CN116442563A - 成形体制造装置、以及成形体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在干式成形中缩短间歇时间的成形体制造装置、以及成形体的制造方法。成形体制造装置(100)具备：堆积部(60)，其使包含纤维的材料在空气中堆积而形成料片(W)；非接触式的第一加热部(86)，其对料片(W)进行加热；接触式的第二加热部(87)，其对利用第一加热部(86)而被加热后的料片(W)在进行加热的同时进行加压以使该料片(W)成为成形体。

Description

成形体制造装置、以及成形体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种成形体制造装置、以及成形体的制造方法。

背景技术

一直以来，已知一种以干式方式来对废纸等的纤维进行再利用的成形体制造装置。例如，在专利文献1中，公开了一种在对废纸进行了干式解纤之后添加高分子树脂并进行加压加热以及成形的制造方法。

然而，在专利文献1所记载的制造方法中，存在缩短间歇时间比较困难的这样的课题。详细而言，该制造方法使用加热冲压装置来实施加热加压以及成形。这是为了通过加热来使高分子树脂熔融，但是会导致成形成为分批处理。因此，连续地对树脂混和纸浆原料进行处理比较困难，从而难以缩短间歇时间。

针对于此，存在采用将加热加压辊应用于成形中的方法的情况。然而，在该方法中，必须使高分子树脂在从加热加压辊通过的期间内熔融。因此，提高原料的进给速度比较困难，从而难以缩短间歇时间。即，需求一种在干式成形中缩短间歇时间的成形体制造装置。

专利文献1：日本特开平6-63912号公报

发明内容

成形体制造装置具备：堆积部，其使包含纤维的材料在空气中堆积而形成料片；非接触式的第一加热部，其对所述料片进行加热；接触式的第二加热部，其对利用所述第一加热部而被加热后的所述料片在进行加热的同时进行加压以使该料片成为成形体。

成形体的制造方法包括：堆积工序，使包含纤维的材料在空气中堆积而形成料片；加热工序，对所述料片以非接触方式而进行加热；成形工序，对在所述加热工序中被加热后的所述料片在进行加热的同时进行加压以使该料片成形。

附图说明

图1为表示实施方式所涉及的成形体的制造方法的流程图。

图2为表示成形体制造装置的结构的示意图。

具体实施方式

在以下所叙述的实施方式中，对干式成形用的成形体制造装置以及成形体的制造方法进行例示，并参照附图来进行说明。另外，为了便于图示，从而使各部件的大小与实际情况有所不同。此外，在本说明书中，干式成形是指，相对于湿式抄制等的湿式成形而给予比较少量的水的方法。

在以下的图2中，标注了作为坐标轴的Z轴，并将箭头标记所示的方向设为+Z方向，将与+Z方向相反的方向设为-Z方向。Z轴为沿着铅直方向的假想轴，且-Z方向为铅直方向。也存在将+Z方向设为上方、并将-Z方向设为下方的情况。此外，在成形体制造装置中，有时也将原料或料片等的输送方向的目标侧称为下游、并将回溯输送方向的一侧称为上游。

如图1所示，本实施方式所涉及的成形体的制造方法包括原料供给工序、粗碎工序、解纤工序、混合工序、堆积工序、预加压工序、加热工序、成形工序以及切碎工序。

在成形体的制造方法中，从上游的原料供给工序起至下游的切碎工序为止而按照上述的顺序来经过各工序，以制造出成形体。另外，本发明的成形体的制造方法包括堆积工序、加热工序以及成形工序，其他的工序并不限定于上述内容。

接下来，针对成形体的制造方法的具体例而与成形体制造装置一起进行说明。本实施方式所涉及的成形体制造装置100对颗粒状的成形体进行制造。颗粒状的成形体例如能够被用于注塑成形等的成形材料中。另外，成形体制造装置100所制造的成形体的形态以及用途并不限定于上述内容。此外，以下所叙述的成形体制造装置100为一个示例而并不限定于此。

如图2所示，在成形体制造装置100中，从上游朝向下游而具备供给部10、粗碎部12、解纤部20、混合部50、堆积部60、料片输送部70、预加压部85、第一加热部86、第二加热部87以及切碎部90。此外，虽然省略了图示，但在成形体制造装置100中还具备综合性地对上述各结构的工作进行控制的控制部。

在供给部10中实施了原料供给工序。供给部10向粗碎部12中供给原料。供给部10例如将原料连续且自动地投入至粗碎部12中。供给部10所供给的原料为包含纤维的材料。

纤维为通过成形体制造装置100而被制造出的成形体P的主要成分之一。纤维会影响由成形体P所制作出的成形品的强度等特性。

纤维也可以为包含聚丙烯、聚酯、聚氨酯等合成树脂的合成纤维，但从环境负荷的减少等的观点出发，优选为源自天然物、即源自生物质的纤维。

在源自生物质的纤维之中，纤维更加优选为纤维素纤维。纤维素纤维为源自植物且比较丰富的天然素材。因此，通过使用纤维素纤维，从而促进了对于环境负荷的减少的应对。纤维素纤维在原材料的供应以及成本方面也具有优势。此外，纤维素纤维在各种纤维之中理论上的强度较高，从而也有助于成形体P以及由成形体P所制作出的成形品的强度提升。包含纤维的材料例如是指桉树等的板状纸浆以及废纸等。

在成形体制造装置100中，由于后文叙述的第一加热部86为非接触式，因此在纤维素纤维中抑制了由热量所导致的损伤的发生。

虽然纤维素纤维为主要由纤维素而形成的物质，但是也可以包含纤维素以外的成分。作为纤维素以外的成分，例如可以列举出半纤维素、木质素等。此外，也可以对纤维素纤维实施漂白等处理。

在粗碎部12中实施了粗碎工序。粗碎部12将从供给部10被供给的原料在大气等的气氛中切碎而使该原料成为碎片。粗碎部12为具有粗碎刃14的粉碎机。原料被粗碎刃14切碎从而成为碎片。碎片的形态例如为几mm见方的大致立方体形状或者大致长方体形状等。原料的碎片被聚集到料斗1中。

料斗1具备未图示的计量装置。该计量装置对被聚集到料斗1中的原料的碎片进行计量，以使原料的碎片从管2经由导入口22而向解纤部20进行定量供给。

在解纤部20中实施了解纤工序。解纤部20对被供给的原料的碎片进行解纤从而使该原料的碎片成为解纤物。这里所说的解纤是指，对多条纤维从成为一体的状态起按照每条单体的纤维来进行拆解的处理。

在解纤物中独立后的单独的纤维的长度例如优选为1μm以上且5mm以下，更加优选为2μm以上且3mm以下。通过使上述长度处于这样的范围中，从而易于进行成形体P的制造，并且可以在由成形体P来制作成形品的情况下使成形品的强度上升。

解纤部20中的解纤以干式的方式来实施。干式的解纤是指，并不在液体中实施而是在大气等气体中实施解纤的处理。

解纤部20对原料的碎片进行抽吸，并产生将解纤物排出的气流。由此，解纤部20在通过自身产生的气流而从导入口22使原料的碎片乘载于气流上而对该碎片进行抽吸以实施了解纤处理之后，将之作为解纤物而向排出口24进行移送。解纤物从排出口24而被移送向管54。解纤物通过由解纤部20所产生的气流、以及由后文叙述的鼓风机56所产生的气流，从而在管54中被进行移送。

在混合部50中实施了混合工序。混合部50对解纤物和添加剂进行混合从而使之成为混合物。混合部50具有添加剂供给部52、管54以及鼓风机56。管54的内部与上游的排出口24连续。添加剂供给部52经由料斗9而向管54内供给添加剂。在添加剂供给部52中，例如可以采用螺旋送料器或圆盘送料器。

作为添加剂，可以列举出粘合剂、着色剂、脱模剂、凝集抑制剂以及阻燃剂等。在着色剂中，使用颜料或染料。着色剂对成形体P或由成形体P所制作出的成形品进行着色。在脱模剂中，使用金属皂等。脱模剂使由成形体P以注塑成形等方式来制作成形品时的脱模性提升。凝集抑制剂对解纤物以及添加剂的凝集进行抑制。阻燃剂对成形体P或由成形体P所制作出的成形品赋予阻燃性。另外，作为添加剂，也可以使用抗氧化剂、紫外线吸收剂、防腐剂、以及防霉剂等。

粘合剂使解纤物中所包含的纤维彼此粘结，从而使成形体P以及由成形体P所制作出的成形品的强度等物理性质提升。作为粘合剂，可以列举出通过给予水分来显现出粘结性的淀粉或糊精、以及聚乙烯醇等热塑性材料、以及热固化性材料。这些材料之中，粘合剂优选为包含热塑性材料。通过使粘合剂包含热塑性材料，从而能够改良成形体P以及由成形体P所制作出的成形品的物理性质等特性。热塑性材料会在后文叙述的第一加热部86中被熔融以促进与纤维的混和。

作为热塑性材料，可以为天然树脂或热塑性树脂中的任意一方，可以列举出热塑性树脂或热塑性淀粉、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等的生物分解性塑料等。

作为热塑性树脂，可以列举出AS树脂(丙烯腈-苯乙烯共聚物)、ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙、聚酰胺、聚碳酸酯、聚缩醛、聚苯硫醚、聚醚醚酮等。这些树脂可以单独使用或适当混合使用。此外，也可以实施共聚物化或改性，作为这样的树脂的系统，可以列举出苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类共聚树脂、烯烃类树脂、氯乙烯类树脂、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚氨酯类树脂、聚乙烯醇类树脂、乙烯醚类树脂、N-乙烯类树脂、苯乙烯-丁二烯类树脂等。

上述的添加剂的形状可以为粒子状或纤维状。添加剂为粒子状的情况下的平均粒径优选为100μm以下，更加优选为10μm以下。由此，在提升解纤物和添加剂的混和性的同时，抑制了从混合物中的添加剂的脱落。另外，这里所说的平均粒径是指，通过动态光散射法所测量出的体积基准粒度分布(50％)。

添加剂为纤维状的情况下的纤维长度优选为50μm以上且100mm以下，更加优选为30mm以下。另外，这里所说的纤维长度是指，通过长度分布图法所测量出的平均纤维长度(mm)。

添加剂供给部52可以设置有一个或多个。在设置一个添加剂供给部52的情况下，供给预先将多个添加剂混合而成的材料。此外，也可以设置多个添加剂供给部52，并从各自的添加剂供给部52来单独地供给添加剂。

鼓风机56使管54的内部产生气流。该气流对到达管54中的解纤物和添加剂进行混合从而使之成为混合物，并且将混合物向下游进行移送。对解纤物和添加剂进行混合的机构并不限定于鼓风机56，也可以为高速地进行旋转的叶片，还可以为利用容器的旋转的V型搅拌机等。并且，混合物从管54被移送至堆积部60。

在堆积部60中实施了堆积工序。堆积部60使作为含有纤维的材料的混合物在空气中堆积而形成料片W。堆积部60具有滚筒部61、以及对滚筒部61进行收纳的壳体部63。堆积部60将混合物从导入口62导入至滚筒部61的内部，并以干式方式使之堆积在网带72上。

在堆积部60的下方，配置有包括网带72以及抽吸机构76的料片输送部70。抽吸机构76在沿着Z轴的方向上以隔着网带72的方式而与滚筒部61被对置配置。

滚筒部61为通过未图示的电机而被旋转驱动的圆柱状的筛子。在圆柱状的滚筒部61的侧面处，设置有具有筛子的功能的网。滚筒部61使与筛子的网的网眼的大小相比而较小的纤维或添加剂的粒子从内部通过至外侧。混合物通过滚筒部61来对相互缠绕的纤维进行拆解，并使之被分散在壳体部63内的空气中。

另外，滚筒部61的筛子也可以不具备对混合物中的较大的纤维等进行筛选的功能。即，滚筒部61也可以对混合物的纤维进行拆解，并将混合物全部释放到壳体部63的内部。壳体部63内的被分散在空气中的混合物通过重力和抽吸机构76的抽吸从而堆积在网带72的上方的面上。

料片输送部70具备网带72以及抽吸机构76。料片输送部70通过抽吸机构76来促进混合物向网带72的堆积。此外，料片输送部70通过网带72的转动，从而将由混合物所形成的料片W向下游输送。

抽吸机构76被配置在滚筒部61的下方。抽吸机构76经由网带72所具有的多个孔来对壳体部63的空气进行抽吸。由此，被放出至滚筒部61的外侧的混合物与空气一同向下方被抽吸从而堆积在网带72的上方的面上。在抽吸机构76中，可以采用鼓风机等公知的抽吸装置。

网带72的多个孔使空气穿过，且难以使混合物中所包含的纤维以及添加剂穿过。网带72为无接头带，且其通过四个架设辊74而被架设。

网带72通过架设辊74的自转来使上方的面朝向下游移动。换而言之，网带72在图2中顺时针地进行转动。

抽吸机构76经由网带72的多个孔，来对分散有混合物的壳体部63内的空气进行抽吸。由此，使混合物被抽吸靠近至网带72的上方的面上并进行堆积。此时，通过利用架设辊74而使网带72被转动，从而连续地对混合物进行堆积而形成料片W。料片W含有较多的空气，从而柔软且膨胀。料片W伴随着网带72的移动而朝向下游的预加压部85被输送。

料片W的厚度例如设为800g/m²以上且1200g/m²以下。料片W的厚度通过向堆积部60的混合物的每单位时间的移送量、以及网带72的转动速度等来进行调节。

料片W中的纤维的含有量相对于料片W的总质量而例如为10质量％以上且90质量％以下，并优选为20质量％以上且80质量％以下，且更加优选为40质量％以上且60质量％以下。

料片W中的热塑性材料的含有量相对于料片W的总质量而例如为1质量％以上且90质量％以下，并优选为5质量％以上且80质量％以下，且更加优选为40质量％以上且60质量％以下。

料片W中的、热塑性材料等添加剂以及纤维的含有量通过从解纤部20向管54被移送的解纤物的供给量、以及从添加剂供给部52被供给的添加剂的供给量等来进行调节。

在此，也可以对被形成于网带72上的料片W进行加湿。具体而言，例如，在料片W的输送路径的上方处设置加湿部78。加湿部78以将雾气状的水向料片W进行喷雾的方式来对料片W进行加湿。在加湿部78中，可以采用喷雾器等公知的喷雾装置。通过对料片W进行加湿，从而可以在使用淀粉等来作为粘合剂的情况下使粘合剂吸湿，以提升成形体P以及由成形体P所制作出的成形品的强度。

在预加压部85中实施了预加压工序。预加压部85位于后文叙述的第一加热部86的上游侧处，且对料片W预备性地进行加压。预加压部85例如为压延装置，且其具有一对辊。

料片W从网带72被引入至预加压部85中，且在于一对辊之间被加压的同时向下游进行移动。由此，料片W被压缩，从而在料片W中被施压的方向上的厚度会变薄。因此，在料片W的上述方向上，使得由下游的第一加热部86所给予的热量变得易于传导，从而能够高效地对料片W进行加热。

通过了预加压部85的料片W的密度例如设为0.6g/cm³以上且1.2g/cm³以下。上述料片W的密度通过预加压部85的加压条件来进行调节。料片W从预加压部85经过并向第一加热部86前进。

在第一加热部86中实施了加热工序。第一加热部86为对料片W进行加热的非接触式的加热器。具体而言，第一加热部86为烘箱，其例如通过照射远红外线来对料片W进行加热。料片W在于第一加热部86的内部向下游进行移动的同时以非接触方式而被加热。因此，能够提升向料片W的加热以及料片W的输送的效率。此外，抑制了料片W中所包含的纤维素纤维等的由热量所导致的损伤。

由第一加热部86实现的加热温度优选为，被设为相对于料片W中所包含的热塑性材料的熔融温度而在±20℃的温度范围内。由此，料片W中所包含的热塑性材料的熔融将会进展，从而促进了纤维和包含热塑性材料的添加剂的混和。另外，在本说明书中，热塑性材料的熔融温度是指热塑性材料的熔点。料片W从第一加热部86经过并向第二加热部87前进。

在此，通过上述的堆积部60、料片输送部70、预加压部85以及第一加热部86，从而促进了料片W中所包含的纤维或添加剂的分散，进而抑制了成形体P中的这些原料的分布不均匀。由于在料片W中减轻了原料的疏密，因此，通过下游的第二加热部87的加压而会向料片W均匀地施压。由此，减少了后文叙述的成形体S的厚度的差异。

在第二加热部87中实施了成形工序。第二加热部87对通过第一加热部86而被加热后的料片W在进行加热的同时进行加压以使该料片W成形，从而成为成形体S。第二加热部87为接触式的加热装置，且其具有一对加热辊。

第二加热部87的一对加热辊各自内置有电热加热器，从而具有对辊表面进行加热的功能。通过使料片W连续地向一对加热辊之间通过，从而使料片W在被进行加热的同时被实施冲压加工。由此，可制造出通过粘合剂而使纤维彼此被粘结在一起的连续表单状的成形体S。

通过使第二加热部87具有一对加热辊，从而对料片W并行地实施加热以及加压，以使之连续地成形。因此，与由加热冲压装置等实施的分批处理相比，能够进一步地缩短间歇时间。此外，由于通过第一加热部86来对料片W预先进行了加热，因此能够缩短第二加热部87的一对加热辊与料片W的接触时间。由此，抑制了料片W中所包含的纤维素纤维等的由热量所导致的损伤。

由第二加热部87所实现的加热温度优选为，相对于料片W中所包含的热塑性材料的熔融温度而设为±20℃的温度范围内。由此，使料片W中所包含的热塑性材料的熔融完成，从而使纤维和包含热塑性材料的添加剂被混和在一起。成形体S从第二加热部87向切碎部90前进。

在切碎部90中实施了切碎工序。切碎部90为所谓的粉碎机，其将连续表单状的成形体S切碎为颗粒状的成形体P。切碎部90包括第一切碎部92以及第二切碎部94。

第一切碎部92在沿着成形体S的输送方向的方向上将成形体S切碎。第二切碎部94在与成形体S的输送方向交叉的方向上将成形体S切碎。由于切碎部90具有第一切碎部92以及第二切碎部94，因此在成形体P中抑制了形状的差异，并且使得容易地大量生产成形体P成为可能。

成形体S被切碎为成形体P，成形体P被收纳于托盘96中。另外，也可以不将成形体S向切碎部90输送而是将成形体S作为完成品而取出。此外，也可以将成形体S切出所需的大小的单张状以作为完成品。

根据本实施方式，能够获得以下的效果。

在干式成形中能够缩短间歇时间。详细而言，由于在第一加热部86中对料片W以非接触方式而进行加热，因此使得在进行加热的同时对料片W进行输送变得容易。因此，能够利用第一加热部86来对料片W施加足够的热量，并且连续地进行处理。此外，由于在第一加热部86中对料片W进行加热，因此缩短了在第二加热部87中料片W的加热所需的时间。如上所述，能够提供在干式成形中缩短间歇时间的成形体制造装置100、以及成形体P的制造方法。

符号说明

60…堆积部；85…预加压部；86…第一加热部；87…第二加热部；100…成形体制造装置；P、S…成形体；W…料片。

Claims (7)

1.一种成形体制造装置，具备：

堆积部，其使包含纤维的材料在空气中堆积而形成料片；

非接触式的第一加热部，其对所述料片进行加热；

接触式的第二加热部，其对利用所述第一加热部而被加热后的所述料片在进行加热的同时进行加压以使该料片成为成形体。

2.如权利要求1所述的成形体制造装置，其中，

所述第一加热部为烘箱。

3.如权利要求1或权利要求2所述的成形体制造装置，其中，

所述第二加热部包括加热辊。

4.如权利要求1所述的成形体制造装置，其中，

在相对于所述第一加热部的上游侧处，具备对所述料片进行加压的预加压部。

5.一种成形体的制造方法，包括：

堆积工序，使包含纤维的材料在空气中堆积而形成料片；

加热工序，对所述料片以非接触方式而进行加热；

成形工序，对在所述加热工序中被加热后的所述料片在进行加热的同时进行加压以使该料片成形。

6.如权利要求5所述的成形体的制造方法，其中，

所述料片包含热塑性材料。

7.如权利要求5或权利要求6所述的成形体的制造方法，其中，

所述纤维为纤维素纤维。