JP2018145584A - シート製造装置、その制御方法及びシート製造方法 - Google Patents

シート製造装置、その制御方法及びシート製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シートの外観におけるざらつき感(粒状性)を調節できるとともに、所与のざらつき感のシートを製造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、添加物を供給する添加物供給部と、前記解繊部により解繊された解繊物と、前記添加物供給部により供給された添加物とを混合させる第1回転部を備えた混合部と、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させるメッシュベルトと前記堆積物を前記メッシュベルト側に吸引させるサクション機構を備えたウェブ形成部と、を含み、前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転速度及び前記サクション機構の吸引力の少なくとも何れかを制御して、前記シートの表面の粒状度を変える制御部と、を有するシート製造装置。【選択図】なし

Description

本発明は、シート製造装置、その制御方法及びシート製造方法に関する。
繊維状の物質を堆積させ、堆積させた繊維の相互間に結合力を働かせてシート状あるいはフィルム状の成形体を得ることは古くから行われている。その典型例として、水を用いた抄造(抄紙)によって紙を製造することが挙げられる。現在においても紙を製造する方法の一つとして抄造法が広く用いられている。抄造法で製造される紙は、一般に例えば木材等に由来するセルロースの繊維が互いに絡み合って水素結合を形成し、さらにバインダー(紙力増強剤(デンプン糊、水溶性樹脂等))によって互いに部分的に結着されている構造を有するものが多い。
しかし抄造法は湿式であり、大量の水を使用する必要があり、また、紙が形成された後、脱水・乾燥等の必要が生じ、そのために費やすエネルギーや時間が非常に大きい。さらに、使用した水は排水として適切に処理する必要がある。また抄造法に用いる装置は、水、電力、排水設備等の大型のユーティリティーやインフラストラクチャーが必要となることが多く、小型化することは難しい。
そのため、省エネルギー、環境保護等の観点から、抄造法に代る紙の製造方法として、乾式法と称する水をほとんど用いない方法が期待されており、例えば、特許文献1には、乾式のプロセスで、紙等のシートを成形する装置が開示されている。
特開2015−161035号公報
特許文献1に記載のシート製造装置は、分級部、混合部、堆積部、成形部等を有している。そして、引用文献1には、分級部、混合部、堆積部及び成形部の少なくとも1つの条件を変更することにより、製造されるシートの厚さや密度等の特性を変更することができる旨の記載がある。例えば、堆積部のドラム形状のふるいの回転速度を変更することにより、ふるいを通過する解繊物の繊維長を変えて、製造されるシートの強度や密度を変更することができる旨の記載がある。
しかしながら、種々のシートを製造できても、製造されるシートのざらつき感を所定の状態に制御することは困難であると考えられる。
本発明の幾つかの態様に係る目的の1つは、シートの外観におけるざらつき感(粒状性)を調節できるとともに、所与のざらつき感のシートを安定して製造できるシート製造装置、その制御方法又はシート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、以下の態様又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、
添加物を供給する添加物供給部と、
前記解繊部により解繊された解繊物と、前記添加物供給部により供給された添加物とを混合させる第1回転部を備えた混合部と、
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させるメッシュベルトと前記堆積物を前記メッシュベルト側に吸引させるサクション機構を備えたウェブ形成部と、を含み、
前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転速度及び前記サクション機構の吸引力の少なくとも何れかを制御して、前記シートの表面の粒状度を変える制御部と、
を有する。
このようなシート製造装置によれば、シートの表面における粒状度(シートの外観におけるざらつき感)を調節できるとともに、所与のざらつき感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、
前記シートの表面の粒状度の設定を受け付ける受付部を有し、
前記制御部は、前記受付部が受け付けた前記設定に基づいて前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転数及び前記サクション機構の吸引力の少なくとも何れかを制御してもよい。
このようなシート製造装置によれば、ユーザーがシートの表面における粒状度を受付部に設定することにより、当該粒状度を有するシートを、容易に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、
前記堆積部は、前記混合物を開口を通過させて降下させるドラム部を有し、
前記制御部は、前記ドラム部の回転速度を変えてもよい。
このようなシート製造装置によれば、添加物が色材を含む場合に、製造されるシートの表面の粒状度を容易に変化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、
前記解繊部は、前記原料を解繊するための第2回転部を有し、
前記制御部は、前記第2回転部の回転速度を変えてもよい。
このようなシート製造装置によれば、製造されるシートの表面の粒状度を容易に変化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、
前記サクション機構は、前記堆積物が堆積する堆積面に対して交差する方向の気流を発生させる第1気流発生部を有し、
前記制御部は、前記第1気流発生部によって発生される気流の流速を変えるもよい。
このようなシート製造装置によれば、製造されるシートの表面の粒状度を容易に変化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、
前記堆積部により堆積された堆積物を搬送する搬送部を有し、
前記搬送部は、前記堆積物が堆積する堆積面に対して交差する方向の気流を発生させる第2気流発生部を有し、
前記制御部は、前記第2気流発生部によって発生される気流の流速を変えてもよい。
このようなシート製造装置によれば、製造されるシートの表面の粒状度を容易に変化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、
前記添加物は色材を含んでもよい。
このようなシート製造装置によれば、製造されるシートを着色しつつ表面の粒状度を容易に変化させることができる。
本発明に係るシート製造装置の制御方法の一態様は、
繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、
添加物を供給する添加物供給部と、
前記解繊部により解繊された解繊物と、前記添加物供給部により供給された添加物とを混合させる第1回転部を備えた混合部と、
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させるメッシュベルトと前記堆積物を前記メッシュベルト側に吸引させるサクション機構を備えたウェブ形成部と、を含んでいるシート製造装置の制御方向であって、
前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転速度及び前記サクション機構の吸引力の少なくとも何れかを変化させて、前記シートの表面の粒状度を変える。
このようなシート製造装置の制御方法によれば、シートの表面における粒状度(シートの外観におけるざらつき感)を調節できるとともに、所望のざらつき感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方法の一態様は、
繊維を含む原料を気中で解繊して解繊物を得る解繊工程と、
前記解繊物に添加物を供給する添加物供給工程と、
前記解繊物と、前記添加物とを第1回転部を用いて混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物をメッシュベルトへ吸引させながら堆積させて堆積物を得る堆積工程と、
を有し、
前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転速度及び前記メッシュベルトへの吸引力の少なくとも何れかを変化させて、前記シートの表面の粒状度を変える。
このようなシート製造方法によれば、シートの表面における粒状度(シートの外観におけるざらつき感)を調節できるとともに、所望のざらつき感のシートを製造できる。
実施形態に係るシート製造装置の構成を示す模式図。 シート製造装置の機能ブロック図。 ユーザーインターフェースの一例を示す図。
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
1.シート製造装置の概要
図1は、実施形態に係るシート製造装置100の構成を示す模式図である。
本実施形態に記載のシート製造装置100は、例えば、原料としての機密紙などの使用済みの古紙を乾式で解繊して繊維化した後、加圧、加熱、切断することによって、新しい紙を製造するのに好適な装置である。繊維化された原料に、さまざまな添加物を混合することによって、用途に合わせて、紙製品の結合強度や白色度を向上したり、色、香り、難燃などの機能を付加したりしてもよい。また、紙の密度や厚さ、形状をコントロールして成形することで、A4やA3のオフィス用紙、名刺用紙など、用途に合わせて、さまざまな厚さ・サイズの紙を製造することができる。
シート製造装置100は、供給部10、粗砕部12、解繊部20、選別部40、第1ウェブ形成部45、回転体49、混合部50、堆積部60、第2ウェブ形成部70、搬送部79、シート形成部80、切断部90、及び、制御部110を備える。
また、シート製造装置100は、原料に対する加湿、及び/又は原料が移動する空間を加湿する目的で、加湿部202、204、206、208、210、212を備える。
これら加湿部202、204、206、208、210、212の具体的な構成は任意であり、スチーム式、気化式、温風気化式、超音波式等が挙げられる。
本実施形態では、加湿部202、204、206、208を、気化式又は温風気化式の加湿器で構成する。すなわち、加湿部202、204、206、208は、水を浸潤させるフィルター(図示略)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供給する。また、加湿部202、204、206、208は、加湿空気の湿度を効果的に高めるヒーター(図示略)を備えてもよい。
また、本実施形態では、加湿部210及び加湿部212を、超音波式加湿器で構成する。すなわち、加湿部210、212は、水を霧化する振動部(図示略)を有し、振動部により発生するミストを供給する。
供給部10は、粗砕部12に原料を供給する。シート製造装置100がシートを製造する原料は繊維を含むものであればよく、例えば、紙、パルプ、パルプシート、不織布を含む布、或いは織物等が挙げられる。本実施形態ではシート製造装置100が古紙を原料とする構成を例示する。供給部10は、例えば、古紙を重ねて蓄積するスタッカーと、スタッカーから古紙を粗砕部12に送り出す自動投入装置とを備える構成とすることができる。
粗砕部12は、供給部10によって供給された原料を粗砕刃14によって裁断(粗砕)して、粗砕片にする。粗砕刃14は、大気中(空気中)等の気中で原料を裁断する。粗砕部12は、例えば、原料を挟んで裁断する一対の粗砕刃14と、粗砕刃14を回転させる駆動部とを備え、いわゆるシュレッダーと同様の構成とすることができる。粗砕片の形状や大きさは任意であり、解繊部20における解繊処理に適していればよい。粗砕部12は、原料を、例えば1〜数cm四方又はそれ以下のサイズの紙片に裁断する。
粗砕部12は、粗砕刃14により裁断されて落下する粗砕片を受けるシュート(ホッパー)9を有する。シュート9は、例えば、粗砕片が流れる方向(進行する方向)において、徐々に幅が狭くなるテーパー形状を有する。そのため、シュート9は、多くの粗砕片を受けとめることができる。シュート9には、解繊部20に連通する管2が連結され、管2は粗砕刃14によって裁断された原料(粗砕片)を、解繊部20に搬送させるための搬送路を形成する。粗砕片はシュート9により集められ、管2を通って解繊部20に移送(搬送)される。粗砕片は、例えばブロアー(図示略)が発生する気流により、管2中を解繊部20に向けて搬送される。
粗砕部12が有するシュート9、或いはシュート9の近傍には、加湿部202により加湿空気が供給される。これにより、粗砕刃14により裁断された粗砕物が、静電気によってシュート9や管2の内面に吸着する現象を抑制できる。また、粗砕刃14が裁断した粗砕物は、加湿された(高湿度の)空気とともに解繊部20に移送されるので、解繊部20の内部における解繊物の付着を抑制する効果も期待できる。また、加湿部202は、粗砕刃14に加湿空気を供給して、供給部10が供給する原料を除電する構成としてもよい。
また、加湿部202とともにイオナイザーを用いて除電してもよい。
解繊部20は、粗砕部12で裁断された粗砕物を解繊する。より具体的には、解繊部20は、粗砕部12によって裁断された原料(粗砕片)を解繊処理し、解繊物を生成する。
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、トナーなどの色材や、にじみ防止剤、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。本実施形態では、解繊部20がインペラーミルを用いる構成とする。具体的には、解繊部20は、高速回転するローター(図示略)、及び、ローターの外周に位置するライナー(図示略)を備える。粗砕部12で裁断された粗砕片は、解繊部20のローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。解繊部20は、ローターの回転により気流を発生させる。この気流により、解繊部20は、原料である粗砕片を管2から吸引し、解繊物を排出口24へと搬送できる。解繊物は排出口24から管3に送り出され、管3を介して選別部40に移送される。
このように、解繊部20で生成される解繊物は、解繊部20が発生する気流により解繊部20から選別部40に搬送される。さらに、本実施形態では、シート製造装置100が気流発生装置である解繊部ブロアー26を備え、解繊部ブロアー26が発生する気流により解繊物が選別部40に搬送される。解繊部ブロアー26は管3に取り付けられ、解繊部20から解繊物とともに空気を吸引し、選別部40に送風する。
選別部40は、管3から解繊部20により解繊された解繊物が気流とともに流入する導入口42を有する。選別部40は、導入口42に導入する解繊物を、繊維の長さによって選別する。詳細には、選別部40は、解繊部20により解繊された解繊物のうち、予め定められたサイズ以下の解繊物を第1選別物とし、第1選別物より大きい解繊物を第2選別物として、選別する。第1選別物は繊維又は粒子等を含み、第2選別物は、例えば、大きい繊維、未解繊片(十分に解繊されていない粗砕片)、解繊された繊維が凝集し、或いは絡まったダマ等を含む。
本実施形態で、選別部40は、ドラム部(篩部)41と、ドラム部41を収容するハウジング部(覆い部)43と、を有する。
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は、網(フィルター、スクリーン)を有し、篩(ふるい)として機能する。この網の目により、ドラム部41は、網の目開き(開口)の大きさより小さい第1選別物と、網の目開きより大きい第2選別物とを選別する。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ことができる。
導入口42に導入された解繊物は気流とともにドラム部41の内部に送り込まれ、ドラム部41の回転によって第1選別物がドラム部41の網の目から下方に落下する。ドラム部41の網の目を通過できない第2選別物は、導入口42からドラム部41に流入する気流により流されて排出口44に導かれ、管8に送り出される。
管8は、ドラム部41の内部と管2とを連結する。管8を通って流される第2選別物は、粗砕部12により裁断された粗砕片とともに管2を流れ、解繊部20の導入口22に導かれる。これにより、第2選別物は解繊部20に戻されて、解繊処理される。
また、ドラム部41により選別される第1選別物は、ドラム部41の網の目を通って空気中に分散し、ドラム部41の下方に位置する第1ウェブ形成部45のメッシュベルト46に向けて降下する。
第1ウェブ形成部45(分離部)は、メッシュベルト46(分離ベルト)と、ローラー47と、吸引部(サクション機構)48と、を含む。メッシュベルト46は環状のベルト(無端形状のベルト)であって、3つのローラー47に懸架され、ローラー47の動きにより、図中矢印で示す方向に搬送される。メッシュベルト46の表面は所定サイズの開口が並ぶ網で構成される。選別部40から降下する第1選別物のうち、網の目を通過するサイズの微粒子はメッシュベルト46の下方に落下し、網の目を通過できないサイズの繊維がメッシュベルト46に堆積し、メッシュベルト46とともに矢印方向に搬送される。メッシュベルト46から落下する微粒子は、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの(樹脂粒や色材や添加剤など)を含み、シート製造装置100がシートSの製造に使用しない除去物である。
メッシュベルト46は、シートSを製造する通常動作中には、一定の速度V1で移動する。ここで、通常動作中とは、後述するシート製造装置100の始動制御、及び、停止制御の実行中を除く動作中であり、より詳細には、シート製造装置100が望ましい品質のシートSを製造している間を指す。
従って、解繊部20で解繊処理された解繊物は、選別部40で第1選別物と第2選別物とに選別され、第2選別物が解繊部20に戻される。また、第1選別物から、第1ウェブ形成部45によって除去物が除かれる。第1選別物のいうち除去物以外は、シートSの製造に適した材料であり、この材料はメッシュベルト46に堆積して第1ウェブW1を形成する。解繊物から第2選別物を分離し、第1選別物から除去物を分離するという点では、第1ウェブ形成部は選別部40の一部とみなすことができる。
吸引部48は、メッシュベルト46の下方から空気を吸引する。吸引部48は、管23を介して集塵部27に連結される。集塵部27はフィルター式或いはサイクロン式の集塵装置であり、微粒子を気流から分離する。集塵部27の下流には捕集ブロアー28が設置され、捕集ブロアー28は、集塵部27から空気を吸引する集塵用吸引部として機能する。また、捕集ブロアー28が排出する空気は管29を経てシート製造装置100の外に排出される。
この構成では、捕集ブロアー28により、集塵部27を通じて吸引部48から空気が吸引される。吸引部48では、メッシュベルト46の網の目を通過する微粒子が、空気とともに吸引され、管23を通って集塵部27に送られる。集塵部27は、メッシュベルト46を通過した微粒子を気流から分離して蓄積する。
従って、メッシュベルト46の上には第1選別物から除去物を除去した繊維が堆積して第1ウェブW1が形成される。捕集ブロアー28が吸引を行うことで、メッシュベルト46上における第1ウェブW1の形成が促進され、かつ、除去物が速やかに除去される。
ドラム部41を含む空間には、加湿部204により加湿空気が供給される。この加湿空気によって、選別部40の内部で第1選別物を加湿する。これにより、静電力による第1選別物のメッシュベルト46への付着を弱め、第1選別物をメッシュベルト46から剥離し易くすることができる。さらに、静電力により第1選別物が回転体49やハウジング部43の内壁に付着することを抑制することができる。また、吸引部48によって除去物を効率よく吸引できる。
なお、シート製造装置100において、第1解繊物と第2解繊物とを選別し、分離する構成は、ドラム部41を備える選別部40に限定されない。例えば、解繊部20で解繊処理された解繊物を、分級機によって分級する構成を採用してもよい。分級機としては、例えば、サイクロン分級機、エルボージェット分級機、エディクラシファイヤーを用いることができる。これらの分級機を用いれば、第1選別物と第2選別物とを選別し、分離することが可能である。さらに、上記の分級機により、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの(樹脂粒や色材や添加剤など)を含む除去物を、分離して除去する構成を実現できる。例えば、第1選別物に含まれる微粒子を、分級機によって、第1選別物から除去する構成としてもよい。この場合、第2選別物は、例えば解繊部20に戻され、除去物は集塵部27により集塵され、除去物を除く第1選別物が管54に送られる構成とすることができる。
メッシュベルト46の搬送経路において、選別部40の下流側には、加湿部210によって、ミストを含む空気が供給される。加湿部210が生成する水の微粒子であるミストは、第1ウェブW1に向けて降下し、第1ウェブW1に水分を供給する。これにより、第1ウェブW1が含む水分量が調整され、静電気によるメッシュベルト46への繊維の吸着等を抑制できる。
シート製造装置100は、メッシュベルト46に堆積した第1ウェブW1を分断する回転体49を備える。第1ウェブW1は、メッシュベルト46がローラー47により折り返す位置で、メッシュベルト46から剥離して、回転体49により分断される。
第1ウェブW1は繊維が堆積してウェブ形状となった柔らかい材料であり、回転体49は、第1ウェブW1の繊維をほぐして、後述する混合部50で樹脂を混合しやすい状態に加工する。
回転体49の構成は任意であるが、本実施形態では、板状の羽根を有し回転する回転羽形状とすることができる。回転体49は、メッシュベルト46から剥離する第1ウェブW1と羽根とが接触する位置に配置される。回転体49の回転(例えば図中矢印Rで示す方向への回転)により、メッシュベルト46から剥離して搬送される第1ウェブW1に羽根が衝突して分断し、細分体Pを生成する。
なお、回転体49は、回転体49の羽根がメッシュベルト46に衝突しない位置に設置されることが好ましい。例えば、回転体49の羽根の先端とメッシュベルト46との間隔を、0.05mm以上0.5mm以下とすることができ、この場合、回転体49によって、メッシュベルト46に損傷を与えることなく第1ウェブW1を効率よく分断できる。
回転体49によって分断された細分体Pは、管7の内部を下降して、管7の内部を流れる気流によって混合部50へ移送(搬送)される。
また、回転体49を含む空間には、加湿部206により加湿空気が供給される。これにより、管7の内部や、回転体49の羽根に対し、静電気により繊維が吸着する現象を抑制できる。また、管7を通って、湿度の高い空気が混合部50に供給されるので、混合部50においても静電気による影響を抑制できる。
混合部50は、樹脂を含む添加物を供給する添加物供給部52、管7に連通し、細分体Pを含む気流が流れる管54、及び、混合ブロアー56を備える。
細分体Pは、上述のように選別部40を通過した第1選別物から除去物を除去した繊維である。混合部50は、細分体Pを構成する繊維に、樹脂を含む添加物を混合する。
混合部50では、混合ブロアー56によって気流を発生させ、管54中において、細分体Pと添加物とを混合させながら、搬送する。また、細分体Pは、管7及び管54の内部を流れる過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。
添加物供給部52(樹脂収容部)は、添加物を蓄積する添加物カートリッジ(図示略)に接続され、添加物カートリッジ内部の添加物を管54に供給する。添加物カートリッジは、添加物供給部52に着脱可能な構成であってもよい。また、添加物カートリッジに添加物を補充する構成を備えてもよい。添加物供給部52は、添加物カートリッジ内部の微粉又は微粒子からなる添加物をいったん貯留する。添加物供給部52は、いったん貯留した添加物を管54に送る排出部52a(樹脂供給部)を有する。
排出部52aは、添加物供給部52に貯留された添加物を管54に送出するフィーダー(図示略)、及び、フィーダーと管54とを接続する管路を開閉するシャッター(図示略)を備える。このシャッターを閉じると、排出部52aと管54とを連結する管路或いは開口が閉鎖され、添加物供給部52から管54への添加物の供給が絶たれる。
排出部52aのフィーダーが動作していない状態では、排出部52aから管54に添加物が供給されないが、管54内に負圧が発生した場合等には、排出部52aのフィーダーが停止していても添加物が管54に流れる可能性がある。排出部52aを閉じることにより、このような添加物の流れを確実に遮断できる。
添加物供給部52が供給する添加物は、複数の繊維を結着させるための樹脂を含む。添加物に含まれる樹脂は、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、単独又は適宜混合して用いてもよい。すなわち、添加物は、単一の物質を含んでもよいし、混合物であってもよく、それぞれ単一又は複数の物質で構成される、複数種類の粒子を含んでもよい。また、添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。
添加物に含まれる樹脂は、加熱により溶融して複数の繊維同士を結着させる。従って、樹脂を繊維と混合させた状態で、樹脂が溶融する温度まで加熱されていない状態では、繊維同士は結着されない。
また、添加物供給部52が供給する添加物は、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を含んでもよい。また、着色剤を含まない添加物は、無色、或いは無色と見なせる程度に薄い色であってもよいし、白色であってもよい。
混合ブロアー56が発生する気流により、管7を降下する細分体P、及び、添加物供給部52により供給される添加物は、管54の内部に吸引され、混合ブロアー56内部を通過する。混合ブロアー56が発生する気流及び/又は混合ブロアー56が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Pを構成した繊維と添加物とが混合され、この混合物(第1選別物と添加物との混合物)は管54を通って堆積部60に移送される。
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く、これらの機構を混合ブロアー56の前又は後に設置してもよい。
堆積部60は、解繊部20で解繊された解繊物を堆積させる。より具体的には、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(覆い部)63と、を有する。ドラム部61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61は、網(フィルター、スクリーン)を有し、篩(ふるい)として機能する。この網の目により、ドラム部61は、網の目開き(開口)のより小さい繊維や粒子を通過させ、ドラム部61から下降させる。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。
ドラム部61の下方には第2ウェブ形成部70が配置される。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、第2ウェブW2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、ローラー74と、サクション機構76と、を有する。
メッシュベルト72は無端形状のベルトであって、複数のローラー74に懸架され、ローラー74の動きにより、図中矢印で示す方向に搬送される。メッシュベルト72は、例えば、金属製、樹脂製、布製、或いは不織布等である。メッシュベルト72の表面は所定サイズの開口が並ぶ網で構成される。ドラム部61から降下する繊維や粒子のうち、網の目を通過するサイズの微粒子はメッシュベルト72の下方に落下し、網の目を通過できないサイズの繊維がメッシュベルト72に堆積し、メッシュベルト72とともに矢印方向に搬送される。メッシュベルト72は、シートSを製造する通常動作中には、一定の速度V2で移動する。通常動作中とは、上述した通りである。
メッシュベルト72の網の目は微細であり、ドラム部61から降下する繊維や粒子の大半を通過させないサイズとすることができる。
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)に設けられる。サクション機構76は、サクションブロアー77を備え、サクションブロアー77の吸引力によって、サクション機構76に下方に向く気流(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。これにより、メッシュベルト72上における第2ウェブW2の形成を促進し、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。
サクションブロアー77(堆積吸引部)は、サクション機構76から吸引した空気を、捕集フィルター(図示略)を通じて、シート製造装置100の外に排出してもよい。或いは、サクションブロアー77が吸引した空気を集塵部27に送り込み、サクション機構76が吸引した空気に含まれる除去物を捕集してもよい。
ドラム部61を含む空間には、加湿部208により加湿空気が供給される。この加湿空気によって、堆積部60の内部を加湿することができ、静電力によるハウジング部63への繊維や粒子の付着を抑え、繊維や粒子をメッシュベルト72に速やかに降下させ、好ましい形状の第2ウェブW2を形成させることができる。
以上のように、堆積部60及び第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第2ウェブW2が形成される。メッシュベルト72に堆積された第2ウェブW2は、シート形成部80へと搬送される。
メッシュベルト72の搬送経路において、堆積部60の下流側には、加湿部212によって、ミストを含む空気が供給される。これにより、加湿部212が生成するミストが第2ウェブW2に供給され、第2ウェブW2が含む水分量が調整される。これにより、静電気によるメッシュベルト72への繊維の吸着等を抑制できる。
シート製造装置100は、メッシュベルト72上の第2ウェブW2を、シート形成部80に搬送する搬送部79が設けられる。搬送部79は、例えば、メッシュベルト79aと、ローラー79bと、サクション機構79cと、を有する。
サクション機構79cは、ブロアー(図示略)を備え、ブロアーの吸引力によってメッシュベルト79aに上向きの気流を発生させる。この気流は第2ウェブW2を吸引し、第2ウェブW2は、メッシュベルト72から離れてメッシュベルト79aに吸着される。メッシュベルト79aは、ローラー79bの自転により移動し、第2ウェブW2をシート形成部80に搬送する。メッシュベルト72の移動速度と、メッシュベルト79aの移動速度とは、例えば、同じである。
このように、搬送部79は、メッシュベルト72に形成された第2ウェブW2を、メッシュベルト72から剥がして搬送する。
シート形成部80は、堆積部60で堆積させた堆積物からシートSを形成する。より具体的には、シート形成部80は、メッシュベルト72に堆積し搬送部79により搬送された第2ウェブW2(堆積物)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、第2ウェブW2が含む解繊物の繊維及び添加物に対して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)を介して結着させる。
シート形成部80は、第2ウェブW2を加圧する加圧部82、及び、加圧部82により加圧された第2ウェブW2を加熱する加熱部84を備える。
加圧部82は、一対のカレンダーローラー85で構成され、第2ウェブW2を所定のニップ圧で挟んで加圧する。第2ウェブW2は、加圧されることによりその厚さが小さくなり、第2ウェブW2の密度が高められる。一対のカレンダーローラー85の一方は、モーター(図示略)により駆動される駆動ローラーであり、他方は従動ローラーである。カレンダーローラー85は、モーターの駆動力により回転して、加圧により高密度になった第2ウェブW2を、加熱部84に向けて搬送する。
加熱部84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、温風ブロアー、赤外線加熱器、フラッシュ定着器を用いて構成できる。本実施形態では、加熱部84は、一対の加熱ローラー86を備える。加熱ローラー86は、内部又は外部に設置されるヒーターによって、予め設定された温度に加温される。加熱ローラー86は、カレンダーローラー85によって加圧された第2ウェブW2を挟んで熱を与え、シートSを形成する。
一対の加熱ローラー86の一方は、モーター(図示略)により駆動される駆動ローラーであり、他方は従動ローラーである。加熱ローラー86は、モーターの駆動力により回転して、加熱したシートSを、切断部90に向けて搬送する。
このように、堆積部60で形成された第2ウェブW2は、シート形成部80で加圧及び加熱されて、シートSとなる。
なお、加圧部82が備えるカレンダーローラー85の数、及び、加熱部84が備える加熱ローラー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。本実施形態では、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、を有する。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。排出部96は、所定サイズのシートSを載せるトレイ或いはスタッカーを備える。
上記構成において、加湿部202、204、206、208を1台の気化式加湿器で構成してもよい。この場合、1台の加湿器が生成する加湿空気が、粗砕部12、ハウジング部43、管7、及びハウジング部63に分岐して供給される構成とすればよい。この構成は、加湿空気を供給するダクト(図示略)を分岐して設置することにより、容易に実現できる。また、2台或いは3台の気化式加湿器によって加湿部202、204、206、208を構成することも勿論可能である。
また、上記構成において、加湿部210、212を1台の超音波式加湿器で構成してもよいし、2台の超音波式加湿器で構成してもよい。例えば、1台の加湿器が生成するミストを含む空気が、加湿部210、及び加湿部212に分岐して供給される構成とすることができる。
また、上記構成では、最初に粗砕部12が原料を粗砕し、粗砕された原料からシートSを製造するものとしたが、例えば、原料として繊維を用いてシートSを製造する構成とすることも可能である。
例えば、解繊部20が解繊処理した解繊物と同等の繊維を原料として、ドラム部41に投入可能な構成であってもよい。また、解繊物から分離された第1選別物と同等の繊維を原料として、管54に投入可能な構成とすればよい。この場合、古紙やパルプ等を加工した繊維をシート製造装置100に供給することで、シートSを製造できる。
2.シートの表面の粒状度
本明細書では、シートの表面の粒状度とは、シートの表面のRMS粒状度(root mean square)のことを指す。RMS粒状度は、統計的な確率により求めた粒状性であり、粒状性を客観的に示す指標である。色材粒子の局在やドット形状は、空間的にはランダムな場合が多く、これを肉眼で見るとざらついた印象(ざらつき感)を与える。このようなざらつきは、一般には、粒状と呼ばれ、粒状の主観的な評価値は、粒状性(graininess)、客観的な評価値は、粒状度(granularity)と呼ばれている。
RMS粒状度は、濃度Diの分布の標準偏差であり、記号σで表される。RMS粒状度の測定条件は、一般にはANSI PH−2.40−1985に規定されているが、本実施形態では、シートの対象となる表面を、1200dpiの解像度のスキャナーで読み取った各ドットの光学濃度の値に基づいて、下記式によって算出して求められる。下記式中、Nは、データ数(ドット数)、Diは個々のドットの濃度値、Daveは、濃度の平均値である。
Figure 2018145584
上記式は形式上、標準偏差の式そのものであり、RMS粒状度(σ)に単位はない。また、標準偏差は、平均値に対して値がどの程度変動するのかを示すものであり、平均値±1σ(σ=RMS)の範囲内に、約68%のデータが含まれることを意味する。また、RMS粒状度(σ)の値が大きいほど、変動が大きいことを示すので、主観的な粒状性は大きくなり、ざらつき感は大きくなる。
本実施形態のシート製造装置で、添加物が、繊維と繊維とを結着させる樹脂を含み、色材を含む場合において、製造するシートSの表面の粒状度を変化させる要因の一つは、添加物のウェブにおける分散性(付着の分布)である。また、本実施形態のシート製造装置で、原料がトナー等の色材を含む古紙である場合において、製造するシートSの表面の粒状度を変化させる要因の一つは、トナー等の色材の粉砕度合い及び第2ウェブW2における分散性である。
添加物に含まれる樹脂と、繊維とは、堆積部60において第2ウェブW2が形成される際に、静電気力で付着しているが、樹脂(添加物粒子)が、繊維と隣接する配置でないと外力が加わった時に繊維から脱離しやすい。したがって、第2ウェブW2における添加物やトナー(両者を含めて着色粉ともいう)の分散性の調節は、着色粉の粒子径、第2ウェブW2における着色粉の分散性、第2ウェブW2に加えられる外力の大きさ、などを制御することで可能であり、最終的に製造されるシートSの表面の粒状度を調整することができる。
トナー等の色材を含む原料の典型としては、原料がインキ、トナー、インク等の色材で白色紙に印刷された古紙である。白色紙の再生は通常、色材の残留物が少なく、白色度が高い方が好まれるが、脱墨工程(上記の例では選別部40が行う工程)を経ても色材成分が残ってしまうことがある。一方、白色度が低くても、新聞紙のように色材の分散性がきわめて高く、文字の解読に影響しなければ問題ない場合もある。さらに印刷用紙としてではなく、紙のデザインや風合いとして粒状性の高い紙が名刺や便箋、製本時の背表紙などに好まれる場合もある。残留する色材の分散性及びカラー顔料を含まない添加物(結合樹脂)及び白色顔料を含んだ添加物(結合樹脂)の分散性を制御することで白色紙の質感を所望の粒状度に調整することができる。
3.シート製造装置の機能
図2に、シート製造装置100の機能ブロック図を示す。シート製造装置100は、制御部110を含み、制御部110は、受付部112と、表示部114とを含む。
受付部112(操作部)は、ユーザーの入力を受け付けるための機器であり、入力情報を制御部110に出力する。受付部112の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル等の入力機器により実現できる。また、受付部112は、コンピューター等の外部装置からの指示情報を入力するインターフェースにより実現できる。受付部112は、シート製造装置100で製造するシートSの、少なくとも、原料の形態(印刷古紙、パルプ等の種類)、及び、ざらつき感(粒状度)を指示する設定(入力)を受け付ける。
表示部114(出力部の一例)は、制御部110で生成された画像を出力するものであり、LCD或いはCRTなどのディスプレイ、タッチパネル等により実現できる。タッチパネルを用いる場合には、表示部114は、受付部112と同じであってもよい。
制御部110は、少なくとも入力情報(設定)及びプログラムに基づいて、シート製造装置100の解繊部20、添加物供給部52、混合部50、堆積部60、搬送部79等を制御する。制御部110の機能はプロセッサー(CPU)、記憶部(ROM、RAM)などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。
制御部110は、受付部112で入力された情報に基づいて、制御信号を生成して、解繊部20、添加物供給部52、混合部50、堆積部60、搬送部79の動作(各部に含まれる回転体の回転速度等)を制御する。また、制御部110は、各部の稼働率を算出して、これを制御してもよい。稼働率は、単に各部の稼働時間であってもよく、この場合制御部110は稼働時間をカウントする。また、稼働率は、各部に含まれる回転体(スクリュー、ドラム、ブロアー等)の回転数(回転回数)、回転速度、モーターの駆動信号(駆動パルス数)等に基づく値であってもよい。
制御部110は、記憶部(不図示)を有してもよく、記憶部には、例えば、制御部110が制御する各構成の状態と、製造するシートSのざらつき感(粒状性)とを結びつけるテーブルが記憶されていてもよい。また、制御部110の記憶部には、例えば、印刷物の古紙を原料とする場合のトナーの種類等と、制御部110が制御する各構成の状態とを結びつけるテーブルが記憶されていてもよい。制御部110による各構成の制御は、このようなテーブルを参照して行われてもよい。
4.解繊部、添加物供給部、混合部、堆積部及び搬送部の制御
本実施形態のシート製造装置の制御では、解繊部20、添加物供給部52、混合部50、堆積部60及び搬送部79の少なくとも何れかを変化させて、製造されるシートSの表面の粒状度(ざらつき感)を変えることができる。ここで、解繊部20、添加物供給部52、混合部50、堆積部60及び搬送部79のそれぞれについての具体的な制御について順次説明する。なお、本実施形態のシート製造装置100は、搬送部79を有しているが、搬送部79は、必須の構成ではなく、必要に応じて設けられる。したがって、シート製造装置に搬送部79がない場合には、本実施形態のシート製造装置の制御は、解繊部20、添加物供給部52、混合部50及び堆積部60の少なくとも何れかを変化させて、製造されるシートSの表面の粒状度(ざらつき感)を変えることができる。
4.1.解繊部
解繊部20は、粗砕部12によって裁断された原料(粗砕片)を解繊処理し、解繊物を生成する。本実施形態では、解繊部20は、高速回転するローター(図示略)、及び、ローターの外周に位置するライナー(図示略)を備える。係るローターは、回転部(本明細書では、解繊部20に存在する回転部を「第2回転部」ということがある。なお、後述の混合部50に存在する回転部(より具体的には、混合ブロアー56の回転する羽根)を「第1回転部」ということがある。)であり、その回転速度が制御部110によって制御される。
原料がトナー等の色材を含む古紙である場合には、解繊部20によって解繊された解繊物には、解繊された繊維や、トナー等が含まれる。係るトナー等は、解繊部20によって、粉砕され、繊維から剥がされ、あるいは、繊維に付着した状態で粉砕される作用を受ける。係る作用の程度(強度)は、第2回転部の回転速度によって変えることができる。
したがって、制御部110が、第2回転部の回転速度を高めるような制御を行うと、解繊部20を通過したトナー等の着色粒子の粒子径が小さくなる傾向がある。また、これにより、原料に含まれる着色粒子に起因したシートSの表面の粒状度は小さくなる、すなわち、ざらつき感は、抑制される傾向となる。また、逆に制御部110が、第2回転部の回転速度を低下させるような制御を行うと、解繊部20を通過したトナー等の着色粒子の粒子径が大きくなる傾向があり、原料に含まれる着色粒子に起因したシートSの表面の粒状度は大きくなる、すなわち、ざらつき感が高まる傾向となる。
なお、解繊部20の第2回転部の回転速度を大きくすると、解繊物や着色粒子の寸法は小さくなる傾向があるので、後続する選別部40において、集塵部27に捕集される除去物が多くなることがある。そのため、解繊部20の第2回転部の回転速度の上限は、選別部40における除去物の多寡と、得られるシートSの表面の粒状度とのバランスを考慮して適宜に設定される。
4.2.添加物供給部
添加物供給部52は、添加物を管54に供給する。添加物供給部52は、添加物を管54に送る排出部52a(樹脂供給部)を有する。排出部52aは、添加物供給部52に貯留された添加物を管54に送出するフィーダー(粉体供給機)を備えている。フィーダーは、一般的な構成を制限なく採用することができるが、管54への添加物の供給量を、制御部110からの信号に応じて自在に変更できるような構成とすることが好ましい。そのようなフィーダーとしては、スクリュー式のフィーダー、プレート(円盤)式のフィーダー、振動式のフィーダーなどが挙げられる。さらに、シャッター等を備えたフィーダーであっても、制御部110からの信号により、シャッターの開度を変更できるような構成であれば採用することができる。
添加物供給部52にこれらのフィーダーを採用することにより、添加物の単位時間当たりの供給量を、制御部110からの信号に応じて自在に変更できる。具体例としては、添加物供給部52に、スクリュー式のフィーダーを採用した場合には、制御部110は、スクリューの回転数を制御して、単位時間当たりに管54に供給する添加物の供給量を変えることができる。
制御部110が、添加物供給部52からの添加物の単位時間当たりの供給量を大きくするような制御を行うと、第2ウェブW2やシートSにおける添加物の含有量が高まる傾向となり、逆に制御部110が、添加物供給部52からの添加物の単位時間当たりの供給量を小さくするような制御を行うと、第2ウェブW2やシートSにおける添加物の含有量が低下する傾向となる。
そして、制御部110が、添加物供給部52からの添加物の単位時間当たりの供給量を変動させることにより、添加物に色材が含まれる場合に、シートSの表面の粒状度を変えることができる。添加物供給部52からの添加物の単位時間当たりの供給量の変動の態様は、特に限定されないが、添加物供給部52の単位時間当たりの添加物の供給量を、時間軸に対してグラフ化した場合に、グラフが正弦波、矩形波、三角波、あるいはそれらを任意に組み合わせた形状となるような態様を例示することができる。
単位時間当たりの添加物の供給量の変動の幅(上記グラフが正弦波(サインカーブ)である場合には振幅に相当)は、変動させない場合の値(中央値)を100とした場合に、80〜120、好ましくは85〜115、すなわち、平均値(100%)から±20%、好ましくは±15%程度である。
また、単位時間当たりの添加物の供給量の変動の周期(上記グラフが正弦波(サインカーブ)である場合の周期に相当)は、1〜20秒、好ましくは2〜15秒、より好ましくは3〜10秒、すなわち、単位時間当たりの添加物の供給量の変動の周波数は、0.05〜1Hz、好ましくは0.067〜0.5Hz、より好ましくは0.1〜0.333Hz程度である。
添加物が色材を含有する場合に、添加物供給部52から供給される添加物の単位時間当たりの供給量を変動させると、当該変動の幅、周期に依存して、シートSの表面の粒状度(ざらつき感)を変えることができる。添加物供給部52で供給される添加物は、シート製造装置100において、少なくとも混合部50、堆積部60を経てシートSとなるため、添加物供給部52から供給される添加物の単位時間当たりの供給量の変動と、シートSの表面の粒状度の変化とは、必ずしも単純には相関しない。そのため、添加物供給部52から供給される添加物の単位時間当たりの供給量を変動させることは、ざらつき感を変化させるための一手段であり、所与のシートSの表面の粒状度(ざらつき感)を得るために、その他の構成の運転条件の調節を組み合わせて、変動の幅や周期を調節することが好ましい。
4.3.混合部
混合部50は、添加物及び細分体Pとを混合して搬送する混合ブロアー56を備える。混合ブロアー56が発生する気流により、管7を降下する細分体P、及び、添加物供給部52により供給される添加物は、管54の内部に吸引され、混合ブロアー56内部を通過する。混合ブロアー56が発生する気流及び/又は混合ブロアー56が有する羽根等の回転部(第1回転部)の作用により、細分体Pを構成した繊維と添加物とが混合され、この混合物(第1選別物と添加物との混合物)は管54を通って堆積部60に移送される。
原料がトナー等の色材を含む古紙である場合には、細分体Pには、解繊された繊維や、トナー等が含まれるので、制御部110が、第1回転部の回転速度を高めるような制御を行うと、第2ウェブW2におけるトナー等の着色粒子の分散性が良くなり、シートSにおけるざらつき感は抑制される傾向となる。また逆に、この場合、制御部110が、第1回転部の回転速度を下げるような制御を行うと、第2ウェブW2におけるトナー等の着色粒子の分散が抑えられ、シートSにおけるざらつき感は増す傾向となる。このような傾向は、添加物に色材が含まれる場合においても、第2ウェブW2及びシートSにおける添加物の分散及びざらつき感について同様の傾向となる。すなわち、シートSの表面の粒状度は、第1回転部の回転速度によって変えることができる。
4.4.堆積部
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。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(覆い部)63と、を有する。ドラム部61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61の下方には第2ウェブ形成部70が配置され、第2ウェブ形成部70では、堆積部60を通過した通過物が堆積され、第2ウェブW2が形成される。
ドラム部61の回転速度は、制御部110によって制御することができる。混合部50を通過した混合物は、細分体Pを構成した繊維と、添加物とを含んでいる。また、原料がトナー等の色材を含む場合には、混合物には、係る残留した(選別部40で除去していない)色材も含まれている。
したがって、制御部110が、ドラム部61の回転速度を高めるような制御を行うと、ドラム部61の篩を通過する混合物の分散が強化され、色材がより均一に配置された第2ウェブW2が形成され、シートSのざらつき感が抑制される傾向となる。また、逆に、制御部110が、ドラム部61の回転速度を低下させるような制御を行うと、ドラム部61の篩を通過する混合物の分散が弱まり、色材の分散が平面的に偏って配置された第2ウェブW2が形成され、シートSのざらつき感が高まる傾向となる。すなわち、シートSの表面の粒状度は、ドラム部61の回転速度によって変えることができる。
4.5.第2ウェブ形成部
上述のように、第2ウェブ形成部70は、メッシュベルト72と、ローラー74と、サクション機構76と、を有しているが、第2ウェブW2(堆積物)をメッシュベルト72上に形成するという点では、堆積部60の一部とみなすことができる。
メッシュベルト72の表面(堆積面)は所定サイズの開口が並ぶ網で構成され、その網の目は微細であり、ドラム部61から降下する繊維や粒子の大半を通過させないサイズとすることができるようになっている。そして、サクション機構76は、メッシュベルト72の下方に設けられている。
上記の例では、サクション機構76は、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対してほぼ垂直な方向の気流を発生させているが、サクション機構76の機能を考慮すると、サクション機構76によって発生される気流は、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向であればよいことは理解されよう。
サクション機構76は、サクションブロアー77を備え、サクションブロアー77の吸引力によって、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向の気流を発生させることができる。サクション機構76は、気流発生部(第1気流発生部)ということができる。
サクションブロアー77の吸引力(回転羽根の回転速度)は、制御部110によって制御することができる。これにより、制御部110は、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向の気流の流速を変えることができる。
堆積物(第2ウェブW2)は、繊維と添加物とを含んでいる、また、原料がトナー等の色材を含む場合には、堆積物には、係る色材も含まれている。堆積物を厚さ方向に気流が流れると、堆積物中の相対的に寸法の小さい粒子が、気流と共に移動しやすく、気流の流速が大きくなるとその傾向が強くなる。堆積物中に存在する繊維は、その細長い形状により、添加物等の粒子よりも移動速度は小さい。また、添加物等の粒子の中でも、繊維に付着しているものは、孤立している粒子よりも気流による移動を生じにくい。このようなことから、気流が通過することによって、堆積物(第2ウェブW2)の上面から下面に向かって、相対的に寸法の小さい粒子が移動して上面側における粒子の存在数が少なくなるとともに、下面側では相対的に寸法の小さい粒子が脱離して下面側における粒子の存在数が少なくなる。
したがって、制御部110が、気流の流速を高めるような制御を行うと、第2ウェブW2の上面側及び下面側における相対的に寸法の小さい粒子の存在数がより少なくなる。また、逆に、制御部110が、気流の流速を弱めるような制御を行うと、第2ウェブW2の上面側及び下面側における相対的に寸法の小さい粒子の存在数がより多くなる。
よって、相対的に寸法の小さい粒子が、色材を含む場合には、制御部110が、気流の流速を高めると、シートSの表面の粒状度(ざらつき感)は、強まる傾向となり、気流の流速を弱めると、シートSの表面の粒状度(ざらつき感)は、弱まる傾向となる。すなわち、堆積部60の気流発生部の制御により、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向の気流の流速を変えることによって、シートSの表面の粒状度を変えることができる。
4.6.搬送部
堆積部60及び第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第2ウェブW2が形成される。シート製造装置100は、メッシュベルト72上の第2ウェブW2を、シート形成部80に向けて搬送する搬送部79が設けられる。搬送部79は、例えば、メッシュベルト79aと、ローラー79bと、サクション機構79cと、を有する。なお、本実施形態のシート製造装置100は、搬送部79を有しているが、搬送部79は、必須の構成ではなく、必要に応じて設けられる。
サクション機構79cは、ブロアー(図示略)を備え、ブロアーの吸引力によってメッシュベルト79aに上向きの気流を発生させる。この気流は第2ウェブW2を吸引し、第2ウェブW2は、メッシュベルト72から離れてメッシュベルト79aに吸着される。
上記の例では、サクション機構79cは、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対してほぼ垂直な方向の気流を発生させているが、サクション機構79cの機能を考慮すると、サクション機構79cによって発生される気流は、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向であればよいことは理解されよう。
また、上記の例では、サクション機構79cは、第2ウェブW2(堆積物)が吸着した吸着面(第2ウェブW2と接触するメッシュベルト79aの表面(接触面))に対してほぼ垂直な方向の気流を発生させているが、サクション機構79cの機能を考慮すると、サクション機構79cによって発生される気流は、第2ウェブW2(堆積物)が吸着した吸着面に対して交差する方向であればよいことは理解されよう。
サクション機構79cは、ブロアーを備え、ブロアーの吸引力によって、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向の気流を発生させることができる。サクション機構79cは、気流発生部(第2気流発生部)ということができる。
ブロアーの吸引力(回転羽根の回転速度)は、制御部110によって制御することができる。これにより、制御部110は、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向の気流の流速を変えることができる。
堆積物(第2ウェブW2)は、繊維と添加物とを含んでいる、また、原料がトナー等の色材を含む場合には、堆積物には、係る色材も含まれている。堆積物を厚さ方向に気流が流れると、堆積物中の相対的に寸法の小さい粒子が、気流と共に移動しやすく、気流の流速が大きくなるとその傾向が強くなる。堆積物中に存在する繊維は、その細長い形状により、添加物等の粒子よりも移動速度は小さい。また、添加物等の粒子の中でも、繊維に付着しているものは、孤立している粒子よりも気流による移動を生じにくい。このようなことから、気流が通過することによって、堆積物(第2ウェブW2)の下面から上面に向かって、相対的に寸法の小さい粒子が移動して下面側における粒子の存在数が少なくなるとともに、上面側では相対的に寸法の小さい粒子が脱離して上面側における粒子の存在数が少なくなる。
したがって、制御部110が、気流の流速を高めるような制御を行うと、第2ウェブW2の上面側及び下面側における相対的に寸法の小さい粒子の存在数がより少なくなる。また、逆に、制御部110が、気流の流速を弱めるような制御を行うと、第2ウェブW2の上面側及び下面側における相対的に寸法の小さい粒子の存在数がより多くなる。
よって、相対的に寸法の小さい粒子が、色材を含む場合には、制御部110が、気流の流速を高めると、シートSの表面の粒状度(ざらつき感)は、強まる傾向となり、気流の流速を弱めると、シートSの表面の粒状度(ざらつき感)は、弱まる傾向となる。すなわち、搬送部79の気流発生部の制御により、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向の気流の流速を変えることによって、シートSの表面の粒状度を変えることができる。
5.受付部
シート製造装置100は、受付部112を有してもよい。受付部112は、シートSの表面の粒状度(ざらつき感)の設定を受け付ける。シートSの表面の粒状度(ざらつき感)の設定はユーザーが行うことができるが、テーブル等を参照することにより設定されてもよい。
図3は、受付部112(表示部114)に表示される表示画面DI(ユーザーインターフェース)の一例を示す図である。図3の例では、表示画面DIには、シート製造装置100に供給される原料(古紙等)の種類の選択を設定するメニューと、製造されるシートSの表面の粒状度(ざらつき感)を設定するメニューとが表示されている。また、ざらつき感の選択メニューには、製造されるシートSの目視による外観が想像できるような模式図が表示されている。なお、図3における目視外観は、感覚的にユーザーにわかりやすいような模式図であり、実際に製造されるシートSのざらつき感とは異なる。
また、図示のように、表示画面DIには、シート製造装置100の各種のステータスや、ユーザーに対する通知やアラームなどが、メッセージとして表示されてもよい。
ユーザーは、表示画面DIにおいて、操作部(受付部112)を用いて選択メニューを操作することで、製造されるシートSの表面の粒状性(ざらつき感)を選択(指示)する入力を行うことができる。
また、図3に示す例では、ユーザーは、表示画面DIにおいて、製造開始ボタンを操作することでシートSの製造を開始する入力を行うことができ、停止ボタンを操作することでシートSの製造を停止する入力を行うことができるようになっている。
図3の例では、原料の種類として古紙を選択し、シートSの表面の粒状度は、8つの選択肢のうち下段左から2つめのボタンが選択された状態を示している。この例では、ざらつき感の設定画面で感覚的な選択肢を挙げているが、例えば、RMS粒状度の値を表示して、これをユーザーが選択するような設計としてもよい。
6.作用効果
本実施形態のシート製造装置100によれば、シートSの表面における粒状度(シートSの外観におけるざらつき感)を調節できるとともに、所望のざらつき感のシートSを製造する場合に、短時間で当該シートSを安定して製造できる状態とすることができる。すなわち、解繊部20、添加物供給部52、混合部50、堆積部60及び搬送部79の少なくとも何れかを制御することで、シートSの表面における粒状度を調節でき、各構成が乾式で行われることで、装置が小型化できるので、各構成の条件を変更した場合に、シートS(製品)への当該変更の反映が速く、所与の粒状度を有するシートを安定して製造する状態に短時間で到達しやすい。
また、本実施形態のシート製造装置100では、特定のざらつき感のシートを一定数製造した後に、原料及び装置の機械的な構成を変更することなく、ざらつき感の異なるシートを容易に製造することができ、その際の移行時間も短時間とすることができる。
7.シート製造方法
繊維を含む原料を気中で解繊して解繊物を得る解繊工程と、解繊物に添加物を供給する添加物供給工程と、解繊物と、添加物とを混合して混合物を得る混合工程と、混合物を堆積させて堆積物を得る堆積工程と、堆積部により堆積された堆積物を加熱加圧してシートを形成するシート形成工程と、を有する。そして、解繊工程、添加物供給工程、混合工程、堆積工程及び搬送工程の少なくとも何れかの産物の状態を変化させて、シートの表面の粒状度を変える。
解繊工程は、上述の解繊部20によって行うことができ、第2回転部の回転速度を変えることにより、印刷された古紙を原料とした場合の解繊工程の産物である解繊物に含まれるトナー等の色材粒子の粒子径を変化させることができる。
添加物供給工程は、上述の添加物供給部52によって行うことができ、供給する添加物の単位時間当たりの供給量を変えることにより、添加物供給工程の産物である添加物及び解繊物の混合物に含まれるトナー等の色材粒子及び/又は添加物の存在量、又は、それらの存在比率を変化させることができる。
混合工程は、上述の混合部50によって行うことができ、第1回転部の回転速度を変えることにより、混合工程の産物である混合物に含まれるトナー等の色材粒子及び/又は添加物の分散性を変化させることができる。
堆積工程は、上述の堆積部60によって行うことができ、ドラム部61の回転速度を変えることにより、混合工程の産物である堆積物(第2ウェブW2)に含まれるトナー等の色材粒子及び/又は添加物の分散性を変化させることができる。
堆積工程では、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向の気流の流速を変えることにより、第2ウェブW2の上面側及び下面側における色材の存在量を変えることができる。
本実施形態のシート製造方法は、堆積工程で堆積された堆積物を搬送する搬送工程を有してもよい。搬送工程では、第2ウェブW2(堆積物)が堆積した堆積面に対して交差する方向の気流の流速を変えることにより、第2ウェブW2の上面側及び下面側における色材の存在量を変えることができる。
本実施形態のシート製造方法では、このようにして解繊工程、添加物供給工程、混合工程、堆積工程及び搬送工程の少なくとも何れかの産物の状態を変化させることができ、これにより、シートSの表面の粒状度を変えることができる。
8.実施例及び比較例
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その趣旨を逸脱しない限り種々の変更は可能であり、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。
図1に示したようなシート製造装置により、以下の表1に示す条件で各構成を動作させて、実施例及び比較例のシートを製造した。各実施例のシートにおける繊維に対する添加物の質量割合は、15質量%とした。実施例1〜5では、色材としてシアン顔料を含む添加物を使用し、実施例6〜9では、色材として白色顔料を含む添加物を使用した。比較例のシートにおける繊維に対する添加物の質量割合は、15質量%としたが、そのうち、色材としてシアン顔料を含むものを50質量%とし、顔料を含まないものを50質量%とした。また、原料として、日本製紙社製N100(PPC用紙)を用い、実施例1〜5及び比較例1では、印刷されていない紙(未印字紙)を使用し、実施例6〜9では、セイコーエプソン社製レーザープリンターLP−S9000で印刷された紙(印字紙)を使用した。
また、RMS粒状度は、各例のシートの表面を、1200dpiの解像度のスキャナーで読み取った各ドットの光学濃度の値に基づいて、上述の式によって算出して求め、その値を表1に併記した。
Figure 2018145584
実施例1のシートのざらつき感は目視でも少なく、RMS粒状度でも小さかった。一方、表1に示すように条件を変更した実施例2〜5のシートのざらつき感は、実施例1よりも多くなり、RMS粒状度も大きくなった。
また、実施例2では、添加物供給部52のスクリューの回転数を1秒ごとに変化させて添加物の供給速度に脈動を持たせた。その結果、添加物の供給のばらつきが大きくなり、繊維と樹脂(添加物)との混合性が低下し、シートにおいても樹脂の分布の均一性が低下して、ざらつき感が高まったものと考えられる。
また実施例3のように、混合部50による混合性が低い場合には、繊維と添加物との静電付着が弱くなるためと思われるが、堆積部60及び搬送部79のサクション機構による風によって添加物が第2ウェブW2中を厚さ方向に移動しやすく、また第2ウェブW2から脱離しやすいと考えられ、RMS粒状度は高まる結果であった。
実施例4は、ドラム部61の回転数を大きくしたため、材料が篩われるときに繊維と樹脂が分離しやすく、ドラム部61の回転風によりさらに分離されることで部分的に樹脂が脱離するものと思われ、これにより、添加物の分布の均一性が若干良くなって、ざらつき感が小さくなったと考えられる。
実施例5では、サクション機構(第1気流発生部及び第2気流発生部)による風速を増加しており、吸引する側の表面付近の繊維との結合力の弱い添加物が、繊維から選択的に脱離したと考えられ、これにより、吸引する側の面のRMS粒状度が増加したと考えられる。このように第2ウェブW2の両面側から吸引する工程の風速を高めると、シートの両面のRMS粒状度を変えることができることがわかった。なお、それぞれの面側からの吸引条件を、変化させることで、一方の面と反対面とにおけるシートのRMS粒状度を変えることができることも理解できる。
以上のように繊維から部分的に添加物が脱離することでシート面における局所的な添加物の存在割合を変えることができ、シートの表面の粒状度を、容易に変化させることができることが分かった。このように色紙のざらつき感を変えることで色紙の用途ごとに質感を変えることができた。
実施例6〜9では、印刷された古紙を原料とし、選別部40によって分離回収されず、残留したトナー等の色材の粒子径及び分散性、並びに添加物の分散性が、シートのRMS粒状度に与える効果を調べた。
実施例9のシートのざらつき感は目視でも少なく、RMS粒状度でも小さかった。一方、表1に示すように条件を変更した実施例6〜8のシートのざらつき感は、実施例9よりも多くなり、RMS粒状度も大きくなった。
実施例6では、解繊部20の第2回転部の回転速度を通常の3000rpmから2000rpmに低下させ、原料紙の繊維の解繊状態及び残留トナーの粉砕状態を粗くした。さらに混合部50の第1回転部の回転速度を、通常の5000rpmから3000rpmへと低下させることで、添加剤がより分散しにくい状態にした。その結果、RMS粒状度が0.078と実施例中で最もざらつき感の高いシートが得られた。
実施例7では、解繊部20の第2回転部の回転速度を通常の3000rpmから2000rpmに低下させ、原料紙の繊維の解繊状態及び残留トナーの粉砕状態を粗くした。実施例8では、混合部50の第1回転部の回転速度を、通常の5000rpmから3000rpmへと低下させ添加剤がより分散しにくい状態にした。実施例7、8をみると、解繊部20による粉砕度合いを高めるとざらつき感が抑制され、混合部50による分散性を高めると、ざらつき感が抑制されることが判明した。
上記各実施例に比較して、比較例1のシートでは、実施例1とほぼ同じRMS粒状度となっている。すなわち、シート製造装置の各構成の運転条件を変えずに、添加物の配合を変化させただけでは、製造されるシートの表面の粒状度は、大きく変化しないことが判明した。
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。また本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、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(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。
2…管、3…管、7…管、8…管、9…シュート、10…供給部、12…粗砕部、14…粗砕刃、20…解繊部、22…導入口、23…管、24…排出口、26…解繊部ブロアー、27…集塵部、28…捕集ブロアー、29…管、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…ローラー、48…吸引部、49…回転体、50…混合部、52…添加物供給部、52a…排出部、54…管、56…混合ブロアー、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…ローラー、76…サクション機構、77…サクションブロアー、79…搬送部、79a…メッシュベルト、79b…ローラー、79c…サクション機構、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、86…加熱ローラー、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、110…制御部、112…受付部、114…表示部、202…加湿部、204…加湿部、206…加湿部、208…加湿部、210…加湿部、212…加湿部、W1…第1ウェブ、P…細分体、V1…速度、V2…速度、W2…第2ウェブ、S…シート、DI…表示画面

Claims (9)

  1. 繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、
    添加物を供給する添加物供給部と、
    前記解繊部により解繊された解繊物と、前記添加物供給部により供給された添加物とを混合させる第1回転部を備えた混合部と、
    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させるメッシュベルトと前記堆積物を前記メッシュベルト側に吸引させるサクション機構を備えたウェブ形成部と、を含み、
    前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転速度及び前記サクション機構の吸引力の少なくとも何れかを制御して、前記シートの表面の粒状度を変える制御部と、
    を有するシート製造装置。
  2. 前記シートの表面の粒状度の設定を受け付ける受付部を有し、
    前記制御部は、前記受付部が受け付けた前記設定に基づいて前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転数及び前記サクション機構の吸引力の少なくとも何れかを制御する、請求項1に記載のシート製造装置。
  3. 前記堆積部は、前記混合物を開口を通過させて降下させるドラム部を有し、
    前記制御部は、前記ドラム部の回転速度を変える、請求項1または2に記載のシート製造装置。
  4. 前記解繊部は、前記原料を解繊する第2回転部を有し、
    前記制御部は、前記第2回転部の回転速度を変える、請求項1〜3の何れか1項に記載のシート製造装置。
  5. 前記サクション機構は、前記堆積物が堆積する堆積面に対して交差する方向の気流を発生させる第1気流発生部を有し、
    前記制御部は、前記第1気流発生部によって発生される気流の流速を変える、請求項1〜4の何れか1項に記載のシート製造装置。
  6. 前記堆積部により堆積された堆積物を搬送する搬送部を有し、
    前記搬送部は、前記堆積物が堆積する堆積面に対して交差する方向の気流を発生させる第2気流発生部を有し、
    前記制御部は、前記第2気流発生部によって発生される気流の流速を変える、請求項1〜5の何れか1項に記載のシート製造装置。
  7. 前記添加物は色材を含む、請求項1〜6の何れか1項に記載のシート製造装置。
  8. 繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、
    添加物を供給する添加物供給部と、
    前記解繊部により解繊された解繊物と、前記添加物供給部により供給された添加物とを混合させる第1回転部を備えた混合部と、
    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させるメッシュベルトと前記堆積物を前記メッシュベルト側に吸引させるサクション機構を備えたウェブ形成部と、を含んでいるシート製造装置の制御方向であって、
    前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転速度及び前記サクション機構の吸引力の少なくとも何れかを変化させて、前記シートの表面の粒状度を変える、シート製造装置の制御方法。
  9. 繊維を含む原料を気中で解繊して解繊物を得る解繊工程と、
    前記解繊物に添加物を供給する添加物供給工程と、
    前記解繊物と、前記添加物とを第1回転部を用いて混合して混合物を得る混合工程と、
    前記混合物をメッシュベルトへ吸引させながら堆積させて堆積物を得る堆積工程と、
    を有し、
    前記添加物供給部の単位時間あたりの供給量、前記混合部の第1回転部の回転速度及び前記メッシュベルトへの吸引力の少なくとも何れかを変化させて、前記シートの表面の粒状度を変える、シート製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3605540A1 (en) 2018-08-02 2020-02-05 TDK Corporation Magnetic domain wall displacement type magnetic recording element and magnetic recording array

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6855903B2 (ja) * 2017-04-24 2021-04-07 セイコーエプソン株式会社 処理装置およびシート製造装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012144826A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Seiko Epson Corp 紙再生装置及び紙再生方法
JP2014208922A (ja) * 2013-03-27 2014-11-06 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置、シートの製造方法
JP2016055557A (ja) * 2014-09-11 2016-04-21 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置及びシート製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004361852A (ja) 2003-06-06 2004-12-24 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
US8882965B2 (en) * 2011-01-12 2014-11-11 Seiko Epson Corporation Paper recycling system and paper recycling method
JP6609898B2 (ja) 2013-10-01 2019-11-27 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置、シート製造方法、及びこれらにより製造されるシート、並びに、これらに用いる複合体、その収容容器、及び複合体の製造方法
JP6500329B2 (ja) 2014-02-26 2019-04-17 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012144826A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Seiko Epson Corp 紙再生装置及び紙再生方法
JP2014208922A (ja) * 2013-03-27 2014-11-06 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置、シートの製造方法
JP2016055557A (ja) * 2014-09-11 2016-04-21 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置及びシート製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3605540A1 (en) 2018-08-02 2020-02-05 TDK Corporation Magnetic domain wall displacement type magnetic recording element and magnetic recording array

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