JP2023173534A - シート製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブの厚さのばらつきを低減するシート製造装置を提供すること。【解決手段】シート製造装置１は、繊維を含む材料を供給する管４０と、管４０から供給される上記材料の移動方向を変更する供給方向変更部４２１と、供給方向変更部４２１の下流に配置され、材料の移動速度を低下させるレデューサー部４２２と、レデューサー部４２２の下流に配置され、材料を堆積させてウェブＷを形成する堆積部１０２と、を有することを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、シート製造装置に関する。

従来、繊維を堆積させたウェブからシートを製造するシート製造装置が知られていた。例えば、特許文献１には、繊維などの材料を、回転体の回転によってほぐしてから堆積させる繊維材料堆積装置が開示されている。

特開２０２０－８４３９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、ウェブの厚さのばらつきを低減することが難しいという課題があった。詳しくは、分散部の回転体の回転軸に沿う方向を回転体の幅方向とすると、回転体の幅方向の中央上方から材料が供給される。そのため、特に幅方向が広いウェブを形成する場合に、幅方向に厚さのばらつきが生じ易くなっていた。ウェブの厚さのばらつきが顕著になると、製造されるシートも厚さが不均一になって、品質を向上させることが難しくなる可能性があった。すなわち、ウェブの厚さのばらつきを低減するシート製造装置が求められていた。

シート製造装置は、繊維を含む材料を供給する供給部と、前記供給部から供給される前記材料の移動方向を変更する供給方向変更部と、前記供給方向変更部の下流に配置され、前記材料の移動速度を低下させるレデューサー部と、前記レデューサー部の下流に配置され、前記材料を堆積させてウェブを形成する堆積部と、を有することを特徴とする。

実施形態に係るシート製造装置の構成を示す模式図。 供給部材およびフォーミング部などの構成を示す斜視図。 供給部材の外観を示す側面図。 供給部材およびフォーミング部の作用を示す模式断面図。 回転部材の構成を示す斜視図。 制御部の構成を示すブロック図。 制御部による送風部の制御方法を示すフロー図。 制御部による送風部の制御方法を示すフロー図。

以下に述べる実施の形態では、乾式の処理にて形成されたウェブからシートを製造するシート製造装置を例示し、図面を参照して説明する。以下の各図においては、必要に応じて互いに直交する座標軸であるＸＹＺ軸を付し、矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を－方向とする。－Ｚ方向は鉛直方向と一致する。＋Ｚ方向を上方、－Ｚ方向を下方ということもある。

シート製造装置やウェブなどにおいて、Ｙ軸に沿う方向が幅方向であり、Ｚ軸に沿う方向が厚さ方向である。また、シート製造装置において、原料やウェブなどの搬送方向の先を下流、搬送方向を遡る側を上流ということもある。なお、図示の便宜上、各部材の大きさを実際とは異ならせている。

１．シート製造装置
図１に示すように、本実施形態に係るシート製造装置１には、上流から下流に向かって、給材部５、粗砕部１０、解繊部３０、供給部である管４０、供給部材４２、フォーミング部１００、ウェブ搬送部７０、成形部１５０、および裁断部１６０が備わる。

また、シート製造装置１は、上記各構成の稼働を統合的に制御する制御部２８を有する。シート製造装置１は、シート状の成形体であるシートＳを製造する。シートＳの厚さは、特に限定されず、コピー用紙程度の厚さから数ｃｍ以上の厚さであってもよい。本明細書において厚さとはＺ軸に沿う方向の距離である。

給材部５は粗砕部１０に原料Ｃを供給する。給材部５は、自動送り機構を備え、粗砕部１０に原料Ｃを連続的かつ自動的に投入する。原料Ｃは繊維を含む材料である。繊維を含む材料とは、例えば、紙、段ボール、パルプ、パルプシート、おがくず、かんなくず、木材、布地などである。

このような原料Ｃを後述する解繊部３０で解繊することにより、解繊物としてセルロース繊維が得られる。セルロース繊維は、木材などの植物繊維に含まれる繊維であり、炭水化物である。セルロース繊維は、シート製造装置１が製造するシートＳの主成分の１つである。シートＳに適用される繊維には、セルロース繊維の他にポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタンなどの合成繊維が含まれてもよい。環境負荷低減の観点からは、セルロース繊維などの天然物由来の繊維を用いることが好ましい。

粗砕部１０は、給材部５から供給される原料Ｃを、大気などの気中で細断する。粗砕部１０は粗砕刃１１を有する。粗砕部１０は、例えば、シュレッダーやカッターミルなどである。原料Ｃは、粗砕刃１１によって細断されて細片となる。細片の平面形状は、例えば数ｍｍ角もしくは不定形である。細片は定量給材部５０に集められる。

定量給材部５０は、細片を計量してホッパー１２へ定量供給する。定量給材部５０は、例えば振動フィーダーである。ホッパー１２に供給された細片は、管２０を介して解繊部３０の導入口３１に搬送される。

解繊部３０は、導入口３１、排出口３２、ステーター３３、ローター３４を備える。解繊部３０は、原料Ｃの細片を乾式にて解繊して、繊維を生成する。原料Ｃの細片は、後述する送風部４１の吸引気流によって、導入口３１を介して解繊部３０の内部に導入される。なお、本明細書において乾式とは、液体中で実施されずに、大気などの気中で実施されることをいう。

ステーター３３およびローター３４は、解繊部３０の内部に配置される。ステーター３３は、略円筒状の内側面を有する。ローター３４は、ステーター３３の内側面に沿って回転する。原料Ｃの細片は、ステーター３３とローター３４との間に挟まれて、これらの間に発生するせん断力によって解繊されて繊維と成る。繊維は、上記吸引気流により、解繊部３０の排出口３２から管４０内へ吸い出される。

解繊により生成された繊維は、繊維長が１．０ｍｍ以上であることが好ましい。これによれば、繊維が過度に短くならないため、シートＳの機械的強度が向上する。繊維長は、ＩＳＯ １６０６５－２：２００７に準拠した方法にて求める。

管４０は、解繊部３０の内部と供給部材４２の内部とに連通する。管４０には、混合部６０および送風部４１が設けられる。混合部６０は送風部４１の上流に配置される。管４０は、送風部４１が発生させる下流向きの気流によって、繊維を含む材料である後述する混合物を供給部材４２へ供給する。

混合部６０は、ホッパー１３，１４、供給管６１，６２、バルブ６５，６６を含む。混合部６０は、管４０の空気中を搬送されてくる繊維などの材料に対して、結合材および添加剤を混入させる。これにより混合物が生成される。

ホッパー１３は結合材を管４０内へ供給する。ホッパー１３は、供給管６１を介して管４０の内部に連通する。供給管６１において、バルブ６５はホッパー１３と管４０との間に配置される。バルブ６５は、ホッパー１３から管４０に供給される結合材の重量を調整する。バルブ６５により、繊維と結合材との混合比が調整される。結合材は、粉体として供給されてもよく、溶融されて供給されてもよい。

結合材は繊維同士を結合させる。結合材には、熱可塑性または熱硬化性を有する樹脂を用いる。樹脂としては、例えば、シェラック、松脂、ダンマル、ポリ乳酸、植物由来のポリブチレンサクシネート、植物由来のポリエチレン、カネカ社のＰＨＢＨ（登録商標）（Poly（3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate））などの天然物由来の樹脂、および公知の合成樹脂が挙げられる。結合材には、これらのうちの１種類を単独で、または２種類以上を組み合わせて用いる。環境負荷低減の観点から、結合材は天然物由来の樹脂であることが好ましい。

ホッパー１４は添加剤を管４０内へ供給する。ホッパー１４は、供給管６２を介して管４０の内部に連通する。供給管６２において、バルブ６６はホッパー１４と管４０との間に配置される。バルブ６６は、ホッパー１４から管４０に供給される添加剤の重量を調整する。バルブ６６により、繊維および結合材に対する添加剤の混合比が調整される。

添加剤としては、例えば、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集抑制剤、抗菌剤、防カビ剤、ワックス、および離型剤などが挙げられる。なお、シートＳにおいて添加剤は必須の成分ではなく、ホッパー１４や供給管６２などは省略されてもよい。また、予め添加剤を結合材と混合して、ホッパー１３から供給してもよい。

送風部４１は、例えばブロアーなどの気流発生装置である。送風部４１は、下流向きの気流により、繊維を含む材料を下流の管４０へ搬送する。送風部４１は、上記気流と共に、解繊部３０から繊維を吸引する吸引気流も発生させる。送風部４１の下流へ向かう気流は、制御部２８によって体積流量が制御される。体積流量は、例えば、送風部４１が有する送風ファンの回転数などによって変更が可能である。制御部２８による送風部４１の制御については後述する。

繊維および結合材などは、管４０内を供給部材４２へ搬送されながら混合されて混合物となる。混合物は、管４０の下流の端とフォーミング部１００とを接続する供給部材４２へ導入される。

供給部材４２は、管４０から供給された混合物の流れを整えてフォーミング部１００へと導く。供給部材４２は、フォーミング部１００の分散部１０１に接続される。供給部材４２の詳細な構成および機能については後述する。混合物は、供給部材４２から分散部１０１の内部に流入する。

フォーミング部１００は、繊維および結合材などを含む混合物を空気中で堆積させてウェブＷを形成する。ウェブＷは、Ｙ軸に沿う方向に幅広い帯状である。フォーミング部１００は、分散部１０１および堆積部１０２を有する。分散部１０１は堆積部１０２の内部に配置される。分散部１０１の内部は供給部材４２を介して管４０と連通する。堆積部１０２の下方にはウェブ搬送部７０が配置される。

分散部１０１は、回転部材１０１ａと、回転部材１０１ａを収納するドラム部１０１ｂとを含む。フォーミング部１００は、混合物を供給部材４２から分散部１０１の内部に取り込み、乾式にてウェブ搬送部７０のメッシュベルト１２２上に堆積させる。

図２および図３に示すように、供給部材４２は、＋Ｘ方向からの側面視にて略三角形状の部材である。供給部材４２は、供給方向変更部４２１、レデューサー部４２２、およびダクト部４２３を含む。管４０から供給される混合物は、流れＦ１にて供給部材４２に流入する。流れＦ１の進行方向は略－Ｘ方向である。

供給部材４２では、供給方向変更部４２１、レデューサー部４２２、およびダクト部４２３が、上流から下流に向かって上記の順番で配置される。すなわち、レデューサー部４２２は供給方向変更部４２１の下流に配置される。フォーミング部１００の堆積部１０２は、ダクト部４２３を介してレデューサー部４２２の下流に配置される。

供給方向変更部４２１は、管４０の－Ｘ方向の端部に接続される。供給方向変更部４２１は、上流側直管部４２１ａ、湾曲部４２１ｂ、および下流側直管部４２１ｃを有する。供給方向変更部４２１では、上流側直管部４２１ａ、湾曲部４２１ｂ、および下流側直管部４２１ｃが、上流から下流に向かって上記の順番で配置される。

供給方向変更部４２１は、所謂Ｌ字型配管継ぎ手であって、管４０とレデューサー部４２２とを接続する。供給方向変更部４２１において、混合物が移動する内面は、混合物の移動方向と直交する断面が円形である。供給方向変更部４２１では、管４０から供給される混合物が内面を移動する。これにより混合物の移動方向が変更される。

上流側直管部４２１ａは、ＹＺ平面に沿う断面が円形であり、長さ方向がＸ軸に沿う筒状である。上流側直管部４２１ａでは、＋Ｘ方向の端部が管４０の－Ｘ方向の端部に接続され、－Ｘ方向の端部が湾曲部４２１ｂの＋Ｘ方向の端部に連なる。ここで、供給方向変更部４２１における湾曲部４２１ｂの上流側の区間長さ、すなわち上流側直管部４２１ａのＸ軸に沿う距離を長さＬ１とする。

湾曲部４２１ｂは、＋Ｙ方向からの側面視にて円環の一部を切り取った形状を有する。湾曲部４２１ｂの内側は、混合物の移動を妨げずに移動方向を変更するために、円断面であると共に緩やかに湾曲している。湾曲部４２１ｂの－Ｚ方向の端部は下流側直管部４２１ｃに連なる。供給方向変更部４２１が湾曲部４２１ｂを有することにより、管４０からフォーミング部１００に至る配管の取り回しの自由度が向上する。なお、湾曲部４２１ｂの形状は上記に限定されない。

湾曲部４２１ｂにおいて、湾曲部４２１ｂより下流側の下流側直管部４２１ｃに接続される領域のＸＹ平面に沿う断面積ｓ２は、湾曲部４２１ｂより上流側の上流側直管部４２１ａに接続される領域のＹＺ平面に沿う断面積ｓ１の１倍以上５倍以下であることが好ましい。これにより、混合物の移動方向に沿って湾曲部４２１ｂの内径が縮小されないため、混合物の移動速度の増加が抑制される。なお、本実施形態では、断面積ｓ１と断面積ｓ２との比を１倍としている。

下流側直管部４２１ｃは、ＸＹ平面に沿う断面が円形であり、長さ方向がＺ軸に沿う筒状である。下流側直管部４２１ｃでは、＋Ｚ方向の端部が湾曲部４２１ｂの－Ｚ方向の端部に接続され、－Ｚ方向の端部がレデューサー部４２２の＋Ｚ方向の端部に連なる。ここで、湾曲部４２１ｂの下流側の区間長さ、すなわち下流側直管部４２１ｃのＺ軸に沿う距離を長さＬ２とする。

長さＬ１は、長さＬ２の６倍以上１０倍以下であることが好ましい。これによれば、湾曲部４２１ｂから下流側において、混合物の流れの乱れをさらに整えることができる。また、供給方向変更部４２１を小型化することができる。

供給方向変更部４２１において、湾曲部４２１ｂから混合物が移動する距離、すなわち長さＬ２は、湾曲部４２１ｂの内面の直径の６倍以上１０倍以下であることが好ましい。これによれば、混合物が移動する距離を確保して混合物の流れを整えることができる。また、長さＬ２を過度に長くしないことによって、供給方向変更部４２１を小型化することができる。

レデューサー部４２２は、下流側直管部４２１ｃの－Ｚ方向の端部に接続される。レデューサー部４２２は、＋Ｘ方向からの側面視にて略台形状であって、＋Ｚ方向の上底が－Ｚ方向の下底より短い。また、レデューサー部４２２は、－Ｙ方向からの側面視にて略三角形状であって、底辺が＋Ｚ方向に位置する。すなわち、レデューサー部４２２の内側は、上流から下流に向かって、Ｙ軸に沿う方向の幅が拡大し、Ｘ軸に沿う方向の幅が縮小する。上記の形状によって、レデューサー部４２２は、供給方向変更部４２１から移動してくる混合物の移動速度を低下させてダクト部４２３へ送る。

ダクト部４２３はレデューサー部４２２の下方に設けられる。ダクト部４２３は下方に向かって延在して、フォーミング部１００の分散部１０１の内部に連通する。ダクト部４２３は、＋Ｙ方向からの側面視にてＸ軸に沿う方向の幅が一定であり、＋Ｘ方向からの側面視にて下方へ向かって徐々に広がる形状を有する。これにより、ダクト部４２３において混合物は、Ｘ軸に沿う方向の幅が一定で狭く、Ｙ軸に沿う方向の幅が次第に広くなる空間を通過する。

図４に示すように、管４０から供給部材４２に流入する混合物の流れＦ１は、供給方向変更部４２１にて流れＦ２となる。流れＦ２は、湾曲部４２１ｂの内面に沿って移動方向が変更されて流れＦ３となる。すなわち、供給方向変更部４２１において、混合物の上流側の移動方向である流れＦ２と、混合物の下流側の移動方向である流れＦ３とが成す角度θは９０°以上である。これにより、混合物の移動方向を過度に曲げないことから、供給方向変更部４２１における流路抵抗の増大を抑えることができる。

流れＦ３は、レデューサー部４２２の内部の空間から、ダクト部４２３に進むことで速度が増加して流れＦ４となる。

上述したように、ダクト部４２３は、＋Ｘ方向からの側面視にて下方が広がる形状である。そのため、流れＦ４は下方に進むに連れて次第に速度が低下し、流れＦ５となる。流れＦ５は、ダクト部４２３と連通するフォーミング部１００の分散部１０１の内部へ進む。なお、図４において、流れＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５の各矢印の長短には、各流れの速度の凡その高低が反映されている。つまり、速度が高いほど矢印を長くしている。

供給部材４２の内部は、分散部１０１のドラム部１０１ｂの内部に連通する。ドラム部１０１ｂは、略柱状の部材であって、略柱状の高さ方向がＹ軸に沿う。ドラム部１０１ｂの下方は金属メッシュで形成される。該金属メッシュの網目は、混合物に含まれる繊維や結合材などを通過させる。

回転部材１０１ａは、－Ｙ方向からの側面視にて＋状の部材である。回転部材１０１ａは、後述する複数の開口部を備える複数の羽根部を含む。回転部材１０１ａは、図示を省略するが、支持部に支持されながら、モーターなどの駆動によりＹ軸に沿う回転軸Ｏを回転中心として回転する。

堆積部１０２は略箱状の部材である。堆積部１０２は、レデューサー部４２２の下流に配置される。堆積部１０２には、上面の上方に供給部材４２が配置され、上面の内側に分散部１０１が配置される。堆積部１０２の底面に相当する領域は下方に開放される。分散部１０１は、堆積部１０２内にあって、ウェブ搬送部７０のメッシュベルト１２２の上方の面と対向する。堆積部１０２は、例えば、樹脂や金属などで形成される。

図示しない混合物は、管４０から－Ｘ方向に沿う流れＦ１にて供給部材４２の内部に導入され、供給部材４２を介して分散部１０１の内部に至る。混合物は、回転する回転部材１０１ａの後述する開口部や、回転部材１０１ａとドラム部１０１ｂとの間を通過することによってほぐされる。混合物中の複数の繊維は、絡み合った状態が解かれて単体に分離されて、ドラム部１０１ｂの網目を通過する。これにより、分散部１０１は、混合物に含まれる繊維および結合材などを堆積部１０２の内部に空気中に分散させる。

混合物は、分散部１０１の内部から堆積部１０２内の空気中に放出されて、重力およびサクション機構１１０の吸引力によってメッシュベルト１２２の上方に導かれる。そのため、混合物はメッシュベルト１２２の上方の面に、後述する第１基材Ｎ１を介して堆積する。つまり、堆積部１０２は、分散された繊維を含む混合物を堆積させてウェブＷを形成する。

図５に示すように、回転部材１０１ａは、回転軸部８１、および４つの羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄを含む。回転軸部８１は、円柱状の部材であって、円柱の高さ方向がＹ軸に沿って配置される。回転軸部８１の中心軸は、回転部材１０１ａの回転軸Ｏと一致する。回転軸部８１には、－Ｙ方向からの側面視にて、回転軸部８１から放射状に羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄが取り付けられる。

以下の説明では、羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄを総称して単に羽根部８３ということもある。本実施形態の回転部材１０１ａは４つの羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄを有するが、羽根部８３の数はこれに限定されない。

羽根部８３は、略長方形の板状部材であって、各々の長辺が回転軸部８１に沿って配置される。羽根部８３は、＋Ｙ方向の端部と、－Ｙ方向の端部とが、図示しない＋状部材を介して回転軸部８１に取り付けられる。各羽根部８３の回転軸部８１側の各長辺と、回転軸部８１との間には間隙がある。羽根部８３は、例えば、樹脂や金属などで形成される。

ここで、羽根部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄは、回転軸Ｏに対して回転対称な構成である。そのため、以下の説明は羽根部８３ａについてのみ述べることとし、他の羽根部８３ｂ，８３ｃ，８３ｃ，８３ｄの説明は省略する。

羽根部８３ａには複数の開口部８４が備わる。詳しくは、複数の開口部８４は、Ｙ軸に沿う方向に４列と、回転軸Ｏから放射方向に２列と、のマトリクス状に設けられる。各開口部８４は長辺がＹ軸に沿う略長方形である。

図１に戻り、ウェブ搬送部７０は、メッシュベルト１２２およびサクション機構１１０を備える。メッシュベルト１２２は、無端ベルトであって、４つの張架ローラー１２１によって張り架けられる。

メッシュベルト１２２は、サクション機構１１０による吸引を妨げず、ウェブＷなどを保持できる強度を具備する。メッシュベルト１２２は、例えば、金属や樹脂で形成される。メッシュベルト１２２が有するメッシュの穴径は、特に限定されないが、６０μｍ以上１２５μｍ以下が望ましい。

４つの張架ローラー１２１の少なくとも１つは、図示しないモーターによって回転駆動される。メッシュベルト１２２は、張架ローラー１２１の回転によって、上方の面が下流に向かって移動する。換言すれば、メッシュベルト１２２は、図１において時計回りに回動する。メッシュベルト１２２が回動することによって、後述する第１基材Ｎ１およびウェブＷが下流へ搬送される。

ウェブ搬送部７０の－Ｘ方向には、基材供給部７１が配置される。基材供給部７１は、ロール状の第１基材Ｎ１を回転可能に支持する。第１基材Ｎ１は、基材供給部７１からメッシュベルト１２２の上方の面へ連続的に供給される。

第１基材Ｎ１は、後述する第２基材Ｎ２との間にウェブＷを挟み込む。第１基材Ｎ１および第２基材Ｎ２には、例えば、織布や不織布が適用される。第１基材Ｎ１は、サクション機構１１０の吸引を妨げない構成であることが好ましい。例えば、第１基材Ｎ１および第２基材Ｎ２には、スパンボンド法にて製造されたポリエステル長繊維不織布が適用される。

シートＳは、第１基材Ｎ１、ウェブＷ、および第２基材Ｎ２が積層されて成るため、機械的強度が向上する。なお、シートＳにおいて、第１基材Ｎ１および第２基材Ｎ２は必須の構成ではなく、どちらか一方または両方を省いてもよい。

基材供給部７１がメッシュベルト１２２へ第１基材Ｎ１を供給すると、第１基材Ｎ１はメッシュベルト１２２上を＋Ｘ方向へ搬送される。第１基材Ｎ１は、搬送されながら、上方の面に堆積部１０２から混合物が降下して堆積する。これにより、第１基材Ｎ１の上方の面にウェブＷが連続的に形成される。メッシュベルト１２２は、第１基材Ｎ１と共にウェブＷを下流へ搬送する。

サクション機構１１０は分散部１０１の下方に配置される。サクション機構１１０は、メッシュベルト１２２上への混合物の堆積を促進させる。サクション機構１１０は、メッシュベルト１２２および第１基材Ｎ１が有する複数の穴を介して、堆積部１０２内の空気を吸引する。メッシュベルト１２２および第１基材Ｎ１の複数の穴は、空気を通し、混合物に含まれる繊維や結合材などを通し難い。分散部１０１から堆積部１０２の内側に放出された混合物は、空気と共に下方に吸引される。サクション機構１１０には、ブロアーなどの公知の吸引装置が採用される。

これにより、堆積部１０２内の混合物は、重力に加えてサクション機構１１０の吸引力によって第１基材Ｎ１の上方の面に堆積してウェブＷとなる。ウェブＷは、空気を比較的に多く含み、柔らかく膨らんでいる。ウェブＷは、メッシュベルト１２２によって、第１基材Ｎ１と共に下流へ搬送される。

堆積部１０２の＋Ｘ方向には、メッシュベルト１２２の上方のウェブＷと対向する位置に、センサー部２８５が設けられる。センサー部２８５は制御部２８に含まれる。

センサー部２８５は、堆積部１０２における繊維を含む混合物の堆積状態を検出する。具体的には、センサー部２８５はウェブＷの厚さを非接触にて測定する。図示を省略するが、センサー部２８５はＹ軸に沿って複数配列される。センサー部２８５は、ウェブＷの幅方向、すなわちＹ軸に沿う方向において、複数個所のウェブＷの厚さを測定する。ウェブＷは、下流に向けて搬送されながら、センサー部２８５によって複数個所の厚さが測定される。

ここで、ウェブＷを形成する混合物は、Ｙ軸に沿う方向に比較的に長い分散部１０１で分散される。そのため、従来技術にて形成されるウェブＷでは、Ｙ軸に沿う方向に厚さのばらつきが発生し易かった。

これに対して、シート製造装置１は、上述した供給部材４２を備える。そのため、ウェブＷのＹ軸に沿う方向の厚さのばらつきを低減することができる。これに加えて、シート製造装置１では、複数のセンサー部２８５が測定したウェブＷの厚さが制御部２８にて演算される。この演算結果などから送風部４１が発生させる気流の体積流量が調節される。これらより、上記厚さのばらつきがさらに低減される。体積流量の調節の詳細については後述する。

センサー部２８５には、公知のセンサーが適用可能である。センサー部２８５は、例えば、光学式の距離センサーである。

センサー部２８５の下流に、加湿器を配置してメッシュベルト１２２上のウェブＷに水を噴霧して加湿してもよい。これにより、ウェブＷに含まれる繊維や結合材などの飛散が抑えられる。また、加湿に用いる水に水溶性の添加剤などを含ませて、加湿と並行して添加剤をウェブＷに含侵させてもよい。

ウェブ搬送部７０の下流には、ダンサーローラー１４１が配置される。ウェブＷは、最も下流側の張架ローラー１２１から剥離された後、ダンサーローラー１４１に引き込まれる。ダンサーローラー１４１は下流における加工時間を確保する。詳しくは、成形部１５０での成形はバッチ処理となる。そのため、堆積部１０２から連続的に搬送されてくるウェブＷに対して、ダンサーローラー１４１を上下に移動させて成形部１５０に到達する時間を遅延させる。

ダンサーローラー１４１の下流、かつ成形部１５０の上流には、基材供給部７２が配置される。基材供給部７２は、ロール状の第２基材Ｎ２を回転可能に支持する。第２基材Ｎ２は、基材供給部７２からウェブＷの上方の面へ連続的に供給される。これにより、ウェブＷは、下方の第１基材Ｎ１と、上方の第２基材Ｎ２とに挟まれた状態で成形部１５０に送り出される。

成形部１５０は、加熱プレス装置であって、上基板１５２および下基板１５１を備える。成形部１５０は、第１基材Ｎ１、ウェブＷ、および第２基材Ｎ２を連続帳票状のシートＳに成形する。上基板１５２および下基板１５１は、ウェブＷを間に挟んで加圧すると共に、内蔵するヒーターによって加熱する。

ウェブＷは、加圧によって上下方向から圧縮されて密度が増し、加熱により結合材が溶融して繊維の間に濡れ広がる。この状態で加熱が終了して結合材が固化すると、繊維同士が結合材によって結合される。これにより、第１基材Ｎ１、ウェブＷ、および第２基材Ｎ２の３層から成る連続帳票状のシートＳが成形される。連続帳票状のシートＳは下流の裁断部１６０へ進む。

なお、成形部１５０では、加熱プレス装置に代えて、加熱ローラーおよび加圧ローラーを用いて連続的に成形を行ってもよい。この場合には、ダンサーローラー１４１を省いてもよい。

裁断部１６０は、シートＳを連続帳票状から単票状に裁断する。図示を省略するが、裁断部１６０は縦刃と横刃とを備える。縦刃および横刃は、例えばロータリーカッターなどである。また、ロータリーカッターに代えて超音波カッターなどを用いてもよい。

縦刃は、連続帳票状のシートＳを進行方向と沿う方向に切断する。横刃は、連続帳票状のシートＳを進行方向と交差する方向に切断する。シートＳは、略矩形の単票状に加工されてトレイ１７０に収容される。以上によりシートＳが製造される。

シートＳの用途としては、例えば、緩衝材、断熱材、吸音材、および液体吸収材などが挙げられる。シートＳは、比較的に薄手のシート状であることに限定されず、板状あるいは比較的に厚手のブロック状などであってもよい。また、シートＳには二次加工によって凹凸などを形成してもよい。

図６に示すように、制御部２８は、システムバス２８０、入力部２８１、表示部２８２、演算部２８３、記憶部２８４、センサー部２８５、および送風駆動部２８６を含む。これらの構成は、システムバス２８０を介して互いに電気的に接続される。制御部２８は、例えば、シート製造装置１の主基板に設けられる。

センサー部２８５は、複数のセンサー部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅを有する。センサー部２８５は、上述した堆積部１０２におけるウェブＷの繊維の堆積状態を検出する。詳しくは、５つのセンサー部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅは、この順番にて－Ｙ方向から＋Ｙ方向へＹ軸に沿って配列される。５つのセンサー部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅの各々は、ウェブＷの対応する領域の厚さを測定する。センサー部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅが各々測定した厚さを比較することにより、ウェブＷの幅方向の厚さのばらつきが明確になる。

センサー部２８５によるウェブＷの厚さの測定は、形成されるウェブＷに対して、連続的に行われてもよく、断続的に行われてもよく、任意のタイミングで行われてもよい。なお、センサー部２８５の数は５つに限定されない。

送風駆動部２８６は送風部４１と電気的に接続される。送風駆動部２８６は送風部４１を駆動する。送風駆動部２８６を介して、送風部４１が管４０に発生させる気流の体積流量が変更される。ウェブＷの幅方向の厚さに大きなばらつきが生じた場合に、送風部４１が発生させる気流の速度、すなわち体積流量を調節して、上記ばらつきを低減することができる。

入力部２８１は、送風部４１の状態である体積流量を含むユーザー設定を受け付ける。シート製造装置１の操作者は、入力部２８１を介して、送風部４１の体積流量を任意に変更することが可能である。送風部４１が発生させる気流の体積流量は、サクション機構１１０の吸引流量未満とする。上記体積流量は、特に限定されないが、例えば１８ｍ³／分から２３ｍ³／分の範囲で変更される。

記憶部２８４は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＲＯＭには、演算部２８３が実行する各種制御プログラムなどが格納される。ＲＡＭには一時的にデータが格納される。記憶部２８４は、体積流量などに関するユーザー設定、５つのセンサー部２８５が測定したウェブＷの堆積状態、および上記送風部４１の状態が含まれるデータなどを記憶する。

演算部２８３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、シート製造装置１の全体の制御を司る。特に、演算部２８３は、記憶部２８４が記憶する上記データを演算して、送風部４１の体積流量を変更させる指示を出す。

表示部２８２は、上記データを表示して操作者に告知する。表示部２８２は、例えば液晶表示装置であり、入力部２８１と一体化されたタッチパネル方式の表示装置であってもよい。

制御部２８による送風部４１の制御方法には、大別して２つの方法がある。そのうちの第１の方法は、図７に示すように送風部４１の制御条件、すなわち体積流量の設定値の是非を操作者が判断するものである。第１の方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ７を備える。

工程Ｓ１では、５つのセンサー部２８５によって各領域のウェブＷの厚さが測定される。測定結果は、各センサー部２８５から演算部２８３に送信される。

工程Ｓ２では、演算部２８３にて、上記測定結果およびこのときの送風部４１の状態を含むデータが演算される。これにより、ウェブＷの厚さのばらつきを低減するための送風部４１の体積流量が解析、計算される。導き出された推奨される送風部４１の制御条件は、演算部２８３から表示部２８２に送信される。

演算部２８３におけるデータ演算は、初回の場合のみシート製造装置１の出荷前にＲＯＭに保存されたデータテーブルを参照して行われる。２回目以降のデータ演算は、上記データテーブル、および初回以降にＲＡＭに記憶されたデータの双方を参照して行われる。

工程Ｓ３では、表示部２８２にて、推奨される制御条件である送風部４１の体積流量が操作者に提示される。

工程Ｓ４では、操作者が推奨された制御条件の是非を判断する。操作者が推奨された制御条件を是と判断して採用する場合には、工程Ｓ６へ進む。操作者が推奨された制御条件を非と判断して修正する場合には、工程Ｓ５へ進む。

工程Ｓ５では、操作者が入力部２８１から修正した制御条件を入力する。修正した制御条件は、入力部２８１から記憶部２８４に送信される。

なお、工程Ｓ５における修正した条件は、副制御部によって自動的に入力されてもよい。詳しくは、副制御部は、例えば、パーソナルコンピューターやスマートフォンなどの情報端末に備わる。情報端末は制御部２８と情報の送受信が可能に接続される。情報端末の副制御部は副演算部および副記憶部を含む。副記憶部は、過去に操作者が修正、入力した制御条件、および制御部２８の表示部２８２が表示した表示内容を学習、記憶する。これにより、工程Ｓ５において、副制御部が過去の制御条件や表示内容から修正した制御条件を判断して、操作者に代わって自動的に制御部２８へ入力してもよい。

工程Ｓ６では、操作者が是と判断した制御条件、または修正された制御条件が記憶部２８４のＲＡＭに記憶される。

工程Ｓ７では、制御条件が反映されて、送風駆動部２８６が送風部４１を駆動して体積流量が変更される。

制御部２８による送風部４１の制御方法のうち第２の方法は、図８に示すように、送風部４１の体積流量の制御条件の是非を操作者が判断しない自動モードである。第２の方法は、工程Ｓ１１から工程Ｓ１４を備える。

工程Ｓ１１では、５つのセンサー部２８５によって各領域のウェブＷの厚さが測定される。測定結果は、各センサー部２８５から演算部２８３に送信される。

工程Ｓ１２では、演算部２８３にて、上記測定結果およびこのときの送風部４１の状態を含むデータが演算される。これにより、ウェブＷの厚さのばらつきを低減するための制御条件が解析、計算される。

このとき、演算部２８３におけるデータ演算は、初回の場合のみシート製造装置１の出荷前にＲＯＭに保存されたデータテーブルを参照して行われる。２回目以降のデータ演算は、上記データテーブル、および初回以降にＲＡＭに記憶されたデータの双方を参照して行われる。

工程Ｓ１３では、導き出された制御条件が記憶部２８４のＲＡＭに記憶される。工程Ｓ１４では、導き出された制御条件が反映されて、送風部４１の体積流量が変更される。

なお、上述した第１の方法および第２の方法は、操作者によって選択可能とする。以上により、制御部２８によって送風部４１が制御される。

本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

ウェブＷの厚さのばらつきを低減することができる。詳しくは、供給部材４２を通過することによって、混合物の移動速度が低下すると共に、混合物の移動方向が分散して偏りが生じ難くなる。これにより、堆積部１０２にて混合物が比較的均一に堆積する。すなわち、ウェブＷの厚さのばらつきを低減するシート製造装置１を提供することができる。

ユーザー設定、混合物の堆積状態に応じて、送風部４１の状態である送風ファンの回転数などが適切な条件に変更される。これによって、混合物の移動する速度がきめ細やかに調節されるため、堆積する混合物の偏りをよりいっそう抑制することができる。表示部２８２の表示を参照してユーザー設定を入力することが可能となるため、ユーザーの利便性が向上する。

１…シート製造装置、２８…制御部、４０…供給部としての管、４１…送風部、１０２…堆積部、２８１…入力部、２８２…表示部、２８３…演算部、２８４…記憶部、２８５，２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ，２８５ｄ，２８５ｅ…センサー部、２８６…送風駆動部、４２１…供給方向変更部、４２１ｂ…湾曲部、４２２…レデューサー部、４２３…ダクト部、Ｗ…ウェブ。

Claims (6)

1. 繊維を含む材料を供給する供給部と、
   前記供給部から供給される前記材料の移動方向を変更する供給方向変更部と、
   前記供給方向変更部の下流に配置され、前記材料の移動速度を低下させるレデューサー部と、
   前記レデューサー部の下流に配置され、前記材料を堆積させてウェブを形成する堆積部と、を有することを特徴とするシート製造装置。
2. 前記供給方向変更部は、湾曲部を有し、
   前記供給方向変更部の前記材料が移動する内面において、前記湾曲部より下流側の断面積は、前記湾曲部より上流側の断面積の１倍以上５倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載のシート製造装置。
3. 前記供給方向変更部において、前記上流側の前記移動方向と前記下流側の前記移動方向とが成す角度は９０°以上であることを特徴とする、請求項２に記載のシート製造装置。
4. 前記供給方向変更部において、前記上流側の区間長さは、前記下流側の区間長さの６倍以上１０倍以下であることを特徴とする、請求項２に記載のシート製造装置。
5. 前記供給方向変更部の前記内面は、円形であって、
   前記供給方向変更部において、前記湾曲部から前記材料が移動する距離は、前記内面の直径の６倍以上１０倍以下であることを特徴とする、請求項２に記載のシート製造装置。
6. 制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記堆積部における前記繊維の堆積状態を検出するセンサー部と、
   前記材料を下流へ搬送する送風部を駆動する送風駆動部と、
   前記送風部の状態を含むユーザー設定を受け付ける入力部と、
   前記ユーザー設定、前記堆積状態、および前記送風部の状態が含まれるデータを記憶する記憶部と、
   前記記憶部が記憶する前記データを演算して、前記送風部の状態を変更させる指示を出す演算部と、
   前記データを表示する表示部と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシート製造装置。

Images