JP6443407B2 - Sheet manufacturing apparatus and sheet manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、シート製造装置及びシート製造方法に関する。 The present invention relates to a sheet manufacturing apparatus and a sheet manufacturing method.
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。現在においても紙を製造する方
法の一つとして抄造法が広く用いられている。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、水素結合などの結着力によって部
分的に結着されている構造を有する。
It has been practiced for a long time to deposit a fibrous substance and obtain a sheet-like or film-like molded body by applying a binding force between the deposited fibers. A typical example is the production of paper by paper making using water (paper making). Even now, the papermaking method is widely used as one of the methods for producing paper. Paper produced by a papermaking method generally has a structure in which cellulose fibers derived from, for example, wood are entangled with each other and partially bound by a binding force such as hydrogen bonding.
しかし抄造法は湿式であり、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。さら
に、使用した水は排水として適切に処理する必要がある。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やインフラストラクチャーが必要となるこ
とが多く、小型化することは難しい。
However, the paper making method is wet, and it is necessary to use a large amount of water. Further, after paper is formed, dehydration and drying are required, and energy and time spent therefor are very large. Furthermore, the used water needs to be properly treated as waste water. Also, the equipment used for the paper making method often requires large utilities such as water, electric power, and drainage facilities and infrastructure, and it is difficult to reduce the size.
そのため、省エネルギー、環境保護等の観点から、抄造法に代る紙の製造方法として、
乾式法と称する水をほとんど用いない方法が期待されており、例えば、特許文献1には、
乾式のプロセスで、原料となる紙を解繊、脱墨し、少量の水分を添加して紙を成形する紙
再生装置が開示されている。
Therefore, from the viewpoint of energy saving, environmental protection, etc., as a paper manufacturing method that replaces the papermaking method,
A method of using almost no water called a dry method is expected.
A paper recycling apparatus is disclosed in which a raw material paper is defibrated and deinked by a dry process, and a small amount of moisture is added to form the paper.
紙等のシートに求められる性能としては、例えば引張強度、引裂強度などの機械的強度
がある。特許文献1に記載の技術では、紙の成型時に添加される水分は、紙を構成する繊
維間の結着力として、水酸基に由来する水素結合を誘起する働きがあるものと考えられる
。しかし、紙となった後の水素結合は、水が存在することにより結合力が低下する。その
ため、繊維間の結着力として水素結合を利用する紙では、高湿度環境に置かれたり、水に
濡れたりした場合に、機械的強度の不足や形状の変形が生じることがあった。そこで、複
数の繊維を樹脂を介して結着することが考えられる。しかし、樹脂により結着した場合で
も機械的強度が不足する場合があった。これは、シートを形成する際における繊維に含ま
れる水分量が少ないことが原因であった。そして、繊維に含まれる水分量が少なくなる原
因の一つは、比較的水分量が少ない紙を原料とした場合に、乾式で解繊する際に水分が失
われることであった。また、別の原因としては、原料となる紙に含まれる水分がもともと
少ないことであった。これは、製造装置の設置環境が低湿度であったり、原料となる紙が
置かれていた環境が低湿度であった場合に発生する。
The performance required for a sheet such as paper includes mechanical strength such as tensile strength and tear strength. In the technique described in Patent Document 1, it is considered that moisture added at the time of paper molding has a function of inducing a hydrogen bond derived from a hydroxyl group as a binding force between fibers constituting the paper. However, the bond strength of hydrogen bonds after becoming paper is reduced due to the presence of water. For this reason, in paper using hydrogen bonds as the binding force between fibers, mechanical strength may be insufficient or the shape may be deformed when placed in a high humidity environment or wet with water. Therefore, it is conceivable to bind a plurality of fibers via a resin. However, even when bound with resin, the mechanical strength may be insufficient. This was due to the small amount of water contained in the fibers when forming the sheet. One of the causes of the decrease in the amount of moisture contained in the fibers is that when paper is used as a raw material having a relatively small amount of moisture, moisture is lost when defibrating in a dry process. Another cause is that the moisture contained in the raw paper is originally low. This occurs when the installation environment of the manufacturing apparatus is low humidity, or the environment where the raw paper is placed is low humidity.
本発明の幾つかの態様に係る目的の1つは、乾式法によって機械的強度及び耐水性の良
好なシートを製造することのできるシート製造装置、及びシート製造方法を提供すること
にある。
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 manufacturing a sheet having good mechanical strength and water resistance by a dry method.
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。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.
本発明に係るシート製造装置の一態様は、被解繊物を大気中で解繊する解繊部と、
解繊され水素結合し得る解繊物に、樹脂を含む粉末状の添加物を大気中で混合する混合部と、
前記解繊物と前記添加物とを混合した混合物を調湿する調湿部であって、調湿前の前記混合物100質量部に対して水分量が0.5質量部以上20質量部以下となるように調湿する調湿部と、
前記調湿部によって調湿された前記混合物を溶融させないで加圧する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記混合物を加熱して結着させる加熱部と、を備える。
本発明に係るシート製造装置において、前記解繊物中の繊維は、平均全長が1μm以上10mm以下、平均径が1μm以上1000μm以下であり、
前記添加物の粒径は、1μm以上50μm以下であり、
前記混合部は、前記解繊物に対して前記添加物の割合が5質量%以上70質量%以下となるように混合してもよい。
One aspect of the sheet manufacturing apparatus according to the present invention is a defibrating unit for defibrating an object to be defibrated in the atmosphere;
A mixing unit that mixes a powdered additive containing a resin into a defibrated material that can be defibrated and hydrogen bonded,
A humidity control unit that adjusts the humidity of the mixture obtained by mixing the defibrated material and the additive, and the moisture content is 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the mixture before conditioning. A humidity control section that adjusts the humidity to
A pressurizing unit that pressurizes the mixture conditioned by the humidity control unit without melting the mixture,
And a heating unit Ru is bound by heating the mixture pressurized by the pressurizing unit.
In the sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the fibers in the defibrated material have an average total length of 1 μm to 10 mm, an average diameter of 1 μm to 1000 μm,
The particle size of the additive state, and are more 50μm or less 1 [mu] m,
The mixing unit may mix the defibrated material so that the ratio of the additive is 5% by mass or more and 70% by mass or less .
このようなシート製造装置によれば、樹脂によって解繊物の繊維間を結着することで、
製造されるシートは、例えば高湿度環境に置かれたり水に濡れたりしても、樹脂によって
解繊物間の結着が維持されるため、機械的強度が保たれるとともに形状の変化を生じにく
く耐水性が良好である。また、解繊物と添加物とを混合した混合物を調湿する調湿部を有
し、適度な湿度の繊維を用いてシートを作成するので、乾式法によっても機械的強度の良
好なシートを製造できる。
According to such a sheet manufacturing apparatus, by binding the fibers of the defibrated material with resin,
For example, even if the manufactured sheet is placed in a high humidity environment or wet with water, the resin maintains the binding between the defibrated material, so that the mechanical strength is maintained and the shape changes. Difficult to resist water. In addition, it has a humidity control part that adjusts the humidity of the mixture of the defibrated material and the additive, and creates a sheet using fibers with appropriate humidity. Can be manufactured.
本発明に係るシート製造装置において、前記混合部により混合した後に前記混合物を堆
積する堆積部を有してもよく、前記調湿部は、前記堆積部により堆積された前記混合物を
調湿してもよい。
In the sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the sheet manufacturing apparatus may include a deposition unit that deposits the mixture after mixing by the mixing unit, and the humidity control unit adjusts the humidity of the mixture deposited by the deposition unit. Also good.
このようなシート製造装置によれば、混合物が堆積された状態で、混合物を調湿するこ
とができる。これにより、調湿部によって混合物に付与される水分が、混合物(堆積物)
全体に対してより供給しやすい。そのため製造されるシートの強度をさらに高めることが
できる。
According to such a sheet manufacturing apparatus, the mixture can be conditioned in a state where the mixture is deposited. Thereby, the water | moisture content provided to a mixture by a humidity control part is a mixture (sediment).
Easy to supply to the whole. Therefore, the strength of the manufactured sheet can be further increased.
本発明に係るシート製造装置において、前記調湿部は、調湿前の前記混合物100質量
部に対して水分量が5質量部以上12質量部以下となるように調湿してもよい。
In the sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the humidity adjusting unit may adjust the moisture content to 5 parts by mass or more and 12 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the mixture before humidity adjustment.
このようなシート製造装置によれば、調湿部によって添加される水の量がより適切であ
り、使用する水分量を少ない状態で、製造されるシートの機械的強度を高くすることがで
きる。また、高湿度環境や、水分を多く含んだ原料を用いた場合でも、水分過多となるこ
とを抑制することができる。
According to such a sheet manufacturing apparatus, the amount of water added by the humidity control unit is more appropriate, and the mechanical strength of the manufactured sheet can be increased with a small amount of water used. Moreover, even when a high-humidity environment or a raw material containing a large amount of moisture is used, excessive moisture can be suppressed.
本発明に係るシート製造装置において、前記調湿部は、前記被解繊物に含まれる水分量
よりも、前記混合物の調湿後の水分量が多くなるように調湿してもよい。
In the sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the humidity control unit may adjust the humidity so that the moisture content of the mixture after conditioning is greater than the moisture content contained in the material to be defibrated.
このようなシート製造装置によれば、解繊部で散逸した水分をより十分に補うことがで
きる。
According to such a sheet manufacturing apparatus, the moisture dissipated in the defibrating unit can be more fully compensated.
本発明に係るシート製造装置において、前記調湿部によって前記混合物に対して付与さ
れる水分量は、前記被解繊物の水分量、環境の湿度、及び温度の少なくとも1つの条件に
従って変更されてもよい。
In the sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the amount of moisture applied to the mixture by the humidity control unit is changed according to at least one of the moisture content of the material to be defibrated, the humidity of the environment, and the temperature. Also good.
このようなシート製造装置によれば、被解繊物の水分量、環境の湿度、及び温度の少なくとも1つの条件が変化しても、製造されるシートの機械的強度や耐水性の変動を抑制することができる。これによりさらに安定してシートを製造することができる。
本発明に係るシート製造装置において、前記混合部は、気流により流動している前記解繊物に前記添加物を供給してもよい。
本発明に係るシート製造装置において、前記加熱部は、加熱材が内蔵された一対の加熱ローラーを複数組み備え、各組の前記一対の加熱ローラーの間で前記混合物を加圧しつつ、加熱してもよい。
According to such a sheet manufacturing apparatus, even if at least one of the moisture content of the material to be defibrated, the humidity of the environment, and the temperature changes, the mechanical strength and water resistance of the manufactured sheet are suppressed. can do. Thereby, a sheet | seat can be manufactured further stably.
In the sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the mixing unit may supply the additive to the defibrated material flowing by an air flow.
In the sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the heating unit includes a plurality of pairs of heating rollers each including a heating material, and heats the mixture while pressing the mixture between the pair of heating rollers of each group. Also good.
本発明に係るシート製造方法の一態様は、被解繊物を大気中で解繊する解繊工程と、
解繊され水素結合し得る解繊物に、樹脂を含む粉末状の添加物を大気中で混合する混合工程と、
前記解繊物と前記添加物とを混合した混合物を調湿する工程であって、調湿前の前記混合物100質量部に対して水分量が0.5質量部以上20質量部以下となるように調湿する調湿工程と、
前記調湿工程によって調湿された前記混合物を溶融させないで加圧する加圧工程と、
前記加圧工程によって加圧された前記混合物を加熱して結着させる加熱工程と、を含む。
One aspect of the sheet manufacturing method according to the present invention includes a defibrating step of defibrating an object to be defibrated in the atmosphere,
A mixing step in which a powdered additive containing a resin is mixed in the atmosphere with a defibrated material that can be defibrated and hydrogen bonded;
It is a step of conditioning the mixture obtained by mixing the defibrated material and the additive, so that the moisture content is 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the mixture before conditioning. Humidity control process to condition the humidity,
A pressurizing step of pressurizing the mixture conditioned by the humidity control step without melting the mixture;
A heating step of heating and binding the mixture pressed in the pressing step .
このようなシート製造方法によれば、樹脂による結着によって解繊物の繊維間の結着力
が付与されたシートを製造することができる。このようなシート製造方法によって製造さ
れるシートは、例えば高湿度環境に置かれたり水に濡れたりしても、樹脂によって解繊物
間の結着が維持されるため、機械的強度が保たれるとともに形状の変化を生じにくく耐水
性が良好である。また、解繊物と添加物とを混合する混合工程で得られた混合物に対して
調湿が行われ、適度な湿度の繊維を用いてシートを作成するので、乾式法によっても機械
的強度の良好なシートを製造できる。
According to such a sheet manufacturing method, a sheet to which a binding force between fibers of the defibrated material is provided by binding with a resin can be manufactured. Even if the sheet manufactured by such a sheet manufacturing method is placed in a high-humidity environment or wet with water, for example, the binding between the defibrated material is maintained by the resin, so that the mechanical strength is maintained. In addition, it is less likely to change its shape and has good water resistance. In addition, humidity adjustment is performed on the mixture obtained in the mixing step of mixing the defibrated material and the additive, and a sheet is created using fibers with appropriate humidity. A good sheet can be produced.
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。
Several embodiments of the present invention will be described below. The embodiments described below illustrate examples of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and includes various modified embodiments that are implemented within a range that does not change the gist of the present invention. Note that not all of the configurations described below are essential configurations of the present invention.
1.シート製造装置
本実施形態に係るシート製造装置100は、解繊部20と、混合部30と、調湿部40
と、加熱部50と、を備える。図1は、本実施形態に係るシート製造装置100を概略的
に示す模式図である。以下、本実施形態のシート製造装置100について、解繊部20、
混合部30、調湿部40、及び加熱部50を中心として説明する。
1. Sheet Manufacturing Apparatus The
And a
The mixing
1.1.解繊部
解繊部20は、被解繊物を解繊処理する。解繊部20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解繊物を生成する。また解繊部20は、被解繊物が古紙
等である場合には、被解繊物に付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止剤等の粒子
状の物質を、繊維から分離させる機能をも有する。
1.1. The defibrating unit The
ここで、「解繊処理」とは、複数の繊維が結着されてなる被解繊物を、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、にじみ防止材等のインク粒を含ん
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。
Here, the “defibrating treatment” refers to unraveling a material to be defibrated in which a plurality of fibers are bound into individual fibers. What has passed through the
ribbon). 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”).
さらに本明細書では、シート製造装置において、製造されるシートの材料(原料、被解
繊物、解繊物、ウェブ等)の流れ(概念的な流れを含む)に対して、「上流」、「下流」
等の表現を用いる。また、「上流側(下流側)」という表現は、構成の位置を相対的に特
定する場合に用い、例えば、「AがBの上流側(下流側)にある」などという場合には、
Aの位置がBの位置に対して、シートの材料の流通方向に照らして上流(下流)にあるこ
とを指す。
Further, in this specification, in the sheet manufacturing apparatus, “upstream” with respect to the flow (including conceptual flow) of the material (raw material, defibrated material, defibrated material, web, etc.) of the sheet to be manufactured. "downstream"
Etc. are used. In addition, the expression “upstream (downstream)” is used to relatively specify the position of the configuration. For example, when “A is upstream (downstream) of B”, for example,
The position of A indicates that it is upstream (downstream) with respect to the position of B in the flow direction of the sheet material.
解繊部20は、後述する混合部30よりも上流側に設けられる。解繊部20と混合部3
0との間に他の構成が設けられてもよい。また、解繊部20よりも上流側にも他の構成が
設けられてもよい。
The
Another configuration may be provided between 0. Further, another configuration may be provided on the upstream side of the
解繊部20は、被解繊物を解繊処理する機能を有する限り任意である。解繊部20は、
大気中(空気中)において乾式で解繊を行う。図示の例では、導入口21から導入された
被解繊物が、解繊部20によって解繊され、解繊物(繊維)となり、排出口22から排出
される解繊物が、管82、分級部63を介して混合部30(図示の例では管86)に供給
される態様となっている。
The
Defibration is performed dry in the atmosphere (in the air). In the illustrated example, the defibrated material introduced from the
また、本明細書において、乾式とは、液体中ではなく大気中(空気中)でという意味で
ある。乾式の範疇には、乾燥状態、及び不純物として存在する液体(水等)又は意図的に
添加される液体(水等)、水蒸気、ミスト等が存在する状態、が含まれる。また、乾式の
態様と、抄紙等で行われる湿式の態様とでは、装置全体あるいは製造される紙の量に対す
る水の使用量が全く異なることに注意する。すなわち、乾式の態様において、系内に水が
存在する場合の水の量は、湿式に比較して桁違いに小さい。
Moreover, in this specification, dry means not in liquid but in the atmosphere (in the air). The dry category includes a dry state and a state where a liquid (such as water) present as an impurity or a liquid (water or the like) intentionally added, water vapor, mist, or the like is present. In addition, it should be noted that the amount of water used for the entire apparatus or the amount of paper produced is completely different between the dry mode and the wet mode performed by papermaking. That is, in the dry mode, the amount of water when water is present in the system is orders of magnitude smaller than that of wet type.
解繊部20の構成は特に限定されないが、例えば、回転部(回転子)とこれを覆う固定
部とを含み、回転部と固定部との間に隙間(ギャップ)が形成されたものを挙げることが
できる。解繊部20がこのように構成される場合には、回転部が回転した状態で被解繊物
がギャップに導入されることにより、解繊処理が行われる。また、この場合には、回転部
の回転数、形状、固定部の形状等は、製造されるシートの性質や全体の装置構成等の要請
に合わせて適宜に設計されることができる。また、この場合、回転部の回転速度(1分あ
たりの回転数(rpm))は、解繊処理のスループット、被解繊物の滞留時間、解繊の程
度、ギャップの大きさ、回転部、固定部、その他の各部材の形状や大きさ等の条件を考慮
して、適宜に設定することができる。
The configuration of the
なお、解繊部20は、被解繊物を吸引し、及び/又は、解繊物を排出するような気流を
発生させる機能を有することがより好ましい。この場合、解繊部20は、自ら発生する気
流によって、導入口21から、被解繊物を気流と共に吸引し、解繊処理して、排出口22
へと搬送することができる。排出口22から排出された解繊物は、図1に示す例では、管
82に移送される。なお、気流発生機構を有していない解繊部20を用いる場合には、被
解繊物を導入口21に導く気流や、排出口22から解繊物を吸出す気流を発生する機構を
外付けで設けても差支えない。
It is more preferable that the
Can be transported to. The defibrated material discharged from the
1.1.1.被解繊物
本明細書において、被解繊物とは、シート製造装置100の原材料を含む物品のことを
指し、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、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)が含まれていてもよい。また、本実施形態のシート製造装置1
00において、後述する分級部63が備えられる場合には、被解繊物として特に古紙を有
効に利用することができる。
1.1.1. In the present specification, the defibrated material refers to an article containing the raw material of the
In 00, when a
1.1.2.解繊物
本実施形態のシート製造装置100において、製造されるシートの材料の一部として使
用される解繊物は、特に限定されず、シートを形成しうる限り広範な解繊物を用いること
ができる。解繊物は、上述の被解繊物を解繊処理して得られる繊維を含み、係る繊維とし
て、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。解繊物に含まれる繊維としては、更に詳しくは、セルロース、絹
、羊毛、綿、大麻、ケナフ、亜麻、ラミー、黄麻、マニラ麻、サイザル麻、針葉樹、広葉
樹等からなる繊維が挙げられ、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。解繊物は、製造されるシートの材
料となるが、これらの繊維の少なくとも1種を含んでいればよい。また、解繊物(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。
さらに解繊物(繊維)は、各種の表面処理が施されていてもよい。
1.1.2. Defibrated material In the
May be dried, or may be contained or impregnated with a liquid such as water or an organic solvent.
Furthermore, the defibrated material (fiber) may be subjected to various surface treatments.
本実施形態で使用される解繊物に含まれる繊維は、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、好ましくは、2μm以上500μm以
下、より好ましくは3μm以上200μm以下である。
When the fiber contained in the defibrated material used in the present embodiment is an independent fiber,
The average diameter (when the cross section is not a circle, the maximum diameter among the lengths in the direction perpendicular to the longitudinal direction, or the diameter of the circle when assuming a circle having an area equal to the area of the cross section ( The equivalent circle diameter)) is 1 μm or more and 1000 μm or less, preferably 2 μm or more and 500 μm or less, more preferably 3 μm or more and 200 μm or less.
本実施形態で使用される解繊物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(解きほぐされた解繊物(繊維
)の長手方向の長さ、以下、「繊維長」ともいう)は、例えば、1μm以上10mm以下
、好ましくは1μm以上8mm以下、より好ましくは1μm以上5mm以下、さらに好ま
しくは、2μm以上3mm以下、ことさら好ましくは3μm以上2mm以下である。繊維
の長さが短い場合は、添加物(複合体)と結着しにくいため、シートの強度が不足する場
合があるが、上記範囲であれば十分な強度のシートを得ることができる。繊維の長手方向
に沿った長さとは、独立した1本の繊維の両端を必要に応じて破断しないように引張り、
その状態でほぼ直線状の状態に置いたときの両端間の距離(繊維の長さ)であってもよい
。また、繊維の平均の長さは、長さ−長さ加重平均繊維長として、20μm以上3600
μm以下、好ましくは200μm以上2700μm以下、より好ましくは300μm以上
2300μm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。
Although the length of the fiber contained in the defibrated material used in the present embodiment is not particularly limited, the length along the longitudinal direction of the fiber as an independent single fiber (the defibrated defibrated material) The length in the longitudinal direction of the product (fiber), hereinafter also referred to as “fiber length”) is, for example, 1 μm or more and 10 mm or less, preferably 1 μm or more and 8 mm or less, more preferably 1 μm or more and 5 mm or less, and further preferably 2 μm or more. It is 3 mm or less, more preferably 3 μm or more and 2 mm or less. When the length of the fiber is short, it is difficult to bind to the additive (composite), and the strength of the sheet may be insufficient. However, a sheet having sufficient strength can be obtained within the above range. The length along the longitudinal direction of the fiber means that both ends of one independent fiber are pulled as necessary so as not to break,
It may be the distance between both ends (the length of the fiber) when placed in a substantially linear state in that state. The average length of the fibers is 20 μm or more and 3600 as a length-length weighted average fiber length.
It is not more than μm, preferably not less than 200 μm and not more than 2700 μm, more preferably not less than 300 μm and not more than 2300 μm. Furthermore, the length of the fiber may have variation (distribution).
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り、また、解繊物というときには、
複数の繊維が含まれる材料のことを指し、繊維の集合という意味及びシートの原料となる
材料(粉体状又は綿状の物体)という意味を含むものとする。
In this specification, when referring to a fiber, it may refer to a single fiber and may refer to an aggregate of a plurality of fibers (for example, a state like cotton), and when referred to as a defibrated material,
It refers to a material containing a plurality of fibers, and includes the meaning of a collection of fibers and the meaning of a material (powder or cotton-like object) that is a raw material of a sheet.
1.2.混合部
本実施形態のシート製造装置100に備えられる混合部30は、解繊物と、樹脂を含む
添加物と、を大気中で混合する(混ぜ合せる)機能を有する。混合部30では、少なくと
も解繊物及び添加物が混ぜ合される。混合部30においては、解繊物及び添加物以外の成
分が混ぜ合されてもよい。本明細書において「解繊物と添加物とを混合する」とは、一定
容積の空間(系)内で、解繊物に含まれる繊維と繊維との間に添加物を位置させることを
意味する。
1.2. Mixing Unit The mixing
混合部30は、解繊物(繊維)と添加物とを混ぜ合せることができれば、その構成、構
造及び機構等は特に限定されない。また、混合部30における混ぜ合せの処理の態様は、
回分処理(バッチ処理)であっても、逐次処理、連続処理のいずれであってもよい。また
、混合部30は、手動で動作されても自動で動作されてもよい。さらに、混合部30は、
少なくとも解繊物及び添加物を混ぜ合せるが、その他の成分を混ぜ合せることのできる態
様であってもよい。
As long as the mixing
Even batch processing (batch processing) may be either sequential processing or continuous processing. The mixing
Although at least the defibrated material and the additive are mixed, an embodiment in which other components can be mixed may be used.
混合部30は、上述の解繊部20よりも下流側に設けられる。また、混合部30は、後述する加熱部50よりも上流側に設けられる。混合部30と加熱部50との間には、後述する調湿部40の他にも構成が含まれてもよい。そのような他の構成としては、混合された解繊物及び添加物の混合物をほぐすほぐし部70、混合物をウェブ状に成形する堆積部75、ウェブ状に堆積された混合物に圧力を印可する加圧部60(いずれも後述する。)などが挙げられ、さらにこれらに限定されない。なお、混合部30によって混ぜ合された混合物は、ほぐし部70等の他の構成によってさらに混ぜ合されてもよいため、ほぐし部70も混合部とみなすことができる。
The mixing
混合部30における混ぜ合せの処理としては、機械的な混合、流体力学的な混合を例示
することができる。機械的な混合としては、繊維(解繊物)及び添加物を、例えば、ヘン
シェルミキサー等に導入して撹拌する方法や、袋に繊維(解繊物)及び添加物を封入して
該袋を振とうする方法などが挙げられる。また、流体力学的な混ぜ合せの処理としては、
大気等の気流中に繊維(解繊物)及び添加物を導入して気流中で相互に拡散させる方法を
用いることができる。係る大気等の気流中に繊維(解繊物)及び添加物を導入する方法で
は、解繊物の繊維が気流によって流動(移送)されている管等に添加物を投入してもよい
し、添加物の粒子が気流によって流動(移送)されている管等に繊維(解繊物)を投入し
てもよい。なお、係る方法の場合には、管等の中の気流は、乱流であるほうが混ぜ合せの
効率がよくなることがあるためより好ましい。
Examples of the mixing process in the mixing
A method of introducing fibers (defibrated material) and additives into an air stream such as the atmosphere and diffusing each other in the air stream can be used. In the method of introducing fibers (defibrated material) and additives into the airflow such as the atmosphere, the additives may be introduced into a pipe or the like in which the fibers of the defibrated material are flowing (transferred) by the airflow, Fibers (defibrated material) may be introduced into a tube or the like in which additive particles are flowed (transferred) by an air flow. In the case of such a method, it is more preferable that the airflow in the pipe or the like is turbulent because mixing efficiency may be improved.
混合部30は、添加物を解繊物の流通経路に導入するフィーダーを含んで構成されても
よい。図1に示すように、混合部30として、解繊物の移送のために管86を採用する場
合には、大気等の気流により解繊物を流動させた状態で添加物を添加物供給部88によっ
て導入する方法を採ることができる。混合部30に管86を採用する場合における気流の
発生手段としては、図示せぬブロワーなどが挙げられ、上記の機能が得られる限り、適宜
の気流発生手段を使用することができる。
The mixing
混合部30に管86を採用する場合における添加物(複合体である場合も含む。)の導
入は、弁の開閉操作や作業者の手で行うこともできるが、添加物供給部88としての図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て行うこと
ができる。これらのフィーダーを用いると、気流の流れ方向における添加物の含有量(添
加量)の変動を小さくすることができるためより好ましい。また、添加物を気流によって
移送して、当該気流に解繊物を導入する場合でも同様である。図示の例では、添加物は、
添加物供給部88から管86に設けられた供給口87を通じて管86に供給される。した
がって、図示の例では、混合部30は、管86の一部、添加物供給部88及び供給口87
によって構成されている。
The introduction of the additive (including the case of a composite) when the
Can be performed using a screw feeder as shown in FIG. Use of these feeders is more preferable because fluctuations in the content (addition amount) of the additive in the airflow direction can be reduced. The same applies to the case where the additive is transferred by an air stream and the defibrated material is introduced into the air stream. In the example shown, the additive is
An
It is constituted by.
本実施形態のシート製造装置100では、混合部30は、乾式の態様である。ここで、
混合における「乾式」とは、液体中ではなく大気中(空気中)で混合させる状態をいう。
混合部30において、混合の作用を阻害しない程度に液体を意図的に添加する場合には、
後の工程において、係る液体を加熱等により除去するためのエネルギーや時間が大きくな
りすぎない程度に添加することが好ましい。
In the
“Dry” in mixing refers to a state of mixing in the atmosphere (in the air), not in the liquid.
In the mixing
In a later step, it is preferable to add such an amount that energy and time for removing the liquid by heating or the like do not become too large.
混合部30の処理能力は、解繊物及び添加物を混ぜ合せることができる限り、特に限定
されず、シート製造装置100の製造能力(スループット)に応じて適宜設計、調節する
ことができる。混合部30の処理能力の調節は、バッチ処理の態様であれば、その処理容
器の大きさや仕込み量などを変化させて行うことができ、また、混合部30として上述し
たような管86、添加物供給部88を採用する場合には、管86内の解繊物及び添加物を
移送するための気体の流量や、材料の導入量、移送量等を変化させることにより行うこと
ができる。なお、混合部30として、図示のような管86及び添加物供給部88を採用す
る場合においても、解繊物及び添加物を十分に混ぜ合せることができる。
The processing capacity of the mixing
添加物供給部88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
。添加物が管86に供給された時点では、解繊物に含まれる複数の繊維は、解繊が不十分
である場合を除き、意図的には互いに結着されていない。添加物に含まれる樹脂は、後述
する加熱部50を通過する際に溶融又は軟化して、その後硬化することにより複数の繊維
を結着させることとなる。なお、加熱部50を通過する際には、調湿部40によって供給
された水分が除かれることにより、複数の繊維は水素結合によっても結着されることにな
る。
The additive supplied from the
1.2.1.添加物
添加物供給部88から供給される添加物は、樹脂を含む。係る樹脂の種類としては、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、
加熱部50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。
1.2.1. Additive The additive supplied from the
In view of binding the fibers by heat in the
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、これらは適宜化学的に変性されていてもよい。
Examples of natural resins include rosin, dammar, mastic, copal, phlegm, shellac, phlebotomy, sandalac, colophonium, etc., and those that are used alone or appropriately mixed, and these are chemically modified as appropriate. May be.
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。
Among the synthetic resins, examples of the thermosetting resin include thermosetting resins such as phenol resin, epoxy resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, polyurethane, and thermosetting polyimide resin.
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。
Among the synthetic resins, 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.
これらの樹脂は、単独又は適宜混合して用いてもよい。また、共重合体化や変性を行っ
てもよく、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。
These resins may be used alone or in combination. In addition, copolymerization and modification may be performed, and such resin systems include styrene resins, acrylic resins, styrene-acrylic copolymer resins, olefin resins, vinyl chloride resins, and polyester resins. resin,
Examples include polyamide resins, polyurethane resins, polyvinyl alcohol resins, vinyl ether resins, N-vinyl resins, styrene-butadiene resins, and the like.
添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。添加物が繊維状である場合
、添加物の繊維長は、解繊物の繊維長以下であることが好ましい。具体的には、添加物の
繊維長は、3mm以下、より好ましくは2mm以下である。添加物の繊維長が3mmより
大きいと、解繊物と均一性よく混合することが困難となる場合がある。添加物が粉末状で
ある場合、添加物の粒径(直径)は、1μm以上50μm以下、より好ましくは2μm以
上20μm以下である。添加物の粒径が1μmより小さいと、解繊物中の繊維同士を結着
させる結着力が低下する場合がある。添加物の粒径が20μmより大きいと、解繊物と均
一性よく混合することが困難な場合があり、また解繊物への付着力が低下して解繊物から
離脱してしまい、製造されるシートにムラ等を生じる場合がある。
The additive may be in the form of a fiber or powder. When the additive is fibrous, the fiber length of the additive is preferably equal to or less than the fiber length of the defibrated material. Specifically, the fiber length of the additive is 3 mm or less, more preferably 2 mm or less. If the fiber length of the additive is greater than 3 mm, it may be difficult to mix with the defibrated material with good uniformity. When the additive is in powder form, the particle size (diameter) of the additive is 1 μm or more and 50 μm or less, more preferably 2 μm or more and 20 μm or less. When the particle size of the additive is smaller than 1 μm, the binding force that binds the fibers in the defibrated material may decrease. If the particle size of the additive is larger than 20 μm, it may be difficult to mix with the defibrated material with good uniformity, and the adhesion to the defibrated material will be reduced and the defibrated material will be separated, producing In some cases, unevenness or the like may occur in the applied sheet.
添加物供給部88から供給される添加物の量は、製造されるシートの種類に応じて、適
切に設定される。解繊物に対する添加物の割合は、例えば、5質量%以上70質量%以下
であり、混合部30において良好な混合物を得る観点、及び混合物をウェブ状に成形した
場合の重力による添加物の落下を受け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。図示の例では、供給された添加物は、混合部30を構成する管86内で解
繊物と混合される。
The amount of the additive supplied from the
なお、添加物は、樹脂以外に、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては
、凝集抑制剤、着色材、有機溶剤、界面活性剤、防黴剤・防腐剤、酸化防止剤・紫外線吸
収剤、酸素吸収剤等が挙げられる。以下、凝集抑制剤、着色材について詳述する。
The additive may contain other components in addition to the resin. Examples of other components include aggregation inhibitors, colorants, organic solvents, surfactants, antifungal agents / preservatives, antioxidants / ultraviolet absorbers, oxygen absorbers, and the like. Hereinafter, the aggregation inhibitor and the colorant will be described in detail.
1.2.1.1.凝集抑制剤
添加物は、解繊物を結着させる樹脂の他、解繊物中の繊維同士の凝集や添加物中の樹脂
同士の凝集を抑制するための凝集抑制剤を含んでもよい。また、添加物に凝集抑制剤を含
ませる場合には、樹脂と凝集抑制剤とは一体化させることが好ましい。すなわち、添加物
に凝集抑制剤を含ませる場合には、添加物は、樹脂と凝集抑制剤とを一体に有する複合体
であることが好ましい。
1.2.1.1. Aggregation inhibitor The additive may include an aggregation inhibitor for suppressing aggregation of fibers in the defibrated material and aggregation of resins in the additive, in addition to the resin that binds the defibrated material. Moreover, when an aggregation inhibitor is included in the additive, it is preferable to integrate the resin and the aggregation inhibitor. That is, when the aggregation inhibitor is included in the additive, the additive is preferably a composite body integrally including the resin and the aggregation inhibitor.
本明細書では、複合体というときには、樹脂を成分の一つとして他のものと一体に形成
された粒子をいう。他のものとは、凝集抑制剤や着色材などをいうが、主成分となる樹脂
と異なる形状、大きさ、材質、機能を有するものも含まれる。
In the present specification, the term “composite” refers to particles that are formed integrally with another resin as a component. Others refer to aggregation inhibitors, coloring materials, and the like, but also include those having shapes, sizes, materials, and functions different from those of the main resin.
添加物に、凝集抑制剤が配合された場合には、配合されない場合に比較して、樹脂及び
凝集抑制剤を一体に有する複合体を、互いに凝集させにくくすることができる。凝集抑制
剤としては、各種使用しうるが、本実施形態のシート製造装置100では、混合部30に
おいて水を使用しない又はほとんど使用しないため、複合体の表面に配置される(コーテ
ィング(被覆)等でもよい。)種のものを使用することが好ましい。
When the aggregation inhibitor is blended with the additive, it is possible to make it difficult for the composites integrally including the resin and the aggregation inhibitor to aggregate together compared to the case where the aggregation inhibitor is not blended. Various aggregation inhibitors can be used, but in the
このような凝集抑制剤としては、無機物からなる微粒子が挙げられ、これを複合体の表
面に配置することで、非常に優れた凝集抑制効果を得ることができる。なお、凝集とは、
同種又は異種の物体が、静電気力やファンデルワールス力によって物理的に接して存在す
る状態を指す。また、複数の物体の集合体(例えば粉体)において、凝集していない状態
という場合には、必ずしも当該集合体を構成する物体のすべてが離散して配置されること
を指すものではない。すなわち、凝集していない状態には、集合体を構成する物体の一部
が凝集している状態も含まれ、そのような凝集した物体の量が、集合体全体の10質量%
以下、好ましくは5質量%以下程度となっていても、この状態を、複数の物体の集合体に
おいて「凝集していない状態」に含めるものとする。さらに、粉体等を袋詰め等した場合
には、粉体の粒子同士は接触して存在する状態となるが、柔和な撹拌、気流による分散、
自由落下など、粒子を破壊しない程度の外力を加えることにより、粒子を離散した状態に
することができる場合は、凝集していない状態に含めるものとする。
Examples of such an aggregation inhibitor include fine particles made of an inorganic substance. By disposing this on the surface of the composite, a very excellent aggregation inhibitory effect can be obtained. In addition, aggregation is
This refers to a state where objects of the same kind or different kinds exist physically in contact with each other by electrostatic force or van der Waals force. In addition, when an aggregate (for example, powder) of a plurality of objects is in a non-aggregated state, it does not necessarily mean that all of the objects constituting the aggregate are discretely arranged. That is, the state in which the aggregate is not included includes a state in which a part of the objects constituting the aggregate is aggregated, and the amount of such aggregated objects is 10% by mass of the entire aggregate.
Hereinafter, even if it is preferably about 5% by mass or less, this state is included in the “non-aggregated state” in the aggregate of a plurality of objects. Furthermore, when the powder is packed in a bag or the like, the particles of the powder are in contact with each other.
When the particles can be made into a discrete state by applying an external force that does not break the particles, such as free fall, it is included in the non-aggregated state.
凝集抑制剤の材質の具体例としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜
鉛、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、チ
タン酸バリウム、炭酸カルシウムを挙げることができる。なお、例示した凝集抑制剤の材
質の一部(例えば酸化チタンなど)は、着色材の材質と同じとなるが、凝集抑制剤の粒子
径は着色材の粒子径よりも小さい点で相違する。そのため、凝集抑制剤は、製造されるシ
ートの色調に対して大きく影響せず、着色材とは区別可能である。ただし、シートの色調
を調節する際には、凝集抑制剤の粒子径が小さくても、光の散乱等の若干の効果が生じる
場合があるため、そのような効果を考慮することがより好ましい。
Specific examples of the material for the aggregation inhibitor include silica, titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, cerium oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, strontium titanate, barium titanate, and calcium carbonate. A part of the material of the exemplified aggregation inhibitor (for example, titanium oxide) is the same as the material of the colorant, but the particle diameter of the aggregation inhibitor is different in that it is smaller than the particle diameter of the colorant. Therefore, the aggregation inhibitor does not greatly affect the color tone of the produced sheet and can be distinguished from the colorant. However, when adjusting the color tone of the sheet, even if the particle size of the aggregation inhibitor is small, some effects such as light scattering may occur, so it is more preferable to consider such effects.
凝集抑制剤の粒子の平均粒子径(数平均粒子直径)は、特に限定されないが、好ましく
は、0.001〜1μmであり、より好ましくは、0.008〜0.6μmである。凝集
抑制剤の粒子は、いわゆるナノパーティクルの範疇に入るものであり、粒子径が小さいこ
とから、一次粒子となっていることが一般的である。しかし、凝集抑制剤の粒子は、一次
粒子の複数が結合して高次の粒子となっていてもよい。凝集抑制剤の一次粒子の粒子径が
上記範囲内であれば、樹脂の表面に良好にコーティングを行うことができ、複合体の十分
な凝集抑制効果を付与することができる。樹脂粒子の表面に凝集抑制剤が配置された複合
体の粉体は、ある複合体と他の複合体の間に凝集抑制剤が存在することになり、互いの凝
集が抑制される。なお、樹脂と凝集抑制剤とを一体でなく別体とする場合には、ある樹脂
粒子と他の樹脂粒子の間に凝集抑制剤が常に存在するとは限らないため、樹脂粒子同士の
凝集抑制効果は一体とした場合に比較して小さくなると考えられる。
The average particle diameter (number average particle diameter) of the particles of the aggregation inhibitor is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 1 μm, and more preferably 0.008 to 0.6 μm. Aggregation inhibitor particles fall into the category of so-called nanoparticles, and are generally primary particles because of their small particle size. However, the particles of the aggregation inhibitor may be higher-order particles by combining a plurality of primary particles. If the particle diameter of the primary particles of the aggregation inhibitor is within the above range, the surface of the resin can be satisfactorily coated, and a sufficient aggregation suppression effect of the composite can be imparted. In the composite powder in which the aggregation inhibitor is arranged on the surface of the resin particles, the aggregation inhibitor is present between a certain complex and another complex, and the aggregation of each other is suppressed. In addition, when the resin and the aggregation inhibitor are not integrated but separate, the aggregation inhibitor between the resin particles and other resin particles does not always exist. Is considered to be smaller than when integrated.
樹脂と凝集抑制剤とを一体にした複合体における凝集抑制剤の含有量は、樹脂100質
量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下が好ましい。このような含有量であれば、
上記効果を得ることができる。また、上記効果を高め及び/又は製造されるシートから凝
集抑制剤が脱落することを抑制する、などの観点からすると、含有量は樹脂100質量部
に対して、好ましくは0.2質量部以上4質量部以下、より好ましくは0.5質量部以上
3質量部以下である。
The content of the aggregation inhibitor in the composite body in which the resin and the aggregation inhibitor are integrated is preferably 0.1 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin. If such content,
The above effects can be obtained. Further, from the viewpoint of enhancing the above effect and / or suppressing the aggregation inhibitor from dropping off from the produced sheet, the content is preferably 0.2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resin. 4 parts by mass or less, more preferably 0.5 parts by mass or more and 3 parts by mass or less.
凝集抑制剤を樹脂の表面へ配置する場合、複合体表面における凝集抑制剤が被覆する割
合(面積比:本明細書ではこれを被覆率と称する場合がある。)は、20%以上100%
以下とすれば、十分な凝集抑制効果を得ることができる。被覆率は、FMミキサー等の装
置への仕込みによって調節することができる。さらに凝集抑制剤、樹脂の比表面積が既知
であれば、仕込み時の各成分の質量(重量)によって調節することもできる。また、被覆
率は、各種の電子顕微鏡により測定することもできる。なお、凝集抑制剤が、樹脂から脱
落しにくい態様で配置された複合体では、凝集抑制剤と樹脂とが一体であるということが
できる。
When the aggregation inhibitor is disposed on the surface of the resin, the ratio of the aggregation inhibitor to be coated on the surface of the composite (area ratio: sometimes referred to as a coverage in this specification) is 20% or more and 100%.
If it is as follows, a sufficient aggregation suppressing effect can be obtained. The coverage can be adjusted by charging into an apparatus such as an FM mixer. Furthermore, if the specific surface area of the aggregation inhibitor and the resin is known, it can be adjusted by the mass (weight) of each component at the time of preparation. Moreover, a coverage can also be measured with various electron microscopes. In addition, in the composite_body | complex in which the aggregation inhibitor is arrange | positioned in the aspect which does not fall easily from resin, it can be said that an aggregation inhibitor and resin are integral.
複合体に凝集抑制剤が配合されると、複合体の凝集を非常に生じにくくすることができ
るため、混合部30において添加物(複合体)と解繊物とをさらに容易に混ぜ合せること
ができる。すなわち、添加物に樹脂との複合体として凝集抑制剤が配合されると、複合体
が速やかに空間に拡散し、凝集抑制剤が配合されない場合に比較して、より早く均一な解
繊物と添加物との混合物を形成することができる。
When an aggregation inhibitor is blended in the composite, it is possible to make it difficult for the composite to aggregate. Therefore, the additive (composite) and the defibrated material can be more easily mixed in the mixing
凝集抑制剤によって、複合体と解繊物とを空気流や、ミキサーによる撹拌により良好に
混ぜ合せることができる理由としては、凝集抑制剤を複合体の表面に配置した場合、複合
体が静電気を帯びやすくなる傾向があることが挙げられ、その静電気により複合体の凝集
が抑制される。また、発明者らの検討によると、その静電気により繊維に付着した複合体
は、機械的な衝撃等が生じた場合においても、繊維から容易に脱離しなくなっている可能
性が高いことが分ってきた。これらの傾向から、複合体として添加物に凝集抑制剤が配合
された場合には、複合体が、一度繊維に付着すると、容易には脱離しなくなっていると考
えられ、繊維と複合体との混合以外の特段の手段を用いずとも、速やかに混合されるもの
と考えている。また、混合部30の作用によって、解繊物(繊維)と複合体とが混合され
、混合物となった後は繊維への複合体の付着は安定しており、複合体の脱離現象はみられ
ないことが分ってきている。
The reason why the composite and defibrated material can be satisfactorily mixed with the air flow or by stirring with a mixer is that the aggregation inhibitor can be used when the aggregation inhibitor is placed on the surface of the composite. There is a tendency to be easily tinged, and aggregation of the complex is suppressed by the static electricity. Further, according to the study by the inventors, it is found that the composite adhered to the fiber due to the static electricity is likely not to be easily detached from the fiber even when a mechanical impact or the like occurs. I came. From these tendencies, when a coagulation inhibitor is added to the additive as a composite, it is considered that the composite does not easily detach once attached to the fiber. It is considered that mixing is performed quickly without using any special means other than mixing. Further, the defibrated material (fibers) and the composite are mixed by the action of the mixing
1.2.1.2.着色材
添加物は、解繊物の繊維を結着させる樹脂の他、着色材を含んでもよい。また、添加物
に着色材を含ませる場合には、樹脂と着色材とは一体化されることが好ましい。すなわち
、添加物は、樹脂と着色材とを一体に有する複合体であることが好ましい。また、複合体
が上述の凝集抑制剤を含む場合においても、樹脂と着色材と凝集抑制剤とを一体に有する
複合体とすることができる。すなわち、添加物は、樹脂と凝集抑制剤と着色材とを一体に
有する複合体を含んでもよい。
1.2.1.2. The colorant additive may contain a colorant in addition to the resin that binds the fibers of the defibrated material. Moreover, when a colorant is included in the additive, the resin and the colorant are preferably integrated. That is, the additive is preferably a composite that integrally includes a resin and a colorant. Further, even when the composite includes the above-described aggregation inhibitor, it can be a composite that integrally includes the resin, the colorant, and the aggregation inhibitor. That is, the additive may include a composite that integrally includes a resin, an aggregation inhibitor, and a colorant.
樹脂及び着色材を一体に有する複合体とは、着色材がシート製造装置100内において
、及び/又は、製造されるシートにおいて、バラバラになり難い(脱落し難い)状態のこ
とをいう。すなわち、樹脂及び着色材を一体に有する複合体とは、樹脂によって着色材が
互いに接着されている状態、樹脂に着色材が構造的(機械的)に固定されている状態、樹
脂と着色材とが静電気力、ファンデルワールス力等により凝集している状態、及び樹脂と
着色材とが化学結合されている状態にあることを指す。また、複合体が樹脂及び着色材を
一体に有する状態とは、着色材が樹脂に内包されている状態でも着色材が樹脂に付着して
いる状態でもよく、その2つの状態が同時に存在する状態を含む。
The composite having the resin and the colorant integrally refers to a state in which the colorant is unlikely to fall apart (or easily fall off) in the
図2は、樹脂と着色材又を一体に有した複合体の断面について、幾つかの態様を模式的
に示している。樹脂及び着色材を一体に有した複合体の具体的な態様の一例としては、図
2(a)〜(c)に示すような、樹脂1の内部に単数又は複数の着色材2を分散して内包
した構造を有する複合体3や、図2(d)に示すように樹脂1の表面に単数又は複数の着
色材2が付着した複合体3が挙げられる。本実施形態のシート製造装置100では、複合
体として、このような複合体3の集合(粉体)を使用することができる。
FIG. 2 schematically shows several aspects of the cross section of the composite body integrally including the resin and the coloring material. As an example of a specific embodiment of the composite body integrally including the resin and the colorant, one or
図2(a)は、複合体3を構成する樹脂1の中に、複数の着色材2(粒子として描写さ
れている。)が分散された構造を有する複合体3の一例を示している。このような複合体
3は、樹脂1をマトリックスとして、着色材2がドメインとして分散した、いわゆる海島
構造となっている。この例では、着色材2が樹脂1に囲まれた状態であるため、樹脂部分
(マトリックス)を通り抜けて着色材2が樹脂1の外へ離脱しにくい。そのため、シート
製造装置100内で各種の処理を受ける際やシートに成形された際に、着色材2が樹脂部
分から脱落しにくい状態となっている。この場合の複合体3内における着色材2の分散状
態は、着色材2が互いに接触していてもよいし着色材2間に樹脂1が存在してもよい。ま
た、図2(a)では着色材2が全体的に分散しているが、一方側に偏っていてもよい。例
えば、同図において、右側や左側だけに着色材2があってもよい。一方側に偏っているも
のとして、図2(b)のように樹脂1の中央部分に着色材2が配置されていてもよいし、
図2(c)のように樹脂1の表面に近い部分に着色材2が配置されてもよい。なお、樹脂
1は、中央付近の母粒子4とその周囲の殻5を有していてもよい。ここで、母粒子4と殻
5は、互いに同種の樹脂でもよいし、異なる種の樹脂であってもよい。
FIG. 2A shows an example of the composite 3 having a structure in which a plurality of coloring materials 2 (depicted as particles) are dispersed in the resin 1 constituting the composite 3. Such a composite 3 has a so-called sea-island structure in which the resin 1 is used as a matrix and the
As shown in FIG. 2C, the
図2(d)に示す例は、樹脂1からなる粒子の表面付近に着色材2が埋込まれるような
態様の複合体3である。この例では、着色材2が複合体3表面に露出しているが、樹脂1
との接着(化学的、物理的結合)又は樹脂1による機械的な固定によって、複合体3から
脱落しにくい状態となっており、このような複合体3も、樹脂1及び着色材2を一体に有
した複合体3として本実施形態のシート製造装置100に好適に使用することができる。
なおこの例では、着色材2が樹脂1の表面だけでなく内部に存在してもよい。
The example shown in FIG. 2 (d) is a composite 3 having an aspect in which the
It is difficult to fall off from the composite 3 by adhesion (chemical or physical bonding) or mechanical fixation with the resin 1, and such a composite 3 is also integrated with the resin 1 and the
In this example, the
樹脂及び着色材を一体に有した複合体の幾つかの態様を例示したが、シート製造装置1
00内で各種の処理を受ける際やシートに成形された際に着色材が樹脂から脱落しにくい
態様であれば、これらの態様に限定されず、着色材が樹脂の粒子の表面に静電気力や、フ
ァンデルワールス力によって付着している状態であっても、着色材が樹脂粒子から脱落し
にくければよい。また、上記例示した複数の態様を互いに組み合わせた態様であっても、
着色材が複合体から脱落しにくい態様であればいずれも採用することができる。
Although several aspects of the composite body which has resin and a coloring material integrally were illustrated, the sheet manufacturing apparatus 1
As long as the colorant is not easily removed from the resin when it is subjected to various treatments within 00 or molded into a sheet, the colorant is not limited to these aspects. Even if it is in a state of being adhered by van der Waals force, it is only necessary that the coloring material is difficult to drop off from the resin particles. Moreover, even if it is the aspect which combined the several aspect illustrated above mutually,
Any colorant can be used as long as it is difficult to fall off the composite.
なお、「1.2.1.1.凝集抑制剤」の項で述べた凝集抑制剤の複合体における好ま
しい配置は、図2(d)に示す態様と概念的に同様である。ただし、凝集抑制剤は、着色
材2よりも粒子径が小さいことに注意する。また、図2(a)〜(d)のいずれの態様で
着色材が一体化された場合であっても、凝集抑制剤を表面に配置したものを形成すること
ができる。
In addition, the preferable arrangement in the composite of the aggregation inhibitor described in the section “1.2.1.1. Aggregation inhibitor” is conceptually the same as the embodiment illustrated in FIG. However, it should be noted that the aggregation inhibitor has a particle size smaller than that of the
着色材は、本実施形態のシート製造装置100によって製造されるシートの色を所定の
ものとする機能を有する。着色材としては、染料又は顔料を用いることができ、複合体に
おいて樹脂と一体とした場合に、より良好な隠ぺい力や発色性が得られる観点からは顔料
を用いることが好ましい。
The coloring material has a function of setting a predetermined color of the sheet manufactured by the
顔料としては、その色、種類ともに、特に限定されず、例えば、一般的なインクに使用
される各種の色(白、青、赤、黄、シアン、マゼンダ、イエロー、黒、特色(パール、金
属光沢)等)の顔料を使用することができる。顔料は無機顔料でもよいし、有機顔料でも
よい。顔料としては、特開2012−87309号公報や特開2004−250559号
公報に記載された周知の顔料を用いることができる。また、亜鉛華、酸化チタン、アンチ
モン白、硫化亜鉛、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等の
白色顔料等を用いてもよい。これら顔料は、単独で用いてもよいし、適宜混合して用いて
もよい。なお、白色の顔料を使用する場合には、前記例示したもののうち、酸化チタンを
主成分とする粒子(顔料粒子)を含む粉体からなる顔料を使用することが、酸化チタンの
屈折率の高さから、少ない配合量で、製造されるシートにおける白色度を高めることが容
易な点でより好ましい。
The color and type of the pigment are not particularly limited. For example, various colors (white, blue, red, yellow, cyan, magenta, yellow, black, special colors (pearl, metal, etc.) used in general inks. (Gloss) etc.) can be used. The pigment may be an inorganic pigment or an organic pigment. As the pigment, known pigments described in JP 2012-87309 A and JP 2004-250559 A can be used. In addition, white pigments such as zinc white, titanium oxide, antimony white, zinc sulfide, clay, silica, white carbon, talc, and alumina white may be used. These pigments may be used singly or may be used in combination as appropriate. In the case of using a white pigment, among those exemplified above, it is possible to use a pigment made of powder containing particles mainly composed of titanium oxide (pigment particles). From the viewpoint of easily increasing the whiteness of the sheet to be produced with a small blending amount, it is more preferable.
混合部30において、上述の解繊物と添加物とが混ぜ合されるが、それらの混合比率は
、製造されるシートの強度、性質、用途等により適宜調節されることができる。一例とし
て、製造されるシートがコピー用紙等の事務用途であれば、解繊物に対する添加物の割合
は、5質量%以上70質量%以下であり、混合部30において良好な混合物を得る観点、
及び混合物をウェブ状に成形した場合の重力による添加物の落下を受けにくくする観点か
らは、5質量%以上50質量%以下が好ましい。
In the mixing
And from a viewpoint of making it difficult to receive the fall of the additive by gravity at the time of shape | molding a mixture in web shape, 5 to 50 mass% is preferable.
1.3.調湿部
本実施形態のシート製造装置100に備えられる調湿部40は、上述の混合部30によ
り解繊物と添加物とが混ぜ合された混合物を調湿する機能を有する。ここで、調湿とは、
混合物に対して水及び/又は水蒸気を添加して、混合物と水との量比を調節することを指
す。また調湿における水の添加は、例えば調湿部40が噴霧等の態様を採る場合には、水
そのものを噴霧して添加する態様の他に、水を溶媒として含む水溶液を噴霧する態様や、
水を分散媒として含む分散液を噴霧する態様を含む。さらに調湿における水の添加は、水
蒸気(スチーム)により添加される態様を含む。
1.3. Humidity adjustment unit The
It refers to adjusting the quantitative ratio of the mixture and water by adding water and / or water vapor to the mixture. In addition, for example, when the
The mode which sprays the dispersion liquid which contains water as a dispersion medium is included. Furthermore, the addition of water in the humidity control includes an embodiment in which the water is added by steam.
調湿部40は、混合物に対して水を付与する。そして、後述する加熱部50において調
湿された混合物が加熱された際に、調湿部40によって付与された水の少なくとも一部を
蒸発させることにより、得られるシートSの繊維間の水素結合が効率的に誘起される。
The
調湿部40は、混合物に対して水を付与することができれば、その構成、構造及び機構
等は特に限定されない。調湿部40の処理の態様は、回分処理(バッチ処理)であっても
、逐次処理、連続処理のいずれであってもよい。また、調湿部40は、手動で動作されて
も自動で動作されてもよい。調湿部40の具体的な構成としては、混合物に対してノズル
から水を噴霧する構成、スチーム(水蒸気)を吹付ける構成、超音波振動等により得られ
るミストを付与する構成、などを例示することができる。
If the
調湿部40は、上述の混合部30よりも下流側に設けられる。また、調湿部40は、加
熱部50よりも上流側に設けられる。混合部30と加熱部50との間に他の構成が設けら
れてもよい。そのような他の構成としては、混合された解繊物及び添加物の混合物をほぐ
すほぐし部70、混合物をウェブ状に成形する堆積部75、ウェブ状に堆積された混合物
に圧力を印可する加圧部60(いずれも後述する。)などが挙げられるがこれらに限定さ
れない。しかし、シート製造装置100がほぐし部70を備える場合には、水によってほ
ぐし部70によるほぐし作用が阻害される可能性があるため、調湿部40は、ほぐし部7
0よりも下流側に設けられることが好ましい。また、図示の例のように、シート製造装置
100が堆積部75を備える場合には、調湿部40は、混合物が堆積されたウェブWに対
して水分を付与するように、堆積部75の下流に配置されてもよい。このようにすれば、
調湿部40によって混合物に付与される水分が、混合物(堆積物)全体に対して供給しや
すい。そのため製造されるシートの強度をさらに高めることができる。
The
It is preferable to be provided on the downstream side of zero. Moreover, when the
Moisture imparted to the mixture by the
また、図示の例では、調湿部40は、堆積部75の下流、加圧部60の上流に設けられ
ているが、加圧部60の下流に設けられてもよい。さらに、図示しないが、調湿部40は
、ほぐし部70から降下する混合物に対して水分を付与できる位置に設けられてもよい。
さらに、調湿部40は、ほぐし部70、堆積部75等と一体的に構成されてもよい。調湿
部40は、外部のユーティリティー配管に接続する配管、ポンプ、各種の入出力端子等を
含んで構成されることができる。
In the illustrated example, the
Furthermore, the
調湿部40は、調湿前の混合物100質量部に対して水分量が0.5質量部以上20質
量部以下となるように調湿する。調湿部40により付与される水分量がこの範囲であれば
、製造されるシートにおいて繊維間の水素結合を誘起することができ、シートの機械的強
度を高め、装置による水やエネルギーの使用量を低減することができる。調湿部40によ
る調湿量は、混合物100質量部に対する水分量として、1質量部以上15質量部以下が
好ましく、3質量部以上14質量部以下がより好ましく、5質量部以上12質量部以下が
さらに好ましく、7質量部以上8質量部以下が特に好ましい。このような調湿量とすると
、製造されるシートSの機械的強度を良好とするとともに、水やエネルギーを効率よく使
用することができる。
The
なお、発明者らの検討によれば、被解繊物をパルプシートとし、添加物をポリエステル
樹脂の粉末とした場合であって、水を噴霧する構成の調湿部によって混合物に付与される
水分量が、混合物100質量部に対して、0質量部(調湿部による水の添加なし)とした
場合に比べて、5質量部以上12質量部以下とした場合には、形成されたシートSの引張
破断応力は、3倍以上となることが分っている。
According to the inventors' investigation, moisture to be imparted to the mixture by the humidity control unit configured to spray water, in which the fiber to be defibrated is a pulp sheet and the additive is a polyester resin powder. When the amount is 5 parts by mass or more and 12 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the mixture, compared to the case where the amount is 0 part by mass (no addition of water by the humidity control unit), the formed sheet S It has been found that the tensile rupture stress of is 3 times or more.
調湿部40によって付与される水分量は、水等を供給するバルブや弁によって調節され
ることができる。調湿量の調整は、シート製造装置に対する材料(被解繊物)の量、解繊
部20のスループット等のマスバランスを考慮して所定の値に調整することができる。ま
た、調湿量は、装置のマスバランス、被解繊物に含まれる水分量、装置の設置環境の湿度
などに応じて変化させて調整することができる。
The amount of moisture provided by the
また、調湿部40は、図示しない水分量測定部、湿度測定部、温度測定部等によって測
定される水分量、湿度、温度等に関する情報に基づいて、付与する水分量を調節するよう
に構成してもよい。調湿前の混合物及び調湿後の混合物の水分量は、例えば、公知の光学
的、電磁的な原理に基づく装置を、シート製造装置100の内部又は外部の適宜の位置に
配置して測定することができる。また、湿度、温度は公知の適宜な湿度計、温度計を、シ
ート製造装置100の内部又は外部の適宜の位置に配置して測定することができる。そし
て、シート製造装置100は、これらの測定値に基づいてバルブや弁の開度を制御する図
示しない制御部を有してもよい。
Further, the
調湿部40は、被解繊物に含まれる水分量よりも、混合物の調湿後の水分量が多くなる
ように調湿してもよい。原料の一部となる被解繊物に水分が含まれる場合には、被解繊物
が解繊部20を通過し、さらに解繊物が混合部30を通過する際に、含まれていた水分の
一部又は全部が蒸発して失われる場合がある。この場合に、調湿部40において、少なく
とも失われた水分よりも多くの水分を添加するようにしてもよい。このようにすれば、シ
ート製造装置100中で散逸した水分を十分に補うことができるため、製造されるシート
Sにおける水素結合をより確実に形成することができる。
The
調湿部40の処理能力は、シート製造装置100の製造能力(スループット)に応じて
適宜設計、調節することができる。なお、加熱部50を通過する際には、調湿部40によ
って供給された水分が加熱され蒸発して除かれる。そしてその際に、シートSにおける複
数の繊維が水素結合によって結着されることになる。
The processing capacity of the
1.4.加熱部
本実施形態のシート製造装置100は、加熱部50を備える。加熱部50は、上述の調
湿部40よりも下流側に設けられる。
1.4. Heating Unit The
加熱部50は、上述の混合部30において混ぜ合され、調湿部40によって調湿された
混合物を加熱し、複数の繊維を互いに添加物を介して結着させ、かつ、繊維間に水素結合
が形成された状態を形成する。調湿された混合物は、例えば、ウェブ状に成形されたもの
であってもよい。また、加熱部50が、混合物を所定の形状に成形する機能を有してもよ
い。
The
本明細書において、「解繊物と添加物とを結着する」とは、解繊物中の繊維と添加物と
が離れにくい状態や、繊維と繊維との間に添加物の樹脂が配置され、繊維と繊維とが添加
物を介して離れ難くなっている状態をいう。また、結着とは、接着を含む概念であって2
種以上の物体が接触して離れにくくなった状態を含む。また、繊維と繊維とが複合体を介
して結着した際に、繊維と繊維とが平行に又は交差してもよいし、1本の繊維に複数の繊
維が結着してもよい。また、「繊維が水素結合される」とは、複数の繊維が互いに水素結
合によって、部分的又は全面的に結合(結着)されることを指す。
In this specification, “binding the defibrated material and the additive” means that the fiber in the defibrated material is difficult to separate from the additive, and the additive resin is disposed between the fiber and the fiber. In this state, the fibers are hardly separated from each other through the additive. In addition, binding is a concept including adhesion, and 2
This includes a state where it is difficult to leave an object of more than species. Further, when the fibers and the fibers are bound via the composite, the fibers and the fibers may be parallel or intersect, or a plurality of fibers may be bound to one fiber. Further, “fibers are hydrogen bonded” means that a plurality of fibers are bonded (bonded) partially or entirely by hydrogen bonds to each other.
添加物の構成成分の1つである樹脂が、熱可塑性樹脂である場合には、そのガラス転移
温度(軟化点)又は融点(結晶性ポリマーの場合)付近以上の温度に加熱すると、樹脂が
軟化したり溶けたりし、その後、温度が低下した際に固化する。樹脂が軟化して繊維に絡
み合うように接触し、樹脂が固化することで繊維と添加物とを互いに結着することができ
る。また、固化する際に他の繊維が結着することで、繊維と繊維を結着する。添加物の樹
脂が、熱硬化性樹脂である場合には、軟化点以上の温度に加熱してもよいし、硬化温度(
硬化反応を生じる温度)以上に加熱しても繊維と樹脂とを結着することができる。なお、
樹脂の融点、軟化点、硬化温度等は、繊維の融点、分解温度、炭化温度よりも低いことが
好ましく、そのような関係となるように両者の種類を組み合わせて選択することが好まし
い。
When the resin that is one of the constituents of the additive is a thermoplastic resin, the resin softens when heated to a temperature near its glass transition temperature (softening point) or melting point (in the case of a crystalline polymer). It melts and then solidifies when the temperature drops. The resin softens and comes into contact with the fiber so that the fiber is solidified, and the fiber and the additive can be bound to each other. Further, when other fibers are bound when solidifying, the fibers are bound to each other. When the resin of the additive is a thermosetting resin, it may be heated to a temperature above the softening point, or the curing temperature (
The fiber and the resin can be bound even when heated to a temperature higher than the temperature at which the curing reaction occurs. In addition,
The melting point, softening point, curing temperature, and the like of the resin are preferably lower than the melting point, decomposition temperature, and carbonization temperature of the fiber, and are preferably selected in combination of both types so as to have such a relationship.
一方、加熱部50は、調湿された混合物に含まれる水分の一部又は全部を蒸発させる。
これにより、繊維間に介在した水分子が減少する(除去される)ことによって、繊維同士
の水素結合を形成することができる。したがって、加熱部50は、水の沸点以上の温度に
設定されることが好ましいが、水素結合させることができれば、水の沸点以下の温度に加
熱するものであってもよい。
On the other hand, the
Thereby, the water molecule intervening between the fibers is reduced (removed), whereby hydrogen bonds between the fibers can be formed. Therefore, the
また加熱部50においては、混合物に熱を与えることの他に圧力を加えてもよく、その
場合には、加熱部50は、混合物を所定の形状に成形する機能を有することになる。加え
られる圧力の大きさは、成形されるシートの種類により適宜調節されるが、50kPa以
上30MPa以下とすることができる。加えられる圧力が小さければ、空隙率の大きいシ
ートが得られ、大きければ空隙率の小さい(密度の高い)シートが得られることになる。
The
加熱部50の具体的な構成としては、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、フラッシュ定着器などが挙げられ
る。図1に示す本実施形態のシート製造装置100では、加熱部50は、加熱ローラー5
1によって構成されている。図示の例では、加熱部50は、加圧部60(後述)によって
加圧されたウェブWを加熱するものである。また、加熱部50は、ウェブWを加圧する機
能を担ってもよい。そして、ウェブWを加熱することにより、ウェブWに含まれる繊維同
士を添加物及び水素結合を介して結着させることができる。
Specific examples of the configuration of the
1. In the illustrated example, the
図示の例では、加熱部50は、ローラーによりウェブWを挟み込んで加熱及び加圧する
ように構成されており、一対の加熱ローラー51を有している。一対の加熱ローラー51
は、それぞれの中心軸は平行である。また、加熱部50はローラー等によって構成できる
他、平板状のプレス部によっても構成することができる。この場合には、プレスをしてい
る間、搬送されるウェブを一時的にたるませておくようなバッファー部(図示せず)を必
要に応じて設ける。一方、加熱部50を加熱ローラー51として構成したことにより、加
熱部50を平板状のプレス部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。
In the illustrated example, the
Are parallel to each other. Moreover, the
図3はシート製造装置100の加熱部50付近の構成を模式的に示す図である。本実施
形態のシート製造装置100の加熱部50は、ウェブWの搬送方向において上流側に配置
された第1加熱部50aとその下流側に配置された第2加熱部50bとを備えており、第
1加熱部50a及び第2加熱部50bがそれぞれ一対の加熱ローラー51を備えている。
また、第1加熱部50aと第2加熱部50bとの間には、ウェブWの搬送を補助するガイ
ドGが配置されている。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration in the vicinity of the
Further, a guide G for assisting the conveyance of the web W is disposed between the
加熱ローラー51は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の中空の芯金42で構
成されている。加熱ローラー51の表面には、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等
のフッ素を含むチューブやPTFE等のフッ素コーティングの離型層53が設けられてい
る。なお、芯金42と離型層53との間にシリコンゴム、ウレタンゴムやコットン等によ
る弾性層を設けてもよい。当該弾性層を設けることにより、一対の加熱ローラー51を高
荷重で圧接する場合に、加熱ローラー51対が加熱ローラー51の軸方向において均一に
接触させることができる。
The
また、芯金42の中心部には、加熱手段として、例えばハロゲンヒーター等の加熱材5
4が設けられている。加熱ローラー51及び加熱材54は図示しない温度検知部によって
各温度が取得され、取得された温度に基づいて加熱材54の駆動が制御される。これによ
り、加熱ローラー51の表面温度が所定の温度に維持することが可能となる。そして、加
熱ローラー51間にウェブWを通過させることにより、搬送されるウェブWに対して加熱
加圧することができる。なお、加熱手段として、ハロゲンヒーター等に限定されず、例え
ば、非接触ヒーターによる加熱手段や温風による加熱手段を用いてもよい。
Further, a heating material 5 such as a halogen heater is provided at the center of the core metal 42 as a heating means.
4 is provided. Each temperature of the
なお図示した加熱部50は、一対の加熱ローラー51が2組ある例であるが、加熱部5
0に加熱ローラー51を採用する場合には、加熱ローラー51の数や配置は限定されず、
上記作用を達成できる範囲で任意に構成することができる。また、各加熱部50の加熱ロ
ーラー51の構成(離型層・弾性層・芯金の厚みや材質、ローラーの外径)や加熱ローラ
ー51を圧接する荷重は、各加熱部50によって異なっていてもよい。
In addition, although the
When the
It can be arbitrarily configured as long as the above action can be achieved. Further, the configuration of the
上記したように、加熱部50(加熱工程)を経ることにより、添加物に含まれる樹脂が
溶融し、解繊物中の繊維と絡みやすくなるとともに繊維間が結着され、かつ、水素結合に
よっても繊維間が結合される。調湿された解繊物及び添加物の混合物は、加熱部50を経
ることによりシートSとなる。
As described above, through the heating unit 50 (heating step), the resin contained in the additive is melted, and the fibers in the defibrated material are easily entangled, and the fibers are bound together, and by hydrogen bonding The fibers are also bonded. The mixture of the defibrated material and the additive that has been conditioned is converted into a sheet S through the
なお、本明細書では、シートSという場合には、複数の繊維が二次元又は三次元的に互
いに樹脂を介して結着し、かつ、水素結合により結着している構造をいう。
In the present specification, the sheet S refers to a structure in which a plurality of fibers are two-dimensionally or three-dimensionally bound to each other via a resin and bonded by hydrogen bonding.
本明細書におけるシートは、シート状のものに限定されず、フィルム状、ボード状、ウ
ェブ状、又は凹凸を有する形状であってもよい。また本明細書におけるシートは、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、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。
The sheet in the present specification is not limited to a sheet shape, and may be a film shape, a board shape, a web shape, or an uneven shape. The sheets 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. The non-woven fabric is thicker than paper or has a low strength, and includes general non-woven fabric, fiber board, tissue paper, kitchen paper, cleaner, filter, liquid absorbent material, sound absorber, cushioning material, mat, and the like.
1.5.作用効果
本実施形態のシート製造装置100によれば、樹脂及び水素結合によって解繊物の繊維
間の結着力が付与されたシートSを製造することができる。すなわち、樹脂により解繊物
の繊維間を結着し、かつ、水素結合によって解繊物の繊維間を結着することができる。ま
た、本実施形態のシート製造装置100では、解繊物と添加物とを混合した混合物を得た
後に調湿が行われる。そのため、混合物を得る前に水分を添加する場合と比較して、シー
トS中で添加物を繊維の間により良好に分散させることができる。したがって、このよう
なシート製造装置100によれば、乾式法によって、耐水性が良好でかつ機械的強度の高
いシートSを製造することができる。
1.5. Effects According to the
本実施形態のシート製造装置100によって製造されるシートSは、例えば高湿度環境
に置かれたり水に濡れたりして、解繊物間の水素結合の結合力が低下したとしても、樹脂
によって解繊物間の結着が維持されるため、機械的強度が保たれるとともに形状の変化を
生じにくく耐水性が良好である。
Even if the sheet S manufactured by the
さらに、本実施形態のシート製造装置100によれば、解繊物と添加物とを混合した混
合物を調湿する調湿部40を有するので、乾燥した被解繊物を用いた場合や、低湿度環境
に設置された場合であっても、シートSを構成する繊維間の結着力としての水素結合を十
分に誘起することができる。
Furthermore, according to the
1.6.その他の構成
本実施形態のシート製造装置100は、上述の解繊部、混合部、調湿部、加熱部の他に
、粗砕部、分級部、加圧部、選別部、ほぐし部、堆積部、切断部等の各種の構成を有する
ことができる。また、解繊部、混合部、加熱部、粗砕部、分級部、加圧部、選別部、ほぐ
し部、堆積部、切断部等の構成は、必要に応じて複数設けられてもよい。
1.6. Other Configurations The
1.6.1.加圧部
本実施形態のシート製造装置100は、加圧部60を有してもよい。図1に示すシート
製造装置100では、混合部30、調湿部40の下流側であって、加熱部50の上流側に
加圧部60が配置されている。加圧部60は、後述するほぐし部70、堆積部75を経て
、シート状に形成され、調湿されたウェブWを加熱せずに加圧するものである。従って、
加圧部60は、ヒーター等の加熱手段を有していない。すなわち、加圧部60は、いわゆ
るカレンダー処理を行う構成である。
1.6.1. Pressure unit The
The pressurizing
加圧部60では、ウェブWを加圧(圧縮)することにより、ウェブW中の繊維同士の間
隔(距離)が縮められ、ウェブWの密度を高める。加圧部60は、図1、3に示すように
、ローラーによりウェブWを挟み込んで加圧するように構成されており、一対の加圧ロー
ラー61を有している。一対の加圧ローラー61は、それぞれの中心軸は平行である。な
お、本実施形態のシート製造装置100の加圧部60は、ウェブWの搬送方向において上
流側に配置された第1加圧部60aとその下流側に配置された第2加圧部60bとを備え
、第1加圧部60a及び第2加圧部60bがそれぞれ一対の加圧ローラー61を備えてい
る。また、第1加圧部60aと第2加圧部60bとの間には、ウェブWの搬送を補助する
ガイドGが配置されている。
In the pressurizing
加圧ローラー61は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の中空又は中実(無垢
)の芯金62で構成されている。なお、加圧ローラー61の表面には無電解ニッケルメッ
キや四三酸化鉄被膜等の防錆処理、若しくはPFA(テトラフルオロエチレン・パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合体)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の
フッ素を含むチューブやPTFE等のフッ素コーティングの離型層を形成してもよい。ま
た、芯金62と上記表層との間にシリコンゴム、ウレタンゴムやコットン等による弾性層
を設けてもよい。当該弾性層を設けることにより高荷重で圧接する加圧ローラー61対が
加圧ローラー61の軸方向において均一に接触させることができる。
The
加圧部60では、加熱されず加圧のみ行われるので、添加物中の樹脂は溶融しない。ま
た、加圧部60では、加熱されず加圧のみ行われるので、混合物中の水分はほとんど除去
されない。
In the pressurizing
本実施形態のシート製造装置100では、加圧部60(第1加圧部60a,第2加圧部
60b)と加熱部50(第1加熱部50a,第2加熱部50b)とが備えられている。な
お、この例では加熱部50は、ウェブWに対して加圧を行うが、加圧部60の加圧力は、
加熱部50による加圧力より大きくなるように設定されることが好ましい。例えば、加圧
部60の加圧力は、500〜3000kgf、加熱部50の加圧力は、30〜200kg
fに設定することが好ましい。このように、加熱部50よりも加圧部60の加圧力の方を
大きくすることにより、加圧部60によってウェブWに含まれる繊維間の距離を十分短く
でき、その状態で加熱加圧することにより薄くて高密度で高強度のシートを形成すること
ができる。
In the
It is preferably set to be larger than the pressure applied by the
It is preferable to set to f. Thus, by making the applied pressure of the pressurizing
また、本実施形態のシート製造装置100では、図1、3に示すように、加熱ローラー
51の径より加圧ローラー61の径の方が大きくなるように設定されている。換言すれば
、ウェブWの搬送方向において、上流側に配置された加圧ローラー61の径が、下流側に
配置された加熱ローラー51の径よりも大きくなっている。加圧ローラー61は径が大き
いので、未だ圧縮されていない状態のウェブWを噛み込ませて効率よく搬送することが可
能となる。一方、加圧ローラー61を通過したウェブWは圧縮された状態にあり、搬送し
やすいため、加圧ローラー61よりも下流側に配置された加熱ローラー51の径は小さく
てよい。これにより、装置構成を小型化することができる。なお、加熱ローラー51及び
加圧ローラー61の径は、製造されるウェブWの厚みや性質等に応じて適宜設定される。
Moreover, in the
なお図示した加圧部60は、一対の加圧ローラー61が2組ある例であるが、加圧部6
0を採用し、加圧部60に加圧ローラー61を採用する場合には、加圧ローラー61の数
や配置は限定されず、上記作用を達成できる範囲で任意に構成することができる。
The illustrated
When 0 is employed and the
さらに、加圧部60の加圧ローラー61と加熱部50の加熱ローラー51との間におい
てウェブWが接触可能な部材は、ウェブWを下方から支えることが可能なウェブ受け部材
としてのガイドGのみである。従って、加圧ローラー61と加熱ローラー51との距離を
短くすることができる。また、加圧されたウェブWが速やかに加熱加圧されるため、ウェ
ブWのスプリングバックが抑制され高強度のシートを形成することができる。
Furthermore, the member which can contact the web W between the
加圧部60(加圧ローラー61)と加熱部50(加熱ローラー51)を上述のような構
成で備える場合は、薄くて高密度で高強度のシートに向いている。例えば、不織布よりも
紙に向いている。一方、加熱部50として平板状のプレス部を用いる場合は、比較的厚い
シートに向いている。これは、加熱ローラーを用いるよりも平板状のプレス部の方がウェ
ブWに対する接触時間を長く取れるので、厚みが大きくてウェブ全体に熱を伝わらせるの
に時間がかかるようなシートに向いている。なお、平板状のプレス部の上流側に加圧部6
0はなくてもよい。この場合は、加圧部60により高密度に圧縮しないので、比較的低密
度のシートに向いている。平板状のプレス部を用いるのは、紙よりも不織布の方が向いて
いる。なお、不織布の場合、シートとして形成されるときの繊維が低湿度であると、平板
状のプレス部で加熱加圧した後に厚さが大きくなることがある。このような場合でも調湿
後に平板状のプレス部で加熱加圧することで、加熱加圧後に厚さが変わってしまうことを
抑制できる。
When the pressing unit 60 (pressing roller 61) and the heating unit 50 (heating roller 51) are provided in the above-described configuration, they are suitable for thin, high-density and high-strength sheets. For example, it is more suitable for paper than non-woven fabric. On the other hand, when a flat press part is used as the
0 may not be present. In this case, since it is not compressed to a high density by the pressurizing
1.6.2.分級部
図1に示すシート製造装置100では、混合部30の上流側であって、解繊部20の下
流側に分級部63が配置されている。分級部63は、解繊物から、樹脂粒、インク粒を分
離して除去する。これにより解繊物中の繊維の占める割合を高めることができる。分級部
63としては、気流式分級機を用いることが好ましい。気流式分級機は、旋回気流を発生
させ、遠心力と分級されるもののサイズと密度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63
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
サイクロンは、構造が簡便であるため、分級部63として好適に用いることができる。以
下では、分級部63として、サイクロンを用いた場合について説明する。
1.6.2. Classification Unit In the
For example, a cyclone, an elbow jet, or an eddy classifier is used. In particular, since the structure of the cyclone is simple, it can be suitably used as the
分級部63は、導入口64と、導入口64が接続された円筒部65と、円筒部65の下
方に位置し円筒部65と連続している逆円錐部66と、逆円錐部66の下部中央に設けら
れている下部排出口67と、円筒部65上部中央に設けられている上部排出口68と、を
有している。
The classifying
分級部63において、導入口64から導入された解繊物をのせた気流は、外径100m
m以上300mm以下程度の円筒部65で円周運動に変わる。これにより、導入された解
繊物には、遠心力がかかって、解繊物のうちの繊維と、解繊物のうちの樹脂粒やインク粒
などの微細な粉体と、に分離することができる。繊維が多い成分は、下部排出口67から
排出され、管86を通って混合部30に導入される。一方微細な粉体は、上部排出口68
から管84を通って分級部63の外部に排出される。図示の例では管84は、受け部69
に接続されており、微細な粉体は受け部69に回収される。このように、樹脂粒やインク
粒などの微細な粉体は、分級部63によって外部に排出されるため、後述する添加物供給
部88によって樹脂が供給されても、解繊物に対して樹脂が過剰になることを防ぐことが
できる。
In the
It changes into a circumferential motion at the
Is discharged to the outside of the
The fine powder is collected in the receiving
なお、分級部63により繊維と微粉とに分離すると記載したが、完全に分離できる訳で
はない。例えば繊維のうち比較的小さいものや密度の低いものは微粉とともに外部に排出
される場合がある。また微粉のうち比較的密度の高いものや繊維に絡まってしまったもの
は繊維とともに下流側へ排出される場合もある。
In addition, although it described that it isolate | separates into a fiber and a fine powder by the
また、原料が古紙でなくパルプシートのような場合は樹脂粒やインク粒などの微細な粉
体が含まれていないため、シート製造装置100には分級部63が無くてもよい。逆に、
原料が古紙である場合には、製造されるシートの色調を良好なものとするために、シート
製造装置100は、分級部63を含んで構成することが好ましい。また、紙の方が不織布
よりも白色度が良好なことが求められる場合が多いため、紙の製造の際には分級部63を
有したほうがよく、不織布を製造する際には分級部63は無くてもよい場合がある。
Further, when the raw material is not waste paper but a pulp sheet, since the fine powder such as resin particles and ink particles is not included, the
When the raw material is used paper, it is preferable that the
1.6.3.粗砕部
シート製造装置100は粗砕部10を含んでもよい。図1に示すシート製造装置100
では、解繊部20の上流側に粗砕部10が配置されている。粗砕部10は、パルプシート
や投入されたシート(例えばA4サイズの古紙)などの原料を、空気中で裁断して被解繊
物にする。被解繊物の形状や大きさは、特に限定されないが、例えば、数cm角の被解繊
物である。図示の例では、粗砕部10は、粗砕刃11を有し、粗砕刃11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10には、原料を連続的に投入するための自
動投入部(図示せず)が設けられていてもよい。
1.6.3. Crushing Unit The
Then, the crushing
粗砕部10の具体的な例としては、シュレッダーが挙げられる。図示の例では、粗砕部
10によって裁断された被解繊物は、ホッパー15で受けてから管81を介して、解繊部
20へ搬送される。管81は、解繊部20の導入口21と連通している。
A specific example of the crushing
1.6.4.ほぐし部
シート製造装置100は、ほぐし部70を有してもよい。図1に示すシート製造装置1
00では、混合部30の下流にほぐし部70及び堆積部75が配置されている。ほぐし部
70は、管86(混合部30)を通過した混合物を導入口71から導入し、空気中で分散
させながら降らせることができる。またこの例では、シート製造装置100は、堆積部7
5を有しており、堆積部75にて、ほぐし部70から降ってきた混合物を空気中で堆積し
てウェブWの形状に成形する態様となっている。
1.6.4. Loosening part The
At 00, a
5, the depositing
ほぐし部70は、絡み合った解繊物(繊維)をほぐす。さらに、ほぐし部70は、添加
物供給部88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
。また、ほぐし部70は、後述する堆積部75に、混合物を均一に堆積させる作用を有す
る。つまり、「ほぐす」という言葉は、絡み合ったものをバラバラにする作用や均一に堆
積させる作用を含むものである。なお、ほぐし部70は、絡み合ったものが無ければ均一
に堆積させる効果を奏する。
The loosening
ほぐし部70としては、篩(ふるい)を用いる。ほぐし部70の例としては、モーター
によって回転することができる回転式の篩である。ここでほぐし部70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、ほぐし部70として用いら
れる「篩」とは、網(フィルター、スクリーン)を備えたもの、という意味であり、ほぐ
し部70は、ほぐし部70に導入された解繊物および添加物の全てを降らしてもよい。
As the loosening
1.6.5.堆積部
シート製造装置100は、堆積部75を有してもよい。ほぐし部70を通過した解繊物
および添加物は、堆積部75に堆積される。図1に示すように、堆積部75は、メッシュ
ベルト76、張架ローラー77、サクション機構78を有する。堆積部75は、図示せぬ
テンションローラー等を含んで構成されてもよい。
1.6.5. Depositing Unit The
堆積部75は、ほぐし部70から降ってくる混合物を空気中で堆積させたウェブWを形
成するものである(ほぐし部70と合わせてウェブ形成工程に相当)。堆積部75は、ほ
ぐし部70によって空気中に均一に分散された混合物を、メッシュベルト76上に堆積す
る機構を有している。なお、ほぐし部70から降下する混合物を調湿するように調湿部4
0を構成してもよい。
The depositing
0 may be configured.
ほぐし部70の下方には、張架ローラー77(本実施形態では、4つの張架ローラー7
7)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76が配
されている。そして、張架ローラー77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76が一方向に移動するようになっている。
Below the loosening
An
また、ほぐし部70の鉛直下方には、メッシュベルト76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機構78が設けられている。サクション機構
78によって、ほぐし部70によって空気中に分散された混合物をメッシュベルト76上
に吸引することができる。これにより、空気中に分散させた混合物を吸引することができ
、ほぐし部70からの排出速度を大きくすることができる。その結果、シート製造装置1
00の生産性を高くすることができる。また、サクション機構78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。
Further, a
The productivity of 00 can be increased. Further, the
そして、メッシュベルト76を移動させながら、ほぐし部70から混合物を降らせるこ
とにより、混合物を均一に堆積させた長尺状のウェブWを形成することができる。ここで
「均一に堆積」とは、堆積された堆積物が略同じ厚み、略同じ密度で堆積されている状態
を言う。ただし、堆積物全てがシートとして製造される訳ではないため、シートになる部
分が均一であればよい。「不均一に堆積」は均一に堆積していない状態をいう。
Then, by moving the
メッシュベルト76は、金属製、樹脂製、布製、あるいは不織布等であることができ、
混合物が堆積でき、気流を通過させることができれば、どのようなものでもあってもよい
。メッシュベルト76の穴径(直径)は、例えば、60μm以上250μm以下である。
メッシュベルト76の穴径が60μmより小さいと、サクション機構78によって安定し
た気流を形成することが困難な場合がある。メッシュベルトの穴径が250μmより大き
いと、メッシュの間に例えば混合物の繊維が入り込んで、製造されるシートの表面の凹凸
が大きくなる場合がある。またサクション機構78はメッシュベルト76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。
The
Any mixture can be used as long as the mixture can be deposited and an air stream can be passed therethrough. The hole diameter (diameter) of the
If the hole diameter of the
以上のように、ほぐし部70及び堆積部75(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。次いで、図1に示すよう
に、メッシュベルト76上に形成されたウェブWは、メッシュベルト76の回転移動によ
り搬送される。そして、メッシュベルト76上に形成されたウェブWは、この例では、調
湿部40、加圧部60、加熱部50へと搬送される。
As described above, by passing through the loosening
1.6.7.選別部
図示は省略するが、本実施形態のシート製造装置100は、選別部を有してもよい。選
別部は、解繊部20において解繊処理された解繊物を、繊維の長さによって選別すること
ができる。なお、上述の分級部63では、微細な樹脂粉等が取除かれると述べたが、選別
部はそのような機能を有してもよい。したがって、選別部は、解繊部20の下流で、ほぐ
し部70よりも上流に設けられる。また、選別部を設ける際には調湿部40よりも上流に
設けられる。
1.6.7. Sorting unit Although illustration is omitted, the
選別部としては、篩(ふるい)を用いることができる。ここで、選別部は、網(フィル
ター、スクリーン)を有し、網を通過可能な大きさのものと、通過できない大きさのもの
とを選別する。選別部は、上述のほぐし部70と同様に構成することができるが、ほぐし
部70のように導入された材料の全てを通過させるのではなく、一部の成分を除去する機
能を有する。選別部の例としては、モーターによって回転することができる回転式の篩で
ある。選別部の網は、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ことができる。
As the selection unit, a sieve can be used. Here, the sorting unit has a net (filter, screen), and sorts one having a size that can pass through the net and one having a size that cannot pass through the net. The sorting unit can be configured in the same manner as the unwinding
The punching metal which formed the hole in the metal plate with the press etc. can be used.
選別部を設けることにより、解繊物又は混合物に含まれる、網の目開きの大きさより小
さい繊維又は粒子と、網の目開きの大きさより大きい繊維や未解繊片やダマとを分けるこ
とができる。そして、選別された物質は、製造されるシートに応じて選択して用いること
がでる。また、選別部によって取除かれた物質は、解繊部20に戻してもよい。
By providing a sorting unit, fibers or particles contained in the defibrated material or mixture, which are smaller than the mesh size of the mesh, and fibers, undefibrated pieces, and lumps larger than the mesh size of the mesh can be separated. it can. The selected substance can be selected and used according to the sheet to be manufactured. Further, the substance removed by the sorting unit may be returned to the
本実施形態のシート製造装置100は、上記例示した構成以外の構成を有することもで
き、上記例示した構成を含めて目的に応じて複数の構成を適宜有することができる。各構
成の数や順序は特に限定されず、目的に応じて適宜に設計することができる。
The
1.6.8.その他
本実施形態のシート製造装置100では、加熱部50よりも下流側には、ウェブW(加
熱部50を経たウェブWはシートSとなっている。)の搬送方向と交差する方向にシート
を切断する切断部90としての第1切断部90a及び第2切断部90bが配置されている
。切断部90は、必要に応じて設けられることができる。第1切断部90aは、カッター
を備え、連続状のシートSを所定の長さに設定された切断位置に従って枚葉状に裁断する
。また、第1切断部90aよりシートSの搬送方向の下流側には、シートSの搬送方向に
沿ってシートSを切断する第2切断部90bが配置されている。第2切断部90bは、カ
ッターを備え、シートSの搬送方向における所定の切断位置に従って裁断(切断)する。
これにより、所望するサイズのシートSが形成される。そして、切断されたシートSはス
タッカー95等に積載される。
1.6.8. Others In the
Thereby, a sheet S having a desired size is formed. The cut sheets S are stacked on the
また、図示しないが、加熱部50の下流には、加熱部50によって加熱されたシートS
を冷却する冷却部を設けてもよい。冷却部は、例えば冷却ローラー等によって構成するこ
とができる。冷却部を設けることにより、樹脂の冷却を迅速に行うことができ、シートS
の構造を早期に固定することができる。これにより、例えば装置のスループットの向上や
小型化に寄与することができる。
Although not shown, the sheet S heated by the
You may provide the cooling part which cools. The cooling unit can be configured by a cooling roller or the like, for example. By providing the cooling section, the resin can be quickly cooled, and the sheet S
The structure can be fixed early. Thereby, for example, it is possible to contribute to an improvement in the throughput and downsizing of the apparatus.
2.シート製造方法
本実施形態のシート製造方法は、上述のシート製造装置100を用い、被解繊物を大気
中で解繊する解繊工程と、解繊された解繊物に樹脂を含む添加物を大気中で混合する混合
工程と、解繊物と添加物とを混合した混合物を調湿する調湿工程と、調湿した前記混合物
を加熱する加熱工程と、を含む。被解繊物、解繊物、繊維、樹脂、添加物、調湿、加熱等
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。
2. Sheet manufacturing method The sheet manufacturing method according to the present embodiment uses the above-described
本実施形態のシート製造方法は、原料としてのパルプシートや古紙などの被解繊物を空
気中で切断する工程、解繊された解繊物から不純物(トナーや紙力増強剤)や解繊によっ
て短くなった繊維(短繊維)を空気中で分級する分級工程、解繊物から長い繊維(長繊維
)や十分に解繊されなかった未解繊片を空気中で選別する選別工程、混合材を空気中で分
散させながら降らせる分散(ほぐし)工程、降ってきた混合材を空気中で堆積してウェブ
の形状に成形するシート成形工程、ウェブに圧力を印可する加圧工程、及び形成されたシ
ートを裁断する裁断工程からなる群より選択される少なくとも1つの工程を適宜の順序で
さらに含んでもよい。これらの工程の詳細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。
The sheet manufacturing method of the present embodiment includes a step of cutting a material to be defibrated such as a pulp sheet or waste paper as a raw material in the air, impurities (toner or paper strength enhancer) or defibrated from the defibrated defibrated material. Classifying process for classifying short fibers (short fibers) in the air, sorting process for sorting long fibers (long fibers) and undefibrated pieces that have not been sufficiently defibrated from the defibrated material, mixing A dispersion process that allows the material to fall while being dispersed in the air, a sheet forming process that deposits the mixed material that has fallen in the air to form the web, a pressurization process that applies pressure to the web, and The sheet may further include at least one process selected from the group consisting of a cutting process for cutting the sheet in an appropriate order. Since the details of these steps are the same as those described in the section of the sheet manufacturing apparatus, detailed description thereof is omitted.
このようなシート製造方法によれば、樹脂によって解繊物の繊維間の結着力が付与され
たシートSを製造することができる。このようなシート製造方法によって製造されるシー
トSは、例えば高湿度環境に置かれたり水に濡れたりして、解繊物間の水素結合の結合力
が低下したとしても、樹脂によって解繊物間の結着が維持されるため、機械的強度が保た
れるとともに形状の変化を生じにくく耐水性が良好である。さらに、このようなシート製
造方法によれば、解繊物と添加物とを混合した混合物を調湿する調湿工程を有するので、
乾燥した被解繊物を用いた場合や、低湿度環境に設置された場合であっても、シートSを
構成する繊維間の結着力としての水素結合を誘起することができる。これにより乾式法に
よって、耐水性が良好で、かつ、機械的強度の高いシートSを製造することができる。さ
らに、このようなシート製造方法では、解繊物と添加物とを混合する混合工程で得られた
混合物に対して調湿が行われるので、混合物を得る前に水分を添加する場合と比べて、シ
ートS中で添加物を繊維の間により良好に分散させることができる。そのため製造される
シートSの強度をさらに高めることができる。
According to such a sheet manufacturing method, the sheet S to which the binding force between the fibers of the defibrated material is provided by the resin can be manufactured. Even if the sheet S manufactured by such a sheet manufacturing method is placed in a high-humidity environment or wetted with water and the bonding force of hydrogen bonds between the defibrated materials is reduced, the defibrated material by the resin. Since the binding between them is maintained, the mechanical strength is maintained and the shape is hardly changed, and the water resistance is good. Furthermore, according to such a sheet manufacturing method, since it has a humidity control step of adjusting the humidity of the mixture obtained by mixing the defibrated material and the additive,
Even when a dry defibrated material is used or when it is installed in a low-humidity environment, hydrogen bonding as a binding force between fibers constituting the sheet S can be induced. Thus, a sheet S having good water resistance and high mechanical strength can be produced by a dry method. Furthermore, in such a sheet manufacturing method, humidity adjustment is performed on the mixture obtained in the mixing step of mixing the defibrated material and the additive, so compared to the case where moisture is added before obtaining the mixture. In the sheet S, the additive can be more favorably dispersed among the fibers. Therefore, the strength of the manufactured sheet S can be further increased.
3.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。しかし、一様と言っても、全ての樹脂の距
離が同じではないし、濃度も完全に同じ濃度ではない場合を含むものとする。
3. Other Matters In this specification, 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. However, even if it is said that it is uniform, it includes the case where the distances of all the resins are not the same and the concentrations are not completely the same.
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。
In the present specification, terms such as “uniform”, “same”, “equally spaced”, etc. mean that the density, distance, dimensions, etc. are equal. Although it is desirable that these are equal, it is difficult to make them completely equal. Therefore, it is assumed that the values do not become equal due to accumulation of errors and variations.
なお、解繊物と添加物とを混合する場合には、従来のように、系内に水が存在する状態
(湿式)であれば、水の作用によって添加物の凝集が抑制されるため、均一性の良好な混
合物を得ることや良好なシートを得ることは、比較的容易であった。しかし、現在のとこ
ろ再生紙を製造するにあたっては、古紙から再生紙まで一貫して乾式で製造する技術は必
ずしも十分には確立されていない。発明者の検討によれば、その理由の一つとして、繊維
と紙力増強剤(例えば樹脂粒子)とを混合する工程を乾式とすることの困難性にあること
が分ってきている。すなわち、乾式で単に何らの工夫なく、繊維と樹脂の粉体とを混合す
ると、繊維と樹脂の粉体とが十分に混ざり合わず、その状態でシート状に成形(堆積)し
て紙を得た場合、その紙面内における樹脂の分散が不均一となって機械的強度の不十分な
紙となることが分ってきている。また、乾式においては繊維と樹脂粒子とが混合された際
に、ファンデルワールス力等の凝集力によって樹脂粒子の凝集が生じやすく、不均一な分
散となりやすいことが分ってきている。
In addition, when mixing a defibrated material and an additive, since aggregation of the additive is suppressed by the action of water if water is present in the system (wet) as in the prior art, It was relatively easy to obtain a mixture with good uniformity and a good sheet. However, at present, when manufacturing recycled paper, a technique for consistently producing dry paper from used paper to recycled paper is not always well established. According to the inventors' investigation, it has been found that one of the reasons is the difficulty of making the process of mixing fibers and paper strength enhancer (for example, resin particles) dry. That is, when the fiber and resin powder are mixed in a dry process without any ingenuity, the fiber and resin powder do not mix sufficiently, and in that state the sheet is formed (deposited) to obtain paper. In this case, it has been found that the resin is not uniformly dispersed in the paper surface, resulting in a paper having insufficient mechanical strength. Further, in the dry process, it has been found that when fibers and resin particles are mixed, the resin particles are likely to be aggregated by cohesive force such as van der Waals force, resulting in non-uniform dispersion.
上述した作用効果では、添加物により繊維を結着するだけでなく、水素結合も利用して
繊維を結着したと記載した。水分を添加しているので、水素結合も行われているが、繊維
にある程度の湿度を与えることで、添加物による繊維の結着がより強固になるとも考えら
れる。いずれにしても、繊維と添加物を混合した混合物を調湿することで、原料の状態や
装置の環境によらず、乾式であっても高強度のシートを作成することができる。
In the above-described effects, it is described that not only the fibers are bound by the additive but also the fibers are bound by utilizing hydrogen bonds. Since water is added, hydrogen bonding is also performed, but it is considered that binding of fibers by the additive becomes stronger by giving a certain amount of humidity to the fibers. In any case, by adjusting the humidity of the mixture obtained by mixing the fiber and the additive, a high-strength sheet can be produced even in the dry type regardless of the state of the raw material and the environment of the apparatus.
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。例えば、上記実施形態ではウェブWを単層としたが、複層としてもよいし、別に作成
された不織布や紙を積層してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, 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). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, 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. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment. For example, although the web W is a single layer in the above embodiment, it may be a multiple layer, or a non-woven fabric or paper created separately may be laminated.
1…樹脂、2…着色材、3…複合体、4…母粒子、5…殻、10…粗砕部、11…粗砕刃
、15…ホッパー、20…解繊部、21…導入口、22…排出口、30…混合部、40…
調湿部、50…加熱部、50a…第1加熱部、50b…第2加熱部、51…加熱ローラー
、52…芯金、53…離型層、54…加熱材、60…加圧部、60a…第1加圧部、60
b…第2加圧部、61…加圧ローラー、62…芯金、63…分級部、64…導入口、65
…円筒部、66…逆円錐部、67…下部排出口、68…上部排出口、69…受け部、70
…ほぐし部、71…導入口、75…堆積部、76…メッシュベルト、77…張架ローラー
、78…サクション機構、81,82,84,86…管、87…供給口、88…添加物供
給部、90…切断部、90a…第1切断部、90b…第2切断部、95…スタッカー、1
00…シート製造装置、G…ガイド、W…ウェブ、S…シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resin, 2 ... Colorant, 3 ... Composite, 4 ... Mother particle, 5 ... Shell, 10 ... Crushing part, 11 ... Crushing blade, 15 ... Hopper, 20 ... Defibration part, 21 ... Inlet port, 22 ... discharge port, 30 ... mixing section, 40 ...
Humidity control unit, 50 ... heating unit, 50a ... first heating unit, 50b ... second heating unit, 51 ... heating roller, 52 ... cored bar, 53 ... release layer, 54 ... heating material, 60 ... pressurizing unit, 60a ... 1st pressurizing part, 60
b ... 2nd pressurization part, 61 ... Pressure roller, 62 ... Core metal, 63 ... Classification part, 64 ... Inlet, 65
... Cylindrical part, 66 ... Reverse conical part, 67 ... Lower outlet, 68 ... Upper outlet, 69 ... Receiving part, 70
... loosening part, 71 ... introduction port, 75 ... deposition part, 76 ... mesh belt, 77 ... tension roller, 78 ... suction mechanism, 81, 82, 84, 86 ... pipe, 87 ... supply port, 88 ... supply of additive Part, 90 ... cutting part, 90a ... first cutting part, 90b ... second cutting part, 95 ... stacker, 1
00 ... Sheet manufacturing device, G ... Guide, W ... Web, S ... Sheet
Claims (6)
解繊され水素結合し得る解繊物に、樹脂を含む粉末状の添加物を大気中で混合する混合部と、
前記解繊物と前記添加物とを混合した混合物を調湿する調湿部であって、調湿前の前記混合物100質量部に対して水分量が0.5質量部以上20質量部以下となるように調湿する調湿部と、
前記調湿部によって調湿された前記混合物を溶融させないで加圧する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記混合物を加熱して結着させる加熱部と、を備える、シート製造装置。 A defibrating unit for defibrating objects to be defibrated in the atmosphere;
A mixing unit that mixes a powdered additive containing a resin into a defibrated material that can be defibrated and hydrogen bonded,
A humidity control unit that adjusts the humidity of the mixture obtained by mixing the defibrated material and the additive, and the moisture content is 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the mixture before conditioning. A humidity control section that adjusts the humidity to
A pressurizing unit that pressurizes the mixture conditioned by the humidity control unit without melting the mixture,
And a heating unit Ru is bound by heating the mixture pressurized by the pressurizing unit, the sheet manufacturing apparatus.
前記添加物の粒径は、1μm以上50μm以下であり、
前記混合部は、前記解繊物に対して前記添加物の割合が5質量%以上70質量%以下となるように混合する、請求項1に記載のシート製造装置。 The fibers in the defibrated material have an average total length of 1 μm to 10 mm, an average diameter of 1 μm to 1000 μm,
The particle size of the additive state, and are more 50μm or less 1 [mu] m,
The sheet manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the mixing unit mixes the defibrated material so that a ratio of the additive is 5% by mass or more and 70% by mass or less .
解繊され水素結合し得る解繊物に、樹脂を含む粉末状の添加物を大気中で混合する混合工程と、
前記解繊物と前記添加物とを混合した混合物を調湿する工程であって、調湿前の前記混合物100質量部に対して水分量が0.5質量部以上20質量部以下となるように調湿する調湿工程と、
前記調湿工程によって調湿された前記混合物を溶融させないで加圧する加圧工程と、
前記加圧工程によって加圧された前記混合物を加熱して結着させる加熱工程と、を含む、シート製造方法。 A defibrating process for defibrating objects to be defibrated in the atmosphere;
A mixing step in which a powdered additive containing a resin is mixed in the atmosphere with a defibrated material that can be defibrated and hydrogen bonded;
It is a step of conditioning the mixture obtained by mixing the defibrated material and the additive, so that the moisture content is 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the mixture before conditioning. Humidity control process to condition the humidity,
A pressurizing step of pressurizing the mixture conditioned by the humidity control step without melting the mixture;
A heating step of heating and binding the mixture pressed in the pressing step .
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