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1. (WO2017038077) SHEET PRODUCTION APPARATUS AND SHEET PRODUCTION METHOD
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明 細 書

発明の名称 シート製造装置およびシート製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025  

図面の簡単な説明

0026  

発明を実施するための形態

0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095  

符号の説明

0096  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5  

明 細 書

発明の名称 : シート製造装置およびシート製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、シート製造装置およびシート製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 従来、シート製造装置においては、繊維を含む原料を水に投入し、主に機械的作用により離解して、抄き直す、いわゆる湿式方式が採用されている。このような湿式方式のシート製造装置は、大量の水が必要であり、装置が大きくなる。さらに、水処理施設の整備のメンテナンスに手間がかかる上、乾燥工程に係るエネルギーが大きくなる。
[0003]
 そこで、小型化、省エネルギーのために、水を極力利用しない乾式によるシート製造装置が提案されている。例えば特許文献1には、乾式解繊機において紙片を繊維状に解繊し、サイクロンにおいて繊維の脱墨を行い、脱墨された繊維を、フォーミングドラム表面の小孔スクリーンを通過させて、サクション装置で吸引することによってメッシュベルト上に堆積させ、紙を成形することが記載されている。特許文献1の記載の技術では、メッシュベルト上に堆積された脱墨繊維のシートを、水分噴霧器によって水分を噴霧添加することで繊維間の水素結合を増強している。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2012-144819号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 しかしながら、特許文献1のように、メッシュベルト上に堆積された堆積物に、単に水滴を噴霧しただけでは、堆積物の表面側に多くの水滴が付着し、下流側のローラーに堆積物が巻きついてしまうことがあった。
[0006]
 本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、ローラーに堆積物が巻きつくことを抑制することができるシート製造装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、ローラーに堆積物が巻きつくことを抑制することができるシート製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
[0008]
 本発明に係るシート製造装置の一態様は、
 繊維と樹脂とを含む材料を堆積させる堆積部と、
 前記堆積部により堆積された堆積物を加湿する加湿部と、を備え、
 前記加湿部は、前記堆積物を支持する支持面に交差する方向の気流であって、前記堆積物を通過する気流を発生させる第1気流発生部を含み、前記第1気流発生部が発生させる気流により、液滴または高湿度の気体を前記堆積物に供給する。
[0009]
 このようなシート製造装置では、第1気流発生部が発生させる気流によって堆積物の内部まで加湿することができ、堆積物の表面だけに液滴や水分が付着することを抑制することができる。したがって、このようなシート製造装置では、堆積物の厚さ方向において均一性よく加湿することができ、単に液滴を噴霧して堆積物の表面だけに液滴や水分を付着させた場合に比べて、堆積物の表面における液滴や水分の量を減らすことができる。これにより、このようなシート製造装置では、ローラーに堆積物が巻きつくことを抑制することができる。
[0010]
 本発明に係るシート製造装置において、
 前記堆積部は、前記材料を堆積させるための堆積領域を画定する第1ハウジング部を備え、
 前記加湿部は、前記堆積物を加湿するための加湿領域を画定する第2ハウジング部を備えていてもよい。
[0011]
 このようなシート製造装置では、加湿部によって第1ハウジング部内が過度に加湿されて濡れることを抑制することができ、製造されるシートの品質が低下することを抑制することができる。
[0012]
 本発明に係るシート製造装置において、
 前記第1気流発生部は、前記支持面と反対を向く背面側に設けられた第1吸引装置であり、
 前記堆積部は、前記材料を前記支持面に堆積させるための気流を発生させ、前記背面側に設けられた第2吸引装置を備えていてもよい。
[0013]
 このようなシート製造装置では、第1吸引装置が発生させる気流の流量や流速と、第2吸引装置が発生させる気流の流量や流速と、を別々に設定することができる。
[0014]
 本発明に係るシート製造装置において、
 前記堆積部は、前記材料を前記支持面に堆積させるための気流を発生させる第2気流発生部を備え、
 前記第1気流発生部と前記第2気流発生部とは、前記支持面と反対を向く背面側に設けられた共通の吸引装置であってもよい。
[0015]
 このようなシート製造装置では、装置の小型化を図ることができる。
[0016]
 本発明に係るシート製造装置において、
 前記堆積部は、前記堆積物に当接する第1ローラーを備え、
 前記加湿部は、加湿された前記堆積物に当接する第2ローラーを備え、
 前記第2ローラーの表面自由エネルギーは、前記第1ローラーの表面自由エネルギーよりも低くてもよい。
[0017]
 このようなシート製造装置では、堆積物が加湿部によって加湿されてローラーに巻きつきやすくなったとしても、堆積物が第2ローラーに巻きつくことを抑制することができる。
[0018]
 本発明に係るシート製造装置において、
 前記堆積部は、前記材料を前記支持面に堆積させるための気流を発生させる第2気流発生部を備え、
 前記第1気流発生部による前記支持面における気流の流速は、前記第2気流発生部による前記支持面における気流の流速よりも小さくてもよい。
[0019]
 このようなシート製造装置では、製造されるシートの品質を向上させつつ、繊維と樹脂とが離間することを抑制することができる。
[0020]
 本発明に係るシート製造装置の一態様は、
 繊維と樹脂とを含む材料を支持面に堆積させる堆積部と、
 前記支持面側から、液滴または高湿度の気体を生成する生成器と、
 前記支持面と反対を向く背面側から、前記生成器により生成された液滴または高湿度の気体を吸引する第1吸引装置と、を備える。
[0021]
 このようなシート製造装置では、支持面に堆積された堆積物の内部まで効率よく加湿することができ、延いてはローラーに堆積物が巻きつくことを抑制することができる。
[0022]
 本発明に係るシート製造装置において、
 前記堆積部は、
 複数の開口が形成されたドラム部と、
 前記背面側から、前記ドラム部の開口を通過した材料を吸引する第2吸引装置と、を備えていてもよい。
[0023]
 このようなシート製造装置では、ローラーに堆積物が巻きつくことを抑制することができる。
[0024]
 本発明に係るシート製造方法の一態様は、
 繊維と樹脂とを含む材料を堆積させる工程と、
 堆積された堆積物を加湿する工程と、を備え、
 前記堆積物を加湿する工程では、
 前記堆積物を支持する支持面に交差する方向の気流であって、前記堆積物を通過する気流により、液滴または高湿度の気体を前記堆積物に供給する。
[0025]
 このようなシート製造方法では、ローラーに堆積物が巻きつくことを抑制することができる。

図面の簡単な説明

[0026]
[図1] 第1実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。
[図2] 第1実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。
[図3] 第2実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。
[図4] 第2実施形態の変形例に係るシート製造装置を模式的に示す図。
[図5] 第2実施形態の変形例に係るシート製造装置を模式的に示す図。

発明を実施するための形態

[0027]
 以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
[0028]
 1. 第1実施形態
 1.1. シート製造装置
 1.1.1. 構成
 まず、第1実施形態に係るシート製造装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係るシート製造装置100を模式的に示す図である。
[0029]
 シート製造装置100は、図1に示すように、供給部10と、製造部102と、制御部104と、を備える。製造部102は、シートを製造する。製造部102は、粗砕部12と、解繊部20と、選別部40と、第1ウェブ形成部45と、回転体49と、混合部50と、堆積部60と、第2ウェブ形成部70と、シート形成部80と、切断部90と、を有している。
[0030]
 供給部10は、粗砕部12に原料を供給する。供給部10は、例えば、粗砕部12に原料を連続的に投入するための自動投入部である。供給部10によって供給される原料は、例えば、古紙やパルプシートなどの繊維を含むものである。
[0031]
 粗砕部12は、供給部10によって供給された原料を、空気中で裁断して細片にする。細片の形状や大きさは、例えば、数cm角の細片である。図示の例では、粗砕部12は、粗砕刃14を有し、粗砕刃14によって、投入された原料を裁断することができる。粗砕部12としては、例えば、シュレッダーを用いる。粗砕部12によって裁断された原料は、ホッパー1で受けてから管2を介して、解繊部20に移送(搬送)される。
[0032]
 解繊部20は、粗砕部12によって裁断された原料を解繊する。ここで、「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる原料(被解繊物)を、繊維1本1本に解きほぐすことをいう。解繊部20は、原料に付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる機能をも有する。
[0033]
 解繊部20を通過したものを「解繊物」という。「解繊物」には、解きほぐされた解繊物繊維の他に、繊維を解きほぐす際に繊維から分離した樹脂(複数の繊維同士を結着させるための樹脂)粒や、インク、トナーなどの色剤や、にじみ防止材、紙力増強剤等の添加剤を含んでいる場合もある。解きほぐされた解繊物の形状は、ひも(string)状や平ひも(ribbon)状である。解きほぐされた解繊物は、他の解きほぐされた繊維と絡み合っていない状態(独立した状態)で存在してもよいし、他の解きほぐされた解繊物と絡み合って塊状となった状態(いわゆる「ダマ」を形成している状態)で存在してもよい。
[0034]
 解繊部20は、大気中(空気中)において乾式で解繊を行う。具体的には、解繊部20としては、インペラーミルを用いる。解繊部20は、原料を吸引し、解繊物を排出するような気流を発生させる機能を有している。これにより、解繊部20は、自ら発生する気流によって、導入口22から原料を気流と共に吸引し、解繊処理して、解繊物を排出口24へと搬送することができる。解繊部20を通過した解繊物は、管3を介して、選別部40に移送される。なお、解繊部20から選別部40に解繊物を搬送させるための気流は、解繊部20が発生させる気流を利用してもよいし、ブロアー等の気流発生装置を設け、その気流を利用してもよい。
[0035]
 選別部40は、解繊部20により解繊された解繊物を導入口42から導入し、繊維の長さによって選別する。選別部40は、ドラム部41を有する。ドラム部41としては、例えば、篩(ふるい)を用いる。ドラム部41は、網(フィルター、スクリーン)を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子(網を通過するもの、第1選別物)と、網の目開きの大きさより大きい繊維や未解繊片やダマ(網を通過しないもの、第2選別物)と、を分けることができる。例えば、第1選別物は、管7を介して、混合部50に移送される。第2選別物は、排出口44から管8を介して、解繊部20に戻される。具体的には、ドラム部41は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部41の網としては、例えば、金網、切れ目が入った金属板を引き延ばしたエキスパンドメタル、金属板にプレス機等で穴を形成したパンチングメタルを用いる。
[0036]
 第1ウェブ形成部45は、選別部40を通過した第1選別物を、混合部50に搬送する。第1ウェブ形成部45は、メッシュベルト46と、張架ローラー47と、吸引部(サクション機構)48と、を含む。
[0037]
 吸引部48は、ドラム部41の開口(網の開口)を通過して空気中に分散された第1選別物をメッシュベルト46上に吸引することができる。第1選別物は、移動するメッシュベルト46上に堆積し、ウェブVを形成する。メッシュベルト46、張架ローラー47および吸引部48の基本的な構成は、後述する第2ウェブ形成部70のメッシュベルト72、張架ローラー74およびサクション機構76と同様である。
[0038]
 ウェブVは、選別部40および第1ウェブ形成部45を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態に形成される。メッシュベルト46に堆積されたウェブVは、管7へ投入され、混合部50へと搬送される。
[0039]
 回転体49は、ウェブVが混合部50に搬送される前に、ウェブVを切断することができる。図示の例では、回転体49は、基部49aと、基部49aから突出している突部49bと、を有している。突部49bは、例えば、板状の形状を有している。図示の例では、突部49bは4つ設けられ、4つの突部49bが等間隔に設けられている。基部49aが方向Rに回転することにより、突部49bは、基部49aを軸として回転することができる。回転体49によってウェブVを切断することにより、例えば、堆積部60に供給される単位時間当たりの解繊物の量の変動を小さくすることができる。
[0040]
 回転体49は、第1ウェブ形成部45の近傍に設けられている。図示の例では、回転体49は、ウェブVの経路において下流側に位置する張架ローラー47aの近傍に(張架ローラー47aの横に)設けられている。回転体49は、突部49bがウェブVと接触可能な位置であって、ウェブVが堆積されるメッシュベルト46と接触しない位置に設けられている。これにより、メッシュベルト46が突部49bによって磨耗する(破損する)ことを抑制することができる。突部49bとメッシュベルト46との間の最短距離は、例えば、0.05mm以上0.5mm以下である。
[0041]
 混合部50は、選別部40を通過した第1選別物(第1ウェブ形成部45により搬送された第1選別物)と、樹脂を含む添加物と、を混合する。混合部50は、添加物を供給する添加物供給部52と、第1選別物と添加物とを搬送する管54と、ブロアー56と、を有している。図示の例では、添加物は、添加物供給部52からホッパー9を介して管54に供給される。管54は、管7と連続している。
[0042]
 混合部50では、ブロアー56によって気流を発生させ、管54中において、第1選別物と添加物とを混合させながら、搬送することができる。なお、第1選別物と添加物とを混合させる機構は、特に限定されず、高速回転する羽根により攪拌するものであってもよいし、V型ミキサーのように容器の回転を利用するものであってもよい。
[0043]
 添加物供給部52としては、図1に示すようなスクリューフィーダーや、図示せぬディスクフィーダーなどを用いる。添加物供給部52から供給される添加物は、複数の繊維を結着させるための樹脂を含む。樹脂が供給された時点では、複数の繊維は結着されていない。樹脂は、シート形成部80を通過する際に溶融して、複数の繊維を結着させる。
[0044]
 添加物供給部52から供給される樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であり、例えば、AS樹脂、ABS樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、などである。これらの樹脂は、単独または適宜混合して用いてもよい。添加物供給部52から供給される添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。
[0045]
 なお、添加物供給部52から供給される添加物には、繊維を結着させる樹脂の他、製造されるシートの種類に応じて、繊維を着色するための着色剤や、繊維の凝集を防止するための凝集防止材抑制剤 、繊維等が燃えにくくするための難燃剤が含まれていてもよい。混合部50を通過した混合物(第1選別物と添加物との混合物)は、管54を介して、堆積部60に移送される。
[0046]
 堆積部60は、混合部50を通過した混合物を導入口62から導入し、絡み合った解繊物(繊維)をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。さらに、堆積部60は、添加物供給部52から供給される添加物の樹脂が繊維状である場合、絡み合った樹脂をほぐす。これにより、堆積部60は、第2ウェブ形成部70に、混合物を均一性よく堆積させることができる。
[0047]
 堆積部60は、ドラム部61を有する。ドラム部61としては、回転する円筒の篩を用いる。ドラム部61は、網を有し、混合部50を通過した混合物に含まれる、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子(網を通過するもの)を降らせる。ドラム部61の構成は、例えば、ドラム部41の構成と同じである。
[0048]
 なお、ドラム部61の「篩」は、特定の対象物を選別する機能を有していなくてもよい。すなわち、ドラム部61として用いられる「篩」とは、網を備えたもの、という意味であり、ドラム部61は、ドラム部61に導入された混合物の全てを降らしてもよい。
[0049]
 第2ウェブ形成部70は、堆積部60を通過した通過物を堆積して、ウェブWを形成する。第2ウェブ形成部70は、例えば、メッシュベルト72と、張架ローラー74と、サクション機構76と、を有している。
[0050]
 メッシュベルト72は、移動しながら、ドラム部61の開口(網の開口)を通過した通過物を堆積する。メッシュベルト72は、張架ローラー74によって張架され、通過物を通しにくく空気を通す構成となっている。メッシュベルト72は、張架ローラー74が自転することによって移動する。メッシュベルト72が連続的に移動しながら、堆積部60を通過した通過物が連続的に降り積もることにより、メッシュベルト72上にウェブWが形成される。メッシュベルト72は、例えば、金属製、樹脂製、布製、あるいは不織布等である。
[0051]
 サクション機構76は、メッシュベルト72の下方(堆積部60側とは反対側)に設けられている。サクション機構76は、下方に向く気流(堆積部60からメッシュベルト72に向く気流)を発生させることができる。サクション機構76によって、堆積部60により空気中に分散された混合物をメッシュベルト72上に吸引することができる。これにより、堆積部60からの排出速度を大きくすることができる。さらに、サクション機構76によって、混合物の落下経路にダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物や添加物が絡み合うことを防ぐことができる。
[0052]
 以上のように、堆積部60および第2ウェブ形成部70(ウェブ形成工程)を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態のウェブWが形成される。メッシュベルト72に堆積されたウェブWは、シート形成部80へと搬送される。
[0053]
 なお、図示の例では、ウェブWを調湿する調湿部78が設けられている。調湿部78は、ウェブWに対して水や水蒸気を添加して、ウェブWと水との量比を調節することができる。
[0054]
 シート形成部80は、メッシュベルト72に堆積したウェブWを加圧加熱してシートSを成形する。シート形成部80では、ウェブWにおいて混ぜ合された解繊物および添加物の混合物に、熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いに添加物(樹脂)を介して結着することができる。
[0055]
 シート形成部80は、ウェブWを加圧する加圧部82と、加圧部82により加圧されたウェブWを加熱する加熱部84と、を備えている。加圧部82は、一対のカレンダーローラー85で構成され、ウェブWに対して圧力を加える。ウェブWは、加圧されることによりその厚さが小さくなり、ウェブWの密度が高められる。加熱部84としては、例えば、加熱ローラー(ヒーターローラー)、熱プレス成形機、ホットプレート、温風ブロワー、赤外線加熱器、フラッシュ定着器を用いる。図示の例では、加熱部84は、一対の加熱ローラー86を備えている。加熱部84を加熱ローラー86として構成することにより、加熱部84を板状のプレス装置(平板プレス装置)として構成する場合に比べて、ウェブWを連続的に搬送しながらシートSを成形することができる。ここで、カレンダーローラー85(加圧部82)は、加熱ローラー86(加熱部84)によってウェブWに印加される圧力よりも高い圧力をウェブWに印加することができる。なお、カレンダーローラー85や加熱ローラー86の数は、特に限定されない。
[0056]
 切断部90は、シート形成部80によって成形されたシートSを切断する。図示の例では、切断部90は、シートSの搬送方向と交差する方向にシートSを切断する第1切断部92と、搬送方向に平行な方向にシートSを切断する第2切断部94と、を有している。第2切断部94は、例えば、第1切断部92を通過したシートSを切断する。
[0057]
 以上により、所定のサイズの単票のシートSが成形される。切断された単票のシートSは、排出部96へと排出される。
[0058]
 1.1.2. 堆積部および加湿部
 堆積部60および調湿部(加湿部)78について詳細に説明する。図2は、堆積部60および加湿部78近傍を示す図1の拡大図である。
[0059]
 堆積部60は、繊維(解繊物)と樹脂(樹脂を含む添加物)とを含む材料を堆積させる。堆積部60は、図2に示すように、複数の開口(網の目)61aが形成されたドラム部61と、第1ハウジング部63と、ローラー64a,64bと、サクション機構(第2気流発生部)76と、を備えている。
[0060]
 なお、上記の「1.1.1. 構成」では、第2気流発生部76は第2ウェブ形成部70が備えているものとして説明したが、第2ウェブ形成部70を含めて堆積部60と称してもよい。また、第2気流発生部76は、第2ウェブ形成部70ではなく、堆積部60が備えていてもよい。
[0061]
 第1ハウジング部63は、例えば、ドラム部61を収容している。第1ハウジング部63は、ドラム部61を収容可能な箱状を有し、メッシュベルト72の支持面71に対向する開口を有している。第1ハウジング部63は、解繊物と添加物とを含む材料を堆積させるための堆積領域71aを画定する。堆積部60には、ドラム部61の開口を通過した解繊物と添加物とを含む材料を、堆積領域71a内で支持面71に堆積させることができる。堆積領域71aは、例えば、ローラー64a,64b間の領域であり、より詳しくは、第1ハウジング部63の支持面71の対向する開口によって定められる領域である。
[0062]
 ローラー64a,64bは、第1ハウジング部63に接続されている。具体的には、ローラー64a,64bは、第1ハウジング部63の外側面に接するように設けられている。第1ハウジング部63の外側面にシール部材(例えば、パイルシール)を設け、ローラー64a,64bはシール部材に接するように設けてもよい。ローラー64bは、ローラー64aよりも下流側に位置している。ここで、「下流側」とは、ウェブWが流れる側(ウェブWが排出部96に向かって進行する方向側)のことである。ローラー64bは、ウェブWにとって、第1ハウジング部63の出口に設けられたローラーであり、ウェブWに当接するローラー(第1ローラー)である。
[0063]
 ローラー64a,64bは、例えば、金属製のローラーである。具体的には、ローラー64a,64bの表面の材質は、例えば、アルミニウムである。ローラー64a,64bは、自重やばね等の付勢部材によって付勢され、メッシュベルト72上にウェブWが堆積されていない状態で、メッシュベルト72と接している。ローラー64a,64bは、解繊物と添加物とを含む材料が、第1ハウジング部63とメッシュベルト72との間の隙間から漏出することを抑制することができる。
[0064]
 第2気流発生部76は、メッシュベルト72の支持面71の反対側(背面73側)に設けられている。背面(内周面)73は、支持面(外周面)71と反対を向くメッシュベルト72の面である。図示の例では、第2気流発生部76は、メッシュベルト72に囲まれている領域の内側に設けられている。第2気流発生部76は、メッシュベルト72を介して第1ハウジング部63と対向して配置されている。第2気流発生部76は、解繊物と添加物とを含む材料を、メッシュベルト72の支持面71に堆積させるための気流αを発生させる。気流αは、支持面71と交差する方向の気流であり、例えば、支持面71と直交する方向の気流である。図示の例では、第2気流発生部76は、ドラム部61の開口61aを通過した材料を、背面73側から支持面71に吸引する吸引装置(第2吸引装置)である。第2気流発生部76は、例えば、メッシュベルト72の下方に配置され背面73に対向する開口を有する箱体と、箱体内の空気を吸引する吸引ブロアーにより構成することができる。気流αの発生源となる吸引ブロアーは、箱体内に配置してもよいし、箱体外に配置して配管により箱体と接続してもよい。
[0065]
 加湿部78は、堆積部により堆積されたウェブWを加湿する。加湿部78は、生成器170と、第2ハウジング部172と、ローラー173a,173bと、第1気流発生部176と、備えている。
[0066]
 生成器170は、支持面71側に設けられている。図示の例では、生成器170は、メッシュベルト72に囲まれている領域の外側に設けられている。生成器170は、支持面71側から、液滴Dまたは高湿度の気体を生成する。生成器170は、超音波によって液滴Dを発生させてもよい。生成器170は、例えば、周波数20kHz~数MHzの超音波を溶液(水)に与えて、数nm~数μmの微小な液滴Dを生成してもよい。生成器170は、水蒸気を発生させて高湿度の気体を生成してもよい。ここで、「高湿度の気体」とは、相対湿度70%以上100%以下の気体のことをいう。
[0067]
 第2ハウジング部172は、管171を介して生成器170に接続されている。第2ハウジング部172は、支持面71側に設けられている。第2ハウジング部172は、例えば、箱状の形状を有し、メッシュベルト72の支持面71に対向する開口を有している。第2ハウジング部172は、ウェブWを加湿するための加湿領域71bを画定する。加湿部78は、支持面71に堆積されたウェブWを加湿領域71b内で加湿することができる。加湿領域71bは、例えば、ローラー173a,173b間の領域であり、より詳しくは、第2ハウジング部172の支持面71に対向する開口によって定められる領域である。加湿領域71bは、堆積領域71aよりも下流側に位置している。
[0068]
 ローラー173a,173bは、第2ハウジング部172に接続されている。具体的には、ローラー173a,173bは、第2ハウジング部172の外側面に接するように設けられている。第2ハウジング部172の外側面にシール部材(例えば、パイルシール)を設け、ローラー173a,173bはシール部材に接するように設けてもよい。ローラー173bは、ローラー173aよりも下流側に位置している。さらに、ローラー173aは、ローラー64bよりも下流側に位置している。ローラー173bは、ウェブWにとって、第2ハウジング部172の出口に設けられたローラーであり、加湿部78によって加湿されたウェブWに当接するローラー(第2ローラー)である。
[0069]
 ローラー173a,173bは、自重やばね等の付勢部材によって付勢され、メッシュベルト72上にウェブWが堆積されていない状態で、メッシュベルト72と接している。ローラー173a,173は、第2ハウジング部172とメッシュベルト72との間の隙間から液滴Dや高湿度の気体が漏出することを抑制することができる。
[0070]
 ローラー173bの表面自由エネルギーは、ローラー64bの表面自由エネルギーよりも低くてもよい。さらに、ローラー173bの表面自由エネルギーは、ローラー64a,173aの表面自由エネルギーよりも低くてもよい。例えば、ローラー64bの表面をアルミニウム等の金属で形成し、ローラー173bの表面をPFA(パーフルオロアルコキシフッ素樹脂)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)に代表されるフッ素樹脂で形成することにより、ローラー173bの表面自由エネルギーを、ローラー64bの表面自由エネルギーよりも低くすることができる。
[0071]
 なお、表面自由エネルギーとは、表面張力のことであり、2つの物質(固体、液体、気体、分子、原子など)が接近すると相互に引っ張り合う(くっつき合う)力であって、化学結合(物質そのものを形成している結合)でなく物理結合(分子間力、Van del Waals)による力に基づくものである。表面自由エネルギーは、例えば、公知の計測器を用いて測定することができる。
[0072]
 第1気流発生部176は、メッシュベルト72の背面73側に設けられている。図示の例では、第1気流発生部176は、メッシュベルト72に囲まれている領域の内側に設けられている。第1気流発生部176は、メッシュベルト72を介して第2ハウジング部172と対向して配置されている。第1気流発生部176は、ウェブWを厚み方向に通過する気流βを発生させる。気流βは、支持面71と交差する方向の気流であり、例えば、支持面71と直交する方向の気流である。加湿部78は、第1気流発生部176が発生させる気流βにより、液滴Dまたは高湿度の気体をウェブWに供給する。気流βによって、例えば、液滴Dまたは高湿度の気体は、ウェブWを厚さ方向に通過する。加湿部78によってウェブWに供給させる液滴Dの質量は、例えば、ウェブWの単位体積当たりにおいて、ウェブWの質量の0.1%以上3%以下である。図示の例では、第1気流発生部176は、背面73側から、生成器170により生成された液滴Dまたは高湿度の気体を吸引する吸引装置(第1吸引装置)である。第1気流発生部176は、第2気流発生部76と離間して設けられている。第1気流発生部176は、例えば、メッシュベルト72の下方に配置され背面73に対向する開口を有する箱体と、箱体内の空気を吸引する吸引ブロアーにより構成することができる。気流βの発生源となる吸引ブロアーは、箱体内に配置してもよいし、箱体外に配置して配管により箱体と接続してもよい。
[0073]
 第1気流発生部176による支持面71における気流βの流速は、第2気流発生部76による支持面71における気流αの流速よりも小さい。ここで、「第1気流発生部176による支持面71における気流βの流速」とは、加湿領域71bにおいて支持面71を通過する気流βの(具体的には鉛直方向に通過する気流βの)平均の流速である。「第2気流発生部76による支持面71における気流αの流速」とは、堆積領域71aにおいて支持面71を通過する気流αの(具体的には鉛直方向に通過する気流αの)平均の流速である。第1気流発生部176による支持面71における気流βの流速は、例えば、0.05m/s以上0.2m/sである。第2気流発生部76による支持面71における気流αの流速は、例えば、0.2m/s以上5.0m/sである。気流α,βの流速は、公知の流速計で測定することができる。制御部104によって気流発生部76,176を制御して、気流α,βの流速を調整してもよい。なお、「流速」は、「風速」ともいえる。
[0074]
 シート製造装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
[0075]
 シート製造装置100では、加湿部78は、堆積物(ウェブW)を支持する支持面71に交差する方向の気流であって、ウェブWを通過する気流βを発生させる第1気流発生部176を含み、第1気流発生部176が発生させる気流βにより、液滴Dまたは高湿度の気体をウェブWに供給する。そのため、シート製造装置100では、気流βによってウェブWの内部まで加湿することができ、ウェブWの表面だけに液滴や水分が付着することを抑制することができる。したがって、シート製造装置100では、ウェブWの厚さ方向において均一性よく加湿することができ、単に液滴を噴霧してウェブWの表面だけに液滴や水分を付着させた場合に比べて、ウェブWの表面における液滴や水分の量を減らすことができる。これにより、シート製造装置100では、ローラー173bにウェブWが巻きつくことを抑制することができる。さらに、シート製造装置100では、液滴Dまたは高湿度の気体によって加湿されたウェブWは、加圧部82による加圧時に高密度化することができるため、解繊物間または解繊物と添加物間の結合強度を増加させることができる。
[0076]
 さらに、シート製造装置100では、例えば、気流βによって、特に背面73近傍のウェブWの単位時間あたりにおける加湿量(例えばウェブWに含まれる液滴の量)を増やすことができる。このように、気流βを用いることによって、ウェブWの内部まで効率よく加湿することができる。
[0077]
 シート製造装置100では、堆積部60は、解繊物と添加物とを含む材料を堆積させるための堆積領域71aを画定する第1ハウジング部63を備え、加湿部78は、ウェブWを加湿するための加湿領域71bを画定する第2ハウジング部172を備える。そのため、シート製造装置100では、加湿部78によって第1ハウジング部63内が過度に加湿され濡れることを抑制することができ、シートSの品質が低下することを抑制することができる。例えば、第1ハウジング部63内が加湿部78によって加湿されると、ドラム部61内が濡れて材料が固まってしまったり、第1ハウジング部63の内壁が濡れて材料が付着して固まったりする。そして、ある時点で固まった材料が支持面71に堆積し、ウェブWの厚さがばらついて、シートSの品質が低下する場合がある。
[0078]
 シート製造装置100では、第1気流発生部176は、背面73側に設けられた第1吸引装置であり、堆積部60は、解繊物と添加物とを含む材料を支持面71に堆積させるための気流αを発生させ、背面73側に設けられた第2吸引装置76を備える。そのため、シート製造装置100では、気流αの流量や流速と、気流βの流量や流速と、を別々に設定することができる。
[0079]
 シート製造装置100では、第2ローラー173bの表面自由エネルギーは、第1ローラー64bの表面自由エネルギーよりも低い。そのため、ウェブWが加湿部78によって加湿されてローラーに巻きつきやすくなったときしても、ウェブWが第2ローラー173bに巻きつくことを抑制することができる。なお、第1ローラー64bの表面自由エネルギーを第2ローラー173bの表面自由エネルギーと同じように低くすると(具体的には第1ローラー64bの表面をPFAで形成すると)、コストが高くなったり、第1ローラー64bが破損(例えば、ローラー表面が磨耗)しやすくなったりする場合がある。
[0080]
 シート製造装置100では、第1気流発生部176による支持面71における気流βの流速は、第2気流発生部76による支持面71における気流αの流速よりも小さい。そのため、シート製造装置100では、シートSの品質を向上させつつ、解繊物と樹脂を含む添加物とが離間することを抑制することができる。また、例えば、気流αの流速が気流βの流速よりも小さいと、ドラム部61の回転による気流の影響を受けて、ウェブWの厚さがばらつきシートSの品質が悪化する場合がある。例えば、気流βの流速が気流αの流速よりも大きいと、静電気力で付着している解繊物と添加物とが、気流βによって離間してしまう場合がある。その結果、解繊物同士を結着することができない場合がある。
[0081]
 シート製造装置100では、支持面71側から、液滴Dまたは高湿度の気体を生成する生成器170と、背面73側から、生成器170により生成された液滴Dまたは高湿度の気体を吸引する第1吸引装置(第1気流発生部176)と、を備える。そのため、シート製造装置100では、第1気流発生部176が発生させる気流βにより、液滴Dまたは高湿度の気体をウェブWに供給することができる。これにより、シート製造装置100では、ウェブWの内部まで加湿することができ、ウェブWの表面だけに液滴や水分が付着することを抑制することができ、上記のように、ローラー173bにウェブWが巻きつくことを抑制することができる。
[0082]
 第1実施形態に係るシート製造方法では、例えば、シート製造装置100を用いる。シート製造装置100を用いたシート製造方法では、上記のように、繊維と樹脂とを含む材料を堆積させる工程と、堆積されたウェブWを加湿する工程と、を備え、ウェブWを加湿する工程では、ウェブWを支持する支持面71に交差する方向の気流であって、ウェブWを通過する気流βにより、液滴Dまたは高湿度の気体をウェブWに供給する。そのため、シート製造装置100を用いたシート製造方法では、ローラー173bにウェブWが巻きつくことを抑制することができる。
[0083]
 なお、本発明に係るシート製造装置では、解繊部20を通過した解繊物は、管3を介して、分級部(図示せず)に移送されてもよい。そして、分級部において分級された分級物が、選別部40に搬送されてもよい。分級部は、解繊部20を通過した解繊物を分級する。具体的には、分級部は、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの(樹脂粒や色剤や添加剤など)を分離して除去する。これにより、解繊物の中で比較的大きいもしくは密度の高いものである繊維の占める割合を高めることができる。分級部としては、例えば、サイクロン、エルボージェット、エディクラシファイヤーなどを用いる。
[0084]
 2. 第2実施形態
 2.1. シート製造装置
 次に、第2実施形態に係るシート製造装置について、図面を参照しながら説明する。図3は、第2実施形態に係るシート製造装置200を模式的に示す図であって、図2と同じ部分の拡大図ある。以下、シート製造装置200において、上述したシート製造装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[0085]
 シート製造装置100では、図2に示すように、第1気流発生部176と第2気流発生部76とは、互いに離間して設けられていた。これに対し、シート製造装置200では、図3に示すように、第1気流発生部176と第2気流発生部76とは、背面73側に設けられた共通の吸引装置276である。第1気流発生部176と第2気流発生部76とは、一体的に設けられている。図示の例では、ローラー64b,173aについても、共通のローラーとして一体的に設けられている。
[0086]
 シート製造装置200では、第1気流発生部176と第2気流発生部76とは、共通の吸引装置276である。そのため、吸引装置の図示しない吸引ブロアー(吸引装置において吸引のための気流の発生源となる部分)や配管を共通化することができ、装置の小型化を図ることができる。
[0087]
 シート製造装置200では、ローラー64b,173aは、共通のローラーである。そのため、装置の小型化を図ることができる。なお、図示はしないが、シート製造装置100においても、ローラー64b,173aを共通のローラーとしてもよい。
[0088]
 2.2. シート製造装置の変形例
 次に、第2実施形態の変形例に係るシート製造装置について、図面を参照しながら説明する。図4は、第2実施形態の変形例に係るシート製造装置300を模式的に示す図であって、図2と同じ部分の拡大図である。以下、シート製造装置300において、上述したシート製造装置100,200の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[0089]
 シート製造装置300では、図4に示すように、共通の吸引装置276内に仕切り部材376が設けられている点において、上述したシート製造装置200と異なる。
[0090]
 シート製造装置300では、仕切り部材376によって吸引装置276内は、第1領域276aと第2領域276bとに区画されている。第1領域276aは、第1ハウジング部63の下方に位置し、第2領域276bは、第2ハウジング部172の下方に位置している。図示の例では、仕切り部材376は板状の部材であり、開口部377が設けられている。開口部377によって、第1領域276aと第2領域276bとは、連通している。第1領域276aには、吸引ブロアー378が設けられている。吸引ブロアー378は、吸引装置276において吸引のための気流α,βの発生源となる部分である。図示はしないが、吸引ブロアー378を領域276a,276b外に配置し、吸引ブロアー378と第1領域276aとを配管で接続してもよい。
[0091]
 シート製造装置300では、仕切り部材376によって吸引装置276内は、第1領域276aと第2領域276bとに区画され、仕切り部材376には、第1領域276aと第2領域276bと連通する開口部377が設けられている。さらに、第1領域276aには、吸引ブロアー378が設けられている。そのため、シート製造装置300では、仕切り部材376の位置や、開口部377の位置や大きさによって、気流βの流速を調整することができ、例えば、支持面71における気流βの流速を、支持面71における気流αの流速よりも小さくすることができる。
[0092]
 なお、図5に示すように、仕切り部材376は、複数の開口部377が設けられたメッシュ状であってもよい。さらに、図5に示すように、第2領域276bであって、背面73と対向するようにメッシュ部材379が設けられていてもよい。また、図示はしないが、板状の仕切り部材376とメッシュ状の仕切り部材376とを両方設けてもよい。
[0093]
 なお、本発明に係るシート製造装置によって製造されるシートSは、シート状にしたものを主に指す。しかしシート状ものに限定されず、ボード状、ウェブ状であってもよい。本明細書におけるシートは、紙と不織布に分けられる。紙は、パルプや古紙を原料とし薄いシート状に成形した態様などを含み、筆記や印刷を目的とした記録紙や、壁紙、包装紙、色紙、画用紙、ケント紙などを含む。不織布は紙より厚いものや低強度のもので、一般的な不織布、繊維ボード、ティッシュペーパー(清掃用ティッシュペーパー)、キッチンペーパー、クリーナー、フィルター、液体(廃インクや油)吸収材、吸音材、断熱材、緩衝材、マットなどを含む。なお、原料としてはセルロースなどの植物繊維やPET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリエステルなどの化学繊維や羊毛、絹などの動物繊維であってもよい。
[0094]
 本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。なお、製造部102は、シートを製造できる範囲において、一部の構成を省略したり、他の構成を追加したり、公知の構成と置き換えてもよい。
[0095]
 本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

符号の説明

[0096]
1…ホッパー、2,3,4,5,7,8…管、9…ホッパー、10…供給部、12…粗砕部、14…粗砕刃、20…解繊部、22…導入口、24…排出口、40…選別部、41…ドラム部、42…導入口、44…排出口、45…第1ウェブ形成部、46…メッシュベルト、47,47a…張架ローラー、48…吸引部、49…回転体、49a…基部、49b…突部、50…混合部、52…添加物供給部、54…管、56…ブロアー、60…堆積部、61…ドラム部、61a…開口、62…導入口、63…第1ハウジング部、64a,64b…ローラー、70…第2ウェブ形成部、71…支持面、71a…堆積領域、71b…加湿領域、72…メッシュベルト、73…背面、74…張架ローラー、76…サクション機構、78…調湿部、80…シート形成部、82…加圧部、84…加熱部、85…カレンダーローラー、86…加熱ローラー、90…切断部、92…第1切断部、94…第2切断部、96…排出部、100…シート製造装置、102…製造部、104…制御部、170…生成器、171…管、172…第2ハウジング部、173a,173b…ローラー、176…第1気流発生部、200…シート製造装置、276…吸引装置、276a…第1領域、276b…第2領域、300…シート製造装置、376…仕切り部材、377…開口部、378…吸引ブロアー、379…メッシュ部材、D…液滴、R…方向、S…シート、V,W…ウェブ、α,β…気流

請求の範囲

[請求項1]
 繊維と樹脂とを含む材料を堆積させる堆積部と、
 前記堆積部により堆積された堆積物を加湿する加湿部と、を備え、
 前記加湿部は、前記堆積物を支持する支持面に交差する方向の気流であって、前記堆積物を通過する気流を発生させる第1気流発生部を含み、前記第1気流発生部が発生させる気流により、液滴または高湿度の気体を前記堆積物に供給する、ことを特徴とするシート製造装置。
[請求項2]
 前記堆積部は、前記材料を堆積させるための堆積領域を画定する第1ハウジング部を備え、
 前記加湿部は、前記堆積物を加湿するための加湿領域を画定する第2ハウジング部を備える、ことを特徴とする請求項1に記載のシート製造装置。
[請求項3]
 前記第1気流発生部は、前記支持面と反対を向く背面側に設けられた第1吸引装置であり、
 前記堆積部は、前記材料を前記支持面に堆積させるための気流を発生させ、前記背面側に設けられた第2吸引装置を備える、ことを特徴とする請求項2に記載のシート製造装置。
[請求項4]
 前記堆積部は、前記材料を前記支持面に堆積させるための気流を発生させる第2気流発生部を備え、
 前記第1気流発生部と前記第2気流発生部とは、前記支持面と反対を向く背面側に設けられた共通の吸引装置である、ことを特徴とする請求項2に記載のシート製造装置。
[請求項5]
 前記堆積部は、前記堆積物に当接する第1ローラーを備え、
 前記加湿部は、加湿された前記堆積物に当接する第2ローラーを備え、
 前記第2ローラーの表面自由エネルギーは、前記第1ローラーの表面自由エネルギーよりも低い、ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のシート製造装置。
[請求項6]
 前記堆積部は、前記材料を前記支持面に堆積させるための気流を発生させる第2気流発生部を備え、
 前記第1気流発生部による前記支持面における気流の流速は、前記第2気流発生部による前記支持面における気流の流速よりも小さい、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のシート製造装置。
[請求項7]
 繊維と樹脂とを含む材料を支持面に堆積させる堆積部と、
 前記支持面側から、液滴または高湿度の気体を生成する生成器と、
 前記支持面と反対を向く背面側から、前記生成器により生成された液滴または高湿度の気体を吸引する第1吸引装置と、を備える、ことを特徴とするシート製造装置。
[請求項8]
 前記堆積部は、
 複数の開口が形成されたドラム部と、
 前記背面側から、前記ドラム部の開口を通過した材料を吸引する第2吸引装置と、を備える、ことを特徴とする請求項7に記載のシート製造装置。
[請求項9]
 繊維と樹脂とを含む材料を堆積させる工程と、
 堆積された堆積物を加湿する工程と、を備え、
 前記堆積物を加湿する工程では、
 前記堆積物を支持する支持面に交差する方向の気流であって、前記堆積物を通過する気流により、液滴または高湿度の気体を前記堆積物に供給する、ことを特徴とするシート製造方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]