JP2019210574A - ウェブ形成装置およびシート製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】得られるシートの各層に、例えば、色等の所望の機能を付与することができるウェブ形成装置およびシート製造装置を提供すること。【解決手段】第1解繊物と第1有機バインダーとを含む第1材料を気中に放出する第1放出口を有する第1材料供給部と、第2解繊物と第2有機バインダーとを含み、前記第1材料とは異なる第2材料を気中に放出する第2放出口を有する第2材料供給部と、前記第1材料および前記第2材料が堆積した堆積物を形成するとともに搬送する搬送部と、を備え、前記第2放出口は、前記第1放出口に対し前記搬送部の搬送方向下流側に位置しており、前記堆積物は、前記第1材料の層と、前記第2材料の層とが積層された積層体であることを特徴とするウェブ形成装置。【選択図】図2
Description
本発明は、ウェブ形成装置およびシート製造装置に関する。
近年では、環境への意識が高まり、職場での紙の使用量の削減だけではなく、職場での紙の再生や、その他、再利用可能な「リユース対応型」の印刷を紙に対して行なうことが求められている。使用済みの古紙を再生する装置としては、古紙を解繊して解繊物を生成し、この解繊物から新たな紙を製造するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の装置では、解繊物を搬送する搬送部と、搬送部上に解繊物を供給する供給部と、供給された解繊物を加圧する加圧部と、を備える。また、供給部および加圧部は、1つの搬送部に対して異なる位置に複数対設けられており、供給部および加圧部の対(ユニット)ごとに解繊物が圧縮された層を形成し、複数層の積層体で構成された再生紙を製造する。
また、特許文献1に記載の装置では、供給部および加圧部の対(ユニット)ごとに加湿部が設けられている。このため、解繊物を加圧する際、加湿された状態の解繊物を加圧することとなる。よって、解繊物の層間の密着性を高めることができる。
しかしながら、特許文献1に記載の装置では、例えば、各層に異なる色の色材を混合し、シートの色を変更した場合、水分が積層体全体に浸透するため、各層の色材が層間で移動し易く、色材が混ざってしまう。その結果、各層の色が混ざってしまい、所望の色の再生紙を得るのが困難になる。また、色材のみに限らず、各層に有する添加剤、各層の主原料が他の層に大きく浸透してしまう虞がある。
本発明の目的は、得られるシートの各層に、例えば、色等の所望の機能を付与することができるウェブ形成装置およびシート製造装置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、以下のものとして実現することが可能である。
本発明のウェブ形成装置は、第1解繊物と第1有機バインダーとを含む第1材料を気中に放出する第1放出口を有する第1材料供給部と、
第2解繊物と第2有機バインダーとを含み、前記第1材料とは異なる第2材料を気中に放出する第2放出口を有する第2材料供給部と、
前記第1材料および前記第2材料が堆積した堆積物を形成するとともに搬送する搬送部と、を備え、
前記第2放出口は、前記第1放出口に対し前記搬送部の搬送方向下流側に位置しており、
前記堆積物は、前記第1材料の層と、前記第2材料の層とが積層された積層体であることを特徴とする。
第2解繊物と第2有機バインダーとを含み、前記第1材料とは異なる第2材料を気中に放出する第2放出口を有する第2材料供給部と、
前記第1材料および前記第2材料が堆積した堆積物を形成するとともに搬送する搬送部と、を備え、
前記第2放出口は、前記第1放出口に対し前記搬送部の搬送方向下流側に位置しており、
前記堆積物は、前記第1材料の層と、前記第2材料の層とが積層された積層体であることを特徴とする。
以下、本発明のウェブ形成装置およびシート製造装置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、本発明のウェブ形成装置をシート製造装置に適用した場合の第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備える第1機能材供給部(第2機能材供給部)およびその周辺を示す垂直断面図である。図3は、図1に示すシート製造装置が備える第1材料供給部(第2材料供給部)およびその周辺を示す概略構成図(一部垂直断面図)である。図4は、図1に示すシート製造装置が備える第1材料供給部(第2材料供給部)およびその周辺を示す概略構成図(一部垂直断面図)である。図5は、図1に示すシート製造装置が備える主要部のブロック図である。
図1は、本発明のウェブ形成装置をシート製造装置に適用した場合の第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備える第1機能材供給部(第2機能材供給部)およびその周辺を示す垂直断面図である。図3は、図1に示すシート製造装置が備える第1材料供給部(第2材料供給部)およびその周辺を示す概略構成図(一部垂直断面図)である。図4は、図1に示すシート製造装置が備える第1材料供給部(第2材料供給部)およびその周辺を示す概略構成図(一部垂直断面図)である。図5は、図1に示すシート製造装置が備える主要部のブロック図である。
なお、以下では、説明の都合上、図1〜図4(図6および図11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」と言う。なお、以下では、説明の便宜上、図1〜図4(図6および図11についても同様)に示すように、互いに直交する3軸をx軸、y軸およびz軸とする。また、x軸とy軸を含むxy平面が水平となっており、z軸が鉛直となっている。また、各方向の矢印が向いた方向を「正」、その反対方向を「負」と言う。
図1に示すように、シート製造装置100は、シートSを製造する装置であり、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、混合部17と、第1材料供給部18Aと、第2材料供給部18Bと、第2ウェブ形成部19と、成形部20と、切断部21と、ストック部22と、回収部27と、色材供給部3A(第1機能材供給部)と、色材供給部3B(第2機能材供給部)と、色材供給量調節部4Aと、色材供給量調節部4Bとを備えている。これらのうち、成形部20よりも上流側の各部でウェブ形成装置1が構成される。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とを備えている。その他、シート製造装置100は、ブロアー261と、ブロアー262と、ブロアー263とを備えている。
また、図5に示すように、シート製造装置100が備える各部は、制御部28と電気的に接続されている。そして、これら各部の作動は、制御部28によって制御される。制御部28は、CPU(Central Processing Unit)281と、記憶部282とを有している。CPU281は、例えば、各種の判断や各種の命令等を行なうことができる。記憶部282は、例えば、シートSを製造するまでのプログラム等の各種プログラムが記憶されている。また、この制御部28は、シート製造装置100に内蔵されていてもよいし、外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。また、外部機器は、例えば、シート製造装置100とケーブル等を介して通信される場合、無線通信される場合、シート製造装置100とネットワーク(例えばインターネット)を介して接続されている場合等がある。またCPU281と、記憶部282とは、例えば、一体化されて、1つのユニットとして構成されていてもよいし、CPU281がシート製造装置100に内蔵され、記憶部282が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよいし、記憶部282がシート製造装置100に内蔵され、CPU281が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。
また、シート製造装置100では、原料供給工程と、粗砕工程と、解繊工程と、選別工程と、第1ウェブ形成工程と、分断工程と、混合工程と、ほぐし工程と、第2ウェブ形成工程と、シート形成工程と、切断工程とがこの順に実行される。また、シート製造装置100では、色材供給工程も実行することができる。
以下、各部の構成について説明する。
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を行なう部分である。この原料M1としては、繊維を含むシート状材料である。なお、繊維は、天然繊維(動物繊維、植物繊維)であっても合成繊維であってもよいが、天然繊維であるのが好ましい。天然繊維(動物繊維、植物繊維)は、セルロース、絹、羊毛、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、精製等を行った再生繊維として用いてもよい。また、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。
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を行なう部分である。この原料M1としては、繊維を含むシート状材料である。なお、繊維は、天然繊維(動物繊維、植物繊維)であっても合成繊維であってもよいが、天然繊維であるのが好ましい。天然繊維(動物繊維、植物繊維)は、セルロース、絹、羊毛、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、精製等を行った再生繊維として用いてもよい。また、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。
これらの中でも、セルロースを用いるのが好ましい。セルロースは、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。
また、原料M1は、織布、不織布等、形態は問わない。また、原料M1は、例えば、紙、古紙を解繊して製造された(再生された)リサイクルペーパーや、合成紙のユポ紙(登録商標)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を大気中(空気中)等の気中で粗砕する粗砕工程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(流路)241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を気中で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程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(流路)242を介して選別部14に送り出すことができる。
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。その平均長さは、100μm以上10mm以下であるのが好ましい。一方、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。なお、ドラム部141の形状は、円筒のものに限定されず、例えば、三角形、四角形、六角形、八角形など多角形の筒状であってもよい。
第1選別物M4−1は、ドラム部141から落下する。
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(下流側)が管241に接続されている。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、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の通過が規制され、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、例えば塵や埃等が混在しているおそれがある。塵や埃は、例えば、粗砕や解繊によって生じることがある。そして、このような塵や埃は、後述する回収部27に回収されることとなる。
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を通過した塵や埃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27に接続されている。吸引部153で吸引された塵や埃は、回収部27に回収される。
回収部27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、塵や埃等が除去されたものとなる。また、塵や埃は、ブロアー262の作動により、管244を通過して、回収部27まで到達する。
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に水分を供給することができ、よって、第1ウェブM5の水分量が調整される。この調整により、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。
なお、加湿部231〜加湿部235までに加えられる水分量(合計水分量)は、例えば、加湿前の材料100質量部に対して0.5質量部以上20質量部以下であるのが好ましい。
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、混合部17が配置されている。混合部17は、細分体M6と後述するバインダーP1またはバインダーP2とを混合する混合工程を行なう部分である。この混合部17は、バインダー供給部171Aと、バインダー供給部171Bと、管172と、ブロアー173とを有している。
管172は、細分部16と第1材料供給部18Aおよび第2材料供給部18Bとを接続しており、細分体M6が通過する流路である。また、管172の途中には、ブロアー173が設置されている。ブロアー173が有する羽根等の回転部の作用により、第1材料供給部18Aおよび第2材料供給部18Bに向かう気流を発生させることができる。
また、管172は、途中で管172Aおよび管172Bに分岐している。管172Aは、後述する第1材料供給部18Aに接続されており、管172Bは、後述する第2材料供給部18Bに接続されている。本実施形態では、管172を流下する細分体M6は、管172Aおよび管172Bに略同量分配されることとする。なお、管172Aを流下する細分体M6を細分体M6A(第1解繊物)と言い、管172Aを流下する細分体M6(第2解繊物)を細分体M6Bと言う(図4参照)。
また、管172Aには、バインダーP1(第1有機バインダー)を供給するバインダー供給部171Aが設けられており、管172Bには、バインダーP2(第2有機バインダー)を供給するバインダー供給部171Bが設けられている。本実施形態では、バインダー供給部171Aおよびバインダー供給部171Bは、同様の構成であるため、以下、バインダー供給部171Aについて代表的に説明する。
バインダー供給部171A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、バインダー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172Aに供給されたバインダーP1は、細分体M6Aと混合されて混合物M7Aとなる。また、管172Bに供給されたバインダーP2は、細分体M6Bと混合されて混合物M7Bとなる。
なお、バインダーP1(バインダーP2についても同様)としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の有機バインダーを用いることができ、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等が挙げられる。また、これらの樹脂を、単独または適宜混合して用いてもよい。
また、バインダーP1としては、樹脂粉体の成分である樹脂(樹脂粒子の成分)の種類としては、天然樹脂、合成樹脂のいずれでもよく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。本実施形態のシート製造装置100においては、樹脂粉体を構成する樹脂は、常温で固体であることが好ましく、シート成形部80における熱によって繊維を結着すること、および製造されるシートのリサイクル等を鑑みれば熱可塑性樹脂がより好ましい。
天然樹脂としては、ロジン、ダンマル、マスチック、コーパル、琥珀、シェラック、麒麟血、サンダラック、コロホニウムなどが挙げられ、これらを単独又は適宜混合したものが挙げられ、また、これらは適宜変性されていてもよい。
合成樹脂のうち熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、合成樹脂のうち熱可塑性樹脂としては、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。
また、共重合体化や変性を行ってもよく、このような樹脂の系統としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等が挙げられる。
なお、バインダー供給部171Aから供給されるものとしては、バインダーP1の他に、例えば、繊維の凝集やバインダー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、シートSの紙力を増強するための紙力増強剤等が含まれていてもよい。または、予めそれらをバインダーP1に含ませた(複合化した)ものをバインダー供給部171から供給してもよい。
また、管172Aの、バインダー供給部171Aの下流側には、色材CM1(第1機能材)を供給する色材供給部3A(第1機能材供給部)が設けられており、管172Bの、バインダー供給部171Bの下流側には、色材CM2(第2機能材)を供給する色材供給部3B(第2機能材供給部)が設けられている。色材供給部3Aおよび色材供給部3Bは、供給する色材の種類(色)が異なること以外、同様の構成であるため、以下、色材供給部3Aについて代表的に説明する。
図2に示すように、色材供給部3Aは、色材CM1を貯留する貯留部31と、貯留部31に接続された流路32とを有している。
貯留部31は、内部に色材CM1を貯留する貯留空間311を有する中空体で構成されている。この貯留部31は、シート製造装置100に設けられた装填部33に着脱自在に装填される。そして、この装填状態で、貯留部31の貯留空間311が流路32と連通する。これにより、色材CM1が流路32に流入することができる。
なお、貯留部31は、カートリッジとなっているのが好ましい。これにより、貯留部31が空となった、すなわち、色材CM1が使い切られた場合、新たな貯留部31に交換することができる。また、シート製造装置100では、貯留部31内の色材CM1の残量は、残量検出部(図示せず)によって検出されている。
図2および図3に示すように、流路32は、その上流側で貯留部31に接続され、下流側で第1材料供給部18Aの流入ポート183に接続されている。流路32は、例えば、管321で構成されている。この管321は、管172Aの途中に接続されている。これにより、色材CM1は、混合物M7A’に混合されて混合物M7Aとなる。なお、同様にして、管172Bでは、色材CM2は、混合物M7B’に混合されて混合物M7Bとなる。
また、図3に示すように、管172Aは、途中で2つの管に分岐しており、分岐した各管がそれぞれ各流入ポート183に接続されている。これにより、混合物M7Aをドラム部181内に供給することができる。
なお、色材供給部3A(第1機能材供給部)および色材供給部3B(第2機能材供給部)のうちの一方を省略してもよい。この場合であっても、表裏で機能(色)が異なるシートSが得られる。
このように、シート製造装置100は、第1材料供給部18Aに色材CM1(第1機能材)を供給する色材供給部3A(第1機能材供給部)と、第2材料供給部18Bに色材CM2(第2機能材)を供給する色材供給部3B(第2機能材供給部)とのうちの少なくとも一方(本実施形態では、双方)を有しているため、表裏で機能(色彩)が異なるシートSが得られる。
また、シート製造装置100では、色材供給部3A(第1機能材供給部)および色材供給部3B(第2機能材供給部)の双方を有し、色材CM1(第1機能材)と色材CM2(第2機能材)とは、色彩が異なるものである。これにより、表裏で色彩が異なるシートSが得られる。
色材供給量調節部4Aは、色材供給部3Aからドラム部181への色材CM1の供給を調節するものであり、色材供給量調節部4Bは、色材供給部3Bからドラム部181への色材CM2の供給を調節するものである。色材供給量調節部4Aおよび色材供給量調節部4Bは、同様の構成であるため、以下、色材供給量調節部4Aについて代表的に説明する。
前述したように、色材供給部3Aは、色材CM1が通過する流路32を有している。図3に示すように、色材供給量調節部4Aは、流路32に設けられており、流路32(管321)内に同心的に挿入されたスクリュー41と、スクリュー41を回転駆動させる駆動部42とを有している。スクリュー41が回転することにより、色材CM1を貯留部31から引張り出し、そのまま下流側に向かって押し出すことができる。これにより、色材CM1は、流路32を通過して、ドラム部181に到達することができる。また、スクリュー41の回転が停止することにより、色材CM1の押し出しも停止することもできる。
駆動部42は、例えば、モーター等で構成されている。また、図5に示すように、駆動部42は、制御部28と電気的に接続されている。これにより、駆動部42の作動が制御部28によって制御され、よって、スクリュー41の回転数を可変とすることができる。スクリュー41の回転数の大小により、色材CM1の供給量や供給速度を調整することができ、よって、例えば、所望の色彩の濃淡を有するシートSが得られる。なお、駆動部42の作動情報は、例えば、図示しないキーボートやタッチパネル等のような入力部を介して制御部28に予め入力され、記憶されている。
色材CM1および色材CM2としては、特に限定されないが、例えば、有彩色を帯びた顔料を用いることができ、例えば、シアン(C)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)等の色が挙げられる。
細分体M6AとバインダーP1と色材CM1が混合された混合物M7A(第1材料)は、管172Aを流下して第1材料供給部18Aに供給され、細分体M6BとバインダーP2と色材CM2が混合された混合物M7B(第2材料)は、管172Bを流下して第2材料供給部18Bに供給される。
第1材料供給部18Aおよび第2材料供給部18Bは、設置位置が異なることおよび供給する(放出する)材料が異なること以外は同様の構成であるため、第1材料供給部18Aについて代表的に説明する。
第1材料供給部18Aは、混合物M7Aをメッシュベルト191(分離ベルト)に堆積させる工程を行なう部分である。第1材料供給部18A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O181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。
このドラム部181の内側(内部)には、混合物M7が一時的に収納される収納空間が形成されている。
このドラム部181の内側(内部)には、混合物M7が一時的に収納される収納空間が形成されている。
また、ドラム部181は、モーター等の駆動源、変速機等を有する駆動部187に連結されており、この駆動部187の作動によって、ドラム部181の中心軸O181回りに所定の回転速度で回転することができる。駆動部187の作動は、制御部28により制御され(図5参照)、例えば、ドラム部181の回転速度を可変(多段階に設定)とすることもできる。
図3に示すように、ドラム部181には、中心軸O181方向の途中に、円筒状の壁部を貫通する複数の開口部181aが形成されている。各開口部181aは、ドラム部181の外周部に開口した、混合物M7が通過可能な孔である。そして、ドラム部181が中心軸O181回りに回転した際、複数の開口部181aのうち、中心軸O181の高さよりも下側に位置する開口部181aからは、ドラム部181内の混合物M7が下方に向かって通過することができる。混合物M7は、ドラム部181内でドラム部181とともに回転するのと、開口部181aを通過することにより、過不足なく円滑にほぐされることとなる。
なお、平面視での開口部181aの形状としては、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、長円形または多角形等であるのが好ましい。また、平面視での開口部181aの大きさとしては、特に限定されず、例えば、開口部181aが円形の場合、直径が0.5mm以上5mm以下であるのが好ましく、1mm以上3mm以下であるのがより好ましい。また、開口部181aの形成方法としては、特に限定されず、例えば、打抜き等のような機械加工による方法を用いることができる。また、機械加工の中でも、レーザー加工やエッチング加工による方法も用いることができる。また、ドラム部181として、樹脂網、金網、エキスパンドメタルを用いることができる。
なお、ドラム部181は、中心軸O181回りに一方向に回転してもよいし、中心軸O181回りに交互に反対方向に回転(揺動)してもよいし、これらの組み合わせの回転を行うものであってもよい。また、ドラム部181は、回転するものに限定されず、例えば、中心軸O181方向または中心軸O181と交差する方向に沿って往復動するものであってもよいし、中心軸O181から離間した位置を中心として揺動するものであってもよい。
また、ドラム部181の両端部には、それぞれ、混合物M7が流入する流入ポート183が接続されている。各流入ポート183は、例えば、円環状、円筒状または円管状をなし、ドラム部181の各端部の内側に挿入されている。また、各流入ポート183は、下流側の前記管172に連通している。これにより、管172を通過してきた混合物M7は、各流入ポート183を介して、ドラム部181内に流入することができる。
また、ドラム部181を収納するハウジング部182の下方側は、メッシュベルト191に向かって開放している。これにより、ドラム部181の開口部181aを通過した混合物M7は、メッシュベルト191上に落下して、堆積することができる。
ハウジング部182は、ドラム部181を収納する筐体であり、下側に開放した開口部182A(第1放出口)を有する。なお、第2材料供給部18Bのハウジング部182(第2ハウジング)の開口部182Bは、第2放出口として機能する。
ドラム部181でほぐされた混合物M7Aは、開口部182Aから放出され落下して、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。同様に、第2材料供給部18Bのドラム部181でほぐされた混合物M7Bは、開口部182Bから放出され落下して、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。
このように、シート製造装置100では、第1材料供給部18Aは、混合物M7A(第1材料)が通過可能な開口部181a(孔)を有するドラム部181(第1ドラム)と、ドラム部181(第1ドラム)を収納し、開口部182A(第1放出口)を有するハウジング部182(第1ハウジング)とを有し、第2材料供給部18Bは、混合物M7B(第2材料)が通過可能な開口部181a(孔)を有するドラム部181(第2ドラム)と、ドラム部181(第2ドラム)を収納し、開口部182B(第2放出口)を有するハウジング部182(第2ハウジング)とを有する。
これにより、ドラム部181の回転速度を調節するという簡単な構成で、混合物M7Aおよび混合物M7Bの供給量を調節することができる。さらに、各ドラム部181を収納するハウジング部182がそれぞれ設けられているため、後述する吸引部193Aおよび吸引部193Bの気流を安定させることができ、第2ウェブM8の厚さにムラが生じるのを効果的に抑制することができる。
第2ウェブ形成部19は、混合物M7Aおよび混合物M7Bを搬送しつつ第2ウェブM8を形成する搬送部であり、第2ウェブ形成工程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、移動可能な無端ベルトであり、混合物M7Aおよび混合物M7Bが堆積する部分である。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M7Aおよび混合物M7B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M7Aおよび混合物M7B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M7Aおよび混合物M7B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。後述するように、混合物M7Aおよび混合物M7Bが堆積した第2ウェブM8(堆積物)は、混合物M7Aの層および混合物M7Bの層とが積層された積層体となる。
また、張架ローラー192は、モーター等の駆動源、変速機等を有する駆動部194に連結されており、この駆動部194の作動によって、所定の回転速度で回転することができる。駆動部194の作動は、制御部28により制御され(図5参照)、例えば、張架ローラー192の回転速度を可変(多段階に設定)とすることもできる。
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。すなわち、メッシュベルト191の上面側(一方の面側)に堆積された混合物M7A(第1材料)の層および混合物M7B(第2材料)の層をメッシュベルト191の下面側(他方の面側)から吸引する。これにより、混合物M7Aおよび混合物M7Bのメッシュベルト191上への堆積が促進されるとともに、形成された第2ウェブM8の厚さにムラが生じるのを抑制することができる。
吸引部193は、吸引部193A(第1吸引部)と、吸引部193B(第2吸引部)とを有している。吸引部193A(第1吸引部)と、吸引部193A(第1吸引部)よりも搬送方向下流側に設けられた吸引部193B(第2吸引部)とを有する。
吸引部193Aおよび吸引部193Bには、それぞれ、管(流路)246が接続されている。また、各管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193Aおよび吸引部193Bで吸引力を生じさせることができる。
このように、シート製造装置100では、第2ウェブ形成部19(搬送部)は、搬送方向に移動可能なメッシュベルト191と、メッシュベルト191の一方の面側(上面側)に堆積された混合物M7A(第1材料)の層および混合物M7B(第2材料)の層をメッシュベルト191の他方の面側(下面側)から吸引する吸引部193とを有する。これにより、混合物M7Aおよび混合物M7Bのメッシュベルト191への堆積を促進することができるとともに、第2ウェブM8の厚さにムラが生じるのを抑制することができる。
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。
第2ウェブ形成部19の下流側には、成形部20が配置されている。成形部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を行なう部分である。この成形部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、カレンダーローラー203の間で第2ウェブM8を加熱せずに(バインダーP1を溶融させずに)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、加熱ローラー204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、バインダーP1が溶融して、この溶融したバインダー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。
成形部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。
このような第1カッター211と第2カッター212との切断により、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、メッシュベルト191上では、混合物M7Aおよび混合物M7Bが堆積した第2ウェブM8(堆積物)は、混合物M7Aの層および混合物M7Bの層とが積層された積層体となる。以下、このことについて説明する。
図1および図4に示すように、シート製造装置100は、第1材料供給部18Aと第2材料供給部18Bとを有している。第1材料供給部18Aのハウジング部182(第1ハウジング)の開口部182A(第1放出口)と、第2材料供給部18Bのハウジング部182(第2ハウジング)の開口部182B(第2放出口)とは、メッシュベルト191の搬送方向に沿って異なる位置に形成されている。シート製造装置100では、開口部182B(第2放出口)は、開口部182A(第2放出口)に対しメッシュベルト191の搬送方向下流側に位置している。
このため、メッシュベルト191上には、まず、搬送方向上流側の開口部182Aから放出された混合物M7A(第1材料)が堆積し、その上に、搬送方向下流側の開口部182Bから放出された混合物M7B(第2材料)が堆積する。よって、メッシュベルト191上には、混合物M7Aの層と、混合物M7Bの層とが積層された積層体である第2ウェブM8が形成される。この第2ウェブM8がメッシュベルト191によって搬送され、成形部20にて加熱加圧されることにより、混合物M7Aの層と混合物M7Bの層とが結着され、2層構成のシートSを得ることができる。
また、前述したように、混合物M7Aの色材CM1と、混合物M7Bの色材CM2とでは、色彩が異なっているため、シートSは、表裏で異なる色彩となる。
ここで、混合物M7Aには、バインダーP1(第1有機バインダー)が含まれており、混合物M7Bには、バインダーP2(第2有機バインダー)が含まれている。このため、第2ウェブM8を加熱加圧する際、バインダーP1およびバインダーP2が溶融または軟化した状態となり、繊維同士の隙間を色材CM1または色材CM2が移動するのを抑制する。よって、混合物M7Aの層と混合物M7Bの層とが混ざり合ってしまうことを低減することができる。その結果、混合物M7Aの層と混合物M7Bの層との界面を明確に形成することができ、表裏で異なる色彩のシートSを製造することができる。すなわち、所望の色彩を有するシートSを高い確度で製造することができる。
また、層と層の間を繊維層を水で結合させた場合よりも、第2ウェブM8を加熱加圧することにより、バインダーP1およびバインダーP2同士が結合して、層間剥離がより低減されたシートSを得ることができる。
また、前述したように、混合物M7Aおよび混合物M7Bに含まれる繊維が天然繊維であった場合、本発明の効果がより顕著に得られる。
また、シート製造装置100では、ドラム部181Aおよびドラム部181Bの回転速度を調節することにより、第2ウェブM8において、混合物M7Aの層の厚さと、混合物M7Bの層の厚さとを調節することができる。すなわち、本実施形態では、ドラム部181Aおよびドラム部181Bは、混合物M7Aおよび混合物M7Bの供給量を調節する供給量調節部として機能する。
混合物M7Aの層の厚さや、混合物M7Bの層の厚さを調節することにより、成形後のシートSにおいて色味を調節することができる。例えば、混合物M7Aの層および混合物M7Bの層のうち、厚さが薄い層側から見たとき、他方(裏側)の層の色味が混ざって見えるが、厚さが厚い層側からみたとき、その層自体の色が強調されて見える。
なお、ドラム部181Aおよびドラム部181Bのうちの少なくとも一方の回転速度が可変であれば、前記効果を発揮することができる。すなわち、シート製造装置100では、混合物M7A(第1材料)の供給量および混合物M7B(第2材料)の供給量のうちの少なくとも一方を調節する供給量調節部を有することにより、混合物M7Aの層の厚さと、混合物M7Bの層の厚さとのうちの少なくとも一方(本実施形態では、双方)を調節することができる。その結果、上記効果を得ることができる。
また、本実施形態では、混合物M7A(第1材料)の供給量および混合物M7B(第2材料)の供給量の調節は、ドラム部181Aおよびドラム部181Bの回転速度の調節により行う場合について説明したが、これに限定されず、ドラム部181Aおよびドラム部181Bの開口部181aの大きさを変更したり、ドラム部181Aおよびドラム部181Bへの混合物M7Aまたは混合物M7Bの供給量自体を調節する構成であってもよい。また、メッシュベルト191の移動速度の速さを調節してもよい。メッシュベルト191の移動速度を速くしたときは、混合物M7Aの層の厚さや混合物M7Bの層の厚さを薄くすることができる。逆に、メッシュベルト191の移動速度を遅くしたときは、混合物M7Aの層の厚さや混合物M7Bの層の厚さを厚くすることができる。
なお、開口部182Aから放出される混合物M7Aの量と、開口部182Bから放出される混合物M7Bの量とは、同じであってもよい。
また、前述したように、吸引部193は、吸引部193A(第1吸引部)と、吸引部193A(第1吸引部)よりも搬送方向下流側に設けられた吸引部193B(第2吸引部)とを有する。吸引部193Aは、主として第1材料供給部18Aから放出された混合物M7Aおよびメッシュベルト191上に堆積した混合物M7Aの層を吸引する機能を有する。吸引部193Bは、主として第2材料供給部18Bから放出された混合物M7Bおよびメッシュベルト191上に堆積した第2ウェブM8(積層体)を吸引する機能を有する。このような吸引部193Aおよび吸引部193Bにより、混合物M7Aの層および混合物M7Bの層が順次堆積するのを促進するとともに、第2ウェブM8の厚さにムラが生じるのを抑制することができる。
また、シート製造装置100では、吸引部193Bの吸引力は、吸引部193Aの吸引力よりも強い。すなわち、主として混合物M7Aおよび混合物M7Aの層しか吸引しない吸引部193Aよりも、主として混合物M7Bおよび第2ウェブM8(積層体)を吸引する吸引部193Bの吸引力の方が強い。これにより、メッシュベルト191上の第2ウェブM8(堆積物)を過不足なく、可及的に均一に吸引することができる。その結果、第2ウェブM8の厚さにムラが生じるのをさらに効果的に抑制することができる。
また、シート製造装置100では、混合物M7Aおよび混合物M7Bの堆積量(放出量)に応じて吸引部193Aおよび吸引部193Bの吸引力を調節してもよい。
以上説明したように、ウェブ形成装置1は、細分体M6A(第1解繊物)とバインダーP1(第1有機バインダー)とを含む混合物M7A(第1材料)を気中に放出する開口部181a(第1放出口)を有する第1材料供給部18Aと、細分体M6B(第2解繊物)とバインダーP2(第2有機バインダー)とを含み、混合物M7A(第1材料)とは異なる混合物M7B(第2材料)を気中に放出する開口部181a(第2放出口)を有する第2材料供給部18Bと、混合物M7A(第1材料)および混合物M7B(第2材料)が堆積した堆積物を形成するとともに搬送する第2ウェブ形成部19(搬送部)と、を備え、第2材料供給部18Bの開口部181a(第2放出口)は、第1材料供給部18Aの開口部181a(第1放出口)に対し第2ウェブ形成部19(搬送部)の搬送方向下流側に位置しており、第2ウェブM8(堆積物)は、混合物M7A(第1材料)の層と、混合物M7B(第2材料)の層とが積層された積層体である。
これにより、得られた第2ウェブM8を加熱加圧してシートSにした際、混合物M7Aの層と混合物M7Bの層とが混ざり合うことを低減することができる。よって、異なる機能(本実施形態では、色彩)を有する層が積層され、層と層との間での混じり合いが低減されたシートSを製造することができる。
また、シート製造装置100は、ウェブ形成装置1と、第2ウェブM8(積層体)を加熱加圧してシート状に成形する成形部20(成形部)と、を備える。第2ウェブM8を加熱加圧することにより、バインダーP1およびバインダーP2が熱結着し、混合物M7Aの層および混合物M7Bの層の界面が明確に形成されるとともに、各層の接合強度を高めることができる。このため、前述したように、混合物M7Aの層と混合物M7Bの層とが混ざり合ってしまうのが防止されたシートSを得ることができるとともに強度の高いシートSを得ることができる。
なお、本実施形態では、第1材料供給部18A(ドラム部181Aおよびハウジング部182)と、第2材料供給部18B(ドラム部181Bおよびハウジング部182)とは、メッシュベルト191の搬送方向に沿って配置さ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、第1材料供給部18Aの開口部181aと、第2材料供給部18Bの開口部181aとがメッシュベルト191の搬送方向に沿って配置されていれば、第1材料供給部18Aのドラム部181Aおよびハウジング部182と、第2材料供給部18Bのドラム部181Bおよびハウジング部182との位置関係は特に限定されない。
例えば、第1材料供給部18Aのドラム部181Aと、第2材料供給部18Bのドラム部181Bとがy軸またはz軸に沿って配置されていても、各開口部182A、182Bが上記のような位置関係を満足する構成(形状)であれば本発明に含まれる。
また、第1材料供給部18A(第2材料供給部18Bについても同様)は、ドラム部181Aが回転することにより混合物M7Aを放出する構成について説明したが、本発明ではこれに限定されず、ドラム部181Aに代えて、スプレー式で混合物M7Aを噴射する構成や、シャッターの開閉により混合物M7Aを落下させる構成であってもよい。
また、本実施形態では、色材供給部3Aは、管172Aのバインダー供給部171Aと第1材料供給部18Aとの間に設けられている場合について説明したが、これに限定されず、管172の分岐部よりも下流側で、かつ、最終的に第1材料供給部18Aに供給される位置であればよく、例えば、ドラム部181A内に供給する構成や、バインダー供給部171Aに供給する構成であってもよく、バインダー供給部171Aよりも上流側に設けられていてもよい(色材供給部3Bについても同様)。
また、本実施形態では、細分体M6が管172の途中で管172Aおよび管172Bに略同量分配される構成、すなわち、細分体M6A(第1解繊物)および細分体M6B(第2解繊物)は略同量であるが、これに限定されず、管172の分岐部に例えば電磁弁を設け、この電磁弁を制御することにより細分体M6の管172Aおよび管172Bに対する分配比を制御してもよい。また、管172Aおよび管172Bにそれぞれ開閉の程度を調節可能な開閉弁を設けて第1解繊物および第2解繊物の量を調節する構成であってもよい。これにより、第2ウェブM8における混合物M7Aの層および混合物M7Bの厚さを調節することができる。
また、本実施形態では、色材CM1および色材CM2が異なる色彩であ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、同じ色彩であってもよい。この場合、第1解繊物および第2解繊物の材料が異なるか、バインダーP1(第1有機バインダー)およびバインダーP2(第2有機バインダー)の材料が異なっているか、これらの双方が異なっていればよい。すなわち、第1材料および第2材料が全く同じものでなければ本発明に含まれる。また、細分体M6A(第1解繊物)および細分体M6B(第2解繊物)の材料が同じで、バインダーP1(第1有機バインダー)およびバインダーP2(第2有機バインダー)の材料が同じで、色材CM1(第1機能材)および色材CM2(第2機能材)の材料が同じであった場合であっても、これらの配合比(含有比)が異なっていれば、混合物M7A(第1材料)と混合物M7B(第2材料)は異なることとなり、本発明に含まれる。
また、本実施形態では、色材CM1および色材CM2が有彩色の色材であ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、透明、白色等の無彩色の樹脂材料(樹脂粉末または樹脂繊維)や、金属材料(金属粉末または金属繊維)等であってもよく、第1機能材および第2機能材が異なる材料の組み合わせ(例えば、有彩色の色材と無彩色の樹脂材料の組み合わせや、有彩色の樹脂材料と金属材料の組み合わせや、無彩色の樹脂粉末と金属材料との組み合わせ)等であってもよい。
無彩色の樹脂材料を用いた場合、その供給量を調節することにより、用途に応じて表面の光沢の大小の調節を行うことができる。
金属材料としては、アルミニウム、鉄、銀、銅、ニッケル等が挙げられる。金属材料を用いた場合、水蒸気透過性が比較的低いシートSが得られ、例えば、食品の包装体等に用いることができる。また、金属材料を用いた場合、導電性を有するシートSが得られ、帯電防止シートとして用いることができる。また、金属材料を用いた場合、不要輻射シート(電磁波シールドシート)として電子機器の筐体等に用いることもできる。また、抗菌性を有する金属材料(例えば、銀)を用いた場合、抗菌シート、殺菌シート、消臭シートとして用いることもできる。
<第2実施形態>
図6は、本発明のウェブ形成装置を適用したシート製造装置(第2実施形態)が備える第1材料供給部、第2材料供給部、第3材料供給部およびその周辺を示す概略側面図である。図7は、図7に示すシート製造装置が備える入力装置の画面の一例を示す図である。図8は、図7に示すシート製造装置が備える入力装置の画面の一例を示す図である。図9は、図7に示すシート製造装置が備える入力装置の画面の一例を示す図である。図10は、図7に示すシート製造装置が備える入力装置の画面の一例を示す図である。
図6は、本発明のウェブ形成装置を適用したシート製造装置(第2実施形態)が備える第1材料供給部、第2材料供給部、第3材料供給部およびその周辺を示す概略側面図である。図7は、図7に示すシート製造装置が備える入力装置の画面の一例を示す図である。図8は、図7に示すシート製造装置が備える入力装置の画面の一例を示す図である。図9は、図7に示すシート製造装置が備える入力装置の画面の一例を示す図である。図10は、図7に示すシート製造装置が備える入力装置の画面の一例を示す図である。
以下、これらの図を参照して本発明のウェブ形成装置の第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、色材供給部の構成が異なることと、第3材料供給部を有すること以外は前記第1実施形態と略同様である。
図6に示すように、シート製造装置100Aは、第1材料供給部18Aおよび第2材料供給部18Bに加え、第3材料供給部18Cをさらに備えている。なお、本実施形態では、管172は、管172A、管172Bおよび管172Cの3つに分岐しており、管172Cが、第3材料供給部18Cに接続されている。また、管172Cの途中には、バインダーP3(第3有機バインダー)を供給するバインダー供給部171Cが設けられている。このため、管172Cでは、細分体M6(第3解繊物)およびバインダーP3(第3有機バインダー)を含む混合物M7C’が生成される。そして、管172C内では、この混合物M7C’に後述する色材CM3が混合されて混合物M7Cが生成され、第3材料供給部18Cに供給される。
第3材料供給部18Cは、第1材料供給部18Aおよび第2材料供給部18Bと同様の構成であるが、ハウジング部182の開口部182C(第3放出口)が第2材料供給部18Bの開口部182B(第2放出口)よりも下流側に位置している。また、第3材料供給部18Cの開口部182Cは、混合物M7Bとは異なる混合物M7Cを放出する。
また、シート製造装置100Aは、3つの吸引部193A、吸引部193Bおよび吸引部193Cを有している。吸引部193A、吸引部193Bおよび吸引部193Cは、搬送方向上流側からこの順で並んで配置されている。
次に、色材供給部30について説明する。
図6に示すように、色材供給部30は、シアン(C)の色材CM(C)が貯留される貯留部301と、マゼンタ(M)の色材CM(M)が貯留される貯留部302と、イエロー(Y)の色材CM(Y)が貯留される貯留部303と、ホワイト(W)の色材CM(W)が貯留される貯留部304と、クリア(無色透明)の色材CM(CL)が貯留される貯留部305とを有している。また、色材供給部30は、これらの貯留部301〜貯留部305内の色材を、それぞれ独立して管172A、管172Bおよび管172Cに選択的に供給することができる。
図6に示すように、色材供給部30は、シアン(C)の色材CM(C)が貯留される貯留部301と、マゼンタ(M)の色材CM(M)が貯留される貯留部302と、イエロー(Y)の色材CM(Y)が貯留される貯留部303と、ホワイト(W)の色材CM(W)が貯留される貯留部304と、クリア(無色透明)の色材CM(CL)が貯留される貯留部305とを有している。また、色材供給部30は、これらの貯留部301〜貯留部305内の色材を、それぞれ独立して管172A、管172Bおよび管172Cに選択的に供給することができる。
色材供給部30では、図示はしないが、例えば、貯留部301が3本の配管で管172A、管172Bおよび管172Cのそれぞれに接続され、貯留部302が3本の配管で管172A、管172Bおよび管172Cのそれぞれに接続され、貯留部303が3本の配管で管172A、管172Bおよび管172Cのそれぞれに接続され、貯留部304が3本の配管で管172A、管172Bおよび管172Cのそれぞれに接続され、貯留部305が3本の配管で管172A、管172Bおよび管172Cのそれぞれに接続され、これらの15本の配管に開閉弁を設ける構成とすることができる。各開閉弁を制御部28(図示せず)によって制御することにより、どの色材を第1材料供給部18A、第2材料供給部18Bおよび第3材料供給部18Cに供給するかを選択することができる。
また、各開閉弁の開度を制御することにより、色材CM(C)、色材CM(M)、色材CM(Y)、色材CM(W)および色材CM(CL)の供給量を調節することができる。
また、各開閉弁の開閉の選択と、開度を調節することにより、色材CM(C)、色材CM(M)、色材CM(Y)、色材CM(W)および色材CM(CL)を混合(混色)した色彩を選択することができる。
例えば、図7〜図10に示すような表示装置400(入力装置)に選択画面401を表示し、ユーザーが選択することにより、選択された色の組み合わせを実現することができる。また、表示装置400は、シート製造装置100の任意の場所に設置することができ、例えば、タッチパネル式とすることができる。この表示装置400は、制御部28(図示せず)と電気的に接続されており、ユーザーが選択した色の情報を含む信号は、制御部28(図示せず)に送信される。制御部28は、この情報に基づいて、前述したように、どの色材をどの程度供給するかを決定し、色彩を調節する。なお、この決定は、例えば、予め記憶部(図示せず)に記憶された検量線やテーブル等に基づいて行うことができる。
また、本実施形態では、得られるシートSは、3層構成であるため、ユーザーは、3層の色をそれぞれ選択する。
以下、表示装置400が表示する選択画面401の例を説明する。
例えば、図7に示す選択画面401は、カラーモデルを選択する項目と、シアン(C)の濃さを選択する項目と、マゼンタ(M)の濃さを選択する項目と、イエロー(Y)の濃さを選択する項目と、色合いを選択する項目と、鮮やかさを選択する項目と、明るさを選択する項目と、を有している。これらの項目の横の上下時方向の矢印にタッチすることにより、これらの項目を調節することができる。
例えば、図7に示す選択画面401は、カラーモデルを選択する項目と、シアン(C)の濃さを選択する項目と、マゼンタ(M)の濃さを選択する項目と、イエロー(Y)の濃さを選択する項目と、色合いを選択する項目と、鮮やかさを選択する項目と、明るさを選択する項目と、を有している。これらの項目の横の上下時方向の矢印にタッチすることにより、これらの項目を調節することができる。
また、例えば、図8に示す選択画面401は、互いに色彩が異なるマスが行列状に配置されたマトリックス状をなしている。図示の構成では、最上列に基本色が横に並んで配置されており、各色の明度が異なるマスが縦に並んで配置されている。ユーザーがマスにタッチすることにより、その色彩が選択される。
また、例えば、図9に示す選択画面401は、互いに明度が異なるマスの列が互いに離間して放射状に配置されている。各列は、色彩が異なっている。図示の構成では、各列において、中心側から外周側にかけて明度が低くなっている。ユーザーがマスにタッチすることにより、その色彩が選択される。
また、例えば、図10に示す選択画面401は、互いに色相および明度の少なくとも一方が異なる色のマスが敷き詰められており、全体として六角形をなしている。また、明度が高い色のマスが中心側に配置され、明度が低い色のマスが外側に配置されている。また、色彩が近い色のマス同士が近くに位置するよう配置されている。ユーザーがマスにタッチすることにより、その色彩が選択される。
このようなシート製造装置100Aによれば、製造されるシートSのカラーバリエーションが増える。特に、3層構成であるため、表側からシートSを見たとき、表側の層と中間層とが合わさった色彩に見え、裏側からシートSを見たとき、裏側の層と中間層とが合わさった色彩に見える。すなわち、表側の層と裏側の層とは、互いに影響を受けにくい。その結果、所望の色彩を有するシートSを高い確度で得ることができる。
以上説明したように、シート製造装置100Aは、細分体M6(第3解繊物)とバインダーP3(第3有機バインダー)とを含み、混合物M7B(第2材料)とは異なる混合物M7C(第3材料)を気中に放出する開口部182C(第3放出口)を有する第3材料供給部18Cを備え、第3材料供給部18Cの開口部182C(第3放出口)は、第2材料供給部18Bの開口部182B(第2放出口)に対し搬送方向下流側に位置している。
このような構成によれば、メッシュベルト191に堆積される第2ウェブM8は、メッシュベルト191側から、混合物M7A、混合物M7Bおよび混合物M7Cがこの順で堆積された積層体となる。よって、この積層体を成形部20により加熱加圧することにより、混合物M7Aの層と混合物M7Bの層と混合物M7Cの層とが混ざり合ってしまうのが防止されたシートSを得ることができる。
<第3実施形態>
図11は、本発明のウェブ形成装置を適用したシート製造装置(第3実施形態)が備える第1材料供給部、第2材料供給部、第3材料供給部およびその周辺を示す概略側面図である。図12は、図11に示すシート製造装置によって製造される第2ウェブ(堆積物)の一例を示す断面図である。
図11は、本発明のウェブ形成装置を適用したシート製造装置(第3実施形態)が備える第1材料供給部、第2材料供給部、第3材料供給部およびその周辺を示す概略側面図である。図12は、図11に示すシート製造装置によって製造される第2ウェブ(堆積物)の一例を示す断面図である。
以下、この図を参照して本発明のウェブ形成装置の第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、解繊部の設置数が異なること以外は前記第2実施形態と略同様である。
本実施形態は、解繊部の設置数が異なること以外は前記第2実施形態と略同様である。
図11に示すように、シート製造装置100Bは、3つの第1解繊部13A、第2解繊部13Bおよび第3解繊部13Cを有している。第1解繊部13Aは、管172Aを介して第1材料供給部18Aに接続されている。第2解繊部13Bは、管172Bを介して第2材料供給部18Bに接続されている。第3解繊部13Cは、管172Cを介して第3材料供給部18Cに接続されている。
なお、本実施形態では、管242(図1参照)が途中で3つに分岐しており、それぞれ第1解繊部13A、第2解繊部13Bおよび第3解繊部13Cに接続されている。
また、管172Aには、開閉弁7Aが設けられており、第1解繊部13Aで解繊した細分体M6Aの第1材料供給部18Aへの供給量を調節することができる。管172Bには、開閉弁7Bが設けられており、第2解繊部13Bで解繊した細分体M6Bの第2材料供給部18Bへの供給量を調節することができる。管172Cには、開閉弁7Cが設けられており、第3解繊部13Cで解繊した細分体M6Cの第3材料供給部18Cへの供給量を調節することができる。
また、管172Aの開閉弁7Aよりも下流側には、バインダー供給部171Aおよび色材供給部3Aが上流側からこの順に接続されている。このため、開閉弁7Aよりも下流側では、細分体M6A、バインダーP1および色材CM1が混合された混合物M7Aが生成され、この混合物M7Aは、第1材料供給部18Aに供給される。
また、管172Bの開閉弁7Bよりも下流側には、バインダー供給部171Bおよび色材供給部3Bが上流側からこの順に接続されている。このため、開閉弁7Bよりも下流側では、細分体M6B、バインダーP2および色材CM2が混合された混合物M7Bが生成され、この混合物M7Bは、第2材料供給部18Bに供給される。
また、管172Cの開閉弁7Cよりも下流側には、バインダー供給部171Cおよび色材供給部3Cが上流側からこの順に接続されている。このため、開閉弁7Cよりも下流側では、細分体M6C、バインダーP3および色材CM3が混合された混合物M7Cが生成され、この混合物M7Cは、第3材料供給部18Cに供給される。
このようなシート製造装置100Bによれば、メッシュベルト191上には、混合物M7Aの層、混合物M7Bの層および混合物M7Cの層が順次積層された積層体の第2ウェブM8が得られる。よって、成形部20にて3層構成のシートSが得られる。
また、シート製造装置100Bは、3つの第1解繊部13A、第2解繊部13Bおよび第3解繊部13Cを有しており、独立して第1材料供給部18A、第2材料供給部18Bおよび第3材料供給部18Cにそれぞれ接続されている。このため、第1解繊部13A、第2解繊部13Bおよび第3解繊部13Cの程度を調節することにより、例えば、繊維長の異なる細分体M6A、細分体M6Bおよび細分体M6Cを独立して第1材料供給部18A、第2材料供給部18Bおよび第3材料供給部18Cにそれぞれ供給することができる。
このため、例えば、図12に示すような第2ウェブM8を得ることができる。この第2ウェブM8では、混合物M7Aの繊維は、混合物M7Bの繊維および混合物M7Cの繊維よりも平均長さが長く、成形後に、シートS全体の強度を高めるのを担っている。また、混合物M7Cの繊維は、混合物M7Aの繊維および混合物M7Bの繊維よりも平均長さが短く、成形後に、インク受容層として優れた機能を発揮する。すなわち、平均長さが短いため、インクの滲みが防止され、解像度の高い印刷物を得ることができる。
また、第2ウェブM8では、混合物M7Aの層が最も厚く、混合物M7Cの層は、混合物M7Bの層よりも厚いため、上記と相まって、混合物M7Aの層は、成形後に優れた強度を発揮することができる。混合物M7Aの層の厚さは、例えば、0.1mm以上5mm以下程度とすることができる。また、混合物M7Bの層は、例えば、0.01mm以上0.1mm以下程度とすることができる。また、混合物M7Bの層は、例えば、0.01mm以上0.1mm以下程度とすることができる。
また、成形後に中間層となる混合物M7Bの層のバインダーP2の供給量を混合物M7Aおよび混合物M7Cよりも多くすることにより、インクがシートSの厚さ方向に浸透してしまうのを防止することができる。すなわち、混合物M7Bの層は、成形後に、インク浸透防止層として機能する。
このように、シート製造装置100Bは、原料M1(古紙)を解繊して細分体M6A(第1解繊物)を生成する第1解繊部13Aと、原料M1(古紙)を解繊して細分体M6B(第2解繊物)を生成する第2解繊部13Bと、原料M1(古紙)を解繊して細分体M6C(第3解繊物)を生成する第3解繊部13Cと、を備える。これにより、上述したように、用途に応じて、互いに平均長さの異なる細分体M6A、細分体M6Bおよび細分体M6Cを生成することができる。その結果、シートSに様々な機能を付与することができる。
なお、第1解繊部13A〜第3解繊部13Cのいずれかを省略して、繊維長さが比較的長いバージン繊維を供給するバージン繊維供給部を設けてもよい。この場合、例えば、第1解繊部13Aおよび第3解繊部13Cをそれぞれバージン繊維供給部に代える構成としてもよい。これにより、得られるシートSは、表面および裏面はバージン繊維で形成されたバージン紙の層となり、中間の層が再生紙の層となる。よって、再生紙を用いたバージン紙により近い紙を製造することができる。
また、前記バージン繊維供給部には、バインダー供給部が接続されていてもよく、バージン繊維供給部の下流側(例えば、材料供給部)にバインダー供給部が接続されていてもよい。
また、シートSの用途に応じて、シートSにおける細分体(解繊物)の量や、バージン繊維の供給量を変更することができる。すなわち、シートSの用途に応じて、古紙利用率を変更することができる。例えば、シートSをはがきとして利用する場合には、古紙利用率が50%以上であるのが好ましい。
また、バージン紙の層と再生紙の層との間には、インクの含浸を抑制する含浸抑制層(ストップ層)が設けられていてもよい。
以上、本発明のウェブ形成装置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く、ウェブ形成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、本発明のウェブ形成装置は、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、シート製造装置100は、シートSに限らず、硬質のシート或いは積層したシートで構成されるボード状、或いは、ウェブ状の製造物を製造する構成であってもよい。また、製造物は、紙に限らず不織布であってもよい。シートSの性状は、特に限定されず、筆記や印刷を目的とした記録紙(例えば、いわゆるPPC用紙)として使用可能な紙であってもよいし、壁紙、包装紙、色紙、折紙、葉書、画用紙、ケント紙等であってもよい。また、シートSが不織布である場合、一般的な不織布のほか、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、マット等としてもよい。
100…シート製造装置、100A…シート製造装置、100B…シート製造装置、1…ウェブ形成装置、3A…色材供給部、3B…色材供給部、3C…色材供給部、4A…色材供給量調節部、4B…色材供給量調節部、7A…開閉弁、7B…開閉弁、7C…開閉弁、11…原料供給部、12…粗砕部、13…解繊部、13A…第1解繊部、13B…第2解繊部、13C…第3解繊部、14…選別部、15…第1ウェブ形成部、16…細分部、17…混合部、18A…第1材料供給部、18B…第2材料供給部、18C…第3材料供給部、19…第2ウェブ形成部、20…成形部、21…切断部、22…ストック部、27…回収部、28…制御部、30…色材供給部、31…貯留部、32…流路、33…装填部、41…スクリュー、42…駆動部、121…粗砕刃、122…シュート、141…ドラム部、142…ハウジング部、151…メッシュベルト、152…張架ローラー、153…吸引部、161…プロペラ、162…ハウジング部、171A…バインダー供給部、171B…バインダー供給部、171C…バインダー供給部、172…管、172A…管、172B…管、172C…管、173…ブロアー、174…スクリューフィーダー、181a…開口部、181A…ドラム部、181B…ドラム部、181C…ドラム部、182…ハウジング部、182A…開口部、182B…開口部、183…流入ポート、187…駆動部、191…メッシュベルト、192…張架ローラー、193…吸引部、193A…吸引部、193B…吸引部、193C…吸引部、194…駆動部、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、211…第1カッター、212…第2カッター、231…加湿部、232…加湿部、233…加湿部、234…加湿部、235…加湿部、241…管、242…管、243…管、244…管、245…管、246…管、261…ブロアー、262…ブロアー、263…ブロアー、281…CPU、282…記憶部、301…貯留部、302…貯留部、303…貯留部、304…貯留部、305…貯留部、311…貯留空間、321…管、400…表示装置、401…選択画面、CM1…色材、CM2…色材、CM3…色材、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、M6A…細分体、M6B…細分体、M6C…細分体、M7…混合物、M7A…混合物、M7A’…混合物、M7B…混合物、M7B’…混合物、M7C…混合物、M7C’…混合物、M8…第2ウェブ、O181…中心軸、P1…バインダー、P2…バインダー、P3…バインダー、S…シート
Claims (10)
- 第1解繊物と第1有機バインダーとを含む第1材料を気中に放出する第1放出口を有する第1材料供給部と、
第2解繊物と第2有機バインダーとを含み、前記第1材料とは異なる第2材料を気中に放出する第2放出口を有する第2材料供給部と、
前記第1材料および前記第2材料が堆積した堆積物を形成するとともに搬送する搬送部と、を備え、
前記第2放出口は、前記第1放出口に対し前記搬送部の搬送方向下流側に位置しており、
前記堆積物は、前記第1材料の層と、前記第2材料の層とが積層された積層体であることを特徴とするウェブ形成装置。 - 前記搬送部は、前記搬送方向に移動可能なメッシュベルトと、前記メッシュベルトの一方の面側に堆積された前記第1材料の層および前記第2材料の層を前記メッシュベルトの他方の面側から吸引する吸引部とを有する請求項1に記載のウェブ形成装置。
- 前記吸引部は、第1吸引部と、前記第1吸引部よりも前記搬送部の搬送方向下流側に設けられた第2吸引部とを有する請求項2に記載のウェブ形成装置。
- 前記第1材料供給部は、前記第1材料が通過可能な孔を有する第1ドラム部と、前記第1ドラム部を収納し、前記第1放出口を有する第1ハウジング部とを有し、
前記第2材料供給部は、前記第2材料が通過可能な孔を有する第2ドラム部と、前記第2ドラム部を収納し、前記第2放出口を有する第2ハウジング部とを有する請求項1ないし3のいずれか1項に記載のウェブ形成装置。 - 前記第1材料供給部に第1機能材を供給する第1機能材供給部と、前記第2材料供給部に第2機能材を供給する第2機能材供給部とのうちの少なくとも一方を有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のウェブ形成装置。
- 前記第1機能材供給部および前記第2機能材供給部の双方を有し、
前記第1機能材と前記第2機能材とは、色彩が異なるものである請求項5に記載のウェブ形成装置。 - 前記第1材料の供給量および前記第2材料の供給量のうちの少なくとも一方を調節する供給量調節部を備える請求項1ないし6のいずれか1項に記載のウェブ形成装置。
- 第3解繊物と第3有機バインダーとを含み、前記第2材料とは異なる第3材料を気中に放出する第3放出口を有する第3材料供給部を備え、
前記第3放出口は、前記第2放出口に対し前記搬送方向下流側に位置している請求項1ないし7のいずれか1項に記載のウェブ形成装置。 - 古紙を解繊して前記第1解繊物を生成する第1解繊部と、
古紙を解繊して前記第2解繊物を生成する第2解繊部と、を備える請求項1ないし8のいずれか1項に記載のウェブ形成装置。 - 請求項1ないし9のいずれか1項に記載のウェブ形成装置と、
前記積層体を加熱加圧してシート状に成形する成形部と、を備えることを特徴とするシート製造装置。
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