JP2015178686A - シート製造装置及びシート製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 気流で被解繊物を解繊部へ送りつつ、解繊部への気流の影響を低減するシート製造装置及びシート製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るシート製造装置１００は、被解繊物を空気中で解繊する解繊部２０と、解繊部２０へ被解繊物を搬送する搬送部１１０と、解繊部２０で解繊された解繊物を用いてシートＳを形成する形成部７０と、を備えるシート製造装置１００である。搬送部１１０は、気流で搬送された被解繊物と前記気流とを、気流と被解繊物とに分離し、被解繊物を解繊部２０へ搬送する分離部１１４を有する。
【選択図】図５

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、シート製造装置においては、繊維を含む原料を水に投入し、主に機械的作用により離解して、抄き直す、いわゆる湿式方式が採用されている。このような湿式方式のシート製造装置は、大量の水が必要であり、装置が大きくなる。さらに、水処理施設の整備のメンテナンスに手間がかかる上、乾燥工程に係るエネルギーが大きくなる。

そこで、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シート製造装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１には、乾式解繊機において紙片を繊維状に解繊し、サイクロンにおいて繊維の脱墨を行い、脱墨された繊維を、フォーミングドラム表面の小孔スクリーンを通過させて、メッシュベルト上に堆積させ、裁断機で裁断して紙を成形することが記載されている。

このように、フォーミングドラムを通過しなかった解繊物や裁断機で裁断された際の端材を紙再生装置で再利用することが望まれている。その場合、解繊物や端材は、フォーミングドラムを通過させるために乾式解繊機まで戻して再度解繊する必要がある。フォーミングドラムや裁断機などの各処理部と乾式解繊機とは距離があるため、端材は気流で乾式解繊機へ送られることになる。

特開２０１２−１４４８１９号公報

しかし、特許文献１に記載された紙再生装置では、解繊物や端材を気流とともにそのまま乾式解繊機に送ってしまうと、その気流が乾式解繊機内に影響を及ぼし、解繊物や端材が解繊部内を速く通過しすぎてしまい、解繊が不十分になる。

そこで、本発明は、気流で被解繊物を解繊部へ送りつつ、解繊部への気流の影響を低減するシート製造装置及びシート製造方法を提供することを目的とする。

本発明は前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、以下の態様又は適用例として実現することができる。

（１）本発明に係るシート製造装置の一態様は、
被解繊物を空気中で解繊する解繊部と、
前記解繊部へ被解繊物を搬送する搬送部と、
前記解繊部で解繊された解繊物を用いてシートを形成する形成部と、を備えるシート製造装置であって、
前記搬送部は、気流で搬送された被解繊物と前記気流とを、前記気流と前記被解繊物とに分離し、前記被解繊物を前記解繊部へ搬送する分離部を有することを特徴とする。

このようなシート製造装置によれば、気流と被解繊物を分離して、被解繊物を解繊部へ搬送するので、解繊部に対する気流の影響を低減できる。

（２）本発明に係るシート製造装置において、
前記分離部は、前記気流で搬送された前記被解繊物が衝突する衝突部を有し、
前記衝突部により、前記気流が流れる方向と前記被解繊物が前記解繊部へ搬送される方向を異ならせてもよい。

このようなシート製造装置によれば、衝突部により被解繊物が搬送される方向とは異なる方向へ気流を誘導することで、解繊部への気流の影響を低減できる。

（３）本発明に係るシート製造装置において、
前記衝突部が移動し、前記被解繊物が自重落下可能としてもよい。

このようなシート製造装置によれば、気流とともに搬送された被解繊物は、衝突部に衝突するが、衝突部が移動することで、被解繊物は気流により衝突部に押し付けられる力が弱まり自重で落下することができる。一方、気流は衝突部により、落下する被解繊物とは異なる方向へ誘導されるので、解繊部への気流の影響を低減できる。

（４）本発明に係るシート製造装置において、
前記衝突部は、回転してもよい。

このようなシート製造装置によれば、回転することで容易に衝突部を移動できる。

（５）本発明に係るシート製造装置において、
前記衝突部は、直線状に移動してもよい。

このようなシート製造装置によれば、直線移動することで容易に衝突部を移動できる。

（６）本発明に係るシート製造装置において、
前記衝突部は、複数の開口を有し、
前記開口の大きさは前記被解繊物の大きさよりも小さくてもよい。

このようなシート製造装置によれば、被解繊物は開口を通過しないで衝突部に衝突して落下することができ、気流は開口を通過して解繊部への気流の影響を低減できる。

（７）本発明に係るシート製造装置において、
前記衝突部は、開口を有しない平面であり、
前記平面は前記被解繊物が搬送される方向と前記気流が流れる方向とを異ならせるように傾斜してもよい。

このようなシート製造装置によれば、衝突部は傾斜しているので、被解繊物と気流とを分離でき、解繊部への気流の影響を低減できる。

（８）本発明に係るシート製造方法の一態様は、
被解繊物を空気中で解繊し、
解繊部へ被解繊物を搬送し、
前記解繊部で解繊された解繊物を用いてシートを形成する、シート製造方法であって、
気流で搬送された被解繊物と前記気流とを、前記気流と前記被解繊物とに分離し、前記被解繊物を前記解繊部へ搬送することを特徴とする。

このようなシート製造方法によれば、気流と被解繊物を分離して、被解繊物を解繊部へ搬送するので、解繊部に対する気流の影響を低減できる。

本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 解繊物を模式的に示す図。 解繊物を模式的に示す図。 未解繊片を模式的に示す図。 本実施形態に係るシート製造装置の分離部を模式的に示す側面図。 本実施形態に係るシート製造装置の分離部を模式的に示す正面図。 本実施形態に係るシート製造装置の分離部の衝突部を部分的に拡大した平面図。 本実施形態に係るシート製造装置の分離部の第１の変形例を模式的に示す側面図。 本実施形態に係るシート製造装置の分離部の第２の変形例を模式的に示す平面図。

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。

１．シート製造装置
まず、本実施形態に係るシート製造装置１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るシート製造装置１００を模式的に示す図である。なお、便宜上、図１では、選別部４０及びほぐし部６０を簡略化して図示している。

シート製造装置１００は、図１に示すように、繊維を含む原料を空気中で解繊する解繊部２０と、解繊部２０で被解繊物を搬送する搬送部１１０と、解繊部２０で解繊された解繊物を用いてシートＳを形成する形成部７０と、を備える。なお、図１に示す本実施形態では、さらに、粗砕部１０と、分級部３０と、選別部４０と、樹脂供給部５０と、ほぐし部６０と、を含んだ例を用いて説明する。

１．１．粗砕部
粗砕部１０は、パルプシートや投入されたシート（例えばＡ４サイズの古紙）などの原料を、空気中で裁断して細片にする。細片の形状や大きさは、特に限定されないが、例えば、数ｃｍ角の細片である。図示の例では、粗砕部１０は、粗砕刃１１を有し、粗砕刃１１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１０には、原料を連続的に投入するための自動投入部９が設けられていてもよい。

粗砕部１０によって裁断された細片は、ホッパー５で受けてから第１管部８１を介して、解繊部２０へ搬送される。第１管部８１は、解繊部２０の導入口２１と連通している。第１管部８１及び後述する第２〜第６管部８２〜８６の形状は、例えば管状である。

１．２．解繊部
解繊部２０は、細片（被解繊物）を解繊処理する。解繊部２０は、細片を解繊処理することにより、繊維状に解きほぐされた繊維２を生成する。ここで、図２及び図３は、解きほぐされた繊維２を模式的に示す図である。

ここで、「解繊処理」とは、複数の繊維が結着されてなる細片を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。解繊部２０を通過したものを「解繊物」という。「解繊物」には、解きほぐされた繊維２の他に、繊維を解きほぐす際に繊維から分離した樹脂（複数の繊維同士を結着させるための樹脂）粒や、インク、トナー、にじみ防止材等のインク粒を含んでいる場合もある。この後の記載において、「解繊物」は解繊部２０を通過したものの少なくとも一部であり、解繊部２０を通過した後に添加されたものが混ざっていてもよい。解繊部２０により解繊処理されたもののうち、後述する選別部４０に供給されるものを「解繊処理された解繊物」という。解きほぐされた繊維２の形状は、ひも（ｓｔｒｉｎｇ）状や平ひも（ｒｉｂｂｏｎ）状である。しかし、解きほぐされた繊維２は、図２に示すように、他の解きほぐされた繊維と絡み合っていない状態（独立した状態）で存在するが、図３に示すように、他の解きほぐされた繊維２と絡み合って塊状となった状態（いわゆる「ダマ」を形成している状態）で存在する場合もある。解きほぐされた繊維２の長さ（解きほぐされた繊維２の長手方向の長さ、以下、「繊維長」ともいう）は、例えば、５０μｍ以上１０ｍｍ以下である。なお、「繊維長」とは、独立した１本の繊維の両端を必要に応じて破断しないように引張り、その状態でほぼ直線状の状態に置いたときの両端間の距離である。解きほぐされた繊維２の断面形状は、特に限定されず、多角形であってもよいし、円形や楕円形であってもよい。以下では、「繊維」の記載は、解きほぐされた繊維のことを主に指すこととする。

また、「解繊物」には「未解繊片」を含む場合がある。「未解繊片」とは、図４に模式的に示すように、繊維状に解繊されておらずに、解繊部２０に導入された細片が千切れた破片である。すなわち、未解繊片４は、解繊部２０における解繊処理をされたけど解繊されていない細片のことである。未解繊片４の形状は、特に限定されず、未解繊片４の大きさは、例えば、ふるい分け法によって測定した試験用ふるいの目開きで表すと、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。なお、「解繊処理」とは、駆動している解繊部２０に、被解繊物（細片）を導入して排出することを意味し、上記のように、解繊されていない未解繊片４を生成する場合も含む。

解繊部２０は、細片に付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止材等のインク粒を繊維から分離させる。樹脂粒及びインク粒は、解繊物とともに、排出口２２から排出される。

解繊部２０は、回転刃によって、導入口２１から導入された細片を、解繊処理する。解繊部２０は、空気中において乾式で解繊を行う。

解繊部２０の回転数は、３０００ｒｐｍ以上１００００ｒｐｍ以下である。回転数が３０００ｒｐｍより小さい場合は、未解繊片４の割合が大きくなる場合がある。回転数が１００００ｒｐｍより大きい場合は、比較的短い繊維の割合が大きくなる場合があり、製造されるシートの強度を低下させる原因となる。

解繊部２０は、気流を発生させる機構を有していることが好ましい。この場合、解繊部２０は、自ら発生する気流によって、導入口２１から、細片を気流とともに吸引し、解繊処理して、排出口２２へと搬送することができる。排出口２２から排出された解繊物は、図１に示すように、第２管部８２を介して、分級部３０に導入される。なお、気流発生機構を有していない解繊部２０を用いる場合には、細片を導入口２１に導く気流を発生する機構を、外付けで設けてもよい。

１．３．分級部
分級部３０は、解繊物から、樹脂粒、インク粒を分離して除去する。分級部３０としては、気流式分級機を用いる。気流式分級機は、旋回気流を発生させ、遠心力と分級されるもののサイズと密度によって分離するものであり、気流の速度及び遠心力の調整によって、分級点を調整することができる。具体的には、分級部３０としては、サイクロン、エルボージェット、エディクラシファイヤーなどを用いる。特にサイクロンは、構造が簡便であるため、分級部３０として好適に用いることができる。以下では、分級部３０として、サイクロンを用いた場合について説明する。

分級部３０は、導入口３１と、導入口３１が接続された円筒部３２と、円筒部３２の下方に位置し円筒部３２と連続している逆円錐部３３と、逆円錐部３３の下部中央に設けられている下部排出口３４と、円筒部３２上部中央に設けられている上部排出口３５と、を有している。

分級部３０において、導入口３１から導入された解繊物をのせた気流は、外径１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下程度の円筒部３２で円周運動に変わる。これにより、導入された解繊物には、遠心力がかかって、第１分級物（繊維２及び未解繊片４）と、第１分級物より小さくて密度も低い第２分級物（樹脂粒、インク粒）と、に分離される。第１分級物は、下部排出口３４から排出され、第３管部８３を通って選別部４０の導入口４６に導入される。一方、第２分級物は、上部排出口３５から第４管部８４を通って分級部３０の外部に排出される。このように、樹脂粒は、分級部３０によって外部に排出されるため、後述する樹脂供給部５０によって樹脂が供給されても、解繊物に対して樹脂が過剰になることを防ぐことができる。

なお、分級部３０により第１分級物と第２分級物に分離すると記載したが、完全に分離できる訳ではない。第１分級物のうち比較的小さいものや密度の低いものは第２分級物とともに外部に排出される場合がある。第２分級物のうち比較的密度の高いものや第１分級物に絡まってしまったものは第１分級物とともに選別部４０へ導入される場合もある。また、原料が古紙でなくパルプシートのような場合は第２分級物に相当するものが含まれていないため、シート製造装置１００として分級部３０が無くてもよい。そのため、選別部４０へ導入されるものは、分級部３０により分級されたものだけではない。そこで本願では、解繊部２０を通過したものであって、選別部４０へ導入されるものを「解繊処理された解繊物」と呼び、解きほぐされた繊維２や未解繊片４の他に少量の樹脂粒やインク粒などが入っている場合があるものとする。

１．４．選別部
本実施形態のシート製造装置１００は、選別部４０を有してもよい。選別部４０は、解繊部２０において解繊処理された解繊物を、繊維の長さによって選別することができる。なお、上記の分級部３０では、微細な樹脂粉等が取除かれると述べたが、選別部４０はそのような機能を有してもよい。したがって、選別部４０は、解繊部２０の下流で、ほぐし部６０よりも上流に設けられる。

選別部４０としては、篩（ふるい）を用いることができる。ここで、選別部４０は、網（フィルター、スクリーン）を有し、網を通過可能な大きさのものと、通過できない大きさのものとを選別する。選別部４０は、導入口４６と、排出口４７と、を有している。選別部４０は、後述するほぐし部６０と同様に構成することができるが、ほぐし部６０のように導入された材料の全てを通過させるのではなく、一部の成分を除去する機能を有する。選別部４０の例としては、モーターによって回転することができる円筒の篩である。選別部４０の網は、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ことができる。

選別部４０を設けることにより、解繊物又は混合物に含まれる、網の目開きの大きさより小さい繊維又は粒子と、網の目開きの大きさより大きい繊維や未解繊片やダマとを分けることができる。そして、選別された物質は、製造されるシートＳに応じて選択して用いることがでる。選別部４０の篩を通過した解繊物は、ホッパー６で受けてから第６管部８６を介して、ほぐし部６０の導入口６６に搬送される。また、選別部４０によって取除かれた物質は、図示しない排出口から粗砕部１０に戻してもよい。

１．５．樹脂供給部
樹脂供給部５０は、供給口５１から第６管部８６に空気中で樹脂を供給する。すなわち、樹脂供給部５０は、選別部４０の開口を通過した通過物が選別部４０からほぐし部６０に向かう経路に（選別部４０とほぐし部６０との間に）、樹脂を供給する。樹脂供給部５０としては、第６管部８６に樹脂を供給することができれば特に限定されないが、スクリューフィーダー、サークルフィーダーなどを用いる。

なお、解繊物と樹脂とを混合させる機構は、ターボブロワに限定されず、ジューサーミキサーのように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。

樹脂供給部５０から供給される樹脂は、複数の繊維を結着させるための樹脂である。樹脂が第６管部８６に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、後述する形成部７０を通過する際に硬化して、複数の繊維を結着させる。

樹脂供給部５０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、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ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、などが挙げられる。これらの樹脂は、単独又は適宜混合して用いてもよい。

樹脂供給部５０から供給される樹脂は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。樹脂が繊維状である場合、樹脂の繊維長は、繊維２の繊維長以下であることが好ましい。具体的には、樹脂の繊維長は、３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下である。樹脂の繊維長が３ｍｍより大きいと、ほぐし部６０の開口を通過できない場合があり、また繊維２と均一性よく混合することが困難な場合がある。樹脂が粉末状である場合、樹脂の粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上２０μｍ以下である。樹脂の粒径が１μｍより小さいと、繊維２同士を結着させる結着力が低下する場合がある。樹脂の粒径が２０μｍより大きいと、繊維２と均一性よく混合することが困難な場合があり、また繊維２への付着力が低下して繊維２から離脱する場合がある。

樹脂供給部５０から供給される樹脂の量は、製造されるシートの種類に応じて、適切に設定される。なお、繊維２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２を着色するための着色剤や、繊維２の凝集を防止するための凝集防止材を、供給してもよい。供給された樹脂は、第６管部８６内に設けられた混合部（図示せず）によって、選別部４０の開口を通過した通過物と混合される。混合部は、通過物と樹脂とを、混合させながら、ほぐし部６０に搬送するための気流を発生する。通過物は、第６管部８６を通過する際に、図３に示すように互いに絡み合う場合がある。

１．６．ほぐし部
ほぐし部６０は、絡み合った通過物をほぐす。さらに、ほぐし部６０は、樹脂供給部５０から供給される樹脂が繊維状である場合、絡み合った樹脂をほぐす。また、ほぐし部６０は、後述する堆積部７２に、通過物や樹脂を均一に堆積する。つまり、「ほぐす」という言葉は、絡み合ったものをバラバラにする作用や均一に堆積させる作用を含むものである。なお、絡み合ったものが無ければ均一に堆積させる作用となる。

ほぐし部６０としては、篩を用いる。ほぐし部６０は、図１に示すように、図示しないモーターによって回転することができる円筒状の回転式の篩である。ここで、ほぐし部６０として用いられる「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。

ほぐし部６０は、導入口６６を有している。

ほぐし部６０は、図示しない複数の開口を有している。ほぐし部６０の開口の大きさは、選別部４０の開口の大きさ以上である。すなわち、ほぐし部６０の開口の大きさは、選別部４０の開口の大きさと同じか、選別部４０の開口の大きさよりも大きい。ただし、ほぐし部６０の開口の大きさの上限は５ｍｍである。ほぐし部６０の開口の大きさが５ｍｍ以下とすることで、繊維同士が絡み合ったダマを通過させず、ほぐして通過させることができる。

選別部４０の開口を通過した通過物はほぐし部６０の開口を通過できるので、この開口は目詰まりをすることがなく、この開口を通過できずにほぐし部６０内に残留する残留物はほとんどない。また、選別部４０の開口を通過した後に、第６管部８６内において絡み合った繊維や樹脂があったとしても、ほぐし部６０の開口を通過する際にほぐされる。そのため、この開口を通過した繊維、樹脂は均一な厚み、密度で後述する堆積部７２に堆積する。

なお、「絡み合った繊維をほぐす」とは、絡み合った繊維を完全にほぐす場合（全ての繊維がほぐれた状態にする場合）と、絡み合った繊維がほぐし部６０の開口を通過できる程度に絡み合った繊維の一部をほぐす場合と、を含む。「絡み合った樹脂をほぐす」という意味ついても同様である。また、ほぐし部６０の開口の目開きの大きさであれば、それを通過する解繊物が絡み合っていても地合いとして問題にならない。また、「均一に堆積」とは、堆積された堆積物が同じ厚み、同じ密度で堆積されている状態を言う。ただし、堆積物全てがシートとして製造される訳ではないため、シートになる部分が均一であればよい。「不均一に堆積」は均一に堆積していない状態を言う。

ほぐし部６０の開口を通過した解繊物及び樹脂は、形成部７０の堆積部７２に堆積される。

１．７．堆積部
堆積部７２は、ほぐし部６０の開口を通過した解繊物及び樹脂を受けて堆積させる。堆積部７２は、ほぐし部６０の下方に位置している。堆積部７２は、ほぐし部６０の開口を通過した解繊物及び樹脂を受けるもので、例えば、メッシュベルトである。メッシュベルトには、張架ローラー７４によって張架されるメッシュが形成されている。堆積部７２は、張架ローラー７４が自転することによって移動する。堆積部７２が連続的に移動しながら、ほぐし部６０から解繊物及び樹脂が連続的に降り積もることにより、堆積部７２上に厚さの均一なウェブＷが形成される。

なお、図示はしないが、ほぐし部６０の下方に堆積部７２を介して位置し、下方に向く気流（ほぐし部６０から堆積部７２に向く気流）を発生させるサクション装置が設けられていてもよい。これにより、空気中に分散させた解繊物及び樹脂を吸引することができ、ほぐし部６０からの排出速度を大きくすることができる。その結果、シート製造装置１００の生産性を高くすることができる。また、サクション装置によって、解繊物及び樹脂の落下経路にダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物や樹脂が絡み合うことを防ぐことができる。

堆積部７２として用いられるメッシュベルトの材質は、金属、樹脂、不織布などである。メッシュベルトの穴径（直径）は、例えば、６０μｍ以上２５０μｍ以下である。メッシュベルトの穴径が６０μｍより小さいと、上記のサクション装置によって安定した気流を形成することが困難な場合がある。メッシュベルトの穴径が２５０μｍより大きいと、メッシュの間に繊維が入り込んで、製造されたシートの表面の凹凸が大きくなる場合がある。

以上のように、ほぐし部６０及び堆積部７２（ウェブ形成工程）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。次いで、図１に示すように、メッシュベルトからなる堆積部７２上に形成されたウェブＷは、メッシュベルトの回転移動により搬送される。そして、メッシュベルト上に形成されたウェブＷは、この例では、形成部７０へと搬送される。

１．８．形成部
形成部７０は、図１に示すように、加圧部９０と、加熱部９２と、裁断部９４と、を有している。形成部７０は、堆積部７２上に堆積したウェブＷを用いて、シートＳを成形する。以下、形成部７０について、具体的に説明する。

１．８．１．加圧部
加圧部９０は、ほぐし部６０の下流側であって、加熱部９２の上流側に配置されている。加圧部９０は、ほぐし部６０、堆積部７２を経て、シート状に形成され、ウェブＷを加熱せずに加圧するものである。従って、加圧部９０は、ヒーター等の加熱手段を有していない。すなわち、加圧部９０は、いわゆるカレンダー処理を行う構成である。

加圧部９０では、ウェブＷを加圧（圧縮）することにより、ウェブＷ中の繊維同士の間隔（距離）が縮められ、ウェブＷの密度を高める。加圧部９０は、図１に示すように、ローラーによりウェブＷを挟み込んで加圧するように構成されており、一対の加圧ローラー９１を有している。加圧部９０は、ウェブＷの搬送方向において上流側に配置された第１加圧部９０ａとその下流側に配置された第２加圧部９０ｂとを備え、第１加圧部９０ａ及び第２加圧部９０ｂがそれぞれ一対の加圧ローラー９１を備えている。また、第１加圧部９０ａと第２加圧部９０ｂとの間には、ウェブＷの搬送を補助するガイドＧが配置されている。

加圧部９０の加圧力は、加熱部９２による加圧力より大きくなるように設定されることが好ましい。例えば、加圧部９０の加圧力は、９２０〜３０００ｋｇｆ、加熱部９２の加圧力は、３０〜２００ｋｇｆに設定することが好ましい。このように、加熱部９２よりも加圧部９０の加圧力の方を大きくすることにより、加圧部９０によってウェブＷに含まれる繊維間の距離を十分短くでき、その状態で加熱加圧することにより薄くて高密度で高強度のシートを形成することができる。

なお図示した加圧部９０は、一対の加圧ローラー９１が２組ある例であるが、加圧部９０を採用し、加圧部９０に加圧ローラー９１を採用する場合には、加圧ローラー９１の数や配置は限定されず、上記作用を達成できる範囲で任意に構成することができる。

１．８．２．加熱部
加熱部９２は、上記の加圧部９０よりも下流側に設けられる。

加熱部９２は、上記のほぐし部６０において混ぜ合された混合物を加熱し、複数の繊維を互いに添加物を介して結着させる。また、混合物に水分を添加している場合は、繊維間に水素結合が形成された状態を形成してもよい。調湿された混合物は、例えば、ウェブ状に成形されたものであってもよい。また、加熱部９２が、混合物を所定の形状に成形する機能を有してもよい。

本明細書において、「複数の繊維同士を添加物を介して結着する」とは、解繊物中の繊維と添加物とが離れにくい状態や、繊維と繊維との間に添加物の樹脂が配置され、繊維と繊維とが添加物を介して離れ難くなっている状態をいう。また、結着とは、接着を含む概念であって２種以上の物体が接触して離れにくくなった状態を含む。また、繊維と繊維とが複合体を介して結着した際に、繊維と繊維とが平行に又は交差してもよいし、１本の繊維に複数の繊維が結着してもよい。また、「繊維が水素結合される」とは、複数の繊維が互いに水素結合によって、部分的又は全面的に結合（結着）されることを指す。

添加物の構成成分の１つである樹脂が、熱可塑性樹脂である場合には、そのガラス転移温度（軟化点）又は融点付近以上の温度に加熱すると、樹脂が軟化したり溶けたりし、その後、温度が低下した際に固化する。樹脂が軟化して繊維に絡み合うように接触し、樹脂が固化することで繊維と添加物とを互いに結着することができる。また、固化する際に他の繊維が結着することで、繊維と繊維を結着する。なお、樹脂のガラス転移温度、融点、軟化点等は、繊維の分解温度、炭化温度よりも低いことが好ましく、そのような関係となるように両者の種類を組み合わせて選択することが好ましい。

一方、加熱部９２は、堆積部７２の下流で調湿した場合、混合物に含まれる水分の一部又は全部を蒸発させる。これにより、繊維間に介在した水分子が減少する（除去される）ことによって、繊維同士の水素結合を形成することができる。したがって、加熱部９２は、水の沸点以上の温度に設定されることが好ましいが、水素結合させることができれば、水の沸点以下の温度に加熱するものであってもよい。

また、加熱部９２においては、混合物に熱を与えることの他に圧力を加えてもよく、その場合には、加熱部９２は、目的とするシートＳの形態に応じて、混合物を所定の形状に成形する機能を有することになる。加えられる圧力の大きさは、成形されるシートＳの種類により適宜調節されるが、１００ｋＰａ以上１ＭＰａ以下とすることができる。加えられる圧力が小さければ、空隙率の大きいシートが得られ、大きければ空隙率の小さい（密度の高い）シートが得られることになる。

加熱部９２の具体的な構成としては、加熱ローラー（ヒーターローラー）、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、フラッシュ定着器などが挙げられる。図１に示す本実施形態のシート製造装置１００では、加熱部９２は、加熱ローラー９３によって構成されている。図示の例では、加熱部９２は、加圧部９０（後述）によって加圧されたウェブＷを加熱するものである。また、加熱部９２は、ウェブＷを加圧する機能を担ってもよい。そして、ウェブＷを加熱することにより、ウェブＷに含まれる繊維同士を添加物及び水素結合を介して結着させることができる。

図示の例では、加熱部９２は、ローラーによりウェブＷを挟み込んで加熱及び加圧するように構成されており、一対の加熱ローラー９３を有している。一対の加熱ローラー９３は、それぞれの中心軸は平行である。また、加熱部９２はローラー等によって構成できる他、平板状のプレス部によっても構成することができる。ここでは詳細な説明を省略するが、加熱部９２として平板状のプレス部を用いる場合は、比較的厚いシート、例えば低密度の不織布等に向いている。これは、加熱ローラーを用いるよりも平板状のプレス部の方がウェブＷに対する接触時間を長く取れるので、厚みが大きくてウェブ全体に熱を伝わらせるのに時間がかかるようなシートに向いている。なお、平板状のプレス部の上流側に加圧部９０はなくてもよい。この場合は、加圧部９０により高密度に圧縮しないので、比較的低密度のシートに向いている。平板状のプレス部を用いるのは、紙よりも不織布の方が向いている。

加熱部９２は、ウェブＷの搬送方向において上流側に配置された第１加熱部９２ａとその下流側に配置された第２加熱部９２ｂとを備えており、第１加熱部９２ａ及び第２加熱部９２ｂがそれぞれ一対の加熱ローラー９３を備えている。また、第１加熱部９２ａと第２加熱部９２ｂとの間には、ウェブＷの搬送を補助するガイドＧが配置されている。

なお図示した加熱部９２は、一対の加熱ローラー９３が２組ある例であるが、加熱ローラー９３の数や配置は限定されず、上記作用を達成できる範囲で任意に構成することができる。また、各加熱部９２の加熱ローラー９３の構成（離型層・弾性層・芯金の厚みや材質、ローラーの外径）や加熱ローラー９３を圧接する荷重は、各加熱部９２によって異なっていてもよい。

上記したように、加熱部９２（加熱工程）を経ることにより、添加物に含まれる樹脂が溶融し、解繊物中の繊維と絡みやすくなるとともに繊維間が結着される。また、水素結合によって繊維間が結合してもよい。解繊物及び添加物の混合物は、加熱部９２を経ることによりシートＳとなる。

１．８．３．裁断部
本実施形態のシート製造装置１００では、加熱部９２よりも下流側に、シートＳを裁断する裁断部９４が設けられている。裁断部９４は、ウェブＷ（加熱部９２を経たウェブＷはシートＳとなっている。）の搬送方向に沿って、第１裁断部９４ａ及び第２裁断部９４ｂが配置されている。

第１裁断部９４ａは、カッターを備え、ウェブＷの搬送方向と交差する方向で連続状のシートＳを所定の長さに設定された裁断位置に従って枚葉状に裁断する。また、第１裁断部９４ａよりシートＳの搬送方向の下流側には、シートＳの搬送方向に沿ってシートＳを裁断する第２裁断部９４ｂが配置されている。第２裁断部９４ｂは、カッターを備え、シートＳの搬送方向における所定の裁断位置に従って裁断（切断）する。これにより、所望するサイズのシートＳが形成され、裁断してシートＳから切除された端材Ｒは搬送部１１０により粗砕部１０へ搬送される。そして、裁断されたシートＳは、スタッカー９５等に積載される。

１．９．搬送部
図１に示すように、搬送部１１０は、解繊部２０へ被解繊物である端材Ｒを搬送する。搬送部１１０は、裁断部９４の下方から粗砕部１０の上方まで延びる搬送管１１２を有してもよい。搬送管１１２は、裁断部９４で発生した端材Ｒを気流で搬送する管体である。搬送管１１２には、図示しないブロアが接続されてもよい。ブロアにより発生させた気流を搬送管１１２内に導入し、端材Ｒを気流によって粗砕部１０の上方まで搬送することができる。

ここで、本実施形態に係るシート製造装置１００において被解繊物は裁断部９４で出された端材Ｒとして説明するが、これに限らず、他の処理部、例えば、選別部４０から出た解繊物を再度解繊部２０へ戻す場合には、その解繊物を被解繊物としてもよい。

図５は、本実施形態に係るシート製造装置１００の分離部１１４を模式的に示す側面図である。図６は、本実施形態に係るシート製造装置１００の分離部１１４を模式的に示す正面図である。図７は、本実施形態に係るシート製造装置１００の分離部１１４の衝突部１１６を部分的に拡大した平面図である。

図５及び図６に示すように、搬送部１１０は、気流で搬送された被解繊物である端材Ｒと気流とを、気流と端材Ｒとに分離し、端材Ｒを解繊部２０へ搬送する分離部１１４を有する。このように気流と端材Ｒを分離することで、解繊部２０に対する気流の影響を低減できる。

分離部１１４は、搬送管１１２の開放端部と対向し、気流で搬送された端材Ｒが衝突する衝突部１１６を有する。

衝突部１１６は、図６及び図７に示すように、複数の開口１１６ａを有する。開口１１６ａの大きさは、端材Ｒの大きさよりも小さい。気流は、搬送管１１２の先端部の開口から衝突部１１６に向けて吹き付けられる。気流とともに端材Ｒは衝突部に衝突する。このようにすることで、端材Ｒは開口１１６ａよりも大きいので開口１１６ａを通過せず、気流は開口１１６ａを通過する。端材Ｒは開口を通過しないで方向Ｅへ落下する。気流は開口１１６ａを通過して方向Ｄへ向かう。衝突部１１６は、気流が流れる方向Ｄと端材Ｒが解繊部２０へ搬送される方向Ｅとを異ならせることができる。このように、衝突部１１６により端材Ｒが搬送される方向Ｅとは異なる方向へ気流を誘導し分離することで、解繊部２０への気流の影響を低減できる。

衝突部１１６は、円板状の平面に複数の開口１１６ａが形成されている。衝突部１１６は、平織り金網や溶接金網などの金網から構成してもよい。開口１１６ａは、図７に示すように、衝突部１１６における網の目であってもよい。衝突部１１６は、金属からなる線状の複数の線部１１６ｂを有し、開口１１６ａは、線部１１６ｂに囲まれた貫通孔部分である。開口１１６ａの形状は、端材Ｒを通過せず、気流を通すという機能を持てば特に限定されず、多角形、円形、楕円形などであってもよいが、図７に示す例では、正方形である。複数の開口１１６ａの形状や大きさは、同じであることが好ましい。複数の開口１１６ａは、均一性よく衝突部１１６の全体に配置されていることが好ましい。

なお、衝突部１１６は、金網の代わりに、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を用いてもよいし、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てもよい。エキスパンドメタルを用いる場合、開口１１６ａとは、金属板に入れた切れ目を引き延ばして形成される穴のことである。パンチングメタルを用いる場合、開口１１６ａとは、金属板にプレス機等で形成された穴のことである。また、開口１１６ａを有する部材を金属以外の材質で作ってもよい。

衝突部１１６は、回転軸Ｑを円の中心として回転移動可能な円板状である。また、衝突部１１６は搬送管１１２よりも大きい。衝突部１１６が移動することにより、端材Ｒが自重落下可能である。気流とともに搬送された端材Ｒは、衝突部１１６に衝突するが、そのままでは端材Ｒは気流により衝突部１１６に押し付けられ自重で落下できない端材Ｒがある。衝突部１１６が回転移動することで、衝突部１１６に押し付けられていた端材Ｒも移動する。気流は衝突部１１６とともに移動はしないので、移動した端材Ｒは気流から逃れ、気流により衝突部１１６に押し付けられる力が弱まることで自重で落下することができる。

衝突部１１６は、鉛直方向に延びるように配置（図１を参照）されることが好ましいが、これに限らず、端材Ｒの落下に影響しない範囲であり、かつ、通過物の落下に影響しない範囲で傾斜して設けてもよい。例えば、垂直方向に対して±３０度程度まで傾斜させることができる。

衝突部１１６の移動は、回転することで容易に衝突部を移動できる。衝突部１１６を回転することで、端材Ｒは気流の影響を逃れることができる。図６における衝突部１１６は、左回りに回転している例を示している。

衝突部１１６の回転手段は、回転用羽根Ｆであってもよい。回転用羽根Ｆは、衝突部１１６における端材Ｒが衝突する面とは反対側の面に固定されている。回転用羽根Ｆは、複数枚あり、風車の羽根のように搬送管１１２からの気流を受けて衝突部１１６を回転させる。このようにすれば、衝突部１１６の動力は端材Ｒを搬送する気流だけでよいので、エネルギー効率に優れる。なお、衝突部１１６を気流によらず回転させるために、モーターを回転軸Ｑに固定してもよい。

また、分離部１１４は、衝突部１１６で分離された端材Ｒを粗砕部１０へ導くガイド１１８ａ，１１８ｂを有してもよい。ガイド１１８ａ，１１８ｂは、衝突部１１６の回転方向に沿って配置され、自重で落下した端材Ｒを粗砕部１０の上方へ導くことができる。また、ガイド１１８ａは、衝突部１１６の表面に沿って配置され、衝突部１１６に張り付いている端材Ｒに接触して掻き取り、粗砕部１０へ自重で落下させることができる。

自重で落下した端材Ｒは、図１に示すように、漏斗状の粗砕部１０に導入され、粗砕された後、解繊部２０に搬送される。端材Ｒは、粗砕部１０へ自重で落下しており、解繊部２０に対する搬送部１１０の気流の影響を低減できる。

１．１０．作用効果
シート製造装置１００によれば、気流と被解繊物（端材）を分離して、被解繊物（端材）を解繊部２０へ搬送するので、解繊部２０に対する気流の影響を低減できる。

２．シート製造方法
本実施形態に係るシート製造方法は、上記シート製造装置１００により実施することができる。

シート製造方法は、被解繊物を空気中で解繊し、解繊部２０へ被解繊物を搬送し、解繊部２０で解繊された解繊物を用いてシートＳを形成する、シート製造方法であって、気流で搬送された被解繊物（端材Ｒ）と気流とを、気流と被解繊物（端材Ｒ）とに分離し、被解繊物（端材Ｒ）を解繊部２０へ搬送することを特徴とする。

このようなシート製造方法によれば、気流と被解繊物（端材Ｒ）を分離して、被解繊物（端材Ｒ）を解繊部２０へ搬送するので、解繊部２０に対する気流の影響を低減できる。

３．第１の変形例
図８を用いて、分離部１１４の第１の変形例について説明する。図８は、本実施形態に係るシート製造装置１００の分離部１１４の第１の変形例を模式的に示す側面図である。分離部１１４以外の構成については、図１で示したシート製造装置１００と同じであるので、重複する説明は省略する。

図８に示すように、衝突部１２６は、開口を有しない平面であり、平面は被解繊物である端材Ｒが搬送される方向Ｅと気流が流れる方向Ｄとに被解繊物と気流とを分離するように傾斜している。このように傾斜することで、端材Ｒは衝突部１２６の傾斜に沿って方向Ｅ（図８における右斜め下方向）へ自重で落下して、粗砕部１０の上方へ導かれる。搬送管１１２から出された気流の多くは、衝突部１２６の傾斜に沿って方向Ｄ（図８における左斜め上方向）へ流れる。衝突部１２６の傾斜角度Ｃは、解繊部２０に影響がない程度に、気流の流れる方向Ｄと端材Ｒの落下する方向Ｅとを分離することができる角度であればよく、例えば、鉛直方向に対して５度以上３０度以下である。なお、３０度より大きいと、気流と一緒に被解繊物も方向Ｄへ流れる可能性がある。また、衝突部１２６は移動してもよい。

また、第１の変形例では衝突部１２６を鉛直方向に対して傾斜させたが、気流の流れる方向Ｄと端材Ｒの落下する方向Ｅとを分離することができればこれに限らず採用することができる。例えば、搬送管１１２から出た気流の方向に対して左右に衝突部１２６を傾斜させてもよい。

４．第２の変形例
図９を用いて、分離部１１４の第２の変形例について説明する。図９は、本実施形態に係るシート製造装置１００の分離部１１４の第２の変形例を模式的に示す平面図である。

第２の変形例において、衝突部１２７は、水平方向に延びて回転する無端ベルト状である。第２の変形例の衝突部１２７は、直線状に移動することができる。このように直線移動することで容易に衝突部１２７を移動できる。

衝突部１２７は、複数の開口を有することができる。開口の構成については、上記「１．９．搬送部」で説明した衝突部１１６と同様の構成を用いることができる。

衝突部１２７は、水平方向で直線上に移動することにより、被解繊物である端材Ｒが自重で落下可能な位置まで容易に移動することができる。気流とともに搬送された端材Ｒは、衝突部１２７に衝突するが、衝突部１２７が移動することで、端材Ｒは気流から逃れ、気流により衝突部１２７に押し付けられる力が弱まることで自重で落下することができる。

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（機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。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又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。

上記実施形態および変形例において、衝突部１１６、１２６、１２７は移動しなくてもよい。衝突部１１６、１２６、１２７が移動することで、端材Ｒが自重で落下しやすくなるが、移動しなくても落下するような気流の場合は移動をしなくてもよい。

本発明において、「被解繊物と気流とを分離する」とは、完全に分離するとは限らない。分離できなかった気流が、解繊部２０へ影響を及ぼさない範囲や低減できる範囲で、一部の気流が解繊部２０側へ流れてもよい。被解繊物を搬送する気流の一部が、被解繊物と分離できればよい。

なお、シート製造装置１００によって製造されるシートは、シート状にしたものを主に指す。しかしシート状ものに限定されず、ボード状、ウェブ状であってもよい。本明細書におけるシートは、紙と不織布に分けられる。紙は、パルプや古紙を原料とし薄いシート状に成形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、画用紙、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、一般的な不織布、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。なお、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。なお、古紙とは、主に印刷された紙を指すが、印刷されていないが印刷装置を通過した紙を含んでいてもよい。

また、図示はしないが、堆積部７２に堆積された堆積物に、水分を噴霧添加するための水分噴霧器が設けられていてもよい。これにより、シートＳを成形した際の水素結合の強度を高くすることができる。水分の噴霧添加は、ヒーターローラー７６を通過する前の堆積物に対して行われる。水分噴霧器で噴霧する水分には、澱粉やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等が添加されていてもよい。これにより、さらにシートＳの強度を高くすることができる。

シート製造装置１００には、図１における粗砕部１０は無くても良い。例えば、端材Ｒが搬送部１１０に導入される前にシュレッダーなどで粗砕するのであれば粗砕部１０は不要となる。

本願において、「均一」「同じ」「等間隔」など、密度、距離、寸法などが等しいことを意味する言葉を用いている。これらは、等しいことが望ましいが、完全に等しくすることは難しいため、誤差やばらつきなどの累積で値が等しくならずにずれるのも含むものとする。

２…繊維、４…未解繊片、５，６…ホッパー、９…自動投入部、１０…粗砕部、１１…粗砕刃、２０…解繊部、２１…導入口、２２…排出口、３０…分級部、３１…導入口、３２…円筒部、３３…逆円錐部、３４…下部排出口、３５…上部排出口、４０…選別部、４６…導入口、４７…排出口、５０…樹脂供給部、５１…供給口、６０…ほぐし部、６６…導入口、７０…形成部、７２…堆積部、７４…張架ローラー、８１…第１管部、８２…第２管部、８３…第３管部、８４…第４管部、８５…第５管部、８６…第６管部、９０…加圧部、９０ａ…第１加圧部、９０ｂ…第２加圧部、９１…加圧ローラー、９２…加熱部、９２ａ…第１加熱部、９２ｂ…第２加熱部、９３…加熱ローラー、９４…裁断部、９４ａ…第１切断部、９４ｂ…第２切断部、９５…スタッカー、１００…シート製造装置、１１０…搬送部、１１２…搬送管、１１４…分離部、１１６…衝突部、１１６ａ…開口、１１６ｂ…線部、１１８ａ，ｂ…ガイド、Ｃ…角度、Ｄ，Ｅ…方向、Ｆ…回転用羽根、Ｇ…ガイド、Ｑ…回転軸、Ｒ…端材、Ｓ…シート、Ｗ…ウェブ

Claims (8)

1. 被解繊物を空気中で解繊する解繊部と、
   前記解繊部へ被解繊物を搬送する搬送部と、
   前記解繊部で解繊された解繊物を用いてシートを形成する形成部と、を備えるシート製造装置であって、
   前記搬送部は、気流で搬送された被解繊物と前記気流とを、前記気流と前記被解繊物とに分離し、前記被解繊物を前記解繊部へ搬送する分離部を有することを特徴とする、シート製造装置。
2. 前記分離部は、前記気流で搬送された前記被解繊物が衝突する衝突部を有し、
   前記衝突部により、前記気流が流れる方向と前記被解繊物が前記解繊部へ搬送される方向を異ならせることを特徴とする、請求項１に記載のシート製造装置。
3. 前記衝突部が移動し、前記被解繊物が自重落下可能であることを特徴とする、請求項２に記載のシート製造装置。
4. 前記衝突部は、回転することを特徴とする、請求項３に記載のシート製造装置。
5. 前記衝突部は、直線状に移動することを特徴とする、請求項３に記載のシート製造装置。
6. 前記衝突部は、複数の開口を有し、
   前記開口の大きさは前記被解繊物の大きさよりも小さいことを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載のシート製造装置。
7. 前記衝突部は、開口を有しない平面であり、
   前記平面は前記被解繊物が搬送される方向と前記気流が流れる方向とを異ならせるように傾斜することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のシート製造装置。
8. 被解繊物を空気中で解繊し、
   解繊部へ被解繊物を搬送し、
   前記解繊部で解繊された解繊物を用いてシートを形成する、シート製造方法であって、
   気流で搬送された被解繊物と前記気流とを、前記気流と前記被解繊物とに分離し、前記被解繊物を前記解繊部へ搬送することを特徴とする、シート製造方法。