JP6531871B2 - シート製造装置、及び、シート製造装置の制御方法 - Google Patents

シート製造装置、及び、シート製造装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、シート製造装置、及び、シート製造装置の制御方法に関する。
繊維状の物質を堆積させ、堆積させた繊維の相互間に結合力を働かせてシート状あるいはフィルム状の形成体を得ることは古くから行われている。その典型例として、水を用いた抄造(抄紙)によって紙を製造することが挙げられる。抄造法で製造される紙は、一般に、例えば木材等に由来するセルロースの繊維が互いに絡み合い、バインダー(紙力増強剤(デンプン糊、水溶性樹脂等))によって互いに部分的に結着されている構造を有するものが多い(例えば、特許文献1参照)。
しかし、抄造法は湿式であるため、大量の水を使用する必要があり、また、紙が形成された後、脱水・乾燥等の必要が生じ、そのために費やすエネルギーや時間が非常に大きい。また、使用した水は、排水として適切に処理する必要がある。したがって昨今の省エネルギー、環境保護等の要請に応えることは難しくなってきている。また抄造法に用いる装置は、水、電力、排水設備等の大型のユーティリティーが必要となることが多く、小型化することは難しい。これらの観点から、抄造法に代る紙の製造方法として、乾式法と称する水を全く又はほとんど用いない方法が期待されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2012−140738号公報 特開2012−144819号公報
一般に紙等のシートを製造する工程では、繊維等を堆積させて形成したウェブ及びこれを加圧(加熱)したシートを搬送する機構が含まれる。ウェブやシートの搬送は、例えば、ベルト上にウェブやシートを載せてベルトを移動させることにより行われたり、一対のローラーによってウェブやシートを挟んでローラーを回転させることによって行われたりする。
一方、シートの製造を終了(又は中断)する場合に、製造装置内にシートが残存しないように、製造装置内のシートの全てを製造装置から排出した状態で装置を停止させる場合がある。このような場合において、その後シートの製造を開始(又は再開)すると、形成されるウェブ又はシートの先端の厚さが不十分となる場合があった。
このような先端の厚さの不十分なウェブ又はシートが搬送されると、ウェブをベルトから剥がすことが困難となったり、ローラーに挟みにくくなったり、ローラーに巻き付きやすくなったりする。そのため、装置内においてウェブやシートの詰まり(いわゆるジャム)を生じやすかった。
本発明は、シート製造装置によりシートの製造を開始する際におけるウェブやシートのジャムを抑制することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、繊維をウェブ状に加工する加工部と、前記加工部によりウェブ状に加工された加工物を挟んで搬送するローラー部と、前記ローラー部における加圧状態及び搬送状態の少なくともいずれかを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ローラー部が前記加工物を挟むニップ部に対する前記加工物の先端の位置に応じて、前記ローラー部の搬送速度、前記ローラー部のニップ圧、及び、前記ローラー部のニップ幅のうち、少なくともいずれかを制御することにより、前記ニップ部において前記加工物を通過させる。
本発明によれば、シートの製造を開始する際に、ウェブ状の加工物の先端をニップ部にスムーズに通すことができるので、シートの製造工程におけるジャムの発生を抑制できる。
また、本発明は、前記加工部は、前記ローラー部において前記加工物を搬送する搬送速度に応じた速度で、前記加工物を搬送する。
本発明によれば、ウェブ状の加工物が適切な速度で搬送されるので、シートの製造工程において、搬送速度の違いに起因するジャムの発生を、より効果的に抑制できる。
また、本発明は、前記加工部は、前記制御部の制御に基づき前記加工物を前記ローラー部に移送する移送部を備え、前記制御部は、前記移送部によって、通常動作時は第1速度で前記加工物を移送させ、前記加工物の先端が前記ニップ部に侵入する際には、前記第1速度より低速の第2速度で前記加工物を移送させる。
本発明によれば、シートの製造を開始する際にウェブ状の加工物を低い速度でニップ部に送ることで、加工物をスムーズにニップ部に通すことができる。また、シートを製造する通常動作時は、より高速で加工物を搬送し、製造効率を高めることができる。これにより、シートの製造効率の低下を抑え、シートの製造工程におけるジャムを抑制できる。
また、本発明は、前記制御部は、前記加工物の先端が前記ニップ部から所定距離以上離れている場合は、前記移送部により前記第2速度より高速で前記加工物を移送させる。
本発明によれば、ウェブ状の加工物の先端がニップ部に接触しない間の搬送速度を高速にすることで、シートの製造効率を高めることができる。
また、本発明は、前記加工物に張力を付与するテンションローラーを備え、前記制御部は、前記加工物の先端の位置に応じて、前記テンションローラーを前記加工物から離隔させる。
本発明によれば、ウェブ状の加工物の先端が移動する場合にはテンションローラーを離隔させ、シートを製造する通常動作時はテンションローラーによってウェブ状の加工物の弛みを除去することができ、効果的にジャムの発生を抑制できる。
また、本発明は、前記ローラー部は、前記加工物に対し熱を与える加熱ローラーを有する。
本発明によれば、ウェブ状の加工物を加熱する加熱ローラーの搬送速度、ニップ圧、或いはニップ幅等を調整して、ジャムが発生しにくい状態を実現できる。
また、本発明は、前記加熱ローラーは、対をなすローラーを備え、少なくとも一方の前記ローラーは弾性を有し、ニップ圧に応じてニップ幅が変化する。
本発明によれば、ローラーのニップ圧を調整することによって、ニップ幅を調整できる。これにより、ニップ圧を調整することによって、ウェブ状の加工物の先端がローラーに巻き付く現象を防止でき、ジャムの発生を効果的に抑制できる。
また、本発明は、前記制御部の制御により前記加熱ローラーのニップ圧を調整可能である。
本発明によれば、加熱ローラーのニップ圧を調整することによって、ジャムの発生を抑制できる。
また、本発明は、前記加熱ローラーの前記加工物の搬送方向下流側に、紙ガイドをさらに備え、前記制御部は、前記紙ガイドと前記加熱ローラーとの離隔距離を前記加工物の先端の位置に応じて制御する。
本発明によれば、加熱ローラーが温度の上昇に伴い膨張した場合に、紙ガイドに干渉することを防止できる。
また、本発明は、前記加工部は、前記繊維を含む原料を解繊する解繊部と、前記解繊部により解繊された解繊物に含まれる前記繊維と樹脂とを混合させる混合部と、前記混合部により混合された混合物を堆積させてウェブを形成するウェブ形成部と、を備え、前記ウェブを前記加工物として前記ローラー部に向けて移送し、前記制御部の制御に基づき、前記ウェブの先端から所定距離以内の部分に含まれる前記樹脂の量を、前記ウェブにおいて他の部分における前記樹脂の量より少なくする。
本発明によれば、加工物の先端に含まれる樹脂の量を少なくすることにより、加工物の先端の加熱ローラーへの巻き付き、しわの発生、乱れなどを抑制できる。これにより、ジャムの発生を効果的に抑制できる。
また、本発明は、前記解繊部は前記原料を大気中で解繊し、前記混合部は大気中で前記繊維と樹脂とを混合させ、前記ウェブ形成部は、メッシュベルトを備え、前記メッシュベルト上に前記混合物を降下させて堆積させることにより前記ウェブを形成し、前記ローラー部は前記ウェブを加圧及び加熱してシートを形成する。
本発明によれば、大気中で原料を解繊し、解繊物と樹脂とを大気中で混合させてシートを製造する乾式のシート製造装置において、加工物の先端をニップ部に通す際のジャムの発生を抑制できる。
また、上記課題を解決するため、本発明は、繊維をウェブ状に加工する加工部と、前記加工部によりウェブ状に加工された加工物を挟んで搬送するローラー部と、を備えるシート製造装置を制御して、前記制御部は、前記ローラー部が前記加工物を挟むニップ部に対する前記加工物の先端の位置に応じて、前記ローラー部の搬送速度、前記ローラー部のニップ圧、及び、前記ローラー部のニップ幅のうち、少なくともいずれかを制御し、前記ニップ部において前記加工物を通過させる。
本発明によれば、シートの製造を開始する際に、ウェブ状の加工物の先端をニップ部にスムーズに通すことができるので、シートの製造工程におけるジャムの発生を抑制できる。
本発明は、上述したシート製造装置、及び、シート製造装置の制御方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、上記のシート製造装置を含むシステムを構成することも可能である。また、上記のシート製造装置の制御方法を実行するためにコンピューターが実行するプログラムとして実現してもよい。また、上記プログラムを記録した記録媒体、プログラムを配信するサーバー装置、上記プログラムを伝送する伝送媒体、上記プログラムを搬送波内に具現化したデータ信号等の形態で実現できる。
シート製造装置の構成を示す模式図。 シート製造装置の制御系の構成を示すブロック図。 シート製造装置の要部構成を示す模式図。 制御装置の機能ブロック図。 シート製造装置の動作を示すフローチャート。 シート製造装置の動作を示すタイミングチャート。 シート製造装置の動作を示すタイミングチャート。 シート製造装置における先端通紙制御を示す説明図。 シート製造装置の動作を示す説明図。 シート製造装置の動作を示す説明図。
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。
図1は、実施形態に係るシート製造装置の構成を示す模式図である。
本実施形態に記載のシート製造装置100は、例えば、原料としての機密紙などの使用済みの古紙を乾式で解繊して繊維化した後、加圧、加熱、切断することによって、新しい紙を製造するのに好適な装置である。繊維化された原料に、さまざまな添加物を混合することによって、用途に合わせて、紙製品の結合強度や白色度を向上したり、色、香り、難燃などの機能を付加したりしてもよい。また、紙の密度や厚さ、形状をコントロールして成形することで、A4やA3のオフィス用紙、名刺用紙など、用途に合わせて、さまざまな厚さ・サイズの紙を製造することができる。
シート製造装置100は、図1に示すように、供給部10、粗砕部12、解繊部20、選別部40、第1ウェブ形成部45、回転体49、混合部50、堆積部60、第2ウェブ形成部70、搬送部79、シート形成部80、及び、切断部90を備える。
また、シート製造装置100は、原料に対する加湿、及び/または原料が移動する空間を加湿する目的で、加湿部202、204、206、208、210、212を備える。これら加湿部202、204、206、208、210、212の具体的な構成は任意であり、スチーム式、気化式、温風気化式、超音波式等が挙げられる。
本実施形態では、加湿部202、204、206、208を、気化式または温風気化式の加湿器で構成する。すなわち、加湿部202、204、206、208は、水を浸潤させるフィルター(図示略)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供給する。
また、本実施形態では、加湿部210及び加湿部212を、超音波式加湿器で構成する。すなわち、加湿部210、212は、水を霧化する振動部(図示略)を有し、振動部により発生するミストを供給する。
供給部10は、粗砕部12に原料を供給する。シート製造装置100がシートを製造する原料は繊維を含むものであればよく、例えば、紙、パルプ、パルプシート、不織布を含む布、或いは織物等が挙げられる。本実施形態ではシート製造装置100が古紙を原料とする構成を例示する。本実施形態では、供給部10が古紙を重ねて蓄積するスタッカーを備え、後述する給紙モーター315(図2)の動作によって、スタッカーから古紙を粗砕部12に送り出す構成とする。
粗砕部12は、供給部10によって供給された原料を粗砕刃14によって裁断(粗砕)して、粗砕片にする。粗砕刃14は、大気中(空気中)等の気中で原料を裁断する。粗砕部12は、例えば、原料を挟んで裁断する一対の粗砕刃14と、粗砕刃14を回転させる駆動部とを備え、いわゆるシュレッダーと同様の構成とすることができる。粗砕片の形状や大きさは任意であり、解繊部20における解繊処理に適していればよい。例えば、粗砕部12は、原料を、1〜数cm四方またはそれ以下のサイズの紙片に裁断する。
粗砕部12は、粗砕刃14により裁断されて落下する粗砕片を受けるシュート(ホッパー)9を有する。シュート9は、例えば、粗砕片が流れる方向(進行する方向)において、徐々に幅が狭くなるテーパー形状を有する。そのため、シュート9は、多くの粗砕片を受けとめることができる。シュート9には、解繊部20に連通する管2が連結され、管2は粗砕刃14によって裁断された原料(粗砕片)を、解繊部20に搬送させるための搬送路を形成する。粗砕片はシュート9により集められ、管2を通って解繊部20に移送(搬送)される。
粗砕部12が有するシュート9、或いはシュート9の近傍には、加湿部202により加湿空気が供給される。これにより、粗砕刃14により裁断された粗砕物が、静電気によってシュート9や管2の内面に吸着する現象を抑制できる。また、粗砕刃14が裁断した粗砕物は、加湿された(高湿度の)空気とともに解繊部20に移送されるので、解繊部20の内部における解繊物の付着を抑制する効果も期待できる。また、加湿部202は、粗砕刃14に加湿空気を供給して、供給部10が供給する原料を除電する構成としてもよい。また、加湿部202とともにイオナイザーを用いて除電してもよい。
解繊部20は、粗砕部12によって裁断された原料(粗砕片)を解繊処理し、解繊物を生成する。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、乾式で解繊を行う。ここで、液体中ではなく、大気中(空気中)等の気中において、解繊等の処理を行うことを乾式と称する。本実施形態では、解繊部20がインペラーミルを用いる構成とする。具体的には、解繊部20は、高速回転するローター(図示略)、及び、ローラーの外周に位置するライナー(図示略)を備える。粗砕部12で粗砕された粗砕片は、解繊部20のローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。解繊部20は、ローターの回転により気流を発生させる。この気流により、解繊部20は、原料である粗砕片を管2から吸引し、解繊物を排出口24へと搬送できる。解繊物は排出口24から管3に送り出され、管3を介して選別部40に移送される。
このように、解繊部20で生成される解繊物は、解繊部20が発生する気流により解繊部20から選別部40に搬送される。さらに、本実施形態では、シート製造装置100が気流発生装置である解繊部ブロアー26を備え、解繊部ブロアー26が発生する気流により解繊物が選別部40に搬送される。解繊部ブロアー26は管3に取り付けられ、解繊部20から解繊物とともに空気を吸引し、選別部40に送風する。
選別部40は、管3から解繊部20により解繊された解繊物が気流とともに流入する導入口42を有する。選別部40は、導入口42に導入する解繊物を、繊維の長さによって選別する。詳細には、選別部40は、解繊部20により解繊された解繊物のうち、予め定められたサイズ以下の解繊物を第1選別物とし、第1選別物より大きい解繊物を第2選別物として、選別する。第1選別物は繊維または粒子等を含み、第2選別物は、例えば、大きい繊維、未解繊片(十分に解繊されていない粗砕片)、解繊された繊維が凝集し、或いは絡まったダマ等を含む。
本実施形態で、選別部40は、ドラム部(篩部)41と、ドラム部41を収容するハウジング部(覆い部)43と、を有する。
ドラム部41は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部41は、網(フィルター、スクリーン)を有し、篩(ふるい)として機能する。この網の目により、ドラム部41は、網の目開き(開口)の大きさより小さい第1選別物と、網の目開きより大きい第2選別物とを選別する。ドラム部41の網としては、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ことができる。
導入口42に導入された解繊物は気流とともにドラム部41の内部に送り込まれ、ドラム部41の回転によって第1選別物がドラム部41の網の目から下方に落下する。ドラム部41の網の目を通過できない第2選別物は、導入口42からドラム部41に流入する気流により流されて排出口44に導かれ、管8に送り出される。
管8は、ドラム部41の内部と管2とを連結する。管8を通って流される第2選別物は、粗砕部12により粗砕された粗砕片とともに管2を流れ、解繊部20の導入口22に導かれる。これにより、第2選別物は解繊部20に戻されて、解繊処理される。
また、ドラム部41により選別される第1選別物は、ドラム部41の網の目を通って空気中に分散し、ドラム部41の下方に位置する第1ウェブ形成部45のメッシュベルト46に向けて降下する。
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48と、を含む。メッシュベルト46は無端形状のベルトであって、3つの張架ローラー47に懸架され、張架ローラー47の動きにより、図中矢印で示す方向に搬送される。メッシュベルト46の表面は所定サイズの開口が並ぶ網で構成される。選別部40から降下する第1選別物のうち、網の目を通過するサイズの微粒子はメッシュベルト46の下方に落下し、網の目を通過できないサイズの繊維がメッシュベルト46に堆積し、メッシュベルト46とともに矢印方向に搬送される。メッシュベルト46から落下する微粒子は、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)を含み、シート製造装置100がシートSの製造に使用しない除去物である。
メッシュベルト46は、シートSを製造する通常動作中には、一定の速度V1で移動する。ここで、通常動作中とは、シート製造装置100を停止状態から指導させる始動制御、及び、シート製造装置100を停止させる停止制御の実行中を除く動作中である。また、シート製造装置100が望ましい品質のシートSを製造している間ということもできる。
従って、解繊部20で解繊処理された解繊物は、選別部40で第1選別物と第2選別物とに選別され、第2選別物が解繊部20に戻される。また、第1選別物から、第1ウェブ形成部45によって除去物が除かれる。第1選別物から除去物を除いた残りは、シートSの製造に適した材料であり、この材料はメッシュベルト46に堆積して第1ウェブW1を形成する。
吸引部48は、メッシュベルト46の下方から空気を吸引する。吸引部48は、管23を介して集塵部27に連結される。集塵部27はフィルター式或いはサイクロン式の集塵装置であり、微粒子を気流から分離する。集塵部27の下流には捕集ブロアー28が設置され、捕集ブロアー28は、集塵部27から空気を吸引する。また、捕集ブロアー28が排出する空気は管29を経てシート製造装置100の外に排出される。
この構成では、捕集ブロアー28により、集塵部27を通じて吸引部48から空気が吸引される。吸引部48では、メッシュベルト46の網の目を通過する微粒子が、空気とともに吸引され、管23を通って集塵部27に送られる。集塵部27は、メッシュベルト46を通過した微粒子を気流から分離して蓄積する。
従って、メッシュベルト46の上には第1選別物から除去物を除去した繊維が堆積して第1ウェブW1が形成される。捕集ブロアー28が吸引を行うことで、メッシュベルト46上における第1ウェブW1の形成が促進され、かつ、除去物が速やかに除去される。
ドラム部41を含む空間には、加湿部204により加湿空気が供給される。この加湿空気によって、選別部40の内部で第1選別物を加湿する。これにより、静電力による第1選別物のメッシュベルト46への付着を弱め、第1選別物をメッシュベルト46から剥離し易くすることができる。さらに、静電力により第1選別物が回転体49やハウジング部43の内壁に付着することを抑制できる。また、吸引部48によって除去物を効率よく吸引できる。
なお、シート製造装置100において、第1解繊物と第2解繊物とを選別し、分離する構成は、ドラム部41を備える選別部40に限定されない。例えば、解繊部20で解繊処理された解繊物を、分級機によって分級する構成を採用してもよい。分級機としては、例えば、サイクロン分級機、エルボージェット分級機、エディクラシファイヤーを用いることができる。これらの分級機を用いれば、第1選別物と第2選別物とを選別し、分離することが可能である。さらに、上記の分級機により、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)を含む除去物を、分離して除去する構成を実現できる。例えば、第1選別物に含まれる微粒子を、分級機によって、第1選別物から除去する構成としてもよい。この場合、第2選別物は、例えば解繊部20に戻され、除去物は集塵部27により集塵され、除去物を除く第1選別物が管54に送られる構成とすることができる。
メッシュベルト46の搬送経路において、選別部40の下流側には、加湿部210によって、ミストを含む空気が供給される。加湿部210が生成する水の微粒子であるミストは、第1ウェブW1に向けて降下し、第1ウェブW1に水分を供給する。これにより、第1ウェブW1が含む水分量が調整され、静電気によるメッシュベルト46への繊維の吸着等を抑制できる。
シート製造装置100は、メッシュベルト46に堆積した第1ウェブW1を分断する回転体49を備える。第1ウェブW1は、メッシュベルト46が張架ローラー47により折り返す位置で、メッシュベルト46から剥離して、回転体49により分断される。
第1ウェブW1は繊維が堆積してウェブ形状となった柔らかい材料であり、回転体49は、第1ウェブW1の繊維をほぐして、後述する混合部50で樹脂を混合しやすい状態に加工する。
回転体49の構成は任意であるが、本実施形態では、板状の羽根を有し回転する回転羽形状とすることができる。回転体49は、メッシュベルト46から剥離する第1ウェブW1と羽根とが接触する位置に配置される。回転体49の回転(例えば図中矢印Rで示す方向への回転)により、メッシュベルト46から剥離して搬送される第1ウェブW1に羽根が衝突して分断し、細分体Pを生成する。
なお、回転体49は、回転体49の羽根がメッシュベルト46に衝突しない位置に設置されることが好ましい。例えば、回転体49の羽根の先端とメッシュベルト46との間隔を、0.05mm以上0.5mm以下とすることができ、この場合、回転体49によって、メッシュベルト46に損傷を与えることなく第1ウェブW1を効率よく分断できる。
回転体49によって分断された細分体Pは、管7の内部を下降して、管7の内部を流れる気流によって混合部50へ移送(搬送)される。
また、回転体49を含む空間には、加湿部206により加湿空気が供給される。これにより、管7の内部や、回転体49の羽根に対し、静電気により繊維が吸着する現象を抑制できる。また、管7を通って、湿度の高い空気が混合部50に供給されるので、混合部50においても静電気による影響を抑制できる。
混合部50は、樹脂を含む添加物を供給する添加物供給部52、管7に連通し、細分体Pを含む気流が流れる管54、及び、混合ブロアー56を備える。
細分体Pは、上述のように選別部40を通過した第1選別物から除去物を除去した繊維である。混合部50は、細分体Pを構成する繊維に、樹脂を含む添加物を混合する。
混合部50では、混合ブロアー56によって気流を発生させ、管54中において、細分体Pと添加物とを混合させながら、搬送する。また、細分体Pは、管7及び管54の内部を流れる過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。
添加物供給部52(樹脂収容部)は、添加物を蓄積する樹脂カートリッジ(図示略)に接続され、樹脂カートリッジ内部の添加物を管54に供給する。添加物カートリッジは、添加物供給部52に着脱可能な構成であってもよい。また、添加物カートリッジに添加物を補充する構成を備えてもよい。添加物供給部52は、樹脂カートリッジ内部の微粉または微粒子からなる添加物をいったん貯留する。添加物供給部52は、いったん貯留した添加物を管54に送る排出部52a(樹脂供給部)を有する。排出部52aは、添加物供給部52に貯留された添加物を管54に送出するフィーダー(図示略)、及び、フィーダーと管54とを接続する管路を開閉するシャッター(図示略)を備える。このシャッターを閉じると、排出部52aと管54とを連結する管路或いは開口が閉鎖され、添加物供給部52から管54への添加物の供給が絶たれる。
排出部52aのフィーダーが動作していない状態では、排出部52aから管54に添加物が供給されないが、管54内に負圧が発生した場合等には、排出部52aのフィーダーが停止していても添加物が管54に流れる可能性がある。排出部52aを閉じることにより、このような添加物の流れを確実に遮断できる。
添加物供給部52が供給する添加物は、複数の繊維を結着させるための樹脂を含む。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。すなわち、添加物は、単一の物質を含んでもよいし、混合物であってもよく、それぞれ単一または複数の物質で構成される、複数種類の粒子を含んでもよい。また、添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。
添加物に含まれる樹脂は、加熱により溶融して複数の繊維同士を結着させる。従って、樹脂を繊維と混合させた状態で、樹脂が溶融する温度まで加熱されていない状態では、繊維同士は結着されない。
また、添加物供給部52が供給する添加物は、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、繊維の凝集や樹脂の凝集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を含んでもよい。また、着色剤を含まない添加物は、無色、或いは無色と見なせる程度に薄い色であってもよいし、白色であってもよい。
混合ブロアー56が発生する気流により、管7を降下する細分体P、及び、添加物供給部52により供給される添加物は、管54の内部に吸引され、混合ブロアー56内部を通過する。混合ブロアー56が発生する気流及び/または混合ブロアー56が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Pを構成した繊維と添加物とが混合され、この混合物(第1選別物と添加物との混合物)は管54を通って堆積部60に移送される。
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く、これらの機構を混合ブロアー56の前または後に設置してもよい。
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(ウェブ形成部)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は、ドラム部61と、ドラム部61を収容するハウジング部(覆い部)63と、を有する。ドラム部61は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部61は、網(フィルター、スクリーン)を有し、篩(ふるい)として機能する。この網の目により、ドラム部61は、網の目開き(開口)のより小さい繊維や粒子を通過させ、ドラム部61から下降させる。ドラム部61の構成は、例えば、ドラム部41の構成と同じである。
なお、ドラム部61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、ドラム部61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、ドラム部61は、ドラム部61に導入された混合物の全てを降らしてもよい。
ドラム部61の下方には第2ウェブ形成部70が配置される。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、第2ウェブW2(ウェブ、ウェブ状の加工物)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(移送部)と、張架ローラー74と、サクション機構76と、を有する。
メッシュベルト72は無端形状のベルトであって、複数の張架ローラー74に懸架され、張架ローラー74の動きにより、図中矢印で示す方向に搬送される。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。メッシュベルト72の表面は所定サイズの開口が並ぶ網で構成される。ドラム部61から降下する繊維や粒子のうち、網の目を通過するサイズの微粒子はメッシュベルト72の下方に落下し、網の目を通過できないサイズの繊維がメッシュベルト72に堆積し、メッシュベルト72とともに矢印方向に搬送される。また、メッシュベルト72の移動速度は、後述する制御部150(図4)により制御できる。メッシュベルト72は、シートSを製造する通常動作中には、一定の速度V2で移動する。通常動作中とは、上述した通りである。
メッシュベルト72の網の目は微細であり、ドラム部61から降下する繊維や粒子の大半を通過させないサイズとすることができる。
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)に設けられる。サクション機構76は、サクションブロアー77を備え、サクションブロアー77の吸引力によって、サクション機構76に下方に向く気流(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。これにより、メッシュベルト72上における第2ウェブW2の形成を促進し、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。
サクションブロアー77(堆積吸引部)は、サクション機構76から吸引した空気を、図示しない捕集フィルターを通じて、シート製造装置100の外に排出してもよい。或いは、サクションブロアー77が吸引した空気を集塵部27に送り込み、サクション機構76が吸引した空気に含まれる除去物を捕集してもよい。
ドラム部61を含む空間には、加湿部208により加湿空気が供給される。この加湿空気によって、堆積部60の内部を加湿することができ、静電力によるハウジング部63への繊維や粒子の付着を抑え、繊維や粒子をメッシュベルト72に速やかに降下させ、好ましい形状の第2ウェブW2を形成させることができる。
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第2ウェブW2が形成される。メッシュベルト72に堆積された第2ウェブW2は、シート形成部80(ロール部)へと搬送される。
メッシュベルト72の搬送経路において、堆積部60の下流側には、加湿部212によって、ミストを含む空気が供給される。これにより、加湿部212が生成するミストが第2ウェブW2に供給され、第2ウェブW2が含む水分量が調整される。これにより、静電気によるメッシュベルト72への繊維の吸着等を抑制できる。
シート製造装置100は、メッシュベルト72上の第2ウェブW2を、シート形成部80に搬送する搬送部79が設けられる。搬送部79は、例えば、メッシュベルト79aと、張架ローラー79bと、サクション機構79cと、を有する。
サクション機構79cは、中間ブロアー79d(図2)を備え、中間ブロアー79dの吸引力によってメッシュベルト79aに上向きの気流を発生させる。この気流は第2ウェブW2を吸引し、第2ウェブW2は、メッシュベルト72から離れてメッシュベルト79aに吸着される。メッシュベルト79aは、張架ローラー79bの自転により移動し、第2ウェブW2をシート形成部80に搬送する。メッシュベルト72の移動速度と、メッシュベルト79aの移動速度とは、例えば、同じである。
このように、搬送部79は、メッシュベルト72に形成された第2ウェブW2を、メッシュベルト72から剥がして搬送する。
シート形成部80は、メッシュベルト72に堆積した第2ウェブW2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、第2ウェブW2が含む解繊物の繊維、および添加物に対して熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いに添加物を介して結着させる。
シート形成部80は、第2ウェブW2を加圧する加圧部82、及び、加圧部82により加圧された第2ウェブW2を加熱する加熱部84を備える。
加圧部82は、一対のカレンダーローラー85で構成され、第2ウェブW2を設定されたニップ圧で挟んで加圧する。第2ウェブW2は、加圧されることによりその厚さが小さくなり、第2ウェブW2の密度が高められる。加圧部82は、加圧部駆動モーター337(図2)を備え、一対のカレンダーローラー85の一方は、加圧部駆動モーター337により駆動される駆動ローラーであり、他方は従動ローラーである。カレンダーローラー85は、加圧部駆動モーター337の駆動力により回転して、加圧により高密度になった第2ウェブW2を、加熱部84に向けて搬送する。
加熱部84(加熱ローラー)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、温風ブロアー、赤外線加熱器、フラッシュ定着器を用いて構成できる。本実施形態では、加熱部84は、一対の加熱ローラー84a、84b(ローラー)を備える。加熱ローラー84a、84bは、内部または外部に設置されるヒーターによって、予め設定された温度に加温される。本実施形態では、加熱ローラー84aは、表面すなわち第2ウェブW2に接する周面に、弾性を有する材料を有し、加熱ローラー84bは硬質のローラーである。加熱ローラー84aは外部のヒーターローラー(図示略)に接触して加熱される。一方、加熱ローラー84bはヒーター(図示略)を内蔵する。加熱ローラー84a、84bは、カレンダーローラー85によって加圧された第2ウェブW2を挟んで熱を与える。第2ウェブW2では、加熱により添加物が溶解して繊維同士を結着させるので、加熱ローラー84a、84bにより加熱された第2ウェブW2はシートSを形成する。加熱ローラー84a、84bのうち、加熱ローラー84bは加熱部駆動モーター335(図2)により駆動され、加熱ローラー84aは加熱ローラー84bの動きに従動する。加熱ローラー84a、84bは、加熱部駆動モーター335の駆動力により回転して、加熱後のシートSを切断部90に向けて搬送する。
なお、加圧部82が備えるカレンダーローラー85の数は任意であり、複数対のカレンダーローラー85を備えてもよい。加熱部84も同様に、複数対の加熱ローラー84a、84bを備えてもよい。
加圧部82と加熱部84との間にはテンションローラー88が配置される。テンションローラー88は、カレンダーローラー85のニップ部と加熱ローラー84a、84bのニップ部との間で、第2ウェブW2を押圧して、第2ウェブW2に張力を与えるローラーである。テンションローラー88は、テンションローラー88を第2ウェブW2に向けて押圧するローラーホルダー89により支持される。ローラーホルダー89は、テンションローラー88を第2ウェブW2に向けて付勢する。このローラーホルダー89の付勢力により、テンションローラー88は、第2ウェブW2のたるみを除去する。また、ローラーホルダー89は、ローラー移動部355(図2)を内蔵する。ローラー移動部355はテンションローラー88を移動させる方向に動作させる。このため、ローラー移動部355の駆動力によって、テンションローラー88は、第2ウェブW2から離れる方向に移動できる。ローラー移動部355の駆動力が解除された状態で、テンションローラー88に内蔵されるバネ等の付勢手段により、テンションローラー88は第2ウェブW2に向けて付勢される。
シート製造装置100は、少なくとも加熱ローラー84a、84bのニップ圧を調整するニップ圧調整部353(図2)を備える。ニップ圧調整部353は、本発明のローラーに相当する一対のローラーのニップ圧を調整する駆動部であり、本実施形態では加熱ローラー84a、84bのニップ圧を調整する。一対のカレンダーローラー85に本発明のローラーの機能を適用する場合、ニップ圧調整部353は、一対のカレンダーローラー85のニップ圧を調整する機能を有する。
図3は、シート製造装置100の要部構成を示す模式図である。
図3にはテンションローラー88、及び、加熱部84の構成を示す。
加熱部84を構成する加熱ローラー84a、84bは、図中に符号NPで示すニップ圧で第2ウェブW2を押圧する。ニップ圧NPは、ニップ圧調整部353により調整可能であり、ニップ圧調整部353は、ニップ圧NPを、第2ウェブW2に対応して設定される通常動作中の圧力、及び、この通常動作中の圧力より低い圧力とすることができる。ニップ圧調整部353は、少なくともニップ圧NPを上記の2段階に切り替え可能であり、より詳細にニップ圧を調整する構成としてもよい。
加熱ローラー84aは弾性を有し、ニップ圧NPに応じて加熱ローラー84a、84bのニップ幅NWが変化する構成である。本実施形態では、加熱ローラー84aにおいて第2ウェブW2に接触する表面は、シリコーン、ポリウレタン、ゴム等の弾性材料で覆われており、ニップ圧NPにより加熱ローラー84bに押しつけられて弾性変形する。このため、ニップ圧NPの大きさ(強さ)に応じて、加熱ローラー84aと加熱ローラー84bのニップ幅NWは変化する。この構成により、通常動作中に加熱ローラー84a、84bが第2ウェブW2に接触する面積を大きくすることができる。このため、加熱部84で第2ウェブW2を確実に加熱し、第2ウェブW2に含まれる添加物の樹脂を十分に溶融させて、高品質のシートSを製造できるという利点がある。なお、加熱ローラー84bが弾性を有し、加熱ローラー84aが硬質のローラーであってもかまわない。
また、ニップ幅NWは、ニップ圧NPに応じて変化する。このため、ニップ圧調整部353(図2)によりニップ圧NPを調整することで、ニップ幅NWの大きさを調整できる。
後述する先端通紙制御において、シート製造装置100は、第2ウェブW2の先端が加熱ローラー84a、84bのニップ部を通過する際に、ニップ圧NPを弱くする。この場合のニップ圧NPは通常動作中の圧力より低ければよく、ほぼゼロでもよい。ニップ圧NPを弱くするとニップ幅NWが小さくなるため、第2ウェブW2が加熱ローラー84aまたは加熱ローラー84bに巻き付く現象を抑制できる。また、第2ウェブW2の先端が加熱ローラー84a、84bで加熱される時間が短くなるので、第2ウェブW2の先端にしわや乱れが発生しにくくなる。このため、第2ウェブW2の先端がニップ部を通過する際に、ニップ圧NPを弱くすると、ジャムを抑制する効果を期待できる。
また、シートSを製造する通常動作中は、先端が通過する時とは異なり、ニップ幅NWが大きいと第2ウェブW2を十分に加熱して、樹脂を溶融させることができ、シートSの品質を安定化できる。このため、ニップ圧NPは、設定された圧力とすることが好ましい。
また、図3に示すように、テンションローラー88は第2ウェブW2に接触して、第2ウェブW2のたるみを取るように押圧する。テンションローラー88はローラー移動部355の駆動力によって、図中に矢印LFで示す方向に移動させることが可能である。テンションローラー88は、LF方向に移動した場合、第2ウェブW2を押圧しない状態となり、好ましくは第2ウェブW2に接触しない状態となる。
なお、第2ウェブW2は、カレンダーローラー85で押圧されることによって厚みが薄くなる。このため、カレンダーローラー85を通過した第2ウェブW2は、外見上、所定の厚みを有するウェブ形状から、より薄いシート形状に加工されたように見える。本実施形態の説明では、カレンダーローラー85を通過した後の第2ウェブW2も、第2ウェブW2と呼ぶ。そして、第2ウェブW2が加熱ローラー84a、84bで加圧及び加熱された後のものを、シートSと呼ぶ。
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。本実施形態では、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、を有する。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。排出部96は、所定サイズのシートSを乗せるトレイ或いはスタッカーを備える。
上記構成において、加湿部202、204、206、208を1台の気化式加湿器で構成してもよい。この場合、1台の加湿器が生成する加湿空気が、粗砕部12、ハウジング部43、管7、及びハウジング部63に分岐して供給される構成とすればよい。この構成は、加湿空気を供給するダクト(図示略)を分岐して設置することにより、容易に実現できる。また、2台、或いは3台の気化式加湿器によって加湿部202、204、206、208を構成することも勿論可能である。本実施形態では後述するように、気化式加湿器343(図2)から加湿部202、204、206、208に加湿空気を供給する。
また、上記構成において、加湿部210、212を1台の超音波式加湿器で構成してもよいし、2台の超音波式加湿器で構成してもよい。例えば、1台の加湿器が生成するミストを含む空気が、加湿部210、及び加湿部212に分岐して供給される構成とすることができる。本実施形態では、後述するミスト式加湿器345(図2)により、加湿部210、212にミストを含む空気を供給する。
また、上述したシート製造装置100が備えるブロアーは、解繊部ブロアー26、捕集ブロアー28、混合ブロアー56、サクションブロアー77、及び、中間ブロアー79dに限定されない。例えば、上述した各ブロアーを補助する送風機をダクトに設けることも、勿論可能である。
また、上記構成では、最初に粗砕部12が原料を粗砕し、粗砕された原料からシートSを製造するものとしたが、例えば、原料として繊維を用いてシートSを製造する構成とすることも可能である。
例えば、解繊部20が解繊処理した解繊物と同等の繊維を原料として、ドラム部41に投入可能な構成であってもよい。また、解繊物から分離された第1選別物と同等の繊維を原料として、管54に投入可能な構成とすればよい。この場合、古紙やパルプ等を加工した繊維をシート製造装置100に供給することで、シートSを製造できる。
図2は、シート製造装置100の制御系の構成を示すブロック図である。
シート製造装置100は、シート製造装置100の各部を制御するメインプロセッサー111を有する制御装置110を備える。
制御装置110は、メインプロセッサー111、ROM(Read Only Memory)112、及びRAM(Random Access Memory)113を備える。メインプロセッサー111は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置であり、ROM112が記憶する基本制御プログラムを実行することにより、シート製造装置100の各部を制御する。メインプロセッサー111は、ROM112、RAM113等の周辺回路や他のIPコアを含むシステムチップとして構成されてもよい。
ROM112は、メインプロセッサー111が実行するプログラムを不揮発的に記憶する。RAM113は、メインプロセッサー111が使用するワークエリアを形成して、メインプロセッサー111が実行するプログラムや処理対象のデータを一時的に記憶する。
不揮発性記憶部120はメインプロセッサー111が実行するプログラムや、メインプロセッサー111が処理するデータを記憶する。不揮発性記憶部120は、例えば、設定データ121、及び、表示データ122を記憶する。設定データ121は、シート製造装置100の動作を設定するデータを含む。例えば、設定データ121は、シート製造装置100が備える各種センサーの特性や、各種センサーの検出値に基づきメインプロセッサー111が異常を検出する処理で使用される閾値等のデータを含む。表示データ122は、メインプロセッサー111が表示パネル116に表示させる画面のデータである。表示データ122は、固定的な画像データであってもよいし、メインプロセッサー111が生成或いは取得するデータを表示する画面表示を設定するデータであってもよい。
表示パネル116は、液晶ディスプレイ等の表示用のパネルであり、例えば、シート製造装置100の正面に設置される。表示パネル116は、メインプロセッサー111の制御に従って、シート製造装置100の動作状態、各種設定値、警告表示等を表示する。
タッチセンサー117は、タッチ(接触)操作や押圧操作を検出する。タッチセンサー117は、例えば、透明電極を有する圧力感知式あるいは静電容量式のセンサーで構成され、表示パネル116の表示面に重ねて配置される。タッチセンサー117は、操作を検出した場合、操作位置や操作位置の数を含む操作データをメインプロセッサー111に出力する。メインプロセッサー111は、タッチセンサー117の出力により、表示パネル116に対する操作を検出し、操作位置を取得する。メインプロセッサー111は、タッチセンサー117により検出した操作位置と、表示パネル116に表示中の表示データ122とに基づき、GUI(Graphical User Interface)操作を実現する。
制御装置110はセンサーI/F(Interface)114を介して、シート製造装置100の各部に設置されたセンサーに接続される。センサーI/F114は、センサーが出力する検出値を取得してメインプロセッサー111に入力するインターフェイスである。センサーI/F114は、センサーが出力するアナログ信号をデジタルデータに変換するA/D(Analogue/Digital)コンバーターを備えてもよい。また、センサーI/F114は、各センサーに駆動電流を供給してもよい。また、センサーI/F114は、各々のセンサーの出力値を、メインプロセッサー111が指定するサンプリング周波数に従って取得し、メインプロセッサー111に出力する回路を備えてもよい。
センサーI/F114には、古紙残量センサー301、添加物残量センサー302、排紙センサー303、水量センサー304、温度センサー305、風量センサー306、及び、風速センサー307が接続される。
制御装置110は、駆動部I/F(Interface)115を介して、シート製造装置100が備える各駆動部に接続される。シート製造装置100が備える駆動部は、モーター、ポンプ、ヒーター等である。図2に示すように、駆動部I/F115は、駆動IC(Integrated Circuit)372〜394を介して、各々の駆動部に接続される。駆動IC372〜394は、メインプロセッサー111の制御に従って駆動部に駆動電流を供給する回路であり、電力用半導体素子等で構成される。例えば、駆動IC372〜394は、インバーター回路や、ステッピングモーターを駆動する駆動回路である。駆動IC372〜394のそれぞれの具体的構成及び仕様は、接続される駆動部に合わせて適宜に選択される。
図4は、シート製造装置100の機能ブロック図であり、記憶部140及び制御部150の機能的構成を示す。記憶部140は、不揮発性記憶部120(図2)により構成される論理的な記憶部であり、ROM112を含んでもよい。
制御部150、及び、制御部150が有する各種の機能部は、メインプロセッサー111がプログラムを実行することによって、ソフトウェアとハードウェアとの協働により形成される。これらの機能部を構成するハードウェアは、例えば、メインプロセッサー111、ROM112、RAM113、及び不揮発性記憶部120が挙げられる。
制御部150は、オペレーティングシステム(OS)151、表示制御部152、操作検出部153、検出制御部154、及び、駆動制御部155の機能を有する。
オペレーティングシステム151の機能は、記憶部140が記憶する制御プログラムの機能であり、その他の制御部150の各部は、オペレーティングシステム151上で実行されるアプリケーションプログラムの機能である。
表示制御部152は、表示データ122に基づいて表示パネル116に画像を表示させる。
操作検出部153は、タッチセンサー117に対する操作が検出された場合に、検出された操作位置に対応するGUI操作の内容を判定する。
検出制御部154は、センサーI/F114に接続される各種センサーの検出値を取得する。また、検出制御部154は、センサーI/F114に接続されるセンサーの検出値について、予め設定された閾値(設定値)と比較して判定を行う。検出制御部154は、判定結果が、報知を行う条件に該当する場合には、表示制御部152に報知内容を出力して、表示制御部152によって画像やテキストによる報知を行わせる。
駆動制御部155は、駆動部I/F115を介して接続される各駆動部の始動(起動)及び停止を制御する。また、駆動制御部155は、解繊部ブロアー26や混合ブロアー56等に対して、回転数の制御を行う構成であってもよい。
図2に戻り、粗砕部駆動モーター311は、駆動IC372を介して駆動部I/F115に接続される。粗砕部駆動モーター311は、原料である古紙を裁断する裁断刃(図示略)を回転させる。
解繊部駆動モーター313は、駆動IC373を介して駆動部I/F115に接続される。解繊部駆動モーター313は、解繊部20が備えるローター(図示略)を回転させる。
給紙モーター315は、駆動IC374を介して駆動部I/F115に接続される。給紙モーター315は、供給部10に取り付けられ、古紙を搬送するローラー(図示略)を駆動する。制御部150の制御により駆動IC374から給紙モーター315に駆動電流が供給され、給紙モーター315が動作すると、供給部10が蓄積する原料である古紙が粗砕部12に送り出される。
添加物供給モーター319は、駆動IC375を介して駆動部I/F115に接続される。添加物供給モーター319は、排出部52aにおいて添加物を送り出すスクリューフィーダーを駆動する。また、添加物供給モーター319は、排出部52aにも連結され、排出部52aを開閉させる。
また、駆動部I/F115には、駆動IC376を介して解繊部ブロアー26が接続される。同様に、駆動部I/F115には、駆動IC377を介して混合ブロアー56が接続される。また、駆動IC378を介して、サクションブロアー77が駆動部I/F115に接続され、駆動IC379を介して中間ブロアー79dが駆動部I/F115に接続される。また、駆動IC380を介して捕集ブロアー28が駆動部I/F115に接続される。この構成により、解繊部ブロアー26、混合ブロアー56、サクションブロアー77、中間ブロアー79d、及び、捕集ブロアー28の始動及び停止を制御装置110が制御できる。また、制御装置110は、これらのブロアーの回転数を制御可能な構成としてもよく、この場合、駆動IC376〜380として、例えばインバーターを用いればよい。
ドラム駆動モーター325は、ドラム部41を回転させるモーターであり、駆動IC381を介して駆動部I/F115に接続される。
ベルト駆動モーター327は、メッシュベルト46を駆動するモーターであり、駆動IC382を介して駆動部I/F115に接続される。
分断部駆動モーター329は、回転体49を回転させるモーターであり、駆動IC383を介して駆動部I/F115に接続される。
ドラム駆動モーター331は、ドラム部61を回転させるモーターであり、駆動IC384を介して駆動部I/F115に接続される。
ベルト駆動モーター333は、メッシュベルト72を駆動するモーターであり、駆動IC385を介して駆動部I/F115に接続される。
加熱部駆動モーター335は、加熱部84の加熱ローラー84a、84bを駆動するモーターであり、駆動IC386を介して駆動部I/F115に接続される。
加圧部駆動モーター337は、加圧部82のカレンダーローラー85を駆動するモーターであり、駆動IC387を介して駆動部I/F115に接続される。
ローラー加熱部341は、加熱ローラー84a、84bを加熱するヒーターである。本実施形態のローラー加熱部341は、加熱ローラー84aの周面を加熱するヒーターローラー(図示略)の発熱体、及び、加熱ローラー84bが内蔵する発熱体を含む。ローラー加熱部341は、駆動IC388を介して駆動部I/F115に接続される。
気化式加湿器343は、水を貯留するタンク(図示略)、及び、タンクの水に浸潤されるフィルター(図示略)を備え、このフィルターに送風して加湿する装置である。気化式加湿器343は、駆動IC389を介して駆動部I/F115に接続され、制御部150の制御に従ってフィルターへの送風をON/OFFする。本実施形態では、気化式加湿器343から加湿部202、204、206、208に対し、加湿空気を供給する。従って、加湿部202、204、206、208は、気化式加湿器343が供給する加湿空気を、粗砕部12、選別部40、管54、及び、堆積部60に供給する。なお、気化式加湿器343は、複数の気化式加湿器で構成されてもよい。この場合、それぞれの気化式加湿器の設置場所を、粗砕部12、選別部40、管54、及び、堆積部60のいずれかとしてもよい。
ミスト式加湿器345は、水を貯留するタンク(図示略)、及び、タンクの水に対し振動を与えて霧状の水滴(ミスト)を発生させる振動部を備える。ミスト式加湿器345は、駆動IC390を介して駆動部I/F115に接続され、制御部150の制御に従って振動部をON/OFFする。本実施形態では、ミスト式加湿器345から加湿部210、212に対し、ミストを含む空気を供給する。従って、加湿部210、212は、ミスト式加湿器345が供給するミストを含む空気を第1ウェブW1、及び第2ウェブW2のそれぞれに供給する。
給水ポンプ349は、シート製造装置100の外部から水を吸引し、シート製造装置100の内部に備えるタンク(図示略)に水を取り込むポンプである。例えば、シート製造装置100を始動する際に、シート製造装置100を操作するオペレーターが給水用タンクに水を入れてセットする。シート製造装置100は、給水ポンプ349を動作させ、給水用タンクからシート製造装置100内部のタンクに水を取り込む。また、給水ポンプ349は、シート製造装置100のタンクから気化式加湿器343及びミスト式加湿器345に水を供給してもよい。
切断部駆動モーター351は、切断部90の第1切断部92、及び第2切断部94を駆動するモーターである。切断部駆動モーター351は、駆動IC392を介して駆動部I/F115に接続される。
ニップ圧調整部353は、加熱ローラー84a、84bのニップ圧NP(図3)を調整する。ニップ圧調整部353は、例えば、加熱ローラー84a、84bを押圧してニップ圧NPを与える加圧機構であり、制御部150の制御に従ってニップ圧NPを変化させる。ニップ圧調整部353は、駆動IC393を介して駆動部I/F115に接続される。
ローラー移動部355は、駆動IC394を介して駆動部I/F115に接続される。ローラー移動部355は、ローラーホルダー89に設置され、制御部150の制御に従って、テンションローラー88を第2ウェブW2から離隔する方向に移動させる。
古紙残量センサー301は、粗砕部12に供給される原料である古紙の残量を検出するセンサーである。古紙残量センサー301は、供給部10(図1)が収容する古紙の残量を検出する。制御部150は、例えば、古紙残量センサー301が検出する古紙の残量が設定値を下回った場合に、古紙の不足を報知する。
添加物残量センサー302は、添加物供給部52から供給可能な添加物の残量を検出するセンサーである。添加物残量センサー302は、添加物供給部52に接続される添加物カートリッジ内部の添加物の残量を検出する。制御部150は、例えば、添加物残量センサー302が検出する添加物の残量が設定値を下回った場合に、報知を行う。
排紙センサー303は、排出部96が有するトレイ或いはスタッカーに蓄積されたシートSの量を検出する。制御部150は、排紙センサー303が検出するシートSの量が設定値以上となった場合に、報知を行う。
水量センサー304は、シート製造装置100が内蔵するタンク(図示略)の水量を検出するセンサーである。制御部150は、水量センサー304が検出する水量が設定値を下回った場合に、報知を行う。また、水量センサー304は、気化式加湿器343及び/又はミスト式加湿器345のタンクの残量を、合わせて検出可能な構成としてもよい。
温度センサー305は、シート製造装置100の内部を流れる空気の温度を検出する。また、風量センサー306は、シート製造装置100の内部を流れる空気の風量を検出する。また、風速センサー307は、シート製造装置100の内部を流れる空気の風速を検出する。例えば、温度センサー305、風量センサー306及び風速センサー307は、捕集ブロアー28が排出する空気が流れる管29に設置され、温度、風量及び風速を検出する。制御部150は、温度センサー305、風量センサー306及び風速センサー307の検出値に基づいて、シート製造装置100内部におけるエアーフローの状態を判定する。制御部150は、判定結果に基づいて、解繊部ブロアー26や混合ブロアー56等の回転数を制御して、シート製造装置100内部のエアーフローの状態を適正に保持する。
続いて、シート製造装置100の動作について説明する。
図5は、シート製造装置100の動作を示すフローチャートであり、特に、制御部150の制御によってシート製造装置100を始動させる動作を示す。また、図6及び図7は、シート製造装置100の動作を示すタイミングチャートであり、シート製造装置100を始動する場合の各駆動部の動作状態の変化を示す。
図5〜図7に示す動作は、シート製造装置100の内部に材料が存在しない状態で、シート製造装置100を始動させる場合の動作を示す。シート製造装置100の内部に材料が存在しない状態とは、少なくとも、加熱ローラー84a、84bのニップ部に第2ウェブW2が存在しない状態を指す。この状態は、カレンダーローラー85のニップ部及び加熱部84と切断部90との間にも第2ウェブW2及びシートSが存在しない状態であってもよい。さらに、第2ウェブ形成部70及び搬送部79に第2ウェブW2が存在しない状態であってもよく、堆積部60に混合物が存在しない状態としてもよい。また、管54及び混合部50に混合物や細分体Pが存在しない状態であってもよい。
以下の説明では、最も典型的な例として、シート製造装置100のメンテナンス等の理由で、原料及び原料に由来する各種材料や加工物がシート製造装置100内部から除去された状態、及び、シート製造装置100を初回に動作させる前の状態を説明する。
この状態では、混合部50、管54、及び堆積部60に混合物がなく、第2ウェブ形成部70及び搬送部79に第2ウェブW2がなく、シート形成部80及び切断部90に第2ウェブW2もシートSもない。また、粗砕部12に原料の古紙及び粗砕物がなく、解繊部20内部に粗砕物及び解繊物がなく、選別部40及び第1ウェブ形成部45に、解繊物、第1選別物、第2選別物のいずれもない状態としてもよい。
このような状態では、第2ウェブ形成部70で形成される第2ウェブW2の先端が、搬送部79を経て、カレンダーローラー85のニップ部、及び、加熱ローラー84a、84bのニップ部に入り込み、通過する。この段階においてジャムを生じやすいことから、シート製造装置100は、第2ウェブW2の先端がシート形成部80を通過する場合に、先端通紙制御を実行し、ジャムの発生を抑制する。
図6において、(a)は給紙モーター315の動作を示し、(b)は粗砕部駆動モーター311の動作を示し、(c)は解繊部駆動モーター313の動作を示す。(d)はドラム駆動モーター325の動作を示し、(e)はベルト駆動モーター327の動作を示し、(f)は添加物供給モーター319の動作を示す。(g)はドラム駆動モーター331の動作を示し、(h)はベルト駆動モーター333の動作を示し、(i)は加圧部駆動モーター337の動作を示し、(j)は加熱部駆動モーター335の動作を示す。(k)はローラー加熱部341の動作を示す。
図7において、(l)は解繊部ブロアー26の動作を示し、(m)は中間ブロアー79dの動作を示し、(n)は混合ブロアー56の動作を示し、(o)はサクションブロアー77の動作を示す。(p)は捕集ブロアー28の動作を示し、(q)は気化式加湿器343の動作を示し、(r)はミスト式加湿器345の動作を示す。(s)はニップ圧調整部353により加熱ローラー84a、84bのニップ圧を解除する動作を示す。
制御部150は、図示しない電源ONスイッチの操作等により、シート製造装置100に対する電源ONの指示がされると(ステップS11)、制御部150は、オペレーターの操作等に従って、給水ポンプ349を動作させて給水を行う。その後、制御部150は、始動シーケンス(始動制御)を開始する(ステップS12)。
制御部150は、加熱部駆動モーター335を始動させて加熱ローラー84a、84bの回転を開始させ(ステップS13)、ローラー加熱部341による加熱を開始させる(ステップS14)。また、制御部150は加湿を開始する(ステップS15)。
図6及び図7のタイミングチャートでは、時刻T1で始動シーケンスが開始される。図6(j)及び(k)に示すように、時刻T1で加熱部駆動モーター335とローラー加熱部341がオンになる。上記のように、本実施形態の加熱ローラー84aは外部のヒーター(図示略)により加熱される。このため、ローラー加熱部341による加熱中は加熱ローラー84aを回転させることが望ましい。
また、図7(q)に示すように、時刻T1で気化式加湿器343が動作を開始し、図7(r)に示すように、時刻T2でミスト式加湿器345が動作を開始し、シート製造装置100の加湿が開始される。これにより、モーター等が始動する前に、シート製造装置100内部で材料が移動する空間を加湿できる。気化式加湿器343及びミスト式加湿器345は同時に動作を開始してもよいし、気化式加湿器343による加湿が作用するまで比較的時間がかかることを考慮して、気化式加湿器343の動作を先に開始してもよい。ミスト式加湿器345は、ベルト駆動モーター327の駆動と同時に動作を開始してもよい。
また、時刻T2では、供給部10から原料を供給可能なことを確認するため、供給部10の初期化を行ってもよい。
制御部150は、捕集ブロアー28を動作させて、除去物を捕集可能な状態にする(ステップS16)。次に、制御部150は解繊部ブロアー26を始動させて、解繊部駆動モーター313の回転を開始させる(ステップS17)。上述のように解繊部20は高速回転するので、解繊部駆動モーター313は始動直後から加速を開始する。
図7(p)に示すように、捕集ブロアー28は、シート製造装置100内部における除去物の飛散を防止するため、他のブロアーより早いタイミング(時刻T2)で始動する。図7(l)に示すように時刻T4で解繊部ブロアー26が始動するとともに、図6(c)に示すように時刻T4で解繊部駆動モーター313がオンになる。解繊部駆動モーター313は、時刻T8までの期間Aで、通常動作中の速度まで加速される。
さらに、制御部150は、中間ブロアー79d、サクションブロアー77、及び混合ブロアー56を順に始動させる(ステップS18)。
詳細には、図7(m)に示すように時刻T5で中間ブロアー79dが始動し、図7(o)に示すように時刻T6でサクションブロアー77が始動し、図7(n)に示すように時刻T7で混合ブロアー56が始動する。混合ブロアー56は、堆積部60に向けて送気を行うので、サクションブロアー77及び中間ブロアー79dが停止した状態で混合ブロアー56を始動すると、気流により材料がメッシュベルト72、79aから離れる可能性がある。このため、混合ブロアー56は、サクションブロアー77及び中間ブロアー79dが吸引を開始した後に始動することが好ましい。本実施形態ではシート製造装置100の内部に原料や材料が存在しない状態でシート製造装置100を始動する場合を説明するが、このような状態であっても、各ブロアーの始動順序は、原料や材料の望ましくない飛散及び移動を回避できる順序に設定される。
制御部150は、選別部40のドラム部41、及び、第1ウェブ形成部45のメッシュベルト46の動作を開始させる(ステップS19)。開始直後は、メッシュベルト46の動作は、通常動作中の速度V1より低速とする。
図6(d)に示すように、時刻T9でドラム駆動モーター325が動作を開始する。
制御部150は、図6(e)に示すように、サクションブロアー77が起動する時刻T6或いはその少し前のタイミングでベルト駆動モーター327を始動させる。ベルト駆動モーター327の始動後所定期間は、制御部150はベルト駆動モーター327の動作速度を低速にする。本実施形態では、時刻T10までの期間B1で、メッシュベルト46の速度を、通常動作中の速度V1よりも低速に、例えば速度V1の1/8程度の低速にする。その後、制御部150はベルト駆動モーター327の動作速度を、例えば時刻T10で増速する。この増速後の速度は、通常動作中の速度V1より低速である。本実施形態では、時刻T10から、時刻T11と時刻T12との間の所定時刻まで、すなわち図6(e)に示す期間B2で、メッシュベルト46の速度を、通常動作中の速度V1の1/3程度にする。そして、期間B2の経過後、制御部150はベルト駆動モーター327の速度を通常動作中の速度に切り替え、メッシュベルト46の速度は通常動作中の速度V1となる。ベルト駆動モーター327の速度を速度V1にするタイミングは任意であるが、時刻T12でドラム駆動モーター331を動作させる前であることが好ましい。
制御部150は、粗砕部12を始動させ(ステップS20)、その後、供給部10から粗砕部12への原料の供給を開始させる(ステップS21)。
図6(b)に示すように、時刻T10で粗砕部駆動モーター311が始動し、粗砕部12が動作を開始し、時刻T11で給紙モーター315が始動する。解繊部20は時刻T4で既に始動しているが、時刻T11で粗砕部12への原料供給が開始されてから、解繊部20が解繊処理を開始し、ドラム部41に解繊物が供給される。
制御部150は、堆積部60のドラム部61の回転を開始させ(ステップS22)、メッシュベルト72の駆動を開始させる(ステップS23)。図6(g)に示すように、ドラム駆動モーター331が時刻T12で動作を開始し、その後、時刻T14で、図6(h)に示すようにベルト駆動モーター333が動作を開始する。
また、図6(f)に示すように添加物供給モーター319が時刻T13で始動し、排出部52aから添加物が管54に送られる。添加物供給モーター319は、動作開始から設定された時間(例えば、期間C)は、通常動作中の速度よりも低速で回転する。期間Cの長さは予め設定される。添加物供給モーター319の回転数が低いため、期間Cで排出部52aから供給される添加物は、通常動作中よりも少ない。このため、混合ブロアー56がドラム部41に送る混合物に含まれる添加物の量が少なくなる。期間Cに排出される添加物は、シート製造装置100の始動後に最初にドラム部41に送られる混合物に含まれ、メッシュベルト72に形成される第2ウェブW2の先端となる。つまり、制御部150は、第2ウェブW2の先端を形成する混合物における樹脂の量を減らす制御を行う。より具体的には、第2ウェブW2の先端における樹脂の含有量は、第2ウェブW2の他の部分における樹脂の量より少なくなる。期間Cは、第2ウェブW2の先端から所定距離以内の部分の製造に利用される添加物を供給する期間に相当する。これにより、第2ウェブW2の先端から所定距離の部分は、加熱ローラー84a、84bで加熱されたときに巻き付きやしわや乱れを生じにくい。従って、第2ウェブW2の先端におけるジャムの発生を抑制する効果が期待できる。
ベルト駆動モーター333の始動のタイミング(T14)がドラム駆動モーター331の始動(T12)より遅れるのは、メッシュベルト72に堆積する第2ウェブW2の厚みを十分に確保して、第2ウェブW2の離断を避けるためである。特に、図5〜図7の動作は第2ウェブW2がない状態から始動するので、メッシュベルト72には第2ウェブW2の先端が形成される。このため、制御部150は、ベルト駆動モーター333の制御によりメッシュベルト72の動作開始のタイミングを遅らせることで、第2ウェブW2の先端に十分な混合物を堆積させ、確実に第2ウェブW2の先端が搬送されるようにする。好ましくは、第2ウェブW2の先端は、第2ウェブW2の先端以外における厚みよりも厚く形成される。
ベルト駆動モーター333及びドラム駆動モーター331が始動するタイミング(時刻T12、T14)では、給紙モーター315、粗砕部駆動モーター311、及び解繊部駆動モーター313が既に動作中であり、混合ブロアー56も動作を開始している。このため、ドラム駆動モーター331が始動するタイミングで、或いはその後間もなく、シート製造装置100は、選別部40に混合物が導入され、メッシュベルト46に降下する状態となっている。
制御部150は、時刻T14でベルト駆動モーター333を始動してから、予め設定された時間(例えば、図6の期間D)、ベルト駆動モーター333の速度を、通常動作中の速度及びそれより低速を含む速度に制御する。
詳細は図8を参照して後述するが、メッシュベルト72は、ベルト駆動モーター333の始動後の予め設定された時間、通常動作中の速度、及び、それより低速に制御される。例えば、制御部150がメッシュベルト72を低速で動かすことにより、第2ウェブW2の先端が、堆積部60及び加湿部212の下方を低速で通過する。堆積部60には加湿部208により加湿空気が供給され、加湿部212ではミストが第2ウェブW2に与えられる。このため、制御部150がメッシュベルト72の速度を遅くすることで、第2ウェブW2の先端を十分に加湿できる。これにより、第2ウェブW2の先端に帯電する静電気を効果的に除電できるので、静電気による貼り付きを抑制できる。例えば、メッシュベルト79a、カレンダーローラー85、テンションローラー88等に第2ウェブW2が静電気により吸着されることを防止できる。また、堆積部60において第2ウェブW2の先端を低速で移動させると、第2ウェブW2の先端に多くの混合物が堆積する。このため、ベルト駆動モーター333の始動のタイミングをドラム駆動モーター331の始動より遅らせることと合わせて、第2ウェブW2の先端の厚みを厚くすることができる。
第2ウェブW2の先端が厚いことで、カレンダーローラー85及び/または加熱ローラー84a、84bのニップ部を通過しやすくなり、ジャムの発生を抑制できる効果がある。また、第2ウェブW2がカレンダーローラー85に巻き付いて、加熱部84に送られにくくなる、いわゆる巻き付きという現象が、第2ウェブW2の先端の厚みを増すことで抑制できる。なお、第2ウェブW2の先端に対し堆積部60及び加湿部212により十分に加湿して静電気の影響を抑えることも、巻き付きの抑制に寄与する。このため、より確実に、第2ウェブW2の先端をシート形成部80に通過させる際のジャムの発生を防止できる。
また、タイミングチャートには示さないが、制御部150は、メッシュベルト79aもメッシュベルト72に合わせた速度で駆動する。これにより、メッシュベルト72からメッシュベルト79aに移動する際の第2ウェブW2の離断を防止できる。
制御部150は、カレンダーローラー85の回転を開始する(ステップS24)。図6(i)に示すように、時刻T15で加圧部駆動モーター337が始動することで、カレンダーローラー85が回転を始める。
制御部150は、メッシュベルト72により形成された第2ウェブW2がカレンダーローラー85及び加熱部84を通過しやすいように、先端通紙制御を開始する(ステップS25)。先端通紙制御では、第2ウェブW2の先端の位置に応じて、シート製造装置100において第2ウェブW2を搬送する速度の調整を行う(ステップS26)。
制御部150は、ローラー移動部355を駆動して、テンションローラー88を第2ウェブW2から離れる方向に、一時的に移動(待避)させる(ステップS27)。テンションローラー88を待避させるタイミングは、第2ウェブW2の先端がテンションローラー88の位置を通過するタイミングであり、好ましくは、第2ウェブW2の先端がテンションローラー88の位置を通過する瞬間を含む、予め設定された時間である。第2ウェブW2がテンションローラー88の位置を通過した後、制御部150はローラー移動部355を動作させて、テンションローラー88を元の位置、すなわち第2ウェブW2に張力を与える位置に戻す。なお、テンションローラー88は、例えば加熱ローラー84a、84bと切断部90の間など、図1に示す位置以外の場所に配置されていてもよい。その場合は、第2ウェブW2の先端がそのテンションローラー88の位置を通過する際に、上述したのと同様の待避制御を実行する。また、テンションローラー88は複数個所に配置されていてもかまわない。
また、制御部150は、先端通紙制御において、加熱ローラー84a、84bのニップ圧を制御する(ステップS28)。
図7(s)に示す例では、始動時において、ニップ圧調整部353によって加熱ローラー84a、84bのニップ圧が解除されている。そして、第2ウェブW2の先端がニップ部を通過した後、制御部150は、ニップ圧を設定された圧力に加圧する。なお、制御部150は、始動時において、ニップ圧を解除するのではなく、設定されたニップ圧より軽いニップ圧(第2ウェブW2の先端がニップ部を容易に通過できる程度のニップ圧)に加圧しておいてもよい。
その後、制御部150は、シート製造装置100の通常動作に移行し(ステップS28)、先端通紙制御を含む始動シーケンスを終了する。
図8は、シート製造装置100における先端通紙制御を示す説明図である。図8の縦軸は第2ウェブW2の搬送速度を示し、横軸は時間の経過を示す。図中の左側は、第2ウェブW2の搬送方向において上流側に第2ウェブW2の先端が位置していることに相当し、図中右側は搬送方向において下流側に位置していることに相当する。
図8の時刻TA1は第2ウェブW2の搬送開始の時刻を示す。時刻TA2は第2ウェブW2の先端がカレンダーローラー85のニップ部を通過する前の時刻を示し、時刻TA3は第2ウェブW2の先端がカレンダーローラー85のニップ部を通過した後の時刻を示す。時刻TA5は、第2ウェブW2の先端が加熱ローラー84a、84bのニップ部に到達するタイミングを示す。
制御部150は、ベルト駆動モーター333を制御して、メッシュベルト72の移動速度を調整することにより、第2ウェブW2の搬送速度を制御する。また、制御部150は、メッシュベルト79aの移動速度を、メッシュベルト72の移動速度に合わせて制御する。
さらに、制御部150は、加熱部駆動モーター335及び加圧部駆動モーター337を制御して、カレンダーローラー85、及び加熱ローラー84a、84bの回転速度を、メッシュベルト72の移動速度に合わせる。このように、制御部150によって、第2ウェブ形成部70、搬送部79、及びシート形成部80を搬送される第2ウェブW2及びシートSの搬送速度は適切に制御されるので、搬送速度の違いによる第2ウェブW2の離断等が防止される。
図8の縦軸に示す速度V2は、第2ウェブ形成部70において、通常動作中に第2ウェブW2が搬送される速度である。また、速度V3は、速度V2の2分の1の速度であり、速度V4は速度V2の3分の1の速度である。
図6の時刻T14でベルト駆動モーター333を始動してから、第2ウェブW2の先端が加熱ローラー84a、84bのニップ部に到達するまでの間、制御部150は、第2ウェブW2の搬送速度を、図8に示すように速度V2まで加速するよう制御する。
詳細には、制御部150は、時刻TA1で第2ウェブW2の搬送を開始してから、第2ウェブW2の先端がカレンダーローラー85のニップ部の手前の所定位置に達する時刻TA2まで、速度V3で搬送させる制御を行う。
速度V3は通常動作中の速度V2に比べて明らかに低速である。このため、上述したように、第2ウェブW2の先端では堆積部60により十分に厚く混合物が堆積し、加湿部208及び加湿部212によって十分に加湿される。
そして、制御部150は、時刻TA2から時刻TA3まで、第2ウェブW2を速度V4で搬送させる。速度V4は速度V3よりもさらに低速であり、第2ウェブW2の先端は低速でカレンダーローラー85のニップ部を通過する。これにより、第2ウェブW2の先端を、確実に、カレンダーローラー85のニップ部に通すことができる。
制御部150は、第2ウェブW2の先端がカレンダーローラー85のニップ部を通過した後(時刻TA3)、搬送速度を加速させ、先端が加熱ローラー84a、84bのニップ部に達するまでに、搬送速度を通常動作中の速度V1にする。このため、第2ウェブW2の先端が加熱ローラー84a、84bのニップ部を速やかに通り抜ける。従って、第2ウェブW2の先端が加熱ローラー84a、84bで加熱される時間が長くならないので、第2ウェブW2の先端が加熱されることによる巻き付きやしわや乱れの発生を抑制できる。
ここで、時刻TA1〜TA2の期間において、搬送速度を速度V4にしてもよい。しかしながら、カレンダーローラー85や加熱ローラー84a、84bのニップ位置から第2ウェブW2の先端が十分に離れている間は、第2ウェブW2の搬送速度が高速であるほど先端通紙制御に要する時間が短くて済む。従って、図8に示すように、第2ウェブW2の先端がニップ位置から離れている状態、すなわち時刻TA2より前では、少なくとも速度V4を超える速度で搬送することが好ましい。
また、時刻TA3〜TA5の期間において、第2ウェブW2の搬送速度を加速する過程では、段階的に搬送速度を変化させてもよい。例えば、時刻TA3から搬送速度を速度V3まで加速し、その後、時刻TA3と時刻TA5との間の所定時刻まで、速度V3で維持してもよい。その他の態様で加速することも可能であり、少なくとも、第2ウェブW2の先端が加熱ローラー84a、84bのニップ部を通過するタイミングで、搬送速度が速度V2または速度V2に近い速度になっていればよい。
なお、図5には、制御部150がシート製造装置100の各駆動部を始動させる順序をフローとして示したが、制御部150が、単一のプログラムによるフロー制御を実行することを限定する意図はない。図5〜図7は、制御部150の制御の結果として、各駆動部の動作状態が変化する順序や態様を示しており、この制御を実現する方法は任意である。例えば、制御部150は、複数の駆動部を並列的に制御してもよいし、それぞれの駆動部を独立した制御プログラムに従って制御してもよい。また、制御部150は、ハードウェア制御により、図5〜図7の動作を実現してもよい。
図9及び図10は、シート製造装置100の動作を示す説明図であり、加熱部84を含む要部を拡大して示す側面視図である。図9及び図10には、加熱ローラー84a、84bのニップ圧を解除する際の動作を示す。図9は加熱ローラー84a、84bにニップ圧が加圧された状態を示し、図10は加熱ローラー84a、84bのニップが解除された状態を示す。
図9および図10に示すように、シート製造装置100は、加熱ローラー84a、84bの下流に紙ガイド87を備えている。紙ガイド87はシートSの搬送方向において加熱ローラー84a、84bの下流に位置し、支点87aを中心として回動可能である。本実施形態では、紙ガイド87は加熱ローラー84a、84bで加熱されたシートSが排出される方向に対し、シートSの下方に位置する。図中の左側はシートSの搬送方向において下流側であり、この方向に切断部90(図1)が位置する。
制御部150は、加熱ローラー84a、84bのニップ圧の加圧および解除を制御することができ、このニップ圧の加圧および解除とともに、支点87aを中心として紙ガイド87の位置を制御できる。例えば、紙ガイド87を回動させる図示しないアクチュエーターやモーターが、制御部150の制御に従って駆動する構成であればよい。
紙ガイド87が支点87aを中心として回動することにより、紙ガイド87の端部と加熱ローラー84bとの間の距離(離隔距離)を変化させることができる。
図9に示すように、加熱ローラー84a、84bが加圧された状態で、紙ガイド87は、紙ガイド87の端部と加熱ローラー84bとが所定距離以上離隔する位置にある。この場合の紙ガイド87の端部と加熱ローラー84aとの離隔距離は、例えば、5mm程度である。これに対し、図10に示すように、加熱ローラー84a、84bのニップ圧が解除された状態では、紙ガイド87は加熱ローラー84bに近い位置に移動する。この場合の紙ガイド87の端部と加熱ローラー84bとの離隔距離は、例えば、0.1mm程度である。なお、図10に示す状態で、紙ガイド87と加熱ローラー84aは、お互いの機能に差しさわりのない程度に接触していてもかまわない。
紙ガイド87は、第2ウェブW2の先端がニップ解除された加熱ローラー84a、84bのニップ部を通過した後、その先端が切断部90に搬送される過程で、第2ウェブW2を案内する。図10に示すように、第2ウェブW2の先端がニップ解除された加熱ローラー84a、84bのニップ部を通過した後、紙ガイド87が加熱ローラー84bに近接しているので、第2ウェブW2の先端を確実に紙ガイドの上に載せることができる。このため、加熱ローラー84a、84bのニップ圧が解除された状態で、第2ウェブW2の先端を切断部90に確実に案内できる。
図6、図7のタイミングチャートを参照して説明したように、制御部150は、シート製造装置100の始動後、加熱ローラー84a、84bのニップ圧を解除した状態とする。そして、制御部150は、第2ウェブW2の先端が加熱ローラー84a、84bのニップ部を通過した後、ニップ圧を加える制御を行う。従って、シート製造装置100の始動後、制御部150の制御によって、図10に示す状態から図9の状態に変化する。
図9に示す状態では、加熱ローラー84a、84bが加熱されているため、加熱ローラー84a、84bの少なくともいずれか、或いは両方が熱膨張する。この加熱ローラー84a、84bの熱膨張により、紙ガイド87が加熱ローラー84a、84bに干渉してしまうことを防ぐため、制御部150の制御によって、紙ガイド87と加熱ローラー84bとが離間する。これにより、紙ガイド87が加熱部84の動作の支障とならず、安定してシートSを搬送できる。
以上説明したように、本発明を適用したシート製造装置100は、繊維をウェブ状に加工する加工部としての第2ウェブ形成部70と、第2ウェブ形成部70によりウェブ状に加工された加工物である第2ウェブW2を挟んで搬送するシート形成部80と、を備える。シート製造装置100は、シート形成部80における加圧状態及び搬送状態の少なくともいずれかを制御する制御部150を備える。制御部150は、シート形成部80が第2ウェブW2を挟むニップ部に対する第2ウェブW2の先端の位置に応じて、シート形成部80の搬送速度、シート形成部80のニップ圧、及び、シート形成部80のニップ幅のうち、少なくともいずれかを制御することにより、ニップ部において加工物を通過させる。すなわち、制御部150は、シート形成部80のニップ部(本実施形態では加熱ローラー84a、84bのニップ位置)に対する、カレンダーローラー85により圧縮された第2ウェブW2の先端の位置に応じて、先端通紙制御を実行する。この先端通紙制御で、制御部150は、加熱ローラー84a、84bを含む各部による搬送速度、加熱ローラー84a、84bのニップ圧、及び、加熱ローラー84a、84bのニップ幅NWの少なくともいずれかを制御する。
ここで、本発明のニップ部は、加熱ローラー84a、84bのニップ部に相当するといえるし、カレンダーローラー85のニップ部に相当するということもできる。
シート製造装置100、及び、シート製造装置100の制御方法によれば、シートSの製造を開始する際に、第2ウェブW2の先端を、加熱ローラー84a、84bのニップ部にスムーズに通すことができる。このため、シートSの製造工程におけるジャムの発生を抑制できる。
また、加工部としての第2ウェブ形成部70は、シート形成部80において第2ウェブW2を搬送する搬送速度に応じた速度で、第2ウェブW2を搬送する。これにより、第2ウェブ形成部70及び加熱ローラー84a、84bが対応する速度で第2ウェブW2を搬送する。このため、シートSの製造工程において、搬送速度の違いに起因するジャムの発生を、より効果的に抑制できる。
また、加工部としての第2ウェブ形成部70は、制御部150の制御に基づき第2ウェブW2をシート形成部80に移送するメッシュベルト72を備える。制御部150は、通常動作時は第1速度(速度V2)で第2ウェブW2を移送させ、先端がニップ部に侵入する際には、第1速度より低速の第2速度(速度V3)で第2ウェブW2を移送させる。このため、シートSの製造を開始する際に第2ウェブW2を低い速度で、シート形成部80のニップ部(特に、カレンダーローラー85のニップ部)に送り、第2ウェブW2をスムーズにニップ部に通すことができる。すなわち、カレンダーローラー85への第2ウェブW2の巻き付きを防止できる。また、シートSを製造する通常動作時は、より高速の速度V2で第2ウェブW2加工物を搬送するので、製造効率を高めることができる。これにより、シートSの製造効率の低下を抑え、シートSの製造工程におけるジャムを抑制できる。
また、制御部150は、第2ウェブW2の先端が、カレンダーローラー85のニップ部、或いは加熱ローラー84a、84bのニップ部から所定距離以上離れている場合は、メッシュベルト72により第2速度(速度V3)より高速で第2ウェブW2を移送させる。これにより、第2ウェブW2の先端がニップ部に接触しない間の搬送速度を高速にすることで、シートSの製造効率を高めることができる。
また、シート製造装置100は、第2ウェブW2に張力を付与するテンションローラー88を備える。制御部150は、第2ウェブW2の先端の位置に応じて、テンションローラー88を加工物から離隔させる。これにより、第2ウェブW2の先端が移動する場合にはテンションローラー88を離隔させて確実にニップ部を通過させることができる。また、シートSを製造する通常動作時はテンションローラー88によって第2ウェブW2の弛みを除去することができ、効果的にジャムの発生を抑制できる。
また、シート形成部80は、第2ウェブW2に対し熱を与える加熱ローラー84a、84bを有する。これにより、加熱ローラー84a、84bの搬送速度、ニップ圧、或いはニップ幅等を調整して、ジャムが発生しにくい状態を実現できる。
また、加熱部84は、対をなす加熱ローラー84a、84bを備え、少なくとも加熱ローラー84a、84bの一方は弾性を有し、ニップ圧に応じてニップ幅が変化する。これにより、ニップ圧を調整することによって、加熱部84におけるニップ幅を調整できる。これにより、ニップ幅を容易に調整し、第2ウェブW2の先端がローラーに巻き付く現象を防止でき、ジャムの発生を効果的に抑制できる。
また、シート製造装置100では、制御部150の制御により加熱ローラー84a、84bのニップ圧を調整可能であるから、加熱ローラー84a、84bのニップ圧及びニップ幅を調整して、ジャムの発生を抑制できる。
また、シート製造装置100は、第2ウェブW2の搬送方向において加熱ローラー84a、84bの下流側に、紙ガイド87をさらに備える。制御部150は、紙ガイド87と加熱ローラー84a、84bとの離隔距離を第2ウェブW2の先端の位置に応じて制御する。このため、加熱ローラー84a、84bが温度の上昇に伴い膨張した場合に、紙ガイド87に干渉することを防止できる。
また、シート製造装置100は、加工部として、繊維を含む原料を解繊する解繊部20と、解繊部20により解繊された解繊物に含まれる繊維と樹脂とを混合させる混合部50とを備える。また、シート製造装置100は、加工部として、混合部50により混合された混合物を堆積させてウェブを形成する第2ウェブ形成部70を備える。シート製造装置100は、第2ウェブW2を加工物としてシート形成部80に向けて移送し、制御部150の制御に基づき、第2ウェブW2の先端から所定距離以内の部分に含まれる添加物(樹脂)の量を、第2ウェブW2において他の部分における樹脂の量より少なくする。これにより、第2ウェブW2の先端を加熱部84で加熱する際に発生する巻き付きやしわや乱れを抑制できる。これにより、ジャムの発生を効果的に抑制できる。
また、解繊部20は原料を大気中で解繊し、混合部50は大気中で繊維と樹脂とを混合させる。第2ウェブ形成部70は、メッシュベルト72を備え、メッシュベルト72上に混合物を降下させて堆積させることにより第2ウェブW2を形成し、シート形成部80は第2ウェブW2を加圧及び加熱してシートSを形成する。これにより、大気中で原料を解繊し、解繊物と樹脂とを大気中で混合させてシートSを製造する乾式のシートS製造装置において、第2ウェブW2の先端をニップ部に通す際のジャムの発生を抑制できる。
なお、上記実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明を実施する具体的態様に過ぎず、本発明を限定するものではなく、上記実施形態で説明した構成の全てが本発明の必須構成要件であることも限定されない。また、この発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
シート製造装置100は、シートSに限らず、硬質のシート或いは積層したシートで構成されるボード状、或いは、ウェブ状の製造物を製造する構成であってもよい。また、シートSは、紙は、パルプや古紙を原料とする紙であってもよく、天然繊維または合成樹脂製の繊維を含む不織布であってもよい。また、シートSの性状は特に限定されず、筆記や印刷を目的とした記録紙(例えば、いわゆるPPC用紙)として使用可能な紙であってもよいし、壁紙、包装紙、色紙、画用紙、ケント紙等であってもよい。また、シートSが不織布である場合、一般的な不織布のほか、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、マットなどとしてもよい。
また、上記実施形態では、シートSが切断部90でカットされる構成を例示したが、シート形成部80で加工されたシートSが巻き取りローラーにより巻き取られる構成であってもよい。
また、図2、図4等に示した各機能ブロックのうち少なくとも一部は、ハードウェアで実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアの協働により実現される構成としてもよく、図に示した通りに独立したハードウェア資源を配置する構成に限定されない。また、制御部が実行するプログラムは、不揮発性記憶部または他の記憶装置(図示略)に記憶されてもよい。また、外部の装置に記憶されたプログラムを、通信部を介して取得して実行する構成としてもよい。
2、3、7、8、23、29…管、9…シュート、10…供給部、12…粗砕部、14…砕刃、20…解繊部、22…導入口、24…排出口、26…解繊部ブロアー、27…集塵部、28…捕集ブロアー、40…選別部、41…ドラム部、42…導入口、43…ハウジング部、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、49…回転体、50…混合部、52…添加物供給部、52a…排出部、54…管、56…混合ブロアー、60…堆積部、61…ドラム部、62…導入口、63…ハウジング部、70…第2ウェブ形成部(ウェブ形成部)、72…メッシュベルト(移送部)、74…張架ローラー、76…サクション機構、77…サクションブロアー、79…搬送部、79a…メッシュベルト、79b…張架ローラー、79c…サクション機構、79d…中間ブロアー、80…シート形成部(ローラー部)、82…加圧部、84…加熱部(加熱ローラー)、84a、84b…加熱ローラー(ローラー)、85…カレンダーローラー(ローラー)、87…紙ガイド、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、110…制御装置、140…記憶部、150…制御部、202、204、206、208、210、212…加湿部、301…古紙残量センサー、302…添加物残量センサー、303…排紙センサー、304…水量センサー、305…温度センサー、306…風量センサー、307…風速センサー、311…粗砕部駆動モーター、313…解繊部駆動モーター、315…給紙モーター、319…添加物供給モーター、325…ドラム駆動モーター、327…ベルト駆動モーター、329…分断部駆動モーター、331…ドラム駆動モーター、333…ベルト駆動モーター、335…加熱部駆動モーター、337…加圧部駆動モーター、341…ローラー加熱部、343…気化式加湿器、345…ミスト式加湿器、349…給水ポンプ、351…切断部駆動モーター、353…ニップ圧調整部、355…ローラー移動部、372〜394…駆動IC。

Claims (12)

  1. 繊維をウェブ状に加工する加工部と、
    前記加工部によりウェブ状に加工された加工物を挟んで搬送するローラー部と、
    前記ローラー部における加圧状態及び搬送状態の少なくともいずれかを制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記ローラー部が前記加工物を挟むニップ部に対する前記加工物の先端の位置に応じて、前記ローラー部の搬送速度、前記ローラー部のニップ圧、及び、前記ローラー部のニップ幅のうち、少なくともいずれかを制御することにより、前記ニップ部において前記加工物を通過させるシート製造装置。
  2. 前記加工部は、前記ローラー部において前記加工物を搬送する搬送速度に応じた速度で、前記加工物を搬送する請求項1記載のシート製造装置。
  3. 前記加工部は、前記制御部の制御に基づき前記加工物を前記ローラー部に移送する移送部を備え、
    前記制御部は、前記移送部によって、通常動作時は第1速度で前記加工物を移送させ、前記加工物の先端が前記ニップ部に侵入する際には、前記第1速度より低速の第2速度で前記加工物を移送させる請求項1または2に記載のシート製造装置。
  4. 前記制御部は、前記加工物の先端が前記ニップ部から所定距離以上離れている場合は、前記移送部により前記第2速度より高速で前記加工物を移送させる請求項3記載のシート製造装置。
  5. 前記加工物に張力を付与するテンションローラーを備え、
    前記制御部は、前記加工物の先端の位置に応じて、前記テンションローラーを前記加工物から離隔させる請求項1から4のいずれか1項に記載のシート製造装置。
  6. 前記ローラー部は、前記加工物に対し熱を与える加熱ローラーを有する請求項1から5のいずれか1項に記載のシート製造装置。
  7. 前記加熱ローラーは、対をなすローラーを備え、少なくとも一方の前記ローラーは弾性を有し、ニップ圧に応じてニップ幅が変化する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のシート製造装置。
  8. 前記制御部の制御により前記加熱ローラーのニップ圧を調整可能である請求項6または請求項7に記載のシート製造装置。
  9. 前記加熱ローラーの前記加工物の搬送方向下流側に、紙ガイドをさらに備え、
    前記制御部は、前記紙ガイドと前記加熱ローラーとの離隔距離を前記加工物の先端の位置に応じて制御する請求項8に記載のシート製造装置。
  10. 前記加工部は、
    前記繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
    前記解繊部により解繊された解繊物に含まれる前記繊維と樹脂とを混合させる混合部と、
    前記混合部により混合された混合物を堆積させてウェブを形成するウェブ形成部と、を備え、前記ウェブを前記加工物として前記ローラー部に向けて移送し、
    前記制御部の制御に基づき、前記ウェブの先端から所定距離以内の部分に含まれる前記樹脂の量を、前記ウェブにおいて他の部分における前記樹脂の量より少なくする請求項6から9のいずれか1項に記載のシート製造装置。
  11. 前記解繊部は前記原料を大気中で解繊し、
    前記混合部は大気中で前記繊維と樹脂とを混合させ、
    前記ウェブ形成部は、メッシュベルトを備え、前記メッシュベルト上に前記混合物を降下させて堆積させることにより前記ウェブを形成し、
    前記ローラー部は前記ウェブを加圧及び加熱してシートを形成する請求項10記載のシート製造装置。
  12. 繊維をウェブ状に加工する加工部と、
    前記加工部によりウェブ状に加工された加工物を挟んで搬送するローラー部と、を備えるシート製造装置を制御して、
    前記制御部は、前記ローラー部が前記加工物を挟むニップ部に対する前記加工物の先端の位置に応じて、前記ローラー部の搬送速度、前記ローラー部のニップ圧、及び、前記ローラー部のニップ幅のうち、少なくともいずれかを制御し、前記ニップ部において前記加工物を通過させるシート製造装置の制御方法。
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