JP2017525589A - 繊維セメント製部品の成形システムおよびプロセス - Google Patents

Abstract

繊維セメントまたは石綿セメントのスラリーから部品を成形するためのシステムおよび方法を提供する。成形は、スラリーの圧力注入によって行われることが好ましい。スラリーは、セメント系材料、混和剤、繊維および水を含む。繊維には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリル酸、セルロース、石綿繊維等である。第１および第２の成形部はチャンバを少なくとも部分的に画定する。第２の成形部は排出チャネルを備える。システムは、スラリーを導入するための、チャンバに連通するスラリー入口を含む。ブラダは、第１の成形部を覆い、ブラダと第２の成形部との間でスラリーを圧縮するために、膨張可能である。フィルタは第２の成形部を覆い、セメント系材料および繊維をチャンバ内に保持しながら、スラリーに含まれる水を通過させる。加圧流体入口ポートは、ブラダを膨張させるための導管に連通する。【選択図】 図２Ｂ

Description

本発明は、セメント系部品の成形プロセスおよびシステムに関する。より詳細には、本発明は、好ましくは圧力下で注入される繊維セメント系スラリーから、部品を成形するためのシステムおよびプロセスに関する。

繊維セメントは、典型的には、材料のマトリックスを形成するポルトランドセメントのスラリー（８０〜８５％）と、セメント材料をより強くし、引張ひずみおよび曲げひずみ耐性により優れたものにすることに寄与する、鉱物、有機繊維、または合成繊維の混合物（１５〜２０％）とから作られる。スラリーはまた、一般に、異なる種類の混和剤をも含有する。繊維セメントに使用する繊維には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリル酸、セルロース、および／または石綿を含めることができる。繊維セメントは、たとえばパイプおよびパネルなどの、さまざまな部品の製造に使用することができる。繊維セメント製の部品は、繊維によってもたらされる補強によって、非常に耐久性があり、応力に耐えることができながら、比較的安価に製造できることが知られている。

Ｈａｔｓｃｈｅｋプロセスとして知られている最も一般的な繊維セメントパイプの製造プロセスでは、回転ふるいシリンダを使用してスラリーを脱水し、繊維セメントの非常に薄い層を製造する。所望の壁厚を有するパイプが得られるまで、この薄い層を圧力下でマンドレルに巻き付ける。硬化後、パイプの先端を切断して、所望のパイプ長を得る。次いで、より大きな直径のパイプを切断して分けることによって製造した継手を受けるために、パイプの仕上げをする。このプロセスは、当該プロセスが連続モードで動作するために、スラリーが２００重量％の水セメント比を有することを必要とする。しかし、このプロセスは、典型的には、円筒パイプを製造するためだけに使用される。

その他の既存の繊維セメント部品形成方法としては、振動成形、押出成形、および遠心分離成形がある。このような方法のための水セメント比は、一般に５０重量％を下回る。より高い水セメント比を使用する場合、これらの方法は、高空隙率の繊維セメント部品を製造し、成形部品の機械的特性を損なう。

出願人に知られている連続押出プロセスは、ＫＲＥＮＣＨＥＬらによる米国特許第６３９８９９８号明細書に開示されている。このプロセスは、セメント、混和剤、繊維などの他の成分、および水または他の液体の余剰分を含有する流動性懸濁液を使用する。成形部の入口と出口との間で、高い正圧を型内のスラリーに印加すること、および型の外側に配置された圧力調整チャンバによって生じた、高い圧力差は、成形装置の排水部に特定の形式で分布する壁面の穿孔から液体を排出させる。この方法は、プロセスの完了後直ちに取り扱うのに十分な機械的強度を脱水成形体に持たせる。このプロセスは、連続製造を必要とし、通常の押出プロセスと同じ形状制限を伴って部品を成形しなければならない。

上記のプロセスのいくつかの課題は、セメント部品内の均一な繊維分布を保ちながら、スラリーを脱水することにある。繊維は、スラリーから放出される水とともに排出してはならず、水は、生産性を高めるために、スラリーから迅速に排出する必要がある。さらに、成形部品は、型の外での取り扱いおよび硬化を可能にする十分な生強度を有するために、十分に脱水する必要がある。上記のプロセスの別の欠点は、製造部品の制限された形状および／またはサイズである。

さまざまな形状およびサイズの繊維セメント部品の成形を可能にする、システムおよびプロセスが必要とされている。このような繊維セメント部品を、迅速かつ確実に、妥当なコストで製造するためのシステムおよびプロセスもまた必要とされている。

繊維セメントスラリーまたは石綿セメントスラリーから部品を成形するためのシステムおよび方法が提供される。スラリーは、セメント系材料、混和剤、繊維、および水を含む。一実施形態では、システムは、第１および第２の成形部を含む型アセンブリを含む。第１および第２の成形部は、スラリーを受けるためのチャンバを少なくとも部分的に画定する。第２の成形部は、少なくとも１つの排出チャネルを備える。システムは、チャンバにスラリーを導入するための、チャンバに連通するスラリー入口を含む。ブラダ（ｂｌａｄｄｅｒ）が、第１の成形部を覆っており、ブラダと第２の成形部との間で石綿セメントスラリーまたは繊維セメントスラリーを圧縮するために、膨張可能である。フィルタが第２の成形部を覆っている。フィルタは、透過性であり、セメント系材料および繊維をチャンバ内に保持しながら、スラリーに含まれる水を通過させる。加圧流体入口ポートが、ブラダを膨張させるための少なくとも１つの導管に連通する。

ブラダは、たとえばエラストマー材料またはポリマー材料などの伸縮性の流体不透過材料で作られていることが好ましい。いくつかの実施形態では、ブラダは、型アセンブリの形状に応じた１つもしくは複数のブラダ部分を備えてもよい。

フィルタは、空間によって繊維が離間した織物などの、可撓性材料から作られることが好ましい。この繊維は、合成繊維からなってもよい。

第２の成形部は、内面と外面との間に延在する側壁を有し、少なくとも１つの排出チャネルは、この内面から外面に延びる複数の孔を備えることが好ましい。

いくつかの実施形態によれば、第２の成形部は、穴を備える少なくとも１つのふるいを備え、少なくとも１つの排出チャネルは、前記穴を備える。少なくとも１つのふるいは、積層されたふるいを備えることが好ましい。少なくとも１つのふるいは、好ましくは硬質であり、鋼鉄、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム、およびナイロンなどの、金属または他の材料から作られてもよい。ふるいは、異なるメッシュサイズを有してもよいが、同一のメッシュサイズを有する構成も可能である。

いくつかの実施形態では、第２の成形部は少なくとも２つのシェルを備える。型アセンブリは、第１および第２のシェルを備える前記少なくとも２つのシェルを含み、第１の成形部は、第１および第２のシェルの内部に配置するためのコアであり、型アセンブリは、中空部品を形成するためのものであることが好ましい。型アセンブリは、第１および第２のシェルとコアとを密封連結するためのキャップを備えてよく、加圧流体入口ポートは、キャップに連結可能である。

一実施形態によれば、型アセンブリの第１および第２の成形部によって形成されたチャンバは、矩形形状を有し、型アセンブリは板状部品を形成するためのものである。別の可能な実施形態によれば、型アセンブリの第１および第２の成形部によって形成されたチャンバは、円板形状を有し、型アセンブリは円板形状部品を形成するためのものである。

いくつかの実施形態では、システムは、チャンバにスラリーを注入するための、少なくとも１つのスラリー入口に連結可能な注入システムを備える。システムは、成形部の１つを注入システムに取り付けるための取付アセンブリを備えることが好ましい。

システムは、ブラダを膨張させるための流体加圧システムを含んでよい。流体加圧システムは、加圧流体の供給源を備え、供給源は、空気の供給源、あるいは、水の供給源であることが好ましい。流体加圧システムは、流体の圧力を制御する制御器を備え、２５〜２０００ＰＳＩの圧力でブラダに流体を注入するための圧縮機をも備えてもよい。

いくつかの実施形態では、システムは、追加の加圧流体入口ポートを備える。システムはまた、加圧流体をブラダに分配するための、少なくとも１つの導管をも備えてもよい。

いくつかの実施形態では、システムは、第１および第２の成形部を互いに固定するための固定アセンブリを備える。

システムは、少なくとも１つの排出チャネルから放出された水を取り除くためのポンプを備えることが好ましい。

本発明の別の態様によれば、繊維セメントスラリーから部品を成形するための方法が提供され、スラリーは、セメント系材料、混和剤、繊維、および水を含む。この方法は、
ａ）第１および第２の成形部を含む型アセンブリを設けるステップであって、第１の成形部がブラダで覆われ、第２の成形部が透過性フィルタで覆われて、スラリーを受けるためのチャンバを少なくとも部分的に画定し、第２の成形部が少なくとも１つの排出チャネルを備える、ステップと、
ｂ）チャンバにスラリーを導入するステップと、
ｃ）ブラダと第２の成形部との間で繊維セメントスラリーを圧縮するために、ブラダを膨張させるステップであって、それによって、セメント系材料および繊維をチャンバ内に保持しながら、フィルタおよび少なくとも１つの排出チャネルを通して、スラリーに含まれる水をチャンバから排出させる、ステップと、
ｄ）ブラダを収縮させるステップと、
ｅ）型アセンブリを取り外すステップと
を含む。それによって、この方法は、型アセンブリを取り外した後の取り扱いに十分な生強度を有する成形体を提供する。

方法のステップｃ）は、所定時間の間実施されることが好ましい。所定時間は、３０秒〜５分であることがさらに好ましい。

方法のステップｂ）の間、スラリーは、５０〜３００重量％の水とセメント系材料との比を有することが好ましい。

いくつかの実施形態では、方法のステップｂ）は、チャンバにスラリーを流し込むことによって実施される。他の実施形態では、方法のステップｂ）は、チャンバにスラリーを注入することによって実施される。

本発明は、局部的な従来技術に優る多くの利点を示す。本発明のシステムおよび方法は、さまざまな形状およびサイズの部品の成形を可能にする。エルボー型およびＹ字型部品のような非円筒形部品を、単一の操作で成形することができる。本発明においては、ブラダとフィルタとの組み合わせのおかげで、同一のシステムおよび方法を使用して、異なる中実部品および中空部品を製造することができる。さらに、チャンバ内部へのスラリーの注入は、製造コストを制限し、より質の高い製品を確保しながら、全システムの生産性を向上させる。

本発明の他の目的、利点なおよび特徴は、例示目的のためだけに与えられる、以下の本発明の好ましい実施形態の非制限的な説明を読むことによって、および添付図面を参照して、より明らかになるであろう。

本発明の第１の実施形態による、エルボー型パイプを成形するための部品成形システムの斜視図である。 図１のシステムの正面図である。 図２の２Ａ−２Ａ線に沿ったシステムの断面図である。 動作中を示す、システムの断面図である。 注入システムを示す、システムの一部の側面図である。 可能な実施形態による流体加圧システムの概略図である。 本発明の第２の実施形態による、矩形板を成形するための部品成形システムの分解図である。 組み立てられた図４のシステムの正面断面図である。 第１の形態である図４のシステムの一部分解組立断面図である。 ブラダが膨張した第２の形態である図４のシステムの一部分解組立断面図である。 水の排出に使用される積層されたふるいを示す、本発明の第２の実施形態の分解図である。 本発明の第２の実施形態の型アセンブリ部品の成形部の幻影図である。 本発明の第３の可能な実施形態による、円筒形部品を成形するための部品成形システムの斜視図である。

以下の説明では、図面中の同様の特徴には同様の参照符号を付けた。見やすいように、一定の参照符号は、前の図ですでに識別されている場合には図から省略した。

図１〜図３を参照すると、部品成形システム１１０の第１の可能な実施形態を示してある。部品１００（図２Ｂで識別される）は、典型的にはセメント系材料、混和剤、繊維、および水を含有するスラリーから製造される。スラリーは、５０〜３００％の水セメント重量比を有することが好ましい。この比率の範囲は、スラリーが低粘度を有することを可能にし、スラリーが圧縮中にチャンバを完全に満たすことを可能にする。成形部品の形状および所望の機械的特性などの他の要因が、使用するスラリー組成物を決定することになる。スラリーは、繊維セメントスラリーまたは石綿セメントスラリーと呼ぶことができる。スラリーに使用する繊維には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリル酸、植物セルロース、および／または石綿繊維などの合成繊維を含めることができる。

システム１１０は、第１および第２の成形部１１４、１２０を含む型アセンブリ１１２を備える。この実施形態では、第２の成形部１２０は、第１のシェル１２０ｉおよび第２のシェル１２０ｉｉからなり、第１の成形部１１４は、第１および第２のシェル１２０ｉ、１２０ｉｉの内部に配置するためのコア１１５である。シェル１２０ｉ、１２０ｉｉは、成形部品の容易な取り出しを可能にするように形作られている。成形部品の内部から取り外し可能なコアによって、脱型も容易になる。図１では、型アセンブリは開いた形態で示してあるが、動作中には、図２、図２Ａ、および図２Ｂに示すように、シェルは張り合わされる。理解できるように、この型アセンブリ１１２の実施形態は、このように中空部品を形成するためのものである。この実施形態では、第２の成形部１２０は２つの外側シェル１２０ｉ、１２０ｉｉを備えるが、明細書において後述するシステムの他の実施形態の場合のように、この第２の成形部１２０は、単一の構成要素で形成されることが可能である。あるいは、第２の成形部１２０は、２つ以上の小部分またはシェルで形成されてもよい。この特定の実施形態では、型アセンブリ１１２はまた、第１および第２のシェル１２０ｉ、１２０ｉｉとコア１１５とを密封連結するためのキャップをも備える。型アセンブリ１１２はまた、成形部１１４、１２０の少なくとも１つに注入システム１９０（図３Ａに示す）を取り付ける取付アセンブリ１１７をも含むことができる。

図２Ａおよび図２Ｂに最もよく示されるように、第１および第２の成形部１１４、１２０は、スラリーを受けるためのチャンバ１３０を少なくとも部分的に画定する。第２の成形部１２０は、少なくとも１つの排出チャネル１４０を備える。この特定の実施形態では、第２の成形部１２０は、内面１２４と外面１２６との間に延在する側壁を有する。排出チャネル１４０は、内面１２４から外面１２６に延びる複数の孔１４２を含む。孔１４２は、第２の成形部１２０の表面上に規則的なパターンに従って分布し、側壁１２４の内面上の孔内でのフィルタ偏りを防止するほど小さいが、放出された水をフィルタ１７０通過後に効率的に排出することを可能にすることが好ましい。システム１１０はまた、チャンバにスラリーを導入するための、チャンバ１３０に連通するスラリー入口１５０をも含む。ブラダ１６０が第１の成形部１１４を覆っており、この第１の成形部は、この場合には円筒形のコア１１５に対応する。ブラダ１６０は、ブラダ１６０と第２の成形部１２０との間で繊維セメントスラリーを圧縮するために、膨張可能である。ブラダ１６０は、伸縮性の流体不透過材料で作られていることが好ましい。たとえば、ブラダは、エラストマー材料またはポリマー材料で作られていてもよい。この実施形態では、ブラダは、第１の成形部の特有の形状に一致または適合する２つのブラダ部分１６０ｉ、１６０ｉｉを含む。他の実施形態では、ブラダは、単一膜で形成されるか、または、各々が加圧流体の入口に連結した導管に連通する、いくつかの部分で形成されることが可能である。いくつかの部分からなるブラダは、たとえば、エルボー型部品の成形を可能にする。さらに、この構成は、型アセンブリからの成形部品の取り出しを容易にする。

フィルタ１７０は、第２の成形部１２０（すなわち、シェル１２０ｉ、１２０ｉｉ）を覆っている。フィルタ１７０は、透過性であり、セメント系材料および繊維をチャンバ１３０内に保持しながら、スラリーに含まれる水を通過させる。この実施形態において、フィルタは、第２の成形部の内面の輪郭に適合するように、可撓性材料から作られる。可撓性材料で作られたフィルタは、スラリーによって圧縮される場合にフィルタがたわむことを可能にし、したがって、成形チャンバを完全にふさぎ、結果として所望の形状を示す成形部品をもたらす。さらに、可撓性フィルタの使用は、操作および型アセンブリへの取り付けの容易性ゆえに好ましい。

フィルタの可撓性材料は、空間によって離間した紡織繊維から作ることができ、これらの空間は、セメント系材料の粒子より小さい。すなわち、空間の面積または長さは、スラリーに含まれる繊維のサイズに基づく。空間は、典型的には１０μｍ〜１００μｍのセメント粒子、およびスラリーに含まれる繊維を、フィルタが保持することを可能にするために、セメント系材料の粒子より小さい。フィルタ１７０のスロットまたは空間のサイズは、セメント系材料の種類、およびスラリーに使用する繊維に応じたサイズとすることができる。フィルタの可撓性材料は、合成繊維から作られることが好ましい。合成繊維織物製の織物は、良好な柔軟性、低コスト、および本発明に適した繊維間の空間を提供する。当然ながら、第２の成形部の内面が平らな実施形態では、フィルタは可撓性である代わりに硬質であることも可能である。

最後に、加圧流体入口ポート１８０が、ブラダ１６０を膨張させるための少なくとも１つの導管１８２に連通する。この特定の実施形態では、加圧流体入口ポート１８０は、キャップ１１６に連結可能である。他の実施形態では、システムは、追加の加圧流体入口ポートを含んでよい。追加の加圧流体入口ポートは、大型部品および／または形状的に複雑な部品を成形するのに好ましい。たとえば、Ｙ字型の型アセンブリは、少なくとも２つの流体入口ポートを、一方を主分枝に、他方を副分枝に使用することが好ましい。

図３Ａを参照すると、注入システム１９０の可能な実施形態が示してある。場合によっては、注入システムを備える成形システムを提供することが、実用的かつ有益である。注入システムは、第１および第２の成形部の間のチャンバにスラリーを注入するための、スラリー入口１５０に連結可能である（この図には図示せず）。注入システム１９０は、スラリーをミキサまたは他の容器から注入システムへ移すためのスラリー注入管１９２と、スラリーを入口１５０およびシステムのチャンバに送り込むピストン（図示せず）を押し出す、加圧流体注入管１９４とを備える。この実施形態では、注入システムは、取付アセンブリ１１７を介してスラリー入口１５０に連結可能である。

成形システムは、図３Ｂに概略的に表すものなどの流体加圧システム１９６を含むことができる。流体加圧システムは、加圧流体１９７の供給源と、好ましくは流体を圧縮する圧縮機１９９をも含み、スラリーの組成に応じて異なることになる圧力を用いて、ブラダに流体を注入することを可能にする。たとえば、ブラダに注入した流体の圧力は、５０〜２０００ＰＳＩまでさまざまであってもよい。加圧流体の供給源は、好ましくは空気または水の供給源であるが、他の流体も考えられる。制御器１９８は、ブラダを膨張させるために使用する流体の圧力を制御するために使用することが好ましい。加圧流体は、加圧流体入口ポート１８０を通り、次いで、導管１８２を通って流入する。この実施形態では、少なくとも１つの導管１８２は、第１の成形部の側壁に延びるいくつかの導管１８２ｉ、１８２ｉｉ、１８２ｉｉｉを備える（図２Ａおよび図２Ｂでは３つの導管のみ識別される）。導管１８２は、加圧流体をブラダ１６０に分配する働きをする。スラリー上の均等な圧縮力の分布、したがって、チャンバ全体にわたるスラリーの一貫した脱水をもたらすためには、ブラダへの均等な加圧流体の分配が好ましい。あるいは、特定の量のスラリーの脱水を少なくすることが望ましい構成においては、不均等な加圧流体の分配が好ましい。

図１〜図３を参照して、繊維セメントスラリーから部品を成形する方法を説明する。第１の工程で、型アセンブリ１１２を設ける。チャンバ１３０にスラリーを注入し、ブラダ１６０と第２の成形部１２０との間で繊維セメントスラリーを圧縮するために、ブラダ１６０を膨張させる。図２Ｂに最もよく示されるように、それによって、スラリーに含まれる水１０２を、フィルタ１７０を介して、および、この実施形態では第２の成形部１２０の側壁内の複数の孔からなる、少なくとも１つの排出チャネル１４０を介して、チャンバ１３０から排出する。フィルタ１７０のおかげで、セメント系材料および繊維は、チャンバ１３０内に保持される。次いでブラダ１６０を収縮させることができ、次いで、この場合には第１および第２のシェル１２０ｉ、１２０ｉｉを開けることにより、成形部品１００を型アセンブリ１１２から取り出すことができる。この方法の実施後、取り扱いに十分な生強度を有する成形体１００が提供される。

ブラダの膨張は、たとえば３０秒〜５分間とすることができる所定時間実施し、この時間は、加圧流体の圧力に応じて決定する。

チャンバへのスラリーの導入は、注入システム１９０を用いるなどの注入によって行うことが好ましい。他の実施形態によれば、スラリーは、複数の注入点により、または所望の成形部品の全部分として、注入してもよい。後者の手法の利点は、チャンバ内で交わる２つ以上のスラリーの前端の界面領域での欠陥を最小限にし、前記界面領域内で、好ましくない空隙、または後で硬化した部分の他の欠陥を防止する。

次に図４〜図８を参照して、成形システムの別の可能な実施形態を説明する。システムのこの変形例では、図６Ａで識別されるチャンバ２３０が、矩形形状を有し、型アセンブリ２１２は、板状部品を形成するためのものである。当然ながら、円板状部品を形成することができるように、円形のチャンバを構成することが可能である。

図４を参照すると、システム２１０は、型アセンブリ２１２を含む。型アセンブリ２１２は、第１の成形部２１４および第２の成形部２２０を含む。図６Ａに最もよく示される第１および第２の成形部は、水セメント比が少なくとも５０％の繊維セメントスラリーを受けるためのチャンバ２３０を、少なくとも部分的に画定する。第２の成形部２２０は、少なくとも１つの排出チャネル２４０を備え、排出チャネル２４０は、この実施形態では、第２の成形部２２０の側壁２２２内を、第２の成形部２２０の内面２２４から外面２２６まで延びる、複数の孔２４２の形をとる。システム２１０は、チャンバにスラリーを注入するための、チャンバに連通するスラリー入口２５０を含む。この実施形態では、２つの成形部２１４、２２０を互いに固定する前に、第２の成形部２２０の内面２２４の凹部によって画定されるキャビティ中に、単にスラリーを流し込んでもよいので、注入システムは任意選択である。固定アセンブリ２１８を使用して、第１および第２の成形部２１４、２２０を互いに固定することができる。ブラダ２６０が、第１の成形部２１４を覆っている。この実施形態では、フレーム２６２を使用して、第１の成形部２１４の内面にブラダ２６０を取り付ける。ブラダを第１の形態で示してある図６Ａと、ブラダを第２の形態で示してある図６Ｂとに最もよく示されるように、ブラダは、ブラダの膜と第２の成形部２２０との間で繊維セメントスラリー１０１を圧縮するために、膨張可能である。固定アセンブリ２１８は、所望の成形部品の形状を保持しながら、システムが、ブラダ２６０によるスラリーの圧縮によって引き起こされる応力に耐えることを可能にする。アセンブリはまた、型アセンブリ部品を互いに位置合わせして、型アセンブリが正確に組み立てられるようにする。

さらに図４を参照すると、フィルタ２７０が第２の成形部２２０を覆っている。第１の実施形態と同様に、フィルタ２７０は透過性であり、それによって、セメント系材料および繊維を保持しながら、スラリーに含まれる水を通過させる。この変形例では、フィルタは硬質とすることができる。システムはまた、ブラダ２６０を膨張させるための少なくとも１つの導管２８２に連通する、加圧流体入口ポート２８０をも含む。当然ながら、システム２１０が追加の加圧流体入口ポートを含むことが可能である。この場合には、少なくとも１つの入口導管２８２は、第１の成形部２１４の側壁内に延びる細管で形成された、いくつかの導管を備える。導管２８２は、図８に最もよく示されているように、第１の成形部２１４の側壁に延びる孔に連結したいくつかの管を備える。

図５を参照すると、システムは、排出チャネル２４０から放出された水を取り除くためのポンプ２８６を含むことが可能である。水は非圧縮性材料であるから、動作中の排水が望ましい。したがって、フィルタ２７０を通過した水を、排出チャネル２４０から効率的に排水することが好ましい。コンテナ２８４を設けて、スラリーから放出された水を、ポンプ２８６によって取り除く前に、集めることができる。

図７を参照すると、第２の成形部２２０の別の可能な実施形態が示してある。この実施形態では、第２の成形部２２０は、穴を備える少なくとも１つのふるい２２７ｉを含む。ふるいの穴は、第１の実施形態による第２の成形部の側壁内の孔の代わりに、同様の機能を提供して、水をフィルタ通過後に効率的に排出することを可能にする。この構成は、部品成形において非常に特殊な表面品質が要求される場合に好ましい。図示の例では、第２の成形部２２０は、積層されたふるい２２７ｉ、２２７ｉｉ、２２７ｉｉｉを備える。システムの排出チャネルは、ふるいの複数の穴によって形成される。同一のまたは異なったメッシュサイズのふるいを選択することができる。後者の場合、より大きな穴が、よりチャンバに近いふるいにあることが好ましい。スラリーが水の余剰分を有する場合、粗いメッシュサイズは、ふるい間でより多くの水を放出するが、セメントマトリックスを損なう。セメントは出て行く。あるいは、細かいふるいは微粒子を保持するが、表面を詰まらせる。ふるいは、硬質または可撓性とすることができる。ふるいは、たとえば、鋼鉄、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウムなどの金属、およびナイロンで作られていてもよい。典型的には、ふるいの穴のサイズは、単に一例として、１００〜６２５（Ｔｙｌｅｒ）までさまざまであってもよい。成形部２２０のこの実施形態では、フレーム２２８を使用してふるいを取り付け、フレーム２２８内で、ふるいの穴から水を排出する。この実施形態の場合には、図５に示したコンテナに類似したコンテナ内に成形部２２０を置いて、排水された水を集めることができ、ポンプを使用して、コンテナから水を排出することができる。

システムのこの変形例を使用して成形プロセスを行う場合、前に述べた工程に類似した工程を実施する。２つの成形部を分離し、手動で、または注入システムを用いて、チャンバにスラリーを導入する。したがって、システムは、スラリーの圧縮成形により、または、好ましくは圧力注入成形により、動作させることができる。チャンバが満ちた場合、ブラダを加圧流体によって膨張させ、それによって、ブラダは、使用する変形例に応じてフィルタ２７０またはふるい２２７上にある、第２の成形部２２０の内面に、スラリーを押し付ける。スラリーに含まれる水は、第２の成形部の側壁内に延びる孔、またはふるいの穴のどちらかからなる、排出チャネルから放出される。ブラダによりスラリーに印加される圧力は、成形部品が、崩れることなく取り出して扱うのに十分な生強度を有するまで、所定時間、典型的には数分間、維持される。システムから部品を取り出すために、ブラダを収縮させ、成形部２１４、２２０を分解する。次いで、成形部品を、硬化のため別の所定時間置いておく。ブラダの膨張を開始する前に、チャンバをスラリーで満たすことが好ましいが、ブラダに注入する流体の圧力に応じて、スラリー注入がまだ進行中の間に、ブラダを膨張させることが可能である。チャンバから放出された水は、コンテナ２８４に集め、ポンプ２８６によって排出することが好ましい。このプロセスは、スラリーの成分を混合する工程を含むことができ、この工程は、チャンバにスラリーを注入する前に実施される。

図９を参照すると、成形システムの第３の実施形態が示してある。システム３１０は、送水管および継手などとして使用する、円筒形状を有する石綿セメント部品を成形することを可能にする。システム３１０は、第１の内側成形部３１４を含み、第１の内側成形部３１４は、この場合には、第２の外側成形部３２０内に収容されるコア３１５である。第２の成形部３２０は、単体とすることができるが、一旦成形された部品の取り出しを容易にするために、いくつかの小部分またはシェルで形成されることが好ましい。固定アセンブリ３１８は、第２の成形部の異なる部分またはシェルと、第１の成形部３１４とを固定することを可能にする。固定アセンブリはまた、チャンバ３３０を封鎖するためのキャップ３１６、および外側成形部３２０のシェルを固定するための、ボルトを有するケーシング３１９をも含むことが好ましい。注入システムを外側成形部３２０に取り付けるために、取付アセンブリ３１７を設けることも好ましい。この図には注入システムは示していないが、システム３１０が、たとえば図３Ａに示したような注入システムを含むことが可能である。真空ポンプなどのポンプ３８６を使用して、排出された水を集めることができる。

他の実施形態と同様に、フィルタ３７０を第２の成形部３２０の内面に設け、少なくとも１つの排出チャネル３４０が、成形部３２０の側壁３２２を通って内面３２４から外面３２６まで延びる。この場合には、成形部３２０の側壁内の孔３４２として成形された、複数の排出チャネル３４０がある。膨張可能なブラダ３６０を、第１の成形部３１４の内面上に設ける。加圧流体入口３８０が、導管３８２を介して、ブラダ３６０の内部に流体連通する。この場合には、導管３８２は、内側成形部３１４の中央に延びる有孔管を備え、第１の成形部３１４の側壁内にいくつかの孔が延びる。いくつかの導管３８２は、ブラダへの均等な加圧流体の分配をもたらすが、他の実施形態では、加圧流体を入口３８０からブラダ３６０へ向ける単一の導管を使用することが考えられる。システムは、この場合には、型アセンブリ３１２の底に形成された環状の穴に対応する、スラリー入口３５０を含む。チャンバ３６０にスラリーを注入するときに、均一なスラリーの前端を容易にするために、入口３５０の近傍に略円錐形の部品３１３を配置することができる。

第１の実施形態について説明したのと同様の成形プロセスを、システムのこの第３の実施形態で使用することができる。

本発明は、実施例に記載した好ましい実施形態に限定されるべきではなく、明細書全体と一致する最も広い解釈が与えられるべきである。

１００ 成形部品
１０１ スラリー
１０２ 水
１１０、２１０、３１０ システム
１１２、２１２、３１２ 型アセンブリ
３１３ 円錐形部品
１１４、２１４、３１４ 第１の成形部
１１５、３１５ コア
１１６、３１６ キャップ
１１７、３１７ 取付アセンブリ
２１８、３１８ 固定アセンブリ
３１９ ケーシング
１２０、２２０、３２０ 第２の成形部
１２０ｉ、１２０ｉｉ 第１および第２のシェル
１２２、２２２、３２２ 第２の成形部の側壁
１２４、２２４、３２４ 第２の成形部の内面
１２６、２２６、３２６ 第２の成形部の外面
２２７ｉ、２２７ｉｉ、２２７ｉｉｉ 第２の成形部を形成するふるい
１３０、２３０、３３０ チャンバ
１４０、２４０、３４０ 少なくとも１つの排出チャネル
１４２、２４２、３４２ 孔、ふるいの開き
１５０、２５０、３５０ スラリー入口
１６０、２６０、３６０ ブラダ
１７０、２７０、３７０ フィルタ
１８０、２８０、３８０ 加圧流体入口ポート
１８２、２８２、３８２ 少なくとも１つの加圧流体導管
１９０ 注入システム
１９２ スラリー注入管
１９４ 加圧流体入口
１９６ 流体加圧システム
１９７ 加圧流体
１９８ 制御器
１９９ 圧縮機
２６２ フレーム
２８４ コンテナ
２８６、３８６ ポンプ

Claims (40)

1. セメント系材料、混和剤、繊維および水を含むスラリーから部品を成形するためのシステムであって、
   第１の成形部および第２の成形部を含む型アセンブリであって、前記第１の成形部および前記第２の成形部が、前記スラリーを受けるためのチャンバを少なくとも部分的に画定し、前記第２の成形部が少なくとも１つの排出チャネルを備える、型アセンブリと、
   前記チャンバに前記スラリーを導入するための、前記チャンバに連通するスラリー入口と、
   前記第１の成形部を覆うブラダであって、該ブラダと前記第２の成形部との間で前記スラリーを圧縮するために膨張可能である、ブラダと、
   前記第２の成形部を覆うフィルタであって、透過性であり、前記セメント系材料および前記繊維を前記チャンバ内に保持しながら、前記スラリーに含まれる前記水を通過させるフィルタと、
   前記ブラダを膨張させるための少なくとも１つの導管に連通する加圧流体入口ポートと
   を含む、システム。
2. 前記ブラダが、伸縮性の流体不透過材料で作られている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ブラダが、エラストマー材料またはポリマー材料で作られている、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記ブラダが、前記第１の成形部の形状と適合する１つまたは複数のブラダ部分を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記フィルタが可撓性材料から作られている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記可撓性材料が、空間によって互いに離間した紡織繊維から作られており、前記空間が前記セメント系材料の粒子より小さい、請求項５に記載のシステム。
7. 前記可撓性材料が合成繊維を含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記第２の成形部が、内面と外面との間に延在する側壁を有し、前記少なくとも１つの排出チャネルが、前記内面から前記外面に延びる複数の孔からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記第２の成形部が、穴を備える少なくとも１つのふるいを備え、前記少なくとも１つの排出チャネルが前記穴からなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つのふるいが、積層されたふるいを備える、請求項９に記載のシステム。
11. 前記少なくとも１つのふるいが硬質である、請求項９〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記少なくとも１つのふるいが金属製である、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記少なくとも１つのふるいが、鋼鉄、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウムおよびナイロンを含む材料で作られている、請求項１１または１２に記載のシステム。
14. 前記ふるいが異なるメッシュサイズを有する、請求項１０に記載のシステム。
15. 前記ふるいが同一のメッシュサイズを有する、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記第２の成形部が少なくとも２つのシェルを備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記少なくとも２つのシェルが、第１のシェルおよび第２のシェルを備え、前記第１の成形部が、前記第１のシェルおよび前記第２のシェルの内部に配置するためのコアであり、前記型アセンブリが、中空部品を形成するためのものである、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記型アセンブリが、前記第１のシェルおよび前記第２のシェルと前記コアとを密封連結するためのキャップを備え、前記加圧流体入口ポートが前記キャップに連結可能である、請求項１６または１７に記載のシステム。
19. 前記チャンバが矩形形状を有し、前記型アセンブリが板状部品を形成するためのものである、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
20. 前記チャンバが円板形状を有し、前記型アセンブリが円板形状部品を形成するためのものである、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
21. 圧力下で前記チャンバに前記スラリーを注入するための、前記スラリー入口に連結可能な注入システムを備える、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のシステム。
22. 前記型アセンブリが、前記成形部の少なくとも１つに前記注入システムを取り付けるための取付アセンブリを備える、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記ブラダを膨張させるための流体加圧システムを備える、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のシステム。
24. 前記流体加圧システムが加圧流体の供給源を備える、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記加圧流体の前記供給源が空気の供給源である、請求項２４に記載のシステム。
26. 前記加圧流体の前記供給源が水の供給源である、請求項２４に記載のシステム。
27. 前記流体加圧システムが、前記加圧流体の圧力を制御する制御器を備える、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載のシステム。
28. 前記流体加圧システムが、２５〜２０００ＰＳＩの圧力で、前記ブラダに前記流体を注入するための圧縮機を備える、請求項２３〜２７のいずれか一項に記載のシステム。
29. 追加の加圧流体入口ポートを備える、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のシステム。
30. 前記チャンバに連通する追加のスラリー入口を備える、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のシステム。
31. 前記型アセンブリが、前記第１の成形部および前記第２の成形部を互いに固定するための固定アセンブリを備える、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のシステム。
32. 前記少なくとも１つの排出チャネルから放出された水を取り除くためのポンプを備える、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のシステム。
33. セメント系材料、混和剤、繊維および水を含む繊維セメントスラリーから部品を成形するための方法であって、
    ａ）第１の成形部および第２の成形部を含む型アセンブリを用意するステップであって、前記第１の成形部がブラダで覆われ、前記第２の成形部が透過性フィルタで覆われて、前記繊維セメントスラリーを受けるためのチャンバを少なくとも部分的に画定し、前記第２の成形部が少なくとも１つの排出チャネルを備える、ステップと、
    ｂ）前記チャンバに前記繊維セメントスラリーを導入するステップと、
    ｃ）前記ブラダと前記第２の成形部との間で前記繊維セメントスラリーを圧縮するために、前記ブラダを膨張させ、それによって、前記セメント系材料および前記繊維を前記チャンバ内に保持しながら、前記フィルタおよび前記少なくとも１つの排出チャネルを通して、前記繊維セメントスラリーに含まれる前記水を前記チャンバから排出させるステップと、
    ｄ）前記ブラダを収縮させるステップと、
    ｅ）前記型アセンブリを取り外すステップと
    を含み、もって、取り扱いに十分な生強度を有する成形体を提供する、方法。
34. 前記ステップｃ）が所定時間の間実施される、請求項３３に記載の方法。
35. 前記所定時間が３０秒〜５分である、請求項３４に記載の方法。
36. 前記ステップｂ）において、前記繊維セメントスラリーが、５０〜３００重量％の水とセメント系材料との比を有する、請求項３３〜３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 前記ステップｃ）において、前記繊維セメントスラリーの圧縮が、５０〜２０００ＰＳＩのさまざまな異なる圧力を用いて行われる、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載の方法。
38. 前記異なる圧力が、所定のそれぞれの時間間隔の間印加される、請求項３７に記載の方法。
39. 前記ステップｂ）において、前記チャンバに前記繊維セメントスラリーが流し込まれる、請求項３３〜３８のいずれか一項に記載の方法。
40. 前記ステップｂ）において、圧力注入を使用して、前記チャンバに前記繊維セメントスラリーが注入される、請求項３３〜３８のいずれか一項に記載の方法。

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