IPC分类号：
D04H1/732 | D21B1/06 | D04H1/542 | D04H1/541 | B27N3/04
国民经济行业分类号：
C1789 | C1781 | C1779 | C3061
当前申请(专利权)人地址：
東京都新宿区新宿四丁目1番6号
代理人：
仲井 智至 | 松岡 宏紀 | 今村 真之
摘要：
液体の浸透性に優れ、また、吸収した液体の保持性に優れた繊維構造体を提供する。
【解決手段】繊維構造体製造装置は、紙繊維を含む解繊物を供給する解繊物供給部と、少なくとも溶融樹脂繊維を含む添加剤を供給する添加剤供給部と、供給される前記解繊物と前記添加剤を降下させて堆積物を形成する堆積部と、前記堆積物に熱と圧力を加え、繊維構造体を形成する形成部と、を備え、前記解繊物もしくは前記添加剤のうち、少なくとも一方の供給量を周期的に変化させることで、成形される前記繊維構造体における繊維密度の粗密繰り返し構造を形成する。
技术问题语段：
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の不織布やその積層体において、液体の浸透性の向上、及び吸収した液体の保持性の向上が求められている。
权利要求：
【請求項1】
紙繊維を含む解繊物を供給する解繊物供給部と、
少なくとも溶融樹脂繊維を含む添加剤を供給する添加剤供給部と、
供給される前記解繊物と前記添加剤を降下させて堆積物を形成する堆積部と、
前記堆積物に熱と圧力を加え、繊維構造体を形成する形成部と、を備え、
前記解繊物もしくは前記添加剤のうち、少なくとも一方の供給量を周期的に変化させることで、成形される前記繊維構造体における繊維密度の粗密繰り返し構造を形成することを特徴とする繊維構造体製造装置。
【請求項2】
紙を粉砕して解繊し、前記解繊物を形成する乾式解繊部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の繊維構造体製造装置。
【請求項3】
前記解繊物を気流分級する分級部を備え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。
【請求項4】
前記添加剤は、難燃剤を含むことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の繊維構造体製造装置。
【請求項5】
紙繊維を含む解繊物を供給する解繊物供給工程と、
少なくとも溶融樹脂繊維を含む添加剤を供給する添加剤供給工程と、
供給される前記解繊物と前記添加剤を降下させて堆積物を形成する堆積工程と、
前記堆積物に熱と圧力を加え、繊維構造体を形成する形成工程と、を行い、
前記解繊物もしくは前記添加剤のうち、少なくとも一方の供給量を周期的に変化させることで、成形される前記繊維構造体における繊維密度の粗密繰り返し構造を形成することを特徴とする繊維構造体製造方法。
【請求項6】
請求項５に記載の繊維構造体製造方法によって製造されたことを特徴とする、繊維構造体。
【請求項7】
紙繊維を含む解繊物と、少なくとも溶融樹脂繊維を含む添加剤と、を含み、所定方向に繊維密度の粗密繰り返し構造を有することを特徴とする繊維構造体。
【請求項8】
前記粗密繰り返し構造が露出する面を液体の供給面とすることを特徴とする、請求項７に記載の繊維構造体。
技术领域：
】
【0001】
本発明は、繊維構造体製造装置、繊維構造体製造方法、繊維構造体に関する。
【
背景技术：
】
【0002】
従来、特許文献1に示すように、少なくとも(a)5~95重量部の多分岐形状を有する熱可塑性樹脂からなる合成パルプ、(b)該合成パルプ同士を結合している5~95重量部のバインダー樹脂を含み、不織布中に多分岐形状を有する合成パルプの形状が観察され、密度が0.03~0.3g/cm3である不織布、及びその積層体が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】
国際公開第2005/012616号
【
发明内容：
】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の不織布やその積層体において、液体の浸透性の向上、及び吸収した液体の保持性の向上が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
繊維構造体製造装置は、紙繊維を含む解繊物を供給する解繊物供給部と、少なくとも溶融樹脂繊維を含む添加剤を供給する添加剤供給部と、供給される前記解繊物と前記添加剤を降下させて堆積物を形成する堆積部と、前記堆積物に熱と圧力を加え、繊維構造体を形成する形成部と、を備え、前記解繊物もしくは前記添加剤のうち、少なくとも一方の供給量を周期的に変化させることで、成形される前記繊維構造体における繊維密度の粗密繰り返し構造を形成する。
【0006】
繊維構造体製造方法は、紙繊維を含む解繊物を供給する解繊物供給工程と、少なくとも溶融樹脂繊維を含む添加剤を供給する添加剤供給工程と、供給される前記解繊物と前記添加剤を降下させて堆積物を形成する堆積工程と、前記堆積物に熱と圧力を加え、繊維構造体を形成する形成工程と、を行い、前記解繊物もしくは前記添加剤のうち、少なくとも一方の供給量を周期的に変化させることで、成形される前記繊維構造体における繊維密度の粗密繰り返し構造を形成する。
【0007】
繊維構造体は、上記の繊維構造体製造方法によって製造される。
【0008】
繊維構造体は、紙繊維を含む解繊物と、少なくとも溶融樹脂繊維を含む添加剤と、を含み、所定方向に繊維密度の粗密繰り返し構造を有する。
【
具体实施方式：
】
【0010】
図1は、繊維構造体製造装置1の全体構成を示す模式図である。繊維構造体製造装置1は、水を極力利用しない乾式によって、古紙を新たな繊維構造体Mに再生する技術に基づく装置である。
【0011】
本実施形態の繊維構造体Mは、例えば、グロス(布巾)、液体吸収ブロック、油液積層体、生理用品等の各種液体の吸収に用いられる。
以下、繊維構造体製造装置1、及び繊維構造体製造方法について説明する。
【0012】
繊維構造体製造装置1に供給する古紙としては、例えば、オフィスで現在主流となっているA4サイズの古紙などを用いることを想定している。このような古紙を繊維構造体製造装置1の粗砕機10に投入することで、粗砕機10の粗砕刃11によって古紙を数センチ角の紙片に分断する。また、このような粗砕機10には、古紙を連続的に投入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における投入速度は生産性を考えると高いほうがよい。
【0013】
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紙片は、ホッパー12から粗砕紙導入管20を経て次工程である解繊工程へと導かれる。
【0014】
粗砕紙導入管20は乾式解繊部30の導入口31に連通しており、導入口31から乾式解繊部30内に導かれた粗砕紙は、回転するローター34と、ステーター33と間で解繊される。乾式解繊部30は気流も発生する機構となっており、解繊された繊維はこの気流に乗って排出口32から第1搬送管40へと導かれる。
【0015】
ここで、乾式解繊部30の具体例につき説明する。乾式解繊部30には、例えば、ディスクリファイナーや、セレンミラー(増幸産業業株式会社製)、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を利用することができる。このような乾式解繊部30へ投入する紙片のサイズは、通常のシュレッダーにより排出されるものでもよいが、紙の強度を考慮すると、シュレッダーで排出される機密処理用の細かい紙片(例えば4mm~5mm幅)より大きい方がよいが、大きすぎると乾式解繊部30への投入が困難になるので、数センチ角に千切ったものが望ましい。
【0016】
また、風発生機構を備える乾式解繊部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、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。
【0017】
例えば、インペラーミル250(株式会社セイシン企業製)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の風量を発生することができる。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紙片は導入される。導入された紙片は、高速回転するブレードと、ステーターの間で解繊され、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。
【0018】
なお、風発生機構を備えていない乾式解繊部30を用いる場合には、粗紙片を導入口31に導く気流を別途設けるようにすればよい。
【0019】
乾式解繊部30における解繊工程では、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、後の工程において成形される積層体S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、にじみ防止剤等の紙への塗工·添加材料(製紙用薬剤)等も粉砕され、数十μm以下の粒となるまで粉砕される(以下、インク粒·製紙用薬剤)。したがって、乾式解繊部30からのアウトプットは、紙片の解繊により得られる繊維とインク粒·製紙用薬剤である。
【0020】
また、乾式解繊部30として、例えば、ディスクリファイナーを用いる場合には、円盤状の面に半径方向に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100~150μm程度に維持することが望ましい。このとき解繊物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。
【0021】
乾式解繊部30の排出口32から気流に乗った解繊物は、第1搬送管40からサイクロン50に導入される。ここで、第1搬送管40の途中には管径縮小部45が設けられている。この管径縮小部45は第1搬送管40において、繊維を搬送する気流の調整を行う調整部として機能する。すなわち、このような調整部においては、第1搬送管40の搬送断面の調整を行うことで、第1搬送管40における繊維を搬送する気流の調整を行っている。その結果、サイクロン50の導入口51における気流速度が、乾式解繊部30の排出口32における気流速度より大きいように調整される。
【0022】
本実施形態では、乾式解繊部30で解繊された解繊物をさらに、サイクロン50にて分級する工程を有している。なお、このサイクロン50における分級工程は、本発明における必須工程ではなく、必要に応じて省略することも可能である。その場合、乾式解繊部30にて解繊された解繊物は、直接、積層体形成機100に送られる形態となる。なお、本実施形態のように脱墨工程を経ることにより、解繊物から紙繊維以外の不要物を取り除くことが可能となり、繊維構造体Mの品質性能の向上を図ることが可能となる。
【0023】
サイクロン50においては分級工程が実施され、第1搬送管40で搬送された繊維をインク粒·製紙用薬剤と脱墨された解繊物とに気流分級する。なお、本発明においてはサイクロン50に代えて他の種類の気流式分級器を利用することできるが、なかでもサイクロンは簡便な構造で望ましい。サイクロン以外の気流式分級器としては、例えば、エルボージェットやエディクラシファイヤー等が用いられる。気流式分級器は旋回気流を発生させ、混合物をその遠心力とサイズによって分離、分級するもので、気流の速度、遠心力の調整により、分級点を調整できる。
【0024】
サイクロン50によって脱墨を行う上では、接線入力方式のサイクロンが比較的簡便な構造であり望ましい。このサイクロン50は、導入口51と、導入口51が接線方向についた円筒部52、円筒部52に続く逆円錐部53、逆円錐部53の頂点に設けられる下部取出口54、円筒部52上部中央に設けられる微粉排出のための上部排気口55から構成される。気流に乗った解繊物(繊維とインク粒·製紙用薬剤の混合物)は約10~20m/sで導入口51から導入されるのが望ましい。
【0025】
分級工程においては、サイクロン50の導入口51から導入された解繊物をのせた気流は、外径φ100~300mm程度の円筒部52で円周運動に変わり、遠心力がかかり、気流との相乗効果で、繊維は絡み合い大きくなり、インク粒·製紙用薬剤が分離され、逆円錐部53へと移動し、分離したインク粒·製紙用薬剤は空気とともに微粉として上部排気口55へ導出され、分級が進行する。
【0026】
ところで、解繊物をのせた気流の、サイクロン50への導入速度は高い方が有利である。また、乾式解繊部30での排出風速より導入口51での速度が低いと第1搬送管40の中に、解繊物が滞留することになり、導入口51への単位長あたりの密度が高くなり分級性能が低下する。
【0027】
そこで、繊維構造体製造装置1においては、第1搬送管40の途中には管径縮小部45を設けて、サイクロン50の導入口51における気流速度が、乾式解繊部30の排出口32における気流速度より大きいように調整されている。
【0028】
以下、具体例を挙げて説明する。乾式解繊部30から排出(φ100で断面積約78cm2)された解繊物が、(1)100mm×50mmの一定の角断面(断面積約50cm2)を有する第1搬送管40からサイクロン50の導入口51に導入されて気流分級された場合における、サイクロン50で回収した微粉の回収量は2.9重量%(繊維構造体製造装置1に供給した古紙の総量を100重量%として)であった。また、このとき、サイクロン50の導入口51での気流速度は10m/sであった。
【0029】
乾式解繊部30から排出された解繊物が、(2)100mm×50mmの角断面から100mm×40mmの角断面(断面積約40cm2)となる管径縮小部45を有する第1搬送管40からサイクロン50の導入口51に導入されて気流分級された場合における、サイクロン50で回収した微粉の回収量は3.8重量%(繊維構造体製造装置1に供給した古紙の総量を100重量%として)であった。また、このとき、サイクロン50の導入口51での気流速度は12.5m/sであった。
【0030】
乾式解繊部30から排出された解繊物が、(3)100mm×50mmの角断面から100mm×30mmの角断面(断面積約30cm2)となる管径縮小部45を有する第1搬送管40からサイクロン50の導入口51に導入されて気流分級された場合における、サイクロン50で回収した微粉の回収量は4.9重量%(繊維構造体製造装置1に供給した古紙の総量を100重量%として)であった。また、このとき、サイクロン50の導入口51での気流速度は16.7m/sであった。
【0031】
(1)乃至(3)のいずれの場合においても、サイクロン50で回収した微粉には、綿状の短繊維も若干含まれているが、インク粒·製紙用薬剤が多量に含まれており、脱墨されていることが確認された。より詳しくは、導入口51での気流速度が10m/sの条件では、管70を介して約3重量%が受け部90側へと搬送された。受け部90へと搬送された微粉には、綿状の繊維と塗工材なども含まれて入るが、インク粒·製紙用薬剤が多量に含まれており、脱墨されていることが確認された。
【0032】
また、前記の脱墨工程によれば、サイクロン50における下部取出口54から排出されるものは脱墨された解繊繊維(解繊物)であり、この解繊繊維は第2搬送管60を通過させ、積層体形成機100へと導く。
【0033】
第2搬送管60には、添加剤を投入するための添加剤投入用ホッパー13が接続されている。この添加剤投入用ホッパー13に投入量が調整された各種添加剤が投入され、サイクロン50から出力される脱墨された解繊物に混入される。
【0034】
本実施形態では、添加剤として解繊物内の紙繊維間での結合を図り、繊維構造体Mに適度な強度(硬度など)を持たせるための溶融樹脂繊維と、出来上がった繊維構造体Mの耐火性能を高めるための難燃剤が使用される。繊維構造体Mは、難燃剤を使用しない形態も考えられる。
【0035】
溶融樹脂繊維は、脱墨された解繊繊維により積層体Sを成形したときに成形体としての強度を保ったり、紙粉·繊維の飛散を防止したり、液体を吸収した際の形状維持に寄与したりするものである。溶融樹脂繊維は、脱墨された解繊物に添加され、加熱されることで、解繊物と融着する。溶融樹脂繊維は、加熱工程により溶融するものなら、繊維状、粉状どのようなものでもよいが、200℃以下で溶融するものがよい。さらに、エネルギー的に160℃以下で溶融するものがよい。
【0036】
溶融樹脂繊維は、解繊物中の紙繊維と絡みやすい繊維状がのぞましい。さらに、芯鞘構造の複合繊維が望ましい。芯鞘構造の溶融樹脂繊維は、周囲の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毛細管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)等が使用される。
【0037】
また、溶融樹脂繊維の線径は、0.5以上2.0dtex以下がよい。この線径より太いと十分な第1シートN1(第2シートN2)と積層体Sとの間の接着強度が十分に得られず、また、細いと繊維の製造上芯鞘構造の場合芯と鞘の中心のずれや、また、繊維の直線排出が困難な点、工程中解繊繊維径以下の径になるので、静電気による影響が大きい、混合にムラがでる等の問題がある。
【0038】
また、溶融樹脂繊維の長さとしては、1mmから10mm程度がよい、1mm以下では、接着強度が不足し積層体S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。
【0039】
また、添加剤として解繊物内の紙繊維間での結合を図るポリ乳酸を用いてもよい。この場合、芯部と、当該芯部を被覆する被覆層を有することが好ましい。
【0040】
ポリ乳酸は、乳酸に由来するポリマーである。ポリ乳酸は、乳酸に由来する成分単位を例えば50mol%以上含むポリマーであるのが好ましい。
【0041】
ポリ乳酸としては、例えば、(a)乳酸の重合体、(b)乳酸と他の脂肪族ヒドロキシカルボン酸とのコポリマー、(c)乳酸と脂肪族多価アルコールと脂肪族多価カルボン酸とのコポリマー、(d)乳酸と脂肪族多価カルボン酸とのコポリマー、(e)乳酸と脂肪族多価アルコールとのコポリマー、(f)これら(a)~(e)のいずれかの組合せによる混合物等が挙げられる。
【0042】
乳酸としては、L-乳酸、D-乳酸、DL-乳酸又はそれらの環状二量体であるL-ラクチド、D-ラクチド、DL-ラクチドまたはそれらの混合物が挙げられる。
【0043】
上記(b)における他の脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸等が挙げられる。
【0044】
上記(c)および(e)における脂肪族多価アルコールとしては、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリット等が挙げられる。
【0045】
上記(c)および(d)における脂肪族多価カルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水コハク酸、無水アジピン酸、トリメシン酸、プロパントリカルボン酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。
【0046】
添加剤としての難燃剤は、脱墨された解繊繊維により積層体Sを成形したときに、積層体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無機材料、リン系の有機材料(例えば、トリフェニルホスフェートなどの芳香族のリン酸エステル)を用いることができる。
【0047】
難燃剤としては、例えば他の繊維同様に、固体の難燃剤(例えば、日本軽金属株式会社製水酸化アルミニウム B53)を用いることができる。固体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、後のサクション工程で積層体Sとして堆積させる際、気流で搬送しにくくなる。また、50μmより大きくなると繊維への付着力が小さくなり脱落しやすくなり、十分な難燃性を発揮できない。
【0048】
第2搬送管60を経て、各種添加剤が混入された解繊物は、積層体形成機100に導入される。積層体形成機100は、例えば特表2008-508443号公報に記載されているようなものを利用することができる。