(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給部から供給される繊維を含む原料を粗砕片に粗砕する粗砕部と、
粗砕片を解繊物に解繊する解繊部と、
解繊物の少なくとも一部を用いてシートを成形する成形部と、
前記成形部から搬送されたシートを、搬送方向と交差する方向に切断する第１切断部と、
前記第１切断部により切断されたシートを、前記搬送方向に平行な方向に切断する第２切断部と、
前記第２切断部により切断されたシートの端材を、前記粗砕部または前記解繊部に搬送する搬送部と、
を有することを特徴とする、シート製造装置。
【請求項２】
前記搬送部は、送風装置または吸引装置を有し、当該送風装置または当該吸引装置により発生する気流によって前記端材を搬送することを特徴とする、請求項１に記載のシート製造装置。
【請求項３】
前記搬送部は、端材を前記解繊部に搬送する管路を有し、前記解繊部により発生する気流によって端材を搬送することを特徴とする、請求項１または２に記載のシート製造装置。
【請求項４】
端材を切断する端材切断部を有し、
前記搬送部は、前記端材切断部により切断された端材を、前記粗砕部または前記解繊部に搬送することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシート製造装置。
【請求項５】
前記第２切断部は、
前記シートの第１側端部を切断する第１側端切断部と、
前記シートの第２側端部を切断する第２側端切断部と、を有し、
前記搬送部は、
前記第１側端切断部により切断された第１端材を受け入れる第１開口と、
前記第２側端切断部により切断された第２端材を受け入れる第２開口と、
第１端材及び第２端材を搬送するための気流を発生させる送風装置と、
前記送風装置と、前記第１開口と、前記第２開口と、前記粗砕部または前記解繊部と、をこの順に連結する管路と、
を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシート製造装置。
【請求項６】
前記第２開口側に対して前記第１開口側の圧力損失を大きくしたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシート製造装置。
【請求項７】
前記第２切断部は、
前記シートの第１側端部を切断する第１側端切断部と、
前記シートの第２側端部を切断する第２側端切断部と、を有し、
前記搬送部は、
前記第１側端切断部により切断された第１端材を受け入れる第１開口と、
前記第２側端切断部により切断された第２端材を受け入れる第２開口と、
第１端材及び第２端材を搬送するための気流を発生させる吸引装置と、
前記第１開口と、前記第２開口と、前記吸引装置と、前記粗砕部または前記解繊部と、をこの順に連結する管路と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシート製造装置。
【請求項８】
前記第１開口側に対して前記第２開口側の圧力損失を大きくしたことを特徴とする請求項７に記載のシート製造装置。
【請求項９】
前記搬送部により搬送される端材の量を検出する検出部と、
前記検出部による検出結果に基づいて、前記粗砕部に供給する原料の量を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシート製造装置。
【請求項１０】
前記第２切断部は、
前記シートの第１側端部を切断する第１側端切断部と、
前記シートの第２側端部を切断する第２側端切断部と、を有し、
前記搬送部は、
前記第１側端切断部により切断された第１端材を受け入れる第１開口と、
前記第２側端切断部により切断された第２端材を受け入れる第２開口と、
前記第１開口と、前記第２開口と、前記解繊部と、をこの順に連結する管路と、を有し、
前記第１開口側に対して前記第２開口側の圧力損失を大きくすることを特徴とする請求項３に記載のシート製造装置。
【請求項１１】
供給される繊維を含む原料を粗砕部で粗砕片に粗砕し、
粗砕片を解繊部で解繊物に解繊し、
解繊物の少なくとも一部を用いてシートを成形し、
成形された前記シートを搬送し、
前記シートを、搬送されてきた方向と交差する方向に切断し、
前記切断されたシートを、搬送されてきた方向に平行な方向にさらに切断し、
切断されたシートの端材を、前記粗砕部または前記解繊部に搬送することを特徴とする、シート製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート製造装置及びシート製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯状シートの両側部近傍を帯状シートの長さ方向に切断する一対のトリミングカッターと、切断されて帯状シートから分離された耳部を収納するダクトと、を備えたトリミング処理装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
このようなトリミング処理装置においては、耳部を除去することを目的としており、耳部が無駄になっているという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の幾つかの態様に係る目的の１つは、シートを成形するためのカットすることにより発生する端材をシート製造の原料として再利用する、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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００７】
本発明に係るシート製造装置の一態様は、
供給部から供給される繊維を含む原料を粗砕片に粗砕する粗砕部と、
粗砕片を解繊物に解繊する解繊部と、
解繊物の少なくとも一部を用いてシートを成形するシート形成部と、
シートを切断する切断部と、
前記切断部により切断されたシートの端材を、前記粗砕部または前記解繊部に搬送する搬送部と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
このようなシート製造装置では、切断されたシートの端材をシート原料として再利用することができる。
【０００９】
本発明に係るシート製造装置において、
前記搬送部は、送風装置または吸引装置を有し、当該送風装置または当該吸引装置により発生する気流によって端材を搬送してもよい。
【００１０】
このようなシート製造装置では、端材を空気によって搬送するので、ベルト搬送に比べて搬送経路を容易に構成できる。また、シート製造装置では、搬送部の搬送経路のレイアウトの自由度が高い。さらに、シート製造装置では、送風装置または吸引装置を設けることで安定した気流を発生させ、端材を確実に搬送することができる。
【００１１】
本発明に係るシート製造装置において、
前記搬送部は、端材を前記解繊部に搬送する管路を有し、前記解繊部により発生する気流によって端材を搬送してもよい。
【００１２】
このようなシート製造装置では、既存の解繊部の気流を用いて端材を搬送することができる。
【００１３】
本発明に係るシート製造装置において、
端材を切断する端材切断部を有し、
前記搬送部は、前記端材切断部により切断された端材を、前記粗砕部または前記解繊部に搬送してもよい。
【００１４】
このようなシート製造装置では、端材を切断することにより、搬送部における搬送不良を防ぐことができる。
【００１５】
本発明に係るシート製造装置において、
前記切断部は、
前記シートの第１側端部を切断する第１側端切断部と、
前記シートの第２側端部を切断する第２側端切断部と、を有し、
前記搬送部は、
前記第１側端切断部により切断された第１端材を受け入れる第１開口と、
前記第２側端切断部により切断された第２端材を受け入れる第２開口と、
第１端材及び第２端材を搬送するための気流を発生させる送風装置と、
前記送風装置と、前記第１開口と、前記第２開口と、前記粗砕部または前記解繊部と、をこの順に連結する管路と、
を有してもよい。
【００１６】
このようなシート製造装置では、シートの両側端部から発生する端材を１つの搬送経路で搬送することができる。
【００１７】
本発明に係るシート製造装置において、
前記第２開口側に対して前記第１開口側の圧力損失を大きくしてもよい。
【００１８】
このようなシート製造装置では、送風装置側に位置する第１開口側の圧力損失を大きくすることで、第１開口側と第２開口側における吸引力の差を減少させ、端材が第１開口から吹き出すことを防止できる。
【００１９】
本発明に係るシート製造装置において、
前記切断部は、
前記シートの第１側端部を切断する第１側端切断部と、
前記シートの第２側端部を切断する第２側端切断部と、を有し、
前記搬送部は、
前記第１側端切断部により切断された第１端材を受け入れる第１開口と、
前記第２側端切断部により切断された第２端材を受け入れる第２開口と、
第１端材及び第２端材を搬送するための気流を発生させる吸引装置と、
前記第１開口と、前記第２開口と、前記吸引装置と、前記粗砕部または前記解繊部と、をこの順に連結する管路と、
を有しもてよい。
【００２０】
このようなシート製造装置では、シートの両側端部から発生する端材を１つの搬送経路で搬送することができる。
【００２１】
本発明に係るシート製造装置において、
前記第１開口側に対して前記第２開口側の圧力損失を大きくしてもよい。
【００２２】
このようなシート製造装置では、吸引装置側に位置する第２開口側の圧力損失を大きくすることで、第１開口側と第２開口側における吸引力の差を減少させ、端材を両開口から確実に吸引し搬送することができる。
【００２３】
本発明に係るシート製造装置において、
前記搬送部により搬送される端材の量を検出する検出部と、
前記検出部による検出結果に基づいて、前記粗砕部に供給する原料の量を制御する制御部と、
を有してもよい。
【００２４】
このようなシート製造装置では、搬送される端材の量が変動しても供給する原料の量を調整することで、成形されるシートの厚さや密度を一定に保つことができる。
【００２５】
本発明に係るシート製造装置において、
前記切断部は、
前記シートの第１側端部を切断する第１側端切断部と、
前記シートの第２側端部を切断する第２側端切断部と、を有し、
前記搬送部は、
前記第１側端切断部により切断された第１端材を受け入れる第１開口と、
前記第２側端切断部により切断された第２端材を受け入れる第２開口と、
前記第１開口と、前記第２開口と、前記解繊部と、をこの順に連結する管路と、
を有し、
前記第１開口側に対して前記第２開口側の圧力損失を大きくしてもよい。
【００２６】
このようなシート製造装置では、解繊部側に位置する第２開口側の圧力損失を大きくすることで、第１開口側と第２開口側における吸引力の差を減少させ、端材を両開口から確実に吸引し搬送することができる。
【００２７】
本発明に係るシート製造方法の一態様は、
供給される繊維を含む原料を粗砕部で粗砕片に粗砕し、
粗砕片を解繊部で解繊物に解繊し、
解繊物の少なくとも一部を用いてシートを成形し、
成形されたシートを切断し、
切断されたシートの端材を、前記粗砕部または前記解繊部に搬送することを特徴とする、シート製造方法。
【００２８】
このようなシート製造方法では、切断されたシートの端材をシート原料として再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係るシート製造装置を模式的に示す図。
【図２】本実施形態に係るシート製造装置の搬送部を模式的に示す側面図。
【図３】本実施形態に係るシート製造装置の搬送部を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係るシート製造装置の搬送部を模式的に示す正面図。
【図５】変形例１に係るシート製造装置の搬送部を模式的に示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
本実施形態に係るシート製造装置は、供給部から供給される繊維を含む原料を粗砕片に粗砕する粗砕部と、粗砕片を解繊物に解繊する解繊部と、解繊物の少なくとも一部を用いてシートを成形するシート形成部と、シートを切断する切断部と、前記切断部により切断されたシートの端材を、前記粗砕部または前記解繊部に搬送する搬送部と、を有することを特徴とする。
【００３２】
１．  シート製造装置
１．１．  構成
まず、本実施形態に係るシート製造装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るシート製造装置１００を模式的に示す図である。
【００３３】
シート製造装置１００は、図１に示すように、供給部１０と、製造部１０２と、制御部１４０と、を備える。製造部１０２は、シートを製造する。製造部１０２は、粗砕部１２と、解繊部２０と、分級部３０と、選別部４０と、第１ウェブ形成部４５と、混合部５０と、堆積部６０と、第２ウェブ形成部７０と、シート形成部８０と、切断部９０と、を有している。
【００３４】
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。供給部１０によって供給される原料は、例えば、古紙やパルプシートなどの繊維を含むものである。
【００３５】
粗砕部１２は、供給部１０によって供給された原料を、空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に移送（搬送）される。
【００３６】
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。ここで、「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる原料（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。
【００３７】
解繊部２０を通過したものを「解繊物」という。「解繊物」には、解きほぐされた解繊物繊維の他に、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。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。
【００３８】
解繊部２０は、大気中（空気中）において乾式で解繊を行う。具体的には、解繊部２０としては、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、分級部３０に移送される。
【００３９】
分級部３０は、解繊部２０を通過した解繊物を分級する。具体的には、分級部３０は、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの（樹脂粒や色剤や添加剤など）を分離して除去する。これにより、解繊物の中で比較的大きいもしくは密度の高いものである繊維の占める割合を高めることができる。
【００４０】
分級部３０としては、気流式分級機を用いる。気流式分級機は、旋回気流を発生させ、分級されるもののサイズと密度とにより受ける遠心力の差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３０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。特に図示のようなサイクロンは、構造が簡便であるため、分級部３０として好適に用いることができる。
【００４１】
分級部３０は、例えば、導入口３１と、導入口３１が接続された円筒部３２と、円筒部３２の下方に位置し円筒部３２と連続している逆円錐部３３と、逆円錐部３３の下部中央に設けられている下部排出口３４と、円筒部３２上部中央に設けられている上部排出口３５と、を有している。
【００４２】
分級部３０において、導入口３１から導入された解繊物をのせた気流は、円筒部３２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り、分級部３０は、解繊物のうちで樹脂粒やインク粒よりも大きく密度の高い繊維（第１分級物）と、解繊物のうちで繊維よりも小さく密度の低い樹脂粒や色剤や添加剤など（第２分級物）と、に分離することができる。第１分級物は、下部排出口３４から排出され、管４を介して、選別部４０に導入される。一方、第２分級物は、上部排出口３５から管５を介して受け部３６に排出される。
【００４３】
選別部４０は、分級部３０を通過した第１分級物（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としては、例えば、篩（ふるい）を用いる。選別部４０は、網（フィルター、スクリーン）を有し、第１分級物に含まれる、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子（網を通過するもの、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（網を通過しないもの、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、ホッパー６で受けてから管７を介して、混合部５０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、選別部４０は、モーターによって回転することができる円筒の篩である。選別部４０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。
【００４４】
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、混合部５０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、吸引部（サクション機構）４８と、を含む。
【００４５】
吸引部４８は、選別部４０の開口（網の開口）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を形成する。メッシュベルト４６、張架ローラー４７および吸引部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。
【００４６】
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形成される。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、混合部５０へと搬送される。
【００４７】
混合部５０は、選別部４０を通過した第１選別物（第１ウェブ形成部４５により搬送された第１選別物）と、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。
【００４８】
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。
【００４９】
添加物供給部５２としては、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る。添加物供給部５２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。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。
【００５０】
添加物供給部５２から供給される樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であり、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、などである。これらの樹脂は、単独または適宜混合して用いてもよい。添加物供給部５２から供給される添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。
【００５１】
なお、添加物供給部５２から供給される添加物には、繊維を結着させる樹脂の他、製造されるシートの種類に応じて、繊維を着色するための着色剤や、繊維の凝集を防止するための凝集防止材、繊維等が燃えにくくするための難燃剤が含まれていてもよい。混合部５０を通過した混合物（第１選別物と添加物との混合物）は、管５４を介して、堆積部６０に移送される。
【００５２】
堆積部６０は、混合部５０を通過した混合物を導入口６２から導入し、絡み合った解繊物（繊維）をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。さらに、堆積部６０は、添加物供給部５２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。これにより、堆積部６０は、第２ウェブ形成部７０に、混合物を均一性よく堆積させることができる。
【００５３】
堆積部６０としては、回転する円筒の篩を用いる。堆積部６０は、網を有し、混合部５０を通過した混合物に含まれる、網の目開きの大きさより小さい繊維または粒子（網を通過するもの）を降らせる。堆積部６０の構成は、例えば、選別部４０の構成と同じである。
【００５４】
なお、堆積部６０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、堆積部６０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、堆積部６０は、堆積部６０に導入された混合物の全てを降らしてもよい。
【００５５】
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を形成する。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。
【００５６】
メッシュベルト７２は、移動しながら、堆積部６０の開口（網の開口）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が形成される。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。
【００５７】
サクション機構７６は、メッシュベルト７２の下方（堆積部６０側とは反対側）に設けられている。サクション機構７６は、下方に向く気流（堆積部６０からメッシュベルト７２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、落下中に解繊物や添加物が絡み合うことを防ぐことができる。
【００５８】
以上のように、堆積部６０および第２ウェブ形成部７０（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。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。
【００５９】
なお、図示の例では、ウェブＷを調湿する調湿部７８が設けられている。調湿部７８は、ウェブＷに対して水や水蒸気を添加して、ウェブＷと水との量比を調節することができる。
【００６０】
シート形成部８０は、メッシュベルト７２に堆積したウェブ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、ウェブＷにおいて混ぜ合された解繊物および添加物の混合物に、熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いに添加物（樹脂）を介して結着することができる。
【００６１】
シート形成部８０としては、例えば、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、フラッシュ定着器を用いる。図示の例では、シート形成部８０は、第１結着部８２と第２結着部８４とを備え、結着部８２，８４がそれぞれ一対の加熱ローラー８６を備えている。結着部８２，８４を加熱ローラー８６として構成したことにより、結着部８２，８４を板状のプレス装置（平板プレス装置）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。なお、加熱ローラー８６の数は、特に限定されない。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
１．２  切断部
シート製造装置１００は、図１を用いて説明したように、供給部１０から供給される繊維を含む原料を粗砕片に粗砕する粗砕部１２と、粗砕片を解繊物に解繊する解繊部２０と、解繊物の少なくとも一部を用いてシートＳを成形するシート形成部８０と、シートＳを切断する切断部９０と、を有する。
【００６５】
切断部９０について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。図２は本実施形態に係るシート製造装置１００の搬送部１１０を模式的に示す側面図であり、図３は同搬送部１１０を模式的に示す平面図であり、図４は同搬送部１１０を模式的に示す正面図である。なお、図２〜図４では、連続シートＳの搬送方向Ｍの上流側にある堆積部６０やシート形成部８０は省略して示している。また、図１では、シートは符号Ｓでのみ示したが、以下の説明では、後述する第１切断部９２で切断して得られた単票シートをＳ１とし、第２切断部９４で切断して得られた単票シート（製品）をＳ２、端材をＳ３，Ｓ４として説明する。
【００６６】
図２に示すように、シート製造装置１００は、図１に示したシート形成部８０の下流側に、第１切断部９２と、第２切断部９４と、排出部９６と、を備える。
【００６７】
第１切断部９２は、シート形成部８０から搬送されている連続シートＳを、連続シートＳの搬送方向Ｍに直交する方向において、切断する。第１切断部９２は、連続シートＳを切断する刃が下端に形成された刃部と、刃部を連続シートＳに対して昇降させる切断駆動部と、を有する。切断駆動部は、制御部１４０の指令により、所定間隔で刃部を連続シートＳに対して下降させて所定の単票シートＳ１長さに切断し、切断後に刃部を上昇する。単票シートＳ１の長さは、最終製品である単票シートＳ２の長さに等しい。
【００６８】
なお、本明細書において、「シートの幅」は搬送方向Ｍに直交する方向のシートＳ，Ｓ１，Ｓ２の長さであり、「シートの長さ」は搬送方向Ｍに平行な方向のシートＳ，Ｓ１，Ｓ２の長さである。
【００６９】
刃部は、搬送方向Ｍに直交する方向で連続シートＳの全幅に渡って延びる刃を有する。第１切断部９２は、いわゆるギロチンカッター方式の例について示すが、円板状の刃を回転して用いるロータリーカッター方式など公知の紙類の裁断機構を採用することができる。
【００７０】
第１切断部９２は、連続シートＳを送り出すように連続的に回転する搬送ローラー９３ａ，９３ａの搬送方向Ｍの下流側に配置される。
【００７１】
第２切断部９４は、第１切断部９２よりも搬送方向Ｍの下流側に位置する。第２切断部９４は、第１切断部９２で切断された単票シートＳ１を搬送方向Ｍに沿う方向において、さらに切断する。第１切断部９２が無い場合（製品が単票シートではなくロール状に巻き取られた連続シート）には、連続シートＳの搬送方向速端部を切断してもよい。第２切断部９４は、スリッターとも呼ばれることがあり、単票シートＳ１の幅方向の両端部を裁ち落すことで、単票シートＳ１の幅を製品である単票シートＳ２の幅に揃える。
【００７２】
図３及び図４に示すように、第２切断部９４は、単票シートＳ１の幅方向の両端部付近の２箇所に切断刃を配置して幅方向の両端部を切断する。第２切断部９４は、単票シートＳ１の第１側端部Ｓ１ａを切断する第１側端切断部９４ａと、単票シートＳ１の第２側端部Ｓ１ｂを切断する第２側端切断部９４ｂと、を有する。なお、図４は排出部９６から第２切断部９４を搬送方向Ｍに沿って見た状態を正面としている。
【００７３】
第１側端部Ｓ１ａ及び第２側端部Ｓ１ｂは、単票シートＳ１から製品である単票シートＳ２に加工する上で不要になる部分であり、単票シートＳ１の幅方向の両端部から第１側端切断部９４ａ及び第２側端切断部９４ｂまでの間の部分である。第１側端部Ｓ１ａ及び第２側端部Ｓ１ｂが裁ち落されるのは、単票シートＳ１の両端部の形状を整えるためであり、また製品に必要な坪量に比べて坪量が少なくなる傾向があるためである。第１側端部Ｓ１ａ及び第２側端部Ｓ１ｂは、解繊物の繊維自体に問題があるわけではないため、再度解繊部２０に戻して一連の工程を経ることで連続シートＳの原料として十分に再利用できる。
【００７４】
第１側端切断部９４ａ及び第２側端切断部９４ｂの切断刃は、図２に示すように円板状の回転刃であり、図３に示すように２つの切断刃は単票シートＳ１が常に一定の幅になるように同一回転軸に固定されて回転する。第１側端切断部９４ａ及び第２側端切断部９４ｂは、搬送ローラー９３ｂによって搬送しながら単票シートＳ１を切断する。
【００７５】
第１側端切断部９４ａ及び第２側端切断部９４ｂで切断された単票シートＳ２は、さらに搬送方向Ｍに沿って搬送されて排出部９６の積載部９６ａ上に順次積み重ねられる。なお、単票シートＳ２の下面は図示しない搬送台上を滑りながら排出部９６へ移動する。
【００７６】
第１側端切断部９４ａ及び第２側端切断部９４ｂで切断された第１側端部Ｓ１ａ及び第２側端部Ｓ１ｂの端材である第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４は、第２切断部９４から下方へ落下し、搬送部１１０によって搬送される。
【００７７】
第２切断部９４の切断刃は、回転刃を用いたが、これに限らず、スリッターに用いられる公知のカッターを用いることができる。
【００７８】
シート製造装置１００は、さらに以下に説明する図１に示さない搬送部１１０を備える。
【００７９】
１．３．  搬送部
シート製造装置１００の搬送部１１０について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。
【００８０】
搬送部１１０は、切断部９０により切断された単票シートＳ１の第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を、粗砕部１２または解繊部２０に搬送する。切断部９０により切断された単票シートＳ１の端材Ｓ３，Ｓ４を連続シートＳの原料として粗砕部１２または解繊部２０に再投入することで、再利用することができる。
【００８１】
搬送部１１０は、管路１１２と、送風装置１２０と、端材切断部１２４ａ，１２４ｂと、検出部１４２と、を有する。
【００８２】
管路１１２は、第２切断部９４で切断された第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を解繊部２０に搬送する。管路１１２は、一端が解繊部２０に接続する管２に接続され、管路１１２内を解繊部２０により発生する気流によって第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を搬送する。このように、既存の解繊部２０で発生する気流を用いて第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を搬送することができる。解繊部２０で発生する気流が第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を搬送するのに十分な流量を有していれば、他の送風装置や吸引装置を設けなくてもよい（変形例２として説明する）が、ここでは送風装置１２０と併せて用いる。
【００８３】
搬送部１１０は、第１側端切断部９４ａにより切断された第１端材Ｓ３を受け入れる第１開口１１４と、第２側端切断部９４ｂにより切断された第２端材Ｓ４を受け入れる第２開口１１５と、を有する。第１開口１１４は第１側端切断部９４ａの下方に開口して配置され、第２開口１１５は第１側端切断部９４ａの下方に開口して配置される。管路１１２は、第１開口１１４と第２開口１１５と接続し、第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を受け入れる。
【００８４】
図２及び図３に示すように、第１側端切断部９４ａと第１開口１１４との間には端材切断部１２４ａが配置され、第１側端切断部９４ａと第２開口１１５との間には端材切断部１２４ｂが配置される（図４では省略している）。端材切断部１２４ａ，１２４ｂは、第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を切断する。端材切断部１２４ａ，１２４ｂは、例えば、粗砕部１２で説明した粗砕刃１４と同様の機構を有している。端材切断部１２４ａ，１２４ｂにより切断された端材を、搬送部１１０によって粗砕部１２または解繊部２０に搬送する。第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を切断（細断）して細片にするにすることで、搬送が容易になり、搬送部１１０における搬送不良を防ぐことができる。
【００８５】
第１開口１１４及び第２開口１１５は、基本構成がほぼ同じであり、裁断された細片を受け入れる漏斗状のホッパー１１４ａ，１１５ａと、ホッパー１１４ａ，１１５ａの下端に接続される連結管１１４ｂ，１１５ｂと、を有する。連結管１１４ｂ，１１５ｂは、下端が管路１１２に接続され、細片を管路１１２へ導く管体である。
【００８６】
送風装置１２０は、管路１１２の上流側の端部に接続される。送風装置１２０は、管路１１２内へ送風し、送風装置１２０から管路１１２の他端（下流側）へ向けて気流を発生する。管路１１２は、送風装置１２０と、第１開口１１４と、第２開口１１５と、粗砕部１２または解繊部２０と、をこの順に連結する。送風装置１２０による気流は、ベンチュリー効果によって第１、第２開口１１４，１１５から第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４の細片を管路１１２へ吸い込む気流を発生する。つまり、送風装置１２０は、管路１１２内に第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を搬送するための気流を発生させる。送風装置１２０及び管路１１２によれば、単票シートＳ１の両側端部から発生する２つの端材を１つの搬送経路で搬送することができる。
【００８７】
送風装置１２０は、第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を空気によって搬送するので、ベルト搬送に比べて搬送経路を容易に構成でき、また搬送部１１０の搬送経路のレイアウトの自由度が高い。さらに、送風装置１２０を設けることで安定した気流を発生できるので、第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を確実に搬送することができる。送風装置１２０は、例えば図２，３に示すようなシロッコファンなどの遠心送風機や、一般的なプロペラファンなどの軸流送風機などの公知の送風機を用いることができる。
【００８８】
送風装置１２０は、解繊部２０によって発生する管路１１２内の気流が第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を搬送するのに十分でないとき、または管路１１２の端部が粗砕部１２へと配置される場合（図２に破線で示した管路１１３）には、特に有用である。
【００８９】
図３及び図４に示すように、送風装置１２０を管路１１２の上流側の端部に設ける場合には、第２開口１１５側に対して第１開口１１４側の圧力損失を大きくしてもよい。ここで「上流側」とは、管路１１２内の気流の上流側という意味であって、管路１１２が第１、第２開口１１４，１１５に接続する部分よりも上流側である。送風装置１２０側に位置する第１開口１１４側の圧力損失を大きくすることで、第１開口１１４側と第２開口１１５側における吸引力の差を減少させ、第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４が第１開口１１４から吹き出すことを防止できる。具体的には、図４に示すように、第１開口１１４の連結管１１４ｂの流路（内径）を第２開口１１５の連結管１１５ｂの流路（内径）より細くして、断面積に差をつけている。また、第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４の搬送を阻害しない程度の凹凸を連結管１１４ｂ内面に設けて圧力損失を大きくしてもよい。
【００９０】
検出部１４２は、搬送部１１０により搬送される第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４の量を検出する。制御部１４０は、検出部１４２による検出結果に基づいて、供給部１０から粗砕部１２に供給する原料の量を制御する。搬送される第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４の量が変動しても、制御部１４０が供給する原料の量を調整することで、成形されるシートＳの厚さや密度を一定に保つことができる。
【００９１】
検出部１４２は、光学センサーや流量センサーなどの公知のセンサーを用いることができる。光学センサーを用いた場合には、管路１１２内を通過する端材によって遮られる光の量によって搬送されている端材の量を検出する。また、流量センサーを用いた場合には、空気の流量を検出することで搬送されている端材の量を推定し検出する。
【００９２】
なお、本実施形態においては、２つの開口１１４，１１５で２つの端材をそれぞれ受け入れているが、これに限らず、１つの開口で２つの端材を受け入れるようにしてもよい。
【００９３】
２．  シート製造方法
本実施形態に係るシート製造方法は、供給される繊維を含む原料を粗砕部で粗砕片に粗砕し、粗砕片を解繊部で解繊物に解繊し、解繊物の少なくとも一部を用いてシートを成形し、成形されたシートを切断し、切断されたシートの端材を、粗砕部または解繊部に搬送することを特徴とする。このようなシート製造方法では、切断されたシートの端材をシート原料として再利用することができる。
【００９４】
シート製造方法は、図１〜図４に示すシート製造装置１００によって実施することができる。以下、図１〜図４を用いて具体的な例について説明するが、これに限られるものでは無い。
【００９５】
まず、ユーザーが制御部１４０の図示しない操作部を介して、シートを製造するための処理を要求すると、制御部１４０は各処理部の処理を開始する。
【００９６】
（Ａ）供給される繊維を含む原料を粗砕部１２で粗砕片に粗砕する。
【００９７】
図１に示すように、供給部１０から所定量の原料を粗砕部１２へ供給し、原料は粗砕片に粗砕される。供給部１０から供給する原料の量は、検出部１４２における第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４の搬送量の検出結果に基づいて単位時間あたりに投入する原料の量を調整する。
【００９８】
（Ｂ）粗砕片を解繊部２０で解繊物に解繊する。
【００９９】
解繊部２０は、解繊機側に吸引する気流が発生しており、管２及び管路１１２に粗砕片及び第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４をその気流によって解繊部２０へ導く。
【０１００】
（Ｃ）解繊物の少なくとも一部を用いて連続シートＳを成形する。
【０１０１】
解繊物は、図１に示す選別部４０、混合部５０、堆積部６０、第２ウェブ形成部７０及びシート形成部８０を通過して、連続シートＳに成形される。
【０１０２】
（Ｄ）成形された連続シートＳを切断する。
【０１０３】
切断部９０は、第１切断部９２で連続シートＳを搬送方向Ｍに直交する方向に切断し、第２切断部９４で単票シートＳ１の幅方向の両端部を切断し、第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４が発生する。
【０１０４】
（Ｅ）切断された単票シートＳ１の第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を、粗砕部１２または解繊部２０に搬送する。
【０１０５】
第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４は、第１、第２側端切断部９４ａ，９４ｂで切断（細断）され、第１、第２開口１１４，１１５を通って管路１１２へと気流に乗って移動する。管路１１２内には送風装置１２０及び解繊部２０によって発生した気流があり、第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を気流に乗せて粗砕部１２または解繊部２０に搬送する。
【０１０６】
図２に示した例では、管路１１２は解繊部２０に接続されているが、破線で示した管路１１３のように粗砕部１２へ第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を導いてもよい。
【０１０７】
３．  変形例１
図２及び図５を用いて、シート製造装置１００の変形例１について説明する。図５は、変形例に係るシート製造装置１００の搬送部１１０ａを模式的に示す正面図である。図５では搬送部１１０と同じ部材については同じ符号を用いて示す。なお、以下の説明では、上述した搬送部１１０と重複する部分については説明を省略する。
【０１０８】
図５に示すように、搬送部１１０ａは、第１側端切断部９４ａにより切断された第１端材Ｓ３を受け入れる第１開口１１４と、第２側端切断部９４ｂにより切断された第２端材Ｓ４を受け入れる第２開口１１５と、第１端材Ｓ３及び第２端材Ｓ４を搬送するための気流を発生させる吸引装置１２２（図２では破線で示す）と、を有する。
【０１０９】
搬送部１１０ａは、第１開口１１４と、第２開口１１５と、吸引装置１２２と、粗砕部１２または解繊部２０と、をこの順に連結する管路１１２ａを有する。このように管路１１２ａを配置することで、連続シートＳの両側端部から発生する第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を１つの搬送経路で搬送することができる。吸引装置１２２は、例えば図２の破線部分及び図５に示すようなプロペラファンなどの軸流送風機や、送風装置１２０で用いたシロッコファンなどの遠心送風機などの公知の送風機を用いることができる。
【０１１０】
吸引装置１２２は、第２開口１１５と解繊部２０（または粗砕部１２）との間であって、管路１１２ａの途中に設けられる。
【０１１１】
搬送部１１０ａは、第１開口１１４側に対して第２開口１１５側の圧力損失を大きくする。このように吸引装置１２２側に位置する第２開口１１５側の圧力損失を大きくすることで、第１開口１１４側と第２開口１１５側における吸引力の差を減少させ、第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を両開口から確実に吸引し搬送することができる。圧力損失を大きくする手段については上記「１．３．搬送部」で説明した通りである。
【０１１２】
４．変形例２
上述した送風装置１２０または吸引装置１２２は、解繊部２０によって発生する管路１１２内の気流が第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を搬送するのに十分でない場合、または管路１１２の端部が粗砕部１２へと配置される場合（図２に破線で示した管路１１３）には、有用である。
【０１１３】
ここでは、解繊部２０で発生する気流が第１、第２端材Ｓ３，Ｓ４を搬送するのに十分な場合の変形例２について説明する。
【０１１４】
変形例２の搬送部１１０は図示しないが、図２〜図４における送風装置１２０及び吸引装置１２２が設けられていないものである。搬送部１１０は、第１開口１１４と、第２開口１１５と、解繊部２０と、をこの順に連結する管路１１２を有する。図２において送風装置１２０が設けられていた管路１１２の端部は封止される。したがって、管路１１２は管２に接続する開口と、第１開口１１４及び第２開口１１５とが開口するだけであり、解繊部２０で発生した気流が管路１１２を通じて第１開口１１４及び第２開口１１５における吸引力になる。
【０１１５】
変形例２においては、第１開口１１４側に対して第２開口１１５側の圧力損失を大きくする。圧力損失を大きくする手段については前述したとおりである。このように解繊部２０側に位置する第２開口１１５側の圧力損失を大きくすることで、第１開口１１４側と第２開口１１５側における吸引力の差を減少させ、端材を両開口から確実に吸引し搬送することができる。
【０１１６】
本明細書における紙は、パルプや古紙を原料とし薄い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。本明細書における不織布は紙より厚いものや低強度のもので、一般的な不織布、繊維ボード、ティッシュペーパー（清掃用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（廃インクや油）吸収材、吸音材、断熱材、緩衝材、マットなどを含む。なお、原料としてはセルロースなどの植物繊維やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリエステルなどの化学繊維や羊毛、絹などの動物繊維であってもよい。
【０１１７】
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。
【０１１８】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（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）を含む。また、本発明は、実施の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、実施の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、実施の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】
【０１１９】
１…ホッパー、２，３，４，５…管、６…ホッパー、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、３０…分級部、３１…導入口、３２…円筒部、３３…逆円錐部、３４…下部排出口、３５…上部排出口、３６…受け部、４０…選別部、４２…導入口、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、５０…混合部、５２…添加物供給部、５４…管、５６…ブロアー、６０…堆積部、６２…導入口、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…調湿部、８０…シート形成部、８２…第１結着部、８４…第２結着部、８６…加熱ローラー、９０…切断部、９２…第１切断部、９３ａ，９３ｂ…搬送ローラー、９４…第２切断部、９４ａ…第１側端切断部、９４ｂ…第２側端切断部、９６…排出部、１００…シート製造装置、１０２…製造部、１１０…搬送部、１１０ａ…搬送部、１１２…管路、１１２ａ…管路、１１３…管路、１１４…第１開口、１１４ａ…ホッパー、１１４ｂ…連結管、１１５…第２開口、１１５ａ…ホッパー、１１５ｂ…連結管、１２０…送風装置、１２２…吸引装置、１２４ａ…端材切断部、１２４ｂ…端材切断部、１４０…制御部、１４２…検出部、Ｍ…搬送方向、Ｓ…シート、Ｓ１，Ｓ２…単票シート、Ｓ１ａ…第１側端部、Ｓ１ｂ…第２側端部、Ｓ３…第１端材、Ｓ４…第２端材、Ｖ…ウェブ、Ｗ…ウェブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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