JP2017095816A - シート製造装置およびシート製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】堆積物が加圧部に貼り付くことを抑制することができるシート製造装置を提供する。【解決手段】繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、前記解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、前記混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、前記堆積部により堆積された堆積物を挟持して加圧する加圧部と、前記加圧部の前記堆積物との接触面を外部から加熱して前記接触面の水分を蒸発させるための第１加熱部と、を備える、ことを特徴とするシート製造装置。【選択図】図２

Description

本発明は、シート製造装置およ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、サクション装置で吸引することによってメッシュベルト上に堆積させ、堆積物（ウェブ）を加圧した後、さらに加熱と加圧とを同時に行ってシートを成形することが記載されている。特許文献１では、堆積物を加圧するために一対の加圧ローラーを用いている。

特開２０１４−２０８９２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば、加圧ローラー（加圧部）とその周囲の温度とに差が生じ、加圧部が結露して加圧部の表面に水滴が付いて、堆積物（ウェブ）が加圧部に貼り付く場合があった。また、加圧部の結露を防ぐために、加圧部を高温に加熱しすぎると、繊維を結着させるための樹脂が溶融して、堆積物が加圧部に貼り付く場合があった。その結果、ジャム（紙づまり）が発生する場合があった。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、堆積物が加圧部に貼り付くことを抑制することができるシート製造装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、堆積物が加圧部に貼り付くことを抑制することができるシート製造方法を提供することにある。

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、以下の態様または適用例として実現することができる。

本発明に係るシート製造装置の一態様は、
繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、
前記解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、
前記混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部により堆積された堆積物を挟持して加圧する加圧部と、
前記加圧部の前記堆積物との接触面を外部から加熱して前記接触面の水分を蒸発させるための第１加熱部と、
を備える。

このようなシート製造装置では、金属ローラーの接触面が結露したとしても、金属ローラーの接触面の一部（第１加熱部と接触している部分）は、瞬間的に第１加熱部と同じ温度（または第１加熱部とほぼ同じ温度）になることができ、該接触している部分において、水分を蒸発させることができる。さらに、第１加熱部は、加圧部の接触面の水分を蒸発させるために加熱している。そのため、第１加熱部の加熱によって、樹脂（繊維を結着させるための樹脂）は溶融しない。したがって、このようなシート製造装置では、堆積物が加圧部に貼り付くことを抑制することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第１加熱部は、前記接触面の温度が前記樹脂のガラス転移温度よりも低い温度になるように加熱してもよい。

このようなシート製造装置では、堆積物が加圧部に貼り付くことを、より確実に抑制することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第１加熱部は、前記接触面に接触して加熱する接触式の加熱部であってもよい。

このようなシート製造装置、効率よく加圧部の接触面を加熱することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第１加熱部は、前記接触面に接触せずに加熱する非接触式の加熱部であってもよい。

このようなシート製造装置では、加圧部の接触面に付着した異物が第１加熱部に転移して熱伝導を阻害することを抑制することができる。さらに、このようなシート製造装置では、第１加熱部が加圧部と接触することにより加圧部を汚したり傷つけたりすることを抑制することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記加圧部により加圧された前記堆積物を加熱してシートを成形する第２加熱部を備えていてもよい。

このようなシート製造装置では、加圧により繊維間の距離が小さくなった状態で、加熱により樹脂を溶融させて繊維同士を結着することができる。これにより、このようなシート製造装置では、高密度で高強度のシートを製造することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第２加熱部は、前記樹脂のガラス転移温度以上の温度で前記堆積物を加熱してもよい。

このようなシート製造装置では、第２加熱部において、樹脂を溶融させることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記加圧部は、ローラー対を含み、
前記第１加熱部は、前記堆積物の先端部分が前記ローラー対間を通過する前に、前記ローラー対の少なくとも一方のローラーを加熱してもよい。

このようなシート製造装置では、堆積物の先端部分がローラー対間を通過する前に、ロ
ーラーの接触面の水分を蒸発させることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第１加熱部は、前記堆積物の先端部分が前記ローラー対に達するまで加熱してもよい。

このようなシート製造装置では、低消費電力化を図ることができる。

本発明に係るシート製造方法の一態様は、
繊維を含む原料を気中で解繊する工程と、
前記解繊する工程において解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する工程と、
前記混合する工程において混合された混合物を堆積させる工程と、
前記堆積させる工程において堆積された前記堆積物を挟持して加圧する加圧部の前記堆積物との接触面を、外部から加熱して前記接触面の水分を蒸発させる工程と、
前記堆積物を前記加圧部で挟持して加圧する工程と、
を備える。

このようなシート製造方法では、堆積物が加圧部に貼り付くことを抑制することができる。

本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 本実施形態に係るシート製造装置の機能ブロック図。 本実施形態に係るシート製造装置の制御部の処理の一例を説明するためのフローチャート。 本実施形態の変形例に係るシート製造装置を模式的に示す図。

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
１．１． 構成
まず、本実施形態に係るシート製造装置について、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。

シート製造装置１００は、図１に示すように、供給部１０と、製造部１０２と、を備える。製造部１０２は、シートを製造する。製造部１０２は、粗砕部１２と、解繊部２０と、選別部４０と、第１ウェブ形成部４５と、回転体４９と、混合部５０と、堆積部６０と、第２ウェブ形成部７０と、シート形成部８０と、切断部９０と、を有している。

供給部１０は、粗砕部１２に原料を供給する。供給部１０は、例えば、粗砕部１２に原料を連続的に投入するための自動投入部である。供給部１０によって供給される原料は、例えば、古紙やパルプシートなどの繊維を含むものである。

粗砕部１２は、供給部１０によって供給された原料を、大気中（空気中）等の気中で裁断して細片にする。細片の形状や大きさは、例えば、数ｃｍ角の細片である。図示の例では、粗砕部１２は、粗砕刃１４を有し、粗砕刃１４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１２としては、例えば、シュレッダーを用いる。粗砕部１２によって裁断された原料は、ホッパー１で受けてから管２を介して、解繊部２０に移送（搬送）される。

解繊部２０は、粗砕部１２によって裁断された原料を解繊する。ここで、「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる原料（被解繊物）を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。解繊部２０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。

解繊部２０を通過したものを「解繊物」という。「解繊物」には、解きほぐされた解繊物繊維の他に、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、トナーなどの色剤や、にじみ防止材、紙力増強剤等の添加剤を含んでいる場合もある。解きほぐされた解繊物の形状は、ひも（ｓｔｒｉｎｇ）状や平ひも（ｒｉｂｂｏｎ）状である。解きほぐされた解繊物は、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）で存在してもよいし、他の解きほぐされた解繊物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）で存在してもよい。

解繊部２０は、乾式で解繊を行う。ここで、液体中ではなく、大気中（空気中）等の気中において、解繊等の処理を行うことを乾式と称する。解繊部２０として、本実施形態ではインペラーミルを用いる。解繊部２０は、原料を吸引し、解繊物を排出するような気流を発生させる機能を有している。これにより、解繊部２０は、自ら発生する気流によって、導入口２２から原料を気流と共に吸引し、解繊処理して、解繊物を排出口２４へと搬送することができる。解繊部２０を通過した解繊物は、管３を介して、選別部４０に移送される。なお、解繊部２０から選別部４０に解繊物を搬送させるための気流は、解繊部２０が発生させる気流を利用してもよいし、ブロアー等の気流発生装置を設け、その気流を利用してもよい。

選別部４０は、解繊部２０により解繊された解繊物を導入口４２から導入し、繊維の長さによって選別する。選別部４０は、ドラム部４１と、ドラム部４１を収容するハウジング部４３と、を有している。ドラム部４１としては、例えば、篩（ふるい）を用いる。ドラム部４１は、網（フィルター、スクリーン）を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子（網を通過するもの、第１選別物）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（網を通過しないもの、第２選別物）と、を分けることができる。例えば、第１選別物は、管７を介して、混合部５０に移送される。第２選別物は、排出口４４から管８を介して、解繊部２０に戻される。具体的には、ドラム部４１は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部４１の網としては、例えば、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。

第１ウェブ形成部４５は、選別部４０を通過した第１選別物を、混合部５０に搬送する。第１ウェブ形成部４５は、メッシュベルト４６と、張架ローラー４７と、吸引部（サクション機構）４８と、を含む。

吸引部４８は、選別部４０の開口（網の開口）を通過して空気中に分散された第１選別物をメッシュベルト４６上に吸引することができる。第１選別物は、移動するメッシュベ
ルト４６上に堆積し、ウェブＶを形成する。メッシュベルト４６、張架ローラー４７および吸引部４８の基本的な構成は、後述する第２ウェブ形成部７０のメッシュベルト７２、張架ローラー７４およびサクション機構７６と同様である。

ウェブＶは、選別部４０および第１ウェブ形成部４５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に形成される。メッシュベルト４６に堆積されたウェブＶは、管７へ投入され、混合部５０へと搬送される。

回転体４９は、ウェブＶが混合部５０に搬送される前に、ウェブＶを切断することができる。図示の例では、回転体４９は、基部４９ａと、基部４９ａから突出している突部４９ｂと、を有している。突部４９ｂは、例えば、板状の形状を有している。図示の例では、突部４９ｂは４つ設けられ、４つの突部４９ｂが等間隔に設けられている。基部４９ａが方向Ｒに回転することにより、突部４９ｂは、基部４９ａを軸として回転することができる。回転体４９によってウェブＶを切断することにより、例えば、堆積部６０に供給される単位時間当たりの解繊物の量の変動を小さくすることができる。

回転体４９は、第１ウェブ形成部４５の近傍に設けられている。図示の例では、回転体４９は、ウェブＶの経路において下流側に位置する張架ローラー４７ａの近傍に（張架ローラー４７ａの横に）設けられている。回転体４９は、突部４９ｂがウェブＶと接触可能な位置であって、ウェブＶが堆積されるメッシュベルト４６と接触しない位置に設けられている。これにより、メッシュベルト４６が突部４９ｂによって磨耗する（破損する）ことを抑制することができる。突部４９ｂとメッシュベルト４６との間の最短距離は、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。これは、メッシュベルト４６が損傷を受けずにウェブＶを切断することが可能な距離である。

混合部５０は、選別部４０を通過した第１選別物（第１ウェブ形成部４５により搬送された第１選別物）と、樹脂を含む添加物と、を混合する。混合部５０は、添加物を供給する添加物供給部５２と、第１選別物と添加物とを搬送する管５４と、ブロアー５６と、を有している。図示の例では、添加物は、添加物供給部５２からホッパー９を介して管５４に供給される。管５４は、管７と連続している。

混合部５０では、ブロアー５６によって気流を発生させ、管５４中において、第１選別物と添加物とを混合させながら、搬送することができる。なお、第１選別物と添加物とを混合させる機構は、特に限定されず、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。

添加物供給部５２としては、図１に示すようなスクリューフィーダーや、図示せぬディスクフィーダーなどを用いる。添加物供給部５２から供給される添加物は、複数の繊維を結着させるための樹脂を含む。樹脂が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、シート形成部８０を通過する際に溶融して、複数の繊維を結着させる。

添加物供給部５２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、例えば、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、などである。これらの樹脂は、単独または適宜混合して用いてもよい。添加物供給部５２から供給される添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。

なお、添加物供給部５２から供給される添加物には、繊維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、繊維を着色するための着色剤や、繊維の凝集や樹脂の凝集を抑制するための凝集抑制剤 、繊維等を燃えにくくするための難燃剤が含まれていてもよい。混合部５０を通過した混合物（第１選別物と添加物との混合物）は、管５４を介して、堆積部６０に移送される。

堆積部６０は、混合部５０を通過した混合物を導入口６２から導入し、絡み合った解繊物（繊維）をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。さらに、堆積部６０は、添加物供給部５２から供給される添加物の樹脂が繊維状である場合、絡み合った樹脂をほぐす。これにより、堆積部６０は、第２ウェブ形成部７０に、混合物を均一性よく堆積させることができる。

堆積部６０は、ドラム部６１と、ドラム部６１を収容するハウジング部６３と、を有している。ドラム部６１としては、回転する円筒の篩を用いる。ドラム部６１は、網を有し、混合部５０を通過した混合物に含まれる、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子（網を通過するもの）を降らせる。ドラム部６１の構成は、例えば、ドラム部４１の構成と同じである。

なお、ドラム部６１の「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。すなわち、ドラム部６１として用いられる「篩」とは、網を備えたもの、という意味であり、ドラム部６１は、ドラム部６１に導入された混合物の全てを降らしてもよい。

第２ウェブ形成部７０は、堆積部６０を通過した通過物を堆積して、ウェブＷを形成する。第２ウェブ形成部７０は、例えば、メッシュベルト７２と、張架ローラー７４と、サクション機構７６と、を有している。

メッシュベルト７２は、移動しながら、堆積部６０の開口（網の開口）を通過した通過物を堆積する。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４によって張架され、通過物を通しにくく空気を通す構成となっている。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４が自転することによって移動する。メッシュベルト７２が連続的に移動しながら、堆積部６０を通過した通過物が連続的に降り積もることにより、メッシュベルト７２上にウェブＷが形成される。メッシュベルト７２は、例えば、金属製、樹脂製、布製、あるいは不織布等である。

サクション機構７６は、メッシュベルト７２の下方（堆積部６０側とは反対側）に設けられている。サクション機構７６は、下方に向く気流（堆積部６０からメッシュベルト７２に向く気流）を発生させることができる。サクション機構７６によって、堆積部６０により空気中に分散された混合物をメッシュベルト７２上に吸引することができる。これにより、堆積部６０からの排出速度を大きくすることができる。さらに、サクション機構７６によって、混合物の落下経路にダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物や添加物が絡み合うことを防ぐことができる。

以上のように、堆積部６０および第２ウェブ形成部７０（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。メッシュベルト７２に堆積されたウェブＷは、シート形成部８０へと搬送される。

なお、図示の例では、ウェブＷを調湿する調湿部７８が設けられている。調湿部７８は、ウェブＷに対して水や水蒸気を添加して、ウェブＷと水との量比を調節することができる。

シート形成部８０は、メッシュベルト７２に堆積したウェブＷを加圧加熱してシートＳ
を成形する。シート形成部８０では、ウェブＷにおいて混ぜ合された解繊物および添加物の混合物に、熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いに添加物（樹脂）を介して結着することができる。

シート形成部８０は、ウェブＷを加圧する加圧部８２と、加圧部８２により加圧されたウェブＷを加熱する加熱部８４と、を備えている。加圧部８２は、カレンダーローラー対８５で構成され、ウェブＷに対して圧力を加える。ウェブＷは、加圧されることによりその厚さが小さくなり、ウェブＷの密度が高められる。加熱部８４としては、例えば、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、フラッシュ定着器を用いる。図示の例では、加熱部８４は、加熱ローラー対８６を備えている。加熱部８４を加熱ローラー対８６として構成することにより、加熱部８４を板状のプレス装置（平板プレス装置）として構成する場合に比べて、ウェブＷを連続的に搬送しながらシートＳを成形することができる。ここで、カレンダーローラー対８５（加圧部８２）は、加熱ローラー対８６（加熱部８４）によってウェブＷに印加される圧力よりも高い圧力をウェブＷに印加することができる。なお、カレンダーローラー対８５や加熱ローラー対８６の数は、特に限定されない。

切断部９０は、シート形成部８０によって成形されたシートＳを切断する。図示の例では、切断部９０は、シートＳの搬送方向と交差する方向にシートＳを切断する第１切断部９２と、搬送方向に平行な方向にシートＳを切断する第２切断部９４と、を有している。第２切断部９４は、例えば、第１切断部９２を通過したシートＳを切断する。

以上により、所定のサイズの単票のシートＳが成形される。切断された単票のシートＳは、排出部９６へと排出される。

１．２． 加圧部および第１加熱部
図２は、シート製造装置１００の加圧部８２近傍を模式的に示す図である。シート製造装置１００は、図２に示すように、第１加熱部１１０を備える。以下、加圧部８２および第１加熱部１１０について、詳細に説明する。

加圧部８２は、堆積部６０により堆積された堆積物（ウェブＷ）を挟持して加圧する。具体的には、加圧部８２は、メッシュベルト７２によって搬送されるウェブＷを挟持して加圧する。なお、解繊部２０は、繊維を含む原料を気中で解繊する。混合部５０は、解繊部２０により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する。堆積部６０は、混合部５０により混合された混合物を堆積させる。

加圧部８２は、カレンダーローラー対８５を含む。図示の例では、カレンダーローラー対８５は、金属ローラー８５ａと弾性ローラー８５ｂとによって構成されている。金属ローラー８５ａは、少なくとも表面１８５ａが金属で構成されている。金属ローラー８５ａを構成する金属の種類は、特に限定されない。弾性ローラー８５ｂは、少なくとも表面１８５ｂが弾性部材で構成されている。弾性ローラー８５ｂを構成する弾性部材の材質は、例えば、プラスチックなどの樹脂である。

金属ローラー８５ａおよび弾性ローラー８５ｂの形状は、例えば、円柱形である。例えば、ローラー８５ａ，８５ｂの直径は、１００ｍｍ程度であり、ローラー８５ａ，８５ｂの回転軸方向の長さは、３００ｍｍ程度である。

金属ローラー８５ａは、例えば、駆動部（図示せず）を有し、該駆動部の駆動により能動的に回転する。弾性ローラー８５ｂは、例えば、金属ローラー８５ａの回転に従って受動的に回転する。図示の例では、金属ローラー８５ａは時計回りに回転し、弾性ローラー
８５ｂは反時計回りに回転する。これにより、ウェブＷは、矢印の方向αに搬送される。なお、加圧部８２は、ウェブＷを加圧することができれば、その形態は特に限定されず、図示はしないが、例えばプレス装置によって構成されていてもよい。

図３に示すように、カレンダーローラー対８５がウェブＷを挟持していない状態で、例えば、弾性ローラー８５ｂの表面１８５ｂは、金属ローラー８５ａと接触して窪み２８５ｂを生じることができる。これにより、ローラー８５ａ，８５ｂの少なくとも一方の表面に凹凸が存在したとしても、ローラー８５ａ，８５ｂが互いに接触することにより凸部あるいは凸部に接触する部分が窪んで、ローラー８５ａ，８５ｂの回転軸方向において、加圧する圧力の均一性を向上させることができる。例えばカレンダーローラー対８５の２つのローラーが金属ローラーの場合は、仮に金属ローラーの表面に凹凸が存在すると、金属ローラー同士が互いに接触することによって窪みが生じないので、凸部に集中的に圧力がかかり、回転軸方向において、加圧する圧力の均一性が悪化する場合がある。

金属ローラー８５ａの近傍には、図２に示すように、温度センサー１２０が設けられている。温度センサー１２０は、例えば、金属ローラー８５ａの回転を妨げない状態で、金属ローラー８５ａの表面１８５ａに接して設けられている。温度センサー１２０は、表面１８５ａの温度を検知することができる。温度センサー１２０の形態は、表面１８５ａの温度を検知することができれば、特に限定されない。なお、図示はしないが、温度センサー１２０は、金属ローラー８５ａと離間して設けられていてもよい。

弾性ローラー８５ｂの近傍には、位置センサー１２２が設けられている。位置センサー１２２は、例えば、弾性ローラー８５ｂの回転を妨げない状態で、弾性ローラー８５ｂの表面１８５ｂに接して設けられている。位置センサー１２２は、検知面１２３を有し、検知面１２３と対向している位置に、ウェブＷが存在しているか否か検知することができる。位置センサー１２２の形態は、ウェブＷが存在しているか否か検知することができれば、特に限定されない。なお、図示はしないが、位置センサー１２２は、弾性ローラー８５ｂと離間して設けられていてもよい。

図２に示す例では、位置センサー１２２は、２つ設けられている（位置センサー１２２ａ，１２２ｂ）。位置センサー１２２ａは、図４に示すように、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に挟まれる直前に位置しているか否かを検知することができる。図示の例では、位置センサー１２２ａは、先端部分Ｗｓが、カレンダーローラー対８５に挟まれる位置から弾性ローラー８５ｂの略半径分上流側に位置していることを検知することができる。位置センサー１２２ｂは、図５に示すように、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に挟まれる直後に位置していか否かを検知することができる。図示の例では、位置センサー１２２ｂは、先端部分Ｗｓが、カレンダーローラー対８５に挟まれる位置から弾性ローラー８５ｂの略半径分下流側に位置していることを検知することができる。

第１加熱部１１０は、加圧部８２の堆積物（ウェブＷ）との接触面を外部から加熱して、該接触面の水分を蒸発させるための部材である。具体的には、第１加熱部１１０は、金属ローラー８５ａのウェブＷとの接触面（表面）１８５ａを外部から加熱して、表面１８５ａの水分を蒸発させるための部材である。

ここで、例えばシート製造装置１００の製造部１０２は、図示せぬ筐体に収容されており、シート製造装置１００を起動すると、製造部１０２を収容する筐体内の空間の温度は高くなる。しかしながら、特に起動直後では、金属ローラー８５ａの表面１８５ａの温度は高くならずに、筐体内の空間（金属ローラー８５ａの周囲）と、表面１８５ａと、で温度差が生じる。これにより、金属ローラー８５ａの表面１８５ａが結露し、表面１８５ａ
に水分が付着する場合がある。特に、シート製造装置１００では、調湿部７８を有しているため、表面１８５ａに水分が付着しやすい。

図６は、シート製造装置１００の機能ブロック図である。第１加熱部１１０は、図２および図６に示すように、発熱体１１２と、制御部１０４と、を有している。

発熱体１１２は、図２に示すように、金属ローラー８５ａの表面１８５ａに接触している。すなわち、第１加熱部１１０は、表面１８５ａに接触して加熱する接触式の加熱部である。発熱体１１２の位置は、表面１８５ａと接触していれば、特に限定されない。図示の例では、発熱体１１２は、熱源１１３と、伝熱部１１４と、を含む。熱源１１３は、例えば、ハロゲンヒーターである。伝熱部１１４は、熱源１１３を覆って設けられている。伝熱部１１４の材質は、熱源１１３の熱を表面１８５ａに伝えることができれば特に限定されず、例えば、金属である。発熱体１１２の表面の（電熱部１１２ｂの表面の）最高温度は、例えば、８０℃以上２００℃以下である。

制御部１０４は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）および記憶部（ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ
Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含んで構成されている。制御部１０４は、図６に示すように、発熱体１１２の熱源１１３に制御信号を出力し、熱源１１３を駆動させる（発熱させる）。また、制御部１０４は、熱源１１３に制御信号を出力し、熱源１１３の駆動を停止させる（発熱を停止させる）。

第１加熱部１１０は、金属ローラー８５ａの表面１８５ａの温度が、添加物供給部５２から供給される樹脂（複数の繊維を結着させるための樹脂）のガラス転移温度よりも低い温度になるように、表面１８５ａを加熱する。具体的には、制御部１０４は、表面１８５ａの温度が、添加物供給部５２から供給される樹脂のガラス転移温度よりも低い温度になるように、熱源１１３を制御する。例えば、ポリエステルのガラス転移温度は５０℃以上６０℃以下であり、スチレンアクリルのガラス転移温度は８０℃以上１３０℃以下である。

より具体的には、制御部１０４は、温度センサー１２０で検知された温度に基づいて、表面１８５ａの温度が樹脂のガラス転移温度よりも低い温度になるように、熱源１１３を制御する。例えば添加物供給部５２から供給される樹脂としてポリエステルを用いた場合、温度センサー１２０が４９℃に達すると、制御部１０４は、熱源１１３に制御信号を出力し、熱源１１３の駆動を停止させる。

なお、制御部１０４は、金属ローラー８５ａの表面１８５ａの温度が、添加物供給部５２から供給される樹脂の溶融温度よりも低い温度になるように、熱源１１３を制御してもよい。ポリエステルの溶融温度は７５℃以上１３０℃以下である。さらに、制御部１０４は、表面１８５ａの温度が、添加物供給部５２から供給される樹脂の軟化温度よりも低い温度になるように、熱源１１３を制御してもよい。

第１加熱部１１０は、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５間を通過する前に、金属ローラー８５ａを加熱する。具体的には、シート製造装置１００は、ユーザーからの入力を受け付ける入力部を有し、入力部がシート製造装置１００を起動させるための信号を受けると、制御部１０４は、発熱体１１２の熱源１１３に制御信号を出力し、熱源１１３を駆動させる。これにより、発熱体１１２は、金属ローラー８５ａを加熱する。

なお、図示はしないが、例えば、第１ウェブ形成部４５は、メッシュベルト４６上にウ
ェブＶが在るか否かを検知する位置センサーを有しており、制御部１０４は、該位置センサーがウェブＶの存在を検知したら、熱源１１３を駆動させてもよい。

第１加熱部１１０は、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に達するまで、金属ローラー８５ａの表面１８５ａを加熱する。すなわち、第１加熱部１１０は、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に達した後は、表面１８５ａを加熱しない。

ここで、「ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に達するまで」とは、先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に挟持される直前や直後を含む。例えば、「先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に挟持される直前」とは、先端部分Ｗｓが、カレンダーローラー対８５に挟まれる位置から弾性ローラー８５ｂの半径以内で上流側に位置していることをいう（図４参照）。また、「先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に挟持される直後」とは、先端部分Ｗｓが、カレンダーローラー対８５に挟まれる位置から弾性ローラー８５ｂの半径以内で下流側に位置していることをいう（図５参照）。

例えば、制御部１０４は、位置センサー１２２ａがウェブＷの存在を検知したら、熱源１１３の駆動を停止させる。これにより、制御部１０４は、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に挟持される直前で、熱源１１３の駆動を停止させることができる。または、制御部１０４は、位置センサー１２２ｂがウェブＷの存在を検知したら、熱源１１３の駆動を停止させる。これにより、制御部１０４は、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に挟持される直後で、熱源１１３の駆動を停止させることができる。

なお、制御部は、入力部がシート製造装置１００を起動させるための信号を受けてから所定時間経過した後（例えば１分〜８分経過後）に、熱源１１３に制御信号を出力し、熱源１１３の駆動を停止させてもよい。ここで、所定時間は、例えば、シート製造装置１００の起動後、メッシュベルト７２上に通過物が積もり始める迄またはウェブＷが形成される迄に要する時間である。あるいは、金属ローラー８５ａの表面１８５ａに付着した水分の少なくとも一部を蒸発させ、ウェブＷが張り付かない程度の濡れ状態になるまでに要する時間である。

第２加熱部８４は、図１に示すように、加圧部８２により加圧されたウェブＷを加熱してシートを形成する。第２加熱部８４は、添加物供給部５２から供給される樹脂のガラス転移温度以上の温度でウェブＷを加熱する。

なお、第２加熱部８４の加熱ローラー対８６の表面は、フッ素加工されているため、ウェブＷは、加熱ローラー対８６の表面に貼り付き難い。第２加熱部８４は、加圧部８２に比べてウェブＷに加える圧力が小さいため、加熱ローラー対８６の表面をフッ素加工しても、加熱ローラー対８６の表面は破損し難い。

１．３． 制御部の処理
次に、制御部１０４の処理の一例について、図面を参照しながら説明する。図７は、制御部１０４の処理の一例を説明するためのフローチャートである。

まず、図７に示すように、ユーザーがシート製造装置１００の入力部にシート製造装置１００を起動させる信号を入力し、入力部が該信号を受けると、制御部１０４は、発熱体１１２を駆動させる（Ｓ１）。

次に、制御部１０４は、温度センサー１２０に基づいて、発熱体１１２を制御する。具
体的には、制御部１０４は、温度センサー１２０に基づいて、金属ローラー８５ａの表面１８５ａの温度が第１温度（例えば樹脂としてポリエステルを用いている場合は４９℃）以上か否か判定する（Ｓ２）。

表面１８５ａの温度が第１温度以上と判定した場合（Ｎｏの場合）は、制御部１０４は、引き続き、発熱体１１２の駆動を駆動させる（Ｓ１）。

表面１８５ａの温度が第１温度より低いと判定した場合（Ｙｅｓの場合）は、制御部１０４は、発熱体１１２の駆動を停止させる（Ｓ３）。

次に、制御部１０４は、位置センサー１２２に基づいて、ウェブＷの存在を検知する（Ｓ４）。

位置センサー１２２がウェブＷの存在を検知した場合（Ｙｅｓの場合）は、制御部１０４は、処理を終了させる。

位置センサー１２２がウェブＷの存在を検知しない場合（Ｎｏの場合）は、制御部１０４は、温度センサー１２０に基づいて、金属ローラー８５ａの表面１８５ａの温度が第２温度（例えば３５℃）以下か否か判定する（Ｓ５）。

表面１８５ａの温度が第２温度以下である場合（Ｙｅｓの場合）は、制御部１０４は、再び、発熱体１１２の駆動を駆動させる（Ｓ１）。

表面１８５ａの温度が第２温度よりも高いと判定した場合（Ｎｏの場合）は、引き続き、発熱体１１２の駆動を停止させる（Ｓ３）。

シート製造装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

シート製造装置１００では、加圧部８２のウェブＷとの接触面（表面）１８５ａを外部から加熱して表面１８５ａの水分を蒸発させるための第１加熱部１１０を備える。そのため、シート製造装置１００では、例えば、シート製造装置１００の起動直後において、金属ローラー８５ａの周囲の温度と、表面１８５ａの温度と、の差を小さくすることができる。これにより、シート製造装置１００では、金属ローラー８５ａの表面１８５ａが結露し、表面１８５ａに水分が付着することを抑制することができる。さらに、シート製造装置１００では、表面１８５ａが結露したとしても、表面１８５ａの発熱体１１２と接触する部分は、瞬間的に発熱体１１２の表面と同じ温度（または発熱体１１２の表面とほぼ同じ温度）になることができ、該接触する部分において、水分を蒸発させる（気化させる）ことができる。したがって、シート製造装置１００では、ウェブＷが加圧部８２に貼り付くことを抑制することができる。

さらに、第１加熱部１１０は、表面１８５ａの水分を蒸発させるために表面１８５ａを加熱している。そのため、第１加熱部１１０の加熱によって、樹脂（繊維を結着させるための樹脂）は溶融せず、ウェブＷが加圧部８２に貼り付くことを抑制することができる。

以上により、シート製造装置１００では、ジャムの発生を抑制することができる。

シート製造装置１００では、第１加熱部１１０は、表面１８５ａの温度が樹脂のガラス転移温度よりも低い温度になるように加熱する。そのため、シート製造装置１００では、ウェブＷが加圧部８２に貼り付くことを、より確実に抑制することができる。例えば表面１８５ａの温度が樹脂のガラス転移温度以上になると、樹脂は流動性が増して、ウェブＷ
が加圧部８２に貼り付きやすくなる。さらに、第１加熱部１１０は、製造されるシートＳの品質が低下することを抑制することができる。例えば加圧部８２において、ウェブＷを加圧しながら樹脂が溶け出すと、シートＳの密度が所望の値より小さくなって、シートＳの品質が低下する場合がある。

シート製造装置１００では、第１加熱部１１０は、表面１８５ａに接触して加熱する接触式の加熱部である。そのため、シート製造装置１００では、非接触式の加熱部を用いる場合に比べて、効率よく表面１８５ａを加熱することができる。

シート製造装置１００では、加圧部８２により加圧されたウェブＷを加熱してシートを成形する第２加熱部８４を備える。そのため、シート製造装置１００では、加圧により繊維間の距離が小さくなった状態で、加熱により樹脂を溶融させて繊維同士を結着することができる。これにより、シート製造装置１００では、高密度で高強度のシートＳを製造することができる。

シート製造装置１００では、第２加熱部８４は、樹脂のガラス転移温度以上の温度でウェブＷを加熱する。そのため、シート製造装置１００では、第２加熱部８４において、樹脂を溶融させることができる。

シート製造装置１００では、第１加熱部１１０は、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５間を通過する前に、カレンダーローラー対８５対の少なくとも一方のローラー（上記の例では金属ローラー８５ａ）を加熱する。そのため、シート製造装置１００では、先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５間を通過する前に、金属ローラー８５ａの表面１８５ａの水分を蒸発させることができる。

シート製造装置１００では、第１加熱部１１０は、ウェブＷの先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に達するまで加熱する。すなわち、シート製造装置１００では、第１加熱部１１０は、先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に達した後は、表面１８５ａを加熱しない。そのため、シート製造装置１００では、先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５に達した後も表面１８５ａを加熱している場合に比べて、低消費電力化を図ることができる。

なお、ウェブＷは、先端部分Ｗｓにおいて特に加圧部８２に貼り付きやすく、先端部分Ｗｓがカレンダーローラー対８５間を通過した後は、仮にローラー８５ａ，８５ｂの表面に水分が付着することがあっても、その水分は微量であり、ウェブＷに吸収して除去される。また、先端部分Ｗｓが加熱ローラー対８６間を通過した後は、ウェブＷには、カレンダーローラー対８５と加熱ローラー対８６とによってテンション（張力）が加えられるので、ウェブＷは加圧部８２に貼り付き難くなる。

本実施形態に係るシート製造方法では、例えば、シート製造装置１００を用いる。シート製造装置１００を用いたシート製造方法では、上記のように、繊維を含む原料を気中で解繊する工程と、解繊する工程において解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する工程と、混合する工程において混合された混合物を堆積させる工程と、堆積させる工程において堆積された堆積物（ウェブＷ）を挟持して加圧する加圧部８２のウェブＷとの接触面（表面）１８５ａを、外部から加熱して表面１８５ａの水分を蒸発させる工程と、ウェブＷを加圧部８２で挟持して加圧する工程と、を備える。そのため、本実施形態に係るシート製造方法では、ウェブＷが加圧部８２に貼り付くことを抑制することができる。

なお、上記では、第１加熱部１１０が金属ローラー８５ａのみを加熱する例について説明したが、第１加熱部１１０は、弾性ローラー８５ｂのみを加熱してもよいし、金属ロー
ラー８５ａおよび弾性ローラー８５ｂの両方を加熱してもよい。ただし、弾性ローラー８５ｂには、図３に示したように窪み２８５ｂが生じるので、弾性ローラー８５ｂは、金属ローラー８５ａよりもウェブＷが貼り付き難い。したがって、第１加熱部１１０は、少なくとも金属ローラー８５ａを加熱することが好ましい。

また、本発明に係るシート製造装置では、解繊部２０を通過した解繊物は、管３を介して、分級部（図示せず）に移送されてもよい。そして、分級部において分級された分級物が、選別部４０に搬送されてもよい。分級部は、解繊部２０を通過した解繊物を分級する。具体的には、分級部は、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの（樹脂粒や色剤や添加剤など）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しく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。分級部としては、例えば、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。

２． シート製造装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係るシート製造装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の変形例に係るシート製造装置２００を模式的に示す図である。図８は、シート製造装置２００の加圧部８２近傍を示している。

以下、本実施形態の変形例に係るシート製造装置２００において、本実施形態にかかるシート製造装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述したシート製造装置１００では、図２に示すように、第１加熱部１１０は、金属ローラー８５ａの表面１８５ａに接触して加熱する接触式の加熱部であった。これに対し、シート製造装置２００では、図８に示すように、第１加熱部１１０は、表面１８５ａに接触せずに加熱する非接触式の加熱部である。すなわち、第１加熱部１１０の発熱体１１２は、金属ローラー８５ａと離間している。

シート製造装置２００では、発熱体１１２は、熱源１１３と、リフレクター（反射板）１１５と、を有している。熱源１１３は、例えば、赤外線ヒーターやカーボンヒーターである。熱源１１３の最高温度は、例えば、４００℃以上５００℃以下である。リフレクター１１５は、熱源１１３の金属ローラー８５ａ側とは反対側に設けられている。リフレクター１１５は、回転方物面である面を有していてもよい。リフレクター１１５は、熱源１１３の熱を輻射熱によって金属ローラー８５ａに伝えることができる。

シート製造装置２００では、第１加熱部１１０は、表面１８５ａに接触せずに加熱する非接触式の加熱部である。そのため、シート製造装置２００では、例えば、金属ローラー８５ａの表面１８５ａに付着した異物が第１加熱部１１０に転移して熱伝導を阻害することを抑制することができる。さらに、シート製造装置２００では、第１加熱部１１０が表面１８５ａと接触することにより表面１８５ａを汚したり傷つけたりすることを抑制することができる。

なお、本発明に係るシート製造装置によって製造されるシートＳ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（清掃用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（廃インクや油）吸収材、吸音材、断熱材、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。

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。なお、製造部１０２は、シートを製造できる範囲において、一部の構成を省略したり、他の構成を追加したり、公知の構成と置き換えてもよい。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、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、実施の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、実施の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、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…ホッパー、２，３，７，８…管、９…ホッパー、１０…供給部、１２…粗砕部、１４…粗砕刃、２０…解繊部、２２…導入口、２４…排出口、４０…選別部、４１…ドラム部、４２…導入口、４３…ハウジング部、４４…排出口、４５…第１ウェブ形成部、４６…メッシュベルト、４７，４７ａ…張架ローラー、４８…吸引部、４９…回転体、４９ａ…基部、４９ｂ…突部、５０…混合部、５２…添加物供給部、５４…管、５６…ブロアー、６０…堆積部、６１…ドラム部、６２…導入口、６３…ハウジング部、７０…第２ウェブ形成部、７２…メッシュベルト、７４…張架ローラー、７６…サクション機構、７８…調湿部、８０…シート形成部、８２…加圧部、８４…加熱部、８５…カレンダーローラー対、８５ａ…金属ローラー、８５ｂ…弾性ローラー、８６…加熱ローラー対、９０…切断部、９２…第１切断部、９４…第２切断部、９６…排出部、１００…シート製造装置、１０２…製造部、１０４…制御部、１１０…第１加熱部、１１２…発熱体、１１３…熱源、１１４…伝熱部、１１５…リフレクター、１２０…温度センサー、１２２，１２２ａ，１２２ｂ…位置センサー、１２３…検知面、１８５ａ，１８５ｂ…表面、２００…シート製造装置、２８５ｂ…窪み、Ｒ…方向、Ｓ…シート、Ｖ，Ｗ…ウェブ、Ｗｓ…先端部分、α…方向

Claims (9)

1. 繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、
   前記解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、
   前記混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、
   前記堆積部により堆積された堆積物を挟持して加圧する加圧部と、
   前記加圧部の前記堆積物との接触面を外部から加熱して前記接触面の水分を蒸発させるための第１加熱部と、
   を備える、ことを特徴とするシート製造装置。
2. 前記第１加熱部は、前記接触面の温度が前記樹脂のガラス転移温度よりも低い温度になるように加熱する、ことを特徴とする請求項１に記載のシート製造装置。
3. 前記第１加熱部は、前記接触面に接触して加熱する接触式の加熱部である、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。
4. 前記第１加熱部は、前記接触面に接触せずに加熱する非接触式の加熱部である、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。
5. 前記加圧部により加圧された前記堆積物を加熱してシートを成形する第２加熱部を備える、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシート製造装置。
6. 前記第２加熱部は、前記樹脂のガラス転移温度以上の温度で前記堆積物を加熱する、ことを特徴とする請求項５に記載のシート製造装置。
7. 前記加圧部は、ローラー対を含み、
   前記第１加熱部は、前記堆積物の先端部分が前記ローラー対間を通過する前に、前記ローラー対の少なくとも一方のローラーを加熱する、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシート製造装置。
8. 前記第１加熱部は、前記堆積物の先端部分が前記ローラー対に達するまで加熱する、ことを特徴とする請求項７に記載のシート製造装置。
9. 繊維を含む原料を気中で解繊する工程と、
   前記解繊する工程において解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する工程と、
   前記混合する工程において混合された混合物を堆積させる工程と、
   前記堆積させる工程において堆積された前記堆積物を挟持して加圧する加圧部の前記堆積物との接触面を、外部から加熱して前記接触面の水分を蒸発させる工程と、
   前記堆積物を前記加圧部で挟持して加圧する工程と、
   を備える、ことを特徴とするシート製造方法。

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