JP2021195650A - Fiber structure manufacturing device and fiber structure manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、解繊された繊維を含有するシート状の繊維原料(例えば、古紙等の紙)を緩衝材、梱包材、あるいは吸音材などの複合材に再利用することのできる繊維構造体製造装置、並びに、繊維構造体製造方法に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention manufactures a fiber structure in which a sheet-shaped fiber raw material containing defibrated fibers (for example, paper such as used paper) can be reused as a composite material such as a cushioning material, a packaging material, or a sound absorbing material. The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a fiber structure.
近年、オフィスなどで発生する古紙などの紙材を再生処理し、再利用することで、資源の有効化を図ることが高まりつつある。このような紙材の再生処理では、紙材を水に溶融させて行う湿式がよく知られている。このような湿式の古紙再生処理が一般的であるが、大量の水を使用する為、大掛かりな装置が必要となるとともに、水分を乾燥させる為に大きなエネルギーが必要となり、生産性が悪いという問題が有る。このような問題を解決するため、水を極力使用しない乾式による古紙再生処理が提案されている。 In recent years, there has been an increasing increase in the effectiveness of resources by reusing and reusing paper materials such as used paper generated in offices and the like. In such a paper material recycling process, a wet type in which the paper material is melted in water is well known. Such wet waste paper recycling treatment is common, but since a large amount of water is used, a large-scale device is required, and a large amount of energy is required to dry the water, resulting in poor productivity. There is. In order to solve such a problem, a dry waste paper recycling process that uses as little water as possible has been proposed.
特許文献1〜3には、このような乾式による各種古紙再生処理が提案されている。
特許文献1には、機械パルプ古紙を解繊し、オゾン添加でリグニン酸化をし繊維間の接着性を高め、さらにスチレンブタジエンラテックス乳化液を添加して熱圧プレスで紙状の製品を作ることが開示されている。
Patent Documents 1 to 3 propose such dry-type recycled paper recycling treatments.
In Patent Document 1, waste machine pulp paper is defibrated, lignin is oxidized by adding ozone to improve the adhesiveness between fibers, and styrene-butadiene latex emulsion is added to make a paper-like product by hot pressure pressing. Is disclosed.
また、特許文献2には、古紙を解繊して得た古紙解繊パルプを空気流と混合して、回転する通気性のあるエンドレスベルトの上に吹き付け、ベルトの裏面より空気を吸引し、エンドレスベルトの上に圧縮したマットを連続的に生成することが開示されている。 Further, in Patent Document 2, waste paper defibrated pulp obtained by defibrating used paper is mixed with an air stream and sprayed onto a rotating breathable endless belt, and air is sucked from the back surface of the belt. It is disclosed to continuously generate compressed mats on an endless belt.
また、特許文献3には、繊維性ウェブあるいは薄い織物を乾燥形成するためのフォーマヘッドの分解機構について開示されている。フォーマヘッド内部に供給された空気と混合された繊維材料は、フォーマワイヤー上に繊維性ウェブあるいは薄い織物を形成する。 Further, Patent Document 3 discloses a decomposition mechanism of a former head for drying and forming a fibrous web or a thin woven fabric. The fibrous material mixed with the air supplied inside the formahead forms a fibrous web or thin fabric on the formawire.
特許文献3に開示されるフォーマヘッドでは、穴の空いたドラムを用いて、フォーマワイヤー上に降り積もらせ、繊維性ウェブあるいは薄い織物が形される。しかし、このようなフォーマヘッドを用いた場合、フォーマヘッドに形成された穴に繊維材料が詰まる目詰まりが生じることがある。フォーマヘッドの一部に生じた目詰まりは、次第にその範囲を拡大し、結果的にはフォーマワイヤー上に繊維材料が降り積もらなくなってしまう場合がある。 In the former head disclosed in Patent Document 3, a perforated drum is used to be deposited on the former wire to form a fibrous web or a thin woven fabric. However, when such a former head is used, the holes formed in the former head may be clogged with the fiber material. The clogging that occurs in a part of the former head gradually expands its range, and as a result, the fiber material may not be deposited on the former wire.
さらにフォーマヘッドに目詰まりを検出したときには、フォーマヘッドを分解して目詰まりを取り除くメンテナンス作業が必要とされる。このようなメンテナンス作業は、製造工程を一時中断させることとなり、生産性を低下させることとなる。 Further, when clogging is detected in the forma head, maintenance work for disassembling the forma head and removing the clogging is required. Such maintenance work temporarily interrupts the manufacturing process and lowers productivity.
このような課題を解決するため、本発明に係る繊維構造体製造装置は、繊維が混合された材料を供給する供給部と、前記供給部によって供給された前記材料を降下させて堆積物を形成する堆積部と、を備え、前記堆積部は、供給口から内部に前記材料が供給され、周面に形成された複数の孔から前記材料を吐出する回転ドラムを備え、前記供給部もしくは前記堆積部の少なくとも一方における前記材料を搬送する空気の流量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき、前記堆積部の状態の変化を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve such a problem, in the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention, a supply unit for supplying a material mixed with fibers and the material supplied by the supply unit are lowered to form a deposit. The depositing portion is provided with a rotary drum in which the material is supplied to the inside from a supply port and the material is discharged from a plurality of holes formed on the peripheral surface, and the feeding portion or the depositing portion is provided. It is characterized by comprising a detecting means for detecting the flow rate of air carrying the material in at least one of the portions, and a determining means for determining a change in the state of the deposited portion based on the detection result of the detecting means. ..
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置において、前記判定手段で判定される前記堆積部の状態の変化は、前記回転ドラムの目詰まりであることを特徴とする。 Further, in the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention, the change in the state of the deposited portion determined by the determination means is characterized by clogging of the rotating drum.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置において、前記堆積部は、前記材料を下方から吸引する吸引部を備え、前記判定手段は、前記吸引部で吸引した空気の流量を、前記材料を搬送する空気の流量として検出することを特徴とする。 Further, in the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention, the deposited portion includes a suction portion that sucks the material from below, and the determination means conveys the flow rate of air sucked by the suction portion to convey the material. It is characterized by detecting it as the flow rate of air.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置において、前記堆積部は、前記材料を下方から吸引する吸引部を備え、前記判定手段は、前記吸引部を駆動する電流値もしくは前記吸引部にかかるトルク値に基づいて、前記材料を搬送する空気の流量を検出することを特徴とする。 Further, in the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention, the deposited portion includes a suction portion that sucks the material from below, and the determination means is a current value for driving the suction portion or a torque value applied to the suction portion. It is characterized in that the flow rate of the air carrying the material is detected based on the above.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置において、前記検出手段は、前記材料を搬送する空気の流量を、前記堆積部で形成された堆積物の厚さに基づいて検出することを特徴とする。 Further, in the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention, the detection means is characterized in that the flow rate of air carrying the material is detected based on the thickness of the deposit formed in the deposit portion.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置は、前記判定手段が前記堆積部の状態の変化を判定したとき、警報を出力する警報出力手段を備えることを特徴とする。 Further, the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention is characterized by comprising an alarm output means for outputting an alarm when the determination means determines a change in the state of the deposited portion.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置は、前記判定手段が前記堆積部の状態の変化を判定したとき、前記回転ドラムの回転を調整する回転制御手段を備えることを特徴とする。 Further, the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention is characterized by comprising a rotation control means for adjusting the rotation of the rotating drum when the determination means determines a change in the state of the deposited portion.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置は、前記回転ドラム内部の空気の流れを間欠的に変化させる気流変化部を備えることを特徴とする。 Further, the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention is characterized by including an air flow changing portion that intermittently changes the air flow inside the rotating drum.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置において、前記気流変化部は、間欠的に圧縮空気を注入する圧縮空気発生部であることを特徴とする。 Further, in the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention, the airflow changing portion is characterized by being a compressed air generating portion that intermittently injects compressed air.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置において、前記圧縮空気発生部は、圧縮空気の注入時の負荷を前記材料を搬送する空気の流量として検出することで、前記判定手段における前記材料を搬送する空気の流量の検出機能を兼ねることを特徴とする。 Further, in the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention, the compressed air generating unit conveys the material in the determination means by detecting the load at the time of injecting the compressed air as the flow rate of the air for conveying the material. It is characterized by also having a function of detecting the flow rate of air.
さらに本発明に係る繊維構造体製造装置は、前記判定手段が前記堆積部の状態の変化を判定したとき、前記圧縮空気発生部に圧縮空気を注入させる注入制御手段を備えることを特徴とする。 Further, the fiber structure manufacturing apparatus according to the present invention is characterized by comprising an injection control means for injecting compressed air into the compressed air generating portion when the determining means determines a change in the state of the deposited portion.
また、本発明に係る繊維構造体製造方法は、繊維が混合された材料を供給する供給工程と、前記供給工程によって供給された前記材料を、回転ドラムの周面に形成された複数の孔から前記材料を吐出して堆積物を形成する堆積工程と、前記供給工程もしくは前記堆積工程の少なくとも一方において、前記材料を搬送する空気の流量を検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づき、前記堆積工程の状態の変化を判定する判定工程と、を行うことを特徴とする。 Further, in the fiber structure manufacturing method according to the present invention, a supply step of supplying a material mixed with fibers and the material supplied by the supply step are supplied from a plurality of holes formed on the peripheral surface of a rotary drum. Based on the detection step of detecting the flow rate of air transporting the material in the deposition step of discharging the material to form a deposit, the supply step or at least one of the deposition steps, and the detection result of the detection step. It is characterized in that a determination step of determining a change in the state of the deposition step is performed.
以上、本発明に係る繊維構造体製造装置、並びに繊維構造体製造方法によれば、供給部もしくは堆積部の少なくとも一方における材料を搬送する空気の流量の検出結果に基づいて、堆積部の状態の変化を判定することで、回転ドラムの目詰まり等、堆積部の異常を簡易な構成で容易に判定することが可能となる。さらに、空気の流量の大きさを利用することで、堆積部における異常の度合いも判定することが可能となる。 As described above, according to the fiber structure manufacturing apparatus and the fiber structure manufacturing method according to the present invention, the state of the deposited portion is based on the detection result of the flow rate of the air transporting the material in at least one of the supply portion and the deposited portion. By determining the change, it is possible to easily determine an abnormality in the deposited portion such as clogging of the rotating drum with a simple configuration. Furthermore, by using the magnitude of the air flow rate, it is possible to determine the degree of abnormality in the sedimentary portion.
さらに本発明によれば、繊維構造体製造装置において、材料に対して主要な搬送力を形成する吸引部における空気の流量を検出することで、堆積部で発生する異常の判定精度の向上を図ることが可能となる。 Further, according to the present invention, in the fiber structure manufacturing apparatus, by detecting the flow rate of air in the suction portion that forms the main transport force for the material, the accuracy of determining the abnormality generated in the deposit portion is improved. It becomes possible.
さらに本発明によれば、堆積部で形成された堆積物の厚さに基づいて、材料を搬送する空気の流量を推定することも可能である。 Further, according to the present invention, it is also possible to estimate the flow rate of the air carrying the material based on the thickness of the deposit formed in the deposit.
さらに本発明によれば、回転ドラムの目詰まりを判定したとき、警報を出力する警報出力手段、回転ドラムの回転を調整する回転制御手段、回転ドラム内部の空気の流れを間欠的に変化させる気流変化部の少なくとも1つを使用することで、目詰まりの解消を図ることが可能となる。 Further, according to the present invention, when it is determined that the rotating drum is clogged, an alarm output means for outputting an alarm, a rotation control means for adjusting the rotation of the rotating drum, and an air flow for intermittently changing the air flow inside the rotating drum. By using at least one of the changing portions, it is possible to eliminate the clogging.
さらに本発明によれば、圧縮空気発生部は、圧縮空気の注入時の負荷を、材料を搬送する空気の流量として検出することで、材料を搬送する空気の流量の検出機能を兼ねることが可能となり、配設する部品点数の削減を図ることが可能となる。 Further, according to the present invention, the compressed air generating unit can also have a function of detecting the flow rate of the air that conveys the material by detecting the load at the time of injecting the compressed air as the flow rate of the air that conveys the material. Therefore, it is possible to reduce the number of parts to be arranged.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る繊維構造体製造装置の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係る繊維構造体製造装置は、水を極力利用しない乾式によって、繊維を含有するシート原料、例えば、オフィスなどで発生する古紙や、木材等を新たな繊維構造体に再生する技術に基づくものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fiber structure manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. The fiber structure manufacturing apparatus according to the present embodiment is a technology for regenerating a sheet raw material containing fibers, for example, used paper generated in an office, wood, etc. into a new fiber structure by a dry method that does not use water as much as possible. It is based on.
なお、製造された繊維構造体は、音を吸収する吸音材、外部から加わる衝撃を吸収する緩衝材(梱包材)、としても使用することが可能である。吸音材としての繊維構造体は、各種家電製品などの内部に配設されることで、装置外部への動作音を抑制することが可能である。また、家電製品のみならず各種建材、あるいは、音響調整のためコンサートホールなどに配設される吸音材として利用することも可能である。 The manufactured fiber structure can also be used as a sound absorbing material that absorbs sound and a cushioning material (packaging material) that absorbs an impact applied from the outside. By arranging the fiber structure as a sound absorbing material inside various home appliances, it is possible to suppress the operating noise to the outside of the device. Further, it can be used not only for home appliances but also as various building materials or as a sound absorbing material arranged in a concert hall or the like for acoustic adjustment.
本実施形態に係る繊維構造体製造装置に供給する繊維を含有するシート原料OPとしては、段ボールや、新聞紙も使用可能だが、リサイクルルートが十分確立されていないオフィス古紙として、例えば、オフィスで現在主流となっているA4サイズの一般古紙や、機密古紙などを用いることを想定している。このようなシート原料OPは、繊維構造体製造装置の粗砕機10に供給されることで、粗砕機10の粗砕刃11によって数センチ角の紙片に分断される。また、このような粗砕機10には、シート原料OPを連続的に供給するための自動送り機構5が設けられていることが好ましい。自動送り機構5における供給速度は生産性を考えると高いほうがよい。
Corrugated cardboard and newspaper can be used as the sheet raw material OP containing fibers to be supplied to the fiber structure manufacturing apparatus according to the present embodiment, but as office waste paper for which a recycling route has not been sufficiently established, for example, it is currently mainstream in offices. It is assumed that A4 size general waste paper and confidential waste paper will be used. Such a sheet raw material OP is supplied to the
粗砕機10における粗砕刃11は、通常のシュレッダーの刃の切断幅を広げたような装置とすることで対応が可能である。粗砕刃11で数センチ角に分断された粗砕片(紙片)は、定量供給機50を通じてホッパー12から粗砕片(紙片)導入管20を経て次工程である解繊工程へと導入されてもよい。
The coarse crushing blade 11 in the
定量供給機50は、解繊機30に定量的に粗砕片(紙片)が供給されれば、どのような方法でもよいが、振動フィーダーが好適である。
The
振動フィーダーでは、軽い粗砕片(紙片)は静電気などに影響され、搬送が一定にならない傾向があるので、前工程の粗砕機10でシート原料OPを重送りすることで、粗砕片(紙片)をブロック状にしておくことが好ましい。ブロック状の粗砕片(紙片)のサイズは一個あたり0.5g〜2gにしておくのが好適である。 In the vibration feeder, light coarse crushed pieces (paper pieces) are affected by static electricity and the like, and the transport tends to be unstable. It is preferable to keep it in a block shape. It is preferable that the size of the block-shaped coarsely crushed pieces (paper pieces) is 0.5 g to 2 g per piece.
振動フィーダーへの粗砕片(紙片)の供給は、粗砕機10からの連続供給でもよいが、フレキシブルコンテナバッグに粗砕片(紙片)を貯めてから供給してもよい。このときフレキシブルコンテナバッグがバッファーになり、シート材料OPとなる古紙回収量の増減による繊維構造体製造装置への影響を少なくすることができる。フレキシブルコンテナバッグによる粗砕片(紙片)の供給量は、生産量にもよるが、1時間程度は繊維構造体が生産できる量がよい。フレキシブルコンテナバッグから一度に大量の粗砕片(紙片)が振動フィーダーに供給されると、振動フィーダーの振動に影響がでるので、フレキシブルコンテナバッグからも徐々に供給することがよい。徐々に供給する方法は、フレキシブルコンテナバッグを傾斜させたり、モーター等で揺動を与えたり、エアシリンダーで部分的に突く方法等がとれる。
The coarsely crushed pieces (paper pieces) may be continuously supplied from the
粗砕片(紙片)導入管20は解繊機30の導入口31に連通しており、導入口31から解繊機30内に導かれた粗砕片(紙片)は、回転するローター34と、ステーター33との間で解繊される。解繊機30は気流も発生する機構となっており、例えば、空気中などの気中で解繊された繊維はこの気流に乗って排出口32から搬送管40へと導かれる。
The coarse crushed piece (paper piece)
ここで、解繊機30の具体例について説明する。解繊機30には、例えば、ディスクリファイナーや、ターボミル(フロイントターボ株式会社製)、セレンミラー(増幸産業株式会社製)、特開平6−93585号公報で開示されているような、風発生機構を備えた乾式古紙解繊装置等を利用することができる。このような解繊機30へ供給する粗砕片(紙片)のサイズは、通常のシュレッダーにより排出されるものでもよいが、製造される繊維構造体の強度と解繊機30への供給を考慮すると、粗砕機10から排出される粗砕片(紙片)サイズは、数センチ角であることが望ましい。
Here, a specific example of the
また、風発生機構を備える解繊機30においては、自らの発生する気流によって、導入口31から、粗砕片(紙片)を気流と共に吸引し、解繊処理し、排出口32側へと搬送する。解繊機30は、供給された粗砕片(紙片)を綿状に解繊する。例えば、ターボミル形式である、インペラーミル250(株式会社セイシン企業製)を用いる場合では、出口側に12枚のブレードを設置することで、8000rpm(周速約100m/s)のとき、約3m3/minの風量を発生させることができる。このときの導入口31側での風速は約4m/sであり、この気流に乗って粗砕片(紙片)は導入される。導入された粗砕片(紙片)は、高速回転するブレードと、ステーターとの間で解繊され、排出口32から排出される。排出速度は排出管径φ100で約6.5m/sである。
Further, in the
なお、風発生機構を備えていない解繊機30を用いる場合には、粗砕片(紙片)を導入口31に導く気流を発生させるブロア等を別途設けるようにすればよい。
When using a
解繊機30における解繊工程では、粗砕片(紙片)の形がなくなるまでパルプを繊維状に解繊することが、後の工程において形成される繊維構造体のムラがなくなるので好ましい。このとき、印刷されたインクやトナーであるインク粒、紙へ塗工・添加されたにじみ防止剤等の製紙用薬剤も粉砕され、数十μm以下の粒となるまで粉砕される。したがって、解繊機30からのアウトプットは、粗砕片(紙片)の解繊により得られる繊維、インク粒、および製紙用薬剤が混合された材料DFである。
In the defibration step of the
本形態では、解繊機30として、ディスクリファイナーを用いている。解繊機30は、ローター34の半径方向に回転刃が形成されているが、円周にふちのある刃が望ましい。また、ローター34の周囲に配設されたステーター33には固定刃が形成されている。ローター34側の回転刃と、ステーター33側の固定刃のギャップは紙片の厚さ程度、例えば100μm〜150μm程度に維持することが望ましい。このとき解繊繊維を含む材料DFは回転刃の発生する気流により外周に移動し、排出口32から排出される。
In this embodiment, a disc refiner is used as the
解繊機30から排出(φ100で断面積約78cm2)された材料DFは、搬送管40及び搬送管60を通過して、繊維構造体形成機100へと導かれる。
The material DF discharged from the defibrator 30 (φ100 with a cross-sectional area of about 78 cm 2 ) passes through the
搬送管60は、搬送管40から繊維構造体形成機100への途中に溶融材料搬送管61が接続されている。溶融材料搬送管61は、一端にホッパー13が設けられ、他端に搬送管60が接続されている。
ホッパー13から供給される溶融材料は、溶融材料搬送管61に設けられた溶融材料調整バルブ65によって分量が調整されて、溶融材料搬送管61を経て搬送管60に供給される。搬送管60では、搬送されている材料DFに溶融材料を混入させることができる。搬送量は、定量供給機50の減量分を測定し、溶融材料調整バルブ65の開度を調整する方法で、精度を上げることもできる。
In the
The amount of the molten material supplied from the
溶融材料搬送管61の管径は搬送管60の管径より小さくすることが望ましい。風速が向上し気流中で溶融材料が分散しやすくなるからである。
It is desirable that the diameter of the molten
溶融材料は、材料DFの繊維により繊維構造体を形成したときに強度を保ったり、紙粉・繊維の飛散防止に寄与したりする。溶融材料は、材料DF中に添加され、加熱されることで、材料DFの繊維と融着する。溶融材料は、加熱工程により溶融するものなら、繊維状、粉状等どのようなものでもよいが、200℃以下で溶融するものが紙の黄変等がないため好ましい。さらに、エネルギー的には、160℃以下で溶融するものが好ましい。 The molten material maintains the strength when the fiber structure is formed by the fibers of the material DF, and contributes to the prevention of scattering of paper dust and fibers. The molten material is added to the material DF and heated to fuse with the fibers of the material DF. The molten material may be any material such as fibrous material and powder material as long as it is melted by the heating step, but the material melted at 200 ° C. or lower is preferable because the paper does not yellow. Further, in terms of energy, those that melt at 160 ° C. or lower are preferable.
また、溶融材料は、後述する加熱加圧工程時に溶融する熱可塑性樹脂を含むことが望ましい。さらには、材料DFの繊維と絡みやすい繊維状が低密度品を作成する場合に望ましい。さらに、芯鞘構造の複合繊維が望ましい。芯鞘構造の溶融材料は、鞘部が低温で溶融し接着機能を発揮し、芯部が繊維状となって残留し形状を維持するので好ましい。例えば、ESファイバービジョン株式会社製ETC、INTACKシリーズ、帝人ファイバー株式会社製乾式不織布用ポリエステルファイバー テトロン(商標)等がよい。 Further, it is desirable that the molten material contains a thermoplastic resin that melts during the heating and pressurizing step described later. Furthermore, the fibrous form that easily entangles with the fibers of the material DF is desirable when producing a low-density product. Further, a composite fiber having a core-sheath structure is desirable. A molten material having a core-sheath structure is preferable because the sheath portion melts at a low temperature and exhibits an adhesive function, and the core portion remains fibrous and remains in shape. For example, ETC, INTACK series manufactured by ES Fiber Vision Co., Ltd., polyester fiber Tetron (trademark) for dry non-woven fabric manufactured by Teijin Fibers Co., Ltd., and the like are preferable.
また、溶融材料の繊維の線径は、0.5dtex以上2.0dtex以下がよい。この線径より太い場合、第1シートN1、または第2シートN2と、材料DFを堆積させた堆積物である解繊綿シートSと、の間の接着強度が十分に得られない。また、この線径より細い場合、繊維の製造上、芯鞘構造の芯と鞘の中心がずれてしまう点や、繊維の直線排出が困難な点、工程中、材料DFの繊維径以下の線径になることで、製造工程中の静電気による影響が大きく、混合にムラがでてしまう等の問題がある。 Further, the wire diameter of the fiber of the molten material is preferably 0.5 dtex or more and 2.0 dtex or less. If it is thicker than this wire diameter, sufficient adhesive strength cannot be obtained between the first sheet N1 or the second sheet N2 and the defibrated cotton sheet S which is a deposit on which the material DF is deposited. In addition, if the wire diameter is smaller than this, the core of the core-sheath structure and the center of the sheath will be misaligned due to fiber manufacturing, and it will be difficult to discharge the fiber in a straight line. Due to the diameter, there is a problem that the mixing is uneven due to the large influence of static electricity during the manufacturing process.
また、溶融材料の繊維の長さとしては、1mmから10mm程度がよい、1mm以下では、接着強度が不足し繊維構造体の形状維持が困難になり、10mm以上では、気流中で繊維同士が糸玉をつくり、分散性を落とすからである。 The length of the fibers of the molten material is preferably about 1 mm to 10 mm. If the length is 1 mm or less, the adhesive strength is insufficient and it becomes difficult to maintain the shape of the fiber structure. This is because it makes a ball and reduces the dispersibility.
また、搬送管60においては、溶融材料搬送管61と接続されている下流で、機能材料搬送管62が接続されている。機能材料搬送管62は、一端にホッパー14が設けられ、他端に搬送管60が接続されている。繊維構造体製品内に使われる機能部材としては、粉末の難燃剤が好適に使用される。
ホッパー14から供給される機能材料としての難燃剤は、機能材料搬送管62に設けられた機能材料調整バルブ66によって分量が調整されて、機能材料搬送管62を経て搬送管60に供給される。搬送管60では、搬送されている溶融材料が混入された材料DFに難燃剤を混入させることができる。搬送量は、定量供給機50の減量分を測定し、機能材料調整バルブ66の開度を調整する方法で、精度を上げることもできる。
Further, in the
The amount of the flame retardant as a functional material supplied from the
機能材料搬送管62の管径は搬送管60の管径より小さくすることが望ましい。風速が向上し気流中で機能材料が分散しやすくなるからである。
It is desirable that the pipe diameter of the functional
難燃剤としては、材料DFの繊維により解繊綿シートSを形成したときに、解繊綿シートSに難燃性を付与するために添加されるものであり、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム等の水酸化物、ホウ酸やホウ酸アンモニウム等のホウ酸化合物。ポリリン酸アンモニウム、リン酸エステル等のリン系の有機材料、メラミン、イソシアヌレート等の窒素含有物等のものを用いることができる。中でもメラミンリン酸系の複合剤がよい。 The flame retardant is added to impart flame retardancy to the defibrated cotton sheet S when the defibrated cotton sheet S is formed from the fibers of the material DF, and is a hydroxide such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide. , Boric acid compounds such as boric acid and ammonium borate. Phosphorus-based organic materials such as ammonium polyphosphate and phosphoric acid ester, and nitrogen-containing substances such as melamine and isocyanurate can be used. Of these, a melamine-phosphoric acid-based complex is preferable.
また、難燃剤としては、固体の難燃剤が望ましい。固体である難燃剤の平均粒径は1μm以上50μm以下であることが望ましい。平均粒径が1μmより小さいと、後の堆積工程で解繊綿シートSとして堆積させる際に、気流での搬送がしにくくなる。また、50μmより大きくなると繊維への付着力が小さく、脱落しやすいため繊維への付着ムラとなり、十分な難燃性を発揮できない。 Further, as the flame retardant, a solid flame retardant is desirable. The average particle size of the solid flame retardant is preferably 1 μm or more and 50 μm or less. If the average particle size is smaller than 1 μm, it becomes difficult to carry the cotton sheet S in an air flow when it is deposited as a defibrated cotton sheet S in a later deposition step. Further, when it is larger than 50 μm, the adhesive force to the fiber is small and it is easy to fall off, so that the adhesion to the fiber becomes uneven and sufficient flame retardancy cannot be exhibited.
搬送管60を経て、溶融材料、機能材料が混入された材料DFは、繊維構造体形成機100に導入される。
The material DF mixed with the molten material and the functional material via the
第1シート供給ローラー81からは、第1シートN1が繊維構造体形成機100に供給される。この第1シート供給ローラー81から供給される第1シートN1は、繊維構造体形成機100で形成される解繊綿シートSの底面(第1面)の土台部となる。
From the first
第1シートN1は、通気性があるシートであれば、織布や不織布のいずれも利用することができる。第1シートN1が通気性を有することで、サクション装置110による気流が第1シートN1を介して作用し、第1シートN1上に、繊維と、溶融材料や機能材料と、が混合された材料DFを降下させて、適切に堆積される。このサクション装置110により、解繊機30によって細かくなった、製紙用薬剤、インク粒が材料DFから除去される。第1シートN1の目開きは、100μ以下が望ましい。第1シートN1は、繊維構造体製品の外観になるもので、着色されていてもよい。このように通気性がある第1シートN1として、本実施形態においては、スパンボンド法によって製造されたポリエステル長繊維不織布である東洋紡株式会社製エクーレ(登録商標)3151Aを用いた。
As the first sheet N1, any woven fabric or non-woven fabric can be used as long as it is a breathable sheet. Since the first sheet N1 has air permeability, the airflow from the
繊維構造体形成機100の概略について説明する。繊維構造体形成機100は、解繊された繊維を含む材料DFを気中(例えば、空気)に均一に分散させる回転ドラムと、これにより分散された繊維をメッシュベルト122上に吸引する吸引部と、を有している。
The outline of the fiber
回転ドラムとしては、フォーミングドラム101を有しており、回転するフォーミングドラム101の内部に材料DFと混合気体(混合空気)が同時に供給される。フォーミングドラム101の表面には小孔スクリーンが設けられており、周面に形成された複数の孔から材料DFを吐出するようになっている。このフォーミングドラム101の複数の孔の孔径、および形状は限定されない。材料DFのサイズにもよるが、複数の孔は、孔径が5mm×25mm程度の長孔形状が生産性と均一性を両立でき望ましい。
The rotating drum has a forming
混合気体(混合空気)は、材料DFと、溶融材料、機能材料と、を混合させて、均一化し、フォーミングドラム101の孔を通過させる。
The mixed gas (mixed air) mixes the material DF, the molten material, and the functional material, homogenizes them, and passes them through the holes of the forming
フォーミングドラム101下には、整流板が設置され、フォーミングドラム101の複数の孔を通過した材料DFと混合気体の幅方向の均一性を調整することができる。整流板の下には、複数の張架ローラー121によって張架されるメッシュベルト122が配されている。メッシュベルト122は、メッシュが形成されているエンドレスベルトである。吸引部であるサクション装置110は、メッシュベルト122を介して、搬送気体(搬送空気)と混合気体(混合空気)を吸引する。サクション装置110の吸引気体量を「吸引気体量」>「搬送気体量+混合気体量」とすることで、解繊時に発生した紙粉や、各種材料の吹き出しを防ぐことができる。吸引気体には、第1シートN1とメッシュベルト122を通過した、微粉(廃粉)が混じっているので、分離するために、下流にサイクロンタイプや、フィルタータイプの集塵機を設置することが望ましい。
A straightening vane is installed under the forming
繊維構造体形成機100の下方においては、複数の張架ローラー121のうちの少なくとも1つが駆動回転することで、このメッシュベルト122は図1中矢印に示す方向に移動するようになっている。また、メッシュベルト122は、これに当接するクリーニングブレード123によって表面の汚れ等が除去される。クリーニングはエアーに因るクリーニングを行ってもよい。
Below the fiber
メッシュベルト122は吸引気体量を確保し、材料DFを保持できる強度をもっていれば金属性でも、樹脂性でも、どのようなものでもよいが、メッシュの穴径が大きすぎると解繊綿シートSを形成したときに表面が凸凹形状になるので、メッシュの穴径は60μ〜125μ程度が望ましい。また、60μ以下では、サクション装置110による安定した気流を形成しづらい。
The
第1シート供給ローラー81からは、第1シートN1が、このメッシュベルト122の移動と同じ速度で移動するように、メッシュベルト122上に供給される。サクション装置110は、メッシュベルト122下に所望のサイズの窓を開けた密閉箱として構成されており、窓以外から気体(例えば、空気)を排出し箱内を減圧、または低真空にすることで形成することができる。
From the first
以上のような構成において、搬送管60によって搬送された材料DFの繊維は、繊維構造体を形成するための繊維構造体形成機100に導入される。材料DFは、フォーミングドラム101表面の小孔スクリーンを通過し、サクション装置110による吸引力によって、メッシュベルト122上の第1シートN1に降下して堆積される。このとき、張架ローラー121の回動でメッシュベルト122と第1シートN1とを移動させることにより、第1シートN1上に、均一なシート状の解繊綿シートSを形成することができる。この材料DFの解繊綿シート(堆積物)Sが加熱・加圧されてシート状の繊維構造体Mとなる。
In the above configuration, the fibers of the material DF conveyed by the
繊維構造体形成機100において、材料DFを降下させて堆積させるときの堆積量と後の加熱加圧工程で、完成する繊維構造体Mの密度が決定される。例えば、10mm厚の密度0.1g/cm3〜0.15g/cm3程度の繊維構造体を得るときには、約40mm〜60mm程度堆積させる。
In the fiber
なお、本実施形態においては、溶融材料、及び難燃剤を、搬送管60で搬送されている材料DFに混入するために、それぞれを個別に供給する搬送管を溶融材料搬送管61及び機能材料搬送管62として設けてそれぞれ搬送管60に接続しているが、溶融材料及び機能材料を混合してから一つの搬送管で材料DFを搬送する搬送管60に接続して供給してもよいし、繊維構造体形成機100において供給手段を設けるようにしてもよい。このような場合、例えば、フォーミングドラム101内に、定量にした溶融材料、及び難燃剤を混入させるようにする。
In addition, in this embodiment, in order to mix the molten material and the flame retardant into the material DF transported by the
また、水分噴霧器130を設け、これにより噴霧する水分に、機能材料としての水溶性の難燃剤(例えば、株式会社三和ケミカル製 アピノン145)を添加することで、形成された繊維構造体Mに難燃性を付与することもできる。
Further, a
第2シート供給ローラー82からは、第2シートN2が、繊維構造体形成機100、及び水分噴霧器130の後工程に供給される。この第2シート供給ローラー82から供給される第2シートN2は、繊維構造体形成機100で形成される解繊綿シートSの上面(第2面)のカバー部となる。
From the second
第2シートN2は、織布や不織布のいずれも利用することができる。本実施形態においては、第2シートN2として、第1シートN1と同様の、スパンボンド法によって製造されたポリエステル長繊維不織布である東洋紡株式会社製エクーレ(登録商標)3151Aを用いた。 As the second sheet N2, either a woven fabric or a non-woven fabric can be used. In the present embodiment, as the second sheet N2, Equal (registered trademark) 3151A manufactured by Toyobo Co., Ltd., which is a polyester long fiber non-woven fabric manufactured by the spunbond method similar to the first sheet N1, was used.
なお、本実施形態においては、第1シート供給ローラー81から第1シートN1を繊維構造体形成機100に供給し、第1シートN1上に解繊綿シートSを形成する。その後に、第2シート供給ローラー82から第2シートN2を供給し、解繊綿シートSの上面をカバーするような工程が採用されている。しかし、繊維構造体形成機100の後段(下流側)に、第1シート供給ローラー81、及び第2シート供給ローラー82を設けておき、繊維構造体形成機100で形成された解繊綿シートSを第1シートN1と第2シートN2とでサンドイッチ状に挟むような工程を採用することもできる。
In this embodiment, the first sheet N1 is supplied from the first
図2Aに示すように、加熱加圧される前の繊維構造体Mは、解繊綿シートSの第1面部に第1シートN1が配され、解繊綿シートSの第2面部に第2シートN2が配された状態となる。解繊綿シートS中に示される糸状のものは、溶融材料を示している。機能材料である難燃剤は、図示省略し、解繊綿シートS中に示していない。 As shown in FIG. 2A, in the fiber structure M before being heated and pressed, the first sheet N1 is arranged on the first surface portion of the defibrated cotton sheet S, and the second sheet N2 is arranged on the second surface portion of the defibrated cotton sheet S. It will be in the state of being done. The thread-like material shown in the defibrated cotton sheet S indicates a molten material. The flame retardant, which is a functional material, is omitted from the figure and is not shown in the defibrated cotton sheet S.
続いて、図1に示すように、第2シート供給ローラー82から供給された第2シートN2によって、その第2面側をカバーされた解繊綿シートSは、加熱加圧機構150へと搬送される。加熱加圧機構150は、第1基板151と、昇降可能に構成された第2基板152とで、搬送物である解繊綿シートSのシートを挟み、解繊綿シートSを加熱と同時に加圧するホットプレスになっている。第1基板151及び第2基板152には、ヒーターが内蔵されており、これにより、第1基板151及び第2基板152に挟まれる解繊綿シートSを加熱することができるようになっている。
Subsequently, as shown in FIG. 1, the defibrated cotton sheet S whose second surface side is covered by the second sheet N2 supplied from the second
解繊綿シートSは加熱加圧機構150で加圧・加熱されることで、混入されている溶融材料が加熱され、材料DFの繊維と密接に融着することで、繊維構造体としての強度保持、形状維持、繊維構造体からの繊維の飛散防止に寄与する。
The defibrated cotton sheet S is pressurized and heated by the heating and
また、溶融材料が加熱により溶融し、冷却により固化することで、解繊綿シートSの第1面部に第1シートN1が接着され、解繊綿シートSの第2面部に第2シートN2が接着される。 Further, the molten material is melted by heating and solidified by cooling, so that the first sheet N1 is adhered to the first surface portion of the defibrated cotton sheet S, and the second sheet N2 is adhered to the second surface portion of the defibrated cotton sheet S.
また、加熱加圧機構150での加圧・加熱により、解繊綿シートSはさらに繊維構造体としての強度を向上し、余分な水分を乾燥させることで、すぐれた吸収体にすることができる。
Further, by pressurizing and heating with the heating and
加熱加圧を分離させて加熱工程と加圧工程とを行うこととしてもよいが、加熱加圧は解繊綿シートSに同時に加えることが望ましい。加熱時間は、解繊綿シートSの芯付近の溶融材料が溶融できる温度まで上昇する時間を確保することが望ましい。また、加熱加圧はバッチ処理で行うため、加熱時間を確保するために、加熱加圧機構150の前段にバッファー部140を設けることが望ましい。
The heating and pressurizing may be separated and the heating step and the pressurizing step may be performed, but it is desirable that the heating and pressurizing are applied to the defibrated cotton sheet S at the same time. It is desirable that the heating time secures a time for the molten material near the core of the defibrated cotton sheet S to rise to a temperature at which the molten material can be melted. Further, since the heating and pressurizing is performed by batch processing, it is desirable to provide the
本実施形態においては、第1シートN1上に解繊綿シートSが形成された後であって、解繊綿シートSの第2面側に第2シートN2が供給される前に、バッファー部140に到達する構成としている。バッファー部140は、いわゆるダンサーローラー(架橋ローラー)141を上下させることで実現することができる。また、バッファー部140は、これに限定されず、第1シートN1上に解繊綿シートSが形成された後であって、解繊綿シートSの第2面側に第2シートN2が供給された後に、バッファー部140を配置した構成とすることもできる。
In the present embodiment, the
加熱加圧機構150で加熱加圧が終了した後は、素早く繊維構造体Mを移動させ、次の加熱加圧材料である解繊綿シートSをセットする必要がある。そのために、加熱加圧の出口に針を侵入させて繊維構造体Mを保持し、引っ張り出す機構を設けることが好適である。また、加熱加圧を行う第1基板151及び第2基板152の表面には、繊維が付着している可能性があるため、クリーニング機構を有しているのがなお良い。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン:Poly Tetra Fluoro Ethylene)等のシートを一定時間毎に巻き取る方法が考えられる。また、繊維構造体製造装置が稼働していないときは、加熱加圧機構150は搬送方向と交差した方向に移動して退避した状態となっている。
After the heating and pressurizing is completed by the heating and
なお、本実施形態では、加熱加圧機構150を第1基板151と、昇降可能に構成された第2基板152とで構成したが、加熱・加圧ローラーで構成するようにしてもよい。加熱・加圧ローラーでは、連続作成が可能になるので、バッファー部140を省略することができる。
In the present embodiment, the heating /
上記のようにして再生されて得られた繊維構造体Mのシートは、裁断機160によって所望のサイズ・形状にカットされ、原反としスタッカー170などに積載され冷却される。裁断機160は超音波カッター等が好適に用いられる。超音波カッターの切断は、繊維構造体の幅方向の一方向に切断してもよいし、一方向と逆方向の往復で切断してもよい。また、超音波カッター以外には、ロータリーカッターや八角のロータリーカッター等を用いてもよい。原反はその後トムソン型等で型抜きされ、所望のサイズ・形状に成形され再生繊維構造体となり、音を吸音する吸音材、衝撃(外力)を吸収する緩衝材、あるいは梱包材等の複合材として好適に利用することができる。
The sheet of the fiber structure M obtained by being regenerated as described above is cut into a desired size and shape by a cutting
図2A,2Bには、本発明の実施形態に係る繊維構造体Mの製造過程での変化の様子が示されている。図2Aは、加熱加圧機構150にて熱、圧力が加えられる前の繊維構造体Mの状態が、図2Bは完成後、すなわち、加熱加圧機構150にて熱、圧力が加えられた後の繊維構造体Mの状態が示されている。
2A and 2B show changes in the fiber structure M according to the embodiment of the present invention in the manufacturing process. FIG. 2A shows the state of the fiber structure M before heat and pressure are applied by the heating and
図2A,2Bに示すどちらの繊維構造体Mも第1シートN1と第2シートN2に挟持された解繊綿シートSの層構造を有する点には変わりないが、図2Bでは加熱加圧機構150による熱と圧力の印加により、繊維構造体Mの厚さHが、図2Aに示す印加前の繊維構造体Mの厚さH1の約1/10程度となっている。本実施形態では、解繊綿シートSを第1シートN1と第2シートN2で挟持したことで、製造後の繊維構造体Mの表面の毛羽立ちを抑え、扱いやすさの向上が図られている。なお、これら第1シートN1、第2シートN2の少なくとも一方を有さない形態としてもよい。
Both of the fiber structures M shown in FIGS. 2A and 2B still have a layered structure of the defibrated cotton sheet S sandwiched between the first sheet N1 and the second sheet N2, but in FIG. 2B, the heating and
では、本発明において主要な部分となる上述したフォーミングドラム101について以下に説明する。
Then, the above-mentioned forming
フォーミングドラム101で材料DFを降下させて堆積させ、繊維構造体Mを形成する繊維構造体製造装置では、フォーミングドラム101の表面に形成された孔に目詰まりが生じると、堆積させた解繊綿シートS(本発明における「堆積物」)の厚さに不均一が生じ、例えば、紙製品などの製品としての繊維構造体の品質が劣化してしまう。また、フォーミングドラム101の孔の一部で生じた目詰まりは、徐々にその範囲が拡大し、解繊綿シートSが全く形成できない状態となる、あるいは、繊維構造体製造装置の故障の原因にもなりかねない。
In the fiber structure manufacturing apparatus for forming the fiber structure M by lowering and depositing the material DF on the forming
本実施形態では、このようなフォーミングドラム101での目詰まりの発生を迅速に判定することを目的としている。フォーミングドラム101における孔の目詰まりを判定する場合、直接、孔の状態が開口していることを検出することが考えられる。しかしながら本実施形態のように多数の孔の1つ1つの状態を検出することは現実的でないと共に、それぞれについて開口していることを検出するセンサーを設けた場合には、コスト高となってしまう。
An object of the present embodiment is to quickly determine the occurrence of clogging in the forming
本実施形態では、このような実情に基づき迅速で安価にフォーミングドラム101の目詰まりを判定可能とすることを目的としている。そのため、図1で説明した繊維構造体製造装置における粗砕機10から搬送管60まで(本発明における「供給部」)、あるいは、繊維構造体形成機100(本発明における「堆積部」)の少なくとも一方における材料DFを搬送する空気の流量を検出することで、フォーミングドラム101の目詰まりを判定する。材料DFを搬送する空気の流量を検出することが可能な箇所であれば、供給部あるいは堆積部の何れの箇所、例えば、粗砕片(紙片)導入管20、搬送管40、搬送管60など、において行うことが可能である。本実施形態では、堆積部の一構成であるサクション装置110(本発明における「吸引部」)において、材料DFを搬送する空気の流量を検出する形態について説明する。
An object of the present embodiment is to make it possible to quickly and inexpensively determine the clogging of the forming
図3には、本発明の実施形態に係る繊維構造体形成機100を上面から見たときの断面図が、また、図4には、本発明の実施形態に係る繊維構造体形成機を側面から見たときの断面図及び制御構成を示す図が示されている。本実施形態の繊維構造体形成機100(本発明における「堆積部」)は、外部筐体106、フォーミングドラム101(本発明における「回転ドラム」)を主な構成として有している。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the fiber
図3では、繊維構造体形成機100へ材料DFを供給する様子が示されている。解繊機30の排出口32から搬送管40を経て添加剤(溶融材料と、機能材料としての難燃剤)が加えられた材料DFは、搬送管60に導入され、繊維構造体形成機100内部に配設されるフォーミングドラム101の内部に供給される。本実施形態では、搬送管60は、第1導入路60aと第2導入路60bに分岐し、フォーミングドラム101の両端側に設けられた第1供給口106a、第2供給口106bから、フォーミングドラム101の内部に供給される。
FIG. 3 shows how the material DF is supplied to the fiber
フォーミングドラム101は、内部に空洞を有する円筒形状であって、両端に材料DFを内部に供給するための第1供給口106a、第2供給口106bを有している。また、周面には、内部に供給された材料DFを外部筐体106内部の堆積室105へ吐出するための複数の孔104が設けられている。本実施形態で使用したフォーミングドラム101の孔104は35mm×5mm程度の大きさとしている。また、フォーミングドラム101は、図示しないモーターなどの駆動源にて回転可能とされており、回転による遠心力にて材料DFを効率よく吐出することが可能となっている。
図4に示すように、孔104から吐出された材料DFは、堆積室105に放出され、サクション装置110の吸引によってメッシュベルト122上に解繊綿シートSを形成する。
The forming
As shown in FIG. 4, the material DF discharged from the
図4には、サクション装置110の具体的構成が示されている。サクション装置110は、堆積室105内の空気を排出することで、堆積室105内を減圧、または低真空状態とし、フォーミングドラム101の孔104から解繊物などの材料DFの繊維の吐出を促す。サクション装置110は、材料DFを搬送する気流形成に重要な役割を果たす構成であり、このサクション装置110で発生する空気の流量は、材料DFを搬送する空気の流量と略等しい関係にある。
FIG. 4 shows a specific configuration of the
サクション装置110は、吸引ファン111、吸引ファン駆動部112、排気路113を主な構成として有する。吸引ファン111は、メッシュベルト122越しに堆積室105から空気を排出する気流形成機構である。この吸引ファン111によって吸引された空気は、排気路113から外部に放出される。本実施形態では、この排気路113内での空気の流量に基づいて、材料DFを搬送する空気の流量が検出される。この排気路113中の空気の流量が減少した場合には、フォーミングドラム101の孔104に目詰まりが発生していると判定される。
The
排気路113内での空気の流量は、検出手段としての流量センサー95によって検出される。この流量センサー95には、例えば、ベンチュリー計、オリフィス計量計、ピトー管、三角せき、超音波流量計など流体の流れを検出可能な各種形態を使用することが可能である。流量センサー95は、検出した排気路113の空気の流量を流量信号として制御部91に出力する。
The flow rate of air in the
制御部91は、流量センサー95による検出結果に基づいて、フォーミングドラム101の目詰まり等、繊維構造体形成機100の状態の変化を判定する判定手段として機能する。判定される繊維構造体形成機100の状態の変化としては、例えば、フォーミングドラム101の目詰まり状態等、繊維構造体形成機100にて発生する各種異常が考えられる。そして、制御部91は、繊維構造体形成機100の状態の変化を判定した場合、状態の変化に対処するための手段、例えば警報出力手段、回転制御手段、注入制御手段などとして機能する。
The
図5には、制御部91が流量センサー95からの流量信号に基づいて実行される目詰まり対応処理の一例が示されている。この目詰まり対応処理は、制御部91が警報出力手段としての機能する一例を示している。
以下では図4,5を参照して、フォーミングドラム101の目詰まり対応処理の一例を説明する。
繊維構造体製造装置では、繊維構造体形成機100やサクション装置110などの動作を開始して、繊維構造体(例えば、紙製品)の製造を開始すると共に、この目詰まり対応処理が開始される。本実施形態では、流量センサー95から出力される流量信号は、フォーミングドラム101の目詰まりの程度の指標となる。したがって、この目詰まり対応処理では、流量信号を第1閾値と第2閾値からなる2つの閾値と比較し、流量信号に応じた警報を報知することで、目詰まりの程度に応じた対処を行うことが可能となっている。
FIG. 5 shows an example of the clogging handling process executed by the
Hereinafter, an example of the clogging handling process of the forming
In the fiber structure manufacturing apparatus, the operation of the fiber
ステップS101では、流量センサー95から出力される流量信号が第1閾値以下か否かを判定する。流量信号が第1閾値以下の場合(ステップS101:YES)には、制御部91に接続された表示手段92やスピーカー93から第1警報が報知される(ステップS102)。第1閾値は、繊維構造体の製造を停止させるまでもない程度の軽い目詰まりが発生している場合の閾値であって、第1警報を確認したオペレーターは、次回、繊維構造体製造装置を停止させた場合などに、フォーミングドラム101を清掃するなどのメンテナンスを行うことで、目詰まりの解消を行う。流量信号が第1閾値よりも大きい場合(ステップS101:NO)には、ステップS101を繰り返す。
In step S101, it is determined whether or not the flow rate signal output from the
ステップS103では、流量センサー95から出力される流量信号が第2閾値以下か否かを判定する。この第2閾値は、第1閾値よりも低い値に設定されており、製造する繊維構造体の品質に影響を及ぼす重大な目詰まりが発生している場合の閾値である。したがって、流量信号が第2閾値以下となった場合(ステップS103:YES)には、制御部91に接続された表示手段92やスピーカー93から第2警報が報知される(ステップS104)とともに、繊維構造体製造装置が停止される(ステップS105)。第2警報を確認したオペレーターは、フォーミングドラム101を清掃して目詰まりを解消した後、繊維構造体製造装置を再度起動することで、繊維構造体の製造を再開する。また、流量信号が第2閾値よりも大きい場合(ステップS103:NO)には、ステップS103を繰り返す。
In step S103, it is determined whether or not the flow rate signal output from the
このように本実施形態の目詰まり対応処理では、制御部91は警報出力手段としての機能を有するものとなっている。図6には、他の実施形態に係る目詰まり対応処理の一例が示されている。本実施形態では、制御部91は、警報出力手段、及び、フォーミングドラム101の回転を制御する回転制御手段としての機能を有する形態となっている。以下では図4,6を参照して、フォーミングドラム101の目詰まり対応処理する一例を説明する。
As described above, in the clogging countermeasure processing of the present embodiment, the
繊維構造体製造装置の起動に伴って、この目詰まり対応処理が開始されると、まず、ステップS201では、流量センサー95から出力される流量信号が所定の閾値以下となっているか否かが判定される。この閾値は、製造する繊維構造体(複合材)の品質に重大な影響を及ぼさない程度の目詰まりを判定する値となっている。流量信号が閾値よりも大きい場合(ステップS201:NO)には、ステップS201を繰り返す。
流量信号が閾値以下の場合(ステップS201:YES)、制御部91は、フォーミングドラム101の回転速度を低下させる(ステップS202)。これによって、フォーミングドラム101の目詰まりの解消を試みる。フォーミングドラム101の回転速度の低下は、製造する繊維構造体(複合材)に対する影響は小さいため、回転速度の低下期間中、繊維構造体(複合材)の製造は継続して行うことが可能である。制御部91には、モーターなどのドラム回転駆動部94が電気的に接続されており、制御部91は、フォーミングドラム101の回転を調整可能な回転制御手段として機能することが可能となっている。
When this clogging handling process is started with the start of the fiber structure manufacturing apparatus, first, in step S201, it is determined whether or not the flow rate signal output from the
When the flow rate signal is equal to or less than the threshold value (step S201: YES), the
フォーミングドラム101の回転速度を低下させ、所定時間経過後に、再度、流量信号の値を確認し、閾値以下か否かが判定される(ステップS203)。流量信号が閾値よりも大きい場合(ステップS203:NO)、目詰まりが解消することができたため、フォーミングドラム101を通常の回転速度に復帰させる(ステップS208)。一方、依然として流量信号が閾値よりも小さい場合(ステップS203:YES)、繊維構造体の製造を停止して(ステップS204)、更なる目詰まりの解消のため、フォーミングドラム101を反転駆動させる(ステップS205)。
ステップS205での目詰まりの解消は、フォーミングドラム101を反転させる、もしくは、正転と反転を繰り返す揺動が実行される。このようなフォーミングドラム101の反転を伴う場合、製造する繊維構造体(複合材)に影響を及ぼす可能性があるため、ステップS204でメッシュベルト122を停止させるなどして、一時、繊維構造体の製造を停止しておく。
The rotation speed of the forming
To eliminate the clogging in step S205, the forming
所定時間、フォーミングドラム101の反転もしくは揺動を行った後、再度、流量信号を確認する(ステップS206)。流量信号が閾値よりも大きい場合(ステップS206:NO)、繊維構造体(複合材)の製造を再開(ステップS209)させるとともに、フォーミングドラム101(ステップS208)を通常の回転速度に復帰させ(ステップS208)、流量信号の監視を継続する(ステップS201)。
一方、流量信号が依然として閾値以下である場合(ステップS206:YES)には、制御部91は、表示手段92やスピーカー93から警報を報知する(ステップS207)。オペレーターは、報知によりメンテナンスを行うことで、目詰まりの解消を行う。
After reversing or swinging the forming
On the other hand, when the flow rate signal is still equal to or less than the threshold value (step S206: YES), the
このように本実施形態では、制御部91はフォーミングドラム101の回転を調整可能な回転制御手段として機能し、発生した目詰まりの解消を行うこととしている。また、流量信号の大きさに基づいて目詰まりの程度を判定し、目詰まりの程度に応じた複数段階の解消を行うことも可能となっている。さらに目詰まりが解消しない場合、制御部91は、警報出力手段として機能し、オペレーターによるメンテナンスを行うことが可能とされている。
As described above, in the present embodiment, the
図7は、前述した実施形態が、サクション装置110において流量センサー95の出力する流量信号により、材料を搬送する空気の流量を検出するのに対して、サクション装置110を駆動する電流値もしくはサクション装置110にかかるトルク値に基づいて、材料を搬送する空気の流量を検出することとしている。
FIG. 7 shows a current value or a suction device for driving the
本実施形態のサクション装置110(本発明における「吸引部」)は、メッシュベルト122側から排気路113に空気を送出する吸引ファン111と、吸引ファン111を駆動する吸引ファン駆動部112を含んで構成されている。制御部91は、この吸引ファン111を所定の回転数で回転駆動させるが、堆積室105の空気の状態により吸引ファン駆動部112に対する負荷が変化する。すなわち、フォーミングドラム101に目詰まりが生じた場合、材料DFを搬送する空気の流量が少なくなるため、吸引ファン駆動部112に対する負荷が増加する。したがって、吸引ファン駆動部112には、より多くの電流が必要になるとともに、吸引ファン111にかかるトルク値が増加する。このように、制御部91は、吸引ファン駆動部112の電流値(電流信号)もしくはトルク値(トルク信号)を取得することで、材料DFを搬送する空気の流量を検出し、フォーミングドラム101の目詰まりを判定することが可能となる。
The suction device 110 (“suction unit” in the present invention) of the present invention includes a
制御部91は、電流値もしくはトルク値の増加に基づいて、フォーミングドラム101の目詰まりを判定した場合、図5、図6で説明した各種目詰まり対応処理にて、目詰まりを解消することが可能となる。
When the
図8は、フォーミングドラム101の目詰まりを判定する手段、及び、解消する手段としてフォーミングドラム101内部の空気の流れを変化させる気流変化部が設けられている。本実施形態では、この気流変化部として、フォーミングドラム101内部に圧縮空気を注入するための圧縮空気発生部(検出手段)を使用している。気流変化部には、このような圧縮空気発生部以外に、ファンを間欠的に回転させることでフォーミングドラム101内部の空気の流れを変化させる等、各種形態を採用することが可能である。なお、図8において、フォーミングドラム101の左右両端部分は、フォーミングドラム内部の様子を示したものである。
FIG. 8 is provided with a means for determining clogging of the forming
本実施形態の圧縮空気発生部(検出手段)は、コンプレッサー86、電磁弁83、圧縮空気路84、第1圧縮空気路84a、第2圧縮空気路84bを主な構成として有している。コンプレッサー86は、内部に設けられたタンク内に空気を吸引する。このときタンクに連通する電磁弁83は閉状態となっており、タンク内の空気は時間と共に圧縮される。制御部91は、適宜タイミングで電磁弁83を開状態とすることで、圧縮空気路84に圧縮空気を送出する。本実施形態では、制御部91は、圧縮空気発生部に圧縮空気を注入させる注入制御手段としての機能を有している。
The compressed air generating unit (detecting means) of the present embodiment has a
圧縮空気路84は、第1圧縮空気路84aと第2圧縮空気路84bに分岐している。第1圧縮空気路84aと第2圧縮空気路84bは、それぞれ、フォーミングドラム101の内部に位置する第1ノズル口85a、第2ノズル口85bを有し、ここから圧縮空気がフォーミングドラム101内部に注入される。
The
さらに本実施形態の圧縮空気発生部は、材料DFを搬送する空気の流量を検出する手段としての機能を兼ね備えた形態となっている。具体的には、圧縮空気の注入時、第1ノズル口85a、第2ノズル口85bを介して、コンプレッサー86側にかかる空気の負荷を検出することで、材料DFを搬送する空気の流量が検出される。制御部91は、コンプレッサー86が検出した空気の負荷に基づく負荷信号に基づいて、フォーミングドラム101の目詰まりを判定する。具体的には、負荷信号の大きさに基づいて、フォーミングドラム101の目詰まりの状態が判定される。例えば、圧縮空気発生部が、フォーミングドラム101内の材料DFを分散、混合させるため定期的に圧縮空気を注入したときに、負荷信号に基づいて目詰まりの状態が判定される。制御部91は、目詰まりが生じていると判定した場合、圧縮空気の注入頻度を高くしたり、圧縮空気の強さを強めるなどして目詰まりの解消を試みることが可能となる。
Further, the compressed air generating unit of the present embodiment has a form that also has a function as a means for detecting the flow rate of the air that conveys the material DF. Specifically, when the compressed air is injected, the flow rate of the air carrying the material DF is detected by detecting the load of air applied to the
本実施形態では、負荷信号の大きさに基づいて、目詰まりの程度を検出することも可能である。負荷信号が大きい場合には、重度の目詰まりが生じていると判定され、圧縮空気の注入頻度を高くしたり、圧縮空気の強さを強めるなど、目詰まりの程度に応じた圧縮空気の注入を行うことが可能である。 In the present embodiment, it is also possible to detect the degree of clogging based on the magnitude of the load signal. If the load signal is large, it is determined that severe clogging has occurred, and compressed air is injected according to the degree of clogging, such as increasing the frequency of compressed air injection or increasing the strength of compressed air. It is possible to do.
図9は、他の実施形態に係るフォーミングドラム101の目詰まりの判定について説明するための図である。フォーミングドラム101に目詰まりが生じ、材料DFを搬送する空気の流量が減少した場合、繊維構造体形成機100で堆積させた堆積物としての解繊綿シートSの厚さが減少することが考えられる。本実施形態では、光学センサー96を用いて解繊綿シートSの厚さを検出することで、材料DFを搬送する空気の流量が減少したことを検出し、フォーミングドラム101の目詰まりを判定することとしている。解繊綿シートSの厚さは、このような光学センサー96に限らず、超音波センサーあるいはローラーを接触させて厚さを検出する機械式センサーなどを使用することが可能である。
FIG. 9 is a diagram for explaining determination of clogging of the forming
制御部91は、光学センサー96が検出する解繊綿シートSまでの距離に基づいて、解繊綿シートSの厚さを検出し、厚さが所定値以下となった場合、フォーミングドラム101に目詰まりが生じていることを判定する。目詰まりを判定した場合、制御部91は、前述した実施形態のように目詰まりに対処するため、警報出力手段、回転制御手段、注入制御手段などの手段として機能し、フォーミングドラム101の目詰まり解消が可能となる。
The
以上、フォーミングドラム101の目詰まり判定、並びに目詰まりが判定された場合の対応について、各実施形態を用いて説明を行ったが、目詰まり判定と目詰まりが生じた場合の対応は、前述した実施形態のみならず、適宜組み合わせて、複数の手段を用いて行うことが可能である。特に、目詰まり判定については、複数の判定手法を併用することにより、目詰まりの判定精度の向上を図ることが可能となる。
As described above, the clogging determination of the forming
なお、本明細書においては、種々の実施の形態について説明したが、それぞれの実施の形態の構成を適宜組み合わせて構成された実施形態も本発明の範疇となるものである。 Although various embodiments have been described in the present specification, embodiments configured by appropriately combining the configurations of the respective embodiments are also within the scope of the present invention.
5…自動送り機構、10…粗砕機、11…粗砕刃、12…ホッパー、13…ホッパー、20…粗砕片(紙片)導入管、30…解繊機、31…導入口、32…排出口、33…ステーター、34…ローター、40…搬送管、60…搬送管、60a…第1導入路、60b…第2導入路、83…電磁弁、84…圧縮空気路、85a…第1ノズル口、85b…第2ノズル口、86…コンプレッサー、91…制御部、92…表示手段、93…スピーカー、94…ドラム回転駆動部、95…流量センサー(検出手段)、96…光学センサー(検出手段)、100…繊維構造体形成機、101…フォーミングドラム、104…孔、105…堆積室、106…外部筐体、106a…第1供給口、106b…第2供給口、110…サクション装置、111…吸引ファン、112…吸引ファン駆動部、113…排気路、121…張架ローラー、122…メッシュベルト、123…クリーニングブレード、140…バッファー部、141…ダンサーローラー(張架ローラー)、150…加熱加圧機構、151…第1基板、152…第2基板、160…裁断機、170…スタッカー。 5 ... Automatic feed mechanism, 10 ... Coarse crusher, 11 ... Coarse crusher, 12 ... Hopper, 13 ... Hopper, 20 ... Coarse crushed piece (paper piece) introduction tube, 30 ... Decompressor, 31 ... Introduction port, 32 ... Discharge port, 33 ... Stator, 34 ... Rotor, 40 ... Conveying pipe, 60 ... Conveying pipe, 60a ... First introduction path, 60b ... Second introduction path, 83 ... Solenoid valve, 84 ... Compressed air path, 85a ... First nozzle port, 85b ... 2nd nozzle port, 86 ... compressor, 91 ... control unit, 92 ... display means, 93 ... speaker, 94 ... drum rotation drive unit, 95 ... flow rate sensor (detection means), 96 ... optical sensor (detection means), 100 ... Fiber structure forming machine, 101 ... Forming drum, 104 ... Hole, 105 ... Deposit chamber, 106 ... External housing, 106a ... First supply port, 106b ... Second supply port, 110 ... Suction device, 111 ... Suction Fan, 112 ... Suction fan drive unit, 113 ... Exhaust passage, 121 ... Stretching roller, 122 ... Mesh belt, 123 ... Cleaning blade, 140 ... Buffer section, 141 ... Dancer roller (Standing roller), 150 ... Heating and pressurizing Mechanism, 151 ... 1st board, 152 ... 2nd board, 160 ... Cutting machine, 170 ... Stacker.
Claims (12)
前記供給部によって供給された前記材料を降下させて堆積物を形成する堆積部と、
を備え、
前記堆積部は、供給口から内部に前記材料が供給され、周面に形成された複数の孔から前記材料を吐出する回転ドラムを備え、
前記供給部もしくは前記堆積部の少なくとも一方における前記材料を搬送する空気の流量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、前記堆積部の状態の変化を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする繊維構造体製造装置。 A supply unit that supplies a material mixed with fibers,
A deposit section that lowers the material supplied by the supply section to form a deposit, and a deposit section.
Equipped with
The depositing portion includes a rotary drum in which the material is supplied to the inside from a supply port and the material is discharged from a plurality of holes formed on the peripheral surface.
A detection means for detecting the flow rate of air carrying the material in at least one of the supply unit or the deposition unit.
A fiber structure manufacturing apparatus comprising: a determination means for determining a change in the state of the deposited portion based on the detection result of the detection means.
前記判定手段は、前記吸引部で吸引した空気の流量を、前記材料を搬送する空気の流量として検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の繊維構造体製造装置。 The depositing portion comprises a suction portion that sucks the material from below.
The fiber structure manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the determination means detects the flow rate of the air sucked by the suction unit as the flow rate of the air carrying the material.
前記判定手段は、前記吸引部を駆動する電流値もしくは前記吸引部にかかるトルク値に基づいて、前記材料を搬送する空気の流量を検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の繊維構造体製造装置。 The depositing portion comprises a suction portion that sucks the material from below.
The first or second aspect of the present invention, wherein the determination means detects a flow rate of air carrying the material based on a current value for driving the suction unit or a torque value applied to the suction unit. Fiber structure manufacturing equipment.
請求項9に記載の繊維構造体製造装置。 The compressed air generating unit is characterized in that it also has a function of detecting the flow rate of the air transporting the material in the determination means by detecting the load at the time of injecting the compressed air as the flow rate of the air transporting the material. The fiber structure manufacturing apparatus according to claim 9.
請求項9または請求項10に記載の繊維構造体製造装置。 The fiber structure according to claim 9 or 10, further comprising an injection control means for injecting compressed air into the compressed air generating portion when the determining means determines a change in the state of the deposited portion. manufacturing device.
前記供給工程によって供給された前記材料を、回転ドラムの周面に形成された複数の孔から前記材料を吐出して堆積物を形成する堆積工程と、
前記供給工程もしくは前記堆積工程の少なくとも一方において、前記材料を搬送する空気の流量を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づき、前記堆積工程の状態の変化を判定する判定工程と、を行うことを特徴とする繊維構造体製造方法。 The supply process of supplying the material mixed with fibers and
A deposition step of discharging the material supplied by the supply step from a plurality of holes formed on the peripheral surface of the rotary drum to form a deposit.
A detection step of detecting the flow rate of air carrying the material in at least one of the supply step or the deposition step.
A method for manufacturing a fiber structure, which comprises performing a determination step of determining a change in the state of the deposition step based on the detection result of the detection step.
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Family Applications (1)
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2020
- 2020-06-12 JP JP2020102113A patent/JP2021195650A/en active Pending
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