JP7354598B2 - 繊維体成形方法および繊維体成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、繊維体成形方法および繊維体成形装置に関する。

繊維と繊維とを樹脂で結着させた繊維体の成形方法が知られている。

例えば特許文献１には、古紙を乾式で解繊して得た古紙繊維を含む混合原料をエンドレスベルト上に堆積させ、エンドレスベルトの上方のスプレーノズルからバインダー溶液を噴霧することが記載されている。

特開平７－３６０３号公報

しかしながら、特許文献１では、エンドレスベルトによって古紙繊維を搬送させる際中に、古紙繊維が紙粉としてエンドレスベルトから舞い上がり、スプレーノズルを塞いでしまう場合があった。

本発明に係る繊維体成形方法の一態様は、
第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブを、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電された搬送ベルトに形成する工程と、
前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、液体塗布装置のノズルから液体を塗布する工程と、
を含み、
前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含む。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記液体は、水を含み、
前記液体が塗布された前記ウェブの水分率は、１５．０％以上であってもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記水分率は、１７．７％以上３５．０％以下であってもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
複数の繊維を含む原料を解繊する工程を含み、
前記搬送ベルトに形成する工程では、
前記原料を解繊する工程において解繊された解繊物を前記搬送ベルトに堆積させて、前記ウェブを形成してもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに含まれる繊維の帯電を強める工程を含んでもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記液体を塗布する工程の前に、前記搬送ベルトに形成された前記ウェブを、加圧部によって加圧する工程を含み、
前記加圧部は、
前記ウェブと接触する第１カレンダーローラーと、
前記搬送ベルトと接触する第２カレンダーローラーと、
を有し、
前記第１カレンダーローラーは、前記第１極性に帯電され、
前記第２カレンダーローラーは、接地されていてもよい。

前記繊維体成形方法の一態様において、
前記液体塗布装置は、インクジェットヘッドであってもよい。

本発明に係る繊維体成形装置の一態様は、
第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブが形成され、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電される搬送ベルトと、
前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、ノズルから液体を塗布する液体塗布装置と、
を含み、
前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含む。

前記繊維体成形装置の一態様において、
前記液体は、水を含み、
前記液体が塗布された前記ウェブの水分率は、１５．０％以上であってもよい。

前記繊維体成形装置の一態様において、
前記水分率は、１７．７％以上３５．０％以下であってもよい。

前記繊維体成形装置の一態様において、
複数の繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
解繊された解繊物を前記搬送ベルトに堆積させて、前記ウェブを前記搬送ベルトに形成する堆積部と、
を含んでもよい。

前記繊維体成形装置の一態様において、
前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに含まれる繊維の帯電を強める帯電強化部を含んでもよい。

前記繊維体成形装置の一態様において、
前記液体を塗布する前に、前記搬送ベルトに形成された前記ウェブを加圧する加圧部を含み、
前記加圧部は、
前記ウェブと接触する第１カレンダーローラーと、
前記搬送ベルトと接触する第２カレンダーローラーと、
を有し、
前記第１カレンダーローラーは、前記第１極性に帯電され、
前記第２カレンダーローラーは、接地されていてもよい。

前記繊維体成形装置の一態様において、
前記液体塗布装置は、インクジェットヘッドであってもよい。

本実施形態に係る繊維体成形装置を模式的に示す図。 本実施形態に係る繊維体成形装置を模式的に示す図。 本実施形態に係る繊維体成形装置のメッシュベルトを模式的に示す図。 本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形装置を模式的に示す図。 本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形装置を模式的に示す図。 本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形装置を模式的に示す図。 本実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。 実験例に用いた液体の成分を示す表。 剥離性および乾燥性を示す表。

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． 繊維体成形装置
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る繊維体成形装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る繊維体成形装置１００を模式的に示す図である。

繊維体成形装置１００は、図１に示すように、供給部１０と、粗砕部１２と、解繊部２０と、選別部４０と、第１ウェブ形成部４５と、回転体４９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、液体塗布装置１１０と、帯電付与部１２０と、帯電強化部１２２と、を含む。

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、大気中等の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、すなわち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、すなわち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。解繊部２０としては、例えば、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、解繊物を排出口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、選別部４０に移送される。なお、解繊部２０から選別部４０に解繊物を搬送させるための気流は、解繊部２０が発生させる気流を利用してもよいし、ブロアー等の気流発生装置を設け、その気流を利用してもよい。

選別部４０は、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は、ドラム部４１と、ドラム部４１を収容するハウジング部４３と、を有している。ドラム部４１としては、例えば、篩を用いる。ドラム部４１は、網を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子、すなわち網を通過する第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、すなわち網を通過しない第２選別物と、を分けることができる。例えば、第１選別物は、管７を介して、堆積部６０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、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。

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、サクション機構４８と、を含む。

サクション機構４８は、選別部４０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およびサクション機構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、堆積部６０へと搬送される。

回転体４９は、ウェブＶを切断することができる。図示の例では、回転体４９は、基部４９ａと、基部４９ａから突出している突部４９ｂと、を有している。突部４９ｂは、例えば、板状の形状を有している。図示の例では、突部４９ｂは４つ設けられ、４つの突部４９ｂが等間隔に設けられている。基部４９ａが方向Ｒに回転することにより、突部４９ｂは、基部４９ａを軸として回転することができる。回転体４９によってウェブＶを切断することにより、例えば、堆積部６０に供給される単位時間当たりの解繊物の量の変動を小さくすることができる。

回転体４９は、第１ウェブ形成部４５の近傍に設けられている。図示の例では、回転体４９は、ウェブＶの経路において下流側に位置する張架ローラー４７ａの近傍に設けられている。回転体４９は、突部４９ｂがウェブＶと接触可能な位置であって、ウェブＶが堆積されるメッシュベルト４６と接触しない位置に設けられている。これにより、メッシュベルト４６が突部４９ｂによって磨耗することを抑制することができる。突部４９ｂとメッシュベルト４６との間の最短距離は、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。これは、メッシュベルト４６が損傷を受けずにウェブＶを切断することが可能な距離である。

堆積部６０は、第１選別物を導入口６２から導入し、絡み合った解繊物をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。堆積部６０は、第２ウェブ形成部７０に、第１選別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６３と、を有している。ドラム部６１としては、回転する円筒の篩を用いる。ドラム部６１は、網を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子を降らせる。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。

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。

サクション機構７６は、メッシュベルト７２の下方に設けられている。サクション機構７６は、下方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。

液体塗布装置１１０は、ウェブＷに、複数の繊維を結着させるバインダーを含む液体を塗布する。液体塗布装置１１０、帯電付与部１２０、帯電強化部１２２の詳細については、後述する。

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バインダーの混合物に、熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いにバインダーを介して結着することができる。

シート形成部８０は、ウェブＷを加圧する加圧部８２と、加圧部８２により加圧されたウェブＷを加熱する加熱部８４と、を備えている。加圧部８２は、一対のカレンダーローラー８５で構成され、ウェブＷに対して圧力を加える。ウェブＷは、加圧されることによりその厚さが小さくなり、ウェブＷのかさ密度が高められる。加熱部８４としては、例えば、加熱ローラー、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、加熱部８４は、一対の加熱ローラー８６を備え
ている。加熱部８４を加熱ローラー８６として構成することにより、加熱部８４を板状のプレス装置として構成する場合に比べて、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。カレンダーローラー８５と加熱ローラー８６は、例えば、それらの回転軸が平行になるように配置される。ここで、カレンダーローラー８５は、加熱ローラー８６によってウェブＷに印加される圧力よりも高い圧力をウェブＷに印加することができる。なお、カレンダーローラー８５や加熱ローラー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． メッシュベルト周辺の構成
図２は、繊維体成形装置１００を模式的に示す図であり、メッシュベルト７２周辺を示す図である。なお、図１では、ウェブＷは、メッシュベルト７２から斜め下方に搬送されているが、便宜上、図２では、ウェブＷは、メッシュベルト７２から水平方向に搬送されている。

図２に示すように、堆積部６０は、解繊部２０において解繊された解繊物をメッシュベルト７２に堆積させて、ウェブＷをメッシュベルト７２に形成する。

ウェブＷは、第１極性に帯電された複数の繊維を含む。繊維は、解繊部２０からメッシュベルト７２に至る工程において、繊維体成形装置１００の各部材に接触することにより、帯電する。第１極性は、例えば、プラスであり、ウェブＷに含まれる繊維は、正電荷を有する。ウェブＷは、バインダーによって複数の繊維が結着される前の状態のものである。

メッシュベルト７２には、ウェブＷが形成される。メッシュベルト７２は、ウェブＷを搬送する搬送ベルトである。ここで、図３は、メッシュベルト７２を模式的に示す図である。メッシュベルト７２は、図３に示すように、例えば、第１層７２ａと、第１層７２ａ上に設けられた第２層７２ｂと、を有する。

メッシュベルト７２の第１層７２ａの材質は、例えば、導電性フィラーが配合されたポリアミドである。第１層７２ａの厚さは、例えば、５０μｍ以上１０００μｍ以下である。第１層７２ａの体積抵抗率は、例えば、１０^１０Ωｃｍ以上１０^１２Ωｃｍ以下である。

メッシュベルト７２の第２層７２ｂの材質は、例えば、フッ素樹脂である。第１層７２ａの厚さは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下である。第２層７２ｂの表面抵抗率は、例えば、１０^１１Ω／ｃｍ^２以上１０^１４Ω／ｃｍ^２以下である。ウェブＷは、第２層７２ｂ上に形成される。

なお、メッシュベルト７２は、図２に示すように、第１層７２ａおよび第２層７２ｂを有する２層構造ではなく、第１層７２ａを有して第２層７２ｂを有さない単層構造であってもよい。この場合、ウェブＷは、第１層７２ａ上に形成され、第１層７２ａの体積抵抗率は、例えば、１０^１０Ωｃｍ以上１０^１４Ωｃｍ以下である。また、図示はしないが、メッシュベルト７２は、絶縁性ベルトの内部に電極を埋め込んだものでもよい。

帯電付与部１２０は、メッシュベルト７２の近傍に設けられている。帯電付与部１２０は、メッシュベルト７２を第２極性に帯電させる。第２極性は、第１極性と逆の極性である。第２極性は、例えば、マイナスであり、メッシュベルト７２は、負電荷を有する。以下では、第１極性をプラス、第２極性をマイナスとして説明する。

帯電付与部１２０は、例えば、コロナ放電を行う非接触式のコロトロン、スコロトロンである。帯電付与部１２０の高圧電源には、例えば、－数ｋＶ～－数十ｋＶ、好ましくは－５ｋＶの直流電圧が印加される。放電より発生したマイナスイオンによって、メッシュベルト７２は、マイナスに帯電する。

帯電付与部１２０によってメッシュベルト７２がマイナスに帯電することにより、メッシュベルト７２と、プラスに帯電された繊維と、の間には、静電気力が発生する。これにより、繊維を含むウェブＷは、メッシュベルト７２上に円滑に吸着して搬送される。この静電気力により、繊維が気流などによって巻き上げられ難くなり、紙粉を低減することができる。

なお、帯電付与部１２０は、非接触式のコロトロン、スコロトロンに限定されない。例えば、帯電付与部１２０は、帯電された帯電ローラーであってもよい。帯電ローラーは、摩擦によって帯電されてもよいし、直流の電圧が印加されて帯電されてもよいし、交流の電圧が印加されて帯電されてもよい。

帯電強化部１２２は、メッシュベルト７２の近傍に設けられている。ウェブＷは、メッシュベルト７２と帯電強化部１２２との間に位置する。帯電強化部１２２は、メッシュベルト７２に形成されたウェブＷに含まれる繊維の帯電を強める。これにより、繊維は、より多くの正電荷を有することができる。

帯電強化部１２２は、例えば、コロナ放電を行う非接触式のコロトロン、スコロトロンである。帯電強化部１２２の高圧電源には、例えば、＋数ｋＶ～数十ｋＶ、好ましくは＋８ｋＶの直流電圧が印加される。放電より発生したプラスイオンによって、繊維は、プラスに強く帯電する。これにより、メッシュベルト７２と繊維との間の静電気力を強くすることができ、紙粉をより低減することができる。

液体塗布装置１１０は、メッシュベルト７２に形成されたウェブＷに、ノズルから液体Ｌを塗布する。液体塗布装置１１０は、例えば、インクジェットヘッド、スプレーなどであり、好ましくは、インクジェットヘッドである。液体塗布装置１１０がインクジェットヘッドであれば、液体Ｌを均一性よくウェブＷに塗布することができる。液体Ｌが塗布される前のウェブＷのかさ密度は、０．０９ｇ／ｃｍ^３以上０．８０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。液体Ｌが塗布される前のウェブＷのかさ密度がこの範囲であれば、毛細管現象を利用して、液体ＬをウェブＷの内部にまで浸透させることができる。

液体Ｌによって、ウェブＷに含まれる繊維の正電荷、およびメッシュベルトの負電荷は低減され、繊維とメッシュベルトとの間の静電気力は低下する。この状態で、ウェブＷは、張架ローラー７４ａに向かう。張架ローラー７４ａは、直径が３０ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以下の小型のローラーである。張架ローラー７４ａは、接地されている。ウェブＷは、張架ローラー７４ａにおいてメッシュベルト７２から剥離され、加圧部８２に侵入する。張架ローラー７４ａは、ウェブＷをメッシュベルト７２から剥離させるための剥離ローラーである。

１．３． 液体塗布装置からウェブに塗布される液体
液体塗布装置１１０からウェブＷに塗布される液体Ｌは、複数の繊維を結着させるバインダーを含む。液体Ｌに含まれるバインダーは、例えば、水溶性樹脂、熱可塑性樹脂、または熱硬化樹脂である。

水溶性樹脂としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシメチルセルロースや寒天等のセルロース誘導体、デキストリン等の澱粉、ゼラチン、膠、カゼインが挙げられる。なお、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンは、熱可塑性樹脂でもある。

熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレンブタジエン共重合体、アクリロニトリルブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレンアクリル酸共重合体、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンが挙げられる。

熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性ポリイミド等が挙げられる。

液体Ｌは、上述の樹脂を単独で含んでいてもよいし、複数含んでもよい。なお、液体塗布装置１１０から容易に液体Ｌを吐出させることを考慮すると、液体Ｌは、エマルジョンであることが好ましい。

液体Ｌに含まれる、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のガラス転移温度は、例えば、－５０℃以上１３０℃以下であり、好ましくは、－３０℃以上１００℃以下である。ガラス転移温度がこの範囲であれば、繊維の結着力を向上させ、シートＳの紙力を高めることができる。

液体Ｌにおけるバインダーの含有量は、例えば、０．１質量％以上３０．０質量％以下であり、好ましくは０．１質量％以上２０．０質量％以下である。当該含有量が０．１質量％以上３０．０質量％以下であれば、液体塗布装置１１０から液体Ｌを十分に吐出できる程度に、液体Ｌの粘度を小さくすることができる。

ウェブＷに含まれる複数の繊維は、加熱部８４に加熱されることにより、液体Ｌに含まれるバインダーによって結着する。なお、図示はしないが、加熱部８４の他に、別途、熱風、赤外線、電磁波、熱ローラー、熱プレスなどによって、液体Ｌが付着したウェブＷを加熱してもよい。これにより、液体Ｌに含まれるバインダーの溶融結着や糊化の促進、および水等の乾燥の促進を図ることができる。

液体Ｌの表面張力は、２０℃において、５０ｍＮ／ｍ以下であり、好ましくは２０ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下であり、より好ましくは４５ｍＮ／ｍ以上５０ｍＮ／ｍ以下である。液体Ｌの表面張力を、２０℃において、５０ｍＮ／ｍ以下とすることにより、液体ＬをウェブＷの内部まで浸透させることができる。

液体Ｌの粘度は、２０℃において、８．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。液体Ｌ粘度が８．０ｍＰａ・ｓを越えると、粘度が大きすぎて、液体塗布装置１１０から液体Ｌを吐出させることが困難になる場合がある。

液体Ｌは、浸透剤を含んでいてもよい。これにより、ウェブＷにおける液体Ｌの浸透性を向上させることができる。浸透剤としては、例えば、トリエチレングリコールモノブチ
ルエーテル、リエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。液体Ｌは、これらの浸透剤を単独で含んでいてもよいし、複数含んでもよい。

液体Ｌにおける浸透剤の含有量は、例えば、０．１質量％以上３０．０質量％以下であり、好ましくは０．１質量％以上２０．０質量％以下である。当該含有量が０．１質量％以上３０．０質量％以下であれば、ウェブＷの内部まで液体Ｌが浸透することを促進することができ、シートＳの紙力を高めることができる。

液体Ｌは、保湿剤を含んでいてもよい。これにより、液体Ｌを吐出する際に、液体塗布装置１１０のノズルの目詰まりを発生し難くすることができる。保湿剤としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３－プロパンジオール、１，３－ブチレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、２－エチル－２－メチル－１，３－プロパンジオール、２－メチル－２－プロピル－１，３－プロパンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジオール、３－メチル－１，３－ブタンジオール、１，２－ヘキサンジオール、２－エチル－１，３－ヘキサンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、２－メチルペンタン－２，４－ジオール、トリメチロールプロパン、グリセリンなどが挙げられる。液体Ｌは、これらの保湿剤を単独で含んでいてもよいし、複数含んでもよい。

液体Ｌにおける保湿剤の含有量は、例えば、１．０質量％以上３０．０質量％以下であり、好ましくは３．０質量％以上２０．０質量％以下であり、さらに好ましくは５．０質量％以上１６．０質量％以下である。当該含有量が１．０質量％以上３０．０質量％以下であれば、液体塗布装置１１０のノズルの目詰まりを十分に抑えることができる。

液体Ｌは、水を含む。水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水または超純水が挙げられる。また、紫外線照射または過酸化水素添加等により滅菌処理された水は、カビやバクテリアの発生を防止して長期保存を可能とする点で好ましい。液体Ｌが水を含むため、上述のように、液体Ｌは、繊維の正電荷、およびメッシュベルトの負電荷を低減することができる。

液体Ｌが塗布されたウェブＷの水分率は、例えば、１５．０％以上であり、好ましくは１７．７％以上４５．０％以下であり、より好ましくは１７．７％以上３５．０％以下である。液体Ｌが塗布されたウェブＷの水分率が１５．０％以上であれば、ウェブＷに液体Ｌを塗布することによって、ウェブＷをメッシュベルト７２から容易に剥離させることできる。さらに、液体Ｌが塗布されたウェブＷの水分率が４５．０％以下であれば、ウェブＷを乾燥させるためのエネルギーを抑えることができる。

液体Ｌが塗布されたウェブＷの体積抵抗率は、例えば、２．７×１０^７Ω・ｍ以下であり、好ましくは２．８×１０^－８Ω・ｍ以上１．１×１０^６Ω・ｍ以下であり、より好ましくは２．６×１０^－３Ω・ｍ以上１．１×１０^６Ω・ｍ以下である。ウェブＷの体積抵抗率は、ウェブＷの水分率と反比例する。

液体ＬのウェブＷに塗布される量は、Ａ４サイズ当たり、例えば、１．７ｇ以上であり、好ましくは２．０ｇ以上５．２ｇ以下であり、より好ましくは２．０ｇ以上４．０ｇ以下である。液体ＬのウェブＷに塗布される量は、ウェブＷの水分率と比例する。

液体Ｌが含有可能なその他の添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、光定剤、消光剤、酸化防止剤、耐水化剤、防黴剤、防腐剤、増粘剤、流動性改良剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、抑泡剤、レベリング剤、帯電防止剤等が挙げられる。

１．４． 効果
繊維体成形装置１００は、例えば、以下の効果を有する。

繊維体成形装置１００では、第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブが形成され、第１極性とは逆の第２極性に帯電されるメッシュベルト７２と、メッシュベルト７２に形成されたウェブＷに、ノズルから液体Ｌを塗布する液体塗布装置１１０と、を含み、液体Ｌは、複数の繊維を結着させるバインダーを含む。

そのため、繊維体成形装置１００では、メッシュベルト７２と、プラスに帯電された繊維と、の間には、静電気力が発生する。これにより、繊維を含むウェブＷをメッシュベルト７２で搬送している際に、繊維が巻き上げられ難く、紙粉を低減することができる。したがって、紙粉が液体塗布装置１１０のノズルに付着する可能性を低減することができる。紙粉がノズルに付着すると、紙粉が付着したノズルから液体が吐出されないというドット抜けが発生する。これにより、繊維の結着が低減し、引っ張り強度が劣化する。さらに、ノズルに付着した紙粉を除去しようとすると、装置を一時止めてクリーニングを行う必要があるし、ブラッシングではヤレ紙が生じ、生産性が問題となる。繊維体成形装置１００では、このような問題を回避することができる。

繊維体成形装置１００では、液体Ｌは、水を含み、液体Ｌが塗布されたウェブＷの水分率は、１５．０％以上であってもよい。そのため、繊維体成形装置１００では、ウェブＷに液体Ｌを塗布することによって、ウェブＷをメッシュベルト７２から容易に剥離させることできる。

繊維体成形装置１００では、液体Ｌが塗布されたウェブＷの水分率は、１７．７％以上３５．０％以下であってもよい。そのため、繊維体成形装置１００では、ウェブＷに液体Ｌを塗布することによって、ウェブＷをメッシュベルト７２から容易に剥離させつつ、ウェブＷを乾燥させるためのエネルギーを抑えることができる。

繊維体成形装置１００では、複数の繊維を含む原料を解繊する解繊部２０と、解繊された解繊物をメッシュベルト７２に堆積させて、ウェブＷをメッシュベルト７２に形成する堆積部６０と、を含む。そのため、繊維体成形装置１００では、例えば、古紙を再生することができる。

繊維体成形装置１００では、メッシュベルト７２に形成されたウェブＷに含まれる繊維の帯電を強める帯電強化部１２２を含む。そのため、繊維体成形装置１００では、メッシュベルト７２と繊維との間の静電気力を強くすることができ、紙粉をより低減することができる。

繊維体成形装置１００では、液体塗布装置１１０は、インクジェットヘッドである。そのため、繊維体成形装置１００では、液体Ｌを均一性よくウェブＷに塗布することができる。

なお、上記の例では、第１極性をプラス、第２極性をマイナスとしたが、第１極性がマイナスで、第２極性がプラスであってもよい。

２． 繊維体成形装置の変形例
２．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形装置２００について、図面を参照しながら説明する。図４は、本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形装置２００を模式的に示す図である。

以下、本実施形態の第１変形例に係る繊維体成形装置２００において、上述した本実施形態に係る繊維体成形装置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。このことは、後述する本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形装置において、同様である。

繊維体成形装置２００は、図４に示すように、加圧部２８２を含む点において、上述した繊維体成形装置１００と異なる。

加圧部２８２は、液体ＬをウェブＷに塗布する前に、メッシュベルト７２に形成されたウェブＷを加圧する。加圧部２８２は、加圧部８２によってウェブＷに印加される圧力よりも低い圧力をウェブＷに印加してもよい。加圧部２８２によって、ウェブＷのかさ密度は高くなる。これにより、毛細管現象を利用して、液体ＬをウェブＷの内部にまで浸透させることができる。さらに、ウェブＷの伝熱性を向上させた状態で、ウェブＷを加熱部８４に侵入させることができる。

加圧部２８２は、カレンダーローラー２８３，２８４を有している。カレンダーローラー２８３は、メッシュベルト７２の外側に位置している。カレンダーローラー２８４は、メッシュベルト７２の内側に位置している。カレンダーローラー２８３は、ウェブＷと接する第１カレンダーローラーである。カレンダーローラー２８４は、メッシュベルト７２と接する第２カレンダーローラーである。

カレンダーローラー２８３は、例えば、芯がねの表面をナイロン等の絶縁部材でコーティングすることにより構成されている。カレンダーローラー２８３の芯がねは、プラスの高圧電源に接続されている。カレンダーローラー２８３は、プラスに帯電されている。カレンダーローラー２８４は、例えば、抵抗１０^６Ω以下のローラーである。カレンダーローラー２８４は、接地されている。

カレンダーローラー２８３とカレンダーローラー２８４との間には電位的バイアスが作用し、一方ウェブＷはプラスに帯電されているため静電反発力が作用しウェブＷがカレンダーローラー２８３表面に付着することがなくウェブＷをメッシュベルト７２側に移行させることができる。

２．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形装置３００について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の第２変形例に係る繊維体成形装置３００を模式的に示す図である。

繊維体成形装置３００は、図５に示すように、加熱部８４によってウェブＷを加熱してシートＳを成形した後に、シートＳをメッシュベルト７２から剥離させる点において、上述した繊維体成形装置１００と異なる。図示の例では、繊維体成形装置３００は、上述した繊維体成形装置２００と同様に、加圧部２８２を含む。

繊維体成形装置３００では、加熱部８４は、メッシュベルト７２に形成されたウェブＷを加熱する。これにより、シートＳの状態で繊維をメッシュベルト７２から円滑に剥離させることができる。そのため、ウェブＷの状態で繊維をメッシュベルト７２から剥離させ
る場合に比べて、剥離時や剥離後の搬送時における振動によって、シートＳから繊維や液体Ｌが離脱する可能性を低くすることができる。これにより、投入材料のほとんどがシートＳの成形に活用され、投入材料が無駄にならない。さらに、張架ローラー７４ａにシートＳが巻き付く不具合が発生し難く、歩留まりを向上させることができる。

メッシュベルト７２の第１層７２ａの材質を、例えば、導電性フィラーが配合されたポリアミドとすることにより、メッシュベルト７２は、耐熱性を有する。そのため、加熱部８４がメッシュベルト７２に形成されたウェブＷを加熱しても、メッシュベルト７２が焼損することがない。

繊維体成形装置３００では、加圧部２８２のカレンダーローラー２８４、加圧部８２の一方のカレンダーローラー８５、および加熱部８４の一方の加熱ローラー８６は、メッシュベルト７２の内側に位置している。

なお、メッシュベルト７２の内側に位置する加熱ローラー８６が、直径３０ｍｍ以下の剥離ローラーであってもよい。加熱ローラー８６を剥離ローラーとすることにより、部品数を削減することができる。この場合、加熱ローラー８６に熱源ヒーターが内蔵されていてもよいし、図６に示すように、外部の熱源ヒーター３０２によって加熱ローラー８６を加熱してもよい。

３． 繊維体成形方法
次に、本実施形態に係る繊維体成形方法について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャートである。

本実施形態に係る繊維体成形方法は、例えば、上述した繊維体成形装置１００を用いて行われる。なお、本実施形態に係る繊維体成形方法は、繊維体成形装置１００以外の装置を用いて行われてもよい。

本実施形態に係る繊維体成形方法は、図７に示すように、例えば、複数の繊維を含む原料を解繊する解繊工程（ステップＳ１）と、プラスに帯電された複数の繊維を含むウェブＷを、マイナスに帯電されたメッシュベルト７２に形成するウェブ形成工程（ステップＳ２）と、メッシュベルト７２に形成されたウェブＷに含まれる繊維の帯電を強める帯電強化工程（ステップＳ３）と、メッシュベルト７２に形成されたウェブＷに、液体塗布装置１１０のノズルから液体Ｌを塗布する液体塗布工程（ステップＳ４）と、を含む。

解繊工程（ステップＳ１）は、例えば、繊維体成形装置１００の解繊部２０を用いて行われる。

ウェブ形成工程（ステップＳ２）では、解繊工程において解繊された解繊物をメッシュベルトに堆積させて、ウェブＷを形成する。ウェブ形成工程は、例えば、繊維体成形装置１００の堆積部６０を用いて行われる。

帯電強化工程（ステップＳ３）は、例えば、繊維体成形装置１００の帯電強化部１２２を用いて行われる。

液体塗布工程（ステップＳ４）は、例えば、繊維体成形装置１００の液体塗布装置１１０を用いて行われる。

本実施形態に係る繊維体成形方法は、液体塗布工程の前に、メッシュベルトに形成されたウェブＷを、加圧部２８２によって加圧する工程を含んでいてもよい。この場合、本実
施形態に係る繊維体成形方法は、繊維体成形装置２００を用いて行われてもよい。さらに、本実施形態に係る繊維体成形方法は、繊維体成形装置３００を用いて行われてもよい。

本実施形態に係る繊維体成形方法は、上記の工程以外にも、加圧部８２によってウェブＷを加圧する工程や、加熱部８４によってウェブＷを加熱する工程など、上述の「１． 繊維体成形装置」および「２． 繊維体成形装置の変形例」で説明した工程を含んでいてもよい。

４． 実験例
図１および図２に示す繊維体成形装置１００に対応する繊維体成形装置を用いて、実験を行った。液体塗布装置としてインクジェットヘッドを用いて、液体Ｌ１～Ｌ３をウェブに塗布した。原料としては、三菱製紙社製の再生紙「Ｇ８０」を用いた。

図８は、液体Ｌ１～Ｌ３の成分を示す表である。表中の数字の単位は、質量％である。残量として水を加えて、合計１００質量％とした。表中、「ＰＶＡ」は、ポリビニルアルコールであり、クラレ社製のＰＶＡ１１７を用いた。「ＰＡＭ」は、ポリアクリルアミドであり、星光ＰＭＣ社製のＤＳ４３５２を用いた。「ＰＵ」は、ポリウレタンであり、第一工業製薬社製のスーパーフレックス４６０を用いた。「Ｅ１０１０」は、日信化学社製のオルフィンＥ１０１０である。

液体Ｌ１を塗布したウェブを、メッシュベルトから剥離するときの力を測定して、剥離性を評価した。測定は、エー・アンド・デイ社製のデジタルフォースを用いた。評価基準は、以下のとおりである。

Ａ：０．２Ｎ以下の力で、メッシュベルトから剥離できた。
Ｂ：０．２Ｎより大きく０．５Ｎ以下の力で、メッシュベルトから剥離できた。
Ｃ：０．５Ｎ以下の力では、メッシュベルトから剥離できなかった。

液体Ｌ１を塗布したウェブを、１２０℃の恒温槽に放置し、ウェブの水分率が５．４％以下になるまでの時間を計測して、乾燥性を評価した。評価基準は、以下のとおりである。

Ａ：乾燥時間が３０秒以下。
Ｂ：乾燥時間が３０秒より長く６０秒以下。
Ｃ：乾燥時間が６０秒より長い。

図９は、液体の塗布量を変化させてウェブの水分率を振った場合の、剥離性および乾燥性を示す表である。表中、「液体塗布量［ｇ／Ａ４］」は、Ａ４サイズ当たりの液体の塗布量を示している。

表中の水分率および乾燥性評価の水分率は、エー・アンド・デイ社製の加熱乾燥式水分計「ＭＸ－５０」を用いた。標準加熱パターン、試料皿温度１２０℃、測定精度Ａｃｃｕｒａｃｙ－ＭＩＤ、終了条件０．０５％／ｍｉｎの自動終了モード、の測定条件で、ウェブ５ｇの水分率を下記式（１）から測定した。

水分率［％］＝（Ｗ－Ｄ）／Ｗ×１００ ・・・（１）

なお、式（１）において、「Ｗ」は、乾燥前のウェブの質量である。「Ｄ」は、乾燥後のウェブの質量である。

表中の体積抵抗率は、三菱ケミカルアナリテック社製の抵抗率計「ハイレスター」を用いた。厚さ９０μｍのウェブに、１００Ｖを３０秒間、印加した。

図９に示すように、液体Ｌ１が塗布されたウェブの水分率が、１５．０％以上であれば、０．５Ｎ以下の力で、メッシュベルトからウェブを剥離できることがわかった。さらに、水分率が１７．７％以上３５．０％以下であれば、剥離性および乾燥性ともに、より良好となることがわかった。

なお、液体Ｌ１の代わりに、液体Ｌ２，Ｌ３を用いた場合についても、水分量が同じであるため、液体Ｌ１と同様の結果となった。

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、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、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である。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成また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…ホッパー、２，３，７，８…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、４０…選別部、４１…ドラム部、４２…導入口、４３…ハウジング部、４４…排出口、４５…第１ウェブ形成部、４６…メッシュベルト、４７，４７ａ…張架ローラー、４８…サクション機構、４９…回転体、４９ａ…基部、４９ｂ…突部、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、７２…メッシュベルト、７２ａ…第１層、７２ｂ…第２層、７４，７４ａ…張架ローラー、７６…サクション機構、８０…シート形成部、８２…加圧部、８４…加熱部、８５…カレンダーローラー、８６…加熱ローラー、９０…切断部、９２…第１切断部、９４…第２切断部、９６…排出部、１００…繊維体成形装置、１１０…液体塗布装置、１２０…帯電付与部、１２２…帯電強化部、２００…繊維体成形装置、２８２…加圧部、２８３，２８４…カレンダーローラー、３００…繊維体成形装置、３０２…熱源ヒーター

Claims (12)

1. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブを、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電された搬送ベルトに形成する工程と、
   前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、液体塗布装置のノズルから液体を塗布する工程と、
   を含み、
   前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含み、
   前記液体は、水を含み、
   前記液体が塗布された前記ウェブの水分率は、１５．０％以上である、繊維体成形方法。
2. 請求項１において、
   前記水分率は、１７．７％以上３５．０％以下である、繊維体成形方法。
3. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブを、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電された搬送ベルトに形成する工程と、
   前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、液体塗布装置のノズルから液体を塗布する工程と、
   複数の繊維を含む原料を解繊する工程と、
   を含み、
   前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含み、
   前記搬送ベルトに形成する工程では、
   前記原料を解繊する工程において解繊された解繊物を前記搬送ベルトに堆積させて、前記ウェブを形成する、繊維体成形方法。
4. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブを、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電された搬送ベルトに形成する工程と、
   前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、液体塗布装置のノズルから液体を塗布する工程と、
   前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに含まれる繊維の帯電を強める工程と、
   を含み、
   前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含む、繊維体成形方法。
5. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブを、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電された搬送ベルトに形成する工程と、
   前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、液体塗布装置のノズルから液体を塗布する工程と、
   前記液体を塗布する工程の前に、前記搬送ベルトに形成された前記ウェブを、加圧部によって加圧する工程と、
   を含み、
   前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含み、
   前記加圧部は、
   前記ウェブと接触する第１カレンダーローラーと、
   前記搬送ベルトと接触する第２カレンダーローラーと、
   を有し、
   前記第１カレンダーローラーは、前記第１極性に帯電され、
   前記第２カレンダーローラーは、接地されている、繊維体成形方法。
6. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブを、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電された搬送ベルトに形成する工程と、
   前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、液体塗布装置のノズルから液体を塗布する工程と、
   を含み、
   前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含み、
   前記液体塗布装置は、インクジェットヘッドである、繊維体成形方法。
7. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブが形成され、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電される搬送ベルトと、
   前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、ノズルから液体を塗布する液体塗布装置と、
   を含み、
   前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含み、
   前記液体は、水を含み、
   前記液体が塗布された前記ウェブの水分率は、１５．０％以上である、繊維体成形装置。
8. 請求項７において、
   前記水分率は、１７．７％以上３５．０％以下である、繊維体成形装置。
9. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブが形成され、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電される搬送ベルトと、
   前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、ノズルから液体を塗布する液体塗布装置と、
   複数の繊維を含む原料を解繊する解繊部と、
   解繊された解繊物を前記搬送ベルトに堆積させて、前記ウェブを前記搬送ベルトに形成する堆積部と、
   を含み、
   前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含む、繊維体成形装置。
10. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブが形成され、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電される搬送ベルトと、
    前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、ノズルから液体を塗布する液体塗布装置と、
    前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに含まれる繊維の帯電を強める帯電強化部と、を含み、
    前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含む、繊維体成形装置。
11. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブが形成され、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電される搬送ベルトと、
    前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、ノズルから液体を塗布する液体塗布装置と、
    前記液体を塗布する前に、前記搬送ベルトに形成された前記ウェブを加圧する加圧部と、
    を含み、
    前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含み、
    前記加圧部は、
    前記ウェブと接触する第１カレンダーローラーと、
    前記搬送ベルトと接触する第２カレンダーローラーと、
    を有し、
    前記第１カレンダーローラーは、前記第１極性に帯電され、
    前記第２カレンダーローラーは、接地されている、繊維体成形装置。
12. 第１極性に帯電された複数の繊維を含むウェブが形成され、前記第１極性とは逆の第２極性に帯電される搬送ベルトと、
    前記搬送ベルトに形成された前記ウェブに、ノズルから液体を塗布する液体塗布装置と、
    を含み、
    前記液体は、複数の繊維を結着させるバインダーを含み、
    前記液体塗布装置は、インクジェットヘッドである、繊維体成形装置。

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