(57)【要約】【課題】従来に比べて短時間で効率よく機能性粒子を繊維質マット内へ分散できる繊維質構造体の製造方法及び繊維質構造体の製造装置を提供する。【解決手段】本方法は補強繊維が集積された構造を有する繊維質マット３の表面に、機能性粒子５を供給する供給工程ＰＲ１と、機能性粒子５が供給された繊維質マット３の表面を、その表面に対面された叩き面９を有する板状の叩き部材１１で叩いて、機能性粒子５を繊維質マット３の内部へ分散させる分散工程ＰＰ２と、を備える。本装置１は、上記繊維質マット３の表面に供給された機能性粒子５を、その内部へ分散させる繊維質構造体７の製造装置であって、繊維質マット３の表面に対面された叩き面９を有する板状の叩き部材１１を備える。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強繊維が集積された構造を有する繊維質マットの表面に、機能性粒子を供給する供給工程と、
前記機能性粒子が供給された繊維質マットの表面を、その表面に対面された叩き面を有する板状の叩き部材で叩いて、前記機能性粒子を前記繊維質マットの内部へ分散させる分散工程と、を備えることを特徴とする繊維質構造体の製造方法。
【請求項２】
前記叩き部材は、表裏に貫通された複数の通気孔を有する請求項１に記載の繊維質構造体の製造方法。
【請求項３】
前記叩き部材は、補強リブを有し、
前記補強リブは、前記叩き面とは反対側の表面に設けられている請求項１又は２に記載の繊維質構造体の製造方法。
【請求項４】
前記叩き部材は、前記叩き部材に立設された連結部材を介して、駆動源と接続されており、
前記連結部材は、前記叩き部材から立設されている第１壁部と、前記第１壁部と交差する形態で前記叩き部材から立設されている第２壁部と、を有する請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の繊維質構造体の製造方法。
【請求項５】
補強繊維が集積された構造を有する繊維質マットの表面に供給された機能性粒子を、前記繊維質マットの内部へ分散させる繊維質構造体の製造装置であって、
前記繊維質マットの表面に対面された叩き面を有する板状の叩き部材を備えることを特徴とする繊維質構造体の製造装置。
【請求項６】
前記叩き部材は、表裏に貫通された複数の通気孔を有する請求項５に記載の繊維質構造体の製造装置。
【請求項７】
前記叩き部材は、補強リブを有し、
前記補強リブは、前記叩き面とは反対側の表面に設けられている請求項５又は６に記載の繊維質構造体の製造装置。
【請求項８】
前記叩き部材は、前記叩き部材に立設された連結部材を介して、駆動源と接続されており、
前記連結部材は、前記叩き部材から立設されている第１壁部と、前記第１壁部と交差する形態で前記叩き部材から立設されている第２壁部と、を有する請求項５乃至７のうちのいずれか１項に記載の繊維質構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維質構造体の製造方法及び繊維質構造体の製造装置に関する。更に詳しくは、本発明は、補強繊維が集積された構造を有する繊維質マットの内部に機能性粒子が分散される繊維質構造体の製造方法及び繊維質構造体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１にあるように、植物性繊維を主材料としてマット状に形成された中間成形体内に機能性粒体を分散させる方法が知られている。この特許文献１には、上記のような中間成形体の上面に機能性粒体を散布した後、中間成形体を振動させることによって、成形体内に粒体を分散させる技術が開示されている。
更に、特許文献２には、マットの一面に熱膨張性カプセルを供給した後、マットを押圧ローラ装置で押圧して熱膨張性カプセルをマット内に分散させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４３１６３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４１３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１にように、機能性粒子が散布された中間成形体を振動させるだけでは、粒子を内部まで十分に分散させることが難しいという問題がある。その点、上記特許文献２のように、ローラを用いた方法では、マット内部まで十分に機能性粒子を分散できる点で優れる。
【０００５】
その一方、ローラを用いた方法では、ローラで圧縮することにより、繊維のすき間に機能性粒子が入り込んで分散される。しかし、１本のローラが圧縮できる範囲が狭いため、この作業をマット全体に対して位置を変えながら順次行う必要があった。また、ローラの往復運動に時間を要することにもなる。このため、例えば、長さ１ｍのマットに要する分散処理時間は２００〜６００秒と長くなる場合があった。しかし、この処理時間を短縮しようとすると、ローラを並べた長いライン設備が必要となる。即ち、処理に要するサイクルタイムが長いというコスト高や、ライン設備を収容する広い場所が必要になるというコスト高等、コスト面で不利になる場合があった。そこで、ローラを用いる方法に比べて、より短時間で効率よく機能性粒子を繊維質マット内へ分散できる方法が求められている。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、従来に比べて、短時間で効率よく機能性粒子を繊維質マット内へ分散できる繊維質構造体の製造方法及び繊維質構造体の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の繊維質構造体の製造方法は、補強繊維が集積された構造を有する繊維質マットの表面に、機能性粒子を供給する供給工程と、
前記機能性粒子が供給された繊維質マットの表面を、その表面に対面された叩き面を有する板状の叩き部材で叩いて、前記機能性粒子を前記繊維質マットの内部へ分散させる分散工程と、を備えることを要旨とする。
請求項２に記載の繊維質構造体の製造方法は、請求項１に記載の繊維質構造体の製造方法において、前記叩き部材は、表裏に貫通された複数の通気孔を有することを要旨とする。
請求項３に記載の繊維質構造体の製造方法は、請求項１又は２に記載の繊維質構造体の製造方法において、前記叩き部材は、補強リブを有し、
前記補強リブは、前記叩き面とは反対側の表面に設けられていることを要旨とする。
請求項４に記載の繊維質構造体の製造方法は、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の繊維質構造体の製造方法において、前記叩き部材は、前記叩き部材に立設された連結部材を介して、駆動源と接続されており、
前記連結部材は、前記叩き部材から立設されている第１壁部と、前記第１壁部と交差する形態で前記叩き部材から立設されている第２壁部と、を有することを要旨とする。
請求項５に記載の繊維質構造体の製造装置は、補強繊維が集積された構造を有する繊維質マットの表面に供給された機能性粒子を、前記繊維質マットの内部へ分散させる繊維質構造体の製造装置であって、
前記繊維質マットの表面に対面された叩き面を有する板状の叩き部材を備えることを要旨とする。
請求項６に記載の繊維質構造体の製造装置は、請求項５に記載の繊維質構造体の製造装置において、前記叩き部材は、表裏に貫通された複数の通気孔を有することを要旨とする。
請求項７に記載の繊維質構造体の製造装置は、請求項５又は６に記載の繊維質構造体の製造装置において、前記叩き部材は、補強リブを有し、
前記補強リブは、前記叩き面とは反対側の表面に設けられていることを要旨とする。
請求項８に記載の繊維質構造体の製造装置は、請求項５乃至７のうちのいずれか１項に記載の繊維質構造体の製造装置において、前記叩き部材は、前記叩き部材に立設された連結部材を介して、駆動源と接続されており、
前記連結部材は、前記叩き部材から立設されている第１壁部と、前記第１壁部と交差する形態で前記叩き部材から立設されている第２壁部と、を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の繊維質構造体の製造方法は、繊維質マットの表面に対面された叩き面で、繊維質マットの表面を叩く工程を有する。この工程では、１回の叩打によって、面状に広い範囲を叩くことができる。このため、繊維質マットの表面に供給された機能性粒子を効率よく繊維質マット内へ分散できる。
【０００９】
本発明の繊維質構造体の製造方法では、叩き部材は、表裏に貫通された複数の通気孔を備えることができる。この場合には、叩き部材を動かした際にできる気流が、通気孔を介して反対側へ抜ける。このため、叩き部材の動きによって風を生じ難く、機能性粒子が飛ばされたり、舞い上げられたりすることを抑制できる。
【００１０】
本発明の繊維質構造体の製造方法では、叩き部材は、補強リブを有することができる。そして、この補強リブは叩き面の反対側に設けられる。この場合には、補強リブによって補強されて、叩き部材自体の湾曲が抑制される。それによって叩き面の平面性を向上させることができる。また、補強リブの凹凸が叩き面と反対側に配置されることで、叩き面には補強リブ自体の凹凸が現れることがなく、叩き面の平面性を維持できる。このように叩き面の平面性が保たれることで、機能性粒子を繊維質マット内へ分散させやすくできる。
【００１１】
本発明の繊維質構造体の製造方法では、叩き部材は、これに立設された連結部材を介して、駆動源と接続できる。そして、その連結部材は、叩き部材から立設された第１壁部と、これと交差する形態で叩き部材から立設された第２壁部と、を有する。即ち、交差された第１壁部と第２壁部とを備える。この場合には、中実な連結部材を用いる場合に比べ、叩き部材と連結部材との接続面を小さくできる。
【００１２】
本発明の繊維質構造体の製造装置は、繊維質マットの表面に供給された機能性粒子を、繊維質マットの内部へ分散させる装置である。そして、この装置は、繊維質マットの表面に対面された叩き面を有する板状の叩き部材を備える。この装置によれば、その叩き面で繊維質マットの表面を叩くことができ、しかも、１回の叩打によって、面状に広い範囲を叩くことができる。このため、繊維質マットの表面に供給された機能性粒子を効率よく繊維質マット内へ分散できる。
【００１３】
本発明の繊維質構造体の製造装置では、叩き部材は、表裏に貫通された複数の通気孔を備えることができる。この場合には、叩き部材を動かした際にできる気流が、通気孔を介して反対側へ抜ける。このため、叩き部材の動きによって風を生じ難く、機能性粒子が飛ばされたり、舞い上げられたりすることを抑制できる。
【００１４】
本発明の繊維質構造体の製造装置では、叩き部材は、補強リブを有することができる。そして、この補強リブは叩き面の反対側に設けられる。この場合には、補強リブによって補強されて、叩き部材自体の湾曲が抑制される。それによって叩き面の平面性を向上させることができる。また、補強リブの凹凸が叩き面と反対側に配置されることで、叩き面には補強リブ自体の凹凸が現れることがなく、叩き面の平面性を維持できる。このように叩き面の平面性が保たれることで、機能性粒子を繊維質マット内へ分散させやすくできる。また、叩き面の位置による分散性の差を生み難くできる。
【００１５】
本発明の繊維質構造体の製造装置では、叩き部材は、これに立設された連結部材を介して、駆動源と接続できる。そして、その連結部材は、叩き部材から立設された第１壁部と、これと交差する形態で叩き部材から立設された第２壁部と、を有する。即ち、交差された第１壁部と第２壁部とを備える。この場合には、中実な連結部材を用いる場合に比べ、叩き部材と連結部材との接続面が小さくとも、叩き部材をより強固に保持できる。また、中実な連結部材を用いる場合に比べて、叩き部材と連結部材との接続面を分散して配置できる。このため、通気孔を有する叩き部材では、通気孔を塞ぎ難いように接続面を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】本装置の概略を説明する説明図であり、叩き部材が上始点にある状態を表す。
【図２】本装置の概略を説明する説明図であり、叩き部材が下始点にある状態を表す。
【図３】本装置の一例を、叩き面とは反対側の表面を、図２におけるＩＩ−ＩＩ断面より平面視した状態を示す説明図である。
【図４】本装置の一例を、叩き面とは反対側から斜視した状態を示す説明図である。
【図５】本装置における連結部材の一例を説明する説明図である。
【図６】本装置における連結部材の他例を説明する説明図である。
【図７】本装置における通気孔の形態の一例を説明する説明図である。
【図８】本装置における通気孔の形態の他例を説明する説明図である。
【図９】本方法における供給工程及び分散工程を説明する説明図である。
【図１０】本方法における他の工程を説明する説明図である。
【図１１】従来のローラを用いた機能性粒子の分散について説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１８】
本発明について以下詳細に説明する。
［１］繊維質構造体の製造装置
先ず、本発明の繊維質構造体の製造装置について図１〜８を用いて説明する。
本発明の繊維質構造体の製造装置（１）は、繊維質マット（３）の内部へ機能性粒子（５）を分散させて繊維質構造体（７）を得る装置である（図１及び図２参照）。この装置（１）は、繊維質マット（３）の表面に対面された叩き面（９）を有する板状の叩き部材（１１）を備えている。そして、叩き部材（１１）は、機能性粒子（５）が供給された繊維質マット（３）の表面を、その叩き面（９）で叩くことにより、機能性粒子（５）を繊維質マット（３）の内部へ分散する。
【００１９】
本装置（１）によれば、繊維質マット（３）の表面に対面された叩き面（９）で、繊維質マット（３）の表面を叩く動作がなされる。そして、この動作により、機能性粒子（５）が繊維質マット（３）内へ分散される。この際、叩き面（９）が、面であるために、１回の叩打によって広い範囲を叩くことができ、機能性粒子を効率よく繊維質マット（３）内へ分散できる。
【００２０】
本装置（１）では、叩き部材（１１）は板状をなす。その材質は特に限定されないものの、通常、金属により形成される。また、叩き部材（１１）は、その表裏に貫通された複数の通気孔（１３）を有することができる。通気孔（１３）を備えることで、叩き部材（１１）を上下に動かした際にできる気流が、通気孔（１３）を介して反対側へ抜ける。このため、叩き部材（１１）の上下動によって風を生じ難く、機能性粒子（５）が、繊維質マット（３）の表面から、飛ばされたり、舞い上げられたりすることが抑制される。即ち、繊維質マット（３）の表面に供給された機能性粒子（５）を無駄なく繊維質マット（３）内へ分散できる。
【００２１】
通気孔（１３）は、どの程度の密度で形成されてもよいが、叩き面（９）全面（１００％）に対する通気孔（１３）の合計面積は４０％以上であることが好ましい。これにより、叩き部材（１１）の動きに伴う風を効果的に抑制できる。一方、通気孔（１３）の合計面積は８０％以下であることが好ましい。この通気孔（１３）の合計面積は４０〜８０％が好ましく、４５〜７０％がより好ましく、５０〜６０％が特に好ましい。
【００２２】
通気孔（１３）の配置形態は特に限定されない。例えば、通気孔（１３）は格子状に配置（格子配置）できる（図７参照）。即ち、隣接した４つの通気孔（１３）の中心が、正方形又は長方形をなすように配置できる。また、通気孔（１３）は千鳥状に配置（千鳥配置）できる（図８参照）。即ち、隣接する４つの通気孔（１３）の中心が菱形をなすように配置できる。更には、これら以外の配置であってもよい。また、これらの配置は１つの叩き部材（１１）内で１種のみが用いられてもよく混在されてもよい。これらのなかでは、千鳥状に配置されることが好ましい。
【００２３】
当然ながら、通気孔（１３）の形状は限定されず、円形、楕円形、四角形、三角形等とすることができる。これらの形状も１つの叩き部材（１１）内で１種のみが用いられてもよく混在されてもよい。これらのなかでも、配置密度を大きくしつつ、叩き部材（１１）の強度は維持できるという観点から円形が好ましい。
尚、通気孔（１３）を備えた叩き部材（１１）として、例えば、ワイヤーによって編まれた網様の部材を利用することもできる。しかし、機能性粒子の分散性の観点から、通気孔（１３）を有する板状の叩き部材（１１）が好ましい。板状の叩き部材（１１）の叩き面（９）は、網様の部材の叩き面に比べて平坦であり、繊維質マット（３）の表面を均等に叩くことができる。このため、板状の叩き部材（１１）は、網様の部材で叩く場合に比べて機能性粒子（５）をより均一に分散できる。
【００２４】
また、装置（１）が備える叩き部材（１１）は、補強リブ（１５）を有することができる（図３及び図４参照）。そして、この補強リブ（１５）は、叩き面（９）とは反対側の表面（１７）に設けることができる。本装置（１）では、補強リブ（１５）を有することによって叩き部材（１１）が補強されて、叩き部材（１１）がその自重等により湾曲するのを抑制できる。即ち、補強リブ（１５）を備えることで、叩き面（９）の平面性を向上させることができる。
【００２５】
また、補強リブ（１５）が叩き面（９）と反対側に配置されることで、叩き面（９）には補強リブ（１５）自体の凹凸が現れることがない。従って、叩き部材（１１）を補強リブ（１５）によって補強されながら、叩き面（９）の平面性は維持できる。
このように、補強リブ（１５）を備えた場合には、叩き面（９）の平面性が保たれ、それにより、機能性粒子（５）を繊維質マット（３）内へ分散させやすくできる。また、叩き面（９）の位置（叩き位置）による分散性の差を生み難くできる。
【００２６】
この叩き部材（１１）は、叩き部材（１１）に立設された連結部材（１９）を介して、駆動源（図示省略）と接続される。叩き部材（１１）は、駆動源の駆動力によって、繊維質マット（３）の表面に対して上下に動かされ、繊維質マット（３）の表面を叩くことができる（図１及び図２参照）。
【００２７】
駆動源の形態は問わないが、例えば、電気モータや、シリンダ等が利用できる。このうち、駆動源として電気モータを用いる場合、モータの回転軸にクランク（２３）を接続して利用できる（図１及び図２参照）。更に、クランク（２３）と叩き部材（１１）とを連結部材（１９）等を用いて接続することにより、クランク（２３）の動きに連動して叩き部材（１１）を上下に動かすことができる。同様に、駆動源としてシリンダを用いる場合、シリンダと叩き部材（１１）とをコネクティングロッド（３３）及び連結部材（１９）等により接続することにより、シリンダの動きに連動して叩き部材（１１）を上下に動かすことができる。シリンダは、エアシリンダのように気体によって駆動される形態であってもよく、オイルシリンダのように液体によって駆動される形態であってもよい。
【００２８】
叩き部材（１１）と駆動源とを接続する連結部材（１９）は、叩き部材（１１）から立設された第１壁部（２５）と、その第１壁部（２５）と交差する形態で叩き部材（１１）から立設された第２壁部（２７）と、を有することができる（図３及び図４参照）。即ち、互いに交差された形態の第１壁部（２５）と第２壁部（２７）とを備えることができる。このように第１壁部（２５）と第２壁部（２７）とを備える場合には、中実な連結部材を用いる場合に比べて、叩き部材（１１）と連結部材（１９）との接続面を分散できる。このため、叩き部材（１１）と連結部材（１９）の接続による通気孔（１３）の閉塞を抑制できる（図３及び図４参照）。従って、連結部材（１９）が接続された部分においても、叩き部材（１１）の動きに伴う風を抑えることができる。
【００２９】
また、この連結部材（１９）は、第１壁部（２５）及び第２壁部（２７）の２つの壁部のみから形成することができる。具体的には、図５に示すように、第１壁部（２５）と第２壁部（２７）とがＴ字断面をなすように交差させて配置した連結部材（１９）が例示される。また、第１壁部（２５）と第２壁部（２７）とは、図６に示すように離間されてもよい。その他にも、２つの壁部のみから形成される連結部材（１９）としては、山形鋼（Ｌ字断面）等を用いた形態が挙げられる。
【００３０】
また、連結部材（１９）は、第１壁部（２５）及び第２壁部（２７）に加えて、他の壁部（２９）を備えることができる。具体的には、図４に示すように、第１壁部（２５）と第２壁部（２７）と他の壁部（２９）とで、略Ｕ字断面（溝形鋼を用いた場合の断面）をなすように交差させて配置した連結部材（１９）が例示される（図３参照）。この場合（図３及び図４の形態）においても、各壁部同士は離間された形態であってもよい。その他にも、３つ又はそれ以上の壁部から形成される連結部材（１９）としては、Ｈ形鋼（Ｈ字断面）、Ｉ形鋼（Ｉ字断面）、Ｚ形鋼（Ｚ字断面）等を用いた形態が挙げられる。
【００３１】
本装置（１）を稼働させる場合、繊維質マット（３）を、連続的にラインに流しながら叩くことができる。また、ラインを流された繊維質マット（３）が本装置（１）の下に位置した時点でラインを一時停止させて、繊維質マット（３）を叩くことができる。これらの叩き方はいずれを用いることもできる。
【００３２】
また、本装置（１）を稼働させて、繊維質マット（３）の表面を叩き部材（１１）で叩く際には、繊維質マット（３）の表面に対して叩き面（９）が少なくとも当接されるように叩けばよい。この時、繊維質マット（３）の表面に対して、叩き面（９）は加圧してもよく、加圧しなくてもよい。即ち、繊維質マット（３）の表面に対して叩き面（９）が当接されるだけであってもよく、当接された後、更に、叩き面（９）が繊維質マット（３）の表面を押圧してもよい。叩き面（９）の繊維質マット（３）に対する加圧圧力は０〜５００ｋＰａとすることができる。この加圧圧力は２０〜３００ｋＰａが好ましく、１００〜２００ｋＰａがより好ましい。
【００３３】
更に、叩き面（９）の繊維質マット（３）を加圧する場合には、その圧縮量（圧縮により繊維質マットが沈み込む距離）は特に限定されないが、３ｍｍ以下（０ｍｍを超える）とすることができる。この圧縮量は０．５〜３ｍｍが好ましく、１〜３ｍｍがより好ましい。
また、叩き面（９）が、繊維質マット（３）の表面を叩く回数は特に限定されないが、通常、５〜２０回である。この回数は１０〜１５回が好ましく、１２〜１４回がより好ましい。更に、叩く速度は、特に限定されないものの、１〜１０回／分が好ましい。この速度は３〜１０回／分が好ましく、５〜１０回／分がより好ましい。
【００３４】
尚、本装置（１）で分散させる機能性粒子や、この機能性粒子が分散される繊維質マット等については、本発明の繊維質構造体の製造方法において説明する。
【００３５】
［２］繊維質構造体の製造方法
本発明の繊維質構造体の製造方法は、供給工程と分散工程とを備える。
ここで、本方法で用いる繊維質マット（３）及び機能性粒子（５）について説明する。
本発明で用いる繊維質マット（３）は、補強繊維が集積された構造を有するマットである。通常、この繊維質マット（３）は、補強繊維以外に、この補強繊維を結着する熱可塑性樹脂繊維を含む。即ち、通常、繊維質マット（３）は、補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とをマット状（不織布状）に混綿した成形体である。
【００３６】
繊維質マット（３）を得る方法は特に限定されないが、通常、不織布を製造する乾式の各種混綿法を用いて得ることができる。混綿法としては、エアレイ法及びカード法等が挙げられるが、エアレイ法が好ましい。エアレイ法を用いる場合、補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とを空気流を用いて分散させながら投射して、繊維質マット（３）をこれらの繊維の堆積物として得ることができる。尚、繊維質マット（３）には、上記のような堆積物や、このような堆積物を２層以上積層した積層品、このような積層品を交絡（ニードリング）した積層交絡品等も含まれる。更に、繊維質マット（３）は必要に応じて圧縮することができる。
【００３７】
繊維質マット（３）の目付及び厚さ等は特に限定されず、補強繊維の種類及び配合割合により種々のものとすることができる。例えば、補強繊維が植物性繊維である場合には、目付は４００〜３０００ｇ／ｍ２が好ましく、６００〜２０００ｇ／ｍ２がより好ましい。一方、補強繊維がガラス繊維である場合には、目付は３００〜１０００ｇ／ｍ２が好ましく、３５０〜５００ｇ／ｍ２がより好ましい。
また、繊維質マット（３）の厚さは１０ｍｍ以上（通常５０ｍｍ以下、更には１０〜３０ｍｍ、特に１５〜２５ｍｍ）とすることができる。
【００３８】
補強繊維は、得られる繊維質構造体において補強材として機能する繊維材料である。この補強繊維同士が熱可塑性樹脂により結着された構造を有する場合は、その構造を有さない場合に比べて、繊維質構造体全体の強度を向上させることができる。この補強繊維の材質は特に限定されず、植物性繊維及び無機繊維等を適宜用いることができる。
【００３９】
植物性繊維は、植物に由来する繊維である。植物から取りだした繊維及び植物から取りだした繊維を各種処理に供した繊維等が含まれる。
この植物性繊維としては、ケナフ、ヘンプ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、各種針葉樹（スギ及びヒノキ等）、広葉樹及び綿花等の各種植物体から得られた植物性繊維が挙げられる。この植物性繊維は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。これらのなかではケナフ（即ち、植物性繊維としてはケナフ繊維）が好ましい。ケナフは成長が極めて早い一年草であり、優れた二酸化炭素吸収性を有するため、大気中の二酸化炭素量の削減、森林資源の有効利用等に貢献できるからである。
無機繊維としては、ガラス繊維（グラスウール等）及びカーボン繊維等が挙げられる。これらの無機繊維は単用してもよく併用してもよい。
【００４０】
熱可塑性樹脂繊維は、繊維質マット（３）に熱可塑性樹脂繊維として含有される。この繊維は、通常、繊維質構造体（７）とされた後、後述する溶融工程において溶融され、補強繊維同士を結着させることとなる。熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル樹脂、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂及びＡＢＳ樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、補強繊維（特に補強繊維の表面）に対する親和性を高めるために変性された樹脂であってもよい。これらの熱可塑性樹脂は単用してもよく併用してもよい。
【００４１】
繊維質マット（３）を構成する補強繊維と熱可塑性樹脂繊維との割合は特に限定されない。例えば、補強繊維と熱可塑性樹脂繊維との合計を１００体積％とした場合に、補強繊維は１０〜９５体積％（好ましくは２０〜９０体積％、より好ましくは３０〜８０体積％）とすることができる。
特に補強繊維が植物性繊維である場合には、植物性繊維と熱可塑性樹脂繊維との合計量を１００質量％とした場合に、植物性繊維は１０〜９５質量％とすることが好ましく、２０〜９０質量％とすることがより好ましく、３０〜８０質量％とすることが特に好ましい。
尚、繊維質マット（３）には、補強繊維及び熱可塑性樹脂繊維以外にも、又は、熱可塑性樹脂繊維内に添加剤（酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、防かび剤、着色剤等）が含まれてもよい。
【００４２】
機能性粒子（５）は、繊維質構造体（７）に機能を付与する粒子である。通常、機能性粒子（５）によって繊維質マット（３）のみでは得られない機能が付与される。
この機能性粒子としては、発泡剤（熱膨張性カプセルなど）、バインダー剤、着色剤、造粒剤、吸着剤（活性炭粒子、多孔質セラミック粒子など）等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
機能性粒子の大きさは特に限定されないが、平均粒径５μｍ〜１ｍｍ（好ましくは平均粒径１０〜１００μｍ）のものを用いることができる。尚、粒子の形状は特に限定されず、球状であってもよく、針状であってもよく、不定形状であってもよい。
【００４３】
上述の機能性粒子（５）のなかでも、本方法は、発泡剤に対して有用である。なかでも、熱膨張性カプセルに対して用いることが好ましい。
熱膨張性カプセルは、熱可塑性樹脂からなる殻壁（カプセル）を有し、加熱により体積が膨張する機能性粒子（５）である。熱膨張性カプセルは、通常、殻壁内に収容された発泡剤（膨張成分）を有する。そして、熱膨張性カプセルが加熱されると発泡剤が所定の温度で膨張し始め、更に、殻壁が軟化されることにより、熱膨張性カプセル全体の体積が増加する仕組みを有する。
【００４４】
機能性粒子（５）として熱膨張性カプセルを用いた場合には、これを膨張させることで、得られる繊維質構造体（熱膨張性カプセルを膨張させた後の繊維質構造体）の軽量化と高強度化とを両立できる。これは、繊維質マット（３）の補強繊維同士で形成された間隙に分散された熱膨張性カプセルが、加熱により膨張されるともに、その殻壁が軟化されて上記間隙内で押し広げられる。そして、殻壁は間隙を構成している補強繊維に押し付けられて、殻壁を構成する熱可塑性樹脂が補強繊維同士を間隙の内側から結着することができるためと考えられる。
【００４５】
熱膨張性カプセルの殻壁を構成する熱可塑性樹脂の種類は特に限定されないが、前述の熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂として挙げた各種樹脂を用いることができる。その他、不飽和ニトリル化合物に由来する構成単位を有する共重合体及び単独重合体（以下、単に「アクリロニトリル系樹脂」ともいう）が挙げられる。不飽和ニトリル化合物としては、アクリロニトリル及びメタクリロニトリル等が挙げられる。具体的な重合体としては、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体等が挙げられる。
【００４６】
発泡剤は、加熱により体積膨張する成分である。発泡剤としては、低沸点（−５０〜１５０℃程度）の炭化水素類が挙げられる。なかでも、脂肪族炭化水素が好ましく、炭素数が４〜１０である脂肪族炭化水素が特に好ましい。尚、発泡剤量は限定されないものの、例えば、熱膨張性カプセル全体に対して５〜６０質量％（好ましくは１０〜５０質量％、より好ましくは２０〜３０質量％）とすることができる。この熱膨張性カプセルの膨張倍率（膨張後平均粒径／膨張前平均粒径）は特に限定されないが、例えば、１．２〜５倍とすることができる。
【００４７】
また、熱膨張性カプセルの膨張開始温度は特に限定されず、殻壁を構成する熱可塑性樹脂の種類により選択できる。また、熱膨張性カプセルの膨張開始温度と、繊維質マット（３）の熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂の軟化温度とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。この膨張開始温度の高低は、例えば、本方法の工程順により選択することができる。
【００４８】
以下、本方法における各工程について、説明する（図９及び図１０参照）。供給工程（ＰＲ１）は、補強繊維が集積された構造を有する繊維質マット（３）の表面に、機能性粒子（５）を供給する工程である。
この工程における供給方法は特に限定されない。例えば、〈１〉静電塗布法を用いることができる。即ち、機能性粒子（５）と繊維質マット（３）の表面とを各々異なる極性に帯電させ、機能性粒子（５）を繊維質マット（３）の表面に静電付着させる方法である。また、〈２〉繊維質マット（３）の上方から機能性粒子（５）を落下させる方法を用いることができる。更に、〈３〉気流に機能性粒子（５）を乗せて繊維質マット（３）の表面に吹き付けるようにして供給する方法を用いることができる。
【００４９】
これらの供給方法のなかでは、上記〈１〉又は上記〈２〉が好ましく、更には、供給ロスを減らすことができるために上記〈１〉が特に好ましい。また、特にマットの補強繊維として植物性繊維を用いる場合にはとりわけ上記〈１〉の方法が好ましい。植物性繊維は無機繊維と異なり、平均１０％程度の水分率を有するからである。
【００５０】
上記〈１〉の供給方法では、静電塗布する前の機能性粒子（５）は、陽極及び陰極のいずれに帯電させてもよいが、陽極に帯電させた場合、繊維質マット（３）は対極である陰極に帯電させる。なかでも、直流電圧により帯電させた機能性粒子（５）を、接地した繊維質マット（３）の供給面に対して吐出し、静電引力により付着させることが好ましい。
【００５１】
上記〈２〉の供給方法としては、いわゆるシンター機を用いることができる。シンター機は、表面にローレット加工等による凹凸加工が施されたローラを備えている。そして、このようなローラの上方から機能性粒子（５）を供給し、ローラ表面の凹部に機能性粒子（５）を保持し、ローラの回転によって当該凹部が下を向くことで機能性粒子（５）を落下させる仕組みを有する。
【００５２】
この供給工程（ＰＲ１）における機能性粒子（５）の供給量は特に限定されず、目的により適宜の量とすればよいが、通常、繊維質マット（３）全体を１００質量％とした場合に、機能性粒子（５）を合計で１〜１５質量％供給することが好ましい。この供給量は３〜１２質量％とすることがより好ましく、更に好ましくは５〜１０質量％である。
【００５３】
本方法における分散工程（ＰＲ２）は、機能性粒子（５）が供給された繊維質マット（３）の表面を、その表面に対面された叩き面（９）を有する板状の叩き部材（１１）で叩いて、機能性粒子（５）を繊維質マット（３）の内部へ分散させる工程である。
この工程で用いる叩き部材（１１）等を備えた装置（１）及びその作用については、先に説明した通りである。
【００５４】
尚、本方法では、上記供給工程（ＰＲ１）及び上記分散工程（ＰＲ２）以外にも他の工程を備えることができる。例えば、前述のように、補強繊維に加えて、熱可塑性樹脂繊維を含有した繊維質マット（３）を利用する場合には、分散工程（ＰＲ２）の後に、上記熱可塑性樹脂繊維を溶融させる溶融工程（ＰＲ３）を備えることができる。
更に、前述のように、機能性粒子（５）として熱膨張性カプセルを利用する場合には、分散工程（ＰＲ３）の後に、上記熱膨張性カプセルを膨張させる膨張行程（ＰＲ４）を備えることができる。
【００５５】
そして、これら両方の工程を行う場合、即ち、繊維質マット（３）が補強繊維に加えて、熱可塑性樹脂繊維を含有し、更に、機能性粒子（５）として熱膨張性カプセルを用いる場合には、上記溶融工程（ＰＲ３）及び上記膨張工程（ＰＲ４）はどちらを先に行うことも、同時に行うこともできる。このうち、溶融工程（ＰＲ３）の後、膨張工程（ＰＲ４）を行うこと、又は、溶融工程（ＰＲ３）と膨張工程（ＰＲ４）とを同時に行うことが好ましい。
そして、溶融工程（ＰＲ３）と膨張工程（ＰＲ４）とをこの順で行う場合には、熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、熱可塑性樹脂繊維の軟化温度に対して０〜＋６０℃（より好ましくは＋１０〜＋４０℃）の範囲とすることが好ましい。より具体的には、熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のプロピレン系重合体である場合、その軟化温度は１４０〜１７０℃である。この場合、熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、上記温度差を有した上で１１０〜２３０℃が好ましく、１４０〜２１０℃がより好ましい。更に、最大膨張温度は１７０〜２３５℃が好ましく、１９０〜２１０℃がより好ましい。
一方、溶融工程（ＰＲ３）と膨張工程（ＰＲ４）と同時に行う場合には、熱膨張性カプセルの膨張開始温度は、熱可塑性樹脂繊維の軟化温度に対して−３０〜＋６０℃（より好ましくは−１０〜＋４０℃）の範囲とすることが好ましい。
【００５６】
尚、熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂の軟化点が、熱膨張性カプセルの膨張開始温度よりも低い場合には、溶融工程（ＰＲ３）において、加圧を行い、熱膨張性カプセルの膨張を抑制することができる。即ち、熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂の軟化点以上且つ熱膨張性カプセルの膨張開始温度を超えない温度に加熱し、加圧を行うことができる。このような場合には、熱膨張性カプセルを膨張させずにマット内に残存させたままで、補強繊維が熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂により結着されてなる成形体（マット及びボード等）を得ることができる。即ち、熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂により結着された補強繊維の間隙に熱膨張性カプセルが分散して含有された成形体（以下、「膨張前成形体」という）が得られる。このような熱膨張性カプセルが膨張前の状態で含まれた成形体は、膨張後の成形体に比べると体積が小さいために、輸送コスト及び保存コスト等を低減できる。更に、この膨張前成形体を、その後、膨張工程（ＰＲ４）に供した場合は、厚さ及び密度等をコントロールし易い。
【００５７】
また、上記膨張工程（ＰＲ４）と同時に、又は、膨張工程（ＰＲ４）の後に成形工程（ＰＲ５）を設けることで、成形体を賦形することができる。例えば、膨張前の成形体を膨張工程（ＰＲ４）において十分に膨張させた上で、膨張後の成形体を加圧圧縮して所望の厚さの成形体にすることもできる。しかし、膨張工程（ＰＲ４）において、熱膨張性カプセルを膨張させる際に所望厚さのクリアランスを維持できる金型を用いて膨らみを適度に拘束しつつ、熱可塑性樹脂の温度を低下させることで、所望の厚さの複合体を得ることができる。更に、金型に所望の凹凸形状を付与することで、凹凸形状を有する複合体を得ることもできる。
【００５８】
本方法により得られる繊維質構造体、更には、これを利用して得られる成形体の形状、大きさ及び厚さ等は特に限定されない。また、その用途も特に限定されない。これらは、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の内装材、外装材及び構造材等として用いられる。このうち自動車用品としては、自動車用内装材、自動車用インストルメントパネル、自動車用外装材等が挙げられる。具体的には、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、自動車用ドアトリム、シート構造材、シートバックボード、天井材、コンソールボックス、自動車用ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー及びカウリング等が挙げられる。更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥など）の表装材、構造材等が挙げられる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等が挙げられる。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
［１］実施形態１
以下の実施形態１の繊維質構造体製造装置１を用意した。
縦８００ｍｍ、横１０００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの金属板を叩き部材１１として用いた。この叩き部材１１には、直径５ｍｍの通気孔１３が、千鳥状の配置（図３及び図８参照）で規則的に穿孔されている。また、叩き部材１１の全表面に対して、５２．３％が通気孔１３とされている。
また、叩き部材１１は、その叩き面９とは反対側の表面に、補強リブ１５を、図３及び図４に示す形態で備えている。
【００６０】
更に、叩き部材１１には連結部材１９が溶接されている。具体的には、叩き面９とは反対側の表面の中央部に、略Ｕ字断面（図３及び図４参照）を有する溝形鋼が立設されている。即ち、溝形鋼は、図４に示すように、第１壁部２５と、これに交差する形態で叩き部材１１から立設された第２壁部２７と、を備えている。更に、第２壁部２７に対して交差する形態で叩き部材１１から立設された他の壁部２９も備えている。そして、この溝形鋼によって、通気孔１３が閉塞されることが抑制されている。
【００６１】
また、この叩き部材１１は、叩き部材１１に立設された上記連結部材１９を介して、駆動源と接続されている。駆動源には、電気モータが用いられ、この電気モータの回転軸にはクランク２３が取り付けられている（図１及び図２参照）。更に、クランク２３は、偏心軸３１を備えており、偏心軸３１と連結部材１９とがコネクティングロッド３３によって接続されている。また、連結部材１９は、上下に往復動作されるようにスライドガイド３５によって、その動きが拘束されている。
このようにして、電気モータが駆動されると、クランク２３が回転され、その回転に伴って、コネクティングロッド３３に接続された連結部材１９が、叩き部材１１を上下に往復動作させることができるようになっている（図１及び図２参照）。
【００６２】
また、繊維質構造体製造装置１は、コンベア３７を備えており、一方の側から他方の側へ向かって、表面に熱膨張性カプセルが機能性粒子５として供給された繊維質マット３が流されている。そして、コンベア３７上における繊維質マット３の表面と、叩き面９とは、約７０ｍｍとなるように調整されている（図１及び図２参照）。
【００６３】
［２］比較形態１
比較形態１として、６０本のローラ６１が連接配置された、長さ３０００ｍｍの押圧ローラ装置６０（図１１参照）を用いた。
【００６４】
［３］繊維質構造体の製造
繊維質構造体を以下のようにして製造した。
〈１〉実施例１の繊維複合体の製造（実施形態１の装置を使用）
（１）繊維質マット
補強繊維として植物性繊維（ケナフ繊維）を含む繊維質マット３（１３００ｍｍ×８００ｍｍ）を用意した。この繊維質マット３は、補強繊維と熱可塑性樹脂繊維（ポリプロピレン繊維）との混合繊維をエアレイによってウェブ化した後、ニードルパンチにより２層を交絡して１層化した繊維質マット３である。この繊維質マット３は、補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とが４０：６０の質量比で含まれている。また、厚さは約８ｍｍであり、目付は１０００ｇ／ｍ２である。
【００６５】
（２）供給工程
上記（１）で用意した繊維質マット３を、機能性粒子供給装置５０（図９参照）へ搬送して、この装置５０内で機能性粒子５として熱膨張性カプセル５１を供給した。この供給装置５０には、熱膨張性カプセル５１を静電塗布する装置が用いられている。そして、直流高電圧により帯電された熱膨張性カプセル５１をスプレー（吐出）して、静電引力により繊維質マット３の表面に供給して、静電的に付着させることができる。
具体的には、繊維質マット３の表面に、熱膨張性カプセル（松本油脂製薬株式会社製、マツモトマイクロスフェア−（ｒ）、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ、比重１．０５ｇ／ｃｍ３）を、静電塗装装置｛（ランズバーグ・ゲマ社製、品名「オプティフレックス１Ｓ（撹拌式）ハンドガンユニット」｝を用いて静電塗布した。
塗布条件は、ガンヘッド先端部から繊維質マット３の表面までの距離を約３０ｃｍとし、塗布ガン印可電圧を−１００ｋＶ、電流値を２２μＡ、エア流量を４．０ｍ３／時間、吐出量を４０％、リンスエアーを０．１ｍ３／時間、搬送コンベア２１の搬送速度３ｍ／分とした。この熱膨張性カプセルの塗布量は、繊維質マット３に対して６質量％である。
【００６６】
（３）分散工程
上記（２）で得られた熱膨張性カプセルが供給された繊維質マット３を、上記［１］実施形態１の繊維質構造体製造装置１のコンベア３７から流した。そして、繊維質マット３が叩き部材１１の直下となる位置でコンベア３７を停止した。その後、圧縮量（繊維質マット３の表面の沈み込み距離）が０．５ｍｍとなるように、６回／分の速度で、繊維質マット３の表面を叩き面９で６回、叩打して熱膨張性カプセルを繊維質マット３内へ分散した。
この結果から、１０００〜１３００ｍｍのラインを用いて、叩き回数５〜２０回で熱膨張性カプセル５１を繊維質マット３内に分散させることができ、その場合には、ライン速度は１０〜４０秒／ｍとなることが分かった。
【００６７】
〈２〉比較例１の繊維複合体の製造（比較形態１の装置を使用）
（１）実施例１と同様にして得た、熱膨張性カプセルが供給された繊維質マット３を、図１１に示す押圧ローラ装置６０に流して、分散工程を行った。具体的には、繊維質マット３の厚みが５０％にまで圧縮される圧力（０．４ＭＰａ）で押圧した。またその間、繊維質マット３は往復運動（水平移動）をさせた。この往復運動に伴ってローラ６１は、回転しながら繊維質マット３を押圧することとなる。
この結果から、３０００ｍｍのラインを用いて、ローラ回数４０回で熱膨張性カプセル５１を繊維質マット３内に分散させることができ、その場合には、ライン速度は２００〜６００秒／ｍとなることが分かった。
【００６８】
［４］繊維質構造体の成形
（１）溶融工程
上記〈１〉（３）で得られた熱膨張性カプセル５１が分散された繊維質構造体７をテフロンシート（厚さ；０．３ｍｍ）に挟み、加熱プレス装置７０の平板金型内で溶融工程（ＰＲ３）に供した。この加熱プレスは、型温度２１５℃、プレス圧力１ＭＰａ、加熱時間６０秒の条件にて行った。尚、この際、被加熱プレス物の内部温度は２１０℃まで上昇させた。
その後、冷却プレスにより、２ＭＰａの圧力で２５℃になるまで６０秒間冷却して、板厚２．３ｍｍ、目付１．０ｋｇ／ｍ２の成形体を得た。この成形体は、熱可塑性樹脂繊維が溶融されて補強繊維同士を結着しているが、熱膨張性カプセル５１は膨張されていない状態にある。
【００６９】
（２）膨張工程及び成形工程
上記（１）で得られた成形体を、２３５℃に設定されたオーブン７１で加熱して（加熱時間；１２０秒）、熱膨張性カプセル５１を膨張させた後（成形体７３を得る）、冷却プレス７５により、２ＭＰａの圧力で２５℃になるまで６０秒間冷却して、板厚４ｍｍ、目付１．０ｋｇ／ｍ２の繊維質複合体７７を得た。
【００７０】
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施例を参照したが、本発明をここに掲げる開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
【符号の説明】
【００７１】
１；繊維質構造体の製造装置、３；繊維質マット、５；機能性粒子、７；繊維質構造体、９；叩き面、１１；叩き部材、１３；通気孔、１５；補強リブ、１７；叩き面とは反対側の表面、１９；連結部材、２３；クランク、２５；第１壁部、２７；第２壁部、２９；他の壁部、３１；偏心軸、３３；コネクティングロッド、３５；スライドガイド、３７；コンベア、５０；機能性粒子供給装置、５１；熱膨張性カプセル、６０；押圧ローラ装置、６１；ローラ、７０；加熱プレス装置、７１；オーブン、７３；成形体、７５；冷却プレス、７７；成形体、ＰＲ１；供給工程、ＰＲ２；分散工程、ＰＲ３；溶融工程、ＰＲ４；膨張行程、ＰＲ５；成形工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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