JP2023173533A - シート製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブの厚さのばらつきを低減するシート製造装置を提供すること。【解決手段】シート製造装置１は、繊維を含む材料を供給する管４０と、管４０から移動してくる材料が衝突する衝突部４２２と、衝突部４２２の下流に配置され、材料を堆積させてウェブＷを形成する堆積部１０２と、を有することを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、シート製造装置に関する。

従来、繊維を堆積させたウェブからシートを製造するシート製造装置が知られていた。例えば、特許文献１には、繊維などの材料を、回転体の回転によってほぐしてから堆積させる繊維材料堆積装置が開示されている。

特開２０２０－８４３９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、ウェブの厚さのばらつきを低減することが難しいという課題があった。詳しくは、分散部の回転体の回転軸に沿う方向を回転体の幅方向とすると、回転体の幅方向の中央上方から材料が供給される。そのため、特に幅方向が広いウェブを形成する場合に、幅方向に厚さのばらつきが生じ易くなっていた。ウェブの厚さのばらつきが顕著になると、製造されるシートも厚さが不均一になって、品質を向上させることが難しくなる可能性があった。すなわち、ウェブの厚さのばらつきを低減するシート製造装置が求められていた。

シート製造装置は、繊維を含む材料を供給する供給部と、前記供給部から移動してくる前記材料が衝突する衝突部と、前記衝突部の下流に配置され、前記材料を堆積させてウェブを形成する堆積部と、を有することを特徴とする。

実施形態に係るシート製造装置の構成を示す模式図。 供給部材およびフォーミング部などの構成を示す斜視図。 供給部材の外観を示す側面図。 供給部材およびフォーミング部の作用を示す模式断面図。 供給部材における材料の流れを示す模式図。 回転部材の構成を示す斜視図。 制御部の構成を示すブロック図。 制御部による送風部の制御方法を示すフロー図。 制御部による送風部の制御方法を示すフロー図。 実施例に係る評価結果を示す表。

以下に述べる実施の形態では、乾式の処理にて形成されたウェブからシートを製造するシート製造装置を例示し、図面を参照して説明する。以下の各図においては、必要に応じて互いに直交する座標軸であるＸＹＺ軸を付し、矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を－方向とする。－Ｚ方向は鉛直方向と一致する。＋Ｚ方向を上方、－Ｚ方向を下方ということもある。

シート製造装置やウェブなどにおいて、Ｙ軸に沿う方向が幅方向であり、Ｚ軸に沿う方向が厚さ方向である。また、シート製造装置において、原料やウェブなどの搬送方向の先を下流、搬送方向を遡る側を上流ということもある。なお、図示の便宜上、各部材の大きさを実際とは異ならせている。

１．シート製造装置
図１に示すように、本実施形態に係るシート製造装置１には、上流から下流に向かって、給材部５、粗砕部１０、解繊部３０、供給部である管４０、供給部材４２、フォーミング部１００、ウェブ搬送部７０、成形部１５０、および裁断部１６０が備わる。

また、シート製造装置１は、上記各構成の稼働を統合的に制御する制御部２８を有する。シート製造装置１は、シート状の成形体であるシートＳを製造する。シートＳの厚さは、特に限定されず、コピー用紙程度の厚さから数ｃｍ以上の厚さであってもよい。本明細書において厚さとはＺ軸に沿う方向の距離である。

給材部５は粗砕部１０に原料Ｃを供給する。給材部５は、自動送り機構を備え、粗砕部１０に原料Ｃを連続的かつ自動的に投入する。原料Ｃは繊維を含む材料である。繊維を含む材料とは、例えば、紙、段ボール、パルプ、パルプシート、おがくず、かんなくず、木材、布地などである。

このような原料Ｃを後述する解繊部３０で解繊することにより、解繊物としてセルロース繊維が得られる。セルロース繊維は、木材などの植物繊維に含まれる繊維であり、炭水化物である。セルロース繊維は、シート製造装置１が製造するシートＳの主成分の１つである。シートＳに適用される繊維には、セルロース繊維の他にポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタンなどの合成繊維が含まれてもよい。環境負荷低減の観点からは、セルロース繊維などの天然物由来の繊維を用いることが好ましい。

粗砕部１０は、給材部５から供給される原料Ｃを、大気などの気中で細断する。粗砕部１０は粗砕刃１１を有する。粗砕部１０は、例えば、シュレッダーやカッターミルなどである。原料Ｃは、粗砕刃１１によって細断されて細片となる。細片の平面形状は、例えば数ｍｍ角もしくは不定形である。細片は定量給材部５０に集められる。

定量給材部５０は、細片を計量してホッパー１２へ定量供給する。定量給材部５０は、例えば振動フィーダーである。ホッパー１２に供給された細片は、管２０を介して解繊部３０の導入口３１に搬送される。

解繊部３０は、導入口３１、排出口３２、ステーター３３、ローター３４を備える。解繊部３０は、原料Ｃの細片を乾式にて解繊して、繊維を生成する。原料Ｃの細片は、後述する送風部４１の吸引気流によって、導入口３１を介して解繊部３０の内部に導入される。なお、本明細書において乾式とは、液体中で実施されずに、大気などの気中で実施されることをいう。

ステーター３３およびローター３４は、解繊部３０の内部に配置される。ステーター３３は、略円筒状の内側面を有する。ローター３４は、ステーター３３の内側面に沿って回転する。原料Ｃの細片は、ステーター３３とローター３４との間に挟まれて、これらの間に発生するせん断力によって解繊されて繊維と成る。繊維は、上記吸引気流により、解繊部３０の排出口３２から管４０内へ吸い出される。

解繊により生成された繊維は、繊維長が１．０ｍｍ以上であることが好ましい。これによれば、繊維が過度に短くならないため、シートＳの機械的強度が向上する。繊維長は、ＩＳＯ １６０６５－２：２００７に準拠した方法にて求める。

管４０は、解繊部３０の内部と供給部材４２の内部とに連通する。管４０には、混合部６０および送風部４１が設けられる。混合部６０は送風部４１の上流に配置される。管４０は、送風部４１が発生させる下流向きの気流によって、繊維を含む材料である後述する混合物を供給部材４２へ供給する。

混合部６０は、ホッパー１３，１４、供給管６１，６２、バルブ６５，６６を含む。混合部６０は、管４０の空気中を搬送されてくる繊維などの材料に対して、結合材および添加剤を混入させる。これにより混合物が生成される。

ホッパー１３は結合材を管４０内へ供給する。ホッパー１３は、供給管６１を介して管４０の内部に連通する。供給管６１において、バルブ６５はホッパー１３と管４０との間に配置される。バルブ６５は、ホッパー１３から管４０に供給される結合材の重量を調整する。バルブ６５により、繊維と結合材との混合比が調整される。結合材は、粉体として供給されてもよく、溶融されて供給されてもよい。

結合材は繊維同士を結合させる。結合材には、熱可塑性または熱硬化性を有する樹脂を用いる。樹脂としては、例えば、シェラック、松脂、ダンマル、ポリ乳酸、植物由来のポリブチレンサクシネート、植物由来のポリエチレン、カネカ社のＰＨＢＨ（登録商標）（Poly（3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate））などの天然物由来の樹脂、および公知の合成樹脂が挙げられる。結合材には、これらのうちの１種類を単独で、または２種類以上を組み合わせて用いる。環境負荷低減の観点から、結合材は天然物由来の樹脂であることが好ましい。

ホッパー１４は添加剤を管４０内へ供給する。ホッパー１４は、供給管６２を介して管４０の内部に連通する。供給管６２において、バルブ６６はホッパー１４と管４０との間に配置される。バルブ６６は、ホッパー１４から管４０に供給される添加剤の重量を調整する。バルブ６６により、繊維および結合材に対する添加剤の混合比が調整される。

添加剤としては、例えば、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集抑制剤、抗菌剤、防カビ剤、ワックス、および離型剤などが挙げられる。なお、シートＳにおいて添加剤は必須の成分ではなく、ホッパー１４や供給管６２などは省略されてもよい。また、予め添加剤を結合材と混合して、ホッパー１３から供給してもよい。

送風部４１は、例えばブロアーなどの気流発生装置である。送風部４１は、下流向きの気流により、繊維を含む材料を管４０へ供給する。送風部４１は、上記気流と共に、解繊部３０から繊維を吸引する吸引気流も発生させる。送風部４１の下流へ向かう気流は、制御部２８によって体積流量が制御される。体積流量は、例えば、送風部４１が有する送風ファンの回転数などによって変更が可能である。制御部２８による送風部４１の制御については後述する。

繊維および結合材などは、管４０内を供給部材４２へ搬送されながら混合されて混合物となる。混合物は、管４０の下流の端とフォーミング部１００とを接続する供給部材４２へ導入される。

供給部材４２は、管４０から供給された混合物の流れを整えてフォーミング部１００へと導く。供給部材４２は、フォーミング部１００の分散部１０１に接続される。供給部材４２の詳細な構成および機能については後述する。混合物は、供給部材４２から分散部１０１の内部に流入する。

フォーミング部１００は、繊維および結合材などを含む混合物を空気中で堆積させてウェブＷを生成する。ウェブＷは、Ｙ軸に沿う方向に幅広い帯状である。フォーミング部１００は、分散部１０１および堆積部１０２を有する。分散部１０１は堆積部１０２の内部に配置される。分散部１０１の内部は供給部材４２を介して管４０と連通する。堆積部１０２の下方にはウェブ搬送部７０が配置される。

分散部１０１は、回転部材１０１ａと、回転部材１０１ａを収納するドラム部１０１ｂとを含む。フォーミング部１００は、混合物を供給部材４２から分散部１０１の内部に取り込み、乾式にてウェブ搬送部７０のメッシュベルト１２２上に堆積させる。

図２および図３に示すように、供給部材４２は、＋Ｘ方向からの側面視にて略三角形状の部材である。供給部材４２は、レデューサー部４２１、衝突部４２２、およびダクト部４２３を含む。管４０から供給される混合物は、流れＦ１にて供給部材４２に流入する。流れＦ１の進行方向は略－Ｘ方向である。

供給部材４２では、レデューサー部４２１、衝突部４２２、ダクト部４２３が、上流から下流に向かって上記の順番で配置される。すなわち、レデューサー部４２１は、管４０と衝突部４２２との間に配置される。ダクト部４２３は、衝突部４２２とフォーミング部１００の堆積部１０２との間に配置される。

レデューサー部４２１は、管４０の－Ｘ方向の端部に接続される。レデューサー部４２１のＹＺ平面に沿う断面積は、流れＦ１が進む方向である－Ｘ方向に向かって徐々に増大する。

衝突部４２２はＹＺ平面に沿って配置される。衝突部４２２は、＋Ｘ方向から見た平面形状が略扇形である。衝突部４２２には、管４０から流れＦ１にて移動してくる混合物が衝突する。混合物は衝突部４２２に衝突して、進行方向が略下方向きへ変わる。

ダクト部４２３は衝突部４２２の下方に設けられる。ダクト部４２３は、＋Ｘ方向からの側面視にて下方へ向かって徐々に広がる形状を有する。すなわち、Ｙ軸に沿う方向において、ダクト部４２３の幅は、レデューサー部４２１と衝突部４２２とが形成する空間の幅より広い。また、Ｘ軸に沿う方向において、ダクト部４２３の幅は、上記空間の幅より狭い。そのため、ダクト部４２３を経てフォーミング部１００に移動する混合物は、Ｘ軸に沿う方向の幅が狭くなると共に、Ｙ軸に沿う方向の幅が広くなる空間を通過する。

図４に示すように、管４０から供給部材４２に流入する混合物の流れＦ１は、レデューサー部４２１にて速度が低下して流れＦ２となる。流れＦ２は、衝突部４２２に衝突することによって、速度がさらに低下すると共に略下方向きの流れＦ３となる。流れＦ３は、レデューサー部４２１と衝突部４２２とが形成する空間から、ダクト部４２３に進むことで速度が増加して流れＦ４となる。

上述したように、ダクト部４２３は、＋Ｘ方向からの側面視にて下方が広がる形状である。そのため、流れＦ４は下方に進むに連れて次第に速度が低下し、流れＦ５となる。流れＦ５は、ダクト部４２３と連通するフォーミング部１００の分散部１０１の内部へ進む。なお、図４および以下に参照する図５において、流れＦ３，Ｆ４，Ｆ５などの各矢印の長短には、各流れの速度の高低が反映されている。すなわち、速度が高いほど、矢印を長くしている。

ここで、ダクト部４２３の断面幅は、衝突部４２２においてダクト部４２３と接続される領域の断面幅より狭い。詳しくは、ダクト部４２３においてＸＹ平面に沿う断面におけるＸ軸に沿う方向の幅は、衝突部４２２とレデューサー部４２１とが形成する空間の最も下方においてＸＹ平面に沿う断面におけるＸ軸に沿う方向の幅より狭い。これによれば、衝突部４２２からダクト部４２３へ向かう混合物の速度が増加する。そのため、流れＦ３を増速させて流れＦ４，Ｆ５とし、分散部１０１へ向かう混合物を整流することができる。

ダクト部４２３の上記断面幅は、１５ｍｍから４５ｍｍであり、衝突部４２２においてダクト部４２３と接続される領域の上記断面幅は、１５ｍｍから４５ｍｍであることが好ましい。これによれば、混合物をさらに整えて分散部１０１へ送ることができる。

ここで、図５に示すように＋Ｘ方向からの側面視にて、供給部材４２の上方の頂点付近に衝突部４２２が配置される。ここで、以下の図５の説明では、特に断りがない限り、＋Ｘ方向から側面視した状態を述べることとする。

レデューサー部４２１のＹＺ平面に沿う断面積は、管４０のＹＺ平面に沿う断面積よりも大きい。これにより、レデューサー部４２１にて断面積が広がることから、混合物の移動の速度が低下する。速度が低下した状態で混合物が衝突部４２２に衝突するため、混合物の移動方向の偏りがさらに生じ難くなって混合物の分散性が向上する。これにより、ウェブＷの厚さのばらつきをさらに低減することができる。

特に、レデューサー部４２１の上記断面積は、管４０の上記断面積に対して、１倍以上５倍以下であることが好ましい。つまり、管４０に接続される領域のレデューサー部４２１の上記断面積は、管４０の－Ｘ方向の端部の上記断面積に等しいことが好ましい。レデューサー部４２１は、管４０に接続される領域から－Ｘ方向に向かって次第に上記断面積が増大して、衝突部４２２に接続される領域で最大となる。該領域におけるレデューサー部４２１の上記断面積は、管４０の上記断面積の５倍以下とすることが好ましい。

これにより、流れＦ３，Ｆ４，Ｆ５において、供給部材４２の両斜辺側に沿う流れと、供給部材４２の中央部を－Ｚ方向に向かう流れとの速度のばらつきが低減される。詳しくは、レデューサー部４２１の上記断面積が、管４０の上記断面積に対して１倍以上であることから、供給部材４２の両斜辺側に沿う流れが過度に高くなることが抑えられる。

レデューサー部４２１の上記断面積が、管４０の上記断面積に対して５倍以下であることから、供給部材４２の両斜辺側に沿う流れが過度に低くなることが抑えられる。これらにより、ウェブＷのＹ軸に沿う方向の厚さのばらつきをさらに低減することができる。

なお、衝突部４２２に接続される領域のレデューサー部４２１の断面積は、衝突部４２２の面積にほぼ等しい。

ここで、上述した管４０からの流れＦ１の速度が過度に高い場合には、供給部材４２の中央部を－Ｚ方向に向かう流れＦ３，Ｆ４，Ｆ５に対して、供給部材４２の両斜辺側に沿う流れＦ３，Ｆ４，Ｆ５が多くなる。そのため、形成されるウェブＷは、Ｙ軸に沿う方向の両端部側の厚さが厚くなる傾向がある。

また、上述した管４０からの流れＦ１の速度が過度に低い場合には、供給部材４２の中央部を－Ｚ方向に向かう流れＦ３，Ｆ４，Ｆ５に対して、供給部材４２の両斜辺側に沿う流れＦ３，Ｆ４，Ｆ５が少なくなる。そのため、形成されるウェブＷは、Ｙ軸に沿う方向の中央付近の厚さが厚くなる傾向がある。

上述したように、衝突部４２２の平面形状は略扇形であって、該平面形状の仮想中心角θは２０°から４５°であることが好ましい。これによれば、衝突部４２２からダクト部４２３への流れＦ３，Ｆ４，Ｆ５の抵抗が低減される。そのため、流れＦ３，Ｆ４，Ｆ５の圧力損失を低減させて、混合物をスムースに移動させると共に混合物の分散性を向上させることができる。

フォーミング部１００では、管４０の直径よりも広い幅のウェブＷが形成される。供給部材４２は、以上の構成により、管４０から導入した混合物を、Ｙ軸に沿う方向に幅を広げると共にばらつきを抑えて分散させ、フォーミング部１００に送り出す。

図４に戻り、供給部材４２の内部はドラム部１０１ｂの内部に連通する。ドラム部１０１ｂは、略柱状の部材であって、略柱状の高さ方向がＹ軸に沿う。ドラム部１０１ｂの下方は金属メッシュで形成される。該金属メッシュの網目は、混合物に含まれる繊維や結合材などを通過させる。

回転部材１０１ａは、－Ｙ方向からの側面視にて＋状の部材である。回転部材１０１ａは、後述する複数の開口部を備える複数の羽根部を含む。回転部材１０１ａは、図示を省略するが、支持部に支持されながら、モーターなどの駆動によりＹ軸に沿う回転軸Ｏを回転中心として回転する。

堆積部１０２は略箱状の部材である。堆積部１０２は、衝突部４２２の下流に配置される。堆積部１０２には、上面の上方に供給部材４２が配置され、上面の内側に分散部１０１が配置される。堆積部１０２の底面に相当する領域は下方に開放される。分散部１０１は、堆積部１０２内にあって、ウェブ搬送部７０のメッシュベルト１２２の上方の面と対向する。堆積部１０２は、例えば、樹脂や金属などで形成される。

図示しない混合物は、管４０から－Ｘ方向に沿う流れＦ１にて供給部材４２の内部に導入され、供給部材４２を介して分散部１０１の内部に至る。混合物は、回転する回転部材１０１ａの後述する開口部や、回転部材１０１ａとドラム部１０１ｂとの間を通過することによってほぐされる。混合物中の複数の繊維は、絡み合った状態が解かれて単体に分離されて、ドラム部１０１ｂの網目を通過する。これにより、分散部１０１は、混合物に含まれる繊維および結合材などを堆積部１０２の内部に空気中に分散させる。

混合物は、分散部１０１の内部から堆積部１０２内の空気中に放出されて、重力およびサクション機構１１０の吸引力によってメッシュベルト１２２の上方に導かれる。そのため、混合物はメッシュベルト１２２の上方の面に、後述する第１基材Ｎ１を介して堆積する。つまり、堆積部１０２は、分散された繊維を含む混合物を堆積させてウェブＷを形成する。

図６に示すように、回転部材１０１ａは、回転軸部８１、および４つの羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄを含む。回転軸部８１は、円柱状の部材であって、円柱の高さ方向がＹ軸に沿って配置される。回転軸部８１の中心軸は、回転部材１０１ａの回転軸Ｏと一致する。回転軸部８１には、－Ｙ方向からの側面視にて、回転軸部８１から放射状に羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄが取り付けられる。

以下の説明では、羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄを総称して単に羽根部８３ということもある。本実施形態の回転部材１０１ａは４つの羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄを有するが、羽根部８３の数はこれに限定されない。

羽根部８３は、略長方形の板状部材であって、各々の長辺が回転軸部８１に沿って配置される。羽根部８３は、＋Ｙ方向の端部と、－Ｙ方向の端部とが、図示しない＋状部材を介して回転軸部８１に取り付けられる。各羽根部８３の回転軸部８１側の各長辺と、回転軸部８１との間には間隙がある。羽根部８３は、例えば、樹脂や金属などで形成される。

ここで、羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄは、回転軸Ｏに対して回転対称な構成である。そのため、以下の説明は羽根部８３ａについてのみ述べることとし、他の羽根部８３ｂ，８３ｃ，８３ｄの説明は省略する。

羽根部８３ａには複数の開口部８４が備わる。詳しくは、複数の開口部８４は、Ｙ軸に沿う方向に４列と、回転軸Ｏから放射方向に２列と、のマトリクス状に設けられる。各開口部８４は長辺がＹ軸に沿う略長方形である。

図１に戻り、ウェブ搬送部７０は、メッシュベルト１２２およびサクション機構１１０を備える。メッシュベルト１２２は、無端ベルトであって、４つの張架ローラー１２１によって張り架けられる。

メッシュベルト１２２は、サクション機構１１０による吸引を妨げず、ウェブＷなどを保持できる強度を具備する。メッシュベルト１２２は、例えば、金属や樹脂で形成される。メッシュベルト１２２が有するメッシュの穴径は、特に限定されないが、６０μｍ以上１２５μｍ以下が望ましい。

４つの張架ローラー１２１の少なくとも１つは、図示しないモーターによって回転駆動される。メッシュベルト１２２は、張架ローラー１２１の回転によって、上方の面が下流に向かって移動する。換言すれば、メッシュベルト１２２は、図１において時計回りに回動する。メッシュベルト１２２が回動することによって、後述する第１基材Ｎ１およびウェブＷが下流へ搬送される。

ウェブ搬送部７０の－Ｘ方向には、基材供給部７１が配置される。基材供給部７１は、ロール状の第１基材Ｎ１を回転可能に支持する。第１基材Ｎ１は、基材供給部７１からメッシュベルト１２２の上方の面へ連続的に供給される。

第１基材Ｎ１は、後述する第２基材Ｎ２との間にウェブＷを挟み込む。第１基材Ｎ１および第２基材Ｎ２には、例えば、織布や不織布が適用される。第１基材Ｎ１は、サクション機構１１０の吸引を妨げない構成であることが好ましい。例えば、第１基材Ｎ１および第２基材Ｎ２には、スパンボンド法にて製造されたポリエステル長繊維不織布が適用される。

シートＳは、第１基材Ｎ１、ウェブＷ、および第２基材Ｎ２が積層されて成るため、機械的強度が向上する。なお、シートＳにおいて、第１基材Ｎ１および第２基材Ｎ２は必須の構成ではなく、どちらか一方または両方を省いてもよい。

基材供給部７１がメッシュベルト１２２へ第１基材Ｎ１を供給すると、第１基材Ｎ１はメッシュベルト１２２上を＋Ｘ方向へ搬送される。第１基材Ｎ１は、搬送されながら、上方の面に堆積部１０２から混合物が降下して堆積する。これにより、第１基材Ｎ１の上方の面にウェブＷが連続的に形成される。メッシュベルト１２２は、第１基材Ｎ１と共にウェブＷを下流へ搬送する。

サクション機構１１０は分散部１０１の下方に配置される。サクション機構１１０は、メッシュベルト１２２上への混合物の堆積を促進させる。サクション機構１１０は、メッシュベルト１２２および第１基材Ｎ１が有する複数の穴を介して、堆積部１０２内の空気を吸引する。メッシュベルト１２２および第１基材Ｎ１の複数の穴は、空気を通し、混合物に含まれる繊維や結合材などを通し難い。分散部１０１から堆積部１０２の内側に放出された混合物は、空気と共に下方に吸引される。サクション機構１１０には、ブロアーなどの公知の吸引装置が採用される。

これにより、堆積部１０２内の混合物は、重力に加えてサクション機構１１０の吸引力によって第１基材Ｎ１の上方の面に堆積してウェブＷとなる。ウェブＷは、空気を比較的に多く含み、柔らかく膨らんでいる。ウェブＷは、メッシュベルト１２２によって、第１基材Ｎ１と共に下流へ搬送される。

堆積部１０２の＋Ｘ方向には、メッシュベルト１２２の上方のウェブＷと対向する位置に、センサー部２８５が設けられる。センサー部２８５は制御部２８に含まれる。

センサー部２８５は、堆積部１０２における繊維を含む混合物の堆積状態を検出する。具体的には、センサー部２８５はウェブＷの厚さを非接触にて測定する。図示を省略するが、センサー部２８５はＹ軸に沿って複数配列される。センサー部２８５は、ウェブＷの幅方向、すなわちＹ軸に沿う方向において、複数個所のウェブＷの厚さを測定する。ウェブＷは、下流に向けて搬送されながら、センサー部２８５によって複数個所の厚さが測定される。

ここで、ウェブＷを形成する混合物は、Ｙ軸に沿う方向に比較的に長い分散部１０１で分散される。そのため、従来技術にて形成されるウェブＷでは、Ｙ軸に沿う方向に厚さのばらつきが発生し易かった。

これに対して、シート製造装置１は、上述した供給部材４２を備える。そのため、ウェブＷのＹ軸に沿う方向の厚さのばらつきを低減することができる。これに加えて、シート製造装置１では、複数のセンサー部２８５が測定したウェブＷの厚さが制御部２８にて演算される。この演算結果などから送風部４１が発生させる気流の体積流量が調節される。これらより、上記厚さのばらつきがさらに低減される。体積流量の調節の詳細については後述する。

センサー部２８５には、公知のセンサーが適用可能である。センサー部２８５は、例えば、光学式の距離センサーである。

センサー部２８５の下流に、加湿器を配置してメッシュベルト１２２上のウェブＷに水を噴霧して加湿してもよい。これにより、ウェブＷに含まれる繊維や結合材などの飛散が抑えられる。また、加湿に用いる水に水溶性の添加剤などを含ませて、加湿と並行して添加剤をウェブＷに含侵させてもよい。

ウェブ搬送部７０の下流には、ダンサーローラー１４１が配置される。ウェブＷは、最も下流側の張架ローラー１２１から剥離された後、ダンサーローラー１４１に引き込まれる。ダンサーローラー１４１は下流における加工時間を確保する。詳しくは、成形部１５０での成形はバッチ処理となる。そのため、堆積部１０２から連続的に搬送されてくるウェブＷに対して、ダンサーローラー１４１を上下に移動させて成形部１５０に到達する時間を遅延させる。

ダンサーローラー１４１の下流、かつ成形部１５０の上流には、基材供給部７２が配置される。基材供給部７２は、ロール状の第２基材Ｎ２を回転可能に支持する。第２基材Ｎ２は、基材供給部７２からウェブＷの上方の面へ連続的に供給される。これにより、ウェブＷは、下方の第１基材Ｎ１と、上方の第２基材Ｎ２とに挟まれた状態で成形部１５０に送り出される。

成形部１５０は、加熱プレス装置であって、上基板１５２および下基板１５１を備える。成形部１５０は、第１基材Ｎ１、ウェブＷ、および第２基材Ｎ２を連続帳票状のシートＳに成形する。上基板１５２および下基板１５１は、ウェブＷを間に挟んで加圧すると共に、内蔵するヒーターによって加熱する。

ウェブＷは、加圧によって上下方向から圧縮されて密度が増し、加熱により結合材が溶融して繊維の間に濡れ広がる。この状態で加熱が終了して結合材が固化すると、繊維同士が結合材によって結合される。これにより、第１基材Ｎ１、ウェブＷ、および第２基材Ｎ２の３層から成る連続帳票状のシートＳが成形される。連続帳票状のシートＳは下流の裁断部１６０へ進む。

なお、成形部１５０では、加熱プレス装置に代えて、加熱ローラーおよび加圧ローラーを用いて連続的に成形を行ってもよい。この場合には、ダンサーローラー１４１を省いてもよい。

裁断部１６０は、シートＳを連続帳票状から単票状に裁断する。図示を省略するが、裁断部１６０は縦刃と横刃とを備える。縦刃および横刃は、例えばロータリーカッターなどである。また、ロータリーカッターに代えて超音波カッターなどを用いてもよい。

縦刃は、連続帳票状のシートＳを進行方向と沿う方向に切断する。横刃は、連続帳票状のシートＳを進行方向と交差する方向に切断する。シートＳは、略矩形の単票状に加工されてトレイ１７０に収容される。以上によりシートＳが製造される。

シートＳの用途としては、例えば、緩衝材、断熱材、吸音材、および液体吸収材などが挙げられる。シートＳは、比較的に薄手のシート状であることに限定されず、板状あるいは比較的に厚手のブロック状などであってもよい。また、シートＳには二次加工によって凹凸などを形成してもよい。

図７に示すように、制御部２８は、システムバス２８０、入力部２８１、表示部２８２、演算部２８３、記憶部２８４、センサー部２８５、および送風駆動部２８６を含む。これらの構成は、システムバス２８０を介して互いに電気的に接続される。制御部２８は、例えば、シート製造装置１の主基板に設けられる。

センサー部２８５は、複数のセンサー部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅを有する。センサー部２８５は、上述した堆積部１０２におけるウェブＷの繊維の堆積状態を検出する。詳しくは、５つのセンサー部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅは、この順番にて－Ｙ方向から＋Ｙ方向へＹ軸に沿って配列される。５つのセンサー部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅの各々は、ウェブＷの対応する領域の厚さを測定する。センサー部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅが各々測定した厚さを比較することにより、ウェブＷの幅方向の厚さのばらつきが明確になる。

センサー部２８５によるウェブＷの厚さの測定は、形成されるウェブＷに対して、連続的に行われてもよく、断続的に行われてもよく、任意のタイミングで行われてもよい。なお、センサー部２８５の数は５つに限定されない。

送風駆動部２８６は送風部４１と電気的に接続される。送風駆動部２８６は送風部４１を駆動する。送風駆動部２８６を介して、送風部４１が管４０に発生させる気流の体積流量が変更される。ウェブＷの幅方向の厚さに大きなばらつきが生じた場合に、送風部４１が発生させる気流の速度、すなわち体積流量を調節して、上記ばらつきを低減することができる。

入力部２８１は、送風部４１の状態である体積流量を含むユーザー設定を受け付ける。シート製造装置１の操作者は、入力部２８１を介して、送風部４１の体積流量を任意に変更することが可能である。送風部４１が発生させる気流の体積流量は、サクション機構１１０の吸引流量未満とすることが好ましい。上記体積流量は、特に限定されないが、例えば１８ｍ³／分から２３ｍ³／分の範囲で変更される。

記憶部２８４は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＲＯＭには、演算部２８３が実行する各種制御プログラムなどが格納される。ＲＡＭには一時的にデータが格納される。記憶部２８４は、体積流量などに関するユーザー設定、５つのセンサー部２８５が測定したウェブＷの堆積状態、および上記送風部４１の状態が含まれるデータなどを記憶する。

演算部２８３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、シート製造装置１の全体の制御を司る。特に、演算部２８３は、記憶部２８４が記憶する上記データを演算して、送風部４１の体積流量を変更させる指示を出す。

表示部２８２は、上記データを表示して操作者に告知する。表示部２８２は、例えば液晶表示装置であり、入力部２８１と一体化されたタッチパネル方式の表示装置であってもよい。

制御部２８による送風部４１の制御方法には、大別して２つの方法がある。そのうちの第１の方法は、図８に示すように送風部４１の制御条件、すなわち体積流量の設定値の是非を操作者が判断するものである。第１の方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ７を備える。

工程Ｓ１では、５つのセンサー部２８５によって各領域のウェブＷの厚さが測定される。測定結果は、各センサー部２８５から演算部２８３に送信される。

工程Ｓ２では、演算部２８３にて、上記測定結果およびこのときの送風部４１の状態を含むデータが演算される。これにより、ウェブＷの厚さのばらつきを低減するための送風部４１の体積流量が解析、計算される。導き出された推奨される送風部４１の制御条件は、演算部２８３から表示部２８２に送信される。

演算部２８３におけるデータ演算は、初回の場合のみシート製造装置１の出荷前にＲＯＭに保存されたデータテーブルを参照して行われる。２回目以降のデータ演算は、上記データテーブル、および初回以降にＲＡＭに記憶されたデータの双方を参照して行われる。

工程Ｓ３では、表示部２８２にて、推奨される制御条件である送風部４１の体積流量が操作者に提示される。

工程Ｓ４では、操作者が推奨された制御条件の是非を判断する。操作者が推奨された制御条件を是と判断して採用する場合には、工程Ｓ６へ進む。操作者が推奨された制御条件を非と判断して修正する場合には、工程Ｓ５へ進む。

工程Ｓ５では、操作者が入力部２８１から修正した制御条件を入力する。修正した制御条件は、入力部２８１から記憶部２８４に送信される。

なお、工程Ｓ５における修正した条件は、副制御部によって自動的に入力されてもよい。詳しくは、副制御部は、例えば、パーソナルコンピューターやスマートフォンなどの情報端末に備わる。情報端末は制御部２８と情報の送受信が可能に接続される。情報端末の副制御部は副演算部および副記憶部を含む。副記憶部は、過去に操作者が修正、入力した制御条件、および制御部２８の表示部２８２が表示した表示内容を学習、記憶する。これにより、工程Ｓ５において、副制御部が過去の制御条件や表示内容から修正した制御条件を判断して、操作者に代わって自動的に制御部２８へ入力してもよい。

工程Ｓ６では、操作者が是と判断した制御条件、または修正された制御条件が記憶部２８４のＲＡＭに記憶される。

工程Ｓ７では、制御条件が反映されて、送風駆動部２８６が送風部４１を駆動して体積流量が変更される。

制御部２８による送風部４１の制御方法のうち第２の方法は、図９に示すように、送風部４１の体積流量の制御条件の是非を操作者が判断しない自動モードである。第２の方法は、工程Ｓ１１から工程Ｓ１４を備える。

工程Ｓ１１では、５つのセンサー部２８５によって各領域のウェブＷの厚さが測定される。測定結果は、各センサー部２８５から演算部２８３に送信される。

工程Ｓ１２では、演算部２８３にて、上記測定結果およびこのときの送風部４１の状態を含むデータが演算される。これにより、ウェブＷの厚さのばらつきを低減するための制御条件が解析、計算される。

このとき、演算部２８３におけるデータ演算は、初回の場合のみシート製造装置１の出荷前にＲＯＭに保存されたデータテーブルを参照して行われる。２回目以降のデータ演算は、上記データテーブル、および初回以降にＲＡＭに記憶されたデータの双方を参照して行われる。

工程Ｓ１３では、導き出された制御条件が記憶部２８４のＲＡＭに記憶される。工程Ｓ１４では、導き出された制御条件が反映されて、送風部４１の体積流量が変更される。

なお、上述した第１の方法および第２の方法は、操作者によって選択可能とする。以上により、制御部２８によって送風部４１が制御される。

本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

ウェブＷの厚さのばらつきを低減することができる。詳しくは、衝突部４２２への衝突によって、混合物の移動速度が低下すると共に、混合物の移動方向が分散して偏りが生じ難くなる。これにより、堆積部１０２にて繊維を含む混合物が比較的均一に堆積する。すなわち、ウェブＷの厚さのばらつきを低減するシート製造装置１を提供することができる。

ユーザー設定や混合物に含まれる繊維の堆積状態に応じて、送風部４１の状態である送風部４１が発生させる気流の体積流量が適切な条件に変更される。これによって、混合物が衝突部４２２に衝突する速度がきめ細やかに調節されるため、堆積部１０２にて堆積する混合物の偏りをよりいっそう抑制することができる。表示部２８２の表示を参照してユーザー設定を入力することが可能となるため、ユーザーの利便性が向上する。また、操作者の判断や入力を省く自動モードを備えるため、操作者の利便性がさらに向上する。

２．実施例
以下、実施例を示して、本発明の効果をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

まず、上述したシート製造装置１を用いて、管４０の断面積に対するレデューサー部４２１の断面積を変えてウェブＷを作製した。ウェブＷのＹ軸に沿う方向の厚さを５つのセンサー部２８５にて測定して、最も厚い測定値と最も薄い測定値との差をウェブＷの厚さのばらつきとして、シートＳの均一性を評価した。上記の差を以下の判定基準にしたがって評価して、評価結果を図１０に示した。
評価基準
Ａ ：ウェブＷの厚さのばらつきが±２０％未満である。
Ｂ ：ウェブＷの厚さのばらつきが±１０％以上±１５％未満である。
Ｃ ：ウェブＷの厚さのばらつきが±５％以上±１０％未満である。

図１０に示すように、管４０の断面積に対するレデューサー部４２１の断面積が１．０倍である場合、および５．０倍である場合に、シートＳの均一性はＢ評価となった。また、上記倍率が２．０倍である場合には、Ｃ評価となった。

１…シート製造装置、２８…制御部、４０…供給部としての管、４１…送風部、１０２…堆積部、２８１…入力部、２８２…表示部、２８３…演算部、２８４…記憶部、２８５，２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅ…センサー部、２８６…送風駆動部、４２１…レデューサー部、４２２…衝突部、４２３…ダクト部、Ｗ…ウェブ、θ…仮想中心角。

Claims (7)

1. 繊維を含む材料を供給する供給部と、
   前記供給部から移動してくる前記材料が衝突する衝突部と、
   前記衝突部の下流に配置され、前記材料を堆積させてウェブを形成する堆積部と、を有することを特徴とするシート製造装置。
2. 前記供給部と前記衝突部との間に配置されるレデューサー部を有し、
   前記レデューサー部の断面積は、前記供給部の断面積よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のシート製造装置。
3. 前記供給部の前記断面積に対して、前記レデューサー部の前記断面積は、１倍以上５倍以下であることを特徴とする、請求項２に記載のシート製造装置。
4. 前記衝突部の平面形状は、略扇形であり、
   前記平面形状の仮想中心角は、２０°から４５°であることを特徴とする請求項１に記載のシート製造装置。
5. 前記衝突部と前記堆積部との間に配置されるダクト部を有し、
   前記ダクト部の断面幅は、前記衝突部において前記ダクト部と接続される領域の断面幅よりも狭いことを特徴とする、請求項１に記載のシート製造装置。
6. 前記ダクト部の断面幅は、１５ｍｍから４５ｍｍであり、
   前記衝突部において前記ダクト部と接続される前記領域の断面幅は、１５ｍｍから４５ｍｍであることを特徴とする、請求項５に記載のシート製造装置。
7. 制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記堆積部における前記繊維の堆積状態を検出するセンサー部と、
   前記材料を前記供給部へ供給する送風部を駆動する送風駆動部と、
   前記送風部の状態を含むユーザー設定を受け付ける入力部と、
   前記ユーザー設定、前記堆積状態、および前記送風部の状態が含まれるデータを記憶する記憶部と、
   前記記憶部が記憶する前記データを演算して、前記送風部の状態を変更させる指示を出す演算部と、
   前記データを表示する表示部と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシート製造装置。

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