特許 7400394 解繊方法および繊維体成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】解繊方法および繊維体成形方法

(51)【国際特許分類】

   D21B 1/08 20060101AFI20231212BHJP

   D04H 1/736 20120101ALI20231212BHJP

   D21B 1/02 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

D21B1/08

D04H1/736

D21B1/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019212097

(22)【出願日】2019-11-25

(65)【公開番号】P2021085099

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-10-28

(73)【特許権者】

【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】青山 哲也

【審査官】川口 裕美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－００１９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２１１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１１９０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１９０２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ２１Ｂ １／０８

Ｄ０４Ｈ １／７３６

Ｄ２１Ｂ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維と、下記式（１）で表される化合物と、カチオン性界面活性剤と、を含む材料を用意する工程と、
前記材料を解繊する工程と、
を含む、解繊方法。
ＲＯ（ＥＯ）ｍ（ＰＯ）ｎＨ ・・・（１）
式中、Ｒは、炭素数６以上２２以下のアルキル基またはアルケニル基、もしくは、炭素
数４以上２０以下のアルキル基を有するアルキルアリール基であり、Ｅはエチレン基であ
り、Ｐはプロピレン基であり、ｍおよびｎは平均付加モル数であり、ｍは０以上２０以下
の範囲の数であり、ｎは１以上１０以下の範囲の数であり、（ＥＯ）ｍ（ＰＯ）ｎはブロ
ック付加である。

【請求項2】

請求項１において、
Ｒの炭素数は、８以上１６以下である、解繊方法。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記材料を用意する工程では、前記化合物が前記繊維に対して２．５質量％以上１６．
５質量％以下含まれた前記材料を用意する、解繊方法。

【請求項4】

繊維を含む原料に、下記式（１）で表される化合物を付与する工程と、
前記化合物が付与された前記原料を解繊して解繊物を形成する工程と、
前記解繊物に結合材を付与する工程と、
前記結合材が付与された前記解繊物を堆積する工程と、
堆積された前記解繊物を加熱する工程と、
を含む、繊維体成形方法。
ＲＯ（ＥＯ）ｍ（ＰＯ）ｎＨ ・・・（１）
式中、Ｒは、炭素数６以上２２以下のアルキル基またはアルケニル基、もしくは、炭素
数４以上２０以下のアルキル基を有するアルキルアリール基であり、Ｅはエチレン基であ
り、Ｐはプロピレン基であり、ｍおよびｎは平均付加モル数であり、ｍは０以上２０以下
の範囲の数であり、ｎは１以上１０以下の範囲の数であり、（ＥＯ）ｍ（ＰＯ）ｎはブロ
ック付加である。

【請求項5】

請求項４において、
Ｒの炭素数は、８以上１６以下である、繊維体成形方法。

【請求項6】

請求項４または５において、
前記化合物を付与する工程では、前記繊維に対して２．５質量％以上１６．５質量％以
下の前記化合物を付与する、繊維体成形方法。

【請求項7】

請求項４ないし６のいずれか１項において、
前記解繊物を形成する工程の前に、前記原料にカチオン性界面活性剤を付与する工程を
含む、繊維体成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、解繊方法、繊維体成形方法、および解繊装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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繊維体成形装置が提案されている。このような繊維体成形装置では、乾式の解繊装置を用いて、繊維を含む原料を解繊する。

【0003】

例えば特許文献１には、セルロース原料と、シリコーン系界面活性剤と、を混合し、機械的に解繊することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１９３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような乾式の解繊装置で繊維を含む原料を解繊するには、繊維と繊維との間の水素結合を切断するために、大きなエネルギーが必要となる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る解繊方法の一態様は、
繊維と、下記式（１）で表される化合物と、を含む材料を用意する工程と、
前記材料を解繊する工程と、
を含む。
ＲＯ（ＥＯ）_ｍ（ＰＯ）_ｎＨ ・・・（１）
式中、Ｒは、炭素数６以上２２以下のアルキル基またはアルケニル基、もしくは、炭素数４以上２０以下のアルキル基を有するアルキルアリール基であり、Ｅはエチレン基であり、Ｐはプロピレン基であり、ｍおよびｎは平均付加モル数であり、ｍは０以上２０以下の範囲の数であり、ｎは１以上１０以下の範囲の数であり、（ＥＯ）_ｍ（ＰＯ）_ｎはブロック付加である。

【0007】

前記解繊方法の一態様において、
Ｒの炭素数は、８以上１６以下であってもよい。

【0008】

前記解繊方法の一態様において、
前記材料を用意する工程では、前記化合物が前記繊維に対して２．５質量％以上１６．５質量％以下含まれた前記材料を用意してもよい。

【0009】

前記解繊方法の一態様において、
前記材料は、カチオン性界面活性剤を含んでもよい。

【0010】

本発明に係る繊維体成形方法の一態様は、
繊維を含む原料に、下記式（１）で表される化合物を付与する工程と、
前記化合物が付与された前記原料を解繊して解繊物を形成する工程と、
前記解繊物に結合材を付与する工程と、
前記結合材が付与された前記解繊物を堆積する工程と、
堆積された前記解繊物を加熱する工程と、
を含む。
ＲＯ（ＥＯ）_ｍ（ＰＯ）_ｎＨ ・・・（１）
式中、Ｒは、炭素数６以上２２以下のアルキル基またはアルケニル基、もしくは、炭素数４以上２０以下のアルキル基を有するアルキルアリール基であり、Ｅはエチレン基であり、Ｐはプロピレン基であり、ｍおよびｎは平均付加モル数であり、ｍは０以上２０以下の範囲の数であり、ｎは１以上１０以下の範囲の数であり、（ＥＯ）_ｍ（ＰＯ）_ｎはブロック付加である。

【0011】

前記繊維体成形方法の一態様において、
Ｒの炭素数は、８以上１６以下であってもよい。

【0012】

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記化合物を付与する工程では、前記繊維に対して２．５質量％以上１６．５質量％以下の前記化合物を付与してもよい。

【0013】

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記解繊物を形成する工程の前に、前記原料にカチオン性界面活性剤を付与する工程を含んでもよい。

【0014】

本発明に係る解繊装置の一態様は、
繊維を含む原料に、下記式（１）で表される化合物を付与する付与部と、
前記化合物が付与された前記原料を解繊する解繊部と、
を含む。
ＲＯ（ＥＯ）_ｍ（ＰＯ）_ｎＨ ・・・（１）
式中、Ｒは、炭素数６以上２２以下のアルキル基またはアルケニル基、もしくは、炭素数４以上２０以下のアルキル基を有するアルキルアリール基であり、Ｅはエチレン基であり、Ｐはプロピレン基であり、ｍおよびｎは平均付加モル数であり、ｍは０以上２０以下の範囲の数であり、ｎは１以上１０以下の範囲の数であり、（ＥＯ）_ｍ（ＰＯ）_ｎはブロック付加である。

【0015】

前記解繊装置の一態様において、
Ｒの炭素数は、８以上１６以下であってもよい。

【0016】

前記解繊装置の一態様において、
前記付与部は、前記繊維に対して２．５質量％以上１６．５質量％以下の前記化合物を付与してもよい。

【0017】

前記解繊装置の一態様において、
前記原料にカチオン性界面活性剤を付与する付与部を含み、
前記解繊部は、前記化合物および前記カチオン性界面活性剤が付与された前記原料を解繊してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る解繊装置を模式的に示す図。

【図2】本実施形態に係る解繊方法を説明するためのフローチャート。

【図3】本実施形態に係る繊維体成形装置を模式的に示す図。

【図4】本実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。

【図5】液体１～８の成分を示す表。

【図6】評価結果を示す表。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

１． 解繊装置
まず、本実施形態に係る解繊装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る解繊装置３０を模式的に示す図である。

【0021】

解繊装置３０には、図１に示すように、例えば、供給部１０から解繊の対象となる原料が供給される。供給部１０は、解繊装置３０に原料を供給する。供給部１０は、例えば、解繊装置３０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。

【0022】

解繊装置３０は、図１に示すように、例えば、付与部１１と、粗砕部１２と、解繊部２０と、を含む。以下、順に説明する。

【0023】

１．１． 付与部
付与部１１は、供給部１０から供給された繊維を含む原料に、下記式（１）で表される化合物を付与する。

【0024】

ＲＯ（ＥＯ）_ｍ（ＰＯ）_ｎＨ ・・・（１）

【0025】

式中、Ｒは、炭素数６以上２２以下のアルキル基またはアルケニル基、もしくは、炭素数４以上２０以下のアルキル基を有するアルキルアリール基であり、Ｅはエチレン基であり、Ｐはプロピレン基であり、ｍおよびｎは平均付加モル数であり、ｍは０以上２０以下の範囲の数であり、ｎは１以上１０以下の範囲の数であり、（ＥＯ）_ｍ（ＰＯ）_ｎはブロック付加である。

【0026】

式（１）で表される化合物は、ポリオキシアルキレンアルキルエテールであり、以下、式（１）で表される化合物を「ＰＯＡＡＥ」ともいう。

【0027】

式（１）において、Ｒの炭素数は、８以上１６以下である。炭素数が８以上であれば、ＰＯＡＡＥの疎水性を高めることができ、繊維同士間の水素結合の結合力を弱めることができる。そのため、低エネルギーで原料を解繊することができる。炭素数が１６以下であれば、ＰＯＡＡＥを付与したことによる紙力低減を抑えることができる。また、成形されたシートが油紙になることを抑制することができる。

【0028】

付与部１１は、原料に含まれる繊維（乾燥された状態の繊維）に対して、例えば２．５質量％以上１６．５質量％以下のＰＯＡＡＥを付与する。繊維に対してＰＯＡＡＥを２．５質量％以上付与すれば、低エネルギーで原料を解繊することができる。繊維に対してＰＯＡＡＥを１６．５質量％以上付与すれば、ＰＯＡＡＥを付与したことによる紙力低減を抑えることができる。また、成形されたシートが油紙になることを抑制することができる。

【0029】

付与部１１は、ＰＯＡＡＥを溶媒に溶解または分散させて作製した液体を、原料に付与してもよい。溶媒は、水を含むことが好ましい。溶媒は、水の他、イソプロピルアルコールなどのアルコールを含んでいてもよい。付与部１１がＰＯＡＡＥを含む液体を原料に付与する場合、液体が付与された原料の水分率は、２３℃、５０％ＲＨ（relative humidity）の環境で、１３％以下であってもよい。水分率が１３％以下であっても、解繊する際に原料にＰＯＡＡＥが付着していれば、低エネルギーで原料を解繊することができる。

【0030】

付与部１１は、原料にカチオン性界面活性剤を付与してもよい。付与部１１は、ＰＯＡＡＥおよびカチオン性界面活性剤を含む液体を、原料に付与してもよい。原料にカチオン性界面活性剤を付与することにより、紙力の高いシートを成形することができる。

【0031】

カチオン性界面活性剤としては、例えば、第１級、第２級、および第３級アミン塩型化合物、アルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザルコニウム塩、第４級アンモニウム塩、第４級アルキルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、オニウム塩、イミダゾリニウム塩などが挙げられる。

【0032】

具体的には、カチオン性界面活性剤としては、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、ラウリルアミン、ヤシアミン、ロジンアミン等の塩酸塩、酢酸塩等、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド、塩化ベンザルコニウム、ジメチルエチルラウリルアンモニウムエチル硫酸塩、ジメチルエチルオクチルアンモニウムエチル硫酸塩、トリメチルラウリルアンモニウム塩酸塩、セチルピリジニウムクロライド、セチルピリジニウムブロマイド、ジヒドロキシエチルラウリルアミン、デシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ドデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルジメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。特に、カチオン性界面活性剤として、塩化ステアリルトリメチルアンモニウムを用いることが好ましい。

【0033】

付与部１１がＰＯＡＡＥおよびカチオン性界面活性剤を含む液体を原料に付与する場合、液体におけるＰＯＡＡＥの含有量は、例えば、０．１質量％以上１０質量％以下、好ましくは１．０質量％以上３．０質量％以下である。

【0034】

付与部１１は、ＰＯＡＡＥを原料に付与することができれば、特に限定されないが、例えば、ローラー、スプレー、インクジェットヘッドなどである。

【0035】

１．２． 粗砕部
粗砕部１２は、供給部１０によって供給された原料を、大気中等の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に移送される。

【0036】

なお、図示の例では、粗砕部１２は、ＰＯＡＡＥが付与された原料を裁断するが、粗砕部１２は、ＰＯＡＡＥが付与される前の原料を裁断してもよい。この場合、付与部１１は、裁断されて細片となった原料に、ＰＯＡＡＥを付与する。

【0037】

１．３． 解繊部
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。具体的には、解繊部２０は、ＰＯＡＡＥおよびカチオン性界面活性剤が付与され、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。

【0038】

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。

【0039】

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称する。解繊部２０としては、例えば、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を介して移送される。

【0040】

１．４． 効果
解繊装置３０は、例えば、以下の効果を有する。

【0041】

解繊装置３０では、繊維を含む原料にＰＯＡＡＥを付与する付与部１１と、ＰＯＡＡＥが付与された原料を解繊する解繊部２０と、を含む。そのため、解繊装置３０では、ＰＯＡＡＥを付与しない場合に比べて、低いエネルギーで原料を解繊することができる（詳細は後述する「５． 実施例および比較例」参照）。ＰＯＡＡＥは、繊維間に入り込み繊維間の水素結合を阻害するため、原料の低密度化を図ることができ、これにより、低いエネルギーで原料を解繊することができる。低いエネルギーで原料を解繊することができれば、省エネルギー化および装置の小型化を図ることができる。

【0042】

さらに、解繊装置３０では、ＰＯＡＡＥを付与しない場合に比べて、繊維を長く残したまま解繊することができる（詳細は後述する「５． 実施例および比較例」参照）。そのため、紙力の高いシートを成形することができる。

【0043】

解繊装置３０では、ＰＯＡＡＥのＲの炭素数は、８以上１６以下であってもよい。そのため、解繊装置３０では、低いエネルギーで原料を解繊することができ、かつ、ＰＯＡＡＥを付与したことによる紙力低減を抑えることができる。

【0044】

解繊装置３０では、付与部１１は、繊維に対して２．５質量％以上１６．５質量％以下のＰＯＡＡＥを付与してもよい。そのため、解繊装置３０では、低いエネルギーで原料を解繊することができ、かつ、ＰＯＡＡＥを付与したことによる紙力低減を抑えることができる。

【0045】

解繊装置３０では、付与部１１０は、原料にカチオン性界面活性剤を付与し、解繊部２０は、ＰＯＡＡＥおよびカチオン性界面活性剤が付与された原料を解繊する。そのため、解繊装置３０では、カチオン性界面活性剤を付与しない場合に比べて、紙力の高いシートを成形することができる。

【0046】

２． 解繊方法
次に、本実施形態に係る解繊方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る解繊方法を説明するためのフローチャートである。

【0047】

本実施形態に係る解繊方法は、例えば、上述した解繊装置３０を用いて行われる。なお、本実施形態に係る解繊方法は、解繊装置３０以外の装置を用いて行われてもよい。

【0048】

本実施形態に係る解繊方法は、図２に示すように、繊維と、ＰＯＡＡＥと、を含む材料を用意する材料用意工程（ステップＳ１１）と、材料を解繊する解繊工程（ステップＳ１２）と、を含む。

【0049】

材料用意工程（ステップＳ１１）は、例えば、供給部１０および付与部１１を用いて行われる。材料用意工程は、ＰＯＡＡＥが繊維体して２．５質量％以上１６．５質量％以下含まれた材料を用紙してもよい。材料は、さらにカチオン性界面活性剤を含んでいてもよい。

【0050】

解繊工程（ステップＳ１２）は、例えば、解繊装置３０の解繊部２０を用いて行われる。

【0051】

本実施形態に係る解繊方法は、上記の工程以外にも、例えば、粗砕部１２によって材料を裁断する工程を含んでいてもよい。

【0052】

本実施形態に係る解繊方法では、「１． 解繊装置」で説明したように、低いエネルギーで原料を解繊することができる。

【0053】

さらに、本実施形態に係る解繊方法では、例えば、材料用意工程（ステップＳ１１）を、解繊工程（ステップＳ１２）の直前に逐一行うのではなく、事前にまとめて行うことにより、ＰＯＡＡＥが付与された古紙を貯蔵しておくことができる。そして、必要量に応じて、ＰＯＡＡＥが付与された古紙を解繊することができる。これにより、作業の自由度の向上、および効率化を図ることができる。

【0054】

３． 繊維体成形装置
次に、本実施形態に係る繊維体成形装置について、図面を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る繊維体成形装置１００を模式的に示す図である。

【0055】

繊維体成形装置１００は、図３に示すように、例えば、解繊装置３０を含む。さらに、繊維体成形装置１００は、例えば、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、を含む。

【0056】

選別部４０は、解繊装置３０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と、ドラム部４１を収容するハウジング部４３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は、網を有し、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、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、堆積部６０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。

【0057】

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、管７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、サクション機構４８と、を含む。

【0058】

サクション機構４８は、選別部４０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。

【0059】

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、堆積部６０へと搬送される。

【0060】

回転体４９は、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。

【0061】

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。これは、メッシュベルト４６が損傷を受けずにウェブＶを切断することが可能な距離である。

【0062】

混合部５０は、選別部４０を通過した第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。

【0063】

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。

【0064】

添加物供給部５２としては、図３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結合材としての樹脂を含む。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。

【0065】

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（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。

【0066】

なお、添加物供給部５２から供給される結合材は、セルロース誘導体や加工デンプンなどの水溶性樹脂であってもよいし、ゼラチン、寒天であってもよい。

【0067】

また、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、繊維の凝集や樹脂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が含まれていてもよい。混合部５０を通過した混合物は、管５４を介して、堆積部６０に移送される。

【0068】

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。

【0069】

堆積部６０は、ドラム部６１と、ドラム部６１を収容するハウジング部６３と、を有している。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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

メッシュベルト７２は、移動しながら、堆積部６０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。

【0073】

サクション機構７６は、メッシュベルト７２の下方に設けられている。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、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。

【0074】

以上のように、堆積部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。

【0075】

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。

【0076】

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、互いに添加物を介して結着することができる。

【0077】

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のかさ密度が高められる。加熱部８４としては、例えば、加熱ローラー、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。カレンダーローラー８５と加熱ローラー８６は、例えば、それらの回転軸が平行になるように配置される。ここで、カレンダーローラー８５は、加熱ローラー８６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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

繊維体成形装置１００は、解繊装置３０を含む。そのため、繊維体成形装置１００では、低いエネルギーで原料を解繊することができる。

【0081】

４． 繊維体成形方法
次に、本実施形態に係る繊維体成形方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャートである。

【0082】

本実施形態に係る繊維体成形方法は、例えば、上述した繊維体成形装置１００を用いて行われる。なお、本実施形態に係る繊維体成形方法は、繊維体成形装置１００以外の装置を用いて行われてもよい。

【0083】

本実施形態に係る繊維体成形方法は、図４に示すように、繊維を含む原料にＰＯＡＡＥを付与するＰＯＡＡＥ付与工程（ステップＳ２１）と、ＰＯＡＡＥが付与された原料を解繊して解繊物を形成する解繊工程（ステップＳ２２）と、解繊物に結合材を付与する結合材付与工程（ステップＳ２３）と、結合材が付与された解繊物を堆積する堆積工程（ステップＳ２４）と、堆積された解繊物を加熱する加熱工程（ステップＳ２５）と、を含む。

【0084】

ＰＯＡＡＥ付与工程（ステップＳ２１）は、例えば、繊維体成形装置１００の付与部１１を用いて行われる。

【0085】

解繊工程（ステップＳ２２）は、例えば、繊維体成形装置１００の解繊部２０を用いて行われる。

【0086】

結合材付与工程（ステップＳ２３）は、例えば、繊維体成形装置１００の添加物供給部５２を用いて行われる。

【0087】

堆積工程（ステップＳ２４）は、例えば、繊維体成形装置１００の堆積部６０を用いて行われる。

【0088】

加熱工程（ステップＳ２５）は、例えば、繊維体成形装置１００の加熱部８４を用いて行われる。

【0089】

本実施形態に係る繊維体成形方法は、解繊工程（ステップＳ２２）の前に、原料にカチオン性界面活性剤を付与する工程を含んでもよい。原料にカチオン性界面活性剤を付与する工程は、ＰＯＡＡＥ付与工程（ステップＳ２１）の前後どちらでもよいし、ＰＯＡＡＥとカチオン性界面活性剤とを同時に付与してもよい。

【0090】

また、本実施形態に係る繊維体成形方法は、上記の工程以外にも、例えば、加圧部８２によってウェブＷを加圧する工程など、上述の「３． 繊維体成形装置」で説明した工程を含んでいてもよい。

【0091】

本実施形態に係る繊維体成形方法では、「１． 解繊装置」で説明したように、低いエネルギーで原料を解繊することができる。

【0092】

５． 実施例および比較例
５．１． 液体の作製
液体１～８を作製した。図５は、液体１～８の成分を示す表である。図５の数値は、質量％を表している。

【0093】

「ＰＯＡＡＥ１」は、Ｒが炭素数１２～１４のアルキル基であり、ｍ＝０、ｎ＝５である。「ＰＯＡＡＥ２」は、Ｒが炭素数６のアルキル基であり、ｍ＝１０、ｎ＝１である。「ＰＯＡＡＥ３」は、Ｒが炭素数１６のアルキル基であり、ｍ＝２２、ｎ＝１０である。「ＰＯＡＡＥ４」は、Ｒが炭素数２２のアルキルアリール基であり、ｍ＝１６、ｎ＝３である。「ＰＯＡＡＥ５」は、Ｒが炭素数８のアルキルケニル基であり、ｍ＝６、ｎ＝２２である。

【0094】

また、図５において、「オルフィンＥ１０１０」は、日信化学工業株式会社製のアセチレン系界面活性剤である。「ＢＹＫ３４９」は、ビックケミー・ジャパン株式会社製のポリエーテル変性シロキサンである。「リポカードＴ３０」は、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製の塩化ステアリルトリメチルアンモニウムである。「ＩＰＡ」は、イソプロピルアルコールである。

【0095】

５．２． 解繊物の作製
三菱製紙株式会社製の再生紙「Ｇ８０」（坪量６４ｇ／ｃｍ^２）を原料とし、セイコーエプソン株式会社製のインクジェットプリンター「ＥＷ－Ｍ７７０Ｔ」を用いて液体１～８を塗布した。次に、液体１～８が塗布された原料１０ｇを、ラボネクト株式会社の「ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭｉｌｌ ＨＳ－１５」（回転数３００００ｒｐｍ）で解繊して解繊物を作製した。

【0096】

図６は、解繊条件を示す表である。なお、図６において、比較例５および参考例は、液体１～８を塗布していない。また、図６において、「液体質量」は、原料Ａ４サイズの質量を１００とした場合の液体１～８の質量である。「付与物質量」は、原料の質量を１００とした場合の、ＰＯＡＡＥ、オルフィンＥ１０１０、またはＢＹＫ３４０の質量である。「原料含水率」は、液体１～８を塗布した原料を、１０５℃で３時間乾燥させ、その後、一晩放置したものを、株式会社エー・アンド・デイ社製の「ＭＸ５０」で測定した値である。

【0097】

５．３． 評価
上記のようにして作製した解繊物の解繊状態を評価した。具体的には、目開き１ｍｍの篩を通過した解繊物の量から解繊率を計算した。評価結果を図６に示す。解繊率は、以下のようにして計算した。

【0098】

解繊率「％」＝篩を通過した解繊物の質量／篩にかけた解繊物の全量×１００

【0099】

解繊状態の評価基準は、以下のとおりである。
Ａ：解繊率９５％以上
Ｂ：解繊率８０％以上９５％未満
Ｃ：解繊率８０％未満

【0100】

さらに、解繊物の平均繊維長を測定した。具体的には、Ｌ＆Ｗ社製の「Ｆｉｂｅｒ Ｔｅｓｔｅｒ ＣＯＤＥ９１２」を用いて、「ＩＳＯ １６０６５－２：２００７」に基づいて、解繊物の平均繊維長を測定した。測定結果を図６に示す。なお、図６では、参考例として、水によって原料を離解させた場合の平均繊維長も示している。

【0101】

図６に示すように、ＰＯＡＡＥを塗布した実施例１～９は、ＰＯＡＡＥを塗布していない比較例１～５に比べて、解繊状態が良好だった。これにより、原料にＰＯＡＡＥを付与することによって、低いエネルギーで解繊できることがわかった。

【0102】

さらに、ＰＯＡＡＥを塗布した実施例１～９は、ＰＯＡＡＥを塗布していない比較例１～５に比べて、平均繊維長が長かった。これにより、原料にＰＯＡＡＥを付与することによって、平均繊維長を長くできることがわかった。さらに、リポカードＴ３０を塗布した実施例５は、他の実施例に比べて、平均繊維長を長くできることがわかった。

【0103】

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。

【0104】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成である。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成また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】

【0105】

１…ホッパー、２，３，７，８…管、９…ホッパー、１０…供給部、１１…付与部、１２…粗砕部、１４…粗砕刃、２０…解繊部、２２…導入口、２４…排出口、３０…解繊装置、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、４７，４７ａ…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…堆積部、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、７２…メッシュベルト、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…繊維体成形装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】