JP6418309B2 - シート製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート製造装置に関する。

従来、紙を粉砕して解繊する乾式解繊部と、乾式解繊部で解繊された解繊物を搬送する第１搬送部と、第１搬送部で搬送された解繊物を気流分級して脱墨する分級部と、分級部で脱墨された解繊物を搬送する第２搬送部と、第２搬送部で搬送された解繊物で紙を成形する紙成形部と、を有する紙再生装置が知られている。当該紙再生装置では、分級部（サイクロン）と紙成形部のフォーミングドラムとが第２搬送部の第２搬送管で接続されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１４４８１９号公報

しかしながら、上記紙再生装置では、サイクロンからフォーミングドラムに解繊物を搬送する際、サイクロンとフォーミングドラムとを接続する第２搬送管の一部に水平部分があるため、その水平部分においてサイクロンの気流の勢いが徐々に弱まってしまい、水平部分に解繊物が滞留して、フォーミングドラムへの解繊物の供給が滞ってしまう、という課題があった。

本発明は、上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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかるシート製造装置は、繊維を含む材料を複数の開口を通過させて選別する選別部と、前記開口を通過した通過物を用いてシートを成形する成形部と、を備え、前記繊維を含む材料が前記選別部に供給されるシート製造装置であって、前記選別部は、円筒体で構成され、前記円筒体の外周部に前記複数の開口が開口し、前記円筒体の中心軸回りに回転するドラム部と、前記ドラム部の内側に、前記ドラム部の内周部から離間して配置され、前記ドラム部の回転に関わらず姿勢が固定された固定部材を有し、前記固定部材は、前記中心軸に沿った板状をなし、前記ドラム部が回転した際に、前記ドラム部の内周部に付着した前記繊維を含む材料を剥がすよう構成されていることを特徴とする。
また、上記シート製造装置は、導入された導入物を気流により分級する分級部と、前記分級部により分級された繊維を含む分級物を複数の開口を通過させて選別する選別部と、前記開口を通過した通過物を用いてシートを成形する成形部と、を有し、前記分級物は前記分級部から出る前記気流により前記選別部に供給されることを特徴とする。

この構成によれば、分級部は気流により導入物を分級する。そして、分級された分級物はその気流のうちで分級部から出る気流により選別部に供給される。これにより、分級部から選別部において分級物が途中で滞留することなく、分級物を効率よく搬送させることができる。また、分級部から選別部への分級物の供給搬送においてブロアー等の送風機を別途設置する必要がないため、分級物に含まれる繊維が絡み合うことがない。さらに、装置構成を簡略化させることができる。

また、上記シート製造装置では、前記選別部は回転することにより前記分級物を前記開口を通過させ、前記分級部内の気流により前記選別部に供給される前記分級物の回転方向と、前記選別部の回転方向とが、同じ方向であることを特徴とする。

この構成によれば、分級部による分級物の回転方向と選別部の回転方向とが同じなので、分級部から選別部に分級物が投入される際、既に分級物が投入されている選別部の内部に円滑に合流させることができる。

また、上記シート製造装置では、前記分級部は前記選別部よりも鉛直方向における上方に位置し、前記分級部と前記選別部とが、常に鉛直方向における下方に向かう管路で接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、分級部は選別部よりも鉛直方向における上方に位置している。この場合、分級部の全体が選別部の全体より上方にある必要はなく、分級部の一部が選別部の全体よりも上方にあればよい。分級部と選別部とが、分級部から選別部に対して常に鉛直方向における下方に向かう管路で接続されているので、気流に加えて、搬送される分級物に重力が付与され、選別部に向けて分級物が供給されやすい。そのため、分級部から選別部において分級物が途中で滞留することなく、分級物を効率よく搬送させることができる。

また、上記シート製造装置では、前記分級部と前記選別部とが、管路を介さずに直結されていることを特徴とする。

この構成によれば、分級部と選別部とが直結されているため、搬送される分級物に対して確実に気流が作用され、分級物が途中で止まることがなく、確実に分級部を選別部に供給することができる。

また、上記シート製造装置は、前記分級部は円筒または円錐部を有し、前記円筒または円錐部の仮想中心線は鉛直方向に対し傾斜していることを特徴とする。

この構成によれば、選別部に対して分級部を傾斜することで、容易に直結しやすくすることができる。

［適用例２］上記適用例にかかるシート製造装置では、前記選別部は回転することで前記繊維を含む材料が前記開口を通過し、前記選別部の回転中心軸は水平方向であることを特徴とする。

この構成によれば、選別部の回転中心軸が水平のため、選別部の中の分級物の偏りを防止することができる。
［適用例３］上記適用例にかかるシート製造装置では、前記選別部は、前記繊維を含む材料のうち、前記開口を通過しなかった残留物を前記ドラム部から排出する排出部と、前記ドラム部の内側に配置され、前記排出部に前記残留物を誘導する誘導部とを有することを特徴とする。

シート製造装置の構成を示す概略図。 分級部及び選別部の構成を示す詳細図。 ドラム部の構成を示す概略図。 選別部の構成を示す概略図。 選別部の構成を示す概略図。 選別部の構成を示す概略図。 シート製造装置の動作方法を示す説明図。 変形例にかかる分級部及び選別部の構成を示す詳細図。 変形例にかかる分級部の構成を示す概略部。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。また、鉛直方向における上方、下方や上側、下側は鉛直方向に沿う方向における上方、下方や上側、下側を示す。なお、鉛直方向における上方は鉛直方向と逆方向である。単に上方、下方や上側、下側という記載の場合も鉛直方向における上方、下方や上側、下側を示す。

まず、シート製造装置の構成について説明する。シート製造装置は、例えば、純パルプシートや古紙などの原料（被解繊物）Ｐｕを新たなシートＰｒに成形する技術に基づくものである。シート製造装置は、導入された導入物を気流により分級する分級部と、分級部により分級された繊維を含む分級物を複数の開口を通過させて選別する選別部と、開口を通過した通過物を用いてシートを成形する成形部と、を有し、分級部は選別部よりも鉛直方向における上側に位置し、分級物は気流により選別部に供給されるものである。以下、具体的にシート製造装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態にかかるシート製造装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態のシート製造装置１は、供給部１０と、粗砕部２０と、解繊部３０と、分級部４０と、選別部５０と、添加物投入部６０と、分散部７０と、搬送部１００と、切断部１１０及び成形部２００等を備えている。そして、これらの部材を制御する制御部を備えている。

供給部１０は、粗砕部２０に古紙Ｐｕを供給するものである。供給部１０は、例えば、複数枚の古紙Ｐｕを重ねて貯めておくトレー１１と、トレー１１中の古紙Ｐｕを粗砕部２０に連続して投入可能な自動送り機構１２等を備えている。シート製造装置１に供給する古紙Ｐｕとしては、例えば、オフィスで現在主流となっているＡ４サイズの用紙等である。

粗砕部２０は、供給された古紙Ｐｕを数センチメートル角の紙片に裁断するものである。粗砕部２０では、粗砕刃２１を備え、通常のシュレッダーの刃の切断幅を広げたような装置を構成している。これにより、供給された古紙Ｐｕを容易に紙片に裁断することができる。そして、分断された粗砕紙は、配管２０１を介して解繊部３０に供給される。

解繊部３０は、回転する回転刃（図示せず）を備え、粗砕部２０から供給された粗砕紙を繊維状に解きほぐす解繊を行うものである。なお、本実施形態の解繊部３０は、空気中で乾式で解繊を行うものである。解繊部３０の解繊処理により、印刷されたインクやトナー、にじみ防止材等の紙への塗工材料等は、数十μｍ以下の粒（以下、「インク粒」という）となって繊維と分離する。従って、解繊部３０から出る解繊物は、紙片の解繊により得られる繊維とインク粒である。そして、回転刃の回転によって気流が発生する機構となっており、配管２０２を介して解繊された繊維はこの気流に乗って分級部４０に搬送される。なお、風発生機構を備えていない乾式の解繊部３０を用いる場合には、粗砕部２０から解繊部３０に向けて気流を発生させる気流発生装置を別途設けるようにすればよい。

分級部４０は、導入された導入物を気流により分級するものである。本実施形態では、導入物としての解繊物をインク粒と繊維とに分級する。分級部４０は、例えば、サイクロンを適用することにより、搬送された繊維をインク粒と脱墨繊維（脱墨解繊物）とに気流分級することができる。なお、サイクロンに替えて他の種類の気流式分級器を利用してもよい。この場合、サイクロン以外の気流式分級器としては、例えば、エルボージェットやエディクラシファイヤー等が用いられる。気流式分級器は旋回気流を発生させ、解繊物のサイズと密度により受ける遠心力の差によって分離、分級するもので、気流の速度、遠心力の調整により、分級点を調整することができる。これにより比較的小さく密度の低いインク粒と、インク粒より大きく密度の高い繊維とに分けられる。繊維からインク粒を除去することを脱墨と言う。

本実施形態の分級部４０は、解繊部３０から導入される導入口４０ａと、導入口４０ａが接線方向についた筒部４１と、筒部４１の下部に続く円錐部４２と、円錐部４２の下部に設けられる下部取出口４０ｂと、筒部４１の上部中央に設けられる微粉排出のための上部排気口４０ｃとから構成される。円錐部４２は鉛直方向における下方に向かって径が小さくなる。

分級処理において、分級部４０の導入口４０ａから導入された解繊物をのせた気流は、筒部４１、円錐部４２で円周運動に変わり、遠心力がかかり分級される。そして、インク粒より大きく密度の高い繊維は下部取出口４０ｂへ移動し、比較的小さく密度の低いインク粒は空気とともに微粉として上部排気口４０ｃへ導出され、脱墨が進行する。そして、分級部４０の上部排気口４０ｃからインク粒が多量に含まれた短繊維混合物が排出される。そして、排出されたインク粒が多量に含まれる短繊維混合物は、分級部４０の上部排気口４０ｃに接続された配管２０６を介して受け部８０に回収される。一方、分級部４０の下部取出口４０ｂから配管２０３を介して分級された繊維を含む分級物が選別部５０に向けて搬送される。なお、分級部４０の上部排気口４０ｃや配管２０６等に、上部排気口４０ｃから短繊維混合物を効率よく吸引するための吸引部等を配置してもよい。

選別部５０は、分級部４０により分級された繊維を含む分級物を複数の開口３１１（図２参照）から通過させて選別するものである。さらに、具体的には、分級部４０により分級された繊維を含む分級物を、開口３１１を通過する通過物と、開口３１１を通過しない残留物と、に選別するものである。本実施形態の選別部５０では、分級物を回転運動により空気中で分散させる機構を備えている。そして、選別部５０の選別により開口３１１を通過した通過物は、ホッパー部５６で受けてから配管２０４を介して分散部７０に搬送される。一方、選別部５０の選別により開口３１１を通過しなかった残留物は、送り路としての配管２０５を介して再び被解繊物として解繊部３０に戻される。これにより、残留物は廃棄されずに再使用（再利用）される。

選別部５０の選別により開口３１１を通過した通過物は配管２０４を介して分散部７０に搬送される。配管２０４における選別部５０と分散部７０との間には、搬送される通過物に対して樹脂（例えば、融着樹脂あるいは熱硬化性樹脂）等の添加物を添加する添加物投入部６０が設けられている。なお、添加物としては、融着樹脂の他、例えば、難燃剤、白色度向上剤、シート力増強剤やサイズ剤等を投入することも可能である。これらの添加物は、添加物貯留部６１に貯留され、図示しない投入機構によって投入口６２から投入される。

分散部７０は、配管２０４から投入された繊維を含む通過物と樹脂とを含む材料を用いてウエブを形成するものである。分散部７０は、繊維を空気中に均一に分散させる機構と、分散された繊維をメッシュベルト７３上に堆積する機構を有している。

まず、繊維を空気中に均一に分散させる機構として、分散部７０には、繊維及び樹脂が内部に投入されるフォーミングドラム７１が配置されている。そして、フォーミングドラム７１を回転駆動させることにより通過物（繊維）中に樹脂（添加剤）を均一に混ぜることができる。フォーミングドラム７１には複数の小孔を有するスクリーンが設けられている。そして、フォーミングドラム７１を回転駆動させて、通過物（繊維）中に樹脂（添加剤）を均一に混ぜるとともに、小孔を通過した繊維や繊維と樹脂の混合物を空気中に均一に分散させることができる。

フォーミングドラム７１の下方には、張架ローラー７２によって張架されるメッシュが形成されているエンドレスのメッシュベルト７３が配されている。そして、張架ローラー７２のうちの少なくとも１つが自転することで、このメッシュベルト７３が一方向に移動するようになっている。

また、フォーミングドラム７１の鉛直方向における下方には、メッシュベルト７３を介して、鉛直方向における下方に向けた気流を発生させる吸引部としてのサクション装置７５が設けられている。サクション装置７５によって、空気中に分散された繊維をメッシュベルト７３上に吸引することができる。

そして、フォーミングドラム７１の小孔スクリーンを通過した繊維等は、サクション装置７５による吸引力によって、メッシュベルト７３上に堆積される。このとき、メッシュベルト７３を一方向に移動させることにより、繊維と樹脂を含み長尺状に堆積させたウエブＷを形成することができる。フォーミングドラム７１からの分散とメッシュベルト７３の移動を連続的に行うことで、帯状の連続したウエブＷが成形される。なお、メッシュベルト７３は金属製でも、樹脂製でも、不織布でもよく、繊維が堆積でき、気流を通過させることができれば、どのようなものでもあってもよい。なお、メッシュベルト７３のメッシュの穴径が大きすぎるとメッシュの間に繊維が入り込み、ウエブ（シート）を成形したときの凸凹になり、一方、メッシュの穴径が小さすぎると、サクション装置７５による安定した気流を形成しづらい。このため、メッシュの穴径は適宜調整することが好ましい。サクション装置７５はメッシュベルト７３の下に所望のサイズの窓を開けた密閉箱を形成し、窓以外から空気を吸引し箱内を外気より負圧にすることで構成できる。なお、本実施形態にかかるウエブＷとは、繊維と樹脂とを含む物体の構成形態を言う。従って、ウエブＷの加熱時や加圧時や切断時や搬送時等において寸法等の形態が変化した場合であってもウエブＷとして示している。

メッシュベルト７３上に成形されたウエブＷは、搬送部１００によって搬送される。本実施形態の搬送部１００は、メッシュベルト７３から最終的にシートＰｒ（ウエブＷ）としてスタッカー１６０に投入されるまでの間のウエブＷの搬送過程を示している。従って、メッシュベルト７３の他、各種ローラー等は搬送部１００の一部として機能する。搬送部としては、搬送ベルトや搬送ローラーなどの少なくとも一つがあればよい。具体的には、まず、搬送部１００の一部であるメッシュベルト７３上に成形されたウエブＷは、メッシュベルト７３の回転移動により、搬送方向（図中の矢印）に従って搬送される。なお、本実施形態では、分散部７０と搬送部１００とにはウエブＷを用いてシートＰｒを成形する成形部２００が含まれている。

ウエブＷの搬送方向における分散部７０の下流側に加圧部が配置されている。なお、本実施形態の加圧部は、ウエブＷを加圧するローラー１４１を有する加圧部１４０である。メッシュベルト７３とローラー１４１との間にウエブＷを通過させることにより、ウエブＷを加圧することができる。これにより、ウエブＷの強度を向上させることができる。

ウエブＷの搬送方向における加圧部１４０よりも下流側には、切断部前ローラー１２０が配置されている。切断部前ローラー１２０は、一対のローラー１２１で構成されている。一対のローラー１２１のうち、一方が駆動制御ローラーであり、他方が従動ローラーである。

また、切断部前ローラー１２０を回転させる駆動伝達部にはワンウエイクラッチが用いられている。ワンウエイクラッチは、一方の方向のみに回転力を伝達するクラッチ機構を有し、逆方向に対して空転するように構成されている。これにより、切断部後ローラー１２５と切断部前ローラー１２０との速度差でウエブＷに過度のテンションがかけられた際、切断部前ローラー１２０側で空転するため、ウエブＷへのテンションが抑制され、ウエブＷが引きちぎられることを防止できる。

ウエブＷの搬送方向における切断部前ローラー１２０の下流側には、搬送されるウエブＷの搬送方向と交差する方向にウエブＷを切断する切断部１１０が配置されている。切断部１１０は、カッターを備え、連続状のウエブＷを所定の長さに設定された切断位置に従って枚葉状（シート状）に切断する。切断部１１０は、例えば、ロータリーカッターを適用することができる。これによれば、ウエブＷを搬送させながら切断が可能となる。従って、切断時にウエブＷの搬送を停止させないので、製造効率を向上させることができる。なお、切断部１１０は、ロータリーカッターの他、各種カッターを適用してもよい。

切断部１１０よりウエブＷの搬送方向の下流側には、切断部後ローラー１２５が配置されている。切断部後ローラー１２５は、一対のローラー１２６で構成されている。一対のローラー１２６のうち、一方が駆動制御ローラーであり、他方が従動ローラーである。

本実施形態では、切断部前ローラー１２０と切断部後ローラー１２５との速度差によってウエブＷにテンションをかけることができる。そして、ウエブＷにテンションをかけた状態で切断部１１０を駆動してウエブＷを切断するように構成されている。

切断部後ローラー１２５よりもウエブＷの搬送方向の下流側に、加熱加圧部１５０を構成する一対の加熱加圧ローラー１５１が配置されている。当該加熱加圧部１５０は、ウエブＷに含まれる繊維同士を樹脂を介して結着（定着）させるものである。加熱加圧ローラー１５１の回転軸中心部にはヒーター等の加熱部材が設けられており、当該一対の加熱加圧ローラー１５１間にウエブＷを通過させることにより、搬送されるウエブＷが加熱加圧される。そして、ウエブＷは一対の加熱加圧ローラー１５１によって加熱加圧されることで、樹脂が溶けて繊維と絡みやすくなるとともに繊維間隔が短くなり繊維間の接触点が増加する。これにより、密度が高まってウエブＷとしての強度が向上する。

加熱加圧部１５０よりもウエブＷの搬送方向の下流側に、ウエブＷの搬送方向に沿ってウエブＷを切断する後切断部１３０が配置されている。後切断部１３０は、カッターを備え、ウエブＷの搬送方向における所定の切断位置に従って切断する。これにより、所望するサイズのシートＰｒ（ウエブＷ）が成形される。そして、切断されたシートＰｒ（ウエブＷ）はスタッカー１６０等に積載される。

なお、上記実施形態にかかるシートとは、古紙や純パルプなどの繊維を含むものを原料とし、シート状にしたものを主に言う。しかし、そのようなものに限らず、ボード状やウエブ状（や凸凹を有する形状で）あってもよい。また、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。本願においてシートとは、紙と不織布に分かれる。紙は、薄いシート状に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、ケント紙などを含む。不織布は紙より厚いものや低強度のもので、不織布、繊維ボード、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、マットなどを含む。

また、上記本実施形態において古紙とは、主に印刷された紙を指すが、紙として成形されたものを原料とするのであれば使用したか否かに関わらず古紙とみなす。

次に、分級部及び選別部の構成について詳細に説明する。図２は、分級部及び選別部の構成を示す詳細図であり、図３は、ドラム部の構成を示す概略図であり、図４から図６は選別部の構成を示す概略図である。なお、図６は図２における選別部を図２の上側から見た図である。

分級部４０は、選別部５０よりも鉛直方向における上方に位置し、分級物は気流により選別部５０に供給されるように構成されている。本実施形態では、図２に示すように、分級部４０の一部が、選別部５０の全体よりも上方に位置している。具体的には、分級部４０の円錐部４２の最下部の位置は、選別部５０の材料供給口５６０よりも上方に位置している。このようにすれば、上方に配置された分級部４０から下方に配置された選別部５０に向けて気流と重力との作用により効率よく分級物を搬送することができる。また、本実施形態では、分級部４０と選別部５０とが、常に鉛直方向における下方に向かう管路としての配管２０３で接続されている。配管２０３は、湾曲した管路である。これにより、分級部４０における搬送方向Ｔ１と選別部５０の供給方向は異なるが、つなぎあわせることができる。また、配管２０３は常に鉛直方向における下方に向かっているため、配管２０３において分級物が滞留することがなく、円滑に分級部４０から選別部５０に搬送される。なお、配管２０３は湾曲せずに、常に下方に向かう直線路であってもよい。

ここで、選別部５０の詳細な構成について説明する。図２に示すように、選別部５０は、円筒部としてのドラム部３００とハウジング部４００等を備えている。

ドラム部３００には、図３に示すように、少なくとも繊維を含む材料が空気中で通過する複数の開口３１１を有する開口部３１０と、開口３１１を有しない筒状部３１５とを有している。開口部３１０と筒状部３１５は溶接やネジなどで締結され、一体的に回転する。ドラム部３００は、均一の厚みを有するステンレス鋼等の金属板を用いて筒型に形成されており、その両端には開放口３０６が設けられている。

開口部３１０は、複数の開口３１１（パンチングメタル）が設けられている。当該開口３１１から分散された繊維を含む材料が通過するように構成され、繊維を含む材料の大きさ、種類等により開口３１１の大きさや形成領域等が適宜設定されている。なお、開口部３１０は、パンチングメタルに限定されず、金網材であってもよい。複数の開口３１１の大きさ（面積）は同じで、それぞれが等間隔で配置されている。これにより、開口３１１を通過した材料は均一な厚み、密度でメッシュベルト７３上に堆積する。また、開口３１１を通過する際に、絡みあった繊維はほぐされる。筒状部３１５は、開口３１１等を有しない部分であり、ハウジング部４００と接する部分である。

ハウジング部４００は、図２に示すように、枠体４０１を有し、ドラム部３００の開口部３１０が枠体４０１の内側に来るように、ハウジング部４００がドラム部３００の一部を囲っている。つまり、ハウジング部４００の内側の空間内にドラム部３００の開口部３１０が位置している。そして、ハウジング部４００と筒状部３１５とが接している。本実施形態では、図３に示すように、ドラム部３００は、回転中心軸Ｒの延在方向に沿って、筒状部３１５ａ、開口部３１０、筒状部３１５ｂを有している。また、ハウジング部４００は、図２に示すように、筒状部３１５ａ，３１５ｂにおける回転中心軸Ｒから離れる側の表面（円筒面）Ｓ１と接している。このように、ハウジング部４００と筒状部３１５ａ，３１５ｂとが接することにより、開口３１１から通過した繊維を含む材料等をハウジング部４００の内部から外側への拡散を抑制することができる。また、ドラム部３００の回転軸方向Ｒにおいてドラム部３００の内側にハウジング部４００が配置されるため、ドラム部３００の回転軸方向Ｒにおけるドラム部３００の幅寸法よりも、ハウジング部４００の幅寸法の方を短くする構成を得ることが可能となり、装置構成を小型にすることができる。なお、ハウジング部４００の下方は、ホッパー部５６が設けられている。なお、本実施形態では、選別部５０のドラム部３００が回転することで分級物が開口３１１を通過する。そして、ドラム部３００の回転中心軸Ｒは水平方向である。

また、分級部４０内の気流により選別部５０に供給される分級物の回転方向と、選別部５０の回転方向とが、同じ方向である。具体的には、図２に示すように、分級部４０から選別部５０内に搬送される分級物の搬送方向Ｔ１において、分級物が同一方向にのみ回転しながら搬送される。すなわち、分級部４０における気流の発生方向と選別部５０のドラム部３００の回転方向とが一致するように構成されている。

ハウジング部４００は、パイルシール部４１０を有し、筒状部３１５の表面Ｓ１とパイルシール部４１０とが接している。パイルシール部４１０は、例えば、ベース部と、ベース部の一方面側に密に植えつけられた複数の繊維とで構成されたものである。パイルシール部は、ドラム部３００の開口３１１から通過した繊維が通過できない程度に密に複数の繊維が植えつけられている。そして、パイルシール部４１０のベース部の他方面とハウジング部４００の枠体接合面４０１ａとが接合され、パイルシール部４１０の繊維の先端部が筒状部３１５の表面Ｓ１に接するように構成されている。パイルシール部４１０が接する筒状部３１５の表面Ｓ１は開口はない。また、少なくともパイルシール部４１０が接する表面Ｓ１は凸凹も無いのが望ましい。これにより、ハウジング部４００の枠体４０１とドラム部３００の筒状部３１５との隙間がパイルシール部４１０によってほぼ塞がれる。従って、ドラム部３００の開口３１１から通過した繊維を含む材料等をハウジング部４００の内部に留め、ハウジング部４００の外側への排出を抑制することができる。また、ドラム部３００は回転中心軸Ｒ回りに回転した際、筒状部３１５とパイルシール部４１０との摺動部における摩耗が抑制され、ドラム部３００への回転負荷を低減することができる。なお、パイルシール部４１０の繊維の長さは、ハウジング部４００の枠体４０１とドラム部３００の筒状部３１５との間隔よりも長くなるように設定する。パイルシール部４１０が確実に筒状部３１５に接するためである。

また、本実施形態の選別部５０では、図２及び図４に示すように、ドラム部３００における回転中心軸Ｒの延接方向の両端には、回転しない２つの側部５００（５００ａ，５００ｂ）を有している。そして、本実施形態の選別部５０では、一方の側部５００ａに備えられ、ドラム部３００に材料を導入する導入部５４０と、他方の側部５００ｂに備えられ、導入部５４０よりも鉛直方向における下方側に位置し、開口３１１を通過しなかった材料である残留物を排出する排出部５５０と、を備えている。なお、ドラム部３００は図示しない支持部により回転可能に支持されている。

側部５００ａ、５００ｂは筒状部３１５ａ、３１５ｂの外側に固定のフランジ部５０１、５０３を有し、筒状部３１５とフランジ部５０１、５０３とは第２パイルシール部５１０を介して接している。側部５００ａ、５００ｂは、図示しない外部フレームに固定されている。側部５００ａには、繊維を含む材料をドラム部３００内部に供給するための導入部５４０の一部を構成する材料供給口５６０が設けられている。側部５００ｂには、開口３１１を通過しなかった材料である残留物を排出する排出部５５０の一部を構成する材料排出口５６１が設けられている。材料供給口５６０の配置位置は、回転中心軸Ｒと同じ中央部、或いは、回転中心軸Ｒよりも鉛直方向における上側に離間して配置されている。なお、本実施形態では、図４に示すように、材料供給口５６０の配置位置は、回転中心軸Ｒと同じ位置、すなわち、材料供給口５６０の中心が回転中心軸Ｒと同じ位置である。選別部５０のドラム部３００内の材料は下方に溜まるので、材料供給口５６０を回転中心軸Ｒと同じ位置に配置することにより、ドラム部３００の側部５００ａのほぼ真ん中から材料が供給される。すなわち、材料が溜まっていない（密度の低い）空間に供給されるので、材料同士の衝突が低減され、円滑に材料を供給することができる。

第２パイルシール部５１０は、例えば、ベース部と、ベース部の一方面側に密に植えつけられた繊維とで構成されたものである。そして、本実施形態では、第２パイルシール部５１０のベース部の他方面とフランジ部５０１，５０３の表面５０１ａ５０３ａとが接合され、第２パイルシール部５１０の繊維の先端部が筒状部３１５の表面Ｓ１に接するように構成されている。これにより、フランジ部５０１，５０３とドラム部３００の筒状部３１５との隙間が第２パイルシール部５１０によってほぼ塞がれる。従って、ドラム部３００の繊維を含む材料等をドラム部３００の筒状部３１５とフランジ部５０１、５０３との隙間から排出されることを抑制することができる。また、ドラム部３００は側部５００に対して回転中心軸Ｒ回りに回転するため、側部５００と筒状部３１５との摺動部に第２パイルシール部５１０を用いることにより側部５００と筒状部３１５との摩擦の発生が抑制され、ドラム部３００への回転負荷を低減することができる。なお、第２パイルシール部５１０の繊維の長さは、フランジ部５０１，５０３とドラム部３００の筒状部３１５との間隔よりも長くなるように設定する。第２パイルシール部５１０が確実に筒状部３１５に接するためである。

また、選別部には、図２及び図４から図６に示すように、ドラム部３００内に固定部材６００が固定して配置されている。固定部材６００は、図５に示すように、ドラム部３００内において、回転中心軸Ｒよりも鉛直方向における上側に離間して固定して配置されている。当該固定部材６００は、回転するドラム部３００とともに移動する材料と接触する部材である。回転中心軸Ｒの延設方向において、固定部材６００は開口部３１０よりも大きく、ドラム部３００よりも小さい。そのため、固定部材６００は、少なくとも開口部３１０とともに移動する材料と接触する。

そして、図５に示すように、固定部材６００は２つの側部５００ａ，５００ｂに固定されている。本実施形態では、固定部材６００と筒状部３１５の裏面Ｓ２との間に隙間（空間）６６０を設けた状態で、固定部材６００と各側部５００ａ，５００ｂとが固定具６１０で接続固定されている。つまり、固定部材６００はドラム部３００とは離間して配置されている。これにより、ドラム部３００は回転するが、固定部材６００、側部５００ａ，５００ｂは回転しないように固定されている。また、固定具６１０は、固定部材６００から固定部材６００の長手方向に延びて各側部５００ａ，５００ｂに接続される。すなわち、固定部材６００の鉛直方向における下方のドラム部３００の回転中心軸Ｒ付近には固定具６１０等が配置しておらず、固定部材６００に接触した材料は、障害物等に接触することなく下方に落下する。なお、固定具６１０は固定部材６００よりも小さく、回転するドラム部３００とともに移動する材料と接触しない。

また、固定部材６００は、材料と接触する部分が面状である。本実施形態では、断面が四角い板状部材である。これにより、固定部材６００に対して効率よく回転する材料が接触する。また、固定部材６００が容易な形状であるため、製造工数や設置工数等を低減することができる。なお、固定部材の材料と接触する部分は、面状であればよく、平面でも曲面でもよい。面状は、その面に凸や凹が無い状態を言う。凸や凹があると材料が引っかかってしまう。引っかからないように凸や凹の端部をテーパ形状にしたり湾曲形状にしていれば面状とみなす。

また、図５に示すように、固定部材６００は、回転中心軸を通る仮想鉛直面Ｆ１に対して傾斜している。本実施形態では、仮想鉛直面Ｆ１に対する固定部材６００の設置角度θ１は、およそ４０°〜５０°に設定されているが、ドラム部３００の容積の大きさ、回転速度数やドラム部３００に投入される材料の容量等に応じて適宜設定することができる。また、本実施形態の固定部材６００では、回転中心軸Ｒを通る仮想水平面Ｆ２よりもドラム部３００内の鉛直方向における上側における回転方向において、仮想鉛直面Ｆ１よりも下流側に配置されている。これにより、ドラム部３００の上方においてドラム部３００の内壁に張り付いた材料が剥がされて下方側に落下する距離をより長くすることができる。これにより篩機能の効率を高めることができる。

さらに、図２及び図４から図６に示すように、選別部５０は、ドラム部３００内において残留物を排出部５５０に誘導する誘導部７００を有している。当該誘導部７００は、図２及び図５に示すように、回転中心軸Ｒの延接方向において排出部５５０側で、回転中心軸Ｒよりも鉛直方向における下側に位置している。また、図５に示すように一方の側部５００ａを回転中心軸Ｒの延接方向に見た時に、誘導部７００は排出部５５０に対して、ドラム部３００の回転方向下流側に位置している。これにより、ドラム部３００内の残留物を容易に排出部５５０の材料排出口５６１側に誘導させることができる。

本実施形態の誘導部７００は断面が四角い板状部材で形成されている。そして、誘導部７００は、他方の側部５００ｂに備え付けられている。これにより、ドラム部３００は回転するが、誘導部７００、側部５００ａ，５００ｂは回転しないように構成されている。また、図６に示すように、ドラム部３００の回転に伴って移動する残留物が誘導部７００に当たり、排出部５５０側へ移動する方向に誘導部７００は傾斜している。本実施形態では、回転中心軸に対して垂直な仮想鉛直面Ｆ３に対する誘導部７００の設置角度θ２は、およそ６０°〜７０°に設定されているが、ドラム部３００の容積の大きさ、回転速度数やドラム部３００に投入される材料の容量等に応じて適宜設定することができる。

また、排出部５５０の内側における鉛直方向の最下部はドラム部３００の内側における鉛直方向の最下部と鉛直方向で同じ高さ、或いは、それよりも低くなるように設定されている。本実施形態では、図２及び図５に示すように、排出部５５０の材料排出口５６１における鉛直方向の最下部とドラム部３００の内側における鉛直方向の最下部とが鉛直方向において同じ高さである。また、誘導部７００の鉛直方向の最下部がドラム部３００の内側における鉛直方向の最下部と鉛直方向において同じ高さである。このように、ドラム部３００と材料排出口５６１（排出部５５０）とが鉛直方向の最下部において平坦化されるため、残留物は、ドラム部３００と材料排出口５６１（排出部５５０）との間で引っかかることなく、ドラム部３００から配管２０５に向けて円滑に搬送される。配管２０５は鉛直方向における下方に向けて延設しており、重力で下方へ搬送される。

次に、図２及び図７を参照して、シート製造装置１の動作方法について説明する。図７は、シート製造装置の動作方法を示す説明図である。

まず、解繊部３０によって解繊された解繊物は、配管２０２を介して分級部４０の導入口４０ａから気流に乗って導入される。分級部４０に導入された解繊物の動きは、筒部４１で円周運動に変わり、解繊物のサイズと密度により受ける遠心力の差によって分級される。そして、分級された分級物は搬送方向Ｔ１に対して一定方向に円周運動を維持しながら遠心力と重力によって円錐部４２側に移動する。そして、円錐部４２の下部の下部取出口４０ｂから配管２０３を介して選別部５０に搬送される。このとき、導入口４０ａから導入された気流のうち、下部取出口４０ｂから出る残気流に乗って、分級物は選別部５０に搬送される。なお、下部取出口４０ｂから出る気流も円周運動を維持している。

ここで、選別部５０は、分級部４０に対して下方に位置し、さらに、分級部４０と選別部５０とが常に鉛直方向における下方に向かう配管２０３で接続されているため、分級物が、重力によっても円滑に分級部４０から選別部５０に搬送される。

そして、選別部５０では、ドラム部３００のドラム部３００が回転中心軸Ｒを中心として分級部４０における分級物の回転方向と同じ方向に回転している状態で、分級物が導入部５４０の材料供給口５６０から選別部５０内に導入される。そして、分級物はドラム部３００の回転による遠心力により開口３１１を通過し、通過したものは通過物としてホッパー部５６から配管２０４へ搬送される。この場合の通過物としては、開口３１１の目開きの大きさより短い繊維が主となる。一方、開口３１１を通過しなかったものは、残留物として開口３１１を通過せずに、排出部５５０から排出される。この場合の残留物は、開口３１１を通過できない長さの繊維や十分に解繊されなかった未解繊片や繊維同士が絡み合ったダマ等である。

ここで、選別部５０に導入された分級物（繊維を含む材料）は、ドラム部３００の回転と同じ回転方向に移動するが、分級物の一部が、図７（ａ）に示すように、ドラム部３００の回転中心軸Ｒよりも鉛直方向における上側に離間して配置された固定部材６００に接触（衝突）し、接触した分級物が固定部材６００から下方に落下する。これにより、開口部３１０の内壁に張り付いた材料が開口部３１０の内壁から剥がれ落ち、再び回転移動する。また、固定部材６００とドラム部３００は離間しているので、一部の材料は、開口部３１０の内壁と固定部材６００との隙間６６０に流れ込む。このとき隙間６６０を通った材料は、開口部３１０の内壁と固定部材６００とで形成される空間６７０において負圧により開口部３１０の内壁に張り付いた材料がドラム部３００の裏面Ｓ２から引き剥がされ、再び開口部３１０内を回転移動する。また、固定部材に衝突したり下方に落下した衝撃で、絡み合った繊維同士が分散されほぐされる。ほぐされた繊維は、張り付いた材料が引き剥がされた開口部３１０を通過しやすくなる。さらに、開口部３１０の内壁に張り付いた材料は、引き剥がされることで位置が変わりやすくなる。そして、回転移動を繰り返す材料は、排出部５５０側に移動する。そして、材料のうち開口３１１を通過したものは通過物としてホッパー部５６へ流動する。一方、回転運動を繰り返しても開口３１１を通過しなかったものは、残留物として排出部５５０側に回転移動する。

そして、排出部５５０側に回転移動した残留物は、図７（ｂ）に示すように、側部５００ｂの配管２０５に対応する位置に配置された誘導部７００に衝突するとともに、誘導部７００における排出部５５０側へ移動する方向の傾斜により、配管２０５側に誘導される。これにより、ドラム部３００内の残留物が効率よく排出される。排出部５５０から排出された残留物は、配管２０５を介して解繊部３０に搬送される（図１参照）。

以上、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

分級部４０は選別部５０よりも鉛直方向における上方に位置している。分級部４０が選別部５０よりも鉛直方向において上方に位置するので、分級部４０によって分級された分級物は下方側に気流によって選別部５０に供給されやすくなる。また、分級物は重力方向に移動する。これにより、分級部４０から選別部５０において分級物が途中で滞留することなく、分級物を効率よく搬送させることができる。さらに、分級部４０による分級物の回転方向と選別部５０の回転方向とが同じなので、分級部４０から選別部５０に分級物が投入される際、既に分級物が投入されている選別部５０の内部に円滑に合流することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）上記実施形態では、分級部４０と選別部５０とを配管２０３で接続したが、この構成に限定されない。例えば、分級部４０と選別部５０とが管路等を介さずに直結された構成であってもよい。図８は、変形例にかかる分級部及び選別部の構成を示す詳細図である。図８に示すように、分級部４０’と選別部５０’とが直結されている。このようにすれば、分級部４０’と選別部５０’との間に分級物が留まる箇所が低減されるため、確実に分級物を分級部４０’から選別部５０’に搬送することができる。さらに、分級部４０’は円筒または円錐部を有し、円筒または円錐部の仮想中心線Ｃ１’は鉛直方向に対し傾斜している。このようにすれば、分級部４０’と選別部５０’とを容易に直結することができる。なお、他の部分は、上記実施形態の構成と同様なので説明を省略する。

（変形例２）上記実施形態では、ドラム部３００の開口部３１０の内周面は平滑面であったが、この構成に限定されない。例えば、開口部３１０の内周面に凹凸を有していてもよい。図９は、変形例にかかる分級部の構成を示す概略部である。図９に示すように、開口部３１０の内周面に凸部３３３が形成されており、これにより内周面に凹凸が形成される。凸部３３３の形状は、ドラム部３００の回転中心軸Ｒの延設方向に沿って延在する形状であってもよいし、ドット状であってもよい。このようにすれば、凹凸によって材料がドラム部３００とともに移動しやすくなり、さらに篩機能を向上させることができる。

（変形例３）上記実施形態では、ドラム部３００の回転中心軸は水平方向としたが、これに限定されない。例えば、ドラム部３００の回転中心軸Ｒが水平面に対して傾斜した構成であってもよい。この場合、排出部５５０側の方が、導入部５４０側よりも低くなるようにドラム部３００の回転中心軸Ｒが水平面に対して傾斜させる。このようにすれば、ドラム部３００内の残留物が重力で排出部５５０側に移動するため、さらに残留物の排出性を向上させることができる。

（変形例４）上記実施形態では、固定部材６００を選別部３００のドラム部３００に採用したが、これに限定されない。分散部７０のフォーミングドラム７１に採用してもよい。フォーミングドラム７１の小孔も繊維を含む材料を通過させているので、選別部の一つとみなせる。この場合、フォーミングドラム７１の小孔が開口３１１と同様の機能となる。その際、フォーミングドラム７１の小孔の大きさは開口３１１と同じか大きい。これにより、開口３１１を通過した通過物はフォーミングドラム７１の小孔を通過できるようになる。そのため、フォーミングドラム７１の小孔を通過できない通過物はないので、フォーミングドラム７１には誘導部７００はない。

（変形例５）上記実施形態では、ドラム部３００を回転する駆動部を図示しなかった。駆動部は、例えば、図２においてハウジング部４００の外側（パイルシール部４１０と接する部分より外側）に位置する筒状部３１５に歯車を設け、ベルトや歯車により駆動する。これにより、駆動部がハウジング部４００の外側に位置することで、駆動部に繊維を含む材料が挟まって駆動不良になったり、駆動の負荷が増大することを抑制できる。

（変形例６）上記実施形態では、開口部３１０と筒状部３１５は外表面及び内表面が面一となるような図であるが、段差があってもよい。

（変形例７）上記実施形態において、「同じ」、「均一」、「等間隔」、「円」などの言葉は、誤差や誤差の累積などを含み、完全に同じや均一や等間隔や真円でなくてもよい。

（変形例８）上記実施形態では、回転中心軸Ｒの延設方向において、固定部材６００は開口部３１０よりも大きく、ドラム部３００よりも小さいとした。これに限らず、ドラム部３００と同じ大きさとしてもよい。その際には、固定具６１０は無くしてもよく、固定部材６００が側部５００ａ，５００ｂに固定されてもよい。また、固定部材６００の両側に固定具６１０を備えているが、片側だけでもよい。特に排出部５５０側は、誘導部７００で残留物を排出するために、固定部材６００で材料を引き剥がさないほうがよい。そのため、排出部５５０側だけ、固定具６１０を設けるか、固定部材６００に切り欠きを設け、材料と接触しないようにしてもよい。

（変形例９）上記実施形態では、材料供給口５６０を側部５００ａにおいて回転中心軸Ｒと同じ中央部か、回転中心軸Ｒより鉛直方向における上側に離間した位置とした。これに限らず、中央部から水平方向に移動（離間）させた位置でもよい。その場合は、回転中心軸Ｒから、固定部材６００とは反対側に向かって水平方向で移動させて位置がよい。これにより、材料供給口５６０から供給される材料と、固定部材６００に接触し落下した材料が干渉することがなく、材料供給口５６０から速やかに供給されることが可能となる。

（変形例１０）上記実施形態では、固定部材６００において、鉛直方向における上側の端部と下側の端部は回転中心軸Ｒと平行な図であった。しかし、固定部材６００の鉛直方向における下側の端部は回転中心軸Ｒから鉛直方向における上側に離間していれば平行でなくてもよい。つまり、固定部材６００と回転中心軸Ｒの離間距離は、一定とは限らない。なお、固定部材６００の鉛直方向における上側の端部は、回転中心軸Ｒと平行が望ましい。

１…シート製造装置、１０…供給部、２０…粗砕部、３０…解繊部、４０…分級部、４０ａ…導入口、４０ｂ…下部取出口、４０ｃ…上部排気口、４１…筒部、４２…円錐部、５０…選別部、６０…添加物投入部、７０…分散部、７３…メッシュベルト、７５…サクション装置、８０…受け部、１００…搬送部、１１０…切断部、１２０…切断部前ローラー、１２５…切断部後ローラー、１３０…後切断部、１４０…予備加熱加圧部、１５０…加熱加圧部、１６０…スタッカー、２００…成形部、２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６…配管、３００…ドラム部、３０６…開放口、３１０…開口部、３１１…開口、３１５，３１５ａ，３１５ｂ…筒状部、３３３…凸部、４００…ハウジング部、４１０…パイルシール部、５００，５００ａ，５００ｂ…側部、５０１…フランジ部、５０１ａ…表面、５０３…フランジ部、５１０…第２パイルシール部、５４０…導入部、５５０…排出部、５６０…材料供給口、６００…固定部材、６１０…固定具、６６０…隙間、７００…誘導部。

Claims (3)

1. 繊維を含む材料を複数の開口を通過させて選別する選別部と、
   前記開口を通過した通過物を用いてシートを成形する成形部と、を備え、
   前記繊維を含む材料が前記選別部に供給されるシート製造装置であって、
   前記選別部は、円筒体で構成され、前記円筒体の外周部に前記複数の開口が開口し、前記円筒体の中心軸回りに回転するドラム部と、
   前記ドラム部の内側に、前記ドラム部の内周部から離間して配置され、前記ドラム部の回転に関わらず姿勢が固定された固定部材を有し、
   前記固定部材は、前記中心軸に沿った板状をなし、前記ドラム部が回転した際に、前記ドラム部の内周部に付着した前記繊維を含む材料を剥がすよう構成されていることを特徴とするシート製造装置。
2. 請求項１に記載のシート製造装置において、
   前記選別部は回転することで前記繊維を含む材料が前記開口を通過し、前記選別部の回転中心軸は水平方向であることを特徴とするシート製造装置。
3. 請求項１または２に記載のシート製造装置において、
   前記選別部は、前記繊維を含む材料のうち、前記開口を通過しなかった残留物を前記ドラム部から排出する排出部と、前記ドラム部の内側に配置され、前記排出部に前記残留物を誘導する誘導部とを有することを特徴とするシート製造装置。

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