JP6531393B2 - 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、古紙を原料としてシートを製造するシート製造装置が知られている。そして、特許文献１には、フォーミングドラムを通過しメッシュベルト上に堆積した解繊物の厚さを検出して、解繊部に供給する古紙の量を制御する紙再生装置が記載されている。

供給される紙種が変わると、その解繊物がフォーミングドラムを通過する通過速度は異なり、その結果、堆積物の厚みは変動する。

特開２０１２−１４４８２６号公報

しかしながら、特許文献１のように堆積後の厚みに応じて古紙の供給量を制御しても、上記通過速度の違いによる堆積物の厚みの変動には対応できない。

本発明の幾つかの態様に係る目的の１つは、紙種に応じたシート厚の変動を抑えることができるシート製造装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、紙種に応じたシート厚の変動を抑えることができる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、
供給部から供給される繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
前記解繊部で解繊された原料を受け入れる、複数の開口を有するドラム部と、
前記開口を通過した原料を用いてシートを成形するシート形成部と、
前記供給部から供給される原料の種類に応じて、前記ドラム部の回転速度を変化させる制御部と、
を備える。

このようなシート製造装置では、原料の種類に応じた速度でドラム部を回転させることにより、単位時間あたりにドラム部の開口を通過する原料の量を均一にし、シート厚の変動を抑えることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記供給部は、積載された単票シートを給紙する給紙部を含み、
前記単票シートの種類を判別する判別部を備え、
前記制御部は、前記判別部による判別結果に応じて、前記ドラム部の回転速度を変化させてもよい。

このようなシート製造装置では、給紙部に異なる種類の単票シートが混在している場合に対応できる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記判別部は、前記単票シートが前記シート製造装置により製造された再生紙であるか否かを判別し、
前記制御部は、前記給紙部から給紙される前記単票シートが前記再生紙でないものから前記再生紙に替わった場合に、前記ドラム部の回転速度を遅くしてもよい。

このようなシート製造装置では、再生紙は再生紙でない古紙に比して繊維長が短くドラム部の開口を通過しやすいので、回転速度を遅くすることで単位時間あたりにドラム部の開口を通過する原料の量を均一にして、シート厚の変動を抑えることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記制御部は、前記給紙部から給紙される前記単票シートが前記再生紙でないものから前記再生紙に替わった場合に、当該再生紙が前記解繊部で解繊され前記ドラム部に到達する時間を待って、前記ドラム部の回転速度を遅くしてもよい。

このようなシート製造装置では、再生紙がドラム部に到達してからドラム部の回転速度を遅くすることにより、シート厚の変動をより正確に制御することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記判別部は、前記単票シートに表示された所定のマークを検出することにより、当該単票シートが前記再生紙であるか否かを検出してもよい。

このようなシート製造装置では、マークを検出することで給紙された単票シートが再生紙であることを容易に判別することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
再生紙であることを示す前記所定のマークを前記単票シートに付与するマーク付与部を備えてもよい。

このようなシート製造装置では、自身で製造した単票シートが再生紙であることを判別可能にすることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記シートを切断する切断部を備え、
前記供給部は、前記切断部により切断されたシートの端材を前記解繊部に供給する返戻部を含み、
前記端材が前記解繊部に返戻されることを検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部により前記端材が返戻されたことが初めて検出された場合に、前記ドラム部の回転速度を遅くしてもよい。

このようなシート製造装置では、再生紙（端材）は再生紙でない古紙に比して繊維長が短くドラム部の開口を通過しやすいので、回転速度を遅くすることで単位時間あたりにドラム部の開口を通過する原料の量を均一にして、シート厚の変動を抑えることができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記制御部は、前記検出部により前記端材が返戻されたことが検出された場合に、当該端材が前記解繊部で解繊され前記ドラム部に到達する時間を待って、前記ドラム部の回転速度を遅くしてもよい。

このようなシート製造装置では、端材がドラム部に到達してからドラム部の回転速度を遅くすることにより、シート厚の変動をより正確に制御することができる。

本発明に係るシート製造装置において、
前記制御部は、前記給紙部から給紙される前記単票シートが前記再生紙から前記再生紙でないものに替わった場合に、前記ドラム部の回転速度を速くして元の回転速度に戻してもよい。

このようなシート製造装置では、再生紙から元の再生紙でないものに戻った場合に、ドラム部の回転速度を速くすることにより、シート厚の変動を抑えることができる。

本発明に係るシート製造装置の一態様は、
供給部から供給される繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
前記解繊部で解繊された原料を受け入れる、複数の開口を有するドラム部と、
前記開口を通過した原料を用いてシートを成形するシート形成部と、
前記供給部から供給される原料の種類に応じて、前記ドラム部の回転速度を切り替える制御部と、
を備えたシート製造装置であって、
前記制御部は、
前記供給部から供給される原料が前記シート製造装置により製造された再生紙である場合には、第１回転速度で前記ドラム部を回転させ、
前記供給部から供給される原料が前記再生紙でない場合には、第２回転速度で前記ドラム部を回転させ、
前記第１回転速度は前記第２回転速度よりも遅い。

このようなシート製造装置では、原料の種類に応じた速度でドラム部を回転させることにより、単位時間あたりにドラム部の開口を通過する原料の量を均一にし、シート厚の変動を抑えることができる。

本発明に係るシート製造方法の一態様は、
供給部から供給される繊維を含む原料を解繊し、
複数の開口を有するドラム部に解繊された原料を受け入れ、
前記開口を通過した原料を用いてシートを成形するシート製造方法であって、
前記供給部から供給される原料の種類に応じて、前記ドラム部の回転速度を変化させる。

このようなシート製造方法では、原料の種類に応じた速度でドラム部を回転させることにより、単位時間あたりにドラム部の開口を通過する原料の量を均一にし、シート厚の変動を抑えることができる。

本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 供給部を模式的に示す図。 ドラム部を模式的に示す図。 返戻部及びマーク付与部を模式的に示す図。 マークを付与された単票シートの平面図。

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． 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、混合部５０と、堆積部６０と、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。

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。

混合部５０は、選別部４０を通過した第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、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。

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。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。

上記のシート製造装置１００の一態様は、原料の種類に応じたシート厚の変動を抑えるため、供給部１０から供給される繊維を含む原料を解繊する解繊部２０と、解繊部２０で解繊された原料を受け入れる、複数の開口３１１を有するドラム部３００と、開口３１１を通過した原料を用いてシートＳを成形するシート形成部８０と、供給部１０から供給される原料の種類に応じて、ドラム部３００の回転速度を変化させる制御部１４０と、を備える。以下、図１に加えて、図２〜図５を用いて、供給部１０、ドラム部、及び制御部１４０について順に説明する。なお、以下の説明において、「上流側」及び「下流側」という表現はシートの搬送方向における「上流側」及びシートの搬送方向における「下流側」という意味である。

１．２． 供給部
図２は供給部１０を模式的に示す図である。図２では粗砕部１２より下流側の構成については省略して示す。なお、上記１．１．において、図１を用いて説明した部分と重複する部分については、説明を省略する。

図２に示すように、供給部１０は、シート製造装置１００におけるシートＳを製造するための原料である原料シートＳ１を粗砕部１２へ供給する。原料シートＳ１としては、単票シートを用いることができる。単票シートは、所定サイズであることができ、例えば、Ａ４版の単票シートであってもよい。供給部１０は、例えば筐体中に積載された単票シートである原料シートＳ１（以下、単に原料シートＳ１という）を粗砕部１２側へ給紙する給紙部１１を含む。

給紙部１１は、制御部１４０によって回転を制御される回転ローラーである。給紙部１１は、制御部１４０からの指令によって、原料シートＳ１を一枚ずつ所定の時間間隔で粗砕部１２へ給紙する。

供給部１０は、原料シートＳ１の種類を判別する判別部１４１を備える。原料シートＳ
１の種類としては、例えば、再生していない古紙、再生した再生紙などである。

判別部１４１は、給紙される一枚一枚の原料シートＳ１の種類を判別するため、粗砕部１２の上流側に配置されることが好ましい。図２に示す例では、判別部１４１は、給紙部１１に隣接して配置しているが、これに限らず、供給部１０内に配置してもよい。制御部１４０は、判別部１４１による判別結果に応じて、後述するドラム部３００（図３）の回転速度を変化させる。このようにすることで、給紙部１１から異なる種類の単票シートが混在して給紙される場合に対応できる。

判別部１４１は、原料シートＳ１がシート製造装置１００により製造された再生紙（単票シートＳ３（図４））であるか否かを判別する。原料シートＳ１が再生紙（単票シートＳ３）である場合には、少なくとも１回以上解繊されているため、一度も再生されていない紙、例えば古紙に比して繊維長が短い。そのため、判別部１４１で原料シートＳ１が再生紙（単票シートＳ３）であるか否かを判別することは、図１で説明した選別部４０の篩や堆積部６０の篩における解繊物の通過速度への影響を予測することにつながる。

判別部１４１は、原料シートＳ１に表示された所定のマークＭ（図５）を検出することにより、その原料シートＳ１が再生紙（単票シートＳ３）であるか否かを検出してもよい。このように、マークＭを検出することで給紙された原料シートＳ１が再生紙（単票シートＳ３）であることを容易に判別することができる。なお、マークＭ及びマークＭを付与するマーク付与部９５については後述する。

判別部１４１は、原料シートＳ１に付与されたマークＭを読み取ることができれば、公知の読取機構を採用することができる。判別部１４１は、マークＭがエンボスや微細な孔であるとき、光学式センサーを採用できる。判別部１４１は制御部１４０に接続されており、判別部１４１で検出した結果は制御部１４０に送信される。

判別部１４１は、例えば、光を照射する光源部と受光部とを有し、光源部から原料シートＳ１に向けて光を照射させ、原料シートＳ１で反射した光を受光部で受光し、発光してから受光されるまでの時間差でエンボスの有無を判別する。

また、判別部１４１は、マークＭが無いものは一度も再生されていない未解繊古紙であると判別する。

図２には粗砕部１２の上方に返戻部９７の一部と検出部１４２が示されているが、その説明については後述する。

１．３． ドラム部
図３は篩８００のドラム部３００を模式的に示す図である。図３では篩８００以外の構成については省略して示す。

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。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。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。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を回転させる。

本発明者の実験により、ドラム部３００の回転速度を変化させることで開口部３１０を通過する解繊物の量が変化することがわかっている。ドラム部３００の回転速度を変化させると、単位時間あたりに解繊物が固定部材６００に接触する量が変わるからである。ドラム部３００の回転速度を上げれば開口部３１０を通過する解繊物は増え、ドラム部３００の回転速度を下げれば開口部３１０を通過する解繊物は減る。したがって、シート製造装置１００では、原料の種類に応じた速度でドラム部３００を回転させることにより、単位時間あたりにドラム部３００の開口３１１を通過する原料（解繊物）の量を均一にし、シートＳの厚さの変動を抑えることができる。

１．４． 制御部
制御部１４０は、供給部１０から供給される原料の種類に応じて、ドラム部３００の回転速度を変化させる。制御部１４０は、判別部１４１からの情報で供給される原料の種類を判別する。

制御部１４０は、あらかじめ給紙部１１から投入されてから選別部４０及び／又は堆積部６０の篩８００から篩われ始めるまでの時間を記憶している。また、制御部１４０は、対象の原料シートＳ１の一枚分が篩８００で篩われ始めてから篩い終わるまでの時間もあらかじめ記憶している。

したがって、制御部１４０は、供給部１０から供給された原料シートＳ１の種類に応じて、その原料シートＳ１が選別部４０及び堆積部６０の篩８００で篩われている間の時間、ドラム部３００の回転速度を調整する。それによって、原料シートＳ１の種類に応じて篩われる解繊物の量が大きく変化することなく、安定した厚さのシートＳを製造することができる。

より具体的には、制御部１４０は、給紙部１１から給紙される単票シート（Ｓ１）が再生紙でないものから再生紙に替わった場合に、ドラム部３００の回転速度を遅くする。再生紙は古紙に比して繊維長が短くドラム部３００の開口３１１を通過しやすいので、回転速度を遅くすることで、開口３１１を通過する解繊物の量を均一にすることができる。したがって、選別部４０のドラム部３００を制御すれば堆積部６０へ送られる解繊物の量が変動せず、堆積部６０のドラム部３００を制御すれば、メッシュベルト上に堆積する堆積物の厚さ（シート厚）を均一にすることができる。

また、制御部１４０は、給紙部１１から給紙される単票シート（Ｓ１）が再生紙でないものから再生紙に替わった場合に、当該再生紙が解繊部２０で解繊され選別部４０及び／又は堆積部６０のドラム部３００に到達する時間を待って、ドラム部３００の回転速度を遅くする。この到達する時間は、あらかじめ実験によって測定し、シート製造装置１００の設定条件ごとに制御部１４０の記憶部に記憶しておく。このように、再生紙がドラム部３００に到達してからドラム部３００の回転速度を遅くすることにより、堆積物の厚さ（シート厚）をより正確に制御することができる。

さらに、制御部１４０は、給紙部１１から給紙される単票シート（Ｓ１）が再生紙から再生紙でないものに替わった場合に、ドラム部３００の回転速度を速くして元の回転速度に戻す。ここでも上記の到達する時間を利用できる。原料シートＳ１が再生紙から元の再生紙でないものに戻った場合に、ドラム部３００の回転速度を速くすることにより、堆積物の厚さ（シート厚）をより正確に制御することができる。

また、回転速度は、徐々に変化させることが好ましい。ドラム部３００から篩われる解繊物の量は、対象となる単票シートＳ１の解繊物と、その前後に給紙される単票シートＳ１の解繊物とが徐々に切り替わるためである。

制御部１４０は、供給部１０から供給される原料の種類に応じて、ドラム部３００の回転速度を第１回転速度と第２回転速度との間で切り替えてもよい。具体的には、制御部１４０は、供給部１０から供給される原料がシート製造装置１００により製造された再生紙である場合には、第１回転速度でドラム部３００を回転させ、供給部１０から供給される原料が再生紙でない場合には、第２回転速度でドラム部３００を回転させる。第１回転速度は第２回転速度よりも遅い。第１回転速度及び第２回転速度間の切り替えは、ドラム部３００から篩われる原料の種類の変化に合わせて、徐々に早くしたり、徐々に遅くしたりすることが好ましい。

このように、紙種に応じた２つの回転速度でドラム部３００を回転させることにより、単位時間あたりにドラム部の開口を通過する原料の量を均一にし、製造するシート厚の変動を抑えることができる。

１．５． 返戻部
図４は返戻部９７及びマーク付与部９５を模式的に示す図である。図４では切断部９０より上流の構成については省略して示す。

図４に示すように、切断部９０は、シート形成部８０（図１）で形成された連続シートＳ２を切断する。切断部９０は、上記１．１で説明したように、連続シートＳ２の搬送方向と交差する方向に連続シートＳ２を切断する第１切断部９２と、第１切断部９２で切断された単票シートＳ３を搬送方向に平行な方向に切断する第２切断部９４と、を有している。

第２切断部９４は、単票シートＳ３を挟んで回転ローラー９３ｂと対向して設けられる回転刃を有する、いわゆるスリッターである。第２切断部９４は、単票シートを排出部９６へ搬送しながら、単票シートＳ３の両端部を搬送方向に沿って切り落とす。

図２及び図４に示すように、供給部１０は、第２切断部９４により切断された単票シートＳ３の端材Ｓ４を解繊部２０側へ供給する返戻部９７を含む。返戻部９７は、第２切断部９４の下方に配置され開口するホッパー部と、そのホッパー部から粗砕部１２の上方まで端材Ｓ４を空気搬送する管部と、を含む。第２切断部９４で単票シートＳ３から切り落とされた端材Ｓ４は、返戻部９７によって粗砕部１２に戻され再び裁断されて解繊部２０に投入される。

図２示すように、返戻部９７と粗砕部１２との間に検出部１４２が配置されている。検出部１４２は、返戻部９７の管部開口から下方へ端材Ｓ４が通過すること、すなわち、端材Ｓ４が解繊部２０に返戻されることを検出する。検出部１４２は、制御部１４０に接続され、検出結果は制御部１４０に伝達される。

制御部１４０は、検出部１４２により端材Ｓ４が返戻されたことが初めて検出された場合に、ドラム部３００の回転速度を遅くする。端材Ｓ４は再生紙であり、再生紙は古紙に比して繊維長が短くドラム部３００の開口３１１を通過しやすいので、ドラム部３００の回転速度を遅くすることで、堆積物の厚さ（シート厚）を均一にすることができる。

また、制御部１４０は、検出部１４２により端材Ｓ４が返戻されたことが検出された場合に、当該端材Ｓ４が解繊部２０で解繊されドラム部３００に到達する時間を待って、ドラム部３００の回転速度を遅くする。端材Ｓ４がドラム部３００に到達するまでの時間は、あらかじめ実験によって測定し、制御部１４０に記憶しておく。このように再生紙である端材Ｓ４の解繊物がドラム部３００に到達してからドラム部３００の回転速度を遅くすることにより、堆積物の厚さ（シート厚）をより正確に制御することができる。

検出部１４２は、返戻部９７から落下する端材Ｓ４が通過する範囲に設けられた光学式センサーを用いることができるが、これに限らず、落下する位置で端材Ｓ４に接触して検出する接触式センサーでもよい。

なお、検出部１４２が端材Ｓ４を最初に検出した後は、シート製造装置１００が稼働する間、端材Ｓ４が継続して発生するので、端材Ｓ４によるドラム部３００の回転速度の変更は行わない。

１．６． マーク付与部
図４に示すように、第２切断部９４と回転ローラー９３ｃ，９３ｃとの間に、再生紙であることを示す所定のマークＭ（図５）を製造された単票シートＳ３に付与するマーク付与部９５を備える。マーク付与部９５は、シート形成部８０より下流であればよく、排出部９６に設けてもよい。マーク付与部９５は、単票シートＳ３の上下両面から押圧して所定形状の凹凸を付与するエンボス加工を行う。なお、マークＭを付与する方法としては、これに限らず公知の方法を用いることができ、孔加工であってもよいし、バーコードなどの印や記号などを印字してもよい。マークＭは、少なくとも同じシート製造装置１００自身で製造した再生紙であることを判別可能にできればよい。

図５は、マークＭを付与された単票シートＳ３の平面図である。マークＭは、プリンターなどによる印字の邪魔にならない位置、例えば、単票シートＳ３のいずれかの短辺付近に付与されることが好ましい。マークＭは、単票シートＳ３の両面に付与する。両面に付与されたマークＭの位置は、単票シートＳ３の中心線（供給部１０における給紙方向に沿った中心線）に対象な位置に付与される。このようにすることで、給紙部１１でどちらの面を上にして給紙されても判別部１４１は１箇所に設けてあれば、いずれかのマークＭを検出することができる。

２． シート製造方法
図１〜図５を用いて説明した上記のシート製造装置１００を用いて、紙種に応じたシート厚の変動を抑えるためのシート製造方法の一態様について説明する。シート製造方法は、供給部１０から供給される繊維を含む原料（原料シートＳ１）を解繊し、複数の開口を有するドラム部３００に解繊された原料を受け入れ、開口３１１を通過した原料を用いてシート（単票シートＳ３）を成形するシート製造方法であって、供給部１０から供給される原料の種類に応じて、ドラム部３００の回転速度を変化させる。

本形態におけるシート製造方法では、原料の種類に応じた速度でドラム部３００を回転させることにより、単位時間あたりにドラム部３００の開口３１１を通過する原料の量を均一にし、成形される単票シートＳ３のシート厚の変動を抑えることができる。

以下、図１〜図５及び表１を参照しながら、具体的なシート成形方法について説明する。表１は、制御部１４０におけるドラム部３００の回転速度Ａ〜Ｃの選択肢を示す。

２．１． 原料供給開始
図２に示す供給部１０の給紙部１１から古紙（一度も再生されていない紙）の原料シートＳ１が粗砕部１２へ給紙される。原料シートＳ１にはマークＭがないので、判別部１４１はマークＭを検出しない。制御部１４０は、給紙された原料シートＳ１が再生紙ではないものと判定し、ドラム部３００（図３）の回転速度を表１の回転速度Ａに設定する。なお、以下の説明においてドラム部３００は、図１における選別部４０の篩であってもよいし、堆積部６０の篩であってもよいし、両方の篩であってもよい。

次に、給紙部１１から再生紙の原料シートＳ１が粗砕部１２へ給紙されると、判別部１４１はマークＭを読み取り、制御部１４０は再生紙であると判定して、所定時間経過後に、ドラム部３００の回転速度を表１における回転速度Ｂに設定する。ここでいう所定時間は、例えば、給紙部１１から給紙されてから原料シートＳ１の解繊物が選別部４０及び／又は堆積部６０のドラム部３００に到達するまでの時間である。原料シートＳ１が再生紙なので解繊物がドラム部３００の開口３１１を通過しやすいが、ドラム部３００の回転速度Ｂが回転速度Ａの５０％に減速されるので、解繊物が開口３１１を単位時間あたりに通過する量が一定になるように制御される。

さらに、給紙部１１から再生紙ではない原料シートＳ１が給紙されると、判別部１４１の結果から制御部１４０は再生紙ではないと判定し、ドラム部３００の回転速度を回転速度Ａに戻す。

２．２． 端材供給開始
次に、給紙部１１から古紙の原料シートＳ１が粗砕部１２へ給紙され続けている状態（回転速度Ａ）で、シート形成部８０で連続シートＳ２が成形されると、第１切断部９２で単票シートＳ３に切断され、第２切断部９４でスリット加工が施されて、端材Ｓ４が発生する。端材Ｓ４は、図４に示す返戻部９７で空気搬送されて、図２に示す粗砕部１２へ返戻部９７から落下する。検出部１４２が端材Ｓ４を検出してから所定時間経過後に、制御部１４０は、ドラム部３００の回転速度を表１の回転速度Ｃに設定する。

端材Ｓ４は、シートの生産が続く間、継続的に一定量発生し、粗砕部１２へ返戻されるため、一旦、回転速度Ｃに設定されると、回転速度Ａには戻らない。

次に、給紙部１１から再生紙の原料シートＳ１が粗砕部１２へ給紙されると、判別部１４１はマークＭを読み取り、制御部１４０は再生紙であると判定してドラム部３００の回転速度を表１における回転速度Ｂに設定する。原料シートＳ１が再生紙であり、端材Ｓ４も再生紙であるので、全量が再生紙ということになる。したがって、ドラム部３００の回転速度は回転速度Ｂである。

さらに、給紙部１１から再生紙ではない原料シートＳ１が給紙されると、判別部１４１の結果から制御部１４０は再生紙ではないと判定し、ドラム部３００の回転速度を回転速度Ｃに戻す。

なお、端材Ｓ４が粗砕部１２に戻される場合には、給紙部１１から給紙する原料シートＳ１の供給量を返戻される端材Ｓ４に相当する分だけ減らすことが望ましい。具体的には、給紙部１１による原料シートＳ１の給紙間隔を長くして、単位時間あたりの給紙量を低減する。

３． 変形例
上記実施形態では、判別部１４１は、原料シートＳ１に表示された所定のマークＭを検出することにより、その原料シートＳ１が再生紙であるか否かを検出する態様を説明したが、原料シートＳ１の白色度を検出することにより、その原料シートＳ１が再生紙であるか否かを検出するようにしてもよい。一般に、再生紙は再生していない古紙に比べて白色度が低いので、白色度を検出することにより再生紙であるか否かを検出することができる。

また、上記実施形態では、判別部１４１を粗砕部１２の上流側に配置する態様を説明したが、粗砕部１２の下流側に配置してもよい。例えば、解繊部２０のモータートルクを検出するセンサーを判別部１４１として採用できる。繊維長の短い再生紙を解繊するときのトルクは、繊維長の長い古紙を解繊するときのトルクに比べて低いので、解繊部２０のモータートルクを検出することにより原料シートＳ１が再生紙であるか否かを検出することができる。

なお、本発明に係るシート製造装置によって製造されるシートＳ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（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。

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、１１…給紙部、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、０…選別部、４２…導入口、４４…排出口、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…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、９０…切断部、９２…第１切断部、９４…第２切断部、９５…マーク付与部、９６…排出部、９７…返戻部、１００…シート製造装置、１０２…製造部、１４０…制御部、１４１…判別部、１４２…検出部、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、Ｒ…回転中心軸、Ｍ…マーク、Ｓ…シート、Ｓ１…原料シート、Ｓ２…連続シート、Ｓ３…単票シート、Ｓ４…端材、Ｗ…ウェブ

Claims (9)

1. 積載された単票シートを給紙する給紙部を含む供給部と、
   前記供給部から供給される単票シートを解繊する解繊部と、
   前記解繊部で解繊された原料を受け入れる、複数の開口を有するドラム部と、
   前記開口を通過した原料を用いてシートを成形するシート形成部と、
   を備えたシート製造装置であって、
   前記シート製造装置は、前記単票シートが前記シート製造装置により製造された再生紙であるか否かを判別する判別部と、
   前記判別部による判別結果に応じて、前記ドラムの回転速度を変化させる制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記給紙部から給紙される前記単票シートが前記再生紙でないものから前記再生紙に替わった場合に、前記ドラム部の回転速度を遅くすることを特徴とする、シート製造装置。
2. 前記制御部は、前記給紙部から給紙される前記単票シートが前記再生紙でないものから前記再生紙に替わった場合に、当該再生紙が前記解繊部で解繊され前記ドラム部に到達する時間を待って、前記ドラム部の回転速度を遅く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. 前記判別部は、前記単票シートに表示された所定のマークを検出することにより、当該単票シートが前記再生紙であるか否かを検出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. 再生紙であることを示す前記所定のマークを前記単票シートに付与するマーク付与部を備えることを特徴とする、請求項３記載のシート製造装置。
5. 前記シートを切断する切断部を備え、
   前記供給部は、前記切断部により切断されたシートの端材を前記解繊部に供給する返戻部を含み、
   前記端材が前記解繊部に返戻されることを検出する検出部を備え、
   前記制御部は、前記検出部により前記端材が返戻されたことが初めて検出された場合に、前記ドラム部の回転速度を遅く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。
6. 前記制御部は、前記検出部により前記端材が返戻されたことが検出された場合に、当該端材が前記解繊部で解繊され前記ドラム部に到達する時間を待って、前記ドラム部の回転速度を遅くすることを特徴とする、請求項５記載のシート製造装置。
7. 前記制御部は、前記給紙部から給紙される前記単票シートが前記再生紙から前記再生紙でないものに替わった場合に、前記ドラム部の回転速度を速くして元の回転速度に戻すことを特徴とする、請求項１記載のシート製造装置。
8. 供給部から供給される繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
   前記解繊部で解繊された原料を受け入れる、複数の開口を有するドラム部と、
   前記開口を通過した原料を用いてシートを成形するシート形成部と、
   前記供給部から供給される原料の種類に応じて、前記ドラム部の回転速度を切り替える制御部と、
   を備えたシート製造装置であって、
   前記制御部は、
   前記供給部から供給される原料が前記シート製造装置により製造された再生紙である場合には、第１回転速度で前記ドラム部を回転させ、
   前記供給部から供給される原料が前記再生紙でない場合には、第２回転速度で前記ドラム部を回転させ、
   前記第１回転速度は前記第２回転速度よりも遅いことを特徴とする、シート製造装置。
9. 供給部から供給される繊維を含む原料を解繊し、
   複数の開口を有するドラム部に解繊された原料を受け入れ、
   前記開口を通過した原料を用いてシートを成形することを特徴とするシート製造方法であって、
   前記供給部から供給される原料が前記シート製造方法により製造された再生紙である場合には、第１回転速度で前記ドラム部を回転させ、
   前記供給部から供給される原料が前記再生紙でない場合には、第２回転速度で前記ドラム部を回転させ、
   前記第１回転速度は前記第２回転速度よりも遅いことを特徴とする、シート製造方法。

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