JP2016030861A - 抄造機 - Google Patents

Abstract

【課題】時間とともに変化する要因に対して抄造体の幅方向の厚みを好適に調整することができる抄造機を提供する。
【解決手段】原料のスラリー１３を貯留する少なくとも１の槽３と、槽３内でスラリー１３に浸漬され、回転に伴いスラリー１３中の固形分を抄き上げるワイヤーシリンダー１４と、ワイヤーシリンダー１４で抄き上げられ形成された抄造体の略幅方向の厚みに応じて、ワイヤーシリンダー１４に抄き上げられる固形分の量を幅方向において調整する抄き上げ量調整装置２２とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、抄造体の厚みのばらつきを低減することができる円網式抄造機に関する。

スラリー状の原料から製造される繊維板などの板材は、抄造法による抄造工程を経て製造される。そのうち、円網式抄造機を用いた抄造工程は、スラリー状の原料を一または複数の円網で抄く工程と、抄いて形成された固形分（抄造体）を積層させながら巻き取る工程とを有する。

この抄造法は、種々の要因に応じて、製造された、完成品としての板材の幅方向に約５〜３０％の厚みのばらつきを発生させる場合がある。要因としては、原料の濃度（鉱物材料や繊維材料の量）や粘度、繊維長や粒子径などの状態、繊維の質、フェルトの汚れ、原料の流速、原料の沈降度合い、原料の経時劣化、槽内のアジテーターによる回流方向および速さなどが挙げられる。

例えば、特許文献１には、板厚のばらつきを低減させる丸網式抄造機が開示されている。この丸網式抄造機は、原料スラリーを貯留する第１、第２の槽に、槽からスラリーを排出する排出手段を備える。第１の槽と第２の槽との各排出手段は、丸網を挟んで対向する位置に設けられる。これにより、層内の圧力分布を調整し、板厚のばらつきを低減させるものである。

特開２０１３−１１２９０１号公報

特許文献１に記載の丸網式抄造機は、板厚のばらつきの要因として、層内の圧力分布のみを考慮するものであった。しかし、上述したとおり、厚みのばらつきは原料の濃度および粘度やフェルトの汚れなど、時間とともに変化する種々の要因に依存するものである。このため、特許文献１に記載の丸網式抄造機では、均一な板厚を有する板材を得るには十分ではなかった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、時間とともに変化する要因に対して抄造体の幅方向の厚みを好適に調整することができる抄造機を提供することを目的とする。

本発明に係る抄造機は、上述した課題を解決するために、原料のスラリーを貯留する少なくとも１の槽と、前記槽内で前記スラリーに浸漬され、回転に伴い前記スラリー中の固形分を抄き上げるワイヤーシリンダーと、前記ワイヤーシリンダーで抄き上げられ形成された抄造体の略幅方向の厚みに応じて、前記ワイヤーシリンダーに抄き上げられる前記固形分の量を前記幅方向において調整する抄き上げ量調整装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る抄造機においては、時間とともに変化する要因に対して抄造体の幅方向の厚みを好適に調整することができる。

本発明に係る抄造機の一実施形態を示す全体的な構成図。 第１実施形態におけるシート状調整装置を側面から見た説明図。 第１実施形態におけるシート状調整装置を正面から見た説明図。 第２実施形態における気泡調整装置を側面から見た説明図。 第２実施形態における気泡調整装置を正面から見た説明図。 第３実施形態における仕切板を側面から見た説明図。 第３実施形態における仕切板を正面から見た説明図。

［第１実施形態］
本発明に係る抄造機の第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る抄造機の一実施形態を示す全体的な構成図である。

抄造機１ａは、例えば住宅用建材であるサイディングボード、シリカボード、セメントボードなどの板材を製造する際の抄造工程で用いられるものである。抄造機１ａは、円網式抄造機であり、コンベア装置２と、槽３、３、３（以下単に槽３という。）と、巻取ローラー４とを有する。

コンベア装置２は、例えばフェルトで構成された抄造ベルト１０を有し、抄造体を移送する。

槽３は、コンベア装置２の下側に配置され、原料のスラリー１３を貯留する。槽３は、抄造される板材の用途などに応じて、単層でも３層以外の複数槽であってもよい。各槽３には、スラリー１３が原則として常時供給される。スラリー１３の供給は、ワイヤーシリンダー１４の回転方向の順流側であっても、逆流側であってもよい。原料は、例えばセンメントなどの鉱物材料とパルプなどの繊維材料との混合物である。

各槽３内には、原料を抄くためにメッシュ状に形成された円筒状のワイヤーシリンダー１４、１４、１４（以下単にワイヤーシリンダー１４という。）が配置される。ワイヤーシリンダー１４は、槽３内でスラリー１３に浸漬され、回転に伴いスラリー１３中の固形分を抄き上げる。ワイヤーシリンダー１４は、軸方向が抄造ベルト１０の送り方向に略直交する方向となるよう、配置される。ワイヤーシリンダー１４は、図示しない駆動源により調整可能な回転速度で回転する。なお、ワイヤーシリンダー１４は、図２に示すように、ワイヤーシリンダー１４表面を通過した排水１３ｂを槽３の側面より排出させる排水手段（図示せず）を有する。また、槽３内には、スラリー１３の沈殿を防止するアジテーター１５（攪拌機）が設けられる。

巻取ローラー４は、コンベア装置２の送り方向下流側に、回転可能に設けられる。巻取ローラー４は、コンベア装置２上で輸送された抄造体３０ａを巻き取るために設けられる。巻取ローラー４近傍には、所定の層数の巻き取りが完了した抄造体３０ｂを切断するカッターなどの切断装置（図示せず）が配置される。巻取ローラー４の下流側には、さらに移送ベルト１８を有するコンベア装置１９が設けられる。巻取ローラー４から切断された抄造体３０ｂは移送ベルト１８上で次工程へ移送される。

本実施形態における抄造機１ａは、厚み測定装置２０を有する。厚み測定装置２０は、ワイヤーシリンダー１４で抄き上げられ形成された抄造体３０ｂの略幅方向（コンベア装置２、１９の送り方向に略直交する方向）の厚み（幅方向複数箇所の厚み）を測定する。厚み測定装置２０には、非接触の光学式、静電容量式など種々の形式を利用することができる。厚み測定装置２０により測定された厚み情報は、コントローラー２１へ送信される。コントローラー２１は、厚み情報に基づいてシート状調整装置２２（図２）を制御する。

図２は、第１実施形態におけるシート状調整装置２２を側面から見た説明図である。

図３は、第１実施形態におけるシート状調整装置２２を正面から見た説明図である。図３においては、５枚あるシート片２３のうち、２枚のみが使用され、その他の３枚は仮想線にて示される。

コントローラー２１とシート状調整装置２２とは、抄き上げ量調整装置として設けられる。抄き上げ量調整装置は、厚み測定装置２０で測定された抄造体３０ｂの略幅方向の厚みに応じて、ワイヤーシリンダー１４に抄き上げられる固形分の量を略幅方向において調整する。

シート状調整装置２２は、ワイヤーシリンダー１４の幅方向に複数に分割されたシート片２３でワイヤーシリンダー１４表面の周方向の少なくとも一部を覆う。これにより、シート状調整装置２２は、ワイヤーシリンダー１４に抄き上げられる抄造体３０ｃの量を減少させる。図２および図３においては、シート片２３は、槽３内のスラリー水面１３ａからワイヤーシリンダー１４の下端より上方まで覆う。シート状調整装置２２は、コントローラー２１により制御されることにより、巻上部２４によりシート片２３ごとに昇降が可能である。シート片２３は、例えば鋼材、樹脂材、布材などのシート状部材であり、原料を通過させないものであっても、ある程度の原料を通過させるメッシュ状であってもよい。また、各シート片２３が適切にスラリー１３内でワイヤーシリンダー１４表面を覆うよう、各シート片２３はおもり２５を端部に有することが好ましい。

次に、第１実施形態における抄造機１ａの作用について説明する。
槽３にスラリー１３が貯留された状態で、抄造ベルト１０を走行させるとともに、その速度に合わせてワイヤーシリンダー１４を回転させる。各槽３のスラリー１３中の原料は、ワイヤーシリンダー１４内の排水１３ｂとの水頭差（浸透圧）により、ワイヤーシリンダー１４表面に抄造体３０ｃとして付着する（抄かれる）。ワイヤーシリンダー１４の回転により、抄造体３０ｃは順次ワイヤーシリンダー１４表面から抄造ベルト１０の表面に転写される。また、付着しなかった（抄造されなかった）一部の原料と大部分の水分である排水１３ｂは、ワイヤーシリンダー１４表面のメッシュ状表面を通過し、ワイヤーシリンダー１４内部に入る。この排水１３ｂは、排水手段（図示せず）により槽３側面より外部に排水される。

抄造ベルト１０には、各槽３を通過した時点で抄造体３０ｃが１層ずつ積層され、全ての槽３を通過した段階では最終的に３層の抄造体３０ａが形成される。

抄造体３０ａは、抄造ベルト１０によって連続的に下流側へと送られ、巻取ローラー４まで送られたところで、この巻取ローラー４に巻き取られる。巻取ローラー４に巻き取られた抄造体３０ａは所定の厚みのタイミングで、切断装置によって巻取ローラー４上で切断され、剥離される。切断された抄造体３０ｂは、移送ベルト１８により移送される。

このように形成された抄造体３０ｂは、移送ベルト１８上において厚み測定装置２０により測定され、抄造体３０ｂの略幅方向の厚み情報が得られる。コントローラー２１は、厚み情報を取得し、シート状調整装置２２を制御する。すなわち、分割された複数のシート片２３ごとにワイヤーシリンダー１４表面を覆うことにより、ワイヤーシリンダー１４表面の面積を小さく変化させたり、ワイヤーシリンダー１４に付着した抄造体３０ｃを削り取ったりすることにより固形分の量を調整する。また、シート片２３がメッシュ状の場合には、シート片を通過した原料は抄き上げられるが、このような場合であってもシート片２３により抄き上げに対する抵抗を増加させることにより、固形分の量を調整する。コントローラー２１は、固形分の量を、ワイヤーシリンダー１４表面を覆うシート片２３の種類（位置）および枚数や、巻上部２４の下降量（ワイヤーシリンダー１４を覆う面積）により調整する（少なくする）。

例えば、コントローラー２１は、抄造体３０ｂの幅方向中央の厚みが両端と比べて０．２ｍｍ大きいと判断した場合、予めデータベースに記録された調整量に基づいて、ワイヤーシリンダー１４を覆うシート片２３を決定し下降量を所定量決定する。例えば中央のシート片２３に向かって、シート片２３の下降量が徐々に大きくなるように調整されるのが好ましい。抄造体３０ｂの中央部分と両端との厚みの差は、連続的に変化する。このため、常にコントローラー２１の制御によりシート片２３の下降量も変化するのが好ましい。また、厚みの調整量によっては、３つすべての槽３でシート状調整装置２２を用いてもよいし、１つの槽３のみ用いてもよい。

シート状調整装置２２が作用することにより、ワイヤーシリンダー１４に抄き上げられるスラリー１３中の固形分の量が調整され、抄造体３０ａ、３０ｂに生じる幅方向の厚みのばらつきが解消され、平滑な完成品としての板材が得られる。

このような第１実施形態における抄造機１ａは、時間とともに変化する抄造体３０ｂの幅方向厚みのばらつきをリアルタイムに得て、ワイヤーシリンダー１４における抄き上げ量を調整することができる。シート状調整装置２２は、各ワイヤーシリンダー１４に設けることができるため、積層された抄造体３０ｂの最小単位である各ワイヤーシリンダー１４で抄き上げられる抄造体３０ｃの厚みを調整対象とすることができる。

従来であれば、抄造体３０ｂに生じた幅方向の厚みのばらつきは、プレス加工したり、サンダーで削ったりして最終的に調整していたため、原料や製造エネルギーなどの無駄が生じていた。これに対し、第１実施形態における抄造機１ａは、きめ細かく抄造量の調整ができ、最終的に得られる抄造体３０ｂの幅方向の厚みを均一にすることができる。

なお、シート状調整装置２２には、スラリー１３の固形分が付着する可能性がある。スラリー１３の固形分が付着した場合、コントローラー２１により決定された所望の調整量に対して誤差が出る可能性がある。これを解消するため、シート状調整装置２２は、清掃手段を備えてもよい。清掃手段は、例えば、シート状調整装置２２の各シート片２３に付着した固形分を掻き取るドクター装置（ヘラ）やシャワー（水）である。

なお、シート状調整装置２２は、ワイヤーシリンダー１４の回転方向に応じて配置される。すなわち、ワイヤーシリンダーの回転方向に沿ってシート片２３が下降するように配置される。または、ワイヤーシリンダー１４の回転方向とは逆方向に沿ってシート片２３が下降するように配置し、ワイヤーシリンダー１４の表面積を変化させたり、抄き上げられた抄造体３０ｃを剥離する（削り取る）ことにより付着量を低減させたりしてもよい。

［第２実施形態］
本発明に係る抄造機の第２実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図４は、第２実施形態における気泡調整装置４１を側面から見た説明図である。
図５は、第２実施形態における気泡調整装置４１を正面から見た説明図である。

第２実施形態における抄造機１ｂが第１実施形態における抄造機１ａと異なる点は、抄き上げ調整装置がシート状調整装置２２に代えて気泡調整装置４１を備える点である。第１実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

気泡調整装置４１（泡調整装置）は、ワイヤーシリンダー１４の幅方向に複数設けられたノズル４２からワイヤーシリンダー１４表面近傍に気泡４３を加圧し噴射する。気泡調整装置４１は、ノズル４２ごとに噴霧された気泡４３によりスラリー１３中の固形分がワイヤーシリンダー１４に付着すること（固形分が近接し抄き上げられること）を抑制する。これにより、気泡調整装置４１は固形分の量を調整する。

図４および図５においては、ワイヤーシリンダー１４の下端程度の深さからスラリー水面１３ａやワイヤーシリンダー１４の略表面に向けて上方に気泡４３を発生させる。気泡調整装置４１は、ノズル４２ごとに気泡４３が噴射可能なよう、コントローラー２１により制御される。

次に、第２実施形態における抄造機１ｂの作用について説明する。

図１に示すように、形成された抄造体３０ｂは、移送ベルト１８上において厚み測定装置２０により測定され、抄造体３０ｂの略幅方向の厚み情報が得られる。コントローラー２１は、厚み情報を取得し、気泡調整装置４１を制御する。すなわち、気泡調整装置４１は、所要のノズル４２から気泡４３を噴射し、ワイヤーシリンダー１４表面を気泡４３で覆うことにより気泡４３部分の原料の濃度などを変化させる。この結果、気泡調整装置４１は、ワイヤーシリンダー１４へ付着する固形分の量を調整する（少なくする）。

コントローラー２１は、固形分の量を、ワイヤーシリンダー１４表面を覆うために気泡４３を噴射するノズル４２の位置（噴射場所）および使用個数や、気泡４３の噴射量、噴射速度、噴射方向などにより調整する。

このように気泡調整装置４１が作用することにより、ワイヤーシリンダー１４に抄き上げられるスラリー１３中の固形分の量が調整され、抄造体３０ｂに生じている幅方向の厚みのばらつきが解消され、平滑な完成品としての板材が得られる。

このような第２実施形態における抄造機１ｂは、時間とともに変化する抄造体３０ｂの幅方向厚みのばらつきをリアルタイムに得て、ワイヤーシリンダー１４における抄き上げ量を調整することができる。

なお、気泡調整装置４１（ノズル４２）には、付着したスラリー１３の固形分を除去する清掃手段を設けてもよい。清掃手段は、例えば、ノズル４２に付着した固形分を除去するブラシや、定期的または任意のタイミングでノズル４２より強力に気泡を噴射する機能である。

なお、泡調整装置は、気泡に代えて水泡を噴射する水泡調整装置であってもよい。また、泡調整装置は、気泡と水泡との混合物を噴射してもよい。さらに、第２実施形態においては、図４に示すように泡調整装置（気泡調整装置４１）が２つ設けられる例を説明したが、何れか一方のみを設けてもよい。２つの泡調整装置が設けられた場合には、１つ設けられた場合に比べて、より効果的に厚みを調整することができる。また、図４においては、スラリーの供給を順流及び逆流の双方から行う例を図示したが、供給はいずれか一方から行えばよい。

［第３実施形態］
本発明に係る抄造機の第３実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図６は、第３実施形態における仕切板５１を側面から見た説明図である。
図７は、第３実施形態における仕切板５１を正面から見た説明図である。

第３実施形態における抄造機１ｃが第１実施形態における抄造機１ａと異なる点は、抄き上げ調整装置がシート状調整装置２２に代えて仕切板５１および供給装置５２を備える点である。第１実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

仕切板５１は、ワイヤーシリンダー１４の幅方向に複数設けられる。仕切板５１は、例えば、鋼材や樹脂材のような材料で形成された板材である。仕切板５１のワイヤーシリンダー１４表面と対向する端面５１ａ（図６）は、ワイヤーシリンダー１４表面に対して非接触である。すなわち、端面５１ａは、ワイヤーシリンダー１４の表面に沿って弧状に形成される。ワイヤーシリンダー１４表面に形成された原料を傷つけないためである。また、ワイヤーシリンダー１４の表面に沿うことにより、仕切板５１の端部まで確実に領域５５を形成し、スラリー１３の濃度や量の調整を確実に行わせる。

供給装置５２は、仕切板５１で仕切られた領域５５ごとにスラリー１３を供給する。供給装置５２は、図７に示すように、領域５５ごとにスラリー１３が供給されるよう、例えば５つに分岐された配管を有する。また、供給装置５２は、各配管に供給されるスラリー１３の量および濃度の少なくともいずれかを調整できるようになっている。図７においては、共通した配管から分岐して各領域５５にスラリー１３を供給する例が示されているが、独立した配管であってもよい。供給装置５２は、各領域５５に供給されるスラリー１３を、板状体などの部材を用いて各領域５５への供給量を調整してもよい。

次に、第３実施形態における抄造機１ｃの作用について説明する。
図１に示すように、形成された抄造体３０ｂは、移送ベルト１８上において厚み測定装置２０により測定され、抄造体３０ｂの略幅方向の厚み情報が得られる。コントローラー２１は、厚み情報を取得し、供給装置５２より領域５５ごとに供給されるスラリー１３の量および濃度の少なくともいずれかを制御する。すなわち、供給装置５２は、抄造体３０ｂの厚みに影響を与えるパラメーターである量や濃度が調整されたスラリー１３を、得られた厚み情報に応じて領域５５ごとに調整して（多くまたは少なくして）供給する。

このように仕切板５１および供給装置５２が作用することにより、ワイヤーシリンダー１４に抄き上げられるスラリー１３中の固形分の量が調整され、抄造体３０ｂに生じる幅方向の厚みのばらつきが解消され、平滑な完成品としての板材が得られる。

このような第３実施形態における抄造機１ｃは、時間とともに変化する抄造体３０ｂの幅方向厚みのばらつきをリアルタイムに得て、ワイヤーシリンダー１４における抄き上げ量を調整することができる。

なお、仕切板５１に付着したスラリー１３の固形分を除去する清掃手段を設けてもよい。清掃手段は、例えば、仕切板５１に付着した固形分を除去するブラシやドクター装置である。

なお、第３実施形態においては、図６に示すように仕切板５１および供給装置５２が２つ設けられる例を説明したが、何れか一方のみを設けてもよい。２つの仕切板５１および供給装置５２が設けられた場合には、１つ設けられた場合に比べて、より効果的に厚みを調整することができる。また、図６においては、スラリーの供給を順流及び逆流の双方から行う例を図示したが、供給はいずれか一方から行えばよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、第１〜第３実施形態の各抄き上げ調整装置を組み合わせて、またはワイヤーシリンダーに対して複数（ワイヤーシリンダー回転軸を介して対向する位置に）設けてもよい。

厚み測定装置２０は、巻取ローラー４上、または巻取ローラー４上流（すなわち抄造ベルト１０上）に設けられ、各抄造体の厚みを測定してもよい。すなわち、厚み測定装置２０の設置位置は、図１に示す例に限られない。また、厚み測定装置２０は、抄造機の一部である必要はない。例えば、抄造機から独立した厚み測定装置を用いて厚み情報を得、この厚み情報がコントローラー２１に提供されればよい。また、使用者（人間）の視認により厚みを判断し、厚み情報をコントローラー２１に入力してもよい。

調整量の決定は、予め実験により得られた調整量を厚みのばらつきパターンごとにデータベースに記憶し、得られた厚み情報に応じて記憶された調整量から選択してもよい。または、抄き上げ量調整装置に演算装置を設け、得られた厚み情報に応じてリアルタイムに演算し、調整量を決定してもよい。

槽３は、シート状調整装置２２、気泡調整装置４１および仕切板５１の清掃やメンテナンスの容易性の観点から、２以上に分割できるような構造を有していてもよい。

１ａ、１ｂ、１ｃ 抄造機
２、１９ コンベア装置
３ 槽
４ 巻取ローラー
１０ 抄造ベルト
１３ スラリー
１３ｂ 排水
１４ ワイヤーシリンダー
１５ アジテーター
１８ 移送ベルト
２０ 厚み測定装置
２１ コントローラー
２２ シート状調整装置
２３ シート片
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 抄造体
４１ 気泡調整装置
４２ ノズル
４３ 気泡
５１ 仕切板
５２ 供給装置

Claims (5)

1. 原料のスラリーを貯留する少なくとも１の槽と、
   前記槽内で前記スラリーに浸漬され、回転に伴い前記スラリー中の固形分を抄き上げるワイヤーシリンダーと、
   前記ワイヤーシリンダーで抄き上げられ形成された抄造体の略幅方向の厚みに応じて、前記ワイヤーシリンダーに抄き上げられる前記固形分の量を前記幅方向において調整する抄き上げ量調整装置と、を備えたことを特徴とする抄造機。
2. 前記幅方向の厚みを測定する厚み測定装置をさらに備えた請求項１記載の抄造機。
3. 前記抄き上げ量調整装置は、前記ワイヤーシリンダーの幅方向に複数に分割されたシート片で前記ワイヤーシリンダー表面の周方向の少なくとも一部を覆うシート状調整装置を備え、分割されたシート片ごとに前記ワイヤーシリンダー表面を覆うことにより前記固形分の量を調整する請求項１または２記載の抄造機。
4. 前記抄き上げ調整装置は、前記ワイヤーシリンダーの幅方向に複数設けられたノズルから前記ワイヤーシリンダー表面近傍に泡を噴射する泡調整装置を備え、前記ノズルごとに噴霧された泡により前記固形分の付着を抑制することにより前記固形分の量を調整する請求項１または２記載の抄造機。
5. 前記抄き上げ調整装置は、前記ワイヤーシリンダーの幅方向に複数設けられた仕切板と、前記仕切板で仕切られた領域ごとに前記スラリーを供給する供給装置とを備え、前記領域ごとに前記供給装置より供給される前記スラリーの量および濃度の少なくともいずれかを調整することにより前記固形分の量を調整する請求項１または２記載の抄造機。

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