JP2004530063A

JP2004530063A - Single coating LWC printing paper manufacturing method, paper machine and base paper

Info

Publication number: JP2004530063A
Application number: JP2003505413A
Authority: JP
Inventors: コルホネン，ハンヌ; グロン，ヨハン; トドロヴィッチ，アレクサンダー; リーマタイネン，ヘイッキ
Original assignee: メッツォペーパーインコーポレイテッド
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-09-30
Also published as: ATE377669T1; EP1417377B1; DE60223385D1; WO2002103109A1; CA2467100A1; CN100343447C; FI20011291A0; EP1417377A1; US20050011624A1; DE60223385T2; CN1703552A; FI20011291A

Abstract

A paper machine for the manufacture of LWC printing paper which is coated once has a headbox (100), a gap former (200), a press section (300) having at least one extended nip press, a pre-dryer section (400) in which a web (W) is dried applying at least cylinder drying (R1-R7), a precalender (500) in which the web (W) is pre-calendered, at least one portion which is formed of a coating station (600) and an after-dryer section (700) and in which the web (W) is coated on both sides applying a film coating method or a non-contact coating method and dried applying at least contact-free drying (710), an end calender (800) in which the web (W) is calendered, and a reel-up (900) in which the web (W) is reeled. The pre-calender (500) is a calender which is provided with at least one nip (NE1, NE2) and in which both surfaces of the web are in contact with a calendering backup surface having a surface temperature of at least 200° C., advantageously at least 250° C., the total length of the nip or nips of the pre-calender is in a range of 15-600 mm, advantageously in a range of 30-600 mm, the linear load of each nip is in a range of 50-500 kN/m, advantageously in a range of 100-400 kN/m, and the moisture content of the web before the first nip of the pre-calender (500) is in a range of 5-20%, advantageously in a range of 6-15%.

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部による、一回コーティングされたＬＷＣ印刷紙の製造方法に関する。
【０００２】
本発明は、また、請求項２２の前提部による、一回コーティングされたＬＷＣ印刷紙の製造装置に関する。
【０００３】
更に、本発明は、請求項４３の前提部による、原紙に関する。
【０００４】
フィンランド特許出願９９１０９６は、特に上級紙の製造のための方法及びペーパーマシンラインを開示する。上級紙は、コーティング（塗工）されていない若しくはコーティングされた上級紙を意味する。未コーティング（非塗被）上級紙の基本重量は、通常的には４０−２３０ｇ／ｍ^２の範囲内であり、コーティング済上級紙の基本重量は、６０−２５０ｇ／ｍ^２の範囲内である。上級紙における機械パルプの割合は、実質的に１０％未満であり、填料（フィラー）がストックに約１５−３０％の量で加えられる。再利用された繊維も、パルプ内に使用できる。ペーパーマシンラインは、ストック容積が最小化されている短い循環、ヘッドボックス、ギャップフォーマ、少なくとも１つの拡張ニッププレスを含むプレス部、インピンジメント乾燥に少なくとも部分的に基づく乾燥部、プリカレンダー（予備光沢化装置）、両面プリコーター及びその後の乾燥部、オンライン型コーティング部（複数も可）及びオンライン型コーティング部の後の非接触乾燥に主に基づくアフタードライヤ部、各ニップで別々に線形荷重が調整できるオンライン型カレンダー、及び、リールアップを含む。例えば８０ｋＮ／ｍ未満のような、比較的低い線形荷重が、プリコーターで使用される。プリコーティングは、商品名ＳｙｍＳｉｚｅｒ若しくはＯｐｔｉＳｉｚｅｒで販売されるフィルム輸送コーティング装置によって実現される。プリコーティングの役割は、原紙の表面構造の穴を適切な態様でより小さくし、実際の表面コーティングが表面上に残り、紙の構造内に吸収されないようにすることである。コーティングにおいて、ブレードコーター、ジェット若しくはスプレイタイプのコーティング装置、効果的にはＯｐｔｉＣｏａｔＪｅｔという名で販売されるコーティング装置のような、適切な表面コーティング部を使用することが可能である。ここで、問題となるペーパーマシンは、従って、コーティングが２度実行されるペーパーマシンである。
【０００５】
フィンランド特許第１０４１００号は、一体型ペーパーマシンを開示する。ペーパーマシンは、ウェブの走行方向で、多層ヘッドボックス、少なくとも１つのプリプレスを有するギャップフォーマ、少なくとも１つの拡張ニッププレスを有するプレス部、高性能乾燥ユニットによってウェブを乾燥させるプリドライヤ部、シングルワイヤドローを適用する少なくとも１つのドライヤ集合を含むドライヤ部、及び、ウェブ用の表面処理装置を含む。ペーパーマシンは、少なくともドライヤ部の端部まで閉じたドローを有する。表面処理装置は、乾燥シリンダとロール間に設けられるプリカレンダーから形成されてよい。
【０００６】
フィンランド特許出願９８１３３１は、紙の製造のための方法及びペーパーマシンを開示する。この方法及びペーパーマシンは、カラーパウダー印字用の光沢多孔紙の製造に最も適する。ペーパーマシンは、ヘッドボックス、ワイヤ部、プレス部、ドライヤ部、コーティング部、アフタードライヤ部、カレンダー、及び、リールアップを含む。ヘッドボックス及びワイヤ部は、紙にｚ方向で所望の多層構成が付与され、且つ、カレンダーが、カレンダー処理前に存在する紙ウェブの多孔率を維持するか若しくは少なくとも実質的に維持するカレンダー装置であるように、設計される。
【０００７】
この特許出願では、一回コーティングされるＬＷＣ（ＬｉｇｈｔＷｅｉｇｈｔＣｏａｔｅｄ）は、基本重量が３５−７０ｇ／ｍ^２の範囲内でありそのコーティングの基本重量が片面で２−１２ｇ／ｍ^２の範囲内である印刷紙を意味する。原紙の各面は、一回コーティングされる。この種の印刷紙の製造を意図した従来技術の構成では、原紙は、ドライヤ部後でコーティング前に軽いプリカレンダー処理を受ける。従来技術によるプリカレンダー処理は、ワンニップ機械カレンダーによって実行され、熱ロール温度が６０−１００℃の範囲内で、線形荷重が１０−８０ｋＮ／ｍの範囲内である。従来技術におけるプリカレンダー処理は、プリカレンダー処理で嵩（バルク）を大きく失いすぎないように、低い線形荷重で実行される。この種の従来技術の軽いプリカレンダー処理は、４−５．７μｍの範囲内のＰＰＳ−ｓ１０平滑度、１３−２６ｇ／ｍ^２の範囲内のＣｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度、及び、１．７−１．９ｃｍ^３／ｇの範囲内の嵩を有する原紙を提供する。
【０００８】
この種の先行技術の原紙からは、ＬＷＣＯ（ＬｉｇｈｔＷｅｉｇｈｔＣｏａｔｅｄＯｆｆｓｅｔ）を製造すること、即ち、フィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法を用いて軽くコーティングされたオフセット印刷紙を製造することが可能である。一方、この種の先行技術の原紙からは、ＬＷＣＲ（ＬｉｇｈｔＷｅｉｇｈｔＣｏａｔｅｄＲｏｔｏｇｒａｖｕｒｅ）を製造すること、即ち、フィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法を用いて軽くコーティングされたグラビア紙を製造することは不可能である。これは、フィルムコーティング法は、非接触コーティング法と同様、単一のコーティングの原紙の不均一な表面構造を覆わず、原紙のこの不均質な表面構造は、コーティングされた紙の表面構造で可視であるという事実による。それ故に、先行技術の原紙から製造されるＬＷＣＲ印刷紙は、ブレードコーティング法によって作成されなければならず、これにより、原紙の不均一な表面構造がコーティングで覆われ、仕上がったコーティング紙は、ＬＷＣＲ印刷紙に必要な表面特性を得る。ブレードコーティング法は、原紙が少なくとも４０−５０％の化学的パルプを含み、且つ、原紙内に再利用繊維が殆ど無いことを必要とする。上述の量の化学的パルプは、ブレードコーティングで必要とされる強度を原紙に付与する。ブレードコーティング法は、オンライン型コーティングでのペーパーマシンの速度を約１８００ｍ／ｍｉｎまで制限する。
【０００９】
フィルムコーティング法は、概算で、ブレードコーティング法よりも約５％効率的であり、且つ、フィルムコーティング法は、オンライン型コーティングでのマシーン速度に制限を与えないので、ブレードコーティング法を、ＬＷＣＲ印刷紙の製造においてもフィルムコーティング法若しくは他の非接触コーティング法で置換することが望ましい。ＬＷＣＲ印刷紙がフィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法によって製造できるようにするためには、原紙のＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、３．５μｍ未満で、Ｃｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度が１５ｇ／ｍ^２未満となるだろう。粗度及び油吸収度の低減は、より実効的なプリカレンダー処理を必要とし、その結果、原紙は、高密になり、嵩が失われる。原紙の嵩の喪失は、コーティングされる最終製品の同等量の嵩の喪失をもたらすと考えられており、従って、当業者の提案では、ＬＷＣＲ印刷紙の製造は、フィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法を用いることによっては可能とされていない。
【００１０】
しかし、本発明では、驚くことに、強化型のプリカレンダー処理での嵩の喪失は、必ずしも最終製品において対応する嵩の喪失をもたらさないことを見出した。本発明による方法によって、先行技術により製造されるＬＷＣ印刷紙の嵩と少なくとも同等な嵩を持つ一回コーティングされるＬＷＣ印刷紙を製造することが可能である。
【００１１】
本発明による方法は、請求項１の特徴部によって主に特徴付けられる。
【００１２】
本発明によるペーパーマシンは、請求項２２の特徴部によって主に特徴付けられる。
【００１３】
本発明による原紙は、請求項４３の特徴部によって主に特徴付けられる。
【００１４】
本発明による構成は、フィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法及び強化されたプリカレンダー処理を採用する。本発明による、強化されたプリカレンダー処理は、フィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法を用いてＬＷＣＲ印刷紙を製造することを可能とする原紙を提供する。
【００１５】
本発明による、強化されたプリカレンダー処理は、とりわけ知られている勾配カレンダー処理原理に基づき、ウェブの表面は、高密化され、ウェブの中間部は嵩があるままである。適切な含水率を持つウェブが、プリカレンダー処理ニップでの圧力下で加熱バックアップ表面と接触させられるとき、ウェブの表面温度は、繊維のガラス転移温度以上に上昇することができる。この意図は、ウェブの表面を、繊維の塑性変形が永久的となる状態まで移行させることにある。これに関して、ウェブの表面の繊維は、プリカレンダー処理に後続しウェブの表面の含水率を増加させる処理段階において、元の円形の形状及び位置に復帰しない。繊維のリラクゼーション、即ち元の形態への復帰は、ウェブ表面が望ましくないことに再び粗くなることを引き起こす。
【００１６】
プリカレンダー熱ロールの熱作用によって、熱ロールに対向するウェブの表面は、閉じられる。プリカレンダーは、また、ウェブの表面の円滑度を改善し、ウェブの表面に他のストック成分若しくは荒い繊維を付着させる。プリカレンダーは、また、ウェブの円滑度及び油吸収性に関連する２面性を補正することを可能とする。これは、ウェブの含水率の調整及び／又は熱ロールの温度の調整によって２つのニップを備えるプリカレンダー内でなすことができる。各プリカレンダーニップでは、カレンダー処理作用は、熱ロールに対向するウェブ表面上で最も強い。第１プリカレンダーニップでは、ウェブの一方の表面が、熱ロールに対向し、第２プリカレンダーニップでは、ウェブの他方の表面が熱ロールに対向することになる。ウェブは、第１プリカレンダーニップで乾燥するので、同一の温度が熱ロールで使用される場合、第２プリカレンダーニップのカレンダー処理作用は、第１ものよりも小さい。第２プリカレンダーニップのカレンダー処理作用は、プリカレンダーニップ間のウェブを湿らせることによって強化できる。第２プリカレンダーニップのカレンダー処理作用は、また、第１プリカレンダーニップよりも高い温度を第２プリカレンダーニップで使用することによっても強化できる。当然、各プリカレンダーニップで使用される線形荷重の大きさは、当該ニップのカレンダー処理効率に影響を有する。
【００１７】
本発明による強化型プリカレンダー処理で原紙の嵩がある程度失われるが、驚くことに、最終製品の嵩は、先行技術によるブレードコーティング法によって製造されるＬＷＣ印刷紙の嵩と少なくとも同等なレベルの嵩のままである。
【００１８】
この現象に対する説明の１つとして、強化されたプリカレンダー処理によって、最終のカレンダー処理を軽くすることができるからである。従って、最終カレンダー処理での嵩の喪失は、先行技術の構成によるものより小さくて済む。
【００１９】
この現象に対するその他の説明は、おそらくは、紙の製造に用いられるパルプに見出せるだろう。本発明による構成で使用されるフィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法は、化学的パルプの比率を３０％未満まで落とすことを可能とする。フィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法は、ブレードコーティング法と同一の原紙の強度を必要としない。機械的パルプの比率は、少なくとも７０％まで上げることができる。更に、再利用繊維をパルプ内に使用でき、これに関して、再利用繊維に含有される化学的繊維は、上述の化学的パルプの比率に含まれ、再利用繊維に含有される機械的繊維は、上述の機械的パルプの比率に含まれる。カレンダー処理中の圧縮後に元の形状に回復する機械的パルプ繊維の能力は、化学的パルプ繊維の能力よりも相当に良く、従って、ウェブの表面は高密化されるが、より大きな比率の機械的パルプは、ウェブの中間部の嵩が維持されるのを助ける。
【００２０】
機械的パルプの比率を増加させることは、また、ウェブの形成を改善する、即ち、原紙における基本重量の小さな変動が減少する。化学的パルプに比して短い繊維を含む機械的パルプは、形成部で形成されるフロックを少なくし、これにより、ウェブがより均一になる。これは、また、ウェブの表面層の多孔率が形成部で既に減少されており、その結果、ウェブの表面が高密度となっているという事実をもたらす。
【００２１】
機械的パルプの比率が増加すると原紙の光散乱係数も改善される。というのは、機械的パルプの光散乱係数は、６０であり、化学的パルプの光散乱係数は、２５であるからである。この結果、最終製品として製造される紙の不透明性が改善される。
【００２２】
化学的パルプの比率の減少は、また、コストの節約につながる、というのは、化学的パルプは、一般的に機械的パルプよりも高価であるである。再利用繊維の使用は、ＬＷＣＲ印刷紙で使用される従来のパルプに比してパルプを安くする。
【００２３】
プリカレンダーに入るときのウェブの通常の含水率より高い含水率が、プリカレンダーに先行するプリドライヤ部で使用することができる。ウェブは、単にプリドライヤ部であまり乾燥させられる必要が無く、これは、プリドライヤ部のエネルギ要求が低減されることを意味する。プリカレンダー処理は、また、最終カレンダー処理の必要性を低減する。最終カレンダー処理は、より少ない数のニップ若しくはより低い線形荷重で実施されることができる。ＰＰＳ−ｓ１０平滑度及びＣｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度においてウェブに見いだせ得る２面性がプリカレンダーで補正された時、最終カレンダー処理は容易化される。
【００２４】
本発明による方法によって、ＬＷＣＯ及びＬＷＣＲ印刷紙の双方を製造することが可能である。最も大きな効果は、ＬＷＣＲ印刷紙の製造で達成される、というのは、先行技術のブレードコーティング法が、より効率的でより安価なフィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法で置換できるからである。
【００２５】
次に、本発明によるペーパーマシンに適した構成要素について、とりわけ知られている構成及び特許文献や他の刊行物に開示される構成を参照して言及する。これらの参照により、当該文献は本出願内に組み込まれる。
【００２６】
短循環プロセス構成は、商標名ＯｐｔｉＦｅｅｄ^ＴＭで販売されＷＯ公報９９／６４６６８に開示されるような態様で実現できる。成分ストックの混合は、閉じた混合容積内の成分ストックの配分室（プロポーションニングチェスト）の直後に生じ、その後、ストックは、閉じた容積内でヘッドボックスに通される。短循環の容積を最小化し、自動化の多用によって、グレード変更にかかる時間が、一時間から数十秒まで短縮できる。本発明の観点からは、配分室、機械室及びワイヤピットに基づく従来のストック供給構成を使用することが可能である。
【００２７】
フィラー、ファイン及び添加剤が、ヘッドボックス前又はヘッドボックス内でのみストック内に供給されて良い。ここで、添加剤及び／又はフィラー及び／又はファインの層状化を可能とする短循環及び／又はヘッドボックスを使用することが可能である。この種のストック供給構成の１つは、ＥＰ特許６５１０９２号に開示される。
【００２８】
ヘッドボックスとして、単一若しくは多層ヘッドボックスを使用することが可能である。多層ヘッドボックスの１つは、ＰＣＴ特許出願ＦＩ９７／００７１３に開示され、Ｍ．Ｏｄｅｌｌ：Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｉｎｇ，ＭｅｔｈｏｄｏｒＭａｄｎｅｓｓ？，ＸＩＶａｌｍｅｔＰａｐｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤａｙｓ１９９８による紙面に開示される。ウェブは、ワイヤ間の層にストックを供給することによって多層ヘッドボックスにより所望の層構造が付与される。単一若しくは多層ヘッドボックスは、商標名ＯｐｔｉＦｌｏ^ＴＭで販売される、希釈ヘッドボックスであってよい。このヘッドボックスでは、基本重量プロファイルは、濃度調整により調整でき、プロファイルを調整することによって繊維方向に影響を及ぼすことが可能である。希釈ヘッドボックスは、均質なプロファイルをマシーン方向及び横断方向の双方でウェブに付与することを可能とする。
【００２９】
本発明の観点からは、効果的には、形成部（フォーミング部）は、ロールギャップフォーマ、ブレードシューギャップフォーマ若しくはロールブレードシューギャップフォーマのような、ギャップフォーマに基づく。ギャップフォーマは、好ましくは、ローディング脱水部材を備える。ギャップフォーマでは、ヘッドボックスにより生成されるスライスジェットは、２つのワイヤ間を通り、水の大部分は、当該ワイヤから２方向で取り除かれ、これにより、対称なウェブが生成される。米国特許第５，７９８，０２４号は、本発明に適用される１つの効果的なロールブレードシューギャップフォーマを開示する。Ｌ．Ｖｅｒｋａｓａｌｏ：ＥｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒｍｉｎｇａｔＨｉｇｈＳｐｅｅｄｓ，ＸＩＶａｌｍｅｔＰａｐｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤａｙｓ１９９８による紙面は、商標名ＯｐｔｉＦｏｒｍｅｒ^ＴＭの下で販売される１つの効果的なギャップフォーマを開示する。ウェブの厚さ方向での繊維及びフィラーの分布は、ギャップフォーマの脱水部材の配置及び負圧によってある程度制御できる。フィラーは、しばしば、脱水段階でのウェブの表面上に蓄積する。ギャップフォーマは、他の種のフォーマよりも高い速度を可能とし、形成されているウェブに対して良好な形成を提供する。形成ロール直後に適合される脱水ブレードは、ローディングブレード前のウェブの層厚さを低減する。これは、形成されているウェブの形成によい影響を有する。ウェブの形成は、効果的には、３．０ｇ／ｍ^２未満である。ブレードは、比較的高い力を負荷されることができる、というのは、形成されているウェブの初期結合強度は、コーティングされた紙が製造されるときさほど重要でないからである。この種のギャップフォーマでは、ウェブの表面は閉じられることができ、コーティング剤のウェブ内への浸透が低減される。ギャップフォーマにより得られる良好な形成、閉じた表面、良好な対称性、均一なプロファイル及び十分な円滑性は、更なるウェブの処理に対して良好な機会を生成する。
【００３０】
プレス部は、典型的には１８００ｍ／ｍｉｎより大きな高速で稼動するために、全体のプレス部を通してドローによって閉じられ且つ支持されなければならない。ウェブの固形分は、プレス部で４５％以上の値まで上昇され、これは、ロールニップ及び拡張ニップの双方を備えるプレス部においてそれ自体可能である。高い固形分が、プレス部とドライヤ部との間のウェブに向けられる引張り応力を最小化するため、必要とされる。プレス部とドライヤ部との間のウェブの速度差は、効果的には、２％未満であり、というのは、ウェブの多孔率が、ドローのより大きな差により増加するからである。良好な嵩、高い固形分及び可能な限り対称なウェブは、一若しくはそれ以上のダブルフェルト型拡張ニッププレスを備えるプレス部を使用して達成される。ＷＯ公報９９／６０２０２は、２つの別々のダブルフェルト型拡張ニップを備えるプレス部を一実施例で開示する。プレス部は、双方共にダブルフェルト型拡張ニップである２つの別々の拡張ニップを含む実施例の１つである商標名ＯｐｔｉＰｒｅｓｓ^ＴＭの下で販売されている。この種のプレス部は、対称の脱水を提供し、表面特性が対称なウェブを提供する。フェルトの１つは、水を受けないと共にウェブをも移送しない移送ベルトで置換できる。ウェブの円滑度及びその２面性は、ウェブの吸収度と同様、移送ベルト及びプレスベルトによって制御できる。
【００３１】
プリドライヤ部において、シリンダ乾燥、及び／又は、インピンジメント乾燥及び／又はスルー乾燥のような、ブロー乾燥を使用することが可能である。特にプリドライヤ部の上流端は、プレス部とプリドライヤ部の間の速度差を可能な限り小さいままであるようにするために、重要となる。効果的な乾燥が達成され、速度差は、プリドライヤ部の最初に位置するブロードライヤ部で最小化される。ブロー乾燥は、また、グレード変更のスピードを高める、というのは、ブロー乾燥ユニットの温度調整は早いからである。プリドライヤ部は、ブロー乾燥を適用する平面ドライヤ部から始まり、シリンダ乾燥部が後続する。シリンダ乾燥集合では、地下スペースに配置され大きな径を持つ吸引シリンダを使用することも可能であり、インピンジメントユニットは、吸引シリンダの外面上を走行するウェブを乾燥させるように配置される。インピンジメントユニットは、また、単なるシリンダ乾燥に比較して、水分プロファイルのより効果的な制御を可能とする。ＰＣＴ特許出願ＦＩ９８／００９４５は、商標名ＯｐｔｉＤｒｙ^ＴＭの下で販売され、インピンジメントを適用するドライヤ部を開示する。プリドライヤ部は、また、紙ウェブのカールを制御及び調整することを可能とするため、それ自体知られている蒸気若しくは湿潤装置を備えてよい。
【００３２】
プリドライヤ部の後、ウェブは、ソフトカレンダー若しくは拡張ニップカレンダーからなってよいプリカレンダーに通される。拡張ニップカレンダーは、シューカレンダー若しくはベルトカレンダーであってよい。シューカレンダーでは、拡張ニップは、シューロール及びハード表面熱ロールとの間に形成される。シューロールは、固定支持構造及びそのまわりに回転可能に配置される弾性ベルトシェルを含む。ベルトシェルは、熱ロールと協働して拡張ニップを形成するシューロールの支持構造上に支持されるローディングシューによって熱ロールに向けて負荷される。ベルトカレンダーは、固い表面若しくは軟らかい表面ロールであってよい、熱ロール、ベルトループ及びバックアップロールによって形成される。ベルトは、バックアップロール及びガイド／テンションロール上を走行する。この種のベルトカレンダーでは、拡張ニップは、ベルト及びホット熱ロールの間に形成され、これに関して、例えば、金属ベルトが使用されてよい。かかるベルトカレンダーの１つは、米国特許第５，４８３，８７３号に開示される。プリカレンダーとしては、双方のカレンダー処理バックアップ表面が加熱可能である場合は１つのニップのカレンダーを使用することも可能である。フィンランド特許出願９７１３４２号は、ウェブが、ロールまわりを走行する金属ベルト間の２つの弾性表面ロール間のニップ内を走行する１つのカレンダーアプリケーションを開示する。双方の金属メタルが加熱される場合、１ニップ型カレンダーが提供され、ウェブの双方の表面が、加熱カレンダーバックアップロール表面の処理を受けることができる。しかし、プリカレンダーは、効果的には、ウェブの両面が熱ロールの処理を受けることができる２ニップ型若しくはマルチニップ型カレンダーである。プリカレンダーに適した１つの効果的なカレンダーは、商標名ＯｐｔｉＳｏｆｔ^ＴＭの下で販売されるソフトカレンダーであり、このソフトカレンダーでは、ニップが、弾性カバーを備えるロールとハード表面熱ロールとの間に形成される。一のＯｐｔｉＳｏｆｔ^ＴＭのアプリケーションは、フィンランド特許出願９９２２１４号に開示される。プリカレンダーに適したその他の効果的なカレンダーは、商標名ＯｐｔｉＤｗｅｌｌ^ＴＭの下で販売されるシューカレンダーであり、その１つのアプリケーションは、米国特許第６，１５８，３３３号に開示される。
【００３３】
プリカレンダーには、ウェブのコーティングが後続し、これにより、原紙の表面構造が平滑化される。コーティングは、フィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法を適用することによって実行できる。非接触コーティング法は、とりわけ、吹き付けコーティング法、カーテンコーティング法及びドライコーティング法を含む。フィンランド特許第９７２４７号は、商標名ＯｐｔｉＳｐｒａｙ^ＴＭの下で販売される吹き付けコーティング法を開示する。フィンランド特許出願９９１８６３号は、カーテンコーティング法を開示する。コーティング層が実質的に同等に厚くなることはこれらのコーティング法に共通である。コーティング層は、原紙の表面プロファイルに一致し、その結果、不均一なウェブ表面は、不均一なコーティング表面を引き起こす。コーティングは、効果的には、コンパクトなコーティング部で実行され、そこで、ウェブの双方の表面が同時にコーティングされてよい。フィルムコーティング法は、かかるコーティングに非常に適している。プリカレンダー処理によって達成されるウェブの閉じた円滑な表面は、コーティングに対して良好な条件を提供する。これに関して、プロファイル測定に基づいて自動的に制御されることができるプロファリングコーティング装置を使用することが好ましい。これは、コーティングされたウェブに対して良好な横断方向プロファイル、及び、コーティングされた紙に対して均一な品質を保証する。アプリケータ装置として、商標名ＯｐｔｉＳｉｚｅｒ^ＴＭの下で販売される両面フィルムコーティング装置を使用することが可能であり、この場合、ウェブの双方の表面が、スターチ若しくは顔料懸濁により同時に処理できる。必要な時、非常に軽いコーティングが、この種のアプリケータ装置によって実行でき、これに関して、コーティングの基本重量は、約２ｇ／ｍ^２／ｐａｇｅである。この種のアプリケータ装置の１つは、フィンランド特許第８１７３４号に開示される。
【００３４】
コーティング部には、非接触乾燥を適用するドライヤ部位で開始するアフタードライヤ部が後続する。非接触乾燥は、短いシリンダ集合により後続され、これにより、ウェブの走行の安定化、ウェブのドロー及び張力が、乾燥が続く際に同時に主に影響される。シリンダ集合は、効果的には、シングルワイヤドローを適用する。非接触乾燥に関して、商標名ＴｕｒｎＤｒｙ^ＴＭの下で販売される乾燥を適用することが可能であり、この場合、紙ウェブは、同装置によって、例えば、回転装置及び気流ウェブドライヤとの組み合わせによって、非接触の態様で、乾燥させられ、支持され、回転される。これは、早いグレード変更を可能とし、同時に、ウェブの安定な走行性が確保される。かかる乾燥法の１つが、フィンランド特許第９８９４４号に開示される。
【００３５】
その後、オンライン型の最終カレンダー処理があり、その目的は、主に、コーティングされたウェブの光沢を改善することである、というのは、ウェブの必要とされる円滑度は、プリカレンダーで既に達成されているからである。ウェブの粗さに関する２面性は、プリカレンダーで補正されており、最終カレンダーで大きな補正を行う必要はもはやない。この結果、最終のカレンダー処理が軽いものとすることができる。最終カレンダー処理は、ソフトカレンダー若しくはマルチニップカレンダーによって実行することができる。ソフトカレンダーとしては、弾性カバーを備えたロールとハード表面熱ロールとの間に形成されるニップを有する商標名ＯｐｔｉＳｏｆｔ^ＴＭの下で販売されるソフトカレンダーを使用することが可能である。一のＯｐｔｉＳｏｆｔ^ＴＭのカレンダーアプリケーションは、フィンランド特許出願９９２２１４号に開示される。フィンランド特許第９６３３４号に開示され商標名ＯｐｔｉＬｏａｄ^ＴＭの下で販売されるカレンダーは、マルチニップカレンダーとして使用でき、当該カレンダー内のロールスタックのロールは、各ニップにおいて同一の線形荷重が存在すように緩和される。マルチニップカレンダーとは、２つのニップがロール間に形成されるように相互に接触する少なくとも３つのロールを含むカレンダーをここでは意味する。マルチニップカレンダーのロールスタックは、鉛直面内に配置されてよく、若しくは、ロールスタックは、鉛直面にある角度をなしてもよい。マルチニップカレンダーは、同一若しくは異なるフレーム上に搭載される幾つかの別個のロールスタックからなることができ、各ロールスタックが、自身でマルチニップカレンダーを形成するようにする。２−４ニップを有するソフトカレンダー及び４−７ニップを有するマルチニップカレンダーは、本発明による構成における最終製品で必要とされる光沢及び円滑度を提供する。これに関して、ソフトカレンダーでの熱ロールの表面温度は、少なくとも１５０℃であり、線形荷重は、５０−５００ｋＮ／ｍの範囲内であり、マルチニップカレンダーでの熱ロールの表面温度は、少なくとも１２０℃であり、線形荷重は、１５０−６００ｋＮ／ｍの範囲内である。最終カレンダー処理前のウェブの水分は、５−１１％の範囲内に調整され、効果的には、５−９％の範囲内に調整される。
【００３６】
ペーパーマシンは、フィンランド特許第９１３８３号に開示され商標名ＯｐｔｉＲｅｅｌ^ＴＭの下で販売されるリールアップのような、リールアップで終了する。この種のリールアップは、底部破れ量を最小化することを可能とし、高品質なリールを可能とし、リールの更なる処理が問題なく生ずる。
【００３７】
適切な自動化及び測定装置は、例えば、ウェブの長手方向及び横断方向のプロファイルを決定及び補正するため、若しくは、速やかなグレード変更をなすため、本発明による一回コーティングＬＷＣ印刷紙を製造するペーパーマシン及び方法と組み合わせられる。例えば、幾つかのセンサ及びスキャナを有するクロスビームが、測定装置として使用され、同時に、例えば走査装置によって、マシーン方向の変動を測定することも可能である。
【００３８】
要約すると、一回コーティングされる高品質のＬＷＣ印刷紙が、本発明によるペーパーマシンによって効率的に製造されることができる、といえる。
【００３９】
プロファイリング装置を使用することによって、ウェブに見出されるプロファイル変動が、製造ラインの異なる部分で修正できる。基本重量は、ヘッドボックスの濃度を調整することによってプロファイルされることができる。プレス部では、蒸気ボックスが、固形分を増加及びプロファイルするために使用できる。ブロー乾燥は、乾燥をプロファイルすることを可能とし、ドライヤ部では、固形分をプロファイルするために水分付与装置を使用することもできる。表面サイズ／コーティング量は、ＯｐｔｉＳｉｚｅｒ^ＴＭタイプのコータによってプロファイルできる。
【００４０】
本発明に関連して、紙ウェブのカールの制御に適した構成を使用することも可能であり、これらの構成は、フィンランド特許出願第９０６２１６号、第９５０４３４号、第９６４８３０号及び第９７２０８０号に開示される。
【００４１】
次に、本発明は、限定することを意図していない添付図面を参照して本発明の詳細に関して説明される。
【００４２】
図１乃至図５に示すペーパーマシン（抄紙機）は、ウェブＷの走行方向で、ヘッドボックス１００、ギャップフォーマ２００、プレス部３００、プリドライヤ部４００、プリカレンダー５００、コーティング部６００、アフタードライヤ部７００、最終カレンダー８００、及び、リールアップ９００を含む。
【００４３】
図１は、ペーパーマシンの上流端、即ち、ヘッドボックス１００、ギャップフォーマ２００及びプレス部３００を示す。ヘッドボックス１００は、効果的には、希釈ヘッドボックスであり、繊維及び／又は填料及び／又はファイン（微細繊維）及び／又は添加剤の層を含んでよい。ギャップフォーマ２００は、第１ワイヤループ２０１及び第２ワイヤループ２０２を含み、そのループ間に略鉛直な形成領域が形成される。スタックは、形成吸引ロール２０３とブレストロール２０４の間で第１ワイヤループ２０１及び第２ワイヤループ２０２により形成されるギャップ内にヘッドボックス１００から供給される。形成領域では、第１脱水ユニット２０６が、第１ワイヤループ２０１内に配置され、ローディング脱水部材を含む第２脱水ユニット２０７が、第２ワイヤループ２０２内に配置される。水は、ウェブから取り除かれ、ウェブの形成は、脱水ユニット２０６，２０７によって改善される。形成領域の最終段には、形成ウェブＷの走行方向は、第２ワイヤループ２０２内に配置された吸引ロール２０５の負圧によって変えられ、その負圧の吸引によって、ウェブＷは、第１ワイヤ２０１から離れ、第２ワイヤ２０２に付着させられる。その後、ウェブＷは、第２ワイヤ２０２からピックアップ吸引ロール３０３によって離され、第１プレスフェルト３０１、即ちピックアップフェルトの支持でプレス部３００まで移送される。
【００４４】
プレス部３００では、ウェブＷは、第１上側プレスフェルト３０１と第２下側プレスフェルト３０２との間に通され、ウェブＷは、第１プレスニップＮＰ１まで走行する。第１プレスニップＮＰ１は、負荷シュー及びベルトシェルを備える下側のシューロール３０６と上側の凹表面カウンタロール３０５とによって形成される拡張ニップである。第１プレスニップＮＰ１の後、ウェブＷは、第２プレスフェルトループ３０２内に位置する第１移送吸引ロール３０４の負圧によって第１プレスフェルト３０１から第１移り渡り点Ｓ１で分離され、第２プレスフェルト３０２に付着させられる。その後、ウェブＷは、第２プレスフェルト３０２の支持で第２移り渡り点Ｓ２まで通され、そこで、ウェブは、第３プレスフェルトループ３１１内に位置する第２移送吸引ロール３１３の負圧によって第２プレスフェルト３０２から分離され、第３プレスフェルト３１１に付着させられる。その後、ウェブは、第３プレスフェルト３１１の支持で第２プレスニップＮＰ２まで通される。ウェブＷは、第３プレスフェルト３１１と第４プレスフェルト３１２との間で第２プレスニップＮＰ２内を走行する。第２プレスニップＮＰ２は、負荷シュー及びベルトシェルを備える上側のシューロール３１６と下側の凹表面カウンタロール３０５とによって形成される拡張ニップである。第２プレスニップＮＰ２の後、ウェブＷは、第３プレスフェルト３１１から分離し、第４プレスフェルト３１２の支持上で第３移り渡り点Ｓ３まで移送され、そこで、ウェブＷは、プリドライヤ部４００内の第１ドライヤ集合Ｒ１の乾燥ワイヤループ４１９内に位置する第４移送吸着ロール４１０の負圧によって第４プレスフェルト３１２から分離される。その後、ウェブＷは、当該乾燥ワイヤ４１９の支持上でプリドライヤ部４００に移送されていく。
【００４５】
ここで、第２プレスニップＮＰ２のプレスフェルト３１１，３１２の一方が、略水を受けない移送ベルトに置換されても良い。移送ベルトによって、第２プレスニップＮＰ２後に、プリドライヤ部４００までウェブＷを乗せて通す移送ベルトにウェブＷが追従することが保証できる。
【００４６】
図２は、シングルワイヤドローを適用する最初の３つのドライヤ集合Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を図示するプリドライヤ部４００の上流端を示す。第１集合Ｒ１は、下向きに開のドライヤ集合Ｒ１であり、加熱乾燥シリンダ４１１，４１３，４１３は、上であり、逆吸引ロール４１４，４１５は下である。
【００４７】
ウェブＷは、乾燥ワイヤループ４１９内に配置される吸引ボックス４１６の負圧によって補助されつつ、第１ドライヤ集合Ｒ１の乾燥ワイヤ４１９の支持上でプリドライヤ部４００まで至る。その後、ウェブＷは、乾燥シリンダ４１１，４１２，４１３及び逆吸引ロール４１４，４１５の間の蛇行経路に沿って走行する。第１逆吸引ロール４１４の上には、走行性部材４１７があり、走行性部材４１７は、第１逆吸引ロール４１４と上側の乾燥シリンダ４１１，４１２の間の部位におけるウェブＷの走行を保証する。
【００４８】
第１ドライヤ集合Ｒ１の最後の乾燥シリンダ４１３からは、ウェブＷは、乾燥シリンダ４１３と第２ドライヤ集合Ｒ２の乾燥ワイヤ４２９との間のニップに通され、第２ドライヤ集合Ｒ２の乾燥ワイヤ４２９上に移り、第２ドライヤ集合Ｒ２の第１逆吸引ロール４２４に至る。第１逆吸引ロール４２４からは、ウェブＷは、第２ドライヤ集合Ｒ２の第１乾燥シリンダ４２１に、そこから更に、好ましくは４ｍ以上の直径を持ち、ペーパーマシンホールの床高さ未満に位置する大径のインピンジメント（吹き付け乾燥式）及び／又はスルー乾燥シリンダ４２０に通される。インピンジメント乾燥シリンダ４２０のインピンジメントユニットは、参照符合４２０ａ，４２０ｂによって指示される。インピンジメント乾燥シリンダ４２０からは、ウェブＷは、第２ドライヤ集合Ｒ２の第２乾燥シリンダ４２２に通され、そこから更に、蛇行の態様で、第２ドライヤ集合Ｒ２の第２逆吸引ロール４２５を越えて、第２ドライヤ集合Ｒ２の最後の乾燥シリンダ４２３に至る。走行性部材４２６，４２７が、第２ドライヤ集合Ｒ２の逆吸引ロール４２４、４２５上に配置される。ペーパーマシンホールの床高さ未満に位置するインピンジメント及び／又はスルー乾燥シリンダ４２０は、ウェブのマシーン方向の進行に対してウェブに対して長い乾燥距離を提供する。
【００４９】
第２ドライヤ集合Ｒ２の最後の乾燥シリンダ４２３からは、ウェブＷは、第３ドライヤ集合Ｒ３の乾燥シリンダ４２３及び乾燥ワイヤ４３９の間のニップに通され、第３ドライヤ集合Ｒ３の乾燥ワイヤ４３９上に移り、第３ドライヤ集合Ｒ３の第１逆吸引ロール４３４に至る。その後、ウェブＷは、第３ドライヤ集合Ｒ３の乾燥シリンダ４３１，４３２，４３３及び逆吸引ロール４３５，４３６の間の蛇行経路に沿って走行する。走行性部材４３７が、第３ドライヤ集合Ｒ３の第１逆吸引ロール４３４上に配置される。
【００５０】
図３は、後流側の４つのドライヤ集合Ｒ４−Ｒ７を図示するプリドライヤ部４００の後流端部を示す。第４及び第６ドライヤ集合Ｒ４、Ｒ６は、第２ドライヤ集合Ｒ２の構造に一致する。第５及び第７ドライヤ集合Ｒ５、Ｒ７は、第３ドライヤ集合Ｒ３の構造に一致する。プリドライヤ部４００は、従って、全体で７つのドライヤ集合Ｒ１−Ｒ７を含む。第２、第４及び第６ドライヤ集合Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６には、関連するインピンジメントユニット４２０ａ，４２０ｂ，４４０ａ，４４０ｂ，４６０ａ，４６０ｂを備える床高さ未満に位置するインピンジメントシリンダ４２０，４４０，４６０が設けられる。
【００５１】
ウェブＷの走行は、形成部２００の始まりからプリドライヤ部４００の終わりまで閉じられ且つ支持される。
【００５２】
図４は、プリカレンダー５００、コーティング部６００、及び、プリドライヤ部４００の後に位置するアフタードライヤ部７００を示す。
【００５３】
プリドライヤ部７００における最終、即ち第７ドライヤ集合Ｒ７の最後の乾燥シリンダ４７３からは、ウェブＷは、プリカレンダー５００まで第１測定装置４９０を介してオープンドローとして通される。ウェブＷの断面プロフィールは、第１測定装置４９０で測定され、そこで見出される変動がプリカレンダー処理で考慮されうるようにする。ウェブＷの断面プロフィールの変動は、プロファイルされたプリカレンダー処理を実行することによって均等化されることが要求される。
【００５４】
プリカレンダー５００は、ソフトカレンダー、シューカレンダー若しくはベルトカレンダーであってよい。ソフトカレンダーのニップは、堅い表面を持つ熱ロールと弾性表面を持つバックアップロールとの間に形成される。シューカレンダーのニップは、堅い表面を持つ熱ロールとバックアップロールとして機能するシューロールとの間に形成される。ベルトカレンダーのニップは、堅い表面を持つ熱ロールと弾性表面を持つバックアップロールまわりを走行する金属製ベルトの間に、若しくは、弾性表面及びロール周りを走行する金属ベルトを有する２つのロール間に形成されてよい。図では、プリカレンダー５００は、２つのニップＮＥ１，ＮＥ２シューカレンダーであり、第１カレンダー処理ニップＮＥ１は、下側の第１シューロール５１０と上側の堅い表面の第１熱ロール５１１との間に形成される。第２カレンダー処理ニップＮＥ２は、上側の第２シューロール５２０と下側の堅い表面の第２熱ロール５２１との間に形成される。従って、ウェブＷの上側表面は、第１プリカレンダー処理ニップＮＥ１で第１熱ロール５１１のシェルの外面に対向し、ウェブＷの下側表面は、第２プリカレンダー処理ニップＮＥ２で第２熱ロール５２１のシェルの外面に対向する。
【００５５】
プリカレンダー５００に関して、第１プリカレンダー処理ニップＮＥ１の熱ロール５１１側で第１プリカレンダー処理ニップＮＥ１より前に位置するウェブＷの第１水分付与装置５１２と、第２プリカレンダー処理ニップＮＥ２の熱ロール５２１側で第１プリカレンダー処理ニップＮＥ１と第２プリカレンダー処理ニップＮＥ２の間に位置するウェブＷの第２水分付与装置５２２とが示されている。必要な時は、ウェブＷの含水率は、各プリカレンダー処理ニップＮＥ１，ＮＥ２に対して個々で適切となるように第１水分付与装置５１２，５２２によって調整できる。第１水分付与装置５１２，５２２として、それ自体知られているスチーム湿気付与装置及び水湿気付与装置を使用することが可能である。第１水分付与装置５１２は、ウェブＷがプリドライヤ部４００で過剰に乾燥させられた場合にのみ必要であり、これに関して、ウェブＷの含水率は、プリカレンダー処理前に上昇されなければならない。これは、当然に、望ましくないが、ウェブＷは、プリカレンダー処理に対して適切な正確な固形分までプリドライヤ部４００で既に乾燥されるべきである。第２プリカレンダー処理ニップＮＥ２のカレンダー処理作用を強化する必要が無い場合、第２水分付与装置５２２は省略されて良い。水分付与は、また、水分付与装置５１２，５１２ａが、プリカレンダー５００の第１プリカレンダー処理ニップＮＥ１の前段でウェブＷの両側に配置されるように、及び／又は、水分付与装置５２２，５２２ａが、プリカレンダー５００の第２プリカレンダー処理ニップＮＥ２の前段でウェブＷの両側に配置されるように、構成されて良い。
【００５６】
水分付与装置５１２，５１２ａは、ニップ前の水の作用時間が０．００５−０．５ｓの範囲内となるように、プリカレンダーから適切な距離だけ前に配置されて良い。作用の適切に選択された時間の目的は、ウェブの中間部を略湿っていない状態に留めつつウェブの両面を湿らせることである。ウェブがニップ間の短い距離だけ走行する、２つのニップを持つカレンダーでは、ウェブは、必要な時、水分付与が十分に長い時間の作用を有するようにするため、ニップ間の追加のループに案内されてもよい。その他の可能性は、湿気付与をプリカレンダーの第１ニップの前でのみ実行することである。湿気付与では、所望の含水率を達成すべく、水がウェブに片側で１−４ｇ／ｍ^２の範囲内の量で付与される。ウェブの初期の含水率、プリカレンダーの熱ロールの温度及びプリカレンダーの線形荷重は、湿気付与に対する必要性を決する。
【００５７】
プリカレンダー５００の後、ウェブＷは、コーティング部６００まで第２測定装置５９０を介して通される。コーティング部６００は、ロールアプリケーション６１１，６１２を適用し、フィルム転写に基づくコーティング部６００であり、ウェブＷの両面が同時に表面サイズ／着色される。この種のコーティング部は、非常に効率的であり、それは、マシーン方向で比較的短くなる。第２測定装置５９０は、ウェブＷの断面プロフィールを測定し、見出される変動がプリカレンダー処理で考慮されうるようにする。ウェブＷの断面プロフィールの変動は、プロファイルされたコーティングを実行することによって均等化されることが要求される。
【００５８】
コーティング部６００の後、ウェブＷは、アフタードライヤ部７００に通される。アフタードライヤ部７００は、主に、非接触乾燥を適用する部位７１０、及び、シングルワイヤドローを適用する短いシリンダ集合７２０から形成される。非接触乾燥を適用する部位７１０は、気流ウェブドライヤ７１１、ウェブＷ用の非接触回転装置７１２、及び、赤外線乾燥ユニット７１３を含む。シリンダ集合７２０は、乾燥ワイヤ７２９、加熱乾燥シリンダ７２１，７２２、及び、それらの間の逆吸引ロール７２３を含む。非接触乾燥を適用する部位７１０とシリンダ集合７２０との間で、ウェブＷは、第３測定装置７９０に通される。第３測定装置７９０は、ウェブＷのプロフィールを測定し、見出される変動が最終カレンダー処理で考慮されうるようにする。ウェブＷの断面プロフィールの変動は、プロファイルされた最終カレンダー処理を実行することによって均等化されることが要求される。
【００５９】
図５は、最終カレンダー８００及びリールアップ９００を示す。アフタードライヤ部７００の乾燥シリンダ集合７２０の最後の乾燥シリンダ７２２から、ウェブＷは、２つのニップを持つソフトカレンダーにより形成される最終カレンダー８００に通される。第１カレンダー処理ニップＮ１は、弾性表面を持つ下側のロール８１０と固い表面を持つ上側の熱ロール８１１との間に形成され、第２カレンダー処理ニップＮ２は、弾性表面を持つ上側のロール８２０と固い表面を持つ下側の熱ロール８２１との間に形成される。最終カレンダー８００として、４つのニップを持つソフトカレンダー若しくは４−７つのニップを持つマルチニップカレンダーを使用することも可能である。最終カレンダー８００では、ウェブＷの表面の光沢が主に増大される。最終カレンダー８００の最後のカレンダーニップＮ２から、ウェブＷは、リールアップ９００に通され、機械リール９１０がウェブから作成される。
【００６０】
図６は、嵩に対する原紙のＰＰＳ−ｓ１０平滑度（粗さ）を示す図である。黒の四角は、カレンダー処理されていない原紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、６．２−７．１μｍの範囲内であり、嵩は、１．９５−２．２１ｃｍ^３／ｇの範囲内である。中抜きのダイヤは、先行技術による１つのニップの機械カレンダーによってプリカレンダー処理された原紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、４．０−５．６μｍの範囲内であり、嵩は、１．７−１．９ｃｍ^３／ｇの範囲内である。黒の丸は、２つのニップのソフトカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受けた原紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、２．２−３．４μｍの範囲内であり、嵩は、１．２２−１．５２ｃｍ^３／ｇの範囲内である。黒の三角形は、４つのニップのソフトカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受けた原紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、２．１−２．８μｍの範囲内であり、嵩は、１．２２−１．３２ｃｍ^３／ｇの範囲内である。中抜きの四角は、２つのニップのシューカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受けた原紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、２．６−３．０μｍの範囲内であり、嵩は、１．４５−１．５８ｃｍ^３／ｇの範囲内である。図は、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度が３．５μｍ未満の値は、強化型プリカレンダー処理を受けた原紙により達成できるが、従来のプリカレンダー処理と比較して嵩が失われることを示す。
【００６１】
図７は、嵩に対する原紙のＣｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度を示す図である。黒の四角は、カレンダー処理されていない原紙から測定された値を示し、Ｃｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度は、１６−２８ｇ／ｍ^２の範囲内であり、嵩は、１．９５−２．２１ｃｍ^３／ｇの範囲内である。中抜きのダイヤは、先行技術による１つのニップの機械カレンダーによってプリカレンダー処理された原紙から測定された値を示し、Ｃｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度は、１３−２６ｇ／ｍ^２の範囲内であり、嵩は、１．７−１．９ｃｍ^３／ｇの範囲内である。黒の丸は、２つのニップのソフトカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受けた原紙から測定された値を示し、Ｃｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度は、６．５−１４．５ｇ／ｍ^２の範囲内であり、嵩は、１．２２−１．４８ｃｍ^３／ｇの範囲内である。黒の三角形は、４つのニップのソフトカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受けた原紙から測定された値を示し、Ｃｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度は、８−１３．５ｇ／ｍ^２の範囲内であり、嵩は、１．２２−１．３２ｃｍ^３／ｇの範囲内である。中抜きの四角は、２つのニップのシューカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受けた原紙から測定された値を示し、Ｃｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度は、１２−１５ｇ／ｍ^２の範囲内であり、嵩は、１．４５−１．５９ｃｍ^３／ｇの範囲内である。図は、Ｃｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度が１５ｇ／ｍ^２未満の値は、強化型プリカレンダー処理を受けた原紙により達成できるが、従来のプリカレンダー処理と比較して嵩が失われることを示す。
【００６２】
図６及び図７からわかるように、十分低いＰＰＳ−ｓ１０平滑度及び十分低いＣｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度が、強化型プリカレンダー処理を受けた原紙により達成され、原紙が、ＬＷＣＲ紙の製造のためにフィルムコーティング法若しくは非接触コーティング法によって塗工されうるようにする。従来的なプリカレンダー処理による原紙のＰＰＳ−ｓ１０平滑度及びＣｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度は、ＬＷＣＲ紙の品質要求を満たす紙が製造されうるように、ブレードコーティング法を必要とする。
【００６３】
図８は、ＬＷＣ紙の嵩に対する一回コーティング印刷紙のＰＰＳ−ｓ１０平滑度を示す図である。原紙は、先行技術による１つのニップの機械カレンダーでのプリカレンダー処理によって製造されており、熱ロール温度は６０−１００℃、線形荷重は１０−６０ｋＮ／ｍであった。黒のダイヤは、フィルムコーティング法若しくは非接触法によってコーティングされたＬＷＣＯ紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、１．１２−１．７μｍの範囲内であり、嵩は、０．８１５−０．９３ｃｍ^３／ｇの範囲内である。中抜きの丸は、ブレードコーティング法によってコーティングされたＬＷＣＯ紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、０．９−１．５７μｍの範囲内であり、嵩は、０．８１−１．０ｃｍ^３／ｇの範囲内である。中抜きの三角は、ブレードコーティング法によってコーティングされたＬＷＣＲ紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、０．６−０．９２μｍの範囲内であり、嵩は、０．７７−０．９２ｃｍ^３／ｇの範囲内である。
【００６４】
図９は、フィルムコーティング法によって一回コーティングされたＬＷＣＯ印刷紙の嵩に対する平滑度を示す。中抜きのダイヤは、従来技術による１つのニップの機械カレンダーによってプリカレンダー処理され、一回フィルムコーティングされた印刷紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、１．７−１．７５μｍの範囲内であり、嵩は、約０．９４ｃｍ^３／ｇである。黒の丸は、２つのニップのソフトカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受け、一回フィルムコーティングされた印刷紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、１．２１−１．３９μｍの範囲内であり、嵩は、０．９−０．９５ｃｍ^３／ｇの範囲内である。この結果から、本発明により製造されたＬＷＣＯ印刷紙は、従来のプリカレンダー処理によって製造されたＬＷＣＯ印刷紙に比して、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度がより小さく、嵩が略同一であることがわかる。
【００６５】
図１０は、フィルムコーティング法によって一回コーティングされたＬＷＣＲ印刷紙の嵩に対する平滑度を示す。中抜きのダイヤは、従来技術による１つのニップの機械カレンダーによってプリカレンダー処理され、ブレードコーティング法により一回フィルムコーティングされたＬＷＣＲ印刷紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、１．１５−１．３０μｍの範囲内であり、嵩は、０．９３−１．０２ｃｍ^３／ｇの範囲内である。黒の丸は、２つのニップのソフトカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受け、一回フィルムコーティングされたＬＷＣＲ印刷紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、０．８５−１．１５μｍの範囲内であり、嵩は、０．８７５−１．０２ｃｍ^３／ｇの範囲内である。黒の三角は、４つのニップのソフトカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受け、一回フィルムコーティングされたＬＷＣＲ印刷紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、０．９７−１．２９μｍの範囲内であり、嵩は、０．９２−１．００ｃｍ^３／ｇの範囲内である。中抜きの四角は、２つのニップのシューカレンダーで強化型プリカレンダー処理を受け、一回フィルムコーティングされたＬＷＣＲ印刷紙から測定された値を示し、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度は、１．１−１．２１μｍの範囲内であり、嵩は、０．９２−０．９７ｃｍ^３／ｇの範囲内である。この結果から、本発明により製造されたＬＷＣＲ印刷紙は、従来のプリカレンダー処理によって製造されたＬＷＣＲ印刷紙に対して、ＰＰＳ−ｓ１０平滑度及び嵩が略同一レベルであることがわかる。
【００６６】
図６乃至図１０に示す本発明による結果は、少なくとも約７０％の機械パルプを含む原紙によって得られている。パルプには、０−４０％の再利用繊維も使用され、この再利用繊維に含まれる機械的繊維は、上述の機械パルプの比率に含まれている。化学的パルプの比率は、再利用繊維内に含まれる化学的繊維を含めて、０−３０％であった。先行技術によるプリカレンダー処理は、１つのニップの機械カレンダーで実行され、熱ロールの温度は、６０−１００℃の範囲内であり、線形荷重は、１０−６０ｋＮ／ｍの範囲内であった。強化型プリカレンダー処理では、２−４つのニップを持つソフトカレンダー及び２つのニップを持つシューカレンダーが使用された。プリカレンダーの熱ロールの温度は、２００−３００℃の範囲内であり、線形荷重は、５０−５００ｋＮ／ｍの範囲内であった。プリカレンダー前の原紙の含水率は、５−２０％であり、使用された走行速度は、１５００−２２００ｍ／ｍｉｎの範囲内であった。最終カレンダーとして、熱ロールの温度は２００℃である、２−４つのニップを持つソフトカレンダー、及び、熱ロールの温度は１５０℃である、５−７つのニップを持つマルチニップカレンダーが使用された。
【００６７】
異なるプリカレンダー構成によって得られる結果は、必ずしも直接的に比較可能でない。最も多くの試行は２つのニップのソフトカレンダーで実行され、この際、最終製品に影響を与えるプリカレンダー処理及び／又は最終カレンダー処理パラメータを良好に最適化することが可能であった。
【００６８】
請求の範囲が示され、本発明の詳細は、請求項によって規定される発明的アイデアの範囲内で変化されてよく、例に過ぎない上述の開示内容から異なってよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明によるペーパーマシンの形成部及びプレス部を示す図である。
【図２】プリドライヤ部の上流端を示す図である。
【図３】プリドライヤ部の下流端を示す図である。
【図４】プリカレンダー、コーティング部及びアフタードライヤ部を示す図である。
【図５】最終カレンダー及びリールアップを示す図である。
【図６】カレンダー処理されていない原紙、従来的にプリカレンダー処理された原紙、及び、強化型プリカレンダー処理された原紙のＰＰＳ−ｓ１０平滑度を嵩に対して示す図である。
【図７】カレンダー処理されていない原紙、従来的にプリカレンダー処理された原紙、及び、強化型プリカレンダー処理された原紙のＣｏｂｂ−Ｕｎｇｅｒ油吸収度を嵩に対して示す図である。
【図８】先行技術によりプリカレンダー処理され、ブレードコーティング法及びフィルムコーティング法によりコーティングされたＬＷＣＯ印刷紙、及び、ブレードコーティング法によりコーティングされたＬＷＣＲ印刷紙についての、コーティング紙のＰＰＳ−ｓ１０平滑度を嵩に対して示す図である。
【図９】先行技術によりプリカレンダー処理され一回コーティングされたＬＷＣＯ印刷紙の粗さ、及び、強化型プリカレンダー処理を受け一回コーティングされたＬＷＣＯ印刷紙の粗さを嵩を関数として示す図である。
【図１０】先行技術によりプリカレンダー処理され一回コーティングされたＬＷＣＲ印刷紙の粗さ、及び、強化型プリカレンダー処理を受け一回コーティングされたＬＷＣＲ印刷紙の粗さを嵩を関数として示す図である。[0001]
The invention relates to a method for producing a once-coated LWC printing paper according to the preamble of claim 1.
[0002]
The invention also relates to an apparatus for producing a once-coated LWC printing paper according to the preamble of claim 22.
[0003]
Furthermore, the invention relates to a base paper according to the preamble of claim 43.
[0004]
Finnish patent application 991096 discloses a method and a paper machine line, especially for the production of fine paper. Fine paper means uncoated or coated fine paper. The basis weight of uncoated (uncoated) fine paper is typically 40-230 g / m ² And the basis weight of the coated fine paper is 60-250 g / m ² Is within the range. The proportion of mechanical pulp in fine paper is substantially less than 10%, and fillers are added to the stock in amounts of about 15-30%. Recycled fibers can also be used in the pulp. The paper machine line includes short circulation, headbox, gap former, press sections including at least one extended nip press, stock sections are minimized, drying sections based at least in part on impingement drying, pre-calendering (pre-gloss) Device), double-sided pre-coater and subsequent drying section, online-type coating section (s) and after-dryer section mainly based on non-contact drying after online-type coating section, linear load can be adjusted separately in each nip Includes online calendar and reel up. Relatively low linear loads, such as less than 80 kN / m, are used in precoaters. The pre-coating is realized by a film transport coating device sold under the trade name SymSizer or OptiSizer. The role of the pre-coating is to make the holes in the surface structure of the base paper smaller in a suitable manner, so that the actual surface coating remains on the surface and is not absorbed into the structure of the paper. In the coating, it is possible to use a suitable surface coating, such as a blade coater, a jet or spray type coating device, effectively a coating device sold under the name OptiCoat Jet. The paper machine in question here is therefore a paper machine in which the coating is performed twice.
[0005]
Finnish patent 104100 discloses an integrated paper machine. The paper machine includes a multi-layer head box, a gap former having at least one pre-press, a press part having at least one extended nip press, a pre-dryer part for drying the web by a high-performance drying unit, and a single wire drawer in the running direction of the web. A dryer section including at least one dryer set to be applied, and a surface treatment device for the web. The paper machine has a draw closed at least to the end of the dryer section. The surface treatment device may be formed from a pre-calender provided between the drying cylinder and the roll.
[0006]
Finnish patent application 981331 discloses a method and a paper machine for the production of paper. The method and the paper machine are most suitable for producing glossy perforated paper for color powder printing. The paper machine includes a head box, a wire section, a press section, a dryer section, a coating section, an after-dryer section, a calendar, and a reel-up. The headbox and wire section are calendering devices in which the paper is provided with the desired multi-layer configuration in the z-direction and the calender maintains or at least substantially maintains the porosity of the paper web present prior to calendering. Designed as is.
[0007]
In this patent application, the LWC (Light Weight Coated) coated once has a basis weight of 35-70 g / m. ² And the basis weight of the coating is 2-12 g / m on one side ² Means printing paper that is within the range. Each side of the base paper is coated once. In prior art arrangements intended for the production of this type of printing paper, the base paper undergoes a light pre-calendering process after the dryer section and before coating. Prior art pre-calendering is performed by a one-nip mechanical calender, with hot roll temperatures in the range of 60-100 ° C and linear loads in the range of 10-80 kN / m. The pre-calendering in the prior art is performed with a low linear load so that the pre-calendering does not lose too much bulk. This type of prior art light pre-calendering has a PPS-s10 smoothness in the range of 4-5.7 μm, 13-26 g / m 2. ² -Cobb-Unger oil absorbency in the range of 1.7-1.9 cm ³ / G of base paper.
[0008]
From this type of prior art base paper, it is possible to produce Light Weight Coated Offset (LWCO), that is, to produce offset printing paper that is lightly coated using a film coating method or a non-contact coating method. . On the other hand, it is not possible to produce LWCR (Light Weight Coated Rotogravure) from this type of prior art base paper, that is, to produce lightly coated gravure paper using a film coating method or a non-contact coating method. It is. This is because the film coating method, like the non-contact coating method, does not cover the non-uniform surface structure of a single coated base paper, and this non-uniform surface structure of the base paper is visible in the coated paper surface structure. Due to the fact that Therefore, LWCR printing papers made from prior art base papers must be made by a blade coating method, whereby the non-uniform surface structure of the base paper is covered with a coating, and the finished coated paper is made of LWCR Obtain the required surface properties for printing paper. The blade coating method requires that the base paper contains at least 40-50% chemical pulp and that there is little recycled fiber in the base paper. The above amount of chemical pulp imparts the strength required in blade coating to the base paper. The blade coating method limits the speed of the paper machine for online type coating to about 1800 m / min.
[0009]
The film coating method is approximately 5% more efficient than the blade coating method, and because the film coating method does not limit the machine speed in online type coating, the blade coating method can be used for LWCR printing paper. It is also desirable to substitute the film coating method or other non-contact coating method in the production of the film. In order for the LWCR printed paper to be able to be produced by a film coating method or a non-contact coating method, the base paper has a PPS-s10 smoothness of less than 3.5 μm and a Cobb-Unger oil absorption of 15 g / m 2. ² Would be less than. Reducing roughness and oil absorbency requires more effective pre-calendering, resulting in a denser and less bulky base paper. It is believed that the loss of bulk of the base paper results in the loss of an equivalent amount of bulk in the final product to be coated; Is not possible by using.
[0010]
However, the present inventors have surprisingly found that loss of bulk with enhanced pre-calendering does not necessarily lead to a corresponding loss of bulk in the final product. With the method according to the invention, it is possible to produce a single-coated LWC printing paper having a bulk at least equal to that of the LWC printing paper produced according to the prior art.
[0011]
The method according to the invention is mainly characterized by the features of claim 1.
[0012]
The paper machine according to the invention is mainly characterized by the features of claim 22.
[0013]
The base paper according to the invention is mainly characterized by the features of claim 43.
[0014]
The arrangement according to the invention employs a film coating method or a non-contact coating method and an enhanced pre-calendering process. The enhanced pre-calendering process according to the present invention provides a base paper that makes it possible to produce LWCR printing paper using a film coating method or a non-contact coating method.
[0015]
The enhanced pre-calendering according to the invention is based, inter alia, on the known gradient calendering principle, in which the surface of the web is densified and the middle part of the web remains bulky. When a web having a suitable moisture content is brought into contact with a heated backup surface under pressure at the pre-calendering nip, the surface temperature of the web can rise above the glass transition temperature of the fibers. The intention is to bring the surface of the web to a state where the plastic deformation of the fibers is permanent. In this regard, the fibers on the surface of the web do not return to their original circular shape and position in a processing step following pre-calendering that increases the moisture content of the surface of the web. The relaxation of the fibers, i.e. the return to their original form, causes the web surface to undesirably become rough again.
[0016]
Due to the thermal action of the pre-calender heat roll, the surface of the web facing the heat roll is closed. The pre-calender also improves the smoothness of the web surface and causes other stock components or coarse fibers to adhere to the web surface. The pre-calender also allows for compensating for the two-sidedness associated with web smoothness and oil absorption. This can be done in a pre-calender with two nips by adjusting the moisture content of the web and / or adjusting the temperature of the hot roll. At each pre-calender nip, the calendering action is strongest on the web surface opposite the hot roll. In the first pre-calender nip, one surface of the web will face the hot roll, and in the second pre-calender nip, the other surface of the web will face the hot roll. Since the web dries in the first pre-calender nip, the calendering action of the second pre-calender nip is less than the first if the same temperature is used in the hot roll. The calendering action of the second pre-calender nip can be enhanced by wetting the web between the pre-calender nips. The calendering action of the second pre-calender nip can also be enhanced by using a higher temperature in the second pre-calender nip than in the first pre-calender nip. Of course, the magnitude of the linear load used in each pre-calender nip has an effect on the calendering efficiency of that nip.
[0017]
Although some of the bulk of the base paper is lost in the enhanced pre-calendering process according to the present invention, surprisingly, the bulk of the final product is at least as high as the bulk of LWC printed paper produced by the prior art blade coating process. Remains.
[0018]
One explanation for this phenomenon is that the final pre-calendering process can be lightened by the enhanced pre-calendering process. Thus, the bulk loss in the final calendering process is less than with prior art arrangements.
[0019]
Other explanations for this phenomenon will probably be found in the pulp used to make paper. The film coating method or the non-contact coating method used in the arrangement according to the invention makes it possible to reduce the proportion of chemical pulp to less than 30%. Film coating or non-contact coating does not require the same base paper strength as blade coating. The proportion of mechanical pulp can be increased to at least 70%. In addition, recycled fibers can be used in the pulp, in which regard the chemical fibers contained in the recycled fibers are included in the ratio of chemical pulp described above, and the mechanical fibers contained in the recycled fibers are: It is included in the ratio of the mechanical pulp described above. The ability of mechanical pulp fibers to recover to their original shape after compaction during calendering is significantly better than the ability of chemical pulp fibers, so that the surface of the web is densified, but a greater proportion of mechanical pulp fibers The pulp helps to maintain the bulk of the middle of the web.
[0020]
Increasing the proportion of mechanical pulp also improves web formation, i.e., reduces small variations in basis weight in the base paper. Mechanical pulp containing fibers that are shorter than chemical pulp produces less floc at the formation, which results in a more uniform web. This also results in the fact that the porosity of the surface layer of the web has already been reduced in the formation, so that the surface of the web is denser.
[0021]
Increasing the proportion of mechanical pulp also improves the light scattering coefficient of the base paper. This is because mechanical pulp has a light scattering coefficient of 60 and chemical pulp has a light scattering coefficient of 25. As a result, the opacity of the paper produced as the final product is improved.
[0022]
Reducing the proportion of chemical pulp also leads to cost savings, since chemical pulp is generally more expensive than mechanical pulp. The use of recycled fibers makes pulp cheaper than conventional pulp used in LWCR printing paper.
[0023]
A higher moisture content than the normal moisture content of the web when entering the pre-calender can be used in the pre-dryer section preceding the pre-calender. The web does not simply need to be dried too much in the pre-dryer section, which means that the energy requirements of the pre-dryer section are reduced. Pre-calendering also reduces the need for final calendaring. Final calendering can be performed with fewer nips or lower linear loads. The final calendering process is facilitated when the dihedral properties that can be found on the web in PPS-s10 smoothness and Cobb-Unger oil absorption are corrected by pre-calendering.
[0024]
With the method according to the invention, it is possible to produce both LWCO and LWCR printing papers. The greatest effect is achieved in the production of LWCR printing paper, since prior art blade coating methods can be replaced by more efficient and less expensive film coating methods or non-contact coating methods.
[0025]
Reference will now be made to components suitable for the paper machine according to the invention, with particular reference to known configurations and those disclosed in patent literature and other publications. With these references, the document is incorporated into the present application.
[0026]
The short circulation process configuration is available under the trade name OptiFeed ^TM And can be realized in a mode as disclosed in WO 99/64668. The mixing of the component stocks occurs immediately after the component stock distribution chamber in the closed mixing volume (the proportioning chest), after which the stock is passed through the headbox in the closed volume. By minimizing the volume of short circulation and the heavy use of automation, the time required for grade change can be reduced from one hour to several tens of seconds. From the point of view of the invention, it is possible to use a conventional stock supply arrangement based on distribution rooms, machine rooms and wire pits.
[0027]
Fillers, fines and additives may be provided in the stock only before or in the headbox. Here, it is possible to use short circulation and / or headboxes which allow layering of additives and / or fillers and / or fines. One such stock supply configuration is disclosed in EP 651092.
[0028]
It is possible to use a single or multi-layer headbox as the headbox. One of the multilayer headboxes is disclosed in PCT patent application FI97 / 00713 and is described in M.M. Odell: Multilayering, Method or Madness? , XI Valmet Paper Technology Days 1998. The web is provided with the desired layer structure by a multi-layer headbox by feeding the layers between the wires with stock. Single or multi-layer headboxes are available under the trade name OptiFlo ^TM May be a dilution headbox sold at In this headbox, the basic weight profile can be adjusted by adjusting the density, and adjusting the profile can affect the fiber direction. The dilution headbox allows to apply a homogeneous profile to the web in both machine and transverse directions.
[0029]
Effectively from the point of view of the invention, the forming part is based on a gap former, such as a roll gap former, a blade shoe gap former or a roll blade shoe gap former. The gap former preferably comprises a loading dewatering member. In a gap former, the slice jet generated by the headbox passes between two wires and most of the water is removed from the wires in two directions, thereby creating a symmetric web. U.S. Pat. No. 5,798,024 discloses one effective roll blade shoe gap former applied to the present invention. L. Verkasalo: Efficient forming at High Speeds, XI Valmet Paper Technology Days 1998 paper is by OptiFormer under the trade name OptiFormer. ^TM Discloses one effective gap former sold under The distribution of fibers and fillers in the thickness direction of the web can be controlled to some extent by the arrangement of the dewatering members and the negative pressure of the gap former. Fillers often accumulate on the surface of the web during the dewatering stage. Gap formers allow higher speeds than other types of formers and provide better formation for the web being formed. A dewatering blade adapted immediately after the forming roll reduces the layer thickness of the web before the loading blade. This has a positive effect on the formation of the web being formed. The formation of the web is effectively 3.0 g / m ² Is less than. The blades can be subjected to relatively high forces because the initial bond strength of the web being formed is less important when coated paper is manufactured. In this type of gap former, the surface of the web can be closed and the penetration of the coating agent into the web is reduced. The good formation, closed surface, good symmetry, uniform profile and sufficient smoothness provided by the gap former create good opportunities for further web processing.
[0030]
The press section must be closed and supported by a draw through the entire press section in order to operate at high speeds, typically greater than 1800 m / min. The solids content of the web is raised to a value of 45% or more in the press section, which is itself possible in the press section with both roll nips and expansion nips. High solids are required to minimize the tensile stresses directed at the web between the press and dryer sections. The web speed difference between the press section and the dryer section is effectively less than 2% because the porosity of the web is increased due to the larger difference in draw. Good bulk, high solids and as symmetrical web as possible are achieved using a press section with one or more double felt type expansion nip presses. WO 99/60202 discloses, in one embodiment, a press section with two separate double felt expansion nips. The press section is one of the embodiments that includes two separate expansion nips, both of which are double felt expansion nips, the trade name OptiPress. ^TM Sold under. This type of press provides symmetrical dewatering and provides a web with symmetrical surface characteristics. One of the felts can be replaced by a transfer belt that does not receive water and does not transfer the web. The smoothness of the web and its two-sidedness, as well as the web absorbency, can be controlled by the transfer belt and the press belt.
[0031]
In the pre-dryer section, blow drying, such as cylinder drying and / or impingement drying and / or through drying, can be used. In particular, the upstream end of the pre-dryer section is important in order to keep the speed difference between the press section and the pre-dryer section as small as possible. Effective drying is achieved and the speed difference is minimized in the blow dryer section located at the beginning of the pre-dryer section. Blow drying also increases the speed of grade change, because the temperature adjustment of the blow drying unit is fast. The pre-dryer section starts with a plane dryer section to which blow drying is applied, followed by a cylinder drying section. In a cylinder drying assembly, it is also possible to use a suction cylinder with a large diameter arranged in the underground space and the impingement unit is arranged to dry the web running on the outer surface of the suction cylinder. The impingement unit also allows for more effective control of the moisture profile compared to simple cylinder drying. PCT patent application FI98 / 00945 is a trademark of OptiDry ^TM And discloses a dryer section for applying impingement. The pre-dryer section may also be equipped with a steam or wetting device known per se, to allow for controlling and adjusting the curl of the paper web.
[0032]
After the pre-dryer section, the web is passed through a pre-calender, which may be a soft calender or an extended nip calender. The extended nip calendar may be a shoe calendar or a belt calendar. In a shoe calender, an expansion nip is formed between a shoe roll and a hard surface heat roll. The shoe roll includes a fixed support structure and an elastic belt shell rotatably disposed thereabout. The belt shell is loaded toward the hot roll by a loading shoe supported on a support structure for the shoe roll that cooperates with the hot roll to form an expansion nip. The belt calender is formed by a hot roll, a belt loop and a backup roll, which may be a hard surface or a soft surface roll. The belt runs on backup rolls and guide / tension rolls. In this type of belt calender, the expansion nip is formed between the belt and the hot roll, for which, for example, a metal belt may be used. One such belt calender is disclosed in U.S. Patent No. 5,483,873. As a pre-calender, a single nip calender can be used if both calendered backup surfaces are heatable. Finnish patent application 971342 discloses one calendar application in which a web travels in a nip between two elastic surface rolls between a metal belt traveling around the rolls. If both metallic metals are heated, a one-nip calender is provided, and both surfaces of the web can undergo treatment of the heated calender backup roll surface. However, the pre-calender is effectively a two-nip or multi-nip calender where both sides of the web can be subjected to hot roll treatment. One effective calendar suitable for pre-calendering is the OptiSoft brand name ^TM , Wherein a nip is formed between a roll with an elastic cover and a hard surface hot roll. An OptiSoft ^TM Application is disclosed in Finnish Patent Application 9922214. Other effective calendars suitable for pre-calendering are the OptiDwell brand names ^TM And one application is disclosed in US Pat. No. 6,158,333.
[0033]
The pre-calender is followed by a coating of the web, which smoothes the surface structure of the base paper. Coating can be performed by applying a film coating method or a non-contact coating method. Non-contact coating methods include, inter alia, spray coating, curtain coating and dry coating. Finnish Patent No. 97247 is a trademark of OptiSpray. ^TM Discloses a spray coating method sold under Finnish patent application 991863 discloses a curtain coating method. It is common for these coating methods that the coating layers become substantially equally thick. The coating layer conforms to the surface profile of the base paper, so that a non-uniform web surface causes a non-uniform coating surface. The coating is advantageously performed in a compact coating section, where both surfaces of the web may be coated simultaneously. Film coating methods are very suitable for such coatings. The closed, smooth surface of the web achieved by pre-calendering provides good conditions for coating. In this regard, it is preferable to use a profiling coating device that can be automatically controlled based on profile measurements. This ensures a good transverse profile for the coated web and a uniform quality for the coated paper. As an applicator device, the brand name OptiSizer ^TM It is possible to use a double-sided film coating device sold under the trade name, wherein both surfaces of the web can be treated simultaneously with starch or pigment suspension. When required, very light coatings can be carried out with this type of applicator device, for which the basis weight of the coating is about 2 g / m ² / Page. One such applicator device is disclosed in Finnish Patent 81734.
[0034]
The coating section is followed by an afterdryer section starting at the dryer section where non-contact drying is applied. Non-contact drying is followed by a short set of cylinders, whereby the stabilization of the running of the web, the draw and the tension of the web are mainly influenced at the same time as the drying continues. The cylinder set effectively applies a single wire draw. For non-contact drying, the trade name TurnDry ^TM It is possible to apply the drying sold under the following, wherein the paper web is dried in a non-contact manner by the same device, for example by a combination with a rotating device and a gas web dryer, Supported and rotated. This allows for a quick grade change while at the same time ensuring a stable running of the web. One such drying method is disclosed in Finnish Patent No. 98944.
[0035]
Then there is the online final calendering process, whose purpose is mainly to improve the gloss of the coated web, since the required smoothness of the web has already been achieved with the pre-calender Because it is. The two-sidedness in terms of web roughness has been corrected in the pre-calender and there is no longer any need to make large corrections in the final calendar. As a result, the final calendar processing can be made light. The final calendar process can be performed by a soft calendar or a multi-nip calendar. As the soft calender, OptiSoft having a nip formed between a roll having an elastic cover and a hard surface heat roll is used. ^TM It is possible to use a soft calendar sold under. An OptiSoft ^TM Is disclosed in the Finnish patent application 9922214. OptiLoad is disclosed in Finnish Patent No. 96334 and has the trade name OptiLoad. ^TM Can be used as a multi-nip calendar in which the rolls of the roll stack are relaxed so that the same linear load exists at each nip. By multi-nip calender is meant here a calender comprising at least three rolls that are in contact with each other such that two nips are formed between the rolls. The roll stack of the multi-nip calender may be located in a vertical plane, or the roll stack may be at an angle to the vertical plane. The multi-nip calender can consist of several separate roll stacks mounted on the same or different frames, with each roll stack forming itself a multi-nip calender. Soft calenders with 2-4 nips and multi-nip calenders with 4-7 nips provide the gloss and smoothness required in the final product in an arrangement according to the invention. In this regard, the surface temperature of the hot roll on a soft calender is at least 150 ° C, the linear load is in the range of 50-500 kN / m, and the surface temperature of the hot roll on a multi-nip calender is at least 120 ° C. And the linear load is in the range of 150-600 kN / m. Prior to final calendering, the moisture of the web is adjusted to be in the range of 5-11%, and effectively adjusted to be in the range of 5-9%.
[0036]
A paper machine is disclosed in Finnish Patent No. 91383 and trade name OptiReel. ^TM End with a reel-up, like a reel-up sold under. This kind of reel-up makes it possible to minimize the amount of bottom breakage, enables a high-quality reel, and further processing of the reel occurs without any problem.
[0037]
Suitable automation and measuring devices are, for example, paper machines for producing single-coated LWC printing papers according to the invention, for determining and correcting longitudinal and transverse profiles of the web or for making rapid grade changes. And methods. For example, a cross beam with several sensors and scanners can be used as a measuring device, while at the same time measuring variations in the machine direction, for example by means of a scanning device.
[0038]
In summary, it can be said that once coated high quality LWC printing paper can be efficiently produced by the paper machine according to the present invention.
[0039]
By using a profiling device, profile variations found in the web can be corrected in different parts of the production line. The basis weight can be profiled by adjusting the density of the headbox. In the press section, a steam box can be used to increase and profile solids. Blow drying allows profiling of the drying, and in the dryer section, a humidifier can also be used to profile the solids. Surface size / coating amount is OptiSizer ^TM Can be profiled by type of coater.
[0040]
In the context of the present invention, it is also possible to use arrangements suitable for controlling the curl of the paper web, these arrangements being described in Finnish patent applications 906216, 950434, 964830 and 972080. Disclosed.
[0041]
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, which are not intended to be limiting.
[0042]
The paper machine (paper machine) shown in FIGS. 1 to 5 has a head box 100, a gap former 200, a press section 300, a pre-dryer section 400, a pre-calender 500, a coating section 600, and an after-dryer section 700 in the running direction of the web W. , A final calendar 800, and a reel-up 900.
[0043]
FIG. 1 shows an upstream end of the paper machine, that is, a head box 100, a gap former 200, and a press unit 300. The headbox 100 is effectively a dilute headbox and may include layers of fibers and / or fillers and / or fines and / or additives. The gap former 200 includes a first wire loop 201 and a second wire loop 202, and a substantially vertical formation region is formed between the loops. The stack is supplied from the headbox 100 into a gap formed by the first wire loop 201 and the second wire loop 202 between the forming suction roll 203 and the breast roll 204. In the formation region, the first dehydration unit 206 is disposed in the first wire loop 201, and the second dehydration unit 207 including the loading dehydration member is disposed in the second wire loop 202. Water is removed from the web and web formation is improved by the dewatering units 206,207. At the last stage of the forming area, the running direction of the forming web W is changed by the negative pressure of the suction roll 205 arranged in the second wire loop 202, and the suction of the negative pressure causes the web W to be moved by the first wire. 201 and is attached to the second wire 202. Thereafter, the web W is separated from the second wire 202 by the pickup suction roll 303, and is transported to the first press felt 301, that is, the press unit 300 by the support of the pickup felt.
[0044]
In the press section 300, the web W is passed between the first upper press felt 301 and the second lower press felt 302, and the web W travels to the first press nip NP1. The first press nip NP1 is an extended nip formed by a lower shoe roll 306 having a load shoe and a belt shell and an upper concave surface counter roll 305. After the first press nip NP1, the web W is separated from the first press felt 301 at the first transfer point S1 by the negative pressure of the first transfer suction roll 304 located in the second press felt loop 302, Attached to the press felt 302. Thereafter, the web W is passed to the second transfer point S2 with the support of the second press felt 302, where the web is moved by the negative pressure of the second transfer suction roll 313 located in the third press felt loop 311. It is separated from the second press felt 302 and attached to the third press felt 311. Thereafter, the web is passed to the second press nip NP2 with the support of the third press felt 311. The web W travels in the second press nip NP2 between the third press felt 311 and the fourth press felt 312. The second press nip NP2 is an expansion nip formed by an upper shoe roll 316 having a load shoe and a belt shell and a lower concave surface counter roll 305. After the second press nip NP2, the web W separates from the third press felt 311 and is transported on the support of the fourth press felt 312 to the third transition point S3, where the web W is stored in the pre-dryer section 400. Is separated from the fourth press felt 312 by the negative pressure of the fourth transfer suction roll 410 located in the drying wire loop 419 of the first dryer set R1. After that, the web W is transferred to the pre-dryer unit 400 on the support of the drying wire 419.
[0045]
Here, one of the press felts 311 and 312 of the second press nip NP2 may be replaced by a transfer belt that does not receive substantially water. By the transfer belt, it is possible to guarantee that the web W follows the transfer belt that passes the web W to the pre-dryer unit 400 after the second press nip NP2.
[0046]
FIG. 2 shows the upstream end of a pre-dryer section 400 illustrating the first three dryer sets R1, R2, R3 applying a single wire draw. The first set R1 is a dryer set R1 opened downward, the heating and drying cylinders 411, 413, and 413 are on the upper side, and the reverse suction rolls 414 and 415 are on the lower side.
[0047]
The web W reaches the pre-dryer section 400 on the support of the drying wire 419 of the first dryer set R1, assisted by the negative pressure of the suction box 416 arranged in the drying wire loop 419. Thereafter, the web W travels along a meandering path between the drying cylinders 411, 412, 413 and the reverse suction rolls 414, 415. A running member 417 is provided on the first reverse suction roll 414, and the running member 417 ensures the running of the web W in a portion between the first reverse suction roll 414 and the upper drying cylinders 411 and 412. .
[0048]
From the last drying cylinder 413 of the first dryer set R1, the web W is passed through the nip between the drying cylinder 413 and the drying wire 429 of the second dryer set R2, on the drying wire 429 of the second dryer set R2. And reaches the first reverse suction roll 424 of the second dryer set R2. From the first reverse suction roll 424, the web W is located at the first drying cylinder 421 of the second dryer set R2, and further therefrom, preferably having a diameter of at least 4 m and less than the floor height of the paper machine hole. It is passed through a large diameter impingement (spray drying type) and / or through drying cylinder 420. The impingement units of the impingement drying cylinder 420 are indicated by reference numerals 420a, 420b. From the impingement drying cylinder 420, the web W is passed through the second drying cylinder 422 of the second dryer set R2 and from there further over the second reverse suction roll 425 of the second dryer set R2 in a meandering manner. To the last drying cylinder 423 of the second dryer set R2. The traveling members 426, 427 are arranged on the reverse suction rolls 424, 425 of the second dryer set R2. The impingement and / or through-drying cylinder 420, located below the floor height of the paper machine hole, provides a long drying distance to the web for machine direction travel of the web.
[0049]
From the last drying cylinder 423 of the second dryer set R2, the web W is passed through the nip between the drying cylinder 423 and the drying wire 439 of the third dryer set R3 and onto the drying wire 439 of the third dryer set R3. Then, it reaches the first reverse suction roll 434 of the third dryer set R3. Thereafter, the web W travels along a meandering path between the drying cylinders 431, 432, 433 and the reverse suction rolls 435, 436 of the third dryer set R3. The traveling member 437 is arranged on the first reverse suction roll 434 of the third dryer set R3.
[0050]
FIG. 3 shows the downstream end of a pre-dryer section 400 illustrating four downstream dryer assemblies R4-R7. The fourth and sixth dryer sets R4, R6 correspond to the structure of the second dryer set R2. The fifth and seventh dryer sets R5 and R7 correspond to the structure of the third dryer set R3. The pre-dryer section 400 therefore includes a total of seven dryer sets R1-R7. The second, fourth and sixth dryer sets R2, R4, R6 have impingement cylinders 420, 440, located below the floor level, with associated impingement units 420a, 420b, 440a, 440b, 460a, 460b. 460 are provided.
[0051]
The running of the web W is closed and supported from the beginning of the forming section 200 to the end of the pre-dryer section 400.
[0052]
FIG. 4 shows the pre-calender 500, the coating section 600, and the after-dryer section 700 located after the pre-dryer section 400.
[0053]
From the last drying cylinder 473 of the pre-dryer section 700, that is, the last drying cylinder 473 of the seventh dryer set R7, the web W is passed as an open draw to the pre-calender 500 via the first measuring device 490. The cross-sectional profile of the web W is measured with a first measuring device 490, so that the variations found there can be taken into account in the pre-calendering process. Variations in the cross-sectional profile of the web W are required to be equalized by performing a profiled pre-calendering process.
[0054]
The pre-calender 500 may be a soft calender, a shoe calender, or a belt calender. The nip of the soft calender is formed between a hot roll having a hard surface and a backup roll having a resilient surface. The shoe calender nip is formed between a hot roll having a hard surface and a shoe roll that functions as a backup roll. The nip of the belt calender is formed between a heat roll with a hard surface and a metal belt running around a backup roll with an elastic surface, or between two rolls with an elastic surface and a metal belt running around the roll. May be. In the figure, the pre-calender 500 is a two-nip NE1, NE2 shoe calender, and the first calendering nip NE1 is between the lower first shoe roll 510 and the upper hard surface first heat roll 511. It is formed. The second calendering nip NE2 is formed between the upper second shoe roll 520 and the lower hard surface second heat roll 521. Accordingly, the upper surface of the web W faces the outer surface of the shell of the first heat roll 511 at the first pre-calendering nip NE1, and the lower surface of the web W faces the second heat roll at the second pre-calendering nip NE2. 521 faces the outer surface of the shell.
[0055]
Regarding the pre-calender 500, the first moisture applicator 512 for the web W located before the first pre-calender processing nip NE1 on the heat roll 511 side of the first pre-calender processing nip NE1, and the heat of the second pre-calender processing nip NE2 The second water applicator 522 for the web W located between the first pre-calendering nip NE1 and the second pre-calendering nip NE2 on the roll 521 side is shown. When necessary, the moisture content of the web W can be adjusted by the first moisture applying devices 512 and 522 so as to be individually and appropriately appropriate for each of the pre-calendering nips NE1 and NE2. As the first moisture application devices 512 and 522, it is possible to use a steam moisture application device and a water moisture application device known per se. The first moisture applicator 512 is only needed if the web W has been excessively dried in the pre-dryer section 400, in which case the water content of the web W must be increased before the pre-calendering. This is, of course, undesirable, but the web W should already be dried in the pre-dryer section 400 to the correct solids suitable for pre-calendering. When it is not necessary to enhance the calendering action of the second pre-calendering nip NE2, the second moisture imparting device 522 may be omitted. Moisture application is also performed such that the water application devices 512 and 512a are arranged on both sides of the web W in front of the first pre-calender processing nip NE1 of the pre-calender 500, and / or the water application devices 522 and 522a are provided. The pre-calender 500 may be configured to be disposed on both sides of the web W before the second pre-calender processing nip NE2.
[0056]
The moisture imparting devices 512, 512a may be located a suitable distance before the pre-calender so that the action time of the water before the nip is in the range of 0.005-0.5 s. The purpose of a properly selected time of operation is to wet both sides of the web while keeping the middle of the web substantially wet. In a calendar with two nips, where the web travels a short distance between the nips, the web is guided to additional loops between the nips when necessary, so that the hydration has a sufficiently long duration of action. May be done. Another possibility is to perform the moistening only before the first nip of the pre-calender. In moistening, water is applied to the web on one side at 1-4 g / m2 to achieve the desired moisture content. ² Is applied in an amount within the range. The initial moisture content of the web, the temperature of the pre-calender hot roll and the linear load of the pre-calender determine the need for moisture application.
[0057]
After the pre-calender 500, the web W is passed through the second measuring device 590 to the coating section 600. The coating unit 600 is a coating unit 600 based on film transfer by applying the roll applications 611 and 612, and both surfaces of the web W are simultaneously surface-sized / colored. This type of coating is very efficient, it is relatively short in the machine direction. The second measuring device 590 measures the cross-sectional profile of the web W so that any variations found can be taken into account in the pre-calendering process. Variations in the cross-sectional profile of the web W are required to be equalized by performing a profiled coating.
[0058]
After the coating section 600, the web W is passed through an after-dryer section 700. The after-dryer section 700 is mainly formed of a portion 710 for applying non-contact drying and a short cylinder set 720 for applying a single wire draw. The site 710 to which the non-contact drying is applied includes an airflow web dryer 711, a non-contact rotating device 712 for the web W, and an infrared drying unit 713. The cylinder set 720 includes a drying wire 729, heat drying cylinders 721, 722, and a reverse suction roll 723 therebetween. The web W is passed through the third measuring device 790 between the portion 710 to which non-contact drying is applied and the cylinder set 720. The third measuring device 790 measures the profile of the web W so that any variations found can be taken into account in the final calendering process. Variations in the cross-sectional profile of the web W are required to be equalized by performing a profiled final calendar process.
[0059]
FIG. 5 shows a final calendar 800 and a reel-up 900. From the last drying cylinder 722 of the drying cylinder set 720 of the after-dryer section 700, the web W is passed through a final calender 800 formed by a soft calender having two nips. The first calendering nip N1 is formed between a lower roll 810 having an elastic surface and the upper heat roll 811 having a hard surface, and the second calendering nip N2 is formed by an upper roll 820 having an elastic surface. And a lower heat roll 821 having a hard surface. As the final calendar 800, a soft calender having four nips or a multi-nip calender having 4-7 nips can be used. In the final calendar 800, the gloss of the surface of the web W is mainly increased. From the last calendar nip N2 of the final calendar 800, the web W is passed through a reel-up 900 and a machine reel 910 is created from the web.
[0060]
FIG. 6 is a diagram showing PPS-s10 smoothness (roughness) of base paper with respect to bulk. Black squares indicate values measured from uncalendered base paper, PPS-s10 smoothness is in the range of 6.2-7.1 μm, bulk is 1.95-2.21 cm ³ / G. The hollow diamond shows the value measured from the base paper pre-calendered by one nip mechanical calender according to the prior art, the PPS-s10 smoothness is in the range of 4.0-5.6 μm, The bulk is 1.7-1.9cm ³ / G. Black circles indicate values measured from base paper that has been subjected to enhanced pre-calendering with two nip soft calenders, and the PPS-s10 smoothness is in the range of 2.2-3.4 μm, Is 1.22-1.52 cm ³ / G. Black triangles indicate values measured from base paper that had been subjected to enhanced pre-calendering with a four-nip soft calender, with a PPS-s10 smoothness in the range of 2.1-2.8 μm and a bulk Is 1.22-1.32 cm ³ / G. Open squares indicate values measured from base paper that has undergone enhanced pre-calendering with two nip shoe calendars, with PPS-s10 smoothness in the range of 2.6-3.0 μm; The bulk is 1.45-1.58 cm ³ / G. The figure shows that PPS-s10 smoothness less than 3.5 μm can be achieved with reinforced precalendered base paper but loses bulk compared to conventional precalendering.
[0061]
FIG. 7 is a graph showing Cobb-Unger oil absorbency of base paper with respect to bulk. Black squares indicate values measured from uncalendered base paper, and the Cobb-Unger oil absorbency was 16-28 g / m2. ² And the bulk is 1.95-2.21 cm ³ / G. Open diamonds show values measured from base paper pre-calendered by one nip mechanical calender according to the prior art, and the Cobb-Unger oil absorbency is 13-26 g / m. ² And the bulk is 1.7-1.9 cm ³ / G. Black circles indicate values measured from base paper that had been subjected to enhanced pre-calendering with two nip soft calenders, and the Cobb-Unger oil absorbency was 6.5-14.5 g / m. ² And the bulk is 1.22-1.48 cm ³ / G. The black triangles indicate values measured from base paper that had been subjected to enhanced pre-calendering with a four nip soft calender, and the Cobb-Unger oil absorbency was 8-13.5 g / m. ² And the bulk is 1.22-1.32 cm ³ / G. Open squares indicate values measured from base paper that had been subjected to enhanced pre-calendering with two nip shoe calenders, and the Cobb-Unger oil absorbency was 12-15 g / m2. ² And the bulk is 1.45-1.59 cm ³ / G. The figure shows that the Cobb-Unger oil absorbency is 15 g / m. ² Values below are achievable with base papers that have undergone enhanced pre-calendering, but indicate that bulk is lost compared to conventional pre-calendering.
[0062]
As can be seen from FIGS. 6 and 7, a sufficiently low PPS-s10 smoothness and a sufficiently low Cobb-Unger oil absorbency are achieved with the reinforced pre-calendered base paper, and the base paper is used for the production of LWCR paper. To be coated by a film coating method or a non-contact coating method. The PPS-s10 smoothness and Cobb-Unger oil absorbency of base paper by conventional pre-calendering require a blade coating method so that paper meeting the quality requirements of LWCR paper can be produced.
[0063]
FIG. 8 is a diagram showing the PPS-s10 smoothness of the single-coated printing paper against the bulk of the LWC paper. The base paper was made by pre-calendering on a one-nip mechanical calender according to the prior art, with a hot roll temperature of 60-100 ° C and a linear load of 10-60 kN / m. Black diamonds represent values measured from LWCO paper coated by the film coating method or non-contact method, the PPS-s10 smoothness is in the range of 1.12-1. .815-0.93cm ³ / G. Open circles indicate values measured from LWCO paper coated by the blade coating method, PPS-s10 smoothness is in the range of 0.9-1.57 μm, and bulk is 0.81- 1.0cm ³ / G. Open triangles indicate values measured from LWCR paper coated by the blade coating method, PPS-s10 smoothness is in the range of 0.6-0.92 μm, and bulk is 0.77- 0.92cm ³ / G.
[0064]
FIG. 9 shows the smoothness against the bulk of LWCO printing paper coated once by the film coating method. The hollow diamonds are pre-calendered by a one-nip mechanical calender according to the prior art and show values measured from single-film coated printing paper, with a PPS-s10 smoothness of 1.7-1. Within the range of 75 μm, the bulk is about 0.94 cm ³ / G. Black circles show values measured from printed papers that have been subjected to enhanced pre-calendering with two nip soft calenders and have been film-coated once, with a PPS-s10 smoothness of 1.21-1.39 μm. And the bulk is 0.9-0.95 cm ³ / G. From these results, it can be seen that the LWCO printing paper manufactured according to the present invention has smaller PPS-s10 smoothness and substantially the same bulk as the LWCO printing paper manufactured by the conventional pre-calendering process. .
[0065]
FIG. 10 shows the smoothness with respect to the bulk of the LWCR printing paper coated once by the film coating method. The hollow diamond shows the value measured from LWCR printing paper which has been pre-calendered by a one-nip mechanical calender according to the prior art and once film-coated by the blade coating method, and the PPS-s10 smoothness is 1 .15-1.30 μm and the bulk is 0.93-1.02 cm ³ / G. Black circles indicate values measured from LWCR printing paper that has been subjected to enhanced pre-calendering with two nip soft calenders and film-coated once, with a PPS-s10 smoothness of 0.85-1. Within the range of 15 μm, the bulk is 0.875-1.02 cm ³ / G. The black triangles represent values measured from LWCR printing paper that has been subjected to enhanced pre-calendering with a four nip soft calender and has been film-coated once, with a PPS-s10 smoothness of 0.97-1. Within the range of 29 μm, the bulk is 0.92-1.00 cm ³ / G. Open squares represent values measured from LWCR printing papers that have been subjected to enhanced pre-calendering with two nip shoe calenders and have been film-coated once, with a PPS-s10 smoothness of 1.1-1. .21 μm and the bulk is 0.92-0.97 cm ³ / G. From these results, it can be seen that the LWCR printing paper manufactured according to the present invention has almost the same level of PPS-s10 smoothness and bulk as the LWCR printing paper manufactured by the conventional pre-calendering process.
[0066]
The results according to the invention shown in FIGS. 6 to 10 have been obtained with a base paper containing at least about 70% mechanical pulp. Pulp also uses 0-40% recycled fiber, and the mechanical fibers included in the recycled fiber are included in the mechanical pulp ratios described above. The percentage of chemical pulp was 0-30%, including the chemical fibers contained within the recycled fibers. Prior art pre-calendering was performed on a one-nip mechanical calender, with hot roll temperatures in the range of 60-100 ° C and linear loads in the range of 10-60 kN / m. In the enhanced pre-calendering process, a soft calender with 2-4 nips and a shoe calender with 2 nips were used. The temperature of the pre-calender hot roll was in the range of 200-300 ° C. and the linear load was in the range of 50-500 kN / m. The moisture content of the base paper before the pre-calender was 5-20%, and the running speed used was in the range of 1500-2200 m / min. As the final calender, a soft calender having 2-4 nips with a hot roll temperature of 200 ° C and a multi-nip calender with 5-7 nips with a hot roll temperature of 150 ° C were used. .
[0067]
The results obtained with different pre-calender configurations are not always directly comparable. Most trials were performed with two nip soft calenders, where it was possible to better optimize the pre-calendering and / or final calendering parameters affecting the final product.
[0068]
Claims are set forth, and the details of the invention may be varied within the scope of the inventive idea defined by the claims and may depart from the foregoing disclosure, which is merely exemplary.
[Brief description of the drawings]
[0069]
FIG. 1 is a diagram showing a forming unit and a press unit of a paper machine according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an upstream end of a pre-dryer section.
FIG. 3 is a view showing a downstream end of a pre-dryer section.
FIG. 4 is a diagram showing a pre-calender, a coating section, and an after-dryer section.
FIG. 5 is a diagram showing a final calendar and a reel-up.
FIG. 6 is a graph showing the PPS-s10 smoothness of a base paper that has not been calendered, a base paper that has been conventionally subjected to pre-calendering, and a base paper that has been subjected to enhanced pre-calendering with respect to bulk.
FIG. 7 is a diagram showing the Cobb-Unger oil absorption of bulk paper that has not been subjected to calendering, base paper that has been conventionally pre-calendered, and base paper that has been subjected to enhanced pre-calendering with respect to bulk.
FIG. 8: PPS-s10 smoothness of coated paper for LWCO printing paper pre-calendered according to the prior art and coated by blade coating method and film coating method, and LWCR printing paper coated by blade coating method It is a figure which shows with respect to a bulk.
FIG. 9 is a graph showing the roughness of LWCO printing paper which has been pre-calendered and coated once according to the prior art, and the roughness of LWCO printing paper which has been subjected to enhanced pre-calendering and coated once as a function of bulk. It is.
FIG. 10 is a graph showing the roughness of LWCR printed paper pre-calendered and coated once according to the prior art, and the roughness of LWCR printed paper coated once with enhanced pre-calendering as a function of bulk. It is.

Claims

Feeding stock from the headbox (100) to the gap former (200) and removing water from the web (W) in two directions;
Passing the web (W) through a press section (300) including at least one expansion nip press, wherein water is squeezed from the web (W);
Passing the web (W) through the pre-dryer section (400) and drying the web (W) by applying at least cylinder drying (R1-R7);
Passing the web (W) through a pre-calender (500), the web (W) being pre-calendered;
The web (W) is passed to a portion including at least one coating portion (600) and one after-dryer portion (700), and the web (W) is coated on both sides by applying a film coating method or a non-contact coating method. Being dried by applying at least non-contact drying (710);
Passing the web (W) through a final calendar (800), wherein the web (W) is calendared;
Continuously passing the web (W) through a reel-up (900) and winding the web (W) onto a machine reel (910), comprising the steps of:
The web (W) is passed through at least one nip (NE1, NE2) in the pre-calender (500) so that both sides of the web (W) have a surface temperature of at least 200 ° C., effectively at least 250 ° C. backup for calendering Contact with the surface, wherein the total length of the nip of the pre-calender (500) is in the range of 15-600 mm and the linear load of each nip is in the range of 50-500 kN / m, effectively In the range of 100-400 kN / m,
Before the first nip (NE1) of the pre-calender (500), the water content of the web (W) is adjusted within the range of 5-20%, effectively within the range of 6-15%. how to.

The web is calendered with a soft calender, in which the web (W) is rolled with hot rolls (511, 521) and elastic surface rolls such that the hot rolls (511, 521) are alternately located on opposite sides of the web. (510, 520) through at least two nips (NE1, NE2), wherein the surface temperature of the hot rolls (511, 521) is at least 200 ° C., effectively at least 250 ° C. ° C, the overall length of the nip (NE1, NE2) is in the range of 15-600 mm, effectively in the range of 30-600 mm, and the linear load of the nip (NE1, NE2) is 50-500 kN / m , Effectively in the range of 100-400 kN / m and the web (W) before the first nip (NE1) of the pre-calender (500) The water content in the range of 5-20%, for effective and being in the range of 6-15%, The method of claim 1, wherein.

The web is calendered on a shoe calender where the web (W) is hardened with the shoe rolls (510, 520) such that the hot rolls (511, 521) alternate on opposite sides of the web. It passes through at least two nips (NE1, NE2) formed between the hot rolls (511, 521), wherein the surface temperature of the hot rolls (511, 521) is at least 200 ° C., effectively At least 250 ° C., the overall length of the nip (NE1, NE2) is in the range of 15-600 mm, effectively in the range of 30-600 mm, and the linear load of the nip (NE1, NE2) is 50-500 kN / M, effectively in the range of 100-400 kN / m, and the web before the first nip (NE1) of the pre-calender (500). The water content of (W) is in the range of 5-20%, effectively it is characterized in that in the range of 6-15%, The method of claim 1, wherein.

At least the surface of the web (W) that is to be opposed to the hot roll (511) at the first nip (NE1) is wetted before the first nip (NE1), whereby the web (W) 4. The method according to claim 2, wherein the effect of the temperature of the hot roll of the pre-calender on the surface is increased.

At least the surface of the web (W) that is to face the hot roll (521) at the second nip (NE2) is wetted between the first nip (NE1) and the second nip (NE2), Method according to claim 2 or 3, characterized in that the effect of the temperature of the second nip hot roll (521) on the surface of the web (W) is increased.

The asymmetry of the porosity and roughness of the surface of the web (W) is homogenized in the pre-calender (500) by a double-sided calendering process, where the higher porosity surface of the web is due to the moisture and / or nip of the web. The method according to any of the claims 2 to 5, wherein the densification is made higher than the denser surface of the web by adjusting the temperature of the hot rolls (511, 521) of (NE1, NE2).

The web (W) is pre-calendered with a belt calender having a nip formed between a hot roll and a metal belt running on a backup roll having an elastic surface, wherein the surface temperature of the hot roll and the metal belt is reduced. At least 200 ° C., effectively at least 250 ° C., the nip length is in the range of 15-600 mm, effectively in the range of 30-600 mm, and the linear load of the nip is 50-500 kN / M, effectively in the range of 100-400 kN / m, and the water content of the web (W) before the pre-calender (500) is effectively in the range of 5-20%. The method of claim 1, wherein is in the range of 10-15%.

Moisture is applied to both sides of the web (W) before the pre-calender (500), thereby enhancing the effect of the temperature of the nip hot metal belt and hot roll on the surface of the web (W). The method according to claim 7, wherein

9. The method according to claim 1, wherein a dilution headbox is used as the headbox (100).

The method according to claim 9, wherein a multi-layer dilution headbox in which fibers and / or additives and / or fillers are layered is used as the headbox (100).

The method according to any of the preceding claims, characterized in that a gap former comprising a forming roll (203) and a dewatering unit (206, 207) is used as a gap former (200).

The press section (300) comprises two successive extended press nips (NP1, NP2), the extended press nip comprising a shoe roll (306, 316) with an elastic belt shell and a concave surface counter roll (305, 315). And the counter roll is on one side of the web (W) in the first press nip (NP1) and on the other side of the web (W) in the second press nip (NP2). A method according to any of the preceding claims, characterized in that:

The method according to claim 12, characterized in that the web (W) runs between two press felts (301, 302; 311, 312) at both press nips (NP1, NP2).

The web (W) includes a cylinder dryer set (R1-R7) applying a single wire draw and an impingement drying unit (420, 420a, 420b; 440, 440a, 440b; 460) arranged in association with the cylinder dryer set. 14. The method according to claim 1, characterized in that it is dried in a pre-dryer section (400) by means of 460a, 460b).

The web (W) is passed through the first measuring device (490) after the pre-dryer section (400) and before the pre-calender section (500), and the profile of the web (W) is measured. A method according to any of claims 1 to 14.

The web (W) is passed through a second measuring device (590) after the pre-calender section (500) and before the coating section (600), and the profile of the web (W) is measured, The method according to claim 1.

The web (W) is passed through the third measuring device (790) in the after-dryer section (700), after the section for applying non-contact drying (710) and before the section for applying cylinder drying (720). 17. The method according to claim 1, wherein a profile of the web is measured.

Method according to any of the preceding claims, wherein the profiling of the properties of the paper web (W) is controlled based on profile measurements of the paper web (W).

In the pre-dryer section (400), drying of the web (W) is profiled by an impingement drying unit (420a, 420b; 440a, 440b; 460a, 460b) associated with the impingement cylinder (420, 440, 460). Method according to any of the preceding claims, characterized in that:

The web (W) is calendered in a final calender (800) consisting of a soft calender having two to four nips (N1, N2), wherein the surface temperature of the hot roll is at least 150 ° C. The linear load is in the range of 50-500 kN / m and the water content of the web (W) before the first nip of the final calender (800) is in the range of 5-11%, effectively 5%. Method according to any of the preceding claims, characterized in that it is in the range of -9%.

The web (W) is calendered in a final calender (800) consisting of a multi-nip calender having 4 to 7 nips (N1, N2), wherein the surface temperature of the hot roll is at least 120 ° C. Is in the range of 150-600 kN / m and the water content of the web (W) before the first nip of the final calender (800) is in the range of 5-11%, effectively Method according to any of the preceding claims, characterized in that it is in the range of 5-9%.

A headbox (100) for supplying stock to the former,
A gap former (200) for removing water from the web (W) in two directions;
A press section (300) including at least one expansion nip press;
A pre-dryer section (400) for drying the web (W) by applying at least cylinder drying (R1-R7);
A pre-calender (500) in which the web (W) is pre-calendered;
Coating section (600) and subsequent after-dryer, wherein web (W) is coated on both sides by applying a film coating method or a non-contact coating method and dried at least by applying a non-contact drying (710) At least one part comprising a part (700);
A final calendar (800) where the web (W) is calendared;
A reel-up (900) on which the web (W) is wound up, comprising a single-coat LWC printing paper making paper machine,
The pre-calender (500) is a calender with at least one nip (NE1, NE2), wherein both sides of the web (W) have a surface temperature of at least 200 ° C., effectively at least 250 ° C. And the total length of the nip of the pre-calender (500) is in the range of 15-600 mm, and the linear load of each nip is in the range of 50-500 kN / m, effectively The water content of the web (W) before the first nip (NE1) of the pre-calender (500) is in the range of 100-400 kN / m, in the range of 5-20%, effectively 6-. A paper machine characterized by being in the range of 15%.

The pre-calender (500) comprises a soft calender having at least two nips (NE1, NE2) formed by a hard-surfaced heat roll (511, 521) and a resilient surface roll (510, 520). Are alternately arranged on opposite sides of the web at the nips (NE1, NE2), the surface temperature of the hot rolls (511, 521) is at least 200 ° C., effectively at least 250 ° C., and the nips (NE1, NE2 ) Is in the range of 15-600 mm, effectively in the range of 30-600 mm, and the linear load of the nip (NE1, NE2) is in the range of 50-500 kN / m, effectively 100. The moisture content of the web (W) before the first nip (NE1) of the pre-calender (500) is within the range of -400 kN / m. Range, and wherein it is effectively in the range of 6-15%, according to claim 22, wherein the paper machine.

The pre-calender (500) comprises a soft calender in which there are at least two nips (NE1, NE2) formed by hard surface hot rolls (511, 521) and shoe rolls (510, 520). , The nips (NE1, NE2) being alternately arranged on the opposite side of the web, the surface temperature of the hot rolls (511, 521) is at least 200 ° C., effectively at least 250 ° C. The overall length of the nip (NE1, NE2) is in the range of 15-600 mm, effectively in the range of 30-600 mm, and the linear load of the nip (NE1, NE2) is in the range of 50-500 kN / m, effectively 100-500 kN / m. The water content of the web (W) before the first nip (NE1) of the pre-calender (500) is in the range of 400 kN / m, 5-20% Range, and wherein it is effectively in the range of 6-15%, according to claim 22, wherein the paper machine.

The paper machine includes a first moisture application device (512) located in the traveling direction of the web (W) before the first nip (NE1) of the pre-calender (500), the first moisture application device (512). Moistens at least the surface of the web (W) on the side that will face the hot roll (511) of the first nip (NE1), whereby the heat of the first nip onto the surface of the web (W) 25. The paper machine according to claim 23, wherein the effect of the temperature of the roll is increased.

The paper machine includes a second moisture application device (522) disposed between a first nip (NE1) and a second nip (NE2) of the pre-calender (500) with respect to traveling of the web (W), (2) The moisture imparting device (522) wets at least the surface of the web (W) on the side of the second nip (NE2) that faces the heat roll (521), whereby the web (W) 25. The paper machine according to claim 23, wherein the effect of the temperature of the second nip hot roll (521) on the surface of the paper is increased.

The pre-calender (500) is made on both sides, and the asymmetry of the porosity and smoothness of the surface of the web (W) regulates the moisture of the web and / or the temperature of the hot rolls (511, 521) of the nip (NE1, NE2). The paper machine according to any of claims 22 to 26, characterized in that the homogenization is achieved by making the surface of the web having a higher porosity more dense than the surface of the web having a higher porosity. .

The pre-calender (500) comprises a belt calender having a nip formed between a hot roll and a metal belt running on a backup roll having an elastic surface, wherein the surface temperature of the hot roll and the metal belt is at least 200 ° C, Effectively at least 250 ° C., the nip length is in the range of 15-600 mm, effectively in the range of 30-600 mm, and the linear load of the nip is in the range of 50-500 kN / m Effectively within the range of 100-400 kN / m, the water content of the web (W) before the pre-calender (500) is within the range of 5-20%, effectively 6-15% The paper machine according to claim 22, characterized in that:

The paper machine includes a water applicator (512, 512a) located in front of the pre-calender (500) in the running direction of the web (W) for moistening both sides of the web (W), and 29. The paper machine according to claim 28, wherein the effect of the temperature of the hot metal belt and the hot roll on the surface of the web (W) is enhanced.

A paper machine according to any of claims 22 to 29, wherein the headbox (100) is a dilution headbox.

A paper machine according to any of claims 22 to 30, wherein the headbox (100) is a multi-layer headbox.

The paper machine according to any of claims 22 to 31, wherein the gap former (200) is a gap former comprising a suction roll (203) and at least one blade mounting unit (206).

The press section (300) comprises two continuous extended press nips (NP1, NP2), which are provided with a shoe roll (306, 316) comprising a belt shell and a load shoe; 33. Paper machine according to any of claims 22 to 32, characterized in that it is formed between a surface counter roll (305, 315).

35. The paper machine according to claim 33, wherein each press nip (NP1, NP2) of the press section (300) is a double felt (301, 302; 311, 312).

The pre-dryer unit (400) includes a cylinder dryer assembly (R1-R7) for applying a single wire draw, and includes an impingement cylinder (420, 440b) including an impingement drying unit (420a, 420b; 440a, 440b; 460a, 460b). , 460) are connected.

The paper machine according to any of claims 22 to 35, characterized in that the coating part (600) is a film coating part for applying a double-sided roll application (611,612).

37. Paper machine according to any of claims 22 to 36, characterized in that the afterdryer section (700) comprises a non-contact dryer section (710) followed by a cylinder dryer set (720).

A first measuring device (490) is disposed between the pre-dryer section (400) and the pre-calender section (500) with respect to travel of the web (W), where the web (W) is disposed. 38. The paper machine according to claim 22, wherein the profile is measured.

A second measuring device (590), which is disposed between the pre-calender section (500) and the coating section (600) with respect to the running of the web (W), where the web (W 39) The paper machine according to any one of claims 22 to 38, wherein the profile is measured.

The third measuring device (790) includes a portion (710) to which non-contact drying is applied and a cylinder drying in the after-dryer section (700) with respect to the running of the web (W), including the third measuring device (790). 40. The paper machine according to any of claims 22 to 39, characterized in that it is arranged between a part (720) and in which the profile of the web (W) is measured.

41. Paper machine according to any of claims 22 to 40, characterized in that the final calendar (800) is a soft calender with two to four nips (N1, N2).

41. Paper machine according to any of claims 22 to 40, characterized in that the final calendar (800) is a multi-nip calendar having 4 to 7 nips.

Base paper for LWC printing paper to be coated once,
It contains at least 70% mechanical pulp, the PPS-s10 smoothness before coating is less than 3.5 μm, effectively less than 3.0 μm, and the Cobb-Unger oil absorption before coating is 15 g / m ^A base paper characterized in that it has a bulk before coating of less than ² , effectively less than 12 g / m ² and a bulk before coating of more than 1.0 cm ³ / g, effectively of more than 1.2 cm ³ / g.

The base paper according to claim 43, wherein the base paper is manufactured by the method according to claim 1.