JP2018140547A - シート製造装置およびシート製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料中の色材の除去を簡単な構成で行うことができるシート製造装置およびシートの製造方法を提供すること。【解決手段】繊維と色材とを含む材料から前記色材を除去して、前記繊維からシート材を製造するシート製造装置であって、前記材料を解繊する解繊部と、前記解繊部によって解繊された前記繊維に結合素材を混合する混合部と、前記解繊部と前記混合部との間に設けられ、前記材料中の前記色材を除去する除去部と、を備え、前記除去部は、加圧された流体を前記材料に供給することにより、前記色材を前記流体中に溶解して、前記材料中の前記色材を除去することを特徴とするシート製造装置。【選択図】図３

Description

本発明は、シート製造装置およびシートの製造方法に関する。

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、解繊した繊維を、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、紙を成形することが記載されている。また、特許文献２には、超臨界状態の二酸化炭素を用いて古紙などのセルロース含有二次繊維から粘着物および／またはＰＣＤＤおよびＰＣＤＦを除去する方法が記載されている。

特開２０１６−１１２７４０号公報 特開平４−２８１０８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているシート製造装置に、特許文献２に記載されている除去方法を適用しようとすると、シート製造過程において、解繊した繊維を一旦、抽出器内に蓄える必要がある。この場合、シート製造過程が中断してしまい生産性が低下する。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、シート製造過程を中断することなく材料中の色材の除去を効率的に行うことができる処理装置およびシートの製造方法を提供することにある。

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、以下の態様として実現することが可能である。

本発明のシート製造装置は、繊維と色材とを含む材料から前記色材を除去して、前記繊維からシート材を製造するシート製造装置であって、
前記材料を解繊する解繊部と、
前記解繊部によって解繊された前記繊維に結合素材を混合する混合部と、
前記解繊部と前記混合部との間に設けられ、前記材料中の前記色材を除去する除去部と、を備え、
前記除去部は、加圧された流体を前記材料に供給することにより、前記色材を前記流体中に溶解して、前記材料中の前記色材を除去することを特徴とする。

加圧された流体は、加圧される前の状態に比べて溶解力が高まるため、色材を効果的に溶解することができる。よって、加圧された流体を材料に供給する除去部が、解繊部と混合部の間に設けられているため、シート製造過程を中断せずに、色材の除去を行うことができる。従って、生産性に優れる。

本発明のシート製造装置では、前記流体は、超臨界状態のものであるのが好ましい。
超臨界状態の流体は、高い拡散性（浸透性）を有している。このため、繊維間に浸透しやすく、色材の除去を効率的に行うことができる。

本発明のシート製造装置では、前記流体は、一酸化炭素、二酸化炭素、アルコール、炭化水素、フロン系化合物、一酸化窒素、二酸化窒素、アンモニア、水のうちの少なくとも１つであるのが好ましい。
これにより、色材を流体中に溶解することができる。

本発明のシート製造装置では、前記流体は、助溶剤をさらに含むのが好ましい。
これにより、流体が色材と接触した際、色材を分離することができる。よって、色材を流体にさらに溶解し易くすることができる。

本発明のシート製造装置では、前記助溶剤は、界面活性剤であるのが好ましい。
これにより、流体が色材と接触した際、色材の表面張力を弱め、分離することができる。よって、色材を流体にさらに溶解し易くすることができる。

本発明のシート製造装置では、前記除去部は、前記解繊された材料と前記流体が供給されるチャンバーを有するのが好ましい。
これにより、チャンバーにて、解繊された材料と流体とが接触することができる。

本発明のシート製造装置では、前記チャンバーは、機密性を維持する機能を有するのが好ましい。

これにより、チャンバー内の圧力、すなわち、チャンバー内の流体の圧力を所望の圧力に維持することができる。

本発明のシート製造装置では、解繊後の前記材料を前記チャンバーに搬送する送りスクリューを有し、
前記除去部は、前記送りスクリューによって搬送されている前記材料に前記流体を供給するのが好ましい。

これにより、材料を搬送しつつ、色材の除去を行うことができる。すなわち、材料の搬送と、色材の除去とを並行して行うことができる。その結果、シート製造過程が中断されるのを防止することができる。

本発明のシート製造装置では、前記送りスクリューは、前記チャンバー内の気密性を維持する機能を有するのが好ましい。

これにより、チャンバー内の圧力、すなわち、チャンバー内の流体の圧力を所望の圧力に維持することができる。

本発明のシート製造装置では、前記流路における前記除去部の上流側と下流側とを接続する接続流路を有するのが好ましい。

これにより、接続流路を介して、流体を下流側から上流側に還流することができる。よって、除去部内から漏れ出す流体の量を抑制することができる。

本発明のシート製造装置では、前記色材が溶解している前記流体を減圧することにより、前記流体から前記色材を分離する分離部を有するのが好ましい。

これにより、色材が溶解している流体を減圧するという簡単な構成によって、流体から色材を分離することができる。

本発明のシート製造装置では、前記分離部によって前記色材が分離された前記流体を、前記除去部に循環させる循環流路を有するのが好ましい。

これにより、流体を循環させることができ、必要な流体の量が増大してしまうのを抑制することができるとともに、シート製造装置から排出する流体の量を抑制することができる。

本発明のシート製造装置では、前記解繊部と前記混合部との間に設けられ、解繊後の前記材料中の異物を除去する異物除去部を有し、
前記除去部は、前記異物除去部と前記混合部との間に設けられているのが好ましい。

これにより、異物が除去された材料に対して流体を供給することができる。よって、流体が色材と接触し易くなり、色材をより確実に除去することができる。

本発明のシート製造方法は、繊維と色材とを含む材料から前記色材を除去して、前記繊維からシート材を製造するシート製造方法であって、
前記材料を解繊する解繊工程と、
前記解繊工程によって解繊された前記材料中の前記色材を除去する除去工程と、
前記色材を除去した後の材料に含まれる繊維に結合素材を混合する混合工程と、を有し、
前記除去工程では、加圧された流体を前記材料に供給することにより、前記色材を前記流体中に溶解して、前記材料中の前記色材を除去することを特徴とする。

加圧された流体は、加圧される前の状態に比べて溶解力が高まるため、色材を効果的に溶解することができる。よって、加圧された流体を材料に供給する除去工程が、解繊工程と混合工程の間に行われるため、シート製造過程を中断せずに、色材の除去を行うことができる。従って、生産性に優れる。

図１は、本発明のシート製造装置の第１実施形態を示す概略側面図である。 図２は、図１に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。 図３は、図１に示すシート製造装置における除去部およびその周辺部の拡大図である。 図４は、図１に示すシート製造装置における除去部およびその周辺部の概略構成図である。 図５は、図１に示すシート製造装置における除去部内での状態を示すイメージ図である。 図６は、図４に示す分離部内での状態を示すイメージ図である。 図７は、本発明のシート製造装置の第２実施形態が備える除去部およびその周辺部の拡大図である。 図８は、本発明のシート製造装置の第３実施形態が備える除去部およびその周辺部の拡大図である。

本発明のシート製造装置は、繊維と色材とを含む材料から色材を除去して、繊維からシート材を製造するシート製造装置であって、材料を解繊する解繊部と、解繊部によって解繊された繊維に結合素材を混合する混合部と、解繊部と混合部との間に設けられ、材料中の色材を除去する除去部と、を備えている。また、除去部は、加圧された流体を前記材料に供給することにより、色材を流体中に溶解して、材料中の色材を除去する。

また、本発明のシート製造方法は、繊維と色材とを含む材料から色材を除去して、繊維からシート材を製造するシート製造方法であって、材料を解繊する解繊工程と、解繊工程によって解繊された材料中の色材を除去する除去工程と、色材を除去した後の材料に含まれる繊維に結合素材を混合する混合工程と、を有している。また、除去工程では、加圧された流体を材料に供給することにより、色材を流体中に溶解して、材料中の色材を除去する。そして、この方法は、シート製造装置によって実行される。

このようなシート製造装置およびシート製造方法によれば、次のような利点が得られる。加圧された流体は、加圧される前の状態に比べて溶解力が高まるため、色材を効果的に溶解することができる。よって、加圧された流体を材料に供給する除去部が解繊部と混合部の間に設けられているため、シート製造過程を中断せずに、色材の除去を行うことができる。従って、生産性に優れる。

以下、本発明のシート製造装置およびシートの製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明のシート製造装置の第１実施形態を示す概略側面図である。図２は、図１に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。図３は、図１に示すシート製造装置における除去部およびその周辺部の拡大図である。図４は、図１に示すシート製造装置における除去部およびその周辺部の概略構成図である。図５は、図１に示すシート製造装置における除去部内での状態を示すイメージ図である。図６は、図４に示す分離部内での状態を示すイメージ図である。なお、以下では、説明の都合上、図１および図３中（図７および図８についても同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言い、左側を「左」または「上流側」、右側を「右」または「下流側」と言うことがある。

図１に示すシート製造装置１００は、原料供給部１１と、粗砕部１２と、解繊部１３と、選別部１４と、第１ウェブ形成部１５と、細分部１６と、除去部２５と、樹脂混合部１７と、ほぐし部１８と、第２ウェブ形成部１９と、シート形成部２０と、切断部２１と、ストック部２２とを備えている。また、シート製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６とを備えている。

原料供給部１１は、粗砕部１２に原料Ｍ１を供給する原料供給工程（図２参照）を行なう部分である。この原料Ｍ１としては、繊維（セルロース繊維）と色材Ｃ（例えば、インク、トナー等）とを含む材料で構成された、例えばシート状をなすものである。また、原料Ｍ１は、本実施形態では、古紙、すなわち、使用済みのシートとなっているが、これに限定されず、未使用のシートであってもよい。なお、セルロース繊維とは、化合物としてのセルロース（狭義のセルロース）を主成分とし繊維状をなすものであればよく、セルロース（狭義のセルロース）の他に、ヘミセルロース、リグニンを含むものであってもよい。

粗砕部１２は、原料供給部１１から供給された原料Ｍ１を気中（空気中）等で粗砕する粉砕工程（図２参照）を行なう部分である。粗砕部１２は、一対の粗砕刃１２１と、シュート（ホッパー）１２２とを有している。

一対の粗砕刃１２１は、互いに反対方向に回転することにより、これらの間で原料Ｍ１を粗砕して、すなわち、裁断して粗砕片Ｍ２にすることができる。粗砕片Ｍ２の形状や大きさは、解繊部１３における解繊処理に適しているのが好ましく、例えば、１辺の長さが１００ｍｍ以下の小片であるのが好ましく、１０ｍｍ以上、７０ｍｍ以下の小片であるのがより好ましい。

シュート１２２は、一対の粗砕刃１２１の下方に配置され、例えば漏斗状をなすものとなっている。これにより、シュート１２２は、粗砕刃１２１によって粗砕されて落下してきた粗砕片Ｍ２を受けることができる。

また、シュート１２２の上方には、加湿部２３１が一対の粗砕刃１２１に隣り合って配置されている。加湿部２３１は、シュート１２２内の粗砕片Ｍ２を加湿するものである。この加湿部２３１は、水分を含むフィルター（図示せず）を有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を粗砕片Ｍ２に供給する気化式（または温風気化式）の加湿器で構成されている。加湿空気が粗砕片Ｍ２に供給されることにより、粗砕片Ｍ２が静電気によってシュート１２２等に付着するのを抑制することができる。

シュート１２２は、管２４１（流路）を介して、解繊部１３に接続されている。シュート１２２に集められた粗砕片Ｍ２は、管２４１を通過して、解繊部１３に搬送される。

解繊部１３は、粗砕片Ｍ２を気中（空気中）で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程（図２参照）を行なう部分である。この解繊部１３での解繊処理により、粗砕片Ｍ２から解繊物Ｍ３を生成することができる。ここで「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる粗砕片Ｍ２を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。そして、この解きほぐされたものが解繊物Ｍ３となる。解繊物Ｍ３の形状は、線状や帯状である。また、解繊物Ｍ３同士は、絡み合って塊状となった状態、すなわち、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１３は、例えば本実施形態では、高速回転するローターと、ローターの外周に位置するライナーとを有するインペラーミルで構成されている。解繊部１３に流入してきた粗砕片Ｍ２は、ローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。

また、解繊部１３は、ローターの回転により、粗砕部１２から選別部１４に向かう空気の流れ（気流）を発生させることができる。これにより、粗砕片Ｍ２を管２４１から解繊部１３に吸引することができる。また、解繊処理後、解繊物Ｍ３を、管２４２を介して選別部１４に送り出すことができる。

解繊部１３は、粗砕片Ｍ２に付着した樹脂粒や、色材Ｃ、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる機能も有する。

また、解繊部１３は、管２４２（流路）を介して、選別部１４に接続されている。解繊物Ｍ３は、管２４２を通過して、選別部１４に搬送される。

管２４２の途中には、ブロアー２６１が設置されている。ブロアー２６１は、選別部１４に向かう気流を発生させる気流発生装置である。これにより、選別部１４への解繊物Ｍ３の送り出しが促進される。

選別部１４は、解繊物Ｍ３を、繊維の長さの大小によって選別する選別工程（図２参照）を行なう部分である。選別部１４では、解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４−１と、第１選別物Ｍ４−１よりも大きい第２選別物Ｍ４−２とに選別される。第１選別物Ｍ４−１は、その後のシートＳの製造に適した大きさのものとなっている。第２選別物Ｍ４−２は、例えば、解繊が不十分なものや、解繊された繊維同士が過剰に凝集したもの等が含まれる。

選別部１４は、ドラム部１４１と、ドラム部１４１を収納するハウジング部１４２とを有する。

ドラム部１４１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。このドラム部１４１には、解繊物Ｍ３が流入してくる。そして、ドラム部１４１が回転することにより、網の目開きよりも小さい解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４−１として選別され、網の目開き以上の大きさの解繊物Ｍ３は、第２選別物Ｍ４−２として選別される。

第１選別物Ｍ４−１は、ドラム部１４１から落下する。一方、第２選別物Ｍ４−２は、ドラム部１４１に接続されている管（流路）２４３に送り出される。管２４３は、ドラム部１４１と反対側が管２４１とを接続されている。この管２４３を通過した第２選別物Ｍ４−２は、管２４１内で粗砕片Ｍ２と合流して、粗砕片Ｍ２とともに解繊部１３に流入する。これにより、第２選別物Ｍ４−２は、解繊部１３に戻されて、粗砕片Ｍ２とともに解繊処理される。

また、ドラム部１４１からの第１選別物Ｍ４−１は、空気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する第１ウェブ形成部（分離部）１５に向かう。第１ウェブ形成部１５は、第１選別物Ｍ４−１から第１ウェブＭ５を形成する第１ウェブ形成工程（図２参照）を行なう部分である。第１ウェブ形成部１５は、メッシュベルト（分離ベルト）１５１と、３つの張架ローラー１５２と、吸引部（サクション機構）１５３とを有している。

メッシュベルト１５１は、無端ベルトであり、第１選別物Ｍ４−１が堆積する。このメッシュベルト１５１は、３つの張架ローラー１５２に掛け回されている。そして、張架ローラー１５２の回転駆動により、メッシュベルト１５１上の第１選別物Ｍ４−１は、下流側に搬送される。

第１選別物Ｍ４−１は、メッシュベルト１５１の目開き以上の大きさとなっている。これにより、第１選別物Ｍ４−１は、メッシュベルト１５１を通過してしまうのが規制され、よって、メッシュベルト１５１上に堆積することができる。また、第１選別物Ｍ４−１は、メッシュベルト１５１上に堆積しつつ、メッシュベルト１５１ごと下流側に搬送されるため、層状の第１ウェブＭ５として形成される。

また、第１選別物Ｍ４−１には、例えば、粒状のゴミ等の異物Ｆが混在していることがある。この異物Ｆは、メッシュベルト１５１を通過して、さらに下方に落下する。これにより、第１選別物Ｍ４−１中から異物Ｆを除去することができる（異物除去工程）。

吸引部１５３は、メッシュベルト１５１の下方から空気を吸引することができる。これにより、メッシュベルト１５１を通過した異物Ｆを空気ごと吸引することができる。

また、吸引部１５３は、管（流路）２４４を介して、回収部２６に接続されている。吸引部１５３で吸引された異物Ｆは、回収部２６に回収される。

回収部２６には、管（流路）２４５がさらに接続されている。また、管２４５の途中には、ブロアー２６２が設置されている。このブロアー２６２の作動により、吸引部１５３で吸引力を生じさせることができる。これにより、メッシュベルト１５１上における第１ウェブＭ５の形成が促進される。この第１ウェブＭ５は、異物Ｆが除去されたものとなる。また、異物Ｆは、ブロアー２６２の作動により、管２４４を通過して、回収部２６まで到達する。このように、第１ウェブ形成部１５は、解繊部１３と樹脂混合部１７の樹脂供給部１７１（混合部）との間に設けられ、解繊後の材料中の異物を除去する異物除去部として機能する。

ハウジング部１４２は、加湿部２３２と接続されている。加湿部２３２は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１４２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、第１選別物Ｍ４−１を加湿することができ、よって、第１選別物Ｍ４−１がハウジング部１４２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

選別部１４の下流側には、加湿部２３５が配置されている。加湿部２３５は、水を噴霧する超音波式加湿器で構成されている。これにより、第１ウェブＭ５に水分を供給（加湿）することができ、静電力による第１ウェブＭ５のメッシュベルト１５１への吸着を抑制することができる。これにより、第１ウェブＭ５は、メッシュベルト１５１が張架ローラー１５２で折り返される位置で、メッシュベルト１５１から容易に剥離される。

加湿部２３５の下流側には、細分部１６が配置されている。細分部１６（分断部）は、メッシュベルト１５１から剥離した第１ウェブＭ５を分断する分断工程（図２参照）を行なう部分である。細分部１６は、回転可能に支持されたプロペラ１６１と、プロペラ１６１を収納するハウジング部１６２とを有している。そして、回転するプロペラ１６１に第１ウェブＭ５が巻き込まれることにより、第１ウェブＭ５を分断することができる。分断された第１ウェブＭ５は、細分体Ｍ６となる。また、細分体Ｍ６は、ハウジング部１６２内を下降する。

ハウジング部１６２は、加湿部２３３と接続されている。加湿部２３３は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１６２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、細分体Ｍ６がプロペラ１６１やハウジング部１６２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

細分部１６の下流側には、樹脂混合部１７が配置されている。樹脂混合部１７は、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とを混合する混合工程（図２参照）を行なう部分である。この樹脂混合部１７は、樹脂供給部１７１と、管（流路）１７２と、ブロアー１７３とを有している。

管１７２は、細分部１６のハウジング部１６２と、ほぐし部１８のハウジング部１６２とを接続しており、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１との混合物Ｍ７が通過する流路である。

管１７２の途中には、樹脂供給部１７１が接続されている。樹脂供給部１７１は、スクリューフィーダー１７４を有している。このスクリューフィーダー１７４が回転駆動することにより、樹脂Ｐ１を粉体または粒子として管１７２に供給することができる。管１７２に供給された樹脂Ｐ１は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。

なお、樹脂Ｐ１は結合素材の一例であり、後の工程で繊維同士を結着させるものであり、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等を用いることができるが、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６等のポリアミド（ナイロン）、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂としては、ポリエステルまたはこれを含むものを用いる。

なお、樹脂供給部１７１から供給される結合素材としては、樹脂Ｐ１の他に、例えば、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集や樹脂Ｐ１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等が含まれていてもよい。また、澱粉などの植物性の材料でもよい。

また、管１７２の途中には、樹脂供給部１７１よりも下流側にブロアー１７３が設置されている。ブロアー１７３は、ほぐし部１８に向かう気流を発生させることができる。この気流により、管１７２内で、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とを撹拌することができる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とが均一に分散した状態で、ほぐし部１８に流入することができる。また、細分体Ｍ６は、管１７２内を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。

また、管１７２の途中には、樹脂供給部１７１の上流側に除去部２５が設置されている。この除去部２５は、細分体Ｍ６に樹脂Ｐ１が供給される以前に、細分体Ｍ６から色材Ｃを除去する除去工程を行う（図２参照）。この除去部２５については、後に詳述する。

なお、管２４２、ハウジング部１６２および管１７２（樹脂供給部１７１までの部分）は、解繊部１３と樹脂供給部１７１との間に設けられ、解繊後の材料が通過する流路として機能する。

ほぐし部１８は、混合物Ｍ７における、互いに絡み合った繊維同士をほぐすほぐし工程（図２参照）を行なう部分である。ほぐし部１８は、ドラム部１８１と、ドラム部１８１を収納するハウジング部１８２とを有する。

ドラム部１８１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。このドラム部１８１には、混合物Ｍ７が流入してくる。そして、ドラム部１８１が回転することにより、混合物Ｍ７のうち、網の目開きよりも小さい繊維等が、ドラム部１８１を通過することができる。その際、混合物Ｍ７がほぐされることとなる。

また、ドラム部１８１でほぐされた混合物Ｍ７は、空気中に分散しつつ落下して、ドラム部１８１の下方に位置する第２ウェブ形成部１９に向かう。第２ウェブ形成部１９は、混合物Ｍ７から第２ウェブＭ８を形成する第２ウェブ形成工程（図２参照）を行なう部分である。第２ウェブ形成部１９は、メッシュベルト（分離ベルト）１９１と、張架ローラー１９２と、吸引部（サクション機構）１９３とを有している。

メッシュベルト１９１は、無端ベルトであり、混合物Ｍ７が堆積する。このメッシュベルト１９１は、４つの張架ローラー１９２に掛け回されている。そして、張架ローラー１９２の回転駆動により、メッシュベルト１９１上の混合物Ｍ７は、下流側に搬送される。

また、メッシュベルト１９１上のほとんどの混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１の目開き以上の大きさである。これにより、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１を通過してしまうのが規制され、よって、メッシュベルト１９１上に堆積することができる。また、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１上に堆積しつつ、メッシュベルト１９１ごと下流側に搬送されるため、層状の第２ウェブＭ８として形成される。

吸引部１９３は、メッシュベルト１９１の下方から空気を吸引することができる。これにより、メッシュベルト１９１上に混合物Ｍ７を吸引することができ、よって、混合物Ｍ７のメッシュベルト１９１上への堆積が促進される。

吸引部１９３には、管（流路）２４６が接続されている。また、この管２４６の途中には、ブロアー２６３が設置されている。このブロアー２６３の作動により、吸引部１９３で吸引力を生じさせることができる。

ハウジング部１８２は、加湿部２３４と接続されている。加湿部２３４は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１８２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、ハウジング部１８２内を加湿することができ、よって、混合物Ｍ７がハウジング部１８２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

ほぐし部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。加湿部２３６は、加湿部２３５と同様の超音波式加湿器で構成されている。これにより、第２ウェブＭ８に水分を供給でき、静電力による第２ウェブＭ８のメッシュベルト１９１への吸着を抑制することができる。これにより、第１ウェブＭ５は、メッシュベルト１９１が張架ローラー１９２で折り返される位置で、メッシュベルト１９１から容易に剥離される。

第２ウェブ形成部１９の下流側には、シート形成部２０が配置されている。シート形成部２０は、第２ウェブＭ８からシートＳを形成するシート形成工程（図２参照）を行なう部分である。このシート形成部２０は、加圧部２０１と、加熱部２０２とを有している。

加圧部２０１は、一対のカレンダーローラー２０３を有し、これらの間で第２ウェブＭ８を加熱せずに加圧することができる。これにより、第２ウェブＭ８の密度が高められる。そして、この第２ウェブＭ８は、加熱部２０２に向けて搬送される。なお、一対のカレンダーローラー２０３のうちの一方は、モーター（図示せず）の作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。

加熱部２０２は、一対の加熱ローラー２０４を有し、これらの間で第２ウェブＭ８を加熱しつつ、加圧することができる。この加熱加圧により、第２ウェブＭ８内では、結合素材である樹脂Ｐ１が溶融して、この溶融した樹脂Ｐ１を介して繊維同士が結着する。これにより、シートＳが形成される。そして、このシートＳは、切断部２１に向けて搬送される。なお、一対の加熱ローラー２０４の一方は、モーター（図示略）の作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。

シート形成部２０の下流側には、切断部２１が配置されている。切断部２１は、シートＳを切断する切断工程（図２参照）を行なう部分である。この切断部２１は、第１カッター２１１と、第２カッター２１２とを有する。

第１カッター２１１は、シートＳの搬送方向と交差する方向にシートＳを切断するものである。

第２カッター２１２は、第１カッター２１１の下流側で、シートＳの搬送方向に平行な方向にシートＳを切断するものである。これにより、所望の大きさのシートＳが得られる。そして、このシートＳは、さらに下流側に搬送されて、ストック部２２に蓄積される。

さて、前述したように、管１７２（流路）の途中には、細分部１６と樹脂供給部１７１との間に除去部２５が設けられている。図３に示すように、除去部２５は、管１７２（流路）に連通し、流体Ｒが供給されるチャンバー２５１を有する。チャンバー２５１は、チャンバー２５１内に流体Ｒを供給する供給口２５２と、チャンバー２５１内の流体Ｒを排出する排出口２５３とを有している。供給口２５２を介してチャンバー２５１に流体Ｒが供給されることによって、管１７２内を搬送されてきた細分体Ｍ６がチャンバー２５１に到達した際に、流体Ｒと接触することができる。流体Ｒは、加圧された状態のものであり、後に詳述するように、色材Ｃを溶解して、細分体Ｍ６から除去する機能を有するものである。このため、管１７２内を搬送されてきた細分体Ｍ６がチャンバー２５１に到達した際に流体Ｒと接触することにより、色材Ｃが除去される（図５参照）。なお、除去部２５は、管１７２の途中に設けられているのではなく、細分部１６と直結していてもよい。

チャンバー２５１に供給される流体Ｒは、超臨界状態のものであるのが好ましい。超臨界状態の流体Ｒは、高い拡散性（浸透性）を有している。このため、繊維間に浸透しやすく、色材の除去を効率的に行うことができる。なお、本明細書中における超臨界状態とは、圧力、温度の臨界点を超えている状態のことであるが、圧力、温度が臨界点に近い亜臨界状態をも含む。

流体Ｒとしては、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、アルコール、炭化水素、フロン系化合物、一酸化窒素、二酸化窒素、アンモニア、水のうちの少なくとも１つを用いることができる。これにより、色材Ｃを流体Ｒ中に溶解することができる。

なお、上記アルコールとしては、例えば、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール等が挙げられる。また、上記炭化水素としては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等が挙げられる。また、フロン系化合物としては、例えば、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン等が挙げられる。

また、これらの中でも、流体Ｒとして二酸化炭素を用いるのが特に好ましい。これにより、色材Ｃの除去を効果的に行うことができるとともに、二酸化炭素は臨界圧力（７ＭＰａ程度）および臨界温度（３１℃程度）が比較的低く、しかも安価で入手が容易である。また、扱いも難しくない。そのため、装置の購入コストと装置の運用コストが安価になる。

図３に示すように、管１７２の一部には、内部に送りスクリュー１７５が設けられている。送りスクリュー１７５は、解繊後の材料、すなわち、細分体Ｍ６を搬送するものであり、シャフト１７６と、シャフト１７６回りに螺旋状に形成された羽根１７７とを有している。

シャフト１７６は、管１７２の長手方向に沿って配置されている。また、シャフト１７６は、上流側の端部がモーター１７８に接続され、下流側の端部が管１７２の屈曲部１７９に回転可能に接続されている。これにより、モーター１７８によって、シャフト１７６が、その軸回りに羽根１７７とともに回転する。この回転により、細分体Ｍ６が、図３中右側に搬送される。

前述したチャンバー２５１は、管１７２の途中に連通して設けられているため、除去部２５は、送りスクリュー１７５によって搬送されている細分体Ｍ６（材料）に流体Ｒを供給することができる。これにより、搬送しつつ、細分体Ｍ６中の色材Ｃの除去を行うことができる。すなわち、細分体Ｍ６の搬送と、色材Ｃの除去とを並行して行うことができるのでシート製造過程を中断するのを防止することができる。その結果、シートＳの製造効率を高めることができる。

また、羽根１７７は、管１７２の内周部と当接しており、シャフト１７６の回転により、管１７２の内周部を摺動する。この構成により、各空間Ｓ１の気密性を保ったまま、チャンバー２５１と連通した空間Ｓ１内の細分体Ｍ６の色材Ｃが除去される。換言すれば、送りスクリューは、チャンバー２５１内の気密性を維持する機能を有すると言える。よって、チャンバー２５１内の圧力、すなわち、チャンバー２５１内の流体Ｒの圧力を所望の圧力に維持することができる。なお、圧力を維持する機能については、前述した送りスクリューに限定されず、公知の様々な機構が適用可能である。

また、チャンバー２５１内の流体Ｒを超臨界状態に維持するために、チャンバー２５１は、図示しない温度維持機能も有している。温度維持機能としてはヒーターや断熱材など、様々な公知の機構を採用できる。

チャンバー２５１で色材Ｃの除去が行われた細分体Ｍ６は、送りスクリュー１７５によって、さらに下流側に搬送され、図１に示す樹脂供給部１７１にて樹脂と混ざり、樹脂混合部１７に向う。

一方、色材Ｃを溶解して色材Ｃを含む流体Ｒは、排出口２５３を介してチャンバー２５１の外側に排出される。

図４は、除去部２５およびその周辺部の概略構成図である。図４に示すように、チャンバー２５１から排出された色材Ｃを含む流体Ｒは、図３に示す排出口２５３を介して分離部２７に向う。分離部２７は、例えば、減圧バルブが接続された減圧室で構成され、色材Ｃが溶解している流体Ｒを減圧（膨張）することにより、流体Ｒから色材Ｃを分離する（図６参照）。これにより、色材が溶解している流体Ｒを減圧するという簡単な構成によって、流体Ｒから色材Ｃを分離することができる。

また、分離部２７での減圧後の流体Ｒの圧力は、減圧前、すなわち、チャンバー２５１内での流体Ｒの圧力の７０％以上、９９％以下であるのが好ましく、７５％以上、９５％以下であるのがより好ましい。これにより、流体Ｒの圧力変化を抑制しつつ、流体Ｒと色材Ｃとを分離することができる。

分離された色材Ｃは、色材タンク２８に貯留され、まとめて廃棄される。一方、分離部２７によって分離された流体Ｒは、流路２９の途中に配置されているポンプ２９１（図４中の「Ｐ」）により再加圧され、流路２９を介して流体タンク３０に貯留される。そして、流体タンク３０内の流体Ｒは、チャンバー２５１に再度供給される。このように、シート製造装置１００は、分離部によって色材Ｃが分離された流体Ｒを、除去部２５に循環させる循環流路としての流路２９を有する。これにより、流体Ｒを循環させることができ、必要な流体Ｒの量が増大してしまうのを抑制することができるとともに、シート製造装置１００から排出する流体Ｒの量を抑制することができる。なお、流体タンク３０からチャンバー２５１に向かう流路の途中には、バルブ３１が設けられているのが好ましい。なお、循環流路には図示しない補助タンクが接続されており、流体Ｒの量が減少した場合に補充することができる。

循環流路を形成する分離部２７、ポンプ２９１、流体タンクおよびそれらを連通する流路は図示しない温度維持機能を備えていることが好ましい。温度維持機能としてはヒーターや断熱材など、様々な公知の機構を採用できる。

このように本発明によれば、除去部２５は、加圧された流体Ｒにより材料中の色材Ｃを簡単かつ迅速に除去することができる。また、このような除去部２５がシート製造装置１００において、材料の搬送途中に設けられているため、シートＳの製造過程を中断することなく、色材Ｃの除去を行うことができる。従って、生産性に優れる。

また、除去部２５は、第１ウェブ形成部１５（異物除去部）と樹脂混合部１７（混合部）との間に設けられているため、異物Ｆが除去された細分体Ｍ６に対して流体Ｒを供給することができる。これにより、流体Ｒが色材Ｃと接触し易くなり、色材Ｃをより確実に除去することができる。

なお、流体Ｒの圧力は、臨界点における圧力の０．８倍以上、４倍以下であるのが好ましく、１．５倍以上、３倍以下であるのがより好ましい。これにより、高い溶解性を得ることができる。

なお、前述した流体Ｒが二酸化炭素の場合、その圧力は、５ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以下であるのが好ましく、１０ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以下であるのが特に好ましい。これにより、高い溶解性を得ることができる。

また、流体Ｒの温度は、臨界点における温度の０．７倍以上、２．５倍以下であるのが好ましく、０．９倍以上、２倍以下であるのがより好ましい。これにより、高い溶解性を得ることができる。

なお、前述した流体Ｒが二酸化炭素の場合、その温度は、２０℃以上、７０℃以下であるのが好ましく、３０℃以上、６０℃以下であるのがより好ましい。これにより、高い溶解性を得ることができる。

また、チャンバー２５１内に供給される流体Ｒの流量は、２０ｍＬ／ｓ以上、６０ｍＬ／ｓ以下であるのが好ましく、３０ｍＬ／ｓ以上、５０ｍＬ／ｓ以下であるのがより好ましい。これにより、チャンバー２５１内に適度な気流が発生し、チャンバー２５１内で細分体Ｍ６が適度に舞うこととなる。よって、流体Ｒが細分体Ｍ６の隅々に、より確実に接触することができる。その結果、細分体Ｍ６中の色材Ｃの除去を、より確実に行うことができる。

また、流体Ｒは、助溶剤をさらに含むのが好ましい。これにより、流体Ｒが色材Ｃと接触した際、色材Ｃを分離することができる。よって、色材Ｃを流体Ｒにさらに溶解し易くすることができる。助溶剤としては、流体Ｒに溶解可能であるのが好ましく、例えば、エタノール、テトラヒドロフラン等を好適に用いることができる。また、助溶剤は界面活性剤であってもよい。界面活性剤を使用することにより、色材Ｃの表面張力を弱め、分離することを助けることができる。よって、色材Ｃを流体Ｒにさらに溶解し易くすることができる。

また、流体Ｒにおける助溶剤の添加量は、５ｗｔ％以上、１２ｗｔ％以下であるのが好ましく、７ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、助溶剤としての効果をより確実に発揮することができる。

＜第２実施形態＞
図７は、本発明のシート製造装置の第２実施形態が備える除去部およびその周辺部の拡大図である。

以下、この図を参照して本発明のシート製造装置およびシートの製造方法の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、流路に接続流路が設けられていること以外は前記第１実施形態と同様である。

図７に示すように、本実施形態のシート製造装置１００は、管１７２（流路）における除去部２５の上流側と下流側とを接続する接続流路３２を有する。接続流路３２は、本実施形態では、２本の互いに独立する流路３２１および流路３２２を有している。管１７２内の各空間Ｓ１では、除去部２５よりも下流側の空間Ｓ１は、加圧された流体Ｒにより、除去部２５の上流側の空間Ｓ１よりも圧力が高くなっている。本実施形態のシート製造装置１００では、流路３２１および流路３２２を介して、圧力が高い流体Ｒを上流側に還流することができるので、除去部２５内から流体Ｒが漏れだす量を削減することできる。

なお、接続流路３２が複数（本実施形態では、２本）の管（流路）を有していた場合、圧力が各流路に分散されるため、より確実に上記効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
図８は、本発明のシート製造装置の第３実施形態が備える除去部およびその周辺部の拡大図である。

以下、この図を参照して本発明のシート製造装置およびシートの製造方法の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、除去部の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図８に示すように、管１７２は、互いに離間する管１７２Ａおよび管１７２Ｂを有している。管１７２Ａは、管１７２Ｂよりも上流側に位置しており、図８中上下方向および左右方向にずれて配置されている。

管１７２Ａの下流側の端部は、チャンバー２５１内に突出して設けられており、管１７２Ｂの上流側の端部は、チャンバー２５１内に突出して設けられている。

チャンバー２５１内の管１７２Ａと管１７２Ｂとの間には、搬送ベルト３３が設けられている。搬送ベルト３３は、左右方向に離間して設けられた一対のローラー３３１、３３２と、ローラー３３１、３３２に掛け回された無端ベルト３３３とを有している。ローラー３３１、３３２のうちの少なくとも一方は、図示しない駆動源に接続されており、ローラー３３１、３３２の回転に伴って無端ベルト３３３が回転する。

管１７２Ａから排出された細分体Ｍ６は、無端ベルト３３３上に落下し、搬送される。そして、搬送途中に、供給口２５２から供給された流体Ｒによって、色材Ｃが除去される。色材Ｃが除去された細分体Ｍ６は、無端ベルト３３３から管１７２Ｂに落下し、管１７２Ｂを介して、図１に示す樹脂混合部１７に搬送される。

なお、図示していないが、管１７２Ａおよび管１７２Ｂは、チャンバー２５１内の圧力を維持するための機能を備えている。

このような本実施形態によれば、搬送ベルト３３を設けるという簡単な構成により、細分体Ｍ６の色材Ｃを除去することができる。

以上、本発明のシート製造装置およびシートの製造方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、シート製造装置およびシート製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明のシート製造装置およびシートの製造方法は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、前記各実施形態では、除去部が、異物除去部と混合部との間に設けられている場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、解繊部と異物除去部との間に設けられていてもよい。この場合、材料中の異物が除去される以前に、繊維と異物とを接着している油分等を除去工程において除去することができる。よって、異物除去部の負荷が軽くなる。

また、除去部は、異物除去部と混合部との間と、解繊部と異物除去部との間と、の双方にそれぞれ設けられていてもよい。

１００…シート製造装置、１１…原料供給部、１２…粗砕部、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１３…解繊部、１４…選別部、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング部、１５…第１ウェブ形成部、１５１…メッシュベルト、１５２…張架ローラー、１５３…吸引部、１６…細分部、１６１…プロペラ、１６２…ハウジング部、１７…樹脂混合部、１７１…樹脂供給部、１７２…管、１７２Ａ…管、１７２Ｂ…管、１７３…ブロアー、１７４…スクリューフィーダー、１７５…送りスクリュー、１７６…シャフト、１７７…羽根、１７８…モーター、１７９…屈曲部、１８…ほぐし部、１８１…ドラム部、１８２…ハウジング部、１９…第２ウェブ形成部、１９１…メッシュベルト、１９２…張架ローラー、１９３…吸引部、２０…シート形成部、２０１…加圧部、２０２…加熱部、２０３…カレンダーローラー、２０４…加熱ローラー、２１…切断部、２１１…第１カッター、２１２…第２カッター、２２…ストック部、２３１…加湿部、２３２…加湿部、２３３…加湿部、２３４…加湿部、２３５…加湿部、２３６…加湿部、２４１…管、２４２…管、２４３…管、２４４…管、２４５…管、２４６…管、２５…除去部、２５１…チャンバー、２５２…供給口、２５３…排出口、２６…回収部、２６１…ブロアー、２６２…ブロアー、２６３…ブロアー、２７…分離部、２８…色材タンク、２９…流路、２９１…ポンプ、３０…流体タンク、３１…バルブ、３２…接続流路、３２１…流路、３２２…流路、３３…搬送ベルト、３３１…ローラー、３３２…ローラー、３３３…無端ベルト、Ｃ…色材、Ｆ…異物、Ｍ１…原料、Ｍ２…粗砕片、Ｍ３…解繊物、Ｍ４−１…第１選別物、Ｍ４−２…第２選別物、Ｍ５…第１ウェブ、Ｍ６…細分体、Ｍ７…混合物、Ｍ８…第２ウェブ、Ｐ１…樹脂、Ｒ…流体、Ｓ…シート、Ｓ１…空間

Claims (14)

1. 繊維と色材とを含む材料から前記色材を除去して、前記繊維からシート材を製造するシート製造装置であって、
   前記材料を解繊する解繊部と、
   前記解繊部によって解繊された前記繊維に結合素材を混合する混合部と、
   前記解繊部と前記混合部との間に設けられ、前記材料中の前記色材を除去する除去部と、を備え、
   前記除去部は、加圧された流体を前記材料に供給することにより、前記色材を前記流体中に溶解して、前記材料中の前記色材を除去することを特徴とするシート製造装置。
2. 前記流体は、超臨界状態のものである請求項１に記載のシート製造装置。
3. 前記流体は、一酸化炭素、二酸化炭素、アルコール、炭化水素、フロン系化合物、一酸化窒素、二酸化窒素、アンモニア、水のうちの少なくとも１つである請求項１または２に記載のシート製造装置。
4. 前記流体は、助溶剤をさらに含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシート製造装置。
5. 前記助溶剤は、界面活性剤である請求項４に記載のシート製造装置。
6. 前記除去部は、前記解繊された材料と前記流体が供給されるチャンバーを有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシート製造装置。
7. 前記チャンバーは、機密性を維持する機能を有する請求項６に記載のシート製造装置。
8. 解繊後の前記材料を前記チャンバーに搬送する送りスクリューを有し、
   前記除去部は、前記送りスクリューによって搬送されている前記材料に前記流体を供給する請求項６または７に記載のシート製造装置。
9. 前記送りスクリューは、前記チャンバー内の気密性を維持する機能を有する請求項８に記載のシート製造装置。
10. 前記流路における前記除去部の上流側と下流側とを接続する接続流路を有する請求項６ないし９のいずれか１項に記載のシート製造装置。
11. 前記色材が溶解している前記流体を減圧することにより、前記流体から前記色材を分離する分離部を有する請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のシート製造装置。
12. 前記分離部によって前記色材が分離された前記流体を、前記除去部に循環させる循環流路を有する請求項１１に記載のシート製造装置。
13. 前記解繊部と前記混合部との間に設けられ、解繊後の前記材料中の異物を除去する異物除去部を有し、
    前記除去部は、前記異物除去部と前記混合部との間に設けられている請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のシート製造装置。
14. 繊維と色材とを含む材料から前記色材を除去して、前記繊維からシート材を製造するシート製造方法であって、
    前記材料を解繊する解繊工程と、
    前記解繊工程によって解繊された前記材料中の前記色材を除去する除去工程と、
    前記色材を除去した後の材料に含まれる繊維に結合素材を混合する混合工程と、を有し、
    前記除去工程では、加圧された流体を前記材料に供給することにより、前記色材を前記流体中に溶解して、前記材料中の前記色材を除去することを特徴とするシート製造方法。

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