(57)【要約】【課題】均一なシート表面性を有する微細繊維状セルロースシートを製造することを課題とする。又、良好な表面性を有する金属焼結体と圧力損失の低い織金網層との積層構造を採用し、かつ、織金網層の面内流速分布のばらつきが表面近傍の金属焼結体層に及ぼす影響を低減させることを目的とする。【解決手段】本発明は、抄造される微細繊維状セルロースシートに接触する側より、金属繊維からなる不織布による二層以上の金属焼結体層と、当該二層以上の金属焼結体層における被抄造体の接触する側と反対側に経線及び緯線より構成された一層以上の織金網層を積層して構成したことを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体特徴とする。前記織金網層は、２層で構成することも可能である。【選択図】図１
2017110327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体において、被抄造体に接触する側より、金属繊維からなる不織布による二層以上の金属焼結体層と、当該二層以上の金属焼結体層における被抄造体の接触する側と反対側に経線及び緯線より構成された一層以上の織金網層を積層して構成したことを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項２】
前記金属繊維からなる二層以上の金属焼結体層が、第一金属焼結体層と、第二金属焼結体層によって構成されたことを特徴とする請求項１に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項３】
前記金属繊維からなる二層以上の金属焼結体層が、第一金属焼結体層と、第二金属焼結体層と、第三金属焼結体層と、によって構成されたことを特徴とする請求項１に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項４】
前記金属繊維からなる二層以上の金属焼結体層が、第一金属焼結体層と、第二金属焼結体層と、第三金属焼結体層と、第四金属焼結体層とによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項５】
前記織金網層が、経線及び緯線より構成された第一織金網層と、経線及び緯線より構成された第二織金網層、の２層で構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項６】
前記金属繊維からなる不織布による二層以上の金属焼結体層は、被抄造体に接触する側が織金網層に接触する層に比較して圧力損失が高いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項７】
前記第一金属焼結体層のろ過精度が０．５〜２０μｍ、第二金属焼結体層のろ過精度が１０〜４０μｍ、織金網層が８０〜２００ｍｅｓｈであることを特徴とする請求項１に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項８】
前記織金網層を構成する第一織金網層のメッシュ数が８０〜２００ｍｅｓｈ、第二織金網層のメッシュ数が４０〜８０ｍｅｓｈであることを特徴とする請求項２に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項９】
前記抄造用構造体を構成する各層が、拡散接合により接合されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項１０】
前記抄造用構造体が、経方向において無端状に接合されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体。
【請求項１１】
微細繊維状セルロースシートの製造装置において、当該製造装置が微細繊維状セルロースシートの原材料となる微細繊維状セルロース懸濁液を脱水することにより湿紙を製造する脱水部と、当該湿紙を押圧するプレス部と、当該押圧された湿紙を乾燥する乾燥部とを有し、前記脱水部、プレス部及び乾燥部において請求項１０に記載された抄造用構造体を使用することを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造装置。
【請求項１２】
前記微細繊維状セルロースシートの製造装置において、更に微細繊維状セルロースシートを前記抄造用構造体から剥離して巻き取る際のピックアップ補助機構を有することを特徴とする請求項１１に記載された微細繊維状セルロースシートの製造装置。
【請求項１３】
前記微細繊維状セルロースシートを巻き取る際のピックアップ補助機構が、微細繊維状セルロースシートを前記抄造用構造体から剥離する箇所にエアー噴出部材又は微細繊維状セルロースシートに面接触するロールを有することを特徴とする請求項１２に記載された微細繊維状セルロースシートの製造装置。
【請求項１４】
微細繊維状セルロースシートの製造装置において、前記脱水部により得られた湿紙を、前記抄造用構造体とスチールベルトとによって挟持し、プレス部及び乾燥部を搬送することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造装置。
【請求項１５】
微細繊維状セルロースシートの製造装置において、前記脱水部により得られた湿紙を、複数の前記抄造用構造体によって挟持し、プレス部及び乾燥部を搬送することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る抄造用構造体は、表面性に優れた微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用ワイヤーに関し、複数の積層構造を採用することによって、脱水の際の微細繊維状セルロース懸濁液の流速をコントロールする技術に関し、無端状に形成された当該抄造用構造体を微細繊維状セルロースシートの複数の製造工程に使用した製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、加工成型のし易さ、温度変化に対する寸法安定性、強度の観点から、セルロースナノファイバーの応用製品への用途が期待されている。例えば、薬等の梱包紙、ガスバリア性を有した包装材料、車体パーツや航空機部材、高機能フィルター、有機ＥＬディスプレイ等の様々な応用製品が検討されている。又、本発明において製造される微細繊維状セルロースシートには、原料としてセルロースナノファイバーが含有されていれば充分であり、更に他の材料と混合して製造されるシート状の被抄造体も含まれる。そして、そのような応用製品の部材に適合したセルロースナノファイバーを原材料として使用した微細繊維状セルロースシートの製造方法も種々検討されている。
例えば、特許文献１には、新規な機能性シートとしてセルロースシートが開示されるとともに、当該セルロースシートを製造するための抄造用装置が開示されている。また、特許文献２には、織布に不織布が積層された多層ワイヤーを使用した抄造装置が開示されている。さらに、特許文献３には、透水性を有するワイヤー層に多孔性顔料と接着剤等から形成される多孔性塗被層を積層した抄造装置が開示されている。
本発明者は、これらの従来技術を検討したところ、高分子樹脂材料が積層されている場合、経時劣化による目詰まりや、被抄造物すなわち微細繊維状セルロースシートの表面平滑性や、シート表面へのワイヤーマークの発生といった問題点が発生し得ることを見出した。
【０００３】
このような問題点を解決するためには、被抄造物と直接的に接触する抄造用装置における搬送用ベルトの上面に、高分子樹脂材料ではなく金属性の材料から構成された積層体を使用することを着想した。そこで、このような金属性の材料として、金属繊維からなる不織布の焼結体を選択することとした。金属焼結体は、非常に高いろ過能力を有し、経時劣化をしにくく、安定した寸法精度が得られやすく品質管理も容易だからである。
本発明者は、第一に６０ｍｅｓｈの平織金網に、ろ過精度２０μｍ、層厚０．５１ｍｍの金属焼結体からなる金属不織布層を積層接合することによって、抄造用装置に使用できる構造体を製造した。かかる構造体上に、平均繊維径２〜２００ｎｍの微細繊維状セルロース分散液を差圧０．０７２ＭＰａで管理し脱水ろ過を行った。その結果、脱水速度が速すぎて、微細繊維がろ材に捕捉されることなく、懸濁液とともに流れ落ちてしまい、十分な微細繊維状セルロースシートを得ることができないことが分かった。また、上記構造体を解析したところ、ろ過精度２０μｍ、層厚０．５１ｍｍの金属不織布層の中間部分において、下層となる６０ｍｅｓｈの平織金網の網目模様の影響によって、流速が高くなる箇所と、流速が低くなる箇所が生じており、面内での流速分布が不規則となり、脱水が積極的になされる箇所と積極的になされない箇所とが存在してしまうことが分かった。
【０００４】
第二に、脱水速度を低くするために、ろ過精度２μｍの金属焼結体からなる金属不織布層を６０ｍｅｓｈの平織金網に積層接合することによって、抄造用装置に使用できる構造体を製造した。かかる構造体上に、平均繊維径２〜２００ｎｍの微細繊維状セルロース分散液を差圧０．０７２ＭＰａで管理し脱水ろ過を行った。その結果、脱水速度が低くなりシート状のものは形成できたが、均一な微細繊維状セルロースシートを形成することはできなかった。
上記シートを解析したところ、シート面内において微細繊維が捕捉されている箇所と捕捉されていない箇所が生じており、均一なシートが形成できていないことが分かった。  本発明者は、上述の結果を鋭意検討し、積層構造体の上層と下層の各層での脱水の際の流速速度をコントロールすることによって、面内での流速分布のばらつきが抑制されることを突き止めた。
【０００５】
他方、微細繊維状セルロースシートは、紙の製造と同様に、脱水工程の後にプレス工程、乾燥工程を経て製造される。各工程で、それぞれ異なった部材が用いられるため、各工程間での搬送が必要となるが、湿紙の状態では紙力強度が弱く、次工程への搬送の際に、湿紙が破断する断紙が生じ、生産性を低下させる原因となっていた。
特に微細繊維状セルロースシートについては、通常の紙の製造で用いられる繊維よりも繊維径がより微細であることから、湿紙状態での紙力強度が通常の紙より弱く、断紙の問題がより顕著になることが問題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ／Ａ１／２００６／００４０１２号
【特許文献２】特許第５５５１９０５号公報
【特許文献３】特許第５５９８５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、均一なシート表面性を有する微細繊維状セルロースシートを製造することができる抄造用構造体及び製造装置を提供することを目的とする。
また本発明は、良好な表面性を有する金属焼結体と圧力損失の低い織金網層との積層構造を採用し、かつ、織金網層の面内流速分布のばらつきが表面近傍の金属焼結体層に及ぼす影響を低減させることを目的とする。
また本発明は、高剛性の抄造用構造体を提供することを目的とする。
また本発明は、脱水速度の低い緩慢脱水とし、微細繊維の捕捉性を向上させることを目的とする。
さらに本発明は、抄造工程における脱水部、プレス部、乾燥部の全ての工程で使用することができる抄造用構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記従来技術の課題を解決するために積層構造体を採用することとした。また本発明者は、均一なシート表面の形成には、適切な脱水速度の管理と、面内における脱水の均一化が重要であることを見出した。
すなわち、各層での流速が小さいと、脱水に時間を要することとなり、シート形成に時間を要し、逆に各層での流速が大きすぎると、微細繊維をろ材で捕捉し難くなり、高品質のシートを形成できない。
特に本発明は織金網層を使用するが、織金網層は経線と緯線が形成するナックル部分において、非ナックル部と比べると流速が低くなる傾向があり、織金網層の面内での流速分布にばらつきが生じてしまう。このような面内での流速分布のばらつきにより、微細繊維を捕捉し易い箇所と捕捉し難い箇所が生じてしまい、結果的に均一なシート表面性を得ることができない。
本発明は、上記の着想を前提として、以下の構成を採用する。
（１）微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体において、被抄造体に接触する側より、金属繊維からなる不織布による二層以上の金属焼結体層と、当該二層以上の金属焼結体層における被抄造体の接触する側と反対側に経線及び緯線より構成された一層以上の織金網層を積層して構成したことを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
【０００９】
（２）前記金属繊維からなる二層以上の金属焼結体層が、第一金属焼結体層と、第二金属焼結体層によって構成されたことを特徴とする上記（１）に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
（３）前記金属繊維からなる二層以上の金属焼結体層が、第一金属焼結体層と、第二金属焼結体層と、第三金属焼結体層と、によって構成されたことを特徴とする上記（１）に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
（４）前記金属繊維からなる二層以上の金属焼結体層が、第一金属焼結体層と、第二金属焼結体層と、第三金属焼結体層と、第四金属焼結体層とによって構成されたことを特徴とする上記（１）に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
（５）前記織金網層が、経線及び緯線より構成された第一織金網層と、経線及び緯線より構成された第二織金網層、の２層で構成されたことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
【００１０】
（６）前記金属繊維からなる不織布による二層以上の金属焼結体層は、被抄造体に接触する側が織金網層に接触する層に比較して圧力損失が高いことを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
ここで圧力損失とは、懸濁液等の流体が金属焼結体層を通過する際の単位時間単位流量あたりのエネルギー損失のことである。例えば、金属焼結体層の通気度を高くすることによって圧力損失を低くすることができる。
本発明においては、被抄造体に接触する側の通気度を低くすることによって、圧力損失を高くすることができる。ここで、一層の金属焼結体層において被抄造体に接触する側の圧力損失を高め、織金網層側の圧力損失を低めた場合も、二層以上の金属焼結体層とみなす。すなわち、一層の金属焼結体層において圧力損失の異なるエリアを設けて製造した場合も、本発明の技術的範囲に含まれることになる。
【００１１】
（７）前記第一金属焼結体層のろ過精度が０．５〜２０μｍ、第二金属焼結体層のろ過精度が１０〜４０μｍ、織金網層が８０〜２００ｍｅｓｈであることを特徴とする上記（１）に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
（８）前記織金網層を構成する第一織金網層のメッシュ数が８０〜２００ｍｅｓｈ、第二織金網層のメッシュ数が４０〜８０ｍｅｓｈであることを特徴とする上記（２）に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
（９）前記抄造用構造体を構成する各層が、拡散接合により接合されていることを特徴とする上記（１）乃至（８）のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
（１０）前記抄造用構造体が、経方向において無端状に接合されたことを特徴とする上記（１）乃至（９）のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体である。
【００１２】
（１１）微細繊維状セルロースシートの製造装置において、当該製造装置が微細繊維状セルロースシートの原材料となる微細繊維状セルロース懸濁液を脱水することにより湿紙を製造する脱水部と、当該湿紙を押圧するプレス部と、当該押圧された湿紙を乾燥する乾燥部とを有し、前記脱水部、プレス部及び乾燥部において上記（１０）に記載された抄造用構造体を使用することを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造装置である。
（１２）前記微細繊維状セルロースシートの製造装置において、更に微細繊維状セルロースシートを前記抄造用構造体から剥離して巻き取る際のピックアップ補助機構を有することを特徴とする上記（１１）に記載された微細繊維状セルロースシートの製造装置である。
ここでピックアップ補助機構とは、抄造用構造体から微細繊維状セルロースシートを剥離（ピックアップ）し易くする機能を有する補助機構のことである。
【００１３】
（１３）前記微細繊維状セルロースシートを巻き取る際のピックアップ補助機構が、微細繊維状セルロースシートを前記抄造用構造体から剥離する箇所にエアー噴出部材又は微細繊維状セルロースシートに面接触するロールを有することを特徴とする上記（１２）に記載された微細繊維状セルロースシートの製造装置である。
（１４）微細繊維状セルロースシートの製造装置において、前記脱水部により得られた湿紙を、前記抄造用構造体とスチールベルトとによって挟持し、プレス部及び乾燥部を搬送することを特徴とする上記（１１）乃至（１３）のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造装置である。
（１５）微細繊維状セルロースシートの製造装置において、前記脱水部により得られた湿紙を、複数の前記抄造用構造体によって挟持し、プレス部及び乾燥部を搬送することを特徴とする上記（１１）乃至（１３）のいずれか一に記載された微細繊維状セルロースシートの製造装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る抄造用構造体及び製造装置は、均一なシート表面性を有する微細繊維状セルロースシートを製造するという効果を奏する。
また本発明に係る抄造用構造体は、良好な表面性を有する金属焼結体と圧力損失の低い織金網層との積層構造を採用し、かつ、織金網層の面内流速分布のばらつきが表面近傍の金属焼結体層に及ぼす影響を低減させるという効果を奏する。
また本発明に係る抄造用構造体は、高剛性の構造体を提供する効果を奏する。
また本発明に係る抄造用構造体は、脱水速度の低い緩慢脱水とすることができ、微細繊維の捕捉性を向上させる効果も奏する。
また本発明に係る抄造用構造体は、抄造工程における脱水部、プレス部、乾燥部の全ての工程で使用することができるという効果を奏する。
さらに本発明に係る繊維状セルロースシートの製造装置を使用することによって、ピックアップ補助機構により、微細繊維状セルロースシートを巻き取る際、抄造用構造体からの剥離が容易となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体の一例を示す断面図である。
【図２】実施例１に係る抄造用構造体におけるフィルター流体解析による面内流速分布を示す解析図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される他の抄造用構造体の一例を示す断面図である。
【図４】実施例２に係る抄造用構造体におけるフィルター流体解析による面内流速分布を示す解析図である。
【図５】比較例１に係る本微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体の一例を示す断面図である。
【図６】比較例１に係る抄造用構造体におけるフィルター流体解析による面内流速分布を示す解析図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される他の抄造用構造体の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される更に他の抄造用構造体の一例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態５に係る微細繊維状セルロースシートの製造装置の一例を示す概念図である。
【図１０】本発明の実施形態６に係る他の微細繊維状セルロースシートの製造装置の一例を示す概念図である。
【図１１】本発明の実施形態７に係る更に他の微細繊維状セルロースシートの製造装置の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態の一例を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体の例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
図１は、本発明の実施形態１に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体の一例を示す断面図である。
図１に示す如く、実施形態１に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体１０は、図示しない被抄造体に接触する側（図１における上部）より、金属繊維からなる不織布の第一金属焼結体層１、金属繊維からなる不織布の第二金属焼結体層２、経線及び緯線より構成された織金網層３、の３層構造で構成されている。
【００１７】
ここで、本発明に係る抄造用構造体を使用して製造される微細繊維状セルロースシートとは、パルプ等の加工処理に用いられるセルロース繊維をナノメートルサイズまで微細化して再生成したものである。天然素材から採取できる超微細な繊維状物質により形成されるシート材である。セルロース繊維は、植物細胞壁を解きほぐし、その構成要素となる繊維を抽出することによって得られる。セルロース繊維の太さは、十数ナノメートル単位の微細さであり、従来のパルプ繊維の１０００分の１ほどの細さである。微細繊維状セルロースシートは、通常の紙と同じく折りたためるが、非常に軽量である点に特徴を有する。又、繊維が細いため、可視光線の波長よりも細かいため、光の散乱があまり発生しないため、光を透過する性質を有する。一方、微細繊維状セルロースシートは、鉄鋼材料に並ぶ強靭さを持ち、石英程度の熱膨張率の低さを持つ。更に、微細繊維状セルロースシートは、自然由来の素材から得られる点で環境負荷も比較的に少ないため、今後、様々な応用技術の進展が期待される材料である。
【００１８】
又、本発明に使用される第一金属焼結体層１及び第二金属焼結体層２は、金属を各金属の溶融点前後の温度で金属粉末又は金属繊維を焼き固めて製造された焼結体によって形成された層のことである。金属としては、タングステン、モリブデン、酸化ジルコニウム、酸化トリウム、酸化タンタル、チタン、インコネル、アルミニウム、銅、セラミックス、ステンレス、ブロンズ等、金属焼結体を形成できるものであれば、何れの金属を使用しても良い。また、原料となる金属は単一であって、合金であっても良い。かかる金属焼結体は、多結晶体であることが多いが、アモルファスが形成されることもある。
すなわち、従来の織物を構成する層は、ポリエチレンテレフタレート等の高分子樹脂材料から形成される。又は、金属材料による金網であることが多い。しかし、高分子樹脂材料で形成された織物は、圧力や温度によって変形することが知られていた。特に抄造を繰り返す事によって、織物における網目の大きさ、形が変形し、不均一になってしまうことから、経時的な劣化が大きな問題となり得る。他方、金網は、高分子樹脂材料に比較して、経時的な劣化は少ないが、脱水量が多くなると共に、通常の紙の材料であるパルプ繊維よりも、細かいセルロース繊維を支持することができないという問題も発生する。
又、高分子樹脂材料で形成された織物は、製造装置における圧力の掛かる工程、例えば、プレス部や、高温となる乾燥部において使用することができない。しかし、本発明に係る抄造用構造体は高分子樹脂材料を用いないため、脱水部のみならず、プレス部や乾燥部における工程においても使用することが可能である。これによって、従来、脱水部と、プレス部及び乾燥部において、別の部材を用いて搬送等を行うことに起因する湿紙の破断の問題を解決することができる。
【００１９】
そこで本発明は、焼結体を材料として金属焼結体層を使用している。かかる焼結体は焼き固める金属粉末又は金属繊維の密度を調整することによって、気孔率を所望の値に調整できる点も特徴である。
更に、本発明に使用される織金網層３は、脱水性の観点から４０ｍｅｓｈ〜２００ｍｅｓｈのものが好ましい。
ここで、本発明における織金網層３を使用する意義は、織金網層の圧力損失が比較的に低いためである。すなわち、本発明は、上層部に圧力損失が比較的に高い金属焼結体層を必須の構成として有するため、下層に圧力損失の異なる織金網層を組み合わせて積層することが特徴となっている。繊維状セルロースシートは、脱水部において、抄造用構造体の下側（織金網層側）から吸引装置によって吸引脱水を行う。この際、圧力損失の低い織金網層を下層側に積層することで、面内からエアーを逃がすことによって、抄造用構造体全体における高い圧力損失を調整することができる。これによって流速分布のばらつきを防止し、均一なシート表面性を有する微細繊維状セルロースシートを製造することができる。
【００２０】
又、本発明の抄造用構造体においては、前記織金網層を経線及び緯線より構成された第一織金網層と、経線及び緯線より構成された第二織金網層、の２層で構成しても良い。この場合は、抄造用構造体が４層構造となる。このような織金網層を２層構造で構成することにより、面内の圧力損失をより細かく調節することができる。
例えば、第一織金網層のメッシュ数を８０〜２００ｍｅｓｈ、第二織金網層のメッシュ数が４０〜８０ｍｅｓｈの範囲で構成することによって、流速の層間における抵抗を自然に低減することができる。
又、本発明の抄造用構造体においては、前記第一金属焼結体層のろ過精度が０．５〜２０μｍ、第二金属焼結体層のろ過精度が１０〜４０μｍ、織金網層が８０〜２００ｍｅｓｈにするのが好ましい。このような数値範囲で、各層を形成することによって、流速分布のばらつきを大幅に抑制することができる。
更に、本発明の抄造用構造体においては、前記抄造用構造体を構成する各層を拡散接合により接合するのが好ましい。ここで拡散接合とは、接合する各層の表面を互いに密着させ、真空や不活性ガス中等の制御された雰囲気中において、加圧・加熱することによって、各層の接触している箇所における原子間の拡散を利用して接合する方法である。金属焼結体層と、織金網層とは、異種金属材料であることから、融点が異なるため、溶着が難しく、仮に溶着したとしても、プレス部や乾燥部における環境変化や経時劣化によって、層間剥離が生じる危険性がある。すなわち、本発明の層間接合に拡散接合を適合することによって、異種金属の接合及び接触箇所における面接合が可能となる。
【００２１】
実施例１
上述の実施形態１に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体について、更に上限を限定した上で流体解析を行った。
実施例１に使用した不織布の第一金属焼結体層１として、以下のものを使用した。
材質：ＡＩＳＩ３１６Ｌ
厚み：０．３５ｍｍ
ろ過粒度：１．９μｍ
空間率：７３％
空気透過量（差圧２００Ｐａ時）：０．１７Ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2
抵抗係数：３．８８×１０8ｍ-1
実施例１に使用した不織布の第二金属焼結体層２として、以下のものを使用した。
材質：ＡＩＳＩ３１６Ｌ
厚み：０．５１ｍｍ
ろ過粒度：２０μｍ
空間率：８２％
空気透過量（差圧２００Ｐａ時）：２．６５Ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2
抵抗係数：２．４７×１０7ｍ-1
又、実施例１に使用した経線及び緯線より構成された織金網層３は、平織１００ｍｅｓｈである。層厚は０．２ｍｍであった。
更に、実施例１に係る抄造用構造体における各層は、拡散接合により接合されている。
【００２２】
各層の流速は、第一金属焼結体層１が０．１９６ｍ／ｓ、第二金属焼結体層２が０．１９６ｍ／ｓ、織金網層３が０．２００ｍ／ｓであった。
解析条件として、流体は水、流体密度は９９７．０ｋｇ／ｍ3、流体粘度は０．８８９９×１０-3Ｐａ・ｓ、計算領域上面の流入条件は０ＰａＧ、計算領域下面の流出条件は−０．０７２ＭＰａＧ、織金網層（３ＤＣＡＤモデル）はすべり無し条件、金属焼結体層（長方形モデル）は上記抵抗係数を有するポーラス条件、計算領域側面は自由すべり条件、計算領域（Ｘ×Ｙ×Ｚ）＝２．５４ｍｍ×２．５４ｍｍ×１１．５６ｍｍ（抄造用構造体位置：Ｚ＝７．６２ｍｍ）であった。
図２は、実施例１における解析結果である面内流速分布を表した解析図である。
図２に示す如く、図２（ａ）は、第一金属焼結体層１の上面における面内流速分布を示す。図２（ｂ）は、第一金属焼結体層１の下面における面内流速分布を示す。図２（ｃ）は、第二金属焼結体層２の中間における面内流速分布を示す。図２（ｄ）は、第二金属焼結体層２の下面における面内流速分布を示す。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｄ）より明らかなように、積層構造体の上層と下層の各層での脱水の際の流速速度をコントロールすることによって、第一金属焼結体層１における面内での流速分布のばらつきが抑制されていることがわかる。このような作用によって、本実施例１に係る抄造用構造体を抄造用部材として使用すれば、均一なシート表面性を有する微細繊維状セルロースシートを製造することができる。
すなわち、表面性の良い微細繊維状セルロースシートを形成するためには、表面性の良い金属焼結体層のみで抄造を行うことが好ましい。しかしながら、金属焼結体は圧力損失が高すぎるため、金属焼結体層単体で使用することには、別の問題が発生する。
他方、織金網は圧力損失が低く、網目が細かいものであっても、網目の空間が金属焼結体に比較して大きいため、微細繊維を捕捉することが困難である。又、織金網層は、経糸と緯糸が織り成すナックル部が存在する。そのため、脱水の際、非ナックル部に比較して、ナックル部において流速が低くなる傾向にあり、織金網の面内で脱水速度の高い箇所と低い箇所が生じ、脱水速度の高い箇所では、繊維が捕捉され難いことになる。
以上より、上層に金属焼結体層を設け、下層に圧力損失の低い織金網層を設けた２層構造体とした。
しかしながら、単なる２層構造では、後述する比較例１に示す試験結果となった。特に図６（ｃ）を参照すると、織金網層の面内における流速分布のばらつきによる影響が表層である金属焼結体層の中間層部分にまで影響を及ぼしているのが分かる。そのため、金属焼結体層におけるも面内で均一な脱水を行うことができず、結果として表面性の良好なシート形成ができなかった。
そこで、実施形態１に示す如く、金属焼結体層１，２を２層とし、織金網層３と接合した３層構造とすることによって、第一金属焼結体層１では、織金網層の影響（面内での流速分布のばらつき）を受けることなく、均一に脱水を行うことができ、表面性の均一な微細繊維状シートを形成することができる。
実施例１の流体解析結果は、以上の作用効果を証明するものである。
更に、実施例１に係る抄造用構造体は、脱水速度の低い緩慢脱水とすることができ、微細繊維の捕捉性を向上させる効果も有することになる。
【００２４】
実施形態２
図３は、本発明の実施形態２に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体の一例を示す断面図である。
図３に示す如く、実施形態２に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体２０は、図示しない被抄造体に接触する側より、金属繊維からなる不織布の第一金属焼結体層１１、金属繊維からなる不織布の第二金属焼結体層１２、経線及び緯線より構成された第一織金網層１３、経線及び緯線より構成された第二織金網層１４の４層構造で構成されている。
本実施形態２に係る抄造用構造体２０は、織金網層と金属焼結体層とを積層している。かかる構成を採用することによって、上述の実施形態１における効果を奏すると共に、構造体の剛性を更に向上させることができる。
【００２５】
実施例２
上述の実施形態２に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体についての流体解析を行った。
実施例２に使用した不織布の第一金属焼結体層１１として、以下のものを使用した。
材質：ＡＩＳＩ３１６Ｌ
厚み：０．３５ｍｍ
ろ過粒度：１．９μｍ
空間率：７３％
空気透過量（差圧２００Ｐａ時）：０．１７Ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2
抵抗係数：３．８８ラ１０8ｍ-1
【００２６】
実施例２に使用した不織布の第二金属焼結体層１２として、以下のものを使用した。
材質：ＡＩＳＩ３１６Ｌ
厚み：０．５１ｍｍ
ろ過粒度：２０μｍ
空間率：８２％
空気透過量（差圧２００Ｐａ時）：２．６５Ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2
抵抗係数：２．４７×１０7ｍ-1
又、経線及び緯線より構成された織金網層１３は、平織１００ｍｅｓｈである。層厚は、０．２ｍｍであった。更に経線及び緯線より構成された織金網層１４は、平織６０ｍｅｓｈである。層厚は、０．３４ｍｍであった。
実施例２に係る抄造用構造体における各層は、拡散接合により接合されている。
【００２７】
解析条件は、実施例１と同じである。各層の流速は、第一金属焼結体層１１が０．１９６ｍ／ｓ、第二金属焼結体層１２が０．１９６ｍ／ｓ、織金網層１３が０．２００ｍ／ｓ、織金網層１４が０．１７０ｍ／ｓであった。
図４は、実施例１における解析結果である面内流速分布を表した解析図である。
図４に示す如く、図４（ａ）は、第一金属焼結体層１１の上面における面内流速分布を示す。図４（ｂ）は、第一金属焼結体層１１の下面における面内流速分布を示す。図４（ｃ）は、第二金属焼結体層１２の中間における面内流速分布を示す。図４（ｄ）は、第二金属焼結体層１２の下面における面内流速分布を示す。
図４（ａ）〜（ｄ）より明らかなように、積層構造体の上層と下層の各層での脱水の際の流速速度をコントロールすることによって、第一金属焼結体層１における面内での流速分布のばらつきが抑制されることがわかる。このような作用によって、本実施例１に係る抄造用構造体を抄造用シートとして使用すれば、均一なシート表面性を有する微細繊維状セルロースシートを製造することができる。
【００２８】
比較例１
図５は、比較例１に係る抄造用構造体である。図５に示す如く、比較例１に係る抄造用構造体３０は、図示しない被抄造体に接触する側より、金属繊維からなる不織布の金属焼結体層２１、経線及び緯線より構成された織金網層２２の２層構造で構成されている。
比較例１に使用した不織布の金属焼結体層２１として、以下のものを使用した。
材質：ＡＩＳＩ３１６Ｌ
厚み：０．５１ｍｍ
ろ過粒度：２０μｍ
空間率：８２％
空気透過量（差圧２００Ｐａ時）：２．６５Ｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2
抵抗係数：２．４７×１０7ｍ-1
又、層厚は、０．５１ｍｍであった。又、経線及び緯線より構成された織金網層２２は、平織６０ｍｅｓｈである。層厚は、０．３４ｍｍであった。
解析条件は、実施例１と同じである。各層における流速は、金属焼結体層２１が２．７３ｍ／ｓ、織金網層２２が２．７４ｍ／ｓであった。
【００２９】
図６は、比較例１における解析結果である面内流速分布を表した解析図である。
図６に示す如く、図６（ａ）は、金属焼結体層２１の上面における面内流速分布を示す。図６（ｂ）は、金属焼結体層２１の中間における面内流速分布を示す。図６（ｃ）は、金属焼結体層２１の下面における面内流速分布を示す。
特に図６（ｂ）より明らかなように、比較例１の抄造用構造体は、金属焼結体２１の中間において、面内流速分布に不均衡が生じている。これでは脱水量に部分的な片寄りが生じてしまい、均一なシート表面性を得ることができない危険性がある。これは、金属焼結体層２１の内部で、下層になる織金網層２２の影響を受け、流速の分布に不均衡が生じていると考えられる。すなわち、面内での流速の高い部分で集中的に脱水されてしまい、均一に脱水とならず、均一な表面性を有するシート形成が困難となる。特に、金属焼結体２１における流体抵抗が低く、流速が高くなっていることが原因と考えられる。
実施例１における解析結果と比較すると、積層構造体の上層と下層の各層での脱水の際の流速速度をコントロールすることによって、面内での流速分布のばらつきが抑制されることがわかる。従って、本発明に係る抄造用構造体を抄造用シートとして使用すれば、均一なシート表面性を有する微細繊維状セルロースシートを製造することができることが分かる。
【００３０】
実施形態３
図７は、本発明の実施形態３に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体の一例を示す断面図である。以下、実施形態２と同じ部材については同じ符号を用いて説明する。
図７に示す如く、実施形態３に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体３７は、図示しない被抄造体に接触する側より、金属繊維からなる不織布の第一金属焼結体層１１、金属繊維からなる不織布の第二金属焼結体層１２、金属繊維からなる不織布の第三金属焼結体層１５、経線及び緯線より構成された織金網層３の４層構造で構成されている。
本実施形態３に係る抄造用構造体３７は、織金網層と金属焼結体層とを積層して構成されている。かかる構成を採用することによって、上述の実施形態１における効果を奏すると共に、脱水速度の低い緩慢脱水とすることができ、微細繊維の捕捉性を向上させることができる。
【００３１】
実施形態４
図８は、本発明の実施形態４に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体の一例を示す断面図である。以下、実施形態２と同じ部材については同じ符号を用いて説明する。
図８に示す如く、実施形態４に係る微細繊維状セルロースシートの製造に使用される抄造用構造体３８は、図示しない被抄造体に接触する側より、金属繊維からなる不織布の第一金属焼結体層１１、金属繊維からなる不織布の第二金属焼結体層１２、金属繊維からなる不織布の第三金属焼結体層１５、金属繊維からなる不織布の第四金属焼結体層１６、経線及び緯線より構成された織金網層３の５層構造で構成されている。
本実施形態４に係る抄造用構造体３８は、織金網層と金属焼結体層とを積層して構成されている。かかる構成を採用することによって、上述の実施形態１における効果を奏すると共に、高剛性の構造を提供し、脱水速度の低い緩慢脱水とすることができ、微細繊維の捕捉性を向上させることができる。
【００３２】
実施形態５
図９は、本発明の実施形態５に係る微細繊維状セルロースシートの製造装置の一例を示す概念図である。
図９に示す如く、本実施形態５に係る微細繊維状セルロースシートの製造装置６０は、微細繊維状セルロースシートの原材料となる微細繊維状セルロース懸濁液４０を、経方向において無端状に接合された抄造用構造体で形成された抄紙用ワイヤー４２上に搾水のために排出する。ここで、前記抄造用構造体は、本発明に係る抄造用構造体、例えば、実施形態１又は２に記載されたものを使用する。
抄紙用ワイヤー４２上の微細繊維状セルロース懸濁液４０は、脱水部４１において脱水することによって、湿紙を得る。
次に、前記脱水部４１により得られた湿紙を、上面から経方向において無端状に接合された抄造用構造体で形成された抄紙用ワイヤー４７によってプレスする。又、本製造装置６０においては、プレスロール４５と、サポートロール４６によって、抄紙用ワイヤー４２と抄紙用ワイヤー４７に押圧挟持されて、湿紙は更に搾水される。
ここで抄紙用ワイヤー４７としては、スチールベルトを使用しても良い。
次に、更に搾水された湿紙は、抄紙用ワイヤー４２によって乾燥部５０に搬送される。抄紙用ワイヤー４２上の湿紙は、ドライヤー５１によって乾燥され、微細繊維状セルロースシートが生成される。この際も湿紙の上部は、抄紙用ワイヤー４７によって、押圧されている。
巻取部６１において、抄紙用ワイヤー４２から微細繊維状セルロースシートを分離し、リールドラム６２で巻き取る。このようにして、表面平滑性に優れた微細繊維状セルロースシートを得ることができる。
【００３３】
実施形態６
図１０は、本発明の実施形態６に係る微細繊維状セルロースシートの製造装置の一例を示す概念図である。以下、実施形態９と同じ部材については同じ符号を用いて説明する。
図１０に示す如く、本実施形態６に係る微細繊維状セルロースシートの製造装置７０は、微細繊維状セルロースシートの原材料となる微細繊維状セルロース懸濁液４０を、経方向において無端状に接合された抄造用構造体で形成された抄紙用ワイヤー４２上に搾水のために排出する。ここで、前記抄造用構造体としては、本発明に係る抄造用構造体、例えば、実施形態１又は２に記載されたものを使用する。
抄紙用ワイヤー４２上の微細繊維状セルロース懸濁液４０については、脱水部４１において脱水されることによって、湿紙を得る。
次に、前記脱水部４１により得られた湿紙を、上面から経方向において無端状に接合された抄造用構造体で形成された抄紙用ワイヤー４７によってプレスする。又、本製造装置７０においては、プレスロール４５と、サポートロール４６によって、抄紙用ワイヤー４２と抄紙用ワイヤー４７に押圧挟持されて、湿紙は更に搾水される。
ここで抄紙用ワイヤー４７としては、スチールベルトを使用しても良い。
【００３４】
次に、更に搾水された湿紙は、抄紙用ワイヤー４２によって乾燥部５０に搬送される。抄紙用ワイヤー４２上の湿紙は、ドライヤー５１によって乾燥され、微細繊維状セルロースシートが生成される。この際も湿紙の上部は、抄紙用ワイヤー４７によって、押圧されている。
巻取部６１において、抄紙用ワイヤー４２から微細繊維状セルロースシートを分離し、リールドラム６２で巻き取る。この際、エアー噴出部材である空気噴射装置６５からエアーを微細繊維状セルロースシートと抄紙用ワイヤー４２との剥離箇所に吹き付けることによって、微細繊維状セルロースシートを抄紙用ワイヤー４２から容易に剥離することができる。このようにして、表面平滑性に優れた微細繊維状セルロースシートを得ることができる。
【００３５】
実施形態７
図１１は、本発明の実施形態７に係る微細繊維状セルロースシートの製造装置の一例を示す概念図である。
図１１に示す如く、本実施形態７に係る微細繊維状セルロースシートの製造装置８０は、微細繊維状セルロースシートの原材料となる微細繊維状セルロース懸濁液４０を、経方向において無端状に接合された抄造用構造体で形成された抄紙用ワイヤー４２上に搾水のために排出する。ここで、前記抄造用構造体は、本発明に係る抄造用構造体、例えば、実施形態１又は２に記載されたものを使用する。
抄紙用ワイヤー４２上の微細繊維状セルロース懸濁液４０については、脱水部４１において脱水されることによって、湿紙を得る。
次に、前記脱水部４１により得られた湿紙を、上面から経方向において無端状に接合された抄造用構造体で形成された抄紙用ワイヤー４７によってプレスする。又、本製造装置８０においては、プレスロール４５と、サポートロール４６によって、抄紙用ワイヤー４２と抄紙用ワイヤー４７に押圧挟持されて、湿紙は更に搾水される。
ここで抄紙用ワイヤー４７としては、スチールベルトを使用しても良い。
【００３６】
次に、更に搾水された湿紙は、ロール６７を微細繊維状セルロースシートの上面に面接触させることによって、巻き取りながら乾燥部５０に搬送される。抄紙用ワイヤー４２上の湿紙は、蒸気などで加熱されたロール６７と密着または圧着することによって、シート中の水分が蒸発し乾燥され、微細繊維状セルロースシートが生成される。その後、抄紙用ワイヤー４２はロール７１，７１を介して回動し、微細繊維状セルロースシート７２から分離する。本実施形態７においては、ロール６７自体がピックアップ補助機構として機能する。微細繊維状セルロースシートを抄造用構造体から剥離することが困難となる場合が想定されるが、抄造用構造体よりも高い表面性を有すロール６７と密着または圧着させることで、微細繊維状セルロースシートは抄造用構造体よりも表面性の良いロールに密着または圧着することにより、ピックアップ補助機構として機能させることが可能となる。  巻取部６１において、微細繊維状セルロースシート７２を巻き取る。この際に、板状のピックアップブレード６８をロール６７に当接させることによって、微細繊維状セルロースシートをロール６７より剥がしてリールドラム６２で巻き取る。このような機構を有することによって、微細繊維状セルロースシート７２をロール６７から剥離することができる。このような構造を採用することによって、微細繊維状セルロースシートを巻き取る際、抄造用構造体からの剥離が容易となる。
【符号の説明】
【００３７】
１，１１  不織布の第一金属焼結体層
２，１２  不織布の第二金属焼結体層
１５，１６  不織布の第三金属焼結体層
１４，１７  織金網層
３    経線及び緯線より構成された織金網層
１０，２０，３７，３８  抄造用構造体
１３  経線及び緯線より構成された第一織金網層
４０  微細繊維状セルロース懸濁液
４１  脱水部
４２  抄紙用ワイヤー
４７  抄紙用ワイヤー
５０  乾燥部
６０，７０，８０  微細繊維状セルロースシートの製造装置
【図１】
2017110327.tif 000003
【図２】
2017110327.tif 000004
【図３】
2017110327.tif 000005
【図４】
2017110327.tif 000006
【図５】
2017110327.tif 000007
【図６】
2017110327.tif 000008
【図７】
2017110327.tif 000009
【図８】
2017110327.tif 000010
【図９】
2017110327.tif 000011
【図１０】
2017110327.tif 000012
【図１１】
2017110327.tif 000013