JP2001123386A

JP2001123386A - 繊維成型品抄造方法および装置

Info

Publication number: JP2001123386A
Application number: JP29347999A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kita; 武喜多
Original assignee: WAMEN TECHNO KK
Current assignee: WAMEN TECHNO KK
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2001-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】最終的に高温で加熱処理すると、極めて機械
的強度の高い成型品となる繊維成型品原料を得ることの
できる繊維成型品抄造方法および装置を提供すること。【解決手段】繊維成型品抄造方法を実施する抄造装置
１は、多数の抜水孔１６が底面１５ａに形成されていて
耐熱性繊維を分散させた分散水ＤＷを貯留する貯水槽１
５と、貯水槽１５の抜水孔１６を閉じるとともに抜水孔
１６を同時に開放して分散水ＤＷを放出する開閉弁１７
と、貯水槽１５下方の離間位置に配備されて貯水槽１５
から落下した分散水ＤＷを収受する抄造槽２５，３２
と、抄造槽３２の底部に設けられて抄造槽２５の水を抜
く排水手段３４と、抄造槽２５，３２内に設けられてい
て排水手段３４による水抜きによって耐熱性繊維を抄き
取る抄網２９とを備えて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械的強度の高い
成型品の原料を得るために創案した繊維成型品抄造方法
および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、湿式の抄造装置として紙を抄く丸
網式抄造装置が知られている。かかる丸網式抄造装置
は、水平軸芯回りに回転する円筒箱体の外周に粗い下網
を張り、その上に抄網を張った丸網を用いるものであ
る。この抄造装置によれば、紙繊維を水に分散させた紙
料を丸網の外周に供給し、回転する丸網で連続的に抄い
た繊維成型品をフェルトベルトなどに移行させて回収す
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
湿式抄造装置では回転する丸網により紙料中の繊維を抄
き上げるので、得られた繊維成型品は繊維の多くが抄網
の回転方向に沿って一様に寝ている。そのため、厚手の
成型品を抄造したとしても、繊維間の接合強度の低すぎ
てモノにならない。そこで、厚手の繊維成型品を製造す
る場合は薄手（繊維密度が１０００ｇ／ｍ ²程度まで）
のものを複数枚積層しそれらの層間を貼り合わせてい
た。しかしながら、このように貼り合わせた繊維成型品
は貼合面で層間剥離を生じやすく、結果として機械的強
度がそれほど高くならないという問題が残る。

【０００４】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、厚手であるにも拘らず極めて機
械的強度の高い成型品となる繊維成型品原料を得ること
のできる繊維成型品抄造方法および装置の提供を目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る繊維成型品抄造方法は、開閉可能な多
数の抜水孔が底面に形成された貯水槽に、耐熱性繊維を
分散させた分散水を貯留し、前記貯水槽の抜水孔を同時
に開放して分散水を放出し、前記貯水槽の下方に配備さ
れた抄造槽で前記貯水槽から落下した分散水を収受した
のち、前記抄造槽から水抜きすることにより、前記抄造
槽内に配備された抄網で前記耐熱性繊維を抄き取る構成
にしてある。

【０００６】また、本発明に係る繊維成型品抄造装置
は、多数の抜水孔が底面に形成されていて耐熱性繊維を
分散させた分散水を貯留する貯水槽と、前記貯水槽の抜
水孔を閉じるとともに前記抜水孔を同時に開放して分散
水を放出する開閉弁と、前記貯水槽下方の離間位置に配
備されて前記貯水槽から落下した分散水を収受する抄造
槽と、前記抄造槽の底部に設けられて当該抄造槽から水
抜きする排水手段と、前記抄造槽内に設けられていて前
記排水手段による水抜きによって前記耐熱性繊維を抄き
取る抄網とを備えて成るものである。

【０００７】本発明に用いられる耐熱性繊維としては、
例えば耐熱性合成繊維、ガラス繊維、金属繊維などが挙
げられる。耐熱性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が好ましい。
かかる合成繊維の材質としては、例えば芳香族ポリアミ
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る。これら
の材質からなる合成繊維は耐薬品性や耐候性も高いので
いっそう好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳しく説明する。図１は本発明の一実施形態
に係る繊維成型品抄造装置を示す概略構成図、図２は前
記繊維成型品抄造装置の斜視図である。各図において、
本実施形態に係る繊維成型品抄造装置１は、計量された
原材料（水Ｗや耐熱性繊維４５（図８参照）など）を混
合して分散水５とする計量槽２と、分散水５に添加剤６
が加えられて生成した分散水ＤＷを計量槽２から一時貯
留する貯水槽１５と、貯水槽１５の下方に落下した分散
水ＤＷをいったん収受するスペーサ２３と、貯水槽１５
下方でその離間位置（底面間で約０．８〜１．６ｍ程
度）に配備された抄造槽２５および抄造槽３２と、抄造
槽２５と抄造槽３２の間に設けられた抄網２９と、抄網
２９を載置支持する抄網ホルダ３０と、抄造槽３２の底
部に設けられて抄造槽２５の水Ｗを抜き取る排水手段３
４とから、主に構成されている。前記の貯水槽１５、ス
ペーサ２３、抄造槽２５、抄造槽３２は例えば縦横約９
５０ｍｍ寸法の平面視角筒状に形成されている。但し、
各槽は角筒の平面形状や前記寸法に限るものでない。

【０００９】上記した計量槽２は、計量した水Ｗや耐熱
性繊維４５などを混合する攪拌機７を備えた混合室３
と、非イオン界面活性剤などの添加剤６を収容し攪拌機
８を備えた添加剤室４とから成っている。計量槽２の底
部には、混合室３および添加剤室４と連通する連通管９
への流路を開閉する止水弁１３が配備されている。止水
弁１３はモータ１４により開閉駆動される。そして、連
結管９の下端には分散ノズル１０が接続されている。

【００１０】前記の分散ノズル１０（図３参照）は、例
えば縦が約１５０ｍｍで横が約４００ｍｍの大きさの箱
体であり底面１２が側面視半円状に形成され、この底面
１２に多数の噴水孔１１が形成されている。噴水孔１１
は例えば長径が約４０ｍｍで短径が約２０ｍｍの長円形
であり、分散水ＤＷが貯水槽１５の底面１５ａ全体に向
けて均一に噴き出されるよう底面１２に適宜配置されて
いる。

【００１１】上記した貯水槽１５の底面１５ａ（図４参
照）には、多数の抜水孔１６，１６，・・・が形成され
ている。一方、貯水槽１５の底面１５ａ上には、矩形板
状の開閉弁１７が摺動自由に載置されている。開閉弁１
７には前記底面１５ａの抜水孔１６，１６，・・・と連
通する対応位置に多数の連通孔１８，１８，・・・が形
成されている。これらの抜水孔１６と連通孔１８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１７は連通孔１８の短径方向に移動可能とさ
れている。

【００１２】そして、上記の開閉弁１７の両側面には、
軸受ロッド２０と、エアシリンダなどのアクチュエータ
２２の駆動軸と連結された駆動ロッド１９とが突設され
ている。これらの軸受ロッド２０と駆動ロッド１９は貯
水槽１５の側面に貫通して設けられ、それぞれ水封軸受
２１で水洩れしないように軸支されている。

【００１３】上記した抄造槽２５は上面開口と下面開口
を有する角筒状に形成されていて、分散水ＤＷを収受し
たときに槽内上部に空間部４０を形成し得る大きさのも
のが使用される。上記の抄網２９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２９
を載置支持する抄網ホルダ３０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、通水孔３１
が全面にわたり無数に穿設されている。

【００１４】尚、繊維成型品抄造装置１の組立構造にお
いて、貯水槽１５の底面１５ａ周縁部とスペーサ２３の
上面開口周縁部とはシール部２６により上下離間可能に
水封される。また、スペーサ２３の底面周縁部と抄造槽
２５の上面開口周縁部とはシール部２７により上下離間
可能に水封される。そして、抄造槽２５の底面周縁部
と、抄網２９の周縁部と、抄網ホルダ３０の周縁部と、
抄造槽３２の上面開口周縁部とは、シール部２８により
それぞれ上下離間可能に水封される。

【００１５】抄造槽３２の下方にはモータ３５により開
閉駆動される止水弁などに代表される排水手段３４が設
けられている。排水手段３４の水出側は連結管３３を介
して貯水タンク３６に接続されている。貯水タンク３６
に貯められた水Ｗは、ポンプ３７の駆動により戻り配管
３９から計量槽２の混合室３へ送水されて再利用され
る。また、水Ｗが不要の場合は排水管３８から系外へ排
出されるようになっている。

【００１６】繊維成型品抄造装置１の構成部品の多く
は、装置架台４８（図２参照）に設置されている。この
場合、分散ノズル１０、連結管９、および止水弁１３と
一体に設けられた計量槽２は装置架台４８の上部に固設
され、貯水槽１５は装置架台４８の上下ほぼ中央部分で
槽受台４９に支持されている。装置架台４８の側方離間
位置にはプレス用架台５３が配備されている。このプレ
ス用架台５３には抄造により得た繊維成型品６０ａを脱
水プレスするためのプレス板４４が配備されている。

【００１７】そして、装置架台４８の下方とプレス用架
台５３の下方をつなぐ位置に、案内台５０が設置されて
いる。案内台５０の両辺部上面には移動用モータ５１の
駆動により抄造槽２５および抄造槽３２を運搬するため
のレール５２，５２が敷設されている。また、プレス用
架台５３の一側には繊維成型品６０および抄網２９を
運搬するためのコンベア５４が設置されている。このコ
ンベア５４の先端近傍には別のコンベア５５が設置され
ている。

【００１８】引続き、繊維成型品抄造装置１を用いた抄
造方法につき、図５を併用して説明する。〔実施形態１．〕この実施形態では、耐熱性繊維として
合成繊維のアラミド繊維を用いた例を挙げる。ここで用
いる原材料の処方を以下に示す。（１）フェノール樹脂粉末・・・４０ｗｔ％以下（２）アラミド繊維・・・・・・２０〜３０ｗｔ％（３）ガラス繊維・・・・・・・１０〜１５ｗｔ％（４）カーボンパウダー・・・・２０〜３０ｗｔ％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）は細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９
μｍ径のロービングを約３ｍｍ長にカットしたものを用
いている。カーボンパウダーは製品強度を高くし製品表
面のすべりをよくするために添加される。

【００１９】尚、この実施形態のように合成繊維を用い
る場合は水中で比較的均一になりやすいので、スペーサ
２３を省き、抄造槽２５の上に貯水槽１５を直接積み上
げておく。また、下側の抄造槽３２の底部から抄網ホル
ダ３０ないし抄網２９までの間には空間部を形成しない
ように、予め水Ｗが満たされている。これにより、分散
水ＤＷから分離した水Ｗを抄網ホルダ３０の通水孔３
１，３１，・・・を円滑に通過させられるため、抄網２
９上の分散水ＤＷの状態を乱すことがない。この場合に
抄網ホルダ３０下方を満水させてないと、水Ｗが通水孔
３１，３１，・・・を流下する際に抄造槽３２内の空気
が通水孔３１，３１，・・・を遡上して抄造槽２５内で
静置されている分散水ＤＷをかき混ぜることとなり、仕
上がった繊維成型品に空気が通った跡の空洞部を生じた
り、耐熱性繊維４５が空洞部の向きに揃ったりするので
好ましくない。

【００２０】そこで、水Ｗを計量して計量槽２の混合室
３へ投入する。次に、水Ｗの投入量（１００ｗｔ％）に
対し、前記した（１）〜（５）の原材料の合計重量が約
１９４ｗｔ％となるように、各原材料をそれぞれ計量し
て混合室３へ投入する。更に、止水弁１３の駆動により
添加剤６（上記した原材料の合計重量に対し０．０８ｗ
ｔ％の非イオン界面活性剤（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）を添加剤室４から添加して攪拌機７で攪拌す
る（工程Ｐ１）。このとき、低濃度（０．０８ｗｔ％）
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
（熱硬化性結合剤４６の一例）粉末が繊維表面に付着し
た状態でアラミド繊維が柔らかい栗毬状に絡まり、約１
０〜１５ｍｍ径のスカムＳ，Ｓ，・・・として水Ｗ中に
浮遊し安定に分散する。続いて、止水弁１３を開くこと
により、混合室３内の分散水ＤＷは分散ノズル１０の噴
水孔１１，１１，・・・から貯水槽１５内の全面にわた
り均等に噴射されて貯留される（工程Ｐ２）。

【００２１】そうして、分散水ＤＷ中のスカムＳ，Ｓ，
・・・が水中を漂っている間（数秒間程度）に開閉弁１
７を駆動し、図６に示すように、貯水槽１５の全ての抜
水孔１６，１６，・・・を同時に開放して分散水ＤＷを
放出させる（工程Ｐ３）。このとき、貯水槽１５の底面
１５ａの全体にわたってほぼ均等に、分散水ＤＷを落下
させることが望ましい。同時に、貯水槽１５の上部から
一部の水を抜き取っても構わない。因みに、分散水ＤＷ
を長時間放置しすぎて貯水槽１５内でスカムＳ，Ｓ，・
・・が沈降してしまうと、多くの耐熱性繊維４５，４
５，・・・が一定の向きとなって絡むことになり、後に
得られる繊維成型品６０の厚みが一定とならない。

【００２２】抜水孔１６，１６，・・・から落下した分
散水ＤＷは空間部４０を経て抄造槽２５内で抄網２９上
方に収受される。そうして、次第に分散水ＤＷの収受量
が増えていくと、空間部４０を落下する落下流４１の勢
いにより、上下方向の渦巻流４２を生じ、スカムＳ中の
耐熱性繊維４５，４５，・・・が上下左右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。そう
して、抄造槽２５内に貯留された分散水ＤＷは適当な時
間静置される（工程Ｐ４）。これにより、スカムＳ，
Ｓ，・・・が沈降し、隣合ったスカムＳ，Ｓ間でも耐熱
性繊維４５，４５，・・・が絡み合っていくのである
（図８参照）。

【００２３】そののち、排水手段３４の弁を開くことに
より抄造槽２５から水抜きが実施される（工程Ｐ５）。
すると、抄造槽２５と抄造槽３２の間に配備された抄網
２９で、熱硬化性結合剤４６の付着した状態の耐熱性繊
維４５，４５，・・・が抄き取られる（工程Ｐ６）。
尚、上記の水抜き操作は、抄造槽２５中における分散水
ＤＷの水面が平定しているときにいずれの通水孔３１，
３１，・・・からも均等に一気に抜くのが好ましい。因
みに、抄網２９上の分散水ＤＷの水面が波うっていると
きに水抜きすると、繊維成型品６０が側方から見て波う
って仕上がるので好ましくない。

【００２４】この水抜きの際に、非イオン界面活性剤の
機能により、フェノール樹脂粉末は耐熱性繊維４５，４
５，・・・の表面にしっかりと吸着されて流れ落ちるこ
とがない。水抜き後に、抄造槽２５はエアシリンダ（図
示省略）により持ち上げられて抄造槽３２から分離され
る。そして、水Ｗを多量（含水率＝約８５ｗｔ％程度）
に含む繊維成型品６０ａが抄網２９を付けたまま抄造槽
３２上から取り出される。ここまでの工程Ｐ１〜Ｐ６は
常温・常圧下で実施される。

【００２５】こうして取り出された繊維成型品６０ａお
よび抄網２９は、図７に示すように、プレス用架台５３
下部の固定座４３上に複数段重ね合わせられ、プレス板
４４により圧下されて脱水される（工程Ｐ７）。このよ
うに複数段重ねてプレス脱水すると、抄網２９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。
プレス脱水後の繊維成型品６０は含水率が約３４ｗｔ％
程度であり、その厚さＴは例えば２０ｍｍ程度（繊維密
度は約５０００ｇ／ｍ²）となっている。このとき、繊
維成型品６０を抄網２９から容易に剥し取ることができ
る。そして、プレス脱水された繊維成型品６０（図８の
円内Ａ）は、乾燥を目的とする１次加熱の工程Ｐ８に供
されて約１１０℃で９０分間加熱される。

【００２６】乾燥した繊維成型品６０は例えば２００℃
程度の高温で加熱処理されると（工程Ｐ９）、各耐熱性
繊維４５（アラミド繊維）に付着している熱硬化性結合
剤４６，４６，・・・が硬化して各耐熱性繊維４５を相
互に接着し、極めて機械的強度の高い３次元網目構造体
を形成する。尚、熱硬化性結合剤４６の材質としては、
前記のフェノール樹脂以外に、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。

【００２７】上述したように、この実施形態による繊維
成型品抄造装置１で製造された繊維成型品６０ａは、後
の高温加熱工程や焼成工程を経ることにより極めて機械
的強度が高く有用な成型製品となって市場に提供され
る。

【００２８】〔実施形態２．〕この実施形態では耐熱性
繊維４５として金属繊維を用いた例を示す。用いた金属
繊維は、例えば４〜３０μｍ径程度のステンレス鋼線を
約１ｍｍ長にカットしたものである。かかる金属繊維は
水中で沈降しやすく均一になりにくいので、貯水槽１５
と抄造槽２５の間にスペーサ２３（図１参照）を装入し
ておき、貯水槽１５からの分散水ＤＷをいったんスペー
サ２３で受けるようにする。そこで、水５０Ｌと金属繊
維１ｋｇを計量槽２の混合槽３に入れ、更に水および金
属繊維の合計重量に対し３ｗｔ％の非イオン界面活性剤
を添加剤室４から添加して十分に攪拌する。このとき、
高濃度（３ｗｔ％）の非イオン界面活性剤は分散剤とし
て働き、金属繊維を水中で安定に分散させる。

【００２９】上記のように調製した分散水ＤＷからは、
先述の実施形態１の場合と同様に、工程Ｐ２〜Ｐ７を経
て繊維成型品６０（図８の２点鎖線の円内Ａａ）が得ら
れる。尚、途中の工程Ｐ３において、貯水槽１５からの
分散水ＤＷはいったんスペーサ２３に収受されていっそ
う分散され、比較的大径の連通孔２４，２４，・・・か
ら抄造槽２５に落下するようになっている。このように
得られた金属繊維の繊維成型品６０は、更に工程Ｐ８〜
Ｐ９を経て焼結され、各金属繊維（耐熱性繊維４５，４
５）間の接触点４７，４７，・・・が融着して焼結体と
なる。かかる金属焼結体は、例えばフィルタエレメント
などに好適である。

【００３０】他方、図９に示した形状の抄網２９ａと抄
網ホルダ３０ａを用いると、下向きに陥入した凹部６２
を有する繊維成型品６１を抄造することが可能となる。

【００３１】尚、上述した各実施形態において、分散ノ
ズル１０の噴水孔１１、貯水槽１５の抜水孔１６、開閉
弁１７の連通孔１８、スペーサ２３の連通孔２４はいず
れも長円形の穴としてあるが、このように長円形穴にす
ると、耐熱性繊維その他の原材料が穴を容易に通過でき
て各槽内に残りにくくなるので望ましい。但し、各孔の
形状は長円形穴に限るものでない。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る繊維
成型品抄造方法および装置によれば、貯水槽の抜水孔を
同時に開放して分散水を放出し、落下した分散水を抄造
槽で収受することにより分散水を上下方向に攪拌したの
ち抄網で耐熱性繊維を抄き取るようにしたから、厚手で
あっても極めて機械的強度の高い成型品となる繊維成型
品原料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る繊維成型品抄造装置
を示す概略構成図である。

【図２】前記繊維成型品抄造装置の斜視図である。

【図３】前記繊維成型品抄造装置の分散ノズルを示し、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は底面図である。

【図４】貯水槽の底面と開閉弁を示し、（ａ）は貯水槽
底面の平面図、（ｂ）は開閉弁の平面図である。

【図５】前記繊維成型品抄造装置を用いた抄造方法を説
明するためのブロック図である。

【図６】貯水槽底面から抄造槽内へ落下した分散水の動
きを示した説明図である。

【図７】抄き取った繊維成型品を抄網とともに複数段積
み上げて脱水プレスする態様を示す説明図である。

【図８】脱水を終えた繊維成型品を示す側面外観図であ
る。

【図９】別の形状の繊維成型品を得るための抄網などを
示す側断面図である。

【符号の説明】

１繊維成型品抄造装置１５貯水槽１５ａ底面１６抜水孔１７開閉弁１８連通孔２５，３２抄造槽２９，２９ａ抄網３４排水手段４５耐熱性繊維ＤＷ分散水Ｗ水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開閉可能な多数の抜水孔が底面に形成さ
れた貯水槽に、耐熱性繊維を分散させた分散水を貯留
し、前記貯水槽の抜水孔を同時に開放して分散水を放出
し、前記貯水槽の下方に配備された抄造槽で前記貯水槽
から落下した分散水を収受したのち、前記抄造槽から水
抜きすることにより、前記抄造槽内に配備された抄網で
前記耐熱性繊維を抄き取ることを特徴とする繊維成型品
抄造方法。
【請求項２】多数の抜水孔が底面に形成されていて耐
熱性繊維を分散させた分散水を貯留する貯水槽と、前記
貯水槽の抜水孔を閉じるとともに前記抜水孔を同時に開
放して分散水を放出する開閉弁と、前記貯水槽下方の離
間位置に配備されて前記貯水槽から落下した分散水を収
受する抄造槽と、前記抄造槽の底部に設けられて当該抄
造槽から水抜きする排水手段と、前記抄造槽内に設けら
れていて前記排水手段による水抜きによって前記耐熱性
繊維を抄き取る抄網とを備えて成ることを特徴とする繊
維成型品抄造装置。