特許 7508796 繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置

(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】2024-06-24

(45)【発行日】2024-07-02

(54)【発明の名称】繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置

(51)【国際特許分類】

   D04H 1/736 20120101AFI20240625BHJP

   D04H 1/732 20120101ALI20240625BHJP

   D01G 23/08 20060101ALI20240625BHJP

   D01G 25/00 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

D04H1/736

D04H1/732

D01G23/08 A

D01G23/08 Z

D01G25/00 A

D01G25/00 E

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020020035

(22)【出願日】2020-02-07

(65)【公開番号】P2021123832

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2023-01-12

(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】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(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】宮澤 一真

【審査官】川口 裕美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４４２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２１０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２２２５８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１５１４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１２３８３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０４Ｈ １／７３６

Ｄ０４Ｈ １／７３２

Ｄ０１Ｇ ２３／０８

Ｄ０１Ｇ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維を含む材料を放出する開口を有し、水平方向に延びている中心軸回りに回転するドラムと、
前記ドラム内で、かつ、前記中心軸よりも鉛直下方側に偏在した位置に配置され、前記ドラム内の前記材料を分散させる第１分散部材と、を備えることを特徴とする繊維体堆積装置。

【請求項2】

前記第１分散部材は、前記中心軸に沿って延在する形状をなしている請求項１に記載の繊維体堆積装置。

【請求項3】

前記第１分散部材は、板状をなし、主面の法線が、前記ドラムの径方向に沿った直線に対して傾斜する向きで設置されている請求項１または２に記載の繊維体堆積装置。

【請求項4】

前記第１分散部材は、前記ドラムの内周面から離間して配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。

【請求項5】

前記第１分散部材は、前記ドラム内の最も鉛直下方の部分よりも前記ドラムの回転方向の前方に設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。

【請求項6】

前記第１分散部材は、前記ドラムとともに回転しない請求項１ないし５のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。

【請求項7】

前記ドラム内で、かつ、前記中心軸よりも鉛直上方側に偏在した位置に配置され、前記ドラム内の前記材料を分散させる第２分散部材を備える請求項１ないし６のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。

【請求項8】

前記第１分散部材および前記第２分散部材は、前記ドラムの内周面から離間して配置されており、
前記第１分散部材の前記ドラムの内周面からの離間距離をＤ１とし、前記第２分散部材
の前記ドラムの内周面からの離間距離をＤ２としたとき、Ｄ１＞Ｄ２を満足する請求項７に記載の繊維体堆積装置。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置と、
前記繊維体堆積装置で形成された堆積物を成形する成形部と、を備えることを特徴とする繊維構造体製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、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。このシート製造装置は、例えば、繊維体を放出して堆積させる堆積装置と、堆積装置によって形成された堆積物を加圧してシートに製造する方法が知られている。この堆積装置としては、例えば、特許文献１に示すような構成のものが挙げられる。

【0003】

特許文献１に記載されている堆積装置は、噴出穴を有し、回転するドラムと、ドラム内に繊維を供給する供給部と、を有する。ドラムが回転することにより、ドラム内の繊維が噴出穴から放出されて下方で堆積する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－２９２９５９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の堆積装置では、ドラム内での繊維のほぐしが不十分であり、ダマが生じるおそれがある。この場合、各噴出穴から放出される繊維にむらが生じてしまう。その結果、堆積物に多くのダマが混入することや厚さにムラが生じ、ひいては、堆積物の品質の低下を招く。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の繊維体堆積装置は、繊維を含む材料を放出する開口を有し、中心軸回りに回転するドラムと、
前記ドラム内で、かつ、前記中心軸よりも鉛直下方側に偏在した位置に配置され、前記ドラム内の前記材料を分散させる第１分散部材と、を備えることを特徴とする。

【0007】

本発明の繊維構造体製造装置は、本発明の繊維体堆積装置と、
前記繊維体堆積装置で形成された堆積物を成形する成形部と、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、第１実施形態に係る繊維体堆積装置を備える繊維構造体製造装置を示す概略側面図である。

【図2】図２は、図１に示す繊維体堆積装置が備えるドラムの縦断面図である。

【図3】図３は、図２に示すドラムの斜視図である。

【図4】図４は、図２中Ａ－Ａ線断面図である。

【図5】図５は、図２中Ａ－Ａ線断面図であり、材料をほぐしている状態を示す図である。

【図6】図６は、図２中Ａ－Ａ線断面図であり、材料をほぐしている状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の繊維体堆積装置および繊維構造体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。

【0010】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る繊維体堆積装置を備える繊維構造体製造装置を示す概略側面図である。図２は、図１に示す繊維体堆積装置が備えるドラムの縦断面図である。図３は、図２に示すドラムの斜視図である。図４は、図２中Ａ－Ａ線断面図である。図５および図６は、図２中Ａ－Ａ線断面図であり、材料をほぐしている状態を示す図である。

【0011】

なお、以下では、説明の便宜上、図１～図６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ｘｙ平面が水平となっており、ｚ軸が鉛直となっている。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６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。

【0012】

図１に示す繊維構造体製造装置１００は、原料Ｍ１を粗砕、解繊し、結合素材を混合して、繊維体堆積装置１によって堆積させ、この堆積物を成形部２０によって成形することで成形体を得る装置である。

【0013】

また、繊維構造体製造装置１００により製造される成形体は、例えば、再生紙のようなシート状をなしていてもよく、ブロック状をなしていてもよい。また、成形体の密度も特に限定されず、シートのような繊維の密度が比較的高い成形体であってもよく、スポンジ体のような繊維の密度が比較的低い成形体であってもよく、これらの特性が混在する成形体であってもよい。

【0014】

以下では、原料Ｍ１は、使用済みまたは不要となった古紙とし、製造される成形体は、再生紙であるシートＳとして説明する。

【0015】

図１に示す繊維構造体製造装置１００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、分散部１８と、第２ウェブ形成部１９と、成形部２０と、切断部２１と、ストック部２２と、回収部２７と、これらの作動を制御する制御部２８と、を備えている。これらのうち、分散部１８および第２ウェブ形成部１９が繊維体堆積装置１を構成する。なお、分散部１８よりも上流側、すなわち、原料供給部１１～混合部１７を繊維体堆積装置１の構成要素として捉えてもよい。

【0016】

また、繊維構造体製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６とを備えている。その他、繊維構造体製造装置１００は、ブロアー２６１と、ブロアー２６２と、ブロアー２６３とを備えている。

【0017】

また、加湿部２３１～加湿部２３６およびブロアー２６１～ブロアー２６３は、制御部２８と電気的に接続されており、制御部２８によってその作動が制御される。すなわち、本実施形態では、１つの制御部２８によって繊維構造体製造装置１００の各部の作動が制御される構成である。ただし、これに限定されず、例えば、繊維体堆積装置１の各部の作動を制御する制御部と、繊維体堆積装置１以外の部位の作動を制御する制御部と、をそれぞれ有する構成であってもよい。

【0018】

また、繊維構造体製造装置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、放出工程と、堆積工程と、シート形成工程と、切断工程とがこの順に実行される。

【0019】

以下、各部の構成について説明する。
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が挙げられる。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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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が静電気によってシュート１２２等に付着するのを抑制することができる。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

解繊部１３は、例えば本実施形態では、高速回転する回転刃と、回転刃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、回転刃とライナーとの間に挟まれて解繊される。

【0027】

また、解繊部１３は、回転刃の回転により、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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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１４２とを有する。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

また、ドラム部１４１から落下した第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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

ハウジング１４２は、加湿部２３２と接続されている。加湿部２３２は、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。

【0041】

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。

【0042】

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１６２内を下降する。

【0043】

ハウジング１６２は、加湿部２３３と接続されている。加湿部２３３は、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。

【0044】

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と添加剤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、添加剤供給部１７１と、管１７２と、ブロアー１７３とを有している。

【0045】

管１７２は、細分部１６のハウジング１６２と、分散部１８のハウジング１８２とを接続しており、細分体Ｍ６と添加剤との混合物Ｍ７が通過する流路である。

【0046】

管１７２の途中には、添加剤供給部１７１が接続されている。添加剤供給部１７１は、添加剤が収容されたハウジング１７０と、ハウジング１７０内に設けられたスクリューフィーダー１７４とを有している。スクリューフィーダー１７４の回転により、ハウジング１７０内の添加剤がハウジング１７０から押し出されて管１７２内に供給される。管１７２内に供給された添加剤は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。

【0047】

ここで、添加剤供給部１７１から供給される添加剤としては、例えば、繊維同士を結着させる結着材や、繊維を着色するための着色剤、繊維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、解繊物等が挙げられ、これらのうちの一種または複数種を組み合わせて用いることができる。以下では、一例として、添加剤が結着材としての樹脂Ｐ１である場合について説明する。添加剤が繊維同士を結合させる結合材を含むことにより、シートＳの強度を高めることができる。

【0048】

樹脂Ｐ１は、粉体または粒子状のものを用いることができる。また、樹脂Ｐ１は、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等を用いることができるが、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、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、ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６－１２、ナイロン６－６６等のポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられ、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。熱可塑性樹脂としては、ポリエステルまたはこれを含むものを用いるのが好ましい。

【0049】

また、管１７２の途中には、添加剤供給部１７１よりも下流側にブロアー１７３が設置されている。ブロアー１７３が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１との混合が促進される。また、ブロアー１７３は、分散部１８に向かう気流を発生させることができる。この気流により、管１７２内で、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とを撹拌することができる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とが均一に分散した状態で、分散部１８に搬送される。また、混合物Ｍ７中の細分体Ｍ６は、管１７２内を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。

【0050】

なお、図２に示すように、管１７２は、ドラム１８１側の端部が２股に分岐しており、分岐した端部は、ドラム１８１の導入口１８０にそれぞれ接続されている。

【0051】

図１～図４に示す分散部１８は、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放出する放出工程を行なう部分である。分散部１８は、解繊物である混合物Ｍ７を導入および放出するドラム１８１と、ドラム１８１を収納するハウジング１８２と、ドラム１８１を回転駆動する駆動源１８３と、を有する。

【0052】

ドラム１８１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸Ｏ１８１回りに回転する篩である。このドラム１８１の両端面には、導入口１８０が形成されており、各導入口１８０には、分岐した管１７２の端部がそれぞれ接続されている。これにより、ドラム１８１内に導入口１８０を介して混合物Ｍ７が導入される。そして、ドラム１８１が回転することにより、混合物Ｍ７のうち、網の目開きよりも小さい繊維等が、ドラム１８１を通過することができる。その際、混合物Ｍ７がほぐされて放出される。すなわち、ドラム１８１の網の目が、繊維を含む材料を放出する開口として機能する。

【0053】

駆動源１８３は、図示はしないが、モーターと、減速機と、ベルトと、を有する。モーターは、モータードライバーを介して制御部２８と電気的に接続されている。また、モーターから出力された回転力は、減速機によって減速される。ベルトは、例えば、無端ベルトで構成されており、減速機の出力軸およびドラムの外周に掛け回されている。これにより、減速機の出力軸の回転力がベルトを介してドラム１８１に伝達される。

【0054】

また、ハウジング１８２は、加湿部２３４と接続されている。加湿部２３４は、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１８２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、ハウジング１８２内を加湿することができ、よって、混合物Ｍ７がハウジング１８２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。

【0055】

また、ドラム１８１で放出された混合物Ｍ７は、気中に分散しつつ落下して、ドラム１８１の下方に位置する第２ウェブ形成部１９に向かう。第２ウェブ形成部１９は、混合物Ｍ７を堆積させて堆積物である第２ウェブＭ８を形成する堆積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。

【0056】

メッシュベルト１９１は、メッシュ部材であり、図示の構成では、無端ベルトで構成される。また、メッシュベルト１９１には、分散部１８が分散、放出した混合物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。

【0057】

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。

【0058】

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。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。

【0059】

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。

【0060】

分散部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。

【0061】

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。

【0062】

第２ウェブ形成部１９の下流側には、成形部２０が配置されている。成形部２０は、第２ウェブＭ８からシートＳを形成するシート形成工程を行なう部分である。この成形部２０は、加圧部２０１と、加熱部２０２とを有している。

【0063】

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、加熱する場合の加熱の程度としては、例えば、樹脂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。

【0064】

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、樹脂Ｐ１が溶融して、この溶融した樹脂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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

なお、成形部２０としては、上記のようにシートＳに成形する構成に限定されず、例えば、ブロック状、球状等の成形体に成形する構成であってもよい。

【0070】

このような繊維構造体製造装置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。

【0071】

制御部２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２８１と、記憶部２８２とを有している。ＣＰＵ２８１は、記憶部２８２に記憶された各種プログラムを実行することができ、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。

【0072】

記憶部２８２には、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。

【0073】

また、この制御部２８は、繊維構造体製造装置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、繊維構造体製造装置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を介して繊維構造体製造装置１００と接続されている場合等がある。

【0074】

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が繊維構造体製造装置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が繊維構造体製造装置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。

【0075】

さて、図２および図３に示すように、分散部１８のドラム１８１内には、第１分散部材３１と、第２分散部材３２とが設けられている。第１分散部材３１および第２分散部材３２は、ドラム１８１内の混合物Ｍ７と衝突することにより、混合物Ｍ７を攪拌、分散する。これにより、ドラム１８１内の混合物Ｍ７にダマが生じるのを防止または抑制するとともに、ドラム１８１からの均一な放出を促進することができる。

【0076】

第１分散部材３１は、ドラム１８１内で、かつ、中心軸Ｏ１８１よりも鉛直下方に偏在した位置に配置されている。なお、第１分散部材３１の重心が中心軸Ｏ１８１よりも鉛直下方に位置していれば、第１分散部材３１の一部が中心軸Ｏ１８１よりも鉛直上方に位置していたとしても、第１分散部材３１が中心軸Ｏ１８１よりも鉛直下方に偏在した位置に配置されていることとする。

【0077】

第１分散部材３１は、ドラム１８１の中心軸Ｏ１８１に沿って、すなわち、ｙ軸方向に沿って延在する長尺状をなしている。第１分散部材３１は、互いに表裏関係にある一対の主面３１１を有する板状をなしている。

【0078】

また、図２に示すように、第１分散部材３１は、両端部がハウジング１８２の側壁に固定、支持されている。このため、第１分散部材３１は、ドラム１８１の回転とともに回転しない。すなわち、ドラム１８１が回転しても第１分散部材３１は、設置位置に留まったままである。これにより、ドラム１８１の回転に伴いドラム１８１内で移動する混合物Ｍ７を、第１分散部材３１により確実に衝突させることができる。よって、混合物Ｍ７のほぐしをより効果的に行うことができる。

【0079】

第１分散部材３１は、ドラム１８１の中心軸Ｏ１８１に沿って延在する長尺状をなしている。これにより、第１分散部材３１は、ドラム１８１の長手方向の広範囲に亘って、混合物Ｍ７の良好な分散を行うことができる。

【0080】

また、第１分散部材３１は、板状をなしている。すなわち、第１分散部材３１は、互いに表裏関係にある一対の主面３１１を有する板状をなしている。また、第１分散部材３１は、ドラム１８１の内周面１８４から離間して配置されている。これにより、第１分散部材３１とドラム１８１の内周面１８４との間に混合物Ｍ７を通過させることができる。その際、第１分散部材３１の縁部に混合物Ｍ７が衝突するため、より効果的に混合物Ｍ７を分散、攪拌することができる。その結果、混合物Ｍ７のほぐしをより効果的に行うことができる。

【0081】

図４に示すように、第１分散部材３１とドラム１８１の内周面１８４との最短離間距離である離間距離Ｄ１は、１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であるのが好ましく、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、混合物Ｍ７のほぐしをより効果的に行うことができる。

【0082】

また、第１分散部材３１は、その主面３１１がドラム１８１の内周面１８４の移動方向に対して傾斜して設けられている。すなわち、第１分散部材３１は、板状をなし、主面３１１の法線３１２が、ドラム１８１の径方向に沿った直線１８５に対して傾斜する向きで設置されている。なお、法線３１２は、主面３１１の中心を通過する直線とし、直線１８５は、第１分散部材３１の中心を通過する直線とする。これにより、混合物Ｍ７を主面３１１に衝突させやすくすることができる。よって、混合物Ｍ７のほぐしをより効果的に行うことができる。

【0083】

図４に示すように、法線３１２と直線１８５とのなす角度θ１は、３°以上、６０°以下であるのが好ましく、１０°以上４０°以下であるのがより好ましい。これにより、混合物Ｍ７を主面３１１に衝突させやすくすることができる。よって、混合物Ｍ７のほぐしをより効果的に行うことができる。

【0084】

また、第１分散部材３１は、ドラム１８１内の最も鉛直下方の部分１８６よりもドラム１８１の回転方向の前方に設けられている。すなわち、図４に示すように、ｙ軸方向から見てドラム１８１が時計回りに回転する場合、ドラムの中心軸Ｏ１８１に沿う方向から見て、ドラム１８１の中心軸Ｏ１８１よりも－ｘ軸側で、かつ、－ｚ軸側に位置している。これにより、混合物Ｍ７をほぐした状態で後述する第２分散部材３２に向かって誘導することができる。また、ｙ軸方向から見てドラム１８１が反時計回りに回転する場合、ドラムの中心軸Ｏ１８１に沿う方向から見て、ドラム１８１の中心軸Ｏ１８１よりも＋ｘ軸側で、かつ、－ｚ軸側に位置していることが好ましい。

【0085】

このように、繊維体堆積装置１は、ドラム１８１内で、かつ、中心軸Ｏ１８１よりも鉛直下方に偏在した位置に配置され、ドラム１８１内の混合物Ｍ７を分散させる第１分散部材３１を備える。具体的には、第１分散部３１のうち、ドラム１８１の内周面１８４との距離が最も近い部分が、ドラム１８１内の、中心軸Ｏ１８１よりも鉛直下方に偏在した位置に位置している。これにより、比較的、ダマが生じやすいドラム１８１内の鉛直下方に偏在した位置において、第１分散部材３１が混合物Ｍ７と衝突して混合物Ｍ７を攪拌、分散する。よって、ドラム１８１内の混合物Ｍ７にダマが生じるのを効果的に防止または抑制するとともに、ドラム１８１からの均一な放出を促進することができる。その結果、第２ウェブＭ８の厚さを可及的に均一にすることができ、第２ウェブＭ８の品質を高めることができる。

【0086】

次に、第２分散部材３２について説明する。
図２～図４に示すように、第２分散部材３２は、ドラム１８１の中心軸Ｏ１８１よりも鉛直上方側に偏在した位置に配置されている。第２分散部材３２は、ドラム１８１内の混合物Ｍ７と衝突することにより、混合物Ｍ７を攪拌、分散する機能を有するとともに、ドラム１８１内の混合物Ｍ７を鉛直下方に誘導し、混合物Ｍ７の放出を促進する機能を有する。

【0087】

また、図２および図３に示すように、第２分散部材３２は、ドラム１８１の中心軸Ｏ１８１に沿って、すなわち、ｙ軸方向に沿って延在する長尺状をなしている。第２分散部材３２は、互いに表裏関係にある一対の主面３２１を有する板状をなしている。

【0088】

また、第２分散部材３２は、両端部がハウジング１８２の側壁に固定、支持されている。このため、第２分散部材３２は、ドラム１８１の回転とともに回転しない。すなわち、ドラム１８１が回転しても第２分散部材３２は、設置位置に留まったままである。これにより、ドラム１８１の回転に伴いドラム１８１内で移動する混合物Ｍ７を、第２分散部材３２により確実に衝突させることができる。よって、混合物Ｍ７のほぐしをより効果的に行うことができるとともに、混合物Ｍ７をドラム１８１内の鉛直下方側に誘導することができる。

【0089】

第２分散部材３２は、ドラム１８１の中心軸Ｏ１８１に沿って延在する長尺状をなしている。これにより、第２分散部材３２は、ドラム１８１の長手方向の広範囲に亘って、混合物Ｍ７の良好な分散、および、鉛直下方への誘導を行うことができる。

【0090】

また、第２分散部材３２は、板状をなしている。すなわち、第２分散部材３２は、互いに表裏関係にある一対の主面３２１を有する板状をなしている。また、第２分散部材３２は、ドラム１８１の内周面１８４から離間して配置されている。これにより、第２分散部材３２とドラム１８１の内周面１８４との間を混合物Ｍ７が通過させることができる。その際、第２分散部材３２の縁部に混合物Ｍ７が衝突するため、より効果的に混合物Ｍ７を分散、攪拌することができる。その結果、混合物Ｍ７のほぐしをより効果的に行うことができる。

【0091】

図４に示すように、第２分散部材３２とドラム１８１の内周面１８４との最短離間距離である離間距離Ｄ２は、離間距離Ｄ１よりも小さいのが好ましい。これにより、第２分散部材３２が混合物Ｍ７をドラム１８１内の鉛直下方側に効果的に誘導することができる。

【0092】

このように、第１分散部材３１および第２分散部材３２は、ドラム１８１の内周面１８４から離間して配置されている。また、第１分散部材３１のドラム１８１の内周面１８４からの離間距離をＤ１とし、第２分散部材３２のドラム１８１の内周面１８４からの離間距離をＤ２としたとき、Ｄ１＞Ｄ２を満足する。これにより、第２分散部材３２が混合物Ｍ７をドラム１８１内の鉛直下方側に効果的に誘導することができる。

【0093】

離間距離Ｄ２は、特に限定されないが、例えば、１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であるのが好ましく、２５ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、第２分散部材３２が混合物Ｍ７をドラム１８１内の鉛直下方側に効果的に誘導することができる。

【0094】

また、第２分散部材３２は、その主面３２１がドラム１８１の内周面１８４の移動方向に対して傾斜して設けられている。すなわち、第２分散部材３２は、板状をなし、主面３２１の法線３２２が、ドラム１８１の径方向に沿った直線１８７に対して傾斜する向きで設置されている。なお、法線３２２は、主面３２１の中心を通過する直線とし、直線１８７は、第２分散部材３２の中心を通過する直線とする。これにより、混合物Ｍ７を主面３１１に衝突させやすくすることができる。よって、混合物Ｍ７のほぐしをより効果的に行うことができるとともに、混合物Ｍ７をドラム１８１内の鉛直下方側に効果的に誘導することができる。

【0095】

法線３２２と直線１８７とのなす角度θ２は、前述した角度θ１よりも小さいのが好ましい。これにより、第２分散部材３２の鉛直下方側の主面３２１が鉛直下方を向くこととなり、混合物Ｍ７をドラム１８１内の鉛直下方側にさらに効果的に誘導することができる。

【0096】

角度θ２は、２°以上、５５°以下であるのが好ましく、５°以上３５°以下であるのがより好ましい。これにより、混合物Ｍ７をドラム１８１内の鉛直下方側にさらに効果的に誘導することができる。

【0097】

このように、繊維体堆積装置１は、ドラム１８１内で、かつ、中心軸Ｏ１８１よりも鉛直上方側に偏在した位置に配置され、ドラム１８１内の材料である混合物Ｍ７を分散させる第２分散部材３２を備える。これにより、第１分散部材３１との相乗効果により、混合物Ｍ７をさらに効果的に攪拌、分散することができるとともに、ドラム１８１内の混合物Ｍ７を鉛直下方に誘導し、混合物Ｍ７の放出を促進することができる。

【0098】

具体的には、図５に示すように、混合物Ｍ７のダマが形成されたとしても、このダマは、一部が、第１分散部材３１とドラム１８１の内周面１８４との間を通過して攪拌、分散され、残部が第１分散部材３１の主面３１１によって攪拌、分散される。そして、これらは、図６に示すように、一部が、第２分散部材３２とドラム１８１の内周面１８４との間を通過してさらに細かく攪拌、分散され、残部が第２分散部材３２の主面３２１によってさらに細かく攪拌、分散される。そして、細かく攪拌、分散された混合物Ｍ７は、ドラム１８１内を鉛直下方に誘導される。このように、ダマがほぐれた状態でドラム１８１内の混合物Ｍ７が鉛直下方に誘導されるため、より均一な放出を実現することができる。その結果、第２ウェブＭ８の厚さを可及的に均一にすることができ、第２ウェブＭ８の品質を高めることができる。

【0099】

以上、説明したように、繊維体堆積装置１は、繊維を含む材料である混合物Ｍ７を放出する開口を有し、中心軸Ｏ１８１回りに回転するドラム１８１と、ドラム１８１内で、かつ、中心軸Ｏ１８１よりも鉛直下方側に偏在した位置に配置され、ドラム１８１内の混合物Ｍ７を分散させる第１分散部材３１と、を備える。これにより、比較的、ダマが生じやすいドラム１８１内の鉛直下方に偏在した位置において、第１分散部材３１が混合物Ｍ７と衝突して混合物Ｍ７を攪拌、分散する。よって、ドラム１８１内の混合物Ｍ７にダマが生じるのを防止または抑制するとともに、ドラム１８１からの均一な放出を促進することができる。その結果、第２ウェブＭ８の内部にダマが混入することが低減され、厚さを可及的に均一にすることができ、第２ウェブＭ８の品質を高めることができる。

【0100】

また、繊維構造体製造装置１００は、上述した繊維体堆積装置１と、繊維体堆積装置１で形成された堆積物である混合物Ｍ７を成形する成形部２０と、を備える。繊維体堆積装置１によって形成された品質の高い第２ウェブＭ８を成形することにより、品質の高いシートＳ、すなわち、繊維構造体を得ることができる。

【0101】

なお、上記では、第１分散部材３１および第２分散部材３２は、両端部がハウジング１８２の側壁に固定、支持されている構成について説明したが、本発明では、これに限定されず、一端部がハウジング１８２の側壁に固定、支持されている構成であってもよい。

【0102】

また、上記では、第１分散部材３１および第２分散部材３２は、板状をなしている構成について説明したが、本発明では、これに限定されず、棒状、櫛歯状等、いかなる形状であってもよい。

【0103】

また、第１分散部材３１および第２分散部材３２は、その長手方向に沿って互いに離間して設けられた突起を有する構成であってもよい。また、第１分散部材は、棒が格子状に配置された部材であってもよい。これらの構成の場合、表面積を可及的に大きくすることができ、混合物Ｍ７との衝突機会を増やすことができる。よって、分散機能に優れる。

【0104】

また、第１分散部材３１は、ドラム１８１の周方向にずれて複数配置されていてもよい。

【0105】

以上、本発明の繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、繊維体堆積装置および繊維構造体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、任意の構成物が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１００…繊維構造体製造装置、１…繊維体堆積装置、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…分散部、１９…第２ウェブ形成部、２０…成形部、２１…切断部、２２…ストック部、２７…回収部、２８…制御部、３１…第１分散部材、３２…第２分散部材、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング、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、１７０…ハウジング、１７１…添加剤供給部、１７２…管、１７３…ブロアー、１７４…スクリューフィーダー、１８０…導入口、１８１…ドラム、１８２…ハウジング、１８３…駆動源、１８４…内周面、１８５…直線、１８６…部分、１８７…直線、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、２３４…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…主面、３１２…法線、３２１…主面、３２２…法線、Ｄ１…離間距離、Ｄ２…離間距離、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、Ｏ１８１…中心軸、Ｓ…シート、Ｐ１…樹脂、θ１…角度、θ２…角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】