JP2015123701A - シート製造装置、シート製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの材料の搬送量を管理可能なシート製造装置を提供する。
【解決手段】シートの材料の少なくとも一部が空気中で流れる搬送路と、前記材料を用いて前記シートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、前記搬送路は、前記搬送路が曲がっている曲げ部を有し、前記曲げ部または前記材料の搬送方向において前記曲げ部よりも下流側の搬送路に前記材料を検出する光学式検出器を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、シート製造装置及びシート製造方法に関する。

従来、紙を粉砕して解繊する乾式解繊部と、乾式解繊部で解繊された解繊物を搬送する第１搬送部と、第１搬送部で搬送された解繊物を気流分級して脱墨する分級部と、分級部で脱墨された解繊物を搬送する第２搬送部と、第２搬送部で搬送された解繊物で紙を成形する紙成形部と、を有する紙再生装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１４４８１９号公報

上記の装置において、均一の厚みのシートを製造するためには、搬送される解繊物の量を一定にする必要があった。しかしながら、上記の装置における解繊物は繊維状で非常に軽いため、解繊物の搬送重量を測定することが困難であった。従って、投入される解繊物の搬送重量を管理することができず、例えば、均一の厚みのシートが製造することができない、という課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかるシート製造装置は、シートの材料の少なくとも一部を空気中で流す搬送路と、前記材料を用いて前記シートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、前記搬送路は前記搬送路が曲がっている曲げ部を有し、前記曲げ部または前記材料の搬送方向において前記曲げ部よりも下流側の搬送路に前記材料を検出する光学式検出器を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、搬送路には曲げ部を有し、曲げ部または材料の搬送方向において曲げ部よりも下流側の搬送路には前記材料を検出する光学式検出器が設けられている。この搬送路は材料を、例えば、気流や重力によって空気中で搬送する。搬送される材料は、曲げ部または材料の搬送方向において曲げ部よりも下流側の搬送路において遠心力で搬送路の一方側に片寄って搬送される。このため、光学式検出器によって材料の有無状態を容易に検出することができる。そして、例えば、当該検出に基づいて、材料の搬送重量を容易に管理することができる。

［適用例２］上記適用例にかかるシート製造装置では、前記搬送路の少なくとも一部は前記光学式検出器から発光した光が透過することを特徴とする。

この構成によれば、光学式検出器から発光される光が搬送路を透過するので、確実に材料の有無状態を検出することができる。

［適用例３］上記適用例にかかるシート製造装置は、前記材料の少なくとも一部が解繊される解繊部と、前記材料を堆積させる堆積部と、を備え、前記搬送路は前記解繊部よりも前記搬送方向の下流で、前記堆積部より前記搬送方向の上流にあることを特徴とする。

この構成によれば、解繊部を通過した繊維状の材料や、堆積部より前に挿入される添加物を含む材料は、比較的軽いため遠心力の影響を受けやすいため、これら材料の有無状態をさらに効率よく検出することができる。

［適用例４］上記適用例にかかるシート製造装置の前記搬送路は前記曲げ部の両側に直線部を有し、前記直線部の開き角度は４５度以上１５０度以下であることを特徴とする。

この構成によれば、材料が遠心力で容易に搬送路の一方側に片寄りやすくすることができる。

［適用例５］本適用例にかかるシート製造方法は、曲げ部を有する搬送路にシートの材料の少なくとも一部を流し、曲げ部または前記材料の搬送方向において前記曲げ部よりも下流側の搬送路に配置された光学式検出器で前記材料を検出することを特徴とする。

この構成によれば、搬送路には曲げ部を有し、曲げ部または材料の搬送方向において曲げ部よりも下流側の搬送路には光学式検出器が設けられている。この搬送路を搬送される材料は、曲げ部または材料の搬送方向において曲げ部よりも下流側の搬送路において遠心力で搬送路の一方側に片寄って搬送される。このため、光学式検出器によって材料の有無状態を容易に検出することができる。そして、例えば、当該検出に基づいて、搬送路を流れる材料の重量等を演算することにより、材料の搬送量を容易に管理することができる。

シート製造装置の構成を示す概略図。 光学式検出器及びその周辺部の構成を示す構成図。 シート製造装置の動作方法を示す説明図。 変形例にかかる光学式検出器及びその周辺部の構成を示す構成図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。

まず、シート製造装置の構成について説明する。シート製造装置は、例えば、純パルプシートや古紙などの原料（被解繊物）Ｐｕを新たなシートＰｒに形成する技術に基づくものである。本実施形態にかかるシート製造装置は、シートの材料の少なくとも一部を流す搬送路と、材料を用いてシートを成形する成形部と、を備え、搬送路は搬送路が曲がっている曲げ部を有し、材料の搬送方向において曲げ部よりも下流側の搬送路に前記材料を検出する光学式検出器を備えたものである。また、本実施形態にかかるシート製造方法は、曲げ部を有する搬送路にシートの材料の少なくとも一部を流し、材料の搬送方向において曲げ部よりも下流側の搬送路に配置された光学式検出器で材料を検出するものである。以下、具体的にシート製造装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態にかかるシート製造装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態のシート製造装置１は、供給部１０と、粗砕部２０と、解繊部３０と、分級部４０と、選別部５０と、添加物投入部６０と、堆積部７０と、成形部２００と、搬送路２０１，２０２，２０３、光学式検出器３００等を備えている。そして、これらの部材を制御する制御部を備えている。

供給部１０は、粗砕部２０に古紙Ｐｕを供給するものである。供給部１０は、例えば、複数枚の古紙Ｐｕを重ねて貯めておくトレー１１と、トレー１１中の古紙Ｐｕを粗砕部２０に連続して投入可能な自動送り機構１２等を備えている。シート製造装置１に供給する古紙Ｐｕとしては、例えば、オフィスで現在主流となっているＡ４サイズの用紙等である。

粗砕部２０は、供給された古紙Ｐｕを数センチメートル角の紙片に裁断するものである。粗砕部２０では、粗砕刃２１を備え、通常のシュレッダーの刃の切断幅を広げたような装置を構成している。これにより、供給された古紙Ｐｕを容易に紙片に裁断することができる。そして、分断された粗砕紙は、搬送路２０１を介して解繊部３０に供給される。

解繊部３０は、回転する回転刃（図示せず）を備え、粗砕部２０から供給された粗砕紙を繊維状に解きほぐす解繊を行うものである。なお、本実施形態の解繊部３０は、空気中で乾式で解繊を行うものである。解繊部３０の解繊処理により、印刷されたインクやトナー、にじみ防止材等の紙への塗工材料等は、数十μｍ以下の粒（以下、「インク粒」という）となって繊維と分離する。したがって、解繊部３０から出る解繊物は、紙片の解繊により得られる繊維とインク粒である。そして、回転刃の回転によって気流が発生する機構となっており、搬送路２０２を介して解繊された繊維はこの気流に乗って空気中で分級部４０に搬送される。なお、必要に応じて解繊部３０に搬送路２０２を介して解繊された繊維を分級部４０に搬送させるための気流を発生させる気流発生装置を別途設けてもよい。

分級部４０は、導入された導入物を気流により分級するものである。本実施形態では、導入物としての解繊物をインク粒と繊維とに分級する。分級部４０は、例えば、サイクロンを適用することにより、搬送された繊維をインク粒と脱墨繊維（脱墨解繊物）とに気流分級することができる。なお、サイクロンに替えて他の種類の気流式分級器を利用してもよい。この場合、サイクロン以外の気流式分級器としては、例えば、エルボージェットやエディクラシファイヤー等が用いられる。気流式分級器は旋回気流を発生させ、解繊物のサイズと密度により受ける遠心力の差によって分離、分級するもので、気流の速度、遠心力の調整により、分級点を調整することができる。これにより比較的小さく密度の低いインク粒と、インク粒より大きく密度の高い繊維とに分けられる。繊維からインク粒を除去することを脱墨と言う。

本実施形態の分級部４０は接線入力方式のサイクロンであり、解繊部３０から導入される導入口４０ａと、導入口４０ａが接線方向についた筒部４１と、筒部４１の下部に続く円錐部４２と、円錐部４２の下部に設けられる下部取出口４０ｂと、筒部４１の上部中央に設けられる微粉排出のための上部排気口４０ｃとから構成される。円錐部４２は鉛直方向下方にむかって径が小さくなる。

分級処理において、分級部４０の導入口４０ａから導入された解繊物をのせた気流は、筒部４１、円錐部４２で円周運動に変わり、遠心力がかかり分級されるそして、インク粒より大きく密度の高い繊維は下部取出口４０ｂへ移動し、比較的小さく密度の低いインク粒は空気とともに微粉として上部排気口４０ｃへ導出され、脱墨が進行する。そして、分級部４０の上部排気口４０ｃからインク粒が多量に含まれた短繊維混合物が排出される。そして、排出されたインク粒が多量に含まれる短繊維混合物は、分級部４０の上部排気口４０ｃに接続された搬送路２０６を介して受け部８０に回収される。一方、分級部４０の下部取出口４０ｂから搬送路２０３を介して分級された繊維を含む分級物が選別部５０に向けて空気中で搬送される。分級部４０から選別部５０へは、分級される際の気流によって搬送されてもよいし、上方にある分級部４０から重力で下方にある選別部５０に搬送されてもよい。なお、分級部４０の上部排気口４０ｃや搬送路２０６等に、上部排気口４０ｃから短繊維混合物を効率よく吸引するための吸引部等を配置してもよい。

選別部５０は、分級部４０により分級された繊維を含む分級物を複数の開口から通過させて選別するものである。さらに、具体的には、分級部４０により分級された繊維を含む分級物を、開口を通過する通過物と、開口を通過しない残留物と、に選別するものである。本実施形態の選別部５０では、分級物を回転運動により空気中で分散させる機構を備えている。そして、選別部５０の選別により開口を通過した通過物は、ホッパー部５６で受けてから搬送路２０４を介して堆積部７０に搬送される。一方、選別部５０の選別により開口を通過しなかった残留物は、送り路としての搬送路２０５を介して再び被解繊物として解繊部３０に戻される。これにより、残留物は廃棄されずに再使用（再利用）される。

選別部５０の選別により開口を通過した通過物は搬送路２０４を介して堆積部７０に空気中で搬送される。選別部５０から堆積部７０へは、気流を発生させる図示しないブロアによって搬送されてもよいし、上方にある選別部５０から下方にある堆積部７０に重力で搬送されてもよい。搬送路２０４における選別部５０と堆積部７０との間には、搬送される通過物に対して樹脂（例えば、融着樹脂あるいは熱硬化性樹脂）等の添加物を添加する添加物投入部６０が設けられている。なお、添加物としては、融着樹脂の他、例えば、難燃剤、白色度向上剤、シート力増強剤やサイズ剤等を投入することも可能である。これらの添加物は、添加物貯留部６１に貯留され、図示しない投入機構によって投入口６２から投入される。

堆積部７０は、搬送路２０４から投入された繊維を含む通過物と樹脂とを含む材料を用いて堆積させてウエブＷを形成するものである。堆積部７０は、繊維を空気中に均一に分散させる機構と、分散された繊維をメッシュベルト７３上に堆積する機構を有している。なお、本実施形態にかかるウエブＷとは、繊維と樹脂とを含む物体の構成形態を言う。従って、ウエブの加熱時や加圧時や切断時や搬送時等において寸法等の形態が変化した場合であってもウエブとして示している。

まず、繊維を空気中に均一に分散させる機構として、堆積部７０には、繊維及び樹脂が内部に投入されるフォーミングドラム７１が配置されている。そして、フォーミングドラム７１を回転駆動させることにより通過物（繊維）中に樹脂（添加剤）を均一に混ぜることができる。フォーミングドラム７１には複数の小孔を有するスクリーンが設けられている。そして、フォーミングドラム７１を回転駆動させて、通過物（繊維）中に樹脂（添加剤）を均一に混ぜるとともに、小孔を通過した繊維や繊維と樹脂の混合物を空気中に均一に分散させることができる。

フォーミングドラム７１の下方には、張架ローラー７２によって張架されるメッシュが形成されているエンドレスのメッシュベルト７３が配されている。そして、張架ローラー７２のうちの少なくとも１つが自転することで、このメッシュベルト７３が一方向に移動するようになっている。

また、フォーミングドラム７１の鉛直下方には、メッシュベルト７３を介して、鉛直下方に向けた気流を発生させる吸引部としてのサクション装置７５が設けられている。サクション装置７５によって、空気中に分散された繊維をメッシュベルト７３上に吸引することができる。

そして、フォーミングドラム７１の小孔スクリーンを通過した繊維等は、サクション装置７５による吸引力によって、メッシュベルト７３上に堆積される。このとき、メッシュベルト７３を一方向に移動させることにより、繊維と樹脂を含み長尺状に堆積させたウエブＷを形成することができる。フォーミングドラム７１からの分散とメッシュベルト７３の移動を連続的に行うことで、帯状の連続したウエブＷが成形される。なお、メッシュベルト７３は金属製でも、樹脂製でも、不織布でもよく、繊維が堆積でき、気流を通過させることができれば、どのようなものであってもよい。なお、メッシュベルト７３のメッシュの穴径が大きすぎるとメッシュの間に繊維が入り込み、ウエブＷ（シート）を成形したときの凸凹になり、一方、メッシュの穴径が小さすぎると、サクション装置７５による安定した気流を形成しづらい。このため、メッシュの穴径は適宜調整することが好ましい。サクション装置７５はメッシュベルト７３の下に所望のサイズの窓を開けた密閉箱を形成し、窓以外から空気を吸引し箱内を外気より負圧にすることで構成できる。なお、本実施形態にかかるウエブＷとは、繊維と樹脂とを含む物体の構成形態を言う。従って、ウエブＷの加熱時や加圧時や切断時や搬送時等において寸法等の形態が変化した場合であってもウエブとして示している。

メッシュベルト７３上に成形されたウエブＷは、搬送部１００によって搬送される。本実施形態の搬送部１００は、メッシュベルト７３から最終的にシートＰｒ（ウエブＷ）としてスタッカー１６０に投入されるまでの間のウエブＷの搬送過程を示している。従って、メッシュベルト７３の他、各種ローラー等は搬送部１００の一部として機能する。搬送部としては、搬送ベルトや搬送ローラーなどの少なくとも一つがあればよい。具体的には、まず、搬送部１００の一部であるメッシュベルト７３上に成形されたウエブＷは、メッシュベルト７３の回転移動により、搬送方向（図中の矢印）に従って搬送される。次いで、ウエブＷは、メッシュベルト７３から搬送方向（図中の矢印）に従って搬送される。なお、本実施形態では、堆積部７０や搬送部１００は、ウエブＷを用いてシートＰｒを成形する成形部２００の一部である。

ウエブＷの搬送方向における堆積部７０の下流側に加圧部が配置されている。なお、本実施形態の加圧部は、ウエブＷを加圧する一対のローラー１４１を有する加圧部１４０である。ローラー１４１と張架ローラー７２の間にウエブＷを通過させることにより、ウエブＷを加圧することができる。これにより、ウエブＷの強度を向上させることができる。

ウエブＷの搬送方向における加圧部１４０の下流側には、切断部前ローラー１２０が配置されている。切断部前ローラー１２０は、一対のローラー１２１を有している。一対のローラー１２１のうち、一方が駆動制御ローラーであり、他方が従動ローラーである。

また、切断部前ローラー１２０を回転させる駆動伝達部にはワンウエイクラッチが用いられている。ワンウエイクラッチは、一方の方向のみに回転力を伝達するクラッチ機構を有し、逆方向に対して空転するように構成されている。これにより、切断部後ローラー１２５と切断部前ローラー１２０との速度差でウエブＷに過度のテンションが掛けられた際、切断部前ローラー１２０側で空転するため、ウエブＷへのテンションが抑制され、ウエブＷが引きちぎられることを防止できる。

ウエブＷの搬送方向における切断部前ローラー１２０の下流側には、搬送されるウエブＷの搬送方向と交差する方向にウエブＷを切断する切断部１１０が配置されている。切断部１１０は、カッターを備え、連続状のウエブＷを所定の長さに設定された切断位置に従って枚葉状（シート状）に切断する。切断部１１０は、例えば、ロータリーカッターを適用することができる。これによれば、ウエブＷを搬送させながら切断が可能となる。従って、切断時にウエブＷの搬送を停止させないので、製造効率を向上させることができる。なお、切断部１１０は、ロータリーカッターの他、各種カッターを適用してもよい。

切断部１１０よりウエブＷの搬送方向の下流側には、切断部後ローラー１２５が配置されている。切断部後ローラー１２５は、一対のローラー１２６を有している。一対のローラー１２６のうち、一方が駆動制御ローラーであり、他方が従動ローラーである。

本実施形態では、切断部前ローラー１２０と切断部後ローラー１２５との速度差によってウエブＷにテンションをかけることができる。そして、ウエブＷにテンションをかけた状態で切断部１１０を駆動してウエブＷを切断するように構成されている。

切断部後ローラー１２５よりもウエブＷの搬送方向の下流側に、加熱加圧部１５０を構成する一対の加熱加圧ローラー１５１が配置されている。当該加熱加圧部１５０は、ウエブＷに含まれる繊維同士を樹脂を介して結着（定着）させるものである。加熱加圧ローラー１５１の回転軸中心部にはヒーター等の加熱部材が設けられており、当該一対の加熱加圧ローラー１５１間にウエブＷを通過させることにより、搬送されるウエブＷに対して加熱加圧することができる。そして、ウエブＷは一対の加熱加圧ローラー１５１によって加熱加圧されることで、樹脂が溶けて繊維と絡みやすくなるとともに繊維間隔が短くなり繊維間の接触点が増加する。これにより、密度が高まってウエブＷとしての強度が向上する。

加熱加圧部１５０よりもウエブＷの搬送方向の下流側に、ウエブＷの搬送方向に沿ってウエブＷを切断する後切断部１３０が配置されている。後切断部１３０は、カッターを備え、ウエブＷの搬送方向における所定の切断位置に従って切断する。これにより、所望するサイズのシートＰｒ（ウエブＷ）が成形される。そして、切断されたシートＰｒ（ウエブＷ）はスタッカー１６０等に積載される。

なお、上記実施形態にかかるシートとは、古紙や純パルプなどの繊維を含むものを原料とし、シート状にしたものを主に言う。しかし、そのようなものに限らず、ボード状やウエブ状（や凸凹を有する形状で）あってもよい。また、原料としてはセルロースなどの植物繊維やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリエステルなどの化学繊維や羊毛、絹などの動物繊維であってもよい。本願においてシートとは、紙と不織布に分かれる。紙は、薄いシート状にした態様などを含み、筆記や印刷を目的とした記録紙や、壁紙、包装紙、色紙、ケント紙などを含む。不織布は紙より厚いものや低強度のもので、不織布、繊維ボード、ティッシュペーパー、キッチンペーパー、クリーナー、フィルター、液体吸収材、吸音体、緩衝材、マットなどを含む。

また、上記本実施形態において古紙とは、主に印刷された紙を指すが、紙として成形されたものを原料とするのであれば使用したか否かに関わらず古紙とみなす。

次に、シート製造装置の光学式検出器及びその周辺部の構成について説明する。図２は、光学式検出器及びその周辺部の構成を示し、図２（ａ）は側断面であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。ここで、搬送路は解繊部３０よりも搬送方向の下流で、堆積部７０より搬送方向の上流にあればよく、特に限定されない。なお、本実施形態では、解繊部３０と分級部４０とが接続された搬送路２０２を例にして説明する。

図２（ａ）に示すように、搬送路２０２は搬送路２０２が曲がっている曲げ部２１０（２１０ａ，２１０ｂ）を有している。本実施形態では、図２に示すように、断面視において搬送路２０２は、材料の搬送方向の上流側において水平方向に配置された水平部２１９ａ，２１９ｂを有している。そして、水平部２１９ａ，２１９ｂには曲げ部２１０ａ，２１０ｂが繋がっている。そして、曲げ部２１０ａ，２１０ｂの材料の搬送方向の下流側には、曲げ部２１０に繋げられた直線部２１１ａ，２１１ｂを有している。水平部２１９ａ，２１９ｂに対する直線部２１１ａ，２１１ｂの開き角度θは、４５度以上１５０度以下である。なお、本実施形態の開き角度θはほぼ９０度に設定されている。このように搬送路２０２を構成することにより、曲げ部２１０の材料の搬送方向の上流側から気流によって搬送される材料は曲げ部２１０よりも下流側の搬送路において遠心力で搬送路２０２の一方側、すなわち、曲げ部２１０ａの一部や直線部２１１ａ側に片寄って搬送される。

材料の搬送方向において搬送路２０２の曲げ部２１０以後の直線部２１１ａの途中位置に光学式検出器３００が配置されている。本実施形態の光学式検出器３００は、搬送路２０２を流れる材料の有無状態を検出するものである。光学式検出器３００の配置位置は、直線部２１１ａと曲げ部２１０との接続部から光学式検出器３００の光軸Ｓまでの距離Ｈが、例えば、搬送路２０２の内径の９倍以内となるように設定される。距離Ｈが９倍を超えると、遠心力の影響が小さいくなり、搬送路２０２の一方側に材料が片寄らなくなる場合がある。距離Ｈを９倍以内にすることで、確実に片寄ったところで検出できるので、検出精度がよくなる。距離Ｈは６００ｍｍ以内としてもよい。そして、本実施形態では、光学式検出器３００は搬送路２０２の直線部２１１ａ，２１１ｂに対応する位置に配置されている。

光学式検出器３００は、光を発する発光部３００ａと発光部３００ａから発せられた光を受ける受光部３００ｂとを備えている。そして、発光部３００ａと受光部３００ｂとにおける光軸Ｓが、直線部２１１ａ，２１１ｂに対して垂直方向となるよう、発光部３００ａと受光部３００ｂとが搬送路２０２を介して配置されている。発光部３００ａは、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子やレーザー発光素子等である。光学式検出器３００は、制御部に接続され、所定のプログラムに基づき、駆動制御される。なお、本実施形態では、直線部２１１ａ側、すなわち、材料が片寄って搬送される側に発光部３００ａを配置し、反対側の直線部２１１ｂ側に受光部３００ｂを配置したが、この構成に限定されない。例えば、直線部２１１ａ側に受光部３００ｂを配置し、反対側の直線部２１１ｂ側に発光部３００ａを配置してもよい。

また、搬送路２０２の少なくとも一部であって、光学式検出器３００の発光部３００ａと受光部３００ｂとにおける光軸Ｓに対応する部分は光が透過するように構成されている。これにより、光学式検出器３００の発光部３００ａから発せられた光を受光部３００ｂで受けることができる。本実施形態では、搬送路２０２の直線部２１１ａ，２１１ｂの一部は透光性を有する透光部材２２０が配置されている。なお、透光部材２２０は、少なくとも発光部３００ａと受光部３００ｂとにおける光軸Ｓ上に設けられていればよく、搬送路２０２の周方向の全体に配置してもよいし、一部分に配置されていてもよい。

また、図２（ｂ）に示すように、発光部３００ａと受光部３００ｂとにおける光軸Ｓが搬送路２０２の内部を通過するように、発光部３００ａと受光部３００ｂとが配置されている。なお、本実施形態では、発光部３００ａと受光部３００ｂとにおける光軸Ｓが、遠心力により材料Ｆが最も片寄る部分を通る位置に発光部３００ａと受光部３００ｂとが配置されている。搬送路２０２中を気流によって材料が搬送される際に、材料Ｆがある場合は、材料は遠心力により図２（ｂ）において搬送路２０２の内部の最も右側を通る。光軸Ｓが最も材料が片寄る部分を通るため材料Ｆがあれば必ず検知でき、精度よく材料の有無状態を検出することができる。

次に、シート製造装置の動作方法について図２及び図３を用いて説明する。図３は、シート製造装置の動作方法を示す説明図である。なお、本実施形態では、シート製造装置の搬送路を搬送させる材料の有無状態を光学式検出器によって検出する方法について詳細に説明する。

まず、解繊部３０で解繊された材料Ｆ（解繊物）が解繊部３０で発生された気流によって搬送路２０２を通って分級部４０側に搬送される。そして、解繊部３０から分級部４０に搬送される際、材料は搬送路２０２の水平部２１９ａ，２１９ｂを通る。このときの材料Ｆは、図２（ａ）に示すように搬送路２０２内の全体に散らばって搬送される。

次いで、材料Ｆは搬送路２０２の曲げ部２１０ａ，２１０ｂを通る。曲げ部２１０ａ，２１０ｂは水平部２１９ａ，２１９ｂから直線部２１１ａ，２１１ｂへ材料Ｆを搬送する部分である。このときの材料Ｆは、曲げ部２１０で遠心力により一方の曲げ部２１０ａ側（曲げ部の外周側）に寄せられる。

次いで、材料Ｆは搬送路２０２の直線部２１１ａ，２１１ｂを通る。このときの材料Ｆは、気流によって搬送される材料が遠心力により一方の直線部２１１ａ側に片寄って搬送される。そして、直線部２１１ａ側に片寄って搬送される材料Ｆの有無状態を光学式検出器３００によって検出する。検出方法としては、光学式検出器３００の発光部３００ａから光を発生させ、発せられた光を受光部３００ｂによって受ける。このとき、発光部３００ａと受光部３００ｂとの間に材料Ｆが通過すると、発光部３００ａからの光が材料Ｆによって遮られ、受光部３００ｂで受ける受光量が低下する。すなわち、発光部３００ａから光を発生させ、発せられた光を受ける受光部３００ｂの受光量が大きい場合は材料Ｆが搬送されていない状態を示す。一方、発光部３００ａからの光が材料Ｆによって遮られ、受光部３００ｂで受ける受光量が低下する場合は、材料Ｆが搬送された状態を示す。これにより、材料Ｆの有無状態を検出することができる。

さらに詳細には、図３に示すように、発光部３００ａからの光を受光した受光部３００ｂの受光量（アナログ信号）を取得する。取得された受光量に基づき、受光量の閾値よりも大きい場合をＯＦＦとし、受光量の閾値よりも小さい場合をＯＮとするデジタル信号を生成する。そして、所定周期（例えば、１０ｍｓ）のクロック信号を生成させ、クロック信号の立ち上がり時におけるデジタル信号のＯＮの回数をカウントする。そして、所定時間（例えば、２０ｓｅｃ）内におけるデジタル信号のＯＮの回数をカウントする。このようにしてカウントされた回数（カウント数）と実際に搬送された材料の重量との関係式を求めることにより、カウント数により、材料Ｆの搬送重量が算出される。これにより、搬送される材料Ｆの搬送重量を管理することができ、一定量の材料の搬送が可能となる。そして、例えば、所定時間内におけるカウント数を規定しておき、検出されたカウント数が規定のカウント数よりも少ない場合には、表示や警報等により原料の投入が少ない旨を作業者等に警告することができる。また、検出されたカウント数が規定のカウント数よりも多い場合には、被解繊物Ｐｕの坪量が規定値よりも大きすぎる旨を作業者等に警告することができる。カウント数が０であれば、原料が投入されてないことを検出できる。

そして、直線部２１１ａ，２１１ｂを搬送された材料Ｆは分級部４０に投入されて、分級される。以降、堆積部７０や成形部２００等を介してシートＰｒが製造される。

以上、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

搬送路２０２には曲げ部２１０ａ，２１０ｂを有し、材料Ｆの搬送方向において曲げ部２１０ａ，２１０ｂ以後の直線部２１１ａ，２１１ｂには光学式検出器３００が設けられている。搬送路２０２を搬送される材料Ｆは、材料Ｆの搬送方向において曲げ部以後に遠心力で搬送路２０２の一方の直線部２１１ｂ側に片寄って搬送される。このため、光学式検出器３００によって材料Ｆの有無状態を容易に検出することができる。そして、当該検出に基づいて、材料Ｆの搬送量を容易に管理することができる。
材料Ｆは図２（ｂ）に示すように、搬送路２０２の断面の極一部にしか存在しない程度の量である。そのため、水平部２１９ａ，２１９ｂに光学式検出器を配置した場合、搬送路２０２の断面全体に材料Ｆが散らばると、１つの光軸上に材料Ｆが来ない可能性が高まり、材料があることを検知できなくなる。そのため、搬送路２０２の断面全体に光軸が来るように多数の検出器を配置する必要がある。一方、上記実施形態では、材料Ｆを遠心力で片寄らせることで、少ない材料を一か所に集めることができ、材料の有無状態を容易に検出することができる。また、一カ所に集めることで、光軸Ｓを多数用いる必要がなくなり、検出器を多数用いなくてもよくなる。上記実施形態では検出器を１つで検出が可能である。なお、検出器を２，３の少数にし、材料が片寄る部分に配置してもよい。これは空気中で材料Ｆを搬送する場合において有効な手段となる。
また、上記実施形態は、不織布よりも薄い紙を製造する場合に特に有効となる。紙は使用する繊維の量のバラツキによる強度への影響度が不織布よりも大きい。そのため、紙の方が不織布よりも、繊維の搬送量を管理しなければならない。なお、上記実施形態は、被解繊物Ｐｕが供給されない状態も検出できるため、不織布の製造に用いてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）上記実施形態では、搬送路２０２の曲げ部２１０は、水平部２１９ａ，２１９ｂに対してほぼ９０度曲がった構成としたが、この構成に限定されない。図４は、変形例にかかる光学式検出器及びその周辺部の構成を示す構成図である。図４（ａ）に示すように、搬送路２０２ａが螺旋形状を有している。そして、搬送路２０２ａの途中にほぼ１８０度以上の曲がった曲げ部２９１を有している。そして、曲げ部２９１に対応する位置に光学式検出器３００が配置されている。このようにしても、気流により曲げ部２９１の一方側に材料が片寄るため、材料の有無状態を検出することができる。また、図４（ｂ）に示すように、搬送路２０２ｂの途中に曲げ部としての窪み部２９２を有している。そして、窪み部２９２に対応する位置に光学式検出器３００が配置されている。このように搬送路の断面を縮小するようにしても、気流により窪み部２９２に材料が寄るため、材料の有無状態を検出することができる。つまり、遠心力を用いなくても、材料を寄せたところで検出すればよい。

（変形例２）上記実施形態では、搬送路２０２に光学式検出器３００を配置したが、この構成に限定されない。例えば、搬送路２０３や搬送路２０４等に光学式検出器３００を配置してもよい。図１において、搬送路２０３や搬送路２０４も曲げ部を有しており、この曲げ部または曲げ部よりも下流側に光学式検出器３００を設ければよい。このようにすれば、例えば、搬送路２０３に光学式検出器３００を配置した場合には、分級物の有無状態が検出され、分級物の搬送重量を管理することができる。また、搬送路２０４に光学式検出器３００を配置した場合には、選別物の有無状態が検出され、選別物の搬送重量を管理することができる。なお、曲げ部が曲がる方向は、気流による遠心力を用いる場合はどの方向でも問題ない。重力を用いる場合は、曲げ部よりも上流側の搬送路は鉛直方向下方へ向かうのが望ましいので、搬送路２０２ではなく、搬送路２０３や搬送路２０４が望ましい。

（変形例３）上記実施形態では、材料として解繊物の搬送における有無状態を検出したが、これに限定されない。シートの材料の少なくとも一部であれば、特に限定されず、例えば、繊維だけでもよいし、樹脂だけでもよいし、その他のものが含まれていてもよい。このようにしても、搬送物の有無状態を検出することができる。

（変形例４）上記実施形態では、材料Ｆの搬送方向において曲げ部２１０以後であって、曲げ部よりも下流側である直線部２１１ａ，２１１ｂに対応する位置に光学式検出器３００を配置したが、これに限定されない。例えば、曲げ部２１０に対応する位置に光学式検出器３００を配置してもよい。曲げ部２１０以後は、曲げ部および曲げ部よりも材料Ｆの搬送方向における下流側の搬送路を含む。このようにしても、曲げ部２１０において気流により曲げ部２１０の一方の曲げ部２１０ａに片寄るため、材料Ｆの有無状態を検出することができる。

１…シート製造装置、１０…供給部、２０…粗砕部、３０…解繊部、４０…分級部、５０…選別部、６０…添加物投入部、７０…堆積部、１００…搬送部、２００…成形部、２０１，２０２，２０３，２０４…搬送路、２０２ａ，２０２ｂ…搬送路、２１０…曲げ部、２１０ａ，２１０ｂ…曲げ部、２１１ａ，２１１ｂ…直線部、２１９ａ，２１９ｂ…水平部、２２０…透光部材、２９１…曲げ部、２９２…曲げ部としての窪み部、３００…光学式検出器、３００ａ…発光部、３００ｂ…受光部。

Claims (5)

1. シートの材料の少なくとも一部を空気中で流す搬送路と、
   前記材料を用いて前記シートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、
   前記搬送路は前記搬送路が曲がっている曲げ部を有し、
   前記曲げ部または前記材料の搬送方向において前記曲げ部よりも下流側の搬送路に、前記材料を検出する光学式検出器を備えたことを特徴とするシート製造装置。
2. 請求項１に記載のシート製造装置において、
   前記搬送路の少なくとも一部は前記光学式検出器から発光した光が透過することを特徴とするシート製造装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のシート製造装置において、
   前記材料の少なくとも一部が解繊される解繊部と、
   前記材料を堆積させる堆積部と、を備え、
   前記搬送路は前記解繊部よりも前記搬送方向の下流で、前記堆積部より前記搬送方向の上流にあることを特徴とするシート製造装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシート製造装置において、
   前記搬送路は前記曲げ部の両側に直線部を有し、前記直線部の開き角度は４５度以上１５０度以下であることを特徴とするシート製造装置。
5. 曲げ部を有する搬送路にシートの材料の少なくとも一部を空気中で流し、
   前記曲げ部または前記材料の搬送方向において前記曲げ部よりも下流側の搬送路に配置された光学式検出器で前記材料を検出することを特徴とするシート製造方法。

Images