JP6855903B2 - 処理装置およびシート製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、処理装置およびシート製造装に関する。
近年では、環境への意識が高まり、職場での紙(記録媒体)の使用量の削減だけではなく、職場での紙の再生を行なうことが求められている。
記録媒体を再生する方法としては、例えば、紙のシートで構成され、印刷が施された使用済みの記録媒体の記録層(印刷部)にブラスト材を噴射することにより、この記録層を除去する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。そして、記録層が除去された記録媒体は、再度使用可能なものとなる。
特開2000−284675号公報
しかしながら、特許文献に記載の再生方法では、記録媒体がシート状態のままでブラスト材を噴射して当てているため、そのブラスト材が、記録媒体の厚さ方向の奥側に存在するインクまでは届かず、結果、このインクを十分に除去することができない。また、このインクを除去しようとすると、ブラスト材を当てる時間を多く確保しなければならず、そのため、インクを除去するための時間も多くかかってしまうという問題があった。
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、繊維含有材料に色材が含まれている場合、その色材の除去を迅速に行なうことができる処理装置およびシート製造装を提供することにある。
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、以下の態様として実現することが可能である。
本発明の処理装置は、繊維を含む繊維含有材料を気中で解繊する解繊部と、
前記解繊部に接続され、解繊後の前記繊維含有材料が通過する流路と、
前記流路に接続され、前記流路内の前記繊維含有材料に向けてモース硬度が2以上5以下の粒子を噴射する噴射部を有する粒子供給部と、
前記粒子が供給された前記繊維含有材料から前記粒子を除去する粒子除去部と、
を備えることを特徴とする。
これにより、繊維含有材料に色材が含まれている場合であっても、粒子供給部から供給される粒子によって繊維含有材料から色材の除去が行なわれ、その後、粒子除去部によって粒子ごと色材の除去も行なうことができる。このように、色材の除去を迅速に行なうことができる。
本発明の処理装置では、前記繊維含有材料は、色材を含むものであり、
前記粒子は、前記繊維含有材料に衝突して、前記繊維含有材料に含まれる前記色材を前記繊維から吸着する材料で構成されるのが好ましい。
これにより、色材は、粒子に吸着により移行して、繊維から除去される。
本発明の処理装置では、前記繊維含有材料は、色材を含むものであり、
前記粒子は、前記繊維含有材料に含まれる前記色材に衝突して、前記色材を前記繊維から分離する材料で構成されるのが好ましい。
これにより、色材は、粒子の衝突より剥離して、繊維から除去される。
本発明の処理装置では、前記粒子は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂で構成されているのが好ましい。
これにより、粒子は、繊維から色材を除去するための除去粒子としての機能を十分に発揮することができる。また、粒子が繊維に衝突したとしても、その衝突によるダメージを繊維に与えてしまうのを防止することができる。
本発明の処理装置では、前記粒子は、植物の種子の外殻を粉砕したもの、または、植物の実の外殻を粉砕したもので構成されているのが好ましい。
これにより、粒子は、繊維から色材を除去するための除去粒子としての機能を十分に発揮することができる。また、粒子が繊維に衝突したとしても、その衝突によるダメージを繊維に与えてしまうのを防止することができる。
本発明の処理装置では、前記粒子の噴射により、前記繊維含有材料は、攪拌されつつ、前記粒子と接触するのが好ましい。
これにより、繊維に付着している色材と粒子との接触(衝突)も促進され、よって、繊維からの色材の除去を十分に行なうことができる。
本発明の処理装置では、前記粒子除去部は、前記粒子は通過するが、前記繊維の通過が規制される程度の大きさの目開きを有する網状体を備えるのが好ましい。
これにより、繊維は、網状体に堆積して、例えばウェブとして形成される。一方、粒子は、網状体を通過する。よって、網状体に堆積して形成されたウェブは、粒子が除去されたものとなる。
本発明の処理装置では、前記粒子除去部は、遠心分離により前記粒子を除去するよう構成されているのが好ましい。
これにより、繊維含有材料から色材を粒子ごと確実に除去することができる。
本発明のシート製造装置は、本発明の処理装置を備えることを特徴とする。
これにより、繊維含有材料に色材が含まれている場合であっても、粒子供給部から供給される粒子によって繊維含有材料から色材の除去が行なわれ、その後、粒子除去部によって粒子ごと色材の除去も行なうことができる。このように、色材の除去を迅速に行なうことができる。そして、色材が除去された繊維含有材料からシートをさらに製造することができる。
図1は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第1実施形態を示す概略側面図である。 図2は、図1に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。 図3は、図1に示すシート製造装置において粒子が供給された状態を示すイメージ図である。 図4は、図1に示すシート製造装置において粒子が除去された状態を示す概略側面図である。 図5は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第2実施形態において粒子が供給された状態を示すイメージ図である。 図6は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第3実施形態の上流側を示す概略側面図である。 図7は、図6に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。 図8は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第4実施形態の上流側を示す概略側面図である。 図9は、図8に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。 図10は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第5実施形態の上流側を示す概略側面図である。 図11は、図10に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。
以下、本発明の処理装置およびシート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。
本発明の処理装置1は、繊維を含む解繊物M3(繊維含有材料)を気中(大気中)で解繊する解繊部13と、解繊中または解繊後の解繊物M3(繊維含有材料)に、モース硬度が2以上5以下の粒子RMを衝突させるために供給する粒子供給部25と、粒子RMが供給された解繊物M3(繊維含有材料)から粒子RMを除去する粒子除去部28と、を備える。
また、理方法は、繊維を含む解繊物M3(繊維含有材料)を気中で解繊する解繊工程と、解繊中または解繊後の解繊物M3(繊維含有材料)に、モース硬度が2以上5以下の粒子RMを衝突させるために供給する粒子供給工程と、粒子RMが供給された解繊物M3(繊維含有材料)から粒子RMを除去する粒子除去工程と、を有する。そして、この方法は、処理装置1によって実行される。
このような本発明によれば、後述するように、解繊物M3に色材CMが含まれている場合であっても、粒子供給部から供給される粒子RMによって解繊物M3から色材CMの除去が行なわれ、その後、粒子除去部28によって粒子RMごと色材CMの除去も行なうことができる。このように、色材CMの除去を迅速に行なうことができる。
すなわち、理とは、古紙の脱墨処理と言えるものである。従来の脱墨処理は、古紙を水中に分散させ、機械的、化学的(界面活性剤、アルカリ系薬品等)に着色剤を遊離させ、浮上法、スクリーン洗浄法などにより、色材を取り除く処理が一般的であるが、本発明では、古紙を水に浸す必要なく、脱墨が可能になる。乾式の脱墨技術と言えるものである。
本発明のシート製造装置100は、処理装置1を備える。
また、ートの製造方法は、繊維を含む解繊物M3(繊維含有材料)を気中で解繊する解繊工程と、解繊中または解繊後の解繊物M3(繊維含有材料)に、モース硬度が2以上5以下の粒子RMを衝突させるために供給する粒子供給工程と、粒子RMが供給された解繊物M3(繊維含有材料)から粒子RMを除去する粒子除去工程と、を有し、粒子RMが除去された解繊物M3(繊維含有材料)からシートSを製造する。そして、この方法は、シート製造装置100によって実行される。
このような本発明によれば、前述した処理装置1(処理方法)の利点を享受しつつ、色材CMが除去された材料からシートSをさらに製造する(再生する)ことができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第1実施形態を示す概略側面図である。図2は、図1に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。図3は、図1に示すシート製造装置において粒子が供給された状態を示すイメージ図ある。図4は、図1に示すシート製造装置において粒子が除去された状態を示す概略側面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1および図4中(図6および図8についても同様)の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言い、左側を「左」または「上流側」、右側を「右」または「下流側」と言うことがある。
図1に示すシート製造装置100は、原料供給部11と、粗砕部12と、解繊部13と、粒子供給部25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、ほぐし部18と、第2ウェブ形成部19と、シート形成部20と、切断部21と、ストック部22とを備えている。また、シート製造装置100は、加湿部231と、加湿部232と、加湿部233と、加湿部234とを備えている。シート製造装置100が備える各部の作動は、制御部(図示せず)によって制御されている。
また、シート製造装置100は、処理装置1を備えたものとなっている。本実施形態では、処理装置1は、原料供給部11と、粗砕部12と、解繊部13と、粒子供給部25と、選別部14と、第1ウェブ形成部15とで構成されている。
図2に示すように、本実施形態では、シートの製造方法は、原料供給工程と、粉砕工程と、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、ほぐし工程と、第2ウェブ形成工程と、シート形成工程と、切断工程とを有する。また、解繊工程とともに、粒子供給工程が行なわれ、第1ウェブ形成工程とともに、粒子除去工程が行なわれる。そして、シート製造装置100がこれらの工程を順に実行することができる。また、これらの工程のうち、処理装置1が行なう工程は、原料供給工程と、粉砕工程と、解繊工程と、粒子供給工程と、選別工程と、第1ウェブ形成工程と、粒子除去工程である。
以下、シート製造装置100が備える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(図2参照)を行なう部分である。この原料M1としては、繊維(セルロース繊維)を含む繊維含有材料で構成された、例えばシート状をなすものである。また、原料M1は、本実施形態では、古紙、すなわち、使用済みのシートとなっているが、これに限定されず、未使用のシートであってもよい。なお、セルロース繊維とは、化合物としてのセルロース(狭義のセルロース)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(狭義のセルロース)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。
粗砕部12は、原料供給部11から供給された原料M1を気中(空気中)で粗砕する粉砕工程(図2参照)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(ホッパー)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(図示せず)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(または温風気化式)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(流路)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(繊維を含む繊維含有材料)を気中(空気中)で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程(図2参照)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、高速回転するローターと、ローター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、ローター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、ローターの回転により、粗砕部12から選別部14に向かう空気の流れ(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。
解繊部13は、解繊物M3(粗砕片M2)に付着した樹脂粒や、インク、トナー等の色材、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる機能も有する。
このような構成の解繊部13には、粒子供給部25が接続されている。粒子供給部25は、解繊中の解繊物M3(繊維含有材料)に、モース硬度が2以上5以下の粒子RMを供給する部分である。粒子供給部25の構成については、後述する。
また、解繊部13は、管(流路)242を介して、選別部14に接続されている。解繊物M3(解繊後の繊維含有材料)は、管242を通過して、選別部14に搬送される。
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(図2参照)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。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(流路)243に送り出される。管243は、ドラム部141と反対側(下流側)が管241とを接続されている。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、空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(分離部)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(図2参照)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(分離ベルト)151と、3つの張架ローラー152と、吸引部(サクション機構)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、後述する粒子RMが混在している。この粒子RMは、メッシュベルト151の目開きよりも小さい。これにより、粒子RMは、メッシュベルト151を通過して、さらに下方に落下する。
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ことができる。これにより、メッシュベルト151を通過した粒子RMを空気ごと吸引することができる。
また、吸引部153は、管(流路)244を介して、回収部27に接続されている。吸引部153で吸引された粒子RMは、回収部27に回収される。
回収部27には、管(流路)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、粒子RMが除去されたものとなる。また、粒子RM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、加湿部231と同様の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、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、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(図2参照)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部162とを有している。そして、回転するプロペラ161に第1ウェブM5が巻き込まれることにより、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、加湿部231と同様の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、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と樹脂P1とを混合する混合工程(図2参照)を行なう部分である。この混合部17は、樹脂供給部171と、管(流路)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、ほぐし部18のハウジング部とを接続しており、細分体M6と樹脂P1との混合物M7が通過する流路である。
管172の途中には、樹脂供給部171が接続されている。樹脂供給部171は、スクリューフィーダー174を有している。このスクリューフィーダー174が回転駆動することにより、樹脂P1を粉体または粒子として管172に供給することができる。管172に供給された樹脂P1は、細分体M6と混合されて混合物M7となる。
なお、樹脂P1は、後の工程で繊維同士を結着させるものであり、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(EVA)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(ナイロン)、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。好ましくは、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。
なお、樹脂供給部171から供給されるものとしては、樹脂P1の他に、例えば、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集や樹脂P1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等が含まれていてもよい。
また、管172の途中には、樹脂供給部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は、ほぐし部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、ほぐし部18に流入することができる。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。
ほぐし部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すほぐし工程(図2参照)を行なう部分である。ほぐし部18は、ドラム部181と、ドラム部181を収納するハウジング部182とを有する。
ドラム部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。このドラム部181には、混合物M7が流入してくる。そして、ドラム部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、ドラム部181を通過することができる。その際、混合物M7がほぐされることとなる。
また、ドラム部181でほぐされた混合物M7は、空気中に分散しつつ落下して、ドラム部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から第2ウェブM8を形成する第2ウェブ形成工程(図2参照)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(分離ベルト)191と、張架ローラー192と、吸引部(サクション機構)193とを有している。
メッシュベルト191は、無端ベルトであり、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。
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。
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ことができる。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(流路)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。
ハウジング部182は、加湿部234と接続されている。加湿部234は、加湿部231と同様の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、ハウジング部182内を加湿することができ、よって、混合物M7がハウジング部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。
ほぐし部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。
第2ウェブ形成部19の下流側には、シート形成部20が配置されている。シート形成部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(図2参照)を行なう部分である。このシート形成部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、これらの間で第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。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、モーター(図示せず)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、これらの間で第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、モーター(図示略)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。
シート形成部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(図2参照)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。
さて、前述したように、解繊部13には、粒子供給部25が接続されている(図1参照)。粒子供給部25は、解繊部13内で解繊中の解繊物M3(繊維含有材料)に、モース硬度が2以上5以下の粒子RMを供給する粒子供給工程(図2参照)を行なう部分である。本実施形態では、解繊物M3に対しては、気中で、解繊工程を行ないつつ、粒子供給工程も行なわれる。
図1では、粒子供給部25は、解繊部13の中央に接続される図を示しているが、粒子RMを解繊部13に供給できれば良いので、必ずしも、この構成に限定されるものではない。例えば、粒子供給部25は、解繊部13の上流側の管241に接続して、シュート122から運ばれる粗砕片M2とともに、粒子RMを解繊部13に運ぶように構成しても良い。
本実施形態では、原料M1は、印刷されて使用済みとなった古紙である。このため、図3に示すように、解繊物M3(繊維含有材料)は、色材CMを含むもの、すなわち、色材CMが付着したものである。色材CMとしては、例えば、黒色またはカラーのトナー、各種インク、各種染料、顔料等が挙げられる。
粒子供給部25から解繊部13に供給される粒子RMは、解繊物M3(繊維含有材料)に含まれる色材CMを解繊物M3(繊維)から吸着する機能を有する。そして、図3に示すように、この吸着機能を粒子RMが発揮することにより、色材CMは、粒子RMに移行して、解繊物M3から確実に除去される。このように、粒子RMは、解繊物M3から色材CMを除去するための除去粒子となっている。特に、色材CMがトナーの場合、粒子RMは、除去粒子としての機能が高く、好ましい。
粒子供給部25は、貯留部251を有している。貯留部251は、粒子RMを貯留するタンクである。この貯留部251は、粒子RMが空になった場合に、粒子RMが十分に貯留された新たなものに交換される。
粒子供給部25は、貯留部251との間で、解繊部13に接続(または設置され)、解繊部13にある解繊物M3(繊維含有材料)に向けて粒子RMを噴射する噴射部252を有している。噴射部252は、管253と、ブロアー254とで構成されている。なお、粒子供給部25は、解繊部13の内部に設置されているか、または、解繊部13と一体的に設置されていてもよい。
管253は、貯留部251との解繊部13とを接続している。そして、粒子RMは、管253内を貯留部251から解繊部13に向かって通過することができる。
管253の長手方向の途中には、ブロアー254が設置されている。ブロアー254は、解繊部13に向かう気流を発生させることができる。これにより、粒子RMは、管253内を通過して、解繊部13内に噴射される。噴射された粒子RMの中には、解繊物M3に付着している色材CMに衝突して接触するものがある。そして、この粒子RMは、色材CMを吸着して、解繊物M3から移行させることができる。これにより、解繊物M3から色材CMを確実に除去することができる。
また、粒子RMの噴射により、解繊物M3(繊維含有材料)は、攪拌されつつ、粒子RMと接触する。これにより、解繊物M3に付着している色材CMと粒子RMとの接触も促進され、よって、解繊物M3からの色材CMの除去を十分に行なうことができる。
色材CMの除去に適した粒子RMとしては、モース硬度が2以上5以下のものを用いることができ、モース硬度が2以上4以下のものを用いるのが好ましい。これにより、色材CMの吸着、除去能が有効に発揮される。粒子RMのモース硬度が上記の下限値未満であると、例えば、色材CMの種類や量等の条件によっては、解繊物M3からの色材CMの吸着、除去能が不十分となることがある。また、色材CMのモース硬度が上記の上限値を超えると、例えば、衝突時のダメージを解繊物M3に与えてしまうおそれがある。そして、このような粒子RMとしては、特に限定されず、例えば、以下のものが挙げられる。
粒子RMとしては、例えば、樹脂系材料で構成されているのが好ましい。樹脂系材料としては、特に限定されず、例えば、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、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、ポリアミド(例: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)、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、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、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。そして、これらの中でも、特に、ポリアミド、ポリカーボネートを用いるのが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができる。そして、これらの中でも、特に、ユリア樹脂、メラミン樹脂を用いるのが好ましい。
このような樹脂系材料を用いることにより、粒子RMは、前述した除去粒子としての機能(色材CMの吸着、除去能)を十分に発揮することができる。また、粒子RMが解繊物M3に衝突したとしても、その衝突によるダメージを解繊物M3に与えてしまうのを防止することができる。また、粒子供給工程よりも下流側の工程で粒子RMが残留していたとしても、製造されるシートSの品質が低下するのを防止することができる。
粒子RMが樹脂系材料で構成されている場合、その粒子RMの平均粒径は、150μm以上1500μm以下の範囲内にあるのが好ましく、180μm以上1200μm以下の範囲内にあるのがより好ましい。また、色材CMの吸着、除去能が高いものとなっているのが好ましい。
また、粒子RMとしては、樹脂系材料の他に、例えば、植物系材料で構成されているのが好ましい。植物系材料としては、特に限定されず、例えば、植物の種子の外殻を粉砕したもの、植物の実の外殻を粉砕したものが挙げられる。
植物の種子としては、例えば、クルミ、桃、アプリコットの種子等を用いることができる。
植物の実としては、乾燥させたトウモロコシの粒や、乾燥させた小麦の胚乳等を用いることができる。
このような植物系材料を用いることにより、樹脂系材料と同様に、粒子RMは、前述した除去粒子としての機能(色材CMの吸着、除去能)を十分に発揮することができる。また、粒子RMが解繊物M3に衝突したとしても、その衝突によるダメージを解繊物M3に与えてしまうのを抑制することができる。
粒子RMが植物系材料で構成されている場合、その粒子RMの平均粒径は、60μm以上5500μm以下の範囲内にあるのが好ましく、100μm以上5000μm以下の範囲内にあるのがより好ましい。また、色材CMの吸着、除去能が高いものとなっているのが好ましい。
また、粒子RMは、例えば、多孔質体であってもよいし、微小な凹凸を有するものであってもよい。
また、解繊部13内に噴射される粒子RMの速度(噴射速度)は、例えば粒子RMの構成材料や粒径によって、適宜設定される。
図1に示すように、シート製造装置100(処理装置1)は、粒子除去部28を備えている。粒子除去部28は、粒子RMが供給された解繊物M3(繊維含有材料)から粒子RMを色材CMごと除去する粒子除去工程(図2参照)を行なう部分である。本実施形態では、解繊物M3に対しては、第1ウェブ形成工程を行ないつつ、粒子除去工程も行なわれる。
図1に示す構成では、粒子除去部28は、第1ウェブ形成部15と、回収部27と、管244と、管245と、ブロアー262とで構成されている。
第1ウェブ形成部15の上方では、前述したように、解繊物M3は、選別部14によって、第1選別物M4−1と、第2選別物M4−2とに選別される。図4に示すように、第1選別物M4−1には、色材CMを吸着した粒子RM(以下この粒子RMを「粒子RM’」と言うことがある)が混在している。なお、第1選別物M4−1には、色材CMを吸着していない粒子RMが含まれていてもよい。そして、第1選別物M4−1は、粒子RM’とともに、第1ウェブ形成部15のメッシュベルト151上に落下してくる。
粒子除去部28は、解繊物M3(繊維)と粒子RMとの大きさ(粒径)の違いを利用して、粒子RMを分離、除去するものである。すなわち、粒子除去部28は、粒子RM(粒子RM’)は通過するが、第1選別物M4−1(解繊物M3)の繊維の通過が規制される程度の大きさの目開きを有するメッシュベルト151(網状体)を備えている。これにより、図4に示すように、第1選別物M4−1は、メッシュベルト151に堆積して、第1ウェブM5として形成される。一方、粒子RM(粒子RM’)は、吸引部153での吸引力により、メッシュベルト151を通過し、その後、吸引部153、管244を順に経由して、回収部27で回収される。これにより、第1ウェブM5は、粒子RM(粒子RM’)が除去されたものとなる。そして、この第1ウェブM5は、以降の工程に移送されて、最終的にシートSとなる。なお、回収部27に回収された粒子RMは、色材CMを吸着している粒子RM、すなわち、粒子RM’と、色材CMを吸着していない粒子RMとを含んでいる。
以上ように、シート製造装置100(処理装置1)では、シート再生用の原料M1である古紙に色材CMが含まれている場合であっても、粒子供給部25から供給される粒子RMによって色材CMの除去が行なわれ、その後、粒子除去部28によって粒子RMごと色材CMの除去を行なうことができる。これにより、製造されるシートSは、再生時に不純物となり得る色材CMが除去された高品質のものとなる。
<第2実施形態>
図5は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第2実施形態において粒子が供給された状態を示すイメージ図である。
以下、この図を参照して本発明の処理装置およびシート製造装の第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。
本実施形態は、休止供給部から供給される粒子の機能が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
図5に示すように、解繊物M3(繊維含有材料)は、色材CMを含むもの、すなわち、色材CMが付着したものである。
解繊部13には、粒子RMが粒子供給部25から噴射されて供給される。そして、その噴射速度や粒径の大きさによっては、粒子RMは、解繊物M3(繊維含有材料)に含まれる色材CMに衝突して、色材CMを解繊物M3(繊維)から剥離して分離する機能を有することとなる。これにより、図5に示すように、解繊物M3から色材CMが確実に除去される。なお、粒子RMは、図5では色材CMとも分離しているが、前記第1実施形態のように色材CMを吸着した粒子RM、すなわち、粒子RM’を含んでいてもよい。
<第3実施形態>
図6は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第3実施形態の上流側を示す概略側面図である。図7は、図6に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。
以下、これらの図を参照して本発明の処理装置およびシート製造装の第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。
本実施形態は、粒子供給部の配置箇所が異なることと、それに伴って粒子供給工程を行なうタイミングが異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
図6に示すように、シート製造装置100(処理装置1)は、解繊部13に接続され、解繊物M3(解繊後の繊維含有材料)が通過する管(流路)242を備えている。
本実施形態では、粒子供給部25は、解繊工程の後に、すなわち、解繊物M3(解繊後の繊維含有材料)に、モース硬度が2以上5以下の粒子RMを供給する粒子供給工程(図7参照)を行なう。この粒子供給部25は、管(流路)242のブロアー261よりも下流側に接続され、管(流路)242に粒子RMを噴射する噴射部252を有している。これにより、解繊が十分に施された解繊物M3に対して粒子RMを供給することができる。このような供給により、粒子RMは、解繊物M3の隅々にまで行き渡り、その結果、色材CMとも衝突して接触する。これにより、粒子RMに色材CMが十分に吸着されて、解繊物M3から色材CMをより確実に除去することができる。
<第4実施形態>
図8は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第4実施形態の上流側を示す概略側面図である。図9は、図8に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。
以下、これらの図を参照して本発明の処理装置およびシート製造装の第4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。
本実施形態は、粒子除去部の配置箇所と、粒子除去部の構成が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
図8に示すように、本実施形態では、粒子除去部28は、管242の途中であって、ブロアー261よりも下流側に配置されている。これにより、粒子除去部28での粒子除去工程は、解繊工程の後に行なわれる(図9参照)。
粒子除去部28は、解繊物M3(繊維含有材料)と粒子RM(粒子RM’)とを比重差を利用して、粒子RM(粒子RM’)を分離、除去するものである。すなわち、粒子除去部28は、遠心分離により粒子RM(粒子RM’)を除去するよう構成されており、遠心分離部281と、管282と、回収部283とを有している。遠心分離部281と、回収部283とは、管282を介して接続されている。
遠心分離部281は、管242の途中に配置、接続されている。管242を通過してきた解繊物M3と粒子RM(粒子RM’)とは、遠心分離部281に一括して流入する。なお、遠心分離部281に流入する粒子RMには、色材CMが吸着している粒子RM、すなわち、粒子RM’と、色材CMが吸着していない粒子RMとを含む。そして、遠心分離部281での遠心分離により、選別部14に向かってさらに管242を流下していく解繊物M3と、管282に向かう粒子RM(粒子RM’)とに分けられる。管282に向かう粒子RM(粒子RM’)は、色材CMとともに管282を通過して、回収部283で回収される。
このような粒子除去部28によっても解繊物M3から色材CMを粒子RMごと確実に除去することができる。
<第5実施形態>
図10は、本発明のシート製造装置(本発明の処理装置を含む)の第5実施形態の上流側を示す概略側面図である。図11は、図10に示すシート製造装置が実行する工程を順に示す図である。
以下、これらの図を参照して本発明の処理装置およびシート製造装の第5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。
本実施形態は、粒子供給部の配置箇所が異なること以外は前記第4実施形態と同様である。
図10に示すように、本実施形態では、粒子供給部25は、管242の途中であって、粒子除去部28よりも上流側に配置、接続されている。これにより、粒子供給部25での粒子供給工程は、解繊工程の後に行なわれ、さらにこの粒子供給工程の後に粒子除去工程が行なわれる(図11参照)。なお、粒子供給部25の配置箇所は、粒子除去部28よりも上流側となっているが、さらにブロアー261よりも上流側であるのが好ましい。
また、管242には、粒子供給部25が接続された部分と、ブロアー261との間に、蛇行した蛇行部247が形成されている。これにより、粒子RMは、蛇行部247を通過する際に、色材CMと衝突する機会が増大し、よって、色材CMの吸着が促進される。
さらに、粒子RMは、ブロアー261の作用により管242を通過する速度が増大する。これにより、粒子RMと解繊物M3とが衝突する機会が増大し、その結果、当該解繊物M3に付着した色材CMとも接触することとなり、色材CMの吸着が促進される。
そして、色材CMを吸着した粒子RM(粒子RM’)は、粒子除去部28にて除去される。
以上、本発明の処理装置およびシート製造装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い。また、処理装置およびシート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、本発明の処理装置およびシート製造装は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、色材の除去に用いられる粒子としては、樹脂系材料と植物系材料とを組み合わせたものであってもよい。
100…シート製造装置、1…処理装置、11…原料供給部、12…粗砕部、121…粗砕刃、122…シュート(ホッパー)、13…解繊部、14…選別部、141…ドラム部(篩部)、142…ハウジング部、15…第1ウェブ形成部、151…メッシュベルト、152…張架ローラー、153…吸引部(サクション機構)、16…細分部、161…プロペラ、162…ハウジング部、17…混合部、171…樹脂供給部、172…管(流路)、173…ブロアー、174…スクリューフィーダー、18…ほぐし部、181…ドラム部、182…ハウジング部、19…第2ウェブ形成部、191…メッシュベルト(分離ベルト)、192…張架ローラー、193…吸引部(サクション機構)、20…シート形成部、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、21…切断部、211…第1カッター、212…第2カッター、22…ストック部、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(流路)、242…管(流路)、243…管(流路)、244…管(流路)、245…管(流路)、246…管(流路)、247…蛇行部、25…粒子供給部、251…貯留部、252…噴射部、253…管、254…ブロアー、261…ブロアー、262…ブロアー、263…ブロアー、27…回収部、28…粒子除去部、281…遠心分離部、282…管、283…回収部、CM…色材、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、P1…樹脂、RM…粒子、RM’…粒子、S…シート

Claims (9)

  1. 繊維を含む繊維含有材料を気中で解繊する解繊部と、
    前記解繊部に接続され、解繊後の前記繊維含有材料が通過する流路と、
    前記流路に接続され、前記流路内の前記繊維含有材料に向けてモース硬度が2以上5以下の粒子を噴射する噴射部を有する粒子供給部と、
    前記粒子が供給された前記繊維含有材料から前記粒子を除去する粒子除去部と、
    を備えることを特徴とする処理装置。
  2. 前記繊維含有材料は、色材を含むものであり、
    前記粒子は、前記繊維含有材料に衝突して、前記繊維含有材料に含まれる前記色材を前記繊維から吸着する材料で構成される請求項1に記載の処理装置。
  3. 前記繊維含有材料は、色材を含むものであり、
    前記粒子は、前記繊維含有材料に含まれる前記色材に衝突して、前記色材を前記繊維から分離する材料で構成される請求項1に記載の処理装置。
  4. 前記粒子は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂で構成されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の処理装置。
  5. 前記粒子は、植物の種子の外殻を粉砕したもの、または、植物の実の外殻を粉砕したもので構成されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の処理装置。
  6. 前記粒子の噴射により、前記繊維含有材料は、攪拌されつつ、前記粒子と接触する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の処理装置。
  7. 前記粒子除去部は、前記粒子は通過するが、前記繊維の通過が規制される程度の大きさの目開きを有する網状体を備える請求項1ないしのいずれか1項に記載の処理装置。
  8. 前記粒子除去部は、遠心分離により前記粒子を除去するよう構成されている請求項1ないしのいずれか1項に記載の処理装置。
  9. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の処理装置を備えることを特徴とするシート製造装置。
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