JP2022176652A - シート製造装置およびシート製造方法 - Google Patents

シート製造装置およびシート製造方法 Download PDF

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Yoshiyuki Nagai
奈緒子 尾曲
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Abstract

【課題】紙粉量を少なくすることができるシート製造装置を提供する。【解決手段】解繊物を乾式で堆積させ、ウェブを形成する堆積部と、形成された前記ウェブの一方の面側から水分を付与して、前記ウェブの含水率を１２質量％以上４０質量％以下にする水分付与部と、水分が付与された前記ウェブを加熱する加熱部と、を含み、前記加熱部は、前記ウェブの前記一方の面に接触する第１部分と、前記ウェブの他方の面に接触する第２部分と、を有し、前記加熱部は、前記第１部分の表面温度が前記第２部分の表面温度よりも高い状態で、前記ウェブを加熱する、シート製造装置。【選択図】図１

Description

本発明は、シート製造装置およびシート製造方法に関する。
小型化、省エネルギーのために、乾式によるシート製造方法が提案されている。
例えば特許文献１には、紙を粉砕して解繊する乾式解繊部と、乾式解繊部で解繊された解繊物で紙を成形する紙成形部と、形成された紙に水分を噴霧する水分噴霧器と、水分噴霧器によって水分を噴霧された紙を加熱するヒーターローラーと、を含む紙再生装置が記載されている。
特開２０１２－１４４８１９号公報
しかしながら、上記のように堆積された解繊物の一方の面側から水分を付与して加熱する場合、ヒーターローラーの温度によっては、製造されたシートに紙粉が多く発生してしまう場合があった。
本発明に係るシート製造装置の一態様は、
解繊物を乾式で堆積させ、ウェブを形成する堆積部と、
形成された前記ウェブの一方の面側から水分を付与して、前記ウェブの含水率を１２質量％以上４０質量％以下にする水分付与部と、
水分が付与された前記ウェブを加熱する加熱部と、
を含み、
前記加熱部は、
前記ウェブの前記一方の面に接触する第１部分と、
前記ウェブの他方の面に接触する第２部分と、
を有し、
前記加熱部は、前記第１部分の表面温度が前記第２部分の表面温度よりも高い状態で、前記ウェブを加熱する。
本発明に係るシート製造方法の一態様は、
解繊物を乾式で堆積させ、ウェブを形成する工程と、
形成された前記ウェブの一方の面側から水分を付与して、前記ウェブの含水率を１２質量％以上４０質量％以下にする工程と、
水分が付与された前記ウェブを、加熱部によって加熱する工程と、
を含み、
前記加熱部は、
前記ウェブの前記一方の面に接触する第１部分と、
前記ウェブの他方の面に接触する第２部分と、
を有し、
前記加熱部によって加熱する工程では、
前記第１部分の表面温度が前記第２部分の表面温度よりも高い状態で、前記ウェブを加
熱する。
本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 本実施形態に係るシート製造方法を説明するためのフローチャート。 作製したシートの紙粉量の測定方法を説明するための図。 作製したシートの紙粉量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． シート製造装置
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係るシート製造装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るシート製造装置１００を模式的に示す図である。
シート製造装置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、混合部５０と、堆積部６０と、第２ウェブ形成部７０と、水分付与部７８と、シート形成部８０と、切断部９０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。
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、解繊や堆積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、例えば、選別部４０を通過した第１選別物と、添加物と、を混合する。
混合部５０は、例えば、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１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、特に限定されないが、例えば、複数の繊維を結着させる結着剤を含む。結着剤の詳細については、後述する。添加物供給部５２から供給される添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。
なお、添加物供給部５２から供給される添加物には、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、繊維の凝集や添加物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、解繊物を乾式で堆積させ、ウェブＷを形成する。さらに、堆積部６０は、添加物供給部５２から供給される添加物の樹脂が繊維状である場合、絡み合った樹脂をほぐす。これにより、堆積部６０は、第２ウェブ形成部７０に、混合物を均一性よく堆積させることができる。
堆積部６０は、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を通過した通過物が堆積されて、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には、堆積部６０の開口を通過した通過物が堆積される。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。
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。
堆積されたウェブＷには、シート形成部８０に搬送される途中で、水分が付与される。水分は、水分付与部７８により付与される。水分付与部７８の詳細については、後述する。
水分付与部７８により水分が付与されたウェブ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を加圧および加熱してシートＳを成形する。シート形成部８０は、ウェブＷを加圧および加熱する加熱部８２を有している。加熱部８２の詳細については、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、すなわち加熱されたウェブＷ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、排出受け部９６に排出される。
１．２． 添加物供給部
添加物供給部５２は、例えば、解繊物およびウェブＷの少なくとも一方に結着剤を付与する結着剤付与部である。結着剤は、複数の繊維を結着させる。添加物供給部５２は、解繊物に結着剤を付与しウェブＷに結着剤を付与しなくてもよいし、ウェブＷに結着剤を付与し解繊物に結着剤を付与しなくてもよいし、解繊物およびウェブＷの両方に結着剤を付与してもよい。また、添加物供給部５２は、ウェブＶに結着剤を付与してもよい。
添加物供給部５２から供給される結着剤としては、水溶性多糖、樹脂が挙げられる。ただし、シートの環境適合性をより向上できる点で、添加物は、樹脂を含まない方が好ましい。
水溶性多糖は、水、温水、または熱湯に対して溶解する多糖を指す。水溶性多糖としては、例えば、澱粉、デキストリンが挙げられる。
澱粉は、複数のα－グルコース分子がグリコシド結合によって重合した高分子である。澱粉は、直鎖状であってもよいし、分岐を含んでもよい。澱粉は、各種植物由来のものを用いることができる。澱粉の原料としては、例えば、トウモロコシ、小麦、米等の穀類、ソラマメ、緑豆、小豆等の豆類、ジャガイモ、サツマイモ、タピオカ等のイモ類、カタクリ、ワラビ、葛等の野草類、サゴヤシ等のヤシ類が挙げられる。
また、澱粉として加工澱粉、変性澱粉を用いてもよい。加工澱粉としては、例えば、アセチル化アジピン酸架橋澱粉、アセチル化澱粉、アセチル化澱粉、酸化澱粉、オクテニルコハク酸澱粉ナトリウム、ヒドロキシプロピル澱粉、ヒドロキシプロピル化リン酸架橋澱粉、リン酸化澱粉、リン酸物エステル化リン酸架橋澱粉、尿素リン酸化エステル化澱粉、
澱粉グリコール酸ナトリウム、高アミロースコーンスターチ等が挙げられる。変性澱粉としては、例えば、α化澱粉、デキストリン、ラウリルポリグルコース、カチオン化澱粉、熱可塑性澱粉、カルバミン酸澱粉等が挙げられる。なお、デキストリンは、澱粉を加工または変性して得られるものを好適に用いることができる。
樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であり、例えば、ＡＳ（Acrylonitrile Styrene）樹脂、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）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、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、などである。これらの樹脂は、単独または適宜混合して用いてもよい。
シートにおける結着剤の含有量は、例えば、０．１質量％以上５０質量％以下、好ましくは１質量％以上４０質量％以下、より好ましくは１質量％以上３０質量％以下である。
１．３． 水分付与部
水分付与部７８は、形成されたウェブＷの第１面Ｗａ側からウェブＷに水分を付与する。具体的には、水分付与部７８は、第１面Ｗａ側からウェブＷに水を付与する。ウェブＷは、互いに反対方向を向く第１面Ｗａおよび第２面Ｗｂを有している。第１面Ｗａは、ウェブＷの一方の面であり、図示の例では、下面である。第２面Ｗｂは、ウェブＷの他方の面であり、図示の例では、上面である。
水分付与部７８は、水蒸気、または超音波ミストなどのミストをウェブＷの第１面Ｗａに付与する。水分付与部７８は、例えば、加湿器、インクジェット、シャワーなどによって構成されている。図示の例では、水分付与部７８からの水分は、下から上に向けて放出される。
水分付与部７８は、ウェブＷに水分を付与して、ウェブＷの含水率を１２質量％以上４０質量％以下、より好ましくは１４質量％以上３５質量％以下、さらにより好ましくは１５質量％以上３０質量％以下にする。ウェブＷの含水率は、例えば、加熱乾燥式水分計によって測定される。ウェブＷの含水率を１２質量％以上にすれば、解繊物に含まれる複数の繊維を水素結合によって結着させることができる。ウェブの含水率を４０質量％以下にすれば、ウェブＷの搬送性および成形性を向上させることができる。
１．４． 加熱部
加熱部８２は、水分付与部７８によって水分が付与されたウェブＷを加熱する。加熱部８２の熱によりウェブＷの水分が蒸発することで、水素結合によって複数の繊維が結合される。これにより、機械的強度が良好なシートＳを形成することができる。さらに、添加物として水溶性多糖を含む場合は、加熱部８２の熱により水分と水溶性多糖の温度が上昇することで、水溶性多糖が糊化し、その後、水分が蒸発することにより、糊化した水溶性多糖を介して複数の繊維が結着される。これにより、機械的強度がより良好なシートＳを形成することができる。さらに、添加物として樹脂を有する場合は、熱により樹脂が軟化し、軟化した樹脂を介して複数の繊維が結着される。これにより、機械的強度がより良好なシートＳを形成することができる。
加熱部８２は、ウェブＷの第１面Ｗａに接触する第１部分８４と、ウェブＷの第２面Ｗｂに接触する第２部分８６と、を有している。第１部分８４および水分付与部７８は、第１面Ｗａ側に設けられている。図示の例では、第１部分８４は、ウェブＷの下側に設けられ、第２部分８６は、ウェブＷの上側に設けられている。
加熱部８２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て構成されている。図示の例では、加熱部８２は、一対のローラーであり、第１部分８４は、一対のローラーのうちの一方のローラーであり、第２部分８６は、一対のローラーのうちの他方のローラーである。第１部分８４および第２部分８６を構成しているローラーは、例えば、アルミ製の心金にゴム層を形成し、ゴム層の表面にフッ素層を形成したものである。加熱部８２を一対のローラーとして構成することにより、加熱部８２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８２は、第１部分８４の表面温度が第２部分８６の表面温度よりも高い状態で、ウェブＷを加熱する。第１部分８４の表面とは、第１部分８４のウェブＷに接触する面のことである。第２部分８６の表面とは、第２部分８６のウェブＷに接触する面のことである。
加熱部８２は、第１部分８４の表面温度が、例えば、８０℃以上１３０℃以下、好ましくは８５℃以上１２０℃以下、より好ましくは９０℃以上１１０℃以下の状態で、ウェブＷを加熱する。
加熱部８２は、第２部分８６の表面温度が、例えば、１００℃以上１６０℃以下、好ましくは１１０℃以上１５０℃以下、より好ましくは１２０℃以上１４０℃以下の状態で、ウェブＷを加熱する。
加熱部８２は、第１部分８４の表面温度と第２部分８６の表面温度との差が、例えば、１０℃以上５０℃以下の状態で、好ましくは１５℃以上４０℃以下の状態で、より好ましくは２０℃以上３０℃以下の状態でウェブＷを加熱する。
加熱部８２は、第１部分８４の表面温度と第２部分８６の表面温度との合計が、例えば、１８０℃以上２４０℃以下の状態で、好ましくは２１０℃以上２４０℃以下の状態で、より好ましくは２３０℃以上２４０℃以下の状態で、ウェブＷを加熱する。
加熱部８２は、さらに、水分が付与されたウェブＷを加圧する。図示の例では、加熱部８２は、第１部分８４と第２部分８６とでウェブＷを挟んで加圧する。加熱部８２は、ウェブＷを、例えば、０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下、好ましくは０．３ＭＰａ以上５ＭＰａ以下、より好ましくは０．４ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力で加圧する。図示の例では、シート製造装置１００は、加熱部８２がウェブＷを加圧する機能を有しているため、別途、ウェブＷを加圧する機構を有していない。
１．５． 作用効果
シート製造装置１００では、解繊物を乾式で堆積させ、ウェブＷを形成する堆積部６０と、形成されたウェブＷの一方の面Ｗａ側から水分を付与して、ウェブＷの含水率を１２質量％以上４０質量％以下にする水分付与部７８と、水分が付与されたウェブを加熱する加熱部８２と、を含む。加熱部８２は、ウェブＷの一方の面Ｗａに接触する第１部分８４と、ウェブＷの他方の面Ｗｂに接触する第２部分８６と、を有し、加熱部８２は、第１部分８４の表面温度が第２部分８６の表面温度よりも高い状態で、ウェブＷを加熱する。
そのため、シート製造装置１００では、後述する実施例および比較例に示すように、例えば第１部分の表面温度と第２部分の表面温度とが同じ状態でウェブＷを加熱する場合に比べて、シートＳに発生する紙粉量を少なくすることができる。シート製造装置１００では、水分の量が多い一方の面Ｗａ側を、他方の面Ｗｂ側よりも高い温度で加熱することにより、一方の面Ｗａ側と他方の面Ｗｂ側とにおいて水素結合を発生させるために適切な水
分量とすることができる。これにより、複数の繊維を水素結合で強固に結着させることができ、紙粉量を少なくすることができる。
シート製造装置１００では、加熱部８２は、第１部分８４の表面温度と第２部分８６の表面温度との差が１０℃以上５０℃以下の状態で、ウェブＷを加熱する。そのため、シート製造装置１００では、紙粉量をより少なくすることができる。
シート製造装置１００では、加熱部８２は、第１部分８４の表面温度と第２部分８６の表面温度との合計が１８０℃以上２４０℃以下の状態で、ウェブＷを加熱する。第１部分８４の表面温度と第２部分８６の表面温度との合計を１８０℃以上とすることにより、シートＳの生産効率を高めることができる。第１部分８４の表面温度と第２部分８６の表面温度との合計が１８０℃未満の場合は、ウェブＷの加熱部８２における通過速度を遅くしなければ水素結合を十分に発生させることができず、生産効率が低くなる。第１部分８４の表面温度と第２部分８６の表面温度との合計を２４０℃以下とすることにより、紙粉量をより少なくすることができる。
シート製造装置１００では、加熱部８２は、ウェブＷを０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力で加圧する。そのため、シート製造装置１００では、別途、ウェブＷを加圧する機構を設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。さらに、ウェブＷを０．２ＭＰａ以上の圧力で加圧とすることにより、シートＳの強度を高めることができる。ウェブＷを１０ＭＰａ以下の圧力で加圧することにより、繊維の劣化を抑制することができる。そのため、製造したシートを解繊した解繊物を原料にして、再びシートを製造することができる。
シート製造装置１００では、解繊物およびウェブＷの少なくとも一方に結着剤を付与する結着剤付与部としての添加物供給部５２を含む。そのため、シート製造装置１００では、シートＳの強度を高めることができる。
シート製造装置１００では、水分付与部７８は、水蒸気またはミストをウェブＷに付与する。そのため、シート製造装置１００では、ウェブＷに均一性よく水分を付与することができる。
シート製造装置１００では、加熱されたウェブＷを切断する切断部９０を含む。シート製造装置１００では、加熱部８２は第１部分８４の表面温度が第２部分８６の表面温度よりも高い状態でウェブＷを加熱するため、加熱されたウェブＷを切断部９０で切断しても、発生する紙粉量を少なくすることができる。
２． シート製造方法
次に、本実施形態に係るシート製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係るシート製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態に係るシート製造方法は、例えば、上述したシート製造装置１００を用いて行うことができる。
本実施形態に係るシート製造方法は、図２に示すように、例えば、解繊物を乾式で堆積させ、ウェブＷを形成する工程（ステップＳ１）と、形成されたウェブＷの一方の面Ｗａ側から水分を付与して、ウェブＷの含水率を１２質量％以上４０質量％以下にする工程（ステップＳ２）と、水分が付与されたウェブＷを、加熱部８２によって加熱する工程（ステップＳ３）と、加熱されたウェブＷを切断する工程（ステップＳ４）と、を含む。
ウェブＷを形成する工程（ステップＳ１）は、例えば、シート製造装置１００の堆積部
６０によって行うことができる。
形成されたウェブＷの一方の面Ｗａ側から水分を付与する工程（ステップＳ２）は、例えば、シート製造装置１００の水分付与部７８によって行うことができる。
加熱部８２によって加熱する工程（ステップＳ３）では、第１部分８４の表面温度が第２部分８６の表面温度よりも高い状態で、ウェブＷを加熱する。
加熱されたウェブＷを切断する工程（ステップＳ４）は、例えば、シート製造装置１００の切断部９０によって行うことができる。
本実施形態に係るシート製造方法は、ウェブＷを加熱する工程の前に、解繊物およびウェブＷの少なくとも一方に結着剤を付与する工程を含んでもよい。結着剤を付与する工程は、例えば、シート製造装置１００の添加物供給部５２によって行うことができる。
さらに、本実施形態のシート製造方法は、上述の工程以外に、例えば、解繊工程、選別工程などを含んでもよい。これらの工程は、シート製造装置１００の解繊部２０、選別部４０などによって行うことができる。
３． 実施例および比較例
３．１． シートの作製
上述したシート製造装置１００に対応する装置を用いて、シートを作製した。具体的には、解繊物を乾式で堆積させてウェブを形成し、水分付与部からウェブに水分を付与した後、水分が付与されたウェブを加熱部によって加圧および加熱してシートを作製した。水分は、ウェブの下側から付与した。また、解繊物に結着剤を付与した場合と、結着剤を付与しない場合と、に分けて、シートを作製した。
原料しては、富士フィルムビジネスイノベーションの再生紙ＧＲ７０Ｗ（坪量６７ｇ／ｃｍ２）を用いた。水分付与部は、シートの含水率が２０質量％となるように、ウェブの下側から超音波ミストを噴射した。結着剤としては、日澱化學株式会社製の澱粉「ラスターゲンＦＫ」を用いた。水分を付与する前の解繊物の総量に対して、１３質量％の結着剤を付与した。加熱部としては、直径１００ｍｍのアルミ心金に、ゴム層およびフッ素層が形成された一対のローラーを用いた。一対のローラーでウェブを挟み、ウェブを０．６ＭＰａの圧力で加圧した。ローラーの表面温度を振った。
３．２． 評価方法
上述のようにして作製したシートの紙粉量を測定した。図３は、作製したシートの紙粉量の測定方法を説明するための図である。
図３に示すように、作製したシートＳを、５０ｍｍ×２５ｍｍに切り出した。さらに、パナック工業株式会社製の自己粘着フィルムＦを、２０ｍｍ×４０ｍｍに切り出した。
次に、自己粘着フィルムＦの保護フィルムと基材フィルムとでシートＳを挟み、加熱せずに、ハンドプレスによって自己粘着フィルムＦを１０ｋＮで３秒間加圧した。そして、加圧してから３分以内に、自己粘着フィルムＦを持ち上げたまま、シートＳの右半分を持って、シートＳを上方向に勢いよく剥がした。次に、保護フィルムで再度、基材フィルムの表面を保護した。
次に、株式会社キーエンス社製のデジタルマイクロスコープ「ＶＨＸ－５０００」の明るさを「マニュアル ６ｍｓｅｃ」にセットし、倍率２０倍で基材フィルムを観察し、画
像を取得した。次に、取得した画像に対して、ＨＤＲ（High Dynamic Range）画像処理を行い、その後、自動面積計測処理を行って面積を計測し、画像を保存した。ＨＤＲ画像処理は、「明度／テクスチャー／コントラスト／色彩＝３０／０／１００／０」の条件で行った。自動面積計測処理は、「明度９０－２５５、最大面積＞２５００」の条件で行った。なお、ＨＤＲ画像処理および自動面積計測処理の明度については、ノイズが多い場合は、都度調整した。次に、保存した画像に対して二値化処理を行い、紙粉の個数を算出して、紙粉量を求めた。
紙粉量の評価基準は、以下のとおりである。
Ａ：１２０個以下
Ｂ：１２１個以上１５０個以下
Ｃ：１５１個以上２００個以下
Ｄ：２０１個以上。
３．３． 評価結果
図４は、作製したシートの紙粉量の評価結果を示す表である。
図４において、「Ｔｕ」は、一対のローラーのうちの上側のローラーの表面温度（以下、「上ローラー温度」ともいう）を示している。「Ｔｄ」は、一対のローラーのうちの下側のローラーの表面温度（以下、「下ローラー温度」ともいう）を示している。「Ｔｄ－Ｔｕ」は、下ローラー温度から上ローラー温度を引いた値を示している。「Ｔｄ＋Ｔｕ」は、下ローラー温度と上ローラー温度との合計値を示している。
図４に示すように、下ローラー温度が上ローラー温度よりも高い実施例１～５は、下ローラー温度と上ローラー温度とが同じ比較例１、および上ローラー温度が下ローラー温度よりも高い比較例２に比べて、紙粉量が少なかった。これにより、水分が付与される側のローラーの温度を、水分が付与されない側のローラーの温度よりも高くすることにより、紙粉量を少なくできることがわかった。
また、下ローラー温度と上ローラー温度との差がそれぞれ２０℃、３０℃である実施例２，４は、実施例１，３，５よりも紙粉量が少なかった。これにより、下ローラー温度と上ローラー温度との差を２０℃以上３０℃以下とすることにより、紙粉量をより少なくできることがわかった。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の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、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
上述した実施形態から以下の内容が導き出される。
シート製造装置の一態様は、
解繊物を乾式で堆積させ、ウェブを形成する堆積部と、
形成された前記ウェブの一方の面側から水分を付与して、前記ウェブの含水率を１２質量％以上４０質量％以下にする水分付与部と、
水分が付与された前記ウェブを加熱する加熱部と、
を含み、
前記加熱部は、
前記ウェブの前記一方の面に接触する第１部分と、
前記ウェブの他方の面に接触する第２部分と、
を有し、
前記加熱部は、前記第１部分の表面温度が前記第２部分の表面温度よりも高い状態で、前記ウェブを加熱する。
このシート製造装置によれば、紙粉量を少なくすることができる。
前記シート製造装置の一態様において、
前記加熱部は、前記第１部分の表面温度と前記第２部分の表面温度との差が１０℃以上５０℃以下の状態で、前記ウェブを加熱してもよい。
このシート製造装置によれば、紙粉量をより少なくすることができる。
前記シート製造装置の一態様において、
前記加熱部は、前記第１部分の表面温度と前記第２部分の表面温度との合計が１８０℃以上２４０℃以下の状態で、前記ウェブを加熱してもよい。
このシート製造装置によれば、生産効率を高めることができ、かつ紙粉量をより少なくすることができる。
前記シート製造装置の一態様において、
前記加熱部は、前記ウェブを０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力で加圧してもよい。
このシート製造装置によれば、別途、ウェブを加圧する機構を設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。
前記シート製造装置の一態様において、
前記解繊物および前記ウェブの少なくとも一方に結着剤を付与する結着剤付与部を含んでもよい。
このシート製造装置によれば、シートの強度を高めることができる。
前記シート製造装置の一態様において、
前記水分付与部は、水蒸気またはミストを前記ウェブに付与してもよい。
このシート製造装置によれば、ウェブに均一性よく水分を付与することができる。
前記シート製造装置の一態様において、
加熱された前記ウェブを切断する切断部を含んでもよい。
このシート製造装置によれば、加熱部は第１部分の表面温度が第２部分の表面温度よりも高い状態でウェブを加熱するため、加熱されたウェブを切断部で切断しても、発生する紙粉量を少なくすることができる。
シート製造方法の一態様は、
解繊物を乾式で堆積させ、ウェブを形成する工程と、
形成された前記ウェブの一方の面側から水分を付与して、前記ウェブの含水率を１２質
量％以上４０質量％以下にする工程と、
水分が付与された前記ウェブを、加熱部によって加熱する工程と、
を含み、
前記加熱部は、
前記ウェブの前記一方の面に接触する第１部分と、
前記ウェブの他方の面に接触する第２部分と、
を有し、
前記加熱部によって加熱する工程では、
前記第１部分の表面温度が前記第２部分の表面温度よりも高い状態で、前記ウェブを加熱する。
このシート製造方法によれば、紙粉量を少なくすることができる。
前記シート製造方法の一態様において、
前記加熱部によって加熱する工程の前に、前記解繊物および前記ウェブの少なくとも一方に結着剤を付与する工程を含んでもよい。
このシート製造方法によれば、シートの強度を高めることができる。
前記シート製造方法の一態様において、
加熱された前記ウェブを切断する工程を含んでもよい。
このシート製造方法によれば、加熱部は第１部分の表面温度が第２部分の表面温度よりも高い状態でウェブを加熱するため、加熱されたウェブを切断部で切断しても、発生する紙粉量を少なくすることができる。
１…ホッパー、２，３，７，８…管、９…ホッパー、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、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…水分付与部、８０…シート形成部、８２…加熱部、８４…第１部分、８６…第２部分、９０…切断部、９２…第１切断部、９４…第２切断部、９６…排出受け部、１００…シート製造装置

Claims (10)

  1. 解繊物を乾式で堆積させ、ウェブを形成する堆積部と、
    形成された前記ウェブの一方の面側から水分を付与して、前記ウェブの含水率を１２質量％以上４０質量％以下にする水分付与部と、
    水分が付与された前記ウェブを加熱する加熱部と、
    を含み、
    前記加熱部は、
    前記ウェブの前記一方の面に接触する第１部分と、
    前記ウェブの他方の面に接触する第２部分と、
    を有し、
    前記加熱部は、前記第１部分の表面温度が前記第２部分の表面温度よりも高い状態で、前記ウェブを加熱する、シート製造装置。
  2. 請求項１において、
    前記加熱部は、前記第１部分の表面温度と前記第２部分の表面温度との差が１０℃以上５０℃以下の状態で、前記ウェブを加熱する、シート製造装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記加熱部は、前記第１部分の表面温度と前記第２部分の表面温度との合計が１８０℃以上２４０℃以下の状態で、前記ウェブを加熱する、シート製造装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記加熱部は、前記ウェブを０．２ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下の圧力で加圧する、シート製造装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
    前記解繊物および前記ウェブの少なくとも一方に結着剤を付与する結着剤付与部を含む、シート製造装置。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
    前記水分付与部は、水蒸気またはミストを前記ウェブに付与する、シート製造装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
    加熱された前記ウェブを切断する切断部を含む、シート製造装置。
  8. 解繊物を乾式で堆積させ、ウェブを形成する工程と、
    形成された前記ウェブの一方の面側から水分を付与して、前記ウェブの含水率を１２質量％以上４０質量％以下にする工程と、
    水分が付与された前記ウェブを、加熱部によって加熱する工程と、
    を含み、
    前記加熱部は、
    前記ウェブの前記一方の面に接触する第１部分と、
    前記ウェブの他方の面に接触する第２部分と、
    を有し、
    前記加熱部によって加熱する工程では、
    前記第１部分の表面温度が前記第２部分の表面温度よりも高い状態で、前記ウェブを加熱する、シート製造方法。
  9. 請求項８において、
    前記加熱部によって加熱する工程の前に、前記解繊物および前記ウェブの少なくとも一方に結着剤を付与する工程を含む、シート製造方法。
  10. 請求項８または９において、
    加熱された前記ウェブを切断する工程を含む、シート製造方法。
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