WO2016163118A1 - シート製造装置及びシート製造方法 - Google Patents

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WO2016163118A1
WO2016163118A1 PCT/JP2016/001919 JP2016001919W WO2016163118A1 WO 2016163118 A1 WO2016163118 A1 WO 2016163118A1 JP 2016001919 W JP2016001919 W JP 2016001919W WO 2016163118 A1 WO2016163118 A1 WO 2016163118A1
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WO
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unit
sheet
moisture
defibrating
mixing
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PCT/JP2016/001919
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尚孝 樋口
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セイコーエプソン株式会社
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/02—Patterned paper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F13/00—Making discontinuous sheets of paper, pulpboard or cardboard, or of wet web, for fibreboard production
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F9/00—Complete machines for making continuous webs of paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06—Paper forming aids

Definitions

  • the present invention relates to a sheet manufacturing apparatus and a sheet manufacturing method.
  • paper making paper making
  • paper produced by a papermaking method is entangled with cellulose fibers derived from, for example, wood, and partially bound to each other by a binder (paper strength enhancer (starch glue, water-soluble resin, etc.)).
  • paper strength enhancer starch glue, water-soluble resin, etc.
  • the paper making method is wet, it is necessary to use a large amount of water, and after the paper is formed, there is a need for dehydration / drying, etc., and energy and time spent therefor are very large. Moreover, the used water needs to be appropriately treated as waste water. Therefore, it has become difficult to meet the recent demands for energy saving and environmental protection. In addition, the equipment used for the papermaking method often requires large utilities such as water, electric power, and drainage facilities, and it is difficult to reduce the size. From these viewpoints, as a paper manufacturing method replacing the papermaking method, a method called a dry method that uses no or little water is expected.
  • Patent Document 1 discloses a used paper board obtained by applying heat and pressure by laminating a resin-impregnated sheet on a layered molded body obtained by dry defibrating waste paper and mixing with an adhesive.
  • a watermark may be formed on a sheet of paper or the like.
  • a watermark is formed by using a metal stamp or dandy roll in the paper manufacturing process. Since a watermark is formed using a mold or a roll, a watermark having the same design is often formed on a large amount of paper.
  • One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a sheet manufacturing apparatus and a sheet manufacturing method capable of forming a watermark with a free design on a sheet and easily changing the design of the watermark. It is in.
  • the present invention has been made to solve at least a part of the above problems, and can be realized as the following aspects or application examples.
  • a defibrating unit for defibrating a raw material containing fibers in air, and a defibrated material and a resin defibrated by the defibrating unit are mixed in the air.
  • the mixing unit, a depositing unit for depositing the mixture mixed by the mixing unit, a moisture applying unit for applying moisture to a part of the deposit deposited by the depositing unit, and the moisture applying unit provide the moisture.
  • a sheet forming unit that pressurizes and heats the applied deposit to form a sheet having portions having different light transmittances.
  • a watermark on a portion to which moisture has been imparted simply by imparting moisture to the deposit and pressurizing and heating it. Therefore, a watermark can be formed on the sheet with a free design, and the watermark design can be easily changed.
  • the sheet manufacturing apparatus may include a pressurizing unit that pressurizes the deposit, and the moisture applying unit may apply the moisture to the deposit pressurized by the pressurizing unit.
  • a defibrating unit for defibrating a raw material containing fibers in air, and a defibrated material and a resin defibrated by the defibrating unit are mixed in the air.
  • a pressure heating unit that pressurizes and heats the first sheet to which the moisture is imparted by the moisture imparting unit to form a second sheet having a portion having a different light transmittance.
  • a watermark can be formed only by pressurizing and heating the first sheet to which moisture has been applied. Therefore, it is possible to form a watermark with a free design on the second sheet, and it is easy to change the watermark design.
  • the moisture applying unit may apply the moisture by an inkjet method.
  • Such a sheet manufacturing apparatus can form a high-definition watermark with high accuracy.
  • the moisture imparting unit may impart moisture including nanofibers.
  • a defibrating step of defibrating a raw material containing fibers in the air, and a defibrated material and a resin defibrated in the defibrating step are mixed in the air.
  • a sheet manufacturing method it is possible to form a watermark on a portion to which moisture has been imparted simply by imparting moisture to the deposit and heating under pressure. Therefore, a sheet on which a watermark with a free design is formed can be easily manufactured, and a sheet can be easily manufactured even if the watermark design is changed.
  • a defibrating step of defibrating a raw material containing fibers in the air, and a defibrated material and a resin defibrated in the defibrating step are mixed in the air.
  • a mixing step, a deposition step of depositing the mixture mixed in the mixing step, a sheet forming step of forming the first sheet by heating the deposit deposited in the deposition step, and a part of the first sheet A moisture applying step for applying moisture, and a pressure heating step for forming the second sheet having portions having different light transmittances by pressurizing and heating the first sheet to which the moisture has been applied by the moisture applying step.
  • a sheet manufacturing method is a sheet manufacturing method.
  • a watermark can be formed only by pressurizing and heating the first sheet to which moisture has been applied. Therefore, the second sheet on which a watermark with a free design is formed can be easily manufactured, and the second sheet can be easily manufactured even if the watermark design is changed.
  • symbol A of FIG. The expansion schematic diagram of the part enclosed with the broken line shown with the code
  • the sheet manufacturing apparatus of the present embodiment includes a defibrating unit that defibrates a raw material containing fibers in the air, a defibrated material and resin defibrated by the defibrating unit, and a mixing unit that mixes in air.
  • the depositing part for depositing the mixture mixed by the mixing part, the moisture imparting part for imparting moisture to a part of the deposit deposited by the depositing part, for example, by an ink jet method, and the moisture imparting part by the moisture imparting part.
  • a sheet forming section for forming a sheet having portions having different light transmittances by pressurizing and heating the deposited material.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a sheet manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the sheet manufacturing apparatus 100 includes a supply unit 10, a manufacturing unit 102, and a control unit 140, as shown in FIG.
  • the manufacturing unit 102 manufactures a sheet.
  • the manufacturing unit 102 includes a crushing unit 12, a defibrating unit 20, a classifying unit 30, a sorting unit 40, a first web forming unit 45, a mixing unit 50, a depositing unit 60, and a second web forming unit. 70, a sheet forming unit 80, and a cutting unit 90.
  • the supply unit 10 supplies raw materials to the crushing unit 12.
  • the supply unit 10 is, for example, an automatic input unit for continuously supplying raw materials to the crushing unit 12.
  • the raw material supplied by the supply part 10 contains fibers, such as a used paper and a pulp sheet, for example.
  • the crushing unit 12 cuts the raw material supplied by the supply unit 10 in the air (in the air) or the like into pieces.
  • the shape and size of the strip is, for example, a strip of several cm square.
  • the crushing unit 12 has a crushing blade 14, and the charged raw material can be cut by the crushing blade 14.
  • a shredder is used, for example.
  • the raw material cut by the crushing unit 12 is received by the hopper 1 and then transferred (conveyed) to the defibrating unit 20 through the pipe 2.
  • the defibrating unit 20 defibrates the raw material cut by the crushing unit 12.
  • “defibration” means unraveling a raw material (a material to be defibrated) formed by binding a plurality of fibers into individual fibers.
  • the defibrating unit 20 also has a function of separating substances such as resin particles, ink, toner, and a bleeding inhibitor adhering to the raw material from the fibers.
  • the “defibrated material” includes resin particles (resins that bind multiple fibers together), ink, toner, etc. In some cases, additives such as colorants, anti-bleeding materials, and paper strength enhancing agents are included.
  • the shape of the defibrated material that has been unraveled is a string shape or a ribbon shape.
  • the unraveled defibrated material may exist in an unentangled state (independent state) with other undisentangled fibers, or entangled with other undisentangled defibrated material to form a lump. It may exist in a state (a state forming a so-called “dama”).
  • the defibrating unit 20 defibrates in a dry manner in the air (in the air) or the like. Specifically, an impeller mill is used as the defibrating unit 20.
  • the defibrating unit 20 has a function of generating an air flow that sucks the raw material and discharges the defibrated material. As a result, the defibrating unit 20 can suck the raw material together with the airflow from the introduction port 22 with the airflow generated by itself, defibrate, and transport the defibrated material to the discharge port 24.
  • the defibrated material that has passed through the defibrating unit 20 is transferred to the classifying unit 30 via the tube 3.
  • the classifying unit 30 classifies the defibrated material that has passed through the defibrating unit 20. Specifically, the classifying unit 30 separates and removes relatively small ones or low density ones (resin particles, colorants, additives, etc.) among the defibrated materials. Thereby, the ratio for which the fiber which is a comparatively large or high density thing among defibrated materials can be raised.
  • an airflow classifier is used as the classification unit 30.
  • the airflow classifier generates a swirling airflow and separates it according to the difference in centrifugal force depending on the size and density of what is classified, and the classification point can be adjusted by adjusting the speed and centrifugal force of the airflow.
  • a cyclone, an elbow jet, an eddy classifier, or the like is used as the classification unit 30.
  • a cyclone as shown in the figure can be suitably used as the classifying unit 30 because of its simple structure.
  • the classification unit 30 includes, for example, an inlet 31, a cylindrical part 32 to which the inlet 31 is connected, an inverted conical part 33 that is located below the cylindrical part 32 and continues to the cylindrical part 32, and an inverted conical part 33.
  • the lower discharge port 34 provided in the lower center of the upper portion and the upper discharge port 35 provided in the upper center of the cylindrical portion 32 are provided.
  • the classification unit 30 includes fibers (first classified material) larger than the resin particles and ink particles in the defibrated material, and the defibrated material. Among them, it can be separated into resin particles, colorants, additives, etc. (second classified product) that are smaller than the fibers and have a low density.
  • the first classified product is discharged from the lower discharge port 34 and is introduced into the sorting unit 40 through the pipe 4.
  • the second classified product is discharged from the upper discharge port 35 to the receiving portion 36 through the pipe 5.
  • the sorting unit 40 introduces the first classified product (defibrated material defibrated by the defibrating unit 20) that has passed through the classifying unit 30 from the introduction port 42, and sorts the first classified product according to the length of the fiber.
  • the selection unit 40 for example, a sieve is used.
  • the sorting unit 40 has a net (filter, screen), and includes fibers or particles (those that pass through the net, the first sort) that are smaller than the mesh size included in the first classification, Fibers that are larger than the size of the mesh, undefibrated pieces, and lumps (those that do not pass through the net, second selection) can be separated.
  • the first selection is received by the hopper 6 and then transferred to the mixing unit 50 via the pipe 7.
  • the second selected item is returned to the defibrating unit 20 from the discharge port 44 through the pipe 8.
  • the sorting unit 40 is a cylindrical sieve that can be rotated by a motor.
  • a metal net for example, an expanded metal obtained by extending a cut metal plate, or a punching metal in which a hole is formed in the metal plate by a press machine or the like is used.
  • the first web forming unit 45 conveys the first sorted product that has passed through the sorting unit 40 to the mixing unit 50.
  • the first web forming unit 45 includes a mesh belt 46, a stretching roller 47, and a suction unit (suction mechanism) 48.
  • the suction unit 48 can suck the first sorted material dispersed in the air through the opening (opening of the mesh) of the sorting unit 40 onto the mesh belt 46.
  • the first selection is deposited on the moving mesh belt 46 to form the web V.
  • the basic configurations of the mesh belt 46, the stretching roller 47, and the suction unit 48 are the same as the mesh belt 72, the stretching roller 74, and the suction mechanism 76 of the second web forming unit 70 described later.
  • the web V is formed in a soft and swelled state containing a lot of air by passing through the sorting unit 40 and the first web forming unit 45.
  • the web V deposited on the mesh belt 46 is put into the tube 7 and conveyed to the mixing unit 50.
  • the mixing unit 50 mixes the first sorted product that has passed through the sorting unit 40 (the first sorted product conveyed by the first web forming unit 45) and the additive containing resin.
  • the mixing unit 50 includes an additive supply unit 52 that supplies the additive, a pipe 54 that conveys the first selected product and the additive, and a blower 56.
  • the additive is supplied from the additive supply unit 52 to the pipe 54 via the hopper 9.
  • the tube 54 is continuous with the tube 7.
  • the mechanism which mixes a 1st selection material and an additive is not specifically limited, It may stir with the blade
  • the additive supply unit 52 As the additive supply unit 52, a screw feeder as shown in FIG. 1 or a disk feeder (not shown) is used.
  • the additive supplied from the additive supply unit 52 includes a resin for binding a plurality of fibers. At the time when the resin is supplied, the plurality of fibers are not bound. The resin melts when passing through the sheet forming portion 80 and binds a plurality of fibers.
  • the resin supplied from the additive supply unit 52 is a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
  • a thermoplastic resin or a thermosetting resin for example, AS resin, ABS resin, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polystyrene, acrylic resin, polyester resin, polyethylene terephthalate, Polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, nylon, polyamide, polycarbonate, polyacetal, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, and the like. These resins may be used alone or in combination.
  • the additive supplied from the additive supply unit 52 may be fibrous or powdery.
  • the additive supplied from the additive supply unit 52 prevents coloring of the fibers and the aggregation of the fibers depending on the type of sheet to be produced.
  • An anti-agglomeration material, a flame retardant for making the fiber and the like difficult to burn may be included.
  • the mixture (mixture of the first selection product and the additive) that has passed through the mixing unit 50 is transferred to the deposition unit 60 via the pipe 54.
  • the depositing unit 60 introduces the mixture that has passed through the mixing unit 50 from the introduction port 62, loosens the entangled defibrated material (fibers), and drops the mixture while dispersing it in the air (in the air) or the like. Furthermore, when the additive resin supplied from the additive supply unit 52 is fibrous, the deposition unit 60 loosens the entangled resin. Thereby, the deposition unit 60 can deposit the mixture on the second web forming unit 70 with good uniformity.
  • Rotating cylindrical sieve is used as the accumulation unit 60.
  • the deposition unit 60 has a net, and drops fibers or particles (those that pass through the net) included in the mixture that has passed through the mixing unit 50 that are smaller than the mesh opening size.
  • the configuration of the deposition unit 60 is the same as the configuration of the sorting unit 40, for example.
  • the “sieving” of the accumulation unit 60 may not have a function of selecting a specific object. That is, the “sieving” used as the depositing unit 60 means that the net is provided, and the depositing unit 60 may drop all of the mixture introduced into the depositing unit 60.
  • the second web forming unit 70 deposits the passing material that has passed through the depositing unit 60 to form the web W.
  • the second web forming unit 70 includes, for example, a mesh belt 72, a tension roller 74, and a suction mechanism 76.
  • the mesh belt 72 accumulates the passing material that has passed through the opening (opening of the mesh) of the accumulation unit 60 while moving.
  • the mesh belt 72 is stretched by a stretching roller 74, and is configured to allow air to pass therethrough.
  • the mesh belt 72 moves as the stretching roller 74 rotates. While the mesh belt 72 continuously moves, the passing material that has passed through the accumulation portion 60 is continuously piled up, whereby the web W is formed on the mesh belt 72.
  • the mesh belt 72 is made of, for example, metal, resin, cloth, or non-woven fabric.
  • the suction mechanism 76 is provided below the mesh belt 72 (on the side opposite to the accumulation unit 60 side).
  • the suction mechanism 76 can generate an air flow directed downward (air flow directed from the accumulation unit 60 toward the mesh belt 72).
  • the suction mechanism 76 By the suction mechanism 76, the mixture dispersed in the air by the deposition unit 60 can be sucked onto the mesh belt 72. Thereby, the discharge speed from the deposition part 60 can be increased.
  • the suction mechanism 76 can form a downflow in the dropping path of the mixture, and can prevent the defibrated material and additives from being entangled during the dropping.
  • the web W in a soft and swelled state containing a large amount of air is formed.
  • the web W deposited on the mesh belt 72 is conveyed to the sheet forming unit 80.
  • a humidity control unit 78 that adjusts the humidity of the web W is provided.
  • the humidity control unit 78 can adjust the amount ratio of the web W and water by adding water or water vapor to the web W.
  • the sheet forming unit 80 forms the sheet S by pressurizing and heating the web W deposited on the mesh belt 72.
  • the sheet forming unit 80 by heating the mixture of the defibrated material and the additive mixed in the web W, the plurality of fibers in the mixture are bound to each other via the additive (resin). Can do.
  • the sheet forming unit 80 for example, a heating roller (heater roller), a hot press molding machine, a hot plate, a hot air blower, an infrared heater, or a flash fixing device is used.
  • the sheet forming unit 80 includes a first binding unit 82 and a second binding unit 84, and the binding units 82 and 84 each include a pair of heating rollers 86. Since the binding portions 82 and 84 are configured as the heating roller 86, the web W is continuously conveyed as compared with the case where the binding portions 82 and 84 are configured as a plate-like press device (flat plate press device). Sheet S can be formed.
  • the number of heating rollers 86 is not particularly limited.
  • the cutting unit 90 cuts the sheet S formed by the sheet forming unit 80.
  • the cutting unit 90 includes a first cutting unit 92 that cuts the sheet S in a direction that intersects the conveyance direction of the sheet S, and a second cutting unit 94 that cuts the sheet S in a direction parallel to the conveyance direction. ,have.
  • the second cutting unit 94 cuts the sheet S that has passed through the first cutting unit 92, for example.
  • a single-sheet sheet S having a predetermined size is formed.
  • the cut sheet S is discharged to the discharge unit 96.
  • fiber is used as part of the raw material.
  • fibers include natural fibers (animal fibers, plant fibers), chemical fibers (organic fibers, inorganic fibers, organic-inorganic composite fibers), and the like, as long as the fibers form hydrogen bonds between the fibers.
  • examples of the fiber include fibers made of cellulose, silk, wool, cotton, cannabis, kenaf, flax, ramie, jute, manila hemp, sisal hemp, conifer, hardwood, etc., and these may be used alone.
  • they may be used by appropriately mixing them, or may be used as regenerated fibers that have been purified.
  • the fiber may be dried, and liquids, such as water and an organic solvent, may be contained or impregnated.
  • the fiber may be subjected to various surface treatments.
  • the average diameter (if the cross section is not a circle, the largest one among the lengths in the direction perpendicular to the longitudinal direction) Or, when a circle having an area equal to the area of the cross section is assumed, the diameter of the circle (equivalent circle diameter) is 1 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less on average.
  • the length of the fiber included in the sheet of the present embodiment is not particularly limited, but as an independent single fiber, the length along the longitudinal direction of the fiber is 1 ⁇ m or more and 5 mm or less. Further, the average length of the fibers is 20 ⁇ m or more and 3600 ⁇ m or less as a length weighted average fiber length. Furthermore, the length of the fiber may have variation (distribution).
  • the term “fiber” may refer to a single fiber and may refer to an aggregate of a plurality of fibers (for example, a cotton-like state).
  • the fiber may be a fiber (defibrated material) that has been disentangled into a fibrous shape by defibrating the material to be defibrated.
  • the material to be defibrated for example, fibers such as pulp sheet, paper, waste paper, tissue paper, kitchen paper, cleaner, filter, liquid absorbent material, sound absorber, cushioning material, mat, cardboard are entangled or bound. It points to what was done.
  • the material to be defibrated may be the sheet of the present embodiment or the sheet after use (old sheet).
  • rayon, lyocell, cupra, vinylon, acrylic, nylon, aramid, polyester, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyimide, carbon, glass, metal fibers (organic fiber, inorganic fiber, organic fiber, etc.) Inorganic composite fibers) may be included.
  • an additive containing a resin is supplied from the additive supply unit 52. That is, the additive supplied from the additive supply unit 52 includes a resin for binding a plurality of fibers. At the time when the additive is supplied, the plurality of fibers are not bound. The additive resin melts or softens when passing through the sheet forming portion 80 to bind a plurality of fibers.
  • the additive supplied from the additive supply unit 52 may be, for example, a composite (particle) in which at least a part of the surface of the resin particle is covered with inorganic fine particles. Further, the complex may be used alone or appropriately mixed with other substances. Furthermore, the additive may include nanofibers. Examples of nanofibers include cellulose nanofibers. Cellulose nanofibers are finely pulverized plant fibers (cellulose fibers), and have a thickness of, for example, several nm to several tens of nm. When nanofibers are blended with the additive, moisture is imparted between the fibers, and when this evaporates (drys), hydrogen bonds between the fibers of the material to be defibrated can be strengthened by the nanofibers.
  • the resin is supplied from the additive supply unit 52 and receives a frictional charging action when passing through the mixing unit 50 and the deposition unit 60.
  • the charged resin adheres to the fibers and is also deposited on the mesh belt 72 together with the fibers, and adheres (electrostatically attracts) to the fibers even in the state of the web W.
  • the type of resin may be either a natural resin or a synthetic resin, and may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
  • the resin is preferably solid at normal temperature, and a thermoplastic resin is more preferable in view of binding fibers by heat in the sheet forming unit 80.
  • Examples of natural resins include rosin, dammar, mastic, copal, phlegm, shellac, phlebotomy, sandalac, colophonium, etc., and those that are used alone or as appropriate mixed, and these are appropriately modified. Also good.
  • thermosetting resin examples include thermosetting resins such as phenol resin, epoxy resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, polyurethane, and thermosetting polyimide resin.
  • thermoplastic resins include AS resin, ABS resin, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polystyrene, acrylic resin, polyester resin, polyethylene terephthalate, polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, nylon, polyamide, polycarbonate, Examples include polyacetal, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, and the like.
  • the resin may be a copolymerized or modified type.
  • resin systems include styrene resins, acrylic resins, styrene-acrylic copolymer resins, olefin resins, chlorinated resins.
  • vinyl resins examples include vinyl resins, polyester resins, polyamide resins, polyurethane resins, polyvinyl alcohol resins, vinyl ether resins, N-vinyl resins, and styrene-butadiene resins.
  • the resin may contain a colorant for coloring the fiber and a flame retardant for making the fiber difficult to burn. When at least one of these is included, it can be easily obtained by blending them into the resin by melt kneading.
  • the mixing unit 50 the above-described fibers and the resin are mixed, and the mixing ratio thereof can be appropriately adjusted depending on the strength, use, and the like of the sheet S to be manufactured.
  • the ratio of the resin to the fibers is 5% by mass or more and 70% by mass or less, and in view of obtaining good mixing in the mixing unit 50, and the mixture in sheet form From the viewpoint of making it difficult for the resin to be detached due to the air current generated by gravity and the suction mechanism 76, it is preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less.
  • the sheet manufacturing apparatus 100 includes a moisture imparting unit 150. 2 and 3 correspond to a portion surrounded by a broken line indicated by reference numeral A in FIG. 1, and show a configuration including a pressurizing unit 160, a moisture applying unit 150, and a part of the sheet forming unit 80.
  • the moisture applying unit 150 is provided in the sheet manufacturing apparatus 100 on the downstream side of the configuration in which the web W is formed (deposition unit 60). Further, the moisture applying unit 150 is provided on the upstream side of the configuration in which the web W is heated to form the sheet S (sheet forming unit 80). In the sheet manufacturing apparatus 100 of this embodiment, the sheet forming unit 80 is provided upstream of the first binding unit 82 (sheet forming unit).
  • the moisture application unit 150 applies moisture to a part of the deposit (web W) deposited by the deposition unit 60.
  • the moisture imparting unit 150 does not impart moisture to the entire deposit, and is different from the humidity conditioning unit 78 described above that regulates the web W at least in this respect.
  • moisture-content provision part 150 provides a water
  • the mass of moisture per unit area of the web W given to the web W by the moisture applying unit 150 is, for example, per unit area of the web W of moisture given as mist in the humidity control unit 78. It is several to several tens of times the mass.
  • the amount of moisture imparted to the web W by the moisture imparting unit 150 is the type and amount of fibers and resin in the web W, the heat of evaporation of moisture, the amount of heat imparted by the heating unit (sheet forming unit 80), and the sheet S. It is set as appropriate in consideration of the mechanical strength of the given area.
  • the moisture applying unit 150 is configured by, for example, an ink jet recording type recording head 152.
  • the recording head 152 is depicted.
  • the recording head 152 may be a so-called line type head or a serial type head. In the case where the recording head 152 is a line-type head, a configuration for performing scanning of the recording head 152 is unnecessary, and the apparatus can be downsized.
  • the recording method of the recording head 152 is not particularly limited as long as moisture can be ejected as droplets from the nozzle holes of the recording head 152 to adhere the droplets to the web W.
  • a method of the recording head 152 an electrostatic suction method, a method of ejecting liquid droplets by pump pressure, a method of using a piezoelectric element, a method of heating and foaming liquid with a microelectrode, and ejecting liquid droplets, etc. Can do.
  • the moisture applying unit 150 can appropriately include configurations of a housing, a carriage mechanism of the recording head 152, various driving units, various control units, sensors, a tray, an operation panel, and the like.
  • the moisture applying unit 150 includes the on-demand type recording head 152, an arbitrary amount of moisture can be applied to an arbitrary position of the web W very accurately.
  • the moisture applying unit 150 may be configured by a dispenser (not shown) or the like. It is preferable that the moisture applying unit 150 is configured to be able to apply moisture with a free design like the recording head 152 or the dispenser. In the sheet manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, the moisture application unit 150 is configured by the recording head 152, so that it is possible to apply moisture to the web W with high positional accuracy.
  • the moisture imparted to the web W by the moisture imparting unit 150 may be water, an aqueous solution, or a dispersion using water as a medium. That is, water is preferably water, an aqueous solution, an aqueous dispersion, or the like. Furthermore, the above-mentioned cellulose nanofiber may be dispersed as an aqueous dispersion. By applying cellulose nanofibers to the web W together with water, hydrogen bonding between the fibers of the web W can be strengthened. As water, it is preferable to use pure water or ultrapure water such as ion exchange water, ultrafiltration water, reverse osmosis water, and distilled water. In particular, water obtained by sterilizing these waters by ultraviolet irradiation or addition of hydrogen peroxide is preferable because generation of mold and bacteria can be suppressed over a long period of time.
  • the moisture applying unit 150 is configured by the recording head 152 that applies moisture only from one surface of the web W.
  • the recording head 152 may be provided so that moisture can be applied to both surfaces of the web W.
  • the moisture applying unit 150 may include a plurality of recording heads 152, and may be used in combination with other configurations (such as liquid nozzles) without being limited to the recording head 152.
  • the sheet manufacturing apparatus 100 of the present embodiment includes a pressurizing unit 160.
  • the pressurizing unit 160 is provided on the downstream side of the configuration in which the web W is formed (deposition unit 60).
  • the pressurizing unit 160 is provided on the upstream side of the configuration in which the web W is heated to form the sheet S (sheet forming unit 80).
  • the pressurizing unit 160 is provided on the downstream side of the deposition unit 60 and on the upstream side of the moisture applying unit 150.
  • the pressurizing unit 160 may be provided downstream of the moisture applying unit 150 and upstream of the heating unit (first binding unit 82).
  • the pressurizing unit 160 is a pair of calendar rollers 162 and applies pressure to the web W. By applying pressure to the web W, the thickness of the web W is reduced, and the density of the web W is increased.
  • the pressure unit 160 can apply a pressure higher than the pressure applied to the web W by the first binding unit 82 (sheet forming unit 80).
  • the pressurization part 160 is not an essential structure, when the pressurization part 160 is provided in the upstream rather than the moisture provision part 150, the density of the web W is raised and the space
  • the web W is pressurized and heated in the sheet forming unit 80 to bind the fibers and the resin.
  • the resin is softened and bound to the fiber, and the moisture imparted by the moisture imparting unit 150 is evaporated. As water evaporates, hydrogen bonds are induced between the fibers.
  • the fibers are bound by the resin.
  • the thickness of the sheet S increases due to the elasticity of the fibers when the pressure is lost after passing through the sheet forming unit 80. .
  • hydrogen bonding occurs in addition to the binding by the resin, and therefore the degree of restoration of the thickness of the sheet S is smaller than that in the region to which moisture has not been applied.
  • seat S becomes high in the area
  • the amount of voids in the sheet S is smaller in the region to which moisture is applied than in the region to which moisture is not applied.
  • a relatively high density part and a relatively low density part in the sheet S can be formed.
  • a sheet S having a high density portion can be formed.
  • a relatively high density portion (region) is referred to as a “high density portion (region)”
  • a relatively low density portion (region) is referred to as a “low density portion. (Region) ".
  • the high density portion (region) of the sheet S has a small number of voids and / or a small size of the voids. Therefore, light scattering is less likely to occur in the high density portion than in the low density portion. Therefore, the high-density portion has higher light transmittance and lower light reflectance than the relatively low-density portion. For this reason, a watermark pattern can be formed on the sheet S by the high density portion (the portion to which moisture is applied) and the low density portion.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a mode in which the sheet S is manufactured by the sheet manufacturing apparatus 100 of the present embodiment.
  • moisture is imparted to the web W by the moisture imparting unit 150, a moisture imparting region 154 is formed, and the web W passes through the sheet forming unit 80 (pressure heating unit) to become a sheet S.
  • region 156 is formed in the position corresponding to the moisture provision area
  • the region to which moisture is applied becomes a high-density region 156 when the sheet S is formed, and the light transmittance can be increased.
  • region 158 can be formed in the sheet
  • such a watermark can be easily formed when the sheet S is manufactured.
  • the moisture applying unit 150 (recording head 152) is an ink jet method, the portion to which moisture is applied can be freely changed at an arbitrary timing. Therefore, a watermark can be formed on the sheet S with a free design, and the watermark design can be easily changed.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a part of a sheet manufacturing apparatus 200 according to a modified embodiment.
  • a sheet manufacturing apparatus according to a modified embodiment includes a defibrating unit that defibrates a raw material containing fibers in air, and a mixing unit that mixes the defibrated material and resin defibrated by the defibrating unit in air.
  • the sheet manufacturing apparatus 200 includes a supply unit, a manufacturing unit, and a control unit, and the manufacturing unit includes a crushing unit 12 and a defibrating unit.
  • Unit 20 classifying unit 30, sorting unit 40, first web forming unit 45, mixing unit 50, stacking unit 60, second web forming unit 70, sheet forming unit 80, cutting unit 90, , And a discharge unit 96. Since these configurations in the sheet manufacturing apparatus 200 according to the modified embodiment are the same as those in the sheet manufacturing apparatus 100 according to the above-described embodiment, detailed description will be omitted by attaching the same reference numerals. In FIG. 5, the configuration upstream of the sheet forming unit 80 is omitted.
  • a single sheet S that passes through the sheet forming unit 80 (heating unit) and the cutting unit 90 and is received by the discharge unit 96 is transferred by the feed roller 202, and the recording head 152 (moisture application) Part 150) provides moisture to a part of the sheet S. Then, the sheet S to which moisture has been applied is pressurized and heated by the hot press 204 (pressure heating unit) to form the high density region 156 in the sheet S (sheet S ′).
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a mode in which the sheet S is manufactured by the sheet manufacturing apparatus 200 according to the modified embodiment.
  • moisture is applied to the sheet S (first sheet) by the moisture application unit 150 to form a moisture application region 154, and the first sheet is pressurized and heated by the pressure heating unit (heat press 204).
  • the pressure heating unit heat press 204
  • the moisture imparting region 154 to which moisture has been imparted by the moisture imparting unit 150 (recording head 152) becomes a high density region 156 when it becomes the sheet S ′ (second sheet) and transmits light.
  • the rate can be increased.
  • the high density region 156 and the low density region 158 can be formed on the sheet S ′ (second sheet), and a watermark can be formed.
  • the sheet manufacturing apparatus 200 of the modified embodiment since the moisture applying unit 150 (recording head 152) is an ink jet system, a portion to which moisture is applied can be freely changed. Therefore, a watermark can be formed on the sheet S (first sheet) with a free design, and the watermark design can be easily changed.
  • the sheet S (first sheet) to which moisture is applied by the sheet manufacturing apparatus 200 of the modified embodiment may be a sheet having a uniform density, or a sheet in which the high density region 156 has already been formed. May be. That is, the sheet manufacturing apparatus 200 according to the modified embodiment can form the high density region 156 by applying moisture to the low density region 158. Therefore, in the sheet manufacturing apparatus 200 according to the modified embodiment, the moisture applying unit 150 may not be provided on the upstream side of the sheet forming unit 80. Further, in the sheet manufacturing apparatus 200 according to the modified embodiment, the configuration upstream of the sheet forming unit 80 can be the same as that of the sheet manufacturing apparatus 100 according to the above-described embodiment, and the moisture applying unit 150 and the pressure heating unit. You may make it have two sets of.
  • the sheet manufacturing method of the present embodiment includes a defibrating process, a mixing process, a deposition process, a moisture application process, and a sheet forming process. More specifically, in the defibrating process, the raw material containing fibers is defibrated in the air, and in the mixing process, the defibrated material and resin defibrated in the defibrating process are mixed in the air, and the deposition process Deposits the mixture mixed in the mixing step, the moisture applying step applies moisture to a part of the deposit deposited in the depositing step, for example, by an ink jet method, and the sheet forming step is a moisture applying step. The deposit to which moisture has been applied is heated under pressure to form a sheet having portions with different light transmittances.
  • the sheet manufacturing method of the present embodiment can be performed using, for example, the sheet manufacturing apparatus 100 described above.
  • the defibrating step can be performed by the defibrating unit 20 described above.
  • the mixing step can be performed by the mixing unit 50 described above.
  • the deposition process can be performed by the deposition unit 60 described above.
  • the moisture application step can be performed by the above-described moisture application unit 150.
  • the sheet forming step can be performed by the above-described sheet forming unit 80 (pressure heating unit).
  • the fiber and resin used in the sheet manufacturing method of the present embodiment are the same as those described in the section of the sheet manufacturing apparatus described above, detailed description is omitted.
  • the sheet manufacturing method of the present embodiment light scattering can be reduced in the high density region 156 in the sheet S corresponding to the moisture application region 154 of the web W.
  • the light transmittance and / or the light reflectance of the high density region 156 and the low density region 158 can be made different, and the sheet S on which the watermark is formed can be easily manufactured.
  • the sheet manufacturing method of the modified embodiment includes a defibrating step, a mixing step, a deposition step, a sheet forming step, a moisture applying step, and a pressure heating step. More specifically, in the defibrating process, the raw material containing fibers is defibrated in the air, and in the mixing process, the defibrated material and resin defibrated in the defibrating process are mixed in the air, and the deposition process Deposits the mixture mixed in the mixing step, the sheet forming step heats the deposit deposited in the deposition step to form the first sheet, and the moisture applying step forms part of the first sheet, For example, moisture is imparted by an ink jet method, and in the pressure heating step, the first sheet to which moisture has been imparted by the moisture imparting step is pressurized and heated to form a second sheet having portions having different light transmittances.
  • the sheet manufacturing method of the modified embodiment can be performed using the above-described sheet manufacturing apparatus 200, for example.
  • the defibrating step can be performed by the defibrating unit 20 described above.
  • the mixing step can be performed by the mixing unit 50 described above.
  • the deposition process can be performed by the deposition unit 60 described above.
  • the sheet forming step can be performed by the sheet forming unit 80 described above.
  • the moisture application step can be performed by the above-described moisture application unit 150.
  • the pressurizing and heating step can be performed by the above-described sheet forming unit 80 or hot press 204 (pressurizing and heating unit).
  • light scattering can be reduced in the high density region 156 of the second sheet corresponding to the moisture application region 154 of the first sheet.
  • the light transmittance and / or the light reflectance of the high density region 156 and the low density region 158 can be made different, and the second sheet on which the watermark is formed can be easily manufactured.
  • Sheet The sheet manufactured by the sheet manufacturing apparatus or the sheet manufacturing method of the above embodiment has a high density region and a low density region as described above. Such a sheet has a high-definition watermark as a result of moisture being applied, for example, by an inkjet method.
  • the sheet is formed from at least the above-described fibers and resin as a raw material and formed into a sheet shape, a board shape, a web shape, or an uneven shape.
  • the sheet in this specification can be classified into paper and non-woven fabric.
  • the paper includes, for example, a mode in which pulp or waste paper is used as a raw material and is formed into a sheet shape, and includes recording paper for writing and printing, wallpaper, wrapping paper, colored paper, drawing paper, Kent paper, and the like.
  • Non-woven fabrics are thicker than paper or have low strength. General nonwoven fabrics, fiber boards, tissue papers (cleaning tissue papers), kitchen papers, cleaners, filters, liquid (waste ink and oil) absorbents, sound absorption Materials, cushioning materials, mats, etc.
  • the raw material may be plant fibers such as cellulose, chemical fibers such as PET (polyethylene terephthalate) and polyester, and animal fibers such as wool and silk.
  • the term “homogeneous” means that, in the case of uniform dispersion or mixing, in an object that can define two or more components or two or more components, one component is relative to another component. This means that the existing positions are uniform throughout the system, or the same or substantially equal to each other in each part of the system. Further, the uniformity of coloration and the uniformity of color tone indicate that there is no color shading when the sheet is viewed in plan, and the density is uniform.
  • a part of the configuration may be omitted within a range having the characteristics and effects described in the present application, or each embodiment or modification may be combined.
  • the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects).
  • the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced.
  • the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object.
  • the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
  • additive supply Part 54 ... pipe, 56 ... blower, 60 ... deposition part, 62 ... introduction port, 70 ... second web forming part, 72 ... mesh belt, 74 ... tension roller, 76 ... suction mechanism, 78 ... humidity control part, 80 ... sheet forming part, 82 ... first binding part, 84 ... second binding part, 86 ... heating roller, 90 ... cutting , 92 ... 1st cutting part, 94 ... 2nd cutting part, 96 ... Discharging part, 100 ... Sheet manufacturing apparatus, 102 ... Manufacturing part, 140 ... Control part, 150 ... Moisture applying part, 152 ... Recording head, 154 ... Moisture application region, 156 ... high density region, 158 ... low density region, 160 ... pressurizing unit, 162 ... calender roller, 200 ... sheet manufacturing apparatus, 202 ... roller, 204 ... heat press, 206 ... tray, V ... web, W ... Web, S ... Sheet

Abstract

本発明に係るシート製造装置は繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、前解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、堆積部により堆積された堆積物の一部に、水分を付与する水分付与部と、水分付与部により水分が付与された堆積物を加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有するシートを成形するシート形成部と、を備える。

Description

シート製造装置及びシート製造方法
　本発明は、シート製造装置及びシート製造方法に関する。
　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成形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。
　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。
　特許文献１には、古紙を乾式解繊し接着剤と混合して得た層状成形体に、樹脂含浸シートを積層して熱及び圧力を加えて得られる古紙ボードが開示されている。
特開２００２－１４４３０５号公報
　ところで、紙等のシートには、透かしが形成されることがある。一般に、透かしは、紙の製造過程で、金属の押し型やダンディロールを用いて形成される。型やロールを用いて透かしを形成するため、大量の紙に同一デザインの透かしを形成することが多い。
　透かしのデザインを変更するには、型やロールを変更しなければならない。そのため、透かしのデザインの変更を行う場合には、型やロールの作成、交換等が必要となり、手間やコストがかかってしまう。また、紙に透かしを設けるための構成や工程が必要となる事情は、紙が抄造法で製造される場合でも、上記特許文献１のような乾式法で製造される場合でも同様である。
　本発明の幾つかの態様に係る目的の一つは、シートに自由なデザインで透かしを形成することができ、かつ、透かしのデザインの変更が容易なシート製造装置及びシート製造方法を提供することにある。
　本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するために為されたものであり、以下の態様又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、繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、前記解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、前記混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、前記堆積部により堆積された堆積物の一部に、水分を付与する水分付与部と、前記水分付与部により前記水分が付与された堆積物を加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有するシートを成形するシート形成部と、を備える。
　このようなシート製造装置によれば、堆積物に水分を付与して加圧加熱するだけで、水分を付与した部分に透かしを形成することができる。そのため、シートに自由なデザインで透かしを形成することができ、かつ、透かしのデザインの変更が容易である。
　本発明に係るシート製造装置において、前記堆積物を加圧する加圧部を備え、前記水分付与部は、前記加圧部により加圧された堆積物に、前記水分を付与してもよい。
　このようなシート製造装置によれば、堆積物が加圧された後に水分が付与されるため、水分が付与される領域のにじみ等が抑制される。これにより、水分が付与された部分に形成される透かしをより鮮明に形成することができる。
　本発明に係るシート製造装置の一態様は、繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、前記解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、前記混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、前記堆積部により堆積された堆積物を加熱して第１シートを成形するシート形成部と、前記第１シートの一部に、水分を付与する水分付与部と、前記水分付与部により前記水分が付与された第１シートを加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有する第２シートを成形する加圧加熱部と、を備えることを特徴とする、シート製造装置。
　このようなシート製造装置によれば、水分が付与された第１シートを加圧加熱するだけで透かしを形成することができる。そのため、第２シートに自由なデザインで透かしを形成することができ、かつ、透かしのデザインの変更が容易である。
　本発明に係るシート製造装置において、前記水分付与部は、インクジェット法により前記水分を付与してもよい。
　このようなシート製造装置によれば、高精細な透かしを高精度に形成することができる。
　本発明に係るシート製造装置において、前記水分付与部は、ナノ繊維を含む水分を付与してもよい。
　このようなシート製造装置によれば、ナノ繊維により、堆積物や第１シートに含まれる繊維間の水素結合を強めることができる。これにより、水分が付与された部分は高密度化されて光の透過率が高くなるので、透かしをより鮮明に形成することができる。
　本発明に係るシート製造方法の一態様は、繊維を含む原料を気中で解繊する解繊工程と、前記解繊工程で解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合工程と、前記混合工程で混合された混合物を堆積させる堆積工程と、前記堆積工程で堆積された堆積物の一部に、水分を付与する水分付与工程と、前記水分付与工程で前記水分が付与された堆積物を加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有するシートを成形するシート形成工程と、を含む。
　このようなシート製造方法によれば、堆積物に水分を付与して加圧加熱するだけで、水分を付与した部分に透かしを形成することができる。そのため、自由なデザインの透かしが形成されたシートを容易に製造することができ、かつ、透かしのデザインを変更してもシートを容易に製造することができる。
　本発明に係るシート製造方法の一態様は、繊維を含む原料を気中で解繊する解繊工程と、前記解繊工程で解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合工程と、前記混合工程で混合された混合物を堆積させる堆積工程と、前記堆積工程で堆積された堆積物を加熱して第１シートを成形するシート形成工程と、前記第１シートの一部に、水分を付与する水分付与工程と、前記水分付与工程により前記水分が付与された第１シートを加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有する第２シートを成形する加圧加熱工程と、を含むことを特徴とする、シート製造方法。
　このようなシート製造方法によれば、水分が付与された第１シートを加圧加熱するだけで、透かしを形成することができる。そのため、自由なデザインの透かしが形成された第２シートを容易に製造することができ、かつ、透かしのデザインを変更しても第２シートを容易に製造することができる。
本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。 図１の符号Ａで示した破線で囲まれた部分の拡大模式図。 図１の符号Ａで示した破線で囲まれた部分の拡大模式図。 実施形態のシート製造装置によるシートの製造の一例を示す模式図。 変形実施形態のシート製造装置の一例を示す模式図。 変形実施形態のシート製造装置によるシートの製造の一例を示す模式図。
　以下に本発明の幾つかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
　本実施形態のシート製造装置は、繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、堆積部により堆積された堆積物の一部に、例えばインクジェット法により、水分を付与する水分付与部と、水分付与部により前記水分が付与された堆積物を加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有するシートを成形するシート形成部と、を備える。
　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、大気中（空気中）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（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）等の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、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、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、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、第１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選別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、大気中（空気中）等の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．繊維
　本実施形態のシート製造装置１００において、繊維は原料の一部として使用される。係る繊維としては、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）などが挙げられるが、繊維間に水素結合が形成される繊維であればよい。更に詳しくは、繊維としては、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。さらに繊維は、各種の表面処理が施されていてもよい。
　本実施形態のシートに含まれる繊維は、独立した１本の繊維としたときに、その平均的な直径（断面が円でない場合には長手方向に垂直な方向の長さのうち、最大のもの、又は、断面の面積と等しい面積を有する円を仮定したときの当該円の直径（円相当径））が、平均で、１μｍ以上１０００μｍ以下である。
　本実施形態のシートに含まれる繊維の長さは、特に限定されないが、独立した１本の繊維として、その繊維の長手方向に沿った長さは、１μｍ以上５ｍｍ以下である。また、繊維の平均の長さは、長さ加重平均繊維長として、２０μｍ以上３６００μｍ以下である。さらに、繊維の長さは、ばらつき（分布）を有してもよい。
　本明細書では、繊維というときには、繊維１本のことを指す場合と、複数の繊維の集合体（例えば綿のような状態）のことを指す場合とがある。繊維は、被解繊物を解繊処理することにより繊維状に解きほぐされた繊維（解繊物）であってもよい。ここで被解繊物としては、例えば、パルプシート、紙、古紙、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、段ボールなどの、繊維が絡み合い又は結着されたものを指す。また、本明細書において、被解繊物は、本実施形態のシート若しくは使用後の該シート（古シート）であってもよい。また、被解繊物には、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、金属からなる繊維等（有機繊維、無機繊維、有機無機複合繊維）が含まれてもよい。
　１．３．添加物
　本実施形態のシート製造装置１００では、添加物供給部５２から樹脂を含む添加物が供給される。すなわち添加物供給部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。添加物が供給された時点では、複数の繊維は結着されていない。添加物の樹脂は、シート形成部８０を通過する際に溶融又は軟化して、複数の繊維を結着させる。
　本実施形態では、添加物供給部５２から供給される添加物は、例えば、樹脂粒子の表面の少なくとも一部が無機微粒子で覆われた複合体（粒子）であってもよい。また、複合体は、単独または適宜他の物質と混合して用いてもよい。さらに添加物は、ナノ繊維を含んでもよい。ナノ繊維としては、セルロースナノファイバーを例示することができる。セルロースナノファイバーは、植物繊維（セルロース繊維）を細かく解きほぐしたものであり、例えば、数ｎｍ～数十ｎｍの太さを有している。添加物にナノ繊維が配合されると、繊維間に水分が付与され、これが蒸発（乾燥）する際に、ナノ繊維により被解繊物の繊維間の水素結合を強めることができる。
　本実施形態のシート製造装置１００では、樹脂は、添加物供給部５２から供給され、混合部５０、堆積部６０を通過する際に、摩擦帯電作用を受ける。そして、帯電した樹脂は、繊維に付着するとともに、繊維とともにメッシュベルト７２に堆積され、ウェブＷとなった状態においても繊維に付着（静電的に吸着）する。
　樹脂（樹脂粒子の成分）の種類としては、天然樹脂、合成樹脂のいずれでもよく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。本実施形態のシート製造装置１００においては、樹脂は、常温で固体である方が好ましく、シート形成部８０における熱によって繊維を結着することに鑑みれば熱可塑性樹脂がより好ましい。
　天然樹脂としては、ロジン、ダンマル、マスチック、コーパル、琥珀、シェラック、麒麟血、サンダラック、コロホニウムなどが挙げられ、これらを単独又は適宜混合したものが挙げられ、また、これらは適宜変性されていてもよい。
　合成樹脂のうち熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
　また、合成樹脂のうち熱可塑性樹脂としては、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、などが挙げられる。
　また、樹脂は、共重合体化や変性を行った種のものでもよく、このような樹脂の系統としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン－アクリル系共重合樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ－ビニル系樹脂、スチレン－ブタジエン系樹脂等が挙げられる。
　なお、樹脂には、繊維を着色するための着色剤や、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。これらの少なくとも一種を含む場合には、樹脂にこれらを溶融混練により配合することで容易に得ることができる。
　混合部５０において、上述の繊維と樹脂とが混ぜ合されるが、それらの混合比率は、製造されるシートＳの強度、用途等により適宜調節されることができる。製造されるシートＳがコピー用紙等の事務用途であれば、繊維に対する樹脂の割合は、５質量％以上７０質量％以下であり、混合部５０において良好な混合を得る観点、及び混合物をシート状に成形した場合に、重力及びサクション機構７６による気流によって樹脂が脱離しにくくする観点からは、５質量％以上５０質量％以下が好ましい。
　１．４．水分付与部
　本実施形態のシート製造装置１００は、水分付与部１５０を有する。図２及び図３は、図１の符号Ａで示した破線で囲まれた部分に相当し、加圧部１６０、水分付与部１５０及びシート形成部８０の一部を含む構成を示している。
　水分付与部１５０は、シート製造装置１００において、ウェブＷが形成される構成（堆積部６０）よりも下流側に設けられる。また、水分付与部１５０は、ウェブＷが加熱されてシートＳとされる構成（シート形成部８０）よりも上流側に設けられる。本実施形態のシート製造装置１００では、シート形成部８０の第１結着部８２（シート形成部）の上流に設けられている。
　水分付与部１５０は、堆積部６０により堆積された堆積物（ウェブＷ）の一部に水分を付与する。水分付与部１５０は、堆積物の全体に対して水分を付与するものではなく、少なくともこの点でウェブＷを調湿する上述の調湿部７８とは相違している。また、水分付与部１５０は、水分を付与するものであり、調湿部７８で付与される水とは量及び液滴径が異なっている。より具体的には、水分付与部１５０によりウェブＷに付与される、ウェブＷの単位面積当たりの水分の質量は、調湿部７８で例えばミストとして付与される水分のウェブＷの単位面積当たりの質量の数倍から数十倍である。
　水分付与部１５０によりウェブＷに付与される水分の量は、ウェブＷにおける繊維及び樹脂の種類や量、水分の蒸発熱、加熱部（シート形成部８０）によって与えられる熱量、シートＳとなった際の付与した領域の機械的強度等を勘案して適宜に設定される。
　水分付与部１５０は、例えば、インクジェット記録方式の記録ヘッド１５２により構成される。図２及び図３の例では、記録ヘッド１５２が描かれている。記録ヘッド１５２は、いわゆるライン型のヘッドであってもよいし、シリアル型のヘッドであってもよい。記録ヘッド１５２がライン型のヘッドである場合には、記録ヘッド１５２の走査を行うための構成が不要となり装置の小型化が可能となる場合がある。
　記録ヘッド１５２の記録方式は、記録ヘッド１５２のノズル孔から水分を液滴として吐出して該液滴をウェブＷに付着させることができれば、特に制限されない。例えば、記録ヘッド１５２の方式としては、静電吸引方式、ポンプ圧力により液滴を噴射させる方式、圧電素子を用いる方式、液体を微小電極で加熱発泡させ液滴を噴射させる方式、などを挙げることができる。水分付与部１５０は、記録ヘッド１５２の他に、筐体、記録ヘッド１５２のキャリッジ機構、各種駆動部、各種制御部、センサー類、トレイ、操作パネル等の構成を適宜含むことができる。
　水分付与部１５０がオンデマンド型の記録ヘッド１５２により構成されることにより、ウェブＷの任意の位置に、任意の量の水分を非常に正確に付与することができる。水分付与部１５０は、記録ヘッド１５２以外にも、図示しないディスペンサー等によって構成されてもよい。水分付与部１５０は、記録ヘッド１５２やディスペンサーのように、自由なデザインで水分を付与することができるよう構成されることが好ましい。本実施形態のシート製造装置１００では、水分付与部１５０が、記録ヘッド１５２によって構成されるため、ウェブＷに対して、位置精度高く水分を付与することができる。
　水分付与部１５０によってウェブＷに付与される水分は、水、及び、水溶液、及び、水を媒体とした分散体のいずれであってもよい。すなわち、水は、水、水溶液、水分散液等であることが好ましい。さらに水分散液としては上述のセルロースナノファイバーが分散されていても良い。セルロースナノファイバーが水とともにウェブＷに付与されることで、ウェブＷの繊維間の水素結合を強めることができる。また、水としては、イオン交換水、限外ろ過水、逆浸透水、蒸留水などの純水又は超純水を用いることが好ましい。特にこれらの水を紫外線照射又は過酸化水素添加などにより滅菌処理した水は、長期間に亘りカビやバクテリアの発生を抑制することができるので好ましい。
　本実施形態のシート製造装置１００では、水分付与部１５０は、ウェブＷの片側の面からのみ水分を付与する記録ヘッド１５２により構成されている。しかし、図示しないが、記録ヘッド１５２は、ウェブＷの両面に水分を付与できるように設けられてもよい。さらに、水分付与部１５０は、複数の記録ヘッド１５２を有してもよく、また、記録ヘッド１５２に限らず他の構成（液体ノズル等）を併用してもよい。
　１．５．加圧部
　図２及び図３に示すように、本実施形態のシート製造装置１００は、加圧部１６０を有している。加圧部１６０は、シート製造装置１００において、ウェブＷが形成される構成（堆積部６０）よりも下流側に設けられる。また、加圧部１６０は、ウェブＷが加熱されてシートＳとされる構成（シート形成部８０）よりも上流側に設けられる。図２に示すシート製造装置１００では、加圧部１６０は、堆積部６０よりも下流側であって水分付与部１５０よりも上流側に設けられている。なお、図３に示すように、加圧部１６０は、水分付与部１５０よりも下流側であって加熱部（第１結着部８２）よりも上流側に設けられてもよい。
　加圧部１６０は、一対のカレンダーローラー１６２であり、ウェブＷに対して圧力を印加する。ウェブＷに圧力が印加されることにより、ウェブＷの厚さが小さくなり、ウェブＷの密度が高められる。加圧部１６０は、第１結着部８２（シート形成部８０）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。
　加圧部１６０は、必須の構成ではないが、加圧部１６０が水分付与部１５０よりも上流側に設けられることにより、ウェブＷの密度を高め、繊維間の空隙が狭くなる。これにより、水分付与部１５０によって付与される水分が、ウェブＷの平面でにじむ（濡れ拡がる）ことを抑制することができる。これにより、水分付与部１５０によって付与される水分が拡がりにくくなり、よりエッジのシャープな水分付与領域１５４を形成することができ、形成される透かしのコントラストを高めることができる。
　１．６．水分の付与による効果
　水分は、ウェブＷに付与された際に、ウェブＷを構成する繊維や樹脂を濡らす。ウェブＷの水分が付与された部分では、加熱部（シート形成部８０）によって加圧加熱されて水分が蒸発する際に、繊維間の水素結合を誘発する。これにより、ウェブＷの水分が付与された部分は、水分が付与されない部分よりも高密度化される。
　ウェブＷは、シート形成部８０において、加圧加熱され、繊維と樹脂とが結着される。シート形成部８０では、樹脂を軟化させて繊維と結着させるとともに、水分付与部１５０によって付与された水分を蒸発させる。水分が蒸発する際、繊維間に水素結合が誘発される。シート形成部８０において樹脂による繊維間の結着が生じるが、繊維は弾力性を有するため、シート形成部８０を通過した後、加圧力がなくなると、繊維の弾力によってシートＳの厚さが増す。ここで、水分が付与された領域では樹脂による結着の他に、水素結合が生じるため、シートＳの厚さの復元の度合いが、水分が付与されていない領域よりも小さくなる。すなわち、水分が付与された領域は、水分が付与されない領域よりも、シートＳの密度が高くなる。換言すると、水分が付与された領域では、水分が付与されない領域よりも、シートＳにおける空隙の量が少なくなる。
　ウェブＷの一部に水分が付与された状態で、加圧加熱部（シート形成部８０）を経てシートＳとなると、シートＳにおいて、相対的に密度の高い部分と相対的に密度の低い部分とを形成することができる。本実施形態のシート製造装置１００では、高密度部分を有するシートＳを形成することができる。
　なお、本明細書では、シートＳにおいて、相対的に密度の高い部分（領域）のことを「高密度部分（領域）」、相対的に密度の低い部分（領域）のことを「低密度部分（領域）」と称することがある。
　シートＳの高密度部分（領域）は、空隙の数が少ない、及び／又は、空隙の大きさが小さい。そのため、高密度部分では、低密度部分よりも光の散乱が生じにくい。したがって、高密度部分では、相対的に低密度部分よりも、光の透過率が高く、光の反射率が低くなる。このようなことから、高密度部分（水分を付与した部分）及び低密度部分によって、シートＳに透かし模様を形成することができる。
　図４は、本実施形態のシート製造装置１００によってシートＳが製造される態様の一例を示す模式図である。図４は、ウェブＷに、水分付与部１５０により水分が付与され、水分付与領域１５４が形成され、ウェブＷがシート形成部８０（加圧加熱部）を経ることにより、シートＳとなり、ウェブＷの水分付与領域１５４に対応する位置に、高密度領域１５６が形成され、切断部９０によって切断される様子を示している。
　図４に示すように、水分が付与された領域は、シートＳとなった際に高密度領域１５６となり、光の透過率を大きくすることができる。これにより、シートＳに高密度領域１５６及び低密度領域１５８を形成することができ、透かしを形成することができる。本実施形態のシート製造装置１００では、このような透かしを、シートＳの製造時に容易に形成することができる。また、本実施形態のシート製造装置１００によれば、水分付与部１５０（記録ヘッド１５２）がインクジェット方式であるため水分を付与する部分を任意のタイミングで自由に変更することができる。したがって、シートＳに自由なデザインで透かしを形成することができ、かつ、透かしのデザインの変更が容易である。
　１．７．変形実施形態
　図５は、変形実施形態に係るシート製造装置２００の一部を示す模式図である。変形実施形態に係るシート製造装置は、繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、堆積部により堆積された堆積物を加熱して第１シートを成形するシート形成部と、第１シートの一部に、例えばインクジェット法により、水分を付与する水分付与部と、水分付与部により前記水分が付与された第１シートを加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有する第２シートを成形する加圧加熱部と、を備える。
　変形実施形態に係るシート製造装置２００は、上記実施形態のシート製造装置１００と同様に、供給部と、製造部と、制御部と、を備え、製造部は、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、排出部９６と、を有している。変形実施形態に係るシート製造装置２００におけるこれらの構成は、上記実施形態のシート製造装置１００と同様であるため、同様の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。また、図５では、シート形成部８０よりも上流側の構成については省略して示してある。
　シート製造装置２００では、シート形成部８０（加熱部）及び切断部９０を通過して排出部９６に受けられた単票のシートＳを、送りローラー２０２により移送して、記録ヘッド１５２（水分付与部１５０）によりシートＳの一部に水分を付与する。そして水分が付与されたシートＳを熱プレス２０４（加圧加熱部）によって加圧加熱して、シートＳ（シートＳ’）に高密度領域１５６を形成する。
　図６は、変形実施形態に係るシート製造装置２００によってシートＳが製造される態様の一例を示す模式図である。図６は、シートＳ（第１シート）に、水分付与部１５０により水分が付与され、水分付与領域１５４が形成され、第１シートが加圧加熱部（熱プレス２０４）により、加圧加熱され、シートＳ’（第２シート）の水分付与領域１５４に対応する位置に、高密度領域１５６が形成される様子を示している。
　図６に示すように、水分付与部１５０（記録ヘッド１５２）により水分が付与された水分付与領域１５４は、シートＳ’（第２シート）となった際に高密度領域１５６となり、光の透過率を大きくすることができる。これにより、シートＳ’（第２シート）に高密度領域１５６及び低密度領域１５８を形成することができ、透かしを形成することができる。変形実施形態のシート製造装置２００によれば、水分付与部１５０（記録ヘッド１５２）がインクジェット方式であるため水分を付与する部分を自由に変更することができる。したがって、シートＳ（第１シート）に自由なデザインで透かしを形成することができ、かつ、透かしのデザインの変更が容易である。
　変形実施形態のシート製造装置２００により水分が付与されるシートＳ（第１シート）は、一様な密度を有するシートであってもよいし、既に高密度領域１５６が形成されているシートであってもよい。すなわち、変形実施形態のシート製造装置２００は、低密度領域１５８に対して水分を付与することにより、高密度領域１５６を形成することができる。したがって、変形実施形態のシート製造装置２００において、シート形成部８０よりも上流側には、水分付与部１５０を有さなくてもよい。また、変形実施形態のシート製造装置２００において、シート形成部８０よりも上流側の構成は、上述の実施形態のシート製造装置１００と同様にすることができ、水分付与部１５０及び加圧加熱部の組を２つ有するようにしてもよい。
　２．シート製造方法
　本実施形態のシート製造方法は、解繊工程と、混合工程と、堆積工程と、水分付与工程と、シート形成工程と、を含む。より詳細には、解繊工程は、繊維を含む原料を気中で解繊し、混合工程は、解繊工程で解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合し、堆積工程は、混合工程で混合された混合物を堆積させ、水分付与工程は、堆積工程で堆積された堆積物の一部に、例えばインクジェット法により、水分を付与し、シート形成工程は、水分付与工程で水分が付与された堆積物を加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有するシートを成形する。
　本実施形態のシート製造方法は、例えば、上述のシート製造装置１００を用いて行うことができる。解繊工程は、上述の解繊部２０により行うことができる。混合工程は、上述の混合部５０により行うことができる。堆積工程は、上述の堆積部６０により行うことができる。水分付与工程は、上述の水分付与部１５０により行うことができる。シート形成工程は、上述のシート形成部８０（加圧加熱部）により行うことができる。また、本実施形態のシート製造方法で使用する繊維及び樹脂は、上述のシート製造装置の項で述べたと同様であるため、詳細な説明を省略する。
　本実施形態のシート製造方法によれば、ウェブＷの水分付与領域１５４に対応するシートＳにおける高密度領域１５６において、光の散乱を小さくすることができる。これにより、高密度領域１５６及び低密度領域１５８による光の透過率及び／又は光の反射率を異ならせることができ、透かしが形成されたシートＳを容易に製造することができる。
　また、変形実施形態のシート製造方法は、解繊工程と、混合工程と、堆積工程と、シート形成工程と、水分付与工程と、加圧加熱工程と、を含む。より詳細には、解繊工程は、繊維を含む原料を気中で解繊し、混合工程は、解繊工程で解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合し、堆積工程は、混合工程で混合された混合物を堆積させ、シート形成工程は、堆積工程で堆積された堆積物を加熱して第１シートを成形し、水分付与工程は、第１シートの一部に、例えばインクジェット法により、水分を付与し、加圧加熱工程は、水分付与工程により水分が付与された第１シートを加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有する第２シートを成形する。
　変形実施形態のシート製造方法は、例えば、上述のシート製造装置２００を用いて行うことができる。解繊工程は、上述の解繊部２０により行うことができる。混合工程は、上述の混合部５０により行うことができる。堆積工程は、上述の堆積部６０により行うことができる。シート形成工程は、上述のシート形成部８０により行うことができる。水分付与工程は、上述の水分付与部１５０により行うことができる。加圧加熱工程は、上述のシート形成部８０や熱プレス２０４（加圧加熱部）により行うことができる。
　変形実施形態のシート製造方法によれば、第１シートの水分付与領域１５４に対応する第２シートにおける高密度領域１５６において、光の散乱を小さくすることができる。これにより、高密度領域１５６及び低密度領域１５８による光の透過率及び／又は光の反射率を異ならせることができ、透かしが形成された第２シートを容易に製造することができる。
　３．シート
　上記実施形態のシート製造装置、又はシート製造方法によって製造されるシートは、上述の通り、高密度領域と低密度領域とを有する。係るシートは、例えばインクジェット法によって水分が付与される結果、高精細な透かしを有する。
　シートとしては、少なくとも上述の繊維及び樹脂を原料とし、シート状、ボード状、ウェブ状、又は凹凸を有する形状に成形したものである。本明細書におけるシートとは、紙と不織布に分類できる。紙は、例えば、パルプや古紙を原料とし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あり、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、緩衝材、マットなどを含む。なお、不織布の場合には、繊維と繊維との間の間隔が広い（シートの密度が小さい）。これに対して紙は、繊維と繊維との間の間隔が狭い（シートの密度が大きい）。また、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。
　４．その他の事項
　本明細書において、「均一」との文言は、均一な分散や混合という場合には、２種以上又は２相以上の成分を定義できる物体において、１つの成分の他の成分に対する相対的な存在位置が、系全体において一様、又は系の各部分において互いに同一若しくは実質的に等しいことを指す。また、着色の均一性や色調の均一性は、シートを平面視したときに色の濃淡がなく、一様な濃度であることを指す。
　本明細書において、「均一」「同じ」「等間隔」など、密度、距離、寸法などが等しいことを意味する言葉を用いている。これらは、等しいことが望ましいが、完全に等しくすることは難しいため、誤差やばらつきなどの累積で値が等しくならずにずれるのも含むものとする。
　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（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…管、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、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、１５０…水分付与部、１５２…記録ヘッド、１５４…水分付与領域、１５６…高密度領域、１５８…低密度領域、１６０…加圧部、１６２…カレンダーローラー、２００…シート製造装置、２０２…ローラー、２０４…熱プレス、２０６…トレイ、Ｖ…ウェブ、Ｗ…ウェブ、Ｓ…シート

Claims (7)

  1. 　繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、
    　前記解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、
    　前記混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、
    　前記堆積部により堆積された堆積物の一部に、水分を付与する水分付与部と、
    　前記水分付与部により前記水分が付与された堆積物を加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有するシートを成形するシート形成部と、を備えることを特徴とする、シート製造装置。
  2. 　前記堆積物を加圧する加圧部を備え、
    　前記水分付与部は、前記加圧部により加圧された堆積物に、前記水分を付与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. 　繊維を含む原料を気中で解繊する解繊部と、
    　前記解繊部により解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合部と、
    　前記混合部により混合された混合物を堆積させる堆積部と、
    　前記堆積部により堆積された堆積物を加熱して第１シートを成形するシート形成部と、
    　前記第１シートの一部に、水分を付与する水分付与部と、
    　前記水分付与部により前記水分が付与された第１シートを加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有する第２シートを成形する加圧加熱部と、を備えることを特徴とする、シート製造装置。
  4. 　前記水分付与部は、インクジェット法により前記水分を付与することを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のシート製造装置。
  5. 　前記水分付与部は、ナノ繊維を含む水分を付与することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のシート製造装置。
  6. 　繊維を含む原料を気中で解繊する解繊工程と、
    　前記解繊工程で解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合工程と、
    　前記混合工程で混合された混合物を堆積させる堆積工程と、
    　前記堆積工程で堆積された堆積物の一部に、水分を付与する水分付与工程と、
    　前記水分付与工程で前記水分が付与された堆積物を加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有するシートを成形するシート形成工程と、を含むことを特徴とする、シート製造方法。
  7. 　繊維を含む原料を気中で解繊する解繊工程と、
    　前記解繊工程で解繊された解繊物と樹脂とを、気中で混合する混合工程と、
    　前記混合工程で混合された混合物を堆積させる堆積工程と、
    　前記堆積工程で堆積された堆積物を加熱して第１シートを成形するシート形成工程と、
    　前記第１シートの一部に、水分を付与する水分付与工程と、
    　前記水分付与工程により前記水分が付与された第１シートを加圧加熱して、光透過率の異なる部分を有する第２シートを成形する加圧加熱工程と、を含むことを特徴とする、シート製造方法。
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