特許 7574548 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】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】繊維構造体製造装置

(51)【国際特許分類】

   D04H 1/736 20120101AFI20241022BHJP

   D04H 1/732 20120101ALI20241022BHJP

   D21B 1/06 20060101ALI20241022BHJP

   B02C 13/08 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

D04H1/736

D04H1/732

D21B1/06

B02C13/08 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020093993

(22)【出願日】2020-05-29

(65)【公開番号】P2021188168

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-05-12

(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】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】小口 裕生

【審査官】大▲わき▼ 弘子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２０８４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４４８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０８９２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０４Ｈ１／００－１８／０４、

Ｄ２１Ｂ１／００－１／３８、Ｄ２１Ｃ１／００－１１／１４、Ｄ２１Ｄ１／００－９９／００、

Ｄ２１Ｆ１／００－１３／１２、Ｄ２１Ｇ１／００－９／００、Ｄ２１Ｈ１１／００－２７／４２、

Ｄ２１Ｊ１／００－７／００、

Ｂ０２Ｃ１３／００－１３／３１、１８／００－１８／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維を含有するシート原料を粉砕して解繊する解繊部と、
前記解繊部で解繊された解繊物を搬送する搬送部と、
前記搬送部で搬送された前記解繊物で繊維構造体を成形する成形部と、
前記解繊部を冷却する水冷管と、
前記水冷管の温度を測定する温度計を有し、前記温度計の測定値に基づいて前記解繊部
内の温度を取得する温度取得部と、
前記温度取得部の取得した温度に応じて前記解繊部から搬送される前記解繊物を含む気
体の質量流量を制御する制御部と、
を有することを特徴とする繊維構造体製造装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記温度取得部の取得した温度が所定の温度よりも高い場合、前記解繊
部から搬送される前記解繊物を含む気体の質量流量を増加させる請求項１に記載の繊維構
造体製造装置。

【請求項3】

前記解繊部は、回転刃を有するローター及び前記ローターの周囲に配設された固定刃を
有するステーターを備え、
前記制御部は、前記ローターの回転数を制御する請求項１又は請求項２に記載の繊維構
造体製造装置。

【請求項4】

前記成形部は、前記搬送部で搬送された前記解繊物を気中に分散させる分散部材、分散
された前記解繊物を吸引する吸引部材、及び前記吸引部材で吸引された前記解繊物を搬送
するメッシュベルトを有し、
前記制御部は、前記吸引部材の吸引力を制御する請求項１乃至請求項３のいずれか１項
に記載の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、水を極力利用しない乾式による繊維処理技術に基づく繊維構造体製造装置、及び繊維構造体製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、オフィスなどから排出される古紙のリサイクル方式においては、古紙を水に供給し、主に機械的作用により離解して、抄き直す、所謂、湿式のリサイクル方式が採用されている。このような湿式のリサイクル方式は大量の水を必要とするため、再生紙を安価にするために処理規模を大きくする必要がある。そのため、湿式のリサイクル方式では、大量の古紙が不可欠であり、水処理施設の整備に手間がかかる上、乾燥工程に係るエネルギーが大きくなるという問題点があった。

【0003】

ところで、オフィスからは機密事項が記載された古紙も排出されることから、機密保持の観点からも、古紙を自らのオフィス内でリサイクル処理することが望まれている。ところが、小規模なオフィスから排出される古紙は量が少ないため、上記のような大規模なリサイクル処理に必要な量を確保することが困難である。また、上記のような大規模な処理設備をオフィス内に設置することも現実的ではない。そこで、紙のリサイクルのために、水を極力利用しない乾式による紙解繊技術が、例えば、特許文献１及び特許文献２等に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平７－１５７９８９号公報

【文献】特許第３３８００１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１及び特許文献２に記載されたような古紙（繊維を含有するシート状の繊維原料）を解繊する解繊機は、遠心羽根車を回転させることで、気体流（例えば、空気流）を発生させ、裁断された古紙を空気流に乗せて吸引、解繊、排出する。しかしながら、空気密度は温度によって変動するために、材料である古紙を搬送する空気流による搬送力は、一定とならず、材料を安定に吸引、解繊、排出することが困難であった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記のような問題を解決するために、本発明に係る繊維構造体製造装置は、繊維を含有するシート原料を粉砕して解繊する解繊部と、前記解繊部で解繊された解繊物を搬送する搬送部と、前記搬送部で搬送された前記解繊物で繊維構造体を成形する成形部と、前記解繊部内の温度を取得する温度取得部と、前記温度取得部の取得した温度に応じて前記解繊部から搬送される前記解繊物を含む気体の質量流量を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

【0007】

また、前記制御部は、前記温度取得部の取得した温度が所定の温度よりも高い場合、前記解繊部から搬送される前記解繊物を含む気体の質量流量を増加させる。

【0008】

また、前記解繊部は、回転刃を有するローター及び前記ローターの周囲に配設された固定刃を有するステーターを備え、前記制御部は、前記ローターの回転数を制御する。

【0009】

また、前記成形部は、前記搬送部で搬送された前記解繊物を気中に分散させる分散部材、分散された前記解繊物を吸引する吸引部材、及び前記吸引部材で吸引された前記解繊物を搬送するメッシュベルトを有し、前記制御部は、前記吸引部材の吸引力を制御する。

【0010】

また、前記温度取得部は、前記解繊部内の温度を測定する。

【0011】

また、前記温度取得部は、前記解繊部の入口の温度及び前記解繊部の出口の温度の測定値から前記解繊部内の温度を取得する。

【0012】

また、前記温度取得部は、前記解繊部の出口の気体流量から前記解繊部内の温度を取得する。

【0013】

さらに、本発明に係る繊維構造体製造方法は、解繊部内の温度を取得し、取得した温度に応じて搬送される前記解繊物を含む気体の質量流量を制御し、繊維を含有するシート原料を粉砕で解繊し、解繊された前記解繊物を搬送部で搬送し、前記搬送部で搬送された前記解繊物で繊維構造体を成形することを特徴とする。

【0014】

以上、本発明にかかる繊維構造体製造装置及び繊維構造体製造方法は、解繊機内の温度に応じて解繊部から搬送される解繊物を含む気体の質量流量を制御するので、解繊状態の良好な質の高い繊維構造体を再生することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る繊維構造体製造装置の概略構成を示す模式図である。

【図2】第１実施形態の解繊機付近を示す図である。

【図3】気体（例えば、空気）の質量流量が減少した解繊機付近を示す図である。

【図4】気体（例えば、空気）の質量流量が増加した解繊機付近を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る繊維構造体製造装置の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係る繊維構造体製造装置は、水を極力利用しない乾式によって、繊維を含有するシート原料（例えば、古紙）を新たな繊維構造体の成形物に再生する技術に基づくものである。

【0017】

なお、製造された繊維構造体は、音を吸収する吸音材、外部からの衝撃を吸収する緩衝材（梱包材）、としても使用することが可能である。吸音材としての繊維構造体は、各種家電製品などの内部に配設されることで、装置外部への動作音を抑制することが可能である。また、家電製品のみならず各種建材、あるいは、音響調整のためコンサートホールなどに配設される吸音材として利用することも可能である。

【0018】

本実施形態に係る繊維構造体製造装置に供給する繊維を含有するシート原料ＯＰ（例えば、古紙）としては、段ボールや、新聞紙も使用可能だが、リサイクルルートが十分確立されていないオフィス古紙として、例えば、オフィスで現在主流となっているＡ４サイズの一般古紙や、機密古紙などを用いることを想定している。このような繊維を含有するシート原料ＯＰ（例えば、古紙）は、繊維構造体製造装置の粗砕機１０に供給されることで、粗砕機１０の粗砕刃１１によって数センチ角の紙片に分断される。また、このような粗砕機１０には、繊維を含有するシート原料ＯＰを連続的に供給するための自動送り機構５が設けられていることが好ましい。自動送り機構５における供給速度は生産性を考えると高いほうがよい。

【0019】

粗砕機１０における粗砕刃１１は、通常のシュレッダーの刃の切断幅を広げたような装置とすることで対応が可能である。粗砕刃１１で数センチ角に分断された粗砕片（紙片）は、定量供給機５０を通じてホッパー１２から粗砕片（紙片）導入管２０を経て次工程である解繊工程へと導入されてもよい。

【0020】

定量供給機５０は、解繊機に定量的に粗砕片（紙片）が供給されれば、どのような方法でもよいが、振動フィーダーが好適である。

【0021】

振動フィーダーでは、軽い粗砕片（紙片）は静電気などに影響され、搬送が一定にならない傾向があるので、前工程の粗砕機１０で重送りすることで、ブロック状にしておくことが好ましい。ブロックのサイズは一個あたり０．５ｇ～２ｇにしておくのが好適である。

【0022】

振動フィーダーへの粗砕片（紙片）の供給は、粗砕機１０からの連続した供給でもよいが、フレキシブルコンテナバッグに粗砕片（紙片）を貯めてから供給してもよい。このときフレキシブルコンテナバッグがバッファーになり、シート原料ＯＰとなる古紙回収量の増減による製造装置への影響を少なくすることができる。フレキシブルコンテナバッグによる粗砕片（紙片）の供給は、生産量にもよるが、１時間程度は繊維構造体が生産できる量がよい。フレキシブルコンテナバッグから一度に大量の粗砕片（紙片）が振動フィーダーに供給されると、振動フィーダーの振動に影響がでるので、フレキシブルコンテナバッグからも徐々に供給することがよい。徐々に供給する方法は、フレキシブルコンテナバッグを傾斜させたり、モーター等で揺動を与えたり、エアシリンダーで部分的に突く方法等がとれる。

【0023】

粗砕片（紙片）導入管２０は解繊部としての解繊機３０の導入口３１に連通しており、導入口３１から解繊機３０内に導かれた粗砕片（紙片）は、回転するローター３４と、ステーター３３との間で解繊される。解繊機３０は気流も発生する機構となっており、気中（気体雰囲気中、例えば、空気中）で解繊された繊維状の解繊物ＤＦはこの気流に乗って排出口３２から搬送管４０へと導かれる。

【0024】

ここで、解繊機３０の具体例について説明する。解繊機３０には、例えば、ディスクリファイナーや、ターボミル（フロイントターボ株式会社製）、セレンミラー（増幸産業株式会社製）、特開平６－９３５８５号公報で開示されているような、風発生機構を備えた古紙解繊装置等を利用することができる。このような解繊機３０へ供給する粗砕片（紙片）のサイズは、通常のシュレッダーにより排出されるものでもよいが、製造される繊維構造体（例えば、再生紙）の強度と、解繊機３０への供給を考慮すると、粗砕機１０から排出される粗砕片（紙片）サイズは、数センチ角であることが望ましい。

【0025】

また、風発生機構を備える解繊機３０においては、自らの発生する気流によって、導入口３１から、粗砕片（紙片）を気流と共に吸引し、解繊処理し、排出口３２側へと搬送する。解繊機は、供給された粗砕片（紙片）を綿状に解繊する。例えば、ターボミル形式である、インペラーミル２５０（株式会社セイシン企業製）では、出口側に１２枚のブレードを設置することで、８０００ｒｐｍ（周速約１００ｍ／ｓ）のとき、約３ｍ³／ｍｉｎの風量を発生させることができる。このときの導入口３１側での風速は約４ｍ／ｓでありこの気流に乗って粗砕片（紙片）は導入される。導入された粗砕片（紙片）は、高速回転するブレードと、ステーター３３との間で解繊され、排出口３２から排出される。排出速度は排出管径φ１００で約６．５ｍ／ｓである。

【0026】

なお、風発生機構を備えていない解繊機３０を用いる場合には、粗砕片（紙片）を導入口３１に導く気流を発生させるブロア等を別途設けるようにすればよい。

【0027】

解繊機３０における解繊工程では、粗砕片（紙片）の形がなくなるまでパルプを繊維状に解繊することが、後の工程において成形される繊維構造体のムラがなくなるので好ましい。このとき、印刷されたインクやトナー、にじみ防止剤等の紙への塗工・添加材料（製紙用薬剤）等も粉砕され、数十μｍ以下の粒となるまで粉砕される（以下、インク粒・製紙用薬剤）。したがって、解繊機３０からのアウトプットは、粗砕片（紙片）の解繊により得られる繊維とインク粒・製紙用薬剤を含む解繊物ＤＦである。

【0028】

本形態では、解繊機３０として、ディスクリファイナーを用いている。解繊機３０は、ローター３４の半径方向に回転刃を有しており、ローター３４の周囲に配設されたステーター３３に固定刃を有している。また、ローター３４側の回転刃と、ステーター３３側の固定刃のギャップは紙片の厚さ程度、例えば１００μｍ～１５０μｍ程度に維持することが望ましい。このとき解繊物ＤＦは回転刃の発生する気流により外周に移動し、排出口３２から排出される。

【0029】

解繊機３０から排出（φ１００で断面積約７８ｃｍ²）された解繊物ＤＦは、搬送部としての搬送管４０及び搬送管６０を通過して、繊維構造体成形機１００へと導かれる。

【0030】

搬送管６０は、溶融材料搬送管６１と接続されている。
ホッパー１３から供給される溶融材料は、溶融材料調整バルブ６５によってその分量が調整され、この溶融材料搬送管６１を経て搬送管６０に供給され、搬送管６０で搬送されている解繊物ＤＦに溶融材料を混入させることができるようになっている。
搬送量は、定量供給機５０の減量分を測定し、溶融材料調整バルブ６５の開閉度を調整する方法で、精度をあげることもできる。

【0031】

溶融材料搬送管６１の管径は搬送管６０の管径より小さくすることが望ましい。風速が向上し気流中で溶融材料が分散しやすくなるからである。

【0032】

溶融材料は、解繊物ＤＦにより繊維構造体を成形したときに成形体としての強度を保ったり、紙粉・繊維の飛散を防止に寄与したりするものである。溶融材料は、解繊物ＤＦ中に添加され、加熱されることで、解繊物ＤＦと融着する。溶融材料は、加熱工程により溶融するものなら、繊維状、粉状等どのようなものでもよいが、２００℃以下で溶融するものが紙の黄変等がないため好ましい。さらに、エネルギー的には、１６０℃以下で溶融するものが好ましい。

【0033】

また、溶融材料は、加熱成形時に溶融する熱可塑性樹脂を含むことが望ましい。さらには、解繊物ＤＦの綿繊維と絡みやすい繊維状が低密度品を作成する場合に望ましい。さらに、芯鞘構造の複合繊維が望ましい。芯鞘構造の溶融材料は、鞘部が低温で溶融し接着機能を発揮し、芯部が繊維状となって残留し形状を維持するので好ましい。例えば、ＥＳファイバービジョン株式会社製ＥＴＣ、ＩＮＴＡＣＫシリーズ、帝人ファイバー株式会社製乾式不織布用ポリエステルファイバー テトロン（商標）等がよい。

【0034】

また、溶融材料の繊維の線径は、０．５ｄｔｅｘ以上２．０ｄｔｅｘ以下がよい。この線径より太い場合、第１シートＮ１、または第２シートＮ２と、解繊物ＤＦを堆積させた解繊綿シートＳと、の間の接着強度が十分に得られない。また、この線径より細い場合、繊維の芯鞘構造の芯と鞘の中心がずれてしまう点や、繊維の直線排出が困難な点、さらに解繊物ＤＦ径以下の線径になることで、製造工程中の静電気による影響が大きく、混合にムラがでてしまう等の問題がある。

【0035】

また、溶融材料の繊維の長さとしては、１ｍｍから１０ｍｍ程度がよい、１ｍｍ以下では、接着強度が不足し繊維構造体の形状維持が困難になり、１０ｍｍ以上では、気流中で繊維同士が糸玉をつくり、分散性を落とすからである。

【0036】

また、搬送管６０においては、溶融材料搬送管６１と接続されている下流で、機能材料搬送管６２が接続されしている。
繊維構造体内に使われる部材としては、粉末の難燃剤が好適に使用される。ホッパー１４から供給される機能材料としての難燃剤は、機能材料調整バルブ６６によってその分量が調整され、この機能材料搬送管６２を経て、搬送管６０に供給される。搬送管６０では、搬送されている溶融材料が混入された解繊物ＤＦに、難燃剤を混入させることができるようになっている。
搬送量は、定量供給機５０の減量分を測定し、機能材料調整バルブ６６の開閉度を調整する方法で、精度をあげることもできる。

【0037】

機能材料搬送管６２の管径は搬送管６０の管径より小さくすることが望ましい。風速が向上し気流中で機能材料が分散しやすくなるからである。

【0038】

難燃剤としては、解繊物ＤＦを堆積させて解繊綿シートＳを成形したときに、解繊綿シートＳに難燃性を付与するために添加されるものであり、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム等の水酸化物、ホウ酸やホウ酸アンモニウム等のホウ酸化合物。ポリリン酸アンモニウム、リン酸エステル等のリン系の有機材料、メラミン、イソシアヌレート等の窒素含有物等のものを用いることができる。中でもメラミンリン酸系の複合剤がよい。

【0039】

また、難燃剤としては、固体の固体難燃剤が望ましい。固体難燃剤の平均粒径は１μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。平均粒径が１μｍより小さいと、後に解繊物ＤＦを解繊綿シートＳとして堆積させる際に、気流での搬送がしにくくなる。また、５０μｍより大きくなると繊維への付着力が小さく、脱落しやすいため、解繊物ＤＦへの付着ムラとなり、十分な難燃性を発揮できない。

【0040】

本実施形態では、分散部材としてのフォーミングドラム１０１、及び吸引部材としてのサクション装置１１０を含む繊維構造体成形機１００と、メッシュベルト１２２と、を有する成型部によって、搬送管４０及び搬送管６０で搬送された解繊物ＤＦは、繊維構造体Ｍに成型される。

【0041】

まず、搬送管６０を経て溶融材料、機能材料が混入された解繊物ＤＦは、繊維構造体成形機１００に導入される。

【0042】

第１シート供給ローラー８１からは、第１シートＮ１が繊維構造体成形機１００に供給される。この第１シート供給ローラー８１から供給される第１シートＮ１は、繊維構造体成形機１００で形成される解繊綿シートＳの底面（第１面）の土台部となる。

【0043】

ここで、第１シートＮ１は、通気性があるシートであれば、織布や不織布のいずれも利用することができる。第１シートＮ１が通気性を有することで、サクション装置１１０による気流が第１シートＮ１を介して作用し、第１シートＮ１上に、解繊物ＤＦ、溶融材料、および機能材料が混合された混合解繊材料が適切に堆積される。このサクション装置１１０により、解繊機３０で粉砕された古紙添加物、印刷インク粒が混合解繊材料から除去される。シートの目開きは、１００μ以下が望ましい。第１シートＮ１は、繊維構造体Ｍの外観になるものであり、着色されていてもよい。このように通気性がある第１シートＮ１として、本実施形態においては、スパンボンド法によって製造されたポリエステル長繊維不織布である東洋紡株式会社製エクーレ（登録商標）３１５１Ａを用いた。

【0044】

繊維構造体成形機１００の概略について説明する。繊維構造体成形機１００は、解繊した解繊物ＤＦを気中（例えば、空気）に均一に分散させる分散部材と、これにより分散された解繊物ＤＦをメッシュベルト１２２上に吸引する吸引部材と、を有している。

【0045】

分散部材としてはフォーミングドラム１０１を有しており、回転するフォーミングドラム１０１の内部に混合解繊材料と混合気体（混合空気）が同時に供給される。フォーミングドラム１０１の表面には小孔スクリーンが設けられており、この小孔スクリーンから、溶融材料及び機能材料が混入された解繊物ＤＦである混合解繊材料が吐出されるようになっている。このフォーミングドラム１０１の小孔スクリーン孔径、および形状は限定されない。混合解繊材料のサイズにもよるが、５ｍｍ×２５ｍｍ程度の長孔が生産性と均一性を両立でき望ましい。

【0046】

混合気体（混合空気）は、解繊物ＤＦと、溶融材料、機能材料と、を混合させて、均一化し、フォーミングドラム１０１の小孔スクリーンを通過させる。

【0047】

フォーミングドラム１０１下には、整流板が設置され、フォーミングドラム１０１の小孔スクリーンを通過した混合解繊材料と混合気体の幅方向の均一性を調整することができる。整流板の下には、複数の張架ローラー１２１によって張架されるメッシュベルト１２２が配されている。メッシュベルト１２２は、メッシュが形成されているエンドレスベルトであり、サクション装置１１０は、メッシュベルト１２２を介して、搬送気体（搬送空気）と混合気体（混合空気）を吸引する。サクション装置１１０の吸引気体量を「吸引気体量」＞「搬送気体量＋混合気体量」とすることで、解繊時に発生した紙粉や材料の吹き出しを防ぐことができる。吸引気体には、第１シートＮ１とメッシュベルト１２２を通過した、微粉（廃粉）が混じっているので、分離するために、下流にサイクロンタイプや、フィルタータイプの集塵機を設置することが望ましい。

【0048】

繊維構造体成形機１００の下方においては、複数の張架ローラー１２１のうちの少なくとも１つが駆動回転することで、このメッシュベルト１２２は図１中矢印に示す方向に移動するようになっている。また、メッシュベルト１２２はこれに当接するクリーニングブレード１２３によって表面の汚れ等が除去される。クリーニングはエアーに因るクリーニングを行ってもよい。

【0049】

メッシュベルト１２２は吸引気体量を確保し、材料を保持できる強度をもっていれば金属性でも、樹脂性でも、どのようなものでもよいが、メッシュの穴径が大きすぎると解繊綿シートＳを成形したときに表面が凸凹形状になるので、メッシュの穴径は６０～１２５μ程度が望ましい。また、６０μ以下では、サクション装置１１０による安定した気流を形成しづらい。

【0050】

第１シート供給ローラー８１からは、第１シートＮ１が、このメッシュベルト１２２の移動と同じ速度で移動するように、メッシュベルト１２２上に供給される。サクション装置１１０はメッシュベルト１２２下に所望のサイズの窓を開けた密閉箱を形成し、窓以外から密閉箱内部の気体（例えば、空気）を排出し箱内を減圧、または低真空にすることで、窓から解繊物ＤＦを吸引しメッシュベルト１２２上に堆積させることができる。

【0051】

以上のような構成において、搬送管６０によって搬送された解繊物ＤＦは、繊維構造体を成形するための繊維構造体成形機１００に導入される。フォーミングドラム１０１表面の小孔スクリーンを通過し、サクション装置１１０による吸引力によって、メッシュベルト１２２上の第１シートＮ１に堆積される。このとき、メッシュベルト１２２と第１シートＮ１とを移動させることにより、第１シートＮ１上に、均一な解繊物ＤＦを含む混合解繊材料をシート状に堆積させて繊維状ウエブである解繊綿シートＳを構成することができる。この解繊物ＤＦを含む解繊綿シートＳが加熱・加圧されてシート状の繊維構造体Ｍとなる。

【0052】

繊維構造体成形機１００において、混合解繊材料を堆積させるときの堆積量と後の加熱加圧工程で、完成する繊維構造体Ｍの密度が決定される。例えば、１０ｍｍ厚の密度０．１ｇ／ｃｍ³～０．１５ｇ／ｃｍ³程度の繊維構造体Ｍを得るときには、約４０ｍｍ～６０ｍｍ程度堆積させる。

【0053】

なお、本実施形態においては、溶融材料及び難燃剤を、搬送管６０で搬送されている解繊物ＤＦに混入するために、それぞれを個別に供給する搬送管を溶融材料搬送管６１及び機能材料搬送管６２として設けてそれぞれ搬送管６０に接続しているが、溶融材料及び機能材料を混合してから一つの搬送管で解繊物ＤＦを搬送する搬送管６０に接続して供給してもよいし、繊維構造体成形機１００において設けるようにしてもよい。このような場合、例えば、フォーミングドラム１０１内に、定量とした溶融材料及び難燃剤を混入させるようにする。

【0054】

また、水分噴霧器１３０を設け、これにより噴霧する水分に、機能材料として水溶性の難燃剤（例えば、株式会社三和ケミカル製 アピノン１４５）を添加することで、成形された繊維構造体Ｍに難燃性を付与することもできる。

【0055】

第２シート供給ローラー８２からは、第２シートＮ２が、繊維構造体成形機１００、及び水分噴霧器１３０の後工程に供給される。この第２シート供給ローラー８２から供給される第２シートＮ２は、繊維構造体成形機１００で形成される解繊綿シートＳの上面（第２面）のカバー部となる。

【0056】

第２シートＮ２は、織布や不織布のいずれも利用することができる。本実施形態においては、第２シートＮ２として、第１シートＮ１と同様の、スパンボンド法によって製造されたポリエステル長繊維不織布である東洋紡株式会社製エクーレ（登録商標）３１５１Ａを用いた。

【0057】

なお、本実施形態においては、第１シート供給ローラー８１から第１シートＮ１を繊維構造体成形機１００に供給し、第１シートＮ１上に解繊綿シートＳを形成した後に、第２シート供給ローラー８２から第２シートＮ２を供給し、解繊綿シートＳの上面をカバーするような工程が採用されている。
または、繊維構造体成形機１００の後段（下流側）に、第１シート供給ローラー８１及び第２シート供給ローラー８２を設けておき、繊維構造体成形機１００で形成された解繊綿シートＳを第１シートＮ１と第２シートＮ２とでサンドイッチ状に挟むような工程を採用することもできる。

【0058】

第２シート供給ローラー８２から供給された第２シートＮ２によって、その第２面側をカバーされた解繊綿シートＳは、加熱加圧機構１５０へと搬送される。加熱加圧機構１５０は、第１基板１５１と、昇降可能に構成された第２基板１５２とで、搬送物である解繊綿シートＳのシートを挟み、解繊綿シートＳを加熱と同時に加圧するホットプレスになっている。第１基板１５１及び第２基板１５２には、ヒーターが内蔵されており、これにより、第１基板１５１及び第２基板１５２に挟まれる解繊綿シートＳを加熱することができるようになっている。

【0059】

解繊綿シートＳは加熱加圧機構１５０で加圧・加熱されることで、混入されている溶融材料が加熱され、解繊物ＤＦと密接に融着し繊維構造体Ｍが形成される。加圧・加熱により形成されることで、繊維構造体Ｍの強度保持、形状維持、繊維構造体Ｍからの繊維の飛散防止に寄与する。

【0060】

また、溶融材料が加熱により溶融し、冷却により固化することで、解繊綿シートＳの第１面には第１シートＮ１が接着され、解繊綿シートＳの第２面には第２シートＮ２が接着される。

【0061】

また、加熱加圧機構１５０での加圧・加熱により、解繊綿シートＳはさらに繊維構造体Ｍの強度を向上させることができる。

【0062】

加熱加圧を分離して加熱工程と加圧工程とを行うこととしてもよいが、加熱加圧は解繊綿シートＳに同時に加えることが望ましい。加熱時間は、解繊綿シートＳの芯付近の溶融材料が溶融できる温度まで上昇する時間を確保することが望ましい。
また、加熱加圧はバッチ処理で行うため、加熱時間を確保するために、加熱加圧機構１５０の前段にバッファー部１４０を設けることが望ましい。
本実施形態においては、第１シートＮ１上に解繊綿シートＳが形成された後であって、解繊綿シートＳの第２面側に第２シートＮ２が供給される前に、バッファー部１４０に到達する構成としている。バッファー部１４０は、いわゆるダンサーローラー（架橋ローラー）１４１を上下させることで実現することができる。バッファー部１４０は、これに限定されず、第１シートＮ１上に解繊綿シートＳが形成された後であって、解繊綿シートＳの第２面側に第２シートＮ２が供給された後に、バッファー部１４０を配置した構成とすることもできる。

【0063】

加熱加圧機構１５０で加熱加圧が終了した後は、素早く繊維構造体Ｍを移動させ、次の加熱加圧材料である解繊綿シートＳをセットする必要がある。そのために、加熱加圧の出口に針を侵入させて繊維構造体Ｍを保持し、引っ張り出す機構を設けることが好適である。また、加熱加圧を行う第１基板１５１及び第２基板１５２の表面には、繊維が付着している可能性があるため、クリーニング機構を有しているのがなお良い。例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：Poly Tetra Fluoro Ethylene）等のシートを一定時間毎に巻き取る方法が考えられる。また、繊維構造体製造装置が稼働していないときは、加熱加圧機構１５０は搬送方向と交差した方向に移動して退避した状態となっている。

【0064】

なお、本実施形態では、加熱加圧機構１５０を第１基板１５１と、昇降可能に構成された第２基板１５２とで構成したが、加熱・加圧ローラーで構成するようにしてもよい。加熱・加圧ローラーでは、連続作成が可能になるので、バッファー部１４０を省略することができる。

【0065】

上記のようにして再生されて得られた繊維構造体Ｍのシートは、裁断機１６０によって所望のサイズ・形状にカットされ、原反としスタッカー１７０などに積載され冷却される。裁断機１６０は超音波カッター等が好適に用いられる。超音波カッターの切断は、繊維構造体Ｍの幅方向の一方向に切断してもよいし、一方向と逆方向の往復で切断してもよい。また、超音波カッター以外には、ロータリーカッターや八角のロータリーカッター等を用いてもよい。原反はその後トムソン型等で型抜きされ、所望のサイズ・形状に成形され再生繊維構造体となり、音を吸音する吸音体、衝撃（外力）を吸収する緩衝材（梱包材）、成形型の材料等として好適に利用することができる。

【0066】

次に、上述した解繊機３０の制御について第１実施形態から第４実施形態を例に挙げ説明する。

【0067】

第１実施形態では、解繊機３０内の温度に応じて、解繊機３０から搬送される解繊物ＤＦを含む気体（空気）の質量流量を図示しない制御部によって制御する。

【0068】

図２は、解繊機３０付近を示す図である。図２には、ホッパー１２と、導入管２０と、解繊機３０と、解繊機３０を冷却する水冷管３７と、温度取得部２００と、が示されている。
温度取得部２００は、解繊機３０内の温度を測定する第１温度計２０１、水冷管３７の温度を測定する第２温度計２０２、解繊機３０の周囲の温度を測定する第３温度計２０３、解繊機３０の入口の温度を測定する第４温度計２０４、解繊機３０の出口の温度を測定する第５温度計２０５、及び搬送管４０を流れる気体（空気）の流量を測定する流量計２０６等からなる。しかし、温度取得部２００は、これら全てを設置して使用する必要はなく、単体、あるいは様々に組み合わせて設置して使用してもよい。

【0069】

解繊機３０は、標準状態として温度Ｔ₀＝０℃（２７３Ｋ）での制御パラメーターを制御部に記憶させておく。例えば、０℃の時の解繊機３０の回転速度Ｎ₀は３６００ｒｐｍ程度とする。解繊機３０は、インバーターを通して制御される図示しない三相誘導モーターからベルトプーリーを介して回転する。したがって、解繊機３０の回転速度の制御は、三相誘導モーターの回転数を制御することによって、達成される。

【0070】

三相誘導モーターの回転数は、接続されるインバーターの制御周波数によって決定され、三相誘導モーターの回転数は、以下の式１で表される。
三相誘導モーター回転速度＝１２０×インバーター周波数／モーター極数・・・式１

【0071】

第１実施形態では、インバーター周波数：４０Ｈｚ、モーター極数：４を標準状態とすると、三相誘導モーター回転速度は、１２００ｒｐｍとなる。三相誘導モーターとベルトプーリーの回転比が１対３とすると、解繊機３０は、三相誘導モーターの３倍の回転数の３６００ｒｐｍで回転する。

【0072】

実際には、標準状態の通り、温度Ｔ₀＝０℃（２７３Ｋ）であるとは限らないので、温度に応じて三相誘導モーター回転速度を制御する。

【0073】

図３は、気体（空気）の質量流量が減少した解繊機３０付近を示す図である。図４は、気体（空気）の質量流量が増加した解繊機３０付近を示す図である。

【0074】

第１実施形態では、解繊機３０内の温度に応じて三相誘導モーター回転速度を制御する。そのため、図２の温度取得部２００のうち、解繊機３０内には第１温度計２０１が設置されている。例えば、第１温度計２０１によって測定される解繊機３０内の温度Ｔが、運転始動時０℃であったのに対し、数時間を経過した際に、解繊機３０内の摩擦熱やモーターのジュール熱等によって、３０℃になったとする。

【0075】

温度Ｔの上昇と共に、ボイル・シャルルの法則によって、気体（空気）の体積は標準状態に比べてＴ／Ｔ₀倍増加する。すなわち、初期条件での気体（空気）の体積を１００％とすると、温度が３０℃に上昇した気体（空気）の体積は、（２７３＋３０）／２７３＝約１１１％に増加する。気体（空気）は、体積が増加すると、密度が減少する。気体（空気）の密度は標準状態と比較して、１００／１１１＝約９０．１％となる。

【0076】

解繊機３０の容積は一定であり、気体（空気）は上述したローター３４によって排出口３２から一定体積分が搬送されるが、気体（空気）の密度が減少すると、気体（空気）の質量流量が減少する。例えば、解繊機３０内の温度Ｔが３０℃の場合、搬送管４０に搬送される質量流量は、標準状態と比較して、９０．１％となる。

【0077】

解繊機３０内の温度が標準状態より高い場合、図３に矢印で示すように、気体（空気）の質量流量が減少すると、解繊機３０に供給される繊維を含有するシート原料ＯＰ（例えば、古紙）の搬送性が低くなり、解繊機３０の滞留時間が長くなる。解繊機３０に長く滞留すると、シート原料ＯＰは解繊が促進され過ぎて、短繊維形状になってしまい、標準状態の時とは解繊状態が異なってしまう。そこで、気体（空気）流量を増加させて標準状態の時と同様となるように、解繊機３０内の滞留時間を短くするように制御する。

【0078】

解繊機３０の排出口３２から排出する気体（空気）流量は、ローター３４の回転数に比例するため、解繊機３０のローター３４の回転数を増加させれば気体（空気）の質量流量も増加する。

【0079】

例えば、標準状態での解繊機３０のローター３４の回転数は、３６００ｒｐｍなので、気体（空気）の質量流量が減少した分を補うためには、３６００／０．９０１＝約３９９６ｒｐｍに増加すればよい。つまり、三相誘導モーターの回転数を、ローター３４の回転数の１／３の１３３２ｒｐｍにするとよいので、インバーターの制御周波数は、４４．４Ｈｚに設定すればよい。

【0080】

このように、標準状態よりも解繊機３０内の温度が上昇した場合、温度取得部２００の第１温度計２０１が取得した温度に応じてインバーターの制御周波数を高くすることで、三相誘導モーターの回転数を高くし、ローター３４の回転数が高くなる。これにより、解繊機３０の排出口３２から排出する気体（空気）流量を増加させ、解繊機３０から搬送される解繊物ＤＦを含む気体の質量流量を制御することで、解繊状態を良好にすることが可能となる。

【0081】

なお、標準状態の温度は、任意に設定することが可能である。したがって、標準状態よりも解繊機３０内の温度が低い場合も考えられる。解繊機３０内の温度が標準状態より低い場合、図４に矢印で示すように、気体（空気）の質量流量が増加し、解繊機３０に供給される繊維を含有するシート原料ＯＰ（古紙）の搬送性が高くなり、解繊機３０の滞留時間が短くなる。シート原料ＯＰ（古紙）の解繊機３０への滞留が短くなると、繊維を含有するシート原料ＯＰ（古紙）は解繊されにくく、長繊維形状になってしまい、標準状態の時とは解繊状態が異なってしまう。そこで、気体（空気）流量を減少させて標準状態の時と同様となるように、解繊機３０内の滞留時間を長くするように制御する。

【0082】

このように、標準状態よりも解繊機３０内の温度が低い場合、温度取得部２００の第１温度計２０１が取得した温度に応じてインバーターの制御周波数を低くすることで、三相誘導モーターの回転数を低くし、ローター３４の回転数が低くなる。これにより、解繊機３０の排出口３２から排出する気体（空気）流量を減少させ、解繊機３０から搬送される解繊物ＤＦを含む気体の質量流量を制御することで、解繊状態を良好にすることが可能となる。

【0083】

第１温度計２０１の測定は、解繊機３０の作動中に常時行い、三相誘導モーターの回転数を常時制御するリアルタイム補正を行ってもよい。

【0084】

なお、第１実施形態では、図２に示した解繊機３０内の第１温度計２０１のみを用いたが、第２実施形態では、水冷管３７の温度を測定する第２温度計２０２、解繊機３０の周囲の温度を測定する第３温度計２０３、解繊機３０の入口の温度を測定する第４温度計２０４、及び解繊機３０の出口の温度を測定する第５温度計２０５、のうち少なくとも１つの測定値を用いる。、該測定値から演算、又は予め作成されたデータテーブルにより解繊機３０内の温度を求めるようにしてもよい。

【0085】

また、解繊機３０内の第１温度計２０１、解繊機３０の入口の温度を測定する第４温度計２０４、及び解繊機３０の出口の温度を測定する第５温度計２０５の其々の測定値の平均値を使用することで、解繊機３０の全行程平均での気体（空気）温度がわかるため、さらに高精度に三相誘導モーターの回転数を制御することが可能となる。

【0086】

さらに、第３実施形態として、図２に示した搬送管４０を流れる気体（空気）の流量計２０６の測定値を使用して、該測定値から演算又は予め作成されたデータテーブルにより解繊機３０内の温度を求めるようにしてもよい。

【0087】

次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態では、サクション装置１１０による吸引力を制御して、気体（空気）流量を調整するものである。

【0088】

サクション装置１１０は、鉛直下方に向けた気流を発生させて、気体（空気）中に分散された解繊物ＤＦを含む混合解繊材料をメッシュベルト１２２上に吸引するものである。

【0089】

標準状態Ｔ＝Ｔ₀の時、ベルト搬送速度は０．４８ｍ／ｍｉｎ、サクション装置１１０の吸引風量は５ｍ³／ｍｉｎとする。

【0090】

例えば、解繊機３０内の温度がＴ＝３０℃に上昇した場合、気体（空気）質量流量は、９０．１％に落ちるので、サクション装置１１０の風量を５／０．９０１＝約５．５５ｍ³／ｍｉｎとすればよい。なお、サクション装置１１０も、解繊機３０と同様に、インバーター制御によって運転しているので、インバーターの標準周波数に１００／９０．１＝約１．１１を掛けた周波数に、インバーターを制御すればよい。

【0091】

以上、本実施形態にかかる繊維構造体製造装置及び繊維構造体製造方法は、解繊機内の温度に応じて解繊部から搬送される解繊物を含む気体（空気）の質量流量を制御するので、解繊状態の良好な質の高い繊維構造体（例えば、再生紙）を再生することが可能となる。

【0092】

なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。

【符号の説明】

【0093】

５…自動送り機構、１０…粗砕機、１１…粗砕刃、１２…ホッパー、２０…粗砕片（紙片）導入管、３０…解繊機（解繊部）、３１…導入口、３２…排出口、３３…ステーター、３４…ローター、４０…搬送管（搬送部）、６０…搬送管（搬送部）、１００…繊維構造体成形機成形機（成形部）、１０１…フォーミングドラム、１１０…サクション装置（吸引部材）、１２１…張架ローラー、１２２…メッシュベルト、１２３…クリーニングブレード、１３０…水分噴霧器、１４０…バッファー部、１５０…加熱加圧機構、１６０…裁断機、１７０…スタッカー、２００…温度取得部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】