JP6685085B2 - 異物除去装置、プレニードルマシンシステム、フェルト製造システム、異物除去方法およびフェルトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、異物除去装置、プレニードルマシンシステム、フェルト製造システム、異物除去方法およびフェルトの製造方法に関する。

フェルト生地は、産業において、抄紙用フェルトの他、プレス用クッション材等の工業用フェルトとして多岐に渡り利用されている。

これらのうち、抄紙用フェルトは、抄紙機において使用されるベルト状のフェルト部材である。抄紙用フェルトは、一般に、プレスパートに配置され、ワイヤーパートにおいて形成された湿紙を搬送、搾水するために用いられる。

このような抄紙用フェルトは、湿紙を担持および受け渡しするための適度な湿紙の密着性および剥離性（湿紙搬送性）ならびに湿紙中の水を効率よく搾り取るための優れた搾水性が要求される。さらに、抄紙用フェルトは、湿紙を担持し、圧搾により搾水を行うことから、湿紙表面の状態に大きな影響を与えるものであり、したがって、湿紙を平滑にするための湿紙平滑性も求められている。

湿紙を平滑にするためには、抄紙用フェルトの湿紙側に配置されたバット繊維層を均一にすることが重要である。このバット繊維層の凹凸が大きい、またはバット繊維の配置が均一でないと、湿紙の表面が粗くなる傾向にある。

他方、繊維中のプラスチック材料、織物片、バンド、ひも、箔片等の異物を検出する装置や、紡績機械におけるウェブを評価するための装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

特開２００５−１２０５６３号公報 特開平１０−０９６１２４号公報 特開２００４−０５２２１２号公報

ところで、抄紙用フェルトや工業用フェルトのバット繊維層の原料には、目的とするバット繊維に加え、微量の繊維状異物が混入している場合がある。このような繊維状異物は、通常のバット繊維と異なる繊維径を有している場合が多い。

本発明者らは、他の異物と比較して微小なこのような繊維状異物がバット繊維層の原料中に含まれる場合であっても、フェルトにより担持した製品の表面状態に影響を与えうるという問題を見出し、着目した。例えば、抄紙用フェルトの場合、繊維状異物に起因する形状が湿紙表面に転写され、得られる紙の平滑性や印刷適性に影響を与えうる。例えば、得られる紙に印刷を行った場合において、繊維状異物に起因する形状の印刷不良（白抜け）が生じてしまう。

したがって、本発明の目的は、フェルト製造用繊維中の上述したような繊維状異物を含む異物を検出、除去可能な異物除去装置、プレニードルマシンシステム、フェルト製造システム、異物除去方法およびフェルトの製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討したところ、フェルト製造用繊維からウェブを形成し、ウェブに対し電磁波、特に可視光を透過させて透過した電磁波によって得られる画像を解析することにより、効率よく、かつ確実に繊維状異物を含む異物を検出できることを見出し、さらに鋭意検討した結果、本発明に至った。

すなわち、本発明は、以下の技術を基礎としたものである。
（１） フェルト製造用繊維を含んで形成されたウェブに対し電磁波を照射する照射部と、
ウェブを透過した電磁波を受光して、ウェブの透過画像情報を得る撮像部と、
透過画像情報からウェブ中に存在する繊維状異物を検出する検出部と、
検出された繊維状異物をウェブより除去する除去部と、を有する異物除去装置。
（２） 除去部は、繊維状異物を当該繊維状異物付近のフェルト製造用繊維とともに除去するように構成されている、（１）に記載の異物除去装置。
（３） 除去部は、繊維状異物を吸引により回収するように構成されている、（１）または（２）に記載の異物除去装置。
（４） 除去部は、繊維状異物を吸引するための吸引部を備え、
当該吸引部は、吸引時においてウェブから離間するように移動するように構成されている、（３）に記載の異物除去装置。
（５） さらに、フェルト製造用繊維を含む原料からカード処理によりウェブを形成するウェブ形成部を有する、（１）〜（４）のいずれかに記載の異物除去装置。

（６） 形成されるウェブの目付量が、３〜３０ｇ／ｍ^２である、（５）に記載の異物除去装置。
（７） 検出される繊維状異物の繊維径が、１０〜１０００μｍである、（１）〜（６）のいずれかに記載の異物除去装置。
（８） 検出される繊維状異物の繊維径は、フェルト製造用繊維の平均繊維径の２〜１００倍である、（１）〜（７）のいずれかに記載の異物除去装置。
（９） フェルト製造用繊維と繊維状異物との色が異なる、（１）〜（８）のいずれかに記載の異物除去装置。
（１０） 電磁波が、可視光、赤外光または紫外光である、（１）〜（９）のいずれかに記載の異物除去装置。
（１１） フェルト製造用繊維は、抄紙用フェルト製造用バット繊維である、（１）〜（１０）のいずれかに記載の異物除去装置。

（１２） （１）〜（１１）のいずれかに記載の異物除去装置と、
異物除去装置により処理されたフェルト製造用繊維をカード処理し、ウェブを形成するカード部と、
複数枚ウェブが積層された積層体に対しプレニードルパンチを行うプレニードルマシン部と、を有する、プレニードルマシンシステム。
（１３） （１）〜（１１）のいずれかに記載の異物除去装置と、
異物除去装置により処理されたフェルト製造用繊維をカード処理し、ウェブを形成するカード部と、
複数枚のウェブを基布と重ねた積層体に対し、ニードルパンチを行うニードルマシン部と、を有するフェルト製造システム。

（１４） フェルト製造用繊維を含む原料中の繊維状異物を除去するための方法であって、
フェルト製造用繊維を含むウェブに対し電磁波を照射する照射工程と、
ウェブを透過した電磁波を用いてウェブの透過画像情報を得る画像情報取得工程と、
ウェブの透過画像情報よりウェブ中の繊維状異物を検出する検出工程と、
ウェブから繊維状異物を除去する除去工程と、を有する異物除去方法。
（１５） （１４）に記載の異物除去方法により繊維状異物が除去されたフェルト製造用繊維を用いてウェブを形成する工程と、
複数枚積層したウェブを基布と重ねた積層体に対しニードルパンチを行い、基布上にバット層を形成する工程と、を有するフェルトの製造方法。

以上の構成により、フェルト製造用繊維中の上述したような繊維状異物を含む異物を検出、除去可能な異物除去装置、プレニードルマシンシステム、フェルト製造システム、異物除去方法およびフェルトの製造方法を提供することができる。

特に、ウェブに対し電磁波、特に可視光を透過させてウェブ中の異物を検出することにより、ウェブの表面のみならずウェブ内部に埋没した異物も確実に検出できる。繊維状異物は、周囲の繊維と絡み合った状態で存在し、ウェブ表面に現れない場合も多いため、このような電磁波を透過させる方法は、有利である。

図１は、本発明の第１実施態様に係る異物除去装置を示す概要図である。 図２は、図１に示す異物除去装置が備える異物検出除去部をウェブに沿って平面視した際の平面図である。 図３は、図１に示す異物除去装置が備える除去部の動作を示す概要断面図である。 図４は、本発明の第２実施態様に係るプレニードルマシンシステムの概要を示す平面配置図である 図５は、図４に示すプレニードルマシンシステムの一部を示す側面図である。 図６は、本実施態様に係るフェルト製造システムの概要を示す平面配置図である。 図７は、図６に示すフェルト製造システムの一部を示す側面図である。 図８（ａ）〜図８（ｆ）は、それぞれ、本発明にかかる異物除去装置において検出されたウェブ中の繊維状異物の写真画像である。

以下、本発明を好適な実施態様に基づき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

１．異物除去装置、プレニードルマシンシステムおよびフェルト製造システム
＜第１実施態様＞
まず、本発明の第１実施態様について説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る異物除去装置を示す概要図、図２は、図１に示す異物除去装置が備える異物検出除去部をウェブに沿って平面視した際の平面図、図３は、図１に示す異物除去装置が備える除去部の動作を示す概要断面図である。なお、図中、各部材の大きさは、適宜強調されており、実際の大きさ、比率を示すものではない。
図１に示す異物除去装置１は、フェルト製造用繊維１００中の繊維状異物を含む異物１０３を検出、除去するための装置である。

ここで、フェルト製造用繊維１００は、いかなるフェルトの製造に用いられる物であってもよく、例えば、プレス用クッション材等の工業用フェルト、抄紙用フェルト等の製造に用いることができる。特に、抄紙用フェルトは、湿紙の平滑性を向上させるために、その表面を均一かつ平滑にしておくことが求められるが、異物除去装置１によって処理されたフェルト製造用繊維１００は、繊維状異物を含む異物１０３が除去されているため、抄紙用フェルトの製造に適している。さらに、このようなフェルト製造用繊維１００は、例えば、これを用いて製造されるフェルトに樹脂等を含浸させて得られる、湿紙搬送用ベルト、抄紙用ベルト等の製造にも利用可能である。

また、フェルト製造用繊維１００は、フェルトのいかなる原料として用いられるものであってもよいが、一般にフェルト中のバット繊維として使用される。バット繊維は、フェルト中においてフェルトの表面に露出しているが、異物除去装置１によって処理されたフェルト製造用繊維１００は、繊維状異物を含む異物１０３が除去されているため、バット繊維が構成するバット繊維層が均一かつ平滑なものとなる。

また、フェルト製造用繊維としては、特に限定されないが、例えば、ナイロン６、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１２１２、半芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル、羊毛からなる群から選択された１種以上を原料とする短繊維が挙げられる。

また、繊維状異物１０３としては、特に限定されないが、例えば、ドリップファイバー、ヒューズドファイバー、未延伸ファイバー等の紡糸時に生じる不良繊維（異形繊維）や、基布糸、動物繊維、例えば人毛、着色繊維等の不本意に混入した繊維が挙げられる。ドリップファイバーは、繊維径が非定径な繊維であり、一般に白濁しており、表面が羽毛状を呈している。ヒューズドファイバーは、複数の繊維が接着して形成された繊維である。未延伸ファイバーは、繊維の製造工程において延伸処理がなされていない繊維である。これらの繊維は、紡糸時において生じる不良繊維（異形繊維）であり、通常原料繊維中に微量に存在する。いずれも、一般にフェルト製造用繊維よりもその繊維径が大きい場合が多く、フェルトの表面状態に影響を与えやすい。

図１に示す異物除去装置１は、原綿開繊部１０と、ウェブ形成部２０と、異物検出除去部３０と、ウェブ回収部４０とを有している。
原綿開繊部１０は、原料であるフェルト製造用繊維１００を開繊する開繊機１１と、開繊された開繊体１０１をウェブ形成部２０へ搬送する無端状の搬送ベルト１２とを有している。

ウェブ形成部２０は、いわゆるカード機であり、フィードローラー２１と、テーカインローラー２２と、プレシリンダー２３と、トランスローラー２４と、ワーカー２５Ａ、２５Ｂと、ストリッパー２６Ａ、２６Ｂと、メインシリンダー２７と、ドッファー２８と、コンデンサーローラー２９とを有している。なお、ウェブ形成部２０における各ローラーは、図中に示す矢印の方向に回転する。

フィードローラー２１およびテーカインローラー２２は、原綿開繊部２０より開繊され、搬送された開繊体１０１をプレシリンダー２３へ供給するローラーである。プレシリンダー２３は、その周面上に配置されたワーカー２５Ａおよびストリッパー２６Ａとともに協働して、供給された開繊体１０１を予備的に開繊することができる。プレシリンダー２３、ワーカー２５Ａおよびストリッパー２６Ａは、それぞれその周面に多数の櫛歯が配置されており、プレシリンダー２３上の開繊体１０１をワーカー２５Ａが掻きとるとともに、ストリッパー２６Ａが掻き取られた開繊体１０１をプレシリンダー２３上に戻すことにより、開繊体１０１の開繊を行う。

トランスローラー２４は、プレシリンダー２３より開繊体１０１を受け取るとともに、これをメインシリンダー２７へ供給する。ここで、トランスローラー２４は、その回転速度が調節されることにより、メインシリンダー２７への開繊体１０１の供給量を調節する。

メインシリンダー２７は、その周面上に配置されたワーカー２５Ｂおよびストリッパー２６Ｂとともに協働して、供給された開繊体１０１を開繊し、均一化することができる。メインシリンダー２７、ワーカー２５Ｂおよびストリッパー２６Ｂは、それぞれその周面に多数の櫛歯が配置されており、メインシリンダー２７上の開繊体１０１をワーカー２５Ｂが掻きとるとともに、ストリッパー２６Ｂが掻き取られた開繊体１０１をメインシリンダー２７上に戻すことにより、開繊体１０１を開繊するとともにその進行方向に沿って引き揃える。

ドッファー２８は、その周面がメインシリンダー２７の周面と対向するように配置され、メインシリンダー２７と比較してより低い周速で回転するように構成されている。ドッファー２８は、メインシリンダー２７より引き揃えられた開繊体１０１を低速で受け止めることにより開繊体１０１の目付量を大きくし、ウェブ１０２を形成する。

コンデンサーローラー２９は、ドッファー２８と比較してより低い周速で回転するように構成されており、ドッファー２８において形成されたウェブ１０２を圧縮することによりこの目付量を調節する。

このようなウェブ形成部２０により、開繊され、目付量が調節された帯状のウェブ１０２を連続的に形成することが可能である。
ウェブ形成部は、形成されるウェブ１０２の目付量が、特に限定されないが、例えば、３〜３０ｇ／ｍ^２、好ましくは５〜２６ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは７〜２２ｇ／ｍ^２となるように構成することができる。

異物検出除去部３０は、複数の搬送ベルト３１Ａ〜３１Ｃと、照射部（光源）３２と、撮像部３３と、除去部３４と、制御部（図示せず）とを有している。

搬送ベルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、それぞれ無端状のベルトであり、ウェブ形成部２０からウェブ回収部４０へかけてウェブ１０２を搬送するように搬送ベルト３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの順に流れ方向に沿って配置されている。

照射部３２は、搬送ベルト３１Ａと搬送ベルト３１Ｂとの間に配置されている。図２に示すように、照射部３２は、可視光を発する複数の光源３２１によって構成されており、光源３２１は、それぞれ、搬送ベルト３１Ａ、３１Ｂの巾方向、すなわちウェブ１０２の巾方向に沿って、後述する撮像部３３の撮像手段（カメラ）３３１と対をなし、かつ対向するように配置されており、ウェブ１０２の下方からウェブ１０２の一方の主面に向けて可視光を照射する。

このように、照射部３２の光源が撮像部３３の撮像手段３３１と対をなし、かつ対向するように配置されることにより、光源の位置に起因するウェブ１０２を透過する透過光のむらを抑制できる。なお、照射部３２の光源が撮像部３３の撮像手段３３１と対をなすことから、本実施態様において光源の数と、撮像手段の数とは一致する。

また照射部３２によってウェブ１０２に照射される可視光の照度は、特に限定されず、可視光がウェブ１０２を適度に透過できるものであればよいが、例えば１０万〜７０万ｌｘ、好ましくは２０万〜６０万ｌｘ、より好ましくは３０万〜５０万ｌｘとすることができる。これにより、可視光がウェブ１０２を十分に透過できるとともに、ウェブ１０２中に異物１０３が存在する場合等のウェブ１０２の状態の変化に対する可視光の透過度の変化をより明確に観察できるものとなる。

なお、光源としては、特に限定されないが、例えば、（無機）発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、蛍光灯、白熱電球、ハロゲンランプ、アーク灯、冷陰極型蛍光管等が挙げられる。これらのうち、光源としては、発光むらが少ない点および発熱量が少ない点、耐久性が高い点から、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）または蛍光灯が好ましく、発光ダイオードがより好ましい。

また、本実施態様においては、照射部３２が可視光を照射するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、照射部は、繊維状異物が検出可能である限り、赤外光、紫外光を含む各種電磁波を適用可能である。
また、照射部３２は、図示せぬ制御部に接続されており、制御部の指示に従って、照射部３２の各光源３２１の駆動が行われる。

図２に示すように、撮像部３３は、複数の撮像手段３３１を備えている。撮像手段３３１は、ウェブ１０２を巾方向に渡り撮像できるように搬送ベルト３１Ａ、３１Ｂの巾方向に沿って配置されている。また、撮像手段３３１は、対となる照射部３２の光源３２１と対向するように配置されている。各撮像手段３３１は、それぞれ対となった光源３２１から発され、ウェブ１０２を通過した透過光を受光し、ウェブ１０２の透過画像情報を得ることができる。

また、撮像手段３３１は、それぞれ、図示せぬ制御部に接続されている。これにより撮像手段３３１は、制御部からの指示に応じて撮像を行い、一方で、撮像によって得られた透過画像情報を制御部に送信することができる。また、撮像手段３３１は、制御部の指示に応じて、撮像時の受光感度（ＩＳＯ感度）や、焦点距離等の各種撮像条件が設定される。

また、撮像手段３３１は、繊維状異物を含む異物１０３を十分に検出できるような画像解像度が得られ、かつ、ウェブ１０２の広い範囲を撮像できるように、ウェブ１０２との距離が調節されている。このような距離は、撮像手段３３１の種類、性能によって変わり得、特に限定されないが、例えば、１０〜１００ｃｍ、好ましくは２０〜８０ｃｍ、より好ましくは４０〜６０ｃｍとすることができる。

さらに、隣り合う撮像手段３３１同士の距離は、各撮像手段３３１の撮像範囲の一部が互いに重複するものであればよいが、例えば、１０〜１００ｃｍ、好ましくは１５〜８０ｃｍ、より好ましくは２０〜６０ｃｍとすることができる。

また、このような撮像手段３３１としては、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子や、撮像管を備えた装置が挙げられる。これらのうち、撮像手段３３１は、固体撮像素子を備えることが好ましく、ＣＣＤイメージセンサを備えたＣＣＤカメラであることがより好ましい。

なお、図示の態様に限らず、撮像手段は、照射部によって照射される電磁波の種類に応じて適宜選択可能である。

また、このような撮像手段３３１によって得られる透過画像情報は、必要に応じてＡ／Ｄ変換処理がなされて、デジタルデータとして制御部に送信される。

除去部３４は、搬送ベルト３１Ｃ上に配置されており、ウェブ１０２の搬送方向において撮像部３３よりも下流側に位置している。また、図２に示すように、除去部３４は、複数の吸引部３４１を備えており、複数の吸引部３４１は、全体としてウェブ１０２の巾方向に渡り異物１０３を除去できるように、ウェブ１０２上を横断するようにして配置されている。

各吸引部３４１は、筒状体であり、一方の端部は図示せぬ吸引装置と配管を介して接続されている。また、一方の端部は、ウェブ１０２に対向しており、端部に設けられた開口（吸引口）３４２よりウェブ１０２中の異物、特に繊維状異物を吸引することが可能に構成されている。

なお、吸引部３４１による吸引に際しては、繊維状異物１０３は、当該繊維状異物１０３付近のフェルト製造用繊維１００とともに除去するように構成されている。繊維状異物１０３は、通常ウェブ１０２中において他の繊維と絡み合って存在しているため、このように周辺部にあるフェルト製造用繊維１００ごと繊維状異物１０３を除去するのが効率的である。また、圧縮空気等によって繊維状異物１０３を吹き飛ばすことも考えられるが、このような場合には、単にウェブ１０２が風圧により裂けるのみであり、繊維状異物１０３は除去されない。

また、吸引部３４１は、ウェブ１０２に対し、近接離間方向に移動可能に構成されている。
そして、吸引部３４１は、吸引前に異物１０３付近に移動するようにウェブ１０２に近接し（図３（ａ））、吸引が開始されるとともにウェブ１０２から離間するように構成されている（図３（ｂ）、（ｃ））。これにより、異物１０３が異物１０３付近のウェブ１０２とともに、吸引部に吸引、回収される。一方で、このように吸引と同時に吸引部３４１がウェブ１０２から離間することにより、繊維状異物１０３付近のフェルト製造用繊維１００を無制限に吸引することが防止される。
なお、吸引部３４１の吸引および移動は、制御部の指示に従い行われる。

また、吸引部３４１に接続される吸引装置としては、特に限定されないが、例えば、ターボブロア式、ルーツブロア式（サイクロン式）、エジェクター式の各種吸引装置を用いることができる。このうち、瞬時に安定した風量を得るという観点から、ルーツブロア式が好ましい。
なお、吸引部３４１において吸引された異物１０３を含むフェルト製造用繊維１００は、フィルタ等により回収される。回収された製造用繊維１００は、異物１０３を除去した後に再利用することが可能である。

制御部は、演算装置、記憶装置、入力手段および表示手段を有する、いわゆる電子計算機（コンピューター）である。
制御部は、異物検出除去部３０の各部位に接続しており、これらを制御する。

また、制御部は、撮像部３３において取得した透過画像情報を解析して繊維状異物を含む異物１０３の検出を行う検出部としても機能する。具体的には、異物１０３の検出は、透過画像情報のドット情報を抽出し、コントラスト、色の差異を判断することにより、行うことができる。透過画像情報のコントラスト、色調等を適宜設定することにより、異物１０３の検出感度を変更することもできる。

また、撮像部３３において撮像された透過画像および検出された異物１０３の情報等の異物検出除去部３０に関する情報は、適宜表示手段に表示されることができる。表示手段としては、特に限定されないが、例えば、ディスプテレイ、ランプ、タッチパネル、スピーカ等が挙げられ、これらを単独もしくは組み合わせて利用可能である。

また、制御部は、入力手段を備えており、入力手段により、異物検出除去部３０の制御条件の設定や起動、終了を指示することが可能である。なお、入力手段としては、特に限定されないが、例えば、マウス、トラックボール、ペンタブレット等のポインティングデバイスや、キーボード、タッチパネルまたは、入力、出力もしくは入出力端子等の接続端子や、ボタン、つまみ等が挙げられ、これらを単独もしくは組み合わせて利用可能である。

ウェブ回収部４０は、収納容器であり、異物検出除去部３０の搬送ベルト３１Ａ〜３１Ｃによって搬送されたウェブ１０２を回収、収納する。ウェブ回収部４０において回収されたウェブ１０２は、フェルトの製造に用いることができる。例えば、この後ウェブ１０２についてさらなるカード処理を行い、プレニードル処理を経てプレバット繊維層を得、基布とプレバット繊維層を重ねてニードリングを行うことにより基布上にバット繊維層を有するフェルトを得ることができる。あるいは、例えば、この後ウェブ１０２についてさらなるカード処理を行い、ウェブの積層体と基布とを重ねてニードリングを行うことにより基布上にバット繊維層を有するフェルトを得ることができる。

以上、本実施態様の異物除去装置１を用いて、従来異物として認識されていなかった繊維状異物を含む異物１０３を的確に検出し、除去することができる。
特に、ウェブ１０２中の繊維状異物１０３は、他の繊維と絡み合い、ウェブ１０２の表面のみを観察した場合に確実に検出することは困難であったが、ウェブ１０２を通過する透過光を用いて検出を行うことで、確実に検出することが可能である。なお、繊維状異物１０３は、従前から異物と認識されていたプラスチック材料、織物片、バンド、ひも、箔片と比較して微小なものであり、受光素子を用いて、ましてやウェブ中の複数の繊維が重複して像に反映される透過画像を用いて検出可能であるとは知られていなかったものである。

また、特に繊維状異物１０３を周辺の繊維ごと吸引によりウェブ１０２より除去することにより、確実に繊維状異物１０３を除去することができる。

＜第２実施態様＞
次に、本発明の第２実施態様について説明する。
図４は、本実施態様に係るプレニードルマシンシステムの概要を示す平面配置図、図５は、図４に示すプレニードルマシンシステムの一部を示す側面図である。なお、図中、上述した第１実施態様の構成と同一の構成については、同一の符号を付している。
以下、本実施態様の第１実施態様との相違点について詳細に説明し、同様の事項については、説明を省略する。

図４、図５に示す本実施態様に係るプレニードルマシンシステム２は、異物除去装置１Ａに対し、カード部６０およびプレニードルマシン部８０が追加されてプレニードルマシンシステム２を形成している点で、第１実施態様に係る異物除去装置１と相違する。

プレニードルマシンシステム２は、異物除去装置１Ａと、第１のクロスラッパー５０Ａと、カード部６０と、第２のクロスラッパー５０Ｂと、インクライン７０と、プレニードルマシン部８０とを有している。

異物除去装置１Ａは、第１の実施態様に係る異物除去装置１においてウェブ回収部４０が省略されたものである。異物除去装置１Ａにおいて異物が除去されたウェブ１０２は、第１のクロスラッパー５０Ａに搬送される。

第１のクロスラッパー５０Ａは、異物除去装置１Ａより搬送されたウェブ１０２を、複数枚に重ね合わせて積層体を形成しつつ、ウェブ１０２の積層体の搬送方向を供給されたウェブ１０２の搬送方向から９０°変更して、カード部６０に供給する。
なお、第１のクロスラッパー５０Ａは、特に限定されないが、山型クロスラッパー、水平式クロスラッパー等であることができる。

カード部６０は、カード機６１と、搬送ベルト６２Ａ、６２Ｂとを有している。
搬送ベルト６２Ａは、第１のクロスラッパー５０Ａから供給されたウェブの積層体をカード機６１に搬送する。

カード機６１は、ウェブ形成部２０と同様の構成を有し、供給されたウェブ１０２の積層体を再度開繊し、再度ウェブ１０２を形成する。なお、カード機６１におけるウェブ１０２の開繊は、上述したウェブ形成部２０における開繊と９０°開繊方向が異なる。このように異なる方向から開繊を行うことにより、十分な開繊が可能となる。

搬送ベルト６２Ｂは、カード機６１より供給されるウェブ１０２をさらに第２のクロスラッパー５０Ｂに搬送する。

第２のクロスラッパー５０Ｂは、第１のクロスラッパー５０Ａと同様の機構を有し、カード部６０より搬送されたウェブ１０２を、複数枚に重ね合わせて積層体１０４を形成しつつ、ウェブ１０２の積層体１０４の搬送方向を供給されたウェブ１０２の搬送方向から９０°変更して、インクライン７０に搬送する。

インクライン７０は、搬送ベルトを有し、第２のクロスラッパー５０Ｂにおいて形成された積層体１０４をプレニードルマシン部８０に搬送する。

プレニードルマシン部８０は、フィードテーブル８１と、マシン本体８２と、マシン本体８２内に設けられたニードル部８３と、回収ベルト８４、８５と、巻き取りロール８６とを有している。

フィードテーブル８１は、インクライン７０から搬送された積層体１０４をガイドしつつマシン本体８２に搬送する。
マシン本体８２では、供給された積層体１０４に対し、複数のニードルが設けられたニードルボード８３１とベッドプレート８３２とを有するニードル部８３において、ニードルパンチングを行う。これにより、積層体１０４中のフェルト製造用繊維１００同士が絡合した、プレバット繊維層からなるシート１０５が形成される。

シート１０５は、回収ベルト８４、８５に支持されつつ巻き取りロール８６により巻き取られて回収される。

本実施態様に係るプレニードルマシンシステム２は、第１の実施態様にかかる効果の他、一括で繊維状異物を含む異物１０３の除去と、プレバット繊維層の形成とを行うことができるという利点を有する。また、基布にバット繊維層を形成するニードルパンチングと、カード処理とが別個に行われるため、カード処理（開繊処理）とニードルマシンによるニードルパンチングの処理とにおけるウェブ１０２の搬送速度の差を考慮する必要がない。

なお、プレバット繊維層からなるシート１０５は、ニードルマシンに供されて、基布と積層された状態でニードリングされることにより、フェルト中のバット繊維層となることができる。

＜第３実施態様＞
次に、本発明の第３実施態様について説明する。
図６は、本実施態様に係るフェルト製造システムの概要を示す平面配置図、図７は、図６に示すフェルト製造システムの一部を示す側面図である。なお、図中、上述した第１実施態様、第２実施態様の構成と同一の構成については、同一の符号を付している。

以下、本実施態様の上述した第１実施態様、第２実施態様との相違点について詳細に説明し、同様の事項については、説明を省略する。
図６、図７に示す本実施態様に係るフェルト製造システム３は、プレニードルマシンシステム２のプレニードルマシン部８０がニードルマシン部９０に変更されている点で、第２実施態様に係るプレニードルマシンシステム２と相違する。

ニードルマシン部９０は、フィードテーブル９１と、複数（本実施態様では３本）の支持ロール９２と、マシン本体９３とを有している。

フィードテーブル９１と、３本の支持ロール９２とは、フェルトの製造に用いられる基布２００を掛け入れることができるように構成されている。また、フィードテーブル９１と３本の支持ロール９２とは、掛け入れられた基布２００に対し張力を作用させることができるとともに、基布２００をその丈方向に沿って回転させることができる。

マシン本体９３は、その筐体内に２つのニードル部９４Ａ、９４Ｂを有している。２つのニードル部９４Ａ、９４Ｂは、マシン本体９３内において上下に並列に配置され、それぞれ掛け入れられた基布２００が通過可能に構成されている。

ニードル部９４Ａ、９４Ｂは、それぞれ、上部に設けられたニードルボード９４１Ａ、９４１Ｂと下部に設けられたベッドプレート９４２Ａ、９４２Ｂとを有している。これにより、ニードル部９４Ａは、基布２００の外周面側からのニードルパンチが可能であり、ニードル部９４Ｂは、基布２００の内周面側からのニードルパンチが可能に構成されている。

そして、フィードテーブル９１より複数のウェブ１０２を重ねた積層体１０４が供給されると、積層体１０４が基布２００上に積層されて新たな積層体３００が形成される。そして、ニードル部９４Ａにおいてニードルボード９４１Ａとベッドプレート９４２Ａとにより積層体３００に対しニードルパンチを行うことができる。これにより、積層体１０４中のフェルト製造用繊維１００が基布２００に絡合し、フェルト製造用繊維１００を含んで構成されるバット繊維層が基布２００上に形成される。

一方で、ニードル部９４Ｂにおいては、基布２００の内周面にバット繊維の積層体、例えばプレバット層が供給された場合には、ニードルボード９４１Ｂとベッドプレート９４２Ｂとによりプレバット層と基布２００に対しニードルパンチを行うことができる。

本実施態様に係るフェルト製造システム３は、第１の実施態様にかかる効果の他、一括で繊維状異物を含む異物１０３の除去とフェルトの製造とを行うことができるという利点を有する。

２．異物除去方法およびフェルトの製造方法
次に、本発明の異物除去方法およびフェルトの製造方法の好適な実施態様について説明する。

本発明の異物除去方法は、フェルト製造用繊維を含む原料中の繊維状異物を除去するための方法であって、
フェルト製造用繊維を含むウェブに対し電磁波を照射する照射工程と、
ウェブを透過した電磁波に基づいてウェブの透過画像情報を得る画像情報取得工程と、
ウェブの透過画像情報よりウェブ中の繊維状異物を検出する検出工程と、
ウェブから繊維状異物を除去する除去工程と、を有する。

また、本発明のフェルトの製造方法は、上記異物除去方法により繊維状異物が除去されたフェルト製造用繊維を用いてウェブを形成する工程と、
複数枚積層したウェブを基布と重ねた積層体に対しニードルパンチを行い、基布上にバット層を形成する工程と、を有する。

以下、詳細に説明する。なお、説明の容易化のため、上述した第３実施態様に係るフェルト製造システム３を使用するものとして説明する。
まず、フェルト製造用繊維１００を含む原料から、ウェブ１０２を形成する（ウェブ形成工程）。
ウェブ１０２の形成は、ウェブ形成部２０にフェルト製造用繊維１００を供給してカード処理を行うことにより行われる。

形成されるウェブ１０２の目付量は、特に限定されないが、例えば、３〜３０ｇ／ｍ^２、好ましくは５〜２６ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは７〜２２ｇ／ｍ^２である。このような目付量のウェブ１０２は、可視光（電磁波）の透過が十分に可能であり、かつ、繊維状異物を含む異物の検出が比較的容易である。

次に、ウェブ１０２に対し、可視光を照射する（照射工程）。
具体的には、照射部３２の各光源３２１よりウェブ１０２の下方からウェブ１０２の一方の主面に向けて可視光を照射する。
なお、可視光の照度は、特に限定されないが、例えば、上述したような範囲とすることができる。

次に、ウェブ１０２を透過した透過光を用いてウェブの透過画像情報を得る（画像情報取得工程）。
具体的には、撮像部３３の撮像手段３３１において、それぞれ対となった光源３２１から発され、ウェブ１０２を通過した透過光を受光し、ウェブ１０２の透過画像情報を得る。

また、撮像時の撮像手段３３１の受光感度（ＩＳＯ感度）や、焦点距離等の各種撮像条件は、制御部に対して入力を行うことにより、または制御部において予め設定しておくことにより、適宜設定、変更することができる。
例えば、３〜１５ｇ／ｍ^２の軽目付のウェブの画像情報を取得する場合、取得した画像が白く抜けてしまうことを防止する為、制御部における調光機能を調節することによって、適切な画像情報を取得することができる。

また、得られた透過画像情報は、通常アナログデータであるため、Ａ／Ｄ変換を行い、デジタルデータとすることが好ましい。
撮像手段３３１においてデジタルデータに変換された透過画像情報は、制御部に送信され、繊維状異物を含む異物の除去に用いられる。

次に、ウェブ１０２の透過画像情報よりウェブ１０２中の繊維状異物を含む異物１０３を検出する（検出工程）。
異物１０３の検出は、透過画像情報において、異物１０３の輪郭を得、これにより異物であるか否かを判断することにより行うことができる。なおこの処理および判断は、検出部を兼ねる制御部により行われる。

具体的には、例えば、制御部により、透過画像情報においてドット情報を抽出し、隣接するドット間の色差およびコントラスト比に関する情報を算出してこれをマッピングした二次元データを得る。
次に、マッピングした二次元データにおいて、色差およびコントラスト比が他の部位と異なる部位についての形状を識別し、繊維状異物を含む異物１０３の検出を行う。異物１０３が検出された場合には、制御部は、除去部３４に対し、異物を除去するように指示する。

なお、繊維状異物を初めとする異物１０３は、フェルト製造用繊維１００と比較して、その径や厚さが大きい場合が多く、このような場合、ウェブ１０２中のフェルト製造用繊維１００のみ存在する部位と比較して可視光の透過率が小さくなる。そして、ウェブ１０２中における透過率の差異は透過画像情報における隣接するドット間のコントラスト比に反映される。
また、フェルト製造用繊維１００と繊維状異物１０３との色が異なる場合には、このような色の違いは、透過画像情報における隣接するドット間の色差に反映される。
したがって、透過画像情報における隣接するドット間のコントラス比や色差等の情報の差異は、繊維状異物を含む異物１０３の検出に有用である。

また、検出される繊維状異物１０３の繊維径は、特に限定されないが、例えば１０〜１０００μｍ、好ましくは５０〜８００μｍ、より好ましくは８０〜５００μｍであることができる。このような繊維径の繊維状異物１０３は、フェルトに用いた際に、フェルト表面の状態に影響を与えやすく、また一方で比較的繊維径が小さいため、フェルト製造用繊維１００の製造時において除去することが困難である。
なお、抄紙用フェルトにおいては、バット繊維中に、繊維径が１００μｍ以上の繊維が混在すると、担持する湿紙および得られる紙にその形状が転写されやすい。このような場合、印刷時においてその形状が転写された部位に、適切に印刷が行われない問題（白抜け）が生じ得る。

また、検出される繊維状異物１０３の繊維径は、特に限定されないが、フェルト製造用繊維１００の平均繊維径の２〜１００倍、好ましくは３〜５０倍、より好ましくは４〜２０倍である。上記範囲内であると、繊維状異物１０３とフェルト製造用繊維１００との間の可視光による透過率の差異が明確となりやすく、より確実に繊維状異物１０３の検出が可能となる。また、このような繊維径の繊維状異物１０３は、フェルト表面の均一性および平滑性を低下させる。

なお、検出の目的とする繊維状異物１０３に応じて、検出条件（検出プログラム）を適宜変更することも可能である。また、複数の検出条件を同時に用いて同時に複数種の繊維状異物１０３を検出するように設定してもよい。

また、本発明者らは、上述したような照射部３２、撮像部３３、および検出部と同様の構成を備える装置を用いて、試験を行ったところ、図８（ａ）〜図８（ｆ）に示すような繊維状異物の検出が可能であった。

図８（ａ）〜図８（ｆ）は、それぞれ、本発明にかかる異物除去装置において検出されたウェブ中の繊維状異物の写真画像である。図８（ａ）に示される繊維状異物は、繊維径０．２３ｍｍのドリップファイバーであり、図８（ｂ）に示される繊維状異物は、繊維径０．１５ｍｍのヒューズドファイバーであり、図８（ｃ）に示される繊維状異物は、繊維径０．１２ｍｍの未延伸ドファイバーであり、図８（ｄ）に示される繊維状異物は、繊維径０．１２ｍｍの基布糸であり、図８（ｅ）に示される繊維状異物は、繊維径０．１０ｍｍの人毛であり、図８（ｆ）に示される繊維状異物は、繊維径０．０４ｍｍの着色繊維である。

次に、ウェブ１０２から、検出された繊維状異物を含む異物１０３を除去する（除去工程）。
具体的には、制御部により除去部３４に対し、異物１０３を行うよう指示を与える。なお、この指示には、ウェブ１０２中の繊維状異物等の異物１０３の位置についての情報が含まれている。次に、除去部３４は、指示に応じて、搬送されるウェブ１０２の繊維状異物等の異物１０３の存在する位置において、作動し、繊維状異物等の異物１０３をウェブ１０２から除去する。

除去部３４は、繊維状異物を含む異物１０３が検出されると、まず、幅方向においてその繊維状異物が存在する位置に対応する吸引部３４１がウェブ１０２に近接する（図３（ａ））。次に、吸引部３４１の吸引口付近に異物が搬送されると、吸引部３４１は、吸引を開始するとともに、ウェブ１０２からの離間を開始する（図３（ｂ））。これにより、異物が異物付近のウェブ１０２とともに、吸引部に吸引、回収される（図３（ｃ））。一方で、このように吸引と同時に吸引部３４１がウェブ１０２から離間することにより、繊維状異物１０３付近のフェルト製造用繊維１００を無制限に吸引することが防止される。

なお、吸引部３４１の吸込仕事率は、特に限定されないが、例えば、各吸引部３４１の合計の吸込仕事率として、５００〜３０００Ｗ、好ましくは７５０〜２５００Ｗ、より好ましくは１０００〜２０００Ｗとすることができる。なお、ここで吸込仕事率としては、例えば、ＪＩＳ Ｃ ９１０８に定義されているものとすることができる。
また、吸引部３４１の真空度は、特に限定されないが、例えば、１０〜９０ｋＰａ、好ましくは２０〜８０ｋＰａ、より好ましくは３０〜７０ｋＰａとすることができる。

以上により、フェルト製造用繊維を含む原料から、繊維状異物を含む異物１０３を検出、除去することができる。また、上述したような方法は、形成したウェブ１０２を連続的に搬送しつつ、異物１０３の検出、除去が可能である。また、このようにして異物１０３が除去されたフェルト製造用繊維１００は、例えば以下の各工程に記載されるようにフェルトの製造に使用することができる。

次に、上述したようにして得られた異物１０３が除去されたウェブ１０２を第１のクロスラッパー５０Ａにより複数枚積層する（第１の積層工程）。積層するウェブの数は、特に限定されないが、例えば積層された積層体の目付量が３０〜３００ｇ／ｍ^２、好ましくは５０〜２００ｇ／ｍ^２、より好ましくは６０〜１５０ｇ／ｍ^２となるように積層を行うことができる。

次に、第１の積層工程において得られたウェブの積層体について、カード機６１によりカード処理をおこない、再度ウェブ１０２を形成する（カード処理工程）。

次に、カード１０２を第２のクロスラッパー５０Ｂにより複数枚積層して、積層体１０４を形成する（第２の積層工程）。積層するカード１０２の数は、特に限定されないが、例えば積層された積層体１０４の目付量が３０〜３００ｇ／ｍ^２、好ましくは５０〜２００ｇ／ｍ^２、より好ましくは６０〜１５０ｇ／ｍ^２となるように積層を行うことができる。

次に、ウェブを複数枚積層した積層体１０４とフィードテーブル９１において無端状の基布の外周面に重ね、得られた積層体１０４に対しニードルマシン部９０のニードル部９４Ａにおいてニードルパンチを行い、フェルト製造用繊維１００を基布２００と絡合一体化させて、フェルト製造用繊維を含んで構成されるバット繊維層を形成する（ニードリング工程）。

一方で、基布２００の内周面には、図示せぬロールよりバット繊維のシートを供給してシートと基布２００とを積層し、ニードル部９４Ｂにおいてニードルパンチを行い、バット繊維を基布２００と絡合一体化させて、内周面側のバット繊維層を形成する。なお、内周面側に供されるバット繊維は、上述した異物除去方法により異物が除去されていてもよいし、上述した異物除去方法の適用なしに用いてもよい。

以上により、基布上にバット繊維層が形成されたフェルトを得ることができる。このようなフェルトは、その外周面のバット繊維層から繊維状異物を含む異物が除去されている。したがって、例えば、抄紙用フェルトとして有用である。すなわち、得られたフェルトを抄紙用フェルトとして用いた場合、外周面のバット繊維層が均一かつ平滑になっているため、プレスパートにおいて担持する湿紙の平滑性を向上させることができる。また、このようなフェルトを用いて製造される紙の印刷適性が優れたものとなる。

また、以上により得られたフェルトは、例えば、プレス用クッション材等の工業用フェルト等の他、当該フェルトを材料として利用した湿紙搬送用ベルト、抄紙用ベルトの製造等にも使用することが可能である。

以上、本発明について好適な実施形態に基づき詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成を付加することもできる。

例えば、上述した実施態様では、異物除去装置、プレニードルマシンシステム、フェルト製造システムは、それぞれ一体化した装置として説明したが、これに限定されない。例えば、異物除去装置、プレニードルマシンシステム、フェルト製造システムは、それぞれ装置、システムを構成する各部分が物理的に離れて構成されていてもよい。

また、例えば、上述した実施態様では、異物除去装置が、光源、撮像手段、吸引部がそれぞれ複数設けられたものとして説明したが、これに限定されない。例えば、光源、撮像手段、吸引部は、それぞれ、その機能、構成に応じて配置する数を適宜選択することができ、それぞれ１台のみ配置されることも可能である。また、例えば、光源、撮像手段および吸引部の数は、一致していなくてもよい。

また、光源は、ウェブの巾方向に渡って設けられた１の光源であってもよい。
また、吸引部は、ウェブの巾方向に渡って設けられた１のスリット状の吸引口を備えるものであってもよい。この場合、例えば、吸引口は、複数の蓋によって封されており、適宜異物の位置に対応した蓋のみが作動して吸引口の一部が開口するように構成されていてもよい。

また、例えば、上述した実施態様では、異物が除去されたフェルト製造用繊維を引き続きフェルトの製造に供したが、本発明のフェルトの製造方法はこれに限定されない。例えば、異物を除去した後に、フェルト製造用繊維は、一旦回収、保管されていてもよく、その後フェルトの製造に供されることができる。また、同様にフェルト製造用繊維は、異物が除去された後にカード処理を経てプレバット繊維層のためのシートの製造に用いられてもよい。この場合、必要に応じて保管され、その後フェルトの製造に供される。

１、１Ａ：異物除去装置、２：プレニードルマシンシステム、３：フェルト製造システム、１０：原綿開繊部、１１：開繊機、１２：搬送ベルト、２０：ウェブ形成部、２１：フィードローラー、２２：テーカインローラー、２３：プレシリンダー、２４：トランスローラー、２５Ａ、２５Ｂ：ワーカー、２６Ａ、２６Ｂ：ストリッパー、２７：メインシリンダー、２８：ドッファー、２９：コンデンサーローラー、３０：異物検出除去部、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ：搬送ベルト、３２：照射部、３２１：光源、３３：撮像部、３３１：撮像手段、３４：除去部、３４１：吸引部、４０：ウェブ回収部、

５０Ａ、５０Ｂ：クロスラッパー、６０：カード部、６１：カード機、６２Ａ、６２Ｂ：搬送ベルト、７０：インクライン、８０：プレニードルマシン部、８１：フィードテーブル、８２：マシン本体、８３：ニードル部、８３１：ニードルボード、８３２：ベッドプレート、８４、８５：回収ベルト、８６：ロール、９０：ニードルマシン部、９１：フィードテーブル、９２：支持ロール、９３：マシン本体、９４Ａ、９４Ｂ：ニードル部、９４１Ａ、９４１Ｂ：ニードルボード、９４２Ａ、９４２Ｂ：ベッドプレート、

１００：フェルト製造用繊維、１０１：開繊体、１０２：ウェブ、１０３：異物（繊維状異物）、１０４：積層体、１０５：シート、２００：基布、３００：積層体

Claims (13)

1. フェルト製造用繊維を含みカード処理により形成されたウェブに対し電磁波を照射する照射部と、
   ウェブを透過した電磁波を受光して、ウェブの透過画像情報を得る撮像部と、
   透過画像情報からウェブ中に存在する繊維状異物を検出する検出部と、
   検出された繊維状異物をウェブより除去する除去部と、を有し、
   除去部は、繊維状異物を吸引するための吸引部を備え、
   吸引部は、吸引時においてウェブから離間するように移動するように構成されている、
   異物除去装置。
2. 除去部は、繊維状異物を当該繊維状異物付近のフェルト製造用繊維とともに除去するように構成されている、請求項１に記載の異物除去装置。
3. さらに、フェルト製造用繊維を含む原料からカード処理によりウェブを形成するウェブ形成部を有する、請求項１または２に記載の異物除去装置。
4. 形成されるウェブの目付量が、３〜３０ｇ／ｍ^２である、請求項３に記載の異物除去装置。
5. 検出される繊維状異物の繊維径が、１０〜１０００μｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の異物除去装置。
6. 検出される繊維状異物の繊維径は、フェルト製造用繊維の平均繊維径の２〜１００倍である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の異物除去装置。
7. フェルト製造用繊維と繊維状異物との色が異なる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の異物除去装置。
8. 電磁波が、可視光、赤外光または紫外光である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の異物除去装置。
9. フェルト製造用繊維は、抄紙用フェルト製造用バット繊維である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の異物除去装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の異物除去装置と、
    異物除去装置により処理されたフェルト製造用繊維をカード処理し、ウェブを形成するカード部と、
    複数枚ウェブが積層された積層体に対しプレニードルパンチを行うプレニードルマシン部と、を有する、プレニードルマシンシステム。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の異物除去装置と、
    異物除去装置により処理されたフェルト製造用繊維をカード処理し、ウェブを形成するカード部と、
    複数枚のウェブを基布と重ねた積層体に対し、ニードルパンチを行うニードルマシン部と、を有するフェルト製造システム。
12. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の異物除去装置による、フェルト製造用繊維を含む原料中の繊維状異物を除去するための方法であって、
    フェルト製造用繊維を含みカード処理されたウェブに対し電磁波を照射する照射工程と、
    ウェブを透過した電磁波を用いてウェブの透過画像情報を得る画像情報取得工程と、
    ウェブの透過画像情報よりウェブ中の繊維状異物を検出する検出工程と、
    ウェブから繊維状異物を除去する除去工程と、を有する異物除去方法。
13. 請求項１２に記載の異物除去方法により繊維状異物が除去されたフェルト製造用繊維を用いてウェブを形成する工程と、
    複数枚積層したウェブを基布と重ねた積層体に対しニードルパンチを行い、基布上にバット層を形成する工程と、を有するフェルトの製造方法。