JP4863720B2

JP4863720B2 - 鋳物製造用の繊維成形体、その製造方法及び装置

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Publication number: JP4863720B2
Application number: JP2006011692A
Authority: JP
Inventors: 徳雄津浦; 寿三角; 博明竹村
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-01-19
Also published as: JP2007191823A

Description

本発明は、鋳物製造用の繊維成形体及びその製造方法に関する。

樹脂成分を含む湿潤状態の繊維積層体を成形型のキャビティ内で乾燥成形し、所望の繊維成形体を製造する技術に関し、出願人は、下記特許文献１に記載の技術を提案している。

特開２００４−１９５５４７号公報

ところで、前記技術において得られる繊維成形体は、鋳砂に埋設されて使用される場合が多いため、鋳物砂中に存在する水分を吸湿して該繊維成形体の強度が低下するという課題があった。また、この吸湿された水分によって鋳造時に吹き戻しが発生したり分解ガスが発生し、得られる鋳物の品質が低下する等の課題を有していた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、繊維成形体への吸湿を防ぐことができ、安定的に効率よく製造することができる鋳物製造用の繊維成形体、その製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、繊維成形体の成形型の成形面に離型剤を塗布して得られた繊維成形体が吸湿しにくいことを知見し、本発明を完成するに至った。

本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、樹脂成分を含む繊維成形体本体の外表面に吸湿抑制剤が散在されている鋳物製造用の繊維成形体を提供するものである。

また、本発明は、上記本発明の鋳物製造用の繊維成形体の製造方法であって、湿潤状態の繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体を乾燥成形するときに、成形型の成形面に予め前記吸湿抑制剤を塗工してから繊維積層体を乾燥成形する鋳物製造用の繊維成形体の成形方法を提供するものである。

また、本発明は、上記本発明の鋳物製造用の繊維成形体の製造方法であって、湿潤状態の繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体の外表面に前記吸湿抑制剤を塗工し、該繊維積層体を乾燥成形する鋳物製造用の繊維成形体の成形方法を提供するものである。

また、本発明は、上記本発明の鋳物製造用の繊維成形体の製造装置であって、繊維積層体を抄造する抄造手段と、抄造された繊維積層体を乾燥成形する成形型を具備する乾燥成形手段と、前記繊維積層体の外表面又は前記成形型の成形面に前記吸湿抑制剤を塗工する塗工手段とを備えている鋳物製造用の繊維成形体の製造装置を提供するものである。

本発明の鋳物製造用の繊維成形体は、成形体表面への吸湿を防ぐことができるほか、鋳物砂の付着を防ぐことができ、安定的に効率よく製造することができる。また、本発明の鋳物製造用の繊維成形体の製造方法及び装置によれば、前記効果を奏する鋳物製造用の繊維成形体の製造を好適に行うことができる。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。

先ず、本発明の鋳物製造用の繊維成形体（以下、単に繊維成形体ともいう。）の好ましい実施形態について説明する。
本実施形態の繊維成形体は、後述する熱硬化性樹脂を樹脂成分として含む繊維成形体本体の外表面に吸湿抑制剤が散在されている。繊維成形体本体の表面に均一な膜は形成されていないが、本発明の効果である吸湿及び鋳砂の付着抑制効果が十分に得られる程度に散在していることを意味している。

前記吸湿抑制剤としては、シリコーン系の離型剤、フッ素系の離型剤等が挙げられる。これらのなかでも、離型性とコストの点からシリコーン系の離型剤が好ましい。

本実施形態の繊維成形体は、有機繊維、無機繊維及びバインダーを含有する。

前記有機繊維は、繊維成形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、鋳造時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、鋳物製造後の抄造部品内部に空隙を形成する。
前記有機繊維には、紙繊維のほか、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）等が挙げられ、それらが単独で又は二種以上の組み合わせで用いられる。これらの中でも、紙繊維が好ましい。その理由は、紙繊維は入手が容易且つ安定的であり、成形体の製造費用が低減され、抄造により多様な形態に成形でき、脱水、乾燥された成形体が十分な強度を有するからである。

前記紙繊維には、木材パルプのほか、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を用いることができる。バージンパルプ若しくは古紙パルプ（回収品）を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。入手の容易性、安定性、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。

前記有機繊維の平均繊維長は０．８〜２．０ｍｍが好ましく、０．９〜１．８ｍｍがより好ましい。有機繊維の平均繊維長が短すぎると成形体の表面にひびが生じたり、衝撃強度等の機械物性に劣る場合があり、長すぎると肉厚むらが発生し易くなったり、表面の平滑性が悪くなる場合がある。

前記有機繊維の含有量は１０〜７０質量部が好ましく、２０〜６０質量部がより好ましい。なお、本明細書において、質量部は、有機繊維、無機繊維及びバインダーの合計１００質量部に対する値を意味する。有機繊維の含有量が少なすぎると繊維成形体の骨格をなす有機繊維不足のため、繊維成形体の成形性が悪くなり、脱水後や乾燥後の繊維成形体の強度が不十分な場合があり、多すぎると注湯時に燃焼ガスが大量に発生して、湯口から吹き戻しが発生したり、揚がり（鋳型の上部に設けた細い棒状の空隙で、溶湯が鋳型を満たしたのち鋳型上面に上昇する部分）から激しく炎が出ることもあり、用いる繊維によっては製造費用が高くなる場合がある。

前記無機繊維は、主として繊維成形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、鋳造時に溶融金属の熱によっても燃焼せずにその形状を維持する。特に、前記バインダーとして後述する有機バインダーが用いられた場合には、該無機繊維は溶融金属の熱による当該有機バインダーの熱分解に起因する熱収縮を抑えることができる。

前記無機繊維には、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、それらが単独で又は二以上組み合わされて用いられる。これらの中でも、前記の熱収縮を抑える点から高温でも高強度を有する炭素繊維を用いることが好ましい。また、製造費用を抑える点からはロックウールを用いることが好ましい。

前記無機繊維の平均繊維長は０．２〜１０ｍｍが好ましく、０．５〜８ｍｍがより好ましい。無機繊維の平均繊維長が短すぎると、濾水が低下して抄造部品製造時に脱水不良が発生するおそれがある。また、肉厚の繊維成形体（特に、ボトルのような中空立体形状物）の製造時に抄造性が低下する場合がある。一方、無機繊維の平均繊維長が長すぎると、均等な肉厚の繊維成形体が得られないおそれがあり、中空の繊維成形体の製造が難しくなることもある。

前記無機繊維の含有量は１〜８０質量部が好ましく、４〜４０質量部がより好ましい。無機繊維の含有量が少なすぎると、特に有機バインダーを用いて製造された繊維成形体の鋳造時の強度が低下し、当該バインダーの炭化に起因して抄造部品の収縮、割れ、壁面の剥離（抄造部品の壁面が内層と外層とに分離する現象）等が発生するおそれがある。さらに、繊維成形体の一部あるいは鋳物砂が製品（鋳物）に混入して欠陥製品が製造される場合もある。無機繊維の含有量が多すぎると、特に抄造工程や脱水工程での繊維成形体の成形性が低下し、用いられる繊維によっては部品費用が高くなる場合もある。

前記有機繊維に対する前記無機繊維の割合（無機繊維含有量／有機繊維含有量）は、質量比で、例えば無機繊維が炭素繊維の場合には０．１５〜５０が好ましく０．２５〜３０がより好ましい。無機繊維がロックウールの場合には１０〜９０が好ましく２０〜８０がより好ましい。無機繊維が多すぎると、繊維成形体の抄造、脱水成形における成形性が低下し、脱水後の繊維成形体の強度が不十分になって抄造型から取り出すときに繊維成形体が割れる場合がある。無機繊維が少なすぎると有機繊維や後述の有機バインダーの熱分解に起因して繊維成形体が収縮する場合がある。

前記バインダーとしては、後述するように、有機バインダー及び無機バインダーが挙げられる。有機バインダー及び無機バインダーは、それぞれ単独で又は組み合わせて用いることができる。

前記有機バインダーは、繊維成形体の原料スラリー中に添加されても、製造された繊維成形体に含浸せられてもよい。原料スラリー中に添加された場合は、繊維成形体の乾燥時に、バインダーが前記有機繊維と前記無機繊維とを結合させるため、高強度の繊維成形体が得ることができる。しかし、原料スラリー中に添加された場合は、乾燥成形型がバインダーで汚れやすくなる時がある。前記有機バインダーとしては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの中でも、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高い等の点からフェノール樹脂を用いることが好ましい。前記有機バインダーは、単独で又は二種以上組み合わせて用いられる。

前記無機バインダーは、鋳込み前において抄造した部品を乾燥成形したときに前記有機繊維及び前記無機繊維を結合させるもの、鋳込み時に残存して燃焼ガスや火炎の発生を抑制する効果を有するもの、鋳込み時に熱により溶融してバインダーとしての能力を発現するもの、鋳込み時にいわゆる浸炭を防止する効果を有するもの等がある。
前記無機バインダーとしては、コロイダルシリカ、黒曜石、真珠岩、エチルシリケート、水ガラス等のＳｉＯ₂を主成分とする化合物が挙げられる。これらの中でも、特に、単独で使用できることや塗布のし易さ等の点からコロイダルシリカを用いることが好ましい。また、原料スラリー中に添加できる点や浸炭防止の点を考慮すると、黒曜石を用いることが好ましい。前記無機バインダーは単独で又は二種以上組み合わされて用いられる。

前記バインダー（固形分）の含有量は１０〜８５質量部が好ましく、２０〜８０質量部がより好ましい。バインダーの含有量が少なすぎると抄造部品にピンホールの発生や、繊維成形体の圧縮強度低下のおそれがある。前記有機バインダーを使用した場合には注湯する際に繊維成形体の強度が不足して製品中に鋳物砂が混入する場合がある。バインダーの含有量が多すぎると、抄造後の乾燥成形時に、繊維成形体が金型に貼り付いて繊維成形体を金型から分離するのに支障をきたす場合がある。

黒曜石以外のバインダーを用いる場合には、当該バインダーの含有量は、１０〜７０質量部が好ましく、２０〜５０質量部がより好ましい。
前記バインダーとして黒曜石を用いる場合には、黒曜石を全バインダー中に少なくとも２０質量部を含ませることが好ましい。前記バインダーとして黒曜石のみを用いることもできる。

本実施形態の鋳物製造用抄造部品の製造では、ノボラックフェノール樹脂を使用した場合には、硬化剤を要する。該硬化剤は水に溶け易いため、抄造部品の脱水後にその表面に塗工されるのが好ましい。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。

また、前記バインダーとしては、融点又は熱分解温度の異なる二種類以上のものを併用することができる。特に、繊維成形体が常温の鋳造前から鋳造中の高温に曝された場合に亘ってその形状を維持したり、鋳造時の浸炭を防止する等の観点から、低融点のバインダーと高融点のバインダーの併用が好ましい。この場合、低融点のバインダーとしては、粘土、水ガラス、黒曜石等が挙げられ、高融点のバインダーとしては、コロイダルシリカ、ウォラストナイト、ムライト、Ａｌ₂Ｏ₃等が挙げられる。融点又は熱分解温度の異なるバインダーの組み合わせとして、黒曜石とフェノール樹脂との組み合わせ等が挙げられる。黒曜石の融点は１２００℃〜１３００℃であり、フェノール樹脂の熱分解温度は約５００℃である（窒素ガス中での質量減少測定（ＤＴＡ）の結果ではフェノール樹脂は４０ｗｔ％が分解し、その約５０％が約５００℃で分解する）。

本実施形態の鋳物製造用抄造部品には、前記有機繊維、前記無機繊維及び前記バインダーの他に、紙力強化材を添加してもよい。紙力強化材の使用量は、前記各繊維の総質量の１〜２０％、特に２〜１０％が好ましい。紙力強化材が少なすぎると前記の膨潤防止が不十分となったり、添加した粉体が繊維に定着しない場合があり、多く添加しても効果は上がらず抄造部品の成形体が金型に貼り付きやすくなる場合がある。紙力強化材としては、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が挙げられる。

本実施形態の繊維成形体には、さらに、凝集剤、着色剤等の成分を添加することもできる。

前記繊維成形体の厚みは使用目的等に応じて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の厚みは、０．２〜５ｍｍが好ましく、０．４〜３ｍｍがより好ましい。薄すぎると繊維成形体としての強度が不十分となり、鋳物砂の圧力に負けて繊維成形体に望まれる形状や機能の維持が困難になることもある。厚すぎると通気性が損なわれ、原料費が高くなり、また成形時間が長くなり、製造費が高くなる場合がある。

前記繊維成形体は、鋳造に用いられる前の状態の圧縮強度は１０Ｎ以上が好ましく、３０Ｎ以上がより好ましい。圧縮強度が低すぎると鋳物砂で押されて変形し、抄造部品としての機能が損なわれる場合もある。

前記繊維成形体が水を含む原料スラリーを用いて製造された場合は、該繊維成形体の使用前（鋳造に供せられる前）の質量含水率は１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましい。その理由は、含水率が低いほど、鋳造時の有機バインダーの熱分解（炭化）に起因するガス発生量が低下するからである。

前記繊維成形体の使用前の比重は１．０以下が好ましく、０．８以下がより好ましい。その理由は、比重が小さいと軽量になり、繊維成形体の取り扱い作業や加工が容易になるからである。

次に、本発明の繊維成形体の製造方法及び装置をその好ましい実施の形態に基づいて説明する。
図１〜図４は、本発明の繊維成形体の製造方法を実施するため製造装置の一実施形態を模式的に示したものである。これらの図において、符号１は繊維成形体の製造装置（以下、単に装置ともいう）を示している。

図１及び図２にそれぞれ示すように、本実施形態の装置１は、一組の割型２０，２０’を具備し繊維積層体を抄造する抄造型（抄造手段）２と、割型３０、３０’を具備し抄造された繊維積層体を成形する乾燥成形型（成形手段）３と、乾燥成形型３の成形面に前記吸湿抑制剤を塗工する塗工手段４とを備えている。

また、装置１は、前記割型２０，２０’，３０，３０’を位置移動させる位置移動手段（図示せず）と、繊維積層体１０を割型及び乾燥成形型３の成形面に吸着させる吸引手段（図示せず）と、前記位置移動手段及び前記吸引手段を制御する制御手段（図示せず）とを備えている。

図３に示すように、装置１においては、抄造型２と乾燥成形型３とが隣接するように並列に配設されており、割型２０及び割型３０は、プラテン５に固定されている。割型２０’及び割型３０’は、対応する割型に対向するように配設されている。

前記位置移動手段は、前記割型２０’及び３０’を抄造型２及び乾燥型３の開閉方向と直交する方向に移動させる駆動機構（図示せず）と、割型２０，２０’及び割型３０，３０’どうしを突き合わせて型締めする型締め機構（図示せず）とを備えており、該型締め機構は、割型２０’、３０’の移動方向と直交する方向にこれらの割型を移動させて抄造型２及び乾燥成形型３を開閉できるようになしてある。

図２に示すように、抄造型２は、割型２０，２０’がそれぞれの突き合わせ面で突き合わされることにより、内部にキャビティＣが形成されるものである。割型２０，２０’は、左右対称に形成されている以外は、基本的に同様の構成を有しているので、以下の説明では、割型２０についてのみ説明する。

割型２０は、抄造型本体２００と、抄造型本体２００との間に所定の空間を形成して抄造型本体２００の外側を覆う枠体２１０とを備えている。抄造型本体２００と枠体２１０との間には、この空間を３つの部屋Ｓ１〜Ｓ３に仕切る仕切り２２０が配設されている。抄造型本体２００には、この空間とキャビティＣとを連通する流体流通孔２０１が多数形成されている。

割型２０のキャビティ形成面２０２には、前記流体流通孔２０１を結ぶように所定幅の流体流通溝２０３が格子状に形成されている。抄造型本体２００におけるキャビティ形成面２０２には、所定の目開き及び線径を有する抄造ネット（図示せず）が配設されている。

枠体２１０には、各部屋Ｓ１〜Ｓ３と外部とを連通する流体流通路２１１が形成されており、これらの流体流通路２１１には、負圧源及びコンプレッサーに切り換え弁を介して接続された管路（何れも図示せず）が接続されている。割型２０は、これらの流体流通孔２０１及び流体流通路２１１を通じてキャビティＣ内を吸引・減圧するか又はキャビティ内に加圧流体を供給できるようになしてあり、キャビティ内の吸引・減圧及びキャビティ内への加圧流体の供給を一つの経路で行うことで、装置の小型化を図れるようになしてある。

本実施形態の装置１においては、前記負圧源及び該負圧源に通じる管路、前記流体流通溝２０３、流体流通孔２０１並びに前記流体流通路２１１は、前記吸引手段を兼ねている。

前記乾燥型３は、加熱手段（図示せず）を有し、上記抄造ネット、流体流通溝を有していない点を除けば基本的には、前記抄造型２と同様の構成を有している。

図３に示すように、乾燥型３は、割型３０，３０’がそれぞれの突き合わせ面で突き合わされることにより、内部にキャビティＣ’が形成されるものである。割型３０，３０’は、左右対称に形成されている以外は、基本的に同様の構成を有しているので、以下の説明では、割型３０についてのみ説明する。

割型３０は、成形型本体３００と、成形型本体３００との間に所定の空間を形成して成形型本体３００の外側を覆う枠体３１０とを備えている。成形型本体３００と枠体３１０との間には、この空間を３つの部屋Ｓ１０〜Ｓ３０に仕切る仕切り３２０が配設されている。成形型本体３００には、この空間とキャビティＣ’とを連通する所定幅のスリット状の流体流通孔３０１が多数形成されている。

枠体３１０には、各部屋Ｓ１０〜Ｓ３０と外部とを連通する流体流通路３１１が形成されており、これらの流体流通路３１１には、負圧源及びコンプレッサーに切り換え弁を介して接続される管路（何れも図示せず）が接続されている。割型３０は、これらの流体流通孔３０１及び流体流通路３１１を通じてキャビティ内を吸引・減圧するか又はキャビティ内に加圧流体を供給できるようになしてあり、キャビティ内の吸引・減圧及びキャビティ内への加圧流体の供給を一つの経路で行うことで、装置の小型化を図れるようになしてある。

本実施形態の装置１においては、前記負圧源及び該負圧源に通じる管路、流体流通孔３０１並びに前記流体流通路３１１は、前記吸引手段を兼ねている。

前記塗工手段４は、図２に示すように、前記抑制剤が貯留されるタンク４０と、乾燥型３の開口部３１を塞ぐように配されるノズル４１と、タンク４０とノズル４１とを結ぶ供給管４２と、ノズル４１を水平軸周りに回動させる回動機構４３とを備えている。

前記制御手段は、シーケンサーを備えており、装置１は以下に説明するシーケンスに従って動作する。

次に、本発明の繊維成形体の製造方法の好ましい実施形態を、前記装置１を用いた繊維成形体の製造方法に基づいて、図面を参照しながら説明する。

先ず、図１に示すように、抄造型２の割型２０，２０’が突き合わせ面どうしで突き合わされ、キャビティＣが形成された状態で抄造型２上部の開口部２１から原料スラリーが加圧注入される。原料スラリーの加圧注入には圧送ポンプが用いられている。原料スラリーには、前記無機繊維、有機繊維、バインダー等が適宜所定の割合で配合される。

キャビティＣ内のスラリー量が所定量に達するまで原料スラリーが注入されると、流体流通溝２０３、流体流通孔２０１及び流体流通路２１１を通じた原料スラリーの吸引・排水が開始される。これにより、原料スラリー中の液体分が抄造型２の外へ排出されると共に固形分が前記抄造ネットに堆積されて、繊維積層体１０（図３（ａ）参照）が抄造される。

所定の肉厚の繊維積層体が形成された後に、前記開口部２１を通じたスラリーの供給が終了し、引き続き流体流通溝２０３、流体流通孔２０１及び流体流通路２１１を通じてキャビティＣ内が吸引・減圧されると共に、開口部２１を通じてキャビティＣ内に圧縮空気（加熱空気）が供給されて繊維積層体が所定の含水率に脱水される。

繊維積層体が所定の含水率まで脱水されたら、前記開口部２１を通じたキャビティＣ内への圧縮空気の供給及び前記流体流通孔２０１、流体流通路２１１を通じたキャビティＣの減圧が停止される。

上述のように抄造型２で繊維積層体が抄造されている間、乾燥成形型３では、図３（ａ）に示すように、割型３０、３０’が突き合わされて乾燥成形型３が閉じた状態で、前記塗工手段４によって成形面３０２に前記吸湿抑制剤が塗工される。

次に、この抄造型２内に抄造された樹脂成分を含む湿潤状態の繊維積層体１０を乾燥成形型３へ移行する工程について図１〜図４を参照して説明する。

先ず、図３（ａ）の状態で、割型２０’の前記流体流通溝２０３、前記流体流通孔２０１及び流体流通路２１１を通じて吸引減圧されて前記繊維積層体１０が割型２０’のキャビティ形成面（内面）２０２に吸着され、割型２０のキャビティ形成面２０２（内面）から流体流通孔２０１，流体流通路２１１を通じて繊維積層体１０に圧縮空気が吹きつけられた状態で、割型２０のキャビティ形成面２０２から繊維積層体１０が離間するように割型２０’が後退する。そして、図３（ｂ）に示すように、抄造型２が開いて繊維積層体１０が割型２０’側に移行される。抄造型２が開いたときには、繊維積層体１０への圧縮空気の吹きつけは停止する。

次に、図３（ｃ）に示すように、割型２０’、３０’が型締め方向と直交する方向（横方向）に移動され、割型２０’が割型３０に対向する位置に移動され、図３（ｄ）に示すように、割型２０’が割型３０と突き合わされる。そして、前記流体流通孔３０１及び流体流通路３１１を通じて割型３０側に繊維積層体１０が吸引される。そして、図３（ｅ）に示すように、割型２０’が割型３０から離間するように移動される。このとき、割型２０’の流体流通路２１１、流体流通溝２０３及び流体流通孔２０１を通じて圧縮空気が噴射される。そして、割型３０に繊維積層体１０が移行される。

次に、図３（ｆ）に示すように、割型２０’、３０’が割型２０、３０に対向する位置まで移動される。そして、図４（ａ）に示すように割型２０’、３０’が割型２０、３０’に突き合わされ、抄造型２では新たに繊維積層体１０の抄造が行われ、成形型３内では、以下に説明するように繊維積層体１０の乾燥成形が行われる。

即ち、先ず、流体流通孔３０１及び流体流通路３１１を通じて所定温度に加熱された乾燥成形型３がその内部から外部に向けて吸引・減圧されると共に、中空の袋状の弾性体からなる中子３２が繊維積層体１０内に挿入される。中子３２は、キャビティＣ’内において風船のように膨らませて、湿潤状態の繊維積層体１０を乾燥型３の成形面３０２に押圧させることにより、成形面３０２の形状を付与するのに使用される。中子３２は引張強度、反発弾性及び伸縮性等に優れたフッ素系ゴム、シリコーン系ゴム又はエラストマー等の可撓性膜によって形成されているものを用いることが好ましい。

次に、中子３２内に加圧流体が供給されて中子３２が膨張し、膨張した中子３２により湿潤状態の繊維積層体１０が成形面３０２に押圧される。中子３２を膨張させるために用いられる加圧流体としては、例えば圧縮空気（加熱空気）、油（加熱油）、その他各種の液が使用される。

繊維積層体１０は、膨張した中子３２によって成形面３０２に押し付けられ、繊維積層体１０内の水分が、流体流通孔３０１、流体流通路３１１を通じて蒸気として吸引されて外部に排出される。そして、繊維積層体１０の乾燥が進行すると共に、キャビティ形成面３０２の形状が繊維積層体１０の外表面に転写される。また、このとき、得られる繊維成形体の外表面に当該吸湿抑制剤が散在するように、吸湿抑制剤が成形面３０２から繊維成形体の外表面に転着される。

繊維積層体１０が所定の含水率まで十分に乾燥されたら、中子３２内の加圧流体が脱気され、中子３２が縮小する。次いで、縮小した中子３２が繊維積層体１０内より取り出される。更に割型３０側の上記の吸引が停止され、乾燥成形型３の割型３０’が開く。また、抄造型２の割型２０’も図３（ｂ）におけると同様に開く。そして、図４（ｂ）に示すように、抄造型２で抄造された繊維積層体１０及び乾燥成形型３内で成形された繊維成形体１０’がそれぞれ割型２０’、３０’に移行される。

次に、割型２０’、３０’が型締め方向と直交する方向（横方向）に移動され、割型２０’が割型３０に対向する位置に移動される。そして、図４（ｄ）に示すように、割型３０’が下位の搬送手段（図示せず）との受け渡し位置に移動され、図示しない下位の搬送手段に繊維成形体１０’が受け渡される。このとき、割型３０’からは、流体流通路３１１及び流体流通孔３０１を通じて圧縮空気が噴射される。

次に、図４（ｅ）に示すように、繊維成形体１０’を受け渡した割型３０’が後退され、図４（ｆ）に示すように、割型２０’、３０’が割型２０、３０に対向する位置に移動され、されに、割型３０’が割型３０に突き合わされる。そして、前記塗工手段４によって割型３０、３０’の成形面３０２に吸湿抑制剤が塗工される。

その後、本実施形態の装置１では、上述した図３（ｂ）〜図３（ｆ）及び図４（ａ）〜図４（ｆ）に示した工程が繰り返し行われ、外表面に前記吸湿抑制剤が散在された繊維成形体が繰り返し製造される。

このように、本実施形態の装置１を用いた繊維成形体の製造方法では、割型３０、３０’が閉じている状態で、吸湿抑制剤を乾燥成形型３の成形面３０２に塗工するため、効率よく成形体の製造が行える。また、吸湿抑制剤が剥離剤としても機能するため、成形型の成形面に樹脂成分等が付着して汚れたり、流体流通孔３０１に詰まるのを防ぐことができる。

本発明は、前記実施形態に制限されるものではない。
例えば、図５（ａ）に示すように、吸湿抑制剤を塗工する塗工手段４のノズル４１’を割型２０’と割型３０’との間及び割型３０の外側に配設してもよい。

この場合には、図５（ｂ）に示したように、割型２０’、３０’が割型２０、３０から繊維積層体をそれぞれ受け取って、割型２０’が割型３０に対向する位置に割型３０’が図示しない下位の搬送手段との受け渡し位置に移動させられる間に一旦停止させられ、図５（ｃ）に示すように、空になった割型３０の成形面３０２にノズル４１’から前記吸湿抑制剤が噴射されて当該吸湿抑制剤が塗工される。また、割型３０’については、図５（ｄ）に示したように、割型２０’、３０’が割型３０及び図示しない下位の搬送手段に繊維積層体及び繊維成形体をそれぞれ受け渡し、受け渡しを終えて、図５（ｅ）に示すように、割型２０’、３０’が、割型２０、３０と対向する位置に移動させられる途中で一旦停止させられ、図５（ｆ）に示すように、空になった割型３０’の成形面３０２にノズル４１’から前記吸湿抑制剤が噴射され当該吸湿抑制剤が塗工される。この場合にも、前記実施形態と同様の効果が奏される。

また、図６（ａ）に示すように、吸湿抑制剤を塗工する塗工手段４のノズル４１’を割型２０、２０‘に配設してもよい。

この場合には、図６（ｂ）に示したように、割型２０’が、割型２０から繊維積層体１０を受け取る前に、一旦繊維成形体を離間させるように後退させられる。そして、このとき繊維積層体１０の外表面にノズル４１’から前記吸湿抑制剤が噴射されて当該吸湿抑制剤が塗工される。そして、再び割型２０’が割型２０に突き合わされ、図５（ｃ）に示すように、割型２０’に繊維積層体が移行されたときに、割型２０’が一旦停止され、繊維積層体１０の外表面にノズル４１’から前記吸湿抑制剤が噴射されて当該吸湿抑制剤が塗工される。この場合にも、前記実施形態と同様の効果が奏される。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
下記繊維積層体を下記条件で乾燥成形し、繊維成形体を１２５０回（２４時間稼動相当）成形した。その後、空にした成形型のキャビティ内に下記条件で下記吸湿抑制剤を供給し、成形型の浄化を行った。

＜繊維積層体＞
下記原料スラリーを用いて所定の繊維積層体を抄造した後、脱水、乾燥し、繊維成形体を得た。

＜原料スラリーの調整＞
下記配合の有機繊維と無機繊維を水に分散させて約１％（水に対し有機繊維及び無機繊維の合計質量が１質量％）のスラリーを調製した後、該スラリーに下記樹脂バインダーを及び無機粉体を添加し、さらに下記凝集剤を添加し、有機繊維、無機繊維、樹脂バインダー及び無機粉体の混合比（質量比）が下記の値の原料スラリーを調製した。

〔原料スラリーの配合〕
有機繊維：新聞古紙、平均繊維長が１ｍｍ、カナディアン・スタンダード・フリーネス（ＣＳＦ、以下同じ。）が２００ｃｃ
無機繊維：炭素繊維（東レ(株)製、商品名：「トレカチョップ」）、繊維長３ｍｍ
樹脂バインダー：フェノール樹脂（エアウォータ（株）製、ベルパール）
無機粉体：黒曜石
凝集剤：ポリアクリルアミド系凝集剤（三井サイテック社製、Ａ１１０）
紙力強化剤：カルボキシメチルセルロースの１％水溶液
分散媒：水
上記の有機繊維／無機繊維／樹脂バインダー／無機粉体を混合比（質量比）２６％／８％／１８％／４８％のスラリーにしてＣＳＦが２５０ｃｃになるように調製した。

＜抄造・脱水工程＞
抄造型には、キャビティ形成面を有する一対の割型で、当該キャビティ形成面に所定の目開きのネットが配され、キャビティ形成面と外部とを連通する多数の連通孔が形成されたものを用いた。
そして、前記原料スラリーをモーノポンプ（一軸偏心ネジ構造ポンプ）で循環させ、前記抄紙型内に所定量のスラリーを加圧注入する一方で、前記連通孔を通じて排水し、所定の繊維積層体を前記ネットの表面に堆積させた。そして、所定量の原料スラリーの注入が完了したら、加圧エアーを抄造型内に注入し脱水した。加圧エアーの圧力は、０．２ＭＰａで約３０秒間脱水した。

＜乾燥成形条件＞
乾燥成形型には、キャビティ形成面を有する一対の割型で、当該キャビティ形成面と外部とを連通する多数の連通孔が形成されたものを用いた。
そして、前記繊維積層体を抄造型から取り出し、２２０℃に加熱された乾燥成形型に移載した。そして、乾燥成形型の上方開口部から袋状の弾性中子を挿入し、密閉された乾燥型内で当該弾性中子内に加圧流体（加圧空気、０．５ＭＰａ）を注入して膨らませ、前記繊維積層体を乾燥成形型の内面に押しつけて、当該乾燥成形型の内面形状を転写させつつ乾燥した。所定時間（４０秒）の加圧乾燥を行った後、弾性中子内の加圧流体を抜いて当該弾性中子を収縮させて乾燥成形型内から退避させ、成形体を乾燥成形型内から取り出した。このような成形を約１２５０回行う際に、空にした成形型のキャビティ内に下記条件で下記吸湿抑制剤を供給した。

＜吸湿抑制（離型）剤塗工条件＞
成形型温度：２２０℃
離型剤：コニシ（株）製、離型剤ＵＲＡ−２０２の２０倍希釈液
離型剤塗工量：３０ｍｌ
塗布時間：２ｓ
吸引時間：１ｓ
塗布頻度：成形１０ショット毎に１回塗布

＜結果＞
成形体を鋳物砂に１時間程度埋設した後に重量測定を行なったところ、重量変化は無く吸湿していないことが明らかになった。また、成形体表面に鋳物砂の付着も無かった。さらに、キャビティ表面や蒸気等を型外へ逃がす為のスリットに付着する樹脂量が減少し、樹脂付着起因の成形体の受け渡しミスが無くなった。又更に、１２時間毎に実施していた金型表面のクリーニング作業は２４時間毎まで延ばすことが可能になった。

本発明の繊維成形体の成形方法は、前記樹脂成分を含む繊維成形体からなる鋳型、中子、湯道管等の鋳物製造用の部品のほか、乾燥時の蒸気抜け穴及びスリットが小さく、連続成形後の汚れ除去が困難な場合にも好適である。

本発明の繊維成形体の製造装置における抄造型の一実施形態を模式的に示す部分断面図である。本発明の繊維成形体の製造装置における乾燥成形型の一実施形態を模式的に示す部分断面図である。（ａ）〜（ｆ）は、本発明の繊維成形体の製造装置の一実施形態による繊維成形体の製造工程を説明するための模式的図である。（ａ）〜（ｆ）は、本発明の繊維成形体の製造装置の一実施形態による繊維成形体の製造工程を説明するための模式図である。（ａ）〜（ｅ）は、本発明の繊維成形体の製造装置の他の実施形態による繊維成形体の製造工程を説明するための模式図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の繊維成形体の製造装置の他の実施形態による繊維成形体の製造工程を説明するための模式図である。

符号の説明

１繊維成形体の製造装置
２抄造型（抄造手段）
２０、２０’ 割型
３乾燥成形型（乾燥成形手段）
３０、３０’ 割型
３０２成形面
４吸湿抑制剤の塗工手段
１０繊維積層体
１０’ 繊維成形体

Claims

樹脂成分を含む繊維成形体本体の外表面に吸湿抑制剤が散在されている鋳物製造用の繊維成形体の製造方法であって、
前記吸湿抑制剤は、シリコーン系の離型剤であり、
湿潤状態の繊維積層体を抄造型で抄造した後、
該繊維積層体を成形するときに、
乾燥成形型を閉じた状態で、予め該乾燥成形型の成形面に対する前記離型剤の塗工と該乾燥成形型内の吸引を行い、湿潤状態の繊維積層体を、中子を使って前記成形面に押圧しながら乾燥させ、同時に該離型剤を転着させる鋳物製造用の繊維成形体の製造方法。