JP6511839B2 - シート製造装置およびシート製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シート製造装置およびシート製造方法に関する。

従来、シート製造装置としては、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、大量の水や乾燥に要するエネルギーが必要であり、装置も大きくなる。そこで、小型化、省エネルギーのために、乾式方式のシート製造装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

このような紙再生装置においては、上流における原料の供給量が変動すると、成形されるシートの坪量が変動してしまうという課題がある。

特開２０１２−１４４８１９号公報

本発明の幾つかの態様に係る目的の１つは、上流における原料の供給量が変動してもシートの坪量の変動が少ないシート製造装置およびシート製造方法を提供することにある。

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、
繊維を含む材料を解繊物に解繊する解繊部と、
前記解繊部により解繊された解繊物を堆積させる堆積部と、
を有するシート製造装置であって、
前記堆積部は、
前記解繊部からの解繊物が供給される供給口と、
供給された解繊物が通過するための複数の開口と、
前記供給口と前記開口との間に、解繊物を一時的に滞留させる滞留部と、
を含み、
前記滞留部は、前記開口を通過する解繊物の変動量が、前記供給口から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させることを特徴とする。
また、本発明に係るシート製造装置の一態様は、
繊維を含む材料を解繊物に解繊する解繊部と、
前記解繊部により解繊された解繊物を堆積させる堆積部と、
を有するシート製造装置であって、
前記堆積部は、
前記解繊部からの解繊物が供給される供給口と、
供給された解繊物が通過する複数の開口と、
前記供給口と前記開口との間に、解繊物を一時的に滞留させる滞留部と、
を含み、
前記滞留部は、前記開口を通過する解繊物の変動量が、前記供給口から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させることを特徴とする。

このようなシート製造装置では、滞留部で解繊物を一時的に蓄えることで、供給される解繊物の供給量の変動を吸収し、製造するシートの坪量の変動を少な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、
前記滞留部は、前記供給口から単位時間あたりに供給される解繊物の量が一定のとき、前記滞留部の容量の３０％以上８０％以下の解繊物を滞留してもよい。
また、本発明に係るシート製造装置において、
前記滞留部は、前記滞留部の容量の３０％以上８０％以下の解繊物を滞留していてもよい。

このようなシート製造装置では、滞留部における滞留量を３０％以上８０％以下とする
ことで、供給される解繊物の供給量の変動を吸収し、製造するシートの坪量の変動を少な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、
前記滞留部は、前記供給口から単位時間あたりに供給される解繊物の量が一定のとき、前記供給口から単位時間あたりに供給される原料の質量の１０倍以上の解繊物を滞留してもよい。
また、本発明に係るシート製造装置において、
前記滞留部は、前記供給口から１秒あたりに供給される原料の質量の１０倍以上の解繊物を滞留していてもよい。

このようなシート製造装置では、滞留部が原料の質量の１０倍以上の解繊物を滞留することで、原料の重送や給紙不良による供給量の変動を吸収し、製造するシートの坪量の変動を少な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、
前記供給口は第２供給口であり、
前記開口は第２開口であり、
前記滞留部は、第２滞留部であり、
前記解繊部と前記堆積部との間に、解繊物を一時的に滞留させる第１滞留部をさらに含み、
前記第１滞留部は、前記解繊部からの解繊物が供給される第１供給口と供給された解繊物が通過するための複数の第１開口との間に配置され、前記第１開口を通過する解繊物の変動量が、前記第１供給口から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させてもよい。
また、本発明に係るシート製造装置において、
前記供給口は第２供給口であり、
前記開口は第２開口であり、
前記滞留部は、第２滞留部であり、
前記解繊部と前記堆積部との間に、解繊物を一時的に滞留させる第１滞留部をさらに含み、
前記第１滞留部は、前記解繊部からの解繊物が供給される第１供給口と供給された解繊物が通過する複数の第１開口との間に配置され、前記第１開口を通過する解繊物の変動量が、前記第１供給口から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させてもよい。

このようなシート製造装置では、２つの滞留部を有することで、供給量の変動を２段階で吸収し、１つの滞留部のときに比べて製造するシートの坪量の変動をより少なくすることができる。

本発明に係るシート製造方法の一態様は、
繊維を含む材料を解繊物に解繊し、
解繊された解繊物を複数の開口を通過させて堆積してシートを製造するシート製造方法であって、
前記開口を通過する解繊物の変動量が、供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させることを特徴とする。

このようなシート製造方法では、解繊物を一時的に滞留させることで、供給される解繊物の供給量の変動を吸収し、製造するシートの坪量の変動を少なくすることができる。

本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 篩を模式的に示す図。 篩および検出部を模式的に示す図。 滞留部を用いない場合の時間と各所流量との関係をシミュレーションしたグラフ。 滞留部を用いた場合の時間と各所流量との関係をシミュレーションしたグラフ。 滞留部を用いない場合の時間と各所流量および給紙重量との関係をシミュレーションしたグラフ。 滞留部を用いた場合の時間と各所流量および給紙重量との関係をシミュレーションしたグラフ。

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。

本実施形態に係るシート製造装置は、繊維を含む材料を解繊物に解繊する解繊部と、前記解繊部により解繊された解繊物を堆積させる堆積部と、を有するシート製造装置であって、前記堆積部は、前記解繊部からの解繊物が供給される供給口と、供給された解繊物が通過するための複数の開口と、前記供給口と前記開口との間に、解繊物を一時的に滞留させる滞留部と、を含み、前記滞留部は、前記開口を通過する解繊物の変動量が、前記供給口から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させることを特徴とする。

１． シート製造装置
１．１． 構成
まず、本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を模式的に示す図である。

シート製造装置１００は、図１に示すように、供給部１０と、製造部１０２と、制御部１４０と、を備える。製造部１０２は、シートを製造する。製造部１０２は、粗砕部１２と、解繊部２０と、分級部３０と、選別部４０と、第１ウェブ形成部４５と、混合部５０と、堆積部６０と、第２ウェブ形成部７０と、シート形成部８０と、切断部９０と、を有している。

供給部１０は、粗砕部１２に原料を供給する。供給部１０は、例えば、粗砕部１２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、例えば、古紙やパルプシートなどの繊維を含むものである。

粗砕部１２は、供給部１０によって供給された原料を、空気中で裁断して細片にする。細片の形状や大きさは、例えば、数ｃｍ角の細片である。図示の例では、粗砕部１２は、粗砕刃１４を有し、粗砕刃１４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１２としては、例えば、シュレッダーを用いる。粗砕部１２によって裁断された原料は、ホッパー１で受けてから管２を介して、解繊部２０に移送（搬送）される。

解繊部２０は、粗砕部１２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（被解繊物）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、解きほぐされた解繊物繊維の他に、繊維を解きほぐす際に繊維から分離した樹脂（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（ｓｔｒｉｎｇ）状や平ひも（ｒｉｂｂｏｎ）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（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（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２０は、大気中（空気中）において乾式で解繊を行う。具体的には、解繊部２０
としては、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している。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、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３を介して、分級部３０に移送される。

分級部３０は、解繊部２０を通過した解繊物を分級する。具体的には、分級部３０は、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの（樹脂粒や色剤や添加剤など）を分離して除去する。これにより、解繊物の中で比較的大きいもしくは密度の高いものである繊維の占める割合を高めることができる。

分級部３０としては、気流式分級機を用いる。気流式分級機は、旋回気流を発生させ、分級されるもののサイズと密度とにより受ける遠心力の差によって分離するものであり、気流の速度および遠心力の調整によって、分級点を調整することができる。具体的には、分級部３０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。特に図示のようなサイクロンは、構造が簡便であるため、分級部３０として好適に用いることができる。

分級部３０は、例えば、導入口３１と、導入口３１が接続された円筒部３２と、円筒部３２の下方に位置し円筒部３２と連続している逆円錐部３３と、逆円錐部３３の下部中央に設けられている下部排出口３４と、円筒部３２上部中央に設けられている上部排出口３５と、を有している。

分級部３０において、導入口３１から導入された解繊物をのせた気流は、円筒部３２で円周運動に変わる。これにより、導入された解繊物には遠心力がかかり、分級部３０は、解繊物のうちで樹脂粒やインク粒よりも大きく密度の高い繊維（第１分級物）と、解繊物のうちで繊維よりも小さく密度の低い樹脂粒や色剤や添加剤など（第２分級物）と、に分離することができる。第１分級物は、下部排出口３４から排出され、管４を介して、選別部４０に導入される。一方、第２分級物は、上部排出口３５から管５を介して受け部３６に排出される。

選別部４０は、分級部３０を通過した第１分級物（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としては、例えば、篩（ふるい）を用いる。選別部４０は、網（フィルター、スクリーン）を有し、第１分級物に含まれる、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子（網を通過するもの、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（網を通過しないもの、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、ホッパー６で受けてから管７を介して、混合部５０に移送される。第２選別物は、排出口４４から管８を介して、解繊部２０に戻される。具体的には、選別部４０は、モーターによって回転することができる円筒の篩である。選別部４０の網は、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、混合部５０に搬送する。第１ウェブ形成部４５は、メッシュベルト４６と、張架ローラー４７と、吸引部（サクション機構）４８と、を含む。

吸引部４８は、選別部４０の開口（網の開口）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、張架ローラー４７およ
び吸引部４８の基本的な構成は、後述する第２ウェブ形成部７０のメッシュベルト７２、張架ローラー７４およびサクション機構７６と同様である。

ウェブＶは、選別部４０および第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７へ投入され、混合部５０へと搬送される。

混合部５０は、選別部４０を通過した第１選別物（第１ウェブ形成部４５により搬送された第１選別物）と、樹脂を含む添加物と、を混合する。混合部５０は、添加物を供給する添加物供給部５２と、選別物と添加物とを搬送する管５４と、ブロアー５６と、を有している。図示の例では、添加物は、添加物供給部５２からホッパー９を介して管５４に供給される。管５４は、管７と連続している。

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選別物と添加物とを混合させながら、搬送することができる。なお、第１選別物と添加物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。

添加物供給部５２としては、図１に示すようなスクリューフィーダーや、図示せぬディスクフィーダーなどを用いる。添加物供給部５２から供給される添加物は、複数の繊維を結着させるための樹脂を含む。樹脂が供給された時点では、複数の繊維は結着されていない。樹脂は、シート形成部８０を通過する際に溶融して、複数の繊維を結着させる。

添加物供給部５２から供給される樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であり、例えば、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、などである。これらの樹脂は、単独または適宜混合して用いてもよい。添加物供給部５２から供給される添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。

なお、添加物供給部５２から供給される添加物には、繊維を結着させる樹脂の他、製造されるシートの種類に応じて、繊維を着色するための着色剤や、繊維の凝集を防止するための凝集防止材、繊維等が燃えにく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（第１分級物と添加物との混合物）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、絡み合った解繊物（繊維）をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。さらに、堆積部６０は、添加物供給部５２から供給される添加物の樹脂が繊維状である場合、絡み合った樹脂をほぐす。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としては、回転する円筒の篩を用いる。堆積部６０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または粒子（網を通過するもの）を降らせる。堆積部６０の構成は、例えば、選別部４０の構成と同じである。

なお、堆積部６０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、堆積部６０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
、堆積部６０は、堆積部６０に導入された混合物の全てを降らしてもよい。

第２ウェブ形成部７０は、堆積部６０を通過した通過物を堆積して、ウェブＷを形成する。第２ウェブ形成部７０は、例えば、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、を有している。

メッシュベルト７２は、移動しながら、堆積部６０の開口（網の開口）を通過した通過物を堆積する。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４によって張架され、通過物を通しにくく空気を通す構成となっている。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。メッシュベルト７２が連続的に移動しながら、堆積部６０を通過した通過物が連続的に降り積もることにより、メッシュベルト７２上にウェブＷが形成される。メッシュベルト７２は、例えば、金属製、樹脂製、布製、あるいは不織布等である。

サクション機構７６は、メッシュベルト７２の下方（堆積部６０側とは反対側）に設けられている。サクション機構７６は、下方に向く気流（堆積部６０からメッシュベルト７２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、堆積部６０により空気中に分散された混合物をメッシュベルト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、落下中に解繊物や添加物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および第２ウェブ形成部７０（ウェブ形成工程）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。メッシュベルト７２に堆積されたウェブＷは、シート形成部８０へと搬送される。

なお、図示の例では、ウェブＷを調湿する調湿部７８が設けられている。調湿部７８は、ウェブＷに対して水や水蒸気を添加して、ウェブＷと水との量比を調節することができる。

シート形成部８０は、メッシュベルト７２に堆積したウェブＷを加圧加熱してシートＳを成形する。シート形成部８０では、ウェブＷにおいて混ぜ合された解繊物および添加物の混合物に、熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いに添加物（樹脂）を介して結着することができる。

シート形成部８０としては、例えば、加熱ローラー（ヒーターローラー）、熱プレス成形機、ホットプレート、温風ブロワー、赤外線加熱器、フラッシュ定着器を用いる。図示の例では、シート形成部８０は、第１結着部８２と第２結着部８４とを備え、結着部８２，８４がそれぞれ一対の加熱ローラー８６を備えている。結着部８２，８４を加熱ローラー８６として構成したことにより、結着部８２，８４を板状のプレス装置（平板プレス装置）として構成した場合に比べて、ウェブＷを連続的に搬送しながらシートＳを成形することができる。なお、加熱ローラー８６の数は、特に限定されない。

切断部９０は、シート形成部８０によって成形されたシートＳを切断する。図示の例では、切断部９０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９２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９４と、を有している。第２切断部９４は、例えば、第１切断部９２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が成形される。切断された単票のシートＳは、排出部９６へと排出される。

１．２． 滞留部
図２および図３を用いて、滞留部３２０について説明する。図２は篩８００のドラム部３００を模式的に示す図であり、図３は篩８００および検出部７００を模式的に示す図である。図２および図３では、篩８００および検出部７００以外の構成については省略して示す。

図２および図３に示す篩８００は、上述した堆積部６０の篩であるが、選別部４０の篩に用いてもよい。

堆積部６０の篩８００は、解繊部２０からの解繊物を含む混合物が供給される供給口である材料供給口５６０と、供給された解繊物を含む混合物が通過するための複数の開口３１１と、材料供給口５６０と開口３１１との間に、解繊物を含む混合物を一時的に滞留させる滞留部３２０と、を含む。

篩８００の構成について、より詳細に説明する。篩８００は、回転しない２つの側部５００，５００と、側部５００，５００の間に配置される回転体であるドラム部３００と、ドラム部３００内に配置された固定部材６００と、を備える。

側部５００，５００は、図示しない支持部によりドラム部３００を回転可能に支持する。少なくとも一方の側部５００は導入部５４０を備え、導入部５４０は材料供給口５６０を有する。材料供給口５６０は、ドラム部３００の回転中心軸Ｒと同じ中央部、或いは、回転中心軸Ｒよりも鉛直方向上側に配置される。導入部５４０の材料供給口５６０からドラム部３００内に解繊された原料を導入する。

ドラム部３００は、全体として筒状であり、両端に筒状部３１５，３１５と、筒状部３１５，３１５に挟まれた複数の開口３１１（篩の目）を有する開口部３１０と、を有する。ドラム部３００の内部は、滞留部３２０である。開口部３１０は、少なくとも解繊物（解繊された繊維）が空気中で通過する。開口部３１０と筒状部３１５とは一体的に回転する。開口部３１０は、パンチングメタルであってもよく、その孔を複数の開口３１１としてもよい。開口３１１は、繊維の大きさ、種類等により開口の大きさや形成領域等が適宜設定される。複数の開口３１１の大きさ（開口面積）は同じで、それぞれが等間隔で配置されている。なお、開口部３１０は、パンチングメタルに限定されず、金網材であってもよい。

固定部材６００は、ドラム部３００内において、回転中心軸Ｒよりも鉛直方向における上側に離間して配置される板状部材である。固定部材６００は、ドラム部３００の長手方向に沿って配置され、その両端が側部５００，５００に固定される。固定部材６００は開口部３１０の幅よりも長い。ドラム部３００を側部５００，５００に対して回転させると、少なくとも開口部３１０とともに移動する解繊物と接触する。

ドラム部３００を水平方向に延びる回転中心軸Ｒの周りに回転させると、その回転に伴って解繊物もドラム部３００の回転方向に回転する。また、解繊物は遠心力により開口部３１０の内周面に押圧され、開口３１１の目開きの大きさよりも小さい繊維は開口３１１を通過する。堆積部６０における篩８００では解繊物をほぐして、基本的に篩８００に導入された解繊物の全量が開口３１１を通過する。なお、篩８００を選別部４０における篩として用いると、解繊物の大きさにより開口３１１を通過する解繊物とそれを通過できない解繊物とに篩い分けられる。

また、開口部３１０の内周面に貼り付いた解繊物は、固定部材６００に接触（衝突）し
、開口部３１０の内周面から剥がれ落ち、絡み合った状態が解けてほぐれる。これにより、解繊物が開口３１１を通過しやすくなる。

ドラム部３００は、図示しない電動モーターにより回転中心軸Ｒの周りを回転する。電動モーターは、制御部１４０に電気的に接続され、制御部１４０の指令により所定の回転速度でドラム部３００を矢印の方向に回転させる。

滞留部３２０は、開口３１１を通過する解繊物の変動量が、材料供給口５６０から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させる。このように、滞留部３２０で解繊物を一時的に蓄えることで、供給される解繊物の供給量の変動を吸収し、製造するシートの坪量の変動を少なくすることができる。

本明細書において、「滞留」とは、篩８００内に供給された混合物が篩の目である複数の開口３１１を通過するまでの最短時間よりも長い時間、篩８００内に混合物が滞在する状態をいう。

滞留部３２０は、材料供給口５６０から単位時間（例えば１秒）あたりに供給される混合物（解繊物）の量が一定のとき、滞留部の容量の３０％以上８０％以下の混合物（解繊物）を滞留してもよい。このように、滞留部３２０における滞留量を３０％以上８０％以下とすることで、供給される混合物の供給量の変動を吸収し、製造するシートの坪量の変動を少なくすることができる。

混合物の供給量の変動の内、材料供給口５６０への供給量が少なくなると、開口部３１０から篩われる混合物が減少し、その結果、シートの坪量に影響を与えることになる。そのため、滞留部３２０における滞留量をなるべく多くする方がシートの坪量の変動を少なくするためには有利である。また、滞留部３２０における滞留量が８０％を超えると、目詰まりとなって、開口部３１０から篩われる混合物が減少することがわかっている。したがって、滞留部３２０における滞留量を３０％以上８０％以下、より好ましくは５０％以上７０％以下とすることで、混合物の供給量の変動を吸収し、製造するシートの坪量の変動を少なくすることができるのである。

図３に示すように、検出部７００によって、滞留部３２０における滞留量を測定することができる。図３は篩８００をウェブＷの搬送方向から見た模式図であり、ドラム部３００は内部がわかるように縦断面図としている。

検出部７００は、例えば光学センサーであって、篩８００を挟んで対向して配置される発光部７０２と受光部７０４とを有する。発光部７０２および受光部７０４は、少なくとも滞留部３２０の高さと同じ長さに渡って配置される。発光部７０２から出射された光は、側部５００に設けられた図示しない透明窓を通ってドラム部３００内部へ進入する。ドラム部３００内部の滞留部３２０に、ハッチングで示した混合物Ｆがある部分は光が通過できず、混合物Ｆがない部分だけ光が透過する。その透過した光を受光した範囲の受光部７０４の出力によって滞留部３２０における混合物の滞留量を測定することができる。

検出部７００は、検出結果を図１に示した制御部１４０に出力してもよく、制御部１４０は検出結果に基づいて、滞留部３２０の容積における滞留量の割合を算出し、表示部などに表示してもよい。また、制御部１４０は、算出した滞留量の割合に応じて、滞留部３２０における滞留量が３０％以上８０％以下になるように、供給部１０から粗砕部１２へ供給する給紙速度（ｇ／ｓｅｃ）を増減してもよい。

また、篩８００に検出部７００を設けず、例えば、図１の供給部１０に他の検出装置と
して例えば光学センサーや紙厚測定センサーなどを設け、供給部１０から粗砕部１２へ供給された時間あたりの原料の枚数や質量を常に監視し、その検出結果から滞留部３２０における滞留量を予測してもよい。

滞留部３２０は、材料供給口５６０から単位時間（例えば１秒）あたりに供給される混合物（解繊物）の量が一定のとき、材料供給口５６０から単位時間あたりに供給される原料の質量の１０倍以上、より好ましくは３０倍以上の解繊物を滞留してもよい。このように、滞留部３２０が原料の質量の１０倍以上の解繊物を滞留することで、原料の重送や給紙不良による供給量の変動を吸収し、製造するシートの坪量の変動を少なくすることができる。ここで、原料の重送とは、図１に示す供給部１０から紙を１枚ずつ供給するところを２枚以上重ねて供給することであり、原料の給紙不良とは、供給部１０から紙を１枚ずつ供給するところを１回以上給紙できないことである。

ドラム部３００内部を滞留部３２０とするためには、例えば、開口３１１の目開きを小さくすること、処理能力（ｇ／ｍｉｎ）に対して適度な（小さめの）ドラム容積（開口部３１０の面積）を選択すること、ドラム部３００の回転数を高くすること、適度な大きさの固定部材６００を設けること、サクション機構７６（吸引部４８）の風量を小さくすることなどを適宜組み合わせて、または単独で採用することにより達成することができる。これらの条件は、原料の種類、原料の供給速度、シートの生産能力、装置の大きさなどにより適宜選択することができる。例えば、一般的なＡ４サイズのコピー用紙の古紙を原料とする場合には、開口３１１の目開きとしては１ｍｍ、ドラム部３００の直径は２２０ｍｍでドラム部３００の幅は２１０ｍｍ、ドラム部３００の回転数は１５０ｒｐｍ〜２５０ｒｐｍとすることができる。

以上説明した滞留部３２０は、堆積部６０のみに設けているが、解繊部２０と堆積部６０との間に、解繊物を一時的に滞留させる第１滞留部をさらに含んでもよく、第１滞留部は滞留部３２０と同様の構成で選別部４０の篩に採用してもよい。その場合、図２および図３で示した堆積部６０における篩８００の材料供給口５６０は第２供給口であり、開口３１１は第２開口であり、滞留部３２０は第２滞留部である。

そして、選別部４０の第１滞留部を図２および図３で示した篩８００を用いて説明すると、第１滞留部３２０は、解繊部２０からの解繊物が供給される第１供給口５６０と供給された解繊物が通過するための複数の第１開口３１１との間に配置され、第１開口３１１を通過する解繊物の変動量が、第１供給口５６０から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させる。このように、２つの滞留部を有することで、供給量の変動を２段階で吸収し、１つの滞留部のときに比べて製造するシートの坪量の変動をより少なくすることができる。

１．３． シミュレーション
図１、図４および図５を用いて、滞留部の有無による解繊物の流れの脈動について説明する。図４は、滞留部を用いない場合の時間と各所流量の関係をシミュレーションしたグラフであり、図５は、滞留部を用いた場合の時間と各所流量の関係をシミュレーションしたグラフである。

図４に示すように、供給部１０（図１）から供給される給紙流量Ｍｇを平均約１００（ｇ／ｍｉｎ）で、５０秒周期の正弦波で±５０％変動する場合についてシミュレーションを行った。選別部４０（図１）の第１篩で篩われる解繊物の流量Ｖｇと堆積部６０（図１）の第２篩で篩われる混合物の流量Ｗｇは、同じであり、給紙流量Ｍｇの変動よりもわずかに遅れて大きく変動する。この流量Ｖｇの変動はウェブＶ（図１）の坪量の変動になり、流量Ｗｇの変動はウェブＷ（図１）の坪量の変動になり、シートＳ（図１）の厚さの変
化として現れる。第１篩および第２篩が滞留部を有していないためである。なお、流量Ｖｇおよび流量Ｗｇが給紙流量Ｍｇより変動が少し小さくなっているのは、解繊部２０（図１）内で滞留するためである。

図５に示すように、第１篩および第２篩のそれぞれに滞留部を設けること以外は図４と条件を同じにして、シミュレーションを行った。図５における選別部４０（図１）の第１篩で篩われる解繊物の流量Ｖｇは図４と比べて変動幅が小さくなっており、堆積部６０（図１）の第２篩で篩われる混合物の流量Ｗｇは流量Ｖｇよりもさらに変動幅が小さくなっている。この図４と図５との変動幅の違いは、第１篩の第１滞留部によって給紙流量Ｍｇの変動を吸収し、さらに第２篩の第２滞留部によって流量Ｖｇの変動を吸収したことによる。この結果、２つの滞留部を設けることにより、流量Ｗｇの変動（ウェブＷ（図１）の坪量の変動）を少なくし、シートＳ（図１）の坪量（厚さ）の変化を少なくすることができる。

１．４． 他のシミュレーション
図１、図６および図７を用いて、滞留部の有無による解繊物の流れの脈動の他のシミュレーションについて説明する。図６は、滞留部を用いない場合の時間と各所流量および給紙重量との関係をシミュレーションしたグラフであり、図７は、滞留部を用いた場合の時間と各所流量および給紙重量との関係をシミュレーションしたグラフである。

図６に示すように、供給部１０（図１）から４ｇの紙が２．５秒に一枚給紙されている状態で、７２０秒付近で２枚の紙が重送される場合についてシミュレーションを行った。給紙重量Ｍａ，Ｍｂは、０．０ｇと４．０ｇとして表れる。７２０秒付近に給紙重量Ｍｃが８．０ｇとして示され、重送されたことが示される。選別部４０（図１）の第１篩で篩われる解繊物の流量Ｖｇと堆積部６０（図１）の第２篩で篩われる混合物の流量Ｗｇは、同じであり、給紙重量Ｍｃからわずかに遅れて大きく変動し、時間が経つにつれて元の値に収束する。このように流量Ｖｇ，Ｗｇが大きく変動するのは、第１篩および第２篩が滞留部を有していないためである。

図７に示すように、第１篩および第２篩のそれぞれに滞留部を設けること以外は図６と条件を同じにして、シミュレーションを行った。図７における選別部４０（図１）の第１篩で篩われる解繊物の流量Ｖｇは図６と比べて変動幅が小さくなっており、堆積部６０（図１）の第２篩で篩われる混合物の流量Ｗｇは流量Ｖｇよりもさらに変動幅が小さくなっている。この変動幅の違いは、第１篩の第１滞留部によって給紙重量Ｍａから給紙重量Ｍｃへの変動を吸収し、さらに第２篩の第２滞留部によって流量Ｖｇの変動を吸収したことによる。この結果、２つの滞留部を設けることにより、紙が重送された場合であっても、流量Ｗｇの変動（ウェブＷ（図１）の坪量の変動）を少なくし、シートＳ（図１）の坪量（厚さ）の変化を少なくすることができる。

２． シート製造方法
本実施形態に係るシート製造方法は、繊維を含む材料を解繊物に解繊し、解繊された解繊物を複数の開口を通過させて堆積してシートを製造するシート製造方法であって、前記開口を通過する解繊物の変動量が、供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留させることを特徴とする。

シート製造方法は、図１および図２に示すシート製造装置１００によって実施することができる。以下、図１および図２を用いて具体的な例について説明するが、これに限られるものでは無い。

まず、ユーザーが制御部１４０の図示しない操作部を介して、シートＳを製造するため
の処理を要求すると、制御部１４０は各処理部の処理を開始する。

（Ａ）供給部１０は、粗砕部１２を介して解繊部２０へ繊維を含む原料である紙などを例えば所定時間間隔で１枚ずつ供給する。

（Ｂ）解繊部２０は、繊維を含む材料を解繊物に解繊する。解繊部２０で解繊された解繊物は、管３を通って分級部３０へ搬送される。

（Ｃ）分級部３０は、解繊物を例えば密度で分級する。分級部３０で分級された解繊物は、管４を通って選別部４０へ搬送される。

（Ｄ）選別部４０は、第１篩で繊維の長さによって解繊物を篩い分ける。このとき、第１篩は図２，３に示すようなドラム部３００を有し、滞留部３２０に解繊物が一時的に滞留した後、解繊物が複数の開口３１１を通過する。解繊物が滞留部３２０で滞留することにより、開口３１１を通過する解繊物の変動量が、第１篩に供給される解繊物の変動量よりも小さくなる。第１ウェブ形成部４５は、開口３１１を通過した解繊物を堆積させてウェブＶを形成する。

（Ｅ）混合部５０は、ウェブＶに添加物である樹脂等を混合する。混合部５０で得られた混合物は、堆積部６０へ搬送される。

（Ｆ）堆積部６０は、解繊物を含む混合物を第２篩に導入し、第２ウェブ形成部７０に混合物を堆積させてウェブＷを形成する。このとき、第２篩は図２，３に示すようなドラム部３００を有し、解繊された解繊物を含む混合物を一時的に滞留させた後、混合物が複数の開口３１１を通過する。解繊物が滞留部３２０で滞留することにより、開口３１１を通過する解繊物の変動量が、供給される解繊物の変動量よりも小さくなる。

（Ｇ）ウェブＷは、第２ウェブ形成部７０からシート形成部８０へと搬送され、シートＳを製造する。シート形成部８０ではウェブＷを加熱加圧した後、所定のサイズにカットしてシートＳを排出部９６に排出する。

このようなシート製造方法では、解繊物を一時的に滞留することで、供給される解繊物の供給量の変動を吸収し、製造するシートＳの坪量の変動を少なくすることができる。

上記工程（Ａ）は、単位時間当たりの給紙量が一定になれば、間欠的な供給に限らず、他の給紙方法として例えば間隔を空けない連続給紙を採用してもよい。

また、上記工程（Ｃ）は、選別部４０の第１篩と第１ウェブ形成部４５において選別工程と共に行ってもよい。すなわち、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの（上記第２分級物に相当）はメッシュベルト４６を通過しメッシュベルト４６上に堆積することはないため、分級部３０と上記工程（Ｃ）は省いてもよい。

上記工程（Ｄ）は、ウェブＶを形成せず、開口３１１を通過した混合物を混合部５０または堆積部６０へ搬送してもよい。また、上記工程（Ｄ）において解繊物を滞留する例について説明したが、これに限らず、滞留部を上記工程（Ｆ）のみとしてもよい。

３． 変形例１
変形例１として、図１および図２に示すシート製造装置１００の初期動作時の動作について説明する。

シート製造装置１００を設置して初めて動作させる初期動作時においては、各処理部に解繊物および混合物は存在しない。そのため、動作開始後、少なくとも堆積部６０のドラム部３００を一定期間回転させず、滞留部３２０に所定量の混合物が溜まってからドラム部３００の回転を開始する。このように滞留部３２０に所定量の混合物が溜まってからドラム部３００を回転することで、初期動作でありながら動作開始後の比較的短時間で坪量が安定したシートを製造することができる。

また、選別部４０に滞留部３２０を設ける場合には、この堆積部６０における動作を選別部４０にも採用することができる。具体的には、動作開始後、選別部４０のドラム部３００を一定期間回転させず、選別部４０の滞留部３２０に所定量の解繊物が溜まってからドラム部３００の回転を開始する。それによって、初期動作でありながら、比較的短時間でウェブＶの坪量が安定する。そして、堆積部６０のドラム部３００は、選別部４０のドラム部３００が回転を開始してから一定期間回転せず、ウェブＶの解繊物が堆積部６０の滞留部３２０に溜まった後に、回転を開始する。ウェブＶの坪量が安定しているので、ウェブＷおよびシートＳの坪量はさらに安定する。

このような初期動作は、シート製造装置１００の制御部１４０にあらかじめ設定された初期動作モードによって実行することができる。また、このような初期動作モードは、シート製造装置１００の初期動作に限らず、シート製造装置１００のメンテナンス後の最初の動作時にも選択することができる。

４． 変形例２
変形例２として、図１および図２に示すシート製造装置１００の動作停止時の動作について説明する。

シート製造装置１００の動作停止時においては、堆積部６０のドラム部３００内の滞留部３２０に所定量の混合物が溜まった状態でドラム部３００の回転を停止する。そして、ドラム部３００の回転停止後も第２ウェブ形成部７０およびシート形成部８０の動作は継続し、シートＳを排出した後に停止する。このように滞留部３２０に所定量の混合物が溜まった状態でドラム部３００の回転を停止することで、次回の動作開始時に堆積部６０の滞留部３２０に所定量の混合物が溜まっているので、動作開始直後から坪量が安定したシートを製造することができる。

また、選別部４０に滞留部３２０を設ける場合には、選別部４０のドラム部３００も堆積部６０のドラム部３００と同様に動作させる。次回の動作開始時におけるウェブＶの坪量を安定させるためである。

このような停止動作は、シート製造装置１００の制御部１４０にあらかじめ設定された停止動作モードによって実行することができる。

本明細書における紙は、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。本明細書における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（清掃用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（廃インクや油）吸収材、吸音材、断熱材、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。

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。

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（機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的およ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。

１…管、２…ホッパー、３，４，５…管、６…ホッパー、７，８…管、９…ホッパー、１０…供給部、１２…粗砕部、１４…粗砕刃、２０…解繊部、２２…導入口、２４…排出口、３０…分級部、３１…導入口、３２…円筒部、３３…逆円錐部、３４…下部排出口、３５…上部排出口、３６…受け部、４０…選別部、４２…導入口、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、４８…吸引部、５０…混合部、５２…添加物供給部、５４…管、５６…ブロアー、６０…堆積部、６２…導入口、７０…第２ウェブ形成部、７２…メッシュベルト、７４…張架ローラー、７６…サクション機構、７８…調湿部、８０…シート形成部、８２…第１結着部、８４…第２結着部、８６…加熱ローラー、８７ａ，８７ｂ…冷却ローラー、９０…切断部、９２…第１切断部、９４…第２切断部、９６…排出部、１００…シート製造装置、１０２…製造部、１４０…制御部、３００…ドラム部、３０６…開放口、３１０…開口部、３１１…開口、３１５…筒状部、５００…側部、５４０…導入部、５６０…材料供給口、６００…固定部材、６１０…固定具、８００…篩、Ｆ…混合物、Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ…給紙重量、Ｍｇ…給紙流量、Ｒ…回転中心軸、Ｓ…シート、Ｖ…ウェブ、Ｖｇ…流量、Ｗ…ウェブ、Ｗｇ…流量

Claims (4)

1. 繊維を含む材料を解繊物に解繊する解繊部と、
   前記解繊部により解繊された解繊物を堆積させる堆積部と、
   を有するシート製造装置であって、
   前記堆積部は、
   前記解繊部からの解繊物が供給される供給口と、
   供給された解繊物が通過する複数の開口と、
   前記供給口と前記開口との間に、解繊物を一時的に滞留させる滞留部と、
   を含み、
   前記滞留部は、前記開口を通過する解繊物の変動量が、前記供給口から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、前記滞留部の容量の３０％以上８０％以下の解繊物を一時的に滞留させることを特徴とする、シート製造装置。
2. 前記滞留部は、前記供給口から１秒あたりに供給される原料の質量の１０倍以上の解繊物を滞留することを特徴とする、請求項１に記載のシート製造装置。
3. 前記供給口は第２供給口であり、
   前記開口は第２開口であり、
   前記滞留部は、第２滞留部であり、
   前記解繊部と前記堆積部との間に、解繊物を一時的に滞留させる第１滞留部をさらに含み、
   前記第１滞留部は、前記解繊部からの解繊物が供給される第１供給口と供給された解繊物が通過する複数の第１開口との間に配置され、前記第１開口を通過する解繊物の変動量が、前記第１供給口から供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように、解繊物を一時的に滞留することを特徴とする、請求項１または２に記載のシート製造装置。
4. 繊維を含む材料を解繊物に解繊し、
   解繊された解繊物を複数の開口を設けたドラム部の内部に供給し、
   ドラム部に設けられた複数の開口を通過させて堆積してシートを製造するシート製造方法であって、
   前記開口を通過する解繊物の変動量が、供給される解繊物の変動量よりも小さくなるように解繊物を一時的に前記ドラム部の内部に滞留させ、
   前記ドラム部の内部は、前記ドラム部の内部の容量の３０％以上８０％以下の解繊物を滞留することを特徴とする、シート製造方法。