特開 2024-74435 シート製造装置

(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】P2024074435

(43)【公開日】2024-05-31

(54)【発明の名称】シート製造装置

(51)【国際特許分類】

   D04H 1/736 20120101AFI20240524BHJP

   D04H 1/732 20120101ALI20240524BHJP

【ＦＩ】

D04H1/736

D04H1/732

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022185565

(22)【出願日】2022-11-21

(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】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】堀子 由季浩

【テーマコード（参考）】

4L047

【Ｆターム（参考）】

4L047AA08

4L047AB02

4L047EA01

4L047EA03

(57)【要約】

【課題】原料の計量精度を向上させるシート製造装置を提供すること。
【解決手段】シート製造装置１は、原料Ｃを所定の質量毎に計量して供給する定量供給部１５と、定量供給部１５から供給される原料Cを解繊して繊維にする解繊部３１と、繊維を堆積させて圧縮し、シートに成形する第３ユニット群１０３と、定量供給部１５が固定される第１フレームＦ１と、第１フレームＦ１とは分離され、解繊部３１が固定される第２フレームＦ２と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料を所定の質量毎に計量して供給する定量供給部と、
前記定量供給部から供給される前記原料を解繊して繊維にする解繊部と、
前記繊維を堆積させて圧縮し、シートに成形するシート形成部と、
前記定量供給部が固定される第１フレームと、
前記第１フレームとは分離され、前記解繊部が固定される第２フレームと、を有するシート製造装置。

【請求項2】

前記定量供給部は、前記原料の質量を計量する計量器を有する、請求項１に記載のシート製造装置。

【請求項3】

前記シート形成部が固定される第３フレームを有し、
前記第３フレームは、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に設置される、請求項１に記載のシート製造装置。

【請求項4】

圧縮空気を生成するコンプレッサーを有し、
前記コンプレッサーは、前記第２フレーム内に設置される、請求項１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】

従来、繊維を含む紙片などを解繊してシートなどに再生するシート製造装置が知られていた。該装置には、紙片などの原料を計量する計量器を備えるものがある。例えば、特許文献１には、シート原料を計量して供給する定量供給機と、乾式解繊機とを備える繊維構造体製造装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１７８７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、定量供給機の計量精度を向上させることが難しいという課題があった。詳しくは、乾式解繊機の振動が定量供給機に伝播し易く、上記振動が定量供給機の計量精度に影響を及ぼす場合があった。すなわち、原料の計量精度を向上させるシート製造装置が求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

シート製造装置は、原料を所定の質量毎に計量して供給する定量供給部と、前記定量供給部から供給される前記原料を解繊して繊維にする解繊部と、前記繊維を堆積させて圧縮し、シートに成形するシート形成部と、前記定量供給部が固定される第１フレームと、前記第１フレームとは分離され、前記解繊部が固定される第２フレームと、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係るシート製造装置の構成を示す模式図。

【図2】第１フレーム、第２フレーム、および第３フレームの形態を示す側面図。

【図3】第１フレーム、第２フレーム、および第３フレームの形態を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下の実施形態では、乾式にて古紙などの紙片を再生するシート製造装置１を例示し、図面を参照して説明する。本発明のシート製造装置は、乾式であることに限定されず、湿式であってもよい。なお、本明細書において乾式とは、液体中で実施されずに、大気などの空気中で実施されることをいう。

【0008】

以下の各図においては、相互に直交する座標軸としてＸＹＺ軸を付し、各矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を－方向とする。Ｚ軸は鉛直方向に沿う仮想軸であって＋Ｚ方向を上方とし、－Ｚ方向を下方とする。－Ｚ方向は重力が作用する方向である。また、シート製造装置１において、原料、ウェブ、およびシートなどの搬送方向の先を下流、搬送方向を遡る側を上流ということもある。図示の便宜上、各部材の大きさを実際とは異ならせている。

【0009】

図１に示すように、本実施形態に係るシート製造装置１は、第１ユニット群１０１、第２ユニット群１０２、および第３ユニット群１０３を有する。シート製造装置１は、図示しない第１フレーム、第２フレーム、第３フレーム、および各構成の稼働を統合的に制御する制御部も有する。第１フレーム、第２フレーム、および第３フレームについては後述する。なお、図１において、原料Ｃ、シートＰ３、スリット片Ｓ、および端材などが移動する方向を白抜きの矢印で示している。

【0010】

シート製造装置１は原料ＣからシートＰ３を製造する。シート製造装置１では、－Ｘ方向からの側面視にて、－Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かって、第１ユニット群１０１、第３ユニット群１０３、および第２ユニット群１０２が配置される。

【0011】

原料Ｃは、第１ユニット群１０１から、第３ユニット群１０３内を横断する配管２１を介して第２ユニット群１０２へ搬送される。そして原料Ｃは、第２ユニット群１０２にて解繊などが施された後、配管２４を介して第３ユニット群１０３へ搬送される。原料Ｃは、第３ユニット群１０３にてウェブＷとされてから、帯状のシートＰ１に成形される。帯状のシートＰ１は、第１ユニット群１０１にて切断されてシートＰ３と成る。

【0012】

第１ユニット群１０１は、バッファータンク１３、定量供給部１５、合流部１７、および配管２１を有する。第１ユニット群１０１では、上流から下流に向かって、これらの構成が上記の順番にて配置される。また、第１ユニット群１０１は、第１切断部８１、第２切断部８２、トレイ９１、および細断部９５も有する。第１切断部８１および第２切断部８２は、帯状のシートＰ１を所定の形状のシートＰ３に切断する。

【0013】

原料Ｃは、原料投入口１１からバッファータンク１３へ投入される。原料Ｃは、セルロースなどの繊維を含み、例えば細断された古紙の紙片である。バッファータンク１３の内部には、第３ユニット群１０３に備わる第２加湿部６６から加湿された空気が供給される。

【0014】

原料Ｃは、バッファータンク１３にて一時的に保管された後、シート製造装置１の稼働に応じて定量供給部１５へ搬送される。シート製造装置１は、バッファータンク１３の上流側に、古紙などを細断するシュレッダーを備えてもよい。

【0015】

定量供給部１５は、計量器１５ａ、および図示しない供給機構を有する。計量器１５ａは原料Ｃの質量を計量する。供給機構は、計量器１５ａにて計量された原料Ｃを、下流の合流部１７に供給する。すなわち、定量供給部１５は、計量器１５ａにて原料Ｃを所定の質量毎に計量して、供給機構にて下流の合流部１７へ供給する。

【0016】

計量器１５ａには、デジタル式およびアナログ式の何れの計量機構も適用可能である。具体的には、計量器１５ａとして、ロードセルなどの物理センサー、およびバネ秤や天秤などが挙げられる。本実施形態では計量器１５ａとしてロードセルを用いる。計量器１５ａが原料Ｃを計量する所定の質量とは、例えば、数ｇから数１０ｇ程度である。

【0017】

供給機構には、振動式フィーダーなどの公知の技術が適用可能である。供給機構は、計量器１５ａに含まれる構成であってもよい。

【0018】

定量供給部１５での原料Ｃの計量および供給はバッチ処理である。すなわち、定量供給部１５から合流部１７への原料Ｃの供給は、間欠的に実施される。定量供給部１５は、計量器１５ａを複数有してもよく、複数の計量器１５ａを時差稼働させて、計量の効率を向上させてもよい。

【0019】

合流部１７では、定量供給部１５から供給される原料Ｃに対して、細断部９５から供給されるスリット片Ｓの細断片が合流して混合される。スリット片Ｓおよび細断部９５については後述する。上記細断片が混合された原料Ｃは、合流部１７から配管２１へと流入する。

【0020】

配管２１は、図示しないブロアーが発生させる気流によって、原料Ｃを第１ユニット群１０１から第２ユニット群１０２へ搬送する。

【0021】

第２ユニット群１０２は、解繊部３１、分離部３２、配管２３、混合部３３、および配管２４を有する。第２ユニット群１０２では、上流から下流に向かって、これらの構成が上記の順番にて配置される。また、第２ユニット群１０２は、分離部３２に接続される配管２５、回収部３５、コンプレッサー３８、および電源部３９も有する。

【0022】

配管２１を搬送された原料Ｃは、解繊部３１に流入する。解繊部３１は、定量供給部１５から供給される原料Ｃを乾式にて解繊して繊維にする。解繊部３１には、公知の解繊機構が適用可能である。

【0023】

解繊部３１としては、例えば以下の構成が挙げられる。解繊部３１は、ステーターおよびローターを備える。ステーターは略円筒状の内側面を有する。ローターは、ステーターの内部に設置されて、ステーターの内側面に沿って回転する。原料Ｃの細片は、ステーターの内側面とローターとの間に挟まれて、これらの間に生じるせん断力によって解繊される。これにより、原料Ｃは、紙片に含まれる絡まった繊維が解きほぐされて、繊維状の原料Ｃとなる。繊維状の原料Ｃは分離部３２に搬送される。

【0024】

解繊部３１は、せん断力などによって物理的に繊維を解きほぐすため、上記の構成に限らず振動を発生し易い。これに対して、シート製造装置１は後述するフレーム構成を備えるため、上記振動の影響が計量器１５ａに及び難くなっている。

【0025】

分離部３２は、繊維状の原料Ｃに含まれる、シートＰ３の製造に不要な成分を取り除く。具体的には、分離部３２は、比較的に長い繊維と、比較的に短い繊維とを分別する。比較的に短い繊維は、シートＰ３の強度低下を招く場合があるため、分離部３２にて分別される。また、分離部３２は、古紙に含まれる色材や添加剤なども分別して排除する。分離部３２には、円盤メッシュ方式などの公知の技術が適用可能である。

【0026】

分離部３２の内部には、第３ユニット群１０３の第２加湿部６６から加湿された空気が供給される。

【0027】

原料Ｃは、比較的に短い繊維などが排除されて、配管２３を介して混合部３３へ搬送される。比較的に短い繊維や色材などの不要分は、配管２５を介して回収部３５へ排出される。

【0028】

混合部３３は、原料Ｃに結着材などを空気中で混合して混合物とする。図示を省略するが、混合部３３は、原料Ｃが搬送される流路、ファン、ホッパー、供給管、およびバルブを備える。

【0029】

ホッパーは、供給管を介して原料Ｃの流路に連通する。バルブは、ホッパーと流路との間の供給管に設けられる。ホッパーは、でんぷんなどの結着材を流路内へ供給する。バルブは、ホッパーから流路に供給される結着材の質量を調整する。これにより、原料Ｃと結着材との混合比が調整される。

【0030】

混合部３３は、結着材を供給する上記構成の他に、色材や添加剤などを供給する同様な構成を備えてもよい。

【0031】

混合部３３のファンは、発生させる気流により、原料Ｃを下流へ搬送しながら結着材などを空気中で混入させて混合物とする。混合物は、混合部３３から配管２４へ流入する。

【0032】

回収部３５は、図示しないフィルターを備える。フィルターは、配管２５を気流にて搬送された原料Ｃの不要分を濾し取る。

【0033】

コンプレッサー３８は圧縮空気を生成する。上記フィルターでは、不要分のうちの微細な粒子などによって目詰まりが生じる場合がある。コンプレッサー３８が生成する圧縮空気をフィルターに吹き付けて、付着した粒子を吹き飛ばしてフィルターをクリーニングすることが可能である。

【0034】

コンプレッサー３８は、往復運動などによって圧縮空気を生成するため、振動を発生し易い。これに対して、シート製造装置１は後述するフレーム構成を備えるため、上記振動の影響が計量器１５ａに及び難くなっている。

【0035】

ここで、コンプレッサー３８は、後述する第２フレームに固定されずに、シート製造装置１が設置される床面に置かれてもよい。この場合であっても、圧縮空気の管などを介してコンプレッサー３８と他の構成とが接続される。そのため、振動が伝播する可能性は否定されず、本実施形態のフレーム構成は有用である。

【0036】

電源部３９は、上述した制御部の他、シート製造装置１に電力を供給する電力供給装置を含む。電源部３９は、外部から供給される電力をシート製造装置１の各構成に分配する。

【0037】

第３ユニット群１０３は、繊維を含む混合物を堆積させて圧縮し、帯状のシートＰ１に成形する。第３ユニット群１０３は、本発明のシート形成部の一例である。

【0038】

第３ユニット群１０３は、堆積部５０、第１搬送部６１、第２搬送部６２、第１加湿部６５、第２加湿部６６、および成形部７０を有する。第３ユニット群１０３では、上流から下流に向かって、堆積部５０、第１搬送部６１、第２搬送部６２、第１加湿部６５、および成形部７０が、上記の順番にて配置される。

【0039】

堆積部５０は、混合物を空気中で堆積させてウェブＷを生成する。堆積部５０は、ドラム部材５３、ドラム部材５３内に設置される羽根部材５５、ドラム部材５３を収容するハウジング５１、吸引部５９を有する。混合物は、配管２４からドラム部材５３の内部に取り込まれる。

【0040】

堆積部５０の下方には、第１搬送部６１が配置される。第１搬送部６１は、メッシュベルト６１ａ、メッシュベルト６１ａを張架する図示しない５つの張架ローラーを有する。吸引部５９は、Ｚ軸に沿う方向において、メッシュベルト６１ａを挟んでドラム部材５３と対向する。

【0041】

羽根部材５５は、ドラム部材５３の内部にあって、図示しないモーターによって回転駆動される。ドラム部材５３は半円柱状の篩である。ドラム部材５３の下方を向く側面には、篩の機能を有する網が設けられる。ドラム部材５３は、篩の網の目開きの大きさより小さい繊維や混合物などの粒子を、内部から外側に通過させる。

【0042】

混合物は、ドラム部材５３内において、回転する羽根部材５５に撹拌されながらドラム部材５３の外側に放出される。ドラム部材５３の内部には、第２加湿部６６から加湿された空気が供給される。

【0043】

吸引部５９はドラム部材５３の下方に配置される。吸引部５９は、メッシュベルト６１ａが有する複数の穴を介して、ハウジング５１内の空気を吸引する。メッシュベルト６１ａの複数の穴は、空気を通し、混合物に含まれる繊維や結着材などを通し難い。これにより、ドラム部材５３の外側に放出された混合物は、空気と共に下方に吸引される。吸引部５９はブロアーなどの公知の吸引装置である。

【0044】

混合物は、ハウジング５１内の空気中に分散されて、重力と吸引部５９の吸引によって、メッシュベルト６１ａの上方の面に堆積してウェブＷとなる。

【0045】

メッシュベルト６１ａは、無端ベルトであって、５つの張架ローラーによって張り架けられる。メッシュベルト６１ａは、張架ローラーの自転によって、図１において反時計回りに回動する。これにより、メッシュベルト６１ａに連続して混合物が堆積し、ウェブＷが形成される。ウェブＷは、空気を比較的に多く含み、柔らかく膨らんでいる。第１搬送部６１は、形成されたウェブＷを、メッシュベルト６１ａの回動により下流へ搬送する。

【0046】

第２搬送部６２は、第１搬送部６１の下流において、第１搬送部６１に代わってウェブＷを搬送する。第２搬送部６２は、メッシュベルト６１ａの上方の面からウェブＷを剥離させて、成形部７０に向けて搬送する。第２搬送部６２は、ウェブＷの搬送経路の上方にあって、メッシュベルト６１ａのリターン側の起点よりもやや上流側に配置される。第２搬送部６２の＋Ｙ方向と、メッシュベルト６１ａの－Ｙ方向とは、鉛直方向において一部が重なる。

【0047】

第２搬送部６２は、図示しない輸送ベルト、複数のローラー、およびサクション機構を有する。輸送ベルトには空気を通す複数の穴が設けられる。輸送ベルトは、複数のローラーによって張り架けられ、ローラーの回転により回動する。

【0048】

第２搬送部６２は、サクション機構が発生させる負圧により、ウェブＷの上方の面を輸送ベルトの下方の面に吸着させる。この状態にて輸送ベルトが回動することによって、ウェブＷは、輸送ベルトに吸着されて下流へ搬送される。

【0049】

第１加湿部６５は、超音波式の加湿器であって、第２搬送部６２によって搬送されるウェブＷへ下方からミストＭを供給して加湿する。第１加湿部６５は、第２搬送部６２の下方に配置され、第２搬送部６２が搬送するウェブＷとＺ軸に沿う方向に対向する。

【0050】

ウェブＷがミストＭにて加湿されることにより、でんぷんの結着材としての機能が促進されて、シートＰ３の強度が向上する。また、ウェブＷに対して下方から加湿するため、ミスト由来の雫のウェブＷへの落下が防止される。さらに、輸送ベルトとウェブＷとの接触面の反対側から加湿するため、輸送ベルトに対するウェブＷの貼り付きが低減される。第２搬送部６２はウェブＷを成形部７０へ搬送する。

【0051】

成形部７０は、ウェブＷを加熱および加圧して帯状のシートＰ１に成形する。成形部７０は、一対の加熱ローラー７１，７２を有する。一対の加熱ローラー７１，７２の各々は、電熱ヒーターを内蔵し、ローラー表面を加熱する機能を有する。

【0052】

一対の加熱ローラー７１，７２の間へ、ウェブＷを連続的に通過させることにより、ウェブＷが加熱されながらプレス加工される。これにより、比較的に空気を多く含んで柔らかいウェブＷから、内包する空気が低減されると共に結着材によって繊維同士が結着されて、帯状のシートＰ１が成形される。帯状のシートＰ１は、図示しない搬送ローラーにより、第１ユニット群１０１へ搬送される。

【0053】

第２加湿部６６は、第１加湿部６５の下方に配置される。第２加湿部６６は気化式の加湿器である。第２加湿部６６は、図示しない複数の管を介して、バッファータンク１３、分離部３２、およびドラム部材５３の内部に加湿された空気を供給する。加湿された空気は、上記の各構成において、原料Ｃの繊維や粒子などの帯電を抑制して、これらの静電気による付着を抑える。

【0054】

第１ユニット群１０１に搬送される帯状のシートＰ１は、第１切断部８１に至る。第１切断部８１は、帯状のシートＰ１を搬送方向と交差する方向、例えばＸ軸に沿う方向に切断する。帯状のシートＰ１は、第１切断部８１にて単票状のシートＰ２に切断される。単票状のシートＰ２は、第１切断部８１から第２切断部８２へ搬送される。

【0055】

第２切断部８２は、単票状のシートＰ２を搬送方向、例えばＹ軸に沿う方向に切断する。詳しくは、第２切断部８２は、単票状のシートＰ２において、Ｘ軸に沿う方向の両側の辺近傍を切断する。これにより、単票状のシートＰ２は、Ａ４判やＡ３判などの所定の形状のシートＰ３と成る。シートＰ３は、斜め上方に搬送されてトレイ９１に集積される。シートＰ３は、例えばコピー用紙などの代替品として適用可能である。

【0056】

第２切断部８２にて、単票状のシートＰ２をシートＰ３に切断する際に、端材であるスリット片Ｓが生じる。スリット片Ｓは、略－Ｙ方向へ搬送されてシュレッダーである細断部９５に至る。細断部９５は、スリット片Ｓを細断して細断片として、合流部１７へ供給する。細断部９５と合流部１７との間には、スリット片Ｓの細断片を計量して合流部１７へ供給する機構が設置されてもよい。

【0057】

図２および図３に示すように、第１フレームＦ１、第３フレームＦ３、および第２フレームＦ２は、Ｙ軸に沿ってこの順番にて配列される。第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、および第３フレームＦ３は、各々別体である。第１フレームＦ１と、第２フレームＦ２と、第３フレームＦ３とは、それぞれ分離されている。図示を省略するが、シート製造装置１では、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、および第３フレームＦ３を覆う筐体が備わる。なお、図２では、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、および第３フレームＦ３の境界を破線で示している。

【0058】

第１フレームＦ１と第２フレームＦ２との間には、第３フレームＦ３が設置される。なお、第１フレームＦ１と第３フレームＦ３と、および第３フレームＦ３と第２フレームＦ２とは、それぞれ連結されていてもよい。

【0059】

第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、および第３フレームＦ３の各々は、ＸＹＺ軸の何れかに沿って配置される主骨格と、補強部材などとから成り、内部に上述した構成を設置可能な空間を備える。第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、および第３フレームＦ３は、略直方体の外形を有する。各々の外形は、Ｘ軸に沿う長さが等しく、Ｚ軸に沿う高さが略等しい。第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、および第３フレームＦ３は、下方の端部に各々移動用のキャスターを備えてもよい。

【0060】

第１ユニット群１０１は第１フレームＦ１に設置される。すなわち、定量供給部１５は第１フレームＦ１に固定される。第２ユニット群１０２は第２フレームＦ２に設置される。すなわち、解繊部３１は第２フレームＦ２に固定される。第３ユニット群１０３は第３フレームＦ３に設置される。すなわち、シート形成部である第３ユニット群１０３は、第３フレームＦ３に固定される。

【0061】

本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0062】

原料Ｃの計量精度を向上させることができる。詳しくは、定量供給部１５が固定される第１フレームＦ１と、解繊部３１が固定される第２フレームＦ２とは、別体に分離されている。そのため、解繊部３１から生じる振動は、定量供給部１５に伝播する間に減衰し易くなる。これにより、定量供給部１５に対して上記振動が波及し難くなる。したがって、原料Ｃの計量精度を向上させるシート製造装置１を提供することができる。

【0063】

第１フレームＦ１と第２フレームＦ２との間に第３フレームＦ３が介在することから、第１フレームＦ１と第２フレームＦ２との距離が離れる。そのため、解繊部３１およびコンプレッサー３８から生じて定量供給部１５に伝播する振動は、さらに減衰し易くなる。これにより、原料Ｃの計量精度をさらに向上させることができる。

【符号の説明】

【0064】

１…シート製造装置、１５…定量供給部、１５ａ…計量器、３１…解繊部、３８…コンプレッサー、１０３…シート成形部としての第３ユニット群、Ｃ…原料、Ｆ１…第１フレーム、Ｆ２…第２フレーム、Ｆ３…第３フレーム、Ｐ１…帯状のシート。

【図1】

【図2】

【図3】