JP6210312B2 - シート製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート製造装置に関する。

従来、古紙を水を用いず乾式で解繊して得られる古紙パルプ繊維と、熱可塑性樹脂の繊維とを、乾式で混合し、得られた繊維集合体を用いて乾式でウエブを形成し、該ウエブを熱可塑性樹脂の繊維の融点以上に加熱し、圧着成型することにより、該熱可塑性樹脂の繊維の一部又は全部を融解して古紙パルプ繊維同士を結合させた古紙ボードが知られている。そして、当該古紙ボードはウエブの片面もしくは両面に加熱圧着成型された保護層を有している（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２２０７０９号公報

しかしながら、上記古紙ボードの製造過程において、古紙を解繊部で解繊する際に、解繊部内部の温度が古紙に含まれる熱可塑性樹脂等の添加剤のガラス転移温度よりも高くなると、添加剤が軟化し始めるため、添加物や被解繊物の一部が解繊部の内部に付着して解繊効率が低下してしまう、という課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかるシート製造装置は、被解繊物を解繊する解繊部と、前記解繊部で解繊処理された解繊物に添加剤を投入する添加剤投入部と、前記解繊物と前記添加剤を用いてシートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、前記添加剤のガラス転移点温度は、解繊処理をしているときの前記解繊部内の温度より高いことを特徴とする。

この構成によれば、添加剤が含まれる被解繊部を解繊処理する際の解繊部の内部温度よりも高いガラス転移点温度を有する添加剤を使用する。このため、添加剤が解繊部の内部で軟化することが無い。従って、添加剤や被解繊物が解繊部内に付着してしまうことを防止でき、解繊処理の効率を高めることができる。

［適用例２］上記適用例にかかるシート製造装置の前記解繊部は、前記解繊部内を冷却する冷却部を有することを特徴とする。

この構成によれば、解繊部内が冷却されるため、解繊部内の温度が添加剤のガラス転移点温度を超えないようにすることができ、解繊部内で添加剤が軟化することを抑制できる。

［適用例３］上記適用例にかかるシート製造装置の前記冷却部は、前記解繊部内を常時冷却することを特徴とする。

この構成によれば、解繊部内が常時冷却されるため、確実に解繊部内の温度が添加剤のガラス転移点温度を超えないようにすることができる。

［適用例４］上記適用例にかかるシート製造装置の前記冷却部は、前記解繊部内を定期的に冷却することを特徴とする。

この構成によれば、解繊部内が定期的に冷却されるため、確実に解繊部内の温度が添加剤のガラス転移点温度を超えないようにすることができる。

［適用例５］上記適用例にかかるシート製造装置の前記解繊部は、前記解繊部内の温度を測定する測定部と、前記解繊部内を冷却する冷却部とを有し、測定した前記解繊部内の温度が前記ガラス転移点温度を超える前に、前記冷却部により前記解繊部内を冷却することを特徴とする。

この構成によれば、解繊部内の温度が測定され、解繊部内の温度が添加物のガラス転移点温度を超える前に解繊部が冷却されるため、効率よく解繊部内を冷却することができ、解繊部内で被解繊物が溶けることを抑制できる。

［適用例６］上記適用例にかかるシート製造装置では、測定した前記解繊部内の温度が前記ガラス転移点温度を超える前に、前記解繊部の駆動を停止することを特徴とする。

この構成によれば、測定した解繊部内の温度が前記ガラス転移点温度を超える前に、解繊部の駆動が停止される。これにより、解繊部内が冷却されるため、解繊部内で被解繊物が溶けることを抑制できる。

［適用例７］上記適用例にかかるシート製造装置では、測定した前記解繊部内の温度が前記ガラス転移点温度を超える前に、前記解繊部の回転速度を遅くすることを特徴とする。

この構成によれば、測定した解繊部内の温度が前記ガラス転移点温度を超える前に、解繊部の回線速度が低下する。これにより、解繊部内の温度の上昇が抑制されるため、解繊部内で被解繊物が溶けることを抑制できる。

［適用例８］上記適用例にかかるシート製造装置の前記添加物投入部では、前記解繊部で解繊処理された解繊物に対して、樹脂と着色材とを一体に有する複合体を含む前記添加剤を投入することを特徴とする。

この構成によれば、添加剤に含まれる複合体が、着色材及び樹脂を一体に有するため、着色材が複合体から脱離しにくい。そして、複合体と繊維とを結着することにより、着色材は繊維からも脱離しにくくなる。そのため、解繊部内で添加剤が溶けることを抑制できるとともに、色ムラが抑制されたシートを製造することができる。

［適用例９］上記適用例にかかるシート製造装置の前記複合体は、さらに凝集抑制剤を一体に有することを特徴とする。

この構成によれば、複合体が、凝集抑制剤も一体に有しているので、近傍の複合体に対して凝集することを抑制することができる。複合体が、凝集抑制剤を別体で有する場合には、複合体と複合体との間に凝集抑制剤が存在しなければ凝集抑制効果が発揮されないが、本構成によれば、凝集抑制剤を一体に有しているため、確実に凝集抑制効果を奏することができる。そのため、混合部において、繊維に対して複合体が分散して混合されることができ、さらに均一な混合が行われるため、より高い機械的強度、より色調の均一性が良好なシートを製造することができる。

シート製造装置の構成を示す概略図。 第１実施形態にかかるシート製造装置の一部構成を示す概略図。 第２実施形態にかかるシート製造装置の一部構成を示す概略図。

以下、本発明の第１及び第２実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。

［第１実施形態］
まず、シート製造装置の構成について説明する。シート製造装置は、例えば、純パルプシートや古紙などの原料（被解繊物）Ｐｕを新たなシートＰｒに形成する技術に基づくものである。本実施形態にかかるシート製造装置は、被解繊物を解繊する解繊部と、解繊部で解繊処理された解繊物に添加剤を投入する添加剤投入部と、解繊物と添加剤とを用いてシートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、添加剤のガラス転移点温度は、解繊処理をしているときの解繊部内の温度より高いことを特徴とするものである。以下、具体的にシート製造装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態にかかるシート製造装置の構成を示す概略図である。また、図２は、本実施形態にかかるシート製造装置の一部構成を示す概略図であり、具体的には、解繊部３０の詳細図である。図１に示すように、本実施形態のシート製造装置１は、供給部１０と、粗砕部２０と、解繊部３０と、分級部４０と、選別部５０と、添加剤投入部６０と、堆積部７０と、成形部２００等を備えている。そして、これらの部材を制御する制御部２を備えている。

供給部１０は、粗砕部２０に古紙Ｐｕを供給するものである。供給部１０は、例えば、複数枚の古紙Ｐｕを重ねて貯めておくトレー１１と、トレー１１中の古紙Ｐｕを粗砕部２０に連続して投入可能な自動送り機構１２等を備えている。シート製造装置１に供給する古紙Ｐｕとしては、例えば、オフィスで現在主流となっているＡ４サイズの用紙等である。

粗砕部２０は、供給された古紙Ｐｕを数センチメートル角の紙片に裁断するものである。粗砕部２０では、粗砕刃２１を備え、通常のシュレッダーの刃の切断幅を広げたような装置を構成している。これにより、供給された古紙Ｐｕを容易に紙片に裁断することができる。そして、分断された粗砕紙は、搬送路２０１を介して解繊部３０に供給される。

解繊部３０は、図２に示す解繊モーター３１の駆動によって回転する回転刃３２を備え、粗砕部２０から供給された被解繊物としての粗砕紙を繊維状に解きほぐす解繊処理を行うものである。なお、本実施形態の解繊部３０は、空気中において乾式で解繊を行うものである。解繊部３０の解繊処理により、印刷されたインクやトナー、にじみ防止材等の紙への塗工材料等は、数十μｍ以下の粒（以下、「インク粒」という）となって繊維と分離する。したがって、解繊部３０から出る解繊物は、紙片の解繊により得られる繊維とインク粒である。そして、回転刃の回転によって気流が発生する機構となっており、搬送路２０２を介して解繊された繊維はこの気流に乗って分級部４０に搬送される。なお、必要に応じて解繊部３０に搬送路２０２を介して解繊された繊維を分級部４０に搬送させるための気流を発生させる気流発生装置を別途設けてもよいが、これは後述する解繊部３０内を冷却するための空気の送風とは異なるものである。

分級部４０は、導入された導入物を気流により分級するものである。本実施形態では、導入物としての解繊物をインク粒と繊維とに分級する。分級部４０は、例えば、サイクロンを適用することにより、搬送された繊維をインク粒と脱墨繊維（脱墨解繊物）とに気流分級することができる。なお、サイクロンに替えて他の種類の気流式分級器を利用してもよい。この場合、サイクロン以外の気流式分級器としては、例えば、エルボージェットやエディクラシファイヤー等が用いられる。気流式分級器は旋回気流を発生させ、解繊物のサイズと密度により受ける遠心力の差によって分離、分級するもので、気流の速度、遠心力の調整により、分級点を調整することができる。これにより比較的小さく密度の低いインク粒と、インク粒より大きく密度の高い繊維とに分けられる。繊維からインク粒を除去することを脱墨と言う。

本実施形態の分級部４０は接線入力方式のサイクロンであり、解繊部３０から導入される導入口４０ａと、導入口４０ａが接線方向についた筒部４１と、筒部４１の下部に続く円錐部４２と、円錐部４２の下部に設けられる下部取出口４０ｂと、筒部４１の上部中央に設けられる微粉排出のための上部排気口４０ｃとから構成される。円錐部４２は鉛直方向下方にむかって径が小さくなる。

分級処理において、分級部４０の導入口４０ａから導入された解繊物をのせた気流は、筒部４１、円錐部４２で円周運動に変わり、遠心力がかかり分級される。そして、インク粒より大きく密度の高い繊維は下部取出口４０ｂへ移動し、比較的小さく密度の低いインク粒は空気とともに微粉として上部排気口４０ｃへ導出される。そして、分級部４０の上部排気口４０ｃからインク粒が多量に含まれた短繊維混合物が排出される。そして、排出されたインク粒が多量に含まれる短繊維混合物は、分級部４０の上部排気口４０ｃに接続された配管２０６を介して受け部８０に回収される。一方、分級部４０の下部取出口４０ｂから配管２０３を介して分級された繊維を含む分級物が選別部５０に向けて搬送される。なお、分級部４０の上部排気口４０ｃや配管２０６等に、上部排気口４０ｃから短繊維混合物を効率よく吸引するための吸引部等を配置してもよい。

選別部５０は、分級部４０により分級された繊維を含む分級物を複数の開口を有する選別ドラム５１から通過させて選別するものである。さらに、具体的には、分級部４０により分級された繊維を含む分級物を、開口を通過する通過物と、開口を通過しない残留物と、に選別するものである。本実施形態の選別部５０では、分級物を回転運動により空気中で分散させる機構を備えている。そして、選別部５０の選別により開口を通過した通過物は、ホッパー部５６で受けてから搬送路２０４を介して堆積部７０に搬送される。一方、選別部５０の選別により開口を通過しなかった残留物は、排出部５７から送り路としての搬送路２０５を介して再び被解繊物として解繊部３０に戻される。これにより、残留物は廃棄されずに再使用（再利用）される。

選別部５０の選別により開口を通過した通過物は搬送路２０４を介して堆積部７０に搬送される。搬送路２０４における選別部５０と堆積部７０との間には、搬送される通過物に対して融着させる熱可塑性樹脂等の添加物を投入する添加剤投入部６０が設けられている。なお、添加物としては、融着樹脂の他、例えば、難燃剤、白色度向上剤、シート力増強剤やサイズ剤等を投入することも可能である。これらの添加物は、添加物貯留部６１に貯留され、図示しない投入機構によって投入口６２から投入される。なお、これら添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）は、解繊処理をしているときの解繊部３０内の温度より高いものとなっている。例えば、解繊処理をしているときの解繊部３０内の温度が３０℃から５０℃である場合に、添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）は、５５℃から８０℃である。これにより、解繊処理の際に、添加剤が軟化することがない。すなわち、解繊処理の際に、添加剤の軟化により繊維等が解繊部３０の内部に付着することが無い。

また、本実施形態の添加物投入部６０では、解繊部３０で解繊処理された解繊物（通過物）に対して、樹脂と着色材とを一体に有する複合体を含む添加剤を投入する。なお、複合体が樹脂及び着色材を一体に有する状態とは、複合体から樹脂又は着色材が、シート製造装置１内において、バラバラになり難い（脱落し難い）状態のことをいう。すなわち、複合体が樹脂及び着色材を一体に有する状態とは、樹脂によって着色材が互いに接着されている状態、樹脂に着色材が構造的（機械的）に固定されている状態、樹脂と着色材とが静電気力、ファンデルワールス力等により凝集している状態、及び樹脂と着色材とが化学結合されている状態にあることを指す。また、複合体が樹脂及び着色材を一体に有する状態とは、着色材が樹脂に内包されている状態でも着色材が樹脂に付着している状態でもよく、その２つの状態が同時に存在する状態を含む。

複合体の成分である樹脂は、熱可塑性樹脂が適用される。熱可塑性樹脂としては、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ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、ポリエステル樹脂、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、などが挙げられる。これらの樹脂は、単独又は適宜混合して用いてもよい。また、共重合体化や変性を行ってもよく、このような樹脂の系統としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等が挙げられる。

着色材は、本実施形態のシート製造装置１によって製造されるシートＰｒの色を所定のものとする機能を有する。着色材としては、染料又は顔料を用いることができ、複合体において樹脂と一体とした場合に、より良好な隠ぺい力や発色性が得られる観点からは顔料を用いることが好ましい。

顔料としては、その色、種類ともに、特に限定されず、例えば、一般的なインクに使用される各種の色（白、青、赤、黄、シアン、マゼンタ、イエロー、黒、特色（パール、金属光沢）等）の顔料を使用することができる。顔料は無機顔料でもよいし、有機顔料でもよい。また、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等の白色顔料等を用いてもよい。これら顔料は、単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよい。なお、白色の顔料を使用する場合には、前記例示したもののうち、酸化チタンを主成分とする粒子（顔料粒子）を含む粉体からなる顔料を使用することが、酸化チタンの屈折率の高さから、少ない配合量で、製造されるシートＳにおける白色度を高めることが容易な点でより好ましい。

なお、本実施形態では、着色材との文言は、着色のための材料という意味で用いている。また、本実施形態では、顔料という場合、その単位粒子（顔料粒子）の複数が集合した粉体の意味も含む。また、単位粒子（顔料粒子）とは、通常の粉砕手段によって、それ以上小さくすることが困難な粒子のことをいう。例えば、材質が酸化チタンである白色顔料においては、その単位粒子（顔料粒子）は、酸化チタンの微結晶を一次粒子とし、当該一次粒子が複数集合したものであってもよい。この場合の一次粒子間の凝集は、化学的な結合若しくは双晶を形成して凝集している場合があり、機械的な粉砕が困難であることが多い。また、１個の顔料粒子の構造は、それ自体が一次粒子であってもよいし、一次粒子の結合体であってもよい。

複合体に樹脂及び着色材を一体に形成する形成方法は、所定の樹脂を軟化点以上の温度に加熱して顔料（着色材）と混練を行う溶融混練法や、樹脂を水や溶剤で溶解又は膨潤させて顔料と混合する方法が挙げられる。これらの方法で使用可能な装置としては、ニーダー、バンバリーミキサー、単軸押出機、多軸押出機、二本ロール、三本ロール、連続式ニーダー、連続式二本ロールなどが挙げられる。これらの方法を採用する場合には、より均一に樹脂内に顔料を分散させるために、顔料を疎水化処理しておいてもよい。また溶融混練前に、顔料の凝集塊が存在する場合には、ミキサーなどで当該凝集塊を解砕しておくこともより顔料を均一に樹脂内で分散させるのに効果的である。

そして混練後、適宜の方法でペレタイズし、粉砕により複合体を得ることができる。粉砕は、公知の粉砕方法を用いて行うことができる。用いられる粉砕機としては、ハンマーミル、ピンミル、カッターミル、パルペライザー、ターボミル、ディスクミル、スクリーンミル、ジェットミルなどが挙げられ、これらを適宜組み合わせて樹脂粒子を得ることができる。また、粉砕の工程は、まずおよその粒子径が１ｍｍ程度となるように粗く粉砕した後、目的の粒径となるように細かく粉砕するなど、段階的に行われてもよい。このような場合でも各段階において、適宜例示した装置を利用することができる。さらに複合体の粉砕の効率を高めるため凍結粉砕法を用いることもできる。このようにして得られた複合体は様々な大きさのものが含まれている場合もあり、目的とする大きさの複合体とするため、公知の分級装置を用いて分級してもよい。

複合体は、さらに凝集抑制剤を一体に有している。凝集抑制剤は、複合体に配合された場合、配合されない場合に比較して、樹脂及び着色材を一体に有する複合体を、互いに凝集させにくくする機能を有する。凝集抑制剤としては、各種使用しうるが、本実施形態のシート製造装置１では、水を使用しない又はほとんど使用しないため、複合体の表面に配置される。なお、コーティング（被覆）等でもよい。種のものを使用することが好ましい。なお、凝集抑制の効果だけを考えると、複合体は着色材を一体に有していなくてもよく、着色材を用いなくてもよい。

このような凝集抑制剤としては、無機物からなる微粒子が挙げられ、これを複合体の表面に配置することで、非常に優れた凝集抑制効果を得ることができる。

なお、凝集とは、同種又は異種の物体が、静電気力やファンデルワールス力によって物理的に接して存在する状態を指す。また、複数の物体の集合体（例えば粉体）において、凝集していない状態という場合には、必ずしも当該集合体を構成する物体のすべてが離散して配置されることを指すものではない。すなわち、凝集していない状態には、集合体を構成する物体の一部が凝集している状態も含まれ、そのような凝集した物体の量が、集合体全体の１０質量％以下、好ましくは５質量％以下程度となっていても、この状態を、複数の物体の集合体において「凝集していない状態」に含めるものとする。さらに、粉体を袋詰め等した場合には、粉体の粒子同士は接触して存在する状態となるが、柔和な撹拌、気流による分散、自由落下など、粒子を破壊しない程度の外力を加えることにより、粒子を離散した状態にすることができる場合は、凝集していない状態に含めるものとする。

凝集抑制剤の材質の具体例としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、炭酸カルシウムを挙げることができる。なお、凝集抑制剤の材質の一部は、着色材の材質と同じであるが、凝集抑制剤の粒子径が着色材の粒子径より小さい点で相違する。そのため、凝集抑制剤は、製造されるシートの色調に対して大きく影響しないため、本明細書では上述の着色材とは区別可能である。ただし、シートの色調を調節する際には、凝集抑制剤の粒子径が小さくても、若干の光の散乱等の効果が生じる場合があるため、そのような効果を考慮することがより好ましい。

凝集抑制剤を複合体の表面に配置（コーティング）する方法としては、特に限定されず、上述した溶融混練等によって複合体を形成する際に樹脂及び着色材とともに凝集抑制剤を配合してもよい。しかし、このようにすると、凝集抑制剤の多くが複合体の内部に配置されるため、凝集抑制剤の添加量に対する凝集抑制効果が小さくなる。凝集抑制剤はその凝集抑制メカニズムからして、複合体のできるだけ表面に配置されることがより好ましい。複合体の表面に凝集抑制剤を配置する態様としては、コーティング、被覆等が挙げられるが、必ずしも複合体の表面全体を覆っていなくてもよい。また、被覆率は、１００％を越えてもよいが、およそ３００％以上となると、複合体と繊維とを結着する作用が損なわれる場合があるため、状況に応じて適宜な被覆率を選択する。

凝集抑制剤を複合体の表面へ配置する方法としては、種々の方法が考えられるが、両者を単に混ぜ合せ静電気力やファンデルワールス力によって表面に付着させるだけでも効果を奏することができるが、脱落する懸念は残る。そのため、複合体と凝集抑制剤を高速回転するミキサーに投入し均一混合する方法が好ましい。このような装置としては公知のものが使用でき、ＦＭミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなどを用いて行うことができる。このような方法により複合体の表面に凝集抑制剤の粒子を配置することができる。このような方法によって配置された凝集抑制剤の粒子は、少なくとも一部が複合体の表面に食込むような状態又はめり込んだ状態で配置される場合があり、複合体から凝集抑制剤が脱落しにくくすることができ、安定して凝集抑制効果を奏することができる。またこのような方法を用いると、水分をほとんど又は全く含まない系において、容易に上記配置を実現することができる。また、複合体に食い込まない粒子が存在しても、このような効果を十分に得ることができる。なお、凝集抑制剤の粒子が複合体の表面に食込むような状態又はめり込んだ状態は、各種の電子顕微鏡により確認することができる。

複合体に凝集抑制剤が配合されると、複合体の凝集を非常に生じにくくすることができるため、添加剤投入部６０において複合体と繊維材とをさらに容易に混ぜ合せることができる。すなわち、複合体に凝集抑制剤が配合されると、複合体が速やかに空間に拡散し、非常に均一な混合材を形成することができる。

複合体は、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、例えば、有機溶剤、界面活性剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤等が挙げられる。

堆積部７０は、搬送路２０４から投入された繊維を含む通過物と樹脂を含む添加物とを含む材料を用いて堆積させてウエブＷを形成するものである。堆積部７０は、繊維を空気中に均一に分散させる機構と、分散された繊維をメッシュベルト７３上に堆積する機構を有している。なお、本実施形態にかかるウエブＷとは、繊維と樹脂とを含む物体の構成形態を言う。従って、ウエブの加熱時や加圧時や切断時や搬送時等において寸法等の形態が変化した場合であってもウエブとして示している。

まず、繊維を空気中に均一に分散させる機構として、堆積部７０には、繊維及び樹脂が内部に投入されるフォーミングドラム７１が配置されている。そして、フォーミングドラム７１を回転駆動させることにより通過物（繊維）中に樹脂（添加剤）を均一に混ぜることができる。フォーミングドラム７１には複数の小孔を有するスクリーンが設けられている。そして、フォーミングドラム７１を回転駆動させて、通過物（繊維）中に樹脂（添加剤）を均一に混ぜるとともに、小孔を通過した繊維や繊維と樹脂の混合物を空気中に均一に分散させることができる。

フォーミングドラム７１の下方には、張架ローラー７２によって張架されるメッシュが形成されているエンドレスのメッシュベルト７３が配されている。そして、張架ローラー７２のうちの少なくとも１つが自転することで、このメッシュベルト７３が一方向に移動するようになっている。

また、フォーミングドラム７１の鉛直下方には、メッシュベルト７３を介して、鉛直下方に向けた気流を発生させる吸引部としてのサクション装置７５が設けられている。サクション装置７５によって、空気中に分散された繊維をメッシュベルト７３上に吸引することができる。

そして、フォーミングドラム７１の小孔スクリーンを通過した繊維等は、サクション装置７５による吸引力によって、メッシュベルト７３上に堆積される。このとき、メッシュベルト７３を一方向に移動させることにより、繊維と樹脂を含み長尺状に堆積させたウエブＷを形成することができる。フォーミングドラム７１からの分散とメッシュベルト７３の移動を連続的に行うことで、帯状の連続したウエブＷが成形される。なお、メッシュベルト７３は金属製でも、樹脂製でも、不織布でもよく、繊維が堆積でき、気流を通過させることができれば、どのようなものであってもよい。なお、メッシュベルト７３のメッシュの穴径が大きすぎるとメッシュの間に繊維が入り込み、ウエブＷ（シート）を成形したときの凸凹になり、一方、メッシュの穴径が小さすぎると、サクション装置７５による安定した気流を形成しづらい。このため、メッシュの穴径は適宜調整することが好ましい。サクション装置７５はメッシュベルト７３の下に所望のサイズの窓を開けた密閉箱を形成し、窓以外から空気を吸引し箱内を外気より負圧にすることで構成できる。

メッシュベルト７３上に成形されたウエブＷは、搬送部１００によって搬送される。本実施形態の搬送部１００は、メッシュベルト７３から最終的にシートＰｒ（ウエブＷ）としてスタッカー１６０に投入されるまでの間のウエブＷの搬送過程を示している。従って、メッシュベルト７３の他、各種ローラー等は搬送部１００の一部として機能する。搬送部としては、搬送ベルトや搬送ローラーなどの少なくとも一つがあればよい。具体的には、まず、搬送部１００の一部であるメッシュベルト７３上に成形されたウエブＷは、メッシュベルト７３の回転移動により、搬送方向（図中の矢印）に従って搬送される。次いで、ウエブＷは、メッシュベルト７３から搬送方向（図中の矢印）に従って搬送される。なお、本実施形態では、堆積部７０や搬送部１００は、ウエブＷを用いてシートＰｒを成形する成形部２００の一部である。

ウエブＷの搬送方向における堆積部７０の下流側に加圧部が配置されている。なお、本実施形態の加圧部は、ウエブＷを加圧するローラー１４１を有する加圧部１４０である。メッシュベルト７３とローラー１４１との間にウエブＷを通過させることにより、ウエブＷを加圧することができる。これにより、ウエブＷの強度を向上させることができる。

ウエブＷの搬送方向における加圧部１４０よりも下流側には、切断部前ローラー１２０が配置されている。切断部前ローラー１２０は、一対のローラー１２１で構成されている。一対のローラー１２１のうち、一方が駆動制御ローラーであり、他方が従動ローラーである。

また、切断部前ローラー１２０を回転させる駆動伝達部にはワンウエイクラッチが用いられている。ワンウエイクラッチは、一方の方向のみに回転力を伝達するクラッチ機構を有し、逆方向に対して空転するように構成されるものである。これにより、切断部後ローラー１２５と切断部前ローラー１２０との速度差でウエブＷに過度のテンションが掛けられた際、切断部前ローラー１２０側で空転するため、ウエブＷへのテンションが抑制され、ウエブＷが引きちぎられることを防止できる。

ウエブＷの搬送方向における切断部前ローラー１２０の下流側には、搬送されるウエブＷの搬送方向と交差する方向にウエブＷを切断する切断部１１０が配置されている。切断部１１０は、カッターを備え、連続状のウエブＷを所定の長さに設定された切断位置に従って枚葉状（シート状）に切断する。切断部１１０は、例えば、ロータリーカッターを適用することができる。これによれば、ウエブＷを搬送させながら切断が可能となる。従って、切断時にウエブＷの搬送を停止させないので、製造効率を向上させることができる。なお、切断部１１０は、ロータリーカッターの他、各種カッターを適用してもよい。

切断部１１０よりウエブＷの搬送方向の下流側には、切断部後ローラー１２５が配置されている。切断部後ローラー１２５は、一対のローラー１２６を有している。一対のローラー１２６のうち、一方が駆動制御ローラーであり、他方が従動ローラーである。

本実施形態では、切断部前ローラー１２０と切断部後ローラー１２５との速度差によってウエブＷにテンションをかけることができる。そして、ウエブＷにテンションをかけた状態で切断部１１０を駆動してウエブＷを切断するように構成されている。

切断部後ローラー１２５よりもウエブＷの搬送方向の下流側に、加熱加圧部１５０を構成する一対の加熱加圧ローラー１５１が配置されている。当該加熱加圧部１５０は、ウエブＷに含まれる繊維同士を樹脂を介して結着（定着）させるものである。加熱加圧ローラー１５１の回転軸中心部にはヒーター等の加熱部材が設けられており、当該一対の加熱加圧ローラー１５１間にウエブＷを通過させることにより、搬送されるウエブＷに対して加熱加圧することができる。そして、ウエブＷは一対の加熱加圧ローラー１５１によって加熱加圧されることで、樹脂が溶けて繊維と絡みやすくなるとともに繊維間隔が短くなり繊維間の接触点が増加する。これにより、密度が高まってウエブＷとしての強度が向上する。なお、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂を含む添加剤の溶融温度（Ｔｍ）は、９０℃から１６０℃であることから、加熱加圧部１５０における加熱温度は、添加剤の溶融温度（Ｔｍ）以上に設定される。

加熱加圧部１５０よりもウエブＷの搬送方向の下流側に、ウエブＷの搬送方向に沿ってウエブＷを切断する後切断部１３０が配置されている。後切断部１３０は、カッターを備え、ウエブＷの搬送方向における所定の切断位置に従って切断する。これにより、所望するサイズのシートＰｒ（ウエブＷ）が成形される。そして、切断されたシートＰｒ（ウエブＷ）はスタッカー１６０等に積載される。

なお、上記実施形態にかかるシートとは、古紙や純パルプなどの繊維を含むものを原料とし、シート状にしたものを主に言う。しかし、そのようなものに限らず、ボード状やウエブ状（や凸凹を有する形状で）あってもよい。また、原料としてはセルロースなどの植物繊維やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリエステルなどの化学繊維や羊毛、絹などの動物繊維であってもよい。本願においてシートとは、紙と不織布に分かれる。紙は、薄いシート状にした態様などを含み、筆記や印刷を目的とした記録紙や、壁紙、包装紙、色紙、ケント紙などを含む。不織布は紙より厚いものや低強度のもので、不織布、繊維ボード、ティッシュペーパー、キッチンペーパー、クリーナー、フィルター、液体吸収材、吸音体、緩衝材、マットなどを含む。

また、上記実施形態において古紙とは、主に印刷された紙を指すが、紙として成形されたものを原料とするのであれば使用したか否かに関わらず古紙とみなす。

次に、解繊部３０の詳細な構成について説明する。図２に示すように、解繊部３０は、冷却部３００を有している。当該冷却部３００は、解繊部３０内を冷却するものである。解繊部３０は、回転する回転刃３２と回転刃を囲うカバー部３３を有する。粗砕部２０から供給された被解繊物としての粗砕紙は搬送路２０１からカバー部３３内に入る。そして、回転刃３２とカバー部３３の間を通りながら繊維状に解きほぐす解繊処理を行う。そして、解繊された解繊物は搬送路２０２へ排出される。この際、回転刃と粗砕紙とが接触するため、その際の摩擦によって解繊部３０内の温度が上昇する。そして、解繊処理をしているときの解繊部３０内の温度が、例えば、添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）よりも高くなった場合、添加剤が軟化し始め、添加剤の一部や添加剤とともに繊維が解繊部３０内に付着してしまい、解繊効率が低下してしまう。このため、解繊部３０内の温度が添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）よりも低い状態が保持されるように、冷却部３００によって解繊部３０内を冷却する必要がある。

本実施形態の冷却部３００はファン３００であり、ファン３００には解繊部３０内に連通する連通路３０１が接続されている。そして、ファン３００に連結されたファンモーターの駆動によってファン３００が回転し、ファン３００の回転によって解繊部３０の内部に空気が送風される。ファン３００による空気は、カバー部３３が内部にくるように覆うハウジング部３４とカバー部３３の間の空間に送風される。そして、送風によってカバー部３３が冷却される。カバー部３３が冷却されることで、カバー部３３の内部も冷却される。カバー部３３の内部に空気を送風して冷却しようとすると、送風された空気により解繊される途中の被解繊物が移動してしまうため、十分に解繊できない場合がある。そのため、カバー部３３の外側か、回転刃３２の内部の少なくとも一方に空気を送風するのがよい。ここで、冷却とは、解繊部３０内の温度を、添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）よりも低くなるように施すことである。例えば、添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）が５５℃から８０℃の範囲である場合には、解繊部３０内の温度を５５℃未満となるように冷却することである。

なお、ファン３００による解繊部３０内の冷却方法は、ファン３００を常時駆動させることにより解繊部３０内を常時冷却するように構成してもよいし、ファン３００を定期的に駆動させることにより解繊部３０内を定期的に冷却するように構成してもよい。すなわち、解繊部３０内の温度が解繊処理や外部環境によって変動したとしても、添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）よりも低くなるよう冷却が実行されればよい。なお、ファン３００を常時駆動させる場合には、ファン３００の停止制御が省かれるので、ファン３００の駆動管理が容易となる。また、ファン３００を定期的に駆動させる場合には、ファン３００の駆動による騒音や振動を低減でき、作業環境を向上させることができる。なお、ファン３００を定期的に駆動させるタイミング等は、解繊部３０の駆動状況や添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）条件等に合わせて適宜設定することができる。

以上、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

添加剤が含まれる被解繊物を解繊処理する際、解繊部３０の内部温度よりも添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）の方が高い。換言すれば、ファン３００等の駆動により解繊部３０の内部が冷却されるため、解繊部３０の内部が添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）よりも低い状態で保持される。このため、添加剤が解繊部３０の内部で軟化することが無い。従って、繊維等が解繊部３０内に付着してしまうことを防止でき、解繊処理の効率を高めることができる。

添加剤が含まれる被解繊物は、本願のシート製造装置で製造されたシートである。一般的な湿式の製造方法で製造されたシートには高温になったときに溶けるような添加材は含まれていない。そのため、本願は、本願のシート製造装置で製造されたシートを用いる場合に必要な発明となる。しかし、本願のシート製造装置で製造されたシートなのか、一般的な湿式の製造方法で製造されたシートなのかの判別は難しい。そこで、どちらのシートかは判別せずに常に本願の発明を適用するのがよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、本実施形態のシート製造装置１ａでは、第１実施形態にかかるシート製造装置１の解繊部３０の構成が異なるが、他の構成はシート製造装置１の構成と同様なので説明を省略し、異なる部分、すなわち、解繊部３０ａの構成について説明する。図３は、本実施形態にかかるシート製造装置の一部構成を示す概略図であり、具体的には、本実施形態にかかるシート製造装置の制御部の一部構成を示すブロック図である。

本実施形態にかかるシート製造装置１ａは、解繊部３０ａやファン３００等を備えている。解繊部３０ａの基本構成は、第１実施形態の解繊部３０の構成と同様なので説明を省略する。そして、解繊部３０ａは、解繊部３０ａ内の温度を測定する測定部と、解繊部３０ａ内を冷却する冷却部とを有している。測定部としては、例えば、温度センサー等であり、温度センサーを解繊部３０ａの内部に設置することにより解繊部３０ａ内の温度を測定することが可能となる。そして、測定部によって測定した解繊部３０ａ内の温度が、添加剤のガラス転移点温度を超える前に、冷却部により解繊部３０ａ内が冷却される。以下、具体的に説明する。

図３に示すように、制御部２は、指令部２３０と駆動部２４０と表示制御部２５０と入力検知部とを備えている。指令部２３０は、ＣＰＵ２３２、記憶手段としてのＲＯＭ２３３，ＲＡＭ２３４および入出力インターフェイス２３１からなり、ＣＰＵ２３２が入出力インターフェイス２３１を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ２３３、ＲＡＭ２３４のデータに基づき処理し、入出力インターフェイス２３１を介して駆動部２４０へ制御信号を出力する。ＣＰＵ２３２は、例えば、ＲＯＭ２３３に記憶された印刷プログラムに基づいて、各種制御を行う。

駆動部２４０は、解繊駆動部２４１、ファン駆動部２４２等からから構成されている。そして、指令部２３０の制御信号により、解繊駆動部２４１は、解繊モーターを制御し、ファン駆動部２４２は、ファンモーターを制御する。

また、制御部２の指令部２３０には、入出力インターフェイス２３１を介して、表示制御部２５０が接続されている。そして、表示制御部２５０には表示部４（モニター）が接続されている。また、制御部２の指令部２３０には、入出力インターフェイス２３１を介して、入力検知部２６０が接続されている。そして、入力検知部２６０には測定部とマウスやキーボード等の入力装置が接続されている。これにより、測定部で測定した温度等を表示部４に表示させることができる。また、入力装置を用いて各種条件設定等を行うことができる。

次に、本実施形態にかかるシート製造装置の制御方法について説明する。まず、解繊部３０ａ内の温度に基づいて、解繊部３０ａの回転刃を回転させる解繊モーターの駆動制御によって解繊部３０ａ内を冷却する方法について説明する。

まず、被解繊物を解繊するため解繊部３０ａを駆動させる。具体的には、解繊部３０ａの解繊モーターを駆動させ、粗砕部２０から投入される被解繊物の解繊処理を行う。また、測定部は解繊部３０ａ内の温度を測定する。そして、例えば、測定された解繊部３０ａ内の温度は表示部４に表示させることが可能となる。

そして、測定した解繊部３０ａ内の温度が添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）を超える前に、解繊部３０を停止する。具体的には、測定した解繊部３０ａ内の温度が添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）を超える前に、解繊モーターの駆動を停止させる。解繊モーターの駆動を停止させることにより、解繊処理が停止する。これにより、解繊部３０ａの回転刃と被解繊物としての粗砕紙との衝突がなくなり、摩擦熱の発生がなくなり、解繊部３０ａ内の温度が低下（冷却）される。解繊モーターを停止させる解繊部３０ａ内の温度は、添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）未満の温度で、適宜設定することができる。なお、例えば、添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）が５５℃から８０℃の範囲である場合には、解繊部３０ａ内の温度が３０℃から５０℃の範囲で保持できるように、解繊部３０ａ内の温度の測定結果に基づいて解繊モーターの駆動を制御する。

次に、解繊部３０ａの回転刃を回転させる解繊モーターの駆動制御によって解繊部３０ａ内を冷却する他の方法について説明する。

まず、被解繊物を解繊するため解繊部３０ａを駆動させる。具体的には、解繊部３０ａの解繊モーターを駆動させ、粗砕部２０から投入される被解繊物の解繊処理を行う。また、測定部は解繊部３０ａ内の温度を測定する。そして、例えば、測定された解繊部３０ａ内の温度は表示部４に表示させる。

そして、測定した解繊部３０ａ内の温度が添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）を超える前に、解繊部３０の回転速度を遅くする。具体的には、測定した解繊部３０ａ内の温度が添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）を超える前に、解繊モーターの回転速度を遅くする。解繊モーターの回転速度を低減させることにより、解繊部３０ａの回転刃と被解繊物としての粗砕紙との接触頻度が低下され、摩擦熱の発生が低減される。これにより、解繊部３０ａ内の温度が低下（冷却）される。解繊モーターの回転速度を低減させる解繊部３０ａ内の温度は、添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）未満の温度で、適宜設定することができる。なお、例えば、添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）が５５℃から８０℃の範囲である場合には、解繊部３０ａ内の温度が３０℃から５０℃の範囲で保持できるように、解繊部３０ａ内の温度の測定結果に基づいて解繊モーターの駆動を制御する。

次に、解繊部３０ａに解繊部３０ａ内を冷却するファン３００を備えた場合において、解繊部３０ａ内の温度に基づいて、ファン３００のファンモーターの駆動制御によって解繊部３０ａ内を冷却する方法について説明する。

まず、被解繊物を解繊するため解繊部３０ａを駆動させる。具体的には、解繊部３０ａの解繊モーターを駆動させ、粗砕部２０から投入される被解繊物の解繊処理を行う。また、測定部は解繊部３０ａ内の温度を測定する。そして、例えば、測定された解繊部３０ａ内の温度を表示部４に表示される。

そして、測定した解繊部３０ａ内の温度が添加剤のガラス転移点温度（Ｔｇ）を超える前に、ファン３００を駆動させる。具体的には、測定した解繊部３０ａ内の温度が添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）を超える前に、ファンモーターを駆動させる。これにより、解繊部３０ａ内に空気が送風され、解繊部３０ａ内の温度が低下（冷却）される。ファンモーターを駆動させる解繊部３０ａ内の温度は、添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）未満の温度で、適宜設定することができる。なお、例えば、添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）が５５℃から８０℃の範囲である場合には、解繊部３０ａ内の温度が３０℃から５０℃の範囲で保持できるように、解繊部３０ａ内の温度の測定結果に基づいてファンモーターの駆動を制御する。

以上、上記実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

解繊部３０ａ内の温度が測定部によって測定され、解繊部３０ａ内の温度が添加物のガラス転移点温度を超える前に、解繊モーターの駆動制御やファンモーターの駆動制御によって解繊部３０ａが冷却される。これにより、効率よく解繊部３０ａ内を冷却することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）上記第１及び第２実施形態では、解繊モーターやファンモーター等の駆動制御による空冷方式によって、解繊部３０，３０ａ内を冷却したが、この構成に限定されない。例えば、水冷方式や冷媒方式等によって解繊部３０，３０ａ内を冷却する構成であってもよい。この場合、解繊部３０，３０ａ内に水や冷媒を流動させるための管路を配置してもよいし、解繊部３０，３０ａの外側に水や冷媒を流動させるための管路を配置してもよい。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。

（変形例２）上記第１及び第２実施形態では、解繊モーターやファンモーター等の駆動制御によって、解繊部３０，３０ａ内を冷却したが、この構成に限定されない。例えば、解繊部３０，３０ａに投入される被解繊物の投入量を制御するように構成してもよい。具体的には、解繊部３０ａ内の温度が添加物のガラス転移点温度（Ｔｇ）を超える前に、解繊部３０，３０ａに投入される被解繊物の投入量を減らす。このようにすれば、解繊部３０，３０ａにおける解繊処理量が減るため、回転刃と被解繊との接触による摩擦熱の発生が低減される。従って、解繊部３０，３０ａ内の温度を確実に低下（冷却）することができる。

（変形例３）上記第１及び第２実施形態では、解繊モーターやファンモーター等の駆動制御によって、解繊部３０，３０ａ内を冷却したが、この構成に限定されない。例えば、解繊部３０，３０ａの外形面を凹凸形状としてもよい。このようにすれば、空気との接触面積が増えるため、空冷により解繊部３０，３０ａ内を冷却することができる。

（変形例４）上記第１及び第２実施形態、その他変形例にかかる形態を適宜組み合わせた構成としてもよい。このようにすれば、効率よく解繊部３０，３０ａ内を冷却することができる。

１，１ａ…シート製造装置、２…制御部、１０…供給部、２０…粗砕部、３０，３０ａ…解繊部、４０…分級部、５０…選別部、６０…添加剤投入部、７０…堆積部、１００…搬送部、１５０…加熱加圧部、２００…成形部、３００…ファン。

Claims (6)

1. 被解繊物を解繊する解繊部と、
   前記解繊部で解繊処理された解繊物に添加剤を投入する添加剤投入部と、
   前記解繊物と前記添加剤を用いてシートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、
   前記添加剤は、前記添加剤のガラス転移点温度が、解繊処理をしているときの前記解繊部内の温度より高い添加剤であり、
   前記解繊部は、前記解繊部内を冷却する冷却部を有す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において、
   前記冷却部は、前記解繊部内を常時冷却することを特徴とするシート製造装置。
3. 請求項１に記載のシート製造装置において、
   前記冷却部は、前記解繊部内を定期的に冷却することを特徴とするシート製造装置。
4. 被解繊物を解繊する解繊部と、
   前記解繊部で解繊処理された解繊物に添加剤を投入する添加剤投入部と、
   前記解繊物と前記添加剤を用いてシートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、
   前記添加剤は、前記添加剤のガラス転移点温度が、解繊処理をしているときの前記解繊部内の温度より高い添加剤であり、
   前記解繊部は、前記解繊部内の温度を測定する測定部と、前記解繊部内を冷却する冷却部とを有し、測定した前記解繊部内の温度が前記ガラス転移点温度を超える前に、前記冷却部により前記解繊部内を冷却することを特徴と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において、
   前記解繊部はモーターと、前記モーターの駆動によって回転する回転刃を備え、
   測定した前記解繊部内の温度が前記ガラス転移点温度を超える前に、前記解繊部の前記駆動を停止するよう構成されていることを特徴とするシート製造装置。
6. 請求項４に記載のシート製造装置において、
   前記解繊部はモーターと、前記モーターの駆動によって回転する回転刃を備え、
   測定した前記解繊部内の温度が前記ガラス転移点温度を超える前に、前記解繊部の前記回転刃の回転速度を遅くするよう構成されていることを特徴とするシート製造装置。

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