JP4368204B2 - 筒状抄造体の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の筒状の抄造体が継ぎ足されて一体化された筒状抄造体の製造方法及び装置に関する。

連続抄造管の製造に関する従来技術としては、例えば、下記特許文献１に記載の技術が知られている。
この技術は、開孔部を有し、管状抄造型の管壁内面に沿ってそれを覆うように連続的又は間欠的に移動し得える２枚の網体ベルト上に繊維流を供給して、繊維流中の水分を、管状抄造型に設けられた小孔から吸引することによって除去し、継ぎ目のない管状の抄造体を連続的に製造するものである。

ところで、この技術は、装置の構造が複雑であるため、多品種少量生産が要求される場合には不向きであった。また、管状抄造体を十分に脱水や乾燥するための手段あるいは部材の設置が困難な構造であった。

特開昭５１−１１５３１９号公報

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、抄造体の脱水や加熱のための手段あるいは部材を容易に設置することが可能な筒状抄造体の製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、筒状の一の抄造体に筒状の他の抄造体を継ぎ足して該一の抄造体を延設する筒状抄造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、複数の筒状の抄造体を抄造して連結域に逐次移送し、前記連結域に先に移送した前記抄造体に後から移送した前記抄造体を継ぎ足して先に移送した前記抄造体を延設するように設けられた筒状抄造体の製造装置であって、
原料スラリーの内外を往復し、該原料スラリー内において該原料スラリーから前記抄造体を逐次抄造する抄造手段と、
前記抄造手段と協働し、該抄造手段で抄造した前記抄造体を脱水域で脱水し、脱水した前記抄造体を保持する脱水手段と、
前記脱水域と前記連結域との間を往復し、脱水した前記抄造体を前記脱水手段から受け取って前記連結域まで移送する第１の移送手段と、
前記連結域で前記第１の移送手段から前記抄造体を受け取って保持する保持手段とを備えており、
前記第１の移送手段は、先に移送した前記抄造体の連結端部に後から移送した前記抄造体の連結端部を内挿するか又は外挿するとともに、前記保持手段と協働して前記抄造体どうしを連結するように設けられている筒状抄造体の製造装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。

本発明によれば、連続する長い筒状抄造体を好適に製造することができる。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。

図１及び図２は、本発明の筒状抄造体の製造装置の一実施形態を示すものである。これらの図において、符号１は筒状抄造体の製造装置（以下、単に製造装置ともいう。）、１０は連結される前の抄造体、１０’は延設された抄造体を示している。

図１に示すように、製造装置１は、複数の筒状の抄造体１０を抄造して、それらを脱水域Ａを経て連結域Ｂに逐次移送し、連結域Ｂに先に移送した抄造体１０に後から移送した抄造体１０を継ぎ足して、先に移送した抄造体１０を延設するように設計されている。

製造装置１は、貯留槽２に貯留された原料スラリー２０から抄造体１０を逐次抄造する抄造手段３と、抄造手段３と協働し、抄造手段３で抄造した抄造体１０を脱水域Ａで脱水する脱水手段４と、脱水した抄造体１０を脱水手段４から受け取って連結域Ｂまで移送する第１の移送手段（以下、単に移送手段ともいう。）５と、連結域Ｂにおいて移送手段５から抄造体１０を受け取って保持する保持手段６とを備えている。移送手段５は、先に移送した抄造体１０の連結端部１０Ａに後から移送した抄造体１０の連結端部１０Ｂを内挿又は外挿するとともに、保持手段６と協働して抄造体１０どうしを連結するように設計されている。

また、製造装置１は、延設した抄造体１０’を保持手段６から受け取って移送する第２の移送手段７を備えている。第２の移送手段７は、継ぎ足した抄造体１０に、新たに移送されてくる他の抄造体１０を連結域Ｂで連結できるように、延設した抄造体１０’を移送するように設計されている。製造装置１では、移送手段５が第２の移送手段７を兼ねている。

さらに、製造装置１は、保持手段６と協働し、先に移送した抄造体１０に後から移送した抄造体１０を継ぎ足す前に、一方の連結端部を拡開させる拡開手段８を備えている。製造装置１では、移送手段５が拡開手段８を兼ねている。

貯留槽２は、調整槽２１及びポンプ２２とともに循環経路２３に接続されている。貯留槽２内には、調整槽２１で濃度調整された原料スラリー２０がポンプ２２によって供給され、ほぼ一定量の原料スラリー２０が貯留される。

抄造手段３は、抄造コア３０と、抄造コア３０を貯留槽２のほぼ中央において上下動自在に支持する支柱３１と、支柱３１を上下動させる上下動機構３２とを備えている。

図２に示すように、抄造コア３０は、筒状の本体３００と、その外周に配された拡縮自在の中空の第１弾性押圧体３０１と、その外側に配された多孔性で気液流通性を有する伸縮性の気液流通体３０２と、さらにその外側に配された抄造ネット３０３とを備えている。

第１弾性押圧体３０１には流体の流通路３０４が接続されている。流通路３０４の他端部は流体供給源及び吸引ポンプに切り替え弁（いずれも図示せず）を介して接続されている。第１弾性押圧体３０１は、前記流体供給源から流通路３０４を介して内部に流体が供給されたときには膨張し、流通路３０４を介して前記吸引ポンプで吸引されたときは収縮する。第１弾性押圧体３０１の材質としては、例えば、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が挙げられる。第１弾性押圧体３０１を膨張させる前記流体としては、例えば圧縮空気（加熱空気）、油（加熱油）、その他各種の流体が挙げられる。

気液通液体３０２には液体の流通路３０５が接続されている。流通路３０５の他端部は、図示しない吸引ポンプに接続されており、流通路３０５を介して前記吸引ポンプで吸引されたときは、原料スラリー中の水分が吸引されて排出される。

抄造ネット３０３には、原料スラリーに応じて従来から湿式抄造に用いられているものを特に制限なく使用することができる。

支柱３１の内部は中空になっており、該中空部には後述する移送手段５の支柱５１が挿通され、支柱５１に支持された第２弾性押圧体５０が上下に移動する。なお、第１弾性押圧体３０１は、原料スラリー２０中から脱水域Ａまでを往復上下動し、第２弾性押圧体５０は、少なくとも脱水域Ａと連結域Ｂ間を往復上下動する。

上下動機構３２は、キャリッジ３２０を上下にスライドさせることにより、当該キャリッジ３２０に連結された支柱３１を上下動させるように設計されている。そして、かかる上下動に伴って、前記抄造コア３０が原料スラリー２０の内外を往復移動する。

図１に示すように、脱水手段４は、脱水型４０と、脱水型４０を開閉する開閉手段（図示せず）とを備えている。脱水型４０は、一組（本実施形態では一対）の割型４００で構成されている。これらの割型４００が組み合わされ、脱水型４０が閉じた状態では、抄造体１０が抄造コア３０とともに収容される収容空間が形成される。割型４００の抄造体１０に臨む面には、脱水ネット（図示せず）が取り付けられており、後述する流通路４０１を介して伝えられる吸引力が抄造体の表面に均一にかかるようになっている。割型４００には、流体の流通路４０１が接続されている。割型４００の内部には、一端が抄造体１０に臨む面で多数開口し、他端が流通路４０１に通じる流通路（図示せず）が設けられている。流通路４０１の他端部は吸引ポンプ及び流体供給源に切り替え弁（いずれも図示せず）を介して接続されている。割型４００は、流通路４０１を介して前記吸引ポンプで吸引されたときは抄造体１０を脱水ネット側に吸着し、前記流体供給源から流通路４０１を介して流体が供給されたときは抄造体１０を割型４００から脱型させる。

図１に示すように、移送手段５は、第２弾性押圧体５０と、これを支持する支柱５１と、支柱５１を上下動させる上下動機構５２とを備えている。

第２弾性押圧体５０は、内部が中空で拡縮自在の袋状の弾性部材から構成され、前記第１弾性押圧体３０１と同じ材質で構成することができる。

支柱５１は内部が中空で上下が封止されている。支柱５１の下方部には流体の流通路５０１が接続されている。流通路５０１の他端部は流体供給源及び吸引ポンプに切り替え弁（いずれも図示せず）を介して接続されている。支柱５１の上方部には、弾性押圧体５０の内部に支柱５１内と第２弾性押圧体５０内とを連通する連通孔（図示せず）が設けられている。

第２弾性押圧体５０は、前記流体供給源から流通路５０１、支柱５１内及び前記連通孔を介して内部に流体が供給されたときは膨張し、流通路５０１を介して前記吸引ポンプで吸引されたときは収縮する。第２弾性押圧体５０を膨張させる前記流体としては、例えば圧縮空気（加熱空気）、油（加熱油）、その他各種の液体が挙げられる。

上下動機構５２は、キャリッジ５２０を上下にスライドさせることにより、当該キャリッジ５２０に連結された支柱５１を上下動させるように設計され、かかる上下動に伴って、前記第２弾性押圧体５０が上下に往復移動する。

移送手段５は、前述のように第２の移送手段７を兼ねており、継ぎ足した抄造体１０に移送手段５で新たに移送されてくる他の抄造体１０を連結域Ｂで連結できるように、延設された抄造体１０’を移送する。また、移送手段５は、拡開手段７を兼ねており、後述するように保持手段６と協働し、先に移送された抄造体１０に後から移送された抄造体１０を継ぎ足す前に先に移送された抄造体１０の連結端部１０Ａを拡開させるように設計されている。

図１に示すように、保持手段６は、半乾燥型６０と、その上方に配された本乾燥型６１と、これらの半乾燥型６０及び本乾燥型６１を開閉する開閉手段（図示せず）とを備えている。本実施形態の製造装置１では、脱水手段４で脱水された抄造体１０を連結域Ｂに移送し、連結域Ｂにおいて移送手段５と半乾燥型６０とが協働して抄造体１０一旦半乾燥型６０で半乾燥する。そして、移送手段５が半乾燥した抄造体１０を本乾燥型６１に移送する。

半乾燥型６０は、一組（本実施形態では一対）の割型６００で構成されている。これらの割型６００が組み合わされて、半乾燥型６０が閉じた状態では、前記移送手段５で脱水域Ａから移送された抄造体１０が移送手段５の第２弾性押圧体５０とともに収容される収容空間が形成される。割型６００には、流体の流通路６０１が接続されている。割型６００の内部には、一端が抄造体１０に臨む面（以下、この面を内面ともいう。）で多数スリット状に開口し、他端が流通路６０１に通じる流通路（図示せず）が設けられている。流通路６０１の他端部は吸引ポンプ及び流体供給源に切り替え弁（いずれも図示せず）を介して接続されている。割型６００の内部にはヒーター６０２が配されており、このヒーター６０２で割型６００を加熱することによって、抄造体１０を半乾燥する。割型６００は、流通路６０１を介して前記吸引ポンプで吸引されたときは抄造体１０を当該抄造体１０に臨む面に吸着し、前記流体供給源から流通路６０１を介して内部に流体が供給されて加圧されたときは抄造体１０を割型６００から脱型させる。半乾燥型６０は、割型６００が閉じたときの前記収容空間の断面寸法が、脱水された抄造体１０の外径寸法よりも広く設けられており、これによって、移送手段５の第２弾性押圧体５０と協働して抄造体１０を半乾燥する際に、抄造体１０が内側から拡開されてその外径寸法が広げられる。

本乾燥型６１は、半乾燥型６０と同様に、一組（本実施形態では一対）の割型６１０で構成されている。これらの割型６１０が組み合わされて、本乾燥型６１が閉じた状態では、前記移送手段５で半乾燥型６０から移送された抄造体１０が移送手段５の弾性押圧体５０とともに収容される収容空間が形成される。割型６１０には、流体の流通路６１１が接続されている。割型６１０の内部には、一端が抄造体１０に臨む面（以下、この面を内面ともいう。）で多数スリット状に開口し、他端が流通路６１１に通じる流通路（図示せず）が設けられている。流通路６１１の他端部は吸引ポンプ及び流体供給源に切り替え弁（いずれも図示せず）を介して接続されている。割型６１０の内部にはヒーター６１２が配されており、このヒーター６１２で割型６１０を加熱することによって、抄造体１０を本乾燥する。割型６１０は、流通路６１１を介して前記吸引ポンプで吸引されたときは抄造体１０を当該抄造体１０に臨む面に吸着し、前記流体供給源から流通路６１１を介して内部に流体が供給されて加圧されたときは抄造体１０を割型６１０から脱型させる。後述するような表面粗度を有し、且つ抄造体どうしが継ぎ目のないように一体化された筒状抄造体を得るためには、割型６１０の内面の表面粗度（Ｒａ）を１５μｍ以下、特には１０μｍ以下、さらには３μｍ以下とすることが好ましい。

製造装置１は、保持手段６の上方に、把持手段９０を備えている。この把持手段９０は、水平及び上下に移動可能に設けられた把持部９００を有しており、該把持部を水平に移動させて本乾燥された抄造体１０’を保持し、移送手段５と協働して把持部９００を上方に引き上げて当該抄造体１０’を保持する。

製造装置１は、把持手段９０のさらに上方に、筒状抄造体を所定長さに切断する切断手段９１及び切断手段９１による切断時に筒状抄造体を把持して支持する支持手段９２を備えている。切断手段９１は、水平に移動可能に設けられたカッター９１０を有しており、支持手段９２は、水平に移動可能に設けられた把持部９２０を有している。

また、製造装置１は、所定長さに切断された筒状抄造体を運搬する運搬手段９３を備えている。運搬手段９３は、水平移動及び回転可能で筒状抄造体を吸着自在の吸着部９３０を有している。

製造装置１は、上記各手段を所定のシーケンスに沿って動作させる制御部（図示せず）を備えており、該制御部は、例えば、後述のような手順で筒状抄造体を製造するように該各手段を作動させる。

次に、本発明の筒状抄造体の製造方法を、製造装置１を使用し、鋳物の製造に用いられる筒状抄造体の製造に適用した実施形態に基づいて説明する。

本実施形態で製造される筒状抄造体は、炭素当量が４．２％以下、好ましくは４．０％以下の溶融金属からの鋳物の製造に特に好適である。ここで、炭素当量が４．２％以下の鋳物材質としては、鋳物材質ＦＣ−３００以上の強度の鋳鉄、鋳鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。ここで炭素当量とは、鋳鉄では〔Ｃ（％）＋Ｓｉ（％）／３〕、鋳鋼では〔Ｃ＋（１／６）Ｍｎ＋（１／２４）Ｓｉ＋（１／４０）Ｎｉ＋（１／５）Ｃｒ＋（１／４）Ｍｏ＋（１／１４）Ｖ〕％で与えられ、一般的な鋳造材質の炭素当量は、例えば、中江秀雄著「鋳造工学」ｐ２０、産業図書、１９９５年に記載されている。

本実施形態で製造される筒状抄造体は、有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂を含有するものである。
前記有機繊維、前記無機繊維、前記無機粒子及び前記熱硬化性樹脂の配合比は、製造された筒状抄造体を使用して鋳込みを行う際の筒状抄造体からのガス発生量の低減、鋳込み終了後の筒状抄造体の除去容易性、更に筒状抄造体自体の耐熱性の維持や成形容易性等の観点から、前記有機繊維／前記無機繊維／前記無機粒子／前記熱硬化性樹脂＝１０〜７０／１〜８０／１０〜７０／１０〜７０（重量比率）、さらには１５〜５０／５〜５０／２０〜６０／１０〜５０（重量比率）、特に２０〜４０／５〜３０／３０〜６０／１０〜４０（重量比率）が好ましい。

前記有機繊維は、主として筒状抄造体において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格をなし、筒状抄造体の成形性を向上させる成分である。また、鋳造に用いられたときには溶融金属の熱によってその一部若しくは全部が燃焼し、鋳物製造後の筒状抄造体の内部に空隙を形成して筒状抄造体の除去性を向上させる成分でもある。

前記有機繊維としては、紙繊維、フィブリル化した合成繊維、再生繊維（例えば、レーヨン繊維）等の繊維が挙げられる。有機繊維は、これらを単独で又は二種以上を選択して用いることができる。そして、これらの中でも、特に、抄造により多様な形態に成形できるほか、脱水後と乾燥後に十分な強度が得られる点から紙繊維が好ましい。

前記紙繊維としては、木材パルプ、コットンパルプ、リンターパルプ、竹やわらその他の非木材パルプが挙げられる。紙繊維は、これらのバージンパルプ若しくは古紙パルプを単独で又は二種以上を選択して用いることができる。紙繊維は、入手の容易性、環境保護、製造費用の低減等の点から、特に古紙パルプが好ましい。

前記有機繊維は、筒状抄造体の成形性、表面平滑性、耐衝撃性を考慮すると、その平均繊維長は０．３〜２．０ｍｍ、特に０．５〜１．５ｍｍが好ましい。

前記有機繊維の筒状抄造体における配合割合は、筒状抄造体の成形性、鋳物製造後の筒状抄造体の除去性を考慮すると、１０〜７０ｗｔ％、特に１０〜５０ｗｔ％が好ましい。

前記無機繊維は、主として筒状抄造体において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格をなし、鋳造に用いられたときには溶融金属の熱によって燃焼せずにその形状を維持する成分である。特に、本実施形態で使用する熱硬化性樹脂等の有機成分が溶融金属の熱によって熱分解して生じる熱収縮を抑える成分である。

前記無機繊維としては、炭素繊維、ロックウール等の人造鉱物繊維、セラミック繊維、天然鉱物繊維が挙げられる。無機繊維は、これらを単独で又は二以上を選択して用いることができる。そして、これらの中でも、熱硬化性樹脂の炭化に伴う収縮を効果的に抑える点から高温でも高強度を有するピッチ系やポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を用いることが好ましく、特にＰＡＮ系の炭素繊維が好ましい。

前記無機繊維は、筒状抄造体を抄造して脱水する場合の脱水性、筒状抄造体の成形性、均一性の観点から平均繊維長は０．２〜１０ｍｍ、特に０．５〜８ｍｍが好ましい。

前記無機繊維は、筒状抄造体の熱分解に伴う熱収縮を抑える機能を有している。

前記無機繊維は、前記有機繊維１００重量部に対し、５〜２００重量部、特に１０〜１００重量部配合することが好ましい。無機繊維を斯かる範囲で配合することで、筒状抄造体の耐熱性が十分に保たれるとともにガス発生による鋳物表面欠陥の発生を抑えることができる。

前記無機粒子は、溶融金属の熱により軟化して耐火膜を形成し、該熱による熱硬化性樹脂の熱分解で生成する炭素皮膜が低炭素当量の溶融金属へ溶解するのを防止する成分であり、筒状抄造体の外側や中空中子内に鋳物砂を配した場合には、鋳物表面への砂の付着を防止して得られる鋳物の表面平滑性をより向上させる成分である。前記無機粒子は、筒状抄造体の成形性、鋳物の表面平滑性を考慮すると、前記配合比において、有機繊維１００重量部に対して５０〜４００重量部、特に１００〜３００重量部とすることが好ましい。

前記無機粒子としては、シリカ、アルミナ、ムライト、マグネシア、ジルコニア、雲母、黒鉛、黒曜石等の耐火度８００〜２０００℃、好ましくは１０００〜１７００℃の無機粒子が挙げられ、軟化時の粘度が高く、溶融金属への炭素皮膜の溶解防止効果が特に高い点から黒曜石、ムライト粉が好ましい。 なお、これらの無機粒子は単独で又は二種以上を併用しても良い。該無機粒子の粒子径は、２００μｍ以下が好ましい。特に、鋳造する溶融金属の鋳込温度に対し±３００℃、特に±２００℃の耐火度を有する無機粒子が好ましい。ここで、無機粒子の耐火度は、ゼーゲルコーンを用いた測定方法（ＪＩＳ Ｒ２２０４）に拠る。

前記熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、フラン系樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂は、常温強度及び熱間強度を維持させると共に、鋳物の表面粗度を向上させるために必要な成分であり、塗型剤を塗布した砂型と同等の表面平滑性が得られ、塗型剤を使用しなくても良いほどである。従来のアルコール系塗型剤等使用時の着火乾燥が困難な有機繊維等を含有する本発明の筒状抄造体に重要な性能である。

斯かる性能を有する前記熱硬化性樹脂には、特に、可燃ガスの発生が少なく、燃焼抑制効果があり、熱分解（炭化）後における残炭率が２５％以上と高く、鋳造時に炭素皮膜を形成するために良好な鋳肌を得ることができる点からフェノール系樹脂を用いることが好ましい。なお、残炭率は、示査熱分析により還元雰囲気下（窒素雰囲気下）にて１０００℃に加熱後の残留重量により求めることができる。

前記フェノール系樹脂としては、ノボラックフェノール樹脂、レゾールタイプ等のフェノール樹脂、尿素、メラミン、エポキシ等で変性した変性フェノール樹脂等が挙げられるが、好ましくはノボラックフェノール樹脂又はその変性樹脂である。

前記熱硬化性樹脂は、単独で又は二以上を選択して用いることもでき、さらにはアクリル系樹脂やポリビニルアルコール系樹脂等と併用することもできる。特に、本発明の筒状抄造体を中空中子に適用する場合には、熱硬化性樹脂（特に残炭率が１５％以上、特には２５％以上）を使用することで、高い熱間強度が得られ、中空中子としての機能を十分に発揮できる。

前記熱硬化性樹脂は、前記配合比において、前記有機繊維１００重量部に対し、３０〜３００重量部、特に、５０〜２００重量部配合することが好ましい。硬化性樹脂を斯かる範囲で配合することで、鋳物の表面粗度や形状保持性を向上させることができる。

前記熱硬化性樹脂は、前記有機繊維、前記無機繊維又は前記無機粒子にコーティングしたり、粉末化又は乳化して原料スラリー中に添加したりし、抄造後乾燥成形したときに前記有機繊維、前記無機繊維及び前記無機粒子を結合させるもの、成形体の抄造後に含浸させ、乾燥又は硬化させることで筒状抄造体の強度を高め、鋳込み時に溶融金属の熱によって炭化させて強度を維持するものなど、その後の鋳込み時の溶融金属の熱によって炭化して炭素皮膜を形成し、筒状抄造体の強度の維持と鋳物の表面平滑性の向上に寄与し得るものであれば含有させる形態はいずれでもよい。

前記ノボラックフェノール樹脂を使用した場合に必要となる硬化剤は、水に溶け易いため、湿式抄造による場合には特に成形体の脱水後に塗工することが好ましい。前記硬化剤には、ヘキサメチレンテトラミン等を用いることが好ましい。

本実施形態で製造される筒状抄造体には、前記有機繊維、前記無機繊維、前記無機粒子及び前記熱硬化性樹脂に加えて、必要に応じ、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアミドアミンエピクロルヒドリン樹脂等の紙力強化材、ポリアクリルアミド系等の凝集剤、着色剤等の他の成分を適宜の割合で添加することができる。

本実施形態で製造される筒状抄造体は、表面粗度（Ｒａ）が２０μｍ以下、特には３〜１５μｍ、更には５〜１０μｍ以下とするのが好ましい。斯かる表面粗度とすることで、得られる鋳物の表面の平滑性をより優れたものとすることができる。ここで、表面粗度は、市販の測定装置で測定することができる。

本実施形態で製造される筒状抄造体の厚みは、その用いられる部分に応じて適宜設定することができるが、少なくとも溶融金属と接する部分における厚みが、０．２〜５ｍｍ、特に０．４〜２ｍｍであることが好ましい。薄すぎると鋳物砂を充填して造型するときに要する強度が不十分となり、筒状抄造体、特に、中子等の構造体の形状機能が維持できない場合があり、厚すぎると鋳込み時にガス発生量が増加して鋳物の表面欠陥が発生しやすくなるほか、成形時間が長くなり、製造費が高くなる場合がある。

本実施形態で製造される筒状抄造体は、鋳造に用いられる前の状態において、抗折強度が５ＭＰａ以上であることが好ましく、１０ＭＰａ以上であることがより好ましい。

本実施形態で製造される筒状抄造体は、水を分散媒とした原料スラリーを用いた抄造工程を経て製造したときには、鋳込み時のガス発生量を極力抑える点から、鋳造に用いられる前の状態において、含水率（重量含水率）が１０％以下、特には８％以下であることが好ましい。

本実施形態で製造される筒状抄造体は、軽量性と、造型作業や二次加工のし易さの点でから、鋳造に用いられる前の状態において、その比重が１．０以下であることが好ましく、０．８以下であることがより好ましい。

本実施形態で製造される筒状抄造体は、内面に鋳物製品形状のキャビティーを有する主型に入れて使用する中子、或いは湯道などの注湯系部材等に適用することができるが、本発明の筒状抄造体が表面平滑性に優れており、良好な鋳肌の鋳物を得ることができるため、中子への適用が好ましい。特に、熱間の圧縮強度にも優れ、高い形状保持性を有し且つ鋳込み後の除去性にも優れているため、中子として、特には中空形状でも高い形状保持性を有し、鋳物砂の充填が不要となる中空中子へ適用することが好ましい。

本実施形態で製造される筒状抄造体を鋳物の製造に用いると、従来のように、主型の周りに充填する鋳物砂、中空中子にバックアップの目的で充填する鋳物砂を必ずしもバインダーで硬化させる必要がないので、鋳物砂の再生が容易となる利点も生じる。

次に、本実施形態の筒状抄造体の製造方法について説明する。本実施形態のように、図１に示すような製造装置１を使用する場合には、原料スラリー２０は、循環経路２３を通して調整槽２１で調整されたものを循環ポンプ２２で供給できるような流動性を有していることが好ましい。

本実施形態では、前記有機繊維、前記無機繊維、前記無機粒子及び前記熱硬化性樹脂を前記所定配合比で含む原料スラリーを調製する。

前記原料スラリー２０の分散媒としては、水、白水の他、エタノール、メタノール等の溶剤等が挙げられ、これらの中でも抄造・脱水の安定性、品質の安定性、費用、取り扱い易さ等の点から特に水が好ましい。

前記原料スラリーにおける前記分散媒に対する前記各繊維及び無機粒子の合計の割合は、抄造体の肉厚むらの抑制や表面性の向上の観点から、０．１〜３ｗｔ％、特に０．５〜２ｗｔ％が好ましい。

前記原料スラリーには、必要に応じて、前記紙力強化材、前記凝集剤、防腐剤等の添加剤を適宜の割合で添加することができる。

次に、図２及び図３（ａ）に示すように、前記原料スラリー２０から前記抄造手段３で筒状の湿潤状態の抄造体１０が抄造される。

湿潤状態の抄造体１０の抄造は、前記抄造コア３０が原料スラリー２０内に浸漬された状態で行われ、抄造体１０は、前記流通路３０５及び前記気液流通体３０２を通して前記吸引ポンプで原料スラリー２０の液体分を吸引し、原料スラリー２０の固形成分を前記抄造ネット３０３に堆積させることによって抄造される。所定の抄造体１０が抄造されると、前記吸引ポンプによる吸引が停止される。

次に、図３（ｂ）に示すように、前記上下動機構３２のキャリッジ３２０が上昇し、抄造コア３０が原料スラリー２０から引き上げられる。抄造コア３０は、脱水型４０に収容される脱水域Ａまで上昇したところで停止する。

次に、脱水手段４と前記抄造手段３とが協働し、抄造体１０が脱水される。この工程では、まず、脱水域Ａに停止した抄造コア３０の外側の抄造体１０を囲むように脱水型４０の割型４００が閉じる。次いで、前記流通路３０４を介して前記流体供給源から第１弾性押圧体３０１内に流体が供給され、これが膨張して抄造体１０が前記脱水ネット側に押圧されるとともに、前記流通路４０１を介した前記吸引ポンプの吸引力で抄造体１０の液体分が外部へ排出される。この脱水域Ａにおける脱水とは、抄造体１０の液体分の割合が２０〜９６ｗｔ％、特に６０〜８０ｗｔ％となるように脱水させることをいう。このような水分割合まで脱水することによって湿潤状態を保ちつつ、抄造体１０の移送を可能にすることができる。

所定の脱水が終了した後、前記流通路３０４を介した流体の供給が停止され、前記切り替え弁が切り替えられて流通路３０４が前記吸引ポンプに接続され、第１弾性押圧体３０１内の流体が吸引されてこれが収縮する。そして、図３（ｃ）に示すように、抄造コア３０が降下し、脱水された抄造体１０は、脱水型４０の前記吸引力によって脱水型４０に保持され、脱水型４０に受け渡される。その後、降下した抄造コア３０は、原料スラリー２０内で、前述と同様にして湿潤状態の新たな抄造体１０の抄造に供される。抄造コア３０はこのような抄造体１０の抄造、脱水域Ａへの移送、脱水型４０との協働による脱水を繰り返し行う。

次に、図４（ａ）に示すように、前記上下動機構５２のキャリッジ５２０が下降し、前記第２弾性押圧体５０が収縮状態で脱水型４０内まで降される。次いで、前記流通路５０１を介して第２弾性押圧体５０内に流体が供給され、それが膨張して抄造体１０の内側に当接し、抄造体１０が所定の保持力で保持される。次いで、前記脱水型４０の吸引が停止され、割型４００が開き、抄造体１０が第２弾性押圧体５０に受け渡される。抄造体１０は、それが変形しない程度の保持力で第２弾性押圧体５０に保持される（抄造体１０は、第２弾性体５０の胴を巻いた状態であるが、それが第２弾性体５０の胴回りからずり落ちず且つ抄造体１０の壁に亀裂を生じさせない程度の押圧力が生じるように、第２弾性体５０に供給する流体の量が調整される）。次いで、図４（ｂ）に示すように、前記キャリッジ５２０が上昇し、抄造体１０が第２弾性押圧体５０によって引き上げられる。そして、抄造体１０が所定位置まで上昇されところで第２弾性押圧体５０の上昇が停止される。この間、脱水を終えた脱水型４０は、抄造コア３０によって新たに抄造され脱水域Ａに移送さてくる抄造体１０を、抄造コア３０と協働して脱水する。製造装置１では、このような脱水型４０による、抄造コア３０との協働による抄造体１０の脱水、脱水された抄造体１０の保持、第２弾性押圧体５０への受け渡しが繰り返し行われる。

次に、前記保持手段６の半乾燥型６０と前記移送手段５とが協働し、脱水された抄造体１０が半乾燥される。この工程では、まず、図４（ｂ）に示すように、第２弾性押圧体５０に保持された抄造体１０を囲むように半乾燥型６０の割型６００が閉じる。次いで、前記流通路５０１及び前記連通孔を介して前記流体供給源から第２弾性押圧体５０内に流体が供給され、これが膨張して抄造体１０が前記半乾燥型６０の内面が押圧されるとともに、ヒーター６０２による加熱されることによって半乾燥される。抄造体１０の液体分は、前記流通路６０１を介して外部へ排出される。そして、この半乾燥の際に、第２弾性体５０によって抄造体１０が内側から拡開されて外径寸法が広げられる。ここで半乾燥とは、抄造体１０の液体分の割合が４０〜７５ｗｔ％、特に５０〜６０ｗｔ％となるように乾燥させることをいう。このような割合まで乾燥させることによって湿潤状態のままで抄造体どうしを接合することができる。

次に、第２弾性押圧体５０への流体の供給が停止され、抄造体１０は、変形しない保持力で第２弾性押圧体５０に保持される。次いで、図４（ｃ）に示すように、キャリッジ５２０が上昇し、抄造体１０が第２弾性押圧体５０によって乾燥型６１の途中まで引き上げられ、抄造体１０の連結端部１０Ａが半乾燥型６１に収容される位置で第２弾性押圧体５０の上昇が停止される。次いで、第２弾性押圧体５０に保持された抄造体１０を囲むように本乾燥型６１の割型６１０が閉じる。次いで、前記流通路６１１を介した吸引によって抄造体１０が本乾燥型６１の内面に吸着される。次いで、前記流通路５０１を介して前記吸引ポンプで第２弾性押圧体５０内の流体が吸引され、それは収縮した後降下する。抄造体１０は、本乾燥型６１の前記吸引力によって保持されたままとなり、本乾燥型６１に受け渡される。このとき、抄造体１０は、連結端部１０Ａが本乾燥型６１からはみ出した状態で保持される。

次に、図５（ａ）に示すように、キャリッジ５２０が下降し、第２弾性押圧体５０が収縮状態で脱水型４０内まで下げられて停止する。そして、前述と同様に、新たに抄造され脱水された抄造体１０が第２弾性押圧体５０に受け渡される。

次に、図５（ｂ）に示すように、キャリッジ５２０が上昇し、新たに抄造された抄造体１０が第２弾性押圧体５０によって引き上げられる。新たに抄造された抄造体１０の連結端部１０Ｂが本乾燥型６１で保持された前記抄造体１０の連結端部１０Ａに内に挿入（内挿）されたところで、第２弾性押圧体５０の上昇が停止される。このとき、第２弾性押圧体５０の上方部は、本乾燥型６１に保持された抄造体１０内に配される。その一方で、脱水型４０と抄造コア３０とが協働し、脱水域Ａに移送されてきた新たな抄造体１０の脱水が行われる。

次に、第２弾性押圧体５０と半乾燥型６０とが協働し、２本の抄造体１０の連結端部どうしが連結される。この工程では、まず、本乾燥型６１からはみ出した抄造体の連結端部１０Ａ及び停止した第２弾性押圧体５０に保持された抄造体１０を囲むように半乾燥型６０の割型６００が閉じる。次いで、前記流通路５０１を介して前記流体供給源から第２弾性押圧体５０内に流体が供給され、それは膨張して抄造体１０が前記半乾燥型６０の内面に押圧されるとともに、前記流通路６０１を介して抄造体１０の液体分が外部へ吸引排出される。そして、新たに移送された抄造体１０の半乾燥が行われるとともに、抄造体１０が内側から拡開されて外径寸法が広げられ、これに伴って各抄造体の連結端部どうしが連結される。そして、先に移送された抄造体１０に後から移送された抄造体が継ぎ足され、抄造体１０が延設される。その一方で、前記本乾燥型６１に保持された抄造体１０が第２弾性押圧体５０で本乾燥型６１の内面に押圧され、ヒーター６１２からの熱伝導によって本乾燥される。ここで本乾燥とは、抄造体１０の当該部分（本乾燥型で乾燥される部分）の液体分の割合が５〜４０ｗｔ％、特に５〜２０ｗｔ％となるように乾燥させることをいう。このような割合まで抄造体を乾燥させることによって抄造体の形状が安定する。すなわち、液体分が抜けて、多少の外力を受けても変形しない程度にまで抄造体が固くなる。

乾燥型６１の加熱温度（金型温度）は、乾燥時間、焦げによる表面性の低下を考慮すると１８０〜２５０℃、特に２００〜２４０℃であることが好ましい。

次に、第２弾性押圧体５０への流体の供給が停止され、延設された抄造体１０’が、変形しない保持力で弾性押圧体５０に保持される一方で、半乾燥型６０及び乾燥型６１による吸引が停止される。次いで、図５（ｃ）に示すように、半乾燥型６０及び乾燥型６１が開き、延設された抄造体１０’が第２弾性押圧体５０に受け渡される。次いで、キャリッジ５２０が上昇し、延設された抄造体１０’が第２弾性押圧体５０によってさらに上方まで移送される。延設された抄造体１０’の連結端部１０Ａにその後に新たに移送されてくる他の抄造体１０の連結端部１０Ｂが連結できる位置で第２弾性押圧体５０が停止される。次いで、第２弾性押圧体５０に保持された抄造体１０’を囲むように本乾燥型６１の割型６１０が閉じる。次いで、前記流通路６１１を介した吸引によって延設された抄造体１０’が本乾燥型６１の内面に吸着される。次いで、前記流通路５０１を介して前記吸引ポンプから第２弾性押圧体５０内の流体が吸引され、それは収縮する。そして、第２弾性押圧体５０が降下し、延設された抄造体１０’は、本乾燥型６１の吸引力によって保持されたままとなり、本乾燥型６１に受け渡される。このとき、延設された抄造体１０’は、連結端部１０Ａが本乾燥型６１からはみ出した状態で保持される。

延設された抄造体１０’へのさらなる抄造体１０の継ぎ足しは、延設前の抄造体１０に後から移送されてくる抄造体１０を継ぎ足す手順と同様にして行われる。

延設された抄造体１０’に後から移送された抄造体１０が継ぎ足され、延設された抄造体１０’がさらに延設される際には、前記本乾燥型６１で保持された抄造体１０’におけるすでに連結された部分１０Ｃ（図５（ｃ）参照）が第２弾性押圧体５０で本乾燥型６１の内面に押圧され、ヒーター６１２からの熱伝導によって本乾燥され、連結部分が継ぎ目のないように一体化される。

次に、連結域Ａで連結され、上述のように連結部分が一体化された抄造体１０’は、新たに抄造体が継ぎ足される毎に逐次上方に移送される。まず、第２弾性押圧体５０への流体の供給が停止され、延設された抄造体１０’は、変形しない保持力で第２弾性押圧体５０に保持される一方で、半乾燥型６０及び乾燥型６１による吸引が停止される。次いで、半乾燥型６０及び乾燥型６１が開き、延設された抄造体１０’が第２弾性押圧体５０に受け渡される。次いで、前記キャリッジ５２０が上昇し、第２弾性押圧体５０が、延設された抄造体１０’をさらに上方まで移送する。そして、延設された抄造体１０’の連結端部１０Ａにその後に新たに移送されてくる他の抄造体１０の連結端部１０Ｂを連結できる位置で第２弾性押圧体５０が停止される。次いで、第２弾性押圧体５０に保持された抄造体１０’を囲むように本乾燥型６１の割型６１０が閉じる。また、本乾燥型６１の上方に配された把持手段９０（図１参照）によって、延設された抄造体１０’の本乾燥された部分が把持される。

製造装置１では、上述のような前記抄造体１０の継ぎ足しが繰り返し行われ、延設された前記抄造体１０’がさらに延設される毎に上方に移送される。

そして、図１に示すように、本乾燥された抄造体１０’（仮想線で示されている）が、支持手段９２の把持部９２０によって切断位置の両側が把持されて支持された状態で、切断手段９１のカッター９１０によって切断され、所定長さの筒状抄造体が得られる。該筒状抄造体は、運搬手段９３の吸着部９３０で吸着されてその後の処理工程に搬送される。

以上説明したように、本実施形態の製造装置１及びこれを使用した筒状抄造体の製造方法によれば、所定長さの継ぎ目のない筒状抄造体を製造することができる。

このようにして製造される筒状抄造体は、有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の各成分がむらなく均一に分散しているため、熱収縮に伴うひび割れ等の発生が抑えられ、高い熱間強度が得られ、表面の平滑性にも優れている。

また、前記繊維積層体がその内部から前記弾性押圧体で乾燥型の内面に押し付けられて成形されているため、内表面及び外表面の平滑性が高い。このため、鋳物の製造に用いた場合には、得られる鋳物は特に表面平滑性に優れたものとなる。また抄造体どうしの継ぎ目がほとんどないので、この点においても、肉厚が均一で成形精度や機械的強度が高く、精度の高く表面の平滑性に優れた鋳物を製造することができる。

得られた筒状抄造体には、必要に応じて、バインダーを部分的又は全体に含浸させ、加熱して熱硬化させることができる。該バインダーとしては、コロイダルシリカ、エチルシリケート、水ガラス等が挙げられる。

また、筒状抄造体は、予め還元雰囲気で１５０〜３００℃、特には２００〜２５０℃で熱処理を行い、熱硬化性樹脂の硬化を進めることが好ましい。このような熱処理を行うことで、より優れた形状保持性を有する筒状抄造体が得られる。特に、鋳物の材質や形状によりガス欠陥の発生が懸念される場合にも好適である。斯かる熱処理による熱硬化性樹脂の硬化度は、下記の熱硬化性樹脂のアセトン不溶分量で３０％以上、特には８０％以上とすることが好ましい。

前記熱硬化性樹脂の不溶分量は、具体的には、次のように求められる。
すなわち、前記筒状抄造体から試料約５ｇを採取し、ミルで粉砕して重量（ａ）を精秤する。この粉砕試料をアセトンとともに容器に加えて十分に振とうさせた後、常温で放置する。次いで、前記容器に前記粉砕試料が残らないようにして、該粉砕試料をろ紙（重量（ｃ））で十分にろ過し、ろ過した該粉砕試料を該ろ紙とともに乾燥してそれら（粉砕試料及びろ紙）の重量（ｂ）を精秤する。そして、得られた各重量（ａ）〜（ｃ）及び前記粉砕試料中の前記熱硬化性樹脂以外の成分の理論重量（ｄ）に基づいて、下記式から前記熱硬化性樹脂の不溶分量（％）を求める。
不溶分量％＝１００−（ａ−（ｂ−ｄ））×１００／（ａ−ｄ）

本発明は、前記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。

本発明の筒状抄造体の製造方法では、原料スラリーは前記実施形態に制限されるものではなく、製造する筒状抄造体に合わせた原料スラリーが用いられる。

本発明は、前記実施形態のように、第１の移送手段が第２移送手段及び拡開手段を兼ねていることが好ましいが、これらをそれぞれ独立して設けることもできる。

また、本発明は、前記実施形態のように、先に移送した前記抄造体に後から移送した抄造体を継ぎ足す前に、一方の連結端部を拡開させる拡開手段を備えていることが好ましいが、抄造手段で抄造する筒状の抄造体の形態を一方の端部を他方の端部を挿入可能なように広げた形態とすることによって、拡開手段及び拡開手段による拡開を省略することもできる。

本発明は、前記実施形態のように、保持手段が半乾燥型及び本乾燥型を備えていることが好ましいが、半乾燥型又は本乾燥型の一方を省略することもできる。また、保持手段の乾燥機能を省略し、乾燥は別途行うこともできる。

また、本発明は、前記実施形態のように、移送手段で先に移送した前記抄造体の連結端部に後から移送した抄造体の連結端部を内挿して連結し、継ぎ足すことが好ましいが、挿入（外挿）して連結し、継ぎ足すこともできる。

また、本発明は、前記実施形態のように、継ぎ足しを繰り返し行って筒状抄造体を製造することが好ましいが、継ぎ足しの回数は任意に設定することができる。

本発明の筒状抄造体の製造方法及び装置は、上述のような鋳物の製造に用いられる筒状抄造体の他、薄肉で強度を要する容器の中間部分等に用いられる筒状抄造体の製造にも好適に用いられる。

本発明の筒状抄造体の製造装置の一実施形態を模式的に示す部分断面図である。 同実施形態の筒状抄造体の製造装置における抄造手段を模式的に示す部分断面図である。 本発明の筒状抄造体の製造方法の一実施形態の工程を模式的に示す部分断面図であり、（ａ）は抄造手段で抄造体を抄造している状態を示す図、（ｂ）は抄造手段と脱水手段とが協働して脱水を行っている状態を示す図、（ｃ）は脱水を終えた抄造体を脱水手段で保持している状態を示す図である。 本発明の筒状抄造体の製造方法の一実施形態の工程を模式的に示す部分断面図であり、（ａ）は先に抄造され脱水された抄造体を第１の移送手段で移送保持する一方で、新たに抄造体を抄造している状態を示す図、（ｂ）は先に抄造された抄造体を半乾燥する一方で、新たに抄造された抄造体を脱水している状態を示す図、（ｃ）は半乾燥を終了した先に抄造された抄造体を保持手段に受け渡す一方で、新たに抄造され脱水された抄造体を脱水手段で保持している状態を示す図である。 本発明の筒状抄造体の製造方法の一実施形態の工程を模式的に示す部分断面図であり、（ａ）は新たに抄造された抄造体を移送手段で保持している状態を示す図、（ｂ）は新たに抄造された抄造体を先に移送された抄造体に内挿する一方でさらに後から抄造された抄造体を脱水している状態を示す図、（ｃ）は抄造体どうしを連結して継ぎ足す一方で、さらに後から抄造された抄造体を脱水手段で保持している状態を示す図である。

符号の説明

１ 筒状抄造体の製造装置
２ 貯留槽
３ 抄造手段
３０ 抄造コア
３０１ 第１弾性押圧体
３１ 支持柱
３２ 上下動機構
３２０ キャリッジ
４ 脱水手段
４０ 脱水型
５ 第１の移送手段
５０ 第２弾性押圧体
５１ 支持柱
５２ 上下動機構
５２０ キャリッジ
６ 保持手段
６０ 半乾燥型
６１ 本乾燥型
７ 第２の移送手段
８ 拡開手段
９０ 把持手段
９１ 切断手段
９２ 支持手段
９３ 運搬手段
１０ 抄造体
１０’ 延設された抄造体
Ａ 脱水域
Ｂ 連結域

Claims (8)

1. 筒状の一の抄造体に筒状の他の抄造体を継ぎ足して該一の抄造体を延設する筒状抄造体の製造方法であって、
   前記一の抄造体に前記他の抄造体を継ぎ足す前に、該一の抄造体における少なくとも連結端部を、該一の抄造体の内側から押圧して拡開させ、
   前記他の抄造体を継ぎ足す際には、前記一の抄造体における拡開した前記連結端部の内側に前記他の抄造体の連結端部を挿入した後、該他の抄造体を内側から開拡しその外形寸法を拡げて両連結端部どうしを連結させる、筒状抄造体の製造方法。
2. 前記他の抄造体の連結端部を前記一の抄造体の連結端部に挿入するときの該他の抄造体は、液体分の割合が２０〜９６ｗｔ％の湿潤状態である、請求項１記載の筒状抄造体の製造方法。
3. 前記抄造体の継ぎ足しを繰り返し行って、延設された前記一の抄造体をさらに延設する請求項１又は２記載の筒状抄造体の製造方法。
4. 複数の筒状の抄造体を抄造して連結域に逐次移送し、前記連結域に先に移送した前記抄造体に後から移送した前記抄造体を継ぎ足して先に移送した前記抄造体を延設するように設けられた筒状抄造体の製造装置であって、
   原料スラリーの内外を往復し、該原料スラリー内において該原料スラリーから前記抄造体を逐次抄造する抄造手段と、
   前記抄造手段と協働し、該抄造手段で抄造した前記抄造体を脱水域で脱水し、脱水した前記抄造体を保持する脱水手段と、
   前記脱水域と前記連結域との間を往復し、脱水した前記抄造体を前記脱水手段から受け取って前記連結域まで移送する第１の移送手段と、
   前記連結域で前記第１の移送手段から前記抄造体を受け取って保持する保持手段とを具備しており、
   前記第１の移送手段は、先に移送した前記抄造体の連結端部に後から移送した前記抄造体の連結端部を内挿するとともに、後から移送した前記抄造体の内側から両連結端部を押圧し前記保持手段と協働して前記筒状体の連結端部どうしを連結するように設けられている筒状抄造体の製造装置。
5. 延設した前記抄造体を前記保持手段から受け取って移送する第２の移送手段を備えており、該第２の移送手段は、継ぎ足した前記抄造体に、前記第１の移送手段で新たに移送されてくる他の前記抄造体を前記連結域で連結できるように延設した前記抄造体を移送するように設けられている請求項４記載の筒状成形体の製造装置。
6. 前記第１の移送手段が前記第２の移送手段を兼ねており、前記保持手段が、延設された前記抄造体を前記第１の移送手段から受け取って保持するように設けられている請求項４又は５記載の筒状抄造体の製造装置。
7. 前記保持手段と協働し、先に移送した前記抄造体に後から移送した抄造体を継ぎ足す前に、前記先に移送した抄造体における少なくとも連結端部を、該抄造体の内側から押圧して拡開させる拡開手段を備えている請求項４〜６の何れかに記載の筒状抄造体の製造装置。
8. 前記保持手段が乾燥型を備えている請求項４〜７の何れかに記載の筒状抄造体の製造装置。

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