JP2021091999A - 繊維体 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の消費電力を抑えることができ、かつ、プリンターに対して良好な通紙性を有する繊維体を提供する。【解決手段】繊維とセリシンとを含む繊維体であって、前記セリシンによって前記繊維が結着されている、繊維体。【選択図】図３

Description

本発明は、繊維体に関する。

抄紙法のように多量の水を用いないシートの製造方法が知られている。例えば特許文献１には、乾燥した繊維と、ポリエステルなどの樹脂と、を含む混合物を堆積させ、堆積された混合物を加熱することによって樹脂を軟化させて繊維同士を結着させるシートの製造方法が記載されている。

国際公開第２０１８／０４３０３４号

しかしながら、ポリエステルなどの軟化点の高い合成樹脂を用いると、高温で混合物を加熱する必要があり、装置の消費電力が増加する傾向にあった。一方、軟化点の低い合成樹脂を用いて製造されたシートをレーザープリンターに通紙すると、レーザープリンターの熱によって樹脂が軟化し、通紙性が悪化する場合があった。

本発明に係る繊維体の一態様は、
繊維とセリシンとを含む繊維体であって、前記セリシンによって前記繊維が結着されている。

前記繊維体の一態様において、
前記繊維体の厚さは、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であってもよい。

前記繊維体の一態様において、
前記繊維体の密度は、０．５ｇ／ｃｍ^３以上１．０ｇ／ｃｍ^３以下であってもよい。

前記繊維体の一態様において、
前記繊維体における前記セリシンの含有量は、前記繊維と前記セリシンとの総量に対して、３質量％以上２０質量％以下であってもよい。

前記繊維体の一態様において、
前記繊維体は、フィブロインを含んでもよい。

前記繊維体の一態様において、
前記繊維体における前記フィブロインの含有量は、前記繊維と前記セリシンと前記フィブロインとの総量に対して、２質量％以上４０質量％以下であってもよい。

前記繊維体の一態様において、
前記繊維体は、記録用シートとして用いられてもよい。

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装置を模式的に示す図。 実施例および比較例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
まず、本実施形態に係る繊維体について説明する。本実施形態に係る繊維体は、繊維と、セリシンと、を含む。さらに、本実施形態に係る繊維体は、フィブロインを含んでもよい。以下、本実施形態に係る繊維体の各成分について、順に説明する。

１．１． 繊維
繊維体に含まれる繊維の種類は、特に限定されないが、セルロース繊維が好ましい。セルロース繊維としては、天然セルロース繊維、化学セルロース繊維などが挙げられる。さらに詳しくは、セルロース繊維としては、例えば、セルロース、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、竹等からなるセルロース繊維が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよい。セルロース繊維は、使用済みのコピー用紙などに対して精製を行った再生セルロース繊維であってもよい。セルロース繊維は、各種の表面処理が施されていてもよい。

１．２． セリシン
繊維体に含まれるセリシンは、家蚕、野蚕に由来する。家蚕、野蚕としては、例えば、クワコ、カンボウジュ、ウスバクワコ、インドイクワコ、テンサン、サクサン、タサール蚕、ムガ蚕、エリ蚕、レッドエリ蚕、クスサン、ヨナクニサン、セクロビアサン、クリキュラ、シンジュサン、オミズアオ、ウスダビガ、ロスチャイルドヤママユガ、ボロセラ、マルカレハ、ゴノメタ、バキパサ、アナフェ、これらの交雑種、遺伝子を組み換えた蚕が挙げられる。セリシンは、特に家蚕に由来することが好ましく、セリシン繭品種のセリシンホープ、裸蛹（Ｎｄ）、セリシン蚕（Ｎｄ−ｓ）は、セリシンを効率的に得ることができる点でよい。

繊維体では、セリシンによって繊維が結着されている。セリシンは、繊維体に含まれる複数の繊維を結着するための結着材である。ここで、「セリシンによって繊維が結着されている」とは、繊維と繊維との間にセリシンが配置され、繊維と繊維とがセリシンを介して離れ難くなっている状態をいう。

繊維体におけるセリシンの含有量は、繊維とセリシンとの総量に対して、例えば、１質量％以上３０質量％以下であり、好ましくは３質量％以上２０質量％以下であり、より好ましくは５質量％以上１５質量％以下である。繊維体におけるセリシンの含有量が３質量％以上であれば、繊維同士の結着力を強めることができ、繊維体の引張り紙力を向上させることができる。繊維体におけるセリシンの含有量が２０質量％以下であれば、繊維がセリシンに覆われて繊維体が硬くなることを抑制することができる。繊維体が硬くなると、繊維体の印字特性や通紙性が劣化する。

繊維体にセリシンが含まれることは、例えば、赤外線吸収法、ＳＥＭ−ＥＤＸ（Scanning Electron Microscope−Energy Dispersive X-ray Detector）で確認することができる。繊維体におけるセリシンの含有量は、例えば、赤外線吸収法、核磁気共鳴法（ＮＭＲ）、Ｘ線回析、質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ）で測定することができる。

１．３． フィブロイン
繊維体に含まれるフィブロインは、セリシンと同様に、家蚕、野蚕に由来する。家蚕は、セリシンおよびフィブロインを含んでおり、その質量比は、セリシン：フィブロイン＝３：７程度である。セリシンは、フィブロインの周囲を覆うようにして存在している。繊維体がフィブロインを含む場合、セリシンは、フィブロインを介して繊維同士を結着させることができ、繊維体の引張り紙力を向上させることができる。

繊維体におけるフィブロインの含有量は、繊維とセリシンとフィブロインとの総量に対して、例えば、２質量％以上４０質量％以下であり、好ましくは１０質量％以上３０質量％以下である。繊維体におけるフィブロインの含有量が２質量％以上であれば、繊維体の引張り紙力を向上させることができる。繊維体におけるフィブロインの含有量が４０質量％以下であれば、繊維がフィブロインに覆われて繊維体が硬くなることを抑制することができる。

繊維体にフィブロインが含まれることは、例えば、赤外線吸収法、ＳＥＭ−ＥＤＸで確認することができる。繊維体におけるフィブロインの含有量は、例えば、赤外線吸収法、核磁気共鳴法（ＮＭＲ）、Ｘ線回析、質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ）で測定することができる。

１．４． 繊維体の形状および用途等
繊維体は、記録用シートとして好適に用いることができる。記録用シートとは、例えばレーザープリンターやインクジェットプリンターなどによって、印字されるシートのことである。繊維体は、古紙を解繊することによって得られた繊維を含む再生紙であってもよい。古紙としては、例えば、使用済のコピー用紙などが挙げられる。

繊維体の厚さは、例えば、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。繊維体の厚さが０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であれば、繊維体は、プリンターに対して良好な通紙性を有することができる。

繊維体の密度は、例えば、０．５ｇ／ｃｍ^３以上１．０ｇ／ｃｍ^３以下であり、好ましくは０．７ｇ／ｃｍ^３以上０．９ｇ／ｃｍ^３以下である。繊維体の密度が０．５ｇ／ｃｍ^３以上であれば、繊維体は、良好な印字特性を有することができる。繊維体の密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以下であれば、繊維体が重くなることを抑制することができ、繊維体は、プリンターに対して良好な通紙性を有することができる。

１．５． その他の添加物
繊維体は、繊維、セリシン、およびフィブロイン以外の添加物を含んでいてもよい。繊維体に含まれる添加物としては、例えば、タルクや炭酸カルシウムなどの填料、デンプンやポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの紙力増強剤、蛍光増白剤、難燃剤、香料、帯電防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、凝集抑制剤、保存剤などが挙げられる。

１．６． 作用効果
本実施形態に係る繊維体は、繊維とセリシンとを含み、セリシンによって繊維が結着されている。セリシンは、少量の水があれば８０℃程度の低温で接着性を発現する。そのため、ポリエステルなどの軟化点の高い合成樹脂を結着材として用いる場合に比べて、繊維体を成形するための装置の消費電力を抑えることができる。さらに、繊維体をレーザープリンターなどのプリンターに通紙させても、プリンターの熱によってセリシンが軟化し難く、繊維体は、良好な通紙性を有することができる。

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１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、図１に示すように、繊維とセリシンと水と含む混合物を用意する混合物用意工程（ステップＳ１）と、混合物を加圧および加熱して繊維体を成形する繊維体成形工程（ステップＳ２）と、を含む。以下、各工程について、順に説明する。

２．１． 混合物用意工程
混合物用意工程では、例えば、粉末状のセリシンを繊維に付与する。粉末状のセリシンを利用することにより、投入量のハンドリングが容易となる。さらに、セリシンを付与するための機構を簡略化することができ、装置の小型化を図ることができる。

粉末状のセリシンの粒径は、例えば、５μｍ以上５００μｍ以下である。セリシンの粒径が５μｍ以上であれば、容易に粉末状のセリシンを入手することができる。セリシンの粒径が５００μｍ以下であれば、セリシンがダマとなることを抑制することができ、繊維体の引張り紙力を向上させることできる。なお、「粒径」は、体積平均粒子径を意味し、例えば、ＭｉｃｒｏｔｒａｃＢＥＬ社製の粒度分布測定機「Ｎａｎｏｔｒａｃ Ｗａｖｅ ＩＩ−ＥＸ１５０」を用いて測定することができる。

混合物におけるセリシンの含有量は、繊維とセリシンとの総量に対して、例えば、１質量％以上３０質量％以下であり、好ましくは３質量％以上２０質量％以下であり、より好ましくは５質量％以上１５質量％以下である。混合物におけるセリシンの含有量が３質量％以上であれば、繊維同士の結着力を強めることができ、繊維体の引張り紙力を向上させることができる。混合物におけるセリシンの含有量が２０質量％以下であれば、繊維がセリシンに覆われて繊維体が硬くなることを抑制することができる。繊維体が硬くなると、繊維体の印字特性や通紙性が劣化する。

混合物用意工程で用意される混合物は、さらに、フィブロインを含んでいてもよい。この場合、家蚕の繭玉を小片に粉砕した後、ミキサーをかけたものを、繊維に付与してもよい。これにより、セリシンとフィブロインとを別々に用意する必要がないので、工程の簡略化を図ることができる。

混合物用意工程では、例えば、繊維にセリシンを付与した後、繊維およびセリシンに水を付与する。常温の水が付与されただけでは、セリシンは接着性を有さない。水が付与された状態で加熱されることによってセリシンは軟化して接着性を発現し、複数の繊維を結合させることができる。水としては、一般的な水道水等を用いることができるが、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を用いてもよい。

なお、繊維に水を付与した後に繊維にセリシンを付与してもよいし、原料として濡れた繊維を用意し、該濡れた繊維にセリシンを付与してもよい。ただし、繊維にセリシンを付与した後に水を付与した方が、セリシンを混合物の内部にまで配置させ易い。

また、混合物用意工程では、セリシンの水溶液を繊維に付与してもよい。セリシンの水溶液を付与することにより、繊維に対して均一性よくセリシンを付与することができる。セリシンの水溶液の濃度は、例えば、３質量％以上３０質量％以下であり、好ましくは５質量％以上２５質量％以下である。セリシンの水溶液の濃度が３質量％以上であれば、繊維同士の結着力を強めることができ、繊維体の引張り紙力を向上させることができる。セリシンの水溶液の濃度が３０質量％以下であれば、水溶液の粘度が小さくなるので、均一性よくセリシンを付与することができる。

混合物における水の含有量は、混合物の総量に対して、例えば、５質量％以上２０質量％以下である。混合物における水の含有量が５質量％以上であれば、セリシンに十分な接着性を発現させることができる。混合物における水の含有量が２０質量％以下であれば、混合物を乾燥させるためのエネルギーを抑えることができる。

混合物用意工程では、水を、水蒸気または液体の状態で繊維に付与してもよい。水蒸気の状態で付与すれば、少量の水を必要な分だけ付与し易い。液体の状態で付与すれば、繊維およびセリシンに対して、均一性よく水を付与することができる。液体の状態で付与する場合は、水をミストとして付与してもよい。

２．２． 繊維体成形工程
繊維体成形工程では、混合物を加熱する。これにより、混合物のセリシンは軟化して接着性を発現し、複数の繊維を結着させる。繊維体成形工程の加熱によって混合物の水は蒸発する。

繊維体成形工程では、例えば、混合物をローラーによって加圧および加熱する。これにより、混合物を搬送しながら、加圧および加熱を行うことができるので、工程の簡略化を図ることができる。

繊維体成形工程では、混合物を加圧した後に加熱してもよいし、混合物の加圧と混合物の加熱とを同時に行ってもよい。混合物の加圧と混合物の加熱とを同時に行えば、混合物に圧力を加えならセリシンによって繊維を結着させることができるので、より密な繊維体を成形することができる。

繊維体成形工程では、例えば、１０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下、好ましくは５０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力で混合物を加圧する。これにより、より密な繊維体を成形することができる。

繊維体成形工程では、例えば、４０℃以上１００℃以下、好ましくは５０℃以上９０℃以下の温度で混合物を加熱する。４０℃以上の温度で加熱すれば、セリシンに十分な接着性を発現させることができる。１００℃以下の温度で加熱すれば、装置の消費電力を抑えることができる。

２．３． その他の工程
本実施形態に係る繊維体成形方法は、混合物用意工程および繊維体成形工程以外の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に含まれる工程としては、例えば、繊維を含む原料を解繊して解繊物を形成する工程、混合物をメッシュベルトに堆積させて堆積物を形成する工程などが挙げられる。

３． 繊維体成形装置
次に、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２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、混合物形成部１０と、繊維体形成部８０と、切断部９０と、を含む。混合物形成部１０は、解繊された繊維と、セリシンと、水と、を含む混合物を形成する。混合物形成部１０によって、上記の混合物用意工程を行うことができる。繊維体形成部８０は、混合物を加圧および加熱することで繊維体を成形する。繊維体形成部８０によって、上記の繊維体成形工程を行うことができる。

混合物形成部１０は、図１に示すように、例えば、供給部１１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、混合部５０と、堆積部６０と、第２ウェブ形成部７０と、水付与部７８と、有している。

供給部１１は、粗砕部１２に原料を供給する。供給部１１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１１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。

粗砕部１２は、供給部１１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、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、例えば、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、を有している。

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。

混合部５０は、選別部４０を通過した第１選別物と、セリシンを含む添加物と、を混合する。混合部５０は、例えば、セリシンを含む添加物を供給する添加物供給部５２と、第１選別物と添加物とを搬送する管５４と、ブロアー５６と、を有している。図示の例では、添加物は、添加物供給部５２からホッパー９を介して管５４に供給される。管５４は、管７と連続している。

混合部５０では、ブロアー５６によって気流を発生させ、管５４中において、第１選別物と添加物とを混合させながら、搬送することができる。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い。

添加物供給部５２としては、図２に示すようなスクリューフィーダーや、図示せぬディスクフィーダーなどを用いる。添加物供給部５２から供給される添加物は、複数の繊維を結着させるためのセリシンを含む。セリシンが供給された時点では、複数の繊維は結着されていない。セリシンは、水付与部７８から水が付与された後、加熱部８４で加熱されることにより軟化して接着性を発現し、複数の繊維を結着させる。添加物供給部５２は、例えば、粉末状のセリシンを供給する。添加物供給部５２から供給される添加物は、さらに、フィブロインを含んでいてもよい。

なお、添加物供給部５２から供給される添加物には、繊維を結着させるセリシンやフィブロインの他、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、繊維等を燃え難くするための難燃剤が含まれていてもよい。混合部５０を通過した混合物は、管５４を介して、堆積部６０に移送される。

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、例えば、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、混合部５０を通過した混合物に含まれる、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に導入された混合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、通過物を通し難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混合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、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。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。

水付与部７８は、メッシュベルト７２上のウェブＷに水を付与する。これにより、ウェブＷは、解繊された繊維とセリシンと水とを含む混合物となる。ウェブＷは、さらに、フィブロインを含んでいてもよい。水付与部７８は、水を付与することができれば特に限定されないが、例えば、スプレーなどである。そして、ウェブＷは、繊維体形成部８０へと搬送される。

繊維体形成部８０は、水が付与されたウェブＷを加圧加熱して、繊維体としてのシートＳを成形する。繊維体形成部８０は、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、を有している。

加圧部８２は、例えば、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の密度が高められる。

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を有している。加熱部８４を加熱ローラー８６として構成することにより、加熱部８４を板状のプレス装置として構成する場合に比べて、ウェブＷを連続的に搬送しながらシートＳを成形することができる。加熱部８４で加熱されることにより、セリシンは軟化して接着性を発現し、複数の繊維を結着させる。ウェブＷに付与された水は、加熱部８４の加熱によって蒸発する。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。なお、カレンダーローラー８５や加熱ローラー８６の数は、特に限定されない。

切断部９０は、繊維体形成部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。

繊維体成形装置１００では、解繊された繊維とセリシンと水とを含む混合物を形成する混合物形成部１０と、混合物を加圧および加熱することで繊維体を成形する繊維体形成部８０と、を含み、混合物形成部１０は、水を付与する水付与部７８を有する。そのため、繊維体成形装置１００では、ポリエステルなどの軟化点の高い合成樹脂を結着材として用いる場合に比べて、消費電力を抑えることができる。さらに、繊維体をレーザープリンターに通紙させても、レーザープリンターの熱によってセリシンが軟化し難いので、良好な通紙性を有する繊維体を成形することができる。

なお、上記では、添加物供給部５２からセリシンを供給する例について説明したが、繊維体成形装置１００では、水付与部７８からセリシンの水溶液を付与させてもよい。この場合、添加物供給部５２からセリシンを供給しなくてもよい。

４． 実施例および比較例
４．１． シートの作製
４．１．１． 実施例１〜６および比較例１，２
結着材と、パルプを乾燥させ解繊させて得られた綿状のセルロース繊維と、を混合した。図３に、実施例および比較例で用いた結着材の種類を示す。結着材とセルロース繊維とは、結着材の含有量が図３の表に示す値となるように混合した。

次に、混合した綿を均一性よく堆積させ、水の添加量が混合物の総質量に対して１０質量％となるようミストで加湿した。その後、温度８０℃、圧力８０ＭＰａの設定で、ヒートプレスローラーにより加熱加圧して、シートを得た。なお、比較例１，２では、ミストによる加湿を行わなかった。

図３の表中、「繭玉」は、家蚕の繭玉を小片に粉砕後、ミキサーにかけたものである。家蚕の繭玉は、質量比で、セリシン：フィブロイン＝３：７である。表中、実施例１の「結着材含有量」は、シートにおけるセリシンの含有量を示している。

表中、「セリシン」は、粉末状のセリシンであり、高田精練株式会社製の「セリシンパウダー」である。「樹脂Ａ」は、軟化点１８０℃のポリエステル粉体である。「樹脂Ｂ」は、軟化点８０℃のポリエステル粉体である。

４．１．２． 比較例３
パルプを乾燥させ解繊させて得られた綿状のセルロース繊維を堆積させ、総質量に対して１０質量％となるように水を加えた。そして、実施例１と同様に、加熱加圧してシートを得た。比較例３では、セリシンや樹脂などの結着材を添加していないが、水によって繊維間に水素結合を生じさせることができる。

４．２． 評価方法
４．２．１． 通紙性
Ａ４サイズの上記のシートを作製し、セイコーエプソン株式会社製のレーザープリンター「ＬＰ−Ｓ３２５０」を用い、１００枚のシートを通紙した。

通紙性の評価基準は、以下のとおりである。
Ａ：１００枚全てが問題なく通紙できた。
Ｂ：１００枚のうち、１枚以上３枚以下がジャムを起こした。
Ｃ：１００枚のうち、４枚以上がジャムを起こした。

４．２．２． 引張り紙力
上記のシートから以下のようなサンプルを作製し、以下の装置で引張り試験を行った。

サンプル：幅１０ｍｍ×長さ５０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ、密度０．８ｇ／ｃｍ^３
試験機：株式会社島津製作所製 ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ＡＧＳ−Ｘ ５００Ｎ
ソフト：ＴＲＡＰＥＺＩＵＭ ＬＩＴＥＸ ｖｅｒｓｉｏｎ１．１．２
試験条件：試験速度１．９３ｍｍ／ｍｉｎ、測定間隔３０ｍｍ

引張り紙力の評価基準は、以下のとおりである。
ＡＡ：２０Ｎ・ｍ／ｇ以上
Ａ：１５Ｎ・ｍ／ｇ以上２０Ｎ・ｍ／ｇ未満
Ｂ：１０Ｎ・ｍ／ｇ以上１５Ｎ・ｍ／ｇ未満
Ｃ：１０Ｎ・ｍ／ｇ未満

４．２．３． 印字特性
上記のシートに対して、セイコーエプソン株式会社製のインクジェットプリンター「ＰＸ−７０５０ＦＸ」を用いて印刷を行った。そして、シートに印刷された画像を、目視で確認した。

印字特性の評価基準は、以下のとおりである。
Ａ：滲みは見られなかった。
Ｂ：滲みが見られた。

４．３． 評価結果
通紙性、引張り紙力、および印字特性の評価結果を、図３に示す。図３に示すように、セリシンを含む実施例１〜６は、セリシンを含まない比較例１〜３に比べて、通紙性の評価が高かった。

実施例１は、セリシンの他、フィブロインも含んでいるため、実施例２〜６に比べて、引張り紙力の評価が高かった。実施例２は、セリシンの含有量が少なかったため、実施例１，３〜６に比べて、引張り紙力の評価が低かった。実施例５，６は、セリシンの含有量が多かったため、実施例１〜４に比べて、印字特性の評価が低かった。

比較例１は、結着材として軟化点１８０℃のポリエステル粉体を用いているため、８０℃の加熱では、ポリエステル粉体が軟化しない。そのため、ポリエステル粉体が結着材として機能せず、引張り紙力の評価が低かった。

比較例２は、結着材として軟化点８０℃のポリエステル粉体を用いているため、８０℃の加熱でポリエステル粉体が軟化する。そのため、ポリエステル粉体が結着材として機能し、引張り紙力の評価は高かった。しかし、レーザープリンターの熱によってポリエステル粉体が再度軟化してしまい、通紙性の評価が低かった。

比較例３は、水による水素結合のみで複数の繊維を結合させているため、通紙性および引張り紙力の評価が低かった。

以上の評価により、セリシンを結着材として用いることにより、８０℃という低温でセリシンを軟化させて繊維を結着させることができ、かつ、通紙性の良好なシートを成形できることがわかった。

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、９…ホッパー、１０…混合物形成部、１１…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、５０…混合部、５２…添加物供給部、５４…管、５６…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…張架ローラー、７６…サクション機構、７８…水付与部、８０…繊維体形成部、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

Claims (7)

1. 繊維とセリシンとを含む繊維体であって、前記セリシンによって前記繊維が結着されている、繊維体。
2. 請求項１において、
   前記繊維体の厚さは、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、繊維体。
3. 請求項１または２において、
   前記繊維体の密度は、０．５ｇ／ｃｍ^３以上１．０ｇ／ｃｍ^３以下である、繊維体。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記繊維体における前記セリシンの含有量は、前記繊維と前記セリシンとの総量に対して、３質量％以上２０質量％以下である、繊維体。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記繊維体は、フィブロインを含む、繊維体。
6. 請求項５において、
   前記繊維体における前記フィブロインの含有量は、前記繊維と前記セリシンと前記フィブロインとの総量に対して、２質量％以上４０質量％以下である、繊維体。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記繊維体は、記録用シートとして用いられる、繊維体。

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