(57)【要約】  ポリマーマトリクスに組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための方法は、第一の経路（Ｐ１）に沿ってポリマーマトリクスを規定するのに適した粘稠液体を運搬すること、第二の経路（Ｐ２、Ｐ２’）に沿って、素固体粒子の集合物を運搬すること、前記集合物と前記粘稠液体とを混合すること、浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）によって第三の経路（Ｐ３）に沿って前記素固体粒子の中へ前記粘稠液体を浸透させること、前記浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）の下流に配置した分散装置（５；６２；７８；１０５；１５５；１６５）によって第三の経路（Ｐ３）に沿って前記素固体粒子を前記粘稠液体へ分散させることを提供する。
2010513583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーマトリクスに組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための方法であって、前記方法は、第一の経路（Ｐ１）に沿ってポリマーマトリクスを規定するのに適した粘稠液体を運搬する工程と、第二の経路（Ｐ２、Ｐ２’）に沿って、素固体粒子を規定する凝集体の集合物を運搬する工程と、前記集合物と前記粘稠液体とを混合する工程とからなり、前記方法は、さらに浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）において第三の経路（Ｐ３）に沿って前記凝集体中に前記粘稠液体を浸透させる工程と、前記浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）の下流に配置した分散装置（５；６２；７８；１０５；１５５；１６５）において第三の経路（Ｐ３）に沿って前記凝集体を前記粘稠液体へ分散させる工程とからなることによって特徴付けられる複合材料からなる製品の製造方法。
【請求項２】
前記粘稠液体を前記凝集体間に第一の圧力下で浸透させて、各集合物の凝集体間自由空間を第一の圧力で充填すること、及び前記凝集体を前記粘稠液体に前記第一の圧力よりも高い第二の圧力下で分散させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第一の圧力が、０バールを超えて１００バールの間の範囲、好ましくは５と５０の間の範囲であり、前記第二の圧力は、５と１０００バールの間の範囲、好ましくは、５と５００バールの間の範囲であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
環状チャンネルポンプ（１９；１１２）の少なくとも回転チャンネル（２７；１２１）において前記集合物を前記粘稠液体とを混合すること、前記第三の経路（Ｐ３）が、対応する第一の軸（Ａ１；Ａ７）の周りを回転する前記環状チャンネル（２７；１２１）に沿って一部延長することを特徴とする請求項１〜３項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第一の軸（Ａ１;Ａ７）周りの前記環状チャンネル（２７；１２１）の回転速度を調整することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記浸透工程が、前記粘稠液体及び前記凝集体を前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）によって排出管（２５；１１９）及び連結管（３３、１５０）へ運搬することを提供することを特徴とする請求項４又は５項に記載の方法。
【請求項７】
前記排出管（２５；１１９）が、運搬の流れ方向に沿って増大する断面を有することを特徴とする請求項６項記載の方法。
【請求項８】
前記連結管（３３；１５０）の断面を調整することを特徴とする請求項６又は７項に記載の方法。
【請求項９】
前記環状チャンネル（２７；１２１）の内側で前記固体粒子と混合した前記粘稠液体を脱気することを特徴とする請求項５〜８項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記凝集体が細長い繊維であり、前記集合物が連続長繊維ストランドであり、前記方法は、前記連続長繊維ストランド（７）を前記環状チャンネル（２７）へ前記第二の経路（Ｐ２）に沿って運搬し、前記粘稠液体に長繊維ストランド供給装置（６）から前記長繊維ストランド（７）を引きこみ、前記長繊維ストランド（７）を引っ張らせることを提供することを特徴とする請求項５〜９項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記浸透装置（１０３）の下流で、かつ前記分散装置（１０５）の上流の第三の経路（Ｐ３）に沿って配置されている切断装置（４）によって長繊維ストランドを繊維に切断することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記粘稠液体と前記繊維が前記第三の経路（Ｐ３）に沿って運搬されるとき、前記分散装置（５；６２；７８）によって前記繊維を前記粘稠液体中へ分散させることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記繊維を前記粘稠液体の中へ分散させるために、ローター（５４；６５；８１）に関して接続方向に配向した第一の鋭角末端部材（６０；７３；８６；８８；９０）を回転させて、前記第一の鋭角末端部材（６０；７３；８６；８８；９０）を前記粘稠液体の中及び前記繊維の間へ貫通させることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記繊維を前記粘稠液体の中へ分散させるために、ローターによって前記粘稠液体及び前記繊維を第二の鋭角末端部材（７７；９４，９５，９６）に対して回転させることを特徴とする請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
凝集体が粉末素固体粒子であり、集合物が結合した粉末素固体粒子の集団であり、前記方法は、前記集合物を第二の経路（Ｐ２’）に沿って前記環状チャンネル（２７、１２１）へ少なくとも１つの投入ユニット（１８；１１１）によって供給することを提供することを特徴とする請求項４〜９項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記粘稠液体を前記環状チャンネル（１２１）の少なくとも１つの面（１２３、１２４）に渡って塗布し、前記集合物を前記塗布された粘稠液体に渡って分配することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記塗布ヘッド（１３０）と前記環状チャンネル（１２１）の前記面（１２３、１２４）との間の小さな間隙（１６０）を除いて、前記環状チャンネル（１２１）のほとんど総ての横断流面を占める塗布ヘッド（１３０）からなる第一の塗布部材（１２５）によって、前記粘稠液体を塗布することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
５０℃と３００℃の間の範囲の温度で分解する吹出し剤溶液と前記集合物とを予め混合することを特徴とする請求項１５〜１７項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記吹出し剤が、極性溶媒からなる溶液において溶解することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記溶液中の前記吹出し剤の濃度が、０重量％を超えて５０重量％の間の範囲であることを特徴とする請求項１８又は１９項に記載の方法。
【請求項２１】
前記溶液中に溶解する前記吹出し剤の平均粒子寸法が、１ナノメーター未満であることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記極性液体溶媒が、水であることを特徴とする請求項１８〜２１項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記水溶性吹出し剤が、クエン酸、重炭酸ナトリウム、及びそれらの混合物からなる群において選択される請求項１８〜２２項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
ポリマーマトリクスに組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための装置であって、前記装置（１；１０１；１５１；１６１）は、ポリマーをポリマーマトリクスを規定するのに適する粘稠液体中に溶解し、前記粘稠液体を第一の経路（Ｐ１）に沿って運搬するための可塑化装置（２；１０２；１５２；１６２）と、素固体粒子又は凝集体の集合物を第二経路（Ｐ２）に沿って供給するための供給装置（６；８；１０４；１５４；１６４）とからなり、前記装置は、前記粘稠液体を前記凝集体の間に第三の経路（Ｐ３）に沿って浸透させるための浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）と、及び前記凝集体を前記粘稠液体中へ前記第三の経路（Ｐ３）に沿って分散させるために、前記第三の経路（Ｐ３）に沿って前記浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）の下流に配置した分散装置（５；１０５；１５５；１６６）とからなることを特徴とする装置。
【請求項２５】
前記浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）が、対応する第一の軸（Ａ１；Ａ７）周りの回転用に少なくとも環状チャンネル（２７；１２１）からなり、かつ前記粘稠液体を引きこむのに適した少なくとも環状チャンネルポンプからなることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）は、前記環状チャンネル（２７；１２１）の回転速度を調整するための変速モーター（Ｍ）を含むことを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）が前記少なくとも１つの環状チャンネルポンプ（１９；１１２）の排出管（２５；１１９）を含むことを特徴とする請求項２４〜２６項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
前記排出管（２５；１１９）は、運搬の流れ方向において増大する断面を提供する部分を含むことを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記連結管（３３；１５０）が、前記部分の下流に流量調整弁（３４）を含むことを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）が、ポンプハウジング（２０；１１３）と；少なくとも１つの環状チャンネル（２７；１２１）を有するローター（２１；１１４）と；前記液体―固体組成物を環状チャンネル（２７）の内側で脱気するか、気体を前記液体―固体組成物へ供給するために、前記ポンプハウジング（２０；１１３）を横切り前記少なくとも１つの環状チャンネル（２７；１１３）を外側に連結するための引き込み口（１１８）とからなる請求項２４〜２９項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記可塑化装置（１５２）及び前記分散装置（１５５）が単一の押出成型機（１５６）によって規定されており、前記浸透装置（１０３）は前記単一の押出成型機（１５６）に迂回して連結していることを特徴とする請求項２４〜３０項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記分散装置（１６５）は、ハウジング（１６８）を有する押出成型機（１６７）と、前記ハウジング（１６８）において第二の軸（Ａ８）周りを回転し、前記粘稠液体及び前記分散された素固体粒子の前記組成物を注入ノズルを通じて注入するために前記第二の軸に沿って往復運動することが可能なローター（１６９）と、鋭角末端部材（１７６）を支持し、かつシャフト（１７２）とともに往復運動するのに適した軸受筒（１７５）とからなることを特徴とする請求項２４〜３０項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
凝集体が細長い繊維であり、集合物が連続長繊維ストランドであり、前記装置が、前記環状チャンネル（２７）への連続長繊維ストランド供給装置（６）と、前記環状チャンネル（２７；１２１）が回転に置かれたとき前記連続長繊維ストランド（７）を引き込むための前記粘稠液体充填環状チャンネル（２７）とからなる請求項２４〜３２項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
前記浸透装置（１０３）の下流と前記分散装置（１０５）の上流に位置し、前記第三の経路（Ｐ３）に沿って連続長繊維ストランド（７）を繊維に切断する切断装置（４）を含むことを特徴とする請求項３３記載の装置。
【請求項３５】
前記分散装置（５；６２；７８）が、所定の方向において４つの軸（Ａ３，Ａ４；Ａ５；Ａ６）周りに回転可能なシャフト（５５；６６；８２）を有する押出成型機と、前記シャフト（５５；６６；８２）に固定され、前記粘稠液体及び繊維を第三の経路（Ｐ３）に沿って運搬するのに適した少なくとも１つのスクリュー運搬モジュール（５６；６７）と、前記繊維を前記粘稠液体に分散させるのに適した前記シャフト（５５；６６；８２）に固定された少なくとも１つの分散モジュール（５７；６８；８３）とからなることを特徴とする請求項２４〜３４項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
各分散モジュールが、前記粘稠液体及び前記繊維の中で回転可能であり、前記シャフト（５５；６６；８２）の回転方向でともに配向する第一の鋭角末端部材（６０；７３；８６；８８）を含むことを特徴とする請求項３５記載の装置。
【請求項３７】
前記押出成型機（５１；６３；７９）が、前記シャフト（５５；６６；８２）の回転方向に関して反対の方向に配向する第二の鋭角末端部材（７７；９４，９５，９６）を含むことを特徴とする請求項３６記載の装置。
【請求項３８】
凝集体が粉末素固体粒子であり、集合物が粉末素固体粒子の結合した集団であり、前記装置が第二の経路（Ｐ２’）に沿って前記粉末集合物を前記環状チャンネル（２７；１２１）へ連続的に運搬するための投入ユニット（１８；１１１）からなる粉末集合物供給装置（８；１０４）を含むことを特徴とする請求項２４〜３７項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
前記環状チャンネル（１２１）が、２つの環状面（１２３）及び円筒型面（１２４）によって規定され、前記環状チャンネルポンプ（１１２）が、前記環状面（１２３）の少なくとも１つ及び前記円筒型面（１２３）に渡って前記粘稠液体を塗布するのに適する第一の塗布部材（１２５）と、前記粉末集合物を前記環状チャンネル（１２１）に沿って塗布された前記粘稠液体に渡って分配する投入ユニット（１８；１１１）とからなることを特徴とする請求項３８記載の装置。
【請求項４０】
第一の塗布部材（１２５）が、塗布ヘッド（１３０）と前記環状面（１２４）及び前記円筒型面（１２３）との間の小さな間隙（１６０）を除いて、前記環状チャンネル（１２１）のほとんど総ての横断流面を占め、前記粉末集合物を前記粘稠液体に渡って分配するのに適する傾斜面（１３６、１３７）を含む前記塗布ヘッド（１３０）からなることを特徴とする請求項３９記載の装置。
【請求項４１】
脱気目的のために、前記粘稠液体に混合した前記粉末集合物の前記組成物を塗布するための第二の塗布部材（１２６）からなり、前記第二の塗布部材（１２６）が、前記環状チャンネル（１２１）の回転方向において、前記第一の塗布部材（１２５）の下流に位置し、かつ塗布ヘッド（１４２）と前記環状面（１２４）及び前記円筒型面（１２３）との間の小さな間隙（２６０）を除いて、前記環状チャンネル（１２１）のほとんど総ての横断流面を占める前記塗布ヘッド（１４２）を含むことを特徴とする請求項３９又は４０記載の装置。
【請求項４２】
粘稠液体及び固体粒子が経路（Ｐ３）に沿って運搬されるとき、分散装置（５；６２；７８）によって前記固体粒子を前記粘稠液体の中へ分散させる方法であって、前記方法が、前記分散装置において前記粘稠液体と前記固体粒子を所定の方向へ運搬する工程からなり、前記方法は、前記粘稠液体を前記運搬方向に対して横向きの鋭角末端部材を経由して貫通させることを特徴とする方法。
【請求項４３】
前記固体粒子を前記粘稠液体中へ分散させるために、ローター（５４；６５；８１）に関して接続方向に配向する第一の鋭角部材（６０；７３；８６、８８、９０）を回転させて、前記第一の鋭角部材（６０；７３；８６、８８、９０）を前記粘稠液体及び前記固体粒子間へ貫通させることを特徴とする請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記固体粒子を前記粘稠液体中へ分散させるために、ローターによって前記粘稠液体及び前記固体粒子を第二の鋭角末端部材（７７；９４、９５，９６）に対して回転させることを特徴とする請求項４２又は４３項に記載の方法。
【請求項４５】
固体粒子を粘稠液体中へ分散させる装置であって、軸（Ａ３、Ａ４；Ａ５；Ａ６）の周りを回転可能なシャフト（５５；６６；８２）を有する押出成型機（５１；６３；７９）と、前記シャフト（５５；６６；８２）に固定され、かつ前記粘稠液体及び前記固体粒子を経路（Ｐ３）に沿って運搬方向において運搬するのに適した少なくとも１つのスクリューモジュール（５６；６７）とからなり、前記分散装置は、前記押出成型機が前記シャフト（５５；６６；８２）に固定され、かつ前記粘稠液体中において回転可能で前記シャフトの回転方向にともに配向した第一の鋭角末端部材（６０；７３；８６，８８）を含む少なくとも１つの分散モジュール（５７；６８；８３）とからなることを特徴とする装置。
【請求項４６】
前記押出成型機（５１；６３；７９）が、ハウジングと、前記ハウジングに固定され、かつ前記第一の鋭角末端部材（６０；７３；８６，８８）の反対の方向に配向させた前記第二の鋭角末端部材（７７；９４，９５，９６）とからなることを特徴とする請求項４５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーマトリクス中に含まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体粒子を含有するポリマーマトリクスを有する複合材料からなる製品は、ますます多くの用途、とりわけ、構造強化部品、充填フィルム、ナノ複合材料などにみられる。このような複合材料からなる製品の増大する普及は、それらの高性能、汎用性及び相対的な低製造コストに依存する。複合材料は、いくつかの異なる特性を満足することが可能で、固体粒子の形状、量、及び構成材料に依存する機械的及び物理的特性を提供することができる。
【０００３】
ポリマーマトリクスは、一般に、熱可塑性ポリマー、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン、ポリスルホン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートなどからなるが、ポリマーマトリクスは、熱硬化性樹脂からなることができる。熱硬化性樹脂の例は、硫化ゴム、フェノール-ホルムアルデヒド（ベークライト）、尿素-ホルムアルデヒド、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などである。
【０００４】
ポリマーマトリクス中に含まれる固体粒子は、通常、粉末か繊維である。粉末と繊維の両方は、液体ポリマーマトリクス中で液体-固体混合工程によってポリマーマトリクスの凝固前に混合される。
【０００５】
粉末は、ポリマーマトリクスとともに混合するのに適した球状又は角柱形を有する充填剤又は添加剤であり、例えば、大部分が１nmから１０，０００．００nm（nm＝ナノメーター）の範囲の寸法を有する、無機粉末、木粉、粉末有機物質、固体又は中空ガラス球である。
【０００６】
ポリマーマトリクスに組み込まれる繊維は、典型的に細長い形状を有し、アスペクト比又は、長さの厚みに対する割合によって特徴付けられる。ポリマーマトリクス中に組み込まれるのに適する繊維は、ガラス繊維などの無機繊維、カーボン又はアラミドなどの合成繊維、又はポリエステル繊維、又はジュート、綿、麻、亜麻、ケナフ麻、サイザル麻、ココヤシ、羊毛などの天然繊維である。繊維は、ガラスロービングなどの複数の連続長繊維のストランドから切断され、しばしば、単位長さ当たりの極低重量（ＴＥＸ＝キロメータ当たりのグラム重量）によって規定される。例えば、Cetrotex-Europe社によってロービングRO99P319として販売されている連続長繊維は、１７ミクロン直径のEガラス長繊維からなり、各ストランドは１２００のTEX値を有し、約２０００長繊維からなる。
【０００７】
一般に、固体粒子は、粉末であろうと繊維であろうと、仮に、それらが液体ポリマーマトリクスの至るところに、前記ポリマーマトリクスが最終的に凝固する前に完全に分散されるなら、最終複合材料にプラスの機械的貢献を与える。
【０００８】
完全な分散とは、各素固体粒子が液体-固体混合工程中に液体ポリマーマトリクスによって完全に囲まれるか、又は、言い換えれば、液体-固体界面領域が総ての素固体粒子の総ての外側の表面領域の合計と等しいことを意味する。もし、例えば、Ｎが球形状の総ての素固体粒子の数であり、Ｒが素固体粒子の平均統計半径であると仮定すると、完全な分散は、液体-固体界面表面Ｓｉは、Ｎ４πＲ２と等しいとき生じる。他方、もし、大部分の長繊維の例のように素粒子が円筒型形状を有するなら、完全な分散は、液体-固体界面Ｓｉが、ＮＬ２Ｒπ（ここで、Ｌは、円筒型形状粒子の長さであり、Ｒは平均統計断面の半径である。）に等しいとき生じる。
【０００９】
粘稠液体ポリマーマトリクスの完全な粉末分散の意味をよりよく理解するために、凝集体と集合物の概念を想い起こす価値がある。凝集体は、例えば、粉砕工程によって得られ、しばしば平均統計寸法について規定されるような素固体粉末粒子である。例えば、粉末が２μの統計平均寸法を有することとして参照されるとき、それは、当該粉末を規定する凝集体の平均統計寸法が２μであることを意味する。実際のところ、凝集体は、第一のファン・デル・ワールス-ハマカ（Van der Waals-Hamaker）力のような結合性吸引力の下で集合物に集合化される。明確化のために、上述したような界面表面Ｓｉは、凝集体の外側表面を意図するべきである。
【００１０】
たとえファン・デル・ワールス-ハマカ力が、繊維や長繊維を用いるよりも粉末を用いる方が強いとしても、ファン・デル・ワールス-ハマカ力は、粉末ばかりでなく、繊維及び長繊維にも影響を及ぼす。さらに、ストランドの長繊維は、それらを分解することなくそれらを放出可能な上限臨界エネルギーが、かなり低いとき、分散させることがかなり困難である。繊維の長さ、結果として、複合材料の機械特性を害さないようにするために、長繊維を液体ポリマーマトリクス中へ分散させるとき、制御されていない方法で長繊維を破壊させないことは明白に重要である。
【００１１】
要するに、「凝集体」の語の意味は、個々の粉末粒子、及び個々の繊維を包含し、「集合物」の語の意味は、個々の粉末粒子の集合、及び連続長繊維ストランド又は束を包含する。
【００１２】
ポリマーマトリクスを規定するのに適した熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂は、１０Pas〜２０、０００Pasまでの範囲の典型的な粘度値を有する液体ポリマーマトリクスへの塑性化又は溶融によって液化する一方、集合物は、液体ポリマーマトリクス中へ導入される。
【００１３】
既知の方法は、ポリマーマトリクスの可塑化によって；集合物とポリマーマトリクスとを、後者が粘稠液体状態において見出される限り、組み合わせることによって；押出成型機の所定の部分において組成物を混合することによって、凝集体をポリマーマトリクス中へいかに分散させるかを教示する。既知の方法は、それらが、集合物中へ集合した凝集体へ過剰な圧力を放出するとき、凝集体をポリマーマトリクスへ最適に分散させるには不適当である。過剰の静水圧縮力が、集合物へ放出されるとき、それらの密度は増加し、集合物を通じて毛細管流動チャンネルを形成する内部凝集体自由空間が、より小さくなり、液体ポリマーマトリクスのチャンネルへの浸透を困難にするか時々不可能にする。さらに、集合物が長繊維ストランドであるとき、過剰な混合圧は長繊維の大きな制御不可能な破壊を生じさせる可能性がある。
【００１４】
特に、Werner & Phleiderer に対する英国特許第1,151,964号は、連続長繊維ストランド（ロービング）を、ポリマーマトリクスが運搬されているスクリュー押出成型機の中へいかに導入するかを教示する。この押出成型機は、共回転、自己-拭取り式ツインスクリュー押出成型機である。上述した方法の主な欠点は、液体ポリマーマトリクスによって濡れる前に長繊維がスクリューによって圧力を加えられて、それゆえに制御不可能な破壊を経ることである。
【００１５】
Werner & Phleiderer に対する米国特許第5,110,275号は、連続長繊維ストランドをスクリュ−押出成型機の中へ前浸透装置を通じて導入することを教示する。前浸透装置は、静流装置であり、たとえば、引っ張り力を調整する困難性などの引き抜き用の他の同様の装置から既知のすべての欠点を招く。さらに、ゆっくりとした引っ張り速度は、かなり多くの長繊維ストランド糸巻きを要求する。
【００１６】
Woodshed Technologies社に対する米国特許第6,186,769号は、連続長繊維ストランドを、ロールによって挟まれ、繊維へと切断し、前記繊維を射出成型装置へ供給する切断位置へ如何に充填し供給するかを教示する。最も明白な欠点の一つは、ピンチングロールを通じての高繊維速度であり、それは、十分な浸透を許さず、ロールのかみ具合の頻繁な調整を要求する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】英国特許第1,151,964号
【特許文献２】米国特許第5,110,275号
【特許文献３】米国特許第6,186,769号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
発明の開示
本発明の目的は、従来技術の方法の欠点を克服する、ポリマーマトリクス中に組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための方法を提供し、特に、ポリマーマトリクスの至る所への固体粒子の分散を改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に従って、ポリマーマトリクス中に組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための方法が提供され、当該方法は、第一の経路に沿ってポリマーマトリクスを規定するのに適した粘稠液体を運搬する工程と、第二の経路に沿って、素固体粒子を規定する凝集体の集合物を運搬する工程と、前記集合物と前記粘稠液体とを混合する工程とからなり、前記方法は、さらに浸透装置において第三の経路に沿って前記凝集体中に前記粘稠液体を浸透させる工程と、前記浸透装置の下流に配置した分散装置において第三の経路に沿って前記凝集体を前記粘稠液体の中へ分散させる工程とからなることによって特徴付けられる。
【００２０】
さらに、本発明は、ポリマーマトリクス中に組み込まれる素固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するのに適した装置に関する。
【００２１】
本発明によれば、ポリマーマトリクスに組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための装置であって、前記装置は、ポリマーをポリマーマトリクスを規定するのに適する粘稠液体中に溶解し、前記粘稠液体を第一の経路に沿って運搬するための可塑化装置と、素固体粒子又は凝集体の集合物を第二経路に沿って供給するための供給装置とからなり、前記装置は、前記粘稠液体を前記凝集体の間に第三の経路に沿って浸透させるための浸透装置、及び前記凝集体を前記粘稠液体中へ前記第三の経路に沿って分散させるために、前記第三の経路に沿って前記浸透装置の下流に配置した分散装置とからなることによって実現される。
【００２２】
本発明は、固体粒子を粘稠液体へ分散させる方法に関する。
【００２３】
本発明によれば、粘稠液体及び固体粒子が経路に沿って運搬されるとき、前記固体粒子を前記粘稠液体の中へ分散装置によって分散させる方法が提供され、前記方法は、前記粘稠液体及び前記固体粒子を所定の方向へ前記分散装置において運搬する工程からなり、前記方法は、前記運搬方向に対して横向きの鋭角末端部材を経由して貫通させることを特徴とする。
【００２４】
本発明は、さらに固体粒子を粘稠液体の中へ分散させるための装置に関する。
【００２５】
本発明によれば、固体粒子を粘稠液体の中へ分散させるための装置であって、軸の周りを回転可能なシャフトを有する押出成型機と、前記シャフトに固定され、かつ前記粘稠液体及び前記固体粒子を経路に沿って運搬方向において運搬するのに適した少なくとも１つのスクリューモジュールとからなり、前記分散装置は、前記押出成型機が、前記シャフトに固定され、かつ前記粘稠液体中において回転可能で前記シャフトの回転方向にともに配向した第一の鋭角末端部材を含む少なくとも１つの分散モジュールからなるという事実によって特徴付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明の追加の原理及び利点は、以下の説明、非限定的な具体例を通じて、添付図の図面を参照して、さらに明確になるであろう。
【図１】図１は、いくつかの部分が透明性のために除かれていて、他の部分が断面化されている本発明による装置の透視図である。
【図２】図２は、いくつかの部分が透明性のために除かれていて、他の部分が断面化されている図1の装置の詳細を示す拡大スケール透視図である。
【図３】図３は、いくつかの部分が透明性のために除かれていて、他の部分が断面化されている、動作における図１の装置のさらなる詳細を示す拡大スケールの透視図である
【図４】図４は、いくつかの部分が透明性のために除かれていて、他の部分が断面化されている、本発明による分散装置の透視図である。
【図５】図５は、図４の分散装置の拡大した断面図である。
【図６】図６は、図4及び図５の分散装置の変形物の断面図である。
【図７】図７は、いくつかの部分が透明性のために除かれていて、部分が断面化されている、本発明の第二の実施態様によるポリマーマトリクス中に組み込まれた固体粒子を有する複合材料を生産する装置の透視図である。
【図８】図８は、いくつかの部分が透明性のために除かれていて、他の部分が断面化されている図７の装置の詳細を示す拡大スケールの透視図である。
【図９】図９は、いくつかの部分が透明性のために除かれていて、他の部分が断面化されている図７の装置のさらなる詳細を示す拡大スケールの透視図である。
【図１０】図１０は、図９の装置の詳細を示す拡大スケールの透視図である。
【図１１】図１１は、部分が断面の状態の、図１０の詳細を示す透視図である。
【図１２】図１２は、図９の詳細の拡大スケールにおける透視図である。
【図１３】図１３は、いくつかの部分が断面化されていて、他の部分が透明性のために除かれている、本発明の第三の実施態様によるポリマーマトリクス中に組み込まれた固体粒子を有する複合材料を生産する装置の透視図である。
【図１４】図１４は、いくつかの部分が断面化されていて、他の部分が透明性のために除かれている、本発明の第四の実施態様によるポリマーマトリクス中に組み込まれた固体粒子を有する複合材料を生産する装置の透視図である。
【図１５】図１５は、図１４の装置の詳細を示す拡大スケールの断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の形態
図１を参照しながら、参照番号１は、ポリマーマトリクス中に組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための装置を示す。装置１は、可塑化装置２、浸透装置３；切断装置４；及び分散装置５を含む。
【００２８】
可塑化装置２は、熱可塑性ポリマーを可塑化する機能を有し、ポリマーマトリクスが熱硬化性樹脂からなるとき、必ずしも必要ではなく、省略することができる。装置１は、連続長繊維ストランド７を浸透装置３へ運搬するための連続長繊維ストランド供給装置６と、粉末集合物９を浸透装置３へ運搬するための粉末集合物供給装置８とを含む。連続長繊維ストランド７は、本質的に細長い繊維又は凝集体などの素固体粒子の集合物である。同様に、粉末集合物９は、素固体粒子又は凝集体の結合した集団である。可塑化装置２は、ハウジング１０と、ハウジング１０内での回転用及び粘稠液体のポンプ用の可塑化スクリュー１１と、ポリマー、例えば、顆粒Ｇ状のものを、ハウジング１０及び可塑化スクリュー１１、及び出口金型１３へ供給するためのホッパー１２と、を含む。顆粒Ｇは、ホッパー１２へ供給されて、可塑化スクリュー１１によって出口金型１３へ経路Ｐ１に沿って運搬される。ハウジング１０は、駆動モーターによって回転する可塑化スクリュー１１と共同して、添付の図において図示しない既知の手段によって顆粒Ｇを融解するために加熱される一方、出口金型１３は、粘稠液体状態のポリマー材料を浸透装置３へ供給する。簡潔さのために、粘稠液体状態における前記ポリマー材料は、以下において、「粘稠液体」と言及される。
【００２９】
前記長繊維ストランド-供給装置６は、長繊維ストランド７の糸巻き用に巻き戻し位置１４と、長繊維ストランド７を浸透装置３へ経路２に沿って案内するためのガイド部材１６とを含む。
【００３０】
粉末集合物-供給装置８は、粉末集合物９を浸透装置３へ経路Ｐ２’に沿って供給するために粉末スクリュー重力投入ユニット１８へ接続された供給ホッパー１７を含む。
【００３１】
浸透装置３及び分散装置５は、共通経路Ｐ３を両者が粘稠液体及び集合物が運搬される共通の経路Ｐ３を規定する。
【００３２】
浸透装置３は、粘稠液体を長繊維ストランド７の長繊維の間に浸透させる機能を有し、その結果、粘稠液体は、長繊維ストランド７の各長繊維を完全にか、又はほぼ完全に取り囲む。同様に、浸透装置３は、粘稠液体を粉末集合物の間に浸透させる機能を有し、その結果、粘稠液体は、粉末集合物９の各素固体粒子を完全にか、又はほぼ完全に取り囲む。さらに、長繊維ストランドの場合、浸透装置３は、長繊維ストランド７を長繊維ストランド-供給装置６から引っ張り、かつ解すための機能を有する。
【００３３】
特に、浸透装置３は、ポンプハウジング２０と、ポンプ２０に対して軸Ａ１の周りを回転し、変速モーターＭによって駆動するローター２１とからなる、粘稠液体引込用環状チャンネルポンプ１９を含む。
【００３４】
ポンプハウジング２０は、粘稠液体をローター２１へ供給するためのポート２２と、２つの長繊維ストランド７をローター２１へ供給するための２つのポート２３と、粉末９をローター２１へ供給するためのポート２４とを有する。浸透装置３は、排出管２５へ接続した排出ポートを含み、それを通じて長繊維ストランド７及び／又は粉末集合物９とともに混合した粘稠液体がポンプ１９によって分散装置５へ押しやられる。
【００３５】
図２を参照して、ローター２１は、軸Ａ１の周りを回転するシャフト２６と、それぞれがスタータ２０の円筒型面２８によって規定されている３つの環状チャンネル２７と、ローター２１の円筒型面２９と、ローター２１に面する２つの環状面３０とを有する。各環状チャンネル２７は、幅Ｗと深さＨとを有する。
【００３６】
図３を参照して、ポンプ１９は、３つの転換部材３１を含む（図3に示されるものはそれらの１つだけである）。各転換部材は、基本的に角柱体によって規定されており、当該角柱体は、ポンプハウジング２０の凹部に取り付けられ、環状チャンネル２７において一部突き出しており、円筒型面２９がこすれるような、かつ粘稠液体及び集合物が排出管２５へ向って転換させるような方法で、ローター２１へ円筒型面２９に沿って接触している端３２を提供する。転換部材３１は、環状チャンネル２７に沿って供給される粘稠液体においてプラスの圧力勾配を決定するのに寄与する。
【００３７】
操作上の観点から、浸透装置３は、同時に、粘稠液体を可塑化装置２から、長繊維ストランド７を長繊維ストランド−供給装置６から受け取る。ポンプ１９のローター２１が回転し、同時に粘稠液体及び長繊維ストランドを受け取るとき、粘稠液体は、各長繊維ストランド７を図１の矢印によって指示される回転方向へ排出管２５へ向って引き込み又は「引っ張る」。長繊維ストランド７が受ける「引っ張り」効果は、粘稠液体と長繊維ストランド７の間に生じる剪断応力のために、粘稠液体の引き込みとカスケード状で長繊維ストランド７の引き込みを促進するローター２１の回転の組み合わされた作用を生じさせる。それゆえ、「引っ張り」力は、表面領域Ａで濡れた外側長繊維ストランド７を有する粘稠剪断応力τの製品によって決定される（引っ張り力  @  τＡ）。図３を再度参照して、粘稠液体及び長繊維ストランド７が排出ポートに近づくとき、それらは、対応する転換部材３１によって力を受け、環状チャンネル２７から抜け出し、本質的に円周方向から、本質的に放射方向へ排出管２５を通じてそらされる。
【００３８】
環状チャンネルポンプ１９内において、環状チャンネル２７の第一の部分に沿って、長繊維ストランド７は、粘稠液体（引き込み流）によって実質上引き込まれる一方、環状チャンネルポンプ１９の第二の部分において、排出管２５の近接において、長繊維ストランド７は、粘稠液体（圧力流）によって実質上プレスされるか、又は押される。
【００３９】
ポンプ１９のプラスの圧力性能は、典型的に０バールを超えて１００バールの間の範囲であり、好ましくは、５と５０バールとの間であり、長繊維ストランド-粘稠液体組成物が、環状チャンネル２７の下流を経由するという圧力落下に直面するために必要である。
【００４０】
言い換えれば、ポンプ１９は、プラスの圧力勾配＋ΔＰ/ｄｚ（但し、ｚ座標は、チャンネル円周上に置かれる。）を環状チャンネル２９の最後の部分において、排出管２５の注入口付近の最大圧力で展開する一方、ストランド-粘稠液体組成物は、排出管２５注入口付近の最大値を有し、マイナスの圧力勾配−ΔP/ｄｚ（但し、ｚ座標は、排出管２５運搬方向上に置かれる。）を経る。
【００４１】
一般に、粘稠液体のプラスの加圧を生じさせるための環状チャンネル２７の機能は、粘稠液体で充填した環状チャンネル２７の部分の役割である。粘稠液体で充填した環状チャンネル２７の部分は、角度ユニット（ラジアン）で表現される。もし、例えば、環状チャンネル２７の下流に沿った所定の圧力落下がπラジアンの充填長さを要求するなら、（環状チャンネル円周の半分）、それは、より低い圧力落下を持つものを意味し、πラジアンより短い充填長さを必要として、逆の場合もまた同様に、より高い圧力落下に対しては、πラジアンより長い充填長さを必要とする。充填したチャンネル部分が長ければ長いほど、浸透されるべき長繊維ストランド７の平均滞留時間も長くなる。
【００４２】
排出管２５の幾何学は、浸透装置３の浸透プロセスを最適化するために非常に重要な役割を演じる。排出管２５は、流れ方向に対して横へ長繊維ストランド７の変形を可能とする、断面を有する。長繊維は、次から次へと変形し、さらなる長繊維間の浸透を促進して折り畳まれる（図３）。長繊維ストランド７の長繊維は、環状チャンネル２７から排出管２５へ向って通過するとき、排出管２５の断面の増加の結果として、液体の運搬速度が減少するために、横方向に沿って変形する。したがって、排出管２５の断面を増加又は減少させることは、環状チャンネル内で生じる浸透に加えて、長繊維ストランドの長繊維の間隔を開けたり、緻密にしたり、ひいては、非常に効率的な浸透を促進するための方法である。
【００４３】
排出管２５によって提供される圧力落下が、環状チャンネル２７内での長繊維ストランド-粘稠液体組成物の所望の滞留時間を保障する限り、環状チャンネル２７の充填部分を決定するのに十分ではないことが生じるかもしれない。もし長繊維ストランド７が、環状チャンネル２７内で十分な時間滞在しないなら、浸透工程は完全ではないであろう。環状チャンネル２７における圧力落下を調整する方法は、流量調節装置３４を排出管２５に沿って配置することからなる（図１）。流量調節装置３４は、粘稠液体の流路を調整するための様々な入手可能な従来装置、例えば、１又はそれ以上の流路を有するスライド性ピストンなどの中から選択することができる。
【００４４】
図1に示すように、２つの長繊維ストランド７は２つの供給ポート２３へ供給され、粉末９は１つの供給ポート２４へ供給される。粉末９は、粘稠液体とともに環状チャンネル２７内で混合し、排出管２５を通じて圧力で押される転換部材３１まで運搬される。
【００４５】
切断装置４は、長繊維を所望の長さの繊維へ切断する機能を達成し、排出管２５に沿って、分散装置５の入口ポートの上流に配置されている。切断装置４は、粘稠液体中に組み込まれた長繊維を切断するのに適する従来の切断装置、例えば、ブレードカッター、スクリューカッター、ピストンカッターなどの中から選択することができる。
【００４６】
図１を参照して、分散装置５は、２つの伝達、並行、及び調整円筒型チャンバー５３を備えるハウジング５２を有する自己拭取り型共回転ツインスクリュー押出成型機５１と、一部交わる各軸Ａ３及びＡ４の周りを前記チャンバー５３内に回転するための２つのローター５４とを含む。
【００４７】
各ローター５４は、添付の図面には図示しないモーターによって駆動し、モジュラースクリュー部材５６及び分散部材５７とを搭載するスプライン軸５５を含む。モジュラースクリュー部材５６は、粘稠液体を経路Ｐ３に沿って運搬し汲み上げる機能を達成する一方、モジュラー部材５７は、粉末凝集体９又は繊維のいずれかの集合物を粘稠液体の中へ分散させる機能を有する。
【００４８】
一般に、各ローター５４は、粘稠液体-固体粒子組成物を運搬するのに適するセクション５８と、凝集体を粘稠液体の中へ分散させるのに適するセクション５９とを含む。各ローター５４は、一連の鋭角末端部材６０を含み、それぞれは、図１にしたがって、個別のローター５４の軸Ａ３又はＡ４に相対的に接続方向に配向しそれ自身の軸を有する円錐によって規定されている。より詳細には、各分散モジュラー部材５７は、２つの対称性突起物を有するリング６１と、１つの突起物近傍のリング６１に固定された鋭角末端部材６０とを含む。
【００４９】
分散装置５は、圧力を粘稠液体へ典型的に５〜１０００バールの間、好ましくは、５〜５００バールの間の範囲で発生させる。
【００５０】
添付の図において示されない別の実施態様によれば、鋭角末端部材６０は、円錐又は角錐が上に置かれた円筒又は角柱である。鋭角末端部材は、軸５５に対して接続方向へ配向した先端を有し、その結果、鋭角末端部材６０は粘稠液体の中へ「貫通」し、凝集体、すなわち繊維を分散させるために、せん断力をそれの中へ移す。さらに、鋭角末端部材６０は、繊維をスクリュー軸に相対的に前後方向において必然的に配向させる。この配向は、それが、製品において繊維が完全に軸の方向へ配向することを妨げるとき、特に有益であり、それゆえ、補強特性におけるより高い等方性度を促進させる。
【００５１】
図４，５及び６の別の実施態様を参照して、参照番号６２は、順に、ハウジング６４と、図示しないモーターによって軸Ａ５の周りの回転するためにハウジング６４に格納されたローター６５とを含むスクリュー押出成型機６３を含む分散装置を表す。
【００５２】
ローター６５は、スプライン軸６６と、スクリューモジュール６７と、スプライン軸６６上に両方とも搭載されている分散モジュール６８とを含む。ローター６５は、凝集体-粘稠液体組成物を運搬するのに適するスクリューモジュール６７によって規定されている第一のセクション６９と、凝集体を粘稠液体の至る所へ分散させるのに適する分散モジュールによって規定されている第二のセクション７０とを含む。
【００５３】
各分散モジュール６８は、リング７１と、本質的に放射状に突き出ており、軸Ａ５の周りに均等に分配されている４つのアーム７２と、各々がそれぞれのアーム７２から接線方向において突き出る４つの鋭角末端部材７３と、リング７１を近接したリング７１から間隔をあけるための間隔保持部材７４（図７）とを含む。
【００５４】
スクリュー押出成型機６３は、ハウジング６４上に別の軸配列において可動分散モジュール６８のリング７１で固定されている固定分散モジュール７５（図５）を含む。図５においてよりよく示されるように、各固定分散モジュール７５は、間隔保持部材７４へ向って伸びており、ハウジング６４から軸Ａ５に向かって突き出る４つの放射状のアーム７６と、軸Ａ６に対して相対的に同じ配向を有する４つの鋭角末端部材７７とを含む。各鋭角末端部材７７は、軸Ａ５に相対的に接線方向においてローター６５の方向と反対に伸びる端部で固定されている。
【００５５】
図６の変形物について、参照番号７８は、順に、ハウジング８０と、図示しないモーターによって駆動し、ハウジング８０内で軸Ａ６の周りを回転するローター８１とからなるスクリュー押出成型機７９を含む分散装置を表す。ローター８１は、分散モジュール８３と図６に図示しないスクリューモジュールとが搭載されているスプライン軸８２を含む。各分散モジュール８３は、リング８４と、リング８４から突き出ており、接線方向において配向した鋭角末端部材８６を支持する放射状のアーム８５と、リング８４から突き出ており、リング８４に向かって配向した鋭角末端部材８８を支持する放射状のアーム８７と、リング８４から突き出ており、ハウジング８０に向かって放射状に配向した鋭角末端部材を支持する放射状のアーム８９とを含む。ハウジング８０から３つのアーム９１、９２、及び９３は、ローター８１に向かって放射状に突き出ており、別の一組で軸Ａ６にそってアーム８５、８７、及び８９とともに組み立てられており、各鋭角末端部材９４、９５、及び９６を支持する。鋭角末端部材９４は、ローター８１の回転方向と反対の接線方向に配向しており、鋭角末端部材９５は、ローター８１回転方向と及びハウジング８０に向かって反対方向に配向しており、鋭角末端部材９６は、ローター８１に向かって放射方向へ配向している。
【００５６】
図７に関して、参照番号１０１は、ポリマーマトリクスに組み込まれた固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための装置を表す。装置１０１は、可塑化装置１０２と、浸透装置１１３と、粉末集合物９用の粉末集合物供給装置１０４と、分散装置１０５を含む。可塑化装置１０２は、ハウジング１０６と、ハウジング１０６内の回転用可塑化スクリュー１０７と、ポリマー、例えば、顆粒Ｇを、ハウジング１０６、及び粘稠液体を汲み上げる機能も達成する可塑化スクリュー１０７へ供給するためのホッパー１０８と、出口ポート１０９とを含む。顆粒Ｇは、ホッパー１０８へ供給され、可塑化スクリュー１０７によって出口ポートへ下方へ経路Ｐ１に沿って運搬される。ハウジング１０６は、添付の図に示さない既知の手段によって加熱され、その結果、顆粒Ｇは、徐々に融解されて、出口ポート１０９は、粘稠液体状態のポリマーを浸透装置１０３へ案内する。
【００５７】
粉末集合物供給装置１０４は、粉末集合物９を供給するためのホッパー１１０と、定率で粉末集合物９を浸透装置１０３へ経路Ｐ２’に沿って供給するためのLoss-In-Weight型ツインスクリュー重力投入ユニットとを含む。
【００５８】
浸透装置１０３は、粘稠液体を、粉末集合物９を形成している凝集体の間に浸透させる機能を有し、その結果、各間隔が開いた凝集体の完全な又はほぼ完全な表面を粘稠液体によって濡らす。特に、浸透装置１０３は、ポンプハウジング１１３と、及び軸Ａ７の周りにポンプハウジング１１３に関して変速モーターＭによって回転するのに適するローター１１４とを含む環状チャンネルポンプ１１２を含む。図９によれば、ポンプハウジング１１３は、粉末集合物供給ポート１１５と、粘稠液体供給ポート１１６と、塗布ポート１１７と、脱気ポート１１８と、排出管１１９とを含む。
【００５９】
図８を参照して、ローター１１４は、軸Ａ７の周りを回転可能なシャフト１２０と、各々がローター１１４の環状凹部及びポンプハウジング１１３の円筒型面１２２によって規定される２つの環状チャンネル１２１と、ローター１１４の円筒型面１２３と、互いに向かい合う２つの環状面１２４とを含む。
【００６０】
図９を参照して、ポート１１６、１１５、１１７、１１８及び１１９は、環状チャンネル１２１近傍に、順に、ローター１１４の回転方向に関連して位置する。環状チャンネルポンプ１１３は、ポート１１６内に搭載され、ローター１１４の軸Ａ７に向かって環状チャンネル１２１の内側へ突き出る塗布部材１２５と、ポート１１７内に搭載され、軸Ａ７に向かって環状チャンネル１２１の内側へ突き出る別の塗布部材１２６と、一部がポート１１９を占め、環状チャンネル１２１の中へ突き出る転換部材１２７とを含む。ポート１１８は、粘稠液体及び粉末集合物９の組成物を脱気するために、添付の図に示さない真空ポンプへ固定されている管１２８（図７）に連結されている。
【００６１】
図１０及び１１を参照して、塗布部材１２５は、ポート１１６へ搭載するのに適する角柱体１２９と、塗布金型１３０と環状チャンネル１２１の環状面１２４及び円筒型面１２３との間の小さい間隙１６０を除き、環状チャンネル１２１の断面と正確に合致するのに適する塗布金型１３０と、金型ヘッド１３０をポンプハウジング１１３へ外側から固定するフランジとを含む。金型１３０は、２つの鏡面対称からなり、角錐台１３２が向き合っている。各角錐台１３２は、角柱体１２９を有し不可欠であり、本質的に放射状で並行して反対側の角錐台１３２に向き合っている主要面１３３と、主要面１３３に対して垂直で隣接しており、操作中に環状チャンネル１２１の側面１２４に平行な２つの側面１３４と、主要面１３３に対して隣接し垂直であり、操作中に環状チャンネル１２１の円筒型面１２３と向かい合う前面１３５と、各々が側面１３４と他の傾斜面１３６とに隣接する２つの傾斜面１３６と、傾斜面１３６と前面１３５とに隣接する傾斜面１３７とを含む。
【００６２】
主要面１３３間において、２つの角錐台１３２を接合し、ギャップを通じて流れる粘稠液体の圧力下、同様の曲げ又は変形を避けるための接合部材１３９によって一部占有されるギャップ１２８が提供される。
【００６３】
図１１を参照して、塗布部材１２５は、フランジ１３１及び角柱体１２９を通じて伸びて、粘稠液体を環状チャンネル１２１へ供給するために、可塑化装置１０２の出口ポート１０９（図７）をギャップ１３８へ連通する管１４０が提供される。粘稠液体は、圧力下、ギャップ１３８を通じて側面１３４及び前面１３５へ流れ、環状チャンネル１２１の環状面１２４及び円筒型面１２３に渡って塗布される。
【００６４】
塗布部材１２５の機能は、粘稠液体と粉末凝集体との間の最大の接触面を混合前に進展させることである。
【００６５】
図９を参照して、塗布部材１２５の下流で、環状チャンネル１２１が、操作上、環状面１２４及び円筒型面１２３へ付着した薄い粘稠液体膜によって覆われる。供給ポート１１５は、角錐台１３２に相対的に垂直に位置し、供給ポート１１５を通じて供給された粉末集合物は、落下する粉末集合物を傾斜面１３６から環状面１２４へ向って、及び傾斜面１３７から円筒型面１２３へ向って方向転換させる角錐台１３２へ落ちる。そのような方法で、塗布部材１２５は、かなり大きい粘稠液体-粉末修吾物接触面を実現することも可能である。
【００６６】
図１２に関して、塗布部材１２６は、ポート１１７にフランジ（つば）をつけるのに適する角柱体１４１と、塗布金型１４２と環状チャンネル１２１の環状面１２４及び円筒型面１２３との間の小さい間隙２６０を除き、環状チャンネル１２１の断面と正確に合致するのに適する塗布金型１４２と、ポンプハウジング１１３に固定されたフランジ１４３とを含む。塗布金型１４２は、角柱体１４１を有し不可欠であり、操作中に環状チャンネル１２１の側面１２４に平行な２つの側面１４４と、操作中に環状チャンネル１２１の円筒型面１２３と向かい合う前面１４５と、各々が側面１４４に隣接する２つの傾斜面１４６と、傾斜面１４６と前面１４５とに隣接する傾斜面１４７とを含む。塗布部材１２６の機能は、環状チャンネル１２１の環状面１２４と円筒型面１２３とへ付着している薄い液体膜を作ること、ポート１１７と排出管１１９との間のチャンネル部分における液対-固体組成物の脱気を最適化することである。
【００６７】
脱気ポート１１８を通じて、ガスは、脱気目的のためにチャンネル１２１から吸引される。塗布部材１２６は、脱気を別の方法、例えば、分散装置１０５において実現できるので、決定的なものではない。
【００６８】
塗布部材１２６及び排出ポート１１８は、機能的に相互接続されており、図示しない変形型が省略されている。
【００６９】
方向転換部材１２７は、環状面１２４及び円筒型面１２３を解体するのに適する端１４９を有するくさび型のものを含む。方向転換部材１２７は、排出管１４８において配置されている。
【００７０】
端１４９は、所定の距離で円筒型面１２３から位置させることができ、それによって、粘稠液体の一部が環状チャンネル１２１に対して薄い融解膜の形状で再循環されることを可能にする。端１４９の円筒型面１２３からの有益な間隔距離は、典型的に約０．０１ｍｍから約２ｍｍである。
【００７１】
浸透した固体粒子と混合した粘稠液体は、省略されている鋭角末端部材６０を除き、分散装置５と同様の機能を有する分散装置１０５へ集合物-粘稠液体組成物を供給するのに適する連絡管１５０を通じて方向転換され、案内される。連結管１５０は、図９において示さない排出管１１９及び分散装置１０５へ連結していて、浸透装置１０３の一部である。
【００７２】
環状チャンネルポンプ１１２は、環状チャンネルポンプ１９の反対の方向において回転し、粉末集合物９は、環状チャンネル１２１の方向に関して反対の方向に供給される。
【００７３】
いくつかの場合において、浸透及び分散工程は、集合物-粘稠液体組成物を第三の経路Ｐ３に沿って、すなわち、浸透装置１０３と分散装置１０５を通じて供給されるとき、集合物の展開を促進するために、集合物を吹付け剤とともに予め混合することによって改善することができる。集合物と吹付け剤との前混合工程は、いずれかの乾燥混合装置、例えば、Plasmec  SrI社製（イタリア）により供給されるものの中で、従来技術のターボミキサーのタイプなどによって、集合物を浸透装置１０３の中へ導入する前に行われる。特に興味深いケースは、１ナノメーター（ｎｍ）又はそれ未満のオーダーの少なくとも１つの寸法をもつ凝集体からなるそれらの粉末集合物としてここで規定されるナノ粉末集合物に関する。典型的に非限定的なこのタイプのナノ粉末集合物の例は、約１ミクロン幅、１ミクロン長さ及び１ナノメートル厚さの寸法を有し、１〜３ｎｍの範囲の小板間に自由空間を有する小さい小板の積層によって特徴づけられるモンモリロナイトナノ-クレイである。長年の間、研究者らがナノ粉末集合物のポリマーマトリクス中への剥離を達成しようと試みている。ここで剥離とは、総ての単一小板が粘稠液体によってとり囲まれて、それらを粘稠液体を通じて無秩序状態で分配する効果をいう。例えば、スクリュー処理装置において混合することによって達成されるとき、このような剥離は、理論モデルによれば、凝集体と粘稠液体との間の大きな界面領域と、ナノ粒子の高いアスペクト比（＞１０００）の結果として、顕著な特性を示す新たな複合材料をもたらす。それでもなお、課題はかなり難しい。なぜなら、内部粒子距離は、典型的に数ｎｍ（例えば、３ｎｍ又はそれ未満）のオーダーであり、ポリマー分子鎖サイズ、特に、長距離ランダムコイルアモルファス鎖と競合するからである。このような分子サイズ問題のために、長距離ランダムコイルアモルファス鎖は、しばしば、小板の間に入ること（挿入）に成功するが、レピュテーション分子流モデル（the reputation molecular flow model）に従って卑劣な方法で動くので、非常に低い確率である（Plsについては、雑誌「de Gennes, P.G., Scaling
Concepts in Polymer Physics; Cornell University Press; Ithaca, NY, 1979」を参照。）。したがって、このような内部粒子通過を、ポリマー液体が容易に浸透する機会を有する程度まで増加させることが望ましい。このような内部粒子空間において、極性液体溶液の形態で、このような粉末集合物を浸透装置の中へ導入する前に、適切な吹付け剤を挿入することは、しばしば当該粉末は極性、かつ親水性の物質であり、容易に当該極性溶液を吸収するので、マイクロメ―ターであろうとナノメーターであろうと多くの粉末をポリマー液体の中へ浸透させ、かつ分散させる有益な方法を提供することを見出した。溶液の形態におけるこのような吹付け剤の挿入は、重要な条件である。なぜなら、溶液は、総ての寸法において、粒子が総て１ｎｍ未満の原子、小さい分子又は小さいイオンのサイズを有することによって特徴づけられ、それゆえに、集合体の凝集体間の極めて小さい自由空間の中へでさえも容易に侵入する機会を有することが周知だからである。したがって、ここで、多元接続性、カスケード機構が開示され、それは、第一の小さい吹付け剤粒子が、前記ナノ又はマイクロ粒子集合物の小さい内部凝集体ギャラリー（狭い空間）(galleries)の中へ前混合によって浸透前に挿入され、その後、このように挿入された吹付け剤粒子は、適切な温度及び圧力を浸透装置内で受けたとき、近接する凝集体を飛ばし、間隔をあけ、その結果、前記ナノ又はマイクロ粒子集合物のギャラリー寸法が拡大する一方、並行して、液体ポリマー分子は、それらが拡大されたガス圧の下、常法の流体力学的な流れ、例えば、圧力勾配又は毛細管流動などによって十分に空間が空いた状態のままである限り、このようなギャラリーの中へ入る機会を持つ。好ましくは、吹付けは、吹付けを生じさせるために適切なスクリュー自由容積を整えておくべき分散装置の最初のセクションにおいて、液体-粒子組成物が、浸透装置を離れた後に生じる。
【００７４】
マイクロメーター又はナノメーターの粉末を前混合するのに使用されるために適当な吹付け剤の溶液を調整するのに、いずれの多様な極性溶媒系、たとえば、水、アルコール、プロピレングリコール、１，３ブチレングリコール、及びそれらの混合物、及び多くの他のものを、使用することができ、明白な経済的及び環境的理由から好ましい溶媒は、水である。
【００７５】
極性溶媒の中に可溶な多くの吹付け剤は、好ましくは、マイクロメーター又はナノメーター粉末集合物の凝集体の間に浸透させるべきポリマーの処理温度周辺、例えば、５０℃と３００℃との間の範囲にある温度で分解する物質の中で、目的に応じて役立つように選択されることができる。極性溶媒に可溶な吹付け剤は、例えば、クエン酸、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、などであり、各々は、水溶性であり、それぞれ、２０℃で約１３３ｇ／１００ｍｌ、３０ｇ／１００ｍｌ、及び１７ｇ／１００ｍｌの水中での溶解度と、約１７５℃、１００−２００℃、及び１００℃の分解温度を示す。一般に、前記極性溶媒中に溶解するこのような吹付け剤の有益な濃度は、溶液の全重量に基づいて約０％を超えて約５０重量％、好ましくは、溶液の全重量に基づいて約０％を超えて１０重量％の範囲である。
【００７６】
親水性ナノメーター粉末の例は、例えば、Southern  Clay  Inc.  US社のクロイサイトＮa+（CloisiteＮａ+）という名の下で市場で入手可能な、モンモリロナイトナトリウムＮａ+である。
【００７７】
クエン酸の水溶液は、約１％から約５０％の範囲の濃度で、クロイサイトＮａ+小板のギャラリーの中へ首尾よく浸透し、本発明によって開示されるような同様の装置の中へ処理されて時に、加熱ポリマー溶液中へ導入するのに適している。
【００７８】
図１３を参照して、参照番号１５１は、ポリマーマトリクスの中へ組み込まれる固体粒子を有する複合材料の製品を製造する装置を示す。装置１５１は、可塑化装置１５２、浸透装置１５３、供給装置１５４、及び分散装置１５５とを含む。
【００７９】
装置１５１の特性は、可塑化装置１５２及び分散装置１５５は、図において、複合材料からなる製品を製造するために、ハウジング１５７と、各々がハウジング１５７を２つの部分に分離する２つの封止ブロック１５９を有するローター１５８と、ポリマーを可塑化しそれを液体状態において浸透装置１５３の中へ汲み上げる第一のセクションと、凝集体を粘稠液体の中へ分散させて、前記凝集体及び粘稠液体の組成物を図示しない金型を通じて汲み上げる第二のセクションとを含む自己拭取り共回転ツインスクリュー押出成型機である同様の押出成型機１５６である２つのセクションを表すことである。図１を参照して述べた排出管２５と同様の、封止ブロック１５９の上流の供給管１６０aによって、及び封止ブロック１５９の下流の供給管１６０aによって、浸透装置１５３はハウジング１５７へ連結されている。
【００８０】
図１３を参照して述べた例において、参照が繊維を粘稠液体の中へ分散させるための装置１５１へなされ、同様の原理が粉末凝集体の浸透及び分散にも適用されると理解される。スクリュー押出成型機１５６の代用として単一回転スクリュー押出成型機を使用することができる。図示しない多様な図１３の装置にしたがって、１以上の浸透装置を、直列に又は並列に同様のスクリュー押出成型機に沿って有益に搭載し、粉末集合物９及び長繊維集合物９、すなわち、長繊維ストランドを浸透させる機能を選択的に、かつ独立して達成することができる。
【００８１】
図１４に関して、参照番号１６１は、ポリマーマトリクス中に組み込まれた固体粒子を有する製品を製造するための装置を表す。装置１６１は、可塑化及びポンプ装置１６２と、浸透装置１６３と、長繊維ストランド７用の供給装置１６４と、分散装置１６５とを含む。装置は、示さないが、可塑化装置１６２と、浸透装置１６３と、及び分散装置１６５を回転させるための、複数の駆動装置も含む。可塑化装置１６２及び浸透装置１６３は、好ましくは分散装置１６５の後方先端部に位置する。
【００８２】
分散装置１６５は、順にハウジング１６８と、粘稠液体-固体組成物を金型１７１の中へ注入するために注入ノズル１７０が固定されているハウジング１６８の末端ゲートを通じて粘稠液体を注入するのに適する、軸Ａ８の周りを回転し、同じ軸Ａ８に沿って往復運動するためのローター１６９とを含むスクリュー押出成型機１６７を含む。ローター１６９は、液体-繊維組成物を運搬し、汲み上げるための第一のセクション、及び繊維を分散させるためのセクションであり、シャフト１７２とともに軸Ａ８に沿って、同時にシャフト１６９とともに連帯して稼働するように設計された軸受筒１７５と、注入金型を往復運動させるのに使用される既知のタイプの１つの逆止め弁と一体となった極端な自由端１７３と、を有するシャフト１７２を含む第二のセクションの、２つのセクションに分割されている。シャフト１７２は、水圧、電気的又は別のもののいずれかの適当な往復運動系の結果として軸の方向に動くように配置されている。繊維分散用の第二のセクションにおいて、ローター１６９は、分散モジュール６８（図７及び８を参照して詳細を述べた）、及び図１５の説明図によれば、分散モジュール６８の鋭角末端部材７３に相対的に反対の方向へ配向して軸受筒１７５に固定されている鋭角末端部材１７６を有する軸受筒１７５（図１５）とを含む。
【００８３】
ここで述べたような装置によって製造される製品は、ポリマーマトリクスに組み込まれた繊維及び／又は粉末凝集体を有する複合材料からなる連続押出又は断続的成形製品のいずれかとすることができる。
【図１】
2010513583.tif 000003
【図２】
2010513583.tif 000004
【図３】
2010513583.tif 000005
【図４】
2010513583.tif 000006
【図５】
2010513583.tif 000007
【図６】
2010513583.tif 000008
【図７】
2010513583.tif 000009
【図８】
2010513583.tif 000010
【図９】
2010513583.tif 000011
【図１０】
2010513583.tif 000012
【図１１】
2010513583.tif 000013
【図１２】
2010513583.tif 000014
【図１３】
2010513583.tif 000015
【図１４】
2010513583.tif 000016
【図１５】
2010513583.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月30日(2009.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーマトリクスに組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための方法であって、前記方法は、第一の経路（Ｐ１）に沿ってポリマーマトリクスを規定するのに適する粘稠液体を運搬する工程と、第二の経路（Ｐ２、Ｐ２’）に沿って、素固体粒子を規定する凝集体の集合物を運搬する工程と、前記集合物と前記粘稠液体とを混合する工程とからなり、前記方法は、さらに環状チャンネルポンプ（１９；１１２）の少なくとも回転チャンネル（２７；１２１）において前記集合物と前記粘稠液体とを混合する工程と、前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）において第三の経路（Ｐ３）に沿って前記凝集体中に前記粘稠液体を浸透させる工程と、前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）の下流に配置した分散装置（５；６２；７８；１０５；１５５；１６５）において第三の経路（Ｐ３）に沿って前記凝集体を前記粘稠液体へ分散させる工程と、からなり、前記第三の経路（Ｐ３）が、対応する第一の軸（Ａ１；Ａ７）の周りを回転する前記環状チャンネル（２７；１２１）に沿って一部延長することによって特徴付けられる複合材料からなる製品の製造方法。
【請求項２】
前記粘稠液体を前記凝集体間に第一の圧力下で浸透させて、各集合物の凝集体間自由空間を第一の圧力で充填すること、及び前記凝集体を前記粘稠液体に前記第一の圧力よりも高い第二の圧力下で分散させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第一の圧力が、０バールを超えて１００バールの間の範囲、好ましくは５と５０の間の範囲であり、前記第二の圧力は、５と１０００バールの間の範囲、好ましくは、５と５００バールの間の範囲であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第一の軸（Ａ１;Ａ７）周りの前記環状チャンネル（２７；１２１）の回転速度を調整することを特徴とする請求項１〜３項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記浸透工程が、前記粘稠液体及び前記凝集体を前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）によって排出管（２５；１１９）及び連結管（１５０）へ運搬することを提供することを特徴とする請求項１〜４項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記環状チャンネル（２７；１２１）の内側で前記固体粒子と混合した前記粘稠液体を脱気することを特徴とする請求項１〜５項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記凝集体が細長い繊維であり、前記集合物が連続長繊維ストランドであり、前記方法は、前記連続長繊維ストランド（７）を前記環状チャンネル（２７）へ前記第二の経路（Ｐ２）に沿って運搬し、前記粘稠液体に長繊維ストランド供給装置（６）から前記長繊維ストランド（７）を引きこみ、前記長繊維ストランド（７）を引っ張らせることを提供することを特徴とする請求項１〜６項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記環状チャンネルポンプ（１１２）の下流で、かつ前記分散装置（１０５）の上流の第三の経路（Ｐ３）に沿って配置されている切断装置（４）によって長繊維ストランドを繊維に切断することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第三の経路（Ｐ３）に沿って、第二の鋭角末端部材（７７；９４，９５，９６）に反対の方向であって、ローター（５４；６５；８１）に関して接続方向に配向した第一の鋭角末端部材（６０；７３；８６；８８；９０）を回転させて、前記第一の鋭角末端部材（６０；７３；８６；８８；９０）を前記粘稠液体の中及び前記繊維の間へ貫通させることによって、前記粘稠液体と前記繊維が運搬されるとき、前記分散装置（５；６２；７８）によって前記繊維を前記粘稠液体中へ分散させることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
凝集体が粉末素固体粒子であり、集合物が結合した粉末素固体粒子の集団であり、前記方法は、前記集合物を前記第二の経路（Ｐ２’）に沿って前記環状チャンネル（２７、１２１）へ少なくとも１つの投入ユニット（１８；１１１）によって供給すること、前記粘稠液体を前記環状チャンネル（１２１）の少なくとも１つの面（１２３、１２４）に渡って塗布すること、前記集合物を前記塗布された粘稠液体に渡って分配すること、を提供することを特徴とする請求項１〜７項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
塗布ヘッド（１３０）と前記環状チャンネル（１２１）の前記面（１２３、１２４）との間の小さな間隙（１６０）を除いて、前記環状チャンネル（１２１）のほとんど総ての横断流面を占める前記塗布ヘッド（１３０）からなる第一の塗布部材（１２５）によって、前記粘稠液体を塗布することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
５０℃と３００℃の間の範囲の温度で分解する吹出し剤溶液と前記集合物とを予め混合すること、前記吹出し剤が、極性溶媒、特に水を含む溶液において溶解すること、かつ、前記吹出し剤が、クエン酸、重炭酸ナトリウム、及びそれらの混合物からなる群において選択されること、前記溶液中の前記吹出し剤の濃度が、０重量％を超えて５０重量％の間の範囲であること、前記溶液中に溶解する前記吹出し剤の平均粒子寸法が１ナノメーター未満であること、を特徴とする請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
ポリマーマトリクスに組み込まれる固体粒子を有する複合材料からなる製品を製造するための装置であって、前記装置（１；１０１；１５１；１６１）は、ポリマーをポリマーマトリクスを規定するのに適する粘稠液体中に溶解させて、前記粘稠液体を第一の経路（Ｐ１）に沿って運搬するための可塑化装置（２；１０２；１５２；１６２）と、素固体粒子又は凝集体の集合物を第二経路（Ｐ２、P２’）に沿って供給するための供給装置（６；８；１０４；１５４；１６４）とからなり、前記装置は、前記粘稠液体を前記凝集体の間に第三の経路（Ｐ３）に沿って浸透させるための浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）と、及び前記凝集体を前記粘稠液体中へ前記第三の経路（Ｐ３）に沿って分散させるために、前記第三の経路（Ｐ３）に沿って前記浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）の下流に配置した分散装置（５；１０５；１５５；１６６）とからなり、前記浸透装置（３；１０３；１５３；１６４）が、対応する第一の軸（Ａ１；Ａ７）周りの回転用に少なくとも環状チャンネル（２７；１２１）からなり、かつ前記粘稠液体を引きこむのに適した少なくとも環状チャンネルポンプからなることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）は、前記環状チャンネル（２７；１２１）の回転速度を調整するための変速モーター（Ｍ）を含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記浸透装置（３；１０３；１５３；１６３）が前記少なくとも１つの環状チャンネルポンプ（１９；１１２）の排出管（２５；１１９）を含み、前記装置が、前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）の下流に流量調整弁（３４）を含むことを特徴とする請求項１３又は１４項に記載の装置。
【請求項１６】
前記環状チャンネルポンプ（１９；１１２）が、ポンプハウジング（２０；１１３）と；少なくとも１つの環状チャンネル（２７；１２１）を有するローター（２１；１１４）と；前記液体―固体組成物を環状チャンネル（２７）の内側で脱気するか、気体を前記液体―固体組成物へ供給するために、前記ポンプハウジング（２０；１１３）を横切り前記少なくとも１つの環状チャンネル（２７；１１３）を外側に連結するための引き込み口（１１８）とからなる請求項１３〜１５項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記可塑化装置（１５２）及び前記分散装置（１５５）が単一の押出成型機（１５６）によって規定されており、前記浸透装置（１０３）は前記単一の押出成型機（１５６）に迂回して連結していることを特徴とする請求項１３〜１６項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記分散装置（１６５）は、ハウジング（１６８）を有する押出成型機（１６７）と、前記ハウジング（１６８）において第二の軸（Ａ８）周りを回転し、前記粘稠液体及び前記分散された素固体粒子の前記組成物を注入ノズル（１７０）を通じて注入するために前記第二の軸に沿って往復運動することが可能なローター（１６９）と、鋭角末端部材（１７６）を支持し、かつシャフト（１７２）とともに往復運動するのに適した軸受筒（１７５）とからなることを特徴とする請求項１３〜１６項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
凝集体が細長い繊維であり、集合物が連続長繊維ストランドであり、前記装置が、前記環状チャンネル（２７）への連続長繊維ストランド供給装置（６）と、前記環状チャンネル（２７；１２１）が回転に置かれたとき前記連続長繊維ストランド（７）を引き込むための前記粘稠液体充填環状チャンネル（２７）とからなる請求項１３〜１８項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記浸透装置（１０３）の下流と前記分散装置（１０５）の上流に位置し、前記第三の経路（Ｐ３）に沿って連続長繊維ストランド（７）を繊維に切断する切断装置（４）を含むことを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記分散装置（５；６２；７８）が、所定の方向において４つの軸（Ａ３，Ａ４；Ａ５；Ａ６）周りに回転可能なシャフト（５５；６６；８２）を有する押出成型機（５１；６３；７９）と、前記シャフト（５５；６６；８２）に固定され、前記粘稠液体及び繊維を第三の経路（Ｐ３）に沿って運搬するのに適した少なくとも１つのスクリュー運搬モジュール（５６；６７）と、前記シャフト（５５；６６；８２）に固定され、前記繊維を前記粘稠液体に分散させるのに適した少なくとも１つの分散モジュール（５７；６８；８３）とからなることを特徴とする請求項１３〜２０項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
各分散モジュールが、前記粘稠液体及び前記繊維の中で回転可能であり、前記シャフト（５５；６６；８２）の回転方向でともに配向する第一の鋭角末端部材（６０；７３；８６；８８）、及び前記シャフト（５５；６６；８２）の回転方向に関して反対の方向に配向する第二の鋭角末端部材（７７；９４，９５，９６）を含むことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
凝集体が粉末素固体粒子であり、集合物が粉末素固体粒子の結合した集団であり、前記装置が第二の経路（Ｐ２’）に沿って前記粉末集合物を前記環状チャンネル（２７；１２１）へ連続的に運搬するための投入ユニット（１８；１１１）からなる粉末集合物供給装置（８；１０４）を含むことを特徴とする請求項１３〜２２項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記環状チャンネル（１２１）が、２つの環状面（１２３）及び円筒型面（１２４）によって規定され、前記環状チャンネルポンプ（１１２）が、前記環状面（１２３）の少なくとも１つ及び前記円筒型面（１２４）に渡って前記粘稠液体を塗布するのに適する第一の塗布部材（１２５）と、前記粉末集合物を前記環状チャンネル（１２１）に沿って塗布された前記粘稠液体に渡って分配する投入ユニット（１８；１１１）とからなることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
第一の塗布部材（１２５）が、塗布ヘッド（１３０）と前記環状面（１２４）及び前記円筒型面（１２３）との間の小さな間隙（１６０）を除いて、前記環状チャンネル（１２１）のほとんど総ての横断流面を占め、前記粉末集合物を前記粘稠液体に渡って分配するのに適する傾斜面（１３６、１３７）を含む前記塗布ヘッド（１３０）からなることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
脱気目的のために、前記粘稠液体に混合した前記粉末集合物の前記組成物を塗布するための第二の塗布部材（１２６）からなり、前記第二の塗布部材（１２６）が、前記環状チャンネル（１２１）の回転方向において、前記第一の塗布部材（１２５）の下流に位置し、かつ塗布ヘッド（１４２）と前記環状面（１２４）及び前記円筒型面（１２３）との間の小さな間隙（２６０）を除いて、前記環状チャンネル（１２１）のほとんど総ての横断流面を占める前記塗布ヘッド（１４２）を含むことを特徴とする請求項２４又は２５記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
分散装置１６５は、順にハウジング１６８と、粘稠液体-固体組成物を金型１７１の中へ注入するために注入ノズル１７０が固定されているハウジング１６８の末端ゲートを通じて粘稠液体を注入するのに適する、軸Ａ８の周りを回転し、同じ軸Ａ８に沿って往復運動するためのローター１６９とを含むスクリュー押出成型機１６７を含む。ローター１６９は、液体-繊維組成物を運搬し、汲み上げるための第一のセクション、及び繊維を分散させるためのセクションであり、シャフト１７２とともに軸Ａ８に沿って、同時にシャフト１６９とともに連帯して稼働するように設計された軸受筒１７５と、注入金型を往復運動させるのに使用される既知のタイプの１つの逆止め弁と一体となった極端な自由端１７３と、を有するシャフト１７２を含む第二のセクションの、２つのセクションに分割されている。シャフト１７２は、水圧、電気的又は別のもののいずれかの適当な往復運動系の結果として軸の方向に動くように配置されている。繊維分散用の第二のセクションにおいて、ローター１６９は、分散モジュール６８（図７及び８を参照して詳細を述べた）、及び図１５の説明図によれば、分散モジュール６８の鋭角末端部材７３に相対的に反対の方向へ配向して軸受筒１７５に固定されている鋭角末端部材１７６を有する軸受筒１７５（図１５）とを含む。
一般に、粘稠液体及び固体粒子が経路P３に沿って運搬されるとき、固体粒子を粘稠液体中へ分散装置５又は６２又は７８によって分散する方法は、粘稠液体及び固体粒子を所定の方向へ分散装置において運搬する工程と、粘稠液体を運搬方向に対して横方向の鋭角末端部材によって貫通させる工程とを含む。
この方法は、さらに、固体粒子を粘稠液体中へ分散させるために、ローター５４又は６５又は８１に関して接続方法に配向した第一の鋭角末端部材６０又は７３又は８６、８８、９０を回転させて、第一の鋭角末端部材６０又は７３又は８６、８８、９０を粘稠液体及び固体粒子間へ貫通させる工程を含む。
この方法は、さらに、固体粒子を粘稠液体中へ分散させるために、粘稠液体及び固体粒子を第二の鋭角末端部材７７又は９４、９５、９６に対してローターによって回転させる工程を含む。
一般に、固体粒子を粘稠液体中へ分散させるための装置は、軸Ａ３、Ａ４又はＡ５又はＡ６の周りを回転可能なシャフト５５又は６６又は８２を有する押出成型機５１又は６３又は７９と、前記シャフト５５又は６６又は８２に固定され、かつ前記粘稠液体及び前記固体粒子を経路（Ｐ３）に沿って運搬方向において運搬するのに適した少なくとも１つのスクリューモジュール５６又は６７と、前記シャフト５５又は６６又は８２に固定され、かつ前記粘稠液体中において回転可能で前記シャフト５５又は６６又は８２の回転方向にともに配向した第一の鋭角末端部材６０又は７３又は８６，８８を含む少なくとも１つの分散モジュール５７又は６８又は８３とからなる。
前記押出成型機５１又は６３又は７９は、さらに、ハウジングと、前記ハウジングに固定され、かつ前記第一の鋭角末端部材６０又は７３又は８６，８８の反対の方向に配向させた前記第二の鋭角末端部材７７又は９４，９５，９６とからなる。
【国際調査報告】
2010513583.tif 000018
2010513583.tif 000019
2010513583.tif 000020
2010513583.tif 000021
2010513583.tif 000022