JP2021063311A - 繊維体製造装置、繊維体製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】繊維体全体の安定的な強度を確保する。【解決手段】繊維体製造装置は、繊維体を製造する繊維体製造装置であって、複数の繊維を含むシート状の繊維材料を堆積する堆積部と、堆積された前記繊維材料の前記繊維同士を結合させる結合材を液滴として吐出する液滴吐出部と、前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数に区分けし、前記複数に区分けされた区分毎に前記液体の吐出情報を設定した吐出データを生成し、前記吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させる制御部と、を備えた。【選択図】図4

Description

本発明は、繊維体製造装置及び繊維体製造方法に関する。
従来、特許文献1に示すように、複数の繊維を含む繊維材料に向けて、噴霧器を用いて繊維材料の繊維同士を結合させる結合材を噴霧する紙再生装置が知られている。
特開2012−144826号公報
ところで、紙再生装置で形成された再生紙において、例えば、製造過程のばらつき等に起因して強度差が生じる場合がある。このような場合、繊維材料のうち、繊維同士の結合が弱い箇所に対してより多くの結合材を付与して、当該箇所の繊維間の結合強度を向上させ、再生紙全体の安定的な強度を確保する必要がある。または、紙再生装置で形成された再生紙の面内において意図的に繊維同士の結合力をコントロールしたい場合がある。しかしながら、噴霧器では繊維材料の各所に応じて結合材の塗布量を適宜設定することが困難である、という課題があった。
繊維体製造装置は、繊維体を製造する繊維体製造装置であって、複数の繊維を含むシート状の繊維材料を堆積する堆積部と、堆積された前記繊維材料の前記繊維同士を結合させる結合材を含む液体を液滴として吐出する液滴吐出部と、前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数に区分けし、前記複数に区分けされた区分毎に前記液体の吐出情報を設定した吐出データを生成し、前記吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させる制御部と、を備えたことを特徴とする。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記吐出情報として、前記区分毎に前記液体の吐出量を設定することが好ましい。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記複数に区分けされた前記区分のうち、外側の前記区分における前記液体の吐出量が、内側の前記区分における前記液体の吐出量よりも多くなるように前記吐出データを生成することが好ましい。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記シート状の前記繊維材料において対角線上に対応する前記区分における前記液体の吐出量が、前記対角線に沿った前記区分以外の区分における前記液体の吐出量よりも多くなるように前記吐出データを生成することが好ましい。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記複数に区分けするとき、前記区分の大きさを異ならせることが好ましい。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数の前記区分としての第1区分から構成される第1区分領域データと、前記第1区分領域データとは別に、前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数の前記区分としての第2区分から構成される第2区分領域データと、を設定し、前記第1区分領域データの前記第1区分毎に前記吐出情報を設定した第1吐出データを生成し、前記第1吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させ、前記第2区分領域データの前記第2区分毎に前記吐出情報を設定した第2吐出データを生成し、前記第2吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させることが好ましい。
上記繊維体製造装置では、前記液滴吐出部は、前記液体を液滴として吐出する第1ノズル及び第2ノズルを備え、前記制御部は、前記複数に区分けされた前記区分における同一のラスターにおいて、前記第1ノズルと前記第2ノズルとから前記液体を吐出させる前記吐出データを生成することが好ましい。
上記繊維体製造装置では、前記堆積部に堆積された前記繊維材料の情報を取得する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部が取得した検出データに基づいて、前記吐出データを生成することが好ましい。
繊維体製造方法は、繊維体を製造する繊維体製造方法であって、複数の繊維を含むシート状の繊維材料を堆積し、前記繊維材料に対して前記繊維同士を結合させる結合材を含む液体を吐出可能な領域を複数に区分けし、前記複数に区分けされた区分毎に前記液体の吐出情報を設定した吐出データを生成し、前記吐出データに基づいて、前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させることを特徴とする。
第1実施形態にかかる繊維体製造装置の構成を示す模式図。 第1実施形態にかかる繊維体製造方法を示すフローチャート。 第1実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第1実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第2実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第3実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第4実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第5実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第6実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第7実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第7実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第8実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図。 第9実施形態にかかる繊維体製造装置の構成を示す模式図。 第10実施形態にかかる繊維体製造装置の構成を示す模式図。
1.第1実施形態
まず、本実施形態にかかる繊維体製造装置100について説明する。図1は、本実施形態にかかる繊維体製造装置100の構成を示す模式図である。
繊維体製造装置100は、例えば、原料として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、新しい繊維体としてのシートSを製造するのに好適な装置である。繊維体製造装置100では、シートS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・サイズのシートSを製造することができる。
繊維体製造装置100は、例えば、供給部10と、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、堆積部60と、第2ウェブ形成部70と、搬送部79と、シート形成部80と、切断部90と、液滴吐出部120と、を含む。
また、繊維体製造装置100は、例えば、原料に対する加湿、および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を含む。
加湿部202,204,206,208は、例えば、気化式または温風気化式の加湿器で構成されている。すなわち、加湿部202,204,206,208は、水を浸潤させる図示しないフィルターを有し、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。加湿部202,204,206,208は、加湿空気の湿度を効果的に高める図示しないヒーターを備えてもよい。加湿部210,212は、例えば、超音波式加湿器で構成されている。すなわち、加湿部210,212は、水を霧化する図示しない振動部を有し、振動部により発生するミストを供給する。
繊維体製造装置100は、繊維体製造装置100全体の駆動を制御する制御部300を含むコンピューター1を備える。コンピューター1は、ユーザーが使用可能な汎用のパーソナルコンピューターである。制御部300は、各種制御を実行するCPUと、データを一時記憶するRAMと、各種制御プログラムを記憶するROMと、各種アプリケーションプログラムや各種データファイルを記憶する大容量メモリーであるハードディスク装置等を備える。また、ユーザーからの指示を入力可能なキーボードやマウス等の入力装置、ディスプレイ等と接続可能なインターフェイスと、を備える。
供給部10は、粗砕部12に原料を供給する。粗砕部12に供給される原料は、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、布、あるいは織物等が挙げられる。以下では、繊維体製造装置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、を有している。また、必ずしも古紙を整列させて重ねる必要はなく、種々のサイズの古紙や種々の形状の古紙をばらばらにスタッカーに供給してもよい。
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によって裁断して、粗砕片にする。粗砕刃14は、大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、を有し、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1cm〜数cm四方また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9を有する。シュート9は、例えば、粗砕片が流れる方向において、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に搬送される。粗砕片は、例えば図示しないブロアー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、あるいはシュート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に搬送されるので、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粒、すなわち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、ひも状や平ひも状である。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、すなわち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、すなわち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は、例えば、インペラーミルを用いて構成されている。具体的には、解繊部20は、図示しないが、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、を有している。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に搬送される。
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、図示の例では、繊維体製造装置100は、気流発生装置である解繊ブロアー26を備え、解繊ブロアー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には、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が設けられている。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、繊維または粒子等を含み、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、あるいは絡まったダマ等を含む。
選別部40は、例えば、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、網を有し、篩として機能する。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は、メッシュベルト46と、ローラー47と、吸引部48と、を有している。メッシュベルト46は、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、すなわち、繊維と繊維との結着に不要な樹脂粒や色材や添加剤などを含み、繊維体製造装置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、繊維体製造装置100の始動制御、および停止制御の実行中を除く動作中であり、より詳細には、繊維体製造装置100が望ましい品質のシートSを製造している間を指す。
したがって、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選別物から除去物を除いた残りは、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。
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、フィルター式ある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を経て繊維体製造装置100の外に排出される。
繊維体製造装置100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。
したがって、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、繊維体製造装置100において、第1選別物と第2選別物とを選別し、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、すなわち、繊維と繊維との結着に不要な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。
繊維体製造装置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を有している。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の繊維をほぐす。
回転体49の構成は任意であるが、図示の例では、回転体49は、板状の羽根を有し回転する回転羽形状を有している。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を効率よく分断することができる。
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管54へ搬送される。
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することができる。
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は、管54の内部に吸引され、ブロアー56内部を通過する。ブロアー56が発生する気流、およびブロアー56が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Pは、管54を通って堆積部60に搬送される。
堆積部60は、細分体Pを導入口62から導入し、絡み合った解繊物をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。堆積部60は、第2ウェブ形成部70に、複数の繊維を含むシート状の繊維材料としての第2ウェブW2を均一性よく堆積させる。
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63と、を有している。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、網を有し、篩として機能する。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に導入された解繊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、を有している。
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、ある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ている。ドラム部61から降下する繊維のうち、網の目を通過するサイズの繊維は、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解繊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、解繊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は、サクション機構76から吸引した空気を、図示しない捕集フィルターを通じて、繊維体製造装置100の外に排出してもよい。あるいは、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への繊維の付着を抑え、繊維をメッシュベルト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および第2ウェブ形成部70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。
繊維体製造装置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を有している。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、を有している。
サクション機構79cは、図示しないブロアーを備え、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に堆積され搬送部79により搬送された第2ウェブW2を、加圧加熱してシートSを成形する。
シート形成部80は、第2ウェブW2を加圧する加圧部82と、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と、を有している。
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、図示しないモーター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、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、フラッシュ定着器などによって構成されている。図示の例では、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、内部また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、図示しないモーター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で加圧および加熱されて、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、および加熱部84が備える加熱ローラー86の数は、特に限定されない。
ここで、搬送方向において加圧部82と加熱部84との間に液滴吐出部120が配置される。液滴吐出部120は、第2ウェブW2の繊維同士を結合させる結合材としてのバインダーを含む液体を液滴として吐出する。第2ウェブW2にバインダーを含む液体を付着させ、その後に加熱部84で加熱処理を施すことで、繊維同士がバインダーによって結合される。なお、液滴吐出部120の詳細な構成は後述する。
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。排出部96は、所定サイズのシートSを載せるトレイあるいはスタッカーを有している。
なお、図示はしないが、加湿部202,204,206,208は、1台の気化式加湿器で構成されていてもよい。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、およびハウジング部63に分岐して供給される。この構成は、加湿空気を供給するダクト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台あるいは3台の気化式加湿器によって加湿部202,204,206,208を構成することも可能である。
また、加湿部210,212は、1台の超音波式加湿器で構成されていてもよいし、2台の超音波式加湿器で構成されていてもよい。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210,212に分岐して供給される。
次に、液滴吐出部120の構成について説明する。
液滴吐出部120は、複数の繊維を含むシート状の第2ウェブW2に対して繊維同士の結合させるバインダーを含む液体を液滴として吐出し、第2ウェブW2に液体を塗布するものである。
液滴吐出部120は、複数のノズルを有する吐出ヘッド125を備える。吐出ヘッド125は、搬送される第2ウェブW2の一方面に対向して配置される。吐出ヘッド125は、インクジェット方式によりノズルから液体を微小な液滴として吐出する。液滴吐出部120は、吐出ヘッド125を、第2ウェブW2の搬送方向に対して交差する方向に往復移動させながら液体を液滴として吐出するシリアル方式の吐出機構を備える。
液滴吐出部120は、加圧部82で加圧された第2ウェブW2に対してバインダーを含む液体を液滴として吐出する。加圧部82によって加圧されることにより、第2ウェブW2のかさ密度は、0.09g/cm3以上となる。すなわち、加圧部82は、第2ウェブW2のかさ密度が0.09g/cm3以上となるように第2ウェブW2を加圧し、液滴吐出部120は、かさ密度が0.09g/cm3以上の第2ウェブW2に、液体を塗布する。液滴吐出部120は、かさ密度が、好ましくは0.09g/cm3以上0.80g/cm3以下、より好ましくは0.20g/cm3以上0.70g/cm3以下の第2ウェブW2に液体を塗布する。なお、「かさ密度」とは、ゆるみかさ密度を意味する。
加圧部82が第2ウェブW2に加える圧力は、例えば、1kgf/cm2以上600kgf/cm2以下であり、好ましくは1kgf/cm2以上500kgf/cm2以下であり、より好ましくは3kgf/cm2以上300kgf/cm2以下である。
加熱部84は、液滴吐出部120によって液体が塗布された第2ウェブW2を加熱する。加熱部84により加熱されて第2ウェブW2は、シートSとなる。加熱部84の温度は、例えば、70℃以上220℃以下であり、好ましくは100℃以上180℃以下である。
液滴吐出部120から吐出される液体は、第2ウェブW2の複数の繊維を結着させるバインダーを含む。液体が塗布される前の第2ウェブW2には、バインダーは、含まれていない。液体に含まれるバインダーは、例えば、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレンブタジエン共重合体、アクリロニトリルブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレンアクリル酸共重合体、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性ポリイミド等が挙げられる。液体は、これらの樹脂を単独で含んでいてもよいし、複数含んでもよい。なお、液滴吐出部120から容易に液体を吐出させることを考慮すると、液体は、エマルジョンであることが好ましい。
液体に含まれる、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のガラス転移温度は、例えば、−50℃以上130℃以下であり、好ましくは、−30℃以上100℃以下である。バインダーのガラス転移温度がこの範囲であれば、繊維の結着を向上させ、紙力を高めることができる。
液体におけるバインダーの含有量は、例えば、0.1質量%以上30.0質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以上20.0質量%以下である。当該含有量が0.1質量%以上30.0質量%以下であれば、液滴吐出部120から液体を十分に吐出できる程度に、液体の粘度を小さくすることができる。
第2ウェブW2に含まれる複数の繊維は、加熱部84に加熱されることにより、液体に含まれるバインダーによって結着する。なお、図示はしないが、加熱部84の他に、別途、熱風、赤外線、電磁波、熱ローラー、熱プレスなどによって、液体が付着した第2ウェブW2を加熱してもよい。これにより、液体に含まれるバインダーの溶融結着や糊化の促進、および水等の乾燥の促進を図ることができる。
液体の粘度は、20℃において、8.0mPa・s以下であることが好ましい。液体粘度が8.0mPa・sを越えると、粘度が大きすぎて、液滴吐出部120から液体を液滴として吐出させることが困難になる場合がある。
液体は、浸透剤を含んでいてもよい。これにより、第2ウェブW2の厚さ方向における液体の浸透性を向上させることができる。そのため、シートS内部の繊維結着を向上させ、シートSの層間剥離の低減や引張り強度を高めることができる。液体に含まれる浸透剤としては、例えば、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、リエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。液体は、これらの浸透剤を単独で含んでいてもよいし、複数含んでもよい。
液体における浸透剤の含有量は、例えば、0.1質量%以上30.0質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以上20.0質量%以下である。当該含有量が0.1質量%以上30.0質量%以下であれば、第2ウェブW2の内部まで液体が浸透することを促進することができ、シートSの紙力を高めることができる。
液体は、保湿剤を含んでいてもよい。これにより、液体を吐出する際に、液滴吐出部120のノズルの目詰まりを発生し難くすることができる。液体に含まれる保湿剤としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、トリメチロールプロパン、グリセリンなどが挙げられる。液体は、これらの保湿剤を単独で含んでいてもよいし、複数含んでもよい。
液体における保湿剤の含有量は、例えば、1.0質量%以上30.0質量%以下であり、好ましくは3.0質量%以上20.0質量%以下であり、さらに好ましくは5.0質量%以上16.0質量%以下である。当該含有量が1.0質量%以上30.0質量%以下であれば、液滴吐出部120のノズルの目詰まりを十分に抑えることができる。
液体は、水を含んでいてもよい。水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水または超純水が挙げられる。また、紫外線照射または過酸化水素添加等により滅菌処理された水は、カビやバクテリアの発生を防止して長期保存を可能とする点で好ましい。例えば、同じかさ密度のシートSを得る場合、液体が水を含むことにより、水を含まない場合に比べて、加圧部82の圧力を小さくすることができる。
液体が含有可能なその他の添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、光定剤、消光剤、酸化防止剤、耐水化剤、防黴剤、防腐剤、増粘剤、流動性改良剤、pH調整剤、消泡剤、抑泡剤、レベリング剤、帯電防止剤等が挙げられる。
そして、制御部300では、搬送される第2ウェブW2の各所に応じてバインダーを含む液体の塗布量を適宜設定し、液滴吐出部120の駆動を制御してシートSを製造する。
以下、特に、液滴吐出部120に関連した部分のシートSの製造方法について説明する。
図2は、本実施形態にかかる繊維体製造方法を示すフローチャートであり、図3及び図4は、本実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図である。
まず、ステップS11では、複数の繊維を含むシート状の第2ウェブW2を堆積する。具体的には、堆積部60によって、解繊物をほぐして、空気中で分散させながら降らせ、第2ウェブ形成部70に第2ウェブW2を均一性よく堆積させる。
次いで、ステップS12では、制御部300は、搬送されるシート状の第2ウェブW2に対してバインダーを含む液体を吐出可能な領域を複数に区分けする。具体的には、図3に示すように、第2ウェブW2に対応する仮想ウェブデータW2a上にドットマトリクス状の複数の区分Pxから成る画像データWDを設定する。画像データWDは、仮想ウェブデータW2a上における第2ウェブW2の搬送方向Fb及び第2ウェブW2の搬送方向に直交する主走査方向Faに沿って複数の区分Pxから構成される。画像データWDは、例えば、ROM等に記録されている。具体的には、画像データWDは、製造するシートSのサイズに応じて設けられる。ユーザーは、コンピューター1の入力装置に製造するシートSのサイズ、例えば、A3サイズやA4サイズ等を入力することで製造するシートSのサイズに応じた画像データWDが設定される。なお、画像データWDの区分Pxの解像度は、液滴吐出部120の吐出ヘッド125で第2ウェブW2に対して吐出可能な範囲の解像度で設定される。
次いで、ステップS13では、制御部300は、複数に区分けされた区分Px毎に液体の吐出情報を設定した吐出データHDを生成する。具体的には、図4に示すように、区分Px毎に対し、吐出情報として液体の吐出量を設定する。なお、図4では、説明を容易にするため、各区分Pxに液体の吐出量を模したドットDtを表示している。本実施形態では、区分Px毎に4階調となる2ビットのドットデータを設定する。詳細には、階調値[00]に対応するドット無し、階調値[01]に対応する小ドットDt1の吐出、階調値[10]に対応する中ドットDt2の吐出、階調値[11]に対応する大ドットDt3の吐出、に設定する。なお、中ドットDt2は小ドットDt1よりも吐出量が多く、大ドットDt3は中ドットDt2よりも吐出量が多い。そして、区分Px毎に設定されたドットデータを、吐出ヘッド125の各ノズルに関連付けた吐出データHDを生成する。
なお、区分Px毎に対する吐出情報は、例えば、ROM等に記録されている。具体的には、区分Px毎に対する吐出情報は、製造装置毎に製造されるシートSの特性や、ユーザーが所望するシートSの特性に応じて設定可能である。製造装置毎に製造されるシートSの特性とは、例えば、製造装置毎に製造されるシートSの引張り強度が異なる場合がある。この場合、シート内のうち、強度の低下に起因する箇所により多くのバインダーを塗布する必要がある。そこで、強度の低下に起因する箇所に対応する区分Pxにより多くの液体の吐出量を付与する吐出情報を設定する。すなわち、繊維同士の結合の強弱に応じて区分Px毎に吐出量を適宜変更することが可能となり、シートS全体の安定的な強度を確保することができる。
なお、吐出情報は、各区分Pxに対する液体の吐出量のほか、各区分Pxに対して液滴を吐出する順番等であってもよい。
また、ユーザーが所望するシートSの特性とは、例えば、ユーザーが意図的にシートS内において繊維同士の結合力をコントロールして強度等に特性を持たせる場合である。この場合、シートS内のうち、ユーザーが所望する箇所に対応する区分Pxに液体の吐出量を個別規定した吐出情報を設定する。これにより、ユーザーの所望するシートSの特性に容易に応じることができる。
ユーザーは、コンピューター1の入力装置から所望する吐出情報を選択して入力することで各特性に応じた吐出情報が設定され、吐出情報に基づいて吐出データHDが生成される。
なお、ステップS12及びステップS13は、制御部300による処理であるため、ステップS11の前に実施可能である。
次いで、ステップS14では、制御部300は、吐出データHDに基づいて液滴吐出部120から第2ウェブW2に向けて液体を液滴として吐出させ、第2ウェブW2に液体を塗布する。
本実施形態では、液滴吐出部120の吐出ヘッド125を主走査方向Faに往復移動させながら搬送される第2ウェブW2に対してノズルから液滴を吐出し、第2ウェブW2にバインダーを含む液体を塗布する。
なお、本実施形態では、液滴吐出部120の搬送方向上流側、例えば、搬送部79とシート形成部80の加圧部82との間に、堆積部60によって第2ウェブ形成部70に堆積させた第2ウェブW2を一時的に貯留するためのバッファー機構を設けてもよい。このようにすれば、液滴吐出部120に相対して第2ウェブW2の搬送制御を容易に行うことが可能となる。
バインダーを含む液体が塗布された第2ウェブW2は、ステップS15において加熱部84によって加熱され、その後、ステップS16において切断部90によって切断され、所定のサイズの単票のシートSが成形される。
以上、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
区分Px毎に吐出情報を設定した吐出データHDに基づいて、液滴吐出部120から液滴を吐出することで、第2ウェブW2の面内の各所で異なる量のバインダーを付着させることが可能となる。これにより、繊維同士の結合が比較的弱い領域に対応する区分Pxに対して、より多くのバインダーを吐出させるように設定可能となる。また、繊維同士の結合力を繊維材料の各所でコントロールすることができる。すなわち、堆積された第2ウェブW2内の各所に応じてバインダーの塗布量を適宜設定することが可能となり、シートS全体の安定的な強度を確保することができる。
2.第2実施形態
次に、第2実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成、すなわち、繊維体製造方法における制御部300の制御方法について説明する。図5は、本実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図である。
図5に示すように、制御部300は、複数に区分けされた区分Pxのうち、外側の区分Pxにおける液体の吐出量が、内側の区分Pxにおける液体の吐出量よりも多くなるように吐出データHDを生成する。
図5の例では、画像データWDにおける外側の区分Pxには、大ドットDt3の吐出のドットデータを設定し、内側の区分Pxには、小ドットDt1の吐出のドットデータを設定する。すなわち、中央部に配置された小ドットDt1の周囲を大ドットDt3で囲うようにドットデータを設定する。そして、区分Px毎に設定されたドットデータを、吐出ヘッド125の各ノズルに関連付けた吐出データHDを生成する。
制御部300は、生成された吐出データHDに基づいて液滴吐出部120を駆動制御する。これにより、シートSの外周側の繊維同士の結合強度がより増加し、シートSの引張強度を増加させることができる。
なお、制御部300の制御方法以外の構成は第1実施形態の内容と同じなので説明を省略する。
3.第3実施形態
次に、第3実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成、すなわち、繊維体製造方法における制御部300の制御方法について説明する。図6は、本実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図である。
図6に示すように、制御部300は、シート状の第2ウェブW2において対角線上に対応する区分Pxにおける液体の吐出量が、対角線に沿った区分Px以外の区分Pxにおける液体の吐出量よりも多くなるように吐出データHDを生成する。
図6の例では、画像データWDのうち、ほぼ対角線上に配置された区分Pxには、大ドットDt3の吐出のドットデータを設定し、それ以外の区分Pxには、小ドットDt1の吐出のドットデータを設定する。すなわち、ドットマトリクス状に複数に区分けされた区分Pxにおいて、大ドットDt3が対角線上に交差するようにドットデータを設定する。そして、区分Px毎に設定されたドットデータを、吐出ヘッド125の各ノズルに関連付けた吐出データHDを生成する。
制御部300は、生成された吐出データHDに基づいて液滴吐出部120を駆動制御する。これにより、シートSの対角線に沿った領域における繊維同士の結合強度がより増加し、シートSの引張強度を増加させることができる。
4.第4実施形態
次に、第4実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成、すなわち、繊維体製造方法における制御部300の制御方法について説明する。図7は、本実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図である。
図7に示すように、制御部300は、複数に区分けされた区分Pxのうち、搬送方向Fbに沿って、液体の吐出量が多い領域と、液体の吐出量が少ない領域と、が配置されるように吐出データHDを生成する。
図7の例では、画像データWDにおいて、液体の吐出量が多い領域に対応する区分Pxには、大ドットDt3の吐出のドットデータを設定し、液体の吐出量が少ない領域に対応する区分Pxには、小ドットDt1の吐出のドットデータを設定する。すなわち、搬送方向Fbに沿って配置された大ドットDt3の列と、搬送方向Fbに沿って配置された小ドットDt1の列と、が主走査方向Faに沿って交互に配置される吐出データHDを生成する。換言すれば、大ドットDt3によって液体の吐出量が多い列と、小ドットDt1によって相対的に液体の吐出量が少ない列と、が主走査方向Faに沿って交互に配置される吐出データHDを生成する。
制御部300は、生成された吐出データHDに基づいて液滴吐出部120を駆動制御する。これにより、シートSにおいて大ドットDt3によって吐出された領域は、小ドットDt1によって吐出された領域に比べ、バインダーの塗布量が多いため、繊維同士の結合力がより増強される。このように製造されたシートSにおいて、シートSの搬送方向Fbに交差する両端辺部を把持した状態で、搬送方向Fbに沿った軸に対して互いに異なる方向に引っ張った場合、大ドットDt3によって吐出された領域及び小ドットDt1によって吐出された領域は、引っ張った方向に沿って形成されるため、当該引っ張り方向に対する強度は強い。一方、シートSの搬送方向Fbに沿った両端辺部を把持した状態で、主走査方向Faに沿った軸に対して互いに異なる方向に引っ張った場合、小ドットDt1によって吐出された領域、すなわち、繊維同士の結合力が比較的弱い領域が搬送方向Fbに沿って形成されるため、小ドットDt1によって吐出された領域に沿ってシートSが破れやすくなる。すなわち、ユーザーの所望する特性として搬送方向Fbに沿った繊維目(紙目)を有したシートSを製造することができる。
5.第5実施形態
次に、第5実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成、すなわち、繊維体製造方法における制御部300の制御方法について説明する。図8は、本実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図である。
図8に示すように、制御部300は、複数に区分けされた区分Pxのうち、搬送方向Fbに直交する主走査方向Fa沿って、液体の吐出量が多い領域と、液体の吐出量が少ない領域と、が配置されるように吐出データHDを生成する。
図8の例では、画像データWDにおいて、液体の吐出量が多い領域に対応する区分Pxには、大ドットDt3の吐出のドットデータを設定し、液体の吐出量が少ない領域に対応する区分Pxには、小ドットDt1の吐出のドットデータを設定する。すなわち、主走査方向Faに沿って配置された大ドットDt3の行と、主走査方向Faに沿って配置された小ドットDt1の行と、が搬送方向Fbに沿って交互に配置される吐出データHDを生成する。換言すれば、大ドットDt3によって液体の吐出量が多い行と、小ドットDt1によって相対的に液体の吐出量が少ない行と、が搬送方向Fbに沿って交互に配置される吐出データHDを生成する。
制御部300は、生成された吐出データHDに基づいて液滴吐出部120を駆動制御する。これにより、シートSにおいて大ドットDt3によって吐出された領域は、小ドットDt1によって吐出された領域に比べ、バインダーの塗布量が多いため、繊維同士の結合力がより増強される。このように製造されたシートSにおいて、シートSの搬送方向Fbに沿った両端辺部を把持した状態で、主走査方向Faに沿った軸に対して互いに異なる方向に引っ張った場合、大ドットDt3によって吐出された領域及び小ドットDt1によって吐出された領域は、引っ張り方向に沿って形成されるため、当該引っ張り方向に対する強度は強い。一方、シートSの搬送方向Fbに交差する両端辺部を把持した状態で、搬送方向Fbに沿った軸に対して互いに異なる方向に引っ張った場合、小ドットDt1によって吐出された領域、すなわち、繊維同士の結合力が比較的弱い領域が主走査方向Faに沿って形成されるため、小ドットDt1によって吐出された領域に沿ってシートSが破れやすくなる。すなわち、ユーザーの所望する特性として主走査方向Faに沿った繊維目(紙目)を有したシートSを製造することができる。
6.第6実施形態
次に、第6実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成、すなわち、繊維体製造方法における制御部300の制御方法について説明する。図9は、本実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図である。
図9に示すように、制御部300は、複数に区分けするとき、区分Pxの大きさを異ならせる。具体的には、第2ウェブW2を模した仮想ウェブデータW2a上にドットマトリクス状の複数の区分Pxから成る画像データWDを設定する。本実施形態の画像データWDでは、第1の大きさ第1区分Px1と第1区分Px1よりも大きい第2区分Px2から構成される。図9の例では、仮想ウェブデータW2aにおける搬送方向Fbの上流端部及び下流端部に第1区分Px1が配置され、仮想ウェブデータW2aの搬送方向Fbの中央部に第2区分Px2が配置される。換言すれば、仮想ウェブデータW2aにおける搬送方向Fbの上流端部及び下流端部は、仮想ウェブデータW2aの搬送方向Fbの中央部に比べて、マトリクスの解像度が高い。この場合、例えば、繊維同士の結合力が比較的弱い領域では、第1区分Px1を密に設定し、繊維同士の結合力が比較的強い領域では、第2区分Px2により粗に設定する。
そして、図9の例では、画像データWDにおいて、第1区分Px1及び第2区分Px2のそれぞれに大ドットDt3の吐出のドットデータを設定する。すなわち、中央部に対して搬送方向Fbの上流端部及び下流端部の方が単位当たりの吐出量が多くなるようにドットデータを設定する。そして、第1区分Px1及び第2区分Px2のそれぞれに設定されたドットデータを、吐出ヘッド125の各ノズルに関連付けた吐出データHDを生成する。
制御部300は、生成された吐出データHDに基づいて液滴吐出部120を駆動制御する。これにより、繊維同士の結合力が比較的弱い領域には密にバインダーが塗布されるため、繊維同士の結合強度を高めることができる。一方、繊維同士の結合力が比較的強い領域には粗の状態でバインダーが塗布されるため、バインダーを含む液体の吐出動作効率を高めることができる。
7.第7実施形態
次に、第7実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成、すなわち、繊維体製造方法における制御部300の制御方法について説明する。図10A及び図10Bは、本実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図である。
制御部300は、第1区分Pxaから構成される第1区分領域データとしての第1画像データWD1と、第1画像データWD1とは別に、第2区分Pxbから構成される第2区分領域データとしての第2画像データWD2と、を設定する。
図10A及び図10Bの例では、第1画像データWD1の第1区分Pxaは、第2画像データWD2の第2区分Pxbに比べ、大きさが小さく、また、密に、すなわち、解像度が高く設定される。
そして、第1画像データWD1の第1区分Pxa毎に液体の吐出情報を設定した第1吐出データHD1を生成する。図10Aの例では、第1画像データWD1の四隅の各4つの第1区分Pxaに小ドットDt1の吐出のドットデータを設定し、他の第1区分Pxaにはドット無しのドットデータを設定する。第1区分Pxaに設定されたドットデータを、吐出ヘッド125の各ノズルに関連付けた第1吐出データHD1を生成する。
また、第2画像データWD2の第2区分Pxb毎に液体の吐出情報を設定した第2吐出データHD2を生成する。図10Bの例では、第2画像データWD2の全第2区分Pxbに大ドットDt3の吐出のドットデータを設定する。第2区分Pxbに設定されたドットデータを、吐出ヘッド125の各ノズルに関連付けた第2吐出データHD2を生成する。
本実施形態では、例えば、第2ウェブW2のうち、繊維同士の結合が比較的弱い領域に対応する区分により多くのバインダーを付与させる。このため、本実施形態の例では、第1画像データWD1の四隅の各4つの第1区分Pxaにより多くの液滴を吐出させる第1吐出データHD1を生成した。また、第2画像データWD2全体に均一に液滴を吐出させるように第2吐出データHD2を生成した。
制御部300は、生成された第1吐出データHD1及び第2吐出データHD2に基づいて液滴吐出部120を駆動制御する。本実施形態では、まず、第1吐出データHD1に基づいてバインダーを含む液体を吐出させる。すなわち、まず、繊維同士の結合が比較的弱い第1区分Pxaのみにバインダーを含む液体を吐出させる。次いで、第2吐出データHD2に基づいてバインダーを含む液体を吐出させる。すなわち、第2ウェブW2の全領域に対して液体を吐出させる。
なお、第1吐出データHD1に基づいてバインダーを含む液体を吐出させた後、第2ウェブW2を所定の位置まで搬送方向Fbとは反対方向にバックフィードさせ、第2吐出データHD2に基づいてバインダーを含む液体を吐出させるとき、第2ウェブW2を搬送方向Fbに移動させる。
本実施形態によれば、第1吐出データHD1と第2吐出データHD2とを組み合わせ用いることでシートSの強度を確保することができる。これにより、シートS全体の強度確保を図ることができる。
8.第8実施形態
次に、第8実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成、すなわち、液滴吐出部120の吐出方法について説明する。図11は、本実施形態にかかる繊維体製造方法を説明する模式図である。
液滴吐出部120は、第2ウェブW2に対して複数のノズルNzが設けられた吐出ヘッド125を主走査方向Faに往復移動させながら各ノズルNzから液滴を吐出させて第2ウェブW2の主走査方向に並ぶ複数の液滴ドットから成るラスターRLを形成させるドット形成動作となるパスと、第2ウェブW2を主走査方向Faと交差する搬送方向Fbに搬送させる搬送動作と、を交互に繰り返す。これにより、第2ウェブW2の走査方向Faと搬送方向Fbとにドットが並べられ、第2ウェブW2にバインダーを含む液体が塗布される。
ところで、吐出ヘッド125に設けられた各ノズルNzに関し、例えば、ノズルNzの詰まり等により液滴が吐出されないノズル抜けや、ノズルNzから吐出された液滴が目標位置から外れた位置に吐出される飛行曲がりや、他のノズルNzよりも液滴量が多い、または、液滴量が少ない、といった現象が生じる場合がある。ここで、1つのラスターRLが1つのノズルNzにより形成されると、ノズル抜けが発生した場合、全く液滴が付着されないラスターRLが発生する。また飛行曲がりが発生した場合には、隣接するラスターRL同士のドットが重なり、重なった部分は、他の部分に比べてバインダーの塗布量が偏って塗布されることになる。また、他のノズルNzよりも液滴量が多い、または、液滴量が少ない場合も第2ウェブW2面内に偏ってバインダーが塗布されてしまう。
そこで、本実施形態では、図11に示すように、同一のラスターRLにおいて、複数のノズルNzから液体を吐出する吐出データHDを生成し、当該吐出データによって液滴吐出部120を駆動させる。なお、図11では、説明を容易にするため、吐出ヘッド125において、第1ノズルNz1及び第2ノズルNz2の2つのノズルNzで示し、また、第1ノズルNz1によって形成された液滴ドットはハッチングで表示するとともに、第2ノズルNz2によって形成された液滴ドットは白丸で表示している。
図11に示すように、第1回目のパスPt1において、第2ノズルNz2から液滴を吐出させ、第1ラスターRL1の一部を形成する。なお、本実施形態におけるパスとは、吐出ヘッド125を走査方向における一方方向に1回の動作を行うことである。
次いで、吐出ヘッド125と第2ウェブW2とを相対的に、第1ノズルNz1と第2ノズルNz2とのピッチ間寸法の1/3を移動させ、第2回目のパスPt2を行う。第2回目のパスPt2において、第2ノズルNz2から液滴を吐出させ、第2ラスターRL2の一部を形成する。
次いで、吐出ヘッド125と第2ウェブW2とを相対的に、第1ノズルNz1と第2ノズルNz2とのピッチ間寸法の1/3を移動させ、第3回目のパスPt3を行う。第3回目のパスPt3において、第2ノズルNz2から液滴を吐出させ、第3ラスターRL3の一部が形成される。
次いで、吐出ヘッド125と第2ウェブW2とを相対的に、第1ノズルNz1と第2ノズルNz2とのピッチ間寸法の1/3を移動させ、第4回目のパスPt4を行う。第4回目のパスPt4において、第2ノズルNz2から液滴を吐出させ、第4ラスターRL4の一部を形成する。また、第1ノズルNz1から液滴を吐出させる。第1ノズルNz1から吐出された液滴は、第2ノズルNz2によって形成された液滴ドット間に配置される。これにより、第1ラスターRL1が完成する。以降、上記動作を繰り返し、全ラスターRLを形成する。
本実施形態では、同一のラスターRLが第1ノズルNz1からの液滴ドットと第2ノズルNz2からの液滴ドットとによって形成される。これにより、ノズル抜けや飛行曲がり等によるノズルNzの影響を低減することができる。
9.第9実施形態
次に、第9実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と異なる構成、すなわち、検出部130が付加された繊維体製造装置100Aの構成について説明する。図12は、本実施形態にかかる繊維体製造装置100Aの構成を示す模式図である。なお、図12では、検出部130及び液滴吐出部120の周辺部分の構成のみを示す。また、第1実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
図12に示すように、繊維体製造装置100Aでは、堆積部60に堆積された第2ウェブW2の情報を取得する検出部130を備える。検出部130は、搬送部79とシート形成部80の加圧部82との間に配置される。なお、第2ウェブW2の情報とは、例えば、第2ウェブW2の厚み情報、表面の凹凸形状情報、繊維の粗密情報等である。
検出部130は、例えば、ライン型CCDセンサーである。検出部130は、制御部300に接続され、検出部130によって取得された検出データは制御部300に送信される。制御部300では、送信された検出データに基づいて、画像データWDを生成し、さらに、吐出データHDを生成する。
例えば、検出部130によって第2ウェブW2表面の凹凸形状情報を取得すると、制御部300では、取得した凹凸形状情報をもとに複数の区分Pxから成る画像データWDを生成する。例えば、制御部300では、凹凸形状情報に基づき、第2ウェブW2において凹部は凸部に比べて薄いと判断し、凹部に対応する区分Pxの解像度が、凸部に対応する区分Pxの解像度よりも高くなるように画像データWDを生成する。次いで、制御部300では、凹部に対応する区分Pxの吐出量が、凸部に対応する区分Pxの吐出量よりも多くなるように吐出データHDを生成する。そして、制御部300は、吐出データHDに基づいて液滴吐出部120を駆動制御する。これにより、第2ウェブW2の凹部により多くのバインダーを塗布することができ、繊維同士の結合力が高まり、シートS全体の強度を確保することができる。また、検出部130による検出データに基づいて、素早くバインダーの吐出制御に連動させることができる。
なお、検出部130は、ライン型CCDセンサーに限定されず、例えば、光学カメラであってもよい。また、第2ウェブW2を挟んで発光部と受光部とを備えた透過型センサーであってもよい。また、超音波センサーであってもよい。
また、検出部130の配置位置は、搬送部79とシート形成部80の加圧部82との間に限定されない。例えば、加熱部84の搬送方向下流側に配置してもよい。具体的には、加熱部84と切断部90との間に配置してもよいし、切断部90と排出部96との間に配置してもよい。さらには、排出部96に載置されたシートSを検出可能に配置してもよい。このようにすれば、形成されたシートSの情報を基に吐出量等をコントロールすることができる。
10.第10実施形態
次に、第10実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第9実施形態と異なる構成、すなわち、検出部130A、130B及び液滴吐出部120A,120Bを備えた繊維体製造装置100Bの構成について説明する。図13は、本実施形態にかかる繊維体製造装置100Bの構成を示す模式図である。なお、図13では、検出部130A,130B及び液滴吐出部120A,120Bの周辺部分の構成のみを示す。また、第1実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
図13に示すように、繊維体製造装置100Bでは、堆積部60に堆積された第2ウェブW2の情報を取得する検出部130A及び検出部130Bとを備える。検出部130Aは、搬送部79とシート形成部80の加圧部82との間に配置される。検出部130Bは、第2ウェブW2を挟んで検出部130Aと対向して配置される。検出部130A,130Bの構成は、第9実施形態と同様なので説明を省略する。
また、液滴吐出部120A、120Bを備え、液滴吐出部120Aは、加圧部82と加熱部84との間に配置される。液滴吐出部120Bは、第2ウェブW2を挟んで液滴吐出部120Aと対向して配置される。
すなわち、繊維体製造装置100Bは、第2ウェブW2の両面の情報を取得可能であり、第2ウェブW2の両面に対してバインダーを含む液体を液滴として吐出可能な構成である。
検出部130A,130Bは、制御部300に接続され、検出部130A,130Bによって取得された検出データは制御部300に送信される。制御部300では、検出部130Aから送信された検出データに基づいて、第1画像データWD1を生成し、第1吐出データHD1を生成する。また、検出部130Bから送信された検出データに基づいて、第2画像データWD2を生成し、第2吐出データHD2を生成する。
そして、第1吐出データHD1に基づいて液滴吐出部120Aを駆動させ、第2吐出データHD2に基づいて液滴吐出部120Bを駆動させる。
なお、第1及び第2画像データWD1,D2の生成方法、第1及び第2吐出データHD1,HD2の生成方法は、第9実施形態と同様なので説明を省略する。
本実施形態によれば、第2ウェブW2の両面に対してバインダーを塗布可能なので、確実にシートS全体の強度を確保することができる。
11.変形例1
上記実施形態では、シリアル方式の液滴吐出部120の構成を例に説明したが、これに限定されない。液滴吐出部120は、第2ウェブW2の幅以上の寸法を有するラインヘッド方式であってもよい。また、液滴吐出部120は、搬送が停止されている第2ウェブW2に対して吐出ヘッド125を主走査方向Faと搬送方向Fbとに走査させながら液滴を吐出し、第2ウェブW2におけるシートSの1枚分又は複数枚分の領域への液体の塗布が施される毎に、間欠的に第2ウェブW2を搬送方向Fbに搬送させるラテラル方式であってもよい。
12.変形例2
第8実施形態では、複数のノズルNzを用いて1つのラスターRLを形成したが、これに限定されず、例えば、隣接するラスターRLを異なるノズルNzによって形成するマイクロウィーブ処理であってもよい。このようにしても、飛行曲がり等による影響を低減させることができる。
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。
繊維体製造装置は、繊維体を製造する繊維体製造装置であって、複数の繊維を含むシート状の繊維材料を堆積する堆積部と、堆積された前記繊維材料の前記繊維同士を結合させる結合材を含む液体を液滴として吐出する液滴吐出部と、前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数に区分けし、前記複数に区分けされた区分毎に前記液体の吐出情報を設定した吐出データを生成し、前記吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させる制御部と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、区分毎に設定される吐出データに基づいて液滴吐出部から液滴を吐出することで、例えば、繊維材料の各所で異なる量の結合材を付着させることが可能となる。これにより、繊維同士の結合が比較的弱い領域に対応する区分に対して、より多くの結合材を吐出させることや、繊維同士の結合力を繊維材料の各所でコントロールすることができる。すなわち、堆積された繊維材料内の各所に応じて結合材の塗布量を適宜設定することが可能となり、繊維体全体の安定的な強度を確保することができる。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記吐出情報として、前記区分毎に前記液体の吐出量を設定することが好ましい。
この構成によれば、繊維同士の結合の強弱に応じて区分毎に塗布量を適宜変更することが可能となり、結合材の効率的な吐出制御を行うことができる。また、ユーザーの所望する繊維体の特性に容易に応じることができる。例えば、繊維体における縦目や横目等の繊維目が持つ特性、例えば、紙の引裂きやすい方向、折り曲げやすい方向、カールしやすい方向等、を容易に形成することができる。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記複数に区分けされた前記区分のうち、外側の前記区分における前記液体の吐出量が、内側の前記区分における前記液体の吐出量よりも多くなるように前記吐出データを生成することが好ましい。
この構成によれば、繊維体の外周端側の繊維同士の結合強度が増加し、繊維体の引張強度を増加させることができる。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記シート状の前記繊維材料において対角線上に対応する前記区分における前記液体の吐出量が、前記対角線に沿った前記区分以外の区分における前記液体の吐出量よりも多くなるように前記吐出データを生成することが好ましい。
この構成によれば、繊維体の対角線に沿った領域における繊維同士の結合強度が増加し、繊維体の引張強度を増加させることができる。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記複数に区分けするとき、前記区分の大きさを異ならせることが好ましい。
この構成によれば、例えば、繊維同士の結合が比較的弱い領域に対応する区分の大きさを、繊維同士の結合が比較的強い領域に対応する区分の大きさよりも小さくする。これにより、繊維同士の結合が比較的弱い領域には密に結合材を含む液体が塗布されるため、繊維同士の結合強度を高めることができる。一方、繊維同士の結合が比較的強い領域には粗の状態で結合材を含む液体が塗布されるため、結合材の吐出動作効率を高めることができる。
上記繊維体製造装置では、前記制御部は、前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数の前記区分としての第1区分から構成される第1区分領域データと、前記第1区分領域データとは別に、前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数の前記区分としての第2区分から構成される第2区分領域データと、を設定し、前記第1区分領域データの前記第1区分毎に前記液体の吐出情報を設定した第1吐出データを生成し、前記第1吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させ、前記第2区分領域データの前記第2区分毎に前記液体の吐出情報を設定した第2吐出データを生成し、前記第2吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させることが好ましい。
この構成によれば、第1吐出データと第2吐出データとを組み合わせ用いることで繊維体の強度を確保することができる。例えば、第1吐出データを用いて、繊維材料のうち、繊維同士の結合が比較的弱い区分のみに結合材を吐出させ、次いで、第2吐出データを用いて、繊維材料の全領域に対して結合材を吐出させる。これにより、繊維体全体の強度確保を図ることができる。
上記繊維体製造装置では、前記液滴吐出部は、前記液体を液滴として吐出する第1ノズル及び第2ノズルを備え、前記制御部は、前記複数に区分けされた前記区分における同一のラスターにおいて、前記第1ノズルと前記第2ノズルとから前記液体を吐出させる前記吐出データを生成することが好ましい。
この構成によれば、各ノズルから結合材を吐出する際、飛行曲がり等によるノズルの影響を低減することができる。
上記繊維体製造装置では、前記堆積部に堆積された前記繊維材料の情報を取得する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部が取得した検出データに基づいて、前記吐出データを生成することが好ましい。
この構成によれば、検出部による検出データに基づいて、素早く結合材の吐出制御に連動させることができる。
繊維体製造方法は、繊維体を製造する繊維体製造方法であって、複数の繊維を含むシート状の繊維材料を堆積し、前記繊維材料に対して前記繊維同士を結合させる結合材を含む液体を吐出可能な領域を複数に区分けし、前記複数に区分けされた区分毎に前記液体の吐出情報を設定した吐出データを生成し、前記吐出データに基づいて、前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させることを特徴とする。
この構成によれば、区分毎に設定される吐出データに基づいて液滴を吐出することで、例えば、繊維材料の各所で異なる量の結合材を付着させることが可能となる。これにより、繊維同士の結合が比較的弱い領域に対応する区分に対して、より多くの結合材を吐出させることや、繊維同士の結合力を繊維材料の各所でコントロールすることができる。すなわち、堆積された繊維材料内の各所に応じて結合材の塗布量を適宜設定することが可能となり、繊維体全体の安定的な強度を確保することができる。
1…コンピューター、60…堆積部、70…第2ウェブ形成部、100,100A,100B…繊維体製造装置、120,120A,120B…液滴吐出部、125…吐出ヘッド、130,130A,130B…検出部、300…制御部、W1…第1ウェブ、W2…第2ウェブ、Px…区分。

Claims (9)

  1. 繊維体を製造する繊維体製造装置であって、
    複数の繊維を含むシート状の繊維材料を堆積する堆積部と、
    堆積された前記繊維材料の前記繊維同士を結合させる結合材を含む液体を液滴として吐出する液滴吐出部と、
    前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数に区分けし、前記複数に区分けされた区分毎に前記液体の吐出情報を設定した吐出データを生成し、前記吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させる制御部と、を備えたことを特徴とする繊維体製造装置。
  2. 請求項1に記載の繊維体製造装置であって、
    前記制御部は、
    前記吐出情報として、前記区分毎に前記液体の吐出量を設定することを特徴とする繊維体製造装置。
  3. 請求項2に記載の繊維体製造装置であって、
    前記制御部は、
    前記複数に区分けされた前記区分のうち、外側の前記区分における前記液体の吐出量が、内側の前記区分における前記液体の吐出量よりも多くなるように前記吐出データを生成することを特徴とする繊維体製造装置。
  4. 請求項2に記載の繊維体製造装置であって、
    前記制御部は、
    前記シート状の前記繊維材料において対角線上に対応する前記区分における前記液体の吐出量が、前記対角線に沿った前記区分以外の区分における前記液体の吐出量よりも多くなるように前記吐出データを生成することを特徴とする繊維体製造装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の繊維体製造装置であって、
    前記制御部は、
    前記複数に区分けするとき、前記区分の大きさを異ならせることを特徴とする繊維体製造装置。
  6. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の繊維体製造装置であって、
    前記制御部は、
    前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数の前記区分としての第1区分から構成される第1区分領域データと、
    前記第1区分領域データとは別に、前記繊維材料に対して前記液体を吐出可能な領域を複数の前記区分としての第2区分から構成される第2区分領域データと、を設定し、
    前記第1区分領域データの前記第1区分毎に前記吐出情報を設定した第1吐出データを生成し、前記第1吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させ、
    前記第2区分領域データの前記第2区分毎に前記吐出情報を設定した第2吐出データを生成し、前記第2吐出データに基づいて前記液滴吐出部から前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させることを特徴とする繊維体製造装置。
  7. 請求項1に記載の繊維体製造装置であって、
    前記液滴吐出部は、
    前記液体を液滴として吐出する第1ノズル及び第2ノズルを備え、
    前記制御部は、
    前記複数に区分けされた前記区分における同一のラスターにおいて、前記第1ノズルと前記第2ノズルとから前記液体を吐出させる前記吐出データを生成することを特徴とする繊維体製造装置。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の繊維体製造装置であって、
    前記堆積部に堆積された前記繊維材料の情報を取得する検出部を備え、
    前記制御部は、
    前記検出部が取得した検出データに基づいて、前記吐出データを生成することを特徴とする繊維体製造装置。
  9. 繊維体を製造する繊維体製造方法であって、
    複数の繊維を含むシート状の繊維材料を堆積し、
    前記繊維材料に対して前記繊維同士を結合させる結合材を含む液体を吐出可能な領域を複数に区分けし、前記複数に区分けされた区分毎に前記液体の吐出情報を設定した吐出データを生成し、前記吐出データに基づいて、前記繊維材料に向けて前記液体を吐出させることを特徴とする繊維体製造方法。
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