JP7424088B2 - 繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置に関する。

近年では、水を極力利用しない乾式によるシート製造装置が提案されている。このシート製造装置は、例えば、繊維体を放出して堆積させる堆積装置と、堆積装置によって形成された堆積物を加圧してシートに製造する方法が知られている。この堆積装置としては、例えば、特許文献１に示すような構成のものが挙げられる。

特許文献１に記載されている堆積装置は、繊維体を放出する放出穴を有するドラムと、放出穴から放出された繊維体を堆積させるメッシュベルトと、サクション機構と、を備える。また、サクション機構は、ホッパーと、ホッパー内に設けられた吸引口と、を有し、吸引口から空気を吸引することにより、メッシュベルトへの繊維体の堆積を促進することができる。

ＷＯ２０１８／１００９８９号公報

しかしながら、吸引口からの吸引条件等、各種条件によっては、ホッパー内に繊維体がたまってしまったり、繊維体が吸引口の一部を塞いでしまったりするおそれがある。この場合、所望の厚さ分布を有する堆積物が得られないおそれがある。その結果、堆積物の厚さにムラが生じ、品質の低下を招く場合がある。

本発明の繊維体堆積装置は、繊維を含む材料を放出する放出部と、
前記放出部により放出された前記材料を堆積させるメッシュ部材と、
前記メッシュ部材を通過した前記材料を回収する回収部と、を備え、
前記回収部は、空気を吸引する吸引口を有する吸引部と、前記吸引口に向かって気体を噴出する気体噴出部と、を有することを特徴とする。

本発明の繊維構造体製造装置は、本発明の繊維体堆積装置と、
前記繊維体堆積装置で形成された堆積物を成形する成形部と、を備えることを特徴とする。

図１は、第１実施形態に係る繊維体堆積装置を備える繊維構造体製造装置を示す概略側面図である。 図２は、図１に示す繊維構造体製造装置のブロック図である。 図３は、図１に示す回収部の斜視図である。 図４は、図１に示す回収部を＋ｚ軸側から見た図である。 図５は、図４中Ａ－Ａ線断面図である。 図６は、第２実施形態に係る繊維体堆積装置が備える回収部の斜視図である。 図７は、第３実施形態に係る繊維体堆積装置が備える回収部を＋ｚ軸側から見た図である。

以下、本発明の繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る繊維体堆積装置を備える繊維構造体製造装置を示す概略側面図である。図２は、図１に示す繊維構造体製造装置のブロック図である。図３は、図１に示す回収部の斜視図である。図４は、図１に示す回収部を＋ｚ軸側から見た図である。図５は、図４中Ａ－Ａ線断面図である。

なお、以下では、説明の便宜上、図１および図３～図５に示すように、互いに直交する３軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とする。また、ｘ軸とｙ軸を含むｘ－ｙ平面が水平となっており、ｚ軸が鉛直となっている。また、各軸の矢印が向いた方向を「＋」、その反対方向を「－」と言う。また、図１、図３および図５の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うことがある。

図１に示す繊維構造体製造装置１００は、原料Ｍ１を粗砕、解繊し、結合素材を混合して、繊維体堆積装置１によって堆積させ、この堆積物を成形部２０によって成形することで成形体を得る装置である。

また、繊維構造体製造装置１００により製造される成形体は、例えば、再生紙のようなシート状をなしていてもよく、ブロック状をなしていてもよい。また、成形体の密度も特に限定されず、シートのような繊維の密度が比較的高い成形体であってもよく、スポンジ体のような繊維の密度が比較的低い成形体であってもよく、これらの特性が混在する成形体であってもよい。

以下では、原料Ｍ１は、使用済みまたは不要となった古紙とし、製造される成形体は、再生紙であるシートＳとして説明する。

図１に示す繊維構造体製造装置１００は、原料供給部１１と、粗砕部１２と、解繊部１３と、選別部１４と、第１ウェブ形成部１５と、細分部１６と、混合部１７と、分散部１８と、第２ウェブ形成部１９と、成形部２０と、切断部２１と、ストック部２２と、回収部２７と、これらの作動を制御する制御部２８と、を備えている。これらのうち、分散部１８および第２ウェブ形成部１９が繊維体堆積装置１を構成する。なお、分散部１８よりも上流側、すなわち、原料供給部１１～混合部１７を繊維体堆積装置１の構成要素として捉えてもよい。

また、繊維構造体製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６と、を備えている。その他、繊維構造体製造装置１００は、ブロアー２６１と、ブロアー２６２と、ブロアー２６３と、を備えている。

また、加湿部２３１～加湿部２３６およびブロアー２６１～ブロアー２６３は、制御部２８と電気的に接続されており、制御部２８によってその作動が制御される。すなわち、本実施形態では、１つの制御部２８によって繊維構造体製造装置１００の各部の作動が制御される構成である。ただし、これに限定されず、例えば、繊維体堆積装置１の各部の作動を制御する制御部と、繊維体堆積装置１以外の部位の作動を制御する制御部と、をそれぞれ有する構成であってもよい。

また、繊維構造体製造装置１００では、原料供給工程と、粗砕工程と、解繊工程と、選別工程と、第１ウェブ形成工程と、分断工程と、混合工程と、放出工程と、堆積工程と、シート形成工程と、切断工程と、がこの順に実行される。

以下、各部の構成について説明する。
原料供給部１１は、粗砕部１２に原料Ｍ１を供給する原料供給工程を行なう部分である。この原料Ｍ１としては、セルロース繊維を含む繊維含有物からなるシート状材料が挙げられる。セルロース繊維とは、化合物としてのセルロースを主成分とし繊維状をなすものであればよく、セルロースの他に、ヘミセルロース、リグニンを含むものであってもよい。また、原料Ｍ１は、織布、不織布等、形態は問わない。また、原料Ｍ１は、例えば、古紙を解繊して再生、製造されたリサイクルペーパーや、合成紙のユポ紙（登録商標）であってもよいし、リサイクルペーパーでなくてもよい。

粗砕部１２は、原料供給部１１から供給された原料Ｍ１を大気中等の気中で粗砕する粗砕工程を行なう部分である。粗砕部１２は、一対の粗砕刃１２１と、シュート１２２とを有している。

一対の粗砕刃１２１は、互いに反対方向に回転することにより、これらの間で原料Ｍ１を粗砕して、すなわち、裁断して粗砕片Ｍ２にすることができる。粗砕片Ｍ２の形状や大きさは、解繊部１３における解繊処理に適しているのが好ましく、例えば、１辺の長さが１００ｍｍ以下の小片であるのが好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下の小片であるのがより好ましい。

シュート１２２は、一対の粗砕刃１２１の下方に配置され、例えば漏斗状をなすものとなっている。これにより、シュート１２２は、粗砕刃１２１によって粗砕されて落下してきた粗砕片Ｍ２を受けることができる。

また、シュート１２２の上方には、加湿部２３１が一対の粗砕刃１２１に隣り合って配置されている。加湿部２３１は、シュート１２２内の粗砕片Ｍ２を加湿するものである。この加湿部２３１は、水分を含むフィルターを有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を粗砕片Ｍ２に供給する気化式の加湿器で構成されている。加湿空気が粗砕片Ｍ２に供給されることにより、粗砕片Ｍ２が静電気によってシュート１２２等に付着するのを抑制することができる。

シュート１２２は、管２４１を介して、解繊部１３に接続されている。シュート１２２に集められた粗砕片Ｍ２は、管２４１を通過して、解繊部１３に搬送される。

解繊部１３は、粗砕片Ｍ２を気中で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程を行なう部分である。この解繊部１３での解繊処理により、粗砕片Ｍ２から解繊物Ｍ３を生成することができる。ここで「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる粗砕片Ｍ２を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。そして、この解きほぐされたものが解繊物Ｍ３となる。解繊物Ｍ３の形状は、線状や帯状である。また、解繊物Ｍ３同士は、絡み合って塊状となった状態、すなわち、いわゆる「ダマ」を形成している状態で存在してもよい。

解繊部１３は、例えば本実施形態では、高速回転する回転刃と、回転刃の外周に位置するライナーとを有するインペラーミルで構成されている。解繊部１３に流入してきた粗砕片Ｍ２は、回転刃とライナーとの間に挟まれて解繊される。

また、解繊部１３は、回転刃の回転により、粗砕部１２から選別部１４に向かう空気の流れ、すなわち、気流を発生させることができる。これにより、粗砕片Ｍ２を管２４１から解繊部１３に吸引することができる。また、解繊処理後、解繊物Ｍ３を、管２４２を介して選別部１４に送り出すことができる。

管２４２の途中には、ブロアー２６１が設置されている。ブロアー２６１は、選別部１４に向かう気流を発生させる気流発生装置である。これにより、選別部１４への解繊物Ｍ３の送り出しが促進される。

選別部１４は、解繊物Ｍ３を、繊維の長さの大小によって選別する選別工程を行なう部分である。選別部１４では、解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１と、第１選別物Ｍ４－１よりも大きい第２選別物Ｍ４－２とに選別される。第１選別物Ｍ４－１は、その後のシートＳの製造に適した大きさのものとなっている。その平均長さは、１μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましい。一方、第２選別物Ｍ４－２は、例えば、解繊が不十分なものや、解繊された繊維同士が過剰に凝集したもの等が含まれる。

選別部１４は、ドラム部１４１と、ドラム部１４１を収納するハウジング１４２とを有する。

ドラム部１４１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。このドラム部１４１には、解繊物Ｍ３が流入してくる。そして、ドラム部１４１が回転することにより、網の目開きよりも小さい解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１として選別され、網の目開き以上の大きさの解繊物Ｍ３は、第２選別物Ｍ４－２として選別される。
第１選別物Ｍ４－１は、ドラム部１４１から落下する。

一方、第２選別物Ｍ４－２は、ドラム部１４１に接続されている管２４３に送り出される。管２４３は、ドラム部１４１と反対側、すなわち、下流側が管２４１に接続されている。この管２４３を通過した第２選別物Ｍ４－２は、管２４１内で粗砕片Ｍ２と合流して、粗砕片Ｍ２とともに解繊部１３に流入する。これにより、第２選別物Ｍ４－２は、解繊部１３に戻されて、粗砕片Ｍ２とともに解繊処理される。

また、ドラム部１４１からの第１選別物Ｍ４－１は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する第１ウェブ形成部１５に向かう。第１ウェブ形成部１５は、第１選別物Ｍ４－１から第１ウェブＭ５を形成する第１ウェブ形成工程を行なう部分である。第１ウェブ形成部１５は、メッシュベルト１５１と、３つの張架ローラー１５２と、吸引部１５３とを有している。

メッシュベルト１５１は、無端ベルトであり、第１選別物Ｍ４－１が堆積する。このメッシュベルト１５１は、３つの張架ローラー１５２に掛け回されている。そして、張架ローラー１５２の回転駆動により、メッシュベルト１５１上の第１選別物Ｍ４－１は、下流側に搬送される。

第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の目開き以上の大きさとなっている。これにより、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の通過が規制され、よって、メッシュベルト１５１上に堆積することができる。また、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１上に堆積しつつ、メッシュベルト１５１ごと下流側に搬送されるため、層状の第１ウェブＭ５として形成される。

また、第１選別物Ｍ４－１には、例えば塵や埃等が混在しているおそれがある。塵や埃は、例えば、粗砕や解繊によって生じることがある。そして、このような塵や埃は、後述する回収部２７に回収されることとなる。

吸引部１５３は、メッシュベルト１５１の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト１５１を通過した塵や埃を空気ごと吸引することができる。

また、吸引部１５３は、管２４４を介して、回収部２７に接続されている。吸引部１５３で吸引された塵や埃は、回収部２７に回収される。

回収部２７には、管２４５がさらに接続されている。また、管２４５の途中には、ブロアー２６２が設置されている。このブロアー２６２の作動により、吸引部１５３で吸引力を生じさせることができる。これにより、メッシュベルト１５１上における第１ウェブＭ５の形成が促進される。この第１ウェブＭ５は、塵や埃等が除去されたものとなる。また、塵や埃は、ブロアー２６２の作動により、管２４４を通過して、回収部２７まで到達する。

ハウジング１４２は、加湿部２３２と接続されている。加湿部２３２は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング１４２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、第１選別物Ｍ４－１を加湿することができ、よって、第１選別物Ｍ４－１がハウジング１４２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

選別部１４の下流側には、加湿部２３５が配置されている。加湿部２３５は、水を噴霧する超音波式加湿器で構成されている。これにより、第１ウェブＭ５に水分を供給することができ、よって、第１ウェブＭ５の水分量が調整される。この調整により、静電力による第１ウェブＭ５のメッシュベルト１５１への吸着を抑制することができる。これにより、第１ウェブＭ５は、メッシュベルト１５１が張架ローラー１５２で折り返される位置で、メッシュベルト１５１から容易に剥離される。

加湿部２３５の下流側には、細分部１６が配置されている。細分部１６は、メッシュベルト１５１から剥離した第１ウェブＭ５を分断する分断工程を行なう部分である。細分部１６は、回転可能に支持されたプロペラ１６１と、プロペラ１６１を収納するハウジング１６２とを有している。そして、回転するプロペラ１６１により、第１ウェブＭ５を分断することができる。分断された第１ウェブＭ５は、細分体Ｍ６となる。また、細分体Ｍ６は、ハウジング１６２内を下降する。

ハウジング１６２は、加湿部２３３と接続されている。加湿部２３３は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング１６２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、細分体Ｍ６がプロペラ１６１やハウジング１６２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

細分部１６の下流側には、混合部１７が配置されている。混合部１７は、細分体Ｍ６と添加剤とを混合する混合工程を行なう部分である。この混合部１７は、添加剤供給部１７１と、管１７２と、ブロアー１７３とを有している。

管１７２は、細分部１６のハウジング１６２と、分散部１８のハウジング１８２とを接続しており、細分体Ｍ６と添加剤との混合物Ｍ７が通過する流路である。

管１７２の途中には、添加剤供給部１７１が接続されている。添加剤供給部１７１は、添加剤が収容されたハウジング１７０と、ハウジング１７０内に設けられたスクリューフィーダー１７４とを有している。スクリューフィーダー１７４の回転により、ハウジング１７０内の添加剤がハウジング１７０から押し出されて管１７２内に供給される。管１７２内に供給された添加剤は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。

ここで、添加剤供給部１７１から供給される添加剤としては、例えば、繊維同士を結着させる結着材や、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃えにくくするための難燃剤、シートＳの紙力を増強するための紙力増強剤、解繊物等が挙げられ、これらのうちの一種または複数種を組み合わせて用いることができる。以下では、一例として、添加剤が結着材としての樹脂Ｐ１である場合について説明する。添加剤が繊維同士を結合させる結合材を含むことにより、シートＳの強度を高めることができる。

樹脂Ｐ１は、粉体または粒子状のものを用いることができる。また、樹脂Ｐ１は、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等を用いることができるが、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６－１２、ナイロン６－６６等のポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。熱可塑性樹脂としては、ポリエステルまたはこれを含むものを用いるのが好ましい。

また、管１７２の途中には、添加剤供給部１７１よりも下流側にブロアー１７３が設置されている。ブロアー１７３が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１との混合が促進される。また、ブロアー１７３は、分散部１８に向かう気流を発生させることができる。この気流により、管１７２内で、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とを撹拌することができる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６と樹脂Ｐ１とが均一に分散した状態で、分散部１８に搬送される。また、混合物Ｍ７中の細分体Ｍ６は、管１７２内を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。

なお、図２に示すように、ブロアー１７３は、制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。また、ブロアー１７３の送風量を調整することにより、ドラム１８１内に送り込む空気の量を調整することができる。

なお、図示はしないが、管１７２は、ドラム１８１側の端部が２股に分岐しており、分岐した端部は、ドラム１８１の端面に形成された図示しない導入口それぞれ接続されている。

図１に示す分散部１８は、混合物Ｍ７における、互いに絡み合った繊維同士をほぐして放出する放出工程を行なう部分である。分散部１８は、解繊物である混合物Ｍ７を導入および放出するドラム１８１と、ドラム１８１を収納するハウジング１８２と、ドラム１８１を回転駆動する駆動源１８３と、を有する。

ドラム１８１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。ドラム１８１が回転することにより、混合物Ｍ７のうち、網の目開きよりも小さい繊維等が、ドラム１８１を通過することができる。その際、混合物Ｍ７がほぐされて空気とともに放出される。すなわち、ドラム１８１が、繊維を含む材料を放出する放出部として機能する。

駆動源１８３は、図示はしないが、モーターと、減速機と、ベルトと、を有する。モーターは、モータードライバーを介して制御部２８と電気的に接続されている。また、モーターから出力された回転力は、減速機によって減速される。ベルトは、例えば、無端ベルトで構成されており、減速機の出力軸およびドラムの外周に掛け回されている。これにより、減速機の出力軸の回転力がベルトを介してドラム１８１に伝達される。

また、ハウジング１８２は、加湿部２３４と接続されている。加湿部２３４は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング１８２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、ハウジング１８２内を加湿することができ、よって、混合物Ｍ７がハウジング１８２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

また、ドラム１８１で放出された混合物Ｍ７は、気中に分散しつつ落下して、ドラム１８１の下方に位置する第２ウェブ形成部１９に向かう。第２ウェブ形成部１９は、混合物Ｍ７を堆積させて堆積物である第２ウェブＭ８を形成する堆積工程を行なう部分である。第２ウェブ形成部１９は、メッシュベルト１９１と、張架ローラー１９２と、回収部３とを有している。

メッシュベルト１９１は、メッシュ部材であり、図示の構成では、無端ベルトで構成される。また、メッシュベルト１９１には、分散部１８が分散、放出した混合物Ｍ７が堆積する。このメッシュベルト１９１は、４つの張架ローラー１９２に掛け回されている。そして、張架ローラー１９２の回転駆動により、メッシュベルト１９１上の混合物Ｍ７は、下流側に搬送される。

なお、図示の構成では、メッシュ部材の一例としてメッシュベルト１９１を用いる構成であるが、本発明ではこれに限定されず、例えば、平板状をなすものであってもよい。

また、メッシュベルト１９１上のほとんどの混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１の目開き以上の大きさである。これにより、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１を通過してしまうのが規制され、よって、メッシュベルト１９１上に堆積することができる。また、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１上に堆積しつつ、メッシュベルト１９１ごと下流側に搬送されるため、層状の第２ウェブＭ８として形成される。

回収部３は、メッシュベルト１９１の下方から空気を吸引する。これにより、メッシュベルト１９１上に混合物Ｍ７を吸引することができ、よって、混合物Ｍ７のメッシュベルト１９１上への堆積が促進される。回収部３の構成については、後に詳述する。

分散部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。加湿部２３６は、加湿部２３５と同様の超音波式加湿器で構成されている。これにより、第２ウェブＭ８に水分を供給することができ、よって、第２ウェブＭ８の水分量が調整される。この調整により、静電力による第２ウェブＭ８のメッシュベルト１９１への吸着を抑制することができる。これにより、第２ウェブＭ８は、メッシュベルト１９１が張架ローラー１９２で折り返される位置で、メッシュベルト１９１から容易に剥離される。

なお、加湿部２３１～加湿部２３６までに加えられる合計水分量は、例えば、加湿前の材料１００質量部に対して０．５質量部以上２０質量部以下であるのが好ましい。

第２ウェブ形成部１９の下流側には、成形部２０が配置されている。成形部２０は、第２ウェブＭ８からシートＳを形成するシート形成工程を行なう部分である。この成形部２０は、加圧部２０１と、加熱部２０２とを有している。

加圧部２０１は、一対のカレンダーローラー２０３を有し、カレンダーローラー２０３の間で第２ウェブＭ８を加熱せずに加圧することができる。これにより、第２ウェブＭ８の密度が高められる。なお、加熱する場合の加熱の程度としては、例えば、樹脂Ｐ１を溶融させない程度であるのが好ましい。そして、この第２ウェブＭ８は、加熱部２０２に向けて搬送される。なお、一対のカレンダーローラー２０３のうちの一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。

加熱部２０２は、一対の加熱ローラー２０４を有し、加熱ローラー２０４の間で第２ウェブＭ８を加熱しつつ、加圧することができる。この加熱加圧により、第２ウェブＭ８内では、樹脂Ｐ１が溶融して、この溶融した樹脂Ｐ１を介して繊維同士が結着する。これにより、シートＳが形成される。そして、このシートＳは、切断部２１に向けて搬送される。なお、一対の加熱ローラー２０４の一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。

成形部２０の下流側には、切断部２１が配置されている。切断部２１は、シートＳを切断する切断工程を行なう部分である。この切断部２１は、第１カッター２１１と、第２カッター２１２とを有する。

第１カッター２１１は、シートＳの搬送方向と交差する方向、特に直交する方向にシートＳを切断するものである。

第２カッター２１２は、第１カッター２１１の下流側で、シートＳの搬送方向に平行な方向にシートＳを切断するものである。この切断は、シートＳの両側端部、すなわち、＋ｙ軸方向および－ｙ軸方向の端部の不要な部分を除去して、シートＳの幅を整えるものであり、切断除去された部分は、いわゆる「みみ」と呼ばれる。

このような第１カッター２１１と第２カッター２１２との切断により、所望の形状、大きさのシートＳが得られる。そして、このシートＳは、さらに下流側に搬送されて、ストック部２２に蓄積される。

なお、成形部２０としては、上記のようにシートＳに成形する構成に限定されず、例えば、ブロック状、球状等の成形体に成形する構成であってもよい。

このような繊維構造体製造装置１００が備える各部は、制御部２８と電気的に接続されている。そして、これら各部の作動は、制御部２８によって制御される。

制御部２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２８１と、記憶部２８２とを有している。ＣＰＵ２８１は、記憶部２８２に記憶された各種プログラムを実行することができ、例えば、各種の判断や各種の命令等を行なうことができる。

記憶部２８２には、例えば、シートＳを製造するプログラム等の各種プログラムや、各種検量線、テーブル等が記憶されている。

また、この制御部２８は、繊維構造体製造装置１００に内蔵されていてもよいし、外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。また、外部機器は、例えば、繊維構造体製造装置１００とケーブル等を介して通信される場合、無線通信される場合、例えばインターネット等のようなネットワークを介して繊維構造体製造装置１００と接続されている場合等がある。

また、ＣＰＵ２８１と、記憶部２８２とは、例えば、一体化されて、１つのユニットとして構成されていてもよいし、ＣＰＵ２８１が繊維構造体製造装置１００に内蔵され、記憶部２８２が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよいし、記憶部２８２が繊維構造体製造装置１００に内蔵され、ＣＰＵ２８１が外部のコンピューター等の外部機器に設けられていてもよい。

次に、回収部３について説明する。
図１に示すように、回収部３は、メッシュベルト１９１の下方から空気を吸引して混合物Ｍ７のメッシュベルト１９１上への堆積を促進する機能を有するとともに、混合物Ｍ７中のシート製造に適さない長さの繊維や、回収部２７で回収しきれなかった異物等を回収する機能を有する。この回収部３は、図３～図５に示すように、吸引部４と、気体噴出部５と、を備える。

図３に示すように、吸引部４は、ホッパー４１と、ホッパーに設けられた吸引口４２と、ホッパー４１内の設けられた当接部材４３と、を有する。

ホッパー４１は、メッシュベルト１９１を通過した材料を吸引口４２に向かって案内する機能を有する。ホッパー４１は、底部４１１と、底部４１１から立設された側壁部４１２と、を有する。底部４１１は、ｚ軸方向から見たとき、ｙ軸方向に延在する矩形をなしている。また、側壁部４１２は、側壁部４１３と、側壁部４１４と、側壁部４１５と、側壁部４１６と、を有する。

側壁部４１３および側壁部４１４は、ｙ軸方向に対向している。側壁部４１３は、＋ｙ軸側に位置しており、側壁部４１４は、－ｙ軸側に位置している。側壁部４１３および側壁部４１４は、ｚ軸方向に沿って立設されている。すなわち、側壁部４１３および側壁部４１４は、主面がｘ－ｚ平面に沿っており、厚さ方向がｙ軸方向に沿う向きで設置されている。

側壁部４１５および側壁部４１６は、ｘ軸方向に対向している。側壁部４１５は、＋ｘ軸側に位置しており、側壁部４１６は、－ｘ軸側に位置している。側壁部４１５および側壁部４１６は、ｘ軸およびｚ軸に対して傾斜して設置された傾斜部である。側壁部４１５および側壁部４１６は、傾斜方向が互いに反対方向であり、＋ｚ軸側に行くに従って、これらの離間距離が大きくなる向きで傾斜して設置されている。

このような側壁部４１２は、＋ｚ軸側に行くに従って、ｚ軸を法線とする断面形状の面積が大きくなっている。これにより、メッシュベルト１９１を通過した材料を吸引口４２に向かって効果的に案内することができる。

このように、吸引部４は、メッシュ部材であるメッシュベルト１９１を通過した材料である混合物Ｍ７を吸引口４２に案内する受け部であるホッパー４１を有する。これにより、メッシュベルト１９１を通過した混合物Ｍ７を吸引口４２に効果的に案内することができる。

また、受け部であるホッパー４１は、底部４１１と、底部から立設された側壁部４１２と、を有する。これにより、メッシュベルト１９１を通過した混合物Ｍ７を吸引口４２により効果的に案内することができる。

側壁部４１４には、その厚さ方向に貫通する開口が形成されており、この開口には、図１に示す管２４６が接続されている。また、この管２４６の途中には、ブロアー２６３が設置されている。このブロアー２６３の作動により、回収部３で吸引力を生じさせることができる。側壁部４１４に形成された開口が、吸引を行う吸引口４２として機能する。なお、管２４６の端部が側壁部４１４内に突出して設けられていた場合、管２４６の開口が吸引口４２として機能する。

図２に示すように、ブロアー２６３は、制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。また、ブロアー２６３の送風量を調整することにより、吸引量を調整することができる。

吸引口４２は、側壁部４１４の底部４１１側に設けられている。これにより、側壁部４１２によって底部４１１に案内された混合物Ｍ７を効果的に吸引することができる。

吸引口４２は、円形をなしている。これにより、吸引口４２にて混合物Ｍ７が詰まってしまうのをより効果的に防止または抑制することができる。ただし、上記構成に限定されず、例えば、吸引口４２は、正方形、長方形、楕円形等、如何なる形状をなしていてもよい。

図３～図５に示すように、当接部材４３は、底部４１１の近傍に設置されている。当接部材４３は、メッシュベルト１９１を通過した混合物Ｍ７と当接し、混合物Ｍ７のダマを解消するとともに、混合物Ｍ７を底部４１１に案内する機能を有する。

当接部材４３は、ｙ軸方向に延在する部材であり、一方の端部が側壁部４１３に支持され、他方の端部が側壁部４１４に支持されている。当接部材４３は、２つの傾斜板４３１および傾斜板４３２を有する。傾斜板４３１および傾斜板４３２は、＋ｚ軸側で連結されており、この部分が頂部４３３を構成する。また、傾斜板４３１および傾斜板４３２は、互いに傾斜方向が異なっており、－ｚ軸側に行くに従って離間距離が大きくなっている。

また、当接部材４３は、底部４１１から離間して設置されている。すなわち、図５に示すように、当接部材４３と底部４１１との間には、間隙Ｇが形成されている。これにより、間隙Ｇを介して混合物Ｍ７の吸引を行うことができるとともに、後述する気体噴出部５による空気の噴出が阻害されない。

また、図４に示すように、当接部材４３の幅Ｗ１、すなわち、ｘ軸方向の長さは、底部４１１の幅Ｗ２、すなわち、ｘ軸方向の長さよりも小さい。これにより、傾斜板４３１および傾斜板４３２を滑って落下した混合物Ｍ７を直接底部４１１に案内することができる。よって、混合物Ｍ７の吸引をより効果的に行うことができる。

図３～図５に示すように、気体噴出部５は、側壁部４１３に設けられており、＋ｙ軸側から－ｙ軸側に向かって、すなわち、吸引口４２に向かって空気を噴出する機能を有する。これにより、吸引口４２において混合物Ｍ７が詰まってしまうのを防止または抑制しつつ、吸引を促進することができる。そして、安定した吸引を実現することにより、所望の厚さ分布を有する第２ウェブＭ８を得ることができる。

気体噴出部５は、第１噴出口である噴出口５１と、２つの第２噴出口である噴出口５２および噴出口５３とを有する。これら噴出口５１～噴出口５３は、側壁部４１３に形成された開口で構成される。これらは、噴出口５２、噴出口５１および噴出口５３の順で＋ｘ軸側から並んで配置されている。

また、噴出口５１には、管５１０が接続されている。また、管５１０は、図２に示すブロアー５１１に接続されている。このブロアー５１１の作動により、噴出口５１から気体を噴出することができる。

また、噴出口５２には、管５２０が接続されている。また、管５２０は、図２に示すブロアー５２１に接続されている。このブロアー５２１の作動により、噴出口５２から気体を噴出することができる。

また、噴出口５３には、管５３０が接続されている。また、管５３０は、図２に示すブロアー５３１に接続されている。このブロアー５３１の作動により、噴出口５３から気体を噴出することができる。

これらブロアー５１１～ブロアー５３１は、図２に示すように、それぞれ、制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。また、ブロアー５１１～ブロアー５３１の送風量を調整することにより、気体の噴出量を調整することができる。

なお、上記では、側壁部４１３に形成された開口が噴出口５１～噴出口５３である構成について説明したが、本発明ではこれに限定されず、管５１０～管５３０の端部が側壁部４１３から内側に突出して設けられていた場合、管５１０の開口が噴出口５１として機能し、管５２０の開口が噴出口５２として機能し、管５３０の開口が噴出口５３として機能する。

図５に示すように、噴出口５１は、－ｙ軸側から見たとき、側壁部４１３の中央部で、かつ、底部４１１側に偏在した位置に位置している。これにより、底部４１１上に位置している混合物Ｍ７に向かって空気を噴出することができる。よって、底部４１１上に位置している混合物Ｍ７を吸引口４２に向かって吹き飛ばすことができ、吸引口４２による吸引を促進することができる。また、吸引口４２における混合物Ｍ７の詰まりを効果的に防止または抑制することができる。

また、噴出口５１は、ｘ軸方向に延在する扁平形状をなしている。これにより、底部４１１の幅方向、すなわち、ｘ軸方向において、より広範囲に亘って上記効果を発揮することができる。

また、噴出口５１は、ｙ軸方向から見たとき、当接部材４３と底部４１１との間に位置している。すなわち、噴出口５１は、ｙ軸方向から見たとき、当接部材４３と重なっておらず、当接部材４３の－ｚ軸側に位置している。これにより、気体噴出部５による空気の噴出が妨害されず、吸引口４２における混合物Ｍ７の詰まりをより確実に防止または抑制することができる。

このように、受け部としてのホッパー４１は、底部４１１と離間して設けられ、メッシュ部材であるメッシュベルト１９１を通過した材料である混合物Ｍ７と当接する当接部材４３を有する。そして、気体噴出部５の噴出方向、すなわち、ｙ軸方向から見たとき、気体噴出部５は、当接部材４３と底部４１１との間に設けられた第１噴出孔である噴出口５１を有する。これにより、気体噴出部５による空気の噴出が妨害されず、吸引口４２における混合物Ｍ７の詰まりをより確実に防止または抑制することができる。

噴出口５２および噴出口５３は、噴出口５１を介してｘ軸方向に並んで配置されている。噴出口５２は－ｙ軸側から見たとき、底部４１１と側壁部４１５との境界部４１７に位置している。噴出口５３は－ｙ軸側から見たとき、底部４１１と側壁部４１６との境界部４１８に位置している。境界部４１７および境界部４１８は、比較的、混合物Ｍ７が溜まりやすい部分である。このような境界部４１７および境界部４１８に向かって気体を噴出することにより、ホッパー４１内に混合物Ｍ７が溜まってしまうのを効果的に防止または抑制することができる。

このように、側壁部４１２は、吸引口４２を介して対向する一対の傾斜部である側壁部４１５および側壁部４１６を有する。そして、気体噴出部５は、側壁部４１５および側壁部４１６と底部４１１との境界部４１７および境界部４１８に向かって気体を噴出する第２噴出口である噴出口５２および噴出口５３を有する。比較的、混合物Ｍ７が溜まりやすい部分である境界部４１７および境界部４１８に向かって気体を噴出することにより、ホッパー４１内に混合物Ｍ７が留まってしまうのを効果的に防止または抑制することができる。

また、噴出口５２および噴出口５３は、それぞれ、円形をなしており、その開口面積が、噴出口５１の開口面積よりも小さい。これにより、境界部４１７および境界部４１８に向かってピンポイントで空気を噴出することができる。よって、ホッパー４１内に混合物Ｍ７が留まってしまうのをさらに効果的に防止または抑制することができる。

このように、吸引口４２は、側壁部４１４に設けられ、気体噴出部５は、側壁部４１２のうち、吸引口４２が設けられた壁部である側壁部４１４と対向する壁部である側壁部４１３に設けられている。これにより、吸引口４２における混合物Ｍ７の詰まりを効果的に防止または抑制することができる。

このように、気体噴出部５は、側壁部４１３の底部４１１側に偏在した位置に設けられている。これにより、底部４１１上に位置している混合物Ｍ７に向かって空気を噴出することができる。よって、底部４１１上に位置している混合物Ｍを吸引口４２に向かって吹き飛ばすことができ、吸引口４２による吸引を促進することができる。また、吸引口４２における混合物Ｍ７の詰まりを効果的に防止または抑制することができる。

また、気体噴出部５の単位時間当たりの気体の噴出量をＡとし、放出部であるドラム１８１の単位時間当たりの気体の噴出量をＢとし、吸引部４の単位時間当たりの空気の吸引量をＣとしたとき、Ｃ＞Ａ＋Ｂを満足する。なお、気体噴出部５の単位時間当たりの気体の噴出量は、気体を噴出している状態の噴出口５１～噴出口５３の単位時間当たりの気体の噴出量の合計とする。また、ドラム１８１の単位時間当たりの気体の噴出量は、ドラム１８１の全ての網の目からの単位時間当たりの気体の噴出量の合計とする。上記式を満足することにより、気体噴出部５が噴出する気体によって、ドラム１８１から吸引部４に向かう気流が乱れてしまうのを効果的に防止または抑制することができる。よって、所望の厚さ分布を有する第２ウェブＭ８の形成に寄与する。

また、Ａ／Ｃは、０．００１以上０．４以下であるのが好ましく、０．０１以上０．１以下であるのがより好ましい。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。

上記Ａ、ＢおよびＣは、例えば、図２に示すブロアー１７３、ブロアー２６３、ブロアー５１１、ブロアー５２１、ブロアー５３１の送風量を調整することにより、適宜調整可能である。なお、このような調整方法に限定されず、例えば、各流路に絞り弁を設け、開度を調整する方法等であってもよい。

また、気体噴出部５は、気体を間欠的に噴出するのが好ましい。すなわち、気体噴出部５は、噴出状態と停止状態とが交互に切り替わる構成であるのが好ましい。これにより、ホッパー４１内に空気の淀みが形成されるのを効果的に防止または抑制することができる。よって、ホッパー４１に混合物Ｍ７が留まってしまうのを効果的に防止または抑制することができる。

なお、気体噴出部５が、連続的に気体を噴出する構成であっても、噴出量に強弱をつけたり、噴出する向きを経時的に変更したりすることにより、上記と同様の効果を得ることができる。

なお、気体噴出部５は、除電する機能を有するイオナイザーであってもよく、加湿空気を噴出する加湿器であってもよい。これにより、ホッパー４１内に混合物Ｍ７が滞留してしまうのをより効果的に防止することができる。

以上説明したように、繊維体堆積装置１は、繊維を含む材料である混合物Ｍ７を放出する放出部であるドラム１８１と、ドラム１８１により放出された前記材料を堆積させるメッシュ部材であるメッシュベルト１９１と、メッシュベルト１９１を通過した混合物Ｍ７を回収する回収部３と、を備える。また、回収部３は、空気を吸引する吸引口４２を有する吸引部４と、吸引口４２に向かって気体を噴出する気体噴出部５と、を有する。これにより、吸引口４２において混合物Ｍ７が詰まってしまうのを防止または抑制しつつ、吸引を促進することができる。よって、吸引部４が安定して混合物Ｍ７を吸引することができ、所望の厚さ分布を有する第２ウェブＭ８を得ることができる。

また、繊維構造体製造装置１００は、繊維体堆積装置１と、繊維体堆積装置１で形成された堆積物である第２ウェブＭ８を成形する成形部２０と、を備える。これにより、繊維体堆積装置１によって形成された所望の厚さ分布を有する第２ウェブＭ８を成形することにより、品質の高いシートＳ、すなわち、繊維構造体を得ることができる。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る繊維体堆積装置が備える回収部の斜視図である。

以下、この図を参照して本発明の繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

図６に示すように、吸引部４は、ホッパー４１の底部４１１上に設置された吸引部材４２０を有する。吸引部材４２０は、内腔部４２１を有する箱状をなしている。また、吸引部材４２０は、ｙ軸方向に延在する形状をなしている。

また、吸引部材４２０の－ｙ軸側の端部には、管２４６が接続されている。管２４６は、内腔部４２１と連通している。また、吸引部材４２０の＋ｘ軸側の側面および－ｘ軸側の側面には、それぞれ、複数の吸引口４２が設けられている。各吸引口４２は、ｙ軸方向に並んで配置されている。

このような吸引部材４２０を有することにより、底部４１１上をより広範囲にわたって吸引することができる。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る繊維体堆積装置が備える回収部を＋ｚ軸側から見た図である。

以下、この図を参照して本発明の繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態では、底部４１１の中央部に吸引口４２が設けられている。すなわち、底部４１１には、図３に示す管２４６が－ｚ軸側から接続されている。また、当接部材４３は、吸引口４２を覆うように設置されている。これにより、吸引口４２に混合物Ｍ７のダマが直接向かうのを防止することができる。

このように、本実施形態では、吸引口４２は、底部４１１に設けられ、気体噴出部５は、側壁部４１３に設けられている。これにより、底部４１１を放射状に吸引することができる。よって、吸引口４２における混合物Ｍ７の詰まりをより効果的に防止または抑制することができる。

なお、本実施形態では、気体噴出部５は、側壁部４１４にも設けられていてもよく、側壁部４１５および側壁部４１６にも設けられていてもよい。

以上、本発明の繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、繊維体堆積装置および繊維構造体製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態の特徴を組み合わせたものであってもよい。

１００…繊維構造体製造装置、１…繊維体堆積装置、３…回収部、４…吸引部、５…気体噴出部、１１…原料供給部、１２…粗砕部、１３…解繊部、１４…選別部、１５…第１ウェブ形成部、１６…細分部、１７…混合部、１８…分散部、１９…第２ウェブ形成部、２０…成形部、２１…切断部、２２…ストック部、２７…回収部、２８…制御部、４１…ホッパー、４２…吸引口、４３…当接部材、５１…噴出口、５２…噴出口、５３…噴出口、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング、１５１…メッシュベルト、１５２…張架ローラー、１５３…吸引部、１６１…プロペラ、１６２…ハウジング、１７０…ハウジング、１７１…添加剤供給部、１７２…管、１７３…ブロアー、１７４…スクリューフィーダー、１８１…ドラム、１８２…ハウジング、１８３…駆動源、１９１…メッシュベルト、１９２…張架ローラー、２０１…加圧部、２０２…加熱部、２０３…カレンダーローラー、２０４…加熱ローラー、２１１…第１カッター、２１２…第２カッター、２３１…加湿部、２３２…加湿部、２３３…加湿部、２３４…加湿部、２３５…加湿部、２３６…加湿部、２４１…管、２４２…管、２４３…管、２４４…管、２４５…管、２４６…管、２６１…ブロアー、２６２…ブロアー、２６３…ブロアー、２８１…ＣＰＵ、２８２…記憶部、４１１…底部、４１２…側壁部、４１３…側壁部、４１４…側壁部、４１５…側壁部、４１６…側壁部、４１７…境界部、４１８…境界部、４２０…吸引部材、４２１…内腔部、４３１…傾斜板、４３２…傾斜板、４３３…頂部、５１０…管、５１１…ブロアー、５２０…管、５２１…ブロアー、５３０…管、５３１…ブロアー、Ｇ…間隙、Ｍ１…原料、Ｍ２…粗砕片、Ｍ３…解繊物、Ｍ４－１…第１選別物、Ｍ４－２…第２選別物、Ｍ５…第１ウェブ、Ｍ６…細分体、Ｍ７…混合物、Ｍ８…第２ウェブ、Ｓ…シート、Ｐ１…樹脂、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅

Claims (11)

1. 繊維を含む材料を放出する放出部と、
   前記放出部により放出された前記材料を堆積させるメッシュ部材と、
   前記メッシュ部材を通過した前記材料を回収する回収部と、を備え、
   前記回収部は、空気を吸引する吸引口を有する吸引部と、前記吸引口に向かって気体を噴出する気体噴出部と、を有することを特徴とする繊維体堆積装置。
2. 前記吸引部は、前記メッシュ部材を通過した前記材料を前記吸引口に案内する受け部を有する請求項１に記載の繊維体堆積装置。
3. 前記受け部は、底部と、前記底部から立設された側壁部と、を有する請求項２に記載の繊維体堆積装置。
4. 前記吸引口は、前記側壁部に設けられ、
   前記気体噴出部は、前記側壁部のうち、前記吸引口が設けられた壁部と対向する壁部に設けられている請求項３に記載の繊維体堆積装置。
5. 前記吸引口は、前記底部に設けられ、
   前記気体噴出部は、前記側壁部に設けられている請求項３に記載の繊維体堆積装置。
6. 前記気体噴出部は、前記側壁部の前記底部側に偏在した位置に設けられている請求項３ないし５のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
7. 前記受け部は、前記底部と離間して設けられ、前記メッシュ部材を通過した前記材料と当接する当接部材をさらに有し、
   前記気体噴出部の噴出方向から見たとき、前記気体噴出部は、前記当接部材と前記底部との間に設けられた第１噴出口を有する請求項３ないし６のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
8. 前記側壁部は、前記吸引口を介して対向する一対の傾斜部を有し、
   前記気体噴出部は、前記傾斜部と前記底部との境界部に向かって気体を噴出する第２噴出口を有する請求項３ないし７のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
9. 前記気体噴出部の単位時間当たりの気体の噴出量をＡとし、前記放出部の単位時間当たりの気体の噴出量をＢとし、前記吸引部の単位時間当たりの空気の吸引量をＣとしたとき、Ｃ＞Ａ＋Ｂを満足する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
10. 前記気体噴出部は、前記気体を間欠的に噴出する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の繊維体堆積装置と、
    前記繊維体堆積装置で形成された堆積物を成形する成形部と、を備えることを特徴とする繊維構造体製造装置。

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