JP2003512543A - 非塗工紙ないし非塗工板紙製品 - Google Patents
非塗工紙ないし非塗工板紙製品Info
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Abstract
Description
非コート)紙および非塗工板紙製品の新たな品質に関する。その新たな品質の特
徴は、小さな表面粗さ、高度なグロス(光沢)、および最小のグロス変動である
。本発明の紙および板紙は、非常に印刷に適しており、その製品は、様々な種類
の包装製品に好適に用いられる。本発明は、新たな製品の製造にも関する。上面
層の表面の特徴は、非塗工製品というより塗工製品に近いということである。
高度な要求が存在する。
ち、カレンダリングによって、および/または表面に着色塗工層を付けることで
表面粗さを低減させ、それにより、非塗工表面に比べて細かな表面多孔組織およ
び表面地形を獲得する。多くの場合、表面を更に改質してグロスを増大させるた
めに、塗工作業の後にカレンダリング作業も実行される。
の量を減らすことが有利である(例えば、石油系原料に由来する有機塗工結合材
および無機塗工顔料)。しかし、非再生原料の節約は、望ましくは、十分な嵩、
剛性、表面グロスおよび印刷用表面のような製品の品質要求の点で妥協すること
なしに達成されるべきである。
、カレンダリング作業において(多くの場合、乾燥ないし塗工の後に)1ないし
2以上のロールニップで紙ウエブが圧縮される。カレンダリングによって生じる
バルク変形と厚さの減少は、多くの場合、欠点と見なされる。従って、変形を表
面領域に限定し、バルク組織の変形を最小にすることが望ましい。紙の内部組織
よりも柔軟で(従って)より変形しやすい表面層を生み出すというのが一般的な
考えである。そして、厚さ方向における剛性勾配が得られ、一定の表面特性、例
えばグロスを達成するのに要する圧縮応力を低減させることができる。圧縮応力
の低減によって、バルク組織(ファイバーおよびファイバー・ネットワーク)が
部分的に保持されるであろう。
、紙の表面を熱的に軟化させることである。そして、いずれか一方または両方が
高温(120℃超)に加熱される2つのロール同士の間で紙が圧縮される。ニッ
プにおける接触時間は短く、これにより表面領域の方がバルク材料よりも高温と
なる。従って、表面材料(例えばファイバーや塗工結合材)は比較的より潰れや
すいものとなる。原理的な技術は温度勾配カレンダリングとして知れられている
(カークスおよびパイ1974年、クロトジーノ 1982年、並びにブリーラ
ンド 1986年)。非塗工紙製品のために、温度勾配カレンダリング中におけ
る紙表面領域の軟化は、木材(wood)ポリマー、リグニン、半セルロース(hemi
-cellulose)およびセルロースの温度(熱)軟化とみなすことが出来る。
にとどめることは、表面のより不均一な高密度化につながるであろう。これは、
繊維フロック(fiber floc)領域の表面多孔組織と、繊維フロック同士の間の領
域との間の相違、すなわちマクロスケールでの面内変動をもたらすことによるも
のである。紙組織のより高密度の部分に応力が集中すれば、カレンダリングによ
って、表面特性および機械的特性での望ましからぬ不均質が生じてしまうであろ
う。従って、比較的硬いニップとの組み合わせでの温度勾配カレンダリングの使
用は限られてしまう。換言すれば、カレンダリングの際の繊維フロックの圧縮と
、繊維フロック同士の間の領域とをバランスさせることが必要である。ソフトニ
ップ、特に延長ソフトニップ(extended soft nip)の使用が、そのようなバラ
ンスを得る可能性をもたらしてくれる。
レンダリング)の利点は、しばしば、紙組織のより厚い部分に応力が殆ど集中し
ないような穏やかな圧縮という点に関して記述されている。ソフトカレンダリン
グは、より均等な圧縮によって、より小さな多孔率変動を生じさせ、従って、ロ
ール焼けおよび印刷斑点の傾向が減少する(スティーブンスその他 1989年
)。
での局所的な応力集中が実質的に減少する。従って、局所的な表面特性の増大を
抑え、ないしは無くしつつ、要求される紙表面の平滑化を得ることができる(ヴ
ィクストロームその他 1997年)。
きた。例えば、ブレッチおよびミューラー(1968年)は、塗工板紙に対して
ソフトカレンダリングを行い、ロール温度を200℃まで上昇させることで、実
質的に同じ嵩でグロスおよび平滑度が改善されることを見出した。
なグロス、および最小のグロス変動を有する、晒しケミカルパルプの上面層を含
む非塗工紙ないし非塗工板紙製品を製造するための、通常用いられる温度より高
いカレンダリング温度での延長ソフトニップによるカレンダリング技術は、今ま
で開示されていない。
するような、晒しケミカルパルプの上面層を含む非塗工紙ないし非塗工板紙製品
を提供する。本発明は、包装の製造における非塗工紙ないし非塗工板紙製品の使
用をも提供する。本発明はまた、非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造手順にお
ける新たな工程を提供する。
いし非塗工板紙製品が得られると同時に紙組織の均一性が保持されるような製紙
工程によって得られる。この製紙工程は、特に晒しケミカルパルプの上面層を含
む非塗工紙ないし非塗工板紙製品という場面において、通常用いられる温度より
高いカレンダリング温度での、延長ソフトニップ(ロングニップとも称する)に
よるカレンダリング技術を含んでいる。
プによるカレンダリングによって、唯1つのニップ通路内で、非塗工紙ないし非
塗工板紙製品の(紙のグロスやPPS表面粗さのような)表面特性の類を見ない
絶対値を達成する可能性がもたらされる。これは、特に紙組織の均一性が保持さ
れること(低いグロス変動、ロール焼けの回避その他)によるものである。
し2以上の層の非塗工紙ないし非塗工板紙製品において、前記上面層の表面が、
Tappi T480に準拠した測定で20〜50%のグロス値と、波長領域3
〜30mmにおいて5%未満のグロス変動係数と、ISO 8791−4に準拠
した測定で2〜5μm、好ましくは3〜5μmの表面粗さ(PPS−10)とを
有する、非塗工紙ないし非塗工板紙製品に向けられる。
た方法によって測定され得る。
rd)とホワイト・トップライナ(white top liner)である。
し非塗工板紙製品の使用に向けられる。
の製造工程において、紙ないし板紙のカレンダリングが延長ソフトニップ・カレ
ンダによってなされ、このカレンダは、250〜350℃の表面温度を有して前
記紙ないし板紙の上面層に対して押し付けられる加熱ロールを有し、前記板紙に
対する圧力が、ライン負荷、カレンダベルトの特性、および前記延長ソフトニッ
プの長さに応じて、5〜40MPaに調節される、ような製紙上の特徴に向けら
れる。
熱式の金属ロールであり、前記加熱ロールに接触されることになるウエブの側の
、前記ニップの直前で、前記紙ないし板紙の表面に蒸気が当てられる。
態は請求項によって定義される保護の範囲を限定するものではないことが理解さ
れるべきである。
により250℃以上に加熱され得るような延長ソフトニップ・カレンダを包含す
る。この設計により、特にウエブが1つだけのカレンダリング・ニップを通過す
ることを考慮する場合に、非塗工非木材製品のための多少なりとも類を見ないカ
レンダリングの結果を得ることができる。
フトニップの使用によってのみ製造可能であるということが、最も妥当と信じら
れている理由は、いくつかの原理的な特徴に分けることができる。
化(ないし可塑化)が比較的困難である(サルメンおよびバック 1980年)
。延長ソフトニップは、長いニップのドウエル(dwell)タイムにより、増大さ
れた温度脈動をもたらす。すなわち、より短いニップでは、機械の速度を実質的
に減速させなくては、熱伝達が不十分になってしまう。
でより大きく局所的に変形することによる、より均一な圧力。これにより、大き
な応力集中が回避され、ニップ圧力が、紙の全領域において弾塑性変形を生じさ
せる。変形可能な裏張りが柔軟な支持を生じさせる一方で、紙の表面が、固い加
熱ロールの滑らかな表面を写し取り、これが紙組織のより均等な密度および特性
分布につながる。
ずに、平均のグロス水準を向上させることができる。従来のソフトニップやハー
ドニップの使用が平均のグロス水準を向上させると同時にグロス変動を実質的に
増大させてしまうのに対して、延長ソフトニップを使用する場合は、グロス変動
が、カレンダリングされていない紙と多少なりとも同水準に保たれる。図1は、
これらの知見を図示している。そこでは、延長ソフトニップと、従来のソフトニ
ップおよびハードニップとを用いた、非塗工晒し液体包装板紙のカレンダリング
が行われている。他のグレードの試験についても、同様の振る舞いが示されてい
る。グロス変動は、ブラインスおよびノーマン(1976年)により述べられた
方法によって特徴付けられる。
領域3〜30mm)として示す図である。平均グロス(Tappi T−480
)も示されている(白丸印)。各試行点は、同様の非塗工晒し液体包装板紙の組
に対する異なるカレンダリング条件を表している。表記:「ベース」…ベース(
未加工)紙、「H」…ハードニップ、「S」…従来のソフトニップ、「LN」…
延長ソフトニップ、「m」…カレンダニップの直前での蒸気当て、各表記の数字
はロール温度(℃)を表す。
き増加が得られることが分かる。非塗工晒し液体包装板紙が延長ソフトニップに
より250℃のロール温度でカレンダリングされ、ニップの直前で蒸気が当てら
れた場合(LN250m)、グロスが6%から41%に増加した。それと同時に
、PPS−10表面粗さは8μから3μに減少した。板紙表面の視覚的な印象は
、非塗工製品というよりはむしろ塗工製品を想起させるものである。
による従来のやり方でカレンダリングされた非塗工比較例と比べて、印刷は斑点
(まだら)がより少なく、これはおそらく、均質な表面組織と減少した表面多孔
率によるものである。印刷斑点を生じさせるインク吸収性の局所変動を避けるた
めには多孔組織が多少なりとも均質であるということが重要である。さらに、比
較例と比べて印刷グロスが良く(値が高く)、これはおそらく、より閉鎖的な表
面(減少した表面多孔率)による、より高いインク抵抗(ink-holdout)のせい
であろう。
によってより改良され得る、ということも注目される。温度勾配の存在は、それ
が湿度勾配と組み合わされる場合に特に効果的なものとなるであろう。それは、
湿度が木材ポリマーの軟化温度を低下させるからである(サルメンおよびバック
1980年)。
て述べる。
てきた。
ティネンおよびターニ 1998年、ネイハスおよびクロウフォード 1999年
)。装置の大部分は、液圧負荷される静止した凹形プレス・シューと、無端ポリ
マー・ベルトとからなる。静止したプレス・シューと動いているポリマー・ベル
トとの間で増大する摩擦熱が過剰になるのを防止するため、押圧力を分散させる
油膜の形態の中間層が用いられる。プレス・シューの長さと形状は、ニップ長さ
を決定する支配的な要因である。
えば、ネイダーおよびルード 1995年)。その場合、ポリマー・ベルトは、
静止したプレス・シューに代えて、ルータブルな(routable)鋼鉄ロールによっ
て支持される。延長ソフトニップの長さは主に、従来の裏張りロール・カバーよ
りも大幅に変形しやすいポリマー・ベルトの圧縮変形挙動とベルト厚さによって
決定される。ベルトを張るロールと、ベルトのCD位置を制御するアラインメン
ト・ロールとが、この概念に必要な他の構成要素である。静的なニップ長さは、
延長ソフトニップで約35mmと見積もられる。
パイプ内を流れる油、水ないし蒸気によって加熱される。しかし、これらの実験
において、250℃以上の加熱ロール温度を達成するためには、内部誘導加熱が
用いられた。そして、ロール外殻の内側に取り付けられた誘導コイルにより発生
された電磁場によって、熱が生み出される(オカモト 1989年 徳田、京都、
日本)。この状況において、油加熱ロールと外部誘導加熱との組み合わせは、2
50℃以上のロール表面温度を得るための代替的な手段となり得る。ただし、こ
の可能性は、上に開示した実験においては用いられていない。
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)として示す図。
Claims (8)
- 【請求項1】 晒しケミカルパルプの上面層を含む1ないし2以上の層の非塗工紙ないし非塗
工板紙製品において、 前記上面層の表面が、Tappi T480に準拠した測定で20〜50%の
グロス値と、波長領域3〜30mmにおいて5%未満のグロス変動係数と、IS
O 8791−4に準拠した測定で2〜5μmの表面粗さ(PPS−10)とを
有する、ことを特徴とする非塗工紙ないし非塗工板紙製品。 - 【請求項2】 前記表面粗さ(PPS−10)は、ISO 8791−4に準拠した測定で3
〜5μmである、ことを特徴とする請求項1記載の非塗工紙ないし非塗工板紙製
品。 - 【請求項3】 前記製品は液体包装板紙である、ことを特徴とする請求項1又は2記載の非塗
工紙ないし非塗工板紙製品。 - 【請求項4】 前記製品はホワイト・トップライナである、ことを特徴とする請求項1又は2
記載の非塗工紙ないし非塗工板紙製品。 - 【請求項5】 包装の製造における請求項1乃至4のいずれかに記載の非塗工紙ないし非塗工
板紙製品の使用。 - 【請求項6】 前記紙ないし板紙のカレンダリングが延長ソフトニップ・カレンダによってな
され、このカレンダは、250〜350℃の表面温度を有して前記紙ないし板紙
の上面層に対して押し付けられる加熱ロールを有し、前記板紙に対する圧力が、
ライン負荷、カレンダベルトの特性、および前記延長ソフトニップの長さに応じ
て、5〜40MPaに調節される、請求項1記載の非塗工紙ないし非塗工板紙製
品の製造工程。 - 【請求項7】 前記加熱ロールは内部誘導加熱式の金属ロールである、請求項6記載の工程。
- 【請求項8】 前記加熱ロールに接触されることになるウエブの側の、前記ニップの直前で、
前記紙ないし板紙の表面に蒸気が当てられる、請求項6又は7記載の工程。
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