JP2015196929A

JP2015196929A - シート製造装置

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Publication number: JP2015196929A
Application number: JP2014076758A
Authority: JP
Inventors: 尚孝樋口; Naotaka Higuchi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-11-09
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: JP6277831B2

Abstract

【課題】少なくとも繊維と樹脂とを混合する混合部と、前記混合部で混合した混合物を用いてシートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、前記混合部内における樹脂の固着等を抑制するシート製造装置を提供する。【解決手段】混合部３００は、回転部３１０と、前記回転部を囲うハウジング部３８０と、を備え、前記回転部３１０は、回転する回転軸３２０と、前記回転軸の延設方向に交わる面を有し前記回転軸と一体に回転する仕切部３４０と、前記仕切部から一方の前記延設方向に延びる複数の第１羽根３５０と、前記仕切部３４０から他方の前記延設方向に延びる複数の第２羽根３６０と、を有し、前記ハウジング部３８０は、前記延設方向において前記第１羽根３５０側に前記繊維及び前記樹脂が導入される導入口３０１を有し、前記第２羽根３６０側に前記回転３２０を支持する軸受部３３０を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、シート製造装置に関する。

従来、チョップドストランドガラス繊維と樹脂とをブロワーで混合して複合材製品を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００７−５０８９６４号公報

しかしながら、ハウジング内に羽根を備えたブロワーにおいて、羽根を回転させてチョップドストランドガラス繊維と樹脂と混合する際、羽根とハウジングとの間に樹脂が滞留すると羽根の回転による摩擦等により滞留した樹脂が溶けて固着して、混合効率が低下してしまう、という課題があった。また固着した樹脂によりブロワーの回転不良が発生する場合があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかるシート製造装置は、少なくとも繊維と樹脂とを混合する混合部と、前記混合部で混合した混合物を用いてシートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、前記混合部は、回転部と、前記回転部を囲うハウジング部と、を備え、前記回転部は、回転する回転軸と、前記回転軸の延設方向に交わる面を有し前記回転軸と一体に回転する仕切部と、前記仕切部から一方の前記延設方向に延びる複数の第１羽根と、前記仕切部から他方の前記延設方向に延びる複数の第２羽根と、を有し、前記ハウジング部は、前記延設方向において前記第１羽根側に前記繊維及び前記樹脂が導入される導入口を有し、前記第２羽根側に前記回転軸を支持する軸受部を有することを特徴とする。

この構成によれば、導入口から導入された繊維と樹脂とが、導入口側に位置する第１羽根の回転で混ぜ合わされる。また、第２羽根とハウジング部との空間では、第２羽根の回転により回転軸の延設方向に対して垂直方向に向かう気流が発生する。これにより、第２羽根とハウジング部との空間に樹脂等が流入された場合であっても、流入された樹脂等は延設方向に対して垂直方向に流動される。従って、回転軸周辺への樹脂等の固着等を低減することができる。

［適用例２］上記適用例にかかるシート製造装置では、前記第１羽根の前記延設方向の長さは、前記第２羽根の前記延設方向の長さよりも長いことを特徴とする。

この構成によれば、効率よく繊維と樹脂とを混ぜ合わせることができるとともに、第２羽根とハウジング部との空間において延設方向に対して垂直方向に向かう気流を発生させやすくすることができる。

［適用例３］上記適用例にかかるシート製造装置では、前記混合部を前記延設方向に見たときに、前記導入口の領域の内部に前記回転軸が含まれることを特徴とする。

この構成によれば、繊維と樹脂とが回転軸に近い部分から導入されるので、第１羽根により効率よく混合することができる。

［適用例４］上記適用例にかかるシート製造装置の前記ハウジング部は、前記軸受部を有する側であって、前記第２羽根の回転する領域に対向する領域内に開口を有することを特徴とする。

この構成によれば、第２羽根の回転による減圧で開口から吸気され、軸受部側へ樹脂や繊維の流入を低減することができる。

［適用例５］上記適用例にかかるシート製造装置の前記軸受部が、前記延設方向において前記導入口から離れる側に配置されたことを特徴とする。

この構成によれば、導入口とは離れた側に軸受部が配置されるので、繊維や樹脂を軸受部に届きにくくすることができる。

［適用例６］上記適用例にかかるシート製造装置では、前記回転軸における前記第１羽根側は軸支されないことを特徴とする。

この構成によれば、第１羽根側が軸支されないことで、第１羽根側から導入される繊維や樹脂の移動を邪魔せず、効率よく繊維や樹脂をハウジング部内に導入することができる。

シート製造装置の構成を示す概略図。第１実施形態にかかる混合部の構成を示す概略図。第２実施形態にかかる混合部の構成を示す概略図。第３実施形態にかかる混合部の構成を示す概略図。比較例の混合部の構成を示す概略図。変形例にかかる混合部の構成を示す概略図。

以下、本発明の第１から第３実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。

（第１実施形態）
まず、シート製造装置の構成について説明する。シート製造装置は、例えば、純パルプシートや古紙などの原料（被解繊物）Ｐｕを新たなシートＰｒに形成する技術に基づくものである。本実施形態にかかるシート製造装置は、少なくとも繊維と樹脂とを混合する混合部と、混合部で混合した混合物を用いてシートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、混合部は、回転部と、回転部を支持するとともに回転部を囲うハウジング部と、を備え、回転部は、回転する回転軸と、回転軸の延設方向に交わる面を有し回転軸と一体に回転する仕切部と、仕切部から一方の延設方向に延びる複数の第１羽根と、仕切部から他方の延設方向に延びる複数の第２羽根と、を有し、ハウジング部は、延設方向において第１羽根側に繊維及び樹脂が導入される導入口を有し、前記第２羽根側に前記回転軸を支持する軸受部を有するものである。以下、具体的にシート製造装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態にかかるシート製造装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態のシート製造装置１は、投入部１０と、粗砕部２０と、解繊部３０と、分級部４０と、選別部５０と、添加物供給部６０と、混合部３００と、堆積部７０と、成形部２００等を備えている。そして、これらの部材を制御する制御部を備えている。

投入部１０は、粗砕部２０に古紙Ｐｕを投入するものである。投入部１０は、例えば、複数枚の古紙Ｐｕを重ねて貯めておくトレー１１と、トレー１１中の古紙Ｐｕを粗砕部２０に連続して投入可能な自動送り機構１２等を備えている。シート製造装置１に投入する古紙Ｐｕとしては、例えば、オフィスで現在主流となっているＡ４サイズの用紙等である。

粗砕部２０は、供給された古紙Ｐｕを数センチメートル角の紙片に裁断するものである。粗砕部２０では、粗砕刃２１を備え、通常のシュレッダーの刃の切断幅を広げたような装置を構成している。これにより、供給された古紙Ｐｕを容易に紙片に裁断することができる。そして、分断された粗砕紙は、搬送路２０１を介して解繊部３０に供給される。

解繊部３０は、回転する回転刃（図示せず）を備え、粗砕部２０から供給された粗砕紙（繊維を含む被解繊物）を繊維状に解きほぐす解繊を行うものである。なお、本実施形態の解繊部３０は、空気中で乾式で解繊を行うものである。解繊部３０の解繊処理により、印刷されたインクやトナー、にじみ防止材等の紙への塗工材料等は、数十μｍ以下の粒（以下、「インク粒」という）となって繊維と分離する。したがって、解繊部３０から出る解繊物は、紙片の解繊により得られる繊維とインク粒である。そして、回転刃に隣接して配置される送風羽根の回転によって気流が発生する機構となっており、搬送路２０２を介して解繊された繊維はこの気流に乗って空気中で分級部４０に搬送される。なお、必要に応じて解繊部３０に搬送路２０２を介して解繊された繊維を分級部４０に搬送させるための気流を発生させる気流発生装置を別途設けてもよい。

分級部４０は、導入された導入物を気流により分級するものである。本実施形態では、導入物としての解繊物をインク粒と繊維とに分級する。分級部４０は、例えば、サイクロンを適用することにより、搬送された繊維をインク粒と脱墨繊維（脱墨解繊物）とに気流分級することができる。なお、サイクロンに替えて他の種類の気流式分級器を利用してもよい。この場合、サイクロン以外の気流式分級器としては、例えば、エルボージェットやエディクラシファイヤー等が用いられる。気流式分級器は旋回気流を発生させ、解繊物のサイズと密度により受ける遠心力の差によって分離、分級するもので、気流の速度、遠心力の調整により、分級点を調整することができる。これにより比較的小さく密度の低いインク粒と、インク粒より大きく密度の高い繊維とに分けられる。繊維からインク粒を除去することを脱墨と言う。

本実施形態の分級部４０は接線入力方式のサイクロンであり、解繊部３０から導入される導入口４０ａと、導入口４０ａが接線方向についた筒部４１と、筒部４１の下部に続く円錐部４２と、円錐部４２の下部に設けられる下部取出口４０ｂと、筒部４１の上部中央に設けられる微粉排出のための上部排気口４０ｃとから構成される。円錐部４２は鉛直方向下方にむかって径が小さくなる。

分級処理において、分級部４０の導入口４０ａから導入された解繊物をのせた気流は、筒部４１、円錐部４２で円周運動に変わり、遠心力がかかり分級される。そして、インク粒より大きく密度の高い繊維は下部取出口４０ｂへ移動し、比較的小さく密度の低いインク粒は空気とともに微粉として上部排気口４０ｃへ導出され、脱墨が進行する。そして、分級部４０の上部排気口４０ｃからインク粒が多量に含まれた短繊維混合物が排出される。そして、排出されたインク粒が多量に含まれる短繊維混合物は、分級部４０の上部排気口４０ｃに接続された搬送路２０６を介して受け部８０に回収される。一方、分級部４０の下部取出口４０ｂから搬送路２０３を介して分級された繊維を含む分級物が選別部５０に向けて空気中で搬送される。分級部４０から選別部５０へは、分級される際の気流によって搬送されてもよいし、上方にある分級部４０から重力で下方にある選別部５０に搬送されてもよい。なお、分級部４０の上部排気口４０ｃや搬送路２０６等に、上部排気口４０ｃから短繊維混合物を効率よく吸引するための吸引部等を配置してもよい。

選別部５０は、分級部４０により分級された繊維を含む分級物を複数の開口を有するドラム部５１から通過させて選別するものである。さらに、具体的には、分級部４０により分級された繊維を含む分級物を、開口を通過する通過物と、開口を通過しない残留物と、に選別するものである。本実施形態の選別部５０では、分級物を回転運動により空気中で分散させる機構を備えている。

そして、選別部５０の選別により開口を通過した通過物（解繊物）は混合部３００に搬送される。詳細には、選別部５０と混合部３００とは搬送路２０４ａで接続されている。そして、選別部５０の選別により開口を通過した通過物（解繊物）は、ホッパー部５６で受けてから搬送路２０４ａを介して混合部３００に空気中で搬送される。選別部５０から堆積部７０へは、気流を発生させる図示しないブロアによって搬送されてもよいし、上方にある選別部５０から下方にある堆積部７０に重力で搬送されてもよい。一方、選別部５０の選別により開口を通過しなかった残留物は、送り路としての搬送路２０５を介して再び被解繊物として解繊部３０に戻される。これにより、残留物は廃棄されずに再使用（再利用）される。

また、搬送路２０４ａにおける選別部５０と混合部３００との間には、搬送される通過物（解繊物）に対して添加物を供給する添加物供給部６０が設けられている。添加物としては樹脂（例えば、融着樹脂あるいは熱硬化性樹脂）等の他、例えば、難燃剤、白色度向上剤、シート力増強剤やサイズ剤等である。添加物の形態は、紛体であってもよいし、繊維体であってもよい。そして、これらの添加物は、添加物供給部６０に設けられた添加物貯留部６１に貯留される。そして、添加物貯留部６１に貯留された添加物は、スクリューフィーダー等の排出機構によって供給口６２から搬送路２０４に向けて供給される。

混合部３００は、空気中で搬送された少なくとも繊維と樹脂とを混合して混合物を形成するものであり、例えば、ブロワーである。選別部５０から搬送される通過物（繊維）と添加物供給部６０から供給された樹脂とが導入口３０１から混合部３００の内部に導入され、混合部３００内部で繊維と樹脂とが混合される。そして、繊維と樹脂とが混合された混合物が排出口３０２から搬送路２０４ｂに向けて排出され、堆積部７０に空気中で搬送される。なお、混合部３００の詳細な構成は後述する。

堆積部７０は、搬送路２０４ｂから投入された混合物を用いて堆積させてウエブＷを形成するものである。堆積部７０は、繊維と樹脂とを空気中に均一に分散させる機構と、分散された繊維と樹脂とをメッシュベルト７３上に堆積する機構を有している。なお、本実施形態にかかるウエブＷとは、繊維と樹脂とを含む物体の構成形態を言う。従って、ウエブの加熱時や加圧時や切断時や搬送時等において寸法等の形態が変化した場合であってもウエブＷとして示している。

まず、繊維を空気中に均一に分散させる機構として、堆積部７０には、繊維及び樹脂が内部に投入されるフォーミングドラム７１が配置されている。そして、フォーミングドラム７１を回転駆動させることにより通過物（繊維）中に樹脂（添加剤）を均一に混ぜることができる。フォーミングドラム７１には複数の小孔を有するスクリーンが設けられている。そして、フォーミングドラム７１を回転駆動させて、通過物（繊維）中に樹脂（添加剤）を均一に混ぜるとともに、小孔を通過した繊維や繊維と樹脂の混合物を空気中に均一に分散させることができる。

フォーミングドラム７１の下方には、張架ローラー７２によって張架されるメッシュが形成されているエンドレスのメッシュベルト７３が配されている。そして、張架ローラー７２のうちの少なくとも１つが自転することで、このメッシュベルト７３が一方向に移動するようになっている。

また、フォーミングドラム７１の鉛直下方には、メッシュベルト７３を介して、鉛直下方に向けた気流を発生させる吸引部としてのサクション装置７５が設けられている。サクション装置７５によって、空気中に分散された繊維をメッシュベルト７３上に吸引することができる。

そして、フォーミングドラム７１の小孔スクリーンを通過した繊維等は、サクション装置７５による吸引力によって、メッシュベルト７３上に堆積される。このとき、メッシュベルト７３を一方向に移動させることにより、繊維と樹脂を含み長尺状に堆積されたウエブＷを形成することができる。フォーミングドラム７１からの分散とメッシュベルト７３の移動を連続的に行うことで、帯状の連続したウエブＷが成形される。なお、メッシュベルト７３は金属製でも、樹脂製でも、不織布でもよく、繊維が堆積でき、気流を通過させることができれば、どのようなものであってもよい。なお、メッシュベルト７３のメッシュの穴径が大きすぎるとメッシュの間に繊維が入り込み、ウエブＷ（シート）を成形したときの凸凹になり、一方、メッシュの穴径が小さすぎると、サクション装置７５による安定した気流を形成しづらい。このため、メッシュの穴径は適宜調整することが好ましい。サクション装置７５はメッシュベルト７３の下に所望のサイズの窓を開けた密閉箱を形成し、窓以外から空気を吸引し箱内を外気より負圧にすることで構成できる。

メッシュベルト７３上に成形されたウエブＷは、搬送部１００によって搬送される。本実施形態の搬送部１００は、メッシュベルト７３から最終的にシートＰｒ（ウエブＷ）としてスタッカー１６０に投入されるまでの間のウエブＷの搬送過程を示している。従って、メッシュベルト７３の他、各種ローラー等は搬送部１００の一部として機能する。搬送部としては、搬送ベルトや搬送ローラーなどの少なくとも一つがあればよい。具体的には、まず、搬送部１００の一部であるメッシュベルト７３上に成形されたウエブＷは、メッシュベルト７３の回転移動により、搬送方向（図中の矢印）に従って搬送される。次いで、ウエブＷは、メッシュベルト７３から搬送方向（図中の矢印）に従って搬送される。

ウエブＷの搬送方向における堆積部７０の下流側に加圧部１４０が配置されている。なお、本実施形態の加圧部１４０は、ウエブＷを加圧するローラー１４１を有する加圧部１４０である。ローラー１４１と張架ローラー７２の間にウエブＷを通過させることにより、ウエブＷを加圧することができる。これにより、ウエブＷの強度を向上させることができる。

ウエブＷの搬送方向における加圧部１４０の下流側には、切断部前ローラー１２０が配置されている。切断部前ローラー１２０は、一対のローラー１２１を有している。一対のローラー１２１のうち、一方が駆動制御ローラーであり、他方が従動ローラーである。

また、切断部前ローラー１２０を回転させる駆動伝達部にはワンウエイクラッチが用いられている。ワンウエイクラッチは、一方の方向のみに回転力を伝達するクラッチ機構を有し、逆方向に対して空転するように構成されている。これにより、切断部後ローラー１２５と切断部前ローラー１２０との速度差でウエブＷに過度のテンションが掛けられた際、切断部前ローラー１２０側で空転するため、ウエブＷへのテンションが抑制され、ウエブＷが引きちぎられることを防止できる。

ウエブＷの搬送方向における切断部前ローラー１２０の下流側には、搬送されるウエブＷの搬送方向と交差する方向にウエブＷを切断する切断部１１０が配置されている。切断部１１０は、カッターを備え、連続状のウエブＷを所定の長さに設定された切断位置に従って枚葉状（シート状）に切断する。切断部１１０は、例えば、ロータリーカッターを適用することができる。これによれば、ウエブＷを搬送させながら切断が可能となる。従って、切断時にウエブＷの搬送を停止させないので、製造効率を向上させることができる。なお、切断部１１０は、ロータリーカッターの他、各種カッターを適用してもよい。

切断部１１０よりウエブＷの搬送方向の下流側には、切断部後ローラー１２５が配置されている。切断部後ローラー１２５は、一対のローラー１２６を有している。一対のローラー１２６のうち、一方が駆動制御ローラーであり、他方が従動ローラーである。

本実施形態では、切断部前ローラー１２０と切断部後ローラー１２５との速度差によってウエブＷにテンションをかけることができる。そして、ウエブＷにテンションをかけた状態で切断部１１０を駆動してウエブＷを切断するように構成されている。

切断部後ローラー１２５よりもウエブＷの搬送方向の下流側には、ウエブＷを加熱する加熱部１５０が配置されている。本実施形態の加熱部１５０はウエブＷを加熱加圧する一対の加熱加圧ローラー１５１で構成されている。当該加熱部１５０は、ウエブＷに含まれる繊維同士を樹脂を介して結着（定着）させるものである。加熱加圧ローラー１５１の回転軸中心部にはヒーター等の加熱部材が設けられており、当該一対の加熱加圧ローラー１５１間にウエブＷを通過させることにより、搬送されるウエブＷに対して加熱加圧することができる。そして、ウエブＷは一対の加熱加圧ローラー１５１によって加熱加圧されることで、樹脂が溶けて繊維と絡みやすくなるとともに繊維間隔が短くなり繊維間の接触点が増加する。これにより、密度が高まってウエブＷとしての強度が向上する。

加熱部１５０よりもウエブＷの搬送方向の下流側に、ウエブＷの搬送方向に沿ってウエブＷを切断する後切断部１３０が配置されている。後切断部１３０は、カッターを備え、ウエブＷの搬送方向における所定の切断位置に従って切断する。これにより、所望するサイズのシートＰｒ（ウエブＷ）が成形される。そして、切断されたシートＰｒ（ウエブＷ）はスタッカー１６０等に積載される。なお、本実施形態では、堆積部７０、搬送部１００や加熱部１５０は、ウエブＷを用いてシートＰｒを成形する成形部２００の一部である。

また、上記実施形態にかかるシートとは、古紙や純パルプなどの繊維を含むものを原料とし、シート状にしたものを主に言う。しかし、そのようなものに限らず、ボード状やウエブ状（や凸凹を有する形状で）あってもよい。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。本願においてシートとは、紙と不織布に分かれる。紙は、薄いシート状に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、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、不織布、繊維ボード、ティッシュペーパー、キッチンペーパー、クリーナー、フィルター、液体吸収材、吸音体、緩衝材、マットなどを含む。

また、上記本実施形態において古紙とは、主に印刷された紙を指すが、紙として成形されたものを原料とするのであれば使用したか否かに関わらず古紙とみなす。

次に、混合部の構成について説明する。図２は、本実施形態にかかる混合部の構成を示し、図２（ａ）は外観斜視図であり、図２（ｂ）は断面図であり、図２（ｃ）は回転部の一部の構成を示す斜視図であり、図２（ｄ）は混合物の流動過程を模式した模式図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、混合部３００は、回転部３１０と、回転部３１０の一部を支持するとともに回転部３１０を覆うハウジング部３８０と、を備えている。ハウジング部３８０は、搬送路２０４ａに接続された導入口３０１と、搬送路２０４ｂに接続された排出口３０２と、を備えている。導入口３０１から繊維及び樹脂が導入され、導入された繊維及び繊維は回転部３１０によって混合される。そして、繊維と繊維とが混合された混合物は排出口３０２から排出されるように構成されている。なお、本実施形態のハウジング部３８０は、略円柱形状を成している。

回転部３１０は、円柱状の回転軸３２０を備え、当該回転軸３２０は、回転軸３２０を軸中心回りに回転させる回転手段としてのモーター３０９に接続されている。そして、ハウジング部３８０は、回転軸３２０を支持する軸受部３３０を備えている。本実施形態の軸受部３３０は、ハウジング部３８０の一部壁部に内設されている。軸受部３３０は、例えば、玉軸受やころ軸受等を適用することができる。

また、回転軸３２０の延設方向Ｒに見たときに、導入口３０１の領域（開口された領域）の内部に回転軸３２０が含まれている。本実施形態では、回転軸３２０の延設方向Ｒに見たときに、導入口３０１の領域（開口された領域）のほぼ中心部に対応する位置に回転軸３２０の頂部が位置するように、回転軸３２０が配置されている。これにより、導入口３０１から回転部３１０に向けて繊維と樹脂とを効率よく導入することができる。また、軸受部３３０は、延設方向Ｒにおいて導入口３０１から離れる側のハウジング部３８０の壁部に配置されている。これにより、導入口３０１から導入された繊維や樹脂を軸受部３３０に届きにくくすることができる。

さらに、回転部３１０は、図２（ｃ）に示すように、回転軸３２０の延設方向Ｒに垂直な面を有し回転軸３２０と一体に回転する仕切部３４０と、仕切部３４０から一方の延設方向Ｒに延びる複数の第１羽根３５０と、仕切部３４０から他方の延設方向Ｒに延びる複数の第２羽根３６０とを有している。

仕切部３４０は、延設方向Ｒに見たときに、回転軸３２０を中心とした円形を成し、所定の厚みを有している。また、延設方向Ｒに垂直な方向における仕切部３４０の端部とハウジング部３８０との間には所定寸法を有する隙間が形成される。

第１羽根３５０は、仕切部３４０の延設方向Ｒに対応する面のうち、導入口３０１が配置された方向の面に設けられている。また、第１羽根３５０は、仕切部３４０の中心部から端部にかけて曲面を有する、いわゆるターボ型の羽根形状を有している。第１羽根３５０は複数（本実施形態では、９個）設けられ、複数の第１羽根３５０が一定の間隔で配置されている。また、複数の第１羽根３５０は、延設方向Ｒに見たときに一定の方向に凸状を成している。なお、本実施形態の回転部３１０は、第１羽根３５０の凸状の方向（図２（ｃ）の矢印方向）に回転するように構成されている。

第２羽根３６０は、仕切部３４０の延設方向Ｒに対応する面のうち、第１羽根３５０が配置された面と反対側の面に設けられている。また、第２羽根３６０は、第１羽根３５０と同様に、仕切部３４０の中心部から端部にかけて曲面を有する、いわゆるターボ型の羽根形状を有している。また、本実施形態の第２羽根３６０では、第１羽根３５０と同様の数及び同様の間隔で配置されている。また、第１羽根３５０の延設方向Ｒの長さは、第２羽根３６０の延設方向Ｒの長さよりも長くなるように構成されている。また、第２羽根３６０の延設方向Ｒの頂部とハウジング部３８０の内壁面との間に形成されるギャップＧの寸法は、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。なお、仕切部３４０と、第１羽根３５０と、第２羽根３６０とは、一体成形されたものでもよいし、個別に成形したものを互いに接合したものであってもよい。そして、モーター３０９を駆動させ回転軸３２０を軸中心回りに回転させることにより、仕切部３４０とともに第１及び第２羽根３５０，３６０が回転する。

また、ハウジング部３８０の導入口３０１は、延設方向Ｒにおいて第１羽根３５０側に配置されている。そして、回転軸３２０における第１羽根３５０側は軸支されない。すなわち、延設方向Ｒにおいて導入口３０１に対向する側で回転軸３２０を軸支する軸受部３３０が設けられている。これにより、導入口３０１から導入される繊維や樹脂の流動を阻害することなく、効率よく第１羽根３５０側に流動させることができる。そして、ハウジング部３８０内部に流動された繊維や樹脂は回転部３１０の回転により混ぜ合わされる。繊維と樹脂とが混合され混合物は、図２（ｄ）に示すように、回転部３１０の回転による遠心力によりハウジング部３８０の内壁面３８０ａの方向に流動されながら第１羽根３５０の回転方向に移動し、最終的に排出口３０２から排出される。なお、本実施形態の排出口３０２は、延設方向Ｒに対して垂直方向に開口するように設けられている。すなわち、排出口３０２が回転軸３２０の回転方向に沿った方向に設けられているので、回転部３１０によって発生した流れによって混合物を効率よく排出させることがでる。

また、図２（ｄ）に示すように、第２羽根３６０とハウジング部３８０内壁面との間に形成されるギャップＧを有する空間Ｓでは、第２羽根３６０の回転により、延設方向Ｒにおいて第２羽根３６０に対向するハウジング部３８０の内壁面３８０ｂから第２羽根３６０を沿って、延設方向Ｒにおいて第２羽根３６０に対して垂直方向のハウジング部３８０の内壁面３８０ａに向かう気流が発生する。すなわち、回転する第２羽根３６０による遠心力の方向に気流が発生する。このため、導入された繊維と樹脂とが第２羽根３６０とハウジング部３８０内壁面との間に形成されるギャップＧを有する空間Ｓに流動された場合には、当該空間Ｓに発生した気流に乗ってハウジング部３８０の内壁面３８０ａ側に流動される。そして、ハウジング部３８０の内壁面３８０ａ側に流動された混合物はハウジング部３８０の内壁面３８０ａに沿って流動して排出口３０２から排出される。

以上、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

ハウジング部３８０に設けられた導入口３０１から導入された繊維と樹脂とが、第１羽根３５０を含む回転部３１０の回転によって混ぜ合わされる。また、第２羽根３６０の回転により第２羽根３６０とハウジング部３８０との空間Ｓにおいて回転軸３２０の延設方向Ｒに対して垂直方向に向かう気流が発生する。これにより、第２羽根３６０とハウジング部３８０との空間Ｓに樹脂等が流入された場合であっても、流入された樹脂等は回転軸３２０の延設方向Ｒに対して垂直方向に流動される。従って、第２羽根３６０とハウジング部３８０との空間Ｓにおける樹脂の滞留が低減され、例えば、回転軸３２０の回転駆動により発生する摩擦熱等により回転軸３２０周辺における樹脂の固着を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、シート製造装置の基本構成については第１実施形態におけるシート製造装置１の構成と同様なので説明を省略する。以下、第１実施形態と異なる構成、すなわち、混合部の構成について説明する。図３は、本実施形態にかかる混合部の構成を示し、図３（ａ）は断面図であり、図２（ｂ）は混合物の流動過程を模式した模式図である。

図３（ａ）に示すように、本実施形態の混合部３００ａは、回転部３１０と、回転部３１０の一部を支持するとともに回転部３１０を覆うハウジング部３８０と、を備えている。ハウジング部３８０は、搬送路２０４ａに接続された導入口３０１と、搬送路２０４ｂに接続された排出口３０２と、を備えている。導入口３０１から繊維及び樹脂が導入され、導入された繊維及び樹脂は回転部３１０によって混合される。そして、繊維と樹脂とが混合された混合物は排出口３０２から排出されるように構成されている。なお、本実施形態の混合部３００ａの回転部３１０の構成及びハウジング部３８０の基本構成は第１実施形態にかかる混合部３００の回転部３１０及びハウジング部３８０の構成と同様なので説明を省略し、異なる部分について主に説明する。

本実施形態の混合部３００ａのハウジング部３８０は、軸受部３３０を有する側であって、第２羽根３６０の回転する領域に対向する領域内に開口３９０を有している。当該開口３９０は、ハウジング部３８０の内壁面３８０ｂからハウジング部３８０の外内壁まで連通する貫通孔である。開口３９０の大きさは、第２羽根３６０を含む回転部３１０の形態等によって適宜設定可能であるが、回転部３１０を回転させた際に、第２羽根３６０とハウジング部３８０の内壁面３８０ｂとの間に形成されるギャップＧを有する空間Ｓが負圧状態となり、ハウジング部３８０の外部から開口３９０を通じてギャップＧを有する空間Ｓ側に空気が流入されるように設定する。なお、開口３９０の形状は特に限定されず、平面視において円形でもよいし、楕円形等であってもよい。

そして、図３（ｂ）に示すように、ハウジング部３８０の導入口３０１からハウジング部３８０の内部に流動された繊維や樹脂は回転部３１０の回転により混ぜ合わされる。繊維と樹脂とが混合され混合物は、回転部３１０の回転により発生した流れによってハウジング部３８０の内壁面３８０ａの方向に流動されながら第１羽根３５０の回転方向に移動し、最終的に排出口３０２から排出される。

また、第２羽根３６０の回転により、第２羽根３６０とハウジング部３８０内壁面との間に形成されるギャップＧを有する空間Ｓでは、延設方向Ｒにおいて第２羽根３６０に対向するハウジング部３８０の内壁面３８０ｂから第２羽根３６０を沿って、延設方向Ｒにおいて第２羽根３６０に対して垂直方向のハウジング部３８０の内壁面３８０ａに向かう気流が発生する。さらに、第２羽根３６０の回転により、第２羽根３６０とハウジング部３８０内壁面との間に形成されるギャップＧを有する空間Ｓでは負圧状態となり、開口３９０を介してハウジング部３８０の外部から空気が流入される。流入された空気は、上記気流と同様にしてハウジング部３８０の内壁面３８０ａの方向に流れる。このため、導入された繊維と樹脂とが第２羽根３６０とハウジング部３８０内壁面との間に形成されるギャップＧを有する空間Ｓに流動された場合には、当該空間Ｓに発生した気流に乗ってハウジング部３８０の内壁面３８０ａ側に流動される。そして、ハウジング部３８０の内壁面３８０ａ側に流動された混合物はハウジング部３８０の内壁面３８０ａに沿って流動して排出口３０２から排出される。

以上、上記実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

第２羽根３６０の回転による減圧で開口３９０を介してハウジング部３８０の外部から空気が流入され、ハウジング部３８０の内壁面３８０ａの方向に流れる。これにより、容易に繊維や樹脂等をハウジング部３８０の内壁面３８０ａ側に流動させることができ、回転軸３２０周辺における樹脂の固着を低減することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。なお、シート製造装置の基本構成については第１実施形態におけるシート製造装置１の構成と同様なので説明を省略する。以下、第１及び第２実施形態と異なる構成、すなわち、混合部の構成について説明する。図４は、本実施形態にかかる混合部の構成を示し、図４（ａ）は断面図であり、図４（ｂ）は混合物の流動過程を模式した模式図である。

図４（ａ）に示すように、本実施形態の混合部３００ａは、回転部３１０と、回転部３１０の一部を支持するとともに回転部３１０を覆うハウジング部３８０と、を備えている。ハウジング部３８０は、搬送路２０４ａに接続された導入口３０１と、搬送路２０４ｂに接続された排出口３０２と、を備えている。導入口３０１から繊維及び樹脂が導入され、導入された繊維及び樹脂は回転部３１０によって混合される。そして、繊維と樹脂とが混合された混合物は排出口３０２から排出されるように構成されている。なお、本実施形態の混合部３００ａの回転部３１０の構成及びハウジング部３８０の基本構成は第１実施形態にかかる混合部３００の回転部３１０及びハウジング部３８０の構成と同様なので説明を省略し、異なる部分について主に説明する。

本実施形態の混合部３００ｂのハウジング部３８０は、軸受部３３０を有する側であって、第２羽根３６０の回転する領域に対向する領域内であって回転軸３２０の外周部に対応する位置に開口３９０を有している。当該開口３９０は、ハウジング部３８０の内壁面３８０ｂからハウジング部３８０の外内壁まで連通する貫通孔である。開口３９０の大きさは、第２羽根３６０を含む回転部３１０の形態等によって適宜設定可能であるが、回転部３１０を回転させた際に、第２羽根３６０とハウジング部３８０の内壁面３８０ｂとの間に形成されるギャップＧを有する空間Ｓが負圧状態となり、ハウジング部３８０の外部から開口３９０を通じてギャップＧを有する空間Ｓ側に空気が流入されるように設定する。なお、開口３９０の形状は特に限定されず、平面視において円形でもよいし、楕円形等であってもよい。また、延設方向Ｒにおいて導入口３０１から離れる側のハウジング部３８０の壁部からはなれた位置に軸受部３３０を格納する支持板３８１が配置されている。

そして、図４（ｂ）に示すように、ハウジング部３８０の導入口３０１からハウジング部３８０の内部に流動された繊維や樹脂は回転部３１０の回転により混ぜ合わされる。繊維と樹脂とが混合され混合物は、回転部３１０の回転により発生した流れによってハウジング部３８０の内壁面３８０ａの方向に流動されながら第１羽根３５０の回転方向に移動し、最終的に排出口３０２から排出される。

以上、上記実施形態によれば、第１及び第２実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

［実施例］
次に、本発明にかかる具体的な実施例及び比較例について説明する。

１．混合部の形態

（実施例１：混合部３００）
実施例１では、第１実施形態にかかる混合部３００を用いる。なお、混合部３００の構成は第１実施形態と同様なので説明を省略する（図２参照）。なお、第２羽根３６０の延設方向Ｒの頂部とハウジング部３８０の内壁面３８０ｂとの間のギャップＧの寸法は、４．２ｍｍであった。

（実施例２：混合部３００ａ）
実施例２では、第２実施形態にかかる混合部３００ａを用いる。なお、混合部３００ａの構成は第２実施形態と同様なので説明を省略する（図３参照）。なお、第２羽根３６０の延設方向Ｒの頂部とハウジング部３８０の内壁面３８０ｂとの間のギャップＧの寸法は、４．２ｍｍであった。
（実施例３：混合部３００ｂ）
実施例３では、第３実施形態にかかる混合部３００ｂを用いる。なお、混合部３００ｂの構成は第３実施形態と同様なので説明を省略する（図４参照）。なお、第２羽根３６０の延設方向Ｒの頂部とハウジング部３８０の内壁面３８０ｂとの間のギャップＧの寸法は、４．２ｍｍであった。

（比較例１：混合部１０００）
比較例１では、図５（ａ）に示す混合部１０００を用いる。具体的には、混合部１０００は、第１実施形態にかかる混合部３００において第２羽根３６０が省略された構成を有するものである。なお、延設方向Ｒにおける仕切部３４０とハウジング部３８０の内壁面３８０ｂとの間のギャップＧの寸法は、０．８ｍｍであった。

（比較例２：混合部１０００ａ）
比較例２では、図５（ｂ）に示す混合部１０００ａを用いる。具体的には、混合部１０００ａは、第１実施形態にかかる混合部３００において第２羽根３６０が省略された構成を有するものである。なお、延設方向Ｒにおける仕切部３４０とハウジング部３８０の内壁面３８０ｂとの間のギャップＧの寸法は、４．２ｍｍであった。

２．評価
次いで、上記の実施例１から実施例３及び比較例１及び比較例２において、空間Ｓにおける樹脂の滞留の有無及び空間Ｓにおける樹脂の固着の有無の評価を行う。各評価方法は、下記の通りである。

（ａ）空間Ｓにおける樹脂の滞留の有無の評価方法について
駆動させた各混合部３００，３００ａ，３００ｂ，１０００，１０００ａに対して時間当たり同量の繊維と樹脂とを導入させ、混合処理を行う。そして、駆動開始から１０分後に駆動を停止する。そして、空間Ｓに対して外観検査を行い、樹脂が滞留していなければＯＫと判断とし、樹脂が滞留していればＮＧと判断する。

（ｂ）空間Ｓにおける樹脂の固着の有無の評価方法について
駆動させた各混合部３００，３００ａ，３００ｂ，１０００，１０００ａに対して時間当たり同量の繊維と樹脂とを導入させ、混合処理を行う。そして、駆動開始から１０分後に駆動を停止する。そして、空間Ｓに対して外観検査を行い、樹脂が固着していなければＯＫと判断とし、樹脂が固着していればＮＧと判断する。

上記の実施例及び比較例において、空間Ｓにおける樹脂の滞留の有無の評価及び空間Ｓにおける樹脂の固着の有無の評価を行った。評価結果は、表１の通りである。

表１に示すように、本発明にかかる混合部３００，３００ａ，３００ｂ（実施例１，２，３）によれば、空間Ｓにおける樹脂の滞留の有無の評価及び空間Ｓにおける樹脂の固着の有無の評価に対して優れていた。これは、各混合部３００，３００ａ，３００ｂは第２羽根３６０を有しているため、第２羽根３６０の回転により空間Ｓにおいて回転軸３２０の延設方向Ｒに対して垂直方向に向かう気流が発生する。これにより、第２羽根３６０とハウジング部３８０との空間Ｓに樹脂等が流入された場合であっても、流入された樹脂等は回転軸３２０の延設方向Ｒに対して垂直方向に流動されるため、空間Ｓにおける樹脂の滞留を防止できた。また、空間Ｓにおける樹脂の滞留が防止されることから空間Ｓにおける樹脂の固着が無かった。一方、比較例１及び比較例２では、満足のいく結果が得られなかった。これは、各混合部１０００，１０００ａは第２羽根３６０を有していない。このため、第１羽根３５０の回転により空間Ｓにおいてハウジング部３８０の方向に向かう気流が発生する。これにより、仕切部３４０とハウジング部３８０との空間Ｓに樹脂が流入された場合に、樹脂がハウジング部３８０の内壁面３８０ｂの方向に流動し、内壁面３８０ｂに押しつけられる。これにより、空間Ｓにおいて樹脂の滞留が発生したと考えられる。そして、比較例１では、仕切部３４０と内壁面３８０ｂの距離が近いため、回転する仕切部３４０と内壁面３８０ｂの摩擦熱により樹脂が溶けて固着することがある。また、比較例１、２では、空間Ｓにおいて滞留した樹脂は回転軸３２０の駆動による摩擦熱等により溶けて固着することがある。

本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）上記実施形態では、混合部３００（３００ａ，３００ｂ）の第１羽根３５０及び第２羽根３６０は、仕切部３４０の中心部から端部にかけて凸状の曲面を有する、いわゆるターボ型の羽根形状としたが、これに限定されない。図６は、変形例にかかる混合部の構成を示す概略図である。図６（ａ）に示すように、第１羽根３５０ａ及び第２羽根３６０ａは、仕切部３４０の中心部から端部にかけて平坦面を有する板形状（プレート型）であってもよい。また、図６（ｂ）に示すように、第１羽根３５０ｂ及び第２羽根３６０ｂは、仕切部３４０の端部に配置された凸状の曲面を有する、いわゆるシロッコ型の羽根形状としてもよい。このようにしても、上記効果と同様の効果を得ることができる。また、上記実施形態では、第１羽根３５０と第２羽根３６０との羽根数を同じとしたが、これに限定されず、第１羽根３５０の羽根数と第２羽根３６０の羽根数とが異なってもよい。さらに、上記実施形態の第１羽根３５０及び第２羽根３６０の羽根形状と変形例１にかかる第１羽根３５０ａ，３５０ｂ及び第２羽根３６０ａ，３６０ｂを適宜組み合わせた構成としてもよい。このようにしても、上記効果と同様の効果を得ることができる。

（変形例２）上記実施形態では、延設方向Ｓにおける導入口３０１側の回転軸３２０の先端形状は平坦面としたが、これに限定されない。例えば、回転軸３２０の先端部の形状が円錐形状であってもよい。このようにすれば、導入口３０１から導入される繊維や樹脂が回転軸３２０に衝突することなく、円滑にハウジング部３８０内部に導入することができる。

（変形例３）上記実施形態では、混合部３００（３００ａ，３００ｂ）の仕切部３４０は回転軸３２０の延設方向Ｒに垂直な面を有しているが、第１羽根３５０及び第２羽根３６０を分割する機能があれば、仕切部３４０は回転軸３２０の延設方向Ｒに垂直な面を有していなくてもよく、回転軸３２０の延設方向Ｒに交わる面があればよい。

１…シート製造装置、１０…投入部、２０…粗砕部、３０…解繊部、４０…分級部、５０…選別部、６０…添加物供給部、６１…添加物貯留部、７０…堆積部、１００…搬送部、１１０…切断部、１２０…切断部前ローラー、１２５…切断部後ローラー、１３０…後切断部、１４０…加圧部、１５０…加熱部、１６０…スタッカー、２００…成形部、３００，３００ａ，３００ｂ…混合部、３０１…導入口、３０２…排出口、３１０…回転部、３２０…回転軸、３３０…軸受部、３４０…仕切部、３５０，３５０ａ，３５０ｂ…第１羽根、３６０，３６０ａ，３６０ｂ…第２羽根、３８０…ハウジング部、３８０ａ…内壁面、３８０ｂ…内壁面、３８１…支持板、３９０…開口。

Claims

少なくとも繊維と樹脂とを混合する混合部と、
前記混合部で混合した混合物を用いてシートを成形する成形部と、を備えるシート製造装置であって、
前記混合部は、
回転部と、前記回転部を囲うハウジング部と、を備え、
前記回転部は、
回転する回転軸と、
前記回転軸の延設方向に交わる面を有し前記回転軸と一体に回転する仕切部と、
前記仕切部から一方の前記延設方向に延びる複数の第１羽根と、
前記仕切部から他方の前記延設方向に延びる複数の第２羽根と、を有し、
前記ハウジング部は、
前記延設方向において前記第１羽根側に前記繊維及び前記樹脂が導入される導入口を有し、前記第２羽根側に前記回転軸を支持する軸受部を有することを特徴とするシート製造装置。
請求項１に記載のシート製造装置において、
前記第１羽根の前記延設方向の長さは、前記第２羽根の前記延設方向の長さよりも長いことを特徴とするシート製造装置。
請求項１または請求項２に記載のシート製造装置において、
前記混合部を前記延設方向に見たときに、前記導入口の領域の内部に前記回転軸が含まれることを特徴とするシート製造装置。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシート製造装置において、
前記ハウジング部は、
前記軸受部を有する側であって、前記第２羽根の回転する領域に対向する領域内に開口を有することを特徴とするシート製造装置。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシート製造装置において、
前記軸受部が、前記延設方向において前記導入口から離れる側に配置されたことを特徴とするシート製造装置。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシート製造装置において、
前記回転軸における前記第１羽根側は軸支されないことを特徴とするシート製造装置。