたかも金属製品であるかのような外観に仕上げることができる。これらの絶縁性粉末、導電性粉末、金属光沢発現粉末は、例えば２００〜３００℃程度の比較的低い温度での加熱圧縮成形時に、抄造物内から染み出るバインダー樹脂によって抄造物表面に結着されることになる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 抄造成形品、２ 耐熱性繊維、４ フェノール樹脂粉末（バイダー樹脂粉末）、６ フッ素樹脂粉末（機能性粉末）８ 機能性表面層、１０ 抄造装置、１２，２０，２８ モータ駆動攪拌機、１４ 分散水、１６ 分散槽、１８ 非イオン界面活性剤、２２ 添加剤槽、２４，２６ 開閉弁、３０ 混合槽、３２ 分散水、３４ 貯水槽、３６ 上部抄造槽、３８ 下部抄造槽、４０，４０ａ 抄網、４２，４２ａ 抄網ホルダ、４４ 水、４６，４８ 止水弁、５０ 連通管、５２ 分散ノズル、５６ 噴水孔、５８ 貯水槽底面、６０ 抜水孔、６２ 開閉弁、６４ 連通孔、６６ ガイドロッド、６８ アクチュエータ、７０ 駆動ロッド、７２ 水封軸受、７４ 空間部、７６ 通水孔、７８ 連結管、８０ 貯水タンク、８２ ポンプ、８４ 戻り配管、８６ 排水管、８８ 落下流、９０ 渦巻流、９２ プレス台、９４ プレス板、９６，９６ａ 抄造物、Ｆ フロック。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維周囲にバイダー樹脂粉末が付着した耐熱性繊維を分散した分散水を抄網が配置されている抄造槽内に均等に放水して前記抄網上に一時貯留し、前記抄造槽の下部から排水することにより前記抄網によって前記耐熱性繊維を互いに絡み合った状態で抄き取り、その後、前記抄網上に抄き取られた抄造物を所定の含水率に脱水してから加熱圧縮成形することにより得られる機能性表面層を有する抄造成形品であって、
前記機能性表面層は、前記脱水後の湿った状態にある抄造物の表面にまぶすように均一付着させた機能性粉末から形成され、前記加熱圧縮時に前記機能性粉末または前記バインダー樹脂粉末が溶融して前記抄造物の表層にある耐熱性繊維間に絡むことによって前記機能性表面層が前記抄造物に結着されていることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品。
【請求項２】
請求項１に記載の機能性表面層を有する抄造成形品において、
前記抄造物に対する前記機能性粉末の付着量は、前記脱水後の抄造物の含水率によって調整されることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品。
【請求項３】
請求項１または２に記載の機能性表面層を有する抄造成形品において、
前記機能性粉末は、フッ素樹脂粉末、絶縁性粉末、導電性粉末、または金属光沢発現粉末であることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品。
【請求項４】
繊維周囲にバイダー樹脂粉末が付着した耐熱性繊維を分散した分散水を抄網が配置されている抄造槽内に均等に放水して前記抄網上に一時貯留し、前記抄造槽の下部から排水することにより前記抄網によって前記耐熱性繊維を互いに絡み合った状態で抄き取る抄造工程と、
前記抄網上に抄き取られた抄造物を所定の含水率に脱水する脱水工程と、
前記脱水後に湿った状態にある抄造物の表面に機能性粉末をまぶすように均一付着させる粉末付着工程と、
前記機能性粉末を付着させた抄造物を加熱圧縮成形して抄造成形品を得る成形工程であって、前記加熱圧縮時に前記機能性粉末または前記バインダー樹脂粉末が溶融して前記抄造物の表層にある耐熱性繊維間に絡んで結着されることによって前記成形品の表面に前記機能性粉末からなる機能性表面層が形成される成形工程と、
を含む機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法において、
前記抄造物に対する前記機能性粉末の付着量は、前記脱水後の抄造物の含水率によって調整されることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法において、
前記機能性粉末は、フッ素樹脂粉末、絶縁性粉末、導電性粉末、または金属光沢発現粉末であることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法。
【請求項１】
繊維周囲にバイダー樹脂粉末が付着した耐熱性繊維を分散した分散水を抄網が配置されている抄造槽内に均等に放水して前記抄網上に一時貯留し、前記抄造槽の下部から排水することにより前記抄網によって前記耐熱性繊維を互いに絡み合った状態で抄き取り、その後、前記抄網上に抄き取られた抄造物を所定の含水率に脱水してから加熱圧縮成形することにより得られる機能性表面層を有する抄造成形品であって、
前記機能性表面層は、前記脱水後の湿った状態にある抄造物の表面にまぶすように均一付着させた機能性粉末から形成され、前記加熱圧縮時に前記機能性粉末または前記バインダー樹脂粉末が溶融して前記抄造物の表層にある耐熱性繊維間に絡むことによって前記機能性表面層が前記抄造物に結着されていることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品。
【請求項２】
請求項１に記載の機能性表面層を有する抄造成形品において、
前記抄造物に対する前記機能性粉末の付着量は、前記脱水後の抄造物の含水率によって調整されることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品。
【請求項３】
請求項１または２に記載の機能性表面層を有する抄造成形品において、
前記機能性粉末は、フッ素樹脂粉末、絶縁性粉末、導電性粉末、または金属光沢発現粉末であることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品。
【請求項４】
繊維周囲にバイダー樹脂粉末が付着した耐熱性繊維を分散した分散水を抄網が配置されている抄造槽内に均等に放水して前記抄網上に一時貯留し、前記抄造槽の下部から排水することにより前記抄網によって前記耐熱性繊維を互いに絡み合った状態で抄き取る抄造工程と、
前記抄網上に抄き取られた抄造物を所定の含水率に脱水する脱水工程と、
前記脱水後に湿った状態にある抄造物の表面に機能性粉末をまぶすように均一付着させる粉末付着工程と、
前記機能性粉末を付着させた抄造物を加熱圧縮成形して抄造成形品を得る成形工程であって、前記加熱圧縮時に前記機能性粉末または前記バインダー樹脂粉末が溶融して前記抄造物の表層にある耐熱性繊維間に絡んで結着されることによって前記成形品の表面に前記機能性粉末からなる機能性表面層が形成される成形工程と、
を含む機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法において、
前記抄造物に対する前記機能性粉末の付着量は、前記脱水後の抄造物の含水率によって調整されることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法において、
前記機能性粉末は、フッ素樹脂粉末、絶縁性粉末、導電性粉末、または金属光沢発現粉末であることを特徴とする機能性表面層を有する抄造成形品の製造方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２７４５５９（Ｐ２０１０−２７４５５９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０２１５（Ｐ２００９−１３０２１５）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００２４１４８５）豊田通商株式会社 (73)
【出願人】（５９８１５９９０８）株式会社ワメンテクノ (5)
【出願人】（５０９１０７１５０）株式会社エムティアール (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００２４１４８５）豊田通商株式会社 (73)
【出願人】（５９８１５９９０８）株式会社ワメンテクノ (5)
【出願人】（５０９１０７１５０）株式会社エムティアール (1)
【Ｆターム（参考）】
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