JP2024024818A - シート製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブの面内方向における水分量を均一化する。【解決手段】シート製造装置は、繊維を含む材料からシートを製造するシート製造装置であって、前記繊維を含む材料を気流によって堆積させてウェブを形成する堆積部と、前記ウェブの一方面と接触して当該ウェブを保持する搬送ベルトを備えるウェブ搬送部と、前記搬送ベルトの前記一方面と対向するように設けられ、前記ウェブの他方面の側から水分を付与する加湿部と、前記搬送ベルトを挟んで前記加湿部と対向するように設けられた吸引部と、を備え、前記吸引部は、空気を吸引するための複数の吸引口を有し、前記加湿部は、加湿空気を排出する排出口を有し、前記複数の吸引口のうち第１吸引口と前記排出口とが互い対面するように配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、シート製造装置に関する。

従来、特許文献１に示すように、メッシュベルト上に繊維を含む材料を堆積させてウェブを形成する堆積部と、堆積部のウェブ搬送方向下流に配置され、ウェブを加湿する加湿部と、加湿部のウェブ搬送方向下流に配置され、ウェブをメッシュベルトから剥がしながら下流に搬送する搬送部と、搬送部のウェブ搬送方向下流に配置され、ウェブを加圧する加圧ローラーと、を含むシート製造装置が知られている。

特開２０１９－４４２８４号公報

しかしながら、上記シート製造装置では、堆積された繊維からなるウェブの一方面側から、加湿部によって加湿を行いつつ、ウェブを下流に搬送する。この際、加湿部から排出される加湿空気の気流が不安定になることがあり、それによってウェブの面内方向おける水分量が場所によって不均一となることがある。この結果、シート面内に強度のばらつきが生じ、シートの品質を確保することができない、という課題がある。

シート製造装置は、繊維を含む材料からシートを製造するシート製造装置であって、前記繊維を含む材料を気流によって堆積させてウェブを形成する堆積部と、前記ウェブの一方面と接触して当該ウェブを保持する搬送ベルトを備えるウェブ搬送部と、前記搬送ベルトの前記一方面と対向するように設けられ、前記ウェブの他方面側から水分を付与する加湿部と、前記搬送ベルトを挟んで前記加湿部と対向するように設けられた吸引部と、を備え、前記吸引部は、空気を吸引するための複数の吸引口を有し、前記加湿部は、加湿空気を排出する排出口を有し、前記複数の吸引口のうち第１吸引口と前記排出口とが互い対面するように配置されている。

シート製造装置の構成を示す模式図。 ウェブ搬送部の周辺の構成を示す一部拡大図。 ウェブ搬送部及び空気噴射部を＋Ｚ方向に見た図。 加湿部を－Ｚ方向に見た図。 ウェブ搬送部及び空気噴射部の作用を示す模式図。 ウェブ搬送部及び空気噴射部の作用を示す模式図。 ウェブ搬送部及び空気噴射部の作用を示す模式図。

まず、シート製造装置１の構成について説明する。シート製造装置１は、シートＳを形成する装置である。
図１に示すように、シート製造装置１は、例えば、供給部１０と、粗砕部１１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、ウェブ搬送部８０と、加湿部９０と、空気噴射部１００と、シート形成部１１０と、切断部１２０と、を含む。さらに、シート製造装置１は、上記各部の駆動機構を制御する制御部（プロセッサー）を備える。

供給部１０は、粗砕部１１に原料を供給する。供給部１０は、例えば、粗砕部１１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、各種繊維を含む材料である。

繊維としては、特に限定されず、広範な繊維材料を用いることができる。繊維としては、天然繊維（動物繊維、植物繊維）、化学繊維（有機繊維、無機繊維、有機無機複合繊維）などを例示できる。繊維は、更に詳しくは、セルロース、絹、羊毛、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、広葉樹等からなる繊維等が挙げられ、これらを単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよいし、精製などを行った再生繊維として用いてもよい。

繊維の原料としては、例えば、パルプ、古紙、古布等が挙げられる。また、繊維は、各種の表面処理がされていてもよい。また、繊維の材質は、純物質であってもよいし、不純物及びその他の成分など、複数の成分を含む材質であってもよい。また、繊維として、古紙やパルプシートなどを乾式で解繊した解繊物を用いてもよい。

繊維の長さは、特に限定されないが、独立した１本の繊維で、その繊維の長手方向に沿った長さは、１μｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは、２μｍ以上３ｍｍ以下、より好ましくは３μｍ以上２ｍｍ以下である。

シート製造装置１では、加湿部９０において水分を付与するので、水素結合を形成する能力のある繊維を用いると、形成されるシートＳの機械的強度を高めることができる。そのような繊維としては、セルロースが挙げられる。

シートＳにおける繊維の含有量は、例えば、５０質量％以上９９．９質量％以下、好ましくは、６０質量％以上９９質量％以下、より好ましくは７０質量％以上９９質量％以下である。混合物を形成する際に配合を行うことで、このような含有量とすることができる。

粗砕部１１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１１は、粗砕刃１２を有し、粗砕刃１２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１１としては、例えば、シュレッダーを用いる。粗砕部１１によって裁断された原料は、ホッパー１４で受けてから管１５を介して、解繊部２０に移送される。

解繊部２０は、粗砕部１１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する。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１６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、を有する。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又は粒子、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１７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１８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１７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、を有する。

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には、選別部４０の開口を通過した第１選別物が堆積される。メッシュベルト４６は、張架ローラー４７によって張架され、第１選別物を通し難く空気を通す構成である。メッシュベルト４６は、張架ローラー４７が自転することによって移動する。メッシュベルト４６が連続的に移動しながら、選別部４０を通過した第１選別物が連続的に降り積もることにより、メッシュベルト４６上にウェブＶが形成される。

サクション機構４８は、メッシュベルト４６の下方に設けられている。サクション機構４８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４８によって、選別部４０により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。これにより、選別部４０からの排出速度を大きくすることができる。

ウェブＶは、選別部４０及び第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１７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。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、を有する。突部４９ｂは、例えば、板状の形状を有する。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繊維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る。これにより、メッシュベルト４６が突部４９ｂによって摩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、結着剤と、を混合する。混合部５０は、例えば、結着剤を供給する結着剤供給部５２と、第１選別物と結着剤とを搬送する管５４と、ブロアー５６と、を有する。図示の例では、結着剤は、結着剤供給部５２からホッパー１９を介して管５４に供給される。管５４は、管１７に接続される。

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選別物と結着剤とを混合させながら、搬送することができる。なお、第１選別物と結着剤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。

結着剤供給部５２としては、スクリューフィーダーや、ディスクフィーダーなどを用いる。

結着剤供給部５２から供給される結着剤は、例えば、澱粉またはデキストリンである。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、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、アセチル化アジピン酸架橋澱粉、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。また、変性澱粉としてのデキストリンは、澱粉を加工又は変性して得られるものを好適に用いることができる。

シート製造装置１において、結着剤として澱粉またはデキストリンを用いることにより、水分が付与された後に加圧加熱されることで、結着剤の糊化、及び、繊維間の水素結合の少なくとも一方が生じ、シートＳに十分な強度を持たせることができる。一方、繊維間の水素結合のみでシートＳに十分な強度を持たせることができる場合は、結着剤を用いずにシートＳを製造することもできる。結着剤を用いずにシートＳを製造する場合、シート製造装置１は結着剤供給部５２を備えていなくてもよい。

シートＳにおける澱粉またはデキストリンの含有量は、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。混合物を形成する際に配合を行うことで、このような含有量とすることができる。

なお、結着剤供給部５２では、結着剤に加え、製造されるシートＳの種類に応じて、繊維を着色するための着色剤や、繊維の凝集や結着剤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、絡み合った繊維をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。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、を有する。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又は粒子を降らせる。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。

堆積部６０は、第２ウェブ形成部７０を備える。第２ウェブ形成部７０は、ドラム部６１を通過した混合物を堆積して、ウェブＷを形成する。第２ウェブ形成部７０は、例えば、第１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、を有する。

第１メッシュベルト７２には、堆積部６０の開口を通過した混合物が堆積される。第１メッシュベルト７２は、張架ローラー７４によって張架され、混合物を通し難く空気を通す構成である。第１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。第１メッシュベルト７２が連続的に移動しながら、堆積部６０を通過した混合物が連続的に降り積もることにより、第１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、第１メッシュベルト７２の下方に設けられる。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、ドラム部６１により空気中に分散された混合物を第１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、落下中に繊維や結着剤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。なお、堆積部６０の機構は、上述の実施形態で例示したものに限られることなく、エアレイド法において用いられる各種の繊維堆積機構が適用可能である。

第１メッシュベルト７２上におけるウェブＷの搬送方向の下流側にはウェブ搬送部８０が配置される。ウェブ搬送部８０は、第１メッシュベルト７２上のウェブＷを、第１メッシュベルト７２から剥がしてシート形成部１１０に向けて搬送する。
図２に示すように、ウェブ搬送部８０は、搬送ベルトとしての第２メッシュベルト８１と、複数のローラー８２と、吸引部としてのサクション機構８３と、を有する。第２メッシュベルト８１は、複数のローラー８２によって張架され、空気を通す構成となっている。第２メッシュベルト８１は、ローラー８２の自転により回転駆動可能に構成される。サクション機構８３は、第２メッシュベルト８１を挟んでウェブＷに対して対向する位置に配置される。サクション機構８３は、吸気ファン８６（本実施形態では、第１吸気ファン８６ａ、第２吸気ファン８６ｂ、第３吸気ファン８６ｃ）を備え、吸気ファン８６の吸引力によって第２メッシュベルト８１に上向きの気流を発生させる。この気流によってウェブＷを吸引する。

さらに詳細には、サクション機構８３は、空気を吸引するための複数の吸引口８４を有する。本実施形態の吸引口８４は、第１吸引口８４ａと第２吸引口８４ｂと第３吸引口８４ｃとで構成される。第２吸引口８４ｂは、第１吸引口８４ａに対して、第２メッシュベルト８１の搬送方向において隣り合うように設けられる。本実施形態では、第２吸引口８４ｂは、第１吸引口８４ａの－Ｙ方向に配置される。第３吸引口８４ｃは、第１吸引口に隣り合う位置（＋Ｙ方向）に設けられる。すなわち、本実施形態の第１吸引口８４ａは、第２メッシュベルト８１の搬送方向において第２吸引口８４ｂと第３吸引口８４ｃとの間に位置する。

また、サクション機構８３は、第１吸引口８４ａに接続された第１吸引ダクト８５ａと、第２吸引口８４ｂに接続された第２吸引ダクト８５ｂと、第３吸引口８４ｃに接続された第３吸引ダクト８５ｃと、を有する。
第１吸引ダクト８５ａは、第１吸引口８４ａを形成する壁部によって区画された流路である。そして、第１吸引ダクト８５ａには第１吸気ファン８６ａが配置される。
また、各吸引口８４は、図３に示すように、＋Ｚ方向に見て、Ｘ軸に沿って延在する細長の板状部材と当該板状部材に形成された複数の貫通孔８８とで構成される。第１吸気ファン８６ａの駆動によって複数の貫通孔８８から第１吸引ダクト８５ａを通して空気が吸引される。
第２吸引ダクト８５ｂは、第２吸引口８４ｂを形成する壁部によって区画された流路である。第２吸引ダクト８５ｂは、第１ダクト８５ａに対して搬送方向において隣り合うように設けられる。そして、第２吸引ダクト８５ｂには第２吸気ファン８６ｂが配置される。第２吸気ファン８６ｂの駆動によって複数の貫通孔８８から第２吸引ダクト８５ｂを通して空気が吸引される。
第３吸引ダクト８５ｃは、第３吸引口８４ｃを形成する壁部によって区画された流路である。第３吸引ダクト８５ｃは、第１ダクト８５ａに対して搬送方向において隣り合うように設けられる。そして、第３吸引ダクト８５ｃには第３吸気ファン８６ｃが配置される。第３吸気ファン８６ｃの駆動によって複数の貫通孔８８から第３吸引ダクト８５ｃを通して空気が吸引される。
各吸引口８４ａ，８４ｂ，８４ｃに接続された各吸引ダクト８５ａ，８５ｂ，８５ｃに区分けすることで各吸引口８４ａ，８４ｂ，８４ｃにおける空気の吸引量を安定させることができる。

また、第１吸気ファン８６ａと第２吸気ファン８６ｂと第３吸気ファン８６ｃとは個別に制御される。本実施形態では、第１吸気ファン８６ａの吸気量が第２吸気ファン８６ｂの吸気量よりも大きくなるように制御される。また、第２吸気ファン８６ｂの吸気量と第３吸気ファン８６ｃの吸気量とはほぼ同じとなるように制御される。

これにより、ウェブＷを第１メッシュベルト７２から剥がし、第１メッシュベルト７２から剥がされたウェブＷの上面である一方面Ｗａを、第２メッシュベルト８１に接触させることができる。そして、ウェブＷの一方面Ｗａが、第２メッシュベルト８１に接触して、ウェブＷが保持された状態で搬送される。

ウェブ搬送部８０の下方には加湿部９０が配置される。加湿部９０は、第２メッシュベルト８１と対向するように配置される。加湿部９０は、第２メッシュベルト８１に接触しているウェブＷの下面である他方面Ｗｂに向けて水分を付与する。加湿部９０では、水分として、加湿空気（例えば、水蒸気やミスト）をウェブＷに付与する。

図２に示すように、加湿部９０は、水を貯留可能な容器９１と、当該容器９１の底部に配置された圧電振動子９２と、を備える。容器９１の上部には加湿空気を排出する排出口９３が形成される。排出口９３が、ウェブＷの他方面Ｗｂ側に向くように容器９１が配置される。圧電振動子９２を駆動させることで、水中に超音波が発生し、容器９１内にミスト（加湿空気）が発生する、発生したミストは容器９１の排出口９３を介してウェブＷに供給される。ウェブＷの下方から水分を付与することで、加湿部９０やその付近に結露が発生した場合でも、水滴がウェブＷに落下することがない。すなわち、例えば、ウェブＷに対して上方から水分を付与した場合、加湿部９０やその付近に水分が付着し、水滴として落下し、水滴がウェブＷに付着するおそれがある。この場合、ウェブＷに対する水分の付与が不均一となる。しかしながら、本実施形態では水滴の落下等が抑制され、シートＳの品質に影響を及ぼすことを避けられる。

また、図４に示すように、加湿部９０の排出口９３は、－Ｚ方向に見て、Ｘ軸に沿って延在する細長の矩形である。排出口９３には金網９４が配置され、容器９１内へのごみ等の進入を抑制する。

ここで、サクション機構８３は、第２メッシュベルト８１を挟んで加湿部９０と対向する位置に配置される。そして、本実施形態では、第１吸引口８４ａと排出口９３とが互いに対面するように配置される。そして、第１吸引ダクト８５ａは加湿部９０から排出された加湿空気を吸引する。これにより、排出口９３から排出された加湿空気は、排出口９３に対面して配置された第１吸引口８４ａから第１吸引ダクト８５ａを通じて吸引される。加湿空気は第１吸引口８４ａに吸引されることによって、加湿空気の気流が安定した状態で、加湿空気がウェブＷを通過する。これによってウェブＷの面内方向に対して付与される水分量が均一化される。

また、第１吸引口８４ａと排出口９３との各開口形状および大きさが同じである。具体的には、第１吸引口８４ａ及び排出口９３は平面視において矩形を成し、Ｘ軸に沿った寸法及びＹ軸に沿った寸法がほぼ同じである。
このため、例えば、排出口９３から排出される加湿空気を、当該排出口９３の大きさよりも大きい吸引口から吸引した場合、吸引口のうち、排出口９３の周辺を含む他の領域の空気も吸引してしまう。このため、各吸引口における吸引抵抗がばらつき、排出口９３直上のウェブＷを通過する加湿空気の風量がばらついてしまう。本実施形態では、第１吸引口８４ａと第２吸引口８４ｂと第３吸引口８４ｃとは、それぞれ第１吸引ダクト８５ａ、第２吸引ダクト８５ｂ、第３吸引ダクト８５ｃに接続されており、それぞれ独立して機能する。そして、第１吸引口８４ａと排出口９３との各開口形状と及び大きさを同じとすることで、排出口９３直上のウェブＷを通過する加湿空気の風量が一定となる。これにより、ウェブＷの面内方向における水分量が均一化され、シート面内の強度のばらつきを抑え、シートの品質を確保することができる。

また、第２吸引ダクト８５ｂ及び第３吸引ダクト８５ｃは、吸気によってウェブＷを第２メッシュベルト８１に密着させる。従って、サクション機構８３は、ウェブＷを第１メッシュベルト７２から剥がして第２メッシュベルト８１に吸着させる機能と、ウェブＷの厚さ方向に水分を付与する機能とを備える。従って、シート製造装置１の構成を簡素化できる。

加湿部９０において水分が付与されたウェブＷの含水率は、好ましくは１２質量％以上４０質量％以下である。規定のウェブ含水率により、繊維間の水素結合を効果的に形成でき、シートＳの強度を増加させることができる。

ウェブ搬送部８０及び加湿部９０の下流にはシート形成部１１０が配置される。水分が付与されたウェブＷは、シート形成部１１０へと搬送される。

ここで、ウェブ搬送部８０におけるシート形成部１１０側に位置する端部に空気噴射部１００が設けられる。空気噴射部１００は、ウェブＷに対して圧縮空気を噴射する。
図２に示すように、空気噴射部１００は、ウェブ搬送部８０における複数のローラー８２の中でシート形成部１１０に最も近い位置に設けられた出口側ローラー８２ａに隣接する位置に設けられる。さらに詳細には、空気噴射部１００は、サクション機構８３の搬送方向の下流端部と出口側ローラー８２ａとの間に配置される。これにより、第２メッシュベルト８１からウェブＷを効率よく剥がすことができる。

空気噴射部１００は、空気を圧縮する圧縮部（図示省略）と、圧縮された空気を排出するノズル１０１とを有する。ノズル１０１は、出口側ローラー８２ａに隣接する位置であり、かつ第２メッシュベルト８１と対面する位置に設けられる。これにより、第２メッシュベルト８１から剥がれたウェブＷをシート形成部１１０に搬送させることができる。
ノズル１０１は、＋Ｚ方向に見て、Ｘ軸に沿って延在する細長の開口を有する（図３）。ノズル１０１のＸ軸に沿った長さ寸法は、ウェブ搬送部８０によって搬送されるウェブＷのＸ軸に沿った長さ寸法とほぼ同じである。
そして、空気噴射部１００は、ウェブＷの第２メッシュベルト８１に接触している一方面Ｗａに対して圧縮空気を噴射する。ノズル１０１からウェブＷのＸ軸に沿った方向の全体に対して圧縮空気が噴射される。

ウェブ搬送部８０の第２メッシュベルト８１に接触しながら搬送されるウェブＷは、加湿部９０によって水分を付与されるので、第２メッシュベルト８１に対する粘着力が高まり、第２メッシュベルト８１にウェブＷが張り付いてしまう。そして、第２メッシュベルト８１から重力のみでウェブＷが剥がれない場合、ウェブＷがシート形成部１１０に円滑に搬送されず、ウェブＷの搬送不良やウェブＷに損傷が発生してしまう。
本実施形態によれば、シート形成部１１０の搬送方向の手前でウェブＷに向けて圧縮空気を噴射することで、第２メッシュベルト８１は下方に向けて押し圧される。これにより、ウェブＷが第２メッシュベルト８１から剥離され、ウェブＷを円滑にシート形成部１１０に引き渡すことができる。従って、ウェブＷの搬送不良やウェブの損傷を抑制できる。

シート形成部１１０は、水分が付与され、第２メッシュベルト８１から剥がされたウェブＷに対して加熱及び加圧のうち少なくとも一方の処理を行うことでシートＳを形成する。本実施形態のシート形成部１１０は、水分が付与されたウェブＷを加圧すると同時に加熱する。これにより、ウェブＷに含まれる水分が温度上昇した後に蒸発するとともに、ウェブＷの厚さが薄くなって繊維密度が高められる。熱により水分と結着剤とが温度上昇し、圧力により繊維密度が高まることにより、結着剤が糊化し、その後水分が蒸発することにより糊化した結着剤を介して複数の繊維同士が結着する。さらに、熱により水分が蒸発し、圧力により繊維密度が高まることにより、水素結合によって複数の繊維が結着する。これにより、機械的強度がより良好なシート状のシートＳを形成することができる。

本実施形態のシート形成部１１０は、ウェブＷを加圧加熱する加圧加熱部１１４を有する。加圧加熱部１１４は、例えば、加熱ローラー、熱プレス成形機を用いて構成できる。図示の例では、加圧加熱部１１４は、加熱ローラー対１１６で構成される。加熱ローラー対１１６では、ウェブＷの温度が、６０℃以上１００℃以下となるように加熱する。また、加熱ローラー対１１６によって、ウェブＷに対して圧力を加え、ウェブＷを薄くし、ウェブＷにおける繊維密度が高まる。ウェブＷに加えられる圧力は、好ましくは０．１Ｍｐａ以上１５ＭＰａ以下、より好ましくは０．２Ｍｐａ以上１０ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．４Ｍｐａ以上８ＭＰａ以下である。このような圧力の範囲であれば、繊維の劣化が抑制でき、製造したシートＳを解繊した解繊物を原料にして再び強度の良好なシートＳを製造することができる。
なお、加熱ローラー対１１６の数は、特に限定されない。加熱ローラー対１１６により、ウェブＷに対して加圧及び加熱を同時に行うことができる。また、シート製造装置１の構成を簡素化できる。
また、シート形成部１１０は、加圧ローラーや搬送ベルト（例えば、メッシュベルト）を含む構成であってもよい。

図１に示すように、切断部１２０は、シート形成部１１０によって形成されたシートＳを切断する。図示の例では、切断部１２０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１２２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１２４と、を有する。第２切断部１２４は、第１切断部１２２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が形成される。切断された単票のシートＳは、排出受け部１３０に排出される。なお、本発明のシート製造装置によって製造されるシートＳは、印刷等に用いられる厚さ０．１ｍｍ前後の薄手のシートだけでなく、１０～３０ｍｍ程度の厚さを有し、緩衝材や断熱材など様々な用途に適用可能なシート状の成形物も含む。

次に、ウェブ搬送部８０及び空気噴射部１００の作用について説明する。
図５Ａに示すように、堆積部６０によって第１メッシュベルト７２上に堆積されたウェブＷが搬送方向に沿って搬送される。そして、ウェブ搬送部８０のサクション機構８３によって第２メッシュベルト８１に上向きの気流を発生させ、ウェブＷを吸引する。具体的には、まず、第２吸引口８４ｂからの吸気により、ウェブＷは第１メッシュベルト７２から剥がされ、ウェブＷの一方面Ｗａが第２メッシュベルト８１に接触した状態で搬送される。

次いで、図５Ｂに示すように、ウェブ搬送部８０によって搬送されるウェブＷに対して加湿部９０から水分（加湿空気）が付与される。すなわち、本実施形態では、ウェブＷの搬送期間中にウェブＷに水分が付与される。
加湿部９０の排出口９３から排出された加湿空気は、排出口９３の上方に配置された第１吸引口８４ａから吸引される。加湿空気は、ウェブＷを介して第１吸引口８４ａから吸引されるので、ウェブＷの厚さ方向に均一して水分を付与することができる。
なお、第１吸引口８４ａからの吸気によって、ウェブＷも吸引され、ウェブＷの一方面Ｗａが第２メッシュベルト８１に接触した状態で搬送される。

次いで、図５Ｃに示すように、水分が付与されたウェブＷは第３吸引口８４ｃからの吸気により、ウェブＷの一方面Ｗａが第２メッシュベルト８１に接触した状態で搬送される。その後、ウェブＷは、水分の付与より粘着力が増すため、第２メッシュベルト８１に密着した状態で搬送される。
次いで、空気噴射部１００は、ウェブＷの先端が出口側ローラー８２ａと対向する位置を通過するタイミングで、ウェブＷの一方面Ｗａに向けてノズル１０１から圧縮空気を噴射する。圧縮空気の噴射タイミングは、例えば、第２メッシュベルト駆動時間や検知センサー等により制御される。
これにより、シートＷの先端が第２メッシュベルト８１から剥がれ、下方に垂れ下がる。そして、第２メッシュベルト８１から剥がされたウェブＷの先端はシート形成部１１０の加熱ローラー対１１６にニップされる。ウェブＷの先端が加熱ローラー対１１６にニップされた後に、圧縮空気の噴射を停止する。
なお、空気噴射部１００から圧縮空気を噴射するタイミングは、シートＳの製造条件等により適宜設定可能である。例えば、ウェブＷの先端が出口側ローラー８２ａに到達する少し前から数秒間噴射してもよい。また、空気噴射部１００から噴射する圧縮空気の圧力や噴射時間等は、適宜設定可能である。

以上、本実施形態によれば、加湿部９０の排出口９３から排出された加湿空気は、排出口９３に対面して配置された第１吸引口８４ａからの吸引力によって吸引される。これにより、加湿空気はウェブＷを介して第１吸引口８４ａに吸引されるので、ウェブＷの面内方向における水分量が均一となり、面内のシートＳの強度のばらつきを抑え、シートＳの品質を確保することができる。
また、第１吸引口８４ａと排出口９３との各開口形状と及び大きさを同じとすることで、排出口９３直上のウェブＷを通過する加湿空気風量が一定となる。これにより、ウェブＷの面内方向における水分量の均一化を図ることができる。

なお、本発明のシート製造装置１において、選別部４０から排出された繊維を混合部５０に直接供給する構成としてもよい。この場合、第１ウェブ形成部４５及び回転体４９は不要である。そして、選別部４０から排出された繊維からウェブVが形成されることなく、当該繊維がそのまま混合部５０に供給されることになる。

１…シート製造装置、１０…供給部、１１…粗砕部、１２…粗砕刃、１４…ホッパー、１５，１６，１７，１８…管、１９…ホッパー、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…張架ローラー、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…結着剤供給部、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…第１メッシュベルト、７４…張架ローラー、７６…サクション機構、８０…ウェブ搬送部、８１…第２メッシュベルト、８２…ローラー、８２ａ…出口側ローラー、８３…サクション機構、８４…吸引口、８４ａ…第１吸引口、８４ｂ…第２吸引口、８４ｃ…第３吸引口、８５ａ…第１吸引ダクト、８５ｂ…第２吸引ダクト、８５ｃ…第３吸引ダクト、８６…吸気ファン、８６ａ…第１吸気ファン、８６ｂ…第２吸気ファン、８６ｃ…第３吸気ファン、８８…貫通孔、９０…加湿部、９１…容器、９２…圧電振動子、９３…排出口、９４…金網、１００…空気噴射部、１０１…ノズル、１１０…シート形成部、１１４…加圧加熱部、１１６…加熱ローラー対、１２０…切断部、１２２…第１切断部、１２４…第２切断部、１３０…排出受け部、Ｗ…ウェブ、Ｗａ…一方面、Ｗｂ…他方面、Ｓ…シート。

Claims (10)

1. 繊維を含む材料からシートを製造するシート製造装置であって、
   前記繊維を含む材料を気流によって堆積させてウェブを形成する堆積部と、
   前記ウェブの一方面と接触して当該ウェブを保持する搬送ベルトを備えるウェブ搬送部と、
   前記搬送ベルトの前記一方面と対向するように設けられ、前記ウェブの他方面側から水分を付与する加湿部と、
   前記搬送ベルトを挟んで前記加湿部と対向するように設けられた吸引部と、を備え、
   前記吸引部は、空気を吸引するための複数の吸引口を有し、
   前記加湿部は、加湿空気を排出する排出口を有し、
   前記複数の吸引口のうち第１吸引口と前記排出口とが互い対面するように配置されている、ことを特徴とするシート製造装置。
2. 請求項１に記載のシート製造装置であって、
   前記第１吸引口と前記排出口との各開口形状および大きさが同じである、シート製造装置。
3. 請求項１に記載のシート製造装置であって、
   前記複数の吸引口は、前記第１吸引口に対して、前記搬送ベルトの搬送方向において隣り合うように設けられた第２吸引口をさらに含む、シート製造装置。
4. 請求項３に記載のシート製造装置であって、
   前記吸引部は、前記第１吸引口に接続された第１吸引ダクトと、前記第２吸引口に接続された第２吸引ダクトと、を有する、シート製造装置。
5. 請求項４に記載のシート製造装置であって、
   前記第２吸引ダクトは、前記第１吸引ダクトに対して前記搬送方向において隣り合うように設けられる、シート製造装置。
6. 請求項４に記載のシート製造装置であって、
   前記第１吸引ダクトは、前記加湿部から排出された加湿空気を吸引する、シート製造装置。
7. 請求項４に記載のシート製造装置であって、
   前記第２吸引ダクトは、吸気によって前記ウェブを前記搬送ベルトに密着させる、シート製造装置。
8. 請求項４に記載のシート製造装置であって、
   前記第１吸引ダクトは、第１吸気ファンを有し、
   前記第２吸引ダクトは、第２吸気ファンを有し、
   前記第１吸気ファンと第２吸気ファンとは個別に制御される、シート製造装置。
9. 請求項３に記載のシート製造装置であって、
   前記吸引部は、前記第１吸引口に隣り合う位置に設けられた第３吸引口を有し、前記第１吸引口は、前記第２吸引口と前記第３吸引口との間に位置する、シート製造装置。
10. 請求項９に記載のシート製造装置であって、
    前記第３吸引口に接続された第３吸引ダクトを有する、シート製造装置。

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