JP4368215B2 - 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、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、径の細い管状の抄造体、特に薄肉で径の細い抄造体の製造することは困難である。

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、細くて薄肉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、抄造シートの両側縁部を接合して筒状の抄造体を製造する方法であって、前記抄造シートと該抄造シートが巻き付けられる膨縮可能な芯体とを収容するように一組の割型を具備する成形型の該割型を組み合わせながら、前記割型で前記両側縁部どうしが重なるように前記抄造シートを前記芯体の周りに巻き付けた後、前記芯体を膨張させて前記抄造シートを前記成形型の成形面に押圧し、前記両側縁部どうしを接合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、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、抄造シートの抄造手段と、前記抄造手段で抄造された抄造シートが巻き付けられる伸縮自在の芯体と、前記芯体に前記抄造シートを巻き付ける一組の割型を具備する成形型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、細くて薄肉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は帯状の抄造シート、１１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、帯状の抄造シート１０の抄造手段２と、抄造シート１０が巻き付けられる膨張可能な芯体３と、芯体３に抄造シート１０を巻き付けて筒状に成形する成形手段４とを備えている。製造装置１は、成形手段４で成形された筒状抄造体１１を乾燥させる乾燥手段５と、抄造手段２で抄造された帯状の抄造シート１０の搬送路に後述する伸縮自在のシート又は網状体１０’を供給する供給手段６とを備えている。

抄造手段２は、原料スラリーを貯留する貯留槽２０と、貯留槽２０内に配された抄造ドラム２１と、抄造ドラム２１で抄造された抄造シート１０を搬送する搬送ユニット２２とを備えている。貯留槽２０及び抄造ドラム２１は、従来から湿式吸引抄造による抄造シートの製造装置に用いられているものと同様の構成を有している。

貯留槽２０は、調整槽２００及びポンプ２０１とともに循環経路２０２に接続されている。貯留槽２０内には、調整槽２００で濃度調整された原料スラリーがポンプ２０１によって供給され、ほぼ一定量の原料スラリーが貯留される。

抄造ドラム２１は、その外周面の一部が原料スラリー内に浸漬された状態で水平軸周りに回転するように設けられている。抄造ドラム２１には、その外周面において一端が開口し、他端部が吸引ポンプ（図示せず。）に接続された流体の流通路（図示せず。）が設けられている。抄造ドラム２１の外周面には抄造ネット２１０が配されている。抄造ドラム２１は、所定の回転速度で回転し、前記吸引ポンプが前記流通路を通して前記原料スラリーを吸引し、その液体分が排出されるとともに、その固形分が抄造ネット２１０に堆積することによって、抄造シート１０が連続的に抄造される。

搬送ユニット２２は、駆動プーリー２２０と、プーリー２２１と、これらのプーリーに巻回される搬送ベルト２２２と、搬送ベルト２２２の内側に配設された吸引ボックス２２３とを備えている。抄造シート１０及びシート又は網状体１０’（以下、これらを抄造シート等１０ともいう。）は吸引ボックス２２３で発生する吸引力によって搬送ベルト２２２の表面に吸着された状態で駆動プーリー２２０の駆動に伴って回転する搬送ベルト２２２によって搬送される。

芯体３は、図２に示すように、中空の芯管３０と、この芯管３０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３１〜３３とを備えている。図１に示すように、芯体３は、抄造シート等１０の搬送方向に沿い、且つ搬送ベルト２２２による抄造シート１０等の搬送高さに略沿うように略水平に配置されている。なお、芯体３は落下しないように、支持体（図示せず）によって支えられている。

図２に示すように、芯管３０には内部と外部とを連通する流通孔３００が設けられている。芯管３０の後端部は、流通路３０１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３０１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。芯体３は、前記流体供給源から流通路３０１、流通孔３００を介して弾性押圧体３１〜３３内に流体が供給されたときには当該弾性押圧体３１〜３３が膨張し、流通路３０１、流通孔３００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３１〜３３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３１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。

図３に示すように、成形手段４は、脱水型を兼ねた成形型４０と、成形型４０を開閉する開閉機構（図示せず。）とを備えている。成形型４０は、一組（本実施形態では３個）の割型４００〜４０２を具備しており、これらの割型が組み合わされて閉じた状態では、芯体３及び芯体３の外側に巻回された抄造シート等１０が収容される空間が形成される。割型４００〜４０２には、流体の流通路４０３が接続されている。割型４００〜４０２の内部には、一端が抄造シート等１０に臨む面で多数開口し、他端が流通路４０３に通じる流通路４０４が設けられている。後述するような表面粗度を有する筒状抄造体を得るためには、割型の内面の表面粗度（Ｒａ）を１５μｍ以下、特に１０μｍ以下、さらには３μｍ以下とすることが好ましい。流通路４０３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４００〜４０２は、前記流通路４０３、４０４を介して前記吸引ポンプで吸引されたときは抄造シート等１０を前記成形面側に吸着し、前記流体供給源から流通路４０３、４０４を介して流体が供給されたときは筒状抄造体１１を割型から離脱させる。

図１に示すように、乾燥手段５は、半乾燥型５０と、本乾燥型５１と、これらの乾燥型を開閉する開閉機構（図示せず。）とを備えている。本乾燥型５１と半乾燥型５０の構成は同様なので、以下、半乾燥型５０について説明する。
図４に示すように、乾燥型５０は、一組（本実施形態では一対）の割型５００を具備しており、これらの割型５００が組み合わされて、乾燥型５０が閉じた状態では、成形された筒状抄造体１１が芯体３とともに収容される空間が形成される。割型５００には、流体の流通路５０１が接続されている。割型５００の内部には、一端が筒状抄造体１１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５０１に通じる流通路５０２が設けられている。後述するような表面粗度を有する筒状抄造体を得るためには、割型５００の内面の表面粗度（Ｒａ）を１５μｍ以下、特に１０μｍ以下、さらには３μｍ以下とすることが好ましい。流通路５０１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５００の内部には、筒状抄造体１１の乾燥を促進するためのヒーター５０３が配されている。前記流体供給源から流通路５０１、５０２を介して内部に流体が供給されたときは抄造体を割型５００から離脱する。

成形型４０、半乾燥型５０及び本乾燥型５１の長さ（弾性押圧体３１〜３３により押圧される部分の長さ）Ｌ４０、Ｌ５０、Ｌ５１は、略同じに設計されている。なお、Ｌ４０、Ｌ５０、Ｌ５１は、搬送ユニット２２による抄造シートの搬送ピッチ等に応じて適宜の長さに設定される。

製造装置１は、上記各手段及び芯体３を所定のシーケンスに沿って作動させる制御部（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及び該芯体を作動させる。

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。

まず、図１に示すように、繊維を含む前記原料スラリーから前記抄造手段２で湿潤状態の帯状の抄造シート１０を抄造する。

抄造シート１０は、外周面の一部が原料スラリー内に浸漬された抄造ドラム２１を回転させ、前記流通路を通して前記吸引ポンプで原料スラリーの液体分を吸引し、原料スラリーの固形成分を前記抄造ネットに堆積させることによって抄造される。

原料スラリー中の成分及びその配合は、製造する筒状抄造体の用途に応じて選択することができる。
以下、溶融金属からの鋳物の製造に好適な筒状抄造体の製造に適用した場合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、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、原料スラリーは、循環経路を通して調整槽で調整されたものを循環ポンプ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。

そして、前記抄造ドラム２１を回転させながら前記吸引ポンプで原料スラリーを吸引し、その固形分を前記抄造ネット２１０上に体積させる。

前記抄造手段２で抄造する抄造シート１０の液体成分含有率（重量含有率）は、シート状としての保形性を有し、該抄造シートが搬送時に損傷しないこと等を考慮すると、２０〜９０ｗｔ％、特に６０〜８０ｗｔ％が好ましい。また、抄造シートの坪量は、形成される筒状抄造体にもよるが、たとえば段差を有する筒状抄造体（該筒状抄造体に部分的に圧縮と延伸を施すことを考慮すると）の場合は、９００〜２０００ｇ／ｍ²、特に１０００〜１２００ｇ／ｍ²が好ましい。さらに、抄造シート１０の厚みは、前述の関連で言えば、０．５〜３ｍｍ、特に１〜２ｍｍが好ましい。

次に、抄造された抄造シート１０を搬送ベルト２２２で間欠的に搬送する。本実施形態では、この搬送ベルト２２２による搬送路に、供給手段７によってシート又は網状体１０’を供給し、前記抄造シート１０の裏面に伸縮自在のシート又は網状体１０’を配する。このように伸縮自在のシートや網状体１０’を配することによって、湿潤状態の抄造シート１０が保護されるので、抄造シート１０の搬送やハンドリング時に、その損傷を防止することができる。特に、裏面に配した場合には、抄造シートの搬送やハンドリングを容易にすることができる。シート又は網状体１０’は、同様の理由で、抄造シート１０の表面又は裏面に配することもできる。

前記シート又は網状体１０’の伸縮性は、抄造シート１０の形状に追従し易いことを考慮すると、１２０〜２００％が好ましい。

前記シートの坪量は、前述と同様の理由から、１０〜２００ｇ／ｍ²、特に２０〜５０ｇ／ｍ²が好ましい。
前記シートの材質としては、レーヨンを含む植物系繊維、ナイロン等の合成樹脂系繊維等が挙げられる。

前記網状体は、それを構成する線材どうしが接合されるか編み込まれていればよい。また、線材自体が編み込まれていてもよい。網状体は、抄造シート１０の形状に追従し易いことを考慮すると、未伸縮状態での線材の線径が０．０３〜０．１５ｍｍ、特に、０．０５〜０．１ｍｍが好ましく、未伸縮状態での開口面積率が７０〜９５％、特に８５〜９０％が好ましい。該網状体の材質は、シートと同様であるが、生分解性を重視するならば、植物系繊維が構成主体となるのが好ましい。これは上述のシートにも言えることである。

前記シート又は網状体１０’は、抄造シート１０の乾燥効率を考慮すると、通気性を有していることが好ましい。該メッシュとしては７〜１０程度が好ましい。

次に、間欠的に搬送されてきた抄造シート等１０を成形手段４によって芯体３に巻き付ける。
この芯体３への抄造シート等１０の巻き付けは、抄造シート１０が停止した状態で行われ、図５（ａ）に示すように、まず、割型４０２が上昇して当該割型４０２と芯体３との間で抄造シート１０を挟持し、抄造シート１０の一部（図では下部）を湾曲させる。

次いで、図５（ｂ）に示すように、割型４００が水平移動して当該割型４００と芯体３との間で抄造シート１０を挟持し、抄造シート１０の左上部を湾曲させる。さらに、図５（ｃ）に示すように、割型４０１が水平移動して当該割型４０１と芯体３との間で抄造シート１０を挟持し、抄造シート１０の両側縁部どうしが重なるように抄造シート１０の右上部を湾曲させる。

次いで、芯体３の前記流通路３０１及び流通孔３００を通して弾性押圧体３１内に流体が供給され、芯体３の弾性押圧体３１が膨張する。そして、芯体３に巻き付けられた抄造シート等１０が前記脱水型５０の内面に押圧されるとともに、流通路５０２、５０１を通して抄造シート１０の液体分が外部に排出され、抄造シート等１０が筒状抄造体１１に脱水成形される。

成形型４０による脱水成形時における芯体３による抄造シート１０の押圧力は、抄造シート１０の乾燥効率、製造された筒状抄造体１１の表面性、密度、強度等の物性等を考慮すると０．４〜１．２ＭＰａ、特に、０．６〜１ＭＰａが好ましい。脱水により成形された筒状抄造体１１の液体成分含有率は、乾燥時に筒状抄造体１１をある程度は変形させてその表面性や強度の向上を図ることを考慮すると５５〜９５Ｗｔ％、特に６０〜８０Ｗｔ％とすることが好ましい。

脱水成形完了後、流通路３０１からの流体の供給が停止され、弾性押圧体３１が収縮する。その一方で、成形型４０が開いて脱水成形された前記筒状抄造体１１が成形型４０から離脱せられる。そして、前記搬送ベルト２２２によって次に脱水成形される抄造シート１０が成形手段４に搬送され、脱水成形された筒状抄造体１１は、乾燥手段５に搬送される。成形手段４では、このような成形型４と芯体３との協働による抄造シート１０から筒状抄造体１１への脱水成形が繰り返し行われる。

脱水成形された筒状抄造体１１は、図４に示すように、半乾燥型５０内に配される。そして、芯体３の流通路３０１及び流通孔３００を通して弾性押圧体３２内に流体が供給されてそれが膨張し、筒状抄造体１１が半乾燥型５０の内面に押圧されるとともに、流通路５０２、５０１を通して筒状抄造体１１の液体分が外部に排出され、筒状抄造体１１が半乾燥される。

半乾燥温度（金型温度）は、抄造体の重ね合わされた部分の確実な接合等を考慮すると、９０〜１７０℃、特に１００〜１５０℃が好ましい。また、半乾燥時における芯体３による筒状抄造体１１の押圧力は、後工程での仕上げのし易さを考慮すると０．２〜１．２ＭＰａ、特に、０．４〜１ＭＰａが好ましい。脱水成形後の最大外径Ｌａと半乾燥後最大外径Ｌｂの比（Ｌａ／Ｌｂ）は、筒状抄造体の表面性の向上の点から、１．０〜１．１、特に１．０〜１．０５とすることが好ましい。

半乾燥完了後、流通路３０１からの流体の供給が停止され、弾性押圧体３２が収縮する。その一方で、半乾燥型５０が開いて半乾燥された筒状抄造体１１が半乾燥型５０から離脱せられる。半乾燥型５０は、このように芯体３と協働し、半乾燥型５０内に筒状抄造体１１が配される毎に当該筒状抄造体の半乾燥を行う。そして、前記搬送ベルト２２２によって次に脱水成形される抄造シート１０が成形手段４に搬送されるに伴って、半乾燥された筒状抄造体１１は、前記搬送ベルト２２２によって搬送され、本乾燥型５１内に配される。

本乾燥型５１による本乾燥は、乾燥条件が異なる以外は、半乾燥型による半乾燥と同様にして行われる。

本乾燥温度（金型温度）は、筒状抄造体１１の乾燥効率を高めてそれが発火しないようにする観点から、１００〜２００℃、特に１２０〜１８０℃が好ましい。また、本乾燥時における芯体３による筒状抄造体１１の押圧力は、筒状抄造体１１の乾燥効率や表面性を考慮すると０．２〜１．２ＭＰａ、特に、０．４〜１ＭＰａが好ましい。

本乾燥完了後、流通路３０１からの流体の供給が停止され、弾性押圧体３３が収縮する。その一方で、本乾燥型５１が開いて本乾燥された筒状抄造体１１が本乾燥型５１から離脱せられる。本乾燥型５１は、このように芯体３と協働し、本乾燥型５１内に筒状抄造体１１が配される毎に当該筒状抄造体の本乾燥を行う。

上述の芯体３との協働による成形型４０による脱水成形、半乾燥型５０による半乾燥、本乾燥型５１による本乾燥は、並行して行われる。

本乾燥された筒状抄造体１１は、搬送コンベア８によって後工程に搬送され、必要に応じて、前記シート又は前記網状体１０’の取り外し、切断、トリミング、着色、印刷、ラベル貼付等の後処理が施され、その製造が完了する。

本実施形態で製造される筒状抄造体は、その用いられる部分に応じ、その内径を５〜３０ｍｍ、特に６〜２０ｍｍとすることができる。

また、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を、０．２〜５ｍｍ、特に０．４〜２ｍｍとすることで、鋳物砂を充填して造型するときに要する強度が十分となり、筒状抄造体、特に、中子（後述）等の構造体の形状機能を維持することができる。また、鋳込み時におけるガス発生量の増加を抑えて鋳物の表面欠陥の発生を防ぐことがでえきるほか、成形時間を短くでき、製造費も低く抑えることができる。

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、抗折強度を５ＭＰａ以上、特に１０ＭＰａ以上とすることができる。

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、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。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も可能である。また、注湯系部材とした場合には、その径を細くすることができるので、湯道等に残る湯の量を少なく抑えることができる。

また、前記筒状抄造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。

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）

以上説明したように、本実施形態の筒状抄造体の製造方法によれば、帯状の抄造シート１０を芯体３に巻き付け、芯体３を成形型４０内で膨張させて筒状に成形するため、細く、薄肉の筒状抄造体も好適に製造することができる。

図６は、本発明の筒状抄造体の製造装置における抄造シートの成形手段の他の実施形態を示したものである。図６において、前記実施形態の成形手段４の成形型４０と共通する部分については同一符号を付し、その説明は省略する。従って、特に説明のない部分については、前記実施形態における説明が適宜適用される。

成形型４０は、一組（本実施形態では４個）の割型４０５〜４０８を具備しており、これらの割型が組み合わされて閉じた状態では、芯体３及び芯体３の外側に巻回された抄造シート等１０が収容される空間が形成される。割型４０５〜４０８には、流体の流通路４０３が接続されている。割型４０５〜４０８の内部には、前記実施形態における流通路４０４と同様に、一端が抄造シート等１０に臨む面で多数開口し、他端が流通路４０３に通じる流通路（図示せず）が設けられている。

この成形型４０による芯体３への抄造シート等１０の巻き付けは、抄造シート１０の移動が停止した状態で行われ、図６（ａ）に示すように、まず、割型４０８が上昇して当該割型４０８と芯体３との間で抄造シート１０を挟持し、抄造シート１０を湾曲させる。

以下、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に、割型４０５、４０６及び４０７が水平及び下方に移動して、それぞれの割型と芯体３との間で抄造シート１０を挟持するが、最終的には割型４０７と芯体３との間で抄造シート１０を挟持し、抄造シート１０の両側縁部どうしが重なるように抄造シート１０を湾曲させる。

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。

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。

また、本発明は、前記実施形態のように、伸縮自在のシートや網状体の配することが好ましいが、これらは省略することもできる。また、これらシートや網状体の配し方に特に制限はない。前記実施形態のように、帯状の抄造シートの裏面に前記シートや網状体を配してもよいし、表面又は両面に配してもよい。また、抄造シートの表面又は裏面に配する前記伸縮自在のシート若しくは網状体は予め所定の大きさに切断されていてもよい。

また、本発明の製造装置は、前記実施形態のように、成形型で脱水成形した後に半乾燥型及び本乾燥型で順次乾燥させることが好ましいが、脱水と乾燥とを成形型で行ってもよい。また、抄造シートを所望の液体分含有率に調整した後、乾燥型を成形型として用いて乾燥と成形を同時に行ってもよい。

本発明は、製造する筒状抄造体の用途によっては、乾燥型による乾燥成形を省略することもできる。また、半乾燥と本乾燥のいずれかを省略することもできる。

また、乾燥型や脱水型の内面形状を湾曲させた形状とすることで、湾曲した筒状抄造体を製造することもできる。

本発明の筒状抄造体の製造方法及び装置は、上述のような鋳物の製造に用いられる筒状抄造体の他、各種インテリア材料や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。また、本発明は、細くて薄肉の筒状抄造体の製造に好適であるが、肉厚が０．５〜３ｍｍ、内径が５〜３０ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍ程度の筒状抄造体も好適に製造することができる。

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。 同実施形態の筒状抄造体の製造装置における脱水成形工程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乾燥工程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成形手段の動作を模式的に示す図であり、（ａ）は成形手段へ抄造シートを導入している状態を示す図、（ｂ）は芯体に抄造シートを巻き付けている状態を示す図、（ｃ）は巻き付けが完了した状態を示す図である。 本発明の他の実施形態の筒状抄造体の製造装置における成形手段の動作を模式的に示す図であり、（ａ）は巻回手段へ抄造シートを導入している状態を示す図、（ｂ）及び（ｃ）は芯体に抄造シートを巻き付けている状態を示す図、（ｄ）は巻き付けが完了した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 抄造手段
３ 芯体
４ 成形手段
４０ 成形型
５ 乾燥手段
５０ 乾燥型
１０ 抄造シート
１０’ 伸縮自在のシート又は網状体
１１ 筒状抄造体

Claims (6)

1. 長手方向に搬送される帯状の抄造シートの両側縁部を接合して筒状の抄造体を製造する方法であって、
   前記抄造シートと該抄造シートが巻き付けられる膨縮可能な芯体とを収容するように一組の割型を具備する成形型の該割型を組み合わせながら、前記割型で前記両側縁部どうしが重なるように、前記抄造シートを、切断せずに帯状のまま幅方向に丸めて前記芯体の周りに巻き付けた後、前記芯体を膨張させて前記抄造シートを前記成形型の成形面に押圧し、前記両側縁部どうしを接合する筒状抄造体の製造方法。
2. 前記成形型の前記成形面に伸縮自在のシート又は網状体を配しておく請求項１記載の筒状抄造体の製造方法。
3. 伸縮自在の前記シートが通気性を有している請求項２記載の筒状抄造体の製造方法。
4. 前記成形型が脱水型又は乾燥型である請求項１〜３の何れかに記載の筒状抄造体の製造方法。
5. 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筒状抄造体の製造装置であって、帯状の抄造シートの抄造手段と、前記抄造シートが巻き付けられる伸縮自在の芯体と、前記芯体に前記抄造シートを巻き付ける一組の割型を具備する成形型とを備えている筒状抄造体の製造装置。
6. 前記芯体は、中空の芯管と、該芯管の外側に取り付けられ内部に流体が供給されて膨張する弾性押圧体とを備えている請求項５記載の筒状抄造体の製造装置。

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