JP4033803B2 - 中空繊維成形体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空繊維成形体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決使用とする課題】
パルプモールド成形体の製造方法に関する従来技術としては、例えば、特公昭３５−９６６９号公報に記載の技術が知られている。この技術は、抄造型内に抄造された開口部を有する繊維積層体内に、膨張収縮自在の膜を備えた中子を該開口部から挿入し、該膜内に流体を供給して該膜を拡張させて該抄造型の内面に該成形体を押圧しながら、該成形体の脱水を行うようにしたものである。
【０００３】
ところで、このパルプモールド成形体の製造方法は、上方に向けて開口する開口部を有する中空容器の成形には適しているが、屈曲部やねじれ部を有する管状の中空繊維成形体の製造には適さない。
【０００４】
一方、屈曲した中空繊維成形体の製造に関する従来技術として、特開昭５２−１２８４１２号公報に記載の技術が知られている。この技術は、一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型内に、該開口部を通して二つの中子を挿入し、く字状の成形体を抄造脱水するものである。
この技術では、キャビティの開口部を通して中子を出し入れするため、キャビティが２カ所以上の複数箇所で屈曲しているような複雑な形態の場合には、該キャビティ中に中子が挿入できない場合があった。また、この技術は、開口端部の内径が中間部の内径に比べて小さい中空繊維成形体や、ねじれ部を有する管状の中空繊維成形体の製造には適用困難である。
【０００５】
複数の開口部を有する管状の中空繊維成形体の製造方法としては、特開２０００−２３９９９８号公報に記載の技術が知られている。
この技術は、複数の割型で個々に抄造した繊維積層体を、これらの割型を組み合わせることによって一体化し、均一な肉厚の管状の成形体を製造するものであるが、繊維積層体がより強固に一体化された均一な肉厚の管状の中空繊維成形体の製造方法の開発が望まれていた。
【０００６】
従って本発明の目的は、複雑な屈曲形態を含み且つ繊維積層体が強固に一体化され均一な肉厚を有する中空繊維成形体、及び該成形体の好適な製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該キャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法から製造される中空繊維成形体であって、複数の繊維積層体が一体化されることにより形成され、二カ所以上の複数箇所に屈曲部又はねじれ部を有する中空繊維成形体であり、複数の前記繊維積層体の継ぎ目が塞がれており、二以上の開口部を有し、一の該開口部から少なくとも何れかの他の該開口部が見通せないように形成されている中空繊維成形体を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００８】
また、本発明は、一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該キャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法であって、前記割型を組み合わせる前に該割型を繊維スラリーに浸漬して前記キャビティの形成面に繊維積層体を抄造し、前記繊維積層体が抄造された前記割型を組み合わせる前に前記繊維スラリー内で何れかの該割型に抄造された該繊維積層体上に前記中子を配してから該割型を組み合わせ、抄造された前記各繊維積層体の表面に新たに繊維積層体を抄造した後に、前記中子を膨張させて前記抄造型内で中空繊維成形体を成形する中空繊維成形体の製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
また、本発明は、一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該抄造型と形状が異なるキャビティを有する乾燥型と、該抄造型のキャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子と、該乾燥型のキャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法であって、前記割型を組み合わせる前に該割型を繊維スラリーに浸漬して前記キャビティの形成面に繊維積層体を抄造し、前記繊維積層体が抄造された前記割型を組み合わせる前に前記繊維スラリー内で何れかの該割型に抄造された該繊維積層体上に前記中子を配してから該割型を組み合わせ、抄造された前記各繊維積層体の表面に新たに繊維積層体を抄造した後に、前記中子を膨張させて前記抄造型内で中空繊維成形体を成形し、しかる後前記乾燥型のキャビティ内に配設する前記中子で前記中空繊維成形体を押圧して該成形体に曲げやねじれを付与する中空繊維成形体の製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。
【００１１】
図１〜図３は、本発明の中空繊維成形体の製造方法を、管状の繊維成形体の製造に適用した第１実施形態を示すものである。これらの図において、符号１は中空繊維成形体（以下、単に成形体ともいう。）、１０は繊維スラリー、Ｐは繊維スラリーのプールを示している。
【００１２】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態の成形体の製造方法では、一対（一組）の割型２１、２２が組み合わされて外部に通じる開口部２０ａ、２０ｂを有し且つ屈曲部を有するキャビティ２０が形成される抄造型２と、キャビティ２０内に配される膨張収縮自在の中子３とが用いられる。
【００１３】
なお、図には示していないが、本実施形態の製造方法においては、前記抄造型２の割型２１、２２を繊維スラリー１０中に浸漬し、繊維スラリー１０中から引き上げる上下動機構と、前記抄造型２を前記繊維スラリー中及び空中で開閉する型締め機構とを備える製造装置が用いられる。前記上下動機構は、油圧シリンダーで構成され、前記抄造型２の安定的な上下動を可能にする。前記型締め機構は、割型どうしを型開閉方向に平行に開閉でき且つ抄造型２が閉状態のときに所定の型締め力が作用するように、油圧シリンダー機構が採用され、抄造型２の繊維スラリー中での安定的開閉を可能とする。上下動機構、型締め機構は、油圧シリンダー機構の他、リンク機構、エアシリンダー機構、サーボ機構その他の駆動機構若しくはそれらの組み合わせを採用することもできる。
【００１４】
前記上下動機構は、抄造型２をその長手方向軸の周りに回転させる回転軸と、該回転軸を回転させる駆動源と、該回転軸に所定角度おきに配設された抄造型の支持アームとで構成することもできる。この場合には、該アームのそれぞれの先端部に抄造型を構成する一組の割型を繊維スラリーの表面に対して水平方向に配設し、抄造型が回転軸の回転に伴って一周回する間に、割型の前記繊維スラリーへの浸漬、繊維積層体の抄造及び中空繊維成形体の脱水成形が実行できるようにすることができる。そして、繊維スラリー外で抄造型を開いて、脱水成形後の中空繊維成形体を、中子３とともに後述する移送手段で乾燥型に移行させる。
【００１５】
各割型２１、２２は、キャビティの形成面２１ａ、２２ａと、キャビティの形成面２１ａ、２２ａにおいて開口する流通路２１ｂ、２２ｂと、キャビティの形成面２１ａ、２２ａを覆う抄造ネット（図示せず）とをそれぞれ備えている。
【００１６】
流通路２１ｂ、２２ｂは、吸引ポンプ等の吸引手段（図示せず）に通じる管路（図示せず）に接続されている。なお、図には示していないが、キャビティの形成面２１ａ、２２ａには流通路２１ｂ、２２ｂ間を結ぶように流通溝が形成されており、抄紙、脱水の際に繊維スラリー中の液体分が流通路２１ｂ、２２ｂを通して外部に排出されるようになしてある。
【００１７】
前記抄造ネットの材質は、特に限定されるものではないが、例えば、植物繊維、動物繊維等の天然素材、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、再生樹脂、半合成樹脂等の合成樹脂素材、ステンレス、銅、真鍮等の金属素材等が挙げられる。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、前記キャビティ２０は外部に通じる二つの開口部２０ａ、２０ｂを有している。前記キャビティ２０は前記開口部２０ａから開口部２０ｂが見通せないように２箇所で屈曲している。
【００１９】
前記中子３は、中空の弾性体からなる膨張収縮自在の中空押圧部３０と、中空押圧部３０の両端部に配された押圧部３１とを備えており、キャビティ２０の開口部２０ａと２０ｂの間に配し得るように屈曲自在に設けられている。押圧部３１は、中空押圧部３０のみでは中空繊維成形体の端部の押圧が不充分と思われる場合や、中空押圧部３０を抄造型２や乾燥型４に確実にセットする場合に用いられる。押圧部３１内には、中空押圧部３０内に通じる流体の流通路（図示せず）が配設されている。そして、この流通路にはコンプレッサー又は吸引ポンプに通じる管路（図示せず）が接続される。中空押圧部３０内に後述する流体を該管路を通して供給したり中空押圧部３０内から該流体を該管路を通して排出することによって、当該中空押圧部３０が膨張伸縮する。
【００２０】
押圧部３１のテーパー付き先端部は、成形体１のテーパー付きの開口部１ａ、１ｂにはめ込まれる。当該先端部と抄造型２や乾燥型４（図３参照）との間で成形体１が挟持されるので、該開口部の隅部（角部）に至るまで成形体１が均一に脱水され又は乾燥される。
【００２１】
押圧部３１の先端は、抄造型２や後述する乾燥型４（図３参照）の開口部及び繊維成形体１の開口部よりも小さく形成されており、その長さは、成形体１の開口部の深さよりも長い。これにより、抄造型２若しくは乾燥型４又は成形体への押圧部３１の出し入れがスムーズに行え且つ成形体１と押圧部３１との離間が容易になる。さらに、図２（ｃ）に示すように、成形の際の押圧力によって、抄造型や乾燥型の開口部及び成形体１の開口部の隅部に亘って密着し、成形体１に押圧力が確実に伝えられるようになっている。
【００２２】
中子３の中空押圧部３０の材質としては、弾性体であれば特に制限はないが、耐久性、耐熱性、成形性等の点から、天然ゴムの他、ウレタン、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム又はエラストマー等の合成ゴム等を用いることが好ましい。また、押圧部３１の材質は、前記の弾性体の他に、例えば金属のような剛体でもよい。
【００２３】
中子３の中空押圧部３０内には、錘３２（図２（ｃ）参照）が配されているので、中子３を繊維積層体の上に配したときに中空押圧部３０の浮力による浮きが防止される。一方、錘３２は自重により繊維積層体１０ａを変形させるおそれがあり、また、中空押圧部３０が繊維積層体１０ａに密着しすぎてその後の新たな繊維積層体の抄造に悪影響を及ぼすおそれもある。また、脱水成形後の搬送に支障を来すこともあるので、錘はこれらの悪影響が生じない程度の重さとするのが好ましい。錘３２の形状に特に制限はないが、中空押圧部３０内で部分的に偏ったりしない点、中空押圧部３０内への配置や取り外しのし易さ等の点から、チェーンやひも状体等の形状の他、球形や楕円形等の複数の錘にひも等を通して該ひも等の両端をとめて該両端から該鉛が抜けないようにした形状等が好ましい。
【００２４】
次に、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、割型（一部の割型）２１をそのキャビティ形成面（抄造面）を上に向けて繊維スラリー１０に浸漬し、前記流通路２１ｂを通した前記繊維スラリー１０の吸引により固形分を前記抄造ネット上に堆積させて概ね半円弧状の繊維積層体１０ａを抄造する。
【００２５】
前記繊維スラリーは、パルプ繊維と水のみからなるものが好ましい。また、前記繊維スラリーには、パルプ繊維と水の他にタルクやカオリナイト等の無機物、ガラス繊維やカーボン繊維等の無機繊維、ポリオレフィン等の熱可塑性合成樹脂の粉末又は繊維、非木材又は植物質繊維、多糖類等の成分を含有させもよい。これらの成分の配合量は、パルプ繊維と該成分の合計量に対して１〜７０重量％、特に５〜５０重量％が好ましい。また、繊維スラリーには、パルプ繊維の分散剤、成形助剤、着色料、着色助剤、防かび剤等を適宜添加することができ、さらに、サイズ剤、顔料、定着剤等を適宜添加することもできる。
【００２６】
前記パルプ繊維には、エステル化パルプにアクリル繊維を混入した材料を混合することもできる。該エステル化パルプとしては、例えば、特願昭５２−５２００号に開示されているような、天然セルロース、その誘導体又はポリビニールアルコール等の合成繊維をエステル化して得られるリン酸系セルロース繊維又はリン酸系ポリビニルアルコール繊維等が挙げられる。
【００２７】
また、前記繊維スラリーには、前記エステル化パルプを含むスラリーにアクリル繊維を混入して叩解した材料を混合することもできる。
【００２８】
次に、図２（ａ）に示すように、前記中子３を前記繊維積層体１０ａに被せるように配する。その一方で、割型２２を（残りの割型）を前記繊維スラリーに浸漬して別の半円弧状の繊維積層体１０ｂ（図２（ｂ）参照）を抄造する。
【００２９】
割型２１を繊維スラリー１０の水面直下に配した状態で繊維積層体１０ａ上に前記中子３を配することが好ましい。ここで繊維スラリー１０の水面直下に配した状態とは、割型２１の接合面２１ｃが繊維スラリー１０の水面から１００ｍｍ以内にある状態をいう。０〜５０ｍｍ以内が好ましい。１００ｍｍを越えると、中空中子の浮力により、当該中子を所定の位置に配することが困難となる。繊維積層体がスラリーの外へ出ると吸引等により該繊維積層体から水分が抜けすぎて、次工程での各繊維積層体の接合不良の原因となる。
【００３０】
繊維積層体１０ｂは、割型２１のキャビティ形成面２２ａを下向きにする以外は、割型２１による繊維積層体１０ａの抄造と同様にして抄造される。なお、割型２１と割型２２がヒンジによって連結され、一方が回転して他方と組み合わされる場合には、割型２１のキャビティ形成面２２ａは上向きでもよい。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示すように、前記各繊維積層体１０ａ、１０ｂが抄造された割型２１、２２を前記繊維スラリー中で組み合わせて抄造型２を形成する。前記繊維スラリー１０中で前記抄造型２を形成した後に、前記流通路２１ｂ、２２ｂを通して繊維スラリー１０を再び吸引し、前記各繊維積層体１０ａ、１０ｂ表面に新たに繊維積層体（図示せず）を抄造する。これにより、各繊維積層体１０ａ、１０ｂの継ぎ目が殆ど残らなくなり、得られる成形体１の内周面の表面性が良好になる。
【００３２】
次に、抄造型２内で前記中子３を膨張させて前記各繊維成形体１０ａ、１０ｂが一体化された成形体１を脱水成形する。この脱水成形工程では、押圧部３１で成形体１を両側から押圧し、成形体１の両端開口部１ａ、１ｂを脱水する一方で、中空押圧部３０内に流体を供給し、当該中空押圧部３０を膨張させて前記成形体１を抄造型２の内面（前記各割型のキャビティの形成面）に押圧する。その後抄造型２及び中子３を繊維スラリー１０から引き上げ、更に成形体１を抄紙型２の内面に押圧しつつ脱水して成形体１を形成する。このように、繊維スラリー１０中で中空押圧部３０を膨張させることで、得られる成形体１の継ぎ目や段差をなくし、強度を高くすることができる。なお、抄造型２は、成形体１を押圧する前に繊維スラリー１０から引き上げられてもよく、成形体１の押圧中に繊維スラリー１０から引き上げられてもよい。
【００３３】
中子３の中空押圧部３０を膨張させるために用いる流体には、例えば空気（加圧空気）、熱風（加熱された加圧空気）、蒸気、過熱蒸気等の気体、油（加熱油）、その他の液が挙げられる。特に、空気、熱風、過熱蒸気を用いることが、操作性等の点から好ましい。
【００３４】
中子３の中空押圧部３０内に流体を供給する圧力は、脱水成形に供する繊維積層体に応じて適宜設定することができるが、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａが好ましい。
【００３５】
この脱水成形工程では、中空押圧部３０及び押圧部３１による押圧力で成形体１を抄造型２の内面に押圧する一方で、前記流通路２１ｂ、２２ｂを通して成形体１の水分を吸引して除去する。このように、中子３による押圧に加えて、成形体１の水分が吸引除去されるので、成形体１が均一に押圧され、成形体１の肉厚が均一化されながらその脱水が速やかに行われる。
【００３６】
脱水成形を終えたときの成形体１の含水率は、乾燥成形工程への移行時の成形体１の損傷防止、乾燥効率向上等の点から、３０〜８０％が好ましく、４０〜７０％がより好ましい。
【００３７】
次に、前記割型２１、２２を開き、脱水成形された前記成形体１内に前記中子３を配したままこれらを前記抄造型２から離脱させる。そして、図３（ａ）に示すように、これらは乾燥成形工程に移行される。
【００３８】
脱水成形から乾燥成形工程への移行には、押圧部３１を把持して中子３を中空繊維成形体１と共に乾燥型４に移行させるハンドリングロボット等の移送手段（図示せず）が用いられる。
【００３９】
図３（ｂ）に示すように、一組の割型４１、４２が組み合わされて開口部４０ａ、４０ｂを有するキャビティ４０が形成される乾燥型４内に中子３と中空繊維成形体１を配し、成形体１を脱水乾燥して成形する。
【００４０】
乾燥成形に用いられる乾燥型４は割型４１、４２から成り、加熱ヒーター等の加熱手段（図示せず）を具備する。割型４１、４２は、抄造型２の割型２１、２２と同様のキャビティの形成面４１ａ、４２ａ、キャビティの形成面４１ａ、４２ａにおいて開口する流通路４１ｂ、４２ｂを備えている。
【００４１】
次に、前記加熱手段により乾燥型４を加熱して所定温度に保持する。乾燥型４の温度は、成形体１の焦げ付き防止、乾燥効率の点から１００〜２５０℃が好ましく、１２０〜２２０℃がより好ましい。なお、乾燥型４内に中空繊維成形体１が配されるよりも前に、乾燥型４は加熱されて所定温度に保持されるのが好ましい。
【００４２】
そして、図３（ｃ）に示すように、成形体１を押圧部３１で両側から押圧し、成形体１の両端開口部１ａ、１ｂを乾燥する一方で、中空押圧部３０内に流体を供給し、中空押圧部３０を膨張させて成形体１を乾燥型４の内面（前記各割型のキャビティの形成面）に押圧して成形体１を内側から加圧しながら脱水乾燥する。
【００４３】
中空押圧部３０内に流体を供給する際の該流体の圧力は、乾燥に供する成形体に応じて適宜設定することができるが、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａが好ましい。中空押圧部３０を膨張させるために用いる流体は、脱水工程で使用される流体を用いることができる。
【００４４】
乾燥成形工程では、脱水成形におけると同様に、中空押圧部３０及び押圧部３１による押圧力で成形体１を乾燥型４の内面に押圧する一方で、流通路４１ｂ、４２ｂを通して成形体１の水分を吸引除去する。このように、中子３による押圧に加えて、成形体１の水分が吸引除去されるので、成形体１が均一に押圧され、成形体１の肉厚が均一化されながらその乾燥が速やかに行われる。
【００４５】
成形体１が所定の含水率にまで乾燥されたら、前記流通路４１ｂ、４２ｂを通した吸引を停止するとともに、中空押圧部３０内の流体を排出して中空押圧部３０を収縮させる。
【００４６】
そして、割型４１、４２を開き、図３（ｄ）に示すように、乾燥型４から成形体１を取り出し、中空押圧部３０の一端部を押圧部３１から取り外し、成形体１の中から中子３を引き出して脱水乾燥成形工程が終了する。
【００４７】
このようにして成形された成形体１には、必要に応じて、トリミング処理、別部材の取付け、内外表面の樹脂層による被覆処理、印刷処理、撥水性処理等の各種処理を施すことができる。特に、乾燥成形後に、成形体１の表面にケイ酸ソーダ層又は／及びシリコーン樹脂層を設けることにより、成形体１の耐熱性と耐水性を向上させることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の成形体の製造方法によれば、割型２１の表面に繊維積層体１０ａを積層した後に、当該割型２１が繊維スラリー１０の水面直下に配された状態で、中子３を繊維積層体１０ａ上に配し、当該割型２１と、繊維積層体１０ｂを抄造した割型２２を組み合わせて抄造型２を形成した後に、中子３で成形体１を脱水成形をする。従って、継ぎ目がなく、薄肉、軽量で肉厚の均一な強度の高い屈曲やねじれ形態を有する成形体を効率よく製造することができる。そして、得られた成形体１は高い吸音性を有しているため、その内部に固体、気体等が流れた場合に発生する音の消音効果にも優れている。
【００４９】
また、本実施形態の中空繊維成形体の製造方法では、繊維スラリー中で割型を組み合わせて抄紙型２を形成した後に、割型を繊維スラリーから引き上げ、中子３で繊維積層体をその内側から押圧して成形体１を脱水成形する。従って、湿潤状態の各繊維積層体が脱水されながら一体化され、継ぎ目のない肉厚の均一な成形体１が形成される。
【００５０】
また、割型２１、２２が組み合わされて抄造型２が形成されているため、複雑な屈曲やねじれ形態のキャビティ形状を形成することができ、種々の複雑な形状を有する中空繊維成形体を製造することができる。
【００５１】
また、中空押圧部３０の両側に押圧部３１を有する中子を用い、押圧部３１で成形体１のテーパー付きの開口部１ａ、１ｂを成形するようにしたので、該開口部の隅部も成形精度に優れる。
【００５２】
また、脱水成形工程で用いた中子３をそのまま乾燥成形工程でも用いるので、脱水成形工程から乾燥成形工程への移行がスムーズで、成形体の生産効率が向上する。
【００５３】
また、乾燥成形工程において、中子３で成形体１を内側から乾燥型４の内面に押圧しながら脱水乾燥させるため、成形体１を効率よく脱水乾燥することができる上、肉厚が均一でしかも薄肉で高い強度の成形体を製造することができる。
【００５４】
図４は、本発明の中空繊維成形体を、屈曲部を有する管状成形体に適用した一実施形態を示したものである。図４において、符号１は、管状成形体（以下、単に成形体ともいう。）を示している。
【００５５】
図４に示す成形体１は、二つの繊維積層体が一体化されて形成される。
成形体１は、二つの開口部１ａ、１ｂを有し、その間に屈曲部１１を有している。成形体１の開口部１ａから開口部１ｂは見通すことはできない。また、成形体１には、開口部１ａ、１ｂの保護のためのフランジ部１ｃ、１ｄが形成されている。フランジ部１ｃ、１ｄは、それぞれ外向きにカールし、成形体１が他の管状成形体等と接合される際に、該開口部の損傷が防止される。
【００５６】
成形体１は、パルプ繊維のみからなるのが好ましい。成形体１は、パルプ繊維以外にタルクやカオリナイト等の無機物、ガラス繊維やカーボン繊維等の無機繊維、ポリオレフィン等の熱可塑性合成樹脂の粉末又は繊維、非木材又は植物質繊維、多糖類等の成分を含有していてもよい。これらの成分の配合量は、パルプ繊維及び該成分の合計量に対して１〜７０重量％、特に５〜５０重量％が好ましい。また、成形体１には、成形助剤、着色料、着色助剤、防かび剤、サイズ剤、顔料、定着剤等を適宜添加することができる。
【００５７】
成形体１には、前述のエステル化パルプにアクリル繊維を混入した材料を混合することもできる。
【００５８】
また、成形体１は、高耐熱性を及び高耐水性を付与する点からケイ酸ソーダ層又は／及びシリコン樹脂層を備えていることが好ましい。
【００５９】
次に本発明の中空繊維成形体の製造装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図５（ａ）に示すように、本実施形態の製造装置１００は、一組の割型２１、２２が組み合わされて屈曲するキャビティ２０が形成される抄造型２と、図５（ｂ）に示すように割型２１、２２で抄造された繊維積層体１０ａ、１０ｂを脱水して前記中空繊維成形体１を成形するための中子３とを備えている。
【００６０】
割型２１、２２は、図５（ａ）に示すように、キャビティの形成面２１ａ、２２ａと、形成面２１ａ、２２ａにおいて開口する流通路２１ｂ、２２ｂと、形成面２１ａ、２２ａを覆う抄造ネット（液透過性材料、図示せず。）とをそれぞれ備えている。割型２１、２２は、接合面（２１ｃのみ図示）がほぼ一平面上に形成されている。
【００６１】
流通路２１ｂ、２２ｂは、割型２１、２２内において一つの流通路（２２ｄのみ図示）に集約されており、これらの流通路の開口部は、吸引ポンプ等の吸引手段（図示せず）に通じる管路（図示せず）に接続されている。なお、キャビティの形成面２１ａ、２２ａには流通路２１ｂ、２２ｂ間を結ぶ流通溝（図示せず）が形成されており、抄紙、脱水の際に繊維スラリー中の液体が流通路２１ｂ、２２ｂを通してスムーズに外部に排出される。
【００６２】
前記キャビティ２０は外部に通じる二つの開口部２０ａ、２０ｂを有している。キャビティ２０は２箇所で屈曲しているので、前記開口部２０ａから開口部２０ｂは見通すことはできない。
【００６３】
前記中子３は、中空の弾性体からなるチューブ状の形態を有しており、膨張収縮自在であり、キャビティ２の二つの開口部２０ａ、２０ｂ間に配し得るように屈曲自在である。
【００６４】
中子３は両端部がそれぞれヘッド３３に着脱自在に取り付けられている。各ヘッド３３には、コンプレッサー又は吸引ポンプ等に通じる管路（図示せず）が接続されている。当該ヘッド３３に中子３を取り付けた状態では、中子３の内部と該管路が連通する。そして、コンプレッサー又は吸引ポンプ等によって後述する流体を中子３の内部に供給したり該流体を中子３の内部から排出する。
【００６５】
製造装置１００は、後述する抄造型の上下動機構に連動して繊維スラリー中に浸漬され、前記中子３を割型２１、２２の一方又は両方のキャビティの形成面２１ｃ、２２ｃに配設する中子配設機構を備えている。
この中子配設機構は、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、片側の割型２１におけるキャビティの形成面２１ｃの屈曲形状に対応して屈曲した樋状のガイドカバー３４と、割型２１の位置に合わせて中子３をキャビティ形成面に配設できるようにこのガイドカバー３４を割型２１の開閉方向に移動させ、中子３の配設後はガイドカバー３４を支障のない位置に移動させる駆動機構（図示せず）とを備えている。ガイドカバー３４の内部には、中子３を吸着保持する吸着手段（例えば真空パッド）が備えられ、中子３は割型２１の屈曲したキャビティの形成面の形状に一致する屈曲状態に保たれる。
駆動機構は、油圧又は空気圧シリンダー、その他の一般的な駆動手段及びリンク、ギヤ等の伝達機構によって構成される。
中子配設機構は、一組の割型に対して複数基配設することもできる。また一つの中子配設機構で複数の中子を配設することもできる。
【００６６】
本実施形態の製造装置１００は、図６（ａ）に示すように、前記中空繊維成形体１を乾燥する乾燥型４と、前記中子３を脱水成形された中空繊維成形体１とともに乾燥型４に移行する移行手段（図示せず）とを備えている。
【００６７】
乾燥型４は、一対の割型４１、４２を備えている。割型４１、４２は、加熱ヒーター等の加熱手段４１ｅ、４２ｅを具備する。乾燥型４の割型４１、４２は、抄造型２の割型２１、２２と同様のキャビティの形成面４１ａ、４２ａ、形成面４１ａ、４２ａにおいて開口する流通路４１ｂ、４２ｂ、接合面４１ｃ、４２ｃ、流通路４１ｂ、４２ｂを集約し外部に通じる複数の流通路（４２ｄのみ図示）を有している。
【００６８】
前記移行手段には、前記ヘッド３３を把持して中空繊維成形体１を中子３と共に乾燥型４に移行させるハンドリングロボット等が用いられる。ハンドリングロボットには、成形体を乾燥型へ移行する際の成形体の損傷を防ぐ観点から成形体の外形形状に一致した形状の取り出し治具等を備えるのが好ましい。
【００６９】
なお、図には示していないが、製造装置１００は、前記抄造型２を繊維スラリー中に浸漬したり、該繊維スラリー中から引き上げたりする上下動機構と、前記抄造型２を前記繊維スラリー中及び空中で開閉する型締め機構（型開閉機構）を備えている。前記上下動機構は、油圧シリンダー機構で構成され、当該油圧シリンダー機構は、前記抄造型２を安定的に上下動させることができる。前記型締め機構には、割型どうしを型開閉方向に平行に開閉し且つ抄造型２が閉状態のときに所定の型締め力が作用するように、油圧シリンダー機構とリンク機構とを併用した構成が採用される。該型締め機構は、抄造型２を繊維スラリー中で安定的に開閉させることができる。上下動機構、型締め機構は、油圧シリンダー機構の他、エアシリンダー機構、サーボ機構その他の駆動機構を採用することもできる。
【００７０】
前記上下動機構の構成と作用は、前述の説明と同様である。
【００７１】
次に、本発明の中空繊維成形体の製造方法の第２実施形態を、前記製造装置１００を用いた前記成形体１の製造方法に適用した実施形態に基づいて説明する。なお、第１実施形態の製造方法と共通する点についてはその記載を省略した。従って、特に説明のない点については、前記第１実施形態における説明が適宜適用される。
【００７２】
図５（ａ）〜（ｄ）は、前記成形体１の製造工程における抄造工程（第１の工程）の手順を模式的に示したものである。
【００７３】
先ず、繊維スラリーのプール（図示せず）に割型２１、２２を浸漬して繊維スラリーを吸引し、図５（ｂ）に示すように、前記抄造ネット上に繊維を堆積させて断面が概ね半円弧状の繊維積層体１０ａ、１０ｂを形成する。
【００７４】
第２の工程では、繊維積層体１０ａ，１０ｂが形成された割型２１、２２を前記繊維スラリー中で組み合わせる一方、割型２１、２２を組み合わせることによって形成される前記キャビティ２０内に前記中子３を配設する。
【００７５】
中子３は、割型２１、２２を組み合わせる前に片側の割型２１の繊維積層体１０ａ上に配置される。
中子３の配置の際には、図５（ｂ）に示すように、中子３をキャビティの形成面２１ａに対応して屈曲した形状の前記ガイドカバー３４内に配設して繊維積層体１０ａ上に配置する。中子３の配置後、ガイドカバー３４は中子３から離間させられてキャビティから外部に取り出される。
【００７６】
そして、図５（ｃ）に示すように、割型２１、２２を接合面で組み合わせ、抄造型２を閉じる。抄造型２を閉じる際も繊維スラリーを吸引し、繊維積層体１０ａ、１０ｂの内側に別の繊維を堆積させる。このようにして得られる成形体は、継ぎ目や段差が無く、高強度となる。
【００７７】
中子３をキャビティ内に配設した後、脱水工程（第３の工程）に移行する。脱水は、図５（ｃ）の状態の抄造型２及び中子３を、繊維スラリーから引き上げて行うが、抄造型２及び中子３を該繊維スラリーから引き上げる前から行うこともできる。
この脱水工程では、中子３に流体を供給し、中子３を膨出させて前記繊維積層体１０ａ、１０ｂを抄造型２の内面に押圧した後に、抄造型２及び中子３を繊維スラリーから引き上げ、前述の中子３による押圧を継続させて、繊維積層体１０ａ、１０ｂを脱水して成形体１を形成する。このように、プール内の繊維スラリー中で中子３を膨出させることで、得られる成形体を、継ぎ目、段差の無い、強度の高いものとすることができる。
【００７８】
中子３内に流体を供給する際の流体の圧力は、脱水に供する繊維積層体に応じて適宜設定することができるが、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａが好ましい。
【００７９】
脱水工程では、中子３での押圧を行う一方で、前記流通路２１ｂ、２２ｂ等を通して繊維積層体１０ａ、１０ｂの水分を吸引する。このように、押圧を行うことにより、形成される成形体１が均一に押圧され、肉厚が均一化されながら成形体１の脱水が速やかに行われる。
【００８０】
成形体１が所定の含水率まで脱水されたら、前記流通路２１ｂ、２２ｂ等を通した吸引を停止するとともに、中子３内の流体を排出して中子３を収縮させる。そして、図５（ｄ）に示すように、割型２１、２２を開いて湿潤状態の成形体１及び中子３を抄造型２から離間させる。
【００８１】
脱水工程を終えたときの成形体１の含水率は、乾燥工程への移行時の成形体１の損傷防止、次の乾燥工程での乾燥効率等の点から、３０〜７０％が好ましく、４０〜６０％がより好ましい。
【００８２】
脱水を終えた湿潤状態の成形体１及び中子３は、前記図示しない移行手段により、図６（ａ）に示すように、乾燥型４の割型４１、４２間に移動され、脱水乾燥工程（第４の工程）が開始される。
【００８３】
まず、図６（ｂ）に示すように、割型４１、４２を接合面において組み合わせ、乾燥型４のキャビティ内に成形体１及び中子３を配設する。
【００８４】
次に、前記加熱手段４５により乾燥型４を加熱して所定温度に保持する。
乾燥型４の温度は、成形体１の焦げ付き防止、乾燥効率の点から１００〜２５０℃が好ましく、１５０〜２２０℃がより好ましい。
【００８５】
中子３に流体を供給して中子３を膨出させ、成形体１を乾燥型４の内面に押圧して成形体１を脱水乾燥させる。
中子３内に流体を供給する際の流体の圧力は、乾燥に供する成形体に応じて適宜設定することができるが、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａが好ましい。中子３の膨出には、脱水工程で使用された流体を用いることができる。
【００８６】
乾燥工程では、中子３での押圧に加え、流通路４１ｂ、４２ｂ等を通して成形体１の水分を吸引する。これにより、成形体１が内部より均一に押圧され、肉厚が均一化されながらその乾燥が速やかに行われる。
【００８７】
成形体１を所定の含水率まで乾燥できたら、前記流通路４１ｂ、４２ｂ等を通した吸引を停止するとともに、中子３内の流体を排出して中子３を収縮させる。
【００８８】
所定時間経過後、図６（ｃ）に示すように、割型４１、４２を開き、乾燥型４から成形体１を取り出す。さらに、中子３の一端部をヘッド３３から取り外し、成形体１の中から中子３を引き出して脱水乾燥工程が終了する。なお、割型４１、４２を開く前に、中子３の一端部をヘッド３３から取り外してもよい。
【００８９】
乾燥工程を終えた後、所定曲率の断面形状を有するリング状の溝を有する型（図示せず）の該溝に、成形体１の開口部１ａ、１ｂの端部をそれぞれ押し当てて該端部を外向きにカールさせ、前記フランジ部１ｃ、１ｄが形成される。
【００９０】
成形体１には、必要に応じて、トリミング処理、別部材の取付け、内外表面の樹脂層による被覆処理、印刷処理、撥水性処理等の各種処理を施すことができる。特に成形体１の表面にケイ酸ソーダ層又は／及びシリコーン樹脂層を設けることにより、成形体の耐熱性や耐水性を向上させることができる。
【００９１】
このようにして製造された本実施形態の成形体１は、二箇所で屈曲する複雑な屈曲形態を有し、継ぎ目がなく、薄肉、軽量で肉厚が均一で強度も高い。フランジ部１ｃ、１ｄによって成形体１の端部が保護されているため、該端部の損傷を防止することができる。さらに、成形体１は高い吸音性を有しているため、その内部を流れる固体や気体等に起因する音の強さを低減する効果を有する。
【００９２】
前記製造装置１００を用いた本実施形態の中空繊維成形体の製造方法では、繊維スラリー中において割型２１、２２を組み合わせて抄紙型２を形成した後に、割型２１、２２を繊維スラリーから引き上げ、中子３で繊維積層体１０ａ、１０ｂを押圧して脱水成形するので、湿潤状態の繊維積層体１０ａ、１０ｂが脱水されながら一体化され、継ぎ目のない肉厚の均一な成形体１を形成することができる。
【００９３】
また、中子３をキャビティ内に配設する際に、キャビティの形成面２０の屈曲に一致した形状のガイドカバー３４を用いるので、中子３をキャビティ２０の形成面２１ａの屈曲形状に一致した形状に維持でき、繊維積層体１０ａ上に中子３を配置した後に、割型２１、２２を閉じるので、屈曲の形態が複雑な場合でも確実に中子３をキャビティ内に配設することができる。
【００９４】
また、抄造型２を割型２１、２２に分割しているため、複雑なキャビティ形状を形成することができ、種々の複雑な形状を有する中空繊維成形体を製造することができる。
【００９５】
また、抄造工程で用いた中子３を成形体１内に入れたまま脱水乾燥工程に移行するので、抄造工程から脱水乾燥工程への移行が短時間でスムーズとなる。
また、脱水乾燥工程において、中子３で成形体１を乾燥型４の内面に押圧しながら乾燥させるため、成形体１を効率よく乾燥させることができる上、肉厚が均一でしかも薄肉で高い強度の成形体を製造することができる。
【００９６】
本発明は、前記各実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更することができる。
【００９７】
本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、一対の概ね半円弧状の繊維積層体を抄造し、これらを接合して一体化して中空繊維成形体を脱水成形することが好ましいが、例えば、図７（ａ）に示すように、接合箇所の両側にフランジ部１０ｃ、１０ｄを有する形状の一対の半円弧状の繊維積層体１０ａ、１０ｂを抄造し、図７（ｂ）に示すように、これらを接合して一体化してフランジ部１ｃを有する中空繊維成形体１を脱水成形することもできる。
【００９８】
また、成形する中空繊維成形体に取付フランジ部を成形したい場合には、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、該取付フランジ部に対応するフランジ部１０ｅを備えた繊維積層体１０ａ、１０ｂを抄造し、図７（ｅ）及び（ｆ）に示すように、各繊維積層体を接合して一体化して取付フランジ部１ｄを有する中空繊維成形体１を脱水成形することもできる。
【００９９】
本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、中子３で繊維積層体を抄造型２の内面に押圧するとともに、前記流通路２１ｂ、２２ｂ等を通して繊維積層体に含まれる水分を吸引して成形体を脱水成形することが好ましいが、脱水成形工程における脱水方法は、これに限定されない。例えば、中子の膨張による押圧脱水及び流通路を通した吸引脱水の後に、中子から流体を抜き、中子と繊維積層体表面との間の空隙に脱水用流体をブローさせるブロー脱水を施してもよい。また、複数の脱水方法を適宜組み合わせて行うこともできる。
【０１００】
本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、繊維積層体を脱水時に一体化させて成形体１を形成した後に、成形体１を乾燥型４内においてさらに内側から押圧しながら脱水乾燥させることが好ましいが、脱水工程を終えた後に、湿潤状態の成形体１と中子３とを分離し、成形体１のみをトンネル型の各種乾燥機で脱水乾燥することもできる。
【０１０１】
また、前記第１、第２実施形態の製造方法では、繊維積層体１０ａ、１０ｂを一体化して二つの開口部１ａ、１ｂを有する成形体１を形成するようにしたが、複数の繊維積層体を一体化して一端が開口し他端が閉じた成形体を形成した後に、他端を切断する等して二つの開口部を有する成形体とすることもできる。
【０１０２】
また、本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、脱水成形された中空繊維成形体を前記移送手段によって乾燥型に移行することが好ましいが、割型への成形体１の吸引等を利用して抄造型及び乾燥型の割型間で、成形体を直接移行させることもできる。
例えば、先ず、抄造型の何れか一方の割型の流通路を通して成形体１を該割型に吸引させた状態で該割型と中子３とを併せて移動する。そして、該割型に対向させて乾燥型の割型を配置し、両方の割型を合体させた後に、乾燥型の割型の流通路を通して成形体１を吸引する一方で、抄造型の割型の流通路から圧縮空気を噴射して成形体１を該抄造型の割型から離間させる。その後、該抄造型の割型に代えて、対応する乾燥型の割型を配設し、乾燥型の両割型を合体させて成形体１及び中子３が共に乾燥型のキャビティ内に配設された状態にする。
この方法は、長尺の成形体や肉厚の薄い成形体の移行に特に好適である。
【０１０３】
また、前記第１、第２実施形態の製造方法では、二つの割型からなる抄造型、乾燥型を用いたが、製造する成形体の形状に応じて３つ以上の割型を組み合わせることによって所定形状のキャビティが形成される抄造型、乾燥型を用いることもできる。また、一対の繊維積層体を一体化して成形体を形成したが、３以上に分割された繊維積層体を一体化して成形体を形成することもできる。
【０１０４】
また、各割型の接合面は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように面一とすることが好ましいが、ある特定の成形体の場合には、当該成形体の取り出しが容易に行えるように接合面を非面一（例えば曲面）とすることもできる。
【０１０５】
また、抄造型と乾燥型のキャビティの形状は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、ほぼ同一形状のものとすることが好ましいが、抄造型と乾燥型のキャビティを異なる形状とし、乾燥成形工程において中子３で乾燥型４の内面に成形体１を押圧することによって当該成形体１に曲げやねじれ等を付与することもできる。
【０１０６】
また、本発明の中空繊維成形体の製造方法は、前記第１、第２実施形態で述べたように、二つの開口部を有している中空繊維成形体の製造に特に好適であるが、三つ以上の開口部を有する中空繊維成形体の製造にも適用することができる。
【０１０７】
また、本発明において用いられる抄造型又は乾燥型のキャビティは、二次元的屈曲でもよく、三次元的屈曲でもよい。
【０１０８】
また、本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、キャビティの形成面を覆う抄造ネットを備えた割型を用いることが好ましいが、前記抄造ネット以外に不織布その他の液透過性材料でキャビティの形成面を覆うこともできる。また、抄造型を多孔質性の材料からなる割型で構成し前記の液透過性材料を省略することもできる。
【０１０９】
また、前記第１、第２実施形態では、一つの中子を用いたが、得られる前記中空繊維成形体の形状に応じて、複数の中子を用いることもできる。
【０１１０】
本発明は、前記第２実施形態のように、繊維スラリー内において、ガイドカバー３４を用いて中子３をキャビティ内に配設することが好ましいが、中子３を繊維スラリー外でキャビティ内に配設してもよい。
【０１１１】
また、前記第２実施形態では、乾燥工程後に開口端部に丸め加工を施してフランジ部を形成するようにしたが、抄造型を構成する割型のキャビティの形成面に予めフランジ部に対応する凹部を形成しておき、抄造時にフランジ部を形成することもできる。
また、フランジ部を抄造せずに、管状成形体の形成後に該成形体の端部にフランジ部材を取り付けることもできる。
【０１１２】
また、本発明は、屈曲部以外に、ねじれ部を有する中空繊維成形体、ねじれ部及び屈曲部を有する中空繊維成形体の製造にも適用することができる。
【０１１３】
また、本発明において製造する繊維成形体の断面形態は、屈曲部やねじれ部の形態に応じて適宜変更することができる。また、例えば、差込嵌合による連結が可能なように成形体の胴部と端部の口径を異なる大きさにしたり、成形体の端部にテーパ等を付与することもできる。
【０１１４】
本発明の中空繊維成形体の用途は、特に限定されるものではないが、例えば、小口径又は異型等の中空容器等の中空成形体に好ましく用いることができる。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明によれば、２カ所以上で屈曲するような複雑な屈曲形態を含む種々の形態を有し、複数の繊維積層体が強固に一体化され均一な肉厚を有する中空繊維成形体、及び該成形体を好適に製造することができる中空繊維成形体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）には、本発明の中空繊維成形体の製造方法を前記管状成形体の製造に適用した第１実施形態における抄造工程が模式的に示されている。図１（ａ）は一部の割型による抄造工程を示す部分断面図。図２（ｂ）は図１（ａ）の平面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、前記第１実施形態における抄造・脱水工程の手順を模式的に示す部分断面図である。図２（ａ）は繊維成形体上に中子を配した状態を示す。図２（ｂ）は一組の割型による抄造工程を示す。図２（ｃ）は脱水成形工程を示す。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、前記第１実施形態における製造工程の手順を模式的に示す部分断面図である。図３（ａ）は脱水成形工程から乾燥成形工程への移行を示す。図３（ｂ）及び（ｃ）は中子による乾燥成形工程を示す。図３（ｄ）は乾燥型から取り出した繊維成形体及び中子を示す図である。
【図４】図４は、本発明の中空繊維成形体を二つの開口部を有する管状成形体に適用した一実施形態を模式的に示した斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の中空繊維成形体の製造方法を管状成形体の製造に適用した第２実施形態における抄造・脱水工程の手順を模式的に示す斜視図である。図５（ａ）は抄造工程を示す。図５（ｂ）は中子を配設する前の状態を示す。図５（ｃ）は脱水工程を示す。図５（ｄ）は割型を分離した状態を示す。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、前記第２実施形態における乾燥工程の手順を模式的に示す。図６（ａ）は乾燥型内に成形体及び中子を配設する前の状態を示す。図６（ｂ）は成形体及び中子を乾燥型内に配設した状態を示す。図６（ｃ）は成形体と中子とを分離した状態を示す。
【図７】図７（ａ）〜（ｆ）では、本発明における、他の形態の繊維積層体による中空繊維成形体の製造工程が模式的に示されている。図７（ａ）及び（ｂ）は接合フランジ部を有する中空繊維成形体の製造工程を示す。図７（ｃ）及び（ｄ）並びに図７（ｅ）及び（ｆ）は取付フランジ部を有する中空繊維成形体の製造工程を示す。
【符号の説明】
１ 管状成形体（中空繊維成形体）
１ａ、１ｂ 開口部
１０ 繊維スラリー
１０ａ、１０ｂ 繊維積層体
１１ 屈曲部
１００ 中空繊維成形体の製造装置
２ 抄造型
２０ キャビティ
２０ａ、２０ｂ 開口部
２１、２２ 割型
２１ａ、２２ａ キャビティの形成面
２１ｂ、２２ｂ 流通路
２１ｃ 接合面
３ 中子
３０ 中空押圧部
３１ 押圧部
３２ 錘
３３ ヘッド
３４ ガイドカバー
４ 乾燥型
４０ キャビティ
４０ａ、４０ｂ 開口部
４０
４１、４２ 割型
４１ａ、４２ａ キャビティの形成面
４１ｂ、４２ｂ 流通路
１００ 中空繊維成形体の製造装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空繊維成形体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決使用とする課題】
パルプモールド成形体の製造方法に関する従来技術としては、例えば、特公昭３５−９６６９号公報に記載の技術が知られている。この技術は、抄造型内に抄造された開口部を有する繊維積層体内に、膨張収縮自在の膜を備えた中子を該開口部から挿入し、該膜内に流体を供給して該膜を拡張させて該抄造型の内面に該成形体を押圧しながら、該成形体の脱水を行うようにしたものである。
【０００３】
ところで、このパルプモールド成形体の製造方法は、上方に向けて開口する開口部を有する中空容器の成形には適しているが、屈曲部やねじれ部を有する管状の中空繊維成形体の製造には適さない。
【０００４】
一方、屈曲した中空繊維成形体の製造に関する従来技術として、特開昭５２−１２８４１２号公報に記載の技術が知られている。この技術は、一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型内に、該開口部を通して二つの中子を挿入し、く字状の成形体を抄造脱水するものである。
この技術では、キャビティの開口部を通して中子を出し入れするため、キャビティが２カ所以上の複数箇所で屈曲しているような複雑な形態の場合には、該キャビティ中に中子が挿入できない場合があった。また、この技術は、開口端部の内径が中間部の内径に比べて小さい中空繊維成形体や、ねじれ部を有する管状の中空繊維成形体の製造には適用困難である。
【０００５】
複数の開口部を有する管状の中空繊維成形体の製造方法としては、特開２０００−２３９９９８号公報に記載の技術が知られている。
この技術は、複数の割型で個々に抄造した繊維積層体を、これらの割型を組み合わせることによって一体化し、均一な肉厚の管状の成形体を製造するものであるが、繊維積層体がより強固に一体化された均一な肉厚の管状の中空繊維成形体の製造方法の開発が望まれていた。
【０００６】
従って本発明の目的は、複雑な屈曲形態を含み且つ繊維積層体が強固に一体化され均一な肉厚を有する中空繊維成形体、及び該成形体の好適な製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該キャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法から製造される中空繊維成形体であって、複数の繊維積層体が一体化されることにより形成され、二カ所以上の複数箇所に屈曲部又はねじれ部を有する中空繊維成形体であり、複数の前記繊維積層体の継ぎ目が塞がれており、二以上の開口部を有し、一の該開口部から少なくとも何れかの他の該開口部が見通せないように形成されている中空繊維成形体を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００８】
また、本発明は、一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該キャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法であって、前記割型を組み合わせる前に該割型を繊維スラリーに浸漬して前記キャビティの形成面に繊維積層体を抄造し、前記繊維積層体が抄造された前記割型を組み合わせる前に前記繊維スラリー内で何れかの該割型に抄造された該繊維積層体上に前記中子を配してから該割型を組み合わせ、抄造された前記各繊維積層体の表面に新たに繊維積層体を抄造した後に、前記中子を膨張させて前記抄造型内で中空繊維成形体を成形する中空繊維成形体の製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
また、本発明は、一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該抄造型と形状が異なるキャビティを有する乾燥型と、該抄造型のキャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子と、該乾燥型のキャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法であって、前記割型を組み合わせる前に該割型を繊維スラリーに浸漬して前記キャビティの形成面に繊維積層体を抄造し、前記繊維積層体が抄造された前記割型を組み合わせる前に前記繊維スラリー内で何れかの該割型に抄造された該繊維積層体上に前記中子を配してから該割型を組み合わせ、抄造された前記各繊維積層体の表面に新たに繊維積層体を抄造した後に、前記中子を膨張させて前記抄造型内で中空繊維成形体を成形し、しかる後前記乾燥型のキャビティ内に配設する前記中子で前記中空繊維成形体を押圧して該成形体に曲げやねじれを付与する中空繊維成形体の製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。
【００１１】
図１〜図３は、本発明の中空繊維成形体の製造方法を、管状の繊維成形体の製造に適用した第１実施形態を示すものである。これらの図において、符号１は中空繊維成形体（以下、単に成形体ともいう。）、１０は繊維スラリー、Ｐは繊維スラリーのプールを示している。
【００１２】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態の成形体の製造方法では、一対（一組）の割型２１、２２が組み合わされて外部に通じる開口部２０ａ、２０ｂを有し且つ屈曲部を有するキャビティ２０が形成される抄造型２と、キャビティ２０内に配される膨張収縮自在の中子３とが用いられる。
【００１３】
なお、図には示していないが、本実施形態の製造方法においては、前記抄造型２の割型２１、２２を繊維スラリー１０中に浸漬し、繊維スラリー１０中から引き上げる上下動機構と、前記抄造型２を前記繊維スラリー中及び空中で開閉する型締め機構とを備える製造装置が用いられる。前記上下動機構は、油圧シリンダーで構成され、前記抄造型２の安定的な上下動を可能にする。前記型締め機構は、割型どうしを型開閉方向に平行に開閉でき且つ抄造型２が閉状態のときに所定の型締め力が作用するように、油圧シリンダー機構が採用され、抄造型２の繊維スラリー中での安定的開閉を可能とする。上下動機構、型締め機構は、油圧シリンダー機構の他、リンク機構、エアシリンダー機構、サーボ機構その他の駆動機構若しくはそれらの組み合わせを採用することもできる。
【００１４】
前記上下動機構は、抄造型２をその長手方向軸の周りに回転させる回転軸と、該回転軸を回転させる駆動源と、該回転軸に所定角度おきに配設された抄造型の支持アームとで構成することもできる。この場合には、該アームのそれぞれの先端部に抄造型を構成する一組の割型を繊維スラリーの表面に対して水平方向に配設し、抄造型が回転軸の回転に伴って一周回する間に、割型の前記繊維スラリーへの浸漬、繊維積層体の抄造及び中空繊維成形体の脱水成形が実行できるようにすることができる。そして、繊維スラリー外で抄造型を開いて、脱水成形後の中空繊維成形体を、中子３とともに後述する移送手段で乾燥型に移行させる。
【００１５】
各割型２１、２２は、キャビティの形成面２１ａ、２２ａと、キャビティの形成面２１ａ、２２ａにおいて開口する流通路２１ｂ、２２ｂと、キャビティの形成面２１ａ、２２ａを覆う抄造ネット（図示せず）とをそれぞれ備えている。
【００１６】
流通路２１ｂ、２２ｂは、吸引ポンプ等の吸引手段（図示せず）に通じる管路（図示せず）に接続されている。なお、図には示していないが、キャビティの形成面２１ａ、２２ａには流通路２１ｂ、２２ｂ間を結ぶように流通溝が形成されており、抄紙、脱水の際に繊維スラリー中の液体分が流通路２１ｂ、２２ｂを通して外部に排出されるようになしてある。
【００１７】
前記抄造ネットの材質は、特に限定されるものではないが、例えば、植物繊維、動物繊維等の天然素材、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、再生樹脂、半合成樹脂等の合成樹脂素材、ステンレス、銅、真鍮等の金属素材等が挙げられる。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、前記キャビティ２０は外部に通じる二つの開口部２０ａ、２０ｂを有している。前記キャビティ２０は前記開口部２０ａから開口部２０ｂが見通せないように２箇所で屈曲している。
【００１９】
前記中子３は、中空の弾性体からなる膨張収縮自在の中空押圧部３０と、中空押圧部３０の両端部に配された押圧部３１とを備えており、キャビティ２０の開口部２０ａと２０ｂの間に配し得るように屈曲自在に設けられている。押圧部３１は、中空押圧部３０のみでは中空繊維成形体の端部の押圧が不充分と思われる場合や、中空押圧部３０を抄造型２や乾燥型４に確実にセットする場合に用いられる。押圧部３１内には、中空押圧部３０内に通じる流体の流通路（図示せず）が配設されている。そして、この流通路にはコンプレッサー又は吸引ポンプに通じる管路（図示せず）が接続される。中空押圧部３０内に後述する流体を該管路を通して供給したり中空押圧部３０内から該流体を該管路を通して排出することによって、当該中空押圧部３０が膨張伸縮する。
【００２０】
押圧部３１のテーパー付き先端部は、成形体１のテーパー付きの開口部１ａ、１ｂにはめ込まれる。当該先端部と抄造型２や乾燥型４（図３参照）との間で成形体１が挟持されるので、該開口部の隅部（角部）に至るまで成形体１が均一に脱水され又は乾燥される。
【００２１】
押圧部３１の先端は、抄造型２や後述する乾燥型４（図３参照）の開口部及び繊維成形体１の開口部よりも小さく形成されており、その長さは、成形体１の開口部の深さよりも長い。これにより、抄造型２若しくは乾燥型４又は成形体への押圧部３１の出し入れがスムーズに行え且つ成形体１と押圧部３１との離間が容易になる。さらに、図２（ｃ）に示すように、成形の際の押圧力によって、抄造型や乾燥型の開口部及び成形体１の開口部の隅部に亘って密着し、成形体１に押圧力が確実に伝えられるようになっている。
【００２２】
中子３の中空押圧部３０の材質としては、弾性体であれば特に制限はないが、耐久性、耐熱性、成形性等の点から、天然ゴムの他、ウレタン、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム又はエラストマー等の合成ゴム等を用いることが好ましい。また、押圧部３１の材質は、前記の弾性体の他に、例えば金属のような剛体でもよい。
【００２３】
中子３の中空押圧部３０内には、錘３２（図２（ｃ）参照）が配されているので、中子３を繊維積層体の上に配したときに中空押圧部３０の浮力による浮きが防止される。一方、錘３２は自重により繊維積層体１０ａを変形させるおそれがあり、また、中空押圧部３０が繊維積層体１０ａに密着しすぎてその後の新たな繊維積層体の抄造に悪影響を及ぼすおそれもある。また、脱水成形後の搬送に支障を来すこともあるので、錘はこれらの悪影響が生じない程度の重さとするのが好ましい。錘３２の形状に特に制限はないが、中空押圧部３０内で部分的に偏ったりしない点、中空押圧部３０内への配置や取り外しのし易さ等の点から、チェーンやひも状体等の形状の他、球形や楕円形等の複数の錘にひも等を通して該ひも等の両端をとめて該両端から該鉛が抜けないようにした形状等が好ましい。
【００２４】
次に、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、割型（一部の割型）２１をそのキャビティ形成面（抄造面）を上に向けて繊維スラリー１０に浸漬し、前記流通路２１ｂを通した前記繊維スラリー１０の吸引により固形分を前記抄造ネット上に堆積させて概ね半円弧状の繊維積層体１０ａを抄造する。
【００２５】
前記繊維スラリーは、パルプ繊維と水のみからなるものが好ましい。また、前記繊維スラリーには、パルプ繊維と水の他にタルクやカオリナイト等の無機物、ガラス繊維やカーボン繊維等の無機繊維、ポリオレフィン等の熱可塑性合成樹脂の粉末又は繊維、非木材又は植物質繊維、多糖類等の成分を含有させもよい。これらの成分の配合量は、パルプ繊維と該成分の合計量に対して１〜７０重量％、特に５〜５０重量％が好ましい。また、繊維スラリーには、パルプ繊維の分散剤、成形助剤、着色料、着色助剤、防かび剤等を適宜添加することができ、さらに、サイズ剤、顔料、定着剤等を適宜添加することもできる。
【００２６】
前記パルプ繊維には、エステル化パルプにアクリル繊維を混入した材料を混合することもできる。該エステル化パルプとしては、例えば、特願昭５２−５２００号に開示されているような、天然セルロース、その誘導体又はポリビニールアルコール等の合成繊維をエステル化して得られるリン酸系セルロース繊維又はリン酸系ポリビニルアルコール繊維等が挙げられる。
【００２７】
また、前記繊維スラリーには、前記エステル化パルプを含むスラリーにアクリル繊維を混入して叩解した材料を混合することもできる。
【００２８】
次に、図２（ａ）に示すように、前記中子３を前記繊維積層体１０ａに被せるように配する。その一方で、割型２２を（残りの割型）を前記繊維スラリーに浸漬して別の半円弧状の繊維積層体１０ｂ（図２（ｂ）参照）を抄造する。
【００２９】
割型２１を繊維スラリー１０の水面直下に配した状態で繊維積層体１０ａ上に前記中子３を配することが好ましい。ここで繊維スラリー１０の水面直下に配した状態とは、割型２１の接合面２１ｃが繊維スラリー１０の水面から１００ｍｍ以内にある状態をいう。０〜５０ｍｍ以内が好ましい。１００ｍｍを越えると、中空中子の浮力により、当該中子を所定の位置に配することが困難となる。繊維積層体がスラリーの外へ出ると吸引等により該繊維積層体から水分が抜けすぎて、次工程での各繊維積層体の接合不良の原因となる。
【００３０】
繊維積層体１０ｂは、割型２１のキャビティ形成面２２ａを下向きにする以外は、割型２１による繊維積層体１０ａの抄造と同様にして抄造される。なお、割型２１と割型２２がヒンジによって連結され、一方が回転して他方と組み合わされる場合には、割型２１のキャビティ形成面２２ａは上向きでもよい。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示すように、前記各繊維積層体１０ａ、１０ｂが抄造された割型２１、２２を前記繊維スラリー中で組み合わせて抄造型２を形成する。前記繊維スラリー１０中で前記抄造型２を形成した後に、前記流通路２１ｂ、２２ｂを通して繊維スラリー１０を再び吸引し、前記各繊維積層体１０ａ、１０ｂ表面に新たに繊維積層体（図示せず）を抄造する。これにより、各繊維積層体１０ａ、１０ｂの継ぎ目が殆ど残らなくなり、得られる成形体１の内周面の表面性が良好になる。
【００３２】
次に、抄造型２内で前記中子３を膨張させて前記各繊維成形体１０ａ、１０ｂが一体化された成形体１を脱水成形する。この脱水成形工程では、押圧部３１で成形体１を両側から押圧し、成形体１の両端開口部１ａ、１ｂを脱水する一方で、中空押圧部３０内に流体を供給し、当該中空押圧部３０を膨張させて前記成形体１を抄造型２の内面（前記各割型のキャビティの形成面）に押圧する。その後抄造型２及び中子３を繊維スラリー１０から引き上げ、更に成形体１を抄紙型２の内面に押圧しつつ脱水して成形体１を形成する。このように、繊維スラリー１０中で中空押圧部３０を膨張させることで、得られる成形体１の継ぎ目や段差をなくし、強度を高くすることができる。なお、抄造型２は、成形体１を押圧する前に繊維スラリー１０から引き上げられてもよく、成形体１の押圧中に繊維スラリー１０から引き上げられてもよい。
【００３３】
中子３の中空押圧部３０を膨張させるために用いる流体には、例えば空気（加圧空気）、熱風（加熱された加圧空気）、蒸気、過熱蒸気等の気体、油（加熱油）、その他の液が挙げられる。特に、空気、熱風、過熱蒸気を用いることが、操作性等の点から好ましい。
【００３４】
中子３の中空押圧部３０内に流体を供給する圧力は、脱水成形に供する繊維積層体に応じて適宜設定することができるが、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａが好ましい。
【００３５】
この脱水成形工程では、中空押圧部３０及び押圧部３１による押圧力で成形体１を抄造型２の内面に押圧する一方で、前記流通路２１ｂ、２２ｂを通して成形体１の水分を吸引して除去する。このように、中子３による押圧に加えて、成形体１の水分が吸引除去されるので、成形体１が均一に押圧され、成形体１の肉厚が均一化されながらその脱水が速やかに行われる。
【００３６】
脱水成形を終えたときの成形体１の含水率は、乾燥成形工程への移行時の成形体１の損傷防止、乾燥効率向上等の点から、３０〜８０％が好ましく、４０〜７０％がより好ましい。
【００３７】
次に、前記割型２１、２２を開き、脱水成形された前記成形体１内に前記中子３を配したままこれらを前記抄造型２から離脱させる。そして、図３（ａ）に示すように、これらは乾燥成形工程に移行される。
【００３８】
脱水成形から乾燥成形工程への移行には、押圧部３１を把持して中子３を中空繊維成形体１と共に乾燥型４に移行させるハンドリングロボット等の移送手段（図示せず）が用いられる。
【００３９】
図３（ｂ）に示すように、一組の割型４１、４２が組み合わされて開口部４０ａ、４０ｂを有するキャビティ４０が形成される乾燥型４内に中子３と中空繊維成形体１を配し、成形体１を脱水乾燥して成形する。
【００４０】
乾燥成形に用いられる乾燥型４は割型４１、４２から成り、加熱ヒーター等の加熱手段（図示せず）を具備する。割型４１、４２は、抄造型２の割型２１、２２と同様のキャビティの形成面４１ａ、４２ａ、キャビティの形成面４１ａ、４２ａにおいて開口する流通路４１ｂ、４２ｂを備えている。
【００４１】
次に、前記加熱手段により乾燥型４を加熱して所定温度に保持する。乾燥型４の温度は、成形体１の焦げ付き防止、乾燥効率の点から１００〜２５０℃が好ましく、１２０〜２２０℃がより好ましい。なお、乾燥型４内に中空繊維成形体１が配されるよりも前に、乾燥型４は加熱されて所定温度に保持されるのが好ましい。
【００４２】
そして、図３（ｃ）に示すように、成形体１を押圧部３１で両側から押圧し、成形体１の両端開口部１ａ、１ｂを乾燥する一方で、中空押圧部３０内に流体を供給し、中空押圧部３０を膨張させて成形体１を乾燥型４の内面（前記各割型のキャビティの形成面）に押圧して成形体１を内側から加圧しながら脱水乾燥する。
【００４３】
中空押圧部３０内に流体を供給する際の該流体の圧力は、乾燥に供する成形体に応じて適宜設定することができるが、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａが好ましい。中空押圧部３０を膨張させるために用いる流体は、脱水工程で使用される流体を用いることができる。
【００４４】
乾燥成形工程では、脱水成形におけると同様に、中空押圧部３０及び押圧部３１による押圧力で成形体１を乾燥型４の内面に押圧する一方で、流通路４１ｂ、４２ｂを通して成形体１の水分を吸引除去する。このように、中子３による押圧に加えて、成形体１の水分が吸引除去されるので、成形体１が均一に押圧され、成形体１の肉厚が均一化されながらその乾燥が速やかに行われる。
【００４５】
成形体１が所定の含水率にまで乾燥されたら、前記流通路４１ｂ、４２ｂを通した吸引を停止するとともに、中空押圧部３０内の流体を排出して中空押圧部３０を収縮させる。
【００４６】
そして、割型４１、４２を開き、図３（ｄ）に示すように、乾燥型４から成形体１を取り出し、中空押圧部３０の一端部を押圧部３１から取り外し、成形体１の中から中子３を引き出して脱水乾燥成形工程が終了する。
【００４７】
このようにして成形された成形体１には、必要に応じて、トリミング処理、別部材の取付け、内外表面の樹脂層による被覆処理、印刷処理、撥水性処理等の各種処理を施すことができる。特に、乾燥成形後に、成形体１の表面にケイ酸ソーダ層又は／及びシリコーン樹脂層を設けることにより、成形体１の耐熱性と耐水性を向上させることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の成形体の製造方法によれば、割型２１の表面に繊維積層体１０ａを積層した後に、当該割型２１が繊維スラリー１０の水面直下に配された状態で、中子３を繊維積層体１０ａ上に配し、当該割型２１と、繊維積層体１０ｂを抄造した割型２２を組み合わせて抄造型２を形成した後に、中子３で成形体１を脱水成形をする。従って、継ぎ目がなく、薄肉、軽量で肉厚の均一な強度の高い屈曲やねじれ形態を有する成形体を効率よく製造することができる。そして、得られた成形体１は高い吸音性を有しているため、その内部に固体、気体等が流れた場合に発生する音の消音効果にも優れている。
【００４９】
また、本実施形態の中空繊維成形体の製造方法では、繊維スラリー中で割型を組み合わせて抄紙型２を形成した後に、割型を繊維スラリーから引き上げ、中子３で繊維積層体をその内側から押圧して成形体１を脱水成形する。従って、湿潤状態の各繊維積層体が脱水されながら一体化され、継ぎ目のない肉厚の均一な成形体１が形成される。
【００５０】
また、割型２１、２２が組み合わされて抄造型２が形成されているため、複雑な屈曲やねじれ形態のキャビティ形状を形成することができ、種々の複雑な形状を有する中空繊維成形体を製造することができる。
【００５１】
また、中空押圧部３０の両側に押圧部３１を有する中子を用い、押圧部３１で成形体１のテーパー付きの開口部１ａ、１ｂを成形するようにしたので、該開口部の隅部も成形精度に優れる。
【００５２】
また、脱水成形工程で用いた中子３をそのまま乾燥成形工程でも用いるので、脱水成形工程から乾燥成形工程への移行がスムーズで、成形体の生産効率が向上する。
【００５３】
また、乾燥成形工程において、中子３で成形体１を内側から乾燥型４の内面に押圧しながら脱水乾燥させるため、成形体１を効率よく脱水乾燥することができる上、肉厚が均一でしかも薄肉で高い強度の成形体を製造することができる。
【００５４】
図４は、本発明の中空繊維成形体を、屈曲部を有する管状成形体に適用した一実施形態を示したものである。図４において、符号１は、管状成形体（以下、単に成形体ともいう。）を示している。
【００５５】
図４に示す成形体１は、二つの繊維積層体が一体化されて形成される。
成形体１は、二つの開口部１ａ、１ｂを有し、その間に屈曲部１１を有している。成形体１の開口部１ａから開口部１ｂは見通すことはできない。また、成形体１には、開口部１ａ、１ｂの保護のためのフランジ部１ｃ、１ｄが形成されている。フランジ部１ｃ、１ｄは、それぞれ外向きにカールし、成形体１が他の管状成形体等と接合される際に、該開口部の損傷が防止される。
【００５６】
成形体１は、パルプ繊維のみからなるのが好ましい。成形体１は、パルプ繊維以外にタルクやカオリナイト等の無機物、ガラス繊維やカーボン繊維等の無機繊維、ポリオレフィン等の熱可塑性合成樹脂の粉末又は繊維、非木材又は植物質繊維、多糖類等の成分を含有していてもよい。これらの成分の配合量は、パルプ繊維及び該成分の合計量に対して１〜７０重量％、特に５〜５０重量％が好ましい。また、成形体１には、成形助剤、着色料、着色助剤、防かび剤、サイズ剤、顔料、定着剤等を適宜添加することができる。
【００５７】
成形体１には、前述のエステル化パルプにアクリル繊維を混入した材料を混合することもできる。
【００５８】
また、成形体１は、高耐熱性を及び高耐水性を付与する点からケイ酸ソーダ層又は／及びシリコン樹脂層を備えていることが好ましい。
【００５９】
次に本発明の中空繊維成形体の製造装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図５（ａ）に示すように、本実施形態の製造装置１００は、一組の割型２１、２２が組み合わされて屈曲するキャビティ２０が形成される抄造型２と、図５（ｂ）に示すように割型２１、２２で抄造された繊維積層体１０ａ、１０ｂを脱水して前記中空繊維成形体１を成形するための中子３とを備えている。
【００６０】
割型２１、２２は、図５（ａ）に示すように、キャビティの形成面２１ａ、２２ａと、形成面２１ａ、２２ａにおいて開口する流通路２１ｂ、２２ｂと、形成面２１ａ、２２ａを覆う抄造ネット（液透過性材料、図示せず。）とをそれぞれ備えている。割型２１、２２は、接合面（２１ｃのみ図示）がほぼ一平面上に形成されている。
【００６１】
流通路２１ｂ、２２ｂは、割型２１、２２内において一つの流通路（２２ｄのみ図示）に集約されており、これらの流通路の開口部は、吸引ポンプ等の吸引手段（図示せず）に通じる管路（図示せず）に接続されている。なお、キャビティの形成面２１ａ、２２ａには流通路２１ｂ、２２ｂ間を結ぶ流通溝（図示せず）が形成されており、抄紙、脱水の際に繊維スラリー中の液体が流通路２１ｂ、２２ｂを通してスムーズに外部に排出される。
【００６２】
前記キャビティ２０は外部に通じる二つの開口部２０ａ、２０ｂを有している。キャビティ２０は２箇所で屈曲しているので、前記開口部２０ａから開口部２０ｂは見通すことはできない。
【００６３】
前記中子３は、中空の弾性体からなるチューブ状の形態を有しており、膨張収縮自在であり、キャビティ２の二つの開口部２０ａ、２０ｂ間に配し得るように屈曲自在である。
【００６４】
中子３は両端部がそれぞれヘッド３３に着脱自在に取り付けられている。各ヘッド３３には、コンプレッサー又は吸引ポンプ等に通じる管路（図示せず）が接続されている。当該ヘッド３３に中子３を取り付けた状態では、中子３の内部と該管路が連通する。そして、コンプレッサー又は吸引ポンプ等によって後述する流体を中子３の内部に供給したり該流体を中子３の内部から排出する。
【００６５】
製造装置１００は、後述する抄造型の上下動機構に連動して繊維スラリー中に浸漬され、前記中子３を割型２１、２２の一方又は両方のキャビティの形成面２１ｃ、２２ｃに配設する中子配設機構を備えている。
この中子配設機構は、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、片側の割型２１におけるキャビティの形成面２１ｃの屈曲形状に対応して屈曲した樋状のガイドカバー３４と、割型２１の位置に合わせて中子３をキャビティ形成面に配設できるようにこのガイドカバー３４を割型２１の開閉方向に移動させ、中子３の配設後はガイドカバー３４を支障のない位置に移動させる駆動機構（図示せず）とを備えている。ガイドカバー３４の内部には、中子３を吸着保持する吸着手段（例えば真空パッド）が備えられ、中子３は割型２１の屈曲したキャビティの形成面の形状に一致する屈曲状態に保たれる。
駆動機構は、油圧又は空気圧シリンダー、その他の一般的な駆動手段及びリンク、ギヤ等の伝達機構によって構成される。
中子配設機構は、一組の割型に対して複数基配設することもできる。また一つの中子配設機構で複数の中子を配設することもできる。
【００６６】
本実施形態の製造装置１００は、図６（ａ）に示すように、前記中空繊維成形体１を乾燥する乾燥型４と、前記中子３を脱水成形された中空繊維成形体１とともに乾燥型４に移行する移行手段（図示せず）とを備えている。
【００６７】
乾燥型４は、一対の割型４１、４２を備えている。割型４１、４２は、加熱ヒーター等の加熱手段４１ｅ、４２ｅを具備する。乾燥型４の割型４１、４２は、抄造型２の割型２１、２２と同様のキャビティの形成面４１ａ、４２ａ、形成面４１ａ、４２ａにおいて開口する流通路４１ｂ、４２ｂ、接合面４１ｃ、４２ｃ、流通路４１ｂ、４２ｂを集約し外部に通じる複数の流通路（４２ｄのみ図示）を有している。
【００６８】
前記移行手段には、前記ヘッド３３を把持して中空繊維成形体１を中子３と共に乾燥型４に移行させるハンドリングロボット等が用いられる。ハンドリングロボットには、成形体を乾燥型へ移行する際の成形体の損傷を防ぐ観点から成形体の外形形状に一致した形状の取り出し治具等を備えるのが好ましい。
【００６９】
なお、図には示していないが、製造装置１００は、前記抄造型２を繊維スラリー中に浸漬したり、該繊維スラリー中から引き上げたりする上下動機構と、前記抄造型２を前記繊維スラリー中及び空中で開閉する型締め機構（型開閉機構）を備えている。前記上下動機構は、油圧シリンダー機構で構成され、当該油圧シリンダー機構は、前記抄造型２を安定的に上下動させることができる。前記型締め機構には、割型どうしを型開閉方向に平行に開閉し且つ抄造型２が閉状態のときに所定の型締め力が作用するように、油圧シリンダー機構とリンク機構とを併用した構成が採用される。該型締め機構は、抄造型２を繊維スラリー中で安定的に開閉させることができる。上下動機構、型締め機構は、油圧シリンダー機構の他、エアシリンダー機構、サーボ機構その他の駆動機構を採用することもできる。
【００７０】
前記上下動機構の構成と作用は、前述の説明と同様である。
【００７１】
次に、本発明の中空繊維成形体の製造方法の第２実施形態を、前記製造装置１００を用いた前記成形体１の製造方法に適用した実施形態に基づいて説明する。なお、第１実施形態の製造方法と共通する点についてはその記載を省略した。従って、特に説明のない点については、前記第１実施形態における説明が適宜適用される。
【００７２】
図５（ａ）〜（ｄ）は、前記成形体１の製造工程における抄造工程（第１の工程）の手順を模式的に示したものである。
【００７３】
先ず、繊維スラリーのプール（図示せず）に割型２１、２２を浸漬して繊維スラリーを吸引し、図５（ｂ）に示すように、前記抄造ネット上に繊維を堆積させて断面が概ね半円弧状の繊維積層体１０ａ、１０ｂを形成する。
【００７４】
第２の工程では、繊維積層体１０ａ，１０ｂが形成された割型２１、２２を前記繊維スラリー中で組み合わせる一方、割型２１、２２を組み合わせることによって形成される前記キャビティ２０内に前記中子３を配設する。
【００７５】
中子３は、割型２１、２２を組み合わせる前に片側の割型２１の繊維積層体１０ａ上に配置される。
中子３の配置の際には、図５（ｂ）に示すように、中子３をキャビティの形成面２１ａに対応して屈曲した形状の前記ガイドカバー３４内に配設して繊維積層体１０ａ上に配置する。中子３の配置後、ガイドカバー３４は中子３から離間させられてキャビティから外部に取り出される。
【００７６】
そして、図５（ｃ）に示すように、割型２１、２２を接合面で組み合わせ、抄造型２を閉じる。抄造型２を閉じる際も繊維スラリーを吸引し、繊維積層体１０ａ、１０ｂの内側に別の繊維を堆積させる。このようにして得られる成形体は、継ぎ目や段差が無く、高強度となる。
【００７７】
中子３をキャビティ内に配設した後、脱水工程（第３の工程）に移行する。脱水は、図５（ｃ）の状態の抄造型２及び中子３を、繊維スラリーから引き上げて行うが、抄造型２及び中子３を該繊維スラリーから引き上げる前から行うこともできる。
この脱水工程では、中子３に流体を供給し、中子３を膨出させて前記繊維積層体１０ａ、１０ｂを抄造型２の内面に押圧した後に、抄造型２及び中子３を繊維スラリーから引き上げ、前述の中子３による押圧を継続させて、繊維積層体１０ａ、１０ｂを脱水して成形体１を形成する。このように、プール内の繊維スラリー中で中子３を膨出させることで、得られる成形体を、継ぎ目、段差の無い、強度の高いものとすることができる。
【００７８】
中子３内に流体を供給する際の流体の圧力は、脱水に供する繊維積層体に応じて適宜設定することができるが、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａが好ましい。
【００７９】
脱水工程では、中子３での押圧を行う一方で、前記流通路２１ｂ、２２ｂ等を通して繊維積層体１０ａ、１０ｂの水分を吸引する。このように、押圧を行うことにより、形成される成形体１が均一に押圧され、肉厚が均一化されながら成形体１の脱水が速やかに行われる。
【００８０】
成形体１が所定の含水率まで脱水されたら、前記流通路２１ｂ、２２ｂ等を通した吸引を停止するとともに、中子３内の流体を排出して中子３を収縮させる。そして、図５（ｄ）に示すように、割型２１、２２を開いて湿潤状態の成形体１及び中子３を抄造型２から離間させる。
【００８１】
脱水工程を終えたときの成形体１の含水率は、乾燥工程への移行時の成形体１の損傷防止、次の乾燥工程での乾燥効率等の点から、３０〜７０％が好ましく、４０〜６０％がより好ましい。
【００８２】
脱水を終えた湿潤状態の成形体１及び中子３は、前記図示しない移行手段により、図６（ａ）に示すように、乾燥型４の割型４１、４２間に移動され、脱水乾燥工程（第４の工程）が開始される。
【００８３】
まず、図６（ｂ）に示すように、割型４１、４２を接合面において組み合わせ、乾燥型４のキャビティ内に成形体１及び中子３を配設する。
【００８４】
次に、前記加熱手段４５により乾燥型４を加熱して所定温度に保持する。
乾燥型４の温度は、成形体１の焦げ付き防止、乾燥効率の点から１００〜２５０℃が好ましく、１５０〜２２０℃がより好ましい。
【００８５】
中子３に流体を供給して中子３を膨出させ、成形体１を乾燥型４の内面に押圧して成形体１を脱水乾燥させる。
中子３内に流体を供給する際の流体の圧力は、乾燥に供する成形体に応じて適宜設定することができるが、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａが好ましい。中子３の膨出には、脱水工程で使用された流体を用いることができる。
【００８６】
乾燥工程では、中子３での押圧に加え、流通路４１ｂ、４２ｂ等を通して成形体１の水分を吸引する。これにより、成形体１が内部より均一に押圧され、肉厚が均一化されながらその乾燥が速やかに行われる。
【００８７】
成形体１を所定の含水率まで乾燥できたら、前記流通路４１ｂ、４２ｂ等を通した吸引を停止するとともに、中子３内の流体を排出して中子３を収縮させる。
【００８８】
所定時間経過後、図６（ｃ）に示すように、割型４１、４２を開き、乾燥型４から成形体１を取り出す。さらに、中子３の一端部をヘッド３３から取り外し、成形体１の中から中子３を引き出して脱水乾燥工程が終了する。なお、割型４１、４２を開く前に、中子３の一端部をヘッド３３から取り外してもよい。
【００８９】
乾燥工程を終えた後、所定曲率の断面形状を有するリング状の溝を有する型（図示せず）の該溝に、成形体１の開口部１ａ、１ｂの端部をそれぞれ押し当てて該端部を外向きにカールさせ、前記フランジ部１ｃ、１ｄが形成される。
【００９０】
成形体１には、必要に応じて、トリミング処理、別部材の取付け、内外表面の樹脂層による被覆処理、印刷処理、撥水性処理等の各種処理を施すことができる。特に成形体１の表面にケイ酸ソーダ層又は／及びシリコーン樹脂層を設けることにより、成形体の耐熱性や耐水性を向上させることができる。
【００９１】
このようにして製造された本実施形態の成形体１は、二箇所で屈曲する複雑な屈曲形態を有し、継ぎ目がなく、薄肉、軽量で肉厚が均一で強度も高い。フランジ部１ｃ、１ｄによって成形体１の端部が保護されているため、該端部の損傷を防止することができる。さらに、成形体１は高い吸音性を有しているため、その内部を流れる固体や気体等に起因する音の強さを低減する効果を有する。
【００９２】
前記製造装置１００を用いた本実施形態の中空繊維成形体の製造方法では、繊維スラリー中において割型２１、２２を組み合わせて抄紙型２を形成した後に、割型２１、２２を繊維スラリーから引き上げ、中子３で繊維積層体１０ａ、１０ｂを押圧して脱水成形するので、湿潤状態の繊維積層体１０ａ、１０ｂが脱水されながら一体化され、継ぎ目のない肉厚の均一な成形体１を形成することができる。
【００９３】
また、中子３をキャビティ内に配設する際に、キャビティの形成面２０の屈曲に一致した形状のガイドカバー３４を用いるので、中子３をキャビティ２０の形成面２１ａの屈曲形状に一致した形状に維持でき、繊維積層体１０ａ上に中子３を配置した後に、割型２１、２２を閉じるので、屈曲の形態が複雑な場合でも確実に中子３をキャビティ内に配設することができる。
【００９４】
また、抄造型２を割型２１、２２に分割しているため、複雑なキャビティ形状を形成することができ、種々の複雑な形状を有する中空繊維成形体を製造することができる。
【００９５】
また、抄造工程で用いた中子３を成形体１内に入れたまま脱水乾燥工程に移行するので、抄造工程から脱水乾燥工程への移行が短時間でスムーズとなる。
また、脱水乾燥工程において、中子３で成形体１を乾燥型４の内面に押圧しながら乾燥させるため、成形体１を効率よく乾燥させることができる上、肉厚が均一でしかも薄肉で高い強度の成形体を製造することができる。
【００９６】
本発明は、前記各実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更することができる。
【００９７】
本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、一対の概ね半円弧状の繊維積層体を抄造し、これらを接合して一体化して中空繊維成形体を脱水成形することが好ましいが、例えば、図７（ａ）に示すように、接合箇所の両側にフランジ部１０ｃ、１０ｄを有する形状の一対の半円弧状の繊維積層体１０ａ、１０ｂを抄造し、図７（ｂ）に示すように、これらを接合して一体化してフランジ部１ｃを有する中空繊維成形体１を脱水成形することもできる。
【００９８】
また、成形する中空繊維成形体に取付フランジ部を成形したい場合には、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、該取付フランジ部に対応するフランジ部１０ｅを備えた繊維積層体１０ａ、１０ｂを抄造し、図７（ｅ）及び（ｆ）に示すように、各繊維積層体を接合して一体化して取付フランジ部１ｄを有する中空繊維成形体１を脱水成形することもできる。
【００９９】
本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、中子３で繊維積層体を抄造型２の内面に押圧するとともに、前記流通路２１ｂ、２２ｂ等を通して繊維積層体に含まれる水分を吸引して成形体を脱水成形することが好ましいが、脱水成形工程における脱水方法は、これに限定されない。例えば、中子の膨張による押圧脱水及び流通路を通した吸引脱水の後に、中子から流体を抜き、中子と繊維積層体表面との間の空隙に脱水用流体をブローさせるブロー脱水を施してもよい。また、複数の脱水方法を適宜組み合わせて行うこともできる。
【０１００】
本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、繊維積層体を脱水時に一体化させて成形体１を形成した後に、成形体１を乾燥型４内においてさらに内側から押圧しながら脱水乾燥させることが好ましいが、脱水工程を終えた後に、湿潤状態の成形体１と中子３とを分離し、成形体１のみをトンネル型の各種乾燥機で脱水乾燥することもできる。
【０１０１】
また、前記第１、第２実施形態の製造方法では、繊維積層体１０ａ、１０ｂを一体化して二つの開口部１ａ、１ｂを有する成形体１を形成するようにしたが、複数の繊維積層体を一体化して一端が開口し他端が閉じた成形体を形成した後に、他端を切断する等して二つの開口部を有する成形体とすることもできる。
【０１０２】
また、本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、脱水成形された中空繊維成形体を前記移送手段によって乾燥型に移行することが好ましいが、割型への成形体１の吸引等を利用して抄造型及び乾燥型の割型間で、成形体を直接移行させることもできる。
例えば、先ず、抄造型の何れか一方の割型の流通路を通して成形体１を該割型に吸引させた状態で該割型と中子３とを併せて移動する。そして、該割型に対向させて乾燥型の割型を配置し、両方の割型を合体させた後に、乾燥型の割型の流通路を通して成形体１を吸引する一方で、抄造型の割型の流通路から圧縮空気を噴射して成形体１を該抄造型の割型から離間させる。その後、該抄造型の割型に代えて、対応する乾燥型の割型を配設し、乾燥型の両割型を合体させて成形体１及び中子３が共に乾燥型のキャビティ内に配設された状態にする。
この方法は、長尺の成形体や肉厚の薄い成形体の移行に特に好適である。
【０１０３】
また、前記第１、第２実施形態の製造方法では、二つの割型からなる抄造型、乾燥型を用いたが、製造する成形体の形状に応じて３つ以上の割型を組み合わせることによって所定形状のキャビティが形成される抄造型、乾燥型を用いることもできる。また、一対の繊維積層体を一体化して成形体を形成したが、３以上に分割された繊維積層体を一体化して成形体を形成することもできる。
【０１０４】
また、各割型の接合面は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように面一とすることが好ましいが、ある特定の成形体の場合には、当該成形体の取り出しが容易に行えるように接合面を非面一（例えば曲面）とすることもできる。
【０１０５】
また、抄造型と乾燥型のキャビティの形状は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、ほぼ同一形状のものとすることが好ましいが、抄造型と乾燥型のキャビティを異なる形状とし、乾燥成形工程において中子３で乾燥型４の内面に成形体１を押圧することによって当該成形体１に曲げやねじれ等を付与することもできる。
【０１０６】
また、本発明の中空繊維成形体の製造方法は、前記第１、第２実施形態で述べたように、二つの開口部を有している中空繊維成形体の製造に特に好適であるが、三つ以上の開口部を有する中空繊維成形体の製造にも適用することができる。
【０１０７】
また、本発明において用いられる抄造型又は乾燥型のキャビティは、二次元的屈曲でもよく、三次元的屈曲でもよい。
【０１０８】
また、本発明は、前記第１、第２実施形態の製造方法のように、キャビティの形成面を覆う抄造ネットを備えた割型を用いることが好ましいが、前記抄造ネット以外に不織布その他の液透過性材料でキャビティの形成面を覆うこともできる。また、抄造型を多孔質性の材料からなる割型で構成し前記の液透過性材料を省略することもできる。
【０１０９】
また、前記第１、第２実施形態では、一つの中子を用いたが、得られる前記中空繊維成形体の形状に応じて、複数の中子を用いることもできる。
【０１１０】
本発明は、前記第２実施形態のように、繊維スラリー内において、ガイドカバー３４を用いて中子３をキャビティ内に配設することが好ましいが、中子３を繊維スラリー外でキャビティ内に配設してもよい。
【０１１１】
また、前記第２実施形態では、乾燥工程後に開口端部に丸め加工を施してフランジ部を形成するようにしたが、抄造型を構成する割型のキャビティの形成面に予めフランジ部に対応する凹部を形成しておき、抄造時にフランジ部を形成することもできる。
また、フランジ部を抄造せずに、管状成形体の形成後に該成形体の端部にフランジ部材を取り付けることもできる。
【０１１２】
また、本発明は、屈曲部以外に、ねじれ部を有する中空繊維成形体、ねじれ部及び屈曲部を有する中空繊維成形体の製造にも適用することができる。
【０１１３】
また、本発明において製造する繊維成形体の断面形態は、屈曲部やねじれ部の形態に応じて適宜変更することができる。また、例えば、差込嵌合による連結が可能なように成形体の胴部と端部の口径を異なる大きさにしたり、成形体の端部にテーパ等を付与することもできる。
【０１１４】
本発明の中空繊維成形体の用途は、特に限定されるものではないが、例えば、小口径又は異型等の中空容器等の中空成形体に好ましく用いることができる。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明によれば、２カ所以上で屈曲するような複雑な屈曲形態を含む種々の形態を有し、複数の繊維積層体が強固に一体化され均一な肉厚を有する中空繊維成形体、及び該成形体を好適に製造することができる中空繊維成形体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）には、本発明の中空繊維成形体の製造方法を前記管状成形体の製造に適用した第１実施形態における抄造工程が模式的に示されている。図１（ａ）は一部の割型による抄造工程を示す部分断面図。図２（ｂ）は図１（ａ）の平面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、前記第１実施形態における抄造・脱水工程の手順を模式的に示す部分断面図である。図２（ａ）は繊維成形体上に中子を配した状態を示す。図２（ｂ）は一組の割型による抄造工程を示す。図２（ｃ）は脱水成形工程を示す。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、前記第１実施形態における製造工程の手順を模式的に示す部分断面図である。図３（ａ）は脱水成形工程から乾燥成形工程への移行を示す。図３（ｂ）及び（ｃ）は中子による乾燥成形工程を示す。図３（ｄ）は乾燥型から取り出した繊維成形体及び中子を示す図である。
【図４】図４は、本発明の中空繊維成形体を二つの開口部を有する管状成形体に適用した一実施形態を模式的に示した斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の中空繊維成形体の製造方法を管状成形体の製造に適用した第２実施形態における抄造・脱水工程の手順を模式的に示す斜視図である。図５（ａ）は抄造工程を示す。図５（ｂ）は中子を配設する前の状態を示す。図５（ｃ）は脱水工程を示す。図５（ｄ）は割型を分離した状態を示す。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、前記第２実施形態における乾燥工程の手順を模式的に示す。図６（ａ）は乾燥型内に成形体及び中子を配設する前の状態を示す。図６（ｂ）は成形体及び中子を乾燥型内に配設した状態を示す。図６（ｃ）は成形体と中子とを分離した状態を示す。
【図７】図７（ａ）〜（ｆ）では、本発明における、他の形態の繊維積層体による中空繊維成形体の製造工程が模式的に示されている。図７（ａ）及び（ｂ）は接合フランジ部を有する中空繊維成形体の製造工程を示す。図７（ｃ）及び（ｄ）並びに図７（ｅ）及び（ｆ）は取付フランジ部を有する中空繊維成形体の製造工程を示す。
【符号の説明】
１ 管状成形体（中空繊維成形体）
１ａ、１ｂ 開口部
１０ 繊維スラリー
１０ａ、１０ｂ 繊維積層体
１１ 屈曲部
１００ 中空繊維成形体の製造装置
２ 抄造型
２０ キャビティ
２０ａ、２０ｂ 開口部
２１、２２ 割型
２１ａ、２２ａ キャビティの形成面
２１ｂ、２２ｂ 流通路
２１ｃ 接合面
３ 中子
３０ 中空押圧部
３１ 押圧部
３２ 錘
３３ ヘッド
３４ ガイドカバー
４ 乾燥型
４０ キャビティ
４０ａ、４０ｂ 開口部
４０
４１、４２ 割型
４１ａ、４２ａ キャビティの形成面
４１ｂ、４２ｂ 流通路
１００ 中空繊維成形体の製造装置
Claims (4)
- 一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該キャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法から製造される中空繊維成形体であって、
複数の繊維積層体が一体化されることにより形成され、二カ所以上の複数箇所に屈曲部又はねじれ部を有する中空繊維成形体であり、複数の前記繊維積層体の継ぎ目が塞がれており、二以上の開口部を有し、一の該開口部から少なくとも何れかの他の該開口部が見通せないように形成されている中空繊維成形体。 - 前記内面に抄造された新たな繊維積層体で前記継ぎ目が塞がれている請求項１記載の中空繊維成形体。
- 一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該キャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法であって、
前記割型を組み合わせる前に該割型を繊維スラリーに浸漬して前記キャビティの形成面に繊維積層体を抄造し、前記繊維積層体が抄造された前記割型を組み合わせる前に前記繊維スラリー内で何れかの該割型に抄造された該繊維積層体上に前記中子を配してから該割型を組み合わせ、抄造された前記各繊維積層体の表面に新たに繊維積層体を抄造した後に、前記中子を膨張させて前記抄造型内で中空繊維成形体を成形する中空繊維成形体の製造方法。 - 一組の割型が組み合わされて外部に通じる二以上の開口部を有するキャビティが形成される抄造型と、該抄造型と形状が異なるキャビティを有する乾燥型と、該抄造型のキャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子と、該乾燥型のキャビティ内に配設される膨張収縮自在且つ屈曲自在の中空の弾性体からなる中子とを用いた中空繊維成形体の製造方法であって、
前記割型を組み合わせる前に該割型を繊維スラリーに浸漬して前記キャビティの形成面に繊維積層体を抄造し、前記繊維積層体が抄造された前記割型を組み合わせる前に前記繊維スラリー内で何れかの該割型に抄造された該繊維積層体上に前記中子を配してから該割型を組み合わせ、抄造された前記各繊維積層体の表面に新たに繊維積層体を抄造した後に、前記中子を膨張させて前記抄造型内で中空繊維成形体を成形し、しかる後前記乾燥型のキャビティ内に配設する前記中子で前記中空繊維成形体を押圧して該成形体に曲げやねじれを付与する中空繊維成形体の製造方法。
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