JP2015183318A - シート製造装置及びシート製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
少なくとも繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
前記解繊部で解繊された解繊物に、添加物を添加する添加部と、
複数の前記繊維同士を前記添加物を介して結着してシートを形成するシート形成部と、を有するシート製造装置であって、
前記原料の履歴によって、前記添加部で投入する添加物の量が異なることを特徴とする。
前記履歴は、前記原料が過去においてリサイクルされた回数に相当する情報としてもよい。
前記リサイクルされた回数がより多い原料の場合の方が、前記リサイクルされた回数がより少ない原料の場合に比べて、投入する前記添加物の量を少なくしてもよい。
前記解繊部による解繊された解繊物に、さらに繊維を投入する繊維投入部をさらに有し、
前記リサイクルされた回数がより多い原料の場合の方が、前記リサイクルされた回数がより少ない原料の場合に比べて、前記繊維投入部による繊維の投入量を多くしてもよい。
前記シートを製造する際に前記リサイクルされた回数に相当する情報を示すマーキングを行うマーキング部と、
前記マーキングを読取り前記履歴を取得する取得部と、
取得した前記履歴に応じて前記添加物の投入量を制御する制御部と、をさらに有してもよい。
少なくとも繊維を含む原料を解繊し、
解繊された解繊物に、添加物を添加し、
複数の前記繊維同士を前記添加物を介して結着してシートを製造する方法であって、
前記原料の履歴によって、前記原料に対して添加物を投入する量が異なることを特徴とする。
少なくとも繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
前記解繊部で解繊された解繊物に、添加物を添加する添加部と、
複数の前記繊維同士を前記添加物を介して結着してシートを形成するシート形成部と、
前記原料の履歴を取得する取得部と、
取得した前記履歴に応じて前記前記添加物の投入量を変更する制御部とを、備えることを特徴とする。
ある。乾式の範疇には、乾燥状態、及び不純物として存在する液体(水等)又は意図的に添加される液体(水等)、水蒸気、ミスト等が存在する状態、が含まれる。また、乾式の態様と、抄紙等で行われる湿式の態様とでは、装置全体あるいは製造される紙の量に対する水の使用量が全く異なることに注意する。すなわち、乾式の態様において、系内に水が存在する場合の水の量は、湿式に比較して桁違いに少ない。
本実施形態に係るシート製造装置120は、少なくとも繊維を含む原料1を解繊する解繊部20と、解繊部20で解繊された解繊物に、添加物を添加する添加部32と、複数の繊維同士を添加物を介して結着してシートSを形成するシート形成部40と、を備える。図1は、本実施形態に係るシート製造装置120を概略的に示す模式図である。以下、本実施形態のシート製造装置120について、解繊部20及び添加部32を中心として説明する。
解繊部20は、少なくとも繊維を含む原料1を解繊する。解繊部20は、原料1を解繊することにより、繊維状に解きほぐされた解繊物を生成する。また解繊部20は、原料1が印刷された古紙等である場合には、原料に付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる機能をも有する。
生させる機能を有することがより好ましい。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、原料1を気流と共に吸引し、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に示す例では、管82に移送される。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、原料1を導入口21に導く気流や、排出口22から解繊物を吸出す気流を発生する機構を外付けで設けても差支えない。
本明細書において、原料1とは、シート製造装置120の原材料を含む物品のことを指し、例えば、パルプシート、紙、古紙、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、段ボールなどの、繊維が絡み合い又は結着されたものを指す。また、原料1には、レーヨン、リヨセル、キュプラ、ビニロン、アクリル、ナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリイミド、炭素、ガラス、金属からなる繊維等(有機繊維、無機繊維、有機無機複合繊維)が含まれていてもよい。また、本実施形態のシート製造装置120において、原料1として1回以上リサイクルしたものも用いることができ、特に古紙を有効に利用することができる。
る印、記号などのマークであってもよい。例えば、マーキングが「○」であれば、添加物の量を少なくするとしてもよい。なお、リサイクルした回数に相当する情報は、リサイクル回数だけでなく、リサイクルをしたかしていないか、リサイクルした回数が0回か1回以上かを示す情報でもよい。
本実施形態のシート製造装置120において、製造されるシートSの材料の一部として使用される解繊物は、特に限定されず、シートSを形成しうる限り広範な解繊物を用いることができる。解繊物は、上述の原料を解繊処理して得られる繊維を含み、係る繊維として、天然繊維(動物繊維、植物繊維)、化学繊維(有機繊維、無機繊維、有機無機複合繊維)などが挙げられる。解繊物に含まれる繊維としては、更に詳しくは、綿、大麻、ケナフ、亜麻、ラミー、黄麻、マニラ麻、サイザル麻、針葉樹、広葉樹等からなるセルロース繊維や絹、羊毛などの動物繊維が挙げられ、これらを単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよいし、精製などを行った再生繊維として用いてもよい。解繊物は、製造されるシートSの材料となるが、これらの繊維の少なくとも1種を含んでいればよい。また、解繊物(繊維)は、乾燥されていてもよいし、水、有機溶剤等の液体が含有又は含浸されていてもよい。さらに解繊物(繊維)は、各種の表面処理が施されていてもよい。
維の長さが短い場合は、シートSの強度が不足する場合があるが、上記範囲であれば十分な強度のシートSを得ることができる。繊維の長手方向に沿った長さとは、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(繊維の長さ)であってもよい。また、繊維の平均の長さは、長さ−長さ加重平均繊維長として、20μm以上3600μm以下、好ましくは200μm以上2700μm以下、より好ましくは300μm以上2300μm以下である。さらに、繊維の長さは、ばらつき(分布)を有してもよい。
本実施形態のシート製造装置120に備えられる添加部32は、混合部30に設けられているため、まず、混合部30について説明する。なお、添加部32は、混合部30から独立していてもよく、混合部30の上流に配置されていてもよい。混合部30は、解繊物と、添加物と、を大気中で混合する(混ぜ合せる)機能を有する。
混合部30は、解繊部20で解繊された解繊物に、添加物を添加する添加部32を有する。添加部32は、解繊部20へ供給された原料1の履歴によって、原料1に対して添加物の量が異なるように投入する。添加部32は、添加物を解繊物の流通経路に導入するフィーダーを含んで構成されてもよい。
添加部32から供給される添加物は、解繊物に含まれる複数の繊維同士を結着する。添
加物としては、樹脂、澱粉(特に湿式の場合)、水溶性結着材を用いることができる。また、添加物は、結着する成分以外の成分を含有していてもよい。
繊維同士を結着する添加物は、樹脂を含んでいてもよい。樹脂の種類としては、天然樹脂、合成樹脂のいずれでもよい。本実施形態のシート製造装置120においては、樹脂は、常温で固体である方が好ましく、製造されるシートSの安定した性能を得るためには融点などが所定範囲に調整された合成樹脂であることが好ましく、加熱部50における熱によって繊維を結着するために用いる場合には熱可塑性樹脂がより好ましい。
添加物は、解繊物を結着させる樹脂の他、解繊物中の繊維同士の凝集や添加物中の樹脂同士の凝集を抑制するための凝集抑制剤を含んでもよい。また、添加物に凝集抑制剤を含ませる場合には、樹脂と凝集抑制剤とは一体化させることが好ましい。すなわち、添加物
に凝集抑制剤を含ませる場合には、添加物は、樹脂と凝集抑制剤とを一体に有する複合体であることが好ましい。
添加物は、解繊物の繊維を結着させる樹脂の他、着色材を含んでもよい。また、添加物に着色材を含ませる場合には、樹脂と着色材とは一体化されることが好ましい。すなわち、添加物は、樹脂と着色材とを一体に有する複合体であることが好ましい。また、複合体が上述の凝集抑制剤を含む場合においても、樹脂と着色材と凝集抑制剤とを一体に有する複合体とすることができる。すなわち、添加物は、樹脂と凝集抑制剤と着色材とを一体に有する複合体を含んでもよい。
湿式法の場合には、添加物として水溶性結着剤を用いることができる。水溶性結着剤としては、ポリアクリルアミド、ポリアミドエピクロロヒドリン、ポリビニルアルコール、デンプン、アルキルケテンダイマー等を挙げることができる。なお、水溶性結着剤は、紙力増強剤と呼ばれることもある。
添加部32から供給される添加物以外の成分は、繊維を含んでいてもよい。繊維の種類としては、「1.1.1.原料」において前述した繊維の中から所望のシートSを得るために必要な繊維を適宜選択することができる。繊維は、原料1に含まれる繊維と同じ種類の繊維であることが望ましい。原料1と同じ機能を有するシートSを製造することができるからである。また、繊維は、シートSを補強できる繊維がよい。例えば、原料1に含まれる繊維よりも繊維の強度が高いもの、または長さが長いものでもよい。もしくは、リサイクル回数が0回の原料1を解繊して得られた繊維でもよい。このような繊維を選択することで、シートSの強度を補強することができる。
シート形成部40は、複数の繊維同士を添加物を介して結着してシートSを形成する。
本実施形態のシート製造装置120によれば、原料1の履歴によって添加物の量を異ならせることによって、シートSにおける添加物を所望の量にすることができる。例えば、シートSを2回リサイクルする場合、解繊物に含まれる添加物の量がリサイクルする度に異なるが、このようにすることで、シートSにおける添加物を所望の量にすることができる。
図1〜図3を用いて、シート製造装置120のその他の構成について説明する。図3は、本実施形態に係るシート製造装置120を示す機能ブロック図である。
本実施形態のシート製造装置120は、取得部8を含んでいてもよい。取得部8は、原料1の履歴を取得する。取得部8は、原料1から読み取ることができる各種の履歴を取得する。履歴については、「1.1.1.原料」において説明している各種の情報があるが、取得部8は、これらの各種の情報を読み取るための手段を有する。例えば、取得部8は、後述するマーキング部100においてシートSに付与されたマーキングを読み取ることで原料1の履歴を取得してもよい。取得部8は、例えば光学式のセンサーで、マーキングに対して発光し、反射光を受光することでマーキングを読み取る。
本実施形態のシート製造装置120は、供給部9を含んでいてもよい。図1に示すシート製造装置120では、解繊部20の上流側に配置され、下流側へ原料1を供給する。供給部9は、原料1を粗砕部10へ供給してもよい。
ことができ、同程度の性能のシートSを連続して製造することができる。また、供給部9から一枚ずつ原料1を供給する場合には、その原料1ごとに添加物の量を異ならせることができ、所望の添加物の量のシートSを製造することができる。
本実施形態のシート製造装置120は、粗砕部10を含んでいてもよい。図1に示すシート製造装置120では、解繊部20の上流側に粗砕部10が配置されている。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1を、空気中で裁断して被解繊物にする。被解繊物の形状や大きさは、特に限定されないが、例えば、数cm角まで裁断する。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1を裁断することができる。
図1に示すシート製造装置120では、混合部30の上流側であって、解繊部20の下流側に分級部63が配置されている。分級部63は、解繊物から、原料1に含まれる比較的小さいものや密度の低い添加物、樹脂粒、インク粒などを分離して除去する。これにより解繊物の中で比較的大きいもの又は密度の高いものである繊維の占める割合を高めることができる。
体が含まれていないため、シート製造装置120には分級部63が無くてもよい。逆に、原料が古紙である場合には、製造されるシートの色調を良好なものとするために、シート製造装置120は、分級部63を含んで構成することが好ましい。また、紙の方が不織布よりも白色度が良好なことが求められる場合が多いため、紙の製造の際には分級部63を有したほうがよく、不織布を製造する際には分級部63は無くてもよい場合がある。
本実施形態のシート製造装置120は、選別部35を有してもよい。選別部35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、上述の分級部63では、微細な樹脂粉等が取除かれると述べたが、選別部35はそのような機能を有してもよい。したがって、選別部35は、解繊部20の下流で、ほぐし部70よりも上流に設けられる。
シート製造装置120は、ほぐし部70を有してもよい。図1に示すシート製造装置120では、添加部32の下流にほぐし部70及び堆積部75が配置されている。図3では、ほぐし部70は、添加部32と共に混合部30に含まれる。
し部70は、ほぐし部70に導入された解繊物および添加物の全てを降らしてもよい。
シート製造装置120は、堆積部75を有してもよい。ほぐし部70を通過した解繊物および添加物は、堆積部75に堆積される。図1に示すように、堆積部75は、メッシュベルト76、張架ローラー77、サクション機構78を有する。堆積部75は、図示せぬテンションローラー等を含んで構成されてもよい。
本実施形態のシート製造装置120は、加圧部60を有してもよい。図1に示すシート製造装置120では、混合部30の下流側であって、加熱部50の上流側に加圧部60が配置されている。加圧部60は、ほぐし部70、堆積部75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60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60は、いわゆるカレンダー処理を行う構成である。
本実施形態のシート製造装置120は、加熱部50を備える。加熱部50は、上述の加圧部60よりも下流側に設けられる。
本実施形態のシート製造装置120では、加熱部50よりも下流側に、ウェブW(加熱部50を経たウェブWはシートSとなっている。)の搬送方向と交差する方向にシートSを切断する切断部90としての第1切断部90a及び第2切断部90bが配置されている。切断部90は、必要に応じて設けることができる。
に、スタッカー95等に積載される。
本実施形態のシート製造装置120では、シート形成部40よりも下流側にマーキング部100が配置されている。マーキング部100は、シートSに対して、シートSの履歴を判別するためのマーキングを行うことができる。マーキング部100は、シートSを製造する際に、シートSを原料1にリサイクルした回数に相当する情報を有するマーキングを行ってもよい。マーキングは、リサイクルした回数と同じ数のマークであってもよい。
制御部110は、取得部8から出力された原料1の履歴情報に基づいて、添加部32の条件を変更する。具体的には、制御部110は、取得部8から出力された原料1の履歴情報が、例えば、リサイクル回数が0回であるというものであれば、添加部32において添加する添加物の量をシートSを製造する上で必要な第1の量に設定し、また、リサイクル回数が1回であるというものであれば、添加物の量を第1の量よりも少ない第2の量に設定することができる。なお、原料1の履歴情報に基づいて、制御部110はすぐに添加物の量を変更するのではない。履歴を取得した原料1が、添加物を添加するところまで処理、搬送される時間経過後に添加物の量を変更する。
また、図示しないが、加熱部50の下流には、加熱部50によって加熱されたシートSを冷却する冷却部を設けてもよい。冷却部は、例えば冷却ローラー等によって構成することができる。冷却部を設けることにより、樹脂の冷却を迅速に行うことができ、シートSの構造を早期に固定することができる。これにより、例えば装置のスループットの向上や小型化に寄与することができる。
本実施形態のシート製造方法は、少なくとも繊維を含む原料1を解繊し、解繊された解繊物に、添加物を添加し、複数の繊維同士を添加物を介して結着してシートSを製造する方法であって、原料1の履歴によって、原料1に対して添加物を投入する量が異なることを特徴とする。
本明細書において、「均一」との文言は、均一な分散や混合という場合には、2種以上又は2相以上の成分を定義できる物体において、1つの成分の他の成分に対する相対的な存在位置が、系全体において一様、又は系の各部分において互いに同一若しくは実質的に等しいことを指す。また、着色の均一性や色調の均一性は、シートを平面視したときに色の濃淡がなく、一様な濃度であることを指す。しかし、一様と言っても、全ての樹脂の距離が同じではないし、濃度も完全に同じ濃度ではない場合を含むものとする。
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。
以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
まず、実施例1で用いる原料を製造した。ここでは、図2及び図4に示すように、最初の原料として湿式方式で製造された事務用コピー用紙の印刷古紙(印刷済みの古紙)を、供給部9らを供給した。印刷古紙は原料の履歴を有してないため、原料としてはリサイクルされた回数は0回となる。粗砕部10としてシュレッダーを用い、供給部9から供給された原料(印刷古紙)を6mm×14mm程度の細片に裁断した。
実施例1では、図4に示すように、原料として上記4.1で製造した事務用コピー用紙を用いて、同じく事務用コピー用紙を製造した。この場合、原料はリサイクルされた回数は1回となる。そして、解繊物(繊維)100重量部に対して、樹脂投入部32aにおいて解繊物に添加した樹脂粉体の量を10重量部とし、リサイクルした回数が2回に相当する情報をマーキング部100でマーキングを付与した以外は、上記4.1の製造工程と同様にした。
実施例2では、図4に示すように、原料として実施例1で製造した事務用コピー用紙を用いて、同じく事務用コピー用紙を製造した。この場合、原料はリサイクルされた回数は2回となる。そして、解繊物(繊維)95重量部に対して、樹脂投入部32aにおいて解繊物に添加した樹脂粉体の量を10重量部とし、繊維投入部32bから繊維5重量部を投入した以外は、上記4.1の製造工程と同様にした。解繊物(繊維)95重量部に対して繊維投入部32bから繊維5重量部を投入することで、合せて繊維100重量部としている。
入口、75…堆積部、76…メッシュベルト、77…張架ローラー、78…サクション機構、81,82,83,84,86…管、90…切断部、90a…第1切断部、90b…第2切断部、95…スタッカー、100…マーキング部、110…制御部、120…シート製造装置、G…ガイド、W…ウェブ、S…シート
Claims (7)
- 少なくとも繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
前記解繊部で解繊された解繊物に、添加物を添加する添加部と、
複数の前記繊維同士を前記添加物を介して結着してシートを形成するシート形成部と、を有するシート製造装置であって、
前記原料の履歴によって、前記添加部で投入する添加物の量が異なることを特徴とする、シート製造装置。 - 前記履歴は、前記原料が過去においてリサイクルされた回数に相当する情報とすることを特徴とする、請求項1に記載のシート製造装置。
- 前記リサイクルされた回数がより多い原料の場合の方が、前記リサイクルされた回数がより少ない原料の場合に比べて、投入する前記添加物の量を少なくすることを特徴とする、請求項1または2に記載のシート製造装置。
- 前記解繊部による解繊された解繊物に、さらに繊維を投入する繊維投入部をさらに有し、
前記リサイクルされた回数がより多い原料の場合の方が、前記リサイクルされた回数がより少ない原料の場合に比べて、前記繊維投入部による繊維の投入量を多くすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシート製造装置。 - 前記シートを製造する際に、前記リサイクルされた回数に相当する情報を示すマーキングを行うマーキング部と、
前記マーキングを読取り前記履歴を取得する取得部と、
取得した前記履歴に応じて前記添加物の投入量を変更する制御部と、
をさらに有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシート製造装置。 - 少なくとも繊維を含む原料を解繊し、
解繊された解繊物に、添加物を添加し、
複数の前記繊維同士を前記添加物を介して結着してシートを製造する方法であって、
前記原料の履歴によって、前記原料に対して添加物を投入する量が異なることを特徴とする、シート製造方法。 - 少なくとも繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
前記解繊部で解繊された解繊物に、添加物を添加する添加部と、
複数の前記繊維同士を前記添加物を介して結着してシートを形成するシート形成部と、
前記原料の履歴を取得する取得部と、
取得した前記履歴に応じて前記前記添加物の投入量を変更する制御部とを、備えることを特徴とする、シート製造装置。
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