(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】P2024115131
(43)【公開日】2024-08-26
(54)【発明の名称】分散装置および堆積装置
(51)【国際特許分類】
D04H 1/732 20120101AFI20240819BHJP
B65G 53/04 20060101ALI20240819BHJP
B65G 65/42 20060101ALN20240819BHJP
【FI】
D04H1/732
B65G53/04 A
B65G65/42 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023020624
(22)【出願日】2023-02-14
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091292
【弁理士】
【氏名又は名称】増田 達哉
(74)【代理人】
【識別番号】100173428
【弁理士】
【氏名又は名称】藤谷 泰之
(74)【代理人】
【識別番号】100091627
【弁理士】
【氏名又は名称】朝比 一夫
(72)【発明者】
【氏名】尾曲 奈緒子
(72)【発明者】
【氏名】松田 健作
【テーマコード(参考)】
3F047
3F075
4L047
【Fターム(参考)】
3F047AA03
3F047CA02
3F075AA08
3F075BA01
3F075BB01
3F075CA01
3F075CA04
3F075CA06
3F075CA09
3F075CC03
3F075DA04
4L047AA08
4L047AB02
4L047AB06
4L047EA01
(57)【要約】
【課題】材料を良好に分散することができる分散装置および堆積装置を提供すること。
【解決手段】チャンバーを有し、チャンバー内で繊維を含む材料を撹拌し、分散する分散部と、チャンバーに接続され、チャンバーに材料を空気とともに供給する供給管と、を備え、供給管は、チャンバー側に位置し、第1方向に沿って延在する第1部分と、第1方向と交わる第2方向に沿って延在する第2部分と、第1部分と第2部分とを接続する第3部分と、を有し、第1部分、第2部分および第3部分のうちの少なくとも1つは、内部流路の横断面形状が短軸と長軸とを有する長尺形状をなしていることを特徴とする分散装置。
【選択図】
図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバーを有し、前記チャンバー内で繊維を含む材料を撹拌し、分散する分散部と、
前記チャンバーに接続され、前記チャンバーに前記材料を空気とともに供給する供給管と、を備え、
前記供給管は、前記チャンバー側に位置し、第1方向に沿って延在する第1部分と、前記第1方向と交わる第2方向に沿って延在する第2部分と、前記第1部分と前記第2部分とを接続する第3部分と、を有し、
前記第1部分、前記第2部分および前記第3部分のうちの少なくとも1つは、内部流路の横断面形状が短軸と長軸とを有する長尺形状をなしていることを特徴とする分散装置。
【請求項2】
前記第1部分は、前記内部流路の横断面形状が短軸と長軸とを有する長尺形状をなしている請求項1に記載の分散装置。
【請求項3】
前記長軸の長さをd1とし、前記短軸の長さをd2としたとき、
d2/d1は、0.1以上0.8以下を満足する請求項2に記載の分散装置。
【請求項4】
前記第1部分の長さをL1としたとき、
L1/d1は、2以上200以下を満足する請求項2に記載の分散装置。
【請求項5】
前記第2部分および前記第3部分のうちの少なくとも一方は、前記内部流路の横断面形状が短軸と長軸とを有する長尺形状をなしている請求項2ないし4のいずれか1項に記載の分散装置。
【請求項6】
前記分散部は、互いに並設され、旋回流を形成する第1旋回流形成部および第2旋回流形成部を有し、
前記長軸は、前記第1旋回流形成部および前記第2旋回流形成部が並んでいる方向に沿った向きである請求項2ないし4のいずれか1項に記載の分散装置。
【請求項7】
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の分散装置と、
前記分散部により分散された前記材料を堆積させる堆積部と、を備えることを特徴とする堆積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分散装置および堆積装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年では、水を極力使用しない乾式によるシート製造装置が提案されている。乾式のシート製造装置としては、古紙のような繊維を含む原料を解繊する解繊部と、解繊部で生成された解繊物を気中に分散させる分散部と、分散された解繊物を堆積させる堆積部と、堆積部で生成された堆積物をシート状に成形する成形部と、を備える構成が知られている。
【0003】
特許文献1に記載の装置では、供給管を介して解繊物が分散部に供給され、分散部内で解繊物を撹拌し、ほぐした後に解繊物を分散する。
【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】
しかしながら、特許文献1に記載の装置では、十分にほぐされていない解繊物の塊が分散部に供給されることがあり、この状態が生じると、解繊物の塊の大きさや量等の程度によっては、分散部内での撹拌だけでは十分に解繊物をほぐすことができないおそれがある。この場合、解繊物を効率よく、良好に分散することができず、また、残存した解繊物の塊によって分散部等に目詰まりを生じ、処理効率の低下、装置の故障、装置の停止等の原因になりかねないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の分散装置は、チャンバーを有し、前記チャンバー内で繊維を含む材料を撹拌し、分散する分散部と、
前記チャンバーに接続され、前記チャンバーに前記材料を空気とともに供給する供給管と、を備え、
前記供給管は、前記チャンバー側に位置し、第1方向に沿って延在する第1部分と、前記第1方向と交わる第2方向に沿って延在する第2部分と、前記第1部分と前記第2部分とを接続する第3部分と、を有し、
前記第1部分、前記第2部分および前記第3部分のうちの少なくとも1つは、内部流路の横断面形状が短軸と長軸とを有する長尺形状をなしていることを特徴とする。
【0007】
本発明の堆積装置は、本発明の分散装置と、
前記分散部により分散された前記材料を堆積させる堆積部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】
図1は、本発明の第1実施形態に係る分散装置および堆積装置を備えるシート製造装置を示す概略側面図である。
【
図2】
図2は、
図1に示す分散装置および堆積装置の斜視図である。
【
図8】
図8は、第2実施形態に係る分散装置が備える供給管の第2部分の横断面図(
図5中B-B線断面図に相当)である。
【
図9】
図9は、第3実施形態に係る分散装置が備える供給管の第2部分の横断面図(
図5中B-B線断面図に相当)である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の分散装置および堆積装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0010】
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る分散装置および堆積装置を備えるシート製造装置を示す概略側面図である。
図2は、
図1に示す分散装置および堆積装置の斜視図である。
図3は、
図2中のC-C線断面図である。
図4は、
図2に示す供給管の断面平面図である。
図5は、
図3に示す供給管の縦断面図(x-z平面断面図)である。
図6は、
図5中A-A線断面図(y-z平面断面図)である。
図7は、
図5中B-B線断面図(x-y平面断面図)である。
【0011】
なお、以下では、説明の便宜上、
図1~
図9に示すように、互いに直交する3軸をx軸、y軸およびz軸とする。また、x軸とy軸を含むx-y平面が水平面となっており、z軸が鉛直となっている。z軸方向から見た状態を「平面視」と言う。また、各軸の矢印が向いた方向を「+」、その反対方向を「-」と言う。また、
図1、
図2および
図3の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、各図において、繊維を含む材料が流れる方向、すなわち経時的に進んでゆく方向の先を「下流側」、その反対側を「上流側」とも言う。
【0012】
図1に示すように、シート製造装置100は、本発明の堆積装置の一例である堆積装置10と、シート成形部20と、切断部21と、ストック部22と、回収部27と、を備えている。また、堆積装置10は、原料供給部11と、粗砕部12と、解繊部13と、選別部14と、第1ウェブ形成部15と、細分部16と、混合部17と、本発明の分散装置の一例である分散装置18と、第2ウェブ形成部19と、制御部28と、を備えている。
【0013】
また、シート製造装置100は、加湿部231と、加湿部232と、加湿部233と、加湿部235と、加湿部236とを備えている。その他、シート製造装置100は、ブロアー173と、ブロアー261と、ブロアー262と、ブロアー263とを備えている。
【0014】
また、シート製造装置100では、原料供給工程と、粗砕工程と、解繊工程と、選別工程と、第1ウェブ形成工程と、分断工程と、混合工程と、分散工程と、第2ウェブ形成工程と、シート成形工程と、切断工程とがこの順に実行される。
【0015】
以下、各部の構成について説明する。
図1に示すように、原料供給部11は、粗砕部12に原料M1を供給する原料供給工程を行なう部分である。この原料M1としては、セルロース繊維を含む繊維含有物からなるシート状材料を用いることができる。なお、セルロース繊維とは、化合物としてのセルロースを主成分とし繊維状をなすものであればよく、セルロースの他に、ヘミセルロース、リグニンを含むものであってもよい。また、原料M1は、織布、不織布等、形態は問わない。また、原料M1は、例えば、古紙を解繊して再生、製造されたリサイクルペーパーや、合成紙のユポ紙(登録商標)であってもよいし、リサイクルペーパーでなくてもよい。また、本実施形態では、原料M1は、使用済みまたは不要となった古紙である。
【0016】
粗砕部12は、原料供給部11から供給された原料M1を大気中等の気中で粗砕する粗砕工程を行なう部分である。粗砕部12は、一対の粗砕刃121と、シュート122とを有している。
【0017】
一対の粗砕刃121は、互いに反対方向に回転することにより、これらの間で原料M1を粗砕して、すなわち、裁断して粗砕片M2にすることができる。粗砕片M2の形状や大きさは、解繊部13における解繊処理に適しているのが好ましく、例えば、1辺の長さが100mm以下の小片であるのが好ましく、10mm以上70mm以下の小片であるのがより好ましい。
【0018】
シュート122は、一対の粗砕刃121の下方に配置され、例えば漏斗状をなすものとなっている。これにより、シュート122は、粗砕刃121によって粗砕されて落下してきた粗砕片M2を受けることができる。
【0019】
また、シュート122の上方には、加湿部231が一対の粗砕刃121に隣り合って配置されている。加湿部231は、シュート122内の粗砕片M2を加湿するものである。この加湿部231は、水分を含む図示しないフィルターを有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を粗砕片M2に供給する気化式、特に、温風気化式の加湿器で構成されている。加湿空気が粗砕片M2に供給されることにより、粗砕片M2が静電力によってシュート122等に付着するのを抑制することができる。
【0020】
シュート122は、管241を介して、解繊部13に接続されている。シュート122に集められた粗砕片M2は、管241を通過して、解繊部13に搬送される。
【0021】
解繊部13は、粗砕片M2を気中で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程を行なう部分である。この解繊部13での解繊処理により、粗砕片M2から解繊物M3を生成することができる。ここで「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる粗砕片M2を、繊維1本1本に解きほぐすことをいう。そして、この解きほぐされたものが解繊物M3となる。解繊物M3の形状は、線状や帯状である。また、解繊物M3同士は、絡み合って塊状となった状態、すなわち、いわゆる「ダマ」を形成している状態で存在してもよい。
【0022】
解繊部13は、例えば本実施形態では、高速回転するローターと、ローターの外周に位置するライナーとを有するインペラーミルで構成されている。解繊部13に流入してきた粗砕片M2は、ローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。
【0023】
また、解繊部13は、ローターの回転により、粗砕部12から選別部14に向かう空気の流れ、すなわち、気流を発生させることができる。これにより、粗砕片M2を管241から解繊部13に吸引することができる。また、解繊処理後、解繊物M3を、管242を介して選別部14に送り出すことができる。
【0024】
管242の途中には、ブロアー261が設置されている。ブロアー261は、選別部14に向かう気流を発生させる気流発生装置である。これにより、選別部14への解繊物M3の送り出しが促進される。
【0025】
選別部14は、解繊物M3を、繊維の長さの大小によって選別する選別工程を行なう部分である。選別部14では、解繊物M3は、第1選別物M4-1と、第1選別物M4-1よりも大きい第2選別物M4-2とに選別される。第1選別物M4-1は、その後のシートSの製造に適した大きさのものとなっている。その平均長さは、1μm以上30μm以下であるのが好ましい。一方、第2選別物M4-2は、例えば、解繊が不十分なものや、解繊された繊維同士が過剰に凝集したもの等が含まれる。
【0026】
選別部14は、ドラム部141と、ドラム部141を収納するハウジング部142とを有する。
【0027】
ドラム部141は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。このドラム部141には、解繊物M3が流入してくる。そして、ドラム部141が回転することにより、網の目開きよりも小さい解繊物M3は、第1選別物M4-1として選別され、網の目開き以上の大きさの解繊物M3は、第2選別物M4-2として選別される。
第1選別物M4-1は、ドラム部141から落下する。
【0028】
一方、第2選別物M4-2は、ドラム部141に接続されている管243に送り出される。管243は、ドラム部141と反対側、すなわち、上流側が管241に接続されている。この管243を通過した第2選別物M4-2は、管241内で粗砕片M2と合流して、粗砕片M2とともに解繊部13に流入する。これにより、第2選別物M4-2は、解繊部13に戻されて、粗砕片M2とともに解繊処理される。
【0029】
また、ドラム部141からの第1選別物M4-1は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部141の下方に位置する第1ウェブ形成部15に向かう。第1ウェブ形成部15は、第1選別物M4-1から第1ウェブM5を形成する第1ウェブ形成工程を行なう部分である。第1ウェブ形成部15は、メッシュベルト151と、3つの張架ローラー152と、吸引部153とを有している。
【0030】
メッシュベルト151は、無端ベルトであり、第1選別物M4-1が堆積する。このメッシュベルト151は、3つの張架ローラー152に掛け回されている。そして、張架ローラー152の回転駆動により、メッシュベルト151上の第1選別物M4-1は、下流側に搬送される。
【0031】
第1選別物M4-1は、メッシュベルト151の目開き以上の大きさとなっている。これにより、第1選別物M4-1は、メッシュベルト151の通過が規制され、よって、メッシュベルト151上に堆積することができる。また、第1選別物M4-1は、メッシュベルト151上に堆積しつつ、メッシュベルト151ごと下流側に搬送されるため、層状の第1ウェブM5として形成される。
【0032】
また、第1選別物M4-1には、例えば塵や埃等が混在しているおそれがある。塵や埃は、例えば、粗砕や解繊によって生じることがある。そして、このような塵や埃は、後述する回収部27に回収されることとなる。
【0033】
吸引部153は、メッシュベルト151の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト151を通過した塵や埃を空気ごと吸引することができる。
【0034】
また、吸引部153は、管244を介して、回収部27に接続されている。吸引部153で吸引された塵や埃は、回収部27に回収される。
【0035】
回収部27には、管245がさらに接続されている。また、管245の途中には、ブロアー262が設置されている。このブロアー262の作動により、吸引部153で吸引力を生じさせることができる。これにより、メッシュベルト151上における第1ウェブM5の形成が促進される。この第1ウェブM5は、塵や埃等が除去されたものとなる。また、塵や埃は、ブロアー262の作動により、管244を通過して、回収部27まで到達する。
【0036】
ハウジング部142は、加湿部232と接続されている。加湿部232は、加湿部231と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部142内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、第1選別物M4-1を加湿することができ、よって、第1選別物M4-1がハウジング部142の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。
【0037】
選別部14の下流側には、加湿部235が配置されている。加湿部235は、水を噴霧する超音波式加湿器で構成されている。これにより、第1ウェブM5に水分を供給することができ、よって、第1ウェブM5の水分量が調整される。この調整により、静電力による第1ウェブM5のメッシュベルト151への吸着を抑制することができる。これにより、第1ウェブM5は、メッシュベルト151が張架ローラー152で折り返される位置で、メッシュベルト151から容易に剥離される。
【0038】
加湿部235の下流側には、細分部16が配置されている。細分部16は、メッシュベルト151から剥離した第1ウェブM5を分断する分断工程を行なう部分である。細分部16は、回転可能に支持されたプロペラ161と、プロペラ161を収納するハウジング部162とを有している。そして、回転するプロペラ161により、第1ウェブM5を分断することができる。分断された第1ウェブM5は、細分体M6となる。また、細分体M6は、ハウジング部162内を下降する。
【0039】
ハウジング部162は、加湿部233と接続されている。加湿部233は、加湿部231と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部162内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、細分体M6がプロペラ161やハウジング部162の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。
【0040】
細分部16の下流側には、混合部17が配置されている。混合部17は、細分体M6と結着剤P1とを混合する混合工程を行なう部分である。この混合部17は、結着剤供給部171と、管172と、ブロアー173とを有している。
【0041】
管172の上流側端部は、細分部16のハウジング部162と接続され、管172の下流側端部は、
図3に示すように、ブロアー173の吸入口175に接続されている。ブロアー173の作動により、細分体M6と結着剤P1との混合物M7は、管172内を下流側へ向けて送り出される。
【0042】
管172の途中には、結着剤供給部171が接続されている。結着剤供給部171は、スクリューフィーダー174を有している。このスクリューフィーダー174が回転駆動することにより、結着剤P1を粉体または粒子として管172内に定量的に供給することができる。管172に供給された結着剤P1は、所望の比率で細分体M6と混合されて混合物M7となる。
【0043】
結着剤P1は、例えば、澱粉、デキストリン、グリコーゲン、アミロース、ヒアルロン酸、葛、こんにゃく、片栗粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉、天然ガム糊、繊維誘導糊、海藻類、動物性蛋白質等の天然物由来成分や、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、天然物由来成分であるのが好ましく、澱粉であるのがより好ましい。また、例えば、各種ポリオレフィン、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、各種熱可塑性エラストマー等を用いることもできる。
【0044】
なお、結着剤供給部171から供給されるものとしては、結着剤P1の他に、例えば、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集や結着剤P1の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃えにくくするための難燃剤、シートSの紙力を増強するための紙力増強剤等が含まれていてもよい。または、予めそれらを結着剤P1に含ませて複合化したものを結着剤供給部171から供給してもよい。
【0045】
管172の下流側にはブロアー173が設置され、ブロアー173の下流側には分散装置18が設置され、分散装置18の下流側には第2ウェブ形成部19が設置されている。
図3に示すように、ブロアー173の吐出口176には、分散装置18の供給管8の上流側端部が接続されている。ブロアー173は、通電により駆動するモーターと、該モーターの駆動により回転する羽根とを有し、羽根の回転により気流を発生させ、吸入口175より吸入した空気を吐出口176より吐出する。その他のブロアー261、262、263も同様の構成である。
【0046】
管172内の細分体M6および結着剤P1は、ブロアー173の内部に設置された回転する羽根の作用により発生した気流により、ブロアー173内に導入され、撹拌、混合される。また、ブロアー173は、回転する羽根の作用により、吐出口176より下流側へ向けて気流を放出する。すなわち、分散装置18に向かう気流を発生させる。このような気流により、細分体M6と結着剤P1とを撹拌、混合することができ、得られた混合物M7は、細分体M6と結着剤P1とが均一に分散した状態で、供給管8を経て分散装置18に流入する。また、混合物M7中の細分体M6は、管172およびブロアー173を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。
【0047】
分散装置18は、繊維を含む材料、すなわち、混合物M7における、互いに絡み合った繊維同士をほぐして気中に分散させる分散工程を行うものである。分散装置18は、混合物M7を複数段階で撹拌してほぐし分散する構成となっている。分散装置18の構成については、後に詳述する。この分散装置18によって気中に分散された混合物M7は、落下して、下方に位置する第2ウェブ形成部19に向かう。
【0048】
第2ウェブ形成部19は、分散装置18により分散された混合物M7を堆積させる堆積部であり、混合物M7から第2ウェブM8を形成する第2ウェブ形成工程を行なう部分である。第2ウェブ形成部19は、メッシュベルト191と、張架ローラー192と、吸引部193とを有している。
【0049】
メッシュベルト191は、無端ベルトであり、混合物M7が堆積する。このメッシュベルト191は、4つの張架ローラー192に掛け回されている。そして、張架ローラー192の回転駆動により、メッシュベルト191上の混合物M7は、下流側に搬送される。
【0050】
また、メッシュベルト191上のほとんどの混合物M7は、メッシュベルト191の目開き以上の大きさである。これにより、混合物M7は、メッシュベルト191を通過してしまうのが規制され、よって、メッシュベルト191上に堆積することができる。また、混合物M7は、メッシュベルト191上に堆積しつつ、メッシュベルト191ごと下流側に搬送されるため、層状の第2ウェブM8として形成される。
【0051】
吸引部193は、メッシュベルト191の下方から空気を吸引するサクション機構である。すなわち、吸引部193の作動により、メッシュベルト191の上部付近およびハウジング31の下側開口312付近に-z軸方向へ向かう空気の流れが形成される。これにより、メッシュベルト191上に混合物M7を吸引することができ、よって、混合物M7のメッシュベルト191上への堆積が促進される。
【0052】
吸引部193には、管246が接続されている。また、この管246の途中には、ブロアー263が設置されている。このブロアー263の作動により、吸引部193で吸引力を生じさせることができる。
【0053】
分散装置18の下流側には、加湿部236が配置されている。加湿部236は、加湿部235と同様の超音波式加湿器で構成されている。これにより、第2ウェブM8に水分を供給することができ、よって、第2ウェブM8の水分量が適量に調整される。この調整により、静電力による第2ウェブM8のメッシュベルト191への吸着を抑制することができる。これにより、第2ウェブM8は、メッシュベルト191が張架ローラー192で折り返される位置で、メッシュベルト191から容易に剥離される。
【0054】
なお、加湿部231~加湿部236までに加えられる合計水分量は、例えば、加湿前の材料100質量部に対して0.5質量部以上20質量部以下であるのが好ましい。
【0055】
第2ウェブ形成部19の下流側には、シート成形部20が配置されている。シート成形部20は、第2ウェブM8からシートSを成形するシート成形工程を行なう部分である。このシート成形部20は、加圧部201と、加熱部202とを有している。
【0056】
加圧部201は、一対のカレンダーローラー203を有し、カレンダーローラー203の間で第2ウェブM8を加熱せずに加圧することができる。これにより、第2ウェブM8の密度が高められる。なお、このときの加熱の程度としては、例えば、結着剤P1を溶融させない程度であるのが好ましい。そして、この第2ウェブM8は、加熱部202に向けて搬送される。なお、一対のカレンダーローラー203のうちの一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。
【0057】
加熱部202は、一対の加熱ローラー204を有し、加熱ローラー204の間で第2ウェブM8を加熱しつつ、加圧することができる。この加熱加圧により、第2ウェブM8内では、結着剤P1が溶融して、この溶融した結着剤P1を介して繊維同士が結着する。これにより、シートSが形成される。そして、このシートSは、切断部21に向けて搬送される。なお、一対の加熱ローラー204の一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。
【0058】
シート成形部20の下流側には、切断部21が配置されている。切断部21は、シートSを切断する切断工程を行なう部分である。この切断部21は、第1カッター211と、第2カッター212とを有する。
【0059】
第1カッター211は、シートSの搬送方向と交差する方向、特に直交する方向にシートSを切断するものである。
【0060】
第2カッター212は、第1カッター211の下流側で、シートSの搬送方向に平行な方向にシートSを切断するものである。この切断は、シートSの両側端部、すなわち、+y軸方向および-y軸方向の端部の不要な部分を除去して、シートSの幅を整えるものであり、切断除去された部分は、いわゆる「みみ」と呼ばれる。
【0061】
このような第1カッター211と第2カッター212との切断により、所望の形状、大きさのシートSが得られる。そして、このシートSは、さらに下流側に搬送されて、ストック部22に蓄積される。
【0062】
このようなシート製造装置100が備える各部は、制御部28と電気的に接続されている。そして、これら各部の作動は、制御部28によって制御される。
【0063】
制御部28は、CPU(Central Processing Unit)281と、記憶部282とを有している。CPU281は、例えば、各種の判断や各種の命令等を行なうことができる。
【0064】
記憶部282は、例えば、シートSを製造するプログラム等の各種プログラムや、各種検量線、テーブル等が記憶されている。
【0065】
また、この制御部28は、シート製造装置100に内蔵されていてもよいし、外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。また、外部機器は、例えば、シート製造装置100とケーブル等を介して通信される場合、無線通信される場合、例えばインターネット等のようなネットワークがシート製造装置100を介して接続されている場合等がある。
【0066】
また、CPU281と、記憶部282とは、例えば、一体化されて、1つのユニットとして構成されていてもよいし、CPU281がシート製造装置100に内蔵され、記憶部282が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよいし、記憶部282がシート製造装置100に内蔵され、CPU281が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。
【0067】
次に、分散装置18について説明する。
図2および
図3に示すように、分散装置18は、供給管8と、分散部2とを備える。分散部2は、第1撹拌部5と、第2撹拌部4と、第3撹拌部3と、第1撹拌部5と第2撹拌部4とを接続する接続部7と、を有する。分散装置18は、第1撹拌部5、第2撹拌部4および第3撹拌部3の順で混合物M7を撹拌しつつ、ほぐしながら気中に分散する装置である。第1撹拌部5、第2撹拌部4および第3撹拌部3を順次通過して行くのに従い、混合物M7のほぐしの度合い、すなわち混合物M7が均一、均質となる度合いが進んでゆく。以下、第1撹拌部5、第2撹拌部4および第3撹拌部3の構成について、下流側から上流側に向かって順次説明する。
【0068】
まず、分散装置18において最も下流側に位置する第3撹拌部3について説明する。
第3撹拌部3は、4つの側壁311と、各側壁311の上部に位置する天板313とを有する筐体であるハウジング31で構成されている。ハウジング31の内部には、これら4つの側壁311および天板313で囲まれた第3撹拌空間S3が形成され、第3撹拌空間S3内には、第2撹拌部4が収納されている。このため、第3撹拌空間S3は、分散空間とも言う。また、第2撹拌部4とメッシュベルト191との間の部分の大半は、ハウジング31により覆われている。
【0069】
図3に示すように、第2撹拌部4の放出口44から分散された混合物M7は、ハウジング31の第3撹拌空間S3内に入ると、重力落下により降下する。また、第3撹拌空間S3では、吸引部193の作動により下側開口312に向かう空気の流れが形成されており、混合物M7は、この流れに乗って降下する。このように、放出口44を経て第3撹拌空間S3に入った混合物M7は、重力落下と下方へ向かう気流とにより、第2ウェブ形成部19に向けて適度な速度で降下して行き、その際に撹拌されつつほぐされる。また、混合物M7は、第3撹拌空間S3内を降下する間に、第3撹拌空間S3内での気流の乱れにより揺動、振動、回転や、側壁311の内面への衝突等が生じ、これによっても撹拌によるほぐしが促進される。
【0070】
第3撹拌部3のハウジング31は、メッシュベルト191に臨む下側開口312を有する。下側開口312は、第2撹拌部4で分散され、第3撹拌空間S3内を降下する混合物M7を第2ウェブ形成部19に向けて排出する排出部を構成する。下側開口312とメッシュベルト191との離間距離は、第2ウェブM8の形成に適した値とされ、例えば0mm以上10mm以下とされる。
【0071】
第3撹拌部3のハウジング31を構成する4つの側壁311のうちの少なくとも1つは、鉛直方向に対し傾斜している。本実施形態では、4つの側壁311がそれぞれ鉛直方向に対し傾斜し、下側開口312に向かって広がるようなスカート部を形成している。換言すると、第3撹拌部3の第3撹拌空間S3は、水平面と平行な横断面の面積が、下方すなわち-z軸方向に向かって漸増するような形状をなしている。これにより、第3撹拌空間S3内を第2ウェブ形成部19に向けて降下する混合物M7の撹拌およびほぐし効果がより良好に発揮され、また、メッシュベルト191上で、所望の面積および厚さの、すなわち必要かつ十分な面積および厚さの第2ウェブM8を形成することができる。
【0072】
なお、ハウジング31内の空間は、水平面と平行な横断面の面積が、z軸方向に沿って一定な形状をなしていてもよい。
【0073】
第1撹拌部5および第2撹拌部4により混合物M7が十分に撹拌されてほぐされ、さらに第3撹拌部3の第3撹拌空間S3において撹拌によるほぐしが継続されるため、第2ウェブ形成部19では、繊維の塊(ダマ)のない均質、均一な混合物M7の堆積物、すなわち第2ウェブM8が得られる。
【0074】
天板313には、開口314が設けられている。開口314は、第1撹拌部5の第1撹拌空間500と第2撹拌部4の第2撹拌空間S2とを連通する連通口71でもあり、y軸方向、すなわち回転軸Oと平行な第1方向に延在する長孔で構成されている。第1撹拌部5から供給される混合物M7は、開口314を経て第2撹拌部4内に供給される。
【0075】
また、
図3には図示していないが、第3撹拌部3のハウジング31の側壁311には、加湿部が接続されている。加湿部は、加湿部231と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、第3撹拌部3では、加湿部で生成された加湿空気が第3撹拌部3内の第3撹拌空間S3に供給される。この加湿空気により、第3撹拌空間S3を加湿することができ、よって、第2撹拌部4により分散された混合物M7が第3撹拌部3内の各部、すなわち側壁311および天板313の内面や第2チャンバー41の表面に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。なお、加湿部は、超音波式加湿器で構成されていてもよい。
【0076】
なお、ハウジング31の形状、構造、寸法等は、図示の構成に限定されない。また、ハウジング31の構成材料も特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、アルミニウムまたはアルミニウム系合金、銅または銅系合金等の各種金属材料や、各種樹脂材料等が挙げられる。樹脂材料は、硬質のものでも可撓性を有するものでもよい。後述する第1チャンバー50および第2チャンバー41の構成材料についても、同様である。
【0077】
次に、第3撹拌部3の上流側に位置する第2撹拌部4について説明する。
図2および
図3に示すように、第2撹拌部4は、第2チャンバー41と、第2チャンバー41内で回転する撹拌部材6と、を有する。第2チャンバー41は、第3撹拌部3の天板313の下面に接合され、互いに平行に配置された一対の側壁42と、両側壁42の下端に接合され、混合物M7を放出する放出口44が形成された多孔質スクリーン43と、を有する。放出口44は、複数の小孔で構成される。
【0078】
一対の側壁42は、y軸方向に延在する長尺形状なし、開口314を挟んでx軸方向に所定距離離間して配置されている。
【0079】
多孔質スクリーン43は、y軸方向に延在し、下方すなわち-z軸方向に向かって湾曲突出する半円筒状をなしている。すなわち、多孔質スクリーン43は、y軸を法線とする断面で見たとき、y軸方向のどの位置でも円弧状をなしている。これにより、混合物M7が第2撹拌部4内で円滑に移動することができ、撹拌が良好になされる。また、多孔質スクリーン43の2つの上端は、一対の側壁42の下端にそれぞれ連結されている。また、第2チャンバー41の-y軸側の端部および+y軸側の端部は、それぞれ、図示しない遮蔽壁によって塞がれている。これら一対の遮蔽壁は、後述する撹拌部材6の回転軸を回転可能に支持している。
【0080】
一対の側壁42、多孔質スクリーン43、一対の遮蔽壁および天板313で画成された空間が、混合物M7を収容し、混合物M7を撹拌してほぐす第2撹拌空間S2である。
【0081】
多孔質スクリーン43は、例えば、メッシュのような網状体や、多数の貫通孔を有する板材で構成することができる。これにより、第2撹拌部4内の混合物M7は、多孔質スクリーン43の放出口44を介して第2撹拌空間S2の外側に放出され、第3撹拌空間S3に分散される。また、多孔質スクリーン43の目開きサイズや貫通孔の大きさを適宜設定することにより、所望の繊維長さを有する混合物M7を優先的に分散させてメッシュベルト191上に堆積させることができる。
【0082】
撹拌部材6は、第2撹拌部4の第2撹拌空間S2内で回転することにより、第2撹拌部4内に供給された混合物M7を撹拌してほぐしつつ、多孔質スクリーン43からの分散を促進する機能を有する。撹拌部材6は、回転軸Oの回りに等角度間隔で配置された4つの羽根61を有する。羽根61は、y軸方向に延在する長尺な板材で構成されている。また各羽根61の一方の長辺側の端部は、互いに連結されており、その連結された部分を回転中心、すなわち、回転軸Oとして回転する。本実施形態では、撹拌部材6は、回転軸Oを法線とする断面が十字状をなしている。
【0083】
また、撹拌部材6は、例えばモーターおよび減速機で構成される図示しない回転駆動源に連結されており、この回転駆動源は
図1に示す制御部28によってその作動が制御される。本実施形態では、撹拌部材6は、+y軸側から見て時計回りに回転する。
【0084】
撹拌部材6の回転により、各羽根61が第2撹拌空間S2内の混合物M7を撹拌しつつ、ほぐしながら、多孔質スクリーン43に適量を押しつける。これにより、混合物M7が過度に供給されて多孔質スクリーン43に目詰まりが生じるのを防止しつつ、多孔質スクリーン43の全域から万遍なく良好に混合物M7を放出し、分散させることができる。
【0085】
また、撹拌部材6は、各羽根61が側壁42および多孔質スクリーン43と離間した状態で回転する。これにより、撹拌部材6の回転が円滑になされるとともに、羽根61と多孔質スクリーン43との間で混合物M7に過剰に圧力がかかるのを防止することができ、より良好な分散を行うことができる。
【0086】
なお、本実施形態では、羽根61は、4つ設けられている場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、1~3つでもよく、4つ以上であってもよい。また、各羽根61は、平板状である場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、回転軸Oを法線とする断面で見たとき、一方向に湾曲した形状をなしていてもよい。このように、撹拌部材6の構成、特に羽根61の形状、枚数、配置等は図示の構成に限定されない。また、第2撹拌部4では、撹拌部材6自体が省略されていてもよく、あるいは、図示と異なる撹拌機構、例えば回転せず、往復動する撹拌部材を有する機構が設置されていてもよい。
また、第2チャンバー41の形状、構造、寸法等も図示の構成に限定されない。
【0087】
第2撹拌部4は、第3撹拌部3による混合物M7の分散に先立って、回転する撹拌部材6により混合物M7を撹拌しほぐした状態で第3撹拌部3に供給する。これにより、第3撹拌部3では、比較的軽度の撹拌、比較的低速度の撹拌または撹拌の強さが比較的弱い撹拌でも混合物M7をさらに高いレベルでほぐすことができ、その結果、均一かつ均質で良好な混合物M7を第2ウェブ形成部19に供給することができる。
【0088】
なお、撹拌部材6は、省略されていてもよい。この場合、例えば、第2チャンバー41内に、例えば、1方向の直線的な流れ、1または2以上の旋回中心を持つ旋回流、方向性のない不規則な流れ等による気流を形成して、混合物M7を撹拌しほぐすことが好ましい。
【0089】
次に、第2撹拌部4の上流側に位置する第1撹拌部5について説明する。
第1撹拌部5は、第3撹拌部3の天板313の上方に設置されている。
図3および
図4に示すように、第1撹拌部5は、供給管8から供給された混合物M7を、第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bにより撹拌してほぐしながら第2撹拌部4に供給するものである。第1撹拌部5は、内部に第1撹拌空間500を有する第1チャンバー50を備える。第1チャンバー50は、天板51と、天板51の縁部から下方すなわち-z軸方向に向けて立設された側壁52とを有する。天板51は、平面視でメガネのような形状をなしている。側壁52は、天板51の縁部の全周にわたって、天板51の下方部分の空間を囲むように設けられている。
【0090】
側壁52の上方すなわち+z軸側で、かつ-x軸側の部分には、接続ポート54が設けられている。接続ポート54は、-x軸方向に向かって突出するように形成された筒状のポートである。接続ポート54には、供給管8の下流側の端部80が接続されている。一方、供給管8の上流側の端部は、ブロアー173の吐出口176に接続されている。ブロアー173の作動により、細分体M6および結着剤P1の混合物M7は、吐出口176より吐出され、供給管8および接続ポート54を順次経て、第1チャンバー50内に空気とともに流入する。供給管8は、所望の剛性を有する材料で構成されているが、その全部または一部が可撓性を有する材料で構成されていてもよい。
【0091】
本実施形態では、供給管8の端部80および接続ポート54は、それらの管軸がx軸方向と平行に配置されている。ただし、これに限らず、端部80および接続ポート54は、x軸に対し所定角度傾斜して配置されていてもよい。
【0092】
後述するように、供給管8は、第1部分81と、第2部分82と、第3部分83とを有する。供給管8の各部の形状、長さ、構成材料等については後に詳述する。
【0093】
また、第1チャンバー50は、その下部に、下方へ向けて開放する下側開口53を有する。下側開口53は、側壁52の下端、すなわち-z軸側の端部に沿って形成された開口である。第1チャンバー50は、下側開口53が第3撹拌部3の天板313に塞がれるように天板313の上面に接合されている。
【0094】
下側開口53は、平面視で、すなわちz軸方向から見たとき、開口314を包含している。これにより、第1チャンバー50の内部、すなわち第1旋回流形成部50Aの撹拌空間500Aおよび第2旋回流形成部50Bの撹拌空間500Bと、第2チャンバー41の内部、すなわち第2撹拌空間S2とが、下側開口53および開口314を介して連通する。換言すると、開口314は、第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bと、第2チャンバー41とを連通する連通口71である。
【0095】
そして、連通口71が形成された天板313は、その下面側で第2撹拌部4の第2チャンバー41を支持固定するとともに、その上面側で第1撹拌部5の第1チャンバー50を支持固定している。すなわち、第2撹拌部4の第2チャンバー41と第1撹拌部5の第1チャンバー50とは、天板313を介して接続されている。これにより、天板313は、第2撹拌部4と第1撹拌部5とを接続する接続部7として機能するものである。
【0096】
ただし、この構成に限定されず、接続部7は、他の構成のもの、例えば第1チャンバー50と第2チャンバー41と接続する接続管やダクト等の接続部材で構成されていてもよい。
【0097】
図4に示すように、第1チャンバー50は、混合物M7を含む空気の第1旋回流5Aを形成する第1旋回流形成部50Aと、第1旋回流形成部50Aと連通し、混合物M7を含む空気の第2旋回流5Bを形成する第2旋回流形成部50Bとを有する。第1旋回流5Aの旋回方向は、第2旋回流5Bの旋回方向と反対方向である。第1旋回流形成部50Aと第2旋回流形成部50Bとは、境界部56を介して連通している。
【0098】
第1チャンバー50は、その内部に、混合物M7を撹拌してほぐす第1撹拌空間500を有する。第1撹拌空間500は、天板51、側壁52および天板313によって囲まれた空間である。第1撹拌空間500は、互いに連通する撹拌空間500Aおよび撹拌空間500Bで構成される。第1旋回流形成部50Aの内部空間が撹拌空間500Aであり、第2旋回流形成部50Bの内部空間が撹拌空間500Bである。
【0099】
第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bは、y軸方向に沿って、すなわち開口314の延在方向に沿って、または回転軸Oの軸方向に沿って並んで配置されている。第1旋回流形成部50Aが+y軸側に位置しており、第2旋回流形成部50Bが-y軸側に位置している。供給管8の端部80および接続ポート54は、第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bの境界部56に接続されている。
【0100】
側壁52の内面、すなわち第1撹拌空間500に臨む面の、境界部56における+x軸側の部分には、突出部55が設けられている。突出部55は、-x軸側、すなわち、接続ポート54側に向かって山形形状に突出形成されている。突出部55は、-x軸に行くにつれて幅が狭くなっており、先端が尖っている。突出部55は、z軸方向の全域にわたって形成されている。なお、突出部55は、省略されていても、上記効果を得ることができる。
【0101】
第1旋回流形成部50Aは、混合物M7を含む空気の第1旋回流5Aが形成される部分であり、第2旋回流形成部50Bは、混合物M7を含む空気の第2旋回流5Bが形成される部分である。
【0102】
図4に示すように、第1旋回流形成部50Aにおける側壁52の内面は、外側に向かって突出するように湾曲した第1湾曲面501Aである。第1湾曲面501Aは、+x軸側の部分よりも+y軸側の部分の方が、曲率が大きくなっている。
【0103】
第2旋回流形成部50Bにおける側壁52の内面は、外側に向かって突出するように湾曲した第2湾曲面501Bである。第2湾曲面501Bは、+x軸側の部分よりも-y軸側の部分の方が、曲率が大きくなっている。
【0104】
図4に示すように、第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bは、それらの境界部56に対し対称的な形状をなしている。すなわち、第1湾曲面501Aおよび第2湾曲面501Bは、境界部56に対し対称的な形状をなしている。これにより、第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bの形状等をバランス良く形成することができ、両旋回流の強度や旋回速度をより均等にすることができる。なお、境界部56は、x-z平面と平行な面で構成される。
【0105】
供給管8を下流方向へ流れ、接続ポート54から第1撹拌空間500に供給された混合物M7を含む空気(以下単に「空気」と言うことがある。)は、第1撹拌空間500内でまず+x軸方向に進み、突出部55に当たり+y軸側および-y軸側に分流される。すなわち、接続ポート54から第1撹拌空間500に供給された空気は、突出部55によって、撹拌空間500Aおよび撹拌空間500Bのそれぞれに分流される。
【0106】
ここで、分流されて撹拌空間500Aへ流れる空気の量すなわち混合物M7の量と、撹拌空間500Bへ流れる空気の量すなわち混合物M7の量とは、ほぼ等しいのが好ましいが、これに限らず、例えば、前者の空気量VAと後者の空気量VBとの比が、1:5~5:1の範囲であってもよい。
【0107】
撹拌空間500Aに分流された空気は、第1湾曲面501Aに沿って
図4中反時計回りに旋回しつつ、下方(-z軸方向)および旋回の中心部に向かって流れ、第1旋回流5Aを形成する。一方、撹拌空間500Bに分流された空気は、第2湾曲面501Bに沿って
図4中時計回りに旋回しつつ、下方(-z軸方向)および旋回の中心部に向かって流れ、
図3に示すような第2旋回流5Bを形成する。第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bは、第1撹拌空間500の下部に達すると、天板313に形成された開口314、すなわち連通口71に向かう。
【0108】
第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bは、互いに反対方向に旋回しつつ、開口314に向かう気流である。接続ポート54から空気とともに供給された混合物M7は、突出部55付近において分流され、第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bのそれぞれの気流に乗って撹拌され、ほぐされる。そして、混合物M7を含む第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bは、開口314付近で合流して、さらに撹拌が促進され、十分にほぐされた状態で、開口314を通過し、第2撹拌部4内に流入する。
【0109】
このように、第1撹拌部5は、第2撹拌部4による混合物M7の分散に先立って、第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bによって混合物M7を撹拌し、ほぐした状態で第2撹拌部4に混合物M7を供給する。これにより、第2撹拌部4では、混合物M7を効率良く良好に撹拌してほぐし、分散することができる。すなわち、混合物M7が多孔質スクリーン43の放出口44を通過する際に、放出口44が目詰まりするのを防止しつつ、かつ、多孔質スクリーン43の全域から万遍なく混合物M7を分散させることができる。これにより、混合物M7の円滑、良好な分散を行うことができる。
【0110】
図3および
図4に示すように、第1撹拌空間500のx軸方向の長さ(最大長さ)をLxとし、第1撹拌空間500のy軸方向の長さ(最大長さ)をLyとし、第1撹拌空間500のz軸方向の長さ(最大長さ)をLzとしたとき、以下のような関係を満足することが好ましい。
【0111】
Ly/Lxは、特に限定されないが、1.0以上5.0以下であるのが好ましく、2.0以上4.0以下であるのがより好ましい。これにより、第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bをより良好に形成することができ、混合物M7の撹拌、ほぐし効果が高まる。
【0112】
Lz/Lxは、特に限定されないが、0.5以上10.0以下であるのが好ましく、1.0以上5.0以下であるのがより好ましい。これにより、第1撹拌空間500のz軸方向の長さ、すなわち第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bのパス長さを十分に確保することができ、混合物M7を十分に撹拌してほぐすことができる。
【0113】
なお、図示されていないが、第1チャンバー50の内部に、整流板を設けることもできる。これにより、第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bの形状等をより良好に形成することができ、混合物M7の撹拌によるほぐし効果をより高めることができる。
【0114】
図3に示すように、開口314は、平面視で、すなわちz軸方向から見たとき、回転軸Oとは重ならない位置に設けられている。すなわち、開口314は、回転軸Oよりも-x軸側に設けられている。これにより、第1撹拌部5から第2撹拌部4に供給された混合物M7は、開口314の直下で回転する撹拌部材6の羽根61に即座に衝突することとなる。よって、撹拌部材6による撹拌をより良好に行うことができる。特に、
図3に示すように、開口314が回転軸Oよりも-x軸側に設けられ、かつ、+y軸側から見て撹拌部材6が反時計回りに回転している場合、開口314を通過して下方へ向かう混合物M7は、上昇して来る羽根61に正面から衝突することとなる。よって、撹拌部材6による撹拌をさらに効率良く良好に行うことができ、混合物M7のほぐし効果がより高まる。
【0115】
なお、上記の構成に限定されず、開口314は、平面視で回転軸Oよりも+x軸側に設けられていてもよく、平面視で回転軸Oと重なる位置に設けられていてもよい。開口314が回転軸Oよりも+x軸側に設けられている場合には、例えば、混合物M7の繊維の繊維長が比較的長い場合や、混合物M7の単位時間当たりの供給量が多い場合でも、第2撹拌部4内で塊を形成しにくいという利点がある。
【0116】
また、撹拌部材6は、その回転方向を時計回りと反時計回りとに切り替えることが可能なように構成されていてもよい。この場合、開口314が、平面視で回転軸Oと重ならない位置に設けられていれば、撹拌部材6の回転方向を切り替えることによって、上述したいずれの効果をも選択的に得ることができる。
【0117】
なお、上記構成に限定されず、連通口71(開口314)は、複数の孔で構成され、各孔がy軸方向、すなわち第1方向に沿って並んで配置された構成であってもよい。またy軸方向に沿って配置された複数の孔を、x軸方向に複数列配置してもよい。
【0118】
また、接続部7において、連通口71(開口314)の形状、寸法や、開口面積を調整可能な構成としてもよい。連通口71の開口面積を調整する方法としては、連通口71の開度を連続的または段階的に変え得るように連通口71を遮蔽するシャッターを設置することが挙げられる。また、接続部7において、第1撹拌部5および第2撹拌部4に対する連通口71の形成位置を調整可能な構成としてもよい。これにより、供給管8からの混合物M7の供給量、流速、流量等の諸条件に応じ、混合物M7の撹拌によるほぐしに最適な連通口71の条件を設定することができる。
【0119】
本実施形態では、第1撹拌部5は、互いに反対方向に旋回する第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bにより混合物M7を撹拌する構成であるが、第1撹拌部5の構成は、これに限定されない。第1撹拌部5は、例えば1方向の直線的な流れ、同一方向の1または2以上の旋回流、方向性のない不規則な流れ等による気流を形成して、混合物M7を撹拌しほぐす構成であってもよい。そのため、第1チャンバー50の形状、構造、寸法等も図示の構成に限定されない。
【0120】
このような分散装置18では、混合物M7が第1撹拌部5、第2撹拌部4および第3撹拌部3の順で撹拌されてほぐされながら分散される。すなわち、分散装置18は、混合物M7を複数段階(本実施形態では、3段階)で撹拌しつつ、ほぐしながら分散を行う。前述したように、第1撹拌部5では、第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bにより混合物M7を撹拌してほぐす。第2撹拌部4では、撹拌部材6の回転により混合物M7を撹拌してほぐす。第3撹拌部3では、混合物M7を主に重力落下および下方へ向かう気流により撹拌しつつほぐす。このように、混合物M7を複数段階で、特に各段階において異なる撹拌条件で撹拌してほぐすことにより、これらの相乗効果が発揮され、混合物M7を円滑、良好に分散することができる。
【0121】
なお、本実施形態では、第1撹拌部5、第2撹拌部4および第3撹拌部3の3段階で混合物M7をほぐす構成であったが、本発明ではこれに限定されず、第3撹拌部3を省略し、第1撹拌部5および第2撹拌部4の2段階でほぐす構成であってもよい。
【0122】
また、前述したように、供給管8の下流側の端部80、すなわち第1部分81の+x軸側の端部80は、第1旋回流形成部50Aと第2旋回流形成部50Bとの境界部56に接続されている。これにより、供給管8から供給された混合物M7は、第1旋回流形成部50Aと第2旋回流形成部50Bとに均等に、またはできるだけ均等に近づくように分けられ、第1旋回流5Aと第2旋回流5Bとをバランスよく形成することができる。よって、第1撹拌部5において混合物M7をムラなく撹拌してほぐすことができる。
【0123】
次に、供給管8について説明する。
図5に示すように、供給管8は、第1部分81と、第2部分82と、第1部分81および第2部分82とを接続する第3部分83とを有する。第1部分81、第2部分82および第3部分83は、それぞれ、内部が互いに連通しており、内部流路800が形成されている。
【0124】
第1部分81の第3部分83との境界は、内部流路800の横断面形状が同じ部分(後述するように、長尺形状)までとし、第2部分82の第3部分83との境界は、内部流路800の横断面形状が同じ部分(後述するように、円形)までとする。
【0125】
第1部分81は、第1チャンバー50側(+x軸側)に位置し、x軸方向(第1方向)に沿って延在している。第1部分81の
図5中左側の端部が端部80であり、端部80が第1チャンバー50の接続ポート54に接続されている。第1部分81の
図5中右側の端部は、第3部分83に接続されている。
【0126】
第2部分82は、z軸方向に沿って延在している。第2部分82の
図5中上側の端部は、第3部分83に接続され、第2部分82の
図5中下側の端部は、
図3に示すブロアー173の吐出口176に接続されている。
【0127】
なお、第2部分82は、第1部分81と交わる方向に延在していればよく、例えば、y軸方向に沿って延在していてもよい。
【0128】
第3部分83は、第1部分81と第2部分82との間に位置し、第1部分81と第2部分82とを接続する湾曲または屈曲した部分である。第3部分83は、-x軸側かつ+z軸側の位置において、内面に反射面831を有する。反射面831は、y軸方向から見たとき、x軸およびz軸に対して傾斜した平面で構成される。この反射面831によって、第2部分82から第3部分83内に流下してきた混合物M7が反射し、方向転換して第1部分81に円滑に移行することができる。
【0129】
なお、第3部分83の反射面831は、平面以外の形状、例えば、内部流路800に対し凹状の湾曲面で構成されていてもよい。
【0130】
第1部分81、第2部分82および第3部分83は、それぞれ別部材部材で構成され、これらを例えば溶接、ろう接、接着剤による接着、嵌合、かしめ等の方法により接続することで供給管8を構成している。ただし、これに限らず、第1部分81と第2部分82、第2部分82と第3部分83、または第1部分81、第2部分82および第3部分83の全てが、一体的に形成されていてもよい。
【0131】
第1部分81の第3部分83との境界付近の内壁面および第2部分82と第3部分83との境界付近の内壁面は、いずれも、滑らかな形状変化となっているのが好ましい。これにより、内部流路800の流路抵抗を低く抑えることができ、混合物M7を第1チャンバー50へ効率よく供給、搬送することができる。
【0132】
供給管8を構成する第1部分81、第2部分82、第3部分83の構成材料は、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、アルミニウムまたはアルミニウム系合金、銅または銅系合金等の各種金属材料や、各種樹脂材料等が挙げられる。樹脂材料は、硬質のものでも可撓性を有するものでもよい。
【0133】
このような供給管8では、
図6に示すように、第1部分81は、内部流路800の横断面形状が長尺形状なしており、
図7に示すように、第2部分82の内部流路800の横断面形状が内径dを有する円形をなしている。
【0134】
図6に示すように、第1部分81の内部流路800の横断面形状は、短軸JSと長軸JLとを有する長尺形状である。短軸JSは、第1部分81の内部流路800の横断面形状におけるz軸方向の最大長さを有し、長軸JLは、第1部分81の内部流路800の横断面形状におけるy軸方向の最大長さを有する。
【0135】
第1部分81の内部流路800の横断面形状は、図示の構成では、角が丸みを帯びた矩形をなしている。ただし、この構成に限定されず、楕円形であってもよく、あるいは、長方形、台形等の矩形であってもよい。
【0136】
このような供給管8では、内部流路800の横断面形状が円形の第2部分82では、旋回流が形成され易く、混合物M7は、管軸回りに旋回しつつ第3部分83に向かうおそれがある。なお、旋回流が形成されることにより、混合物M7は、第3部分83内において、塊の状態で、ある位置に偏在した状態で流下するおそれがある。
【0137】
第3部分83では、混合物M7は、反射面831にて方向転換され、旋回流が弱まった状態で第1部分81に向かう。そして、第1部分81では、内部流路800の横断面形状が長尺形状であるため、第3部分83で残存している旋回流が進入したとしても、その旋回流は、抑制され徐々に消失する。よって、混合物M7は、第1部分81の内部流路800の横断面形状の全域に万遍なく行きわたった状態で、端部80を通過する。このような状態で第1部分81を混合物M7が流下し、端部80を通過することにより、混合物M7は、第1チャンバー50内に偏りなく均一に供給される。よって、第1チャンバー50内での分散性が向上する。特に、混合物M7が第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bに均一に分配され、前述した第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bによる攪拌、ほぐし効果をより顕著に得ることができる。
【0138】
第3部分83の内部流路の横断面形状は、反射面831よりも第1部分81側は、第1部分81の内部流路800の横断面形状と同じ形状(長尺形状)、大きさであり、反射面831よりも第2部分82側は、第2部分82の内部流路800の横断面形状と同じ形状(円形)、大きさである。
【0139】
ただし、この構成に限定されず、第3部分83の内部流路の横断面形状は、その全長にわたって第1部分81の内部流路の横断面形状と同じ形状、大きさであってもよく、第2部分82の内部流路の横断面形状と同じ形状、大きさであってもよい。
本発明では、第3部分83の形態、形状に関しては、第1部分81と第2部分82とを接続する部分であれば上述したものに限定されず、例えば比較的長さの短い湾曲または屈曲した部分を有する短管、コネクタ、エルボ、Y字管、T字管のようなものであってもよい。
【0140】
また、長軸JLは、第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bが並んでいる方向、すなわちy軸方向に沿った向きである。これにより、第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bに、より均等に分配することができる。よって、混合物M7は、連通口71の長手方向の全域から万遍なく第2撹拌部4に供給される。
【0141】
長軸JLの長さd1と、短軸JSの長さd2との比d2/d1は、1より小さければ特に限定されないが、0.1以上0.8以下であることが好ましく、0.3以上0.6以下であることがより好ましい。これにより、第1部分81の内部流路800における旋回流の形成を十分に抑制し、混合物M7を第1チャンバー50内により偏りなく供給することができる。
【0142】
比d2/d1が大きすぎると、他の条件、例えば第1部分81の長さL1によっては、旋回流の形成を抑制する効果が十分に発揮されないことがあり、上記効果が薄れてしまう傾向を示す。一方、比d2/d1が小さすぎると、内部流路800の横断面積が小さくなる等の理由で流路抵抗が増大し、混合物M7の第1チャンバー50への供給量が不足するおそれがある。
【0143】
短軸JSの長さd2は、第2部分82の内径dよりも短いことが好ましい。長さd2は、内径dの10%以上90%以下であることが好ましく、30%以上70%以下であることがより好ましい。これにより、内部流路800内での旋回流の発生の抑制効果をより高めることができる。
【0144】
短軸JSの長さd2が短すぎると、混合物M7の第1部分81内の円滑な流下を阻害してしまうおそれがある。一方、短軸JSの長さd2が長すぎると、第1部分81の内部流路の横断面積が増大し、流速が遅くなり、混合物M7が第1部分81でランダムに偏ってしまう傾向を示す。
【0145】
長軸JLの長さd1は、第2部分82の内径dよりも同じかそれ以上であるのが好ましい。長さd1は、内径dの30%以上200%以下であることが好ましく、50%以上100%以下がより好ましい。これにより、内部流路800内での旋回流の発生の抑制効果をより高めることができる。
【0146】
長軸JLの長さd1が短すぎると、第1部分81の内部流路の横断面積が過剰に狭くなり、混合物M7の量によっては、円滑な流下が難しくなるおそれがある。一方、長軸JLの長さd1が長すぎると、第1部分81の内部流路の横断面積が増大し、流速が遅くなり、混合物M7が第1部分81内でランダムに偏ってしまう傾向を示す。
【0147】
また、第1部分81の長さL1(x軸方向の全長)と、長軸JLの長さd1との比L1/d1は、特に限定されないが、2以上2000以下であるのが好ましく、10以上200以下であるのがより好ましい。これにより、第1部分81の長さL1を十分に確保することができ、混合物M7を第1チャンバー50内により確実に偏りなく供給することができる。
【0148】
また、第1部分81の長さL1を、前述した第1撹拌空間500のx軸方向の長さ(最大長さ)Lxと比較すると、L1/Lxは、特に限定されないが、0.6以上150以下であるのが好ましく、1.0超70以下であるのがより好ましく、3.0以上50以下であるのがさらに好ましい。これにより、第1チャンバー50の上流側直前である第1部分81の内部流路800内での旋回流の形成を十分に抑制し、内部流路800内での混合物M7の偏りが十分に抑制されるとともに、第1旋回流5Aおよび第2旋回流5Bをより良好に形成することができる。その結果、混合物M7の撹拌、ほぐし効果、すなわち分散性をより高めることができる。
【0149】
以上説明したように、分散装置18は、チャンバーとしての第1チャンバー50を有し、第1チャンバー50内で繊維を含む材料としての混合物M7を撹拌し、分散する分散部2と、第1チャンバー50に接続され、第1チャンバー50に混合物M7を空気とともに供給する供給管8と、を備える。また、供給管8は、第1チャンバー50側に位置し、第1方向の一例であるx軸方向に沿って延在する第1部分81と、x軸方向と交わる第2方向の一例であるz軸方向に沿って延在する第2部分82と、前記第1部分81と前記第2部分82とを接続する第3部分83と、を有し、第1部分81、第2部分82および第3部分83のうちの少なくとも1つ(本実施形態では、第1部分81と第3部分83の一部)は、内部流路800の横断面形状が短軸JSと長軸JLとを有する長尺形状をなしている。これにより、供給管8の内部流路800内で旋回流が形成されること等による内部流路800内での混合物M7の偏りが抑制され、その結果、混合物M7を第1チャンバー50内に偏りなく供給することができる。よって、第1チャンバー50内での混合物M7の分散性の向上を図ることができる。
【0150】
なお、分散部2は、第1撹拌部5が省略されていてもよい。この場合、供給管8の下流側の端部80は、第2撹拌部4の第2チャンバー41に接続される。すなわち、第2撹拌部4の第2チャンバー41が、本発明における「チャンバー」に相当することとなる。
【0151】
また、本発明の堆積装置10は、本発明の分散装置18と、分散部2により分散された前記材料としての混合物M7を堆積させる堆積部としての第2ウェブ形成部19と、を備える。これにより、供給管8の内部流路800内で旋回流が形成されること等による内部流路800内での混合物M7の偏りが抑制され、その結果、混合物M7を第1チャンバー50内に偏りなく供給することができる。よって、第1チャンバー50内での混合物M7の分散性の向上を図ることができ、その結果、均一な厚さで均質な堆積物(第2ウェブM8)を得ることができる。
【0152】
また、前述したように、第1部分81は、内部流路800の横断面形状が短軸JSと長軸JLとを有する長尺形状をなしている。これにより、第1チャンバー50の上流側直前である第1部分81の内部流路800内で旋回流が形成されること等による内部流路800内での混合物M7の偏りが抑制される。その結果、混合物M7を第1チャンバー50内に偏りなく均一に供給することができる。よって、第1チャンバー50内での混合物M7の分散性をより向上させることができる。
【0153】
なお、第1部分81のみならず、第2部分82および第3部分83のうちの少なくとも一方、特に両方は、内部流路800の横断面形状が長尺形状をなしていてもよい。
【0154】
また、前述したように、長軸JLの長さをd1とし、短軸JSの長さをd2としたとき、d2/d1は、0.1以上0.8以下を満足する。これにより、内部流路800内で旋回流の形成を十分に抑制することができ、混合物M7を第1チャンバー50内により偏りなく供給することができる。
【0155】
また、前述したように、第1部分81の長さをL1としたとき、L1/d1は、2以上2000以下を満足する。これにより、横断面形状が長尺形状である第1部分81の長さL1を十分に確保することができ、混合物M7を第1チャンバー50内に偏りなく均一に供給する効果を安定して維持することができる。
【0156】
また、前述したように、分散部2は、互いに並設され、旋回流を形成する第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bを有し、長軸JLは、第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bが並んでいる方向に沿った向きである。これにより、第1旋回流形成部50Aおよび第2旋回流形成部50Bにより混合物M7を均等に分配することができる。よって、混合物M7は、連通口71の長手方向の全域から万遍なく第2撹拌部4に供給される。その結果、分散部2での混合物M7の分散性をより向上させることができる。
【0157】
<第2実施形態>
図8は、第2実施形態に係る分散装置が備える供給管の第2部分の横断面図(
図5中B-B線断面図に相当)である。
【0158】
以下、
図8を参照しつつ本発明の分散装置および堆積装置の第2実施形態について説明するが、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【0159】
図8に示すように、供給管8Aの第2部分82の内部流路800の横断面形状は、短軸JSと長軸JLとを有する長尺形状である。短軸JSは、y軸方向に沿っており、長軸JLは、x軸方向に沿っている。短軸JSは、第2部分82の内部流路800の横断面形状におけるy軸方向の最大長さを有し、長軸JLは、第2部分82の内部流路800の横断面形状におけるx軸方向の最大長さを有する。
【0160】
第2部分82の長軸JLの長さは、前記第1実施形態で述べた第1部分81の長軸JLの長さd1と同じである。ただし、これらは異なっていてもよい。第2部分82の短軸JSの長さは、前記第1実施形態で述べた第1部分81の短軸JSの長さd2と同じである。ただし、これらは異なっていてもよい。
【0161】
このような第2実施形態によれば、第2部分82においても、内部流路800内での旋回流発生の抑制効果が得られ、前記第1実施形態で述べた第1部分81での効果と同様の効果を得ることができる。すなわち、第2実施形態では、第1部分81および第2部分82の相乗効果により、混合物M7を第1チャンバー50内にさらに偏りなく供給することができ、その結果、分散部2における混合物M7の分散性をより高めることができる。
【0162】
第2部分82の長さL2(z軸方向の全長)と、長軸JLの長さd1との比L2/d1は、3以上250以下であるのが好ましく、10以上120以下であるのがより好ましい。これにより、第2部分82の長さL2を十分に確保することができ、上記効果を十分に発揮することができる。
【0163】
また、第1部分81の長さL1と、第2部分82の長さL2との比L1/L2は、特に限定されないが、0.5以上20以下であるのが好ましく、1以上8以下であるのがより好ましい。これにより、第1部分81の長さL1と第2部分82の長さL2のバランスが良く、上記効果を十分に発揮することができる。
【0164】
また、第2部分82の長さL2を、前述した第1撹拌空間500のz軸方向の長さ(最大長さ)Lzと比較すると、L2/Lzは、特に限定されないが、0.8以上15.0以下であるのが好ましく、1.0超10.0以下であるのがより好ましく、1.5以上6.0以下であるのがさらに好ましい。これにより、第1チャンバー50の-x軸側の側部スペースに供給管8の第1部分81を設置する場合、スペースを有効に使うことができるとともに、供給管8の内部流路800内での旋回流の形成を十分に抑制し、内部流路800内での混合物M7の偏りが十分に抑制され、その結果、分散部2における混合物M7の分散性をより高めることができる。
【0165】
本実施形態における第3部分83の構成は、前記第1実施形態と同様である。ただしこれに限定されず、例えば、第3部分83は、湾曲または屈曲する管であって、その内部流路800は、x軸方向を長軸JLとする長尺形状またはx軸方向を短軸JSとする長尺形状であってもよい。
【0166】
<第3実施形態>
図9は、第3実施形態に係る分散装置が備える供給管の第2部分の横断面図(
図5中B-B線断面図に相当)である。
【0167】
以下、
図9を参照しつつ本発明の分散装置および堆積装置の第3実施形態について説明するが、前述した第1または第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【0168】
図9に示すように、供給管8Bの第2部分82の内部流路800の横断面形状は、短軸JSと長軸JLとを有する長尺形状である。短軸JSは、x軸方向に沿っており、長軸JLは、y軸方向に沿っている。短軸JSは、第2部分82の内部流路800の横断面形状におけるx軸方向の最大長さを有し、長軸JLは、第2部分82の内部流路800の横断面形状におけるy軸方向の最大長さを有する。
【0169】
このように、本実施形態では、第1部分81および第2部分82の双方が、内部流路800の横断面形状が短軸JSと長軸JLとを有する長尺形状をなしているが、互いに捩じれの関係にある。さらに換言すると、旋回流を潰す方向が第1部分81と第2部分82とで異なっている。このような本実施形態によれば、端部80付近において内部流路800を通過する混合物M7の旋回流の形成を十分に抑制し、混合物M7を第1チャンバー50内にさらに偏りなく均一に供給することができ、その結果、分散部2における混合物M7の分散性をより高めることができる。
【0170】
本実施形態における第3部分83の構成は、前記第1実施形態と同様である。ただしこれに限定されず、例えば、第3部分83は、湾曲または屈曲する管であって、その内部流路800は、x軸方向を長軸JLとする長尺形状またはx軸方向を短軸JSとする長尺形状であってもよい。
【0171】
以上、本発明の分散装置および堆積装置を図示の各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明では、前記各実施形態に他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明では、前記第1、第2および第3実施形態の構成を任意に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0172】
2…分散部、3…第3撹拌部、4…第2撹拌部、5…第1撹拌部、5A…第1旋回流、5B…第2旋回流、6…撹拌部材、7…接続部、8…供給管、8A…供給管、8B…供給管、10…堆積装置、11…原料供給部、12…粗砕部、13…解繊部、14…選別部、15…第1ウェブ形成部、16…細分部、17…混合部、18…分散装置、19…第2ウェブ形成部、20…シート成形部、21…切断部、22…ストック部、27…回収部、28…制御部、31…ハウジング、41…第2チャンバー、42…側壁、43…多孔質スクリーン、44…放出口、50…第1チャンバー、50A…第1旋回流形成部、50B…第2旋回流形成部、51…天板、52…側壁、53…下側開口、54…接続ポート、55…突出部、56…境界部、61…羽根、71…連通口、80…端部、81…第1部分、82…第2部分、83…第3部分、100…シート製造装置、121…粗砕刃、122…シュート、141…ドラム部、142…ハウジング部、151…メッシュベルト、152…張架ローラー、153…吸引部、161…プロペラ、162…ハウジング部、171…結着剤供給部、172…管、173…ブロアー、174…スクリューフィーダー、175…吸入口、176…吐出口、191…メッシュベルト、192…張架ローラー、193…吸引部、201…加圧部、202…加熱部、203…カレンダーローラー、204…加熱ローラー、211…第1カッター、212…第2カッター、231…加湿部、232…加湿部、233…加湿部、235…加湿部、236…加湿部、241…管、242…管、243…管、244…管、245…管、246…管、261…ブロアー、262…ブロアー、263…ブロアー、281…CPU、282…記憶部、311…側壁、312…下側開口、313…天板、314…開口、500…第1撹拌空間、500A…撹拌空間、500B…撹拌空間、501A…第1湾曲面、501B…第2湾曲面、800…内部流路、831…反射面、d…内径、d1…長さ、d2…長さ、JL…長軸、JS…短軸、L1…長さ、L2…長さ、Lx…長さ、Ly…長さ、Lz…長さ、M1…原料、M2…粗砕片、M3…解繊物、M4-1…第1選別物、M4-2…第2選別物、M5…第1ウェブ、M6…細分体、M7…混合物、M8…第2ウェブ、O…回転軸、P1…結着剤、S…シート、S2…第2撹拌空間、S3…第3撹拌空間