JP2006510826A - 光沢巻取紙 - Google Patents

Abstract

平滑で光沢がある表面の巻取紙を調製する方法が提供される。本方法は、異なる速度で駆動されるカレンダーロールまたは２つの異なる直径を有するカレンダーロールを使用することによって巻取紙にせん断を付与することを含む。こうして得られた紙は、より小さな空隙構造と、シート構成要素間でのより大きな結合度を有するため、元の紙とは全く異なる構造を有する。本方法は特に、アラミド巻取紙の電気絶縁性を改善するために応用できる。

Description

本発明は、より効率的にかつ効果的に光沢があり平滑な表面を巻取紙に付与することに関する。さらに具体的に本発明は、巻取紙に望ましい特性を付与するためにせん断を用いる方法に関する。

巻取紙の圧縮が種々の異なる特性を付与するために使用されてきた。これらには、巻取紙に光沢仕上げを付与することや、アラミド巻取紙のような巻取紙の孔サイズを熱処理によって小さくすることが含まれる。

光沢があり平滑な仕上げを有する巻取紙が時々要求されあるいは望まれる。艶出し機は入手可能であり、かつ当該分野において知られている。そのような装置により異なる２つの曲面の間で紙を圧縮することで、光沢があり平滑な仕上げが巻取紙に付与される。また、光沢仕上げを付与するために、硬質ロールと軟質ロールの組合せも使用できる。しかしながら、軟質ロールが損傷して表面の欠けやしわができると、問題が発生し、このことは簡単に起こり得る。従って、得られる紙は損傷を受け、大きな問題となる。同じ材質のカレンダーロールのような、より従来型の装置を採用して光沢があり平滑な仕上げを有する巻取紙が製造できることが望ましいであろう。従来の、鋼製カレンダーロールを使用できれば特に有利であろう。

芳香族ポリアミド（アラミド）紙は、長さが０．２５インチで２デニールのアラミド繊維とアラミドフィブリドから、長網（Ｆｏｕｒｄｒｅｎｉｅｒ）抄紙機上で製造される。このフィブリドは、２つの方向の寸法が第３の方向の寸法よりもはるかに大きな、小さな不規則形状のアラミド重合体片である。それは、ミクロのコーンフレークのよう形状である。大きい方の寸法は５から２５マイクロメータのオーダーで、一方、第３のより小さい寸法は０．０１から１マイクロメータ程度である。このフィブリドは、繊維間の結合剤としての役割を演じる。製紙機上で製造されたこの紙は驚くほど強い。しかしながら、この紙の孔構造のゆえに、電気絶縁体としての最大限の利用が妨げられる。多くの電気絶縁用途に対しては、紙の孔構造を小さくすることが必要である。これは工業的には約３５０℃に紙を加熱し、次いでそのシートを２つの鋼製ロールニップに通すことによって行われる。その結果、紙の密度が高くなり孔構造が小さくなる。紙の加熱を制御することは困難であり、繊維構造のいくらかの熱劣化が生じる。

より具体的には、重合体が軟化するようにアラミド紙を非常に高温にまで加熱する。この状態を保ちながら、それを２つの鋼製ロールニップを通すことによってこのシートが圧縮される。この高密度化によって孔のサイズが小さくなる。しかしながら、このシートの構造自体は変わらない。そのため、シートがニップを通過した後で、元の形状にいくらか戻る。シートの形状が一部元に戻るため、紙の厚さがいくらか戻り、かつ孔構造がいくらか増大する。そのような厳しい工程の後でさえ、圧縮によって孔サイズがより小さくはなるものの、紙の基本的な孔特性は維持される。

従って、本発明の一つの目的はより効率的かつ効果的に望ましい特性を巻取紙に付与する方法を供することである。

本発明のもう一つの目的は巻取紙を艶出しする新規な方法を供することである。

本発明の更にもう一つの目的はより容易にかつ効果的にアラミド紙の孔構造を小さくする方法を供することである。

本発明のこれらおよびその他の目的が、以下の明細書と付属の請求の範囲を見ると明らかになるであろう。

本発明は、巻取紙に光沢があり平滑な表面を付与するための新規な方法を供する。本発明の方法は、カレンダーロールを用いて巻取紙の表面にせん断を付与する。本発明のせん断カレンダー方法において、巻取紙の両面は少し異なる速度で動く。これは、異なる速度でロールを駆動するか、異なる直径を有するロールを使用することによって達成される。このせん断カレンダー紙は、シートの構成要素間の結合度が非常に高い新しい構造を有する点において新規な製品である。この紙は元のシートよりも密度がより高く、より強く、より高い剛性と低い平衡吸湿量およびより小さな空隙構造を有する。

本発明のもう一つの態様において、改良された電気絶縁性を有するように、アラミド紙の孔構造を小さくするより良い方法が供される。本発明はアラミド紙を艶出しすることによってこれを達成する。アラミド紙を室温にて艶出し機で処理すると孔の体積とサイズが小さくできることを見いだした。艶出し機は一般に入手でき、如何なる公知の艶出し機も使用できる。艶出し機は、２つの異なる曲面の間で紙を圧縮することによってせん断を発生させる装置である。しかしながら、アラミド紙の孔構造を小さくする結果が、上記カレンダーロールを用いて巻取紙の表面にせん断を付与するせん断カレンダーを使用することによって得られることが好ましい。どちらの技術を使用するにしろ、本発明のポイントとなる有利な点は、アラミド紙にせん断をかけることによって孔構造を小さくする方法が、環境温度下で実施できそして従来の加熱工程が不必要なことである。

本発明は、巻取紙に光沢があり平滑な表面を付与するための新規な方法を人々に供する。この巻取紙は、如何なるセルロースまたは合成繊維材料、またはそれらの組合せをも含み得る。この巻取紙は、フィブリドを含む結合剤と充填剤のような従来から使用されるその他の成分を含むこともできる。

巻取紙がせん断カレンダーにおいてせん断と圧縮を受ける際に、この紙は構造変化を引起こす。シートを構成する繊維がシート中の空隙を充填するように元の位置から動き出す。せん断カレンダー後の紙は異なる構造を有する。せん断カレンダーによって、紙を加熱する必要なしに、孔のサイズと体積の両方に関して孔構造が小さくなる。このカレンダー処理は環境温度、即ち室温で行い得る。

せん断カレンダー処理中に、巻取紙の２つの面が互いに異なるように動かされそしてシートが本質的に再形成される。このせん断は異なる速度でカレンダーロールを駆動するか、異なる直径を有するロールを使用することによって達成される。

異なる速度に関していえば、これらのカレンダーロールは同一であり得て、鋼製カレンダーロールが工程の最後で使用される従来の製紙ラインの一部であり得る。そのような場合、これらのロールは通常、直径やサイズが同一である。巻取紙がカレンダーロールの間を通過する時、一つのロールが第二のロールまたは他のロールと異なる速度で駆動され得る。この速度差は、望みの表面平滑さと光沢に応じて変り得る。速度差が大きいほど、一般的により大きなせん断が巻取紙に付与される。

せん断は、異なる直径のロールを使用することよっても巻取紙の表面に付与できる。異なるサイズのカレンダーロールの効果によっても、巻取紙の表面にせん断が付与され、その結果として平滑な表面が供されることが見出された。カレンダーロールの一つがより小さいほど、より大きなせん断が付与される。異なるサイズと直径のカレンダーロールを、異なるサイズの２つ、３つまたはそれより多くのカレンダーロールが巻取紙の表面にせん断を付与するように積み上げることができる。

好ましい態様においては、ネスト状のせん断カレンダー配置が採用される。この配置は好ましくは、直径が２インチという小さな中央のロールの周りに配列された３つのカレンダーロールを含む。この３つのカレンダーロールは、例えば、従来の直径１４インチのカレンダーロールであり得る。この配置を通過する巻取紙の種々の経路が使用できる。このネスト化された配置によって、ロール、特により小さなロールの変形が避けられる。

こうして得られた光沢巻取紙は元の紙とは全く異なる構造を有する。本発明の方法を使用することによって、光沢と平滑性の程度を容易に制御した状態で、光沢があり平滑な表面を有する光沢巻取紙が容易に得られる。通常、紙の両面が平滑である。得られた紙はまた、光沢があり平滑な表面と同様に、元の紙よりも密度がより高く、より強くそしてより小さな空隙構造を有する。紙の剛性も改善される。

上記のせん断カレンダー方法は特にアラミド紙に応用できる。特に、アラミド紙にせん断をかけると、特に本発明のせん断カレンダー手段によってせん断をかけると、アラミドシートの孔構造が、電気絶縁性の目的に対して改良できることが見出された。本発明のせん断カレンダー方法が最も好ましく使用される一方、例えば艶出し機を使用してアラミド紙に如何なるせん断をかけることによっても、アラミド紙の孔構造をいくらか改善できる。しかしながら、この本発明のせん断カレンダー方法が最良の結果を与える。

より具体的にアラミド紙は、製紙工程中に創出される孔構造を有する。繊維間に孔が存在し、シート中に空隙がある。一旦、製紙機上で紙が形成されると、この孔構造が固定されそしてそれがシートの特性となる。従来の加熱圧縮方法でも繊維を平らにし変形できるが、紙の構造を再形成することはできない。

本発明に従って、せん断カレンダーにおいてせん断と圧縮をかけると、アラミド紙は構造変化を引起こす。シートを構成する繊維とフィブリドは、シート中の空隙を充填するように元の位置から動き出すことができる。せん断カレンダー後の紙は異なる構造を有する。これは、従来の入手できる製品、例えば、ＤｕＰｏｎｔ社の製品ではあり得ない。この従来の紙は熱によって軟化し、シート間の繊維が空隙中に押出されるように圧縮される。しかしながら、基本的なシート構造は変わらない。

従来技術の方法には、孔構造を小さくして紙の密度を高くするため、非常に高温へのシート加熱とそれに次ぐ、２つのロール鋼ニップにおける紙の圧縮が含まれる。せん断カレンダーを使用することによって、紙を加熱せずに孔構造（孔のサイズと孔の体積の両方）のこの低減が達成できる。この加熱工程の除去は、コスト、安全性、および重合体またはセルロース構造の如何なる熱劣化をも避けるという理由から有利である。

このせん断カレンダー工程中で、紙の２つの面がお互いに対して移動する。シートを構成する繊維とフィブリドが動いて、このシートが再形成される。空隙がこの工程中に移動する結果、孔が減少しまたはなくなる。せん断カレンダーにかけられた紙は新規な製品である。それは新規な構造と、シートの構成要素間のより高い結合度を有する。上に論じたように、このせん断は異なる速度のカレンダーロールを駆動するか、異なる直径を有するロールを使用することによって達成される。

従って、本発明の光沢アラミド紙は元の紙とは全く異なる構造を有する。この紙は、従来の加熱処理したアラミド紙と比較して密度がより高く、より強く、より高い剛性と低い平衡吸湿量およびより小さな空隙構造を有する。本発明に従って処理されたこのアラミド紙は、ＤｕＰｏｎｔ社から入手できるアラミド紙のような如何なる市販品であってもよく、または、種々の量の繊維および／またはフィブリドを使用して別途に製造されたものであってもよい。一般に、この紙は５０から７０重量パーセントのアラミド繊維と３０から５０重量パーセントのアラミドフィブリドを含有するであろう。望むならば、その他の繊維を少量添加できまたはポリビニルアルコールなどの結合剤を添加することができる。しかしながら、好ましくは、この紙は実質的に全部、Ｎｏｍｅｘ（登録商標）またはＫｅｖｌａｒ（登録商標）のようなアラミド材料を含む。本発明は人々に改良された、特に電気絶縁用のアラミド紙を提供する。

本発明が好ましい態様を用いて述べられたが、当業者に明白なような変更と改良が行われてもよいと理解すべきである。そのような変更と改良は本明細書に付属された特許請求の範囲の権限と範囲の内に入ると考えるべきである。

Claims (15)

1. 光沢表面を有する巻取紙の調製方法であって、前記巻取紙に、少なくとも２つのカレンダーロールによる十分なせん断を与えて巻取紙上に光沢表面を創出し、かつ前記せん断は、異なる速度で少なくとも２つのカレンダーロールを使用すること、および／または少なくとも２つの異なる直径を有するカレンダーロールを使用することによって付与される、前記方法。
2. せん断が、異なる速度で少なくとも２つのカレンダーロールを使用することによって生じる、請求項１記載の方法。
3. せん断が、異なる直径を有する少なくとも２つのカレンダーロールを使用することによって生じる、請求項１記載の方法。
4. せん断を付与すべく４つのカレンダーロールがネスト状の配置で使用され、ネスト状の配置は、３つのより大きなカレンダーロールを含み、この３つの大きなカレンダーロールの中央に、１つのより小さなカレンダーロールを取囲む、請求項３記載の方法。
5. アラミド紙にせん断を与えることによって達成される小さくなった孔構造を有するアラミド繊維を含む紙。
6. 紙を艶出し機で処理することによって紙にせん断が与えられる、請求項５記載の紙。
7. 小さくなった孔構造を有するアラミド繊維を含む紙であって、請求項１記載の方法に従ってせん断カレンダーを用いて紙を処理してアラミド紙にせん断を与えることによってその構造が達成される前記紙。
8. 紙が更にアラミドフィブリドを含む、請求項７記載の紙。
9. 紙が更にアラミドフィブリドを含む、請求項５記載の紙。
10. アラミド繊維を含む紙の孔構造を小さくする方法であって、アラミド繊維を含む紙にせん断が与えられる方法。
11. 環境温度下で紙にせん断が与えられる、請求項１０記載の方法。
12. 艶出し機が、紙にせん断を与えるために使用される、請求項１０記載の方法。
13. 異なる速度で少なくとも２つのカレンダーロールを使用することおよび／または少なくとも２つの異なる直径を有するカレンダーロールを使用することによって紙にせん断が付与される、請求項１０記載の方法。
14. せん断が、異なる速度で少なくとも２つのカレンダーロールを使用することによって生じる、請求項１３記載の方法。
15. せん断が、異なる直径を有する少なくとも２つのカレンダーロールを使用することによって生じる、請求項１３記載の方法。