JP2021085112A - 繊維体成形方法および繊維体成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カールおよびシワが発生し難い繊維体を成形することができる繊維体成形方法を提供する。【解決手段】繊維を含む第１原料に、水溶性樹脂を付与する工程と、前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料を解繊して解繊物を形成する工程と、前記解繊物を堆積する工程と、堆積された前記解繊物に水を付与する工程と、を含む、繊維体成形方法。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維体成形方法および繊維体成形装置に関する。

小型化、省エネルギーのために、水を極力利用しない乾式による繊維体成形装置が提案されている。

例えば特許文献１には、天然繊維と熱可塑性樹脂繊維とを混合してエアレイ装置へ送り、コンベア上に繊維を堆積させてウェブを形成した後、熱可塑性樹脂繊維を溶融、固化させて繊維成形体を得ることが記載されている。

特開２０１５−１６５８９号公報

しかしながら、例えば、上記のように熱可塑性樹脂繊維を溶融、固化させて得られた繊維成形体が高温環境に晒されると、固化していた熱可塑性樹脂繊維が溶融してしまう場合がある。そのため、繊維成形体にカールやシワが生じてしまう。

本発明に係る繊維体成形方法の一態様は、
繊維を含む第１原料に、水溶性樹脂を付与する工程と、
前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料を解繊して解繊物を形成する工程と、
前記解繊物を堆積する工程と、
堆積された前記解繊物に水を付与する工程と、
を含む。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記水溶性樹脂を付与する工程では、前記第１原料の表面に前記水溶性樹脂を付与してもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記水を付与する工程で付与される前記水の質量は、前記水溶性樹脂を付与する工程で付与される前記水溶性樹脂の質量に対して、１／１００以上１００以下であってもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記水を付与する工程で付与される前記水の温度は、４０℃以上２００℃以下であってもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記解繊物を形成する工程では、前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料と、前記水溶性樹脂が付与されていない第２原料と、を解繊してもよい。

本発明に係る繊維体成形方法の一態様は、
湿紙を作製する工程と、
前記湿紙に水溶性樹脂を付与する工程と、
を含む。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記湿紙を作製する工程は、
繊維を含む原料を解繊して解繊物を形成する工程と、
前記解繊物を堆積する工程と、
堆積された前記解繊物に水を付与する工程と、
を含んでもよい。

本発明に係る繊維体成形方法の一態様は、
繊維と水溶性樹脂とを含む材料を用意する工程と、
前記材料を解繊して解繊物を形成する工程と、
前記解繊物を堆積する工程と、
堆積された前記解繊物に水を付与する工程と、
を含み、
前記材料を用意する工程では、前記水溶性樹脂が前記繊維に対して０．５質量％以上含まれた前記材料を用意する。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記材料を用意する工程では、前記水溶性樹脂が前記繊維に対して３．５質量％以上含まれた前記材料を用意してもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記材料を用意する工程において、前記材料は、前記水溶性樹脂からなる樹脂物を含んでもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記水溶性樹脂は、再湿性を有してもよい。

本発明に係る繊維体成形方法の一態様は、
解繊された繊維を含む解繊物を用意する工程と、
粉末状の水溶性樹脂を用意する工程と、
前記解繊物と前記粉末状の水溶性樹脂を混合して、混合物を形成する工程と、
前記混合物を堆積する工程と、
堆積された前記混合物に水分を付与する工程と、
を含む。

本発明に係る繊維体成形装置の一態様は、
繊維を含む第１原料に、水溶性樹脂を付与する樹脂付与部と、
前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料を解繊して解繊物を形成する解繊部と、
前記解繊物を堆積する堆積部と、
堆積された前記解繊物に水を付与する水付与部と、
を含む。

前記繊維体成形装置の一態様において、
前記解繊部は、前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料と、前記水溶性樹脂が付与されていない第２原料と、を解繊してもよい。

前記繊維体成形装置の一態様において、
前記水溶性樹脂は、再湿性を有してもよい。

本実施形態に係る繊維体成形装置を模式的に示す図。 本実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。 本実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。 本実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。 本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。 本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。 本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。 耐熱性の評価結果を示す表。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 繊維体成形装置
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る繊維体成形装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る繊維体成形装置１００を模式的に示す図である。

繊維体成形装置１００は、図１に示すように、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、シート形成部８０と、切断部９０と、樹脂付与部１１０と、を含む。

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

樹脂付与部１１０は、供給部１０から供給された原料に、水溶性樹脂を付与する。樹脂付与部１１０の詳細については、後述する。

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

解繊部２０は、粗砕部１２によって裁断された原料を解繊する。ここで、「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる原料を、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粒や、インク、トナーなどの色剤や、にじみ防止材、紙力増強剤等の添加剤を含んでいる場合もある。解きほぐされた解繊物の形状は、ひも状である。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としては、例えば、インペラーミルを用いる。解繊部２０は、原料を吸引し、解繊物を排出するような気流を発生させる機能を有している。これにより、解繊部２０は、自ら発生する気流によって、導入口２２から原料を気流と共に吸引し、解繊処理して、解繊物を排出口２４へと搬送することができる。解繊部２０を通過した解繊物は、管３を介して、選別部４０に移送される。なお、解繊部２０から選別部４０に解繊物を搬送させるための気流は、解繊部２０が発生させる気流を利用してもよいし、ブロアー等の気流発生装置を設け、その気流を利用してもよい。

選別部４０は、解繊部２０により解繊された解繊物を導入口４２から導入し、繊維の長さによって選別する。選別部４０は、ドラム部４１と、ドラム部４１を収容するハウジング部４３と、を有している。ドラム部４１としては、例えば、篩を用いる。ドラム部４１は、網を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子、すなわち網を通過する第１選別物と、網の目開きの大きさより大きい繊維や未解繊片やダマ、すなわち網を通過しない第２選別物と、を分けることができる。例えば、第１選別物は、管７を介して、堆積部６０に移送される。第２選別物は、排出口４４から管８を介して、解繊部２０に戻される。具体的には、ドラム部４１は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部４１の網としては、例えば、金網、切れ目が入った金属板を引き延ばしたエキスパンドメタル、金属板にプレス機等で穴を形成したパンチングメタルを用いる。

第１ウェブ形成部４５は、選別部４０を通過した第１選別物を、管７に搬送する。第１ウェブ形成部４５は、メッシュベルト４６と、張架ローラー４７と、サクション機構４８と、を含む。

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

ウェブＶは、選別部４０および第１ウェブ形成部４５を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態に形成される。メッシュベルト４６に堆積されたウェブＶは、管７へ投入され、堆積部６０へと搬送される。

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

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

堆積部６０は、第１選別物を導入口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、第１選別物を均一性よく堆積させることができる。

堆積部６０は、ドラム部６１と、ドラム部６１を収容するハウジング部６３と、を有している。ドラム部６１としては、回転する円筒の篩を用いる。ドラム部６１は、網を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子を降らせる。ドラム部６１の構成は、例えば、ドラム部４１の構成と同じである。

なお、ドラム部６１の「篩」は、特定の対象物を選別する機能を有していなくてもよい。すなわち、ドラム部６１として用いられる「篩」とは、網を備えたもの、という意味であり、ドラム部６１は、ドラム部６１に導入された解繊物の全てを降らしてもよい。

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

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

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。サクション機構７６は、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上に吸引することができる。これにより、堆積部６０からの排出速度を大きくすることができる。さらに、サクション機構７６によって、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、落下中に解繊物や添加物が絡み合うことを防ぐことができる。

以上のように、堆積部６０および第２ウェブ形成部７０を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態のウェブＷが形成される。メッシュベルト７２に堆積されたウェブＷは、シート形成部８０へと搬送される。

シート形成部８０は、メッシュベルト７２に堆積したウェブＷに水を付与した後、加圧加熱する。これにより、シートＳを成形する。シート形成部８０では、ウェブＷにおいて混ぜ合された解繊物および水溶性樹脂の混合物に、水を付与することにより、混合物中の複数の繊維を、互いに水溶性樹脂を介して結合することができる。

シート形成部８０は、ウェブＷに水を付与する水付与部１２０と、水が付与されたウェブＷを加圧する加圧部８２と、加圧部８２により加圧されたウェブＷを加熱する加熱部８４と、を備えている。水付与部１２０の詳細については、後述する。

加圧部８２は、一対のカレンダーローラー８５で構成され、ウェブＷに対して圧力を加える。ウェブＷは、加圧されることによりその厚さが小さくなり、ウェブＷのかさ密度が高められる。

加熱部８４は、ウェブＷを加熱してウェブＷを乾燥させる。水付与部１２０から付与される水の量が少なくウェブＷを乾燥しなくてもよい場合は、加熱部８４は、設けられていなくてもよい。また、ウェブＷは自然乾燥されてもよく、この場合も、加熱部８４は設けられていなくてもよい。

加熱部８４としては、例えば、加熱ローラー、熱プレス成形機、ホットプレート、温風ブロワー、赤外線加熱器、フラッシュ定着器を用いる。図示の例では、加熱部８４は、一対の加熱ローラー８６を備えている。カレンダーローラー８５と加熱ローラー８６は、例えば、それらの回転軸が平行になるように配置される。ここで、カレンダーローラー８５は、加熱ローラー８６によってウェブＷに印加される圧力よりも高い圧力をウェブＷに印加することができる。

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

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

１．２． 樹脂付与部
樹脂付与部１１０は、繊維を含む原料に水溶性樹脂を付与する。水溶性樹脂は、繊維と繊維とを結合させるための結合材である。繊維を含む原料は、例えば、古紙である。図示の例では、樹脂付与部１１０は、供給部１０から供給されて、粗砕部１２で粗砕される前の原料に、水溶性樹脂を付与する。

樹脂付与部１１０は、粉末状の水溶性樹脂を付与してもよいし、水溶性樹脂を含む液体を付与してもよい。好ましくは、樹脂付与部１１０は、粉末状の水溶性樹脂を付与する。樹脂付与部１１０が粉末状の水溶性樹脂を付与すれば、水溶性樹脂を付与した時点で水溶性樹脂は接着性を有さないので、水溶性樹脂によって原料が粗砕部１２や解繊部２０に接着されることを防ぐことができる。さらに、水溶性樹脂を含む液体は、粘度が高くなるため、粘度の調製が必要となるが、粉末状の場合は、このようなことを考慮せずに、容易に原料に付与することができる。

樹脂付与部１１０は、原料の表面に、水溶性樹脂を付与してもよい。樹脂付与部１１０は、原料に水溶性樹脂を付与するローラーを有していてもよい。または、樹脂付与部１１０は、原料に水溶性樹脂を付与するスプレーを有していてもよい。

樹脂付与部１１０から付与される水溶性樹脂は、水が付与されることにより接着性を有する。水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、アルギン酸、ポリビニルエーテル、セルロース誘導体、加工デンプン、にかわ、ガゼインなどが挙げられる。セルロース誘導体としては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどが挙げられる。

樹脂付与部１１０から付与される水溶性樹脂は、再湿性を有していることが好ましい。水溶性樹脂が再湿性を有していれば、再度、水溶性樹脂を付与することなく、成形されたシートＳを再利用することができる。「再湿性」とは、一旦水を付与して接着性を有した樹脂を乾燥させた後、再度、水などの溶剤を付与することで、接着性を再現させることができる樹脂の性質をいう。再湿性を有する水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、アルギン酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、加工デンプン、にわかなどが挙げられる。

樹脂付与部１１０は、水溶性樹脂が繊維に対して、０．５質量％以上、好ましくは３．５％質量以上３０％質量以下となるように、水溶性樹脂を付与する。水溶性樹脂が繊維に対して０．５％質量以上であれば、紙力の高いシートＳを成形することができる。また、水溶性樹脂が繊維に対して３０％質量以下であれば、水溶性樹脂の量が多すぎて成形されたシートが透明になることを抑制することができる。

１．３． 水付与部
水付与部１２０は、堆積された解繊物（ウェブＷ）に水を付与する。付与された水によって水溶性樹脂は、接着性を有する。接着性を有した水溶性樹脂によって、解繊物の繊維同士は、結合される。

水付与部１２０は、解繊物に水を付与できれば、特に限定されないが、例えば、噴霧器などである。水付与部１２０から付与される水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、および蒸留水等の純水、ならびに超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。

水付与部１２０から付与される水の質量は、樹脂付与部１１０から付与される水溶性樹脂の質量に対して、例えば、１／１００以上１００以下である。水の質量が水溶性樹脂の質量に対して１／１００以上であれば、水溶性樹脂に十分に水を付与することができ、水溶性樹脂は接着性を有することができる。水の質量が水溶性樹脂の質量に対して１００以下であれば、水溶性樹脂の量が少なすぎて繊維同士の結合力が低くなることを防ぐことができる。

水の状態は、気体、液体、固体、超臨界、加熱水蒸気のいずれの状態でもよい。水の温度は、好ましくは、４０℃以上２００℃以下である。水の温度が４０℃以上であれば、水溶性樹脂による接着力を高めることができる。水の温度が２００℃以下であれば、水の熱によって繊維が変色することを防ぐことができる。

水付与部１２０は、加圧部８２によって加圧される前の解繊物に、水を付与することが好ましい。これにより、加圧部８２は、水が付与されて接着性を有した水溶性樹脂を含む解繊物を加圧することができ、シート形成部８０は、所望の厚さのシートＳを成形することができる。

１．４． 効果
繊維体成形装置１００は、例えば、以下の効果を有する。

繊維体成形装置１００では、繊維を含む原料に、水溶性樹脂を付与する樹脂付与部１１０と、水溶性樹脂が付与された原料を解繊して解繊物を形成する解繊部２０と、解繊物を堆積する堆積部６０と、堆積された解繊物に水を付与する水付与部１２０と、を含む。このように、繊維体成形装置１００では、熱可塑性樹脂を溶融、固化させて繊維同士を結合させずに、水が付与された水溶性樹脂の接着性によって繊維同士を結合させる。そのため、成形されたシートＳが高温環境に晒されたとしても、樹脂が溶融し難い。したがって、カールおよびシワが発生し難いシートＳ（繊維体）を成形することができる。

さらに、繊維体成形装置１００では、解繊部２０が原料と水溶性樹脂とを混合する機能を有している。そのため、仮に、原料に水溶性樹脂を付与した時点で水溶性樹脂が偏在していたとしても、解繊部２０によって水溶性樹脂の偏在を緩和することができ、紙力のばらつきが小さいシートＳを成形することができる。さらに、別途、原料と水溶性樹脂とを混合する混合部を設ける必要がないので、装置の小型化を図ることができる。

２． 繊維体成形方法
次に、本実施形態に係る繊維体成形方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャートである。

本実施形態に係る繊維体成形方法は、例えば、上述した繊維体成形装置１００を用いて行われる。なお、本実施形態に係る繊維体成形方法は、繊維体成形装置１００以外の装置を用いて行われてもよい。

本実施形態に係る繊維体成形方法は、図２に示すように、繊維を含む原料に、水溶性樹脂を付与する工程する水溶性樹脂付与工程（ステップＳ１１）と、水溶性樹脂が付与された原料を解繊して解繊物を形成する解繊工程（ステップＳ１２）と、解繊物を堆積する堆積工程（ステップＳ１３）と、堆積された解繊物に水を付与する水付与工程（ステップＳ１４）と、を含む。

水溶性樹脂付与工程（ステップＳ１１）は、例えば、繊維体成形装置１００の樹脂付与部１１０を用いて行われる。

解繊工程（ステップＳ１２）は、例えば、繊維体成形装置１００の解繊部２０を用いて行われる。

堆積工程（ステップＳ１３）は、例えば、繊維体成形装置１００の堆積部６０を用いて行われる。

水付与工程（ステップＳ１４）は、例えば、繊維体成形装置１００の水付与部１２０を用いて行われる。

本実施形態に係る繊維体成形方法は、上記の工程以外にも、例えば、加圧部８２によってウェブＷを加圧する工程や、加熱部８４によってウェブＷを乾燥させる工程など、上述の「１． 繊維体成形装置」で説明した工程を含んでいてもよい。

本実施形態に係る繊維体成形方法では、上述の「１． 繊維体成形装置」で説明したように、カールおよびシワが発生し難いシートＳを成形することができる。

なお、図２の例では、解繊工程では、水溶性樹脂付与工程において水溶性樹脂が付与された原料を解繊したが、図３に示すように、解繊工程では、水溶性樹脂付与工程において水溶性樹脂が付与された原料（第１原料）と、水付与工程を経て成形されたシートＳと、を解繊してもよい。図３に示す例では、シートＳは、水溶性樹脂が付与されていない原料（第２原料）である。解繊部２０は、第１原料と第２原料とを解繊してもよい。ここで、「水溶性樹脂が付与されていない原料」とは、水付与工程を経てシートとなった後に水溶性樹脂付与工程において水溶性樹脂が付与されていない材料のことをいう。

また、解繊工程では、図４に示すように、水溶性樹脂付与工程において水溶性樹脂が付与された原料と、水付与工程を経て成形された後に水溶性樹脂付与工程において水溶性樹脂が付与されたシートＳと、を解繊してもよい。

３． 繊維体成形方法の変形例
３．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形方法を説明するためフローチャートである。

以下、本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形方法において、上述した本実施形態に係る繊維体成形方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法において、同様である。

上述した本実施形態に係る繊維体成形方法は、図２に示すように、水溶性樹脂付与工程（ステップＳ１１）を行った後に、水付与工程（ステップＳ１４）を行った。

これに対し、本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形方法は、図５に示すように、水付与工程（ステップＳ２３）を行った後に、水溶性樹脂付与工程（ステップＳ２４）を行った。

本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形方法は、湿紙を作製する湿紙作製工程を含む。湿紙作製工程は、図５に示すように、繊維を含む原料を解繊して解繊物を形成する解繊工程（ステップＳ２１）と、解繊物を堆積する堆積工程（ステップＳ２２）と、堆積された解繊物に水を付与する水付与工程（ステップＳ２３）と、を含む。さらに、本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形方法は、図５に示すように、堆積された湿紙に水溶性樹脂を付与する水溶性樹脂付与工程（ステップＳ２４）を含む。

解繊工程（ステップＳ２１）は、上述した解繊工程（ステップＳ１２）と同様である。堆積工程（ステップＳ２２）は、上述した堆積工程（ステップＳ１３）と同様である。水付与工程（ステップＳ２３）は、上述した堆積工程（ステップＳ１４）と同様である。水溶性樹脂付与工程（ステップＳ２４）は、上述した水溶性樹脂付与工程（ステップＳ１１）と同様である。

本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形方法では、上述した本実施形態に係る繊維体成形方法と同様に、カールおよびシワが発生し難いシートＳを成形することができる。

なお、湿紙を作製する湿紙作製工程は、例えば、一般的な抄紙の技術を用いて湿紙を作製することができれば、図５に示した例に限定されない。例えば、湿紙作製工程は、水によって原料を離解させることによって湿紙を作製してもよい。「湿紙」とは、水を含んだ複数の繊維を含む繊維体であり、乾燥した状態の繊維の質量に対する水の質量の比は、２０％以上８０％以下である。

３．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法を説明するためフローチャートである。

上述した本実施形態に係る繊維体成形方法では、図２に示すように、水溶性樹脂付与工程（ステップＳ１１）を含んでいた。これに対し、本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法では、図６に示すように、材料用意工程（ステップＳ３１）を含む。

本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法では、図６に示すように、繊維と水溶性樹脂とを含む材料を用意する材料用意工程（ステップＳ３１）と、材料を解繊して解繊物を形成する解繊工程（ステップＳ３２）と、解繊物を堆積する堆積工程（ステップＳ３３）と、堆積された解繊物に水を付与する水付与工程（ステップＳ３４）と、を含む。

材料用意工程（ステップＳ３１）において、材料は、例えば、古紙と、水溶性樹脂からなる樹脂物と、を含む。

樹脂物の形状は、特に限定されないが、例えば、シート状（単票状）、単票が細切れされた片状、サイコロ状、球状である。樹脂物は、好ましくはシート状の樹脂シートである。樹脂物が樹脂シートであれば、例えば、繊維体成形装置１００の供給部１０に樹脂物を供給するための給紙用スタッカーを設けることによって、樹脂物を供給することができる。材料用意工程では、古紙と同じ枚数の樹脂シートを用意してもよい。なお、本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法を、繊維体成形装置１００を用いて行う場合、樹脂付与部１１０は駆動させなくてもよい。または、樹脂付与部１１０を設けなくてもよい。

材料用意工程では、水溶性樹脂が繊維に対して０．５質量％以上含まれた材料を用意する。例えば、材料として、古紙と、樹脂物と、を用意する場合、古紙に含まれる繊維の質量を１００とすると、古紙に含まれる水溶性樹脂の質量と樹脂物の質量との合計は、０．５以上である。材料用意工程では、好ましくは、水溶性樹脂が繊維に対して３．５質量％以上含まれた材料を用意する。水溶性樹脂が繊維に対して０．５質量％以上含まれた材料であれば、紙力の高いシートＳを成形することができる。

解繊工程（ステップＳ３２）は、上述した解繊工程（ステップＳ１２）と同様である。堆積工程（ステップＳ３３）は、上述した堆積工程（ステップＳ１３）と同様である。水付与工程（ステップＳ３４）は、上述した水付与工程（ステップＳ１４）と同様である。

本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法は、例えば、以下の効果を有する。

本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法では、上述した本実施形態に係る繊維体成形方法と同様に、カールおよびシワが発生し難いシートＳを成形することができる。

本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法では、上述した本実施形態に係る繊維体成形方法のように水溶性樹脂付与工程を行わないため、例えば、繊維体成形装置１００の樹脂付与部１１０を省略することができる。そのため、繊維体成形装置の小型化を図ることができる。

本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法では、材料用意工程において、材料は、水溶性樹脂からなる樹脂物を含んでもよい。例えば、シート状の樹脂物は、在庫管理が容易で、作業効率がよい。さらに、樹脂物は、粉砕、流動性などの粉体特性や、分散性、吐出性、貯蔵安定性、相溶媒に縛られることなく、樹脂の種類を選択することができる。

さらに、難燃剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、香料などが添加された樹脂物など、目的に応じて、複数異種の機能剤を樹脂物として繊維に付与することができ、機能のカスタマイズが容易である。

なお、本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形方法では、材料用意工程において、水溶性樹脂が繊維に対して０．５質量％以上含まれた材料を用意することができれば、図７に示すように、材料として、古紙および樹脂物の他に、水付与工程を経て成形されたシートＳを用意してもよい。

また、本実施形態の変形例に係る繊維体成形方法では、材料用意工程において、水溶性樹脂が繊維に対して０．５質量％以上含まれた材料を用意することができれば、材料として、樹脂物を用意せずに、古紙およびシートＳを用意してもよいし、シートＳのみを用意してもよい。例えば、水溶性樹脂付与工程において、再湿性を有する水溶性樹脂を付与することによって、成形されたシートＳは、再湿性の水溶性樹脂を含む。このようなシートＳを材料として用いる場合、再度、水溶性樹脂を付与しなくても、シートＳに含まれている水溶性樹脂によって、繊維同士を結合させることができる。

また、本実施形態の変形例に係る繊維体成形方法では、材料用意工程は、解繊された繊維を含む解繊物を用意する工程と、粉末状の水溶性樹脂を用意する工程と、を有していてもよい。この場合、材料用意工程の後に解繊工程を行わずに、解繊物と粉末状の水溶性樹脂を混合して、混合物を形成する混合工程を有していてもよい。そして、堆積工程では、混合工程で形成された混合物を堆積し、水付与工程では、堆積工程で堆積された混合物に水分を付与してもよい。

４． 実施例および比較例
４．１． 試料の作製
４．１．１． 実施例１〜６
三菱製紙株式会社製の再生紙「Ｇ８０」（坪量６４ｇ／ｃｍ^２）に、水溶性樹脂を付与して原料とし、セイコーエプソン株式会社製の製紙機「ＰａｐｅｒＬａｂ Ａ８０００」を改造した装置を用いて解繊、堆積を行ったのち、堆積された解繊物に水を付与して繊維同士を結合させた。原料中の付与した水溶性樹脂の質量に対する水の質量の比を、１０とした。実施例１〜６では、水溶性樹脂の種類、および水溶性樹脂の繊維に対する含有量、および付与する水の温度を、図８のように振った。以上により、実施例１〜６のシートを作製した。

なお、図８において、「ＰＶＡ」は、ポリビニルアルコールであり、クラレ社製の「クラレポバールＰＶＡ−２１０」を用いた。「ＰＡＭ」は、ポリアクリルアミドであり、荒川化学工業社製の「ポリストロン７０５」を用いた。「ＣＭＣ」は、カルボキシメチルセルロースであり、ダイセルファインケム社製の「ＣＭＣダイセル１１２０」を用いた。デンプンは、三晶社製のα化デンプンの「Ｍ−３５０」を用いた。ポリエステルは、東洋紡社製の「バイロン２２０」（ガラス転移点５４℃、軟化温度９６℃）を用いた。

４．１．２． 比較例１
比較例１では、水溶性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を付与し、さらに、水を付与する代わりに１８０℃に加熱することによって熱可塑性樹脂を溶融させて繊維同士を結合させたこと以外は、実施例１〜６と同様にシートを作製した。

４．２． 評価
上記のようにして作製したシートの耐熱性を評価した。具体的には、シートを１３０℃に加熱した際に、シートが変形（カール）するか否か、また、シートにシワが発生するか否か、目視により評価した。図８に耐熱性の評価結果を示す。

評価基準は、以下のとおりである。
Ａ：変形およびシワは確認されなかった。
Ｂ：変形およびシワが確認された。

図８に示すように、水溶性樹脂を付与した実施例１〜６のシートには、変形せずシワも発生しなかった。一方、熱可塑性樹脂を付与した比較例１のシートは、変形してシワが発生した。以上により、水溶性樹脂によって繊維同士が結合されたシートは、熱可塑性樹脂によって繊維同士が結合されたシートに比べて、高温環境において、変形し難く、シワも発生し難いことがわかった。

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。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに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を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成である。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また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。

１…ホッパー、２，３，７，８…管、１０…供給部、１２…粗砕部、１４…粗砕刃、２０…解繊部、２２…導入口、２４…排出口、４０…選別部、４１…ドラム部、４２…導入口、４３…ハウジング部、４４…排出口、４５…第１ウェブ形成部、４６…メッシュベルト、４７，４７ａ…張架ローラー、４８…サクション機構、４９…回転体、４９ａ…基部、４９ｂ…突部、６０…堆積部、６１…ドラム部、６２…導入口、６３…ハウジング部、７０…第２ウェブ形成部、７２…メッシュベルト、７４…張架ローラー、７６…サクション機構、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…繊維体成形装置、１１０…樹脂付与部、１２０…水付与部

Claims (15)

1. 繊維を含む第１原料に、水溶性樹脂を付与する工程と、
   前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料を解繊して解繊物を形成する工程と、
   前記解繊物を堆積する工程と、
   堆積された前記解繊物に水を付与する工程と、
   を含む、繊維体成形方法。
2. 請求項１において、
   前記水溶性樹脂を付与する工程では、前記第１原料の表面に前記水溶性樹脂を付与する、繊維体成形方法。
3. 請求項１または２において、
   前記水を付与する工程で付与される前記水の質量は、前記水溶性樹脂を付与する工程で付与される前記水溶性樹脂の質量に対して、１／１００以上１００以下である、繊維体成形方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記水を付与する工程で付与される前記水の温度は、４０℃以上２００℃以下である、繊維体成形方法。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記解繊物を形成する工程では、前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料と、前記水溶性樹脂が付与されていない第２原料と、を解繊する、繊維体成形方法。
6. 湿紙を作製する工程と、
   前記湿紙に水溶性樹脂を付与する工程と、
   を含む、繊維体成形方法。
7. 請求項６において、
   前記湿紙を作製する工程は、
   繊維を含む原料を解繊して解繊物を形成する工程と、
   前記解繊物を堆積する工程と、
   堆積された前記解繊物に水を付与する工程と、
   を含む、繊維体成形方法。
8. 繊維と水溶性樹脂とを含む材料を用意する工程と、
   前記材料を解繊して解繊物を形成する工程と、
   前記解繊物を堆積する工程と、
   堆積された前記解繊物に水を付与する工程と、
   を含み、
   前記材料を用意する工程では、前記水溶性樹脂が前記繊維に対して０．５質量％以上含まれた前記材料を用意する、繊維体成形方法。
9. 請求項８において、
   前記材料を用意する工程では、前記水溶性樹脂が前記繊維に対して３．５質量％以上含まれた前記材料を用意する、繊維体成形方法。
10. 請求項８または９において、
    前記材料を用意する工程において、前記材料は、前記水溶性樹脂からなる樹脂物を含む、繊維体成形方法。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項において、
    前記水溶性樹脂は、再湿性を有する、繊維体成形方法。
12. 解繊された繊維を含む解繊物を用意する工程と、
    粉末状の水溶性樹脂を用意する工程と、
    前記解繊物と前記粉末状の水溶性樹脂を混合して、混合物を形成する工程と、
    前記混合物を堆積する工程と、
    堆積された前記混合物に水分を付与する工程と、
    を含む、繊維体成形方法。
13. 繊維を含む第１原料に、水溶性樹脂を付与する樹脂付与部と、
    前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料を解繊して解繊物を形成する解繊部と、
    前記解繊物を堆積する堆積部と、
    堆積された前記解繊物に水を付与する水付与部と、
    を含む、繊維体成形装置。
14. 請求項１３において、
    前記解繊部は、前記水溶性樹脂が付与された前記第１原料と、前記水溶性樹脂が付与されていない第２原料と、を解繊する、繊維体成形装置。
15. 請求項１３または１４において、
    前記水溶性樹脂は、再湿性を有する、繊維体成形装置。

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