JP7172518B2 - 繊維体堆積装置およびシート製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、繊維体堆積成装置およびシート製造装置に関する。

従来、シート製造装置においては、繊維を含む原料を水に投入し、主に機械的作用により離解して、抄き直す、いわゆる湿式方式が採用されている。このような湿式方式のシート製造装置は、大量の水が必要であり、装置が大きくなる。さらに、水処理施設の整備のメンテナンスに手間がかかる上、乾燥工程に係るエネルギーが大きくなる。

そこで、小型化、省エネルギーのために、水を極力利用しない乾式によるシート製造装置が提案されている。例えば特許文献１には、原料を乾式で解繊し、その解繊物を堆積させ、シート状に成形する装置が開示されている。この装置では、解繊物を堆積させる堆積部は、ハウジングと、ハウジング内に設けられ、多孔質体で構成された円筒状のスクリーンと、スクリーンの内側で回転する回転体とを有している。スクリーン内に供給された解繊物は、回転体の回転によりスクリーン内でほぐされながらスクリーンを通過して気中に分散されベルト上に堆積する。これにより、ウェブが形成される。

また、特許文献１に記載されている装置では、ベルトへの堆積を促進させるために、吸引部でハウジング内を吸引しながら堆積を行っている。このため、ハウジングに、内外を連通する通気口を設け、通気口から吸引部に向う気流が形成される。

特開昭４８－３６４６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている装置では、ハウジングに通気口が設けられており、ハウジングとスクリーンとの間の空間に空気を供給しながら堆積を行う構成である。このため、スクリーンを通過し分散された解繊物は、上記気流の影響でベルト上の所望の位置に堆積されないことがある。その結果、ウェブに厚さムラが生じることがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下のものとして実現することが可能である。

本発明の繊維体堆積装置は、繊維を含む材料を分散させる分散部と、
分散された前記材料を堆積させるベルトと、
前記ベルトの前記分散部と反対側に設けられた吸引部と、を備え、
前記分散部は、スクリーンを有する収容部と、前記収容部に前記材料を供給する供給部と、前記収容部内に設けられ、前記収容部内に供給された前記材料を撹拌する１つの回転体と、を有し、
前記収容部は、前記収容部の内外と連通し、前記スクリーンとは異なる位置に、前記回転体の回転軸の延在方向に沿って設けられている複数の連通口を有し、
前記複数の連通口は、開口面の法線方向から見たとき、前記回転体の回転軸とずれた位置に設けられていることを特徴とする。

本発明のシート製造装置は、本発明の繊維体堆積装置と、
前記繊維体堆積装置によって形成されたウェブをシート状に成形する成形部と、を備えることを特徴とする。

図１は、本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置の第１実施形態を示す概略側面図である。 図２は、図１に示す分散部および第２ウェブ形成部を示す斜視図である。 図３は、図２中のＡ－Ａ線断面図である。 図４は、図２中矢印Ｂ方向から見た図である。 図５は、本発明の繊維体堆積装置の第２実施形態が備える分散部を上側から見た図である。 図６は、本発明の繊維体堆積装置の第３実施形態が備える分散部の断面図である。 図７は、本発明の繊維体堆積装置の第４実施形態が備える分散部の断面図である。 図８は、本発明の繊維体堆積装置の第５実施形態が備える分散部の断面図である。 図９は、本発明の繊維体堆積装置が備える分散部の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置の第１実施形態を示す概略側面図である。図２は、図１に示す分散部および第２ウェブ形成部を示す斜視図である。図３は、図２中のＡ－Ａ線断面図である。図４は、図２中矢印Ｂ方向から見た図である。図９は、本発明の繊維体堆積装置が備える分散部の変形例を示す断面図である。

なお、以下では、説明の便宜上、図１および図２に示すように、互いに直交する３軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とする。また、ｘ軸とｙ軸を含むｘｙ平面が水平となっており、ｚ軸が鉛直となっている。また、各軸の矢印が向いた方向を「＋」、その反対方向を「－」と言う。また、図１および図２の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１中の左側を「上流側」、右側を「下流側」と言う。

図１および図２に示すように、シート製造装置１００は、繊維体堆積装置１０と、シート成形部２０と、切断部２１と、ストック部２２と、回収部２７と、を備えている。また、繊維体堆積装置１０は、原料供給部１１と、粗砕部１２と、解繊部１３と、選別部１４と、第１ウェブ形成部１５と、細分部１６と、混合部１７と、分散部１８と、第２ウェブ形成部１９と、制御部２８と、を備えている。

また、図１および図２に示すように、シート製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６とを備えている。その他、シート製造装置１００は、ブロアー１７３と、ブロアー２６１と、ブロアー２６２と、ブロアー２６３とを備えている。

また、シート製造装置１００では、原料供給工程と、粗砕工程と、解繊工程と、選別工程と、第１ウェブ形成工程と、分断工程と、混合工程と、分散工程と、第２ウェブ形成工程と、シート成形工程と、切断工程とがこの順に実行される。

以下、各部の構成について説明する。
図１に示すように、原料供給部１１は、粗砕部１２に原料Ｍ１を供給する原料供給工程を行なう部分である。この原料Ｍ１としては、セルロース繊維を含む繊維含有物からなるシート状材料を用いることができる。なお、セルロース繊維とは、化合物としてのセルロースを主成分とし繊維状をなすものであればよく、セルロースの他に、ヘミセルロース、リグニンを含むものであってもよい。また、原料Ｍ１は、織布、不織布等、形態は問わない。また、原料Ｍ１は、例えば、古紙を解繊して再生、製造されたリサイクルペーパーや、合成紙のユポ紙（登録商標）であってもよいし、リサイクルペーパーでなくてもよい。また、本実施形態では、原料Ｍ１は、使用済みまたは不要となった古紙である。

粗砕部１２は、原料供給部１１から供給された原料Ｍ１を大気中等の気中で粗砕する粗砕工程を行なう部分である。粗砕部１２は、一対の粗砕刃１２１と、シュート１２２とを有している。

一対の粗砕刃１２１は、互いに反対方向に回転することにより、これらの間で原料Ｍ１を粗砕して、すなわち、裁断して粗砕片Ｍ２にすることができる。粗砕片Ｍ２の形状や大きさは、解繊部１３における解繊処理に適しているのが好ましく、例えば、１辺の長さが１００ｍｍ以下の小片であるのが好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下の小片であるのがより好ましい。

シュート１２２は、一対の粗砕刃１２１の下方に配置され、例えば漏斗状をなすものとなっている。これにより、シュート１２２は、粗砕刃１２１によって粗砕されて落下してきた粗砕片Ｍ２を受けることができる。

また、シュート１２２の上方には、加湿部２３１が一対の粗砕刃１２１に隣り合って配置されている。加湿部２３１は、シュート１２２内の粗砕片Ｍ２を加湿するものである。この加湿部２３１は、水分を含む図示しないフィルターを有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を粗砕片Ｍ２に供給する気化式、特に、温風気化式の加湿器で構成されている。加湿空気が粗砕片Ｍ２に供給されることにより、粗砕片Ｍ２が静電気によってシュート１２２等に付着するのを抑制することができる。

シュート１２２は、管２４１を介して、解繊部１３に接続されている。シュート１２２に集められた粗砕片Ｍ２は、管２４１を通過して、解繊部１３に搬送される。

解繊部１３は、粗砕片Ｍ２を気中で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程を行なう部分である。この解繊部１３での解繊処理により、粗砕片Ｍ２から解繊物Ｍ３を生成することができる。ここで「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる粗砕片Ｍ２を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。そして、この解きほぐされたものが解繊物Ｍ３となる。解繊物Ｍ３の形状は、線状や帯状である。また、解繊物Ｍ３同士は、絡み合って塊状となった状態、すなわち、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１３は、例えば本実施形態では、高速回転するローターと、ローターの外周に位置するライナーとを有するインペラーミルで構成されている。解繊部１３に流入してきた粗砕片Ｍ２は、ローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。

また、解繊部１３は、ローターの回転により、粗砕部１２から選別部１４に向かう空気の流れ、すなわち、気流を発生させることができる。これにより、粗砕片Ｍ２を管２４１から解繊部１３に吸引することができる。また、解繊処理後、解繊物Ｍ３を、管２４２を介して選別部１４に送り出すことができる。

管２４２の途中には、ブロアー２６１が設置されている。ブロアー２６１は、選別部１４に向かう気流を発生させる気流発生装置である。これにより、選別部１４への解繊物Ｍ３の送り出しが促進される。

選別部１４は、解繊物Ｍ３を、繊維の長さの大小によって選別する選別工程を行なう部分である。選別部１４では、解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１と、第１選別物Ｍ４－１よりも大きい第２選別物Ｍ４－２とに選別される。第１選別物Ｍ４－１は、その後のシートＳの製造に適した大きさのものとなっている。その平均長さは、１μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましい。一方、第２選別物Ｍ４－２は、例えば、解繊が不十分なものや、解繊された繊維同士が過剰に凝集したもの等が含まれる。

選別部１４は、ドラム部１４１と、ドラム部１４１を収納するハウジング部１４２とを有する。

ドラム部１４１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。このドラム部１４１には、解繊物Ｍ３が流入してくる。そして、ドラム部１４１が回転することにより、網の目開きよりも小さい解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１として選別され、網の目開き以上の大きさの解繊物Ｍ３は、第２選別物Ｍ４－２として選別される。

第１選別物Ｍ４－１は、ドラム部１４１から落下する。
一方、第２選別物Ｍ４－２は、ドラム部１４１に接続されている管２４３に送り出される。管２４３は、ドラム部１４１と反対側、すなわち、上流側が管２４１に接続されている。この管２４３を通過した第２選別物Ｍ４－２は、管２４１内で粗砕片Ｍ２と合流して、粗砕片Ｍ２とともに解繊部１３に流入する。これにより、第２選別物Ｍ４－２は、解繊部１３に戻されて、粗砕片Ｍ２とともに解繊処理される。

また、ドラム部１４１からの第１選別物Ｍ４－１は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する第１ウェブ形成部１５に向かう。第１ウェブ形成部１５は、第１選別物Ｍ４－１から第１ウェブＭ５を形成する第１ウェブ形成工程を行なう部分である。第１ウェブ形成部１５は、メッシュベルト１５１と、３つの張架ローラー１５２と、吸引部１５３とを有している。

メッシュベルト１５１は、無端ベルトであり、第１選別物Ｍ４－１が堆積する。このメッシュベルト１５１は、３つの張架ローラー１５２に掛け回されている。そして、張架ローラー１５２の回転駆動により、メッシュベルト１５１上の第１選別物Ｍ４－１は、下流側に搬送される。

第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の目開き以上の大きさとなっている。これにより、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の通過が規制され、よって、メッシュベルト１５１上に堆積することができる。また、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１上に堆積しつつ、メッシュベルト１５１ごと下流側に搬送されるため、層状の第１ウェブＭ５として形成される。

また、第１選別物Ｍ４－１には、例えば塵や埃等が混在しているおそれがある。塵や埃は、例えば、粗砕や解繊によって生じることがある。そして、このような塵や埃は、後述する回収部２７に回収されることとなる。

吸引部１５３は、メッシュベルト１５１の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト１５１を通過した塵や埃を空気ごと吸引することができる。

また、吸引部１５３は、管２４４を介して、回収部２７に接続されている。吸引部１５３で吸引された塵や埃は、回収部２７に回収される。

回収部２７には、管２４５がさらに接続されている。また、管２４５の途中には、ブロアー２６２が設置されている。このブロアー２６２の作動により、吸引部１５３で吸引力を生じさせることができる。これにより、メッシュベルト１５１上における第１ウェブＭ５の形成が促進される。この第１ウェブＭ５は、塵や埃等が除去されたものとなる。また、塵や埃は、ブロアー２６２の作動により、管２４４を通過して、回収部２７まで到達する。

ハウジング部１４２は、加湿部２３２と接続されている。加湿部２３２は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１４２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、第１選別物Ｍ４－１を加湿することができ、よって、第１選別物Ｍ４－１がハウジング部１４２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

選別部１４の下流側には、加湿部２３５が配置されている。加湿部２３５は、水を噴霧する超音波式加湿器で構成されている。これにより、第１ウェブＭ５に水分を供給することができ、よって、第１ウェブＭ５の水分量が調整される。この調整により、静電力による第１ウェブＭ５のメッシュベルト１５１への吸着を抑制することができる。これにより、第１ウェブＭ５は、メッシュベルト１５１が張架ローラー１５２で折り返される位置で、メッシュベルト１５１から容易に剥離される。

加湿部２３５の下流側には、細分部１６が配置されている。細分部１６は、メッシュベルト１５１から剥離した第１ウェブＭ５を分断する分断工程を行なう部分である。細分部１６は、回転可能に支持されたプロペラ１６１と、プロペラ１６１を収納するハウジング部１６２とを有している。そして、回転するプロペラ１６１により、第１ウェブＭ５を分断することができる。分断された第１ウェブＭ５は、細分体Ｍ６となる。また、細分体Ｍ６は、ハウジング部１６２内を下降する。

ハウジング部１６２は、加湿部２３３と接続されている。加湿部２３３は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１６２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、細分体Ｍ６がプロペラ１６１やハウジング部１６２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

細分部１６の下流側には、混合部１７が配置されている。混合部１７は、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とを混合する混合工程を行なう部分である。この混合部１７は、樹脂供給部１７１と、管１７２と、ブロアー１７３とを有している。

管１７２は、細分部１６のハウジング部１６２と、分散部１８のハウジング３とを接続しており、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１との混合物Ｍ７が通過する流路である。

管１７２の途中には、樹脂供給部１７１が接続されている。樹脂供給部１７１は、スクリューフィーダー１７４を有している。このスクリューフィーダー１７４が回転駆動することにより、樹脂Ｐ１を粉体または粒子として管１７２に供給することができる。管１７２に供給された樹脂Ｐ１は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。

なお、樹脂Ｐ１は、後の工程で繊維同士を結着させるものであり、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等を用いることができるが、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６－１２、ナイロン６－６６等のポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂としては、ポリエステルまたはこれを含むものを用いる。

なお、樹脂供給部１７１から供給されるものとしては、樹脂Ｐ１の他に、例えば、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集や樹脂Ｐ１の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃えにくくするための難燃剤、シートＳの紙力を増強するための紙力増強剤等が含まれていてもよい。または、予めそれらを樹脂Ｐ１に含ませて複合化したものを樹脂供給部１７１から供給してもよい。

また、管１７２の途中には、樹脂供給部１７１よりも下流側にブロアー１７３が設置されている。ブロアー１７３が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とが混合される。また、ブロアー１７３は、分散部１８に向かう気流を発生させることができる。この気流により、管１７２内で、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とを撹拌することができる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とが均一に分散した状態で、分散部１８に流入することができる。また、混合物Ｍ７中の細分体Ｍ６は、管１７２内を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。

分散部１８は、繊維を含む材料、すなわち、混合物Ｍ７における、互いに絡み合った繊維同士をほぐして気中に分散させる分散工程を行うものである。分散部１８の構成については、後に詳述する。この分散部１８によって気中に分散された混合物Ｍ７は、落下して、下方に位置する第２ウェブ形成部１９に向かう。

第２ウェブ形成部１９は、混合物Ｍ７から第２ウェブＭ８を形成する第２ウェブ形成工程を行なう部分である。第２ウェブ形成部１９は、メッシュベルト１９１と、張架ローラー１９２と、吸引部１９３とを有している。

メッシュベルト１９１は、無端ベルトであり、混合物Ｍ７が堆積する。このメッシュベルト１９１は、４つの張架ローラー１９２に掛け回されている。そして、張架ローラー１９２の回転駆動により、メッシュベルト１９１上の混合物Ｍ７は、下流側に搬送される。

また、メッシュベルト１９１上のほとんどの混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１の目開き以上の大きさである。これにより、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１を通過してしまうのが規制され、よって、メッシュベルト１９１上に堆積することができる。また、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１上に堆積しつつ、メッシュベルト１９１ごと下流側に搬送されるため、層状の第２ウェブＭ８として形成される。

吸引部１９３は、メッシュベルト１９１の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト１９１上に混合物Ｍ７を吸引することができ、よって、混合物Ｍ７のメッシュベルト１９１上への堆積が促進される。

吸引部１９３には、管２４６が接続されている。また、この管２４６の途中には、ブロアー２６３が設置されている。このブロアー２６３の作動により、吸引部１９３で吸引力を生じさせることができる。

分散部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。加湿部２３６は、加湿部２３５と同様の超音波式加湿器で構成されている。これにより、第２ウェブＭ８に水分を供給することができ、よって、第２ウェブＭ８の水分量が調整される。この調整により、静電力による第２ウェブＭ８のメッシュベルト１９１への吸着を抑制することができる。これにより、第２ウェブＭ８は、メッシュベルト１９１が張架ローラー１９２で折り返される位置で、メッシュベルト１９１から容易に剥離される。

なお、加湿部２３１～加湿部２３６までに加えられる合計水分量は、例えば、加湿前の材料１００質量部に対して０．５質量部以上２０質量部以下であるのが好ましい。

第２ウェブ形成部１９の下流側には、シート成形部２０が配置されている。シート成形部２０は、第２ウェブＭ８からシートＳを成形するシート成形工程を行なう部分である。このシート成形部２０は、加圧部２０１と、加熱部２０２とを有している。

加圧部２０１は、一対のカレンダーローラー２０３を有し、カレンダーローラー２０３の間で第２ウェブＭ８を加熱せずに加圧することができる。これにより、第２ウェブＭ８の密度が高められる。なお、このときの加熱の程度としては、例えば、樹脂Ｐ１を溶融させない程度であるのが好ましい。そして、この第２ウェブＭ８は、加熱部２０２に向けて搬送される。なお、一対のカレンダーローラー２０３のうちの一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。

加熱部２０２は、一対の加熱ローラー２０４を有し、加熱ローラー２０４の間で第２ウェブＭ８を加熱しつつ、加圧することができる。この加熱加圧により、第２ウェブＭ８内では、樹脂Ｐ１が溶融して、この溶融した樹脂Ｐ１を介して繊維同士が結着する。これにより、シートＳが形成される。そして、このシートＳは、切断部２１に向けて搬送される。なお、一対の加熱ローラー２０４の一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。

シート成形部２０の下流側には、切断部２１が配置されている。切断部２１は、シートＳを切断する切断工程を行なう部分である。この切断部２１は、第１カッター２１１と、第２カッター２１２とを有する。

第１カッター２１１は、シートＳの搬送方向と交差する方向、特に直交する方向にシートＳを切断するものである。

第２カッター２１２は、第１カッター２１１の下流側で、シートＳの搬送方向に平行な方向にシートＳを切断するものである。この切断は、シートＳの両側端部、すなわち、＋ｙ軸方向および－ｙ軸方向の端部の不要な部分を除去して、シートＳの幅を整えるものであり、切断除去された部分は、いわゆる「みみ」と呼ばれる。

このような第１カッター２１１と第２カッター２１２との切断により、所望の形状、大きさのシートＳが得られる。そして、このシートＳは、さらに下流側に搬送されて、ストック部２２に蓄積される。

このようなシート製造装置１００が備える各部は、制御部２８と電気的に接続されている。そして、これら各部の作動は、制御部２８によって制御される。

制御部２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２８１と、記憶部２８２とを有している。ＣＰＵ２８１は、例えば、各種の判断や各種の命令等を行なうことができる。

記憶部２８２は、例えば、シートＳを製造するプログラム等の各種プログラムや、各種検量線、テーブル等が記憶されている。

また、この制御部２８は、シート製造装置１００に内蔵されていてもよいし、外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。また、外部機器は、例えば、シート製造装置１００とケーブル等を介して通信される場合、無線通信される場合、例えばインターネット等のようなネットワークがシート製造装置１００を介して接続されている場合等がある。

また、ＣＰＵ２８１と、記憶部２８２とは、例えば、一体化されて、１つのユニットとして構成されていてもよいし、ＣＰＵ２８１がシート製造装置１００に内蔵され、記憶部２８２が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよいし、記憶部２８２がシート製造装置１００に内蔵され、ＣＰＵ２８１が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。

次に、分散部１８について説明する。
図２および図３に示すように、分散部１８は、ハウジング３と、ハウジング３内に位置し、収容された混合物Ｍ７を分散させる収容部４と、収容部４に混合物Ｍ７を供給する供給部５と、収容部４内に設けられた回転体６と、を有する。

ハウジング３は、筒状のハウジング本体３１を有する。ハウジング本体３１は、４つの側壁３１１を有する。ハウジング本体３１は、これら側壁３１１で囲まれた空間Ｓ１に収容部４を収納し、収容部４とメッシュベルト１９１との間の部分を覆っている。

また、ハウジング本体３１は、メッシュベルト１９１に臨む下側開口３１２と、反対側に位置する上側開口３１３とを有する。下側開口（第１開口）３１２は、収容部４から分散された混合物Ｍ７を放出する放出口である。また、上側開口３１３（第２開口）は、収容部４の天板４１で覆われている。

また、下側開口３１２の下流側には、一対の封止ローラー７が設けられている。各封止ローラー７は、メッシュベルト１９１を介して配置されている。また、下側開口３１２の開口の縁部で、かつ、封止ローラー７が設けられていない部分には、メッシュベルト１９１とハウジング本体３１との間を封止するシール部材８が設けられている。これら封止ローラー７およびシール部材８によって、吸引部１９３の吸引力が損なわれずに後述するように連通口４１２から空気が流入することができる。さらに、第２ウェブＭ８には、封止ローラー７によって若干圧力が加わるため、第２ウェブＭ８が乱れてしまうのを防止することができる。

このように分散部１８は、収容部４とメッシュベルト１９１との間の部分である空間Ｓ１を覆い、メッシュベルト１９１に臨む位置に下側開口３１２が設けられたハウジング３を有する。これにより、吸引部１９３の吸引力によって、空間Ｓ１内に下側に向う気流を効果的に形成することができる。よって、収容部４から分散された混合物Ｍ７のメッシュベルト１９１への堆積を促進することができる。

また、図１に示すように、ハウジング３には、加湿部２３４が接続されている。加湿部２３４は、加湿部２３１と同様の気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング３内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、ハウジング３内を加湿することができ、よって、分散された混合物Ｍ７がハウジング３の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

収容部４は、ハウジング３の上側開口３１３を塞ぐ天板４１と、天板４１の下側に設置された一対の側壁４２と、複数の開口を有するスクリーンである多孔質スクリーン４３とを有する。

天板４１は、その厚さ方向に貫通して設けられた供給口４１１および後述する複数の連通口４１２を有する。供給口４１１は、供給部５と連通しており、混合物Ｍ７が通過する部分である。また、供給口４１１は、ｙ軸方向に延在する長尺状をなし、天板４１において、ｘ軸方向の略中央部に設けられている。一対の側壁４２は、ｙ軸方向に延在する長尺状をなし、天板４１の下面で、かつ、供給口４１１を介して対向配置されている。

多孔質スクリーン４３は、ｙ軸方向に延在し、－ｚ軸方向に向って突出している半円筒状をなしている。すなわち、多孔質スクリーン４３は、ｙ軸を法線とする断面でみたとき、ｙ軸方向のどの位置でも円弧状をなしている。これにより、混合物Ｍ７が収容部４内で円滑に移動することができ、良好に撹拌することができる。また、多孔質スクリーン４３は、各側壁４２に連結されており、多孔質スクリーン４３、各側壁４２および天板４１で画成された空間が、混合物Ｍ７を収容する収容空間Ｓ２として機能する。

なお、収容部４では、収容空間Ｓ２の＋ｙ軸側および－ｙ軸側は、図示しない壁部によって塞がれている。各壁部は、後述する回転体６を回転可能に支持している。

多孔質スクリーン４３は、例えば、網状体や、多数の貫通孔を有する板材とすることができる。これにより、収容部４内の混合物Ｍ７は、多孔質スクリーン４３を介して収容空間Ｓ２の外側に放出され分散される。また、多孔質スクリーン４３の目開きサイズや貫通孔の大きさを適宜設定することにより、所望の繊維長さを有する混合物Ｍ７を優先的に分散させてメッシュベルト１９１上に堆積させることができる。

このような収容部４では、天板４１および側壁４２が多孔質スクリーン４３を保持する保持部４０として機能する。後述するように、この保持部４０に連通口４１２が設けられていることにより、多孔質スクリーン４３を介さずに、直接、収容部４内に空気を導入することができる。

供給部５は、天板４１の上方に設置されたポートである。供給部５は、ポート本体５１と、ポート本体５１に設けられた接続部５２とを有する。

ポート本体５１は、下側に四角形の開口５１１を有する箱状をなしている。開口５１１は、天板４１の供給口４１１を十分に包含する程度の大きさを有する長尺な四角形をなしている。ポート本体５１は、開口５１１を介して天板４１の供給口４１１と連通するように天板４１の上部に設置されている。これにより、供給部５を介して混合物Ｍ７を収容部４内に供給することができる。

また、図２に示すように、ポート本体５１は、ｘ軸方向から見たとき略三角形をなしている。このため、ｚ軸を法線とする断面でみたとき、ポート本体５１は、下側（－ｚ軸方向）にいくに従って広くなっている。すなわち、ポート本体５１は、収容部４に向って内腔の面積が漸増している。

また、ポート本体５１の－ｘ軸側の側壁５１２の上部には、接続部５２が設けられている。この接続部５２は、－ｘ軸方向に円筒状に突出形成された部分であり、混合物Ｍ７が流下する管１７２が接続されている。

管１７２を流下してきた混合物Ｍ７は、まず、接続部５２を介してポート本体５１内に流入する。そして、ポート本体５１内に流入すると、混合物Ｍ７は側壁５１２と対向する側壁５１３とぶつかるか、その付近まで気流によって搬送される。この際、混合物Ｍ７は、ある程度ほぐされて下方に向う。これにより、混合物Ｍ７にダマが生じていても、そのままの状態で収容部４内に供給されるのを防止することができる。そして、開口５１１および供給口４１１を介して収容部４内に供給される。

また、図３に示すように、混合物Ｍ７が収容部４に流入する際、前述したように、側壁５１３に沿って下方に流下するため、収容部４内の回転軸Ｏよりも＋ｘ軸側に流入する。後述するように、回転体６は、＋ｙ軸側から見て反時計回りに回転する構成であるため、収容部４に流入した混合物Ｍ７は、そのまま回転体６の回転方向に沿った気流に乗る。すなわち、供給部５は、回転体６の回転方向に沿って、材料である混合物Ｍ７を供給する。これにより、混合物Ｍ７が収容部４内で滞留してしまうことや、混合物Ｍ７を供給部５側に巻き上げることを低減し、収容部４内で円滑にほぐすことができる。

なお、図９に示すように、供給部５は、ストレートタイプの筒状で、かつ、回転軸Ｏよりも＋ｘ軸側に接続されていてもよい。このような変形例によっても上記と同様の効果が得られる。

回転体６は、収容部４内で回転することにより、収容部４内に供給された混合物Ｍ７を撹拌してほぐしつつ、多孔質スクリーン４３からの分散を促進する機能を有する。回転体６は、４つの羽根６１を有する。羽根６１は、ｙ軸方向に延在する長尺な板材で構成されている。また各羽根６１の一方の長辺側の端部は、互いに連結されており、その連結された部分を回転中心、すなわち、回転軸Ｏとして回転する。本実施形態では、回転体６は、回転軸Ｏを法線とする断面が十字状をなしている。すなわち、各羽根６１は、回転方向に等間隔で連結されている。

また、回転体６は、図示しない回転駆動源に連結されており、回転駆動源が図１に示す制御部２８によってその作動が制御される。本実施形態では、＋ｙ軸側から見て反時計回りに回転する。

回転体６の回転により、各羽根６１が収容部４内の混合物Ｍ７を撹拌しつつ、ほぐしながら、多孔質スクリーン４３に適量を押しつける。これにより、混合物Ｍ７が多孔質スクリーン４３にて目詰まりするのを防止しつつ、かつ、多孔質スクリーン４３の全域から万遍なく混合物Ｍ７を分散させることができる。

また、回転体６は、各羽根６１が側壁４２および多孔質スクリーン４３と離間した状態で回転する。これにより、羽根６１と多孔質スクリーン４３との間で混合物Ｍ７に過剰に圧力がかかるのを防止することができ、より良好な分散を行うことができる。

なお、本実施形態では、羽根６１は、４つ設けられている場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、１～３つでもよく、４つ以上であってもよい。また、各羽根６１は、平板状である場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、回転軸Ｏを法線とする断面で見たとき、一方向に湾曲した形状をなしていてもよい。

ここで、収容部４の天板４１には、収容部４の内外を連通する連通口４１２が設けられている。この連通口４１２は、収容部４の内側に空気を供給する機能を有する。連通口４１２は、供給口４１１よりも＋ｘ軸側に設けられており、＋ｘ軸側の側壁４２よりも－ｘ軸側に位置している。このため、収容部４の内側、すなわち、収容空間Ｓ２に空気を供給することができる。また、回転体６が＋ｙ軸側から見て反時計回りに回転する構成である場合、連通口４１２は、供給口４１１よりも－ｘ軸側に設けられており、－ｘ軸側の側壁４２よりも＋ｘ軸側に位置していることがより好ましい。しかしながら、連通口４１２は、供給口４１１よりも＋ｘ軸側に有していてもよい。

吸引部１９３が作動すると、ハウジング３内、すなわち、空間Ｓ１の空気が下方に向って吸引されて空間Ｓ１が負圧になることで、連通口４１２を介して収容部４の外側の空気が収容部４の内側に流れる。すなわち、収容空間Ｓ２に空気を流入させることができる。そして、その流入した空気が多孔質スクリーン４３を介して空間Ｓ１に流入することができる。このように連通口４１２が設けられていることにより、図３中矢印で示すように、連通口４１２、収容空間Ｓ２および空間Ｓ１を通過する気流を形成することができる。よって、収容空間Ｓ２での混合物Ｍ７のほぐしと、多孔質スクリーン４３を介した混合物Ｍ７の分散とを良好に行うことができる。その結果、混合物Ｍ７の堆積を良好に行うことができ、厚さが可及的に均一な第２ウェブＭ８を形成することができ、ひいては、厚さが可及的に均一なシートＳを形成することができる。

また、連通口４１２は、回転軸Ｏよりも＋ｘ軸側に設けられている。すなわち、分散部１８の平面視にて、連通口４１２は、供給口４１１よりも回転体６の回転中心である回転軸Ｏに対し遠位側に設けられている。このため、連通口４１２を介して収容部４に流入した空気は、そのまま回転体６の回転方向に沿った気流に乗る。すなわち、連通口４１２は、回転体６の回転方向に沿って空気を供給する。これにより、混合物Ｍ７が収容部４内で滞留してしまうのを防止し、収容部４内で円滑にほぐすことができる。

また、連通口４１２から供給される空気は、吸引部１９３の吸引によって導入される。すなわち、吸引部１９３の吸引力を利用して収容部４内に空気を供給する構成である。これにより、連通口４１２から空気を供給する送風源等を別途設けるのを省略することができ、装置構成の簡素化を図ることができる。

また、図４に示すように、各連通口４１２は、円形をなしている。これにより、連通口４１２の各々の開口面積を小さくすることができ、連通口４１２を通過する空気の流速を比較的速くすることができる。よって、収容部４内での撹拌をより良好に行うことができる。また、各連通口４１２の開口面積を適宜に変更することで、収容部４の内部における気流を調整することができる。特に、ｙ軸方向における気流を調整することで、ｙ軸方向の第２ウェブＭ８の厚さを容易に変化または調整することができる。また、各連通口４１２の開口の一部を塞いでもよい。

また、連通口４１２は、回転体６の回転軸Ｏの延在方向に沿って複数、図示の構成では、１１個、等間隔で設けられている。これにより、収容部４内において、ｙ軸方向のどの位置でも前述した効果を発揮することができる。

以上説明したように、繊維体堆積装置１０は、繊維を含む材料である混合物Ｍ７をほぐして分散させる分散部１８と、分散された混合物Ｍ７を堆積させるメッシュベルト１９１と、メッシュベルト１９１の分散部１８と反対側に設けられた吸引部１９３と、を備えている。また、分散部１８は、多孔質スクリーン４３を有する収容部４と、収容部４に混合物Ｍ７を供給する供給部５と、収容部４内に設けられ、収容部４内に供給された混合物Ｍ７を回転することにより撹拌する回転体６と、を有している。そして、収容部４は、収容部４の内外と連通し、多孔質スクリーン４３とは異なる位置に設けられている連通口４１２を有する。

なお、連通口４１２の一部を塞ぐことで吸気量を調整して内部の分散状態を調整してもよい。これにより、混合物Ｍ７が堆積する均一性を調整することができる。

これにより、図３中矢印で示すように、連通口４１２、収容空間Ｓ２および空間Ｓ１を通過する気流を形成することができる。よって、収容空間Ｓ２での混合物Ｍ７のほぐしと、多孔質スクリーン４３を介した混合物Ｍ７の分散とを良好に行うことができる。その結果、混合物Ｍ７の堆積を良好に行うことができ、厚さが可及的に均一な第２ウェブＭ８を形成することができ、ひいては、厚さが可及的に均一なシートＳを形成することができる。

また、シート製造装置１００は、繊維体堆積装置１０と、繊維体堆積装置１０によって形成された第２ウェブＭ８をシート状に成形するシート成形部２０と、を備える。これにより、前述した利点を享受しつつ、シートＳを製造することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の繊維体堆積装置の第２実施形態が備える分散部を上側から見た図である。

以下、この図を参照して本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、連通口の形状および個数が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図５に示すように、連通口４１２は、回転体６の回転軸Ｏに沿って延在する長尺状をなしている。また、本実施形態では、連通口４１２は、４つ設けられている。このような本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、設置個数を減らすことができるとともに、開口面積、すなわち、各連通口４１２の開口面積の合計を十分に大きくすることができる。よって、ハウジング３の内外の気圧差をより効果的に小さくすることができ、より円滑に気流を形成することができる。また、各連通口４１２の開口面積を適宜に設定することで、収容部４の内部における気流を調整することができる。特に、ｙ軸方向における気流を調整することで、ｙ軸方向の第２ウェブＭ８の厚さを容易に変化または調整することができる。また、各連通口４１２の開口の一部を塞いでもよい。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の繊維体堆積装置の第３実施形態が備える分散部の断面図である。

以下、この図を参照して本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、分散部の形状および連通口の設置位置が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図６に示すように、収容部４の天板４１は、上方に向って突出形成された中空の突出部４１３を有している。突出部４１３は、ｙ軸方向に延在する形状をなしている。突出部４１３は、一対の側壁４１４と、天板４１５とを有する。

各側壁４１４は、ｘ軸方向に離間して対向配置され、かつ、ｚ軸方向に沿って立設されている。天板４１５は、各側壁４１４の＋ｚ軸側の端部に接続されている。また、本実施形態では、天板４１５の中央部に供給口４１１が設けられている。また、この供給口４１１を覆うように、供給部５が天板４１５に設けられている。

このような一対の側壁４１４と、天板４１５と、多孔質スクリーン４３とで画成された空間が収容空間Ｓ２となる。

また、本実施形態では、連通口４１２は、天板４１５に設けられている。連通口４１２は、供給口４１１よりも＋ｘ軸側に設けられている。このため、連通口４１２を介して収容部４に流入した空気は、そのまま回転体６の回転方向に沿った気流に乗る。すなわち、連通口４１２は、回転体６の回転方向に沿って空気を供給する。これにより、第１実施形態と同様に、混合物Ｍ７が収容部４内で滞留してしまうのを防止し、収容部４内で円滑にほぐすことができる。また、－ｙ軸方向側に見たとき、回転体６が時計周りに回転している場合は、連通口４１２を供給口４１１よりも－ｘ軸側に設けられていることが好ましい。

＜第４実施形態＞
図７は、本発明の繊維体堆積装置の第４実施形態が備える分散部の断面図である。

以下、この図を参照して本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置の第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、連通口の設置位置が異なること以外は前記第３実施形態と同様である。

図７に示すように、本実施形態では、連通口４１２は、＋ｘ軸側に位置する側壁４１４に設けられている。連通口４１２は、側壁４１４の＋ｚ軸側に偏在して設けられている。このような本実施形態によれば、空気が、連通口４１２を介して＋ｘ軸方向から収容空間Ｓ２に流入することとなる。これにより、連通口４１２を介して流入してきた空気と、供給口４１１を介して流入してきた混合物Ｍ７とがぶつかり、撹拌される。そして、その撹拌された状態で、混合物Ｍ７が回転体６の回転方向に沿った気流に乗る。これにより、収容部４内で混合物Ｍ７をさらに良好にほぐすことができる。また、－ｙ軸方向側に見たとき、回転体６が時計周りに回転している場合は、連通口４１２を－ｘ軸側に位置する側壁４１４に設けることが好ましい。

＜第５実施形態＞
図８は、本発明の繊維体堆積装置の第５実施形態が備える分散部の断面図である。

以下、この図を参照して本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置の第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、突出部の形状が異なること以外は前記第３実施形態と同様である。

図８に示すように、本実施形態の突出部４１３は、天板４１と一対の側壁４１４との間に、位置する一対の円弧状部４１６を有している。各円弧状部４１６は、外側に向って突出するように湾曲した形状をなしている。また、その湾曲曲率は、多孔質スクリーン４３の湾曲曲率と同じであり、一対の円弧状部４１６および多孔質スクリーン４３は、ｙ軸方向を法線とする断面で見たとき、連続して設けられている。

このような本実施形態によっても前記第３実施形態と同様の効果が得られる。また、前記第３実施形態よりも、収容空間Ｓ２において、気流が回転軸Ｏ回りに回転する部分が多くなり、混合物Ｍ７をさらに良好にほぐすことができる。

以上、本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、繊維体堆積装置およびシート製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明の繊維体堆積装置およびシート製造装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成や特徴を組み合わせたものであってもよい。

１００…シート製造装置、７…封止ローラー、８…シール部材、１０…繊維体堆積装置、１１…原料供給部、１２…粗砕部、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１３…解繊部、１４…選別部、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング部、１５…第１ウェブ形成部、１５１…メッシュベルト、１５２…張架ローラー、１５３…吸引部、１６…細分部、１６１…プロペラ、１６２…ハウジング部、１７…混合部、１７１…樹脂供給部、１７２…管、１７３…ブロアー、１７４…スクリューフィーダー、１８…分散部、１９…第２ウェブ形成部、１９１…メッシュベルト、１９２…張架ローラー、１９３…吸引部、２０…シート成形部、２０１…加圧部、２０２…加熱部、２０３…カレンダーローラー、２０４…加熱ローラー、２１…切断部、２１１…第１カッター、２１２…第２カッター、２２…ストック部、２３１…加湿部、２３２…加湿部、２３３…加湿部、２３４…加湿部、２３５…加湿部、２３６…加湿部、２４１…管、２４２…管、２４３…管、２４４…管、２４５…管、２４６…管、２６１…ブロアー、２６２…ブロアー、２６３…ブロアー、２７…回収部、２８…制御部、２８１…ＣＰＵ、２８２…記憶部、３…ハウジング、３１…ハウジング本体、３１１…側壁、３１２…下側開口（第１開口）、３１３…上側開口（第２開口）、４…収容部、４０…保持部材、４１…天板、４１１…供給口、４１２…連通口、４１３…突出部、４１４…側壁、４１５…天板、４１６…円弧状部、４２…側壁、４３…多孔質スクリーン、５…供給部、５１…ポート本体、５１１…開口、５１２…側壁、５１３…側壁、５２…接続部、６…回転体、６１…羽根、Ｍ１…原料、Ｍ２…粗砕片、Ｍ３…解繊物、Ｍ４－１…第１選別物、Ｍ４－２…第２選別物、Ｍ５…第１ウェブ、Ｍ６…細分体、Ｍ７…混合物、Ｍ８…第２ウェブ、Ｏ…回転軸、Ｓ…シート、Ｓ１…空間、Ｓ２…収容空間、Ｐ１…樹脂

Claims (10)

1. 繊維を含む材料を分散させる分散部と、
   分散された前記材料を堆積させるベルトと、
   前記ベルトの前記分散部と反対側に設けられた吸引部と、を備え、
   前記分散部は、スクリーンを有する収容部と、前記収容部に前記材料を供給する供給部と、前記収容部内に設けられ、前記収容部内に供給された前記材料を撹拌する１つの回転体と、を有し、
   前記収容部は、前記収容部の内外と連通し、前記スクリーンとは異なる位置に、前記回転体の回転軸の延在方向に沿って設けられている複数の連通口を有し、
   前記複数の連通口は、開口面の法線方向から見たとき、前記回転体の回転軸とずれた位置に設けられていることを特徴とする繊維体堆積装置。
2. 前記連通口は、前記回転体の回転方向に沿って空気を供給する請求項１に記載の繊維体堆積装置。
3. 前記連通口から供給される空気は、前記吸引部の吸引によって導入される請求項１または２に記載の繊維体堆積装置。
4. 前記分散部の平面視にて、前記連通口は、前記供給部よりも前記回転体の回転中心に対し遠位側に設けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
5. 前記供給部は、前記回転体の回転方向に沿って前記材料を供給する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
6. 前記スクリーンは、前記ベルト側に向って突出した円弧状をなしている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
7. 前記回転体は、前記スクリーンと離間した状態で回転する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
8. 前記分散部は、前記収容部と前記ベルトとの間の部分を覆い、前記ベルトに臨む位置に開口を有するハウジングを備えている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
9. 前記収容部は、前記スクリーンを保持する保持部材を有し、
   前記連通口は、前記保持部材に設けられている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置と、
    前記繊維体堆積装置によって形成されたウェブをシート状に成形する成形部と、を備えることを特徴とするシート製造装置。

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