(57)【要約】【課題】カールが起こり難い繊維体成形方法を提供する。【解決手段】複数の繊維を含む原料を解繊する工程と、解繊された解繊物を堆積させて、ウェブを成形する工程と、前記ウェブに、複数の繊維を結着させる熱可塑性樹脂を含む液体を塗布する工程と、前記液体が塗布された前記ウェブを加熱して繊維体を成形する工程と、を含み、前記繊維体の１００℃における貯蔵弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、前記繊維体の１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上である、繊維体成形方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維を含む原料を解繊する工程と、
解繊された解繊物を堆積させて、ウェブを成形する工程と、
前記ウェブに、複数の繊維を結着させる熱可塑性樹脂を含む液体を塗布する工程と、
前記液体が塗布された前記ウェブを加熱して繊維体を成形する工程と、
を含み、
前記繊維体の１００℃における貯蔵弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、
前記繊維体の１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上である、繊維体成形方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記液体を塗布する工程では、インクジェット方式によって前記液体を塗布する、繊維体成形方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記液体の２５℃における粘度は、５．０ｍＰａ・ｓ以上１０．０ｍＰａ・ｓ以下である、繊維体成形方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記熱可塑性樹脂の前記液体中における平均粒径は、１００ｎｍ以下であり、
前記液体における前記熱可塑性樹脂の含有量は、５質量％以上１５質量％以下である、繊維体成形方法。
【請求項５】
複数の繊維を含む原料を解繊する工程と、
解繊された解繊物と、複数の繊維を結着させる熱可塑性樹脂と、を混合する工程と、
混合された混合物を堆積させてウェブを成形する工程と、
堆積された前記ウェブを加熱して繊維体を成形する工程と、
を含み、
前記繊維体の１００℃における貯蔵弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、
前記繊維体の１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上である、繊維体成形方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずか１項において、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移点は、７５℃以上１２０℃以下である、繊維体成形方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記熱可塑性樹脂は、ポリウレタンおよびポリエステルから選択される、繊維体成形方法。
【請求項８】
熱可塑性樹脂の含有量が３質量％以上４０質量％以下であり、
１００℃における貯蔵弾性率が６００ＭＰａ以上であり、
１５０℃における貯蔵弾性率が４００ＭＰａ以上である、シート。
【請求項９】
請求項８において、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移点は、７５℃以上１２０℃以下である、シート。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記熱可塑性樹脂は、ポリウレタンおよびポリエステルから選択される、シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維体成形方法およびシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維と繊維とを熱可塑性樹脂で結着させた繊維体を成形する繊維体の成形方法が知られている。
【０００３】
また、例えば特許文献１には、パルプ分散液を用いた、いわゆる湿式の製法で製造された記録用紙において、セルロースパルプ間を例えば熱硬化材であるβ１，３−グルカンを用いて結合させてカールが起こりにくい製紙技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３３７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、繊維と繊維とを熱可塑性樹脂で結着させた繊維体は、結着させる樹脂の材料によっては、繊維体がカールしやすい虞がある。また、特許文献１に記載されている例えば熱硬化材であるβ１，３−グルカンを用いて繊維と繊維とを結合させた場合は、熱可塑性樹脂での繊維と繊維との結合と比較して、結合された繊維と繊維とを再び離解することが困難な場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る繊維体成形方法の一態様は、
複数の繊維を含む原料を解繊する工程と、
解繊された解繊物を堆積させて、ウェブを成形する工程と、
前記ウェブに、複数の繊維を結着させる熱可塑性樹脂を含む液体を塗布する工程と、
前記液体が塗布された前記ウェブを加熱して繊維体を成形する工程と、
を含み、
前記繊維体の１００℃における貯蔵弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、
前記繊維体の１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上である。
【０００７】
前記繊維体成形方法の一態様において、
前記液体を塗布する工程では、インクジェット方式によって前記液体を塗布してもよい。
【０００８】
前記繊維体成形方法の一態様において、
前記液体の２５℃における粘度は、５．０ｍＰａ・ｓ以上１０．０ｍＰａ・ｓ以下であってもよい。
【０００９】
前記繊維体成形方法の一態様において、
前記熱可塑性樹脂の前記液体中における平均粒径は、１００ｎｍ以下であり、
前記液体における前記熱可塑性樹脂の含有量は、５質量％以上１５質量％以下であってもよい。
【００１０】
本発明に係る繊維体成形方法の一態様は、
複数の繊維を含む原料を解繊する工程と、
解繊された解繊物と、複数の繊維を結着させる熱可塑性樹脂と、を混合する工程と、
混合された混合物を堆積させてウェブを成形する工程と、
堆積された前記ウェブを加熱して繊維体を成形する工程と、
を含み、
前記繊維体の１００℃における貯蔵弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、
前記繊維体の１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上である。
【００１１】
前記繊維体成形方法の一態様において、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移点は、７５℃以上１２０℃以下であってもよい。
【００１２】
前記繊維体成形方法の一態様において、
前記熱可塑性樹脂は、ポリウレタンおよびポリエステルから選択されてもよい。
【００１３】
本発明に係るシートの一態様は、
熱可塑性樹脂の含有量が３質量％以上４０質量％以下であり、
１００℃における貯蔵弾性率が６００ＭＰａ以上であり、
１５０℃における貯蔵弾性率が４００ＭＰａ以上である。
【００１４】
前記シートの一態様において、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移点は、７５℃以上１２０℃以下であってもよい。
【００１５】
前記繊維体成形方法の一態様において、
前記熱可塑性樹脂は、ポリウレタンおよびポリエステルから選択されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。
【図２】第２実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャート。
【図３】繊維体成形装置を模式的に示す図。
【図４】実施例１〜５および比較例１〜３の成分、ならびに評価結果を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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不当に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。
【００１８】
１．  第１実施形態に係る繊維体成形方法
まず、第１実施形態に係る繊維体成形方法について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャートである。
【００１９】
第１実施形態に係る繊維体成形方法は、図１に示すように、複数の繊維を含む原料を解繊する解繊工程（ステップＳ１０）と、解繊された解繊物を堆積させて、ウェブを成形するウェブ成形工程（ステップＳ１１）と、ウェブに、複数の繊維を結着させる熱可塑性樹脂を含む液体を塗布する液体塗布工程（ステップＳ１２）と、液体が塗布されたウェブを加熱して繊維体を成形する繊維体成形工程（ステップＳ１３）と、を含む。以下、順に説明する。
【００２０】
１．１．  解繊工程
１．１．１．  原料
原料は、繊維体を成形するための原料である。原料としては、古紙、パルプシート、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、段ボールなどが挙げられる。
【００２１】
原料は、複数の繊維を含む。繊維体に含まれる繊維は、例えば、セルロース繊維である。セルロース繊維としては、天然セルロース繊維、化学セルロース繊維などが挙げられる。さらに詳しくは、セルロース繊維としては、例えば、セルロース、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、広葉樹等からなるセルロース繊維が挙げられ、これらは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セルロース繊維として用いてもよい。また、セルロース繊維は、乾燥されていてもよいし、水、有機溶剤等の液体が含有または含浸されていてもよい。さらにセルロース繊維は、各種の表面処理が施されていてもよい。
【００２２】
原料に含まれる複数の繊維は、独立した１本の繊維としたときに、その直径は、平均で、例えば１．０μｍ以上１０００．０μｍ以下、好ましくは５．０μｍ以上１００．０μｍ以下である。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、その長繊維の長手方向に沿った長さは、例えば１．０μｍ以上５．０ｍｍ以下である。
【００２３】
１．１．２．  解繊
解繊工程では、原料を解繊する。ここで、「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる原料を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。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、すなわち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、すなわちダマを形成している状態で存在してもよい。
【００２４】
解繊工程において解繊されたものを「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粒や、インク、トナーなどの色剤や、にじみ防止材、紙力増強剤等の添加剤を含んでいる場合もある。
【００２５】
解繊工程は、乾式で行われる。水などの液体中ではなく、大気中等の気中において、解繊等の処理を行うことを乾式と称する。解繊工程は、特に限定されないが、例えば、インペラーミルを用いて行わる。
【００２６】
１．２．  ウェブ成形工程
１．２．１．  堆積
ウェブ成形工程では、解繊物を堆積させる。堆積させる方法としては、篩によって解繊物を堆積させてもよいが、その方法は特に限定されない。例えばメッシュベルト等の搬送ベルトに解繊物を堆積させてもよいが、堆積される対象は、特に限定されない。
【００２７】
１．２．２．  ウェブ
ウェブとは、複数の繊維が熱可塑性樹脂によって結着されていない状態のものである。ウェブは、例えば、空気を多く含み、柔らかくふくらんだ状態のものである。ウェブの厚さは、例えば０．５ｍｍ以上３０．０ｍｍ以下、好ましくは１．０ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下である。ウェブのかさ密度は、例えば、０．０１ｇ／ｃｍ３以上０．５０ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは０．０２ｇ／ｃｍ３以上０．２０ｇ／ｃｍ３以下である。
【００２８】
１．３．  液体塗布工程
１．３．１．  液体
液体は、熱可塑性樹脂を含む。液体に含まれる熱可塑性樹脂は、繊維体に含まれる複数の繊維を結着させる。ここで、「熱可塑性樹脂は、複数の繊維を結着させる」とは、繊維
と繊維との間に熱可塑性樹脂が配置され、繊維と繊維とが熱可塑性樹脂を介して離れ難くなっている状態をいう。液体は、熱可塑性樹脂を含む樹脂エマルジョンである。
【００２９】
液体に含まれる熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン、ポリエステル、例えば、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。熱可塑性樹脂は、特に、ポリウレタンおよびポリエステルから選択されることが好ましい。ポリウレタンおよびポリエステルのＳＰ（Solubility Parameter）値は、１０．０〜１１．０であり、アクリル樹脂は、９．０〜９．５であり、セルロース繊維のＳＰ値は、１５．６である。ここで、ＳＰ値は、物質の溶解性、相溶性を表すパラメーターであり、数値が近いほど相溶性、すなわち親和性が高く、数値が離れているほど親和性が低い。ポリウレタンおよびポリエステルは、アクリル樹脂に比べて、ＳＰ値がセルロース繊維に近いため、セルロース繊維との親和性が高く、複数の繊維を結着させ易い。さらに、セルロース繊維との親和性が高いので、セルロース繊維の力学特性を変性することができ、繊維体の貯蔵弾性率を高めることができる。
【００３０】
液体に含まれる熱可塑性樹脂のガラス転移点Ｔｇは、例えば、７５℃以上１２０℃以下であり、好ましくは８０℃以上１０１℃以下である。Ｔｇが７５℃以上であれば、１００℃以上において、繊維体の貯蔵弾性率を高めることができる。Ｔｇが１２０℃以下であれば、繊維体の成形におけるエネルギー負担を抑えることができ、繊維体成形装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００３１】
液体に含まれる熱可塑性樹脂の形状は、例えば、粒状である。熱可塑性樹脂の形状は、粒状であれば、球形、断面が楕円の形状、または、断面が多角形の形状であってもよい。熱可塑性樹脂の液体中における平均粒径は、例えば、１００ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ以下であり、より好ましくは４４ｎｍ以下である。熱可塑性樹脂の液体中における平均粒径が１００ｎｍ以下であれば、熱可塑性樹脂によって繊維表面を十分に被覆することができる。なお、「平均粒径」は、Ｄ５０を意味する。平均粒径は、例えば、光散乱法によって測定される。
【００３２】
液体に含まれる熱可塑性樹脂の含有量は、例えば、５質量％以上２０質量％以下であり、好ましくは５質量％以上１５質量％以下である。液体における熱可塑性樹脂の含有量が５質量％以上であれば、繊維を結着できる程度に十分な熱可塑性樹脂の量を確保するこができる。液体における熱可塑性樹脂の含有量が１５質量％以下であれば、液体の粘度が高くなり過ぎずないため、インクジェット方式によって容易に液体を塗布することができる。
【００３３】
液体の２５℃における粘度は、例えば、５．０ｍＰａ・ｓ以上１５．０ｍＰａ・ｓ以下であり、好ましくは５．０ｍＰａ・ｓ以上１０．０ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは７．５ｍＰａ・ｓ以上９．１ｍＰａ・ｓ以下である。液体の２５℃における粘度が５．０ｍＰａ・ｓ以上１０．０ｍＰａ・ｓ以下であれば、インクジェット方式によって容易に液体を塗布することができる。さらに、液体がウェブの内部まで浸透し易く、繊維体の弾性率および破断強度を増大させることができる。
【００３４】
液体は、熱可塑性樹脂の他、水を含む。液体は、さらに、浸透剤や保湿剤を含んでもよい。
【００３５】
浸透剤としては、例えば、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、リエチレング
リコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルブチルエーテルなどのグリコールエーテル類、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。液体は、これらの浸透剤を単独で含んでいてもよいし、複数含んでもよい。
【００３６】
保湿剤としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２−エチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２−メチルペンタン−２，４−ジオール、トリメチロールプロパン、グリセリンなどが挙げられる。液体は、これらの保湿剤を単独で含んでいてもよいし、複数含んでもよい。
【００３７】
１．３．２．  塗布
液体を塗布する液体塗布工程では、例えば、インクジェット方式によって液体を塗布する。これにより、ウェブに対して均一性よく液体を塗布することができる。具体的には、インクジェットプリンターによって液体を塗布する。なお、液体を塗布する方法は、インクジェット方式に限定されず、例えば、スプレー方式によって液体を塗布してもよい。
【００３８】
１．４．  繊維体成形工程
１．４．１．  加熱
加熱によって熱可塑性樹脂は、溶融または軟化し、複数の繊維は結着される。本工程によって、成形物としての繊維体を成形することができる。加熱は、例えば、加熱ローラー、熱プレス装置、立体成形加工機などを用いて行われる。加熱温度は、例えば、熱可塑性樹脂の種類等を考慮して、適宜決定される。
【００３９】
１．４．２．  繊維体
繊維体は、上述の繊維体成形方法で成形され、熱可塑性樹脂によって複数の繊維が結着されたシートである。
【００４０】
繊維体の１００℃における貯蔵弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、好ましくは６２１ＭＰａ以上である。繊維体の１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上であり、好ましくは４０９ＭＰａ以上である。繊維体の１００℃における貯蔵弾性率が６００ＭＰａ以上であり、かつ１５０℃における貯蔵弾性率が４００ＭＰａ以上であれば、高温環境での繊維体の剛性を確保することができ、繊維体を印刷した際にカールが起こり難い。
【００４１】
繊維体の貯蔵弾性率は、例えば、５０００ＭＰａ以下である。繊維体の貯蔵弾性率が５０００ＭＰａより大きいと、シートとしての柔軟性が乏しくなり、シートの使用感が劣化する。繊維体の貯蔵弾性率が５０００ＭＰａ以下であれば、このような問題を回避することができる。
【００４２】
繊維体における熱可塑性樹脂の含有量は、３質量％以上４０質量％以下である。繊維体における熱可塑性樹脂の含有量が３質量％以上４０質量％以下であれば、繊維体は、古紙などの原料を再生して成形されたものといえる。古紙などの原料を再生して成形されていないシートは、熱可塑性樹脂を含んでいたとしても、熱可塑性樹脂の含有量は、３質量％以上４０質量％以下の範囲に含まれない。繊維体に含まれる熱可塑性樹脂の含有量は、熱
重量分析（Thermal Gravimetric Analysis：ＴＧＡ）を用いて測定することができる。
【００４３】
１．５．  その他の工程
第１実施形態に係る繊維体成形方法は、上述した、解繊工程、ウェブ成形工程、液体塗布工程、および繊維体成形工程以外の工程を含んでいてもよい。
【００４４】
第１実施形態に係る繊維体成形方法は、液体が塗布されたウェブを加圧する加圧工程を含んでいてもよい。加圧工程によってウェブのかさ密度を高くすることができる。加圧工程は、ウェブの加熱の前に行われてもよい。加圧工程では、例えば、カレンダーローラー、プレス装置などによってウェブを加圧することができる。
【００４５】
１．６．  効果
第１実施形態に係る繊維体成形方法は、例えば、以下の効果を有する。
【００４６】
第１実施形態に係る繊維体成形方法では、繊維体の１００℃における貯蔵弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、繊維体の１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上である。そのため、高温環境での繊維体の剛性を確保することができ、後述する「５．  実施例および比較例」に示すように、繊維体を印刷した際にカールが起こり難い。さらに、第１実施形態に係る繊維体成形方法では、複数の繊維を結着させるために熱可塑性樹脂を用いているため、熱硬化性樹脂を用いる場合に比べて、結合された繊維と繊維とを再び離解することが容易である。そのため、繊維体を再利用しやすい。
【００４７】
第１実施形態に係る繊維体成形方法では、液体を塗布する液体塗布工程では、インクジェット方式によって液体を塗布してもよい。これにより、ウェブに対して均一性よく液体を塗布することができる。
【００４８】
第１実施形態に係る繊維体成形方法では、液体の２５℃における粘度は、５．０ｍＰａ・ｓ以上１０．０ｍＰａ・ｓ以下であってもよい。これにより、インクジェット方式によって容易に液体を塗布することができる。さらに、液体がウェブの内部まで浸透し易く、繊維体の弾性率および破断強度を増大させることができる。
【００４９】
第１実施形態に係る繊維体成形方法では、熱可塑性樹脂の液体中における平均粒径は、１００ｎｍ以下であり、液体における熱可塑性樹脂の含有量は、５質量％以上１５質量％以下であってもよい。これにより、熱可塑性樹脂によって繊維表面を十分に被覆することができる。さらに、熱可塑性樹脂の量を確保しつつ、インクジェット方式によって容易に液体を塗布することができる。
【００５０】
第１実施形態に係る繊維体成形方法では、熱可塑性樹脂のガラス転移点は、７５℃以上１２０℃以下であってもよい。これにより、１００℃以上において、繊維体の貯蔵弾性率を高めつつ、繊維体の成形におけるエネルギー負担を抑えることができる。
【００５１】
第１実施形態に係る繊維体成形方法では、熱可塑性樹脂は、ポリウレタンおよびポリエステルから選択されてもよい。これにより、熱可塑性樹脂と繊維との親和性を高くすることができ、複数の繊維を結着させ易い。さらに、繊維体の貯蔵弾性率を高めることができる。
【００５２】
２．  第２実施形態に係る繊維体成形方法
次に、第２実施形態に係る繊維体成形方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、第２実施形態に係る繊維体成形方法を説明するためのフローチャートである。
【００５３】
以下、第２実施形態に係る繊維体成形方法おいて、上述した第１実施形態に係る繊維体成形方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００５４】
第２実施形態に係る繊維体成形方法では、熱可塑性樹脂を含む液体を用いずに、粉体の熱可塑性樹脂を用いる。第２実施形態に係る繊維体成形方法は、図２に示すように、複数の繊維を含む原料を解繊する解繊工程（ステップＳ２０）と、解繊された解繊物と、複数の繊維を結着させる熱可塑性樹脂と、を混合する混合工程（ステップＳ２１）と、混合された混合物を堆積させてウェブを成形するウェブ成形工程（ステップＳ２２）と、堆積された前記ウェブを加熱して繊維体を成形する繊維体成形工程（ステップＳ２３）と、を含む。
【００５５】
混合工程では、解繊物と熱可塑性樹脂とを混合する。「解繊物と熱可塑性樹脂とを混合する」とは、解繊物と熱可塑性樹脂とが均一に混じり合っている場合と、均一に混じり合っていなくても解繊物と熱可塑性樹脂とが接触して、繊維体を成形できる程度に解繊物と熱可塑性樹脂とが混じり合っている場合と、を含む。解繊物と熱可塑性樹脂とを混合するため装置は、特に限定されないが、例えば、ブレンダー、ミキサー、スクリューフィーダー、ディスクフィーダーなどが挙げられる。
【００５６】
混合工程において、熱可塑性樹脂については、上述した「  １．３．１．  液体」に記載された熱可塑性樹脂の説明を適用することができる。ただし、熱可塑性樹脂を含む液体を用いずに、粉体の熱可塑性樹脂を用いる。
【００５７】
第２実施形態に係る繊維体成形方法における熱可塑性樹脂の平均粒径は、第１実施形態に係る繊維体成形方法における熱可塑性樹脂の平均粒径よりも大きい。第２実施形態に係る繊維体成形方法における熱可塑性樹脂の平均粒径は、例えば、１０μｍ以上２０μｍｎｍ以下であり、好ましくは１５μｍ以上１８μｍ以下である。
【００５８】
ウェブ成形工程では、解繊物と熱可塑性樹脂とが混合された混合物を堆積してウェブを成形する。すなわち、ウェブには、「  １．３．１．  液体」に記載された熱可塑性樹脂と同種の熱可塑性樹脂が含まれている。
【００５９】
第２実施形態に係る繊維体成形方法では、繊維体の１００℃における貯蔵弾性率は、６００ＭＰａ以上であり、繊維体の１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上であるため、上述した第１実施形態に係る繊維体成形方法と同様に、繊維体を印刷した際にカールが起こり難い。
【００６０】
３．  繊維体成形装置
次に、上述の繊維形成方法を行うための繊維体成形装置について、図面を参照しながら説明する。図３は、繊維体成形装置１００を模式的に示す図である。
【００６１】
第１実施形態に係る繊維体成形方法は、例えば、繊維体成形装置１００を用いて行われる。なお、第１実施形態に係る繊維体成形方法は、図示しない他の装置を用いて行われてもよい。
【００６２】
繊維体成形装置１００は、図３に示すように、供給部１０と、粗砕部１２と、解繊部２０と、選別部４０と、第１ウェブ形成部４５と、回転体４９と、堆積部６０と、第２ウェブ形成部７０と、液体塗布装置７８と、シート形成部８０と、切断部９０と、を有している。
【００６３】
供給部１０は、粗砕部１２に原料を供給する。供給部１０は、例えば、粗砕部１２に原
料を連続的に投入するための自動投入部である。
【００６４】
粗砕部１２は、供給部１０によって供給された原料を、大気中等の気中で裁断して細片にする。細片の形状や大きさは、例えば、数ｃｍ角の細片である。図示の例では、粗砕部１２は、粗砕刃１４を有し、粗砕刃１４によって、投入された原料を裁断することができる。粗砕部１２としては、例えば、シュレッダーを用いる。粗砕部１２によって裁断された原料は、ホッパー１で受けてから管２を介して、解繊部２０に搬送される。
【００６５】
解繊部２０は、粗砕部１２によって裁断された原料を解繊する。解繊部２０は、原料に付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる機能をも有する。
【００６６】
解繊部２０は、乾式で解繊を行う。解繊部２０としては、例えば、インペラーミルを用いる。解繊部２０は、原料を吸引し、解繊物を排出するような気流を発生させる機能を有している。これにより、解繊部２０は、自ら発生する気流によって、導入口２２から原料を気流と共に吸引し、解繊処理して、解繊物を排出口２４へと搬送することができる。解繊部２０を通過した解繊物は、管３を介して、選別部４０に移送される。なお、解繊部２０から選別部４０に解繊物を搬送させるための気流は、解繊部２０が発生させる気流を利用してもよいし、ブロアー等の気流発生装置を設け、その気流を利用してもよい。解繊部２０によって、上述の解繊工程を行うことができる。
【００６７】
選別部４０は、解繊部２０により解繊された解繊物を導入口４２から導入し、繊維の長さによって選別する。選別部４０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、を有している。ドラム部４１としては、例えば、篩を用いる。ドラム部４１は、網を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子、すなわち網を通過する第１選別物と、網の目開きの大きさより大きい繊維や未解繊片やダマ、すなわち網を通過しない第２選別物と、を分けることができる。例えば、第１選別物は、管７を介して、堆積部６０に移送される。第２選別物は、排出口４４から管８を介して、解繊部２０に戻される。具体的には、ドラム部４１は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部４１の網としては、例えば、金網、切れ目が入った金属板を引き延ばしたエキスパンドメタル、金属板にプレス機等で穴を形成したパンチングメタルを用いる。
【００６８】
第１ウェブ形成部４５は、選別部４０を通過した第１選別物を、管７を介して堆積部６０に搬送する。第１ウェブ形成部４５は、メッシュベルト４６と、張架ローラー４７と、サクション機構４８と、を含む。
【００６９】
サクション機構４８は、選別部４０の開口を通過して空気中に分散された第１選別物をメッシュベルト４６上に吸引することができる。第１選別物は、移動するメッシュベルト４６上に堆積し、ウェブＶを成形する。メッシュベルト４６、張架ローラー４７、およびサクション機構４８の基本的な構成は、後述する第２ウェブ形成部７０のメッシュベルト７２、張架ローラー７４、およびサクション機構７６と同様である。
【００７０】
ウェブＶは、選別部４０および第１ウェブ形成部４５を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態に成形される。メッシュベルト４６に堆積されたウェブＶは、管７へ投入される。
【００７１】
回転体４９は、ウェブＶを切断することができる。図示の例では、回転体４９は、基部４９ａと、基部４９ａから突出している突部４９ｂと、を有している。突部４９ｂは、例えば、板状の形状を有している。図示の例では、突部４９ｂは４つ設けられ、４つの突部４９ｂが等間隔に設けられている。基部４９ａが方向Ｒに回転することにより、突部４９
ｂは、基部４９ａを軸として回転することができる。回転体４９によってウェブＶを切断することにより、例えば、堆積部６０に供給される単位時間当たりの解繊物の量の変動を小さくすることができる。
【００７２】
回転体４９は、第１ウェブ形成部４５の近傍に設けられている。図示の例では、回転体４９は、ウェブＶの経路において下流側に位置する張架ローラー４７ａの近傍に設けられている。回転体４９は、突部４９ｂがウェブＶと接触可能な位置であって、ウェブＶが堆積されるメッシュベルト４６と接触しない位置に設けられている。これにより、メッシュベルト４６が突部４９ｂによって磨耗することを抑制することができる。突部４９ｂとメッシュベルト４６との間の最短距離は、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。これは、メッシュベルト４６が損傷を受けずにウェブＶを切断することが可能な距離である。
【００７３】
堆積部６０は、第１選別物を導入口６２から導入し、絡み合った解繊物、すなわち繊維をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。これにより、堆積部６０は、第２ウェブ形成部７０に、第１選別物を堆積させることができる。
【００７４】
堆積部６０は、ドラム部６１と、ドラム部６１を収容するハウジング部６３と、を有している。ドラム部６１としては、回転する円筒の篩を用いる。ドラム部６１は、網を有し、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子を降らせる。ドラム部６１の構成は、例えば、ドラム部４１の構成と同じである。堆積部６０によって、上述のウェブ成形工程を行うことができる。
【００７５】
なお、ドラム部６１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、ドラム部６１として用いられる「篩」とは、網を備えたもの、という意味であり、ドラム部６１は、ドラム部６１に導入された混合物の全てを降らしてもよい。
【００７６】
第２ウェブ形成部７０は、堆積部６０を通過した通過物を堆積して、ウェブＷを成形する。第２ウェブ形成部７０は、例えば、メッシュベルト７２と、張架ローラー７４と、サクション機構７６と、を有している。
【００７７】
メッシュベルト７２は、移動しながら、堆積部６０の開口を通過した通過物を堆積する。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４によって張架され、通過物を通しにくく空気を通す構成となっている。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４が自転することによって移動する。メッシュベルト７２が連続的に移動しながら、堆積部６０を通過した通過物が連続的に降り積もることにより、メッシュベルト７２上にウェブＷが成形される。メッシュベルト７２は、例えば、金属製、樹脂製、布製、あるいは不織布等である。
【００７８】
サクション機構７６は、メッシュベルト７２の下方に設けられている。サクション機構７６は、下方に向く気流を発生させることができる。サクション機構７６によって、堆積部６０により空気中に分散された混合物をメッシュベルト７２上に吸引することができる。これにより、堆積部６０からの排出速度を大きくすることができる。さらに、サクション機構７６によって、混合物の落下経路にダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物が絡み合うことを防ぐことができる。
【００７９】
以上のように、堆積部６０および第２ウェブ形成部７０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が成形される。メッシュベルト７２に堆積されたウェブＷは、シート形成部８０へと搬送される。
【００８０】
液体塗布装置７８は、ウェブＷに、上述の「１．３．１．  液体」で説明した液体を塗
布する。液体塗布装置７８は、例えば、インクジェットヘッドである。液体塗布装置７８によって、上述の液体塗布工程を行うことができる。
【００８１】
シート形成部８０は、液体が塗布されたウェブＷを加圧加熱してシートＳを成形する。シート形成部８０では、液体が塗布されたウェブＷに、熱を加えることにより、熱可塑性樹脂によって、複数の繊維を結着させることができる。
【００８２】
シート形成部８０は、ウェブＷを加圧する加圧部８２と、加圧部８２により加圧されたウェブＷを加熱する加熱部８４と、を備えている。加圧部８２は、一対のカレンダーローラー８５で構成され、ウェブＷに対して圧力を加える。ウェブＷは、加圧されることによりその厚さが小さくなり、ウェブＷの密度が高められる。図示の例では、加熱部８４は、一対の加熱ローラー８６を備えている。加熱部８４を加熱ローラー８６として構成することにより、加熱部８４を板状のプレス装置として構成する場合に比べて、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。カレンダーローラー８５と加熱ローラー８６は、例えば、それらの回転軸が平行になるように配置される。ここで、カレンダーローラー８５は、加熱ローラー８６によってウェブＷに印加される圧力よりも高い圧力をウェブＷに印加することができる。なお、カレンダーローラー８５や加熱ローラー８６の数は、特に限定されない。加圧部８２によって、上述の加圧工程を行うことができる。加熱部８４によって、上述の繊維体成形工程を行うことができる。
【００８３】
切断部９０は、シート形成部８０によって成形されたシートＳを切断する。図示の例では、切断部９０は、シートＳの搬送方向と交差する方向にシートＳを切断する第１切断部９２と、搬送方向に平行な方向にシートＳを切断する第２切断部９４と、を有している。第２切断部９４は、例えば、第１切断部９２を通過したシートＳを切断する。
【００８４】
以上により、所定のサイズの単票のシートＳが成形される。切断された単票のシートＳは、排出部９６へと排出される。
【００８５】
なお、第２実施形態に係る繊維体形成方法についても、繊維体成形装置１００を用いて行われることができる。第２実施形態に係る繊維体形成方法の場合は、液体塗布装置７８から液体を塗布させずに、混合部５０の添加物供給部５２から粉体の熱可塑性樹脂を供給する。以下、具体的に説明する。
【００８６】
混合部５０は、選別部４０を通過した第１選別物と、熱可塑性樹脂を含む添加物と、を混合する。混合部５０は、添加物を供給する添加物供給部５２と、第１選別物と添加物とを搬送する管５４と、ブロアー５６と、を有している。図示の例では、添加物は、添加物供給部５２からホッパー９を介して管５４に供給される。管５４は、管７と連続している。
【００８７】
混合部５０では、ブロアー５６によって気流を発生させ、管５４中において、第１選別物と添加物とを混合させながら、搬送することができる。なお、第１選別物と添加物とを混合させる機構は、特に限定されず、高速回転する羽根により攪拌するものであってもよいし、Ｖ型ミキサーのように容器の回転を利用するものであってもよい。
【００８８】
添加物供給部５２としては、図４に示すようなスクリューフィーダーや、図示せぬディスクフィーダーなどを用いる。添加物供給部５２から供給される添加物は、上述した「  １．３．１．  液体」等で説明した熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂が供給された時点では、複数の繊維は結着されていない。樹脂は、シート形成部８０を通過する際に溶融して、複数の繊維を結着させる。混合部５０によって、上述の混合工程を行うことができる。
【００８９】
４．  実施例および比較例
４．１．  試料の作製
実施例１〜５および比較例１〜３の試料を作製した。図４は、実施例１〜５および比較例１〜３の試料の成分を示す表である。表中の数字の単位は、質量％である。実施例１〜４および比較例１〜３は樹脂を含む液体であり、残量として水を加えて、合計１００質量％とした。なお、表中の「グリセリン」および「プロピレングリコール」は、市販の試薬を用い、その他の成分は、以下のとおりである。
【００９０】
・樹脂１  スーパーフレックス１３０（ポリウレタン  第一工業製薬社製）
・樹脂２  スーパーフレックス１７０（ポリウレタン  第一工業製薬社製）
・樹脂３  エリーテルＫＡ３５５６（ポリエステル  ユニチカ社製）
・樹脂４  ＦＰ−３０００Ａ（アクリル樹脂  昭和電工社製）
・樹脂５  ＦＳ１０２（スチレンアクリル樹脂  日本ペイント・インダストリアルコーティングス社製）
・樹脂６  ＡＰＰ−８４（カルボキシメチルセルロース  日本製紙社製）
・オルフィンＥ１０１０  （日信化学社製）
・サーフィノール１０４ＰＧ５０（日信化学社製）
【００９１】
実施例５では、樹脂１を含む液体を、凍結乾燥で水分を除去して、樹脂１の固形物を用意した。該固形物をダルトン社製のハンマーミル「ラボミルＬＭ−０５」、および日本ニューマチック社製のジェットミル「ＰＪＭ−８０ＳＰ」によって粉砕し、さらに、日本ニューマチック社製の気流分級機「ＭＤＳ−３」によって分級した。以上により、樹脂粉末を得た。
【００９２】
実施例１〜５および比較例１〜３の試料において、樹脂のＴｇ、液体の粘度、および樹脂の平均粒径を測定した。Ｔｇは、ティーエイインスツルメンツ社製のＤＳＣ（示差走査熱量計）「Ｑ１０００」を用いた。粘度は、東機産業社製のＥ型粘度計「ＴＶ−２５型」を用いて、温度２５℃、回転数１００ｒｐｍで測定した。平均粒径は、ＭｉｃｒｏｔｒａｃＢＥＬ社製の粒度分布測定機「Ｎａｎｏｔｒａｃ  Ｗａｖｅ  ＩＩ−ＥＸ１５０」を用いて、測定値のＤ５０値を平均粒径とした。
【００９３】
次に、実施例１〜５および比較例１〜３の試料を用いて製紙した。
【００９４】
実施例１〜４および比較例１〜３では、具体的には、トッパン・フォームズ社製のリサイクルカット版ＰＰＣ（Plain Paper Copier）用紙「Ｇ８０」を、自作の乾式の解繊機で解繊してウェブを成形した。成形されたウェブに、インクジェットプリンター（セイコーエプソン(株)製PX-S160T改造機）によって実施例１〜４および比較例１〜３の液体を塗布した。その後、加熱ローラーによって加熱を行い、Ａ４サイズに製紙した。
【００９５】
実施例５では、自作の乾式の解繊機で解繊された繊維と、上記のようにして得た樹脂粉末と、をＷａｒｉｎｇ社製のブレンダー「ワーリングブレンダー７１２型」に投入し、回転数３１００ｒｐｍで７秒間混合して混合物を得た。次に、混合物を目開き０．６ｍｍ、直径２００ｍｍの篩に投入し、直径１８０ｍｍ、板厚１ｍｍのフッ素樹脂コートアルミ円板上に電気ふるい振とう機を用いて、混合物を堆積させた。フッ素樹脂コートアルミ円板としては、住友電工ファインポリマー社製の「スミフロンコートアルミ」を用いた。電気ふるい振とう機としては、レッチェ社製の「ＡＳ２００」を用いた。堆積させた混合物を同径のフッ素樹脂コートアルミ円板をのせて、加圧して圧縮した。混合物をアルミ円板で挟み込んだ状態で、加熱プレスにセットして６０秒間保持した後、加熱プレスから取り出し常温になるまで放置した。その後、成形された混合物をアルミ円板から剥がしとること
により、Ａ４サイズのシートを得た。なお、図４における実施例５の２０質量％は、製紙されたシートを１００質量％とした場合に、樹脂が２０質量％という意味である。
【００９６】
次に、製紙された実施例１〜５および比較例１〜３に対して、１００℃における貯蔵弾性率と、１５０℃における貯蔵弾性率と、を測定した。貯蔵弾性率の測定は、ＮＥＴＺＳＣＨ社製のＤＭＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）「社名：ＮＥＴＺＳＣＨ社製、型番：ＤＭＡ  ２４２  Ｅ  Ａｒｔｅｍｉｓ」を用いた。製紙された試料を、長さ１０ｍｍ、巾４ｍｍの矩形にカットし、振動数１Ｈｚ、測定温度２５℃〜２００℃、昇温速度３℃／ｍｉｎで測定した。
【００９７】
４．２．  評価
製紙された実施例１〜５および比較例１〜３について、カール性およびインクジェット適性を評価した。
【００９８】
カール性は、プリンターにシートを１００枚通紙させてカール性を評価した。
【００９９】
カール性の評価基準は、以下のとおりである。
Ａ：１枚もカールが発生しなかった
Ｂ：１枚以上カールが発生した
【０１００】
インクジェット適性は、セイコーエプソン(株)製インクジェットプリンターPX-S160T改造機において、液滴体積４０ｐｌの液滴を、吐出速度１０ｍ／ｓで安定的に連続吐出可能な吐出周波数により評価した。
【０１０１】
インクジェット適性の評価基準は、以下のとおりである。
Ａ：周波数２０ｋＨｚ以上
Ｂ：周波数５ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ未満
【０１０２】
カール性およびインクジェット適性の評価結果を図４に示す。
【０１０３】
図４に示すように、実施例１〜５では、カール性が「Ａ」であり、カールしなかった。一方、比較例１〜３では、カール性が「Ｂ」であり、カールが発生した。したがって、  １００℃における貯蔵弾性率が６００ＭＰａ以上であり、１５０℃における貯蔵弾性率は、４００ＭＰａ以上であれば、カールし難いことがわかった。
【０１０４】
実施例４は、実施例１〜３に比べて樹脂の量が多いため、粘度が高かった。そのため、インクジェット適性が「Ｂ」となった。
【０１０５】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１０６】
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を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成である。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また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。
【符号の説明】
【０１０７】
１…ホッパー、２，３，７，８…管、９…ホッパー、１０…供給部、１２…粗砕部、１４…粗砕刃、２０…解繊部、２２…導入口、２４…排出口、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、４７，４７ａ…張架ローラー、４８…サクション機構、４９…回転体、４９ａ…基部、４９ｂ…突部、５０…混合部、５２…添加物供給部、５４…管、５６…ブロアー、６０…堆積部、６１…ドラム部、６２…導入口、６３…ハウジング部、７０…第２ウェブ形成部、７２…メッシュベルト、７４…張架ローラー、７６…サクション機構、７８…液体塗布装置、８０…シート形成部、８２…加圧部、８４…加熱部、８５…カレンダーローラー、８６…加熱ローラー、９０…切断部、９２…第１切断部、９４…第２切断部、９６…排出部、１００…繊維体成形装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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