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JP6068399B2 - 抄造機 - Google Patents

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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、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ことを特徴とする。
また、本発明に係る抄造機は、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、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 (3)

  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
    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ことを特徴とする抄造機。
  2. 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、
    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ことを特徴とする抄造機。
  3. 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または2記載の抄造機。
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