JP2022055784A - 成形体の製造方法 - Google Patents

成形体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022055784A
JP2022055784A JP2020163404A JP2020163404A JP2022055784A JP 2022055784 A JP2022055784 A JP 2022055784A JP 2020163404 A JP2020163404 A JP 2020163404A JP 2020163404 A JP2020163404 A JP 2020163404A JP 2022055784 A JP2022055784 A JP 2022055784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
web
molded product
mixture
binding material
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020163404A
Other languages
English (en)
Inventor
葉子 中井
Yoko Nakai
忍 横川
Shinobu Yokogawa
英樹 田中
Hideki Tanaka
尚孝 樋口
Naotaka Higuchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2020163404A priority Critical patent/JP2022055784A/ja
Priority to CN202111119841.0A priority patent/CN114318676B/zh
Priority to EP21199085.8A priority patent/EP3974579B1/en
Priority to US17/485,607 priority patent/US11697224B2/en
Publication of JP2022055784A publication Critical patent/JP2022055784A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/006—Pressing and sintering powders, granules or fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/002—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres characterised by the type of binder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/18—Auxiliary operations, e.g. preheating, humidifying, cutting-off
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/587—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives characterised by the bonding agents used
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/60—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives the bonding agent being applied in dry state, e.g. thermo-activatable agents in solid or molten state, and heat being applied subsequently
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/732—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by fluid current, e.g. air-lay
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24—Polysaccharides
    • D21H17/28—Starch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/50—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
    • D21H21/52—Additives of definite length or shape
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J1/00—Fibreboard
    • D21J1/16—Special fibreboard
    • D21J1/18—Hardboard

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Figure 2022055784000001
【課題】良好な生分解性を有しつつ、これを用いて成形した紙等の成形体の機械的強度も良好にすることができる成形体を提供する。
【解決手段】繊維と、結合材料の粉末と、を混合し混合物を得る混合工程と、前記混合物を堆積させウェブを形成する堆積工程と、前記ウェブに水を付与する加湿工程と、水が付与された前記ウェブを加熱及び加圧することで成形体を得る成形工程と、を含む成形体の製造方法であって、前記結合材料は、水が付与されることで前記繊維同士を結合するものであり、前記粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、２０．０μｍ以下である、成形体の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形体の製造方法に関する。
紙等の成形体の製造方法として、乾式法と称する水を全く又はほとんど用いない方法が期待されている。例えば、特許文献１には、抄紙法のように多量の水を用いないため乾燥工程でのエネルギーを削減できるシートの製造方法として、乾燥した繊維と樹脂との混合物を堆積させ加圧／加熱することで紙を製造する方法が開示されている。
特開２０１２－１４４８２６号公報
しかしながら、特許文献１に記載された紙の製造方法では、樹脂を繊維間の結合材料として用いている。環境負荷の低減を目的として、かかる樹脂を澱粉等の天然材料に置き換えようとすると、繊維間の結着性を発現するために、水分を比較的多く付与する必要があった。
本発明に係る成形体の製造方法の一態様は、
繊維と、結合材料の粉末と、を混合し混合物を得る混合工程と、
前記混合物を堆積させウェブを形成する堆積工程と、
前記ウェブに水を付与する加湿工程と、
水が付与された前記ウェブを加熱及び加圧することで成形体を得る成形工程と、
を含む成形体の製造方法であって、
前記結合材料は、水が付与されることで前記繊維同士を結合するものであり、
前記粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、２０．０μｍ以下である。
実施形態に係る成形体製造装置を模式的に示す図。
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
１．成形体の製造方法
本実施形態に係る成形体の製造方法は、繊維と、結合材料の粉末と、を混合し混合物を得る混合工程と、混合物を堆積させウェブを形成する堆積工程と、ウェブに水を付与する加湿工程と、水が付与されたウェブを加熱及び加圧することで成形体を得る成形工程と、を含む。そして、結合材料が、水が付与されることで繊維同士を結合するものであり、粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が、２０．０μｍ以下である。
１．１．混合工程
本実施形態の成形体の製造方法は、混合工程を含む。混合工程では、繊維と、結合材料の粉末と、を混合し混合物を得る。
１．１．１．繊維
繊維は、混合物を用いて製造される成形体の主成分であり、成形体の形状の保持に大きく寄与するとともに、成形体の強度等の特性を発現させる成分の一つである。
繊維は、水酸基、カルボニル基、アミノ基のうちの少なくとも１つの化学構造を含む物質で構成されることが好ましい。これにより、繊維と、後述する結合材料との間で、水素結合を形成しやすくなり、繊維と結合材料との接合強度、混合物を用いて製造される成形体全体としての強度、例えば、シート状の成形体の引っ張り強度等をより優れたものとすることができる。
繊維は、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン等の合成樹脂で構成された合成繊維であってもよいが、天然由来の繊維、すなわち、バイオマス由来繊維であることが好ましく、セルロース繊維であることがより好ましい。これにより、環境問題や埋蔵資源の節約等により好適に対応することができる。特に、繊維がセルロース繊維である場合には、以下のような効果も得られる。
すなわち、セルロースは、植物由来で豊富な天然素材であり、混合物を構成する繊維として、セルロースを用いることにより、環境問題や埋蔵資源の節約等にさらに好適に対応することができるとともに、混合物やそれを用いて製造される成形体の安定供給、コスト低減等の観点からも好ましい。また、セルロース繊維は、各種繊維の中でも、理論上の強度が特に高いものであり、成形体の強度のさらなる向上の観点からも有利である。さらにセルロース繊維は、良好な生分解性を有する。
繊維は、セルロース以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、ヘミセルロース、リグニン等が挙げられる。また、セルロース繊維としては、漂白等の処理が施されたものを用いてもよい。
また、繊維は、紫外線照射処理、オゾン処理、プラズマ処理等の処理が施されたものであってもよい。これにより、繊維の親水性を高めることができ、結合材料との親和性を高めることができる。より具体的には、これらの処理により、繊維の表面に水酸基等の官能基を導入することができ、結合材料との間で、より効率よく水素結合を形成することができるようになる。
本工程で得られる混合物は、繊維と、結合材料を含む。混合物において、繊維に結合材料が付着していてもよいし、結合材料が付着していない繊維が存在してもよい。また、混合物において、結合材料が繊維に付着していてもよいし、繊維に付着していない結合材料が含まれてもよい。
繊維の平均長さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
これにより、混合物を用いて製造される成形体の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。
繊維の平均太さは、特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１０ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であることがより好ましい。
これにより、混合物を用いて製造される成形体の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。また、混合物を用いて製造される成形体の表面に不本意な凹凸が生じることを抑制することができる。
繊維の平均アスペクト比、すなわち、平均太さに対する平均長さは、特に限定されないが、１０以上１０００以下であることが好ましく、１５以上５００以下であることがより好ましい。
これにより、混合物を用いて製造される成形体の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。また、混合物を用いて製造される成形体の表面に不本意な凹凸が生じることを抑制することができる。
混合物中における繊維の含有率は、特に限定されないが、６０．０質量％以上９９．０質量％以下であることが好ましく、８５．０質量％以上９８．０質量％以下であることがより好ましく、８８．０質量％以上９７．０質量％以下であることがさらに好ましい。
これにより、混合物を用いて製造される成形体の形状の安定性や強度等の特性をより優れたものとすることができる。また、成形体の製造時の成形性もより優れたものとすることができ、成形体の生産性を向上させる上でも有利である。
１．１．２．結合材料
結合材料は、混合物を用いて製造される成形体において、繊維同士を結合する結着材として機能する成分である。特に、結合材料は、バイオマス由来とすることができ、環境問題や埋蔵資源の節約等に好適に対応することができる。また、結合材料の量に対して少量の水分により比較的低温で付着性を発揮でき、優れた結着性を得ることができる。
結合材料としては、澱粉、デキストリン、グリコーゲン、アミロース、ヒアルロン酸、葛、こんにゃく、片栗粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉、天然ガム糊（エーテル化タマリンドガム、エーテル化ローカストビーンガム、エーテル化グアガム、アカシアアラビヤ系ガム）、繊維誘導糊（エーテル化カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース）、海藻類（アルギン酸ソーダ、寒天）、動物性蛋白質（コラーゲン、ゼラチン、加水分解コラーゲン、セリシン）等を用いることができ、これらの任意の混合物を用いてもよい。
また、結合材料としては、これらの中でも澱粉及びデキストリンの少なくとも一方であることがより好ましく、デキストリンであるか、デキストリン及び澱粉の混合物であってデキストリンの比率が高いものであることがさらに好ましい。一方、粉末が水分に対して比較的溶けにくく、結合材料の取り扱いを容易とする点では、澱粉であるか、デキストリン及び澱粉の混合物であって澱粉の比率が高いものであることがさらに好ましい。結合材料として、澱粉及びデキストリンの少なくとも一方を用いると、着色が少ない点で好ましく、粉末の平均粒子径の調整もより容易で、入手も比較的容易である点で好ましい。
澱粉及びデキストリンは、複数のα－グルコース分子がグリコシド結合によって重合した高分子材料である。澱粉及びデキストリンは、直鎖状であってもよいし、分岐を含んでもよい。
澱粉及びデキストリンは、各種植物由来のものを用いることができる。澱粉及びデキストリンの原料としては、トウモロコシ、小麦、米等の穀類、ソラマメ、緑豆、小豆等の豆類、ジャガイモ、サツマイモ、タピオカ等のイモ類、カタクリ、ワラビ、葛等の野草類、サゴヤシ等のヤシ類が挙げられる。
また、澱粉として加工澱粉、変性澱粉を用いてもよい。加工澱粉としては、アセチル化アジピン酸架橋澱粉、アセチル化澱粉、アセチル化澱粉、酸化澱粉、オクテニルコハク酸澱粉ナトリウム、ヒドロキシプロピル澱粉、ヒドロキシプロピル化リン酸架橋澱粉、リン酸化澱粉、リン酸物エステル化リン酸架橋澱粉、尿素リン酸化エステル化澱粉、澱粉グリコール酸ナトリウム、高アミロースコーンスターチ等が挙げられる。また、変性澱粉としては、α化澱粉、変性デキストリン、ラウリルポリグルコース、カチオン化澱粉、熱可塑性澱粉、カルバミン酸澱粉等が挙げられる。
デキストリンは市販されているものを用いてもよく、例えば、デキストロール、黄色デキストリン、Ａソル、酵素変性デキストリン、ブリティッシュガム等の名称で流通しているものを適宜に用いることができる。
結合材料は、粉末の性状で混合される。結合材料が粉末であることにより、混合工程において繊維と均一に混合することができる。結合材料の粉末の粒子の大きさは、体積基準の平均粒子径のＤ５０として、２０．０μｍ以下である。結合材料の粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、１８．０μｍ以下がより好ましく、１５．０μｍ以下がさらに好ましく、１０．０μｍ以下が殊更好ましい。粉末の平均粒子径（Ｄ５０）がこの範囲であれば、繊維との混合がより良好となる。一方、結合材料の粉末の平均粒子径（Ｄ５０）の下限は、特に限定されないが、０．５μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上、より好ましくは１．５μｍ以上である。平均粒子径（Ｄ５０）の下限がこの範囲であれば、粉体としての結合材料の取り扱いがより容易となり、また粉砕等により製造もより容易となる。
結合材料の粉末の平均粒子径が上記の範囲であると、水分を付与されることで繊維同士を結合できる結合材料を粉体としてウェブに供給する際、粉末の粒子が小さいので、付与した水分が粉末内に浸透しやすいため、少量の水分でも乾式の成形体製造を容易に行うことができる。またこれにより、天然結合材料を用いて環境への負荷を小さくできるとともに、水分の乾燥に消費されるエネルギー量を減らすことができる。
１．１．３．混合物
本工程を経ることにより、少なくとも、繊維と、結合材料の粉末とが混合されて混合物が得られる。混合物の総量にする結合材料の含有率は、１．０質量％以上３０．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以上２８．０質量％以下であることがより好ましく、３．０質量％以上２５．０質量％以下であることがさらに好ましい。
また、後述の堆積工程で形成されるウェブは、混合物により形成される。そのため、ウェブの総量に対する結合材料の含有量は、混合物と同様に１．０質量％以上３０．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以上２８．０質量％以下であることがより好ましく、３．０質量％以上２５．０質量％以下であることがさらに好ましい。
混合物又はウェブにおける結合材料の含有率が、上記範囲であれば、ウェブが十分な量の結合材料を含むことになり、例えば製造工程の途中におけるウェブの搬送を安定して行うことができる。
なお、結合材料の含有率は、熱重量分析法、ＮＭＲ法等の成分分析により測定することができ、必要に応じて酵素分解等の前処理手法を用いて測定できる。
混合物は、前述した繊維及び結合材料以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、サイズ剤；繊維由来の不純物；結合材料由来の不純物等が挙げられる。また、成形される後述の成形体に、所望の性能を付与するための成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、炭酸カルシウム、タルク、酸化チタン、シリカ、珪藻土等の填料；顔料、染料、トナー等の色材；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の紙力増強剤等が挙げられる。
ただし、混合物中における繊維及び結合材料以外の成分の含有率は、１０質量％以下であることが好ましく、５．０質量％以下であることがより好ましく、２．０質量％以下であることがさらに好ましい。
１．２．堆積工程
本実施形態の成形体の製造方法は、混合物を堆積させウェブを形成する堆積工程を含む。堆積工程は、混合物を適宜の物体の上に降らせて堆積させる工程である。堆積工程は、例えば、空気を通過するメッシュの上に混合物を降らせることにより、さらに容易にウェブを形成することができる。さらに、堆積工程は、例えば、後述する製造装置のメッシュベルトを用いて行うことにより、連続的なウェブを形成することができる。
１．３．加湿工程
本実施形態の成形体の製造方法は、ウェブに水を付与する加湿工程を含む。加湿工程でウェブに水分が付与されることで、結合材料の表面の一部又は全部が繊維への付着性を有するものとなり、繊維に付着することができる。
また、加湿工程によりウェブが加湿されると、後述する成形工程で、繊維と結合材料との接合強度、及び、結合材料を介した繊維同士の接合強度を優れたものとすることができ、最終的に得られる成形体の強度等を十分に優れたものとすることができる。また、加湿工程によりウェブが加湿されると、成形工程での成形を比較的低い温度で好適に行うことができる。
ウェブを加湿する方法は、特に限定されないが、ウェブに対して非接触で行うことが好ましく例えば、ウェブを高湿度雰囲気下に置く方法、高湿度空間にウェブを通過させる方法、ウェブに水を含む液体のミストを吹きかける方法、水を含む液体のミストが浮遊する空間にウェブを通過させる方法等が挙げられ、これらから選択される１種又は２種以上の方法を組み合わせて行ってもよい。なお、水を含む液体中には、例えば、防腐剤、防カビ剤、殺虫剤等が含まれていてもよい。
ウェブの加湿は、例えば、成形体を製造する過程において、複数の段階で行ってもよい。より具体的には、例えば、混合物の原料に対する加湿、混合物に対する加湿、及び、ウェブに対する加湿の少なくとも１つにより、ウェブに水分が付与されてもよく、さらにこれらの手法は複数回、組み合わせて行ってもよい。
上記のように、成形体を製造する過程において複数の段階で、ウェブ又はその原料の加湿を行うことにより、例えば、各段階での加湿量を必要以上に高める必要がなくなる。その結果、例えば、成形体製造装置での混合物やウェブの搬送速度を高めることができ、成形体の生産性をより優れたものとすることができる。
加湿工程において原料、混合物、ウェブに付与する水分量は、特に限定されないが、加湿工程終了時におけるウェブの水分率、すなわち、加湿工程終了時におけるウェブの総質量に対する、当該ウェブの水分率は、好ましくは５．０質量％以上６０．０質量％以下、より好ましくは７．０質量％以上５０．０質量％以下、さらに好ましくは１０．０質量％以上４０．０質量％以下となるようにすることが好ましい。本実施形態の成形体の製造方法は、このような少量の水分で、乾式の成形体製造を行うことができる。またこれにより、水分の乾燥に消費されるエネルギー量をさらに減らすことができる。
なお、水分含有量は、Ａ＆Ｄ社製の加熱乾燥式水分計等を用いた測定により求めることができる。
１．４．成形工程
本実施形態の成形体の製造方法は、水が付与されたウェブを加熱及び加圧することで成形体を得る成形工程を含む。成形工程では、加湿されたウェブを加熱及び加圧してシート、ボード又は板の形状に成形する。これにより、結合材料により繊維同士が結合した成形体が得られる。なお、加湿工程と成形工程とは、同時進行的に行ってもよい。
成形工程における加熱温度は、特に限定されないが、５０℃以上１００℃以下であることが好ましく、５５℃以上９５℃以下であることがより好ましく、６０℃以上９０℃以下であることがさらに好ましい。ここで、加熱温度は、成形体の表面温度である。成形工程での加熱においては、例えば加熱ローラーにより行われ、その場合には、ウェブがローラーから出た直後の温度が加熱温度に相当し、加熱ローラーの温度は、成形体の表面温度が上記温度となるように設定される。なお、加熱を加熱ローラーで行う場合には、加熱ローラーの設定温度や、ウェブの搬送速度を考慮して、成形体の表面温度を調節する。
成形工程を経ることにより、加湿工程を経た結合材料の付着力を十分に得ることができる。また、加湿工程により過度に水分がウェブに付与されないので、成形工程の温度も低く設定できるので、成形体の構成材料の劣化を抑制できる。またこれにより省エネルギーの観点からも水分を蒸発させる量が少なくなるので好ましい。また、成形工程を経ることにより、機械的強度に優れた成形体を得ることができる。なお、上記の温度は、合成樹脂であるポリエステル等を結合材料として用いた場合よりも、十分に低い温度である。
成形工程での加圧は、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下で行うことが好ましく、０．３ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下で行うことがより好ましい。本工程は、例えば、熱プレス、熱ローラー等を用いて行うことができる。成形工程における加圧と加熱との順序は特に限定されない。また、成形工程における加圧と加熱とは、必要に応じてそれぞれ独立に、複数回行ってもよい。
１．５．成形体
本実施形態の製造方法で製造される成形体は、石油由来の材料の使用を抑制しつつ、所望の形状を有する成形体である。また、このような成形体は、生分解性にも優れている。また、このような成形体は、リサイクル性や強度等も優れている。
成形体の形状は、特に限定されず、例えば、シート状、ブロック状、球状、三次元立体形状等、いかなるものであってもよいが、成形体は、ウェブを加熱・加圧して成形されるのでシート状、ボード状、板状であることが好ましい。なお、ここでいうシート状とは、厚さが３０μｍ以上３０ｍｍ以下、密度が０．０５ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下となるように成形された成形体を指す。これにより、例えば、成形体を記録媒体等として好適に用いることができる。また、後述するような製造装置を用いることにより、より効率よく成形体を製造することができる。
成形体は、その少なくとも一部が前述した混合物で構成されていればよく、混合物で構成されていない部位を有するものであってもよい。成形体の用途は、特に限定されず、例えば、記録媒体、液体吸収体、緩衝材、吸音材等が挙げられる。また、成形体は、成形工程の後に、切断等の機械加工や、各種化学処理が施されて、用いられるものであってもよい。
成形体が液体吸収体である場合、その厚さは、０．３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、密度は、０．０５ｇ／ｍ３以上０．４ｇ／ｍ３以下であることが好ましい。これにより、成形体を液体吸収体としてより好適に用いることができる。また、後述するような製造装置を用いることにより、より効率よく製造することができる。
１．６．その他の工程
本実施形態の成形体の製造方法は、上述の混合工程、堆積工程、加湿工程、成形工程の他に、準備工程、加工工程等を有してもよい。
準備工程は、混合工程の前に、混合する物質を準備する工程である。準備工程としては、繊維を準備するための繊維化工程、粉体状の結合材料を得るための粉砕工程等が挙げられる。
繊維化工程は、例えば、セルロース原料を乾式で解繊して繊維を得ること、又は、セルロース原料を水中で離解することにより繊維を得ることを含む。繊維化工程は、混合工程を乾式で行う点で、乾式で解繊して繊維を得ることがより好ましい。解繊は、例えば、後述の製造装置の解繊部により得ることができる。
粉砕工程は、公知の手法で行うことができ、例えば、ＦＭミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ナノジェットマイザーなど公知の装置を用いて行うことができる。また装置としては、高速回転する羽根により粉砕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。さらにバッチ式の装置であっても連続式の装置であってもよい。
２．成形体製造装置
次に、成形体の製造方法に好適に適用することができる成形体製造装置について説明する。図１は、成形体製造装置の好適な例を示す概略側面図である。
なお、以下では、図１の上側を「上」又は「上方」、下側を「下」又は「下方」と言うことがある。また、図１は、概略構成図であり、成形体製造装置１００の各部の位置関係は、実際の位置関係とは異なる場合がある。また、各図において、繊維原料Ｍ１、粗砕片Ｍ２、解繊物Ｍ３、第１選別物Ｍ４－１、第２選別物Ｍ４－２、第１ウェブＭ５、細分体Ｍ６、混合物Ｍ７、第２ウェブＭ８、シートＳが搬送される方向、すなわち、矢印で示す方向を搬送方向とも言う。また、矢印の先端側を搬送方向下流側、矢印の基端側を搬送方向上流側とも言う。
図１に示す成形体製造装置１００は、繊維原料Ｍ１を粗砕、解繊して繊維（解繊物Ｍ３）を得て、混合部１７において繊維と結合材料とを混合し、これを堆積させ、この堆積物である第２ウェブＭ８を成形部２０によって成形することで、成形体としてシートＳを得る装置である。
繊維原料Ｍ１としては、例えば、使用済み又は不要となった古紙を利用することができる。また、例えば、繊維原料Ｍ１としては、繊維と、当該繊維に付着している結合材料とを含むシート材を用いてもよい。当該シート材は、例えば、古紙を原料として再度使用可能となるように処理を施した再生紙であってもよいし、非再生紙であってもよい。
図１に示す成形体製造装置１００は、シート供給装置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。粗砕部１２、解繊部１３、選別部１４、第１ウェブ形成部１５、細分部１６、混合部１７、分散部１８、第２ウェブ形成部１９、成形部２０、切断部２１及びストック部２２の各々が、シートを処理する処理部である。
また、シート供給装置１１と、粗砕部１２又は解繊部１３とにより、シート処理装置１０Ａが構成される。また、シート処理装置１０Ａと、第２ウェブ形成部１９とにより、繊維体堆積装置１０Ｂが構成される。
また、成形体製造装置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、成形体製造装置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及びブロアー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によって成形体製造装置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、シート供給装置１１の各部の作動を制御する制御部と、シート供給装置１１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、成形体製造装置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、切断工程とが実行される。シート形成工程が成形体の製造方法での成形工程に該当する。また、後に詳述する各加湿部で加湿する工程が加湿工程に該当する。
以下、各部の構成について説明する。シート供給装置１１は、粗砕部１２に繊維原料Ｍ１を供給する原料供給工程を行う部分である。繊維原料Ｍ１としては、繊維としてセルロース繊維を含むものを用いるが、例えば、本実施形態の製造方法により製造された成形体を用いてもよい。
粗砕部１２は、シート供給装置１１から供給された繊維原料Ｍ１を大気中等の気中で粗砕する粗砕工程を行う部分である。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、これらの間で繊維原料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ことが好ましく、例えば、１辺の長さが１００ｍｍ以下の小片であることが好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下の小片であることがより好ましい。
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、上記説明した加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、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、繊維の長さに応じて選別する選別工程を行う部分である。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以下であることが好ましい。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部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、上流側が管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から落下した第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、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。
ハウジング部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、ハウジング部１４２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、上記の加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、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がハウジング部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、上述の加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、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部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、ハウジング部１６２内を下降する。
ハウジング部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、ハウジング部１６２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、細分体Ｍ６がプロペラ１６１やハウジング部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と結合材料Ｐ１とを混合する混合工程を行う部分である。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のハウジング部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と結合材料Ｐ１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、結合材料が収容されたハウジング部１７０と、ハウジング部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、ハウジング部１７０内の結合材料がハウジング部１７０から押し出されて管１７２内に供給される。管１７２内に供給された結合材料Ｐ１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から供給される結合材料Ｐ１には、例えば、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、解繊物等が配合されてもよく、これらのうちの一種又は複数種を組み合わせて用いてもよい。
添加剤供給部１７１から結合材料Ｐ１を供給することにより、シートＳを構成する繊維に結合材料Ｐ１を均一性高く付着させることができる。すなわち、結合材料Ｐ１の粉末の平均粒子径が小さいので、混合物中での組成のムラや、最終的に得られる成形体としてのシートＳでの組成のばらつき等を抑制することができ、シートＳの信頼性をより優れたものとすることができる。
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と結合材料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と結合材料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と結合材料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１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に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う部分である。分散部１８は、解繊物である混合物Ｍ７を導入及び放出するドラム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、減速機の出力軸及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、加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、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、吸引部１９３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を通過してしまうことが規制され、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。
吸引部１９３は、メッシュベルト１９１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。
吸引部１９３には、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、吸引部１９３で吸引力を生じさせることができる。
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る。これにより、加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、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、特に限定されないが、加湿工程終了時におけるウェブの水分率、すなわち、加湿部２３６で加湿された状態の第２ウェブＭ８の質量に対する、当該第２ウェブＭ８が含む水分の質量の割合は、１．０質量％以上３０．０質量％以下であることが好ましい。
第２ウェブＭ８が形成されるまでに少なくとも１回の加湿工程が行われ、第２ウェブＭ８は、結合材料Ｐ１の少なくとも一部が繊維に付着するものとなっている。また、第２ウェブＭ８が形成されるまでに加湿工程が行われなかった場合には、第２ウェブＭ８に対して加湿部２３６による加湿工程が行われ、第２ウェブＭ８に水分が付与される。
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、混合物である第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。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。この加熱及び加圧により、第２ウェブＭ８内では、加湿により吸水している結合材料が繊維に付着しており、この結合材料とともに第２ウェブＭ８が加圧・加熱されることによって、結合材料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の幅方向の両側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。
このような成形体製造装置１００が備える各部は、後述する制御部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。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、成形体の製造に用いる成形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、本発明の成形体の製造方法は、前述した混合工程と、加湿工程と、成形工程とを有していればよく、前述した成形体製造装置を用いる場合に限らず、いかなる装置を用いてもよい。
３．実施例及び比較例
以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさらに説明するが、本発明は以下の例によってなんら限定されるものではない。
３．１．評価試料の作成
各例について、図１に示すような成形体製造装置１００を用いて、以下のようにして、成形体としてのシートＳを製造した。
まず、繊維原料Ｍ１として、セルロース繊維で構成されたＧ８０（三菱製紙社製）を複数枚用意し、これらをシート供給装置１１の収容部に収容するとともに、添加剤供給部１７１のハウジング部１７０に各例の澱粉又はデキストリンを収容した。その後、前述したように、成形体製造装置１００の運転を行った。
その結果、混合部１７において、繊維と結合材料とが、混合物の総質量に対して６．０質量％で混合され、混合物Ｍ７が得られた。
混合部１７で得られた混合物Ｍ７は、分散部１８を経て、第２ウェブ形成部１９で、繊維と結合材料とを含む第２ウェブＭ８となった。
なお、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とで、それぞれ、加湿を行い、加湿部２３６で加湿された状態の第２ウェブＭ８の質量に対する、当該第２ウェブＭ８が含む水分の質量の割合が、表１中の水分率（質量％）（水／ウェブ；質量基準）となるようにした。水分率は、Ａ＆Ｄ社製の加熱乾燥式水分計、ＭＳ－７０を用いて測定した。
第２ウェブＭ８は、成形部２０で加熱及び加圧されることにより、長尺状の成形体であるシートＳとなった。成形部２０での加熱温度は８０℃、加熱時間は１５秒とし、成形部２０での加圧は７０ＭＰａで行った。
このようにして得られた長尺状の成形体であるシートＳを、切断部２１で切断し、Ａ４サイズのシートＳとした。
なお各例で用いた澱粉は、いずれも豆由来酸処理澱粉（ＮＳＰ－ＥＡ、日澱化学株式会社製）であり、体積平均粒子径（Ｄ５０）の調整は、当該澱粉をナノジェットマイザーで粉砕して行った。また、各例で用いたデキストリンは、いずれもタピオカ由来黄色デキストリン（ＮＤ－Ｓ、日澱化学株式会社製）であり、体積平均粒子径（Ｄ５０）の調整は、当該デキストリンをナノジェットマイザーで粉砕して行った。
Figure 2022055784000002
３．２．評価
各実施例及び各比較例の成形体（シート）について、以下の比引張強さ評価を行った。
各例のシートについて、ＡＵＴＯＧＲＡＰ ＡＧＣ－Ｘ ５００Ｎ（島津製作所製）を用いて、ＪＩＳ Ｐ８１１３に準じた測定を行い、比引張強さ（Ｎ・ｍ／ｇ）を求め、紙力として、以下の基準に従い評価し、結果をそれぞれ表１に記載した。なお、再生成形体に関しては、再生前の原料の成形体の比引張強さに対する再生後の成形体の比引張り強さの低下率を用いて以下の評価を行った。
Ａ：比引張強さが、２０．０（Ｎ・ｍ／ｇ）以上
Ｂ：比引張強さが、１０．０（Ｎ・ｍ／ｇ）以上２０．０（Ｎ・ｍ／ｇ）未満
Ｃ：比引張強さが、１０．０（Ｎ・ｍ／ｇ）以上未満
表１から明らかなように、結合材料の粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が２０．０μｍ以下である各実施例では、いずれも優れた結果が得られた。すなわち、各実施例で得られた成形体は、生分解性を確保しつつ、優れた機械的強度を得ることができた。また各実施例の成形体は、少ない水分率で成形でき、十分な機械的強度を達成できることが分かった。さらに、実施例６、７、１０、１１をみると、デキストリンを用いたほうが、澱粉を用いるよりも比引張強さに優れることが分かった。
一方、参考例１は、澱粉の平均粒子径が大きくても、高い水分率であれば、比引張強さは良好となることを示しているが、水分を蒸発させるためのエネルギーが大きいので、この点で好ましくなかった。また、平均粒子径が２０．０μｍを超える各比較例では、生分解性については良好と考えられるものの、機械的強度が不十分な結果となった。
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、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及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。
上述した実施形態及び変形例から以下の内容が導き出される。
成形体の製造方法は、
繊維と、結合材料の粉末と、を混合し混合物を得る混合工程と、
前記混合物を堆積させウェブを形成する堆積工程と、
前記ウェブに水を付与する加湿工程と、
水が付与された前記ウェブを加熱及び加圧することで成形体を得る成形工程と、
を含む成形体の製造方法であって、
前記結合材料は、水が付与されることで前記繊維同士を結合するものであり、
前記粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、２０．０μｍ以下である。
上記成形体の製造方法において、
前記粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、１．０μｍ以上であってもよい。
この成形体の製造方法によれば、水分を付与されることで繊維同士を結合できる結合材料を粉体としてウェブに供給する際、粉末の粒子が小さいので、付与した水分が粉末内に浸透しやすいため、少量の水分でも乾式の成形体製造を行うことができる。またこれにより、天然結合材料を用いて、且つ水分の乾燥に消費されるエネルギー量を減らすことができる。
上記成形体の製造方法において、
前記結合材料は、澱粉及びデキストリンから選択されてもよい。
この成形体の製造方法によれば、結合材料の入手、その粉末の平均粒子径の調整を容易に行うことができる。
上記成形体の製造方法において、
前記加湿工程において、前記ウェブの水分率が、前記ウェブの総質量に対して７．０質量％以上５０．０質量％以下となるように加湿されてもよい。
この成形体の製造方法によれば、少量の水分で、乾式の成形体製造を行うことができる。またこれにより、水分の乾燥に消費されるエネルギー量をさらに減らすことができる。
上記成形体の製造方法において、
前記ウェブにおける前記結合材料の含有量は、前記ウェブの総質量に対して１．０質量％以上３０．０質量％以下であってもよい。
この成形体の製造方法によれば、ウェブに対して十分な量の結合材料を含むので、例えば製造工程の途中でウェブの搬送を安定して行うことができる。
上記成形体の製造方法において、
前記加熱の温度は、５０．０℃以上１００．０℃以下であってもよい。
この成形体の製造方法によれば、従来の樹脂を結合材として用いた場合と比べ、比較的低温の加熱で成形体を製造することができる。
１００…成形体製造装置、１０Ａ…シート処理装置、１０Ｂ…繊維体堆積装置、１１…シート供給装置、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、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング部、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…ハウジング部、１７０…ハウジング部、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、１９３…吸引部、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、Ｍ１…繊維原料、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…結合材料

Claims (6)

  1. 繊維と、結合材料の粉末と、を混合し混合物を得る混合工程と、
    前記混合物を堆積させウェブを形成する堆積工程と、
    前記ウェブに水を付与する加湿工程と、
    水が付与された前記ウェブを加熱及び加圧することで成形体を得る成形工程と、
    を含む成形体の製造方法であって、
    前記結合材料は、水が付与されることで前記繊維同士を結合するものであり、
    前記粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、２０．０μｍ以下である、成形体の製造方法。
  2. 請求項１において、
    前記粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、１．０μｍ以上である、成形体の製造方法。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記結合材料は、澱粉及びデキストリンから選択される、成形体の製造方法。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
    前記加湿工程において、前記ウェブの水分率が、前記ウェブの総質量に対して７．０質量％以上５０．０質量％以下となるように加湿される、成形体の製造方法。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
    前記ウェブにおける前記結合材料の含有量は、前記ウェブの総質量に対して１．０質量％以上３０．０質量％以下である、成形体の製造方法。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
    前記加熱の温度は、５０．０℃以上１００．０℃以下である、成形体の製造方法。
JP2020163404A 2020-09-29 2020-09-29 成形体の製造方法 Pending JP2022055784A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020163404A JP2022055784A (ja) 2020-09-29 2020-09-29 成形体の製造方法
CN202111119841.0A CN114318676B (zh) 2020-09-29 2021-09-24 成形体的制造方法
EP21199085.8A EP3974579B1 (en) 2020-09-29 2021-09-27 Method for manufacturing compact
US17/485,607 US11697224B2 (en) 2020-09-29 2021-09-27 Method for manufacturing compact

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020163404A JP2022055784A (ja) 2020-09-29 2020-09-29 成形体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022055784A true JP2022055784A (ja) 2022-04-08

Family

ID=78134739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020163404A Pending JP2022055784A (ja) 2020-09-29 2020-09-29 成形体の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11697224B2 (ja)
EP (1) EP3974579B1 (ja)
JP (1) JP2022055784A (ja)
CN (1) CN114318676B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022035102A (ja) * 2020-08-20 2022-03-04 セイコーエプソン株式会社 繊維体製造方法、及び繊維体製造装置
JP2022156206A (ja) * 2021-03-31 2022-10-14 セイコーエプソン株式会社 シート製造方法およびシート製造装置
JP2022156207A (ja) 2021-03-31 2022-10-14 セイコーエプソン株式会社 シート製造方法及びシート製造装置
JP2024042250A (ja) * 2022-09-15 2024-03-28 セイコーエプソン株式会社 成形体の製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012095928A1 (ja) 2011-01-12 2012-07-19 セイコーエプソン株式会社 紙再生装置及び紙再生方法
JP5720258B2 (ja) 2011-01-14 2015-05-20 セイコーエプソン株式会社 紙再生装置及び紙再生方法
MX2014001530A (es) * 2011-08-25 2014-02-27 Ashland Licensing & Intellectu Metodo para aumentar las ventajas de la fuerza ayuda en la produccion de papel y carton.
JP6500329B2 (ja) * 2014-02-26 2019-04-17 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置
JP6269181B2 (ja) * 2014-03-07 2018-01-31 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置
TW201700831A (zh) * 2015-04-06 2017-01-01 Seiko Epson Corp 片材製造裝置及片材製造方法
WO2017086326A1 (ja) * 2015-11-20 2017-05-26 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置、シート製造方法及び樹脂粉体
US11005133B2 (en) * 2016-08-31 2021-05-11 Seiko Epson Corporation Sheet manufacturing apparatus and control method for sheet manufacturing apparatus
JP2018086822A (ja) * 2016-11-30 2018-06-07 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置、シート製造方法、パルプ由来製品製造装置およびパルプ由来製品製造方法
DE102017103847A1 (de) * 2017-02-24 2018-08-30 Voith Patent Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn in einer Papiermaschine
WO2018159578A1 (ja) * 2017-03-01 2018-09-07 セイコーエプソン株式会社 シート製造装置、その制御方法及びシート製造方法
JP7119622B2 (ja) * 2018-06-18 2022-08-17 セイコーエプソン株式会社 ウェブ形成装置およびシート製造装置
JP7234525B2 (ja) * 2018-07-24 2023-03-08 セイコーエプソン株式会社 シート製造用結合素材、収容容器、シート製造装置、シート製造方法及び粉体セット
JP7126167B2 (ja) 2019-03-28 2022-08-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 はんだペーストおよび実装構造体
WO2021195408A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Rockline Industries Inc. Plastic free wet wipes with high bulk & wet strength

Also Published As

Publication number Publication date
EP3974579A1 (en) 2022-03-30
CN114318676B (zh) 2024-03-26
US11697224B2 (en) 2023-07-11
CN114318676A (zh) 2022-04-12
US20220097262A1 (en) 2022-03-31
EP3974579B1 (en) 2023-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2022055784A (ja) 成形体の製造方法
CN113463269B (zh) 复合体、成形体及成形体的制造方法
JP2021155655A (ja) 複合体、成形体および成形体の製造方法
JP2021155657A (ja) 複合体、成形体および成形体の製造方法
JP2022055783A (ja) 成形体の製造方法
US20220106739A1 (en) Method for manufacturing injection molding material and injection molding material
US20230037691A1 (en) Buffer material
US20220105666A1 (en) Method for manufacturing injection molding material and injection molding material
CN116394555A (zh) 成形体的制造方法以及结合用材
CN115532798A (zh) 结合用材以及成形体的制造方法
CN115071161A (zh) 成形体的制造方法
CN114181435B (zh) 复合体、成形体以及成形体的制造方法
JP2022048546A (ja) 複合体、成形体及び成形体の製造方法
US20230150231A1 (en) Buffer material
US20230150232A1 (en) Buffer material
US20240093432A1 (en) Method for manufacturing molded product
JP2023082270A (ja) 成形体の製造方法、および結合材
JP2021161552A (ja) 繊維体の製造方法および繊維体製造装置
CN115679731A (zh) 粘结剂以及成形体的制造方法
CN115538211A (zh) 成形体的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20210914

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20211102

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230822