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(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】P2024136213
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】シート製造装置
(51)【国際特許分類】
   D04H 1/732 20120101AFI20240927BHJP
【FI】
D04H1/732
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023047250
(22)【出願日】2023-03-23
(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】倉田 紘樹
(72)【発明者】
【氏名】中村 昌英
(72)【発明者】
【氏名】大田 昌紀
【テーマコード(参考)】
4L047
【Fターム(参考)】
4L047AA08
4L047AB02
4L047AB06
4L047EA01
(57)【要約】
【課題】堆積部からの材料の飛散を防止または抑制することができるシート製造装置を提供すること。
【解決手段】繊維を含む材料の解繊物を分散し堆積する処理を行う堆積部と、堆積部に存在する解繊物を加湿する加湿部と、堆積部で生じた解繊物の粉塵を捕集する捕集部と、堆積部と加湿部とを接続する第1管路と、堆積部と捕集部とを接続する第2管路と、捕集部と加湿部とを接続する第3管路と、第1管路、第2管路および第3管路内に気流を形成する送風部と、を備え、第1管路を流れる気体の流量をQ1とし、第2管路を流れる気体の流量をQ2とし、第3管路を流れる気体の流量をQ3としたとき、堆積部および加湿部が作動した状態において、Q3>Q1、かつ、Q3≧Q2を満足するよう送風部が作動することを特徴とするシート製造装置。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
繊維を含む材料の解繊物を分散し堆積する処理を行う堆積部と、
前記堆積部に存在する前記解繊物を加湿する加湿部と、
前記堆積部で生じた前記解繊物の粉塵を捕集する捕集部と、
前記堆積部と前記加湿部とを接続する第1管路と、
前記堆積部と前記捕集部とを接続する第2管路と、
前記捕集部と前記加湿部とを接続する第3管路と、
前記第1管路、前記第2管路および前記第3管路内に気流を形成する送風部と、を備え、
前記第1管路内を流れる気体の流量をQ1とし、前記第2管路内を流れる気体の流量をQ2とし、前記第3管路内を流れる気体の流量をQ3としたとき、前記堆積部および前記加湿部が作動した状態において、Q3>Q1、かつ、Q3≧Q2を満足するよう前記送風部が作動することを特徴とするシート製造装置。
【請求項2】
前記送風部は、前記第1管路に設けられた第1送風機と、前記第2管路に設けられた第2送風機と、を有する請求項1に記載のシート製造装置。
【請求項3】
前記堆積部は、前記解繊物を気中に分散する分散部と、前記分散部により分散された前記解繊物を堆積させて堆積物を形成するメッシュ部材と、前記メッシュ部材を前記堆積物と反対側から吸引する吸引部とを有する請求項1に記載のシート製造装置。
【請求項4】
前記第2管路は、前記吸引部と前記捕集部とを接続している請求項3に記載のシート製造装置。
【請求項5】
加湿部内部の空気流量を調整する大気開放部を備える請求項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】
Q1/Q3は、0.15以上0.8以下であり、
Q2/Q3は、0.2以上0.7以下である請求項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7】
Q1/Q2は、0.1以上1未満である請求項1ないし4のいずれか1項に記載のシート製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シート製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、繊維を含む材料を解繊する解繊部と、解繊部で生成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加熱加圧して成形する成形部と、を有するシート製造装置が開示されている。堆積部は、解繊物を分散する分散部と、解繊物を堆積するメッシュベルトと、メッシュベルトの下部に設置された吸引部と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第6544477号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このようなシート製造装置では、分散部で分散された解繊物がメッシュベルト上に堆積してウェブを形成するが、分散された解繊物の一部がメッシュベルト上に堆積せずに、粉塵となってメッシュベルト上以外の部分に飛散してしまうおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明のシート製造装置は、
繊維を含む材料の解繊物を分散し堆積する処理を行う堆積部と、
前記堆積部に存在する前記解繊物を加湿する加湿部と、
前記堆積部で生じた前記解繊物の粉塵を捕集する捕集部と、
前記堆積部と前記加湿部とを接続する第1管路と、
前記堆積部と前記捕集部とを接続する第2管路と、
前記捕集部と前記加湿部とを接続する第3管路と、
前記第1管路、前記第2管路および前記第3管路内に気流を形成する送風部と、を備え、
前記第1管路内を流れる気体の流量をQ1とし、前記第2管路内を流れる気体の流量をQ2とし、前記第3管路内を流れる気体の流量をQ3としたとき、前記堆積部および前記加湿部が作動した状態において、Q3>Q1、かつ、Q3≧Q2を満足するよう前記送風部が作動する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1図1は、本発明の好適な実施形態に係るシート製造装置の構成を示す概略構成図である。
図2図2は、図1に示すシート製造装置における加湿部、堆積部および捕集部の構成を示す概略構成図である。
図3図3は、図2に示す加湿部の断面図である。
図4図4は、図1に示すシート製造装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本発明のシート製造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。
【0008】
<第1実施形態>
図1は、本発明の好適な実施形態に係るシート製造装置の構成を示す概略構成図である。図2は、図1に示すシート製造装置における加湿部、堆積部および捕集部の構成を示す概略構成図である。図3は、図2に示す加湿部の断面図である。図4は、図1に示すシート製造装置のブロック図である。
【0009】
以下の説明では、図1および図3中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うことがある。また、図1中の左側を「上流側」と言い、図1中の右側すなわち製造工程が進む方向を「下流側」と言う。また、図1は、概略構成図であり、シート製造装置100の各部の位置関係、向き、大きさ等は、図示のものに限定されない。
【0010】
図1に示すシート製造装置100は、例えば使用済みのコピー用紙のような古紙を原料M1とし、原料M1をシュレッドして粗砕片M2を得、粗砕片M2を解繊して解繊物M3を得、解繊物M3に添加物を添加、混合して混合物M4を得、この混合物M4を堆積させてウェブWを形成し、ウェブWを加熱加圧して成形し、再生紙であるシートSを生成する装置である。なお、シート製造装置100が生成するものは、再生紙に限定されず、例えば、バージンペーパーや、ブロック状の成形体等であってもよい。
【0011】
シート製造装置100は、図1に示すように、例えば、供給部10と、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、分散部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、シート製造装置100の各部の作動を制御する制御装置28とを備える。本実施形態では、分散部60と、第2ウェブ形成部70とにより、堆積部4が構成される。
【0012】
供給部10は、粗砕部12に原料M1を供給する。供給部10は、例えば、粗砕部12に原料M1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M1は、例えば、古紙やパルプシートなどの繊維を含む材料である。
【0013】
粗砕部12は、供給部10によって供給された原料M1を、大気中等の気中で裁断して細片等の粗砕片M2にする。粗砕片M2の形状や大きさは特に限定されず、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M1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粗砕片M2は、ホッパー1で受けてから管2を介して、解繊部20に移送される。
【0014】
解繊部20は、粗砕部12により裁断されて得られた粗砕片M2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M1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M1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も有する。
【0015】
解繊部20を通過して解繊がなされた材料を「解繊物」と言う。「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、すなわち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、すなわちダマを形成している状態で存在してもよい。このような解繊物のうち、後述する混合部50を通過する前のものを上流側から順に「解繊物M3」、「第1選別物M3a」または「解繊物M3b」と言い、混合部50を通過した後のものを「混合物M4」と言う。
【0016】
解繊部20は、乾式で解繊を行う。ここで、液体中ではなく、大気中等の気中において、解繊等の処理を行うことを乾式と言う。解繊部20としては、例えば、インペラーミルのような解繊機を用いる。解繊部20は、粗砕片M2を吸引し、解繊された解繊物M3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から粗砕片M2を気流と共に吸引し、解繊処理して、解繊物M3を排出口24へ搬送することができる。解繊部20を通過して得られたた解繊物M3は、管3を通って選別部40に移送される。なお、解繊部20から選別部40に解繊物M3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、図示しないブロアー等で構成される気流発生装置を例えば管3の途中に設け、その気流を利用してもよい。
【0017】
選別部40は、解繊部20により解繊された解繊物M3を導入口42から導入し、繊維の条件、例えば繊維の長さによって選別する。選別部40は、ドラム部41と、ドラム部41を収容するハウジング部43と、ドラム部41を回転するモーター等の駆動源とを有している。ドラム部41としては、例えば、篩を用いる。ドラム部41の篩は、網を有し、導入された解繊物M3を、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子、すなわち網を通過する第1選別物M3a(解繊物)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、すなわち網を通過しない第2選別物とに分けることができる。ドラム部41の篩を通過した第1選別物M3aは、ハウジング部43内を下方へ向けて落下し、メッシュベルト46上に堆積し、ウェブVを形成する。ドラム部41内にとどまった第2選別物は、排出口44から排出され、管8を経て解繊部20に戻される。
【0018】
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、メッシュ、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。
【0019】
第1ウェブ形成部45は、選別部40を通過した第1選別物M3aを、メッシュベルト46上に堆積させ、その堆積物であるウェブVをメッシュベルト46の駆動により下流側の回転体49および管7へ搬送する。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、サクション機構48と、を有している。
【0020】
サクション機構48は、選別部40のドラム部41を通過して空気中に分散された第1選別物M3a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M3a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およびサクション機構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。
【0021】
また、図示されていないが、サクション機構48には、例えば後述する第2管路502のような所定の管路を介して捕集部71と同様の捕集部が接続されていてもよい。
【0022】
選別部40および第1ウェブ形成部45を経て形成されたウェブVは、解繊物の堆積物であり、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態となっている。メッシュベルト46上に堆積されたウェブVは、回転体49を経て解繊物M3bとなり、管7の上部へ投入され、その後管7および管54を経て分散部60へ搬送される。
【0023】
回転体49は、連続する帯状のウェブVを切断することができる。図示の例では、回転体49は、棒状の基部49aと、基部49aから放射状に突出している複数の突部49bと、を有している。突部49bは、例えば、板状の形状をなしている。図示の例では、突部49bは4つ設けられ、4つの突部49bが等角度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、各突部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を切断し、小単位の解繊物M3bとして下流側へ送り出すことにより、例えば、分散部60に供給される単位時間当たりの混合物M4の量の変動を小さくすることができる。
【0024】
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の搬送経路において下流側に位置する張架ローラー47aの近傍に設けられている。回転体49は、各突部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によって磨耗することを抑制することができる。
【0025】
回転体49を経たウェブVは、解繊物M3bとなり、管7および管54を通って混合部50へ搬送される。
【0026】
混合部50は、解繊物M3bに所望の添加物を添加、混合し、混合物M4を得る。混合部50は、添加物を供給する添加物供給部52と、解繊物M3b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の流路に供給される。管54は、管7と連続している。
【0027】
混合部50では、ブロアー56により下流側へ向かう気流を発生させ、管54内において、解繊物M3bと添加物とを混合させて混合物M4を形成し、この混合物M4を下流側へ搬送することができる。ブロアー56は、例えば、ファンと該ファンを回転駆動するモーターとを備えている。ブロアー56のモーターは、制御装置28と電気的に接続され、制御装置28が該モーターへの通電パターン、通電量等の通電条件を制御することにより、その作動が制御される。
【0028】
なお、解繊物M3b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。
【0029】
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、図示しないディスクフィーダーなどを用いることができる。
【0030】
添加物供給部52から供給される添加物は、特に限定されないが、例えば、複数の繊維を結着させる結着材として、樹脂、澱粉等の水溶性多糖を含むものが挙げられる。この場合において、添加物は、樹脂を含んでもよいが、シートSの環境適合性をより向上できる点では、樹脂含まないか、または添加量が少量であるのが好ましい。
【0031】
添加物供給部52から供給される添加物に樹脂を含有させる場合、添加物が供給された時点では、複数の繊維は結着されていない。このような樹脂としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であり、例えば、AS(Acrylonitrile Styrene)樹脂、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチン、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンエーテル、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等が挙げられる。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の形態は、特に限定されず、例えば、繊維状、粉末状、液状のいずれでもよい。
【0032】
なお、添加物供給部52から供給される添加物には、製造されるシートSの種類に応じて、繊維を着色するための着色剤や、繊維の凝集や添加物の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃え難くするための難燃剤が含まれていてもよい。混合部50を通過して得られた解繊物の一例である混合物M4は、ブロアー56の作動下で、管54を介して分散部60に移送される。
【0033】
図1および図2に示すように、分散部60は、混合部50を通過した混合物M4を導入口62からドラム部61内に導入し、絡み合った混合物M4をほぐしつつ、ドラム部61からハウジング部63内に放出し、ハウジング部63内において空気中、特に加湿空気WA中に分散させながら下方へ向けて降らせる。さらに、分散部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、分散部60は、第2ウェブ形成部70に、混合物M4を均一、均質に堆積させ、良好なウェブWを形成することができる。
【0034】
分散部60は、例えば、ドラム部61と、ドラム部61を収容するハウジング部63と、ドラム部61を回転するモーター等の駆動源とを有している。ドラム部61の回転方向は、前記方向Rと同方向、逆方向のいずれでもよい。ドラム部61を回転駆動するモーターは、制御装置28と電気的に接続され、制御装置28が該モーターへの通電パターン、通電量等の通電条件を制御することにより、その作動が制御される。
【0035】
ドラム部61としては、回転する円筒の篩を用いることができる。ドラム部61の篩は、網を有し、混合部50より搬送されドラム部61内に導入された混合物M4中の、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子を通過させて分散し、下方へ向けて降らせる。ドラム部61の内部には、図示しない撹拌羽根が設置されていてもよい。これにより、ドラム部61内に導入された混合物M4にダマを有している場合でも、効率良くほぐされる。撹拌羽根は、ドラム部61と同軸で回転するものでも、ハウジング部63に対し固定的に設置されており回転しないものでもよい。なお、ドラム部61の構成は、前述したドラム部41の構成と同様である。
【0036】
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M4の全てを降らしてもよい。
【0037】
このようなドラム部61は、ハウジング部63の内部に回転可能に設置されている。図1および図2に示すように、ハウジング部63は筐体で構成され、第1管路501の下流側端部がハウジング部63に接続され、第1管路501の流路がハウジング部63の内部と連通している。これにより、ハウジング部63の内部には、加湿空気WAが供給され、ハウジング部63の内部に存在する混合物M4は、加湿空気WAの存在下で分散される。
【0038】
図1および図2に示すように、第2ウェブ形成部70は、分散部60のドラム部61を通過しハウジング部63内を落下した混合物M4をメッシュベルト72上に堆積して、堆積物であるウェブWを形成する。第2ウェブ形成部70は、メッシュ部材の一例であるメッシュベルト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。
また、分散部60とサクション機構76との間には、隙間である開放部75が形成されている。この開放部75は、第2ウェブ形成部70の一部とも言える。分散部60より気中に分散された混合物M4は、ハウジング部63内を下方に向けて落下し、ハウジング部63の下端を通過した後さらに開放部75内を下方に向けて落下し、メッシュベルト72の上面に到達する。
【0039】
メッシュベルト72は、メッシュ部材の一例であり、分散部60の開口を通過し、気中に分散された混合物M4が堆積される。メッシュベルト72は、複数の張架ローラー74によって張架され、混合物M4を通し難く空気を通す構成となっている。メッシュベルト72は、エンドレスベルトで構成され、張架ローラー74が自転することによって、循環回転して移動する。メッシュベルト72が連続的に移動しながら、メッシュベルト72の図1中上部に混合物M4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。
【0040】
分散部60の下方、すなわちウェブWを挟んで対抗する位置には、サクション機構76が設けられている。サクション機構76は、吸引部であり、メッシュベルト72の上部、すなわちメッシュベルト72のウェブWが形成される部位の下方に設けられている。サクション機構76は、メッシュベルト72をウェブWと反対側から吸引する。
【0041】
サクション機構76は、下方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、分散部60により空気中に分散された混合物M4をメッシュベルト72上に安定的に吸引して定着させることができる。また、サクション機構76は、分散部60からの混合物M4の排出を促進させること、すなわち排出速度を増大させることができ、粉塵の発生を抑制する。さらに、サクション機構76の作動により、混合物M4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。
【0042】
以上のように、混合物M4は、分散部60および第2ウェブ形成部70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をメッシュベルト72上に形成する。
サクション機構76には、後述する第2管路502を介して捕集部71が接続されている。捕集部71は、筐体で構成されるハウジング710と、ハウジング710内に収納されたフィルター711とを有する。
【0043】
ハウジング710は、後述する第3管路503との接続口713および第2管路502との接続口715を有する。フィルター711は、例えば袋状をなし、通気性を有し、粉塵の通過を許容しない程度の大きさの目開きを有する。フィルター711の口部は、接続口715に固定されている。サクション機構76の吸引により取り込まれた粉塵等を含む空気は、第2送風機602の作動により第2管路502を介して捕集部71へ送り出される。この粉塵等を含む空気が捕集部71を通過することにより、粉塵やその他の異物がフィルター711に捕捉される。
【0044】
フィルター711内およびハウジング710内は陰圧となるため、捕集部71の接続口713から空気が排出される。この排出された空気は、後述する第3送風機603の作動により、第3管路503を介して加湿部30に供給される。粉塵は、メッシュベルト72を通過した繊維長0.1mm以上2mm以下程度の繊維や、添加物等を含むものである。
【0045】
ここで、「粉塵を捕捉する」とは、捕集部71を通過する前に含まれる粉塵が捕集部71を通過後に80%以上、好ましくは98%以上減少することを言う。
【0046】
堆積されたウェブWには、シート形成部80に搬送される途中で、水分が付与される。水分は、水分付与部78により付与される。水分付与部78は、ウェブWが所定の含水率となるように水分を付与する。水分付与部78は、例えば、水蒸気、ミスト、シャワー、インクジェット等により構成することができる。また図示の例では、水分付与部78のウェブWを挟んで対抗する位置に、サクション機構79が設けられている。サクション機構79は、サクション機構76と同様の構成であり、下方に向く気流を発生させることができる。サクション機構79によって、水分付与部78から発生する水分を、ウェブWを通過させて吸引することができる。これにより、ウェブWの厚さ方向により均一に水分を付与することができる。
【0047】
水分付与部78により水分が付与されたウェブWは、シート形成部80へ搬送される。
【0048】
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を加圧および加熱してシートSを成形する。シート形成部80では、混ぜ合され、堆積され、水分が付与された解繊物および添加物の混合物M4に、圧力および熱を加える。シート形成部80では、ウェブWの厚さが小さくなって密度が高められるとともに、水分が蒸発する。圧力により密度が高まり、熱により水分が蒸発することで、水素結合によって複数の繊維が結合される。これにより、機械的強度が良好なシートSを形成することができる。さらに、添加物として水溶性多糖を有する場合は、圧力により密度が高まり、熱により水分と水溶性多糖の温度が上昇することで、水溶性多糖が糊化し、その後水分が蒸発することにより、糊化した水溶性多糖を介して複数の繊維が結着される。これにより、機械的強度がより良好なシートSを形成することができる。さらに、添加物として樹脂を有する場合は、熱により樹脂が軟化し、軟化した樹脂を介して複数の繊維が結着される。これにより、機械的強度がより良好なシートSを形成することができる。
【0049】
シート形成部80は、ウェブWを加圧加熱する加圧加熱部84を有している。加圧加熱部84は、ウェブWを加圧する加圧部として機能し、かつ、ウェブWを加熱する加熱部として機能する。図示はしないが、シート形成部80は、ウェブWを加圧する加圧部と、ウェブWを加熱する加熱部と、を別々の機構として有していてもよい。
【0050】
加圧加熱部84は、例えば、加熱ローラー、熱プレス成形機、を用いて構成できる。また、加圧部と加熱部を別々の機構として設ける場合、加熱部には、前述の機構に加えて、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て構成することもできる。図示の例では、加圧加熱部84は、一対の加熱ローラー86である。なお、加熱ローラー86の数は、特に限定されない。加圧加熱部84により、ウェブWに対して加圧および加熱を同時に行うことができる。
【0051】
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を所望の形状、寸法に切断する。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。
【0052】
以上のような切断部90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、排出受け部96に排出され、集積される。
【0053】
このようなシート製造装置100では、所定の1または2以上の部位が図示しない加湿部によって加湿されつつ各種処理を行う。以下、分散部60を代表例に挙げて説明する。前述した堆積部4では、図2に示すように、堆積部4に存在する混合物M4が、加湿部30により加湿されつつ堆積処理を行う。
【0054】
図2に示すように、シート製造装置100は、加湿部30と、第1管路501と、第2管路502と、第3管路503と、送風部6と、を備える。送風部6は、第1管路501、第2管路502および第3管路503内に気流を形成するものである。本実施形態では、送風部6は、第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603で構成される。
【0055】
加湿部30は、気化式の加湿器で構成されており、生成された加湿空気WAを分散部60へ供給し、分散部60内にある混合物M4を加湿する。すなわち、加湿部30は、加湿空気WAを生成し、この加湿空気WAを第1管路501を介して分散部60へ供給する。
【0056】
図3に示すように、加湿部30は、水36を貯留する容器31と、容器31内に設置された水を気化させるためのフィルター32およびファン33と、を有する。水36には、アルコールのような水溶性の有機溶剤、還元剤、防カビ剤、界面活性剤等の各種添加剤が含まれていてもよい。
【0057】
容器31は、吸気口311と、排出口312と、導入口313とを有する筐体で構成されている。吸気口311は、ファン33の作動とともに容器31内に空気を取り入れる。第1送風機601の作動により容器31内が負圧になると、吸気口311より容器31内に外気が取り入れられる。
【0058】
排出口312は、ファン33の作動とともに容器31外に加湿された加湿空気WAを排出する。第1送風機601の作動により、容器31内に空気が流入するととともに、容器31内の加湿空気WAが排出口312より排出される。
【0059】
導入口313は、第3管路503を介して気体を容器31内に導入する。第3送風機603の作動により、第3管路503内を空気が流れ、この空気は、導入口313を介して容器31内に流入する。なお、吸気口311は、省略されていてもよい。
【0060】
ファン33は、回転羽根34と、回転羽根34を回転駆動するモーター35と、を有する。ファン33、特にその駆動源であるモーター35は、図4に示すように、制御装置28と電気的に接続され、制御装置28がモーター35への通電パターン、通電量等の通電条件を制御することにより、その作動が制御される。ファン33の作動により加湿空気WAが生成され、生成された加湿空気WAは、排出口312より排出され、第1管路501を介して送気される。
【0061】
フィルター32は、容器31内に設置され、容器31内に貯留された水36を吸収し、含侵することができるものであり、例えば、織布、不織布、スポンジ等の多孔質体で構成される。図3に示すように、ファン33の作動により、水分を含むフィルター32に空気を通過させ、気化させることにより、湿度を高めた加湿空気WAが生成される。
【0062】
このような加湿部30で生成された加湿空気WAを第1管路501を介して堆積部4の分散部60へ供給することにより、分散部60内に存在する混合物M4を適度に加湿することができる。混合物M4は、加湿されることにより、静電力の影響を受け難くなる。よって、混合物M4同士が絡みついたり、混合物M4がドラム部61の表面やハウジング部63の内壁等に付着したりすることが抑制される。また、混合物M4が適度に加湿されることは、製造されるシートSの品質向上にも寄与する。
【0063】
加湿部30より供給される加湿空気WAの加湿によって分散部60内の混合物M4に加えられる水分量は、例えば、加湿前の材料100質量部に対して0.01質量部以上5質量部以下であるのが好ましい。これにより、混合物M4に対する加湿が過不足なくなされ、前述した静電力による付着防止効果が有効に発揮される。
【0064】
なお、加湿部30は、気化式のものに限らず、例えば超音波式のものでもよい。超音波式による加湿部30も気化式と同様に、水36を貯留している貯留部と、加湿空気発生源である超音波発生源とを有する。
【0065】
第1管路501は、加湿部30と堆積部4とを接続しており、具体的には、加湿部30の排出口312と分散部60のハウジング部63とを接続している。第1管路501の途中には、第1送風機601が設けられている。第1送風機601は、分散部60に向かう気流を発生させる気流発生装置であり、例えば、ファンと該ファンを回転駆動するモーターとを備えるブロアーで構成されている。この第1送風機601により、加湿部30で生成された加湿空気WAの堆積部4への移送を促進することができる。第1送風機601は、図4に示すように、制御装置28と電気的に接続されており、制御装置28が第1送風機601への通電パターン、通電量等の通電条件を制御することにより、その作動が制御される。
【0066】
第2管路502は、堆積部4と捕集部71とを接続しており、具体的には、サクション機構76の下端部の排出口77とハウジング710の接続口715とを接続している。第2管路502の途中には、第2送風機602が設けられている。第2送風機602は、サクション機構76の吸引源であり、例えば、ファンと該ファンを回転駆動するモーターとを備えるブロアーで構成されている。これにより、サクション機構76で粉塵等を吸引し、捕集部71に移送し、回収することができる。第2送風機602は、図4に示すように、制御装置28と電気的に接続されており、制御装置28が第2送風機602への通電パターン、通電量等の通電条件を制御することにより、その作動が制御される。
【0067】
第3管路503は、捕集部71と加湿部30とを接続しており、具体的には、ハウジング710の接続口713と容器31の導入口313とを接続している。第3管路503の途中には、第3送風機603が設けられている。第3送風機603は、加湿部30に向かう気流を発生させる気流発生装置であり、例えば、ファンと該ファンを回転駆動するモーターとを備えるブロアーで構成されている。これにより、捕集部71にて粉塵等が除去されたあとの空気を第3管路503を介して加湿部30に戻すことができる。第3送風機603は、図4に示すように、制御装置28と電気的に接続されており、制御装置28が第3送風機603への通電パターン、通電量等の通電条件を制御することにより、その作動が制御される。
【0068】
第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603は、それぞれ、通電パターン、通電量等の通電条件(以下「通電量等」と言う)に応じて送風量を連続的にまたは段階的に調整可能である。第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603は、単位時間当たりの最大送風量が同じであってもよく、異なっていてもよい。単位時間当たりの最大送風量が異なっている場合、単位時間当たりの最大送風量が第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603の順で大きくなることが好ましい。これにより、制御装置28が各送風機601~603へ最大通電量で通電するという簡単な制御により、後述するようなQ3>Q1、かつ、Q3>Q2を満足することができる。
【0069】
図1および図2に示すように、堆積部4、加湿部30および送風部6が所定の条件で作動した状態において、加湿部30で生成、排出された加湿空気WAは、第1管路501を通って分散部60のハウジング部63内へ送られ、そこで混合物M4を加湿した後、開放部75およびメッシュベルト72を順次通過し、第2ウェブ形成部70のサクション機構76に吸引され、さらに第2管路502を通って捕集部71へ送られ、フィルター711を通過した後、第3管路503を通って加湿部30へ戻る。
【0070】
このように、加湿空気WAは、加湿部30、第1管路501、分散部60、第2ウェブ形成部70、第2管路502、捕集部71および第3管路503で構成される循環経路500を循環するものと言える。
【0071】
なお、第1管路501内を流れる加湿空気WAの湿度は、第2管路502または第3管路503内を流れる加湿空気WAの湿度と異なり、特に第1管路501内を流れる加湿空気WAの湿度は、第2管路502および第3管路503内を流れる加湿空気WAの湿度よりも高い。
【0072】
図4に示すように、制御装置28は、制御部281と、記憶部282と、を有する。
制御部281は、少なくとも1つのプロセッサーを有し、記憶部282に記憶された各種プログラムを実行する。プロセッサーとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)を用いることができる。制御部281は、記憶部282に記憶されているプログラムに従って、第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603への通電量等を制御する。これにより、後述するようなQ3>Q1、かつ、Q3>Q2を満足するよう第1送風機601~第3送風機603が作動することができる。
【0073】
制御部281は、第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603の制御、ならびに後述する開閉バルブ506の制御を専用で行う構成でも、これら以外のシート製造装置100の各部の制御をも行う構成や、さらにその他種々の制御を行う構成であってもよい。
【0074】
制御部281が第1送風機601、第2送風機602、第3送風機603および開閉バルブ506の制御を専用で行う構成である場合、シート製造装置100は、第1送風機601、第2送風機602、第3送風機603および開閉バルブ506以外のシート製造装置100の各部の制御を行う制御部を、制御部281とは別に有する。この制御部は、制御部281内に設定されていても、別の制御装置、例えばシート製造装置100に対し外付けの、または、ネットワーク経由で接続されたコンピューターや外部端末等に設定されていてもよい。
【0075】
記憶部282には、例えば、第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603を作動させるプログラムや、シート製造に関するプログラム等が記憶されている。
【0076】
制御装置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や外部端末等の外部機器に設けられていてもよい。後者の場合、外部機器とシート製造装置100とは、インターネット等のネットワークを介して接続されていてもよい。
【0077】
また、制御部281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、制御部281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、制御部281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。
【0078】
このようなシート製造装置100では、前述したように、堆積部4には、分散部60とサクション機構76との間に開放部75が形成されている。分散部60とサクション機構76との間には、混合物M4が舞っている。このようなことから、開放部75の大きさである分散部60とサクション機構76との離間距離、特にハウジング部63の下端からメッシュベルト72の上面までの距離や、サクション機構76の構造、吸引領域の広さ、吸引能力等によっては、ハウジング部63から開放部75へ移行した混合物M4の一部(粉塵を含む)は、メッシュベルト72上に堆積せずに意図せぬ方向へ飛散または浮遊し、目的とするメッシュベルト72の上部表面以外の部位へ移行してしまうことが考えられる。この場合には、ウェブWの体積の減少、ウェブWの均一化の妨げ、シート製造装置100の内部の汚損等の種々の悪影響が生じるおそれがある。これに対し、本発明では、下記のような構成とすることにより、上記悪影響を防止または抑制することができる。
【0079】
第1管路501内を流れる気体(特に、加湿空気WA)の流量をQ1とし、第2管路502内を流れる気体の流量をQ2とし、第3管路503内を流れる気体の流量をQ3としたとき、堆積部4および加湿部30が作動した状態において、Q3>Q1、かつ、Q3>Q2を満足するよう送風部6が作動する。すなわち、制御部281は、Q1、Q2およびQ3のうちQ3が最大となるよう第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603への通電量等を制御して作動させる。これにより、次のような効果を生じる。
【0080】
<第1の効果>
サクション機構76における吸引力を十分に高め、堆積部4から、特に開放部75からの混合物M4やその粉塵の飛散を防止または抑制することができる。これにより、メッシュベルト72上に形成されるウェブWの体積の減少を抑制することができ、またウェブWの均一化、均質化にも寄与する。その結果、製造されるシートSの品質を向上することができる。また、粉塵等の飛散によるシート製造装置100の内部の汚損を防止または抑制することができる。
【0081】
<第2の効果>
加湿部30で生成、排出された加湿空気WAを堆積部4へ十分に供給することができ、特に、循環経路500を円滑、適正に循環することができる。その結果、製造されるシートSの品質向上にも寄与する。
【0082】
<第3の効果>
循環経路500により加湿部30に加湿空気WAを戻す構成であるため、第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603で暖められた空気が加湿部30に供給されることとなる。これにより、加湿部30での加湿空気WAの生成を促進することができる。
【0083】
なお、Q1は、第1管路501内を流れる気体の流量の最大流量のことであり、Q2は、第2管路502内を流れる気体の流量の最大流量のことであり、Q3は、第3管路503内を流れる気体の流量の最大流量のことである。
【0084】
Q1/Q3は、特に限定されないが、0.15以上0.8以下であるのが好ましく、0.2以上0.7以下であるのがより好ましい。これにより、Q3を適度に、すなわち必要かつ十分に大きくすることができ、上記第1、第2および第3の効果を発揮すること、特に上記第1の効果をより有効に発揮することができる。
【0085】
Q2/Q3は、特に限定されないが、0.2以上0.7以下であるのが好ましく、0.3以上0.6以下であるのがより好ましい。これにより、Q3を適度に、すなわち必要かつ十分に大きくすることができ、上記第1、第2および第3の効果を発揮すること、特に上記第1の効果をより有効に発揮することができる。
【0086】
Q1、Q2の大小関係は、Q1>Q2であってもよく、Q1=Q2であってもよく、Q1<Q2であってもよい。Q1/Q2は、特に限定されないが、0.1以上1未満であるのが好ましく、0.15以上0.9以下であるのがより好ましい。これにより、Q1とQ2の比がより適正化され、上記第1の効果をより有効に発揮することができる。
【0087】
また、加湿部30には、大気開放部504が設けられている。大気開放部504は、加湿部30から分岐した分岐ポート505と、分岐ポート505に設けられた開閉バルブ506とを有する。大気開放部504は、加湿部30内の空気を必要時に大気に開放し、加湿部30内の空気を調整することができる。
【0088】
分岐ポート505は、加湿部30内に連通する管である。開閉バルブ506は、例えば電磁式バルブで構成されるものであり、開・閉を選択可能なものでも、開度が連続的または段階的に調整可能なものでもよい。開閉バルブ506は、通電により駆動する図示しないソレノイドのような駆動源を有する。図4に示すように、開閉バルブ506の駆動源は、制御装置28と電気的に接続され、その作動が制御される。すなわち制御装置28に設置されたバルブコントローラーにより、開閉バルブ506の開閉制御がなされる。
【0089】
以上説明したように、シート製造装置100は、繊維を含む材料の解繊物である混合物M4を分散し堆積する処理を行う堆積部4と、堆積部4に存在する混合物M4を加湿する加湿部30と、堆積部4で生じた混合物M4の粉塵を捕集する捕集部71と、堆積部4と加湿部30とを接続する第1管路501と、堆積部4と捕集部71とを接続する第2管路502と、捕集部71と加湿部30とを接続する第3管路503と、第1管路501、第2管路502および第3管路503内に気流を形成する送風部6と、を備える。また、第1管路501内を流れる気体の流量をQ1とし、第2管路502内を流れる気体の流量をQ2とし、第3管路503内を流れる気体の流量をQ3としたとき、堆積部4および加湿部30が作動した状態において、Q3>Q1、かつ、Q3≧Q2を満足するよう送風部6が作動する。
【0090】
これにより、堆積部4からの解繊物(混合物M4)やその粉塵の飛散を防止または抑制することができる。すなわち、上記第1の効果を発揮することができる。また、加湿部30から供給される加湿空気WAが循環経路500を円滑、適正に循環することができる。すなわち、上記第2の効果を発揮することができる。その結果、製造されるシートSの品質向上にも寄与する。
【0091】
送風部6は、第1管路501に設けられた第1送風機601と、第2管路502に設けられた第2送風機602と、を有する。これにより、Q3>Q1、かつ、Q3≧Q2をより確実に達成することができる。
【0092】
なお、送風部6は、第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603のうちの1つまたは2つが省略された構成であってもよい。また、送風部6は、さらに別の1または2以上の送風機を有していてもよい。
【0093】
堆積部4は、解繊物である混合物M4を気中に分散する分散部60と、分散部60により分散された混合物M4を堆積させて堆積物であるウェブWを形成するメッシュ部材であるメッシュベルト72と、メッシュベルト72をウェブWと反対側から吸引する吸引部であるサクション機構76とを有する。これにより、均一、均質で良好な堆積物であるウェブWを得ることができ、その結果、製造されるシートSの品質を向上することができる。
【0094】
なお、メッシュ部材は、メッシュベルト72に限定されず、例えば、板状、例えば円板状をなす網状体であってもよい。このような網状体を回転可能に設置し、網状体を回転することにより、網状体上に形成されたウェブWを搬送することが可能である。
【0095】
第2管路502は、吸引部であるサクション機構76と捕集部71とを接続している。これにより、堆積部4からの解繊物(混合物M4)やその粉塵の飛散をより効果的に防止または抑制することができる。すなわち、上記第1の効果を十分に発揮することができる。
【0096】
Q1/Q3は、0.15以上0.8以下であり、Q2/Q3は、0.2以上0.7以下である。これにより、Q3をQ1およびQ2に対し適度に大きくすることができ、堆積部4からの解繊物(混合物M4)やその粉塵の飛散をより効果的に防止または抑制することができる。すなわち、上記第1の効果を十分に発揮することができる。
【0097】
Q1/Q2は、0.1以上1未満である。これにより、Q1とQ2の比がより適正化され、堆積部4からの解繊物(混合物M4)やその粉塵の飛散をより効果的に防止または抑制することができる。すなわち、上記第1の効果を十分に発揮することができる。
【0098】
また、シート製造装置100は、加湿部30内部の流量Q3(空気流量)を調整する大気開放部504を備える。これにより、簡単な方法で、より確実に加湿部30内を流れる気体の流量を適正化することができる。
【0099】
なお、大気開放部504は、省略されていてもよい。
また、大気開放部504と同様の構成の大気開放部が、第1管路501および第2管路502のうちの少なくとも一方に設けられており、当該大気開放部の開閉バルブに対し同様の制御がなされてよい。
【0100】
また、大気開放部504と同様の構成の大気開放部および流量検出部507と同様の構成の流量検出部が、第1管路501および第2管路502のうちの少なくとも一方に設けられており、当該流量検出部の検出結果に基づいて当該大気開放部の開閉バルブに対し同様の制御がなされてよい。
【0101】
<第2実施形態>
以下、本発明のシート製造装置の第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。
【0102】
第2実施形態に係わるシート製造装置は、図1に示すシート製造装置100において、選別部40および第1ウェブ形成部45を堆積部としたものである。すなわち、図2に示す構成において、堆積部4の分散部60に代えて選別部40を適用し、第2ウェブ形成部70に代えて第1ウェブ形成部45を適用する。
【0103】
そして、第1管路501、第2管路502および第3管路503の途中には、それぞれ、第1送風機601、第2送風機602および第3送風機603が設置されている。これにより、加湿部30、第1管路501、選別部40、第1ウェブ形成部45、第2管路502、捕集部71および第3管路503で構成される循環経路500が形成され、加湿部30で生成、排出された加湿空気WAがこの循環経路500を循環する。
【0104】
このような構成のシート製造装置において、上述したQ1、Q2およびQ3の大小関係や比率については、第1実施形態で述べたのと同様である。また、第2実施形態のシート製造装置が奏する効果も、前記第1実施形態で述べたのと同様である。
【0105】
<第3実施形態>
以下、本発明のシート製造装置の第3実施形態について説明するが、前述した第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。
【0106】
第2実施形態と同様に、シート製造装置の循環経路500においては、加湿部30と選別部40とは、第1管路501により接続されている。第3実施形態のシート製造装置は、第1管路501の途中に、粗砕部12と解繊部20の少なくとも一方、好ましくは両方が設けられている。これにより、第1管路内501内を加湿空気WAとともに材料(粗砕片M2または解繊物M3)が流下する構成となる。
【0107】
以上、本発明のシート製造装置を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、シート製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、シート製造装置には、任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明のシート製造装置は、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】
【0108】
1…ホッパー、2…管、3…管、4…堆積部、6…送風部、7…管、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、28…制御装置、30…加湿部、31…容器、32…フィルター、33…ファン、34…回転羽根、35…モーター、36…水、40…選別部、41…ドラム部、42…導入口、43…ハウジング部、44…排出口、45…第1ウェブ形成部、46…メッシュベルト、47…張架ローラー、47a…張架ローラー、48…サクション機構、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…分散部、61…ドラム部、62…導入口、63…ハウジング部、70…第2ウェブ形成部、71…捕集部、72…メッシュベルト、74…張架ローラー、75…開放部、76…サクション機構、77…排出口、78…水分付与部、79…サクション機構、80…シート形成部、84…加圧加熱部、86…加熱ローラー、90…切断部、92…第1切断部、94…第2切断部、96…排出受け部、100…シート製造装置、281…制御部、282…記憶部、311…吸気口、312…排出口、313…導入口、500…循環経路、501…第1管路、502…第2管路、503…第3管路、504…大気開放部、505…分岐ポート、506…開閉バルブ、507…流量検出部、601…第1送風機、602…第2送風機、603…第3送風機、710…ハウジング、711…フィルター、713…接続口、715…接続口、M1…原料、M2…粗砕片、M3…解繊物、M3a…第1選別物、M3b…解繊物、M4…混合物、R…方向、S…シート、V…ウェブ、W…ウェブ、WA…加湿空気
図1
図2
図3
図4