特開 2024-139584 成型体製造装置及び成型体製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139584

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】成型体製造装置及び成型体製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 38/00 20060101AFI20241002BHJP

   C01B 33/155 20060101ALI20241002BHJP

   B01J 20/281 20060101ALI20241002BHJP

   B28B 3/20 20060101ALN20241002BHJP

   C04B 35/624 20060101ALN20241002BHJP

【ＦＩ】

C04B38/00 304Z

C01B33/155

B01J20/281 X

B28B3/20 E

C04B35/624

【審査請求】未請求

【請求項の数】22

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050593

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006183

【氏名又は名称】三井金属鉱業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001070

【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大迫 隆男

(72)【発明者】

【氏名】井出 竹則

(72)【発明者】

【氏名】加藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 将吾

(72)【発明者】

【氏名】福本 博

(72)【発明者】

【氏名】渡部 慎也

【テーマコード（参考）】

4G019

4G054

4G072

【Ｆターム（参考）】

4G019GA04

4G054AA05

4G054AA06

4G054AB08

4G054BA25

4G054BA37

4G054BA42

4G054BA62

4G054BA64

4G054BA76

4G054BD01

4G054BD11

4G054BD15

4G054BD18

4G054BE03

4G054BE04

4G054DA01

4G054DA02

4G054DA03

4G054DA06

4G072AA28

4G072BB01

4G072CC05

4G072EE05

4G072EE06

4G072EE07

4G072GG01

4G072GG03

4G072GG05

4G072HH30

4G072LL11

4G072LL15

4G072MM01

4G072PP03

4G072QQ02

4G072RR05

4G072RR12

(57)【要約】

【課題】成型容器内部に成型された成型体を、成型容器内部から安定して効率的に排出することができる成型体製造装置及び成型体製造方法を提供する。
【解決手段】原料液が注入され、成型体が内部に成型される成型部と、成型部に液体を供給する液体供給部と、成型部に気体を供給する気体供給部とを備え、成型部に、液体供給部と気体供給部から液体と気体をそれぞれ供給することによって、成型体を成型部から排出するように構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料液が注入され、成型体が内部に成型される成型部と、
前記成型部に液体を供給する液体供給部と、
前記成型部に気体を供給する気体供給部と、
を備える成型体製造装置であって、
前記成型部に、前記液体供給部と前記気体供給部から前記液体と前記気体をそれぞれ供給することによって、前記成型体を前記成型部から排出するように構成する成型体製造装置。

【請求項2】

前記成型部に、前記液体供給部から前記液体を供給した後に、前記気体供給部から前記気体を供給するように構成する、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項3】

前記気体供給部から供給される前記気体の圧力が、０．０１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項4】

前記液体供給部から供給される、前記成型部の内部空間の径方向の断面積の合計に対する前記液体の流量が、１Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以上２５Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以下である、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項5】

前記成型部の内径が、０．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項6】

前記成型部の長さが、５０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下である、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項7】

前記成型部の内部空間の径方向の断面積に対する、前記成型体の径方向の断面積の割合が３０％以上９９％以下である、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項8】

少なくとも２つの前記成型部を有し、前記成型部の内部空間の径方向の断面積の合計が０．０１ｍ²以上である、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項9】

前記成型部の内部空間の総容積が０．０１ｍ³以上１０ｍ³以下である、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項10】

前記成型部を加熱する加熱部をさらに有する、請求項１に記載の成型体製造装置。

【請求項11】

前記成型部から排出された前記成型体を切断する切断部をさらに備える、請求項１から１０のいずれかに記載の成型体製造装置。

【請求項12】

成型部の内部に成型された成型体を、液体と気体の両方を用いて、前記成型体を前記成型部から排出する、成型体製造方法。

【請求項13】

前記成型部に、前記液体を供給した後に、前記気体を供給して前記成型体を排出する、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項14】

前記気体の圧力が、０．０１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項15】

前記成型部の内部空間の径方向の断面積の合計に対する前記液体の流量が、１Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以上２５Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以下である、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項16】

前記成型部の内径が、０．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項17】

前記成型部の長さが、５０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下である、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項18】

前記成型部の内部空間の径方向の断面積に対する、前記成型体の径方向の断面積の割合が３０％以上９９％以下である、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項19】

少なくとも２つの前記成型部を有し、前記成型部の内部空間の径方向の断面積の合計が０．０１ｍ²以上である、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項20】

前記成型部の内部空間の総容積が０．０１ｍ³以上１０ｍ³以下である、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項21】

前記成型部に前記原料液を充填した後、前記成型部を加熱する、請求項１２に記載の成型体製造方法。

【請求項22】

前記成型部から排出された前記成型体を切断する、請求項１２から請求項２１のいずれかに記載の成型体製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成型体を製造する成型体製造装置及び成型体製造方法に関し、具体的には、成型体が内部に成型される成型部から成型体を効率的に排出することができる成型体製造装置及び成型体製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ゾルゲル法で合成されるシリカ多孔体は、クロマトグラフィー用分離カラム、酸素担体、触媒担体、吸着材などに広く利用されている。例えば、吸着材として用いる場合、少量では吸着容量に限界があるため、多量のシリカ多孔体が必要になる。このため、ゾルゲル法で合成されるシリカ多孔体を、効率良く大量に製造することが求められている。

【0003】

ゾルゲル法で合成されるシリカ多孔体は、例えば、特許文献１に記載されるように、攪拌容器内で原料を冷却しながら攪拌することで均質なゲルを製造した後、成型容器にゾルを移してゲル化温度まで加熱することでゲルを製造し、製造されたゲルを焼成することによって製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－９６９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

シリカ多孔体の加工性及び製造面の効率化を考慮すると、多孔体は、例えば、柱状であることが好ましい。このような多孔体は、成型容器（鋳型）に原料液を流し込んで柱状に成型されたゲルを製造し、この柱状のゲル（成型体）を所望の長さに切断した後、焼成することで製造することができる。

【0006】

この場合、多孔体を効率良く大量に製造する観点から、柱状ゲルを押し出しながら適当な長さに連続的に切断していくことが好ましい。本発明者らは、ゲルを成型する成型容器（鋳型）の内部に水を供給し、水流でゲルを押し出し、連続的に切断していく方法を検討したが、水流での押し出しでは成型容器の内部で柱状ゲルが浮いてしまうことが明らかとなった。このことに起因して、成型容器内での柱状ゲルの位置が定まらず、安定して押し出しながら切断することが困難であることが明らかとなった。

【0007】

また、成型容器内に十分な量の水を供給した後に、水の供給を止めてからゲルを切断する方法も検討したが、成型容器内部に溜まった水によって、ゲルが逆流してしまう場合があることが明らかとなった。

【0008】

さらには、成型容器と成型されたゲルとの間に隙間がある場合、水だけで押し出そうとすると、大量の水を流す必要があり、経済的な課題があることが明らかとなった。

【0009】

一方で、成型容器の内部にポンプで空気を送り込み、成型されたゲルを空気によって押し出すことも検討したが、成型が不完全で固化しきらずに成型容器に残留した原料液によって、成型されたゲルが成型容器の内面に張りついてしまい、押し出されない場合があることが明らかとなった。

【0010】

本発明では、このような現状に鑑み、成型容器内部に成型された成型体を、成型容器内部から安定して効率的に排出することができる成型体製造装置及び成型体製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、上述するような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明の成型体製造装置及び成型体製造方法は、以下のように構成されたものを含む。

【0012】

［１］ 原料液が注入され、成型体が内部に成型される成型部と、
前記成型部に液体を供給する液体供給部と、
前記成型部に気体を供給する気体供給部と、
を備える成型体製造装置であって、
前記成型部に、前記液体供給部と前記気体供給部から前記液体と前記気体をそれぞれ供給することによって、前記成型体を前記成型部から排出するように構成する成型体製造装置。

【0013】

［２］ 前記成型部に、前記液体供給部から前記液体を供給した後に、前記気体供給部から前記気体を供給するように構成する、［１］に記載の成型体製造装置。

【0014】

［３］ 前記気体供給部から供給される前記気体の圧力が、０．０１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である、［１］または［２］に記載の成型体製造装置。

【0015】

［４］ 前記液体供給部から供給される、前記成型部の内部空間の径方向の断面積の合計に対する前記液体の流量が、１Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以上２５Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以下である、［１］から［３］のいずれかに記載の成型体製造装置。

【0016】

［５］ 前記成型部の内径が、０．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、［１］から［４］のいずれかに記載の成型体製造装置。

【0017】

［６］ 前記成型部の長さが、５０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下である、［１］から［５］のいずれかに記載の成型体製造装置。

【0018】

［７］ 前記成型部の内部空間の径方向の断面積に対する、前記成型体の径方向の断面積の割合が３０％以上９９％以下である、［１］から［６］のいずれかに記載の成型体製造装置。

【0019】

［８］ 少なくとも２つの前記成型部を有し、前記成型部の内部空間の径方向の断面積の合計が０．０１ｍ²以上である、［１］から［７］のいずれかに記載の成型体製造装置。

【0020】

［９］ 前記成型部の内部空間の総容積が０．０１ｍ³以上１０ｍ³以下である、［１］から［８］のいずれかに記載の成型体製造装置。

【0021】

［１０］ 前記成型部を加熱する加熱部をさらに有する、［１］から［９］のいずれかに記載の成型体製造装置。

【0022】

［１１］ 前記成型部から排出された前記成型体を切断する切断部をさらに備える、［１］から［１０］のいずれかに記載の成型体製造装置。

【0023】

［１２］ 成型部の内部に成型された成型体を、液体と気体の両方を用いて、前記成型体を前記成型部から排出する、成型体製造方法。

【0024】

［１３］ 前記成型部に、前記液体を供給した後に、前記気体を供給して前記成型体を排出する、［１２］に記載の成型体製造方法。

【0025】

［１４］ 前記気体の圧力が、０．０１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である、［１２］または［１３］に記載の成型体製造方法。

【0026】

［１５］ 前記成型部の内部空間の径方向の断面積の合計に対する前記液体の流量が、１Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以上２５Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以下である、［１２］から［１４］のいずれかに記載の成型体製造方法。

【0027】

［１６］ 前記成型部の内径が、０．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、［１２］から［１５］のいずれかに記載の成型体製造方法。

【0028】

［１７］ 前記成型部の長さが、５０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下である、［１２］から［１６］のいずれかに記載の成型体製造方法。

【0029】

［１８］ 前記成型部の内部空間の径方向の断面積に対する、前記成型体の径方向の断面積の割合が３０％以上９９％以下である、［１２］から［１７］のいずれかに記載の成型体製造方法。

【0030】

［１９］ 少なくとも２つの前記成型部を有し、前記成型部の内部空間の径方向の断面積の合計が０．０１ｍ²以上である、［１２］から［１８］のいずれかに記載の成型体製造方法。

【0031】

［２０］ 前記成型部の内部空間の総容積が０．０１ｍ³以上１０ｍ³以下である、［１２］から［１９］のいずれかに記載の成型体製造方法。

【0032】

［２１］ 前記成型部に前記原料液を充填した後、前記成型部を加熱する、［１２］から［２０］のいずれかに記載の成型体製造方法。

【0033】

［２２］ 前記成型部から排出された前記成型体を切断する、［１２］から［２１］のいずれかに記載の成型体製造方法。

【発明の効果】

【0034】

本発明によれば、水と空気の両方を用いて、成型部内に成型された成型体を押し出すことにより、成型体を成型部内から安定して効率的に排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１は、本実施形態における成型体製造装置の構成を説明するための模式図である。

【図2】図２は、図１の成型体製造装置の成型部を説明するための模式図であり、図２（ａ）は成型部の鉛直方向断面図、図２（ｂ）は成型部の水平方向断面図、図２（ｃ）は成型部内部に成型体が存在しない状態の水平方向断面図である。

【図3】図３は、図１の成型体製造装置を用いて成型体を製造する流れを説明するための模式図である。

【図4】図４は、図１の成型体製造装置を用いて成型体を製造する流れを説明するための模式図である。

【図5】図５は、図１の成型体製造装置を用いて成型体を製造する流れを説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいて、より詳細に説明する。
図１は、本実施形態における成型体製造装置の構成を説明するための模式図、図２は、図１の成型体製造装置の成型部を説明するための模式図であり、図２（ａ）は成型部の鉛直方向断面図、図２（ｂ）は成型部の水平方向断面図、図２（ｃ）は成型部内部に成型体が存在しない状態の水平方向断面図である。

【0037】

図１に示すように、本実施形態の成型体製造装置１０は、複数の成型部１２と、恒温水槽１４と、合成液槽１６と、ペレット受け部１８と、切断部２０と、を備える。

【0038】

本実施形態において成型部１２は、円柱状の成型体３０を成型するために円筒形状としている。後述するように、成型された成型体３０を切断して複数のペレット状の成型体３０ａを製造する観点から、成型部１２は、柱状の成型体３０を成型することができる筒状の成型部とすることが好ましいが、円筒形状（すなわち、図２（ｃ）に示すように、成型部１２の内部空間の径方向の断面Ａが円形）に限らず、成型部１２の内部空間の径方向の断面Ａが楕円形、矩形、多角形などの筒状の成型部とすることもできる。

【0039】

図２（ｂ）に示す成型部１２の内径Ｒは、０．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることが好ましく、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることがより好ましく、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが更に好ましい。成型部１２の内径が０．５ｍｍ以上であると、成型部１２を流れる液体と気体の抵抗が小さくなるため、原料液の充填や成型体３０の押し出しを容易に行うことが可能となる。また、成型部１２の内径が１００ｍｍ以下であると、成型体３０を押し出すために必要な液体と気体の量が多くなりすぎず、安定して工業的に製造することが可能となる。

【0040】

なお、成型部１２の内部空間の径方向の断面Ａが円形以外の場合、成型部１２の内部空間の径方向の断面の外接円の内径Ｒが、０．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることが好ましく、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることがより好ましく、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが更に好ましい。

【0041】

図２（ａ）に示すように、成型部１２の長さＬは、５０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下とすることが好ましく、１００ｍｍ以上４０００ｍｍ以下とすることがより好ましく、５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下とすることが更に好ましい。成型部１２の長さＬが５０ｍｍ以上であると、成型部１２の内部に液体を留めやすくなり、成型体３０と成型部１２内面との隙間を液体が埋めた状態で、気体によって成型体３０を押し出して、成型部１２から成型体３０を排出しやすくなる。また、成型部１２の長さが５０００ｍｍ以下であると、成型部１２が長すぎることによって内部に存在する空気が抜けにくくなることを抑制できるため、成型部１２に効率よく原料液を充填することが可能となる。

【0042】

成型部１２の内部空間の総容積は、０．０１ｍ³以上とすることが好ましい。成型部１２の内部空間の総容積が０．０１ｍ³以上であると、液体または気体をそれぞれ単独で用いて成型体３０を押し出すよりも、液体と気体を組み合わせて押し出す方が効率よく押し出すことができる。この利点を顕著にするためには、成型部１２の内部空間の総容積は、０．０５ｍ³以上とすることがより好ましく、０．１０ｍ³以上とすることが更に好ましい。成型部１２の内部空間の総容積の上限は特に限定されないが、取り扱いの容易性の観点から、１０ｍ³以下であることが好ましく、８ｍ³以下であることがより好ましく、７ｍ³以下であることが更に好ましい。

【0043】

このような成型部１２の内部に成型される成型体３０の径方向の断面積（図２（ｂ）に示す成型体３０の径方向の断面Ｂの面積）は、成型部１２の内部空間の径方向の断面積（図２（ｃ）に示す成型部１２の内部空間の径方向の断面Ａの面積）に対する割合が３０％以上９９％以下とすることが好ましく、３０％以上９０％以下とすることがより好ましく、３０％以上８０％以下とすることが更に好ましい。成型体の径方向の断面積が成型部１２の内部空間の径方向の断面積の３０％以上であると、供給する液体や気体が、成型部１２と成型体３０の隙間を過剰に抜けてしまうことを抑制し、効率よく成型体３０を押し出すことができる。また、成型体の径方向の断面積が成型部１２の内部空間の径方向の断面積の９９％以下であると、成型体３０が成型部１２内を円滑に移動することができるため、安定して押し出すことができる。

【0044】

なお、本実施形態のように、成型体製造装置１０は、複数の成型部１２を有することが好ましい。このように、複数の成型部１２を有することにより、同時に複数の成型体３０を成型することができ、効率良く大量に製造することができる。

【0045】

この場合、同時に複数の成型体を大量に製造する観点から、成型部１２は一定以上の大きさであることが好ましい。具体的には、複数の成型部１２の内部空間の径方向の断面積の合計は０．０１ｍ²以上とすることが好ましく、０．０３ｍ²以上とすることがより好ましく、０．０５ｍ²以上とすることが更に好ましい。複数の成型部１２の内部空間の径方向の断面積の合計の上限は特に限定されないが、取り扱いの容易性の観点から、２ｍ²以下とすることが好ましい。

【0046】

また、この場合、成型部１２の長さは、複数の成型部１２の長さの算術平均値を基準として±５％の範囲内であることが、複数の成型部１２に同程度の量の原料液を効率よく充填する観点から好ましい。同様の観点から、複数の成型部１２の長さが全て同じであることが、より好ましい。

【0047】

成型部１２の内径に対する、成型部１２の長さの比は、１０以上２０００以下とすることが好ましく、５０以上１５００以下とすることがより好ましく、１００以上１０００以下とすることが更に好ましい。成型部１２の内径に対する成型部１２の長さの比が１０以上であると、成型部１２の内部に液体を留めやすくなり、成型体３０と成型部１２内面との隙間を液体が埋めた状態で、気体によって成型体３０を押し出して、成型部１２から成型体３０を排出しやすくなる。また、成型部１２の内径に対する成型部１２の長さの比が２０００以下であると、成型部１２が内径に対して長すぎることによって成型部１２の内部に存在する空気が抜けにくくなることを抑制できるため、成型部１２に効率よく原料液を充填することが可能となる。

【0048】

このように構成される成型部１２は、本実施形態においては、恒温水槽１４内部に鉛直方向に配置されている。この状態において、成型部１２に原料液を充填し、加熱部である恒温水槽１４によって成型部１２を所定の温度まで加熱することによって、成型体を製造することができる。本実施形態において加熱部は恒温水槽１４であり加熱媒体として液体を用いているが、加熱媒体は特に限定されるものではなく、例えば、気体を用いても構わない。

【0049】

成型体３０がシリカ多孔体の場合、例えば、原料液はテトラメトキシシラン等のアルコキシシラン、塩酸や酢酸等の酸、ポリエチレングリコール等の水溶性ポリマー、及び水やアルコール類等の溶媒を含む混合液を用いることができる。原料液を加熱する恒温水槽１４の温度は、例えば、２０℃以上８０℃以下とすることができ、２５℃以上４０℃以下とすることがより好ましい。また、加熱時間は、例えば、４時間以上２４時間以下とすることができる。

【0050】

また、複数の成型部１２は、合成液槽１６（連通部）を介して連通するように構成される。合成液槽１６は、図１に示すように、成型部１２の注液側１２ａとは反対側に設けられている。このように、合成液槽１６を設けて成型部１２を連通させることにより、複数の成型部１２の少なくともいずれかの成型部（以下、「注入用成型部１３」とも呼ぶ。）の注液側１３ａから原料液を注液することにより、原料液は合成液槽１６に溜っていき、そのまま注液を続けることにより、複数の成型部１２にも均等に原料液が充填されていくこととなる。なお、本実施形態において「注入用成型部１３」は、「複数の成型部１２」に含まれる。

【0051】

このとき、複数の成型部１２内部及び合成液槽１６内部の空気は、成型部１２の注液側１２ａから抜けていくことになるため、成型部１２内部に空気が残留することなく、全ての成型部１２に対して同程度の量の原料液を充填することができる。

【0052】

なお、本実施形態においては、上述するように空気が抜けていくようにするため、複数の成型部１２を鉛直方向に配置しているが、原料液の注液の際に、成型部１２の注液側１２ａから空気が抜けていけばよいため、複数の成型部１２は非水平方向に配置していればよい。本明細書において「非水平方向」とは、水平面に対して成型部１２が角度を有し傾いていれば、特に限定されるものではないが、例えば、水平面に対する成型部１２の角度が３０°以上９０°以下であることが、原料液の注液の際に空気を効率よく抜く観点から好ましい。

【0053】

また、複数の成型部１２のうちどの成型部を注入用成型部１３とするか、また、注入用成型部１３の数を何本とするかは、成型部１２の数、内部空間の径方向の断面積、長さなどに応じて適宜変更することができる。

【0054】

本実施形態において、恒温水槽１４は、回動機構を備えており、回転軸１４ａを中心として、複数の成型部１２とともに恒温水槽１４を回動させることができる。このように構成することにより、成型部１２内部に成型体３０を成型した後、成型体３０を成型部１２から排出する際には、複数の成型部１２が略水平方向となるように回動させることができる。本明細書において「略水平方向」とは、成型体３０を排出することができる程度であれば水平方向から傾いた状態を含んでいる。例えば、水平方向から±５％の範囲内であることが、成型体３０が意図せずに落下することを抑制する観点から好ましい。このような回動機構を設けることによって、装置の設計や成型体３０の長さなどに合わせて、成型体３０の排出方向を調節することができる。

【0055】

なお、複数の成型部１２とともに恒温水槽１４を回動させた後に、合成液槽１６を取り外しておくことが好ましい。この場合、合成液槽１６内部で固まった原料液（以下、「成型体連接部３２」と呼ぶ。）は、後述するように、成型部１２から成型体３０を排出する前に、切断部２０によって切断して除去しておくことが好ましい。なお、合成液槽１６は、着脱自在な構成とし、上述するように合成液槽１６を取り外した後、再度取り付けることができるようにすることが好ましい。

【0056】

略水平方向に配置された成型部１２から、後述するように、柱状の成型体３０を排出するとともに、切断部２０によって、柱状の成型体３０を切断することにより、ペレット状の成型体３０ａを得ることができる。なお、ペレット状の成型体３０ａは、そのまま落下して、ペレット受け部１８に溜められる。このようにして得られたペレット状の成型体３０ａは、例えば、焼成することにより、シリカ多孔体などの所望の多孔体を得ることができる。

【0057】

なお、切断部２０としては、柱状の成型体３０を切断することができるものであれば、特に限定されるものではないが、複数の成型部１２から排出される複数の成型体３０を同時に切断することができるものとすることが好ましい。

【0058】

成型体３０の材料は、特に限定されるものではなく、無機系材料であってもよく、有機系材料であってもよい。また、無機系材料と有機系材料の複合材料であってもよい。なお、無機系材料としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化スズ、セリア、チタニア、ジルコニア等を原料とするセラミック材などが挙げられる。また、有機系材料としては、例えば、イオン交換樹脂やプラスチック材などが挙げられる。

【0059】

本実施形態において、成型体製造装置１０は、複数の成型部１２に液体を供給する液体供給部２２と、複数の成型部１２に気体を供給する気体供給部２４とを備えている。なお、液体供給部２２及び気体供給部２４は、成型部１２に原料液を充填する際には、成型部１２と接続されておらず、後述するように、成型部１２から成型体３０を排出する際に、成型部１２と接続されるように構成される。

【0060】

液体供給部２２及び気体供給部２４は、複数の成型部１２のうち少なくとも１つの成型部１２に液体及び気体を供給するように構成されていればよい。この場合、液体供給部２２及び気体供給部２４からは、それぞれ、可撓性のチューブ２２ａ及び２４ａが接続され、このチューブ２２ａ及び２４ａを成型部１２の注入側１２ａに挿入することで、成型部１２の内部に液体及び気体を供給することができる。そして、複数の成型部１２に対して、順次、液体及び気体を供給していくことで、複数の成型部１２から成型体３０を排出していくことができる。もちろん、複数の成型部１２全てに対して同時に液体及び気体を供給するように構成することも可能である。

【0061】

液体供給部２２は、例えば、水や低粘度の油など、成型体３０に影響の無い液体を成型部１２の内部に供給するように構成されている。このような液体供給部２２は、例えば、液体用ポンプなどを用いることで実現可能である。

【0062】

液体供給部２２から供給される液体の流量は、成型部１２の内径や長さなどの設計に応じて適宜調整することができる。特に制限はないが、液体用ポンプの性能や安定した工業生産の観点から、１０Ｌ／ｍｉｎ以上５０００Ｌ／ｍｉｎ以下とすることが好ましく、１００Ｌ／ｍｉｎ以上１０００Ｌ／ｍｉｎ以下であることがより好ましく、１００Ｌ／ｍｉｎ以上５００Ｌ／ｍｉｎ以下であることが更に好ましい。

【0063】

また、同様の観点から、液体供給部２２から供給される、成型部１２の内部空間の径方向の断面積の合計に対する液体の流量は、１Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以上２５Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以下とすることが好ましく、２Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以上１５Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以下であることがより好ましく、５Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以上１０Ｌ／ｍｉｎ／ｍ²以下であることが更に好ましい。

【0064】

気体供給部２４は、例えば、空気や窒素、二酸化炭素など、成型体３０に影響の無い気体を成型部１２の内部に供給するように構成されている。このような気体供給部２４は、例えば、気体用ポンプなどを用いることで実現可能である。

【0065】

なお、気体供給部２４から供給される気体の圧力は、成型部１２の内径や長さなどの設計に応じて適宜調整することができる。特に制限はないが、気体用ポンプの性能や安定した工業生産の観点から、０．０１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下とすることが好ましく、０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下であることがより好ましく、０．１ＭＰａ以上０．２５ＭＰａ以下であることが更に好ましい。

【0066】

本実施形態においては、上述するように、注入用成型部１３から原料液を注入して、複数の成型部１２に原料液を充填して、加熱により成型部１２内部に成型体３０を成型した後、複数の成型部１２が略水平方向となるように回動させた状態で、液体供給部２２と気体供給部２４から液体と気体をそれぞれ、複数の成型部１２内部に供給することによって、成型体を成型部１２から排出するようにしている。

【0067】

具体的には、図３（ａ）に示すように、注入用成型部１３から原料液を注入する。これにより、合成液槽１６には、原料液が溜っていく。このまま、注入用成型部１３から原料液を注入していくと、図３（ｂ）に示すように、合成液槽１６が満杯となり、複数の成型部１２にも原料液が溜っていく。このとき、合成液槽１６内部の空気は成型部１２の方へ逃げていき、また、成型部１２には下方から原料液が溜っていくため、成型部１２内部の空気は、成型部１２の注液側１２ａから外部に放出される。

【0068】

このまま、原料液の注液を継続することにより、図４（ａ）に示すように、全ての成型部１２に同程度の量の原料液が充填されることになる。なお、原料液の注液は、成型部１２に充填された原料液の量を検知することによって停止させるようにしてもよいし、また、注液の開始からの時間によって停止させるようにしてもよい。

【0069】

このように、全ての成型部１２に原料液が充填されたら、恒温水槽１４の水温を所定の温度まで上昇させる。これにより、成型部１２内部の原料液が固化して、成型部１２内部に成型体３０が成型される。

【0070】

成型体３０が成型された後、複数の成型部１２とともに恒温水槽１４を回動させて、合成液槽１６を取り外し、図４（ｂ）に示すように、複数の成型部１２が略水平方向に配置されるようにする。

【0071】

この状態で、切断部２０によって、成型体連接部３２を切断して除去する。なお、成型体連接部３２を確実に除去するため、図５（ａ）に示すように、液体供給部２２及び気体供給部２４を用いて、成型体３０を押し出してから切断するようにしてもよい。

【0072】

成型体連接部３２を除去した後、図５（ｂ）に示すように、液体供給部２２及び気体供給部２４から液体と気体をそれぞれ供給することによって、柱状の成型体３０を排出し、切断部２０によって柱状の成型体３０を切断することで、ペレット状の成型体３０ａを得ることができる。

【0073】

このように液体と気体の両方を用いて成型体３０を押し出すことにより、成型体３０と成型部１２内面との隙間を液体が埋めた状態で、気体によって成型体３０を押し出して、成型部１２から排出することができる。

【0074】

また、成型が不完全で固化しきらずに成型部１２内に残留した原料液によって成型部１２内面に成型体３０が張り付いている場合、液体を供給することによって、固化しきらなかった原料液を液体によって流した後、上述するように成型体３０を成型部１２から排出することができる。

【0075】

この場合、供給する気体の流量を制御することにより、成型部１２から押し出される成型体３０の長さを調節することができるため、一定の長さで安定して切断することが可能となる。

【0076】

なお、液体供給部２２から液体を供給しながら、気体供給部２４から気体を供給して、成型体３０を押し出すようにしてもよいが、液体供給部２２から液体を供給した後、液体の供給を止めてから、気体供給部２４から気体を供給して、成型体３０を押し出すようにすることで、成型部１２から押し出される成型体の長さの調節をより容易に行うことができる。

【0077】

また、気体供給部２４は、気体の供給と供給停止を周期的に繰り返し、気体をパルス状に成型部１２に供給してもよい。このように気体を供給することで、成型体３０の排出に必要な気体の消費量を少なくすることができる。なお、気体の供給と供給停止の周期は、特に制限されないが、例えば、１秒以上５秒以下の範囲内で気体の供給を行った後、１秒以上５秒以下の範囲内で気体の供給を停止することを繰り返し行い、気体をパルス状に供給してもよい。

【0078】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0079】

１０ 成型体製造装置
１２ 成型部
１２ａ 注液側
１３ 注入用成型部
１３ａ 注液側
１４ 恒温水槽
１４ａ 回転軸
１６ 合成液槽
１８ ペレット受け部
２０ 切断部
２２ 液体供給部
２２ａ チューブ
２４ 気体供給部
２４ａ チューブ
３０ 成型体
３０ａ ペレット状の成型体
３２ 成型体連接部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】