JP4368211B2 - 筒状抄造体の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒状抄造体の製造方法及び装置に関する。

繊維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、繊維管の製造では、抄造工程とは別に脱水工程が必要となるため、装置の構造が複雑とならざるを得なかった。また、この技術は、管状の抄造体をその長さ方向に沿って網状ベルトで送る機構を採用しているため、直線状の形態の抄造管以外は製造することが困難である。

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、装置の構成が複雑とならず、直線状以外の形態の筒状抄造体の製造にも好適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、通気性の筒状の濾材で囲まれた空間に、繊維を含む原料を供給し、次いで、前記原料に遠心力を作用させて該原料中の固形成分を含む湿潤状態の繊維積層体を前記濾材の表面に堆積させた後、前記繊維積層体を乾燥させ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、前記本発明の筒状抄造体の製造方法を実施するための筒状抄造体の製造装置であって、前記濾材が内側に配された抄造ドラムと、該濾材で囲まれた空間に前記原料を供給する原料供給手段と、前記抄造ドラムを回転させる抄造ドラム回転手段と、前記繊維積層体の乾燥手段とを備えている筒状抄造体の製造装置を提供するものである。

本発明によれば、装置の構成が複雑とならず、直線状以外の形態の筒状抄造体も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。図１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は筒状抄造体を示している。

図１に示すように、本実施形態の製造装置１は、内側に濾材２が配された抄造ドラム３と、抄造ドラム３内の濾材２で囲まれた空間に繊維を含む原料スラリーを供給する原料供給手段４と、抄造ドラム３を回転させる抄造ドラム回転手段（以下、回転手段と略称する）５と、繊維積層体の乾燥手段６とを備えている。

濾材２は、抄造ドラム３の内側に筒状に配されている。濾材２は、前記原料スラリー中の液体分を透過し固形分を堆積し得るものであればその形態及び材質に特に制限はない。濾材２としては、例えば、金属、合成樹脂製のネット、フェルト、布等が挙げられる。耐久性、保形性、成形性等を考慮すると、金属製や合成樹脂製のネットが好ましい。

濾材２は抄造ドラム３に固定されている。製造装置１は、後述するように、分解可能な抄造ドラム３を備えているため、濾材２もその分割数に応じて複数に分割されて配され、抄造ドラム３が組み合わされたときに筒状に配される。

抄造ドラム３は、内部が中空のドラム本体３０と、これを水平軸周りに回転可能なように略水平に支持する一組の支持体３１、３２と、ドラム本体を覆うドラムカバー３３とを備えている。

ドラム本体３０は、分割ドラム３０Ａ及び３０Ｂの組合わせで構成され、これらの分割ドラムが組合わされた状態で、原料スラリーが供給される直線状の管路３００が形成される。各ドラムの内部には当該管路３００と外部とを連通する多数の流通路３０１が設けられており、これらの流通路３０１を介して原料スラリー中の液体成分が外部に排出される。ドラム本体３０の両端部には、それぞれカプラー３０２、３０３を介してギアシャフト３０４、シャフト３０５が接続されている。これらのシャフト３０４、３０５は、内部が中空で、前記管路３００に連通している。ギアシャフト３０４の外周面には、後述する回転手段５のプーリーベルト５１が巻回されるギアが設けられている。そして、これらのシャフト３０４、３０５及びドラム本体３０が、支持体３１、３２に回転可能に支持され、ドラム本体３０が水平軸周りに回転可能となる。

支持体３１、３２は、内部に前記各シャフト３０４、３０５を支持する軸受け３１０、３２０を備えている。支持体３１にはシャフト３０４に連通するように後述の供給管４１が接続され、支持体３２にはシャフト３０５に連通するようにドレイン管３４が接続されている。

ドラムカバー３３には、ドレインバルブ３３０を備えた排出管３３１が接続されており、ドラム本体３０の流通路３０１を通して排出される液体成分は、この排出管３３１から排出される。ドラムカバー３３は回転しないように固定されている。

原料の供給手段４は、切り替え弁４０を備えた供給管４１と、この供給管４１に接続された原料の貯留槽（図示せず）とを備えている。供給管４１は、切り替え弁４０を介して支持体３１に接続されている。原料スラリーは切り替え弁４０の切り替えによって、供給管４１から前記管路３００に供給され或いは前記貯蔵槽に戻される。切り替え弁４０と前記貯留槽との間にはポンプ（図示せず）が接続されている。

回転手段５は、モーター５０と、モーター５０の駆動プーリと前記ギアシャフト３０４のギアとに巻回されるプーリーベルト５１とを備えている。回転手段５は、プーリーベルト５１を介してモーター５０の回転力をギアシャフト３０４に伝達し、ドラム本体３０を回転させる。

図１に示すように、乾燥手段６は、乾燥型６０と、乾燥型６０を開閉する開閉機構（図示せず。）と、膨縮可能な押圧体６１とを備えている。
乾燥型６０は、一組（本実施形態では一対）の割型６００を具備しており、これらの割型６００が組み合わされて、乾燥型６０が閉じた状態では、筒状の繊維積層体１０が押圧体６１とともに収容される空間が形成される。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、一端が筒状の繊維積層体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６０２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６０３が配されている。乾燥型６０は、ヒーター６０３で割型６００を加熱することによって筒状の繊維積層１０を乾燥させる。

図２に示すように、押圧体６１は、中空の芯管６１０と、この芯管６１０を部分的に内包するように取り付けられた膨縮自在の袋状の弾性押圧体６１１とを備えている。芯管６１０には内部と外部とを連通する流通孔６１２が設けられている。芯管６１０の後端部は、流通路６１３を介して吸引ポンプ（ともに図示せず。）に接続されている。流通路６１３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。前記流体供給源から流通路６１３、流通孔６１２を介して弾性押圧体６１１内に流体が供給されたときには当該弾性押圧体６１１が膨張し、流通路６１３、流通孔６１２を介して前記吸引ポンプで吸引されたときはそれが収縮する。弾性押圧体６１１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。弾性押圧体６１１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。

次に、本発明の筒状抄造体の製造方法を、製造装置１を使用した実施形態に基づいて説明する。

まず、図１に示すモーター５０を駆動させてドラム本体３０を管３００の中心軸回りに低速で回転させ、ドラムカバー３３の排出管３３１のドレインバルブ３３０を閉じた状態で、切り替え弁４０を開き、供給管４１を通して所定量の原料スラリーを抄造ドラム３の管路３００内に供給する。そして、抄造ドラム３内に配された濾材２で囲まれた空間に原料スラリーを導く。

原料としては製造する筒状抄造体に適合するように、例えば、従来から湿式抄造法に用いられている公知のスラリー状の原料を用いることができる。

所定量の原料スラリーを供給後、ドラム本体３０をさらに高速で回転させて原料に遠心力を作用させ、前記ドレインバルブ３３０を開き、原料スラリー中の固形分を濾材２の内面側に堆積させると共に、前記流通路３０１を通して液体分を排出管３３１から排出する。そして、ドラム本体３０を所定時間回転させ続け、継ぎ目のない所望の液体含有率の筒状の繊維積層体を濾材の内面に形成させる。

そして、モーター５０によるドラム本体３０の回転を停止し、ドレインバルブ３３０を閉じてドラムカバー３３取り外し、さらに、カプラー３０２、３０３をゆるめてドラム本体３０を取り外す。そして、ドラム本体３０を分解し、濾材２の内側に形成された筒状の繊維積層体を取り出す。

次に、湿潤状態の筒状の繊維積層体１０を乾燥型６０の割型６００の一方に配置し、その表面に押圧体６１を配した後、他方の割型６００を組合わせる。そして、乾燥型６０を加熱するとともに、押圧体６１内に加圧流体を供給し弾性押圧体６１１を膨張させて筒状の繊維積層体１０を乾燥型６０の内面に押圧する。また、前記流通路６０１、６０２を通して筒状の繊維積層体１０の液体分を吸引して外部に排出する。

乾燥温度（金型温度）は、製造する筒状抄造体に応じて設定される。特に木質系パルプ繊維を用いた場合にはその発火防止を考慮すると、１００〜２００℃、特に１２０〜１８０℃が好ましい。また、乾燥時における押圧体６１による筒状の繊維積層体１０の押圧力も、製造する筒状抄造体に応じて設定される。繊維積層体の乾燥効率、製造された筒状抄造体の表面性や密度、強度等の物性等を考慮すると０．２ＭＰa〜１．２MＰａ、特に、０．４ＭＰa〜１MＰａが好ましい。

所望時間の乾燥完了後、押圧体６１の流通路６１３を通した流体の供給を停止し、弾性押圧体６１１を収縮させる。その一方で、乾燥型６０を開き、さらに押圧体６１を抜き取って乾燥された繊維積層体１０、すなわち筒状抄造体を乾燥型６０から脱型する。そして、必要に応じて、該筒状抄造体にトリミング、切断、着色、印刷、ラベル貼付等の後処理を施し、筒状抄造体の製造を完了する。

以上説明したように、本実施形態は、複雑な構成の装置を必要とせず、繊維積層体の抄造と脱水とを抄造ドラムによって行えるので、継ぎ目のない筒状抄造体の生産性が向上する。また、繊維積層体の内側から押圧してそれを乾燥させるため、得られる筒状抄造体の内周面を平滑にすることができる。

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。

前記実施形態では、抄造ドラムを回転させながら原料スラリーを供給するようにしたが、原料スラリーを供給した後に、抄造ドラムを回転させて原料スラリーに遠心力を作用させることもできる。

また、分割ドラム内に形成される管路は、前記実施形態のように直線状の形態とする以外に、屈曲や湾曲した形態に形成することもできる。この場合には、継ぎ目のない屈曲や湾曲した筒状抄造体を好適に製造することができる。繊維積層体を乾燥型で乾燥させる場合には、乾燥型の内面もこれに対応する屈曲面や湾曲面を形成しておくことが好ましい。

また、本発明は、前記実施形態のように抄造ドラムを水平軸周りに回転させる以外に、鉛直軸周りに回転させることもできる。この場合、原料スラリー中の繊維の分散を図り、その凝集や沈殿を防止する観点から原料スラリーはドラムの底面側から供給することが好ましい。また、濾材を抄造ドラムに取り付けず、抄造ドラムのみ回転させることもできる。

本発明は、製造する筒状抄造体の用途によっては、乾燥型による繊維積層体の乾燥を省略することもできる（この場合は、脱水せられた繊維積層体が筒状抄造体となる）。また、抄造ドラムのドラム本体の内部にヒーターを配設することによって、抄造から乾燥までを一つのドラムで行うこともできる。

本発明の筒状抄造体の製造方法及び装置は、各種ダクト、鋳込み成型時に鋳砂に埋設されて用いられる各種ランナー、各種インテリア造形材料、各種模型材料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芯体を模式的に示す半断面図である。

符号の説明

１ 筒状抄造体の製造装置
２ 濾材
３ 抄造ドラム
ドラム本体３０
４ 原料供給手段
５ 抄造ドラム回転手段
６ 乾燥手段
６０ 乾燥型
６１ 押圧体
１０ 繊維積層体

Claims (5)

1. 通気性の筒状の濾材で囲まれた空間に、繊維を含む原料を供給した後又は供給しながら、前記原料に遠心力を作用させて該原料中の固形成分を含む湿潤状態の繊維積層体を前記濾材の表面に堆積させ、しかる後、前記繊維積層体を乾燥させる筒状抄造体の製造方法であって、
   前記繊維積層体の乾燥は、湿潤状態の該繊維積層体を、複数の割型を具備する乾燥型内に配置し、該乾燥型を加熱すると共に、該繊維積層体内に配された膨縮自在な弾性押圧体を膨張させて該繊維積層体を乾燥型の内面に押圧して行う、筒状抄造体の製造方法。
2. 前記濾材を回転させながら前記原料を供給する請求項１記載の筒状抄造体の製造方法。
3. 請求項１記載の筒状抄造体の製造方法を実施するための装置であって、
   前記濾材が内側に配された抄造ドラムと、該濾材で囲まれた空間に前記原料を供給する原料供給手段と、前記抄造ドラムを回転させる抄造ドラム回転手段と、前記繊維積層体の乾燥手段とを備えており、
   前記乾燥手段は、乾燥型と、該乾燥型を開閉する開閉機構と、押圧体とを備えており、
   前記押圧体は、膨縮自在な弾性押圧体を具備しており、且つ乾燥すべき筒状の繊維積層体と共に前記乾燥型の内部に収容可能になされている筒状抄造体の製造装置。
4. 前記濾材が前記抄造ドラムと共に回転するように設けられている請求項３記載の筒状抄造体の製造装置。
5. 前記抄造ドラムが複数の分割ドラムの組合わせで構成されている請求項４記載の筒状抄造体の製造装置。

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