JP2002519525A - コーティングの前及び後に紙及び厚紙をカレンダ加工する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コーティングされた品種の紙、又は厚紙の製作に当たり、紙、又は厚紙をカレンダ加工する方法である。この方法によれば、コーティングされていないベース材料ウェブの少なくとも一方の表面をカレンダ加工し、この表面にコーティング配合物の少なくとも１個の層を加え、ベースウェブの少なくともコーティングされたこの表面を再びカレンダ加工する。少なくとも５０ｍｍのニップ長さを有するシューカレンダによって、ベースウェブのコーティングされていない表面をカレンダ加工し、最大で５０ｍｍのニップ長さを有するカレンダによって、ベースウェブのコーティングされた表面をカレンダ加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明はコーティングされた品種の紙、又は厚紙の製作にあたり、紙、及び厚
紙をカレンダ加工するための請求項１の前文による方法に関するものである。 また本発明はこの方法を実施する装置に関するものである。

【０００２】 紙、又は厚紙の印刷適性を向上させるため、紙、又は厚紙にカレンダ加工を行
う。カレンダ加工によって表面の平滑さと、光沢とを増大するが、更に、材料の
厚さ、及び嵩高性（cm³/g)にも影響を及ぼす。通常、表面に関する変化以外の他
の変化は希望するものでない。それは、例えば、材料の厚さの変化は望ましくな
いからである。希望する表面の品質、嵩高、及び希望する最終厚さが得られるよ
うに、希望する表面の品質に対し、避けることができない嵩高の変化を適合させ
る必要がある。コーティングされていない材料はコーティング工程の前にカレン
ダ加工を加えることができ、又は、コーティング後、又は数個の工程後に、カレ
ンダ加工を実施することもできる。カレンダ加工方法、及びカレンダ加工装置の
多くの形式のものがあり、機械カレンダ、ソフトカレンダ、及びスーパカレンダ
を挙げることができ、また最新のカレンダの形式として、シューカレンダ、ベル
トカレンダがある。各形式のカレンダは製造される材料の品質に及ぼす個々の効
果を有すると共に、それ自身の代表的な適用分野を有する。種々の形式のカレン
ダ、及びその使用は紙、及び厚紙の製作においてよく知られている。

【０００３】 ヨーロッパ特許第0370185 号には代表的なシューカレンダが記載されており、
このカレンダはバッキングロールと、このロール表面の一部を包囲するように設
計されたアーチ状のシュー形状止め部材とを有する。無終端ベルトはこのシュー
の周りに移動し、この無終端ベルトは処理される材料と同一速度で移動するよう
になっている。カレンダ加工される材料はベルトとバッキングロールとの間を移
動し、バッキングロールの表面によって艶だしされる。バッキングロールは加熱
され、シュー、及びバッキングロールの押圧作用により、また加熱される熱によ
り、バッキングロールの表面の変形を生ずる。ウェブの湿潤によって、艶出しの
結果は当然、影響を受ける。シューカレンダは滞留時間が一層長いことに起因し
、ロールカレンダにおけるよりも、圧縮負荷が一層少なく、温度も一層低くて済
み、しかも、ロールカレンダに劣らない結果が得られる数個の利点がある。そし
て、ニップ圧力が低いため、カレンダ加工されたウェブの収縮が小さく、従って
、ウェブの最初の剛性、又は嵩高性の大部分を保持することができる。

【０００４】 通常、シューカレンダは、相当するソフトカレンダより一層良好な光沢を得る
ことができる。

【０００５】 ドイツ特許公開第4322876 号は幅が一層狭いシューを有するシューカレンダを
記載しており、このシューカレンダはシューの幅が狭いため、上述の解決策のカ
レンダより艶出し帯域が一層短い。このカレンダでは、２個のカレンダニップを
同一のバッキングロールに適合させ、シューを包囲するストラップをロールジャ
ケットに類似したものにしている。ドイツ特許公開第4410129 号においては、処
理されるウェブの移動方向に、シューを２個の帯域に分割しているシューカレン
ダを記載しており、バッキングロールに対するこれ等の帯域の押圧力を相互に独
立して調整自在にしている。

【０００６】 ロールと、このロールに第２ロールによって押圧されるベルトとによってカレ
ンダ帯域を設けているベルトカレンダはシューカレンダによく類似している。ベ
ルトはその厚さの方向に可撓性であり、それにより、ベルトの性質によって、更
に、使用されるカレンダロールの幾何学形状、及び負荷力によって画成される圧
力処理帯域はバッキングロールとベルトとの間に設けられている。また、非常に
短い押圧シューを有するカレンダもベルトカレンダと呼ばれ、ニップの長さは２
個のロールによって形成されたニップに殆ど相当している。

【０００７】 長いニップを有するロングニップカレンダ、ベルトカレンダ、及びソフトカレ
ンダは厚紙をカレンダ加工するのに良く適している。国際特許出願の国際公開番
号第 WO 96/28609号においては、コーティングされた包装用厚紙を記載しており
、その製作プロセスは延長したソフトカレンダニップを使用している。そして、
コーティングを行った後、厚紙をカレンダ加工している。カレンダ加工によって
、十分に良好な印刷表面が得られ、更に延長したニップに起因し、カレンダ加工
中、低い圧力を加え、これにより密度の減少が少なく、基本重量も少なくて済む
ようにしている。このことは、包装用厚紙の製作に、特に有利であり、これは、
一層軽量の厚紙が一層高い曲げ強度を有するからである。使用されるカレンダの
延長されたニップの長さは３０〜１００ｍｍ、好適には６０〜７０ｍｍであると
報告されている。従って、使用されたカレンダは相当短いニップを有する。使用
されたウェブ速度、及び滞留時間は報告されていない。

【０００８】 国際公開番号第 WO 97/44524号には、ＬＷＣペーパを製作するための方法を記
載している。この公開公報は製作される紙の性質に及ぼす処理温度の著しい作用
を明らかにしている。この公開公報によれば、コーティングされた紙をソフトカ
レンダでカレンダ加工し、紙の温度をリグニンの軟化温度より低く維持している
。この公開公報によれば、この方法はソフトカレンダを使用する既知の方法より
著しく良好な光沢が得られている。

【０００９】 本発明の目的はコーティングする前に、及びコーティング後に、カレンダ加工
して紙、又は厚紙を製作する方法を得るにある。

【００１０】 本発明は長いニップを有するロングニップカレンダで、処理すべき材料を最初
にカレンダ加工し、コーティングを行った後、短いニップを有するショートニッ
プカレンダでコーティングを行うことに基づいている。

【００１１】 もっと詳細に述べれば、本発明方法は特許請求の範囲の請求項１の特徴とする
の部分に述べた要旨を有することを特徴とする。 また、本発明装置は特許請求の範囲の請求項６の特徴とするの部分に述べた要
旨を有することを特徴とする。 本発明は著しく有利な効果を達成することができる。

【００１２】 植物繊維から成る紙、及び厚紙はコーティングしていない時と、コーティング
した時とで、カレンダ加工中の挙動が相違する。更に、カレンダ加工は材料の水
分含有量によって本質的な影響を受ける。従って、通常、カレンダ加工は処理さ
れる材料の水分制御を必要とする。本発明によれば、これ等の材料の性質を利用
し、以前の紙や厚紙に比較し、一層良好な印刷適性を有し、一層良好な強度特性
を有する紙、特に厚紙を製造する。厚紙、特に最も厚い品種の紙に関しては、カ
レンダ加工中の密度変化は上述したように、材料の強度特性に本質的な影響を与
えるから、これ等の材料を製造する時、種々の製作工程中に、材料の性質に応じ
て、カレンダ加工プロセスを制御し得ることは特に有利である。

【００１３】 次の詳細な記述により、以下に本発明を一層詳細に説明する。 次の記述において、本発明が特に適している厚紙の製作に関連して、本発明の
解決策を説明する。本発明はまた、紙ウェブの同様の処理に適用することもでき
る。

【００１４】 カレンダ加工を行っている間、処理されるウェブがコーティングされている材
料を処理するか、又はコーティングされていない材料を処理するかに従って、プ
ロセスの要求条件が変化する。これは、カレンダ加工中に、繊維やコーティング
に影響を及ぼす熱機械的応力の作用によって、材料を構成する繊維（通常、木質
材料から生じた繊維）、及びコーティングの挙動が種々に異なることに起因して
いる。従って、ウェブの処理の種々の段階において、カレンダやプロセスに、種
々の条件が課される。コーティングを行った後の最終カレンダ加工に使用する方
法とは異なるカレンダ加工法を予備カレンダ加工の段階で、使用するのが有利で
ある。アンコーテッド厚紙、即ち、コーティングしていない厚紙は木質、又はそ
の他の繊維質原料内に含まれているセルロース、ヘミセルロース、及びリグニン
のような原料を主に含んでいる。これ等の材料はコーティング内に含まれている
ポリマーよりも著しく高いガラス転移温度を有するポリマーの構造を有する。一
方、ベースボードは相互に全く移動することができない交差繊維から成ると共に
、コーティングはベースボード上で、繊維に比較すれば相互に相対的に一層容易
に移動できる小粒子と、結合剤とから成る。従って、コーティングをしていない
厚紙は繊維が永久変形をする前に、一層長い処理時間と、一層高い熱機械的応力
とを必要とする。これに反し、コーティング層は繊維に比較し、ベースボードの
表面上で非常に容易に移動することができるから、コーティングされた厚紙の表
面を処理するには、一層短い処理時間を使用することができる。

【００１５】 コーテッド厚紙、又はコーテッド紙、即ち、コーティングされた厚紙、又は紙
を製作する本発明方法においては、コーティング工程の前に行われるカレンダ加
工、即ち予備カレンダ加工をロングリップカレンダで、即ち、長いニップのカレ
ンダで少なくとも実施して、カレンダ加工によって、ウェブを仕上げる。この場
合、ベルトとバッキングロールとによって形成されたプレス帯域にウェブを運び
、この帯域内で、ウェブを形成している繊維に処理を加え、その間、処理帯域内
の圧力を最高で１５MPa(メガパスカル) まで上昇させ、ウェブの表面部分の温度
を少なくともセルロース繊維のガラス転移温度まで達せしめる。

【００１６】 この処理帯域の最高圧力を０〜１５MPa 、好ましくは４〜１２MPa に維持する
。次に、或る湿分、及び或る温度の処理帯域にこのウェブを運び、この帯域では
、このウェブの表面部分を形成している材料の少なくともガラス転移温度に達し
ており、このようにして、ウェブが良好な加工性を有するようになる。ウェブに
蒸気を当て、及び／又は水で湿潤させるような予備処理によって、ウェブをカレ
ンダ加工するか、又はウェブを加工する予備条件がカレンダ加工帯域内で適合す
るように、カレンダ加工帯域内の条件を調整して、ウェブをカレンダ加工するこ
とにより、ガラス転移温度に達せしめることができる。この場合、例えば、予め
湿潤させることと、バッキングロールを加熱することとを組み合わせて使用する
ことが可能である。

【００１７】 従って、カレンダ加工帯域はベルトと、このベルトに対向して配置されたカレ
ンダ加工用止め面との間に形成されていることに主に特徴があり、更にウェブに
作用する０〜１５MPa の間で強さが変化する圧力がカレンダ加工帯域の内側に生
ずる特徴がある。この圧力範囲の下限は例えばベルト案内手段によって伸長され
る少なくとも２個のベルトと、止め面との間にカレンダ加工帯域が形成されるよ
うに達成され、一方、この圧力範囲の上限は例えば、いわゆるシューカレンダ技
術によって到達される。更に、カレンダ加工帯域内のウェブの滞留時間は少なく
とも３ｍｓ（ミリ秒）、最も長くて４０ｍｓであり、この滞留時間は、４００〜
１０００ｍ／分のウェブ速度において、５０〜２７０ｍｍのカレンダ加工帯域長
さに対応していることが、このカレンダ加工帯域の特徴である。

【００１８】 このように予備カレンダ加工されたウェブはその良好な表面の平滑性、及びそ
の曲げ強さは殆どその初期レベルの高い値に留まっている特徴がある。ウェブ表
面が平滑で、コーティング工程前にシールされている時、加えられるコーティン
グ配合物の量が実質的に少なくて済み、従って、ウェブの曲げ強さ、即ち「嵩高
性」を損なうことなく、最終製品の印刷適性を向上させることができ、国際特許
出願の国際公開番号第 WO 96/28609号に記載されている印刷適性を越えるレベル
まで、印刷適性を向上させることができる。

【００１９】 長いニップのカレンダの場合には、ニップ内での滞留時間（ニップタイプ）は
他のプロセス条件を変更することなく、最適な値にすることができる。ここでの
説明における長いニップのカレンダとはニップの長さが５０ｍｍを越える機械で
ある。ここに「ニップの長さ」とは処理されるウェブが或る長さにわたり加圧作
用を受ける長さである。ニップの圧力はニップの長さにわたり変化する。例えば
、ウェブの移動方向にプレスシューを数個の部分に分割して、ニップを分割する
と、バッキングロールに向くこれ等の部分の加圧パワーは独立して制御すること
ができる。また、このような構造は最外側の上記部分の加圧パワーを除去するこ
とによって、ニップ長さを段歩的に変化させることができる。希望するカレンダ
加工効果に従って、ニップ長さを選択する。本発明の解決策では、５０〜２７０
ｍｍのニップ長さを有するカレンダによって、コーティングされていない紙ウェ
ブ、又はコーティングされていない厚紙ウェブを処理する。厚紙の製作には普通
である８００〜１０００ｍ／分の速度を加える時は３〜２０ｍｓ（ミリ秒）のニ
ップタイム（滞留時間）が得られる。

【００２０】 ベルトカレンダの場合には、ソフトカレンダの場合よりも、表面方向に著しく
大きな力が発生することがわかった。従って、ベルトカレンダは特にコーティン
グされた厚板、及び相当する製品の製作に、品質に有利な作用がある。そのため
最終カレンダ加工工程中の目標はベースウェブの表面上にコーティング配合物を
動かすことであり、コーティング配合物の粒子を配列することである。このよう
なコーティング配合物の粒子の配列はバッキングロールによって支持されるベル
トカレンダにより、又は非常に短いシューを有するシューカレンダによって達成
される。シューの長さは５０ｍｍを越えてはならない。

【００２１】 また、カレンダ加工の結果はバッキングロールの材質により影響を受ける。言
い換えれば、ソフトバッキングロールを使用するか、ハードバッキングロールを
使用するかによっても影響を受ける。ニップの形式、ベルトの材料、及び製作さ
れる製品によって定まる要求条件によって、バッキングロールの材料は選択され
る。本発明はオンラインの機械、及びオフラインの機械の両方に適用することが
できる。

【００２２】 通常、厚紙、及び紙は両面に同じようにコーティングされているが、例えば、
包装用厚紙を製作する時は、ウェブの一方の面のみにコーティングが必要であり
、又はウェブの各面に異なるコーティングを設けることが必要である。そのよう
な場合、ウェブの違う面に、異なるように、カレンダ加工を遂行することができ
る。通常、熱機械的衝撃を生ぜしめるため、カレンダ加工に加熱ロールを使用す
るが、或る場合には、ウェブの一方の面を少なくとも処理するのに常温ロールを
使用してもよい。シューカレンダによって得られる利点は、著しく湿潤した状態
にあるカレンダに、ウェブを送り込むことができることである。このことは、特
に、オンライン機械において有利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4L055 AJ04 BE02 BE08 CF41 CH02 EA19 EA23 FA12 FA14 FA15 FA16 GA05 GA19

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コーティングしていないベース材料ウェブの少なくとも一方の表
   面をカレンダ加工し、 前記ベース材料ウェブのカレンダ加工した少なくとも前記表面にコーティング
   の少なくとも１個の層を加え、 前記ベース材料ウェブのコーティングを加えた少なくとも前記表面をカレンダ
   加工し、コーティングされた品種の紙、又は厚紙を製作する時、紙、及び厚紙を
   カレンダ加工する方法において、 少なくとも５０ｍｍのニップ長さを有するシューカレンダによって、前記ベー
   ス材料ウェブのコーティングされていない前記表面をカレンダ加工し、 最大で５０ｍｍのニップ長さを有するカレンダによって、前記ベース材料ウェ
   ブのコーティングされた前記表面をカレンダ加工することを特徴とする紙、及び
   厚紙のカレンダ加工方法。
2. 【請求項２】 ５０〜２７０ｍｍのニップ長さを有するシューカレンダによって
   、前記ベース材料ウェブのコーティングされていない前記表面をカレンダ加工す
   ることを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 ２個のロールの間にニップが形成されているベルトカレンダによ
   って、前記ベース材料ウェブのコーティングされた前記表面をカレンダ加工する
   ことを特徴とする請求項１の方法。
4. 【請求項４】 短いシューによってニップを形成しているベルトカレンダによっ
   て、前記ベース材料ウェブのコーティングされた前記表面をカレンダ加工するこ
   とを特徴とする請求項１の方法。
5. 【請求項５】 前記ウェブの移動方向にシューを複数個の部分に分割したシュー
   カレンダによって前記ベースウェブのコーティングされていない前記表面をカレ
   ンダ加工し、前記複数個の部分の圧縮負荷を独立して制御可能にすることを特徴
   とする前記請求項のいずれか１項の方法。
6. 【請求項６】 処理帯域内の最高圧力が０〜１５ MPa( メガパスカル) 、特に４
   〜１２ MPaであることを特徴とする請求項２の方法。
7. 【請求項７】 ウェブの少なくとも表面の繊維のガラス転移温度に達している状
   態の第１の前記カレンダに前記ウェブを導入することを特徴とする請求項１、又
   は６の方法。
8. 【請求項８】 予め湿潤させ、又は予め蒸気を当てることによって、又はバッキ
   ングロールの温度、及び予め湿潤させることのようなカレンダの帯域内の状態に
   よって、前記ウェブをガラス転移温度にすることを特徴とする請求項７の方法。
9. 【請求項９】 コーティングされていないベース材料ウェブの少なくとも一方の
   表面を処理するための少なくとも１個の第１カレンダと、 前記ベース材料ウェブの少なくともカレンダ加工された前記表面を少なくとも
   １個のコーティング配合物層によって処理する手段と、 前記ベース材料ウェブの少なくともコーティングされた前記表面を処理するた
   めの少なくとも１個の第２カレンダとから成り、コーティングされた品種の紙、
   又は厚紙の製作に当たり、紙、及び厚紙をカレンダ加工する装置において、 前記第１カレンダが少なくとも５０ｍｍのニップ長さを有するシューカレンダ
   であり、 前記第２カレンダが最大で５０ｍｍのニップ長さを有するカレンダであること
   を特徴とする紙、及び厚紙のカレンダ加工装置。
10. 【請求項１０】 前記第１カレンダが５０〜２７０ｍｍのニップ長さを有するシ
    ューカレンダであることを特徴とする請求項９の装置。
11. 【請求項１１】 前記第２カレンダが２個のロールの間にニップを形成している
    ベルトカレンダであることを特徴とする請求項９の装置。
12. 【請求項１２】 前記第２カレンダが短いシューによってニップを形成している
    ベルトカレンダであることを特徴とする請求項９の装置。
13. 【請求項１３】 前記第１カレンダがウェブの移動方向にシューを複数個の部分
    に分割したシューカレンダであり、前記複数個の部分の圧縮負荷を独立して制御
    できるよう構成したことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項の装置。