(57)【要約】【課題】繊維を成形する加工時の破れや皺を抑制し、効率よく繊維成形物を製造する。【解決手段】繊維を含む材料を解繊し、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維からなる解繊物ＭＢを生成する解繊部２０と、解繊物ＭＢに、繊維同士を結合させる結合材料を混合する混合部５０と、混合部５０で混合された混合物ＭＸを堆積させる第２ウェブ形成部７０と、第２ウェブＷ２に対し、加圧及び加熱を含む成形処理を施して成形物を得る成形部２１０及び加熱部４００と、を備える振動板製造装置１００。【選択図】図４
2020033664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維を含む材料を解繊した解繊物と、前記繊維同士を結合させる結合材料と、を含み、加圧及び加熱を含む成形処理により立体成形された繊維成形物であって、
前記解繊物は、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維からなることを特徴とする繊維成形物。
【請求項２】
前記結合材料は熱可塑性樹脂を含む、請求項１記載の繊維成形物。
【請求項３】
繊維を含む材料を解繊し、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維からなる解繊物を生成する解繊部と、
前記解繊物に、前記繊維同士を結合させる結合材料を混合する混合部と、
前記混合部で混合された混合物を堆積させる堆積部と、
前記堆積部で堆積した堆積物に対し、加圧及び加熱を含む成形処理を施して成形物を得る成形部と、
を備える繊維成形装置。
【請求項４】
前記結合材料は熱可塑性樹脂を含む、請求項３記載の繊維成形装置。
【請求項５】
前記成形部は、プレス型で前記堆積物を挟んで加圧する、請求項３または４に記載の繊維成形装置。
【請求項６】
前記プレス型の表面粗さが、前記解繊物に含まれる繊維の平均繊維幅以下である、請求項５記載の繊維成形装置。
【請求項７】
前記成形部は、前記結合材料のガラス転移点温度以上の温度で加熱する、請求項３から６のいずれか１項に記載の繊維成形装置。
【請求項８】
前記成形部は、前記結合材料のガラス転移点温度以上、かつ前記結合材料の融点温度以下の温度で加熱する、請求項７記載の繊維成形装置。
【請求項９】
前記混合物を調湿する調湿部を備える、請求項３から８のいずれか１項に記載の繊維成形装置。
【請求項１０】
前記堆積部で堆積した堆積物に加圧及び加熱を行ってシートを形成するシート成形部を備え、
前記成形部は、前記シートに対し、前記シート成形部より高温の加熱を含む前記成形処理を施す、請求項３から９のいずれか１項に記載の繊維成形装置。
【請求項１１】
前記成形部に搬送される前記堆積物を、前記堆積物の搬送方向において前記成形部の上流でカットする切断部と、
前記成形部に搬送される前記堆積物の搬送量を検出し、前記搬送量と前記成形部における成形処理の単位量とに基づき、前記切断部を動作させる制御装置と、
を備える、請求項３から１０のいずれか１項に記載の繊維成形装置。
【請求項１２】
繊維を含む材料を解繊して、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維からなる解繊物を生成する工程と、
前記解繊物に前記繊維同士を結合させる結合材料を混合する工程と、
混合物を堆積させる工程と、
堆積物に対し、加圧及び加熱を含む成形処理を施して成形物を得る工程と、
を備える繊維成形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維成形物、繊維成形装置、繊維成形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維を湿式抄紙によって成形する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、ミクロフィブリル化したセルロースを、抄紙網を用いて抄紙し、音響振動板を製造する方法を開示する。特許文献１の方法では、セルロースの叩解度が高くなることで抄紙時における湿潤状態での強度が極度に低下し、破損を招くことに対応するため、抄紙網上に補強部材を配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２３５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、繊維を成形する加工時の破れや皺を抑制し、効率よく繊維成形物を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する一態様は、繊維を含む材料を解繊した解繊物と、前記繊維同士を結合させる結合材料と、を含み、加圧及び加熱を含む成形処理により立体成形された繊維成形物であって、前記解繊物は、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維からなることを特徴とする、繊維成形物である。
【０００６】
上記繊維成形物において、前記結合材料は熱可塑性樹脂を含んでもよい。
【０００７】
上記目的を達成する一態様は、繊維を含む材料を解繊し、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維からなる解繊物を生成する解繊部と、前記解繊物に、前記繊維同士を結合させる結合材料を混合する混合部と、前記混合部で混合された混合物を堆積させる堆積部と、前記堆積部で堆積した堆積物に対し、加圧及び加熱を含む成形処理を施して成形物を得る成形部と、を備える繊維成形装置である。
【０００８】
上記繊維成形装置において、前記結合材料は熱可塑性樹脂を含んでもよい。
【０００９】
上記繊維成形装置において、前記成形部は、プレス型で前記堆積物を挟んで加圧する構成であってもよい。
【００１０】
上記繊維成形装置において、前記プレス型の表面粗さが、前記解繊物に含まれる繊維の平均繊維幅以下であってもよい。
【００１１】
上記繊維成形装置において、前記成形部は、前記結合材料のガラス転移点温度以上の温度で加熱する構成であってもよい。
【００１２】
上記繊維成形装置において、前記成形部は、前記結合材料のガラス転移点温度以上、かつ前記結合材料の融点温度以下の温度で加熱する構成であってもよい。
【００１３】
上記繊維成形装置において、前記混合物を調湿する調湿部を備える構成であってもよい。
【００１４】
上記繊維成形装置において、前記堆積部で堆積した堆積物に加圧及び加熱を行ってシートを形成するシート成形部を備え、前記成形部は、前記シートに対し、前記シート成形部より高温の加熱を含む前記成形処理を施す構成であってもよい。
【００１５】
上記繊維成形装置において、前記成形部に搬送される前記堆積物を、前記堆積物の搬送方向において前記成形部の上流でカットする切断部と、前記成形部に搬送される前記堆積物の搬送量を検出し、前記搬送量と前記成形部における成形処理の単位量とに基づき、前記切断部を動作させる制御装置と、を備える構成であってもよい。
【００１６】
上記目的を達成する一態様は、繊維を含む材料を解繊して、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維からなる解繊物を生成する工程と、前記解繊物に前記繊維同士を結合させる結合材料を混合する工程と、混合物を堆積させる工程と、堆積物に対し、加圧及び加熱を含む成形処理を施して成形物を得る工程と、を備える繊維成形物の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の振動板の斜視図。
【図２】振動板を構成する成分の模式図。
【図３】第１実施形態の振動板の製造方法を示すフローチャート。
【図４】第１実施形態の振動板製造装置の構成図。
【図５】成形型の斜視図。
【図６】振動板製造装置の動作を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態の振動板の製造方法を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態の振動板製造装置の構成図。
【図９】第３実施形態の振動板の製造方法を示すフローチャート。
【図１０】第３実施形態の振動板製造装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１９】
［１．第１実施形態］
［１−１．スピーカー用振動板の構成］
図１は、第１実施形態の振動板ＣＰ１の斜視図である。
振動板ＣＰ１は、繊維成形物の一例であり、音声を出力するスピーカーに使用される振動板である。振動板ＣＰ１は円錐台形状を有し、エッジ、センターキャップ、リード線、ボイスコイル等を取り付ける加工が施されてスピーカーを構成する。以下の説明では、振動板ＣＰ１を単純な円錐台形状として説明するが、振動板ＣＰ１に同心円状のリブを設けてもよい。また、振動板ＣＰ１の外周部に、エッジを取り付ける形状を設けてもよく、リード線やセンターキャップを取り付けるための形状を設けてもよい。
【００２０】
振動板ＣＰ１は、繊維を含む材料を、後述するように加圧および加熱して形成される。振動板ＣＰ１は、音声を出力する側の面が凹形状となっている。振動板ＣＰ１において、音声を出力する側の面を表面１００２とし、表面１００２の凹部の底面部分を底部１００３とする。また、表面１００２の裏側の面を、裏面１００４とする。
【００２１】
図２は、振動板ＣＰ１を構成する成分の模式図であり、円内に一部を拡大して示す。
符号１５は振動板ＣＰ１を構成する繊維であり、符号１６は、繊維１５を架橋させ、繊維同士を結合させる結合材料としての樹脂の粒子である。
【００２２】
繊維１５は、後述するように、原料ＭＡを解繊して得られる繊維である。原料ＭＡは、繊維を含むものであればよい。例えば、木質系パルプ材料やクラフトパルプ、古紙、合成パルプ等を用いることができる。木質系パルプ材料としては、グランドパルプなど機械処理で作った機械パルプ（メカニカルパルプ）、化学処理で作った化学パルプ（ケミカルパルプ）、これらの両処理を併用して製造されたセミケミカルパルプ、ケミグランドパルプ等が挙げられる。また、さらしパルプ及び未さらしパルプのいずれであってもよい。例えば、Ｎ−ＢＫＰ（針葉樹晒クラフトパルプ）やＬ−ＢＫＰ（広葉樹晒クラフトパルプ）等のバージンパルプ、晒ケミサーモメカニカルパルプ（ＢＣＴＭＰ：Ｂｌｅａｃｈｅｄ  ＣｈｅｍｉＴｈｅｒｍｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｕｌｐ）等が挙げられる。また、ナノセルロースファイバー（ＮＣＦ）を用いてもよい。古紙は、印刷後のＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ  Ｐａｐｅｒ  Ｃｏｐｙ）用紙、雑誌、新聞等の使用後の紙である。合成パルプとしては、例えば、三井化学株式会社製のＳＷＰが挙げられる。ＳＷＰは登録商標である。
【００２３】
繊維１５は、セルロース繊維である。繊維１５は、大気中で原料ＭＡを解繊する処理により、フィブリル化されている。図に拡大して示すように、繊維１５は、セルロース繊維１５ａの表面に、フィブリル化によって微起毛１５ｂが形成されている。
【００２４】
繊維１５は、フィブリル面積が０．５％以上、２．０％以下の繊維であることが好ましい。フィブリル面積は、繊維１５の微起毛面積であり、微毛羽立ち面積ということもできる。例えば、ＡＢＢ株式会社製「Ｌ＆Ｗファイバーテスター  Ｃｏｄｅ９１２＋」により測定される。
【００２５】
樹脂１６は、繊維同士を結着させる結合材料として機能する樹脂であり、例えば熱可塑性樹脂である。
熱可塑性樹脂としては、ガラス転移点温度Ｔｇが７０℃以上、融点が１５０℃以下のものを用いることができる。熱可塑性樹脂の具体例としては、石油由来樹脂、バイオマスプラスチック、生分解性プラスチックを用いることができる。ここで、石油由来樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、環状ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、テフロン樹脂、アクリル樹脂、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリエート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドが挙げられる。バイオマスプラスチックや生分解性プラスチックとしては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、変性でんぷん、ポリヒドロキシブチレート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート等が挙げられる。テフロンは登録商標である。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル等が挙げられる。樹脂１６が粒子状である場合、重量平均粒径０．１μｍ以上１２０μｍ以下の粒子であることがより好ましく、さらに好ましくは、１μｍ以上５０μｍ以下の粒子である。
【００２６】
繊維１５と樹脂１６とは、後述する混合工程で混合されることにより、繊維１５に樹脂１６が付着した状態となる。この混合物を加熱すると、樹脂１６が軟化して、繊維１５と、他の繊維１５とを架橋する。これにより、複数の繊維１５同士が樹脂１６によって結合されて強度が発現し、繊維成形物としての形状を維持できるようになる。
【００２７】
［１−２．スピーカー用振動板の製造工程］
図３は、第１実施形態の振動板の製造方法を示すフローチャートであり、原料ＭＡから振動板ＣＰ１を製造する工程を示す。
【００２８】
ステップＳＡ１は、原料ＭＡを粗砕する粗砕工程である。粗砕工程は、原料ＭＡを、所定サイズ以下に裁断する工程である。所定サイズは、例えば、１ｃｍ〜５ｃｍ四方である。裁断された原料ＭＡを、粗砕片という。原料ＭＡが上記所定サイズ以下の繊維または繊維片で構成される場合、ステップＳＡ１の粗砕工程を省略してもよい。
【００２９】
ステップＳＡ２は、解繊工程である。解繊工程は、原料ＭＡまたはステップＳＡ１で粗砕された粗砕片を、大気中で解繊されることにより、原料ＭＡに含まれる繊維を、１本または少数の繊維に解きほぐす工程である。原料ＭＡ及び粗砕片は、被解繊物と呼ぶこともできる。また、解繊工程で解繊されたものを解繊物ＭＢとする。解繊工程で原料ＭＡを解繊することにより、原料ＭＡに付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる効果が期待できる。解繊物ＭＢは、解きほぐされた解繊物繊維の他に、繊維を解きほぐす際に繊維から分離された樹脂粒や、インク、トナーなどの色剤や、にじみ防止材、紙力増強剤等の添加剤を含んでいてもよい。
解繊工程では、乾式で解繊を行う。乾式とは、液体中ではなく、大気中または管理された気体の中で解繊等の処理を行うことを指す。
また、以下に説明する処理において、大気中で実行される処理は、空気の中で実行される処理に限定されない。例えば、空気以外の気体の中で実行することもできる。つまり、以下に述べる「大気中」は、「気中」と言い換えることが可能である。
【００３０】
解繊物ＭＢは、異なる長さの繊維を含んでいてもよい。解繊物ＭＢに含まれる繊維の長さ、すなわち繊維長は、１μｍ（１．０×１０−６ｍ）以上５００ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５μｍ以上２００ｍｍ以下である。また、繊維の太さ、すなわち繊維径は、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１μｍ以上５００μｍ以下である。
【００３１】
ステップＳＡ３は、解繊物ＭＢから繊維を主とする材料を取り出す工程であり、分離工程という。分離工程は、繊維や樹脂粒等を含む解繊物ＭＢから、樹脂や添加剤等の粒子を分離し、繊維を主な成分とする材料を取り出す工程である。これにより、原料ＭＡに含まれる成分のうち、振動板ＣＰ１の製造に影響する樹脂や添加剤の粒子等を除去できる。分離工程で分離される材料を、材料ＭＣとする。
【００３２】
ステップＳＡ１で供給される原料ＭＡが、振動板ＣＰ１の製造に影響する粒子等を含まない場合、或いは、原料ＭＡに含まれる成分から粒子等を除去する必要がない場合、ステップＳＡ３の分離工程を省略できる。この場合、解繊物ＭＢが、そのまま材料ＭＣとして利用される。
【００３３】
ステップＳＡ４は、添加工程である。添加工程は、ステップＳＡ３で分離された材料（繊維を主な成分とする材料）ＭＣには、添加材料ＡＤを添加する工程である。
【００３４】
添加材料ＡＤは、結合材料として樹脂１６を含む。添加材料ＡＤは、樹脂１６に加え、加熱により膨張する熱膨張性材料を含んでもよい。熱膨張性材料は、いわゆる発泡材を用いることができる。熱膨張性材料は、粒子状であることが好ましく、粒子状に成形された熱膨張性の材料を発泡粒子ということができる。添加材料ＡＤに含まれる発泡粒子の粒径は、発泡前重量平均粒径において０．５μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１μｍ以上３００μｍ以下である。さらに好ましくは、発泡後重量平均粒径は５μｍ以上１０００μｍ以下であり、最も好ましくは、５μｍ以上８００μｍ以下である。
【００３５】
発泡粒子は、例えば、熱により膨張するカプセル状の熱膨張カプセルや、熱膨張性材料が混合された発泡材混合粒子を用いることができる。熱膨張カプセルは、例えば、積水化学工業株式会社製アドバンセル、株式会社クレハ製クレハスフィアー、アクゾノーベル株式会社製Ｅｘｐａｎｃｅｌ（エクスパンセル）、松本油脂製薬株式会社製マツモトマイクロスフィアー等が挙げられる。アドバンセル、クレハ、Ｅｘｐａｎｃｅｌ、エクスパンセル、及び、マツモトマイクロスフィアーは、それぞれ登録商標である。発泡材混合粒子は、上述した熱可塑性樹脂に熱膨張性材料を混合して製造された粒子状の製剤である。ここで、発泡材は、例えば、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４´−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド、Ｎ，Ｎ´−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、炭酸水素ナトリウム等を用いることができる。発泡粒子の表面が樹脂により覆われている構成である場合、発泡粒子の樹脂による被覆率が１０％以上１００％以下であることが好ましい。
【００３６】
添加材料ＡＤは、架橋された結合構造をより剛性にする強化材料として、上述した樹脂に加え、無機充填剤、剛繊維、チクソ性繊維を含んでもよい。無機充填材料としては、例えば、炭酸カルシウム、マイカ等を用いることができる。剛繊維としては、例えば、炭素繊維や金属繊維を用いることができる。チクソ性繊維としては、セルロースナノファイバーが挙げられる。
【００３７】
また、添加材料ＡＤは、上述した樹脂、発泡粒子、強化材料等の成分を混錬粉砕し、複合樹脂材料粉体として形成したものであってもよい。
【００３８】
ステップＳＡ５は、混合工程である。混合工程は、材料ＭＣと、添加材料ＡＤとを混合して混合物ＭＸを製造する。
【００３９】
ステップＳＡ６は、篩工程である。篩工程では、混合物ＭＸを篩にかけてエアレイド法を用いて大気中に分散させ、降下させる。
【００４０】
ステップＳＡ７は、堆積工程である。堆積工程では、ステップＳＡ６の篩工程で降下する混合物ＭＸを堆積させて、ウェブを形成する。ステップＳＡ７で形成されるウェブを、第２ウェブＷ２と呼ぶ。第２ウェブＷ２は、混合物ＭＸに含まれる繊維と添加材料ＡＤとが堆積した状態であり、所定の厚みを有し、低剛性及び低密度である。第２ウェブＷ２は堆積物、及び、ウェブに相当する。
【００４１】
ステップＳＡ８は、第２ウェブＷ２を加圧する加圧工程である。加圧工程では、第２ウェブＷ２に対し、加圧を行い、シートＳ１を形成する。
【００４２】
ステップＳＡ９は、加圧工程で形成されたシートＳ１を、成形型のサイズに合わせてカットし、カットシートＳ１１を形成するカット工程である。
【００４３】
ステップＳＡ１０は、カットシートＳ１１を成形型で挟んで加圧するプレス工程である。プレス工程では、カットシートＳ１１が成形型の形状に加工され、板状繊維体ＣＰ２となる。
【００４４】
ステップＳＡ１１は、加熱工程である。加熱工程では、板状繊維体ＣＰ２が加熱される。加熱工程では、板状繊維体ＣＰ２に含まれる樹脂１６を軟化あるいは溶融させることにより繊維１５を架橋し、繊維同士を結合させ、振動板ＣＰ１を形成する。
【００４５】
ステップＳＡ８の加圧工程で、第２ウェブＷ２を加圧する圧力は、ステップＳＡ１０のプレス工程でカットシートＳ１１を加圧する圧力より低い圧力とすることが好ましい。例えば、加圧工程における圧力は、０．１ｋｇ／ｍ２以上１００ｋｇ／ｍ２以下とすることができる。第２ウェブＷ２は、例えば、加圧工程で１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚みを有するシートＳ１に加工される。一方、プレス工程における圧力は、０．１ｔ（１．０×１０２ｋｇ）／ｍ２以上１５ｔ／ｍ２以下とすることができる。プレス工程で、カットシートＳ１１は、例えば、０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の板状繊維体ＣＰ２に加工される。
【００４６】
ステップＳＡ１１の加熱工程における加熱温度は、樹脂１６のガラス転移点温度Ｔｇ以上の温度とすることが好ましく、樹脂１６の融点温度以下であることがより好ましい。最も好ましくは、樹脂１６のガラス転移点温度Ｔｇ以上かつ融点温度以下である。上述のように、ガラス転移点温度Ｔｇが７０℃以上、融点が１５０℃以下の結合材料を用いる場合、ステップＳＡ１１における加熱温度は、１３０℃以上１５０℃以下とすることができ、加熱温度が２００℃に達してもよい。
【００４７】
［１−３．振動板製造装置の構成］
図４は、振動板製造装置１００の構成図である。
振動板製造装置１００は、図３に示した振動板ＣＰ１の製造工程を実行する装置の例であり、原料ＭＡから振動板ＣＰ１を製造する。振動板製造装置１００は、繊維成形装置に相当する。
【００４８】
振動板製造装置１００は、必須の構成として、解繊部２０、添加物供給部５２、混合部５０、第２ウェブ形成部７０、及び、成形部２１０を備える。また、振動板製造装置１００は、供給部１０、粗砕部１２、選別部４０、第１ウェブ形成部４５、回転体４９、混合部５０、分散部６０、ウェブ搬送部７９、加圧部８２、カッター９０、成形部２１０、及び、加熱部４００を備える。
【００４９】
粗砕部１２、解繊部２０、選別部４０、及び、第１ウェブ形成部４５は、原料ＭＡを加工して材料ＭＣを製造する解繊処理部１０１を構成する。回転体４９、混合部５０、分散部６０、第２ウェブ形成部７０、加圧部８２、及び、カッター９０は、材料ＭＣからシートＳ１及びカットシートＳ１１を製造する製造部１０２を構成する。
【００５０】
振動板製造装置１００は、振動板製造装置１００の各部を制御する制御装置１１０を備える。制御装置１１０には、シート検出部３０１、及び、ロータリーエンコーダー３０２が接続される。制御装置１１０は、例えば、プログラムを実行するプロセッサーと、プログラムや設定データを記憶する記憶装置を備え、プロセッサーにより振動板製造装置１００の各部を制御するコンピューターである。
【００５１】
供給部１０は、原料ＭＡを収容し、粗砕部１２に原料ＭＡを連続的に投入する自動投入装置である。
粗砕部１２は、粗砕刃１４を備え、原料ＭＡを粗砕刃１４により大気中で裁断して、数ｃｍ角の粗砕片にする。細片の形状や大きさは任意である。粗砕部１２は、例えば、シュレッダーを用いることができる。粗砕部１２における処理は粗砕工程（ステップＳＡ１）に相当する。粗砕部１２で裁断された原料ＭＡは、ホッパー９により集められて、管２を通じて解繊部２０に搬送される。
【００５２】
解繊部２０は、粗砕部１２によって裁断された粗砕片を、乾式で解繊する装置であり、解繊工程（ステップＳＡ２）を実行する。解繊部２０は、例えば、インペラーミルなどの解繊機で構成できる。本実施形態の解繊部２０は、筒状の固定子２２と、固定子２２の内部で回転するローター２４とを備え、固定子２２の内周面およびローター２４の外周面に解繊刃が形成されたミルである。ローター２４の回転により、粗砕片が固定子２２とローター２４との間に挟まれて解繊される。解繊部２０が解繊した解繊物ＭＢは、解繊部２０の排出口から管３に送られる。
【００５３】
粗砕部１２から解繊部２０には、気流により粗砕片が搬送される。また、解繊物ＭＢは、気流により、解繊部２０から管３を介して選別部４０に移送される。これらの気流は、解繊部２０が発生させてもよいし、図示しないブロアーを設けて上記気流を発生させてもよい。
【００５４】
選別部４０は、解繊物ＭＢに含まれる成分を繊維のサイズによって選別する。繊維のサイズとは、主に繊維の長さを指す。
【００５５】
本実施形態の選別部４０は、ドラム部４１と、ドラム部４１を収容するハウジング部４３とを有する。ドラム部４１は、例えば、開口を有する網、フィルター、スクリーン等の、いわゆる篩である。具体的には、ドラム部４１は、モーターによって回転駆動される円筒形状であり、周面の少なくとも一部が網となっている。ドラム部４１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、パンチングメタル等で構成されてもよい。導入口４２からドラム部４１の内部に導入された解繊物ＭＢは、ドラム部４１の回転により、ドラム部４１の開口を通過する通過物と、開口を通過しない残留物とに分けられる。開口を通過した通過物は、開口より小さい繊維または粒子を含み、これを第１選別物とする。残留物は、開口より大きい繊維や未解繊片やダマを含み、これを第２選別物と呼ぶ。第１選別物は、ハウジング部４３内の内部を、第１ウェブ形成部４５に向けて下降する。第２選別物は、ドラム部４１の内部に連通する排出口４４から、管８を介して解繊部２０に搬送される。
【００５６】
振動板製造装置１００は、選別部４０に代えて、第１選別物と第２選別物とを分離する分級機を備えてもよい。分級機は、例えば、サイクロン分級機、エルボージェット分級機、エディクラシファイヤーである。
【００５７】
第１ウェブ形成部４５は、メッシュベルト４６と、張架ローラー４７と、吸引部４８と、を備える。メッシュベルト４６は、無端形状の金属製ベルトであり、複数の張架ローラー４７に架け渡される。メッシュベルト４６は、張架ローラー４７により構成される軌道を周回する。メッシュベルト４６の軌道の一部は、ドラム部４１の下方で平坦であり、メッシュベルト４６は平坦面を構成する。
【００５８】
メッシュベルト４６には多数の開口が形成され、ドラム部４１から降下する第１選別物のうち、メッシュベルト４６の開口より大きい成分がメッシュベルト４６に堆積する。第１選別物のうちメッシュベルト４６の開口より小さい成分は、開口を通過する。メッシュベルト４６の開口を通過する成分を第３選別物と呼び、例えば、メッシュベルト４６の開口より短い繊維や、解繊部２０によって繊維から分離された樹脂粒、インク、トナー、にじみ防止剤等を含む粒子を含む。
【００５９】
吸引部４８は、図示しないブロアーに接続され、ブロアーの吸引力により、メッシュベルト４６の下方から空気を吸引する。吸引部４８から吸引された空気は、メッシュベルト４６の開口を通過した第３選別物とともに、排出される。
吸引部４８が吸引する気流はドラム部４１から降下する第１選別物をメッシュベルト４６に引き寄せるので、堆積を促進する効果がある。
【００６０】
メッシュベルト４６に堆積した成分は、ウェブ形状となり、第１ウェブＷ１を構成する。つまり、第１ウェブ形成部４５は、選別部４０で選別された第１選別物から第１ウェブＷ１を形成する。
【００６１】
第１ウェブＷ１は、第１選別物に含まれる成分のうち、メッシュベルト４６の開口より大きい繊維を主たる成分としており、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態に形成される。第１ウェブＷ１は、メッシュベルト４６の移動に伴い回転体４９に搬送される。
【００６２】
回転体４９は、複数の板状の羽根を備え、モーター等の図示しない駆動部によって駆動されて、回転する。回転体４９は、メッシュベルト４６の軌道の端部に配置され、メッシュベルト４６が搬送する第１ウェブＷ１がメッシュベルト４６から突出したところに接触する。第１ウェブＷ１は、第１ウェブＷ１に衝突する回転体４９によって解きほぐされ、小さい繊維の塊となり、管７を通って混合部５０に搬送される。第１ウェブＷ１が回転体４９で分断された材料を、材料ＭＣとする。材料ＭＣは上述した第１選別物から、第３選別物を除去したものであり、主な成分は繊維である。
【００６３】
このように、選別部４０及び第１ウェブ形成部４５は、解繊物ＭＢから、主として繊維を含む材料ＭＣを分離する機能を有し、分離工程（ステップＳＡ３）を実行する。
【００６４】
添加物供給部５２は、材料ＭＣを輸送する管５４に、添加材料ＡＤを添加する装置であり、添加工程（ステップＳＡ４）を実行する。
添加物供給部５２は、添加材料ＡＤを蓄積する添加物カートリッジ５２ａがセットされる。添加物カートリッジ５２ａは、添加材料ＡＤを収容するタンクであり、添加物供給部５２に着脱可能であってもよい。添加物供給部５２は、添加物カートリッジ５２ａから添加材料ＡＤを取り出す添加物取出部５２ｂと、添加物取出部５２ｂにより取り出された添加材料ＡＤを管５４に排出する添加物投入部５２ｃとを備える。添加物取出部５２ｂは、添加材料ＡＤを添加物投入部５２ｃに送り出すフィーダーを備える。添加物投入部５２ｃは、開閉可能なシャッターを備え、シャッターを開くことにより添加材料ＡＤを管５４に送り出す。
【００６５】
混合部５０は、混合ブロアー５６により、材料ＭＣと添加材料ＡＤとを混合する。混合部５０は、材料ＭＣ及び添加材料ＡＤを混合ブロアー５６に搬送する管５４を、混合部５０に含めてもよい。混合部５０は、混合工程（ステップＳＡ５）を実行する。
【００６６】
混合ブロアー５６は、管７と分散部６０とを繋ぐ管５４に気流を発生させ、材料ＭＣと添加材料ＡＤとを混合する。混合ブロアー５６は、例えば、モーター、モーターにより駆動されて回転する羽根、及び、羽根を収容するケースを備える。また、混合ブロアー５６は、気流を発生させる羽根の他に、材料ＭＣと添加材料ＡＤとを混合させるミキサーを備えてもよい。混合部５０で混合された混合物を、以下、混合物ＭＸとする。混合物ＭＸは、混合ブロアー５６が発生する気流により、分散部６０に搬送され、分散部６０に導入される。
【００６７】
分散部６０は、混合物ＭＸの繊維をほぐして、大気中で分散させながら第２ウェブ形成部７０に降下させる。添加材料ＡＤが繊維状である場合、これらの繊維も分散部６０で解きほぐされ、第２ウェブ形成部７０に降下する。分散部６０における処理は、篩工程（ステップＳＡ６）に相当する。
【００６８】
分散部６０は、篩工程（ステップＳＡ６）を実行する。分散部６０は、分散ドラム６１と、分散ドラム６１を収容するハウジング６３と、を有する。分散ドラム６１は、例えばドラム部４１と同様に構成される円筒形状の構造体であり、ドラム部４１と同様に、図示しないモーターの動力によって回転し、篩として機能する。分散ドラム６１は、開口を有し、分散ドラム６１の回転によって解きほぐされた混合物ＭＸを、開口から下降させる。これにより、ハウジング６３の内部に形成される内部空間６２では、分散ドラム６１から混合物ＭＸが降下する。ハウジング６３は、ケースに相当する。
【００６９】
分散ドラム６１の下方には第２ウェブ形成部７０が配置される。第２ウェブ形成部７０は、メッシュベルト７２と、張架ローラー７４と、サクション機構７６と、を有する。
【００７０】
メッシュベルト７２は、メッシュベルト４６と同様の無端形状の金属製ベルトで構成され、複数の張架ローラー７４に架け渡される。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４により構成される軌道を周回しながら、符号Ｆ１で示す搬送方向に移動する。メッシュベルト７２の軌道の一部は、分散ドラム６１の下方で平坦であり、メッシュベルト７２は平坦面を構成する。
【００７１】
メッシュベルト７２には多数の開口が形成され、分散ドラム６１から降下する混合物ＭＸのうち、メッシュベルト７２の開口より大きい成分がメッシュベルト７２に堆積する。また、混合物ＭＸのうちメッシュベルト７２の開口より小さい成分は、開口を通過する。
第２ウェブ形成部７０は堆積部に相当し、堆積工程（ステップＳＡ７）を実行する。
【００７２】
サクション機構７６は、図示しないブロアーの吸引力により、メッシュベルト７２に対して分散ドラム６１とは反対側から、空気を吸引する。メッシュベルト７２の開口を通過した成分はサクション機構７６によって吸い込まれる。サクション機構７６が吸引する気流は、分散ドラム６１から降下する混合物ＭＸをメッシュベルト７２に引き寄せて、堆積を促進する。また、サクション機構７６の気流は、分散ドラム６１から混合物ＭＸが落下する経路にダウンフローを形成し、落下中に繊維が絡み合うことを防ぐ効果も期待できる。メッシュベルト７２に堆積した成分はウェブ形状となり、第２ウェブＷ２を構成する。第２ウェブＷ２は、ウェブ、及び、堆積物に相当する。
【００７３】
メッシュベルト７２の搬送経路において、分散部６０の下流側には、調湿部７８が設けられる。調湿部７８は、水をミスト状にしてメッシュベルト７２に向けて供給するミスト式加湿器であり、例えば、水を貯留するタンクや、水をミスト状にする超音波振動子を備える。調湿部７８は、第２ウェブＷ２の形状に加工された混合物ＭＸに対し、ミストを供給することにより、混合物ＭＸを調湿する。これにより、混合物ＭＸの含有水分量が調整され、静電気によるメッシュベルト７２への繊維の吸着等を抑制する。また、成形部２１０で加工される混合物ＭＸが調湿されるので、成形部２１０における加工時の皺や破れを抑制する効果、成形型２１１、２１２からの離型性を向上させる効果が得られる。
調湿部７８は、例えば、気化式加湿器であってもよい。この場合、調湿部７８は、高湿度に調整された調湿空気を第２ウェブＷ２に向けて吹き付け、或いは、第２ウェブＷ２が搬送される空間に調湿空気を供給する。
【００７４】
第２ウェブＷ２は、ウェブ搬送部７９によって、メッシュベルト７２から剥がされて加圧部８２に搬送される。ウェブ搬送部７９は、メッシュベルト７９ａと、ローラー７９ｂと、サクション機構７９ｃと、を有する。サクション機構７９ｃは、図示しないブロアーを備え、ブロアーの吸引力によってメッシュベルト７９ａを通じて上向きの気流を発生させる。メッシュベルト７９ａは、メッシュベルト４６、及び、メッシュベルト７２と同様に、開口を有する無端形状の金属製ベルトで構成できる。メッシュベルト７９ａは、ローラー７９ｂの回転により移動され、周回軌道上を移動する。ウェブ搬送部７９では、サクション機構７９ｃの吸引力により、第２ウェブＷ２がメッシュベルト７２から離れてメッシュベルト７９ａに吸着される。
【００７５】
第２ウェブ形成部７０において形成された第２ウェブＷ２、及び、第２ウェブＷ２から形成されるシートＳ１及びカットシートＳ１１の搬送方向を、図に符号Ｆで示す。
【００７６】
加圧部８２は、加圧工程（ステップＳＡ８）を実行する。加圧部８２は、第２ウェブＷ２を所定のニップ圧で加圧して、第２ウェブＷ２の厚みを調整し、第２ウェブＷ２を高密度化し、シートＳ１を形成する。加圧部８２は、一対のカレンダーローラー８５、８５で構成される。加圧部８２は、油圧によりカレンダーローラー８５、８５にニップ圧を与えるプレス機構や、カレンダーローラー８５、８５を回転させるモーターを備える。加圧部８２が第２ウェブＷ２を加圧する条件、及び加工後のシートＳ１の厚みは、上述した通りである。
【００７７】
カッター９０は、シートＳ１を切断するカッターであり、カット工程（ステップＳＡ９）を実行する。カッター９０は、例えば、シートＳ１の搬送方向と交差する方向にシートＳ１を切断する刃と、刃を駆動するアクチュエーターとを有する。カッター９０は、制御装置１１０の制御に従ってアクチュエーターにより刃を動かして、シートＳ１を、成形部２１０で加工されるサイズに合わせて切断する。カッター９０は切断部に相当する。
【００７８】
搬送方向Ｆにおいてカッター９０の下流には、成形部２１０が配置される。カットシートＳ１１は、カッター９０から成形部２１０に搬送される。成形部２１０はプレス工程（ステップＳＡ１０）を実行する。成形部２１０は、一対の成形型２１１及び２１２を備え、成形型２１１と成形型２１２との間にカットシートＳ１１を挟んでプレスするプレス加工装置である。
【００７９】
成形型２１１及び成形型２１２は互いに勘合するプレス型であり、成形型２１１は凸形状の雄型であり、成形型２１２は凹形状の雌型である。成形型２１１と成形型２１２とは互いに嵌合して、カットシートＳ１１をプレスして、板状繊維体ＣＰ２を形成する。
【００８０】
図５は、成形型２１２の斜視図である。
成形型２１２は、振動板ＣＰ１の形状に合わせた凹部２１５を有する。凹部２１５は、成形型２１２の平面２１７の略中央に形成される。平面２１７から凹部２１５につながる面は滑らかな曲面２１８となっている。
【００８１】
カットシートＳ１１は、カッター９０でカットされた後、平面２１７に載置され、成形型２１１により押圧される。カットシートＳ１１は平面状のシートであるから、成形型２１１により押圧されて凹部２１５に滑り込むように変形する。
【００８２】
成形型２１２においてカットシートＳ１１に接触する面は、カットシートＳ１１に含まれる繊維１５との摩擦を軽減するため、滑らかな面であることが好ましい。特に、曲面２１８はカットシートＳ１１との摩擦が大きいので、少なくとも曲面２１８は、表面粗さが繊維１５の平均繊維幅以下であることが好ましい。この場合、カットシートＳ１１が成形部２１０でプレスされる際に、凹部２１５に沿ってスムーズに滑り込むので、板状繊維体ＣＰ２に破れや皺を生じる可能性が、より低くなる。このため、板状繊維体ＣＰ２の不良率を抑えることができる。
【００８３】
より好ましくは、平面２１７の表面粗さが繊維１５の平均繊維幅以下であることが好ましい。さらに好ましくは、平面２１７、曲面２１８及び凹部２１５にかけて、成形型２１２においてカットシートＳ１１に接触する面の全てが、表面粗さが繊維１５の平均繊維幅以下の面であることが好ましい。
【００８４】
また、成形型２１２に嵌合する成形型２１１においても、カットシートＳ１１に接触する面の表面粗さが、繊維１５の平均繊維幅以下であることが好ましい。成形型２１１と成形型２１２の両方の表面粗さが、繊維１５の平均繊維幅以下である場合、最も効果的に、板状繊維体ＣＰ２の皺や破れを抑制できる。
【００８５】
搬送方向Ｆにおいて成形部２１０の下流には、加熱部４００が設けられる。加熱部４００は、加熱工程（ステップＳＡ１１）を実行し、成形部２１０で形成された板状繊維体ＣＰ２を加熱する。加熱部４００は、ヒーターが配置されたハウジングに板状繊維体ＣＰ２を収容し、板状繊維体ＣＰ２を加熱する。加熱部４００のヒーターは、例えば、電熱ヒーターであってもよいし、マイクロウェーブ加熱装置等のヒーターであってもよい。また、成形型２１１、２１２の間に過熱水蒸気を供給して板状繊維体ＣＰ２を加熱する構成であってもよい。加熱部４００における加熱温度は、上述のように、例えば、１３０℃以上２００℃以下の範囲で選択される。本実施形態において、加熱部４００は、成形部２１０とともに成形部を構成する。
【００８６】
シート検出部３０１は、調湿部７８と加圧部８２との間に配置されたセンサーである。シート検出部３０１は、調湿部７８から加圧部８２に搬送される第２ウェブＷ２の有無を検出する。例えば、シート検出部３０１は、反射型または透過型光センサーを用いることができる。シート検出部３０１は制御装置１１０に接続され、制御装置１１０は、シート検出部３０１の検出値に基づいて、シート検出部３０１の検出位置における第２ウェブＷ２の有無、及び、第２ウェブＷ２の先端がシート検出部３０１の位置に達したことを検出する。
【００８７】
ロータリーエンコーダー３０２は、カッター９０と成形部２１０との間に設けられ、カットシートＳ１１の搬送量を検出する。ロータリーエンコーダー３０２は、カットシートＳ１１に当接して、カットシートＳ１１の搬送に伴って回転するローラーと、ローラーの回転量を検出するセンサーとを備えて構成される。また、ロータリーエンコーダー３０２に代えて、カットシートＳ１１の搬送量を検出する光センサーを設けてもよい。
【００８８】
制御装置１１０は、シート検出部３０１、及びロータリーエンコーダー３０２の検出値に基づき、振動板製造装置１００の動作を制御する。この制御において、制御装置１１０は、少なくとも、カッター９０の刃を駆動する駆動装置を適切なタイミングで動作させる。また、制御装置１１０は、供給部１０において原料ＭＡを供給する駆動装置、解繊部２０のローター２４を駆動する駆動装置、ドラム部４１を回転させる駆動装置、メッシュベルト４６を駆動する駆動装置等を制御可能な構成であってもよい。また、制御装置１１０は、回転体４９を回転させる駆動装置、添加物供給部５２の添加物取出部５２ｂ及び添加物投入部５２ｃを駆動する駆動装置、混合ブロアー５６、分散ドラム６１を回転させる駆動装置等を制御可能な構成であってもよい。制御装置１１０は、メッシュベルト７２を移動させる駆動装置、カレンダーローラー８５を加圧及び回転させる駆動装置等を制御可能な構成であってもよい。また、制御装置１１０は、成形部２１０においてプレスを実行する駆動装置等を制御可能な構成であってもよい。また、制御装置１１０は、加熱部４００のヒーター、および、シートＳ１、カットシートＳ１１、及び板状繊維体ＣＰ２を搬送する駆動装置を制御可能な構成であってもよい。また、制御装置１１０は、図４に示していないブロアーや各種の駆動装置を制御可能な構成であってもよい。上記の駆動装置は、モーター、アクチュエーター等である。
【００８９】
［１−４．振動板製造装置の動作］
図６は振動板製造装置１００の動作を示すフローチャートであり、制御装置１１０による制御を示す。
制御装置１１０は、振動板製造装置１００を起動させる指示が行われたことを検出すると（ステップＳＴ１）、振動板製造装置１００の各部を初期化する（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２で、制御装置１１０は、上述した各駆動装置と、シート検出部３０１及びロータリーエンコーダー３０２を含む各種センサーを初期化する。
【００９０】
制御装置１１０は、振動板製造装置１００の各部を指導させ、シートＳ１の製造を開始する（ステップＳＴ３）。制御装置１１０は、供給部１０、解繊部２０、選別部４０、第１ウェブ形成部４５、回転体４９、添加物供給部５２、混合ブロアー５６、分散部６０、第２ウェブ形成部７０、及び、調湿部７８の動作を開始させる。
【００９１】
制御装置１１０は、シート検出部３０１の検出値を取得し、検出値の変化に基づきシートＳ１の先端の検出を開始する（ステップＳＴ４）。
【００９２】
制御装置１１０は、シート検出部３０１がシートＳ１の先端を検出したか否かを判定する（ステップＳ５）。制御装置１１０は、シート検出部３０１がシートＳ１の先端を検出していない間（ステップＳＴ５；ＮＯ）、待機する。シート検出部３０１がシートＳ１の先端を検出したと判定した場合（ステップＳＴ５；Ｙｅｓ）、制御装置１１０は、ロータリーエンコーダー３０２による搬送長さ、すなわち搬送量の測定を開始する（ステップＳＴ６）。
【００９３】
制御装置１１０は、ロータリーエンコーダー３０２により測定している搬送長さが、予め設定された長さに達したか否かを判定する（ステップＳＴ７）。設定された長さは、成形部２１０の成形型２１１、２１２のサイズに対応するカットシートＳ１１の長さであり、制御装置１１０が予め記憶している。測定している搬送長さが、設定された長さに満たない場合（ステップＳＴ７；ＮＯ）、制御装置１１０は、振動板製造装置１００を停止するか否かを判定する（ステップＳＴ８）。ステップＳＴ８で、制御装置１１０は、例えば、制御装置１１０に対して振動板製造装置１００の停止を指示する操作が行われた場合や、振動板製造装置１００が設定された数の振動板ＣＰ１を製造し終わった場合に、肯定判定する。
【００９４】
振動板製造装置１００を停止する場合（ステップＳＴ８；Ｙｅｓ）、制御装置１１０は、振動板製造装置１００の停止シーケンスを実行し（ステップＳ９）、本処理を終了する。
【００９５】
振動板製造装置１００を停止しない場合（ステップＳＴ８；ＮＯ）、制御装置１１０はステップＳ７に戻る。
制御装置１１０は、測定している搬送長さが、設定された長さに達したと判定した場合（ステップＳＴ７；Ｙｅｓ）、カッター９０を駆動してシートＳ１をカットさせる（ステップＳＴ１０）。その後、制御装置１１０はステップＳ６に戻る。
【００９６】
ステップＳＴ６〜ＳＴ８、ＳＴ１０を繰り返し実行することにより、制御装置１１０は、シートＳ１から、成形部２１０の加工サイズに適合する長さのカットシートＳ１１を切り出すことができる。カットシートＳ１１の長さは、成形部２１０がプレス加工を行う単位量である。
【００９７】
以上説明したように、第１実施形態の振動板製造装置１００は振動板ＣＰ１を成形する。振動板ＣＰ１は、繊維１５を含む原料ＭＡを解繊した解繊物ＭＢと、繊維同士を結合させる結合材料としての樹脂１６とを含み、加圧及び加熱を含む成形処理により立体成形された繊維成形物である。
【００９８】
振動板ＣＰ１は、材料を解繊した解繊物ＭＢに樹脂１６を添加したものであるため、繊維１５と樹脂１６との偏りや凝集が抑制され、均質に繊維１５と樹脂１６とが分布する構成を有する。振動板ＣＰ１は、繊維１５を均質に分布させて樹脂１６により架橋し、結合させた構成を有する。繊維１５と樹脂１６との混合物は、加熱により樹脂１６が繊維１５を架橋することで強度を増し、安定した形状を維持する。これにより、解繊した繊維１５を、分散させて樹脂１６と混合する、いわゆる乾式の製造方法によって、均質性が高い繊維成形物を得ることができる。
【００９９】
繊維１５は、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維であることが好ましい。フィブリル面積が小さい繊維１５を用いることにより、立体成型のための成形部２１０によるプレス工程で、繊維１５が動きやすい状態となる。このため、成形部２１０の加工時における皺や破れの発生を抑制することができる。成形部２１０によるプレス加工は、図１に示した振動板ＣＰ１の形状に限らず、様々な形状の繊維成形物の製造に適している。従って、振動板製造装置１００は、繊維１５を加工して様々な形状の繊維成形物を製造することができ、製造時における皺や破れを、より効率よく抑制できる。
【０１００】
振動板製造装置１００は、繊維を含む材料を解繊し、フィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維からなる解繊物ＭＢを生成する解繊部２０と、解繊物ＭＢに、繊維同士を結合させる樹脂１６を混合する混合部５０とを備える。振動板製造装置１００は、混合部５０で混合された混合物を堆積させる堆積部としての第２ウェブ形成部７０を備える。振動板製造装置１００は、第２ウェブ形成部７０で堆積した第２ウェブＷ２に対し、加圧及び加熱を含む成形処理を施して成形物を得る成形部２１０及び加熱部４００を備える。
【０１０１】
さらに、振動板製造装置１００は、大気中で混合物ＭＸを分散させて堆積させる、いわゆる乾式のプロセスで振動板ＣＰ１を製造する。繊維を含む材料を成形する手法としては、振動板製造装置１００に対して対照的な手法として、上述したように、流体に繊維を分散させる抄造が知られている。具体的には、パルプ等の繊維を分散させて抄紙成形を行う、いわゆる湿式抄紙である。湿式抄紙は、繊維間の水素結合を利用した成形法であり、水を用いるために繊維間の水素結合が強固に働き、繊維間距離を大きく確保するが難しいという特徴がある。このため、成形後は繊維の密度が高く、低密度の成形体を製造することが難しい。また、湿式抄紙は多量の水を用いるため、給排水のための設備を必要とする。これに対し、本実施形態によれば、繊維１５及び樹脂１６の凝集や偏りを生じにくい乾式の工程により、均質性の高い繊維構造を有する振動板ＣＰ１を得ることができる。
【０１０２】
振動板製造装置１００が製造する繊維成形物は、様々な用途に使用することができ、例えば、振動板ＣＰ１はスピーカー用の振動板として好適である。スピーカー用の振動板は、良好な音質を得るため、均質性が求められる。本実施形態の添加材料ＡＤのように、繊維以外の材料を添加する場合、添加される材料が振動板の構造中で偏りがなく、面内で均一に存在することが望ましい。湿式抄紙では、複数の材料を水に分散させるため、各材料の形状、比重、親疎水性、溶解性、分散性の差により、偏りや凝集を生じることがある。このため、湿式抄紙の過程で成分のムラや厚みのムラを生じる可能性がある。
スピーカー用の振動板の特性として、良好な音質を得るために、低密度であること、高剛性であること、内部損失が高いこと、が要求されることが知られている。
本実施形態の振動板製造装置１００によれば、解繊部２０により乾式で解繊した繊維を含む混合物ＭＸを、大気中で分散させて堆積する手法を採用する。これにより、低密度、高剛性、高内部損失の振動板ＣＰ１を製造できる。
【０１０３】
このように、本発明の繊維成形装置、及び、繊維成形物の製造方法を適用した振動板製造装置１００によれば、均質性の高い繊維構造を有する振動板ＣＰ１を、皺や破れを生じにくい方法により、製造できる。
【０１０４】
また、振動板ＣＰ１の樹脂１６は熱可塑性樹脂である。このため、加熱を含む加工によって、繊維１５が樹脂１６により架橋された構成を容易に実現できる。
【０１０５】
成形部２１０は、成形型２１１、２１２でカットシートＳ１１を挟んで加圧する構成であるため、成形部２１０へのカットシートＳ１１のセット、及びプレス加工が容易である。このため、効率よく振動板ＣＰ１を製造できる。
【０１０６】
また、成形部２１０の成形型２１１、及び成形型２１２の少なくともいずれかの表面粗さが、解繊物ＭＢに含まれる繊維の平均繊維幅以下である構成とすることができる。この場合、成形部２１０の加工時におけるカットシートＳ１１の皺や破れの発生を抑制できる。
【０１０７】
成形部２１０は、樹脂１６のガラス転移点温度以上の温度で加熱する。このため、樹脂１６により繊維１５を確実に架橋させ、優れた強度を有する振動板ＣＰ１を得ることができる。
成形部２１０は、樹脂１６のガラス転移点温度以上、かつ樹脂１６の融点温度以下の温度で加熱する構成であってもよい。この場合、樹脂１６を完全に溶融させてしまわないので、板状繊維体ＣＰ２において、繊維１５が互いに空間を有し、嵩高い状態で繊維１５を架橋し、繊維１５を固定することにより強度を発現させることができる。従って、軽量で優れた強度を有する振動板ＣＰ１を得ることができる。
【０１０８】
振動板製造装置１００は、混合物ＭＸをウェブ状に加工した第２ウェブＷ２を調湿部７８によって調湿するので、加圧部８２及び成形部２１０において、第２ウェブＷ２やカットシートＳ１１の離型性を確保できる。
【０１０９】
振動板製造装置１００は、成形部２１０に搬送される第２ウェブＷ２を、第２ウェブＷ２の搬送方向において成形部２１０の上流でカットするカッター９０を備える。また、振動板製造装置１００は、成形部２１０に搬送される第２ウェブＷ２の搬送量をロータリーエンコーダー３０２により検出し、搬送量と成形部２１０における成形処理の単位量とに基づき、切断部を動作させる制御装置１１０と、を備える。これにより、成形部２１０に対し、成形部２１０の加工に適したサイズのカットシートＳ１１をセットしてプレス加工を施すことができる。成形部２１０における加工が、より上流側のシートＳ１に影響を及ぼすことがないので、成形部２１０で加工する形状の自由度が増し、振動板ＣＰ１に限らず、様々な繊維成形物を容易に製造できる。
【０１１０】
［２．第２実施形態］
図７は、第２実施形態の振動板ＣＰ１の製造方法を示すフローチャートである。
第２実施形態の振動板ＣＰ１の製造工程は、ステップＳＡ８で第２ウェブＷ２が加圧されてシートＳ１が形成された後、加熱工程（ステップＳＢ１）を実行し、さらに、プレス成形工程（ステップＳＢ３）でプレスとともに加熱を行う。従って、２回の加熱が行われる。第２実施形態の振動板ＣＰ１の製造工程において、ステップＳＡ１〜ＳＡ７は第１実施形態で説明した製造工程と同様であるため、説明を省略する。
【０１１１】
ステップＳＢ１の加熱工程は、加圧工程で形成されたシートＳ１を加熱する。ステップＳＢ２のカット工程では、加熱されたシートＳ１を、成形型のサイズに合わせてカットしてカットシートＳ１１を形成する。
【０１１２】
ステップＳＢ３のプレス成形工程では、カットシートＳ１１を成形型２１１、２１２で挟んで加圧するとともに、成形型２１１、２１２とともにカットシートＳ１１を加熱する。
【０１１３】
加熱工程（ステップＳＢ１）における加熱温度は、プレス成形工程（ステップＳＢ３）における加熱温度より低い。
例えば、加熱工程（ステップＳＢ１）ではシートＳ１を１００℃以上１８０℃以下の温度で加熱し、プレス成形工程（ステップＳＢ３）では、カットシートＳ１１を１３０℃以上２００℃以下に加熱する。また、加熱工程（ステップＳＢ１）及びプレス成形工程（ステップＳＢ３）のいずれにおいても、加熱温度は、樹脂１６のガラス転移点温度Ｔｇ以上、樹脂１６の融点以下とすることが好ましい。
【０１１４】
また、プレス成形工程（ステップＳＢ３）でカットシートＳ１１を加圧する圧力は、加圧工程（ステップＳＡ８）で第２ウェブＷ２を加圧する圧力より高い圧力とすることが好ましい。例えば、加圧工程における圧力は、０．１ｋｇ／ｍ２以上１００ｋｇ／ｍ２以下とすることができる。第２ウェブＷ２は、例えば、加圧工程で１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚みを有するシートＳ１に加工される。一方、プレス成形工程（ステップＳＢ３）における圧力は、０．１ｔ／ｍ２以上１５ｔ／ｍ２以下とすることができる。プレス成形工程で、カットシートＳ１１は、例えば、０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の振動板ＣＰ１に加工される。
【０１１５】
つまり、加圧工程（ステップＳＡ８）ではプレス成形工程（ステップＳＢ３）より低圧の加圧を行い、加熱工程（ステップＳＢ１）ではプレス成形工程（ステップＳＢ３）より低温の加熱を行う。従って、加圧工程（ステップＳＡ８）及び加熱工程（ステップＳＢ１）は、プレス成形工程（ステップＳＢ３）に対し、樹脂１６により繊維１５を仮に結着させる仮結着工程ということができる。
【０１１６】
図８は、第２実施形態の振動板製造装置１００Ａの構成図である。
振動板製造装置１００Ａは、図７の製造方法を実行する装置の一例である。振動板製造装置１００Ａは、図４に示した振動板製造装置１００に加熱部８４を設け、成形部２１０に代えて成形部２２０を設け、加熱部４００を排した構成である。振動板製造装置１００Ａにおいて、振動板製造装置１００と共通する構成部については、同符号を付して説明を省略する。振動板製造装置１００Ａは、繊維成形装置に相当する。
【０１１７】
加熱部８４は、加熱工程（ステップＳＢ１）を実行する。加熱部８４は、第２ウェブＷ２に対して熱を加えることにより、第２ウェブＷ２に含まれる材料ＭＣ由来の繊維１５を、添加材料ＡＤに含まれる樹脂１６により結着させる。加熱部８４は、一対の加熱ローラー８６、８６を備える。加熱部８４は、加熱ローラー８６の周面を所定温度まで加熱する図示しないヒーター、及び、加熱ローラー８６、８６をカッター９０に向けて回転させる図示しないモーターを備える。第２ウェブＷ２は、加熱部８４において、混合物ＭＸに含まれる樹脂のガラス転移点より高温に加熱され、シートＳ１となる。
【０１１８】
カッター９０は、カット工程（ステップＳＢ２）を実行し、加熱部８４で加熱されたシートＳ１をカットして、カットシートＳ１１を形成する。
【０１１９】
成形部２２０は、プレス成形工程（ステップＳＢ３）を実行する。成形部２２０は、成形部２１０と同様の成形型２１１、及び成形型２１２を備える。また、成形部２２０は、成形型２１１及び成形型２１２がカットシートＳ１１を加圧している状態、または加圧後の状態で、カットシートＳ１１を加熱する構成を有する。例えば、成形部２２０は、成形型２１１、２１２をカットシートＳ１１とともに収容するチャンバーを有し、チャンバー内部をヒーターで加熱する。成形部２２０のヒーターは、例えば、電熱ヒーターであってもよいし、マイクロウェーブ加熱装置等のヒーターであってもよい。また、成形型２１１、２１２の間に過熱水蒸気を供給してカットシートＳ１１を加熱する構成であってもよい。
【０１２０】
振動板製造装置１００Ａは、堆積部である第２ウェブ形成部７０で堆積した第２ウェブＷ２に加圧及び加熱を行ってシートＳ１を形成するシート成形部として、加圧部８２及び加熱部８４を備える。成形部２２０は、シートＳ１から切り出されたカットシートＳ１１に対し、加熱部８４より高温の加熱を含む成形処理を施す。この構成では、仮結着工程である加熱工程（ステップＳＢ１）では、樹脂１６が加熱されることにより、繊維１５と繊維１５とが架橋し、繊維１５同士が結合される。プレス成形工程（ステップＳＢ３）では、繊維１５が架橋されて強度を発現したカットシートＳ１１を加熱することで、成形部２２０においてカットシートＳ１１を軟化させる。成形部２２０がカットシートＳ１１をプレスする際にカットシートＳ１１が柔らかい状態であるため、加工が容易であり、加工時の皺や破れの発生を抑制できる。
【０１２１】
［３．第３実施形態］
図９は、第３実施形態の振動板の製造方法を示すフローチャートである。
第３実施形態の振動板ＣＰ１の製造工程は、第１実施形態で説明した製造工程におけるプレス工程（ステップＳＡ１０）及び加熱工程（ステップＳＡ１１）に代えて、プレス成形工程（ステップＳＢ３）を行う。第２実施形態の振動板ＣＰ１の製造工程において、ステップＳＡ１〜ＳＡ９は第１実施形態で説明した製造工程と同様であるため、説明を省略する。
【０１２２】
図１０は、第３実施形態の振動板製造装置１００Ｂの構成図である。
振動板製造装置１００Ｂは、図９の製造方法を実行する装置の一例である。振動板製造装置１００Ｂは、図４に示した振動板製造装置１００の成形部２１０及び加熱部４００を排し、図８に示した成形部２２０を設けた構成である。振動板製造装置１００Ａにおいて、振動板製造装置１００と共通する構成部については、同符号を付して説明を省略する。振動板製造装置１００Ｂは、繊維成形装置に相当する。
【０１２３】
振動板製造装置１００Ｂは、カッター９０でカットしたカットシートＳ１１を成形部２２０にセットし、成形部２２０でプレス成形工程（ステップＳＢ３）を実行して、加圧および加熱を行う。振動板製造装置１００Ｂでは、プレス成形工程で１回の加熱が行われる。振動板製造装置１００Ｂは、実質的に振動板製造装置１００と同様の工程を経て振動板ＣＰ１を製造する。また、成形部２１０と加熱部４００に代えて成形部２２０を設けたことで、加圧および加熱を同時に行うことができ、板状繊維体ＣＰ２の搬送に係る工程を省略できる。従って、装置の小型化や製造効率の向上を図ることができる。
【０１２４】
［４．実施例］
発明者らは、繊維１５のフィブリル面積に関する比較検討を行った。
実施例では、第１実施形態で説明した振動板製造装置１００により振動板ＣＰ１を製造し、振動板ＣＰ１の皺及び破れの発生状態を調査した。
【０１２５】
実施例では、材料ＭＣとして、フィブリル面積を調整したサンプル繊維を用いた。サンプル繊維は、フィブリル面積が、後述するように０．３％〜２．４％に調整された繊維である。サンプル繊維のフィブリル面積の調整は、解繊部２０における解繊時間、すなわち、解繊部２０における滞留時間の調整によって、フィブリル面積を変えることができる。具体的には、解繊部２０における解繊時間（解繊部２０における滞留時間）が長いと、繊維がより細かく砕かれるのでフィブリル面積は小さくなる。逆に、解繊部２０における解繊時間（解繊部２０における滞留時間）が短いと、フィブリル面積は大きくなる。従って、解繊部２０における解繊時間（解繊部２０における滞留時間）を調整することで、上述のようにフィブリル面積が０．５％以上２．０％以下の繊維１５を主たる成分として含む解繊物ＭＢを得ることができる。解繊物ＭＢとは異なるフィブリル面積の繊維を含む例を検討するため、サンプル繊維を用いた。各例のフィブリル面積は、ＡＢＢ株式会社製「Ｌ＆Ｗファイバーテスター  Ｃｏｄｅ９１２＋」により「Ｆｉｂｒｅ  ａｒｅａ」の測定項目で測定した値である。
【０１２６】
フィブリル面積が異なる繊維の例として、０．３％、０．５％、０．８％、１．０％、１．２％、１．４％、１．６％、１．８％、２．０％、２．２％、及び２．４％の繊維を用いた。これらの各繊維を用いて振動板製造装置１００により振動板ＣＰ１を製造し、成形部２１０における加工における皺、及び、破れの有無を目視により判定した。
【０１２７】
上記の各例に共通の条件として、添加材料ＡＤにはポリカーボネート樹脂の粒子を樹脂１６として用いた。加熱部４００における加熱温度は１８０℃とした。なお、ポリカーボネートのガラス転移点温度Ｔｇは１５０℃、融点は２５０℃であるため、加熱部４００の加熱温度はガラス転移点温度Ｔｇ以上、融点以下である。加圧部８２における圧力は１０ｋｇ／ｍ２とし、成形部２１０における圧力は１ｔ／ｍ２とした。
これらの結果を表１に示す。表１に示す判定結果は、皺の発生が確認された場合を「×」、皺の発生が確認されなかった場合を「○」として示す。また、破れの発生が確認された場合を「×」、破れの発生が確認されなかった場合を「○」として示す。従って、皺及び破れのいずれも発生していない振動板ＣＰ１は良品であり、皺及び破れのいずれかが「×」となった振動板ＣＰ１は不良である。
【０１２８】
【表１】
2020033664.tif 000003
【０１２９】
表１に示すように、フィブリル面積を０．３％とした例では破れが発生し、フィブリル面積を２．２％とした例では皺が発生した。フィブリル面積を２．４％とした例では皺と破れが発生した。
【０１３０】
以上の結果から、振動板ＣＰ１を構成する繊維のフィブリル面積は、０．５％以上２．０％以下の範囲内であることが好適である。
【０１３１】
［５．他の実施形態］
上述した各実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明を実施する具体的態様に過ぎず、本発明を限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、例えば以下に示すように、種々の態様において実施することが可能である。
【０１３２】
例えば、上記各実施形態の繊維成形物の例として示した振動板ＣＰ１は、スピーカー用の振動板である場合、リブを有していてもよいし、その他の立体形状を有するものであってもよい。また、振動板ＣＰ１の色や性状は任意であり、例えば、添加材料ＡＤに樹脂とともに着色剤を含ませることにより、材料ＭＣに着色し、任意の色の混合物ＭＸを利用して振動板ＣＰ１を製造してもよい。
その他の細部構成についても、任意に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１３３】
２、３、７、８、５４…管、９…ホッパー、１０…供給部、１２…粗砕部、１４…粗砕刃、１５…繊維、１５ａ…セルロース繊維、１５ｂ…起毛、１６…樹脂、２０…解繊部、２２…固定子、２４…ローター、４０…選別部、４１…ドラム部、４２…導入口、４３…ハウジング部、４４…排出口、４５…第１ウェブ形成部、４６…メッシュベルト、４７…張架ローラー、４８…吸引部、４９…回転体、５０…混合部、５２…添加物供給部、５２ａ…添加物カートリッジ、５２ｂ…添加物取出部、５２ｃ…添加物投入部、５６…混合ブロアー、６０…分散部、６１…分散ドラム、６２…内部空間、６３…ハウジング、７０…第２ウェブ形成部（堆積部）、７２…メッシュベルト、７４…張架ローラー、７６…サクション機構、７８…調湿部、７９…ウェブ搬送部、７９ａ…メッシュベルト、７９ｂ…ローラー、７９ｃ…サクション機構、８２…加圧部（シート形成部）、８４…加熱部（シート形成部）、８５…カレンダーローラー、８６…加熱ローラー、９０…カッター（切断部）、１００、１００Ａ、１００Ｂ…振動板製造装置（繊維加工装置）、１０１…解繊処理部、１０２…製造部、１１０…制御装置、２１０…成形部、２１１、２１２…成形型（プレス型）、２１５…凹部、２１７…平面、２１８…曲面、２２０…成形部、３０１…シート検出部、３０２…ロータリーエンコーダー、４００…加熱部（成形部）、１００２…表面、１００３…底部、１００４…裏面、ＡＤ…添加材料、ＣＰ１…振動板（繊維成形物）、ＣＰ２…板状繊維体、ＭＡ…原料、ＭＢ…解繊物、ＭＣ…材料、ＭＸ…混合物、Ｓ１…シート、Ｓ１１…カットシート、Ｗ１…第１ウェブ、Ｗ２…第２ウェブ（ウェブ）。
【図１】
2020033664.tif 000004
【図２】
2020033664.tif 000005
【図３】
2020033664.tif 000006
【図４】
2020033664.tif 000007
【図５】
2020033664.tif 000008
【図６】
2020033664.tif 000009
【図７】
2020033664.tif 000010
【図８】
2020033664.tif 000011
【図９】
2020033664.tif 000012
【図１０】
2020033664.tif 000013