JP2024048094A - 繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法 - Google Patents

繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高い強度および優れた緩衝作用を発揮することができる第１成形体を得ることができる繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法を提供すること。【解決手段】有機物で構成される結着材を有する第１シートを供給する第１シート供給部と、前記第１シート供給部により供給された前記第１シート上に繊維を含む解繊物を堆積させて堆積物を形成する堆積部と、前記第１シートと前記堆積物とが積層された積層体に対し、加熱および加圧を行い、第１成形体を得る第１成形部と、を備えることを特徴とする繊維構造体製造装置。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法に関する。
近年では、水を極力使用しない乾式による繊維構造体製造装置が提案されている。乾式の繊維構造体製造装置としては、古紙のような繊維を含む原料を解繊する解繊部と、解繊部で生成された解繊物を堆積させる堆積部と、堆積部で生成された堆積物をシート状に成形する成形部と、を備える構成が知られている。
特開平５－１３２８４３号公報
例えば、特許文献１に記載されている装置により製造された製造物は、厚さが薄く、強度が比較的低いという特徴がある。そのため、用途が限られてしまう。すなわち、再生コピー紙のような用途には適するが、その他の用途、例えば、梱包体内に設置される仕切り板等に用いるには適さない。
本発明の繊維構造体製造装置は、有機物で構成される結着材を有する第１シートを供給する第１シート供給部と、
前記第１シート供給部により供給された前記第１シート上に繊維を含む解繊物を堆積させて堆積物を形成する堆積部と、
前記第１シートと前記堆積物とが積層された積層体に対し、加熱および加圧を行い、第１成形体を得る第１成形部と、を備えることを特徴とする。
本発明の繊維構造体製造方法は、有機物で構成される結着材を有する第１シートを供給する第１工程と、
前記第１工程で供給された前記第１シート上に繊維を含む解繊物を堆積させて堆積物を形成する第２工程と、
前記第１シートと前記堆積物とが積層された積層体に対し、加熱および加圧を行い、第１成形体を得る第３工程と、を有する。
図１は、本発明の繊維構造体製造装置の第１実施形態を示す概略側面図である。 図２は、図１に示す繊維構造体製造装置の概略側面図である。 図３は、図１に示す繊維構造体製造装置が備える堆積部およびその周辺の概略構成図である。 図４は、第１実施形態に係わる第１シートの断面図である。 図５は、第１実施形態に係わる第１成形体の断面図である。 図６は、第１実施形態に係わる第２成形体の断面図である。 図７は、本発明の繊維構造体製造装置の第２実施形態が備える堆積部およびその周辺の概略構成図である。 図８は、第２実施形態に係わる第１成形体の断面図である。 図９は、本発明の繊維構造体製造装置の第３実施形態が備える堆積部およびその周辺の概略構成図である。 図１０は、本発明の繊維構造体製造装置の第４実施形態が備える堆積部およびその周辺の概略構成図である。
以下、本発明の繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法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、本発明の繊維構造体製造装置の第１実施形態を示す概略側面図であり、主に繊維構造体製造装置の上流側部分を示している。図２は、図１に示す繊維構造体製造装置の概略側面図であり、主に繊維構造体製造装置の下流側部分を示している。図３は、図１に示す繊維構造体製造装置が備える堆積部およびその周辺の概略構成図である。図４は、第１実施形態に係わる第１シートの断面図である。図５は、第１実施形態に係わる第１成形体の断面図である。図６は、第１実施形態に係わる第２成形体の断面図である。
以下では、説明の便宜上、図１～図３中に示すように、互いに直交する３軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸として設定している。また、ｘ軸とｙ軸を含むｘ－ｙ平面が水平面となっており、ｚ軸が鉛直方向となっている。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６の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」とも言う。
また、本明細書において、「水平」とは、完全に水平な場合のみならず、水平に対して±５°の範囲内で傾斜している場合も含む。同様に、本明細書において、「鉛直」とは、完全に鉛直な場合のみならず、鉛直に対して±５°の範囲内で傾斜している場合も含む。
なお、図１および図２は、原料Ｍ１から第２成形体ＳＢを製造するまでの一連の過程を説明するためにわかりやすく作成した模式図である。このため、図１では、繊維構造体製造装置１００の各部の位置関係は、実際の位置関係とは異なっている。まず、繊維構造体製造装置１００の全体構成について説明する。
図１および図２に示すように、繊維構造体製造装置１００は、本発明の繊維構造体製造方法を実行する装置であり、原料供給部１１と、粗砕部１２と、解繊部１３と、選別部１４と、第１ウェブ形成部１５と、細分部１６と、混合部１７と、ほぐし部１８と、第２ウェブ形成部１９と、第１シート供給部３Ａと、第１成形部２０Ａと、切断部２１と、第１貯留部２２Ａと、第２成形部２０Ｂと、第２貯留部２２Ｂと、回収部２７と、制御部２８と、を備えている。また、ほぐし部１８と第２ウェブ形成部１９とにより堆積部３０が構成される。
原料供給部１１、粗砕部１２、解繊部１３、選別部１４、第１ウェブ形成部１５、細分部１６、混合部１７、ほぐし部１８、第２ウェブ形成部１９、第１成形部２０Ａ、切断部２１、第１貯留部２２Ａ、第２貯留部２２Ｂ、第１シート供給部３Ａ、第２成形部２０Ｂおよび回収部２７は、それぞれ制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。
また、図１に示すように、繊維構造体製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６とを備えている。その他、繊維構造体製造装置１００は、ブロアー２６１と、ブロアー２６２と、ブロアー２６３とを備えている。
加湿部２３１～加湿部２３６およびブロアー２６１～ブロアー２６３は、それぞれ制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。
制御部２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２８１と、記憶部２８２とを有している。ＣＰＵ２８１は、例えば、所定のプログラムに従って、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２８２には、例えば、成形体を製造するプログラム等の各種プログラム等が記憶されている。また、記憶部２８２には、プログラムを実行するための変数、各種設定値等のデータが記憶されており、ＣＰＵ２８１は、必要時に必要なデータを読み出し、プログラムの実行に供する。
制御部２８は、繊維構造体製造装置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。また、外部機器と繊維構造体製造装置１００との接続は、有線であってもよく、無線であってもよく、インターネット等のようなネットワークを介して接続されていてもよい。
ＣＰＵ２８１と、記憶部２８２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、ＣＰＵ２８１が繊維構造体製造装置１００に内蔵され、記憶部２８２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２８２が繊維構造体製造装置１００に内蔵され、ＣＰＵ２８１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。
以下、各部の構成について説明する。
図１および図２に示すように、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。例えば、この原料Ｍ１は、セルロース繊維を含む繊維含有物からなるシート状材料である。なお、セルロース繊維とは、化合物としてのセルロースを主成分とし繊維状をなすものであればよく、セルロースの他に、ヘミセルロース、リグニンを含むものであってもよい。他にも、セルロース繊維以外に、化学繊維や化学繊維とセルロース繊維が混合したものであってもよい。また、原料Ｍ１は、紙、編み物、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第１粗砕工程を行なう部分である。粗砕部１２は、例えばシュレッダーで構成され、一対の粗砕刃１２１と、シュート１２２とを有している。
図１に示すように、一対の粗砕刃１２１は、それぞれ、回転軸回りに回転する。各粗砕刃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の鉛直方向下方に配置され、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、図１に示すように、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、解繊部１３に搬送される。
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解繊対象物、すなわち粗砕片Ｍ２を、繊維１本１本にまたは数本単位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、高速回転する回転刃と、回転刃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、回転刃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、回転刃の回転により、粗砕部１２から選別部１４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を介して選別部１４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、選別部１４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、選別部１４への解繊物Ｍ３の送り出しが促進される。
選別部１４は、解繊物Ｍ３を、繊維の長さの大小によって選別する選別工程を行なう部分である。選別部１４では、解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１と、第１選別物Ｍ４－１よりも大きい第２選別物Ｍ４－２とに選別される。第１選別物Ｍ４－１は、第２ウェブＭ８の製造、ひいては、成形体の製造に適した大きさのものとなっている。その平均長さは、１μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましい。一方、第２選別物Ｍ４－２は、例えば、解繊が不十分なものや、解繊された繊維同士が過剰に凝集したもの等が含まれる。
選別部１４は、ドラム部１４１と、ドラム部１４１を収納するハウジング部１４２とを有する。
ドラム部１４１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１４１には、解繊物Ｍ３が流入してくる。そして、ドラム部１４１が回転することにより、網の目開きよりも小さい解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１として選別され、網の目開き以上の大きさの解繊物Ｍ３は、第２選別物Ｍ４－２として選別される。
第１選別物Ｍ４－１は、ドラム部１４１から落下する。
一方、第２選別物Ｍ４－２は、ドラム部１４１に接続されている管２４３に送り出される。管２４３は、ドラム部１４１と反対側、すなわち、上流側が管２４１に接続されている。この管２４３を通過した第２選別物Ｍ４－２は、管２４１内で粗砕片Ｍ２と合流して、粗砕片Ｍ２とともに解繊部１３に流入する。これにより、第２選別物Ｍ４－２は、解繊部１３に戻されて、粗砕片Ｍ２とともに解繊処理される。
また、ドラム部１４１から落下した第１選別物Ｍ４－１は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する第１ウェブ形成部１５に向かう。第１ウェブ形成部１５は、第１選別物Ｍ４－１から第１ウェブＭ５を形成する第１ウェブ形成工程を行なう部分である。第１ウェブ形成部１５は、メッシュベルト１５１と、３つの張架ローラー１５２と、吸引部１５３とを有している。
メッシュベルト１５１は、無端ベルトであり、その上面に第１選別物Ｍ４－１が堆積する。メッシュベルト１５１は、その上面が水平面となるように設置されている。このメッシュベルト１５１は、３つの張架ローラー１５２に掛け回されている。そして、張架ローラー１５２の回転駆動により、メッシュベルト１５１上の第１選別物Ｍ４－１は、下流側、すなわち＋ｘ軸方向に搬送される。
第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の目開き以上の大きさとなっている。これにより、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の通過が規制され、よって、メッシュベルト１５１上に堆積することができる。また、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１上に堆積しつつ、メッシュベルト１５１ごと下流側に搬送されるため、層状の第１ウェブＭ５として形成される。
また、第１選別物Ｍ４－１には、例えば塵や埃等が混在しているおそれがある。塵や埃は、例えば、粗砕や解繊によって生じることがある。そして、このような塵や埃は、後述する回収部２７に回収されることとなる。
吸引部１５３は、メッシュベルト１５１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１５１を通過した塵や埃を空気ごと吸引することができる。
また、吸引部１５３は、管２４４を介して、回収部２７に接続されている。吸引部１５３で吸引された塵や埃は、回収部２７に回収される。
回収部２７には、管２４５がさらに接続されている。また、管２４５の途中には、ブロアー２６２が設置されている。このブロアー２６２の作動により、吸引部１５３で吸引力を生じさせることができる。これにより、メッシュベルト１５１上における第１ウェブＭ５の形成が促進される。この第１ウェブＭ５は、塵や埃等が除去されたものとなる。また、塵や埃は、ブロアー２６２の作動により、管２４４を通過して、回収部２７まで到達する。
ハウジング部１４２は、加湿部２３２と接続されている。加湿部２３２は、気化式または超音波式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１４２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、第１選別物Ｍ４－１を加湿することができ、よって、第１選別物Ｍ４－１がハウジング部１４２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。
選別部１４の下流側には、加湿部２３５が配置されている。加湿部２３５は、水を噴霧する超音波式加湿器で構成されている。これにより、第１ウェブＭ５に水分を供給することができ、よって、第１ウェブＭ５の水分量が調整される。この調整により、静電力による第１ウェブＭ５のメッシュベルト１５１への吸着を抑制することができる。これにより、第１ウェブＭ５は、メッシュベルト１５１が張架ローラー１５２で折り返される位置で、メッシュベルト１５１から容易に剥離される。
加湿部２３５の下流側には、細分部１６が配置されている。細分部１６は、メッシュベルト１５１から剥離した第１ウェブＭ５を分断する分断工程を行なう部分である。細分部１６は、回転可能に支持されたプロペラ１６１と、プロペラ１６１を収納するハウジング部１６２とを有している。そして、回転するプロペラ１６１により、第１ウェブＭ５を分断することができる。分断された第１ウェブＭ５は、細分体Ｍ６となる。また、細分体Ｍ６は、ハウジング部１６２内を下降する。
ハウジング部１６２は、加湿部２３３と接続されている。加湿部２３３は、気化式または超音波式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１６２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、細分体Ｍ６がプロペラ１６１やハウジング部１６２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。
細分部１６の下流側には、混合部１７が配置されている。混合部１７は、細分体Ｍ６と添加剤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、添加剤供給部１７１と、管１７２と、ブロアー１７３とを有している。
管１７２は、細分部１６のハウジング部１６２と、ほぐし部１８のハウジング部１８２とを接続しており、細分体Ｍ６と添加剤Ｐ１との混合物Ｍ７が通過する流路である。
管１７２の途中には、添加剤供給部１７１が接続されている。添加剤供給部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、粉体または粒子による添加剤Ｐ１を管１７２に供給することができる。管１７２に供給された添加剤Ｐ１は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。
添加剤供給部１７１から供給される添加剤Ｐ１としては、例えば、繊維同士を結合させる結合剤や、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集等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、第２ウェブＭ８、ひいては、成形体の紙力を増強するための紙力増強剤等が挙げられ、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。なお、添加剤Ｐ１の形態は、粉体または粒子に限らず、液体であってよい。以下では、一例として、添加剤が結合剤である場合について説明する。添加剤が繊維同士を結合させる結合材を含むことにより、成形体の強度を高めることができる。結合剤は、例えば、各種ポリオレフィン、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、各種熱可塑性エラストマー等を用いることもできる。他にも、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、繊維誘導糊、海藻類、動物性蛋白質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。
このような添加剤供給部１７１は、省略されていてもよい。この場合、添加剤Ｐ１は、後述する第１シートＳ１に含まれていることが好ましい。
管１７２の途中には、添加剤供給部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、細分体Ｍ６と添加剤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、細分体Ｍ６と添加剤Ｐ１とを撹拌することができる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６と添加剤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中の細分体Ｍ６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、気化式または超音波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の鉛直方向下方に位置する第２ウェブ形成部１９に向かう。第２ウェブ形成部１９は、混合物Ｍ７から第２ウェブＭ８を形成する第２ウェブ形成工程、すなわち第２工程を行なう部分である。第２ウェブ形成部１９は、メッシュベルト１９１と、複数の張架ローラー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、第２ウェブ形成部１９すなわち堆積部３０において、後述する第１シート供給部３Ａから供給された第１シートＳ１を支持するとともに、下流側、すなわち＋ｘ軸方向へ搬送する機能を有する。メッシュベルト１９１は、その上面、すなわち第１シートＳ１を支持する面が水平面となるように設置されている。
図３に示すように、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。張架ローラー１９２のうちの少なくとも１つは、図示しないモーターを駆動源として図３中時計回りに回転駆動する。このモーターは、制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。このような張架ローラー１９２の回転駆動により、メッシュベルト１９１が巡回回転し、その上に載置された第１シートＳ１および混合物Ｍ７を下流側に搬送する。制御部２８により前記モーターを制御してメッシュベルト１９１の回転速度を調整することにより、第１シートＳ１の搬送速度を調整することができる。これにより、混合物Ｍ７の第１シートＳ１上への堆積量、すなわち第２ウェブＭ８の厚さを調整することができる。
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。吸引部１９３は、メッシュベルト１９１および第１シートＳ１を介して、混合物Ｍ７を吸引することができ、よって、混合物Ｍ７の第１シートＳ１上への堆積すなわち第２ウェブＭ８の形成を促進することができる。また、第２ウェブＭ８の厚さの均一化、繊維密度の均一化など、第２ウェブＭ８の性状を良好にする効果もある。
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２６３が設置されている。このブロアー２６３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。ブロアー２６３は、制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。
なお、吸引部１９３、管２４６およびブロアー２６３は、省略されていてもよい。
このようなほぐし部１８および第２ウェブ形成部１９により、解繊部１３で生成された解繊物Ｍ３を堆積する堆積部３０が構成される。この堆積部３０によって、第１工程で供給された第１シートＳ１上に混合物Ｍ７を堆積させて堆積物すなわち第２ウェブＭ８を形成する第２工程が実行される。
なお、堆積部３０では、ほぐし部１８からの混合物Ｍ７の放出と、メッシュベルト１９１の回転駆動による第２ウェブＭ８の下流側への搬送とを、後述する第１成形部２０Ａの加熱および加圧（以下単に「加熱加圧」と言うことがある。）の動作にあわせて、間欠的に行う。
なお、第２ウェブ形成部１９は、図示の構成のものに限定されず、第１シートＳ１上に解繊物の堆積物を堆積させ得るものであれば、いかなる構成のものでもよい。
また、堆積部３０は、ほぐし部１８を含まず、第２ウェブ形成部１９のみで構成されたものであってもよい。この場合、堆積部３０は、例えば、容器などに予め貯留されている解繊物Ｍ３、第１選別物Ｍ４－１、細分体Ｍ６または混合物Ｍ７のような解繊物を、前記容器から取り出して第１シートＳ１上に堆積させるような構成とすることができる。
ほぐし部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。これにより、第２ウェブＭ８に水分を供給することができる。加湿部２３６の作動は、制御部２８により制御され、加湿の程度により、第２ウェブＭ８に含まれる水分量が調整される。第２ウェブＭ８に含まれる水分量を適正にすることで、得られる第１成形体ＳＡ、第２成形体ＳＢの性状、品質をより向上させることができる。
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。
図３に示すように、第１シート供給部３Ａは、メッシュベルト１９１の上面に第１シートＳ１を供給する部分である。第１シート供給部３Ａは、有機物で構成される結着材を有する第１シートＳ１を供給する第１工程を行う部分である。第１シート供給部３Ａは、第１シートＳ１の原反が装填される装填部３１を有する。第１シートＳ１の原反は、長尺な第１シートＳ１がロール状に巻回されたものであり、その中心部は、中空となっている。
また、装填部３１は、図示の構成では、第１シートＳ１の原反の中心部を挿通する棒状部材で構成される。ただし、装填部３１としては、この構成に限定されず、例えば、単に第１シートＳ１の原反を下側から支持する構成や、２本の棒状部材で、両側から第１シートＳ１の原反の中心部を挿通する構成の物であってもよい。
装填部３１は、棒状部材が図示しないモーターの駆動により反時計回りに回転して、ロール状に巻回された第１シートＳ１を巻き出す構成である。また、棒状部材は回転せず、第１シートＳ１の始端が、図示しないモーターで回転駆動する図示しない一対のローラーで挟持されて引っ張られることにより巻き出す構成であってもよい。
装填部３１に設置される前記モーターは、制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御され、第１シート供給部３Ａにおける第１シートＳ１の送り出し速度、すなわち供給速度が調整される。第１シート供給部３Ａにおける第１シートＳ１の供給タイミングおよび供給速度は、前述したメッシュベルト１９１の回転駆動タイミングおよび回転速度と連動するように調整される。
第１シート供給部３Ａによってメッシュベルト１９１の上面に第１シートＳ１が供給されると、第１シートＳ１の上面、すなわち、メッシュベルト１９１と反対側の面に、ほぐし部１８から供給された混合物Ｍ７が落下して堆積する。これにより、第１シートＳ１上に第２ウェブＭ８が積層された積層体Ｓ１＋Ｍ８が得られる。
また、第１シート供給部３Ａは、後述する結着材層４００が上側すなわちほぐし部１８側に位置する向きで第１シートＳ１を供給する。これにより、後述する工程において、結着材３００を第２ウェブＭ８側に染み出しやすくすることができる。よって、第１シートＳ１と第２ウェブＭ８との接合をより良好に行うことができる。
なお、図示しないが、第１シート供給部３Ａは、装填部３１から第２ウェブ形成部１９までの間の任意の箇所に、第１シートＳ１を一時的にストックし、これにより搬送速度の差を吸収するバッファーを有していてもよい。
この場合には、第１シート供給部３Ａからの第１シートＳ１の供給、第２ウェブ形成部１９における第１シートＳ１の搬送およびほぐし部１８からの混合物Ｍ７の放出、堆積を、連続的に行うことができる。
第１シートＳ１について、図４を参照しつつ説明する。
第１シートＳ１は、得られた第１成形体ＳＡの強度を高め、その形状を維持する機能と、第２ウェブＭ８を構成する繊維間に結着材３００を供給し、第２ウェブＭ８を固化させ、第２ウェブＭ８の形状を安定化させる機能と、を有する。従って、第１シートＳ１は、第１形状維持シートとも言える。第１シートＳ１は、基材層２００と、基材層２００の一方の面側に設けられた結着材層４００と、を有する。結着材層４００は、後述するような結着材３００で構成されている。
基材層２００の構成材料としては、例えば、織布または不織布が挙げられる。以下、不織布による基材層２００について、代表的に説明する。
基材層２００を構成する不織布は、ほぐし部１８から放出される繊維と同種のもの、特に同じ分子構造を有する繊維で構成されているか、または当該繊維を６０重量％以上含むものであるのが好ましい。基材層２００に含まれる繊維としては、天然繊維、合成繊維のいずれでもよい。天然繊維としては、例えば、セルロース繊維、レーヨン、綿、リンター、カボック、亜麻、大麻、ラミー等が挙げられ、これらのうちの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。基材層２００を構成する繊維としては、セルロース繊維を６０重量％以上含むものが好ましく、８０重量％以上含むものがより好ましい。セルロース繊維は、入手が容易で、成形性に優れる。セルロース繊維としては、木質系パルプに由来するものが好ましい。木質系パルプとしては、バージンパルプ、クラフトパルプ、晒ケミサーモメカニカルパルプ、合成パルプ、古紙や再生紙に由来するパルプ等が挙げられ、これらのうちの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。
また、基材層２００に含まれる繊維は、上記に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンのような高分子材料で構成された合成繊維を含んでいてもよい。
また、第１シートＳ１は、通気性を有しているのが好ましい。すなわち、基材層２００および結着材層４００は、通気性を有しているのが好ましい。ここで「通気性」とは、複数の気孔を通して層の厚さ方向に空気が通過し得る性質のことをいう。基材層２００の通気性の程度は、ガーレー試験機法において、透気度を表すガーレー秒数が、３０秒未満であることが好ましく、１５秒未満であることがより好ましい。これにより、吸引部１９３で吸引した際、第１シートＳ１を介して混合物Ｍ７を良好に吸引することができる。よって、第１シートＳ１上に良好な第２ウェブＭ８を形成することができる。
基材層２００の厚さは、特に限定されず、例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下であるのが好ましく、９０μｍ以上１５０μｍ以下であるのがより好ましい。
結着材３００は、後の工程で第２ウェブＭ８中の繊維同士を結着させるものであり、例えば、熱可塑性樹脂等の樹脂材料や、天然物由来成分等の有機物で構成される。
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。
天然物由来成分としては、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、繊維誘導糊、海藻類、動物性蛋白質等が挙げられる。
結着材層４００には、結着材３００の他、例えば、溶剤や、界面活性剤等の添加剤が含まれていてもよい。
結着材層４００の厚さは、特に限定されず、例えば、平均厚さが８０μｍ以上３００μｍ以下であるのが好ましく、１２０μｍ以上２２０μｍ以下であるのがより好ましい。
第１シートＳ１における結着材３００は、粒子状をなしている。これにより、後述する工程において、結着材３００が第２ウェブＭ８の繊維間に入り込みやすくなる。よって、第１シートＳ１および第２ウェブＭ８の接合強度が高い第１成形体ＳＡを得ることができる。
結着材３００の粒径は、特に限定されないが、例えば、平均粒径が１μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、後述する工程において、結着材３００が第２ウェブＭ８の繊維間に、より確実に入り込むことができる。また、結着材３００の粒径には、ある程度の粒径分布があってもよい。
なお、粒子状とは、図４で模式的に示すような球形のものに限らず、例えば、多角形形状、鱗片状、針状のものや、その他異形状のものであってもよい。
このような構成の第１シートＳ１は、例えば、基材層２００の片面に水滴を吹きかけるなどして濡らし、その濡れた面に粒子状の結着材３００を付与し、乾燥させるという簡単な方法によって得ることができる。
このように、第１シートＳ１は、基材層２００と、粒子状の結着材３００で構成される結着材層４００と、を有する。これにより、第１シートＳ１および第２ウェブＭ８の接合強度が高い第１成形体ＳＡを得ることができる。
なお、第１シートＳ１における結着材３００は、粒子状に限定されず、層状になっていてもよい。
第１シートＳ１は、基材層２００の両面側にそれぞれ結着材層４００が設けられた３層構成のものであってもよい。また、第１シートＳ１は、基材層２００を２層有し、両層の間に結着材層４００が挟まれた３層構成のものであってもよい。
図示の構成では、基材層２００と結着材層４００の界面は、明確に記載されているが、これに限らず、結着材層４００の全部または一部が基材層２００内に埋没していてもよく、あるいは、結着材３００が基材層２００中に分散されていてもよい。また、基材層２００が結着材層４００と同じ成分で、基材層２００と結着材層４００とが一体化したものであっても構わない。つまり、第１シートＳ１が結着材層４００のみで形成されているものであってもよい。
次に、第１成形部２０Ａについて説明する。
第２ウェブ形成部１９の下流側には、第１成形部２０Ａが配置されている。第１成形部２０Ａは、第１シートＳ１と第２ウェブＭ８との積層体Ｓ１＋Ｍ８から第１成形体ＳＡを形成する第１成形工程、すなわち第３工程を行なう部分である。この第１成形部２０Ａは、いわゆるバッチ式の加熱加圧装置であり、上下方向に離間して配置された一対の加熱ブロック２０１Ａ、２０１Ａを有する。各加熱ブロック２０１Ａは、搬送されている積層体Ｓ１＋Ｍ８を介して互いに反対側に設けられている。各加熱ブロック２０１Ａは、所定時間毎に接近、離間を繰り返す。すなわち、各加熱ブロック２０１Ａは、所定時間毎に積層体Ｓ１＋Ｍ８の押圧と、押圧解除とを繰り返す。各加熱ブロック２０１Ａによる押圧解除のタイミングで積層体Ｓ１＋Ｍ８が下流方向へ搬送され、各加熱ブロック２０１Ａによる押圧のタイミングで積層体Ｓ１＋Ｍ８の搬送が停止する。すなわち、積層体Ｓ１＋Ｍ８の搬送および加熱加圧が所定のタイミングで間欠的に行われる。
このような第１成形部２０Ａによって、積層体Ｓ１＋Ｍ８を加熱加圧することにより、第１シートＳ１の結着材３００が溶融または軟化して第２ウェブＭ８側に移行し、第２ウェブＭ８の内部に拡散される。
積層体Ｓ１＋Ｍ８は、加熱加圧の後、結着材３００の軟化点以下の温度、例えば常温付近まで冷却される。これにより、結着材３００が固化し、図５に示すような板状の第１成形体ＳＡが得られる。冷却方法は、特に限定されず、自然冷却の他、図示しないブロアーにより空気流を付与する等の強制冷却が挙げられる。強制冷却を行う場合には、自然冷却に比べ冷却速度が速くなり、製造のサイクルタイムを短縮することができるという利点がある。
以上述べたように、積層体Ｓ１＋Ｍ８を加熱加圧することにより、第２ウェブＭ８の繊維が圧縮されて適度に圧密化されるとともに、繊維同士の間に溶融または軟化した結着材３００が入り込み、その後の冷却により結着材３００が固化して繊維同士が結着される。さらに、固化した結着材３００により基材層２００と第２ウェブＭ８とが接合されて、強度の高い第１成形体ＳＡが得られる。この第１成形体ＳＡは、単位積層体とも言う。
結着材３００が熱可塑性樹脂である場合、第１成形部２０Ａによる加熱温度は、熱可塑性樹脂の軟化点を超える温度、特に融点以上の温度であることが好ましく、例えば、５０℃以上１８０℃以下であることが好ましく、７０℃以上１５０℃以下であることがより好ましい。これにより、繊維同士の間に結着材３００がより確実に入り込んで繊維同士の結着がより均一、良好になされるとともに、基材層２００と第２ウェブＭ８との接合がより均一、良好になされる。
結着材３００が天然物由来成分である場合、第１成形部２０Ａによる加熱温度は、例えば、３０℃以上１００℃以下であることが好ましく、４０℃以上６０℃以下であることがより好ましい。これにより、繊維同士の間に結着材３００がより確実に入り込んで繊維同士の結着がより均一、良好になされるとともに、基材層２００と第２ウェブＭ８との接合がより均一、良好になされる。
第１成形部２０Ａによる加熱時間は、特に限定されないが、前述した加熱温度の場合、１秒以上２０秒以下であるのが好ましく、２秒以上１０秒以下であるのがより好ましい。これにより、繊維同士の結着がより確実かつ良好になされるとともに、基材層２００と第２ウェブＭ８との接合がより確実かつ良好になされる。
第１成形部２０Ａによる加圧力は、特に限定されないが、前述した加熱温度および加熱時間の場合、１Ｎ以上１００Ｎ以下であるのが好ましく、５Ｎ以上２０Ｎ以下であるのがより好ましい。これにより、繊維同士の間に結着材３００がより確実に入り込んで繊維同士の結着がより良好になされるとともに、基材層２００と第２ウェブＭ８との接合がより良好になされる。
前述した第１成形部２０Ａは、バッチ式の加熱加圧装置であるが、これに限らず、連続式の加熱加圧装置であってもよい。連続式の加熱加圧装置としては、例えば、一対の加熱加圧ローラーを有し、両加熱加圧ローラー間に積層体Ｓ１＋Ｍ８を通過させて加熱加圧する構成のものが挙げられる。この場合、積層体Ｓ１＋Ｍ８を連続的に加熱加圧することができ、積層体Ｓ１＋Ｍ８の搬送も連続的に行うことができる。また、結着材３００の温度が比較的高い間に加圧することができれば、加熱加圧装置の加熱する機構と加圧する機構とは、別体で構成されていてもよい。
第１成形体ＳＡの厚さは、特に限定されないが、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがより好ましい。
なお、図示しないが、第２ウェブ形成部１９から第１成形部２０Ａまでの間の任意の箇所に、積層体Ｓ１＋Ｍ８を一時的にストックし、これにより搬送速度の差を吸収するバッファーを有していてもよい。この場合には、積層体Ｓ１＋Ｍ８の第１成形部２０Ａへの搬送を連続的に行いつつ、加熱加圧による第１成形体ＳＡの形成を行うことができる。
第１成形部２０Ａの下流側には、切断部２１が配置されている。切断部２１は、第１成形体ＳＡを所望の形状に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切断部２１１と、第２切断部２１２とを有する。
第１切断部２１１は、第１成形体ＳＡの搬送方向（＋ｘ軸方向）と交差する方向、特に直交する方向（－ｙ軸方向）に切断するものである。
第２切断部２１２は、第１切断部２１１の下流側で、第１成形体ＳＡの搬送方向に平行な方向に第１成形体ＳＡを切断するものである。この切断は、第１成形体ＳＡ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余剰分を除去して、第１成形体ＳＡの幅を整えるものである。また、切断除去された余剰分は、いわゆる「みみ」と呼ばれるものである。
このような切断部２１で所定の形状、大きさに切断された第１成形体ＳＡは、第１貯留部２２Ａに貯留される。第１貯留部２２Ａでは、複数の第１成形体ＳＡが、その厚さ方向が一致した状態で重ねられて貯留される。そして、ユーザーは、所定の枚数重ねられた第１成形体ＳＡを取り出したり、第２成形部２０Ｂに搬送してさらに成形したりすることができる。
このように、繊維構造体製造装置１００は、複数の第１成形体ＳＡを重ねた状態で貯留する第１貯留部２２Ａを備える。これにより、得られた第１成形体ＳＡをいつ、どのように使用するかの選択の幅が広がり、ハンドリング性を高めることができる。特に、第１成形体ＳＡを最終製品とする場合はもちろんのこと、この場合に限らず、第１成形体ＳＡをさらに加工したり、第１成形体ＳＡから第２成形体ＳＢを製造したりする場合にも、その加工や製造を容易に行うことができる。
図２に示すように、第１貯留部２２Ａの下流側には、第２成形部２０Ｂが配置されている。第２成形部２０Ｂは、複数の第１成形体ＳＡから第２成形体ＳＢを製造する第２成形工程、すなわち第４工程を行なう部分である。この第２成形部２０Ｂは、いわゆるバッチ式の加熱加圧装置であり、上下方向に離間して配置された一対の加熱ブロック２０１Ｂ、２０１Ｂを有する。各加熱ブロック２０１Ｂは、積層された複数の第１成形体ＳＡに対し、加熱加圧を行い、第２成形体ＳＢを製造する。一対の加熱ブロック２０１Ｂは、積層された複数の第１成形体ＳＡを介して互いに反対側に設けられている。各加熱ブロック２０１Ｂは、所定時間毎に接近、離間を繰り返す。すなわち、各加熱ブロック２０１Ｂは、所定時間毎に第１成形体ＳＡの押圧と、押圧解除とを繰り返す。
ｎ枚（ｎは２以上の整数）の第１成形体ＳＡから第２成形体ＳＢを製造する場合の一例について説明する。
第１貯留部２２Ａにｎ枚またはそれ以上の第１成形体ＳＡが貯留されたら、第１貯留部２２Ａからｎ枚の第１成形体ＳＡを取り出し、各第１成形体ＳＡの上下方向すなわち裏表が一致するように、それらを揃えて重ね、一対の加熱ブロック２０１Ｂ、２０１Ｂ間に装填する。
次いで、加熱ブロック２０１Ｂ、２０１Ｂを作動して、ｎ枚の第１成形体ＳＡよりなる積層体を加熱加圧する。ｎ枚の第１成形体ＳＡを一括して加熱加圧することにより、各第１成形体ＳＡ内の結着材３００が再度溶融または軟化して第１成形体ＳＡ内に拡散するとともに、隣接する第１成形体ＳＡ側へも拡散、移行する。これにより、隣接する第１成形体ＳＡの境界部にも溶融または軟化した結着材３００が染み出す。
第１成形体ＳＡの積層体は、加熱加圧の後、結着材３００の軟化点以下の温度、例えば常温付近まで冷却される。これにより、結着材３００が固化し、図６に示すような第２成形体ＳＢが得られる。冷却方法は、特に限定されず、自然冷却の他、図示しないブロアーにより空気流を付与する等の強制冷却が挙げられる。強制冷却を行う場合には、自然冷却に比べ冷却速度が速くなり、製造のサイクルタイムを短縮することができるという利点がある。
第２成形部２０Ｂでは、第１成形体ＳＡの積層体の装填、該積層体の加熱加圧および冷却が所定のタイミングで間欠的に行われ、複数の第２成形体ＳＢが順次製造され、後述する第２貯留部２２Ｂへ搬送される。
各第２成形体ＳＢが有する第１成形体ＳＡの枚数ｎは、同一でも異なっていてもよい。
このような第２成形部２０Ｂでは、複数の第１成形体ＳＡを一括して加熱加圧することにより、隣接する第１成形体ＳＡ同士が均一かつ強固に接合される。よって、強度の高い高品質の第２成形体ＳＢが得られる。
結着材３００が熱可塑性樹脂である場合、第２成形部２０Ｂによる加熱温度は、第１成形部２０Ａによる加熱温度よりも高いことが好ましく、例えば、６０℃以上２００℃以下であることが好ましく、８０℃以上１７０℃以下であることがより好ましい。これにより、第１成形体ＳＡ中の結着材３００を、より確実に再度溶融させ、拡散させることができ、第１成形体ＳＡ同士の接合をより確実に行うことができる。
結着材３００が天然物由来成分である場合、第２成形部２０Ｂによる加熱温度は、第１成形部２０Ａによる加熱温度よりも高いことが好ましく、例えば、４０℃以上１１０℃以下であることが好ましく、５０℃以上７０℃以下であることがより好ましい。これにより、第１成形体ＳＡ中の結着材３００を、より確実に再度溶融させ、拡散させることができ、第１成形体ＳＡ同士の接合をより均一、確実に行うことができる。
第２成形部２０Ｂによる加熱時間は、第１成形部２０Ａによる加熱時間よりも長いことが好ましく、例えば、２秒以上２５秒以下であるのが好ましく、３秒以上１２秒以下であるのがより好ましい。これにより、第１成形体ＳＡ中の結着材３００を、より確実に再度溶融させ、拡散させることができ、第１成形体ＳＡ同士の接合をより均一、確実に行うことができる。
第２成形部２０Ｂによる加圧力は、第１成形部２０Ａの加圧力よりも高いことが好ましく、例えば、２Ｎ以上１５０Ｎ以下であるのが好ましく、１０Ｎ以上３０Ｎ以下であるのがより好ましい。これにより、第１成形体ＳＡ同士の接合をより均一、確実に行うことができる。
第２成形部２０Ｂの下流側には、第２貯留部２２Ｂが配置されている。第２成形部２０Ｂで成形された第２成形体ＳＢは、第２貯留部２２Ｂに貯留される。第２貯留部２２Ｂでは、複数の第２成形体ＳＢが、その厚さ方向が一致した状態で重ねられて貯留される。そして、ユーザーは、所定の枚数重ねられた第２成形体ＳＢを取り出すことができる。
このような繊維構造体製造装置１００により得られた第１成形体ＳＡまたは第２成形体ＳＢは、第２ウェブＭ８に第１シートＳ１を付加することにより、強度および剛性が高められ、かつ、第１シートＳ１より柔軟性が高い第２ウェブＭ８の存在により、緩衝作用を発揮することができる。よって、第１成形体ＳＡまたは第２成形体ＳＢを、例えば梱包箱内の仕切り部材または固定部材として用いた場合、箱内部に収納される物品の移動の規制および該物品の保護という互いに相反する作用効果を両立することができる。以上より、第１成形体ＳＡまたは第２成形体ＳＢは、高い強度および優れた緩衝作用を発揮することができる。
特に、第２成形体ＳＢは、第１成形体ＳＡに比べ、厚さが厚く、より高強度であり、より優れた緩衝作用を発揮することができる。
また、第１成形体ＳＡおよび第２成形体ＳＢは、従来より用いられている発泡スチロールのような樹脂成型物による成形体に比べ、廃棄に際しての有害性や、環境への悪影響が少ないため、例えば焼却廃棄に供することも可能であり、リサイクルにも適する。
なお、第１成形体ＳＡおよび第２成形体ＳＢは、上述したものに限定されない。
第１成形体ＳＡの厚さは、特に限定されないが、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがより好ましい。
第２成形体ＳＢの厚さは、特に限定されないが、２ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることがより好ましい。
第１成形体ＳＡおよび第２成形体ＳＢの平面視での形状は、特に限定されず、用途や使用状況に応じて適宜決定される。第１成形体ＳＡおよび第２成形体ＳＢの平面視での形状が長方形である場合、その縦、横の寸法も特に限定されない。
第２成形体ＳＢを構成する第１成形体ＳＡの枚数ｎを例えば５以上とするなどして、第２成形体ＳＢの厚さを比較的厚いものとした場合には、第２成形体ＳＢの形状をブロック状とすることができる。ブロック状の第２成形体ＳＢは、切断加工、切削加工、研削加工、研磨加工、溝加工、孔開け加工、面取り加工等の所望の加工を施すことにより、任意の３次元形状とすることができる。これにより、第２成形体ＳＢを梱包箱内の仕切り部材または固定部材として用いる場合、箱内部に収納される物品の形状に応じた形状に、容易に加工することができる。
なお、第２成形体ＳＢにおける隣り合う第１成形体ＳＡは、基材層２００同士が接するように積層されていてもよく、基材層２００と第２ウェブＭ８の部分とが接するように積層されていてもよく、これらが混在していてもよい。
第１貯留部２２Ａから、第２成形部２０Ｂへの第１成形体ＳＡの搬送、および第２成形部２０Ｂから第２貯留部２２Ｂへの第２成形体ＳＢの搬送は、作業者が手動で行ってもよく、図示しない搬送装置を設置して搬送を行ってもよい。
第１貯留部２２Ａより下流側の部位、すなわち、第２成形部２０Ｂおよび第２貯留部２２Ｂは、省略されていてもよい。
また、第２成形部２０Ｂを有する場合でも、第２成形部２０Ｂより下流側の部位は、省略されていてもよい。
以上説明したように、繊維構造体製造装置１００は、有機物で構成される結着材３００を有する第１シートＳ１を供給する第１シート供給部３Ａと、第１シート供給部３Ａにより供給された第１シートＳ１上に繊維を含む解繊物である混合物Ｍ７を堆積させて堆積物である第２ウェブＭ８を形成する堆積部３０と、第１シートＳ１と第２ウェブＭ８とが積層された積層体Ｓ１＋Ｍ８に対し、加熱および加圧を行い第１成形体ＳＡ（単位積層体）を得る第１成形部２０Ａと、を備える。これにより、得られた第１成形体ＳＡは、高い強度を有する。また、得られた第１成形体ＳＡは優れた緩衝作用を発揮する。よって、第１成形体ＳＡは、用途の幅が広い。
また、前述したように、結着材３００は、熱可塑性樹脂を含み、第１成形部２０Ａの加熱における加熱温度は、熱可塑性樹脂の融点以上の温度である。これにより、繊維同士の間に結着材３００がより確実に入り込み、繊維同士の結着がより均一、良好になされるとともに、基材層２００と第２ウェブＭ８との接合がより均一、良好になされる。
なお、結着材３００は、熱可塑性樹脂以外の材料、例えば、第３実施形態で述べるように、熱硬化性樹脂であってもよい。
また、繊維構造体製造装置１００は、第１成形体ＳＡを複数積層し、積層された複数の第１成形体ＳＡに対し、加熱および加圧を行い、第２成形体ＳＢを得る第２成形部２０Ｂを備える。これにより、第１成形体ＳＡよりも厚く、高強度の第２成形体ＳＢを得ることができる。また、第２成形体ＳＢは、優れた緩衝作用を発揮する。よって、第２成形体ＳＢは、用途の幅が広い。
また、繊維構造体製造方法は、有機物で構成される結着材３００を有する第１シートＳ１を供給する第１工程と、第１工程で供給された第１シートＳ１上に繊維を含む解繊物である混合物Ｍ７を堆積させて堆積物である第２ウェブＭ８を形成する第２工程と、第１シートＳ１と第２ウェブＭ８とが積層された積層体Ｓ１＋Ｍ８に対し、加熱および加圧を行い第１成形体ＳＡを得る第３工程と、を有する。これにより、得られた第１成形体ＳＡは、高い強度および優れた緩衝作用を発揮することができる。
また、繊維構造体製造方法は、第３工程で得られた第１成形体ＳＡを複数積層し、積層された複数の第１成形体ＳＡに対し、加熱および加圧を行い、第２成形体ＳＢを得る第４工程を有する。これにより、第１成形体ＳＡよりも厚く、高強度の第２成形体ＳＢを得ることができる。また、第２成形体ＳＢは、優れた緩衝作用を発揮する。よって、幅広い用途の第２成形体ＳＢが得られる。
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の繊維構造体製造装置の第２実施形態が備える堆積部およびその周辺の概略構成図である。図８は、第２実施形態に係わる第１成形体の断面図である。
以下、図７および図８を参照しつつ本発明の繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法の第２実施形態について説明するが、前述した第１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、繊維構造体製造装置１００は、第２シート供給部３Ｂを備えている。第２シート供給部３Ｂは、堆積部３０と第１成形部２０Ａとの間に設けられ、第２シートＳ２を、第２ウェブＭ８の第１シートＳ１と反対側の面側、すなわち、図中上面側に供給する。
第２シート供給部３Ｂは、第２シートＳ２の原反が装填される装填部３２と、押さえローラー３３と、を有する。装填部３２の構成は、第１実施形態で説明した装填部３１と同様の構成であるため、その説明を省略する。押さえローラー３３は、装填部３２から繰り出された第２シートＳ２を、積層体Ｓ１＋Ｍ８上に押し付けるものである。
第２シートＳ２は、第１シートＳ１と同様の構成のものを用いることができる。すなわち、第２シートＳ２は、基材層２００と、基材層２００の一方の面側に設けられた結着材層４００と、を有する。結着材層４００は、前述したような結着材３００で構成されている。
なお、第２シートＳ２は、第１シートＳ１と異なる構成のものであってもよい。例えば、基材層２００の構成材料、厚さ等が異なっていてもよく、結着材層４００の構成材料、厚さ等が異なっていてもよい。また、例えば、第２シートＳ２では、結着材層４００が省略されていてもよい。
また、第２シート供給部３Ｂは、結着材層４００が、積層体Ｓ１＋Ｍ８のうち、第２ウェブＭ８側に位置する向きで第２シートＳ２を供給する。これにより、加熱加圧により第１成形体ＳＡを得る第３工程において、第２シートＳ２の結着材３００が第２ウェブＭ８側に染み出しやすくなる。よって、第２シートＳ２と第２ウェブＭ８との接合をより均一、良好に行うことができる。
なお、第２シート供給部３Ｂは、基材層２００が、第２ウェブＭ８側に位置する向きで第２シートＳ２を供給する構成であってもよい。
第１シートＳ１上に第２ウェブＭ８が積層された積層体Ｓ１＋Ｍ８上に、第２シートＳ２を供給することにより、第１シートＳ１、第２ウェブＭ８および第２シートＳ２がこの順で積層された積層体Ｓ１＋Ｍ８＋Ｓ２を得ることができる。
そして、前述した第１成形部２０Ａによって、積層体Ｓ１＋Ｍ８＋Ｓ２を加熱加圧することにより、第１シートＳ１および第２シートＳ２の結着材３００が溶融または軟化して、第２ウェブＭ８の両面側から第２ウェブＭ８に移行する。これにより、基材層２００と第２ウェブＭ８とがより強固に接合される。さらに、基材層２００が両面側に位置する分、さらに強度の高い第１成形体ＳＡ（単位積層体）が得られる。
このように、繊維構造体製造装置１００は、堆積部３０と第１成形部２０Ａとの間に設けられ、第２シートＳ２を、第２ウェブＭ８の第１シートＳ１と反対側の面側に供給する第２シート供給部３Ｂを備え、第１成形部２０Ａは、第１シートＳ１と第２ウェブＭ８と第２シートＳ２とがこの順に積層された積層体Ｓ１＋Ｍ８＋Ｓ２に対し、加熱および加圧を行い、第１成形体ＳＡを得る。これにより、さらに強度の高い第１成形体ＳＡが得られる。
また、第２シートＳ２は、有機物で構成される結着材３００を有する。これにより、第３工程において、結着材３００が第２ウェブＭ８の両面側から第２ウェブＭ８に移行する。よって、基材層２００と第２ウェブＭ８とがより強固に接合される。
なお、第２シートＳ２では、結着材３００が省略されていてもよい。
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の繊維構造体製造装置の第３実施形態が備える堆積部およびその周辺の概略構成図である。
以下、図９を参照しつつ本発明の繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法の第３実施形態について説明するが、前述した第１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９に示すように、第１シート供給部３Ａは、ロール状に巻かれた基材層２００の原反が装填された、基材層供給部としての装填部３１と、液状の結着材３１０を供給する結着材供給部３４と、を有する。
装填部３１から巻き出された基材層２００の上面に、結着材供給部３４から供給される液状の結着材３１０が付与されて、第１シートＳ１となる。その後、この第１シートＳ１は堆積部３０へ搬送され、第１シートＳ１の上面に第２ウェブＭ８が堆積され、積層体Ｓ１＋Ｍ８が得られる。
結着材供給部３４としては、例えば、スプレー方式、インクジェット方式、刷毛塗方式、ロールコーター等の塗布装置が挙げられる。
結着材供給部３４より供給される液状の結着材３１０としては、例えば、溶剤を含む熱可塑性樹脂、または例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の未硬化の熱硬化性樹脂が挙げられる。
結着材３１０が未硬化の熱硬化性樹脂である場合、後の第１成形部２０Ａによる加熱加圧により、液状の結着材３１０が拡散すると共に硬化し、繊維同士が結着して第１成形体ＳＡとなる。従って、第１成形部２０Ａによる加熱温度は、熱硬化性樹脂の硬化温度以上であることが好ましい。
基材層２００上に結着材３１０が付与された第１シートＳ１の上面に第２ウェブＭ８を堆積させて積層体Ｓ１＋Ｍ８とし、該積層体Ｓ１＋Ｍ８を加熱加圧して第１成形体ＳＡを得る第３工程を行うことにより、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施形態においても、第２成形部２０Ｂにより、第１成形体ＳＡを複数積層し、積層された複数の第１成形体ＳＡに対し加熱および加圧を行い、第２成形体ＳＢを得ることができる。これにより、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、結着材供給部３４の選択や条件設定により、結着材３００の供給量すなわち付着量を容易に調整することができるという利点がある。よって、例えば、基材層２００の構成材料、厚さ、第２ウェブＭ８の構成材料、厚さ等の諸条件に応じて、結着材３００の供給量を適正にすることができ、得られる第１成形体ＳＡおよび第２成形体ＳＢの品質を高めることができる。
＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の繊維構造体製造装置の第４実施形態が備える堆積部およびその周辺の概略構成図である。
以下、図１０を参照しつつ本発明の繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法の第４実施形態について説明するが、前述した第１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１０に示すように、第１シート供給部３Ａは、ロール状に巻かれた基材層２００の原反が装填された、基材層供給部としての装填部３１と、自己形状保持性を有する結着材層４１０を供給する結着材供給部３５と、を有する。結着材供給部３５は、ロール状に巻かれた結着結着材層４１０の原反が装填される装填部３６と、押さえローラー３７と、を有する。結着材供給部３５は、結着材層供給用のアンコイラーである。
結着材層４１０は、自己形状保持性を有するものであり、例えば前述した結着材３００または３１０を含む材料をシート状またはフィルム状に成形したものである。
装填部３６の構成は、第１実施形態で説明した装填部３１と同様の構成であるため、その説明を省略する。押さえローラー３７は、装填部３６から繰り出された結着材層４１０を、基材層２００に押し付けるものである。
基材層２００上に結着材層４１０が付与された第１シートＳ１の上面に第２ウェブＭ８を堆積させて積層体Ｓ１＋Ｍ８とし、該積層体Ｓ１＋Ｍ８を加熱加圧して第１成形体ＳＡを得る第３工程を行うことにより、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施形態においても、第２成形部２０Ｂにより、第１成形体ＳＡを複数積層し、積層された複数の第１成形体ＳＡに対し加熱および加圧を行い、第２成形体ＳＢを得ることができる。これにより、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、結着材３００または３１０の供給量を均一に安定させることができる。また、供給する結着材層４１０の構成材料、厚さ等の条件を適宜選択することにより、結着材３００または３１０の特性や供給量を容易に調整することができるという利点がある。よって、例えば、基材層２００の構成材料、厚さ、第２ウェブＭ８の構成材料、厚さ等の諸条件に応じて、結着材３００または３１０の供給量を適正にすることができ、得られる第１成形体ＳＡおよび第２成形体ＳＢの品質を高めることができる。
以上、本発明の繊維構造体製造装置および繊維構造体製造方法を図示の各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、第１実施形態～第４実施形態の構成の一部を任意に組み合わせたり置換したりしてもよい。また、第１実施形態～第４実施形態において、繊維構造体製造装置を構成する各部、繊維構造体製造方法を構成する各工程は、それぞれ、同様の機能を発揮し得る任意の構成または工程と置換することができる。また、任意の構成物、工程が付加されていてもよい。
３Ａ…第１シート供給部、３Ｂ…第２シート供給部、１１…原料供給部、１２…粗砕部、１３…解繊部、１４…選別部、１５…第１ウェブ形成部、１６…細分部、１７…混合部、１８…ほぐし部、１９…第２ウェブ形成部、２０Ａ…第１成形部、２０Ｂ…第２成形部、２１…切断部、２２Ａ…第１貯留部、２２Ｂ…第２貯留部、２７…回収部、２８…制御部、３０…堆積部、３１…装填部、３２…装填部、３３…押さえローラー、３４…結着材供給部、３５…結着材供給部、３６…装填部、３７…押さえローラー、１００…繊維構造体製造装置、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング部、１５１…メッシュベルト、１５２…張架ローラー、１５３…吸引部、１６１…プロペラ、１６２…ハウジング部、１７１…添加剤供給部、１７２…管、１７３…ブロアー、１７４…スクリューフィーダー、１８１…ドラム部、１８２…ハウジング部、１９１…メッシュベルト、１９２…張架ローラー、１９３…吸引部、２００…基材層、２０１Ａ…加熱ブロック、２０１Ｂ…加熱ブロック、２１１…第１切断部、２１２…第２切断部、２３１…加湿部、２３２…加湿部、２３３…加湿部、２３４…加湿部、２３５…加湿部、２３６…加湿部、２４１…管、２４２…管、２４３…管、２４４…管、２４５…管、２４６…管、２６１…ブロアー、２６２…ブロアー、２６３…ブロアー、２８１…ＣＰＵ、２８２…記憶部、３００…結着材、３１０…結着材、４００…結着材層、４１０…結着材層、Ｍ１…原料、Ｍ２…粗砕片、Ｍ３…解繊物、Ｍ４－１…第１選別物、Ｍ４－２…第２選別物、Ｍ５…第１ウェブ、Ｍ６…細分体、Ｍ７…混合物、Ｍ８…第２ウェブ、Ｐ１…添加剤、Ｓ１…第１シート、Ｓ２…第２シート、ＳＡ…第１成形体、ＳＢ…第２成形体、Ｓ１＋Ｍ８…積層体

Claims (9)

  1. 有機物で構成される結着材を有する第１シートを供給する第１シート供給部と、
    前記第１シート供給部により供給された前記第１シート上に繊維を含む解繊物を堆積させて堆積物を形成する堆積部と、
    前記第１シートと前記堆積物とが積層された積層体に対し、加熱および加圧を行い、第１成形体を得る第１成形部と、を備えることを特徴とする繊維構造体製造装置。
  2. 前記結着材は、熱可塑性樹脂を含み、
    前記第１成形部の加熱における加熱温度は、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度である請求項１に記載の繊維構造体製造装置。
  3. 前記第１シートは、基材層と、粒子状の前記結着材で構成される結着材層と、を有する請求項１に記載の繊維構造体製造装置。
  4. 前記堆積部と前記第１成形部との間に設けられ、第２シートを、前記堆積物の前記第１シートと反対側の面側に供給する第２シート供給部を備え、
    前記第１成形部は、前記第１シートと前記堆積物と前記第２シートとがこの順に積層された積層体に対し、加熱および加圧を行い、第１成形体を得る請求項１に記載の繊維構造体製造装置。
  5. 前記第２シートは、有機物で構成される結着材を有する請求項４に記載の繊維構造体製造装置。
  6. 複数の前記第１成形体を重ねた状態で貯留する第１貯留部を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の繊維構造体製造装置。
  7. 前記第１成形体を複数積層し、積層された複数の前記第１成形体に対し、加熱および加圧を行い、第２成形体を得る第２成形部を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の繊維構造体製造装置。
  8. 有機物で構成される結着材を有する第１シートを供給する第１工程と、
    前記第１工程で供給された前記第１シート上に繊維を含む解繊物を堆積させて堆積物を形成する第２工程と、
    前記第１シートと前記堆積物とが積層された積層体に対し、加熱および加圧を行い、第１成形体を得る第３工程と、を有することを特徴とする繊維構造体製造方法。
  9. 前記第３工程で得られた前記第１成形体を複数積層し、積層された複数の前記第１成形体に対し、加熱および加圧を行い、第２成形体を得る第４工程を有する請求項８に記載の繊維構造体製造方法。
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