JP6481749B2 - シート製造装置およびシートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シート製造装置およびシートの製造方法に関する。

従来、シート製造装置においては、繊維を含む原料を水に投入し、主に機械的作用により離解して、抄き直す、いわゆる湿式方式が採用されている。このような湿式方式のシート製造装置は、大量の水が必要であり、装置が大きくなる。さらに、水処理施設の整備のメンテナンスに手間がかかる上、乾燥工程に係るエネルギーが大きくなる。

そこで、小型化、省エネルギーのために、水を極力利用しない乾式によるシート製造装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１には、乾式解繊機において紙片を繊維状に解繊し、サイクロンにおいて繊維の脱墨を行い、脱墨された繊維を、フォーミングドラム表面の小孔スクリーンを通過させて、メッシュベルト上に堆積させ、紙を成形することが記載されている。

特開２０１２−１４４８１９号公報

上記のような乾式解繊機において紙片を解繊すると、様々な繊維長を有する解繊物が生成される場合がある。例えば紙を製造する材料に、繊維長の短い解繊物が混入していると、他の繊維と結着しにくく、解繊物の結着強度が低下し、製造される紙の強度が低下する場合がある。

また、乾式解繊機において紙片を完全に解繊することができない場合がある。紙を製造する材料に、繊維状に解繊されていない未解繊片が混入していると、製造される紙の地合いが悪化することがある。さらに、このような未解繊片は、他の繊維と結着しにくいため、製造される紙の強度が低下することがある。

本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することができる。

本発明に係るシート製造装置の一態様は、
繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
前記解繊部よりも下流側に設けられ、前記解繊部で解繊して得られた解繊物を選別する選別部と、
前記選別部よりも下流側に設けられ、前記選別部で選別された前記解繊物を用いてシートを成形するシート成形部と、を含み、
前記選別部は、
複数の第１開口が設けられた第１選別部と、前記第１開口よりも大きい第２開口が複数設けられた第２選別部と、を有し、前記第１選別部および前記第２選別部によって、前記解繊物を選別し、
前記解繊物は、前記第１選別部または前記第２選別部の一方で選別された後に他方で選別され、
前記シート成形部は、前記第１開口を通過せず前記第２開口を通過した前記解繊物を用いて、シートを成形し、
前記第２選別部には、前記第２開口を通過しなかった前記解繊物を、前記解繊部に戻す戻し搬送部が接続されている。

このようなシート製造装置では、第１開口より大きい第２開口を通過した解繊物を用いることで、第２開口を通過しなかった長い繊維や未解繊片を使用しない。また、第２開口より小さい第１開口を通過しなかった解繊物を用いることで、第１開口を通過してしまうような短い繊維を使用しない。第１開口を通過せずに第２開口を通過した解繊物を用いることで、短い繊維も長い繊維も未解繊片も除去でき、所定の範囲内の長さの繊維を用いる。したがって、このようなシート製造装置は、強度の高いシートを製造することができる。

さらに、このようなシート製造装置では、未解繊片を除去することができるので、地合いが良好なシートを製造することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第１選別部は、移動可能であり、
前記第１選別部は、前記第２選別部よりも速く移動してもよい。

このようなシート製造装置では、第１選別部の第１開口は、第２開口より小さいため、第１開口を通過しない解繊物によって、第１開口は塞がれてしまう。そのため、第１開口を通過すべき短い繊維が、他の解繊物によって、通過を阻止されてしまいやすい。そこで、第１選別部を第２選別部より速く移動させることで、遠心力を大きくし、短い繊維が通過しやすくする。このようなシート製造装置は、短い繊維を確実に除去でき、シートとしての強度を高くすることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第１選別部は、移動可能であり、
前記第２選別部は、移動可能であり、
前記第１選別部は、前記第２選別部よりも速く移動してもよい。

このようなシート製造装置では、第１選別部の第１開口は、第２開口より小さいため、第１開口を通過しない解繊物によって、第１開口は塞がれてしまう。そのため、第１開口を通過すべき短い繊維が、他の解繊物によって、通過を阻止されてしまいやすい。そこで、第１選別部を第２選別部より速く移動させることで、遠心力を大きくし、短い繊維が通過しやすくする。このようなシート製造装置は、短い繊維を確実に除去でき、シートとしての強度を高くすることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第１選別部は、円筒状をなし、外周部に前記第１開口が開口した第１網部であって、前記円筒状の中心軸を回転中心として回転する第１網部を備え、前記第１網部が回転することにより前記解繊物を選別し、
前記第２選別部は、円筒状をなし、外周部に前記第２開口が開口した第２網部であって、前記円筒状の中心軸を回転中心として回転する第２網部を備え、前記第２網部が回転することにより前記解繊物を選別してもよい。
本発明に係るシート製造装置において、
前記第１網部の回転数は、５０ｒｐｍ以上８００ｒｐｍ以下であり、
前記第２網部の回転数は、３０ｒｐｍ以上６００ｒｐｍ以下であってもよい。
本発明に係るシート製造装置において、
前記第１選別部は、前記第１網部の一端側に設けられ、前記解繊物を前記第１網部の内側に導入する第１導入口と、前記第１網部の他端側に設けられ、前記第１網部の内側に残留した前記解繊物の残留物を排出する排出口とを有し、
前記第２選別部は、前記第２網部の一端側に設けられ、前記解繊物を前記第２網部の内側に導入する第２導入口と、前記第２網部の他端側に設けられ、前記第２網部の内側に残留した前記解繊物の残留物を排出する排出口とを有してもよい。
本発明に係るシート製造装置において、
前記第１開口の大きさは、７０μｍ以上２０００μｍ以下であり、
前記第２開口の大きさは、５５０μｍ以上２０００μｍ以下であってもよい。
本発明に係るシート製造装置において、
前記第２選別部は、前記第１選別部よりも下流側に設けられており、
前記第１開口を通過しなかった前記解繊物を、前記第２選別部に搬送する搬送部を含んでもよい。

このようなシート製造装置では、第１開口を通過しなかった解繊物を第２選別部に搬送するので、解繊物の搬送方向において、第２選別部の方が第１選別部より下流側となる。そのため、第２選別部を通過した解繊物をそのまま堆積させてシートを成形させることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記第１選別部は、前記第２選別部よりも下流側に設けられており、
前記第２開口を通過した前記解繊物を、前記第１選別部に搬送する搬送部を含んでもよい。

このようなシート製造装置では、第２開口を通過した解繊物を第１選別部に搬送するので、解繊物の搬送方向において、第１選別部の方が第２選別部より下流側となる。このため、第１選別部では長い繊維や未解繊片が除去された状態となり、大きさの小さい第１開口を塞ぐ可能性が少なくなり、短い繊維が第１開口を通過しやすくなる。

本発明に係るシート製造装置において、
被解繊物を解繊処理する解繊部と、
前記第２開口を通過しなかった前記解繊物を、前記解繊部に戻す戻し搬送部と、
を含んでもよい。

このようなシート製造装置では、選別部において選別されなかった残留物（例えば、未解繊片と、互いに絡み合って大きくなった繊維と、長い繊維を含む残留物）を、解繊部において解繊処理することができる。すなわち、残留物を、破棄することなく、シート製造のために利用することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記シート成形部は、前記選別部で選別された前記解繊物を受けて堆積させる堆積部を含み、
前記シート成形部は、前記堆積部が受けた前記解繊物で、シートを成形してもよい。

このようなシート製造装置では、堆積部が受けた解繊物は、所定の範囲内の長さの繊維で構成されるので、強度が高く、地合いが良好なシートを製造することができる。

本発明に係るシートの製造方法の一態様は、
繊維を含む原料を解繊する解繊工程と、
前記解繊工程よりも下流側で行なわれ、前記解繊工程で得られた解繊物を選別する選別工程と、
前記選別工程よりも下流側で行なわれ、前記選別工程で選別された前記解繊物を用いてシートを成形するシート成形工程と、を含み、
前記選別工程では、
複数の第１開口が設けられた第１選別部と、前記第１開口よりも大きい第２開口が複数設けられた第２選別部と、によって前記解繊物を選別し、
前記シート成形工程では、前記第１開口を通過せず前記第２開口を通過した前記解繊物を用いて、シートを成形し、
前記第２選別部には、前記第２開口を通過しなかった前記解繊物を、前記解繊工程に戻す戻し搬送部が接続されている。

このようなシートの製造方法では、強度が高く、地合いが良好なシートを製造することができる。

第１実施形態に係るシート製造装置を説明するための図。 第１実施形態に係るシート製造装置の解繊部および選択部を模式的に示す図。 第１実施形態に係るシート製造装置のシート成形部を模式的に示す図。 解繊物を模式的に示す図。 解繊物を模式的に示す図。 未解繊片を模式的に示す図。 第１実施形態に係るシート製造装置の第１選択部を模式的に示す斜視図。 第１実施形態に係るシート製造装置の第１選択部の網部を展開した平面図。 第１実施形態に係るシート製造装置の第２選択部を模式的に示す斜視図。 第２実施形態に係るシート製造装置の解繊部および選択部を模式的に示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
まず、第１実施形態に係るシート製造装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るシート製造装置１００を説明するための図である。図２は、第１実施形態に係るシート製造装置１００の解繊部２０および選別部３０を模式的に示す図である。図３は、第１実施形態に係るシート製造装置１００のシート成形部６０を模式的に示す図である。

シート製造装置１００は、図１〜図３に示すように、粗砕部１０と、解繊部２０と、第１選別部４０および第２選別部５０を有する選別部３０と、シート成形部６０と、を含む。

粗砕部１０は、パルプシートや投入されたシート（例えばＡ４サイズの古紙）などの原料を、空気中で裁断して細片にする。細片の形状や大きさは、特に限定されないが、例えば、数ｃｍ角の細片である。粗砕部１０は、粗砕刃（図示せず）を有し、該粗砕刃によって、投入された原料を裁断することができる。粗砕部１０には、原料を連続的に投入するための自動投入部（図示せず）が設けられていてもよい。

粗砕部１０によって分断された粗砕紙片は、図２に示すように、第１搬送部７１を介して、解繊部２０へ搬送される。第１搬送部７１は、解繊部２０の導入口２１と連通している。第１搬送部７１および後述する第２，３搬送部７２，７３の形状は、例えば管状である。

解繊部２０は、細片（被解繊物）を解繊処理する。解繊部２０は、細片を解繊処理することにより、繊維状に解きほぐされた繊維２を生成する。ここで、図４および図５は、解きほぐされた繊維２を模式的に示す図である。

ここで、「解繊処理」とは、複数の繊維が結着されてなる細片を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。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２の他に、繊維を解きほぐす際に繊維から分離した樹脂（複数の繊維同士を結着させるための樹脂）粒や、インク、トナー、にじみ防止材等のインク粒を含んでいる場合もある。この後の記載において、「解繊物」は解繊部２０を通過したものの少なくとも一部であり、解繊部２０を通過した後に添加されたものが混ざっていてもよい。解繊部２０により解繊処理されたもののうち、後述する選別部３０に供給されるものを「解繊処理して得られた解繊物」という。解きほぐされた繊維２の形状は、ひも（ｓｔｒｉｎｇ）状や平ひも（ｒｉｂｂｏｎ）状である。しかし、解きほぐされた繊維２は、図４に示すように、他の解きほぐされた繊維と絡み合っていない状態（独立した状態）で存在するが、図５に示すように、他の解きほぐされた繊維２と絡み合って塊状となった状態（いわゆる「ダマ」を形成している状態）で存在する場合もある。解きほぐされた繊維２の長さ（解きほぐされた繊維２の長手方向の長さ、以下、「繊維長」ともいう）は、例えば、５０μｍ以上１０ｍｍ以下である。なお、「繊維長」とは、独立した１本の繊維の両端を必要に応じて破断しないように引張り、その状態でほぼ直線状の状態に置いたときの両端間の距離である。解きほぐされた繊維２の断面形状は、特に限定されず、多角形であってもよいし、円形や楕円形であってもよい。以下では、「繊維」の記載は、解きほぐされた繊維のことを主に指すこととする。

また、「解繊物」には「未解繊片」を含む場合がある。「未解繊片」とは、図６に模式的に示すように、繊維状に解繊されておらずに、解繊部２０に導入された細片が千切れた破片である。すなわち、未解繊片４は、解繊部２０における解繊処理をされたけれど解繊されていない細片のことである。未解繊片４の形状は、特に限定されず、未解繊片４の大きさは、例えば、ふるい分け法によって測定した試験用ふるいの目開きで表すと、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。なお、「解繊処理」とは、駆動している解繊部２０に、被解繊物（細片）を導入して排出することを意味し、上記のように、解繊されていない未解繊片４を生成する場合も含む。

解繊部２０は、回転刃によって、導入口２１から導入された細片を、解繊処理する。解繊部２０は、空気中において乾式で解繊を行う。

解繊部２０として、回転数は、３０００ｒｐｍ以上１００００ｒｐｍ以下であり、好ましくは、４０００ｒｐｍである。回転数が３０００ｒｐｍより小さい場合は、未解繊片４の割合が大きくなる場合がある。回転数が１００００ｒｐｍより大きい場合は、比較的短い繊維の割合が大きくなる場合があり、製造されるシートの強度を低下させる原因となり得る。

解繊部２０は、気流を発生させる機構を有していることが好ましい。この場合、解繊部２０は、自ら発生する気流によって、導入口２１から、細片を気流と共に吸引し、解繊処理して、排出口２２へと搬送することができる。排出口２２から排出された解繊物は、第２搬送部７２を介して、選別部３０に導入される。なお、気流発生機構を有していない解繊部２０を用いる場合には、細片を導入口２１に導く気流を発生する機構を、外付けで設けてもよい。

選別部３０は、図２に示すように、第１選別部４０と第２選別部５０とを有し、第１選別部４０および第２選別部５０によって、解繊処理して得られた繊維２を選別する。具体的には、選別部３０は、選別部３０に導入された解繊物から、第１選別部４０に設けられた第１開口４２を通過せず、第２選別部５０に設けられた第２開口５２を通過した繊維２を選別する。

なお、「第１開口４２を通過せず第２開口５２を通過した繊維２」とは、まず、第１開口４２に至って第１開口４２を通過せず、次に、第２開口５２に至って第２開口５２を通過した繊維２（第１実施形態に係るシート製造装置１００の形態）であってもよく、まず、第２開口５２に至って第２開口５２を通過し、次に、第１開口４２に至って第１開口４２を通過しなかった繊維２（後述する第２実施形態に係るシート製造装置２００の形態）であってもよい。シート製造装置１００では、まず、第１開口４２に至って第１開口４２を通過せず、次に、第２開口５２に至って第２開口５２を通過した繊維２を用いて、シートを製造する場合について、説明する。

ここで、第１選別部４０に導入された解繊物のうち、第１開口４２を通過するものを「第１通過物α１」ともいい、第１開口４２を通過しないものを「第１残留物β１」ともいう。また、第２選別部５０に導入された解繊物のうち、第２開口５２を通過するものを「第２通過物α２」ともいい、第２開口５２を通過しないものを「第２残留物β２」ともいう。

選別部３０では、図２に示すように、解繊部２０から排出された解繊物は、まず第１選別部４０に導入される。第１選別部４０は、導入された解繊物を、第１通過物α１と第１残留物β１とに分離する。分離された第１残留物β１は、第３搬送部７３を介して、第２選別部５０に搬送される。第２選別部５０は、導入された第１残留物β１を、第２通過物α２と第２残留物β２とに分離する。そして、分離された第２通過物α２を用いて、シート成形部６０は、シートを成形する。このように、選別部３０では、第１選別部４０において解繊物から第１残留物β１を選別し、第２選別部５０において第１残留物β１から第２通過物α２を選別する。以下、選別部３０について、より具体的に説明する。

第１選別部４０としては、篩（ふるい）を用いる。ここで、図７は、第１選別部４０を模式的に示す斜視図である。図８は、第１選別部４０の網部４１を展開した平面図（展開図）である。

第１選別部４０は、図７に示すように、網部４１と、円板部４４，４５と、導入口４６と、排出口４７と、を有している。第１選別部４０は、モーター（図示せず）によって回転軸Ｑを中心に網部４１が回転する回転式の篩である。網部４１が回転することで、網部４１内の解繊物のうち第１開口４２を通過可能な大きさのものは通過し、第１開口４２を通過できない大きさのものは通過しない。

第１選別部４０の網部４１には、複数の第１開口４２が設けられている。網部４１は、平織り金網や溶接金網などの金網から構成されている。網部４１は、金網を円筒状にしたものであり、円筒の内部は空洞である。なお、円筒状は真円を作るのが難しいため、正確な円でなく楕円も含むし、多角形も含むものとする。

なお、第１選別部４０では、金網で構成された網部４１の代わりに、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を用いてもよいし、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てもよい。エキスパンドメタルを用いる場合、第１開口４２とは、金属板に入れた切れ目を引き延ばして形成される穴のことである。パンチングメタルを用いる場合、第１開口４２とは、金属板にプレス機等で形成された穴のことである。また、第１開口４２を有する部材を金属以外の材質で作ってもよい。

第１選別部４０の網部４１に設けられた第１開口４２は、網部４１の目である。網部４１は、図８に示すように、金属からなる線状の複数の線部４３を有し、第１開口４２は、線部４３に囲まれた部分である。第１開口４２の形状は、第１選別部４０が篩として機能すれば特に限定されず、多角形、円形、楕円形などであってもよいが、図８に示す例では、正方形である。複数の第１開口４２の形状や大きさは、同じであることが好ましい。複数の第１開口４２は、均一性よく配置されていることが好ましい。

なお、「第１開口の形状」とは、網部４１が円筒状である場合は、円筒状の網部４１を展開した場合の、第１開口４２の平面形状のことである。以上の第１開口に関する記載は、後述する「第２開口」についても同様である。

第１選別部４０の網部４１の目開きは、７０μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましい。これにより、７０μｍより小さい解繊物（繊維）は第１開口４２を通過して選別される。７０μｍより小さい繊維は短すぎるために、繊維同士が結着する際に、結着すべき繊維が近くに存在せずに結着できない場合がある。そのような場合は、シートとしての強度が劣化する。目開きが７０μｍより小さいと、目詰まりが発生する可能性が高くなる。目開きが２０００μｍより大きいと、解繊されていない未解繊片４が第１開口４２を通過する可能性が高くなる。

なお、「目開き」とは、図８に示すように、網部４１を展開させた場合に、隣り合う線部４３の間の大きさＡである。第１開口４２の形状が正方形である場合は、目開きは、正方形の１辺の長さである。

第１選別部４０の円板部４４，４５は、網部４１を円筒状にしたことによって端部に形成される２つの開口に配置している。円板部４４には解繊処理された繊維を導入する導入口４６が設けられ、円板部４５には残留物を排出する排出口４７が設けられている。選別部４０が回転する際に、網部４１が回転し、円板部４４，４５と導入口４６と排出口４７は回転しない。円板部４４，４５は、網部４１が回転可能に、網部４１の端部に接している。円板部４４、４５と網部４１は隙間なく接することで、網部４１内の解繊物が外へ漏れることを防止している。導入口４６および排出口４７の位置は、図７に示す例では、第１選別部４０の回転軸Ｑからずれた位置に設けられている。具体的には、図７に示す例では、導入口４６は、回転軸Ｑよりも鉛直方向上方で、網部４１の鉛直方向最上部よりも下方に設けられている。排出口４７は、回転軸Ｑよりも鉛直方向下方で、網部４１の鉛直方向最下部よりも上方に設けられている。網部４１の内部には、第１開口４２を通過しない解繊物が溜まっている。導入口４６を回転軸Ｑより鉛直方向上方に位置にすることで、解繊物が溜まっていない空間に解繊物を供給できるので、導入口４６のところで解繊物が滞ってしまうことがない。また、第１開口４２を通過できない解繊物は鉛直方向下部に溜まるので、排出口４７を回転軸Ｑより鉛直方向下方に設けることで排出しやすい。なお、導入口４６および排出口４７の直径は、網部４１の円筒の半径より小さい。これにより導入口４６から供給される解繊物が多すぎて網部４１の内部が解繊物で充満することがない。また、十分に選別されずに排出口４７から解繊物が排出されることも抑制する。

第１選別部４０の網部４１は、移動可能である。網部４１は、図７において、回転軸Ｑを中心として回転することができる。網部４１の回転にともなって、第１開口４２も回転する。網部４１の回転数は、例えば５０ｒｐｍ以上８００ｒｐｍ以下であり、好ましくは１３０ｒｐｍ以上２００ｒｐｍ以下である。第１選別部４０の網部４１の移動速度は、第２選別部５０の網部５１の移動速度よりも大きいことが好ましい。すなわち、第１選別部４０の網部４１は、第２選別部５０の網部５１より速く移動する。ここで、「移動速度」とは、網部４１，５１が回転する場合は、網部４１，５１の回転数（回転速度）と言い換えることができる。すなわち、第１選別部４０の網部４１の回転数（回転速度）は、第２選別部５０の網部５１の回転数（回転速度）よりも大きい。なお、網部４１は、回転だけではなく、水平方向や垂直方向に移動してもよい。そのため、「移動」とは、回転や直線移動、振り子状の往復移動などを含み、「移動速度」はそれぞれの方向への移動速度や周波数、振動数を含むものとする。「移動」に関する記載は、後述する「第２開口」についても同様である。

第１選別部４０が回転軸Ｑを中心として回転している状態で、解繊処理された解繊物は、導入口４６から第１選別部４０に導入される。そして、網部４１が回転することで、図２に示すように、解繊物のうちの一部は、第１通過物α１として、第１開口４２を通過して第１選別部４０の外部に排出される。解繊物の他の一部は、第１残留物β１として、第１開口４２を通過せずに、気流にのって排出口４７から排出される。このように、第１選別部４０は、第１開口４２が設けられた網部４１によって、解繊物を、第１通過物α１と第１残留物β１とに分離する。

ここで、第１通過物α１は、主に短い繊維（短い解きほぐされた繊維）２から構成され、第１残留物β１は、主に第１通過物α１よりも長い繊維（長い解きほぐされた繊維）２および未解繊片４から構成されている。第１通過物α１に含まれている繊維２の平均繊維長は、第１残留物β１に含まれている繊維２の平均繊維長よりも短い。したがって、第１通過物α１に含まれている繊維２を「短繊維」と呼ぶこともできる。

第２選別部５０には、第３搬送部７３を介して、第１選別部４０において選別された第１残留物β１が導入される。すなわち、第３搬送部７３は、第１開口４２を通過しなかった解繊物２を、第２選別部５０に搬送する。

第２選別部５０としては、篩を用いる。ここで、図９は、第２選別部５０を模式的に示す斜視図である。第２選別部５０は、図９に示すように、網部５１と、円板部５４，５５と、導入口５６と、排出口５７と、を有している。第２選別部５０は、モーター（図示せず）によって回転軸Ｑを中心に網部５１が回転する回転式の篩である。網部５１が回転することで、網部５１内の解繊物のうち第２開口５２を通過可能な大きさのものは通過し、第２開口５２を通過できない大きさのものは通過しない。

第２選別部５０は、第１開口４２が設けられた網部４１の代わりに、第２開口５２が設けられた網部５１を有していること以外は、基本的に第１選別部４０と同じ形状を有している。以下、第２選別部５０の説明において、第１選別部４０と同じ形状を有する部分については、その説明を省略する。

第２選別部５０に設けられた網部５１には、複数の第２開口５２が設けられている。第２開口５２の形状は、第１選別部４０の第１開口４２の形状と同じであってもよい。第２開口５２の大きさは、第１開口４２の大きさよりも大きい。

なお、「開口の大きさ」とは、図７，９に示すように網部４１，５１が円筒状の場合は、網部４１，５１を展開した状態における、開口の面積である。具体的には、網部４１，５１が金網で構成されている場合（より具体的には開口４２，５２の形状が正方形である場合）は、「開口の大きさ」とは、網部４１，５１の目開きであってもよい。また、開口４２，５２の形状が円形である場合は、「開口の大きさ」とは、開口４２，５２の直径であってもよい。正方形や円以外の場合は最も寸法の大きくなる部分の寸法としてもよい。

第２選別部５０の網部５１は、移動可能である。具体的には、網部５１は、図９に示すように、回転軸Ｑを中心として回転することができる。網部５１の回転にともなって、第２開口５２も回転する。網部５１の回転数は、例えば３０ｒｐｍ以上６００ｒｐｍ以下であり、好ましくは１００ｒｐｍ以上１８０ｒｐｍ以下である。

第２選別部５０が回転軸Ｑを中心として回転している状態で、第１開口４２を通過しなかった第１残留物β１は、導入口５６から第２選別部５０に導入される。そして、網部５１が回転することで、図２に示すように、第１残留物β１のうちの一部は、第２通過物α２として、第２開口５２を通過して第２選別部５０の外部に排出される。第１残留物β１のうちの他の一部は、第２残留物β２として、第２開口５２を通過せずに、気流にのって排出口５７から排出される。このように、第２選別部５０は、第２開口５２が設けられた網部５１によって、第１残留物β１を、第２通過物α２と第２残留物β２とに分離する。

第２選別部５０の網部５１の目開きは、５５０μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましい。目開きが５５０μｍより小さいと、第１選別部４０の網部４１の目開きの大きさとの差が小さくなり、第２通過物α２よりも、第１通過物α１および第２残留物β２の方が多くなり、シートの製造に使われる解繊物が少なくなってしまう。目開きが２０００μｍより大きいと、解繊されていない未解繊片４が第２開口５２を通過する可能性が高くなる。ただし、上記のとおり、網部５１の目開きは、網部４１の目開きよりも大きく、例えば、網部４１の目開きが２３４μｍ、線径（図８に示す線部４３の幅Ｗ）が３３μｍの場合、網部５１の目開きは１１００μｍ、線径は３００μｍである。

第２選別部５０において分離された第２残留物β２は、第２選別部５０の排出口５７から排出されて、第４搬送部７４を介して、粗砕部１０に搬送され、再び解繊部２０に導入される。このように、第４搬送部７４は、第２開口５２を通過しなかった第２残留物（例えば、未解繊片４と、絡み合った繊維２と、長い繊維を含む残留物）β２を、解繊部２０に戻すことができる戻し搬送部である。第４搬送部７４の形状は、第２残留物β２を粗砕部１０に戻すことができれば特に限定されないが、図２に示す例では、管状の管部７４ａとホッパー７４ｂとを含んで構成されている。図１の矢印Ｒは、第４搬送部７４によって搬送される第２残留物β２の経路を示している。

シート成形部６０は、図３に示すように、選別部３０で選別された第２通過物α２（解繊物）を受けて堆積させる堆積部６２と、張架ローラー６４と、ヒーターローラー６６と、テンションローラー６７と、巻き取りローラー６８と、を有している。シート成形部６０は、堆積部６２が受けた解繊物（第１開口４２を通過せず第２開口５２を通過した解繊物）で、シートを成形する。以下、シート成形部６０について、具体的に説明する。

シート成形部６０の堆積部６２は、第２開口５２を通過した第２通過物α２（解繊物）を、受けて堆積させる。堆積部６２は、第２選別部５０の下方に位置している。堆積部６２は、第２開口５２を通過した解繊物を受けるもので、例えば、メッシュベルトである。メッシュベルトには、張架ローラー６４によって張架されるメッシュが形成されている。堆積部６２は、張架ローラー６４が自転することによって移動する。堆積部６２が連続的に移動しながら、第２選別部５０から解繊物が連続的に降り積もることにより、堆積部６２上に厚さの均一なウエブが形成される。

なお、図示はしないが、第２選別部５０の下方に堆積部６２を介して位置し、下方に向く気流（第２選別部５０から堆積部６２に向く気流）を発生させるサクション装置が設けられていてもよい。サクション装置によって、空気中に分散させた解繊物を吸引することができ、第２選別部５０からの排出速度を大きくすることができる。その結果、シート製造装置１００の生産性を高くすることができる。また、サクション装置によって、解繊物の落下経路にダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物が絡み合うことを防ぐことができる。

シート成形部６０の堆積部６２として用いられるメッシュベルトの材質は、金属、樹脂、不織布などである。メッシュベルトの穴径（直径）は、例えば、６０μｍ以上２５０μｍ以下である。メッシュベルトの穴径が６０μｍより小さいと、上記のサクション装置によって安定した気流を形成することが困難な場合がある。メッシュベルトの穴径が２５０μｍより大きいと、メッシュの間に繊維が入り込んで、製造されたシートの表面の凹凸が大きくなる場合がある。

シート成形部６０の堆積部６２上に堆積された解繊物は、堆積部６２の移動にともない、ヒーターローラー６６を通過することによって加熱および加圧される。これにより、複数の解繊物は、互いに結着し、さらに図示しないカレンダーローラーを通過させて表面を平準化し、シートＰが成形される。図示の例では、シートＰは、巻き取りローラー６８において巻き取られる。

以上により、シートＰを製造することができる。

シート製造装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

シート製造装置１００では、解繊処理して得られた解繊物を選別する選別部３０と、選別部３０で選別された解繊物でシートを成形するシート成形部６０と、を含み、選別部３０は、複数の第１開口４２が設けられた第１選別部４０と、第１開口４２よりも大きい第２開口５２が複数設けられた第２選別部５０と、を有し、第１選別部４０および第２選別部５０によって、解繊物を選別し、シート成形部６０は、第１開口４２を通過せず第２開口５２を通過した解繊物で、シートを成形する。シート製造装置１００では、開口の大きさの異なる２つの選別部を有しており、比較的小さい開口（第１開口４２）を通過せず比較的大きい開口（第２開口５２）を通過した解繊物を用いてシートを成形している。ここで、第１開口４２と第２開口５２は、解繊物の搬送方向において、一方が上流側で他方が下流側であれば、どちらが上流側であってもよい。このようなシート製造装置１００では、第１開口４２を通過してしまうような短繊維や、第２開口５２を通過しない長繊維や未解繊片を用いずにシートを成形する。これにより、シートにしたときの密度を均一にでき、強度不足の部分を無くすことができ、強度の高いシートを製造することができる。

さらに、地合いが良好なシートを製造することができる。

以上のように、シート製造装置１００は、強度が高く、地合いが良好なシートを製造することができる。なお、「シートの強度」とは、シートの引張強度のことであり、具体的には、引張強度試験機を用いて評価される強度のことである。また、「地合い」とは、シートの地質のことであり、具体的には、シートの背面から光を当てた際に見られる濃淡差の度合い（程度）のことをいう。すなわち、「地合いが良好なシート」とは、該濃淡差が小さいシートのことをいう。

シート製造装置１００では、第１選別部４０および第２選別部５０は、移動可能であり、第１選別部４０の移動速度は、第２選別部５０の移動速度よりも大きい。ここで、第１選別部４０に設けられた第１開口４２は、第２選別部５０に設けられた第２開口５２よりも小さい。第１開口４２を通過する第１通過物α１はシートにしたときに強度不足となるような短い繊維であり、第１開口４２を通過しない残留物β１より少ない。一方、第２開口５２を通過しない残留物β２は長い繊維や未解繊片であり、第２開口５２を通過する通過物α２より少ない。第１選別部４０と第２選別部５０を同じ移動速度にすると、残留物の少ない第２選別部５０よりも残留物の多い第１選別部４０は開口を通過しづらくなる。そのため、第１選別部４０の揺動速度を、第２選別部５０の揺動速度よりも大きくすることにより、第１開口４２を通過しやすくする。

シート製造装置１００では、被解繊物を解繊処理する解繊部２０と、第２開口５２を通過しなかった第２残留物（例えば、未解繊片４と、互いに絡み合って大きくなった繊維と、を含む第２残留物）β２を解繊部２０に戻す戻し搬送部７４と、を含む。これにより、選別部４０において選別されなかった未解繊片４を、解繊部２０において解繊処理することができる。すなわち、未解繊片４を、破棄することなく、シート製造のために利用することができる。

２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係るシート製造装置について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係るシート製造装置２００の解繊部２０および選別部３０を模式的に示す図であって、図２に対応している。以下、第２実施形態に係るシート製造装置２００において、第１実施形態に係るシート製造装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

シート製造装置１００では、図２に示すように、第３搬送部７３は、第１開口４２を通過しなかった解繊物を、第２選別部５０に搬送する。すなわち、シート製造装置１００では、解繊部２０において生成された解繊物は、まず、第１選別部４０に導入され、その後、第２選別部５０に導入される。換言すれば、第１選別部４０で選別後、第２選別部５０で選別される。

これに対して、シート製造装置２００では、図１０に示すように、第３搬送部７３は、第２開口５２を通過した解繊物を、第１選別部４０に搬送する。すなわち、シート製造装置２００では、解繊部２０において生成された解繊物は、まず、第２選別部５０に導入され、その後、第１選別部４０に導入される。換言すれば、第２選別部５０で選別後、第１選別部４０で選別される。

具体的には、シート製造装置２００の選別部３０では、解繊部２０から排出された解繊物は、第２搬送部７２を介して、第２選別部５０に導入される。第２選別部５０は、導入された複合物を、第２通過物α２と第２残留物β２とに分離する。分離された第２通過物α２は、第３搬送部７３を介して、第１選別部４０に搬送される。第１選別部４０は、導入された第２通過物α２を、第１通過物α１と第１残留物β１とに分離する。そして、分離された第１残留物β１は、第５搬送部７５を介して、堆積部６２上に堆積され、シート成形部６０は、第１残留物β１を用いて、シートを成形する。このように、選別部３０では、第２選別部５０において複合物から第２通過物α２を選別し、第１選別部４０において第２通過物α２から第１残留物β１を選別する。

シート製造装置２００では、第２通過物α２は、主に短い繊維（短い解きほぐされた繊維）２から構成され、第２残留物β２は、主に未解繊片４から構成されている。

シート製造装置２００では、第１通過物α１は、主に短い繊維（短い解きほぐされた繊維）２から構成され、第１残留物β１は、主に第１通過物α１よりも長い繊維（長い解きほぐされた繊維）２から構成されている。第１通過物α１に含まれている繊維２の平均繊維長は、第１残留物β１に含まれている繊維２の平均繊維長よりも短い。したがって、第１通過物α１に含まれている繊維２を「短繊維」と呼ぶこともできる。

シート製造装置２００では、シート製造装置１００と同様に、強度が高く、地合いが良好なシートを製造することができる。

なお、シート製造装置１００，２００によって製造されるシートは、シート状にしたものを主に指す。しかしシート状ものに限定されず、ボード状、ウェブ状であってもよい。本明細書におけるシートは、紙と不織布に分けられる。紙は、パルプや古紙を原料とし薄いシート状に成形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、画用紙、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、一般的な不織布、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。なお、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。

第１選別部４０の網部４１や第２選別部５０の網部５１を円筒状としたが、平面状であってもよい。平板に複数の開口を開けたり、平面状のメッシュでもよい。

また、図示はしないが、解繊部２０と選別部３０との間に（排出口２２から排出された解繊物が解繊部２０から選別部３０に向かう経路の間に）、分級部が設けられていてもよい。これにより、選別部３０に微粉が導入される可能性を小さくすることができる。具体的には、分級部としては、サイクロン、エルボージェット、エディクラシファイヤーなどを用いる。

また、図示はしないが、第１選別部４０は、導入口４６に対して排出口４７が下方に位置するように、水平方向から傾いていてもよい。同様に、第２選別部５０は、導入口５６に対して排出口５７が下方に位置するように、水平方向から傾いていてもよい。これにより、重力を利用して、排出口４７，５７から残留物β１，β２を排出しやすくすることができる。

また、図示はしないが、第１選別部４０は、導入口４６から排出口４７に向かうにつれて、円筒状の網部４１の径が大きくなるような形状であってもよい。同様に、第２選別部５０は、導入口５６から排出口５７に向かうにつれて、円筒状の網部５１の径が大きくなるような形状であってもよい。これにより、排出口４７，５７から残留物β１，β２を排出しやすくすることができる。

また、図示はしないが、第１開口４２を通過せず第２開口５２を通過した解繊物に対して、樹脂（解繊物を結着するための樹脂）を供給する樹脂供給部が設けられていてよい。樹脂供給部から供給される樹脂は、例えば、熱可塑性樹脂であり、ヒーターローラー６６を通過することによって軟化し、結着剤として機能して解繊物２を結着させることができる。具体的に樹脂供給部から供給される樹脂としては、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、単独または適宜混合して用いてもよい。

また、図示はしないが、シート製造装置１００の場合では第２選別部５０と堆積部６２との間に、絡み合った解繊物をほぐすほぐし部が設けられていてもよい。ほぐし部の形態は、特に限定されないが、例えば揺動可能な網部を有し、該網部を揺動させることによって、粗み合った解繊物をほぐしてもよい。これにより、堆積部６２上に、均一性よく解繊物を分散させることができる。

また、図示はしないが、堆積部６２に堆積された堆積物に、水分を噴霧添加するための水分噴霧器が設けられていてもよい。これにより、シートＰを成形した際の水素結合の強度を高くすることができる。水分の噴霧添加は、ヒーターローラー６６を通過する前の堆積物に対して行われる。水分噴霧器で噴霧する水分には、澱粉やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等が添加されていてもよい。これにより、さらにシートＰの強度を高くすることができる。

また、上記の例では、シートＰが巻き取りローラー６８において巻き取られる形態について説明したが、シートＰは、図示せぬ裁断機によって所望のサイズにカットされ、スタッカーなどに積載されてもよい。

また、上記の例では、第２選別部５０は移動しなくても選別できれば、移動しなくてもよい。例えば、気流を用いて第２開口５１を通過させてもよい。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…繊維、４…未解繊片、１０…粗砕部、２０…解繊部、２１…導入口、２２…排出口、３０…選別部、４０…第１選別部、４１…網部、４２…第１開口、４３…線部、４４，４５…円板部、４６…導入口、４７…排出口、５０…第２選別部、５１…網部、５２…第２開口、５３…線部、５４，５５…円板部、５６…導入口、５７…排出口、６０…シート成形部、６２…堆積部、６３…線部、６４…張架ローラー、６６…ヒーターローラー、６７…テンションローラー、６８…巻き取りローラー、７１…第１搬送部、７２…第２搬送部、７３…第３搬送部、７４…第４搬送部、７４ａ…管部、７４ｂ…ホッパー、７５…第５搬送部、１００…シート製造装置、２００…シート製造装置

Claims (11)

1. 繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
   前記解繊部よりも下流側に設けられ、前記解繊部で解繊して得られた解繊物を選別する選別部と、
   前記選別部よりも下流側に設けられ、前記選別部で選別された前記解繊物を用いてシートを成形するシート成形部と、を含み、
   前記選別部は、
   複数の第１開口が設けられた第１選別部と、前記第１開口よりも大きい第２開口が複数設けられた第２選別部と、を有し、前記第１選別部および前記第２選別部によって、前記解繊物を選別し、
   前記解繊物は、前記第１選別部または前記第２選別部の一方で選別された後に他方で選別され、
   前記シート成形部は、前記第１開口を通過せず前記第２開口を通過した前記解繊物を用いて、シートを成形し、
   前記第２選別部には、前記第２開口を通過しなかった前記解繊物を、前記解繊部に戻す戻し搬送部が接続されている、シート製造装置。
2. 請求項１において、
   前記第１選別部は、移動可能であり、
   前記第１選別部は、前記第２選別部よりも速く移動する、シート製造装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第１選別部は、移動可能であり、
   前記第２選別部は、移動可能であり、
   前記第１選別部は、前記第２選別部よりも速く移動する、シート製造装置。
4. 請求項３において、
   前記第１選別部は、円筒状をなし、外周部に前記第１開口が開口した第１網部であって、前記円筒状の中心軸を回転中心として回転する第１網部を備え、前記第１網部が回転することにより前記解繊物を選別し、
   前記第２選別部は、円筒状をなし、外周部に前記第２開口が開口した第２網部であって、前記円筒状の中心軸を回転中心として回転する第２網部を備え、前記第２網部が回転することにより前記解繊物を選別する、シート製造装置。
5. 請求項４において、
   前記第１網部の回転数は、５０ｒｐｍ以上８００ｒｐｍ以下であり、
   前記第２網部の回転数は、３０ｒｐｍ以上６００ｒｐｍ以下である、シート製造装置。
6. 請求項４または５において、
   前記第１選別部は、前記第１網部の一端側に設けられ、前記解繊物を前記第１網部の内側に導入する第１導入口と、前記第１網部の他端側に設けられ、前記第１網部の内側に残留した前記解繊物の残留物を排出する排出口とを有し、
   前記第２選別部は、前記第２網部の一端側に設けられ、前記解繊物を前記第２網部の内側に導入する第２導入口と、前記第２網部の他端側に設けられ、前記第２網部の内側に残留した前記解繊物の残留物を排出する排出口とを有する、シート製造装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記第１開口の大きさは、７０μｍ以上２０００μｍ以下であり、
   前記第２開口の大きさは、５５０μｍ以上２０００μｍ以下である、シート製造装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項において、
   前記第２選別部は、前記第１選別部よりも下流側に設けられており、
   前記第１開口を通過しなかった前記解繊物を、前記第２選別部に搬送する搬送部を含む、シート製造装置。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項において、
   前記第１選別部は、前記第２選別部よりも下流側に設けられており、
   前記第２開口を通過した前記解繊物を、前記第１選別部に搬送する搬送部を含む、シート製造装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項において、
    前記シート成形部は、前記選別部で選別された前記解繊物を受けて堆積させる堆積部を含み、
    前記シート成形部は、前記堆積部が受けた前記解繊物で、シートを成形する、シート製造装置。
11. 繊維を含む原料を解繊する解繊工程と、
    前記解繊工程よりも下流側で行なわれ、前記解繊工程で得られた解繊物を選別する選別工程と、
    前記選別工程よりも下流側で行なわれ、前記選別工程で選別された前記解繊物を用いてシートを成形するシート成形工程と、を含み、
    前記選別工程では、
    複数の第１開口が設けられた第１選別部と、前記第１開口よりも大きい第２開口が複数設けられた第２選別部と、によって前記解繊物を選別し、
    前記シート成形工程では、前記第１開口を通過せず前記第２開口を通過した前記解繊物を用いて、シートを成形し、
    前記第２選別部には、前記第２開口を通過しなかった前記解繊物を、前記解繊工程に戻す戻し搬送部が接続されている、シートの製造方法。

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