JP2023101357A - 分離装置およびシート製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低消費電力で、かつ、装置の大型化を防止しつつ、解繊物の回収効率に優れる分離装置およびシート製造装置を提供すること。【解決手段】繊維を含む材料を解繊する解繊部と、少なくとも一部がメッシュで構成される回転部材と、解繊部で生成された解繊物を第1面上に噴出する第1噴出部と、解繊物をメッシュを介して吸引して異物を除去する第1吸引部と、第1面上の異物が除去された解繊物に向かって空気を噴出する第2噴出口を有する第2噴出部と、第2噴出口から噴出された空気によってメッシュから剥離された解繊物を吸引して回収する第2吸引部と、を有する分離部と、を備え、第2噴出部は、内腔の横断面積が前記第2噴出口に向かって小さくなる第1部分と、第1部分の第2噴出口とは反対側に設けられ、内腔の横断面積が第2噴出口の開口面積よりも大きく、かつ、管軸に沿って一定である第2部分と、を有するノズルを備えることを特徴とする分離装置。【選択図】図4
Description
本発明は、分離装置およびシート製造装置に関する。
従来から、供給された材料中の異物等を除去する除去装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この分離装置は、特許文献1の図1に示すように、円板状のスクリーン1と、スクリーン1の一方の面側に設けられた噴出口2と、スクリーン1を介して噴出口2の反対側に設けられた吸引口3と、スクリーン1の他方の面側でかつ、吸引口3とは異なる位置に設けられた噴出口4と、スクリーン1を介して噴出口4の反対側に設けられた吸引口5とを有する。
噴出口2から解繊物をスクリーン1上に供給し、吸引口3から吸引を行うことにより、過剰に細かい解繊物を除去することができる。また、この際、解繊物中の異物も除去することができる。また、スクリーン1が回転することにより、スクリーン1に残存する解繊物も移動し、移動先において、噴出口4から噴出された空気によって解繊物がスクリーン1から離脱し、離脱した解繊物を吸引口5の吸引によって回収することができる。
しかしながら、特許文献1に記載されている分離装置では、スクリーン1から解繊物をより確実に剥離して回収するためには、噴出口4から噴出される空気の量を上げる必要がある。すなわち、噴出口4に接続されるブロアーへの通電量を高めるか、より大型の送風機を用意する必要がある。この場合、消費電力の増大を招いたり、装置の大型化を招いてしまう。
本発明は、上述の課題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。
本発明の分離装置は、繊維を含む材料を解繊する解繊部と、
表裏関係にある第1面および第2面を有し、少なくとも一部がメッシュで構成される回転部材と、前記解繊部で生成された解繊物を前記第1面上に噴出する第1噴出部と、前記回転部材の前記第2面側に設けられ、前記解繊物を前記メッシュを介して吸引して異物を除去する第1吸引部と、前記回転部材の前記第2面側に設けられ、前記第1面上の前記異物が除去された前記解繊物に向かって空気を噴出する第2噴出口を有する第2噴出部と、前記回転部材の前記第1面側に設けられ、前記第2噴出口から噴出された空気によって前記メッシュから剥離された前記解繊物を吸引して回収する第2吸引部と、を有する分離部と、を備え、
前記第2噴出部は、内腔の横断面積が前記第2噴出口に向かって小さくなる第1部分と、前記第1部分の前記第2噴出口とは反対側に設けられ、内腔の横断面積が前記第2噴出口の開口面積よりも大きく、かつ、管軸に沿って一定である第2部分と、を有するノズルを備えることを特徴とする。
表裏関係にある第1面および第2面を有し、少なくとも一部がメッシュで構成される回転部材と、前記解繊部で生成された解繊物を前記第1面上に噴出する第1噴出部と、前記回転部材の前記第2面側に設けられ、前記解繊物を前記メッシュを介して吸引して異物を除去する第1吸引部と、前記回転部材の前記第2面側に設けられ、前記第1面上の前記異物が除去された前記解繊物に向かって空気を噴出する第2噴出口を有する第2噴出部と、前記回転部材の前記第1面側に設けられ、前記第2噴出口から噴出された空気によって前記メッシュから剥離された前記解繊物を吸引して回収する第2吸引部と、を有する分離部と、を備え、
前記第2噴出部は、内腔の横断面積が前記第2噴出口に向かって小さくなる第1部分と、前記第1部分の前記第2噴出口とは反対側に設けられ、内腔の横断面積が前記第2噴出口の開口面積よりも大きく、かつ、管軸に沿って一定である第2部分と、を有するノズルを備えることを特徴とする。
本発明のシート製造装置は、本発明の分離装置と、
前記分離装置で異物が除去された前記解繊物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部で生成された堆積物をシート状に成形するシート成形部と、を備えることを特徴とする。
前記分離装置で異物が除去された前記解繊物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部で生成された堆積物をシート状に成形するシート成形部と、を備えることを特徴とする。
以下、本発明の分離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、本発明の分離装置の第1実施形態を備えるシート製造装置を示す概略側面図である。図2は、図1に示す分離装置の斜視図である。図3は、図1に示す分離装置の平面図である。図4は、図1に示す分離装置が備えるノズルの縦断面図である。図5は、図4中A-A線断面図である。
図1は、本発明の分離装置の第1実施形態を備えるシート製造装置を示す概略側面図である。図2は、図1に示す分離装置の斜視図である。図3は、図1に示す分離装置の平面図である。図4は、図1に示す分離装置が備えるノズルの縦断面図である。図5は、図4中A-A線断面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図1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、各軸の矢印が向いた方向を「+」、その反対方向を「-」と言う。また、図1、図2および図4の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うことがある。
図1に示すように、シート製造装置100は、本発明の分離装置1と、混合部17と、ほぐし部18と、ウェブ形成部19と、シート成形部20と、切断部21と、ストック部22と、回収部27とを備えている。また、分離装置1は、原料供給部11と、粗砕部12と、解繊部13と、分離部10と、重量検出部8と、制御部28と、を備える。原料供給部11と粗砕部12とにより、材料供給部が構成される。また、分離装置1の各部は、制御部28と電気的に接続されており、制御部28によってその作動が制御される。なお、本実施形態では、分離装置1が備える制御部28がシート製造装置100の各部の制御を行う構成であるが、これに限定されず、シート製造装置100のうち、分離装置1以外の部位の制御を行う制御部を別途有していてもよい。
また、シート製造装置100は、加湿部231と、加湿部234と、加湿部236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、ブロアー264と、を備えている。また、ブロアー261、ブロアー262、ブロアー263およびブロアー264は、通電条件を変更することにより、風量を変更可能となっている。
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、分離工程と、混合工程と、ほぐし工程と、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。
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、繊維含有物からなるシート状材料である。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、古紙を解繊して再生、製造されたリサイクルペーパーや、合成紙のユポ紙(登録商標)であってもよいし、リサイクルペーパーでなくてもよい。本実施形態では、原料M1は、使用済みまたは不要となった古紙である。
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、繊維含有物からなるシート状材料である。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、古紙を解繊して再生、製造されたリサイクルペーパーや、合成紙のユポ紙(登録商標)であってもよいし、リサイクルペーパーでなくてもよい。本実施形態では、原料M1は、使用済みまたは不要となった古紙である。
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122と、定量供給部123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、定量供給部123に搬送される。
定量供給部123は、図示はしないが、粗砕片M2を一時的に貯留する貯留部と、貯留部から排出された粗砕片M2を計量する計量部と、計量部内の粗砕片M2が設定された重量に達したら粗砕片M2を排出する排出部と、を有する。このように、定量供給部123によれば、設定された重量を間欠的に排出し、定量的に解繊部13に送り出すことができる。
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から分離装置1に向かう空気の流れ、すなわち、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242を介して分離装置1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、分離装置1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、分離装置1への解繊物M3の送り出しが促進される。
分離装置1は、解繊物M3を、繊維の長さの大小によって選別するとともに、解繊物M3中の異物を除去する分離工程を行う装置である。この分離装置1の構成については、後に詳述する。解繊物M3は、分離装置1を経ることにより、色材等の異物が除去され、かつ、所定の長さ以上に長い繊維、すなわち、シート製造に適した長さの繊維を含む解繊物M4となる。そして、この解繊物M4は、下流側の混合部17に送り出される。
分離装置1の下流側には、混合部17が配置されている。混合部17は、解繊物M4と結合剤P1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、結合剤供給部171と、管172と、ブロアー173とを有している。
管172は、分離装置1の第2吸引部7と、ほぐし部18のハウジング部182とを接続しており、解繊物M4と結合剤P1との混合物M7が通過する流路である。
管172の途中には、結合剤供給部171が接続されている。結合剤供給部171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、結合剤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172に供給された結合剤P1は、解繊物M4と混合されて混合物M7となる。
なお、結合剤P1は、後の工程で繊維同士を結着させるものであり、例えば、澱粉、デキストリン、グリコーゲン、アミロース、ヒアルロン酸、葛、こんにゃく、片栗粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉、天然ガム糊(エーテル化タマリンドガム、エーテル化ローカストビーンガム、エーテル化グアガム、アカシアアラビヤ系ガム)、繊維誘導糊(エーテル化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)、海藻類(アルギン酸ソーダ、寒天)、動物性蛋白質(コラーゲン、ゼラチン、加水分解コラーゲン、セリシン)等の天然物由来成分や、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、天然物由来成分であるのが好ましく、澱粉であるのがより好ましい。また、熱可塑性樹脂を用いることも可能である。熱可塑性樹脂としては、例えば、AS樹脂、ABS樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン46、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6-12、ナイロン6-66等のポリアミド(ナイロン)、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂としては、ポリエステルまたはこれを含むものを用いる。
なお、結合剤供給部171から供給されるものとしては、結合剤P1の他に、例えば、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集や結合剤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、予めそれらを結合剤P1に含ませて複合化したものを結合剤供給部171から供給してもよい。
また、管172の途中には、結合剤供給部171よりも下流側にブロアー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、解繊物M4と結合剤P1とが混合される。また、ブロアー173は、ほぐし部18に向かう気流を発生させることができる。この気流により、管172内で、解繊物M4と結合剤P1とを撹拌することができる。これにより、混合物M7は、解繊物M4と結合剤P1とが均一に分散した状態で、ほぐし部18に流入することができる。また、混合物M7中の解繊物M4は、管172内を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。
ほぐし部18は、混合物M7における、互いに絡み合った繊維同士をほぐすほぐし工程を行なう部分である。ほぐし部18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。
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。
また、ドラム部181でほぐされた混合物M7は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部181の下方に位置するウェブ形成部19に向かう。ウェブ形成部19は、混合物M7からウェブM8を形成するウェブ形成工程を行なう部分である。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193とを有している。
メッシュベルト191は、無端ベルトであり、混合物M7が堆積する。このメッシュベルト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M7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M7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M7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、層状のウェブM8として形成される。
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サクション機構である。これにより、メッシュベルト191上に混合物M7を吸引することができ、よって、混合物M7のメッシュベルト191上への堆積が促進される。
吸引部193には、管246が接続されている。また、この管246の途中には、ブロアー264が設置されている。このブロアー264の作動により、吸引部193で吸引力を生じさせることができる。
ほぐし部18の下流側には、加湿部236が配置されている。加湿部236は、超音波式加湿器で構成されている。これにより、ウェブM8に水分を供給することができ、よって、ウェブM8の水分量が調整される。この調整により、静電力によるウェブM8のメッシュベルト191への吸着を抑制することができる。これにより、ウェブM8は、メッシュベルト191が張架ローラー192で折り返される位置で、メッシュベルト191から容易に剥離される。
なお、加湿部231~加湿部236までに加えられる合計水分量は、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。
ウェブ形成部19の下流側には、シート成形部20が配置されている。シート成形部20は、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。このシート成形部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の間でウェブM8を加熱せずに加圧することができる。これにより、ウェブM8の密度が高められる。なお、このときの加熱の程度としては、例えば、結合剤P1を溶融させない程度であるのが好ましい。そして、このウェブ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、図示しないモーター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、熱可塑性樹脂を結合剤として用いる場合に使用する。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、ウェブM8内では、結合剤P1が溶融して、この溶融した結合剤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、図示しないモーター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。
シート成形部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、特に直交する方向にシート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。この切断は、シートSの両側端部、すなわち+y軸方向および-y軸方向の端部の不要な部分を除去して、シートSの幅を整えるものであり、切断除去された部分は、いわゆる「みみ」と呼ばれる。
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、所望の形状、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。
次に、分離装置1について説明する。
図1~図3に示すように、分離装置1は、前述した原料供給部11と、粗砕部12と、解繊部13と、分離部10と、重量検出部8と、制御部28と、を備える。分離部10は、メッシュ31を有する回転部材3と、メッシュ31上に解繊物M3を空気とともに噴出して供給する第1噴出部4と、メッシュ31上の解繊物M3の一部を吸引する第1吸引部5と、吸引されて生成された解繊物M4に空気を噴出する第2噴出部6と、解繊物M4を吸引して回収する第2吸引部7と、図示しないモーターと、を有する。また、回転部材3と第2噴出部6と第2吸引部7とが、第1面311上に残余した材料である解繊物M4を回収する回収部を構成する。
図1~図3に示すように、分離装置1は、前述した原料供給部11と、粗砕部12と、解繊部13と、分離部10と、重量検出部8と、制御部28と、を備える。分離部10は、メッシュ31を有する回転部材3と、メッシュ31上に解繊物M3を空気とともに噴出して供給する第1噴出部4と、メッシュ31上の解繊物M3の一部を吸引する第1吸引部5と、吸引されて生成された解繊物M4に空気を噴出する第2噴出部6と、解繊物M4を吸引して回収する第2吸引部7と、図示しないモーターと、を有する。また、回転部材3と第2噴出部6と第2吸引部7とが、第1面311上に残余した材料である解繊物M4を回収する回収部を構成する。
図2に示すように、回転部材3は、平面視で円形をなすメッシュ31と、メッシュ31を支持する支持部材32とを有する。
メッシュ31は、表裏関係にある第1面311および第2面312を有する。本実施形態では、第1面311が鉛直上方を向いた上面であり、第2面312が鉛直下方を向いた下面である。
メッシュ31は、例えば、線状体が網状に編み込まれたものや、円板状の部材に複数の貫通孔が設けられたものとすることができる。このメッシュ31の第1面311上に供給された解繊物M3の繊維のうち、メッシュ31の目開きよりも長い繊維は、メッシュ31上に残存、すなわち、堆積し、メッシュ31の目開きよりも短い繊維や、例えば色材等の微小な異物は、メッシュ31を通過する。そして、メッシュ31の目開きを所望の大きさに設定することにより、例えばシート製造に適した長さを有する繊維を選択的に残存させることができる。
支持部材32は、メッシュ31を支持してメッシュ31の平板状を維持する機能を有する。本実施形態では、支持部材32は、メッシュ31の第1面311側からメッシュ31を支持する。メッシュ31と支持部材32とは、少なくとも一部が固定されており、支持部材32が図示しないモーターの作動によって回転することによりメッシュ31もともに回転する。
図3に示すように、支持部材32は、メッシュ31の縁部を支持するリング状の枠状体321と、メッシュ31の中央部を支持する中央支持部322と、枠状体321および中央支持部322を連結する複数の棒状の連結部323と、を有する。
連結部323は、本実施形態では、横断面形状が四角形の角柱状をなすストレートな棒状をなしている。換言すれば、連結部323は、メッシュ31の中心部から外周部に亘って延在する長尺状の部材である。また、各連結部323は、本実施形態では、放射状に、すなわち、メッシュ31の周方向に沿って4本、等間隔で設けられている。連結部323の形状は、上記構成に限定されず、例えば、丸棒状等、いかなる形状をなしていてもよい。
このような回転部材3は、駆動部である図示しないモーターに接続されており、図示しないモーターの作動によって、中心軸O回りに回転することができる。また、図示しないモーターは、通電条件によって回転速度が可変に構成されており、制御部28によってその作動が制御される。本実施形態では、回転部材3は、図3中矢印方向、すなわち、第1面311側から見て時計回りに回転する。
第1噴出部4は、メッシュ31の第1面311側に設置されている。本実施形態では、図1に示すように、第1噴出部4は、-y軸側から+y軸方向に向って見たとき、メッシュ31の中心軸Oよりも右側に設置されている。第1噴出部4は、管242の下流端に接続され、メッシュ31の第1面311に臨む位置に第1噴出口41を有する。第1噴出部4は、ブロアー261が発生させた気流によって、上方からメッシュ31に向って、すなわち、第1面311側から第2面312に向って第1噴出口41から空気とともに解繊物M3を噴出する。これにより、メッシュ31の第1面311上に解繊物M3を供給、堆積させることができる。
また、第1噴出口41は、メッシュ31の第1面311から離間して設置されている。これにより、メッシュ31の第1面311上に堆積させた解繊物M4が、メッシュ31の回転に伴って移動することができる。
また、第1噴出口41は、その開口面がメッシュ31の周方向に沿って延在する形状をなしている。すなわち、第1噴出口41は、その開口面の平面視で、メッシュ31の中心側に位置する円弧411と、円弧411よりも外周側の円弧412と、これらの円弧の端部同士を接続する線分413および線分414とを有する形状をなしている。円弧411および円弧412は、メッシュ31の周方向に沿っており、円弧412の方が円弧411よりも長い。また、線分413および線分414は、メッシュ31の回転方向前方からこの順で並んでおり、メッシュ31の径方向に沿って設けられている。
このような形状の第1噴出口41から解繊物M3をメッシュ31の第1面311上に供給することにより、メッシュ31の回転方向に沿って解繊物M3を供給、堆積させることができる。
第1吸引部5は、メッシュ31の第2面312側でかつメッシュ31を介して第1噴出部4の反対側に設けられている。第1吸引部5は、第1吸引口51を有し、メッシュ31の中心軸O方向から見たとき、第1吸引口51が第1噴出口41と重なる位置に設置されている。また、第1吸引部5は、管245を介してブロアー262と接続されており、ブロアー262の作動により、第1吸引口51から空気を吸引することができる。また、管245のブロアー262よりも下流側には、例えばフィルターで構成された回収部27が設けられている。これにより、第1吸引部5が吸引した繊維や異物を捕捉し回収することができる。
また、第1吸引口51は、その開口面がメッシュ31の周方向に沿って延在する形状をなしている。すなわち、第1吸引口51は、その開口面の平面視で、メッシュ31の中心側に位置する円弧511と、円弧511よりも外周側の円弧512と、これらの円弧の端部同士を接続する線分513および線分514とを有する形状をなしている。円弧511および円弧512は、メッシュ31の周方向に沿っており、円弧512の方が円弧511よりも長い。また、線分513および線分514は、メッシュ31の回転方向前方からこの順で並んでおり、メッシュ31の径方向に沿って設けられている。
また、換言すれば、吸引口である第1吸引口51は、メッシュの中心部から外周側に向かって開口幅が増大している部分を有する形状である。メッシュ31上の解繊物M3または解繊物M4は、メッシュ31の外周側にいくに従って、メッシュ31の周方向の移動速度が速くなるが、上記構成を有することにより、外周側においても解繊物M3または解繊物M4の吸引を十分に行うことができる。なお、この場合の開口幅とは、円弧511または円弧512に沿った方向の長さのことを言う。
このような形状の第1吸引口51から解繊物M3を吸引することにより、メッシュ31の回転方向に沿って堆積した解繊物M3を、メッシュ31を介して吸引することができる。よって、メッシュ31上に堆積した解繊物M3の堆積物の形状に合わせて吸引を行うことができ、解繊物M3中の異物の除去および短繊維の除去を万遍なく行うことができる。
第2噴出部6は、メッシュ31の第2面312側でかつ第1吸引部5とは異なる位置、すなわち、第1吸引部5よりもメッシュ31の回転方向前方に設置されている。本実施形態では、図1に示すように、第2噴出部6は、+y軸側から-y軸側に向かって見たとき、メッシュ31の中心軸Oよりも左側に設置されている。第2噴出部6は、メッシュ31の第2面312に臨む位置に第2噴出口600を有する。また、第2噴出部6は、管243を介してブロアー263に接続されており、ブロアー263の作動により気流が発生し、第2噴出口600から空気を噴出することができる。また、第2噴出口600は、メッシュ31の第2面312側からメッシュ31を介して第1面311上の解繊物M4に向って空気を噴出する。これにより、メッシュ31上の解繊物M4をメッシュ31の第1面311から剥離することができる。これにより、後述する第2吸引部7による吸引で解繊物M4の回収を効果的に行うことができる。
第2噴出口600の構成については、後に詳述する。
第2噴出口600の構成については、後に詳述する。
第2吸引部7は、メッシュ31の第1面311側でかつ第1噴出部4とは異なる位置、すなわち、第1噴出部4よりもメッシュ31の回転方向前方に設置されている。また、第2吸引部7は、メッシュ31の第1面311に臨む位置に第2吸引口71を有し、メッシュ31の中心軸O方向から見たとき、第2吸引口71が第2噴出口600と重なる位置に設置されている。また、第2吸引部7は、混合部17の管172の上流側の端部に接続されている。また、管172の途中に設けられたブロアー173の作動により気流が発生し、第2吸引口71から吸引を行うことができる。これにより、第2噴出部6によってメッシュ31から剥離された解繊物M4を吸引、回収して、下流側、すなわち、混合部17に解繊物M4を送り出すことができる。
また、第2吸引口71は、メッシュ31の第1面311から離間して設置されている。これにより、第2吸引部7の吸引力がメッシュ31の回転を阻害するのを防止することができ、メッシュ31の円滑な回転に寄与する。
また、第2吸引口71は、その開口面がメッシュ31の周方向に沿って湾曲する形状をなしている。すなわち、第2吸引口71は、その開口面の平面視で、メッシュ31の中心側に位置する円弧711と、円弧711よりも外周側の円弧712と、これらの円弧の端部同士を接続する線分713および線分714とを有する形状をなしている。円弧711および円弧712は、メッシュ31の周方向に沿っており、円弧712の方が円弧711よりも長い。また、線分713および線分714は、メッシュ31の回転方向前方からこの順で並んでおり、メッシュ31の径方向に沿って設けられている。
このような形状の第2吸引口71からメッシュ31上の解繊物M4を吸引することにより、メッシュ31の回転方向に沿って解繊物M4を回収することができる。
このように第2吸引部7は、メッシュ31の第1面311上に堆積した材料である解繊物M4を吸引して回収する回収用吸引部として機能する。吸引により回収することにより、解繊物M4とは非接触で回収を行うことができ、解繊物M4へのダメージを軽減することができる。
このような分離装置1によって解繊物M3は、所望の長さ以上の繊維を含みかつ異物が除去された解繊物M4となり、下流側に搬送されて品質の高いシートSとなる。
図1に示す制御部28は、CPU(Central Processing Unit)と、記憶部とを有している。CPU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。
記憶部は、例えば、異物の分離に関するプログラムや、シートSを製造する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。この場合、外部機器とシート製造装置100との通信は、無線通信であってもよく有線通信であってもよい。
また、CPUと記憶部とは、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、CPUがシート製造装置100に内蔵され、記憶部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、記憶部がシート製造装置に内蔵され、CPU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。
次に、第2噴出部6のノズル60の形状について説明する。
図4および図5に示すように、ノズル60は、第2噴出口600を有し、管軸O6を有する中空体で構成されている。第2噴出口600は、その開口面の平面視において、長尺状、本実施形態では、長方形をなしている。ノズル60は、第2噴出口600が、その延在方向が回転部材3の径方向に沿った向きで配置されている。
図4および図5に示すように、ノズル60は、第2噴出口600を有し、管軸O6を有する中空体で構成されている。第2噴出口600は、その開口面の平面視において、長尺状、本実施形態では、長方形をなしている。ノズル60は、第2噴出口600が、その延在方向が回転部材3の径方向に沿った向きで配置されている。
また、ノズル60は、第1部分61と、第2部分62と、を有する。第1部分61と第2部分62とは、第2噴出口600側からこの順で下方に向かって並んでいる。
第1部分61は、内腔600Aの横断面積が、第2噴出口600に向かって小さくなっている部分である。内腔600Aの横断面形状は、長尺状、本実施形態では、長方形をなしている。
第1部分61は、内面61Aと、内面61Bと、内面61Cと、内面61Dと、を有する。内面61Aと内面61Cとが対向しており、内面61Bと内面61Dとが対向している。内面61Aと内面61Cとが内腔600Aの横断面形状における長辺を構成する。内面61Bと内面61Dとが内腔600Aの横断面形状における短辺を構成する。
また、内面61Aと内面61Cとは、それぞれ、管軸O6に対して傾斜した傾斜面で構成される。内面61Aと内面61Cとは、第2噴出口600に近づくにつれて接近する向きで傾斜している。これにより、内腔600Aの横断面積を第2噴出口600に向かって小さくすることができる。
本実施形態では、内面61Aと内面61Cとは、それぞれ平面で構成されている。これにより、内腔600Aの横断面積の漸減率を一定とすることができる。なお、この構成に限定されず、内面61Aと内面61Cとは、湾曲面で構成されていてもよい。
また、内面61Aと内面61Cとは、管軸O6に対する傾斜角度が同じである。なお、この構成に限定されず、内面61Aと内面61Cとは、管軸O6に対する傾斜角度が異なっていてもよい。
内面61Aの管軸O6に対する傾斜角度、および、内面61Cの管軸O6に対する傾斜角度は、特に限定されず、例えば、5°以上70°以下であるのが好ましく、15°以上40°以下であるのがより好ましい。これにより、後述する本発明の効果をより確実に発揮することができる。
内面61Bと内面61Dとは、管軸O6と平行である。ただし、この構成に限定されず、例えば、内面61Bおよび内面61Dのうちの少なくとも一方が、管軸O6に対して傾斜した傾斜面で構成されていてもよい。
このように、第1部分61は、管軸O6を介して対向する一対の内面61Aおよび内面61Cを有する。これにより、内面61Aおよび内面61Cのうちのいずれかを傾斜させるという簡単な方法により、後述する本発明の効果を得ることができる。
第2部分62は、第1部分61の第2噴出口600とは反対側、すなわち、上方に位置している。第2部分62は、内腔600Aの横断面形状が長方形をなしている。また、第2部分62は、内腔600Aの横断面積が第2噴出口600の開口面積よりも大きく、かつ、管軸O6に沿って一定である。
このような第1部分61および第2部分62を有するノズル60が空気を噴出すると、まず、第2部分62を安定して空気が流下することができ、次いで、第1部分61において、流速を安定的に高めることができる。従って、解繊物M4を回転部材3からより確実に剥がすためにノズル60から噴出する空気の単位時間当たりの流量を、増大させなくてもよい。すなわち、大型の送風装置等を用意する必要がなく、また、ブロアー263の出力を過剰に上げる必要がない。
また、第1部分61の長さと、第2部分62の長さとの比は、特に限定されないが、0.3以上5.0以下であることが好ましく、1.5以上3.0以下であることがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。
以上説明したように、分離装置1は、繊維を含む材料を解繊する解繊部13と、表裏関係にある第1面311および第2面312を有し、少なくとも一部がメッシュ31で構成される回転部材3と、解繊部13で生成された解繊物M3を第1面311上に噴出する第1噴出部4と、回転部材3の第2面312側に設けられ、解繊物M3をメッシュ31を介して吸引して異物を除去する第1吸引部5と、回転部材3の第2面312側に設けられ、第1面311上の異物が除去された解繊物M3に向かって空気を噴出する第2噴出口600を有する第2噴出部6と、回転部材3の第1面311側に設けられ、第2噴出口600から噴出された空気によってメッシュ31から剥離された解繊物M4を吸引して回収する第2吸引部7と、を有する分離部10と、を備える。また、第2噴出部6は、内腔600Aの横断面積が第2噴出口600に向かって小さくなる第1部分61と、第1部分61の第2噴出口600とは反対側に設けられ、内腔600Aの横断面積が第2噴出口600の開口面積よりも大きく、かつ、管軸O6に沿って一定である第2部分62と、を有するノズル60を備える。これにより、第2噴出部6から噴出する空気の単位時間当たりの風量を増大させることなく、噴出する空気の流速を高め、回転部材3から解繊物M4をより確実に離脱させることができる。よって、低消費電力で、かつ、装置の大型化を防止しつつ、解繊物M4の回収効率に優れる。
また、シート製造装置100は、本発明の分離装置1と、分離装置1で異物が除去された解繊物M4を堆積させる堆積部であるウェブ形成部19と、ウェブ形成部19で生成された堆積物であるウェブM8をシート状に成形するシート成形部20と、を備える。これにより、第2噴出部6から噴出する空気の単位時間当たりの風量を増大させることなく、噴出する空気の流速を高め、回転部材3から解繊物M4をより確実に離脱させることができる。よって、低消費電力で、かつ、装置の大型化を防止しつつ、解繊物M4の回収効率に優れる。その結果、低消費電力で、高品質なシートを高い歩留まりで製造することができる。
また、前述したように、第1部分61における内腔600Aの横断面積の漸減率は、一定である。これにより、第1部分61において、流速をより安定的に高めることができる。
このような第2噴出口600からメッシュ31上の解繊物M4に向って空気を噴出することにより、メッシュ31の回転方向に沿って解繊物M3をメッシュ31から剥離、離脱させることができる。
また、第2噴出口600は、開口面の平面視で長尺状をなしており、長手方向に沿って幅が一定である。これにより、第2噴出口600の長手方向の全域にわたって噴出される空気の流速を可及的に均一にすることができる。よって、解繊物M3をメッシュ31からより安定的に剥離、離脱させることができる。
<第2実施形態>
図6は、本発明の分離装置の第2実施形態が備えるノズルの縦断面図である。
図6は、本発明の分離装置の第2実施形態が備えるノズルの縦断面図である。
以下、この図を参照して本発明の分離装置およびシート製造装置の第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。
図6に示すように、ノズル60は、第2噴出口600が設けられた第3部分63を有する。本実施形態では、第2噴出口600側から、第3部分63、第1部分61および第2部分62の順で並んで設けられている。このような第3部分63が設けられていることにより、第2噴出口600から管軸O6に沿って、より真っすぐに空気が噴出される。その結果、回転部材3から解繊物M4をより確実に剥離させることができる。
このように、ノズル60は、第2噴出口600と第1部分61との間に設けられ、管軸O6に沿って内腔600Aの横断面積が一定である第3部分63を有する。これにより、第2噴出口600から管軸O6に沿って、より真っすぐに空気が噴出される。その結果、回転部材3から解繊物M4をより確実に剥離させることができる。
<第3実施形態>
図7は、本発明の分離装置の第3実施形態が備えるノズルの縦断面図である。
図7は、本発明の分離装置の第3実施形態が備えるノズルの縦断面図である。
以下、この図を参照して本発明の分離装置およびシート製造装置の第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。
図7に示すように、本実施形態では、内面61Aは、管軸O6と平行であり、第2部分62の内面と連続した平面で構成されている。また、内面61Cは、前記各実施形態と同様に、管軸O6に対して傾斜した傾斜面で構成されている。
このように、本実施形態では、一対の内面61Aおよび内面61Cのうちの一方の内面である内面61Cは、管軸O6に対して傾斜して設けられ、他方の内面である内面61Aは、管軸O6と平行である。これにより、本発明の効果をより効果的に得ることができるとともに、ノズル60から噴出される空気の圧力損失をより効果的に抑制することができる。
<第4実施形態>
図8は、本発明の分離装置の第4実施形態が備えるノズルの第2噴出口の平面図である。
図8は、本発明の分離装置の第4実施形態が備えるノズルの第2噴出口の平面図である。
以下、この図を参照して本発明の分離装置およびシート製造装置の第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。
図8に示すように、本実施形態では、内面61Cが波状をなしており、第2噴出口600の形状は、一辺が波状の長尺状をなしている。このように、第2噴出口600が、開口面の平面視で長尺状をなしており、長手方向に沿って幅が異なる部分を有することにより、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
波状のピッチPは、特に限定されないが、例えば、2mm以上20mm以下であるのが好ましく、7mm以上13mm以下であるのがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。
波状の円弧部分の直径は、特に限定されないが、例えば、2mm以上20mm以下であるのが好ましく、7mm以上13mm以下であるのがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。
また、第2噴出口600の最小幅Dは、特に限定されないが、0mm超10mm以下であるのが好ましく、0.7mm以上1.8mm以下であるのがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。
以上、本発明の分離装置およびシート製造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、分離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、本発明の分離装置およびシート製造装置は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成や特徴を組み合わせたものであってもよい。
また、前記各実施形態では、材料供給部は、原料供給部および粗砕部を有する構成であったが、本発明ではこれに限定されず、例えば、粗砕片を供給するカートリッジで構成されていてもよい。
なお、前記各実施形態では、回転部材は、平面視で円形をなし、中心軸回りに回転する構成であったが、本発明ではこれに限定されず、例えば、メッシュが無端ベルトで構成され、複数のローラーに掛け回されて循環回転する構成であってもよい。
また、前記各実施形態では、第1噴出口、第1吸引口、第2噴出口および第2吸引口は、2本の円弧と2本の直線で囲まれた湾曲形状をなし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、例えば、矩形、多角形、円形等、いかなる形状であってもよい。
また、第1噴出口、第1吸引口、第2噴出口および第2吸引口は、複数の開口を有する構成であってもよい。この場合、メッシュの外周側にいくに従って開口の数が多くなる構成であるのが好ましい。
また、第1噴出口、第1吸引口および第2吸引口の形状は、図示の構成に限定されず、いかなる形状であってもよいが、メッシュの径方向における開口面の中点を通過する円弧で開口を分割した際、外周側の部分が内周側の部分よりも面積が大きいのが好ましい。なお、ここで言う円弧とは、メッシュの外縁に沿った曲率とする。
100…シート製造装置、1…分離装置、10…分離部、3…回転部材、31…メッシュ、311…第1面、312…第2面、32…支持部材、321…枠状体、322…中央支持部、323…連結部、4…第1噴出部、41…第1噴出口、411…円弧、412…円弧、413…線分、414…線分、5…第1吸引部、51…第1吸引口、511…円弧、512…円弧、513…線分、514…線分、6…第2噴出部、60…ノズル、61…第1部分、61A…内面、61B…内面、61C…内面、61D…内面、62…第2部分、63…第3部分、600…第2噴出口、600A…内腔、7…第2吸引部、71…第2吸引口、711…円弧、712…円弧、713…線分、714…線分、8…重量検出部、11…原料供給部、12…粗砕部、121…粗砕刃、122…シュート、123…定量供給部、13…解繊部、17…混合部、171…結合剤供給部、172…管、173…ブロアー、174…スクリューフィーダー、18…ほぐし部、181…ドラム部、182…ハウジング部、19…ウェブ形成部、191…メッシュベルト、192…張架ローラー、193…吸引部、20…シート成形部、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、21…切断部、211…第1カッター、212…第2カッター、22…ストック部、231…加湿部、234…加湿部、236…加湿部、241…管、242…管、243…管、245…管、246…管、261…ブロアー、262…ブロアー、263…ブロアー、264…ブロアー、27…回収部、28…制御部、D…最小幅、M1…原料、M2…粗砕片、M3…解繊物、M4…解繊物、M7…混合物、M8…ウェブ、O…中心軸、O6…管軸、S…シート、P1…結合剤、P…ピッチ
Claims (8)
- 繊維を含む材料を解繊する解繊部と、
表裏関係にある第1面および第2面を有し、少なくとも一部がメッシュで構成される回転部材と、前記解繊部で生成された解繊物を前記第1面上に噴出する第1噴出部と、前記回転部材の前記第2面側に設けられ、前記解繊物を前記メッシュを介して吸引して異物を除去する第1吸引部と、前記回転部材の前記第2面側に設けられ、前記第1面上の前記異物が除去された前記解繊物に向かって空気を噴出する第2噴出口を有する第2噴出部と、前記回転部材の前記第1面側に設けられ、前記第2噴出口から噴出された空気によって前記メッシュから剥離された前記解繊物を吸引して回収する第2吸引部と、を有する分離部と、を備え、
前記第2噴出部は、内腔の横断面積が前記第2噴出口に向かって小さくなる第1部分と、前記第1部分の前記第2噴出口とは反対側に設けられ、内腔の横断面積が前記第2噴出口の開口面積よりも大きく、かつ、管軸に沿って一定である第2部分と、を有するノズルを備えることを特徴とする分離装置。 - 前記第1部分における内腔の横断面積の漸減率は、一定である請求項1に記載の分離装置。
- 前記第1部分は、前記管軸を介して対向する一対の内面を有する請求項1または2に記載の分離装置。
- 前記一対の内面のうちの一方の内面は、前記管軸に対して傾斜して設けられ、他方の内面は、前記管軸と平行である請求項1または2に記載の分離装置。
- 前記ノズルは、前記第2噴出口と前記第1部分との間に設けられ、前記管軸に沿って内腔の横断面積が一定である第3部分を有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の分離装置。
- 前記第2噴出口は、開口面の平面視で長尺状をなしており、長手方向に沿って幅が一定である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の分離装置。
- 前記第2噴出口は、開口面の平面視で長尺状をなしており、長手方向に沿って幅が異なる部分を有する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の分離装置。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の分離装置と、
前記分離装置で異物が除去された前記解繊物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部で生成された堆積物をシート状に成形するシート成形部と、を備えることを特徴とするシート製造装置。
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- 2023-01-04 CN CN202310009096.7A patent/CN116411471A/zh active Pending
- 2023-01-05 US US18/150,221 patent/US20230220619A1/en active Pending
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