JP7003422B2 - シート、シート製造装置、及びシート製造方法 - Google Patents
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Description
繊維と繊維凝集抑制剤とを一体に有する複合体同士が、樹脂を含む結合材で結合されている。
前記繊維凝集抑制剤を内部に含んでもよい。
前記繊維凝集抑制剤の存在比率は、内部の方が両表面のうちの少なくとも一方よりも大きくてもよい。
前記繊維凝集抑制剤は、炭酸カルシウム、クレー、二酸化チタン、ホワイトカーボン、カオリン、タルクのうちの少なくとも1つを含んでもよい。
前記繊維凝集抑制剤の含有量は、前記繊維100部に対して、5部以上25部未満であってもよい。
前記繊維凝集抑制剤の含有量は、前記繊維100部に対して、10部以上20部未満であってもよい。
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と、繊維凝集抑制剤と、を混合し、前記解繊物と前記繊維凝集抑制剤とを一体に有する複合体を形成する第1混合部と、
前記複合体と、樹脂を含む結合材と、を混合する第2混合部と、
前記複合体と前記結合材とを含む混合物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部により堆積された堆積物を加熱加圧して、シートを形成するシート形成部と、
を含む。
前記原料を裁断して細片にする粗砕部と、
前記粗砕部に、前記繊維凝集抑制剤を供給する供給部と、
を含み、
前記解繊部は、前記細片を解繊してもよい。
前記解繊物と前記繊維凝集抑制剤とを分離する分級部と、
前記第1混合部に、前記分級部で分離された前記繊維凝集抑制剤を供給する供給部と、
を含み、
前記原料は、古紙であってもよい。
繊維を含む原料を解繊する工程と、
解繊された解繊物と、繊維凝集抑制剤と、を混合し、前記解繊物と前記繊維凝集抑制剤とを一体に有する複合体を形成する工程と、
前記複合体と、樹脂を含む結合材と、を混合する工程と、
前記複合体と前記結合材とを含む混合物を堆積させる工程と、
堆積された堆積物を加熱加圧して、シートを形成する工程と、
を含む。
まず、本実施形態に係るシートについて説明する。本実施形態に係るシートは、結合材により繊維同士が結合されたシートである。具体的には、本実施形態に係るシートは、繊維が繊維凝集抑制剤と一体となって複合体を構成し、繊維と繊維凝集抑制剤とを一体に有する複合体同士が、樹脂を含む結合材で結合されたものである。本実施形態に係るシートは、例えば、単層である。
本実施形態に係るシートは、繊維を含む。本実施形態に係るシートに含まれる繊維(繊維材)としては、特に限定されず、広範な繊維材料を用いることができる。繊維としては、天然繊維(動物繊維、植物繊維)、化学繊維(有機繊維、無機繊維、有機無機複合繊維)などが挙げられ、さらに詳しくは、セルロース、絹、羊毛、綿、大麻、ケナフ、亜麻、ラミー、黄麻、マニラ麻、サイザル麻、針葉樹、広葉樹等からなる繊維や、レーヨン、リヨセル、キュプラ、ビニロン、アクリル、ナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリイミド、炭素、ガラス、金属からなる繊維が挙げられ、これらを単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよいし、精製などを行った再生繊維として用いてもよい。また、繊維は、乾燥されていてもよいし、水、有機溶剤等の液体が含有又は含浸されていてもよい。また、各種の表面処理がされていてもよい。また、繊維の材質は、純物質であってもよいし、不純物、添加物及びその他の成分など、複数の成分を含む材質であってもよい。
本実施形態に係るシートは、繊維凝集抑制剤を含む。繊維凝集抑制剤は、繊維に配合された場合、配合されない場合に比較して、繊維を凝集させにくくする機能を有する。繊維凝集抑制剤としては、無機物からなる微粒子が挙げられ、これを繊維の表面に配置することで、非常に優れた凝集抑制効果を得ることができる。 なお、「凝集」とは、同種又は異種の物体が、静電気力やファンデルワールス力によって物理的に接して存在する状態をいう。
本実施形態に係るシートは、複合体を含む。ここで、図1は、本実施形態に係るシートの複合体1を模式的に示す断面図である。複合体1は、図1に示すように、繊維1aと繊維凝集抑制剤1bとを一体に有する。図示の例では、繊維1aは、曲線状の形状であるが、直線状の形状でもよい。図示の例では、繊維凝集抑制剤1bの全ては、繊維1aに付着しており、例えば繊維1aに付着していない繊維凝集抑制剤1bは、存在していない。
本実施形態に係るシートは、結合材を含む。複合体同士は、結合材で結合されている。「複合体同士は結合材で結合されている」とは、複合体と複合体との間に結合材が配置され、複合体と複合体とが結合材を介して離れ難くなっている状態をいう。結合材は、樹脂を含む。具体的には、結合材は、樹脂によって構成されている。樹脂は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。樹脂は、例えば、疎水性である。
2.1. 構成
次に、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2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、本実施形態に係るシートを製造するための装置である。
シート製造装置100は、図2に示すように、さらに、繊維凝集抑制剤を供給する繊維凝集抑制剤供給部120を含む。
3.1. 第1変形例
次に、本実施形態の第1変形例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3は、本実施形態に係るシート製造装置200を模式的に示す図である。
次に、本実施形態の第2変形例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4は、本実施形態に係るシート製造装置300を模式的に示す図である。
次に、本実施形態に係るシート方法について、図面を参照しながら説明する。図6は、本実施形態に係るシート製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態に係るシート製造方法は、本発明に係るシート製造装置(例えばシート製造装置100)を用いて行われる。
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
5.1.1. 実験条件
繊維凝集抑制剤の含有量を変化させて、シート製造装置100のような製造装置により、シートを製造した。製造されたシートにおいて、繊維100部に対する繊維凝集抑制剤の含有量が、5部未満、5部以上10部未満、10部以上20部未満、20部以上25部未満、25部以上となるように、繊維凝集抑制剤の含有量を変化させた。繊維凝集抑制剤として、炭酸カルシウムを用いた。A4サイズ(210mm×297mm)のシートを製造した。
図7は、実験結果を示す表であり、具体的には、稼働信頼性、カール特性、印字品質、及び通紙性を示す表である。なお、稼働信頼性及び通紙性は、インクジェットプリンターで印刷する前のシートで実験を行った。カール特性及び印字品質は、インクジェットプリンターで印刷した後のシートで実験を行った。
稼働信頼性は、本実験例で用いたシート製造装置において、繊維同士の付着凝集、捲縮による絡み合いやダマ等で装置の詰まりが発生し、詰まりによる搬送気流の圧力変動が発生した回数(60分の稼働に対する回数)、及び装置稼働の異常が発生した回数(60分の稼働に対する回数)で表される。
B:軽微な圧力変動1回、かつ装置稼働異常0回
C:重度な圧力変動1回以上3回以下、かつ装置稼働異常1以上
D:重度な圧力変動4回以上、かつ装置稼働異常1以上
カール特性は、インクジェットプリンターから排紙されて60秒以内のシートのカール量(シートのうち最も高い部分の高さと最も低い部分の高さとの差)で表される。カール特性は、面内方向における繊維の均一性に依存する。面内方向における繊維の均一性が高いと、面内方向において湿度膨張率の均一性が高くなり、カール量は小さくなる。カール量は、マイクロメーターで測定した。
B:10mm以上20mm未満
C:20mm以上30mm未満
D:30mm以上
印字品質は、インクのひげ(インクが繊維に沿って移動することで発生するひげのようなもの)及びにじみの程度として表される。印字品質は、シートの空隙性に依存する。シートの空隙に偏りが抑えられていると、インクの吸収量、吸収速度も均一化され、インクのひげやひじみの少ない良好な印字品質を得ることができる。
B:わずかに認められる。
C:認められる。
D:顕著に認められる。
通紙性は、インクジェットプリンター(セイコーエプソン社製PX-G930)に1000回通紙した場合に(印刷することなく給紙トレイから排出トレイまでシートを通した場合)に、ジャム(詰まり)の発生する回数で表される。繊維凝集抑制剤は、適量であれば、繊維同士の付着凝縮、捲縮による絡み合いやダマ等を抑制してシート製造装置の詰まりを抑制することができる。しかし、繊維凝集抑制剤の量が適量を超えて多くなると、繊維の結着性が急激に阻害され、シートの剛性、弾性、強度低下が起こる。そのため、シートの曲げ剛性、シートの腰の不足からプリンターでの給紙や搬送不良が多発する。
B:1回
C:2回以上9回以下
D:10回以上
シート製造装置100のような製造装置により製造したシート(実施例に係るシート)と、湿式方式で製造されたシート(比較例に係るシート)と、のSEM観察を行った。実施例に係るシートにおいて、繊維凝集抑制剤の含有量は、繊維100部に対して、10部以上20部未満である。
Claims (2)
- 原料を裁断して細片にする粗砕部と、
前記粗砕部に繊維凝集抑制剤を供給する供給部と、
前記細片を解繊し解繊物にする解繊部と、
前記解繊物と、前記繊維凝集抑制剤と、を混合し、前記解繊物と前記繊維凝集抑制剤とを一体に有する複合体を形成する第1混合部と、
前記複合体と、樹脂を含む結合材と、を混合する第2混合部と、
前記複合体と前記結合材とを含む混合物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部により堆積された堆積物を加熱加圧して、シートを形成するシート形成部と、
を含む、シート製造装置。 - 繊維凝集抑制剤と、色材と、を含む古紙を解繊し解繊物にする解繊部と、
前記解繊物と、前記繊維凝集抑制剤および色材を含む分級物と、を分離する分級部と、
前記分級物に含まれる、前記繊維凝集抑制剤と、前記色材と、を分離する繊維凝集抑制剤分離部と、
前記繊維凝集抑制剤分離部で分離された前記繊維凝集抑制剤を供給する供給部と、
前記解繊物と、前記供給部から供給された前記繊維凝集抑制剤と、を混合し、前記解繊物と前記繊維凝集抑制剤とを一体に有する複合体を形成する第1混合部と、
前記複合体と、樹脂を含む結合材と、を混合する第2混合部と、
前記複合体と前記結合材とを含む混合物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部により堆積された堆積物を加熱加圧して、シートを形成するシート形成部と、
を含む、シート製造装置。
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