JP2008545067A

JP2008545067A - キャストコートデバイス

Info

Publication number: JP2008545067A
Application number: JP2008518677A
Authority: JP
Inventors: ハンスヨアヒムベッヒェル; アンドレアスオイレル; トーマスグロッセル; ヴィーリーハンマーシュミット
Original assignee: エム−リールオサケユキチュアユルキネン
Priority date: 2005-07-02
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-12-11
Also published as: EP1907624A1; CN101213341A; WO2007003272A1; EP1739231A1; US20090061073A1; KR20080042795A

Abstract

【課題】キャストコート紙及び／又はキャストコート板紙を製造するためのキャストコートデバイスであって、コーティングを施したベース紙を処理するためのキャストコートシリンダを含み、キャストコートシリンダは、支持材料と、該支持材料に施した少なくとも一つのコーティングとを含む、キャストコートデバイス、並びにキャストコート紙の製造方法を提供する。
【解決手段】ＤＩＮ５０１３３によるコーティングの硬度の値は、１０００ＨＶ又はそれ以上である。
【選択図】なし

Description

本発明は、キャストコートデバイス並びにキャストコート紙の製造方法に関する。

紙又は板紙を製造するためのデバイスは、一般的には、紙ウェブを案内し搬送するロールやシリンダを有する。滑らかで及び／又は強光沢を持つ紙を製造しようとする場合には、多くの場合、仕上げ工程でカレンダーやキャストコートデバイスが使用される。
カレンダーでは、紙ウェブがカレンダーロールと高圧で接触し（一般的には、カレンダーには少なくとも１０個のカレンダーロールが存在する）、この接触により紙の表面特性に大きな効果を及ぼす。この処理により紙が滑らかになり、紙の光沢が向上する。カレンダーロールの表面の品質が、製造される紙の品質に影響を及ぼすため、カレンダーロールの品質についての厳密な必要条件を満たさなければならない。紙は、ロールに適当な方法で付着しなければならないが、他方、ロールから容易に分離しなければならない。コート紙にカレンダー加工を施す場合には、カレンダー加工前にコーティングを乾燥させておかなければならない。

カレンダー加工に対する変形例として、キャストコートプロセスでは、仕上げ工程において、コート紙を、一般的には高度に研磨したクロム層である鏡面を持つ加熱したシリンダと接触させる。紙がシリンダと接触しているときに紙を乾燥させ、鏡面キャストシリンダの表面の構造をコート紙に転写する。このプロセスを使用し、強光沢で平滑さに優れた紙を得ることができる。カレンダー加工とは異なり、キャストコートプロセスで紙に加えられる圧力は遥かに小さい。これによって、密度が低く剛度が高い紙が得られる。更に、キャストコートデバイスはキャストロールを一つしか備えていないのに対し、カレンダー加工は、一般的には少なくとも１０個のカレンダーロールを含む。キャストロールがクロム層を持つ場合には、紙表面の品質を維持するため、前記層を回転により不動態化しなければならない。クロム層を不動態化するため、紙又は板紙の製造を中止し、クロム層を不動態化配合物で処理する。不動態化工程後、キャストコート紙の製造を再開する。当該技術で知られているキャストコート紙は、一般的にはインク裏移り時間(set-off time)が長く、これにより、続いて行われる印刷プロセスで問題が生じる。

従来技術では、カレンダーロールは、セラミック又は金属製のコーティングを備えていてもよいということが開示されている。
欧州特許第ＥＰ０８７０８６７Ｂ１号には、カレンダー加工で使用される、特定のセラミック層を持つ抄紙機又は板紙抄紙機用のロールが開示されている。特定のセラミック層により、紙又は板紙の仕上げを更に効果的に行うことができる。
従来技術には、キャストコートプデバイスのキャストシリンダが１０００ＨＶ又はそれ以上の硬度値を持つことは開示されていない。これは、例えば、キャストシリンダのクロム層の硬度の値が９００ＨＶよりも低いためである。
欧州特許第ＥＰ０８７０８６７Ｂ１号

本発明の目的は、キャストコート紙又はキャストコート板紙を製造するためのキャストコートデバイスを提供することである。これによって、製造プロセスの停止時間を減少することによって製造プロセスの有効性を向上する。

本発明は、上述の問題点を、キャストコート紙及び／又はキャストコート板紙を製造するためのキャストコートデバイスであって、コーティングを施したベース紙を処理するためのキャストコートシリンダを含み、キャストコートシリンダは、支持材料と、この支持材料に施した少なくとも一つのコーティングとを含む、キャストコートデバイスにおいて、ＤＩＮ５０１３３によるコーティングの硬度の値は１０００ＨＶ又はそれ以上である、ことを特徴とするキャストコートデバイスによって解決した。

好ましい実施例では、キャストコートシリンダのコーティングの硬度は、≧１１００ＨＶであり、更に好ましくは、≧１２００ＨＶであり、好ましくは、≧１３００ＨＶであり、最も好ましくは、≧１４００ＨＶである。
好ましい実施例では、キャストコートシリンダの支持材料に施したコーティングは、セラミックコーティングである。
好ましくは、セラミックコーティングは、金属酸化物、半金属酸化物、金属炭化物、半金属炭化物、金属窒化物、半金属窒化物、金属硼化物、半金属硼化物、又はこれらの混合物からなる群から選択された硬質材料を含む。

好ましい実施例では、セラミックコーティングは、金属母材及び／又は金属酸化物母材に少なくとも一つの硬質材料を含むコーティングであり、これによって、金属母材及び／又は金属酸化物母材は、好ましくは、硬質材料とは異なる。
好ましくは、金属母材及び／又は金属酸化物母材は、支持材料に適用したときに液化する自己流動性合金(self-flowing alloy)を含む。好ましい実施例では、金属母材及び／又は金属酸化物母材は、ニッケル、クロム、硼素、珪素、コバルト、又はこれらの混合物の合金からなる群から選択された少なくとも一つの合金を含み、合金は、好ましくは、自己流動性合金である。
好ましくは、コーティングの厚さは１０μｍ乃至５００μｍであり、更に好ましくは、２０μｍ乃至４００μｍであり、最も好ましくは、３０μｍ乃至３００μｍである。
適当なセラミックコーティングは、ヴォイスペーパー社がセラカル（ＣｅｒａＣａｌ）の商標で販売している。

ＤＩＮ４７６２に従って計測したキャストコートシリンダのコーティングの粗さＲａは、１．０μｍよりも小さい。好ましい実施例では、粗さＲａは、０．７μｍよりも小さく、好ましくは、０．５μｍよりも小さく、更に好ましくは、０．２μｍよりも小さく、好ましくは、０．１μｍよりも小さく、更にもっと好ましくは、０．０９μｍよりも小さく、最も好ましくは、０．０８μｍよりも小さい。変形例では、粗さＲａは、好ましくは、０．０７μｍよりも小さく、更に好ましくは、０．０６μｍよりも小さく、好ましくは、０．０５μｍよりも小さく、更にもっと好ましくは、０．０４μｍよりも小さく、最も好ましくは、０．０３μｍよりも小さい。

好ましくは、キャストコートシリンダの少なくとも一つのコーティングは、コーティングを施したベース紙と接触するキャストコートシリンダの支持材料上に存在する。
好ましい実施例では、キャストコートデバイスは、キャストコートシリンダを加熱するための手段を含む。更に好ましくは、キャストコートデバイスは、コーティング配合物をベース紙に適用するための手段を含み、コーティング配合物を適用するための手段は、得られたコーティングを施したベース紙をキャストコートシリンダと接触させる前に、コーティングをベース紙に適用するように、キャストコートデバイスに配置されている。
好ましくは、キャストコートデバイスは、コーティングを施したベース紙をキャストコートシリンダに対してプレスするための手段としてロールを含む。好ましい実施例では、乾燥した、コーティングを施したベース紙を、キャストコートシリンダから取り外すための手段を含む。

本発明の別の特徴によれば、キャストコート紙及び／又はキャストコート板紙の製造方法において、
（ａ）コーティング配合物をベース紙の少なくとも一方の表面に適用する工程と、
（ｂ）コーティングを施したベース紙を乾燥するため、コーティングを施したベース紙を、支持材料と、この支持材料に適用した、硬度の値が≧１０００（ＤＩＮ５０１３３）の少なくとも一つのコーティングとを含む加熱したキャストコートシリンダの表面と接触させる工程と、
（ｃ）乾燥した、コーティングを施したベース紙をシリンダの表面から取り外す工程とを含む、方法が提供される。
好ましくは、工程（ａ）でベース紙に適用したコーティング配合物は、工程（ｂ）でシリンダ表面と接触させる前に凝固及び／又は固化してゲルになる。
好ましい実施例では、工程（ａ）でベース紙に適用したコーティング配合物は、工程（ｂ）でシリンダ表面と接触させる前に乾燥され、これによって、乾燥したコーティングを、シリンダ表面と接触させる前に又は接触させるときに再湿潤する。
好ましくは、工程（ｂ）において、シリンダ表面の温度は８０℃乃至１６０℃である。
好ましい実施例では、工程（ｂ）において、コーティングを施したベース紙をシリンダ表面にロールによって少なくとも１０００Ｎ／ｃｍ² のニップ圧力でプレスする。
好ましくは、工程（ａ）において、ベース紙に適用されたコーティング配合物のコーティング重量（オーブン乾燥）は１０ｇ／ｍ² 乃至３０ｇ／ｍ² である。

驚くべきことに、本発明の方法の効率は、従来技術で知られている方法と比べて優れている。詳細には、クロムでメッキしたキャストシリンダで必要とされるキャストシリンダの表面の不動態化が、本発明のキャストシリンダでは不要である。従って、キャストコートデバイスの停止時間が短くなる。

キャストシリンダの磨耗により、製造される紙の品質は徐々に低下する。従って、キャストコートデバイスのキャストシリンダを交換しなければならない。驚くべきことに、キャストコートデバイスのキャストシリンダの寿命が大幅に延びるのである。交換前に、当該技術分野で知られているキャストシリンダの少なくとも二倍使用できるのである。

本発明の別の利点は、製造されるキャストコート紙の裏移り時間は、当該技術分野で知られている方法で製造した紙よりも短く、これによって、紙の更に有利な特性が大きく変化しない。詳細には、紙の滑らかさ及び光沢が変わらないのである。裏移り時間が短いため、紙をオフセット印刷で使用するのが容易である。オフセットインクはキャストコート紙に更に容易に浸透する。印刷した紙を積み重ねてもインクの付着が生じない。
キャストシリンダに対してプレスされる紙ウェブの幅は、一般的には、キャストシリンダの幅よりも小さい。従って、紙ウェブと重ならない領域に大きな磨耗が生じる。磨耗を減少するため、キャストコートシリンダの前記領域を冷却する。冷却は、水を当てることによって行われ、そのため、剥離剤を使用する場合に剥離剤が希釈されてしまう。驚くべきことに、本発明のキャストコートシリンダを使用することにより、紙ウェブと重ならない領域の冷却が不要になる。かくして、剥離剤の希釈は生じず、そのため、キャストコートプロセスの効率が向上する。

本発明を以下の例によって例示する。

［例］
以下の例のキャストシリンダの硬度は、ＤＩＮ５０１３３に従って計測した。
例１
キャストコートデバイスには幅が４５ｃｍのキャストコートシリンダが設けられている。シリンダは、硬度値が１１００ＨＶのセラミックコーティングを備えている。シリンダをその表面の温度が約１７５℃になるまで加熱する。ロールをキャストコートシリンダ表面に約１５００Ｎ／ｃｍ² のニップ圧力でプレスすることにより、ワックスを１重量％含有する剥離剤をニップに付着する。剥離剤のｐＨの値は約３であり、キャストコートシリンダの周速は５０ｍ／分である。紙ウェブはキャストコートシリンダ及びロールのニップを通過しない。４週間後、キャストコートシリンダのセラミックコーティングの厚さを計測する。セラミックコーティングの厚さは２μｍ減少した。

比較例１
例１に説明したキャストコートデバイスを使用した。相違点は、キャストコートシリンダのクロムコーティングの硬度の値が８９０ＨＶであるということである。４週間後、例１に説明した試行条件で、クロム層の厚さを再び計測した。クロムコーティングの厚さは１０μｍ減少した。

例２
硬度の値が１１００ＨＶセラミックでコーティングしたキャストコートシリンダで製造したキャストコート紙を、ハイデルベルガースピードマスター印刷機で印刷した。インクの裏移り時間は２．５分であると計測された（インクカバレージが３００％のフルトーン領域）。

比較例２
クロムコーティング（硬度が８９０ＨＶ）を持つ従来のキャストコートシリンダで製造したキャストコート紙を例２に説明したように印刷した。例２の紙と比較例２との間の唯一の相違点は、コーティングが異なるキャストコートシリンダを使用したことである。比較例２のインク裏移り時間は６分であると計測された。これはかなり長い。

例３
拭き取り試験は、キャストコート紙への試験インクのインク浸透を決定するための方法である。前記試験インクは、着色用の顔料及びバインダーがないことを除き、従来の印刷インクと成分が同じである。

試験紙の色度座標をシーラブシステム(Cielab system) によって計測する。次いで、試験インクを試験紙に適用する。１２０秒後、試験インクを拭き取り、色度座標を再びシーラブシステムによって計測する。試験インクを付ける前とその後に計測した値の差（Δａ＊）が、試験紙へのインク浸透のインジケータである。Δａ＊の値が高いということは、インクの浸透が良好であるということを示す。

クロムシリンダ（硬度８９０ＨＶ）で製造した試験紙のΔａ＊の値が２５であるのに対し、セラミックでコーティングした硬度値が１１００ＨＶのキャストコートシリンダで製造した試験紙のΔａ＊の値は３６である。両試験紙の製造における唯一の相違は、特定のコーティングを施したキャストコートシリンダを使用したことである。セラミックコーティングを備えたキャストコートシリンダで製造した紙は、Δａ＊の値が高いため、前記紙のインク浸透がクロムメッキしたキャストコートシリンダを使用して製造した紙と比較して優れている。

Claims

キャストコート紙及び／又はキャストコート板紙を製造するためのキャストコートデバイスであって、コーティングを施したベース紙を処理するためのキャストコートシリンダを含み、前記キャストコートシリンダは、支持材料と、該支持材料に施した少なくとも一つのコーティングとを含む、キャストコートデバイスにおいて、
ＤＩＮ５０１３３による前記コーティングの硬度の値は１０００ＨＶ又はそれ以上である、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項１に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記キャストコートシリンダの前記コーティングの硬度は１１００ＨＶ又はそれ以上である、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項１又は２に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記キャストコートシリンダの前記支持材料に施した前記コーティングは、セラミックコーティングである、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項３に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記セラミックコーティングは、金属酸化物、半金属酸化物、金属炭化物、半金属炭化物、金属窒化物、半金属窒化物、金属硼化物、半金属硼化物、又はこれらの混合物からなる群から選択された硬質材料を含む、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項３又は４に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記セラミックコーティングは、金属母材及び／又は金属酸化物母材に少なくとも一つの硬質材料を含むコーティングであり、これによって、前記金属母材及び／又は金属酸化物母材は、好ましくは、前記硬質材料とは異なる、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項５に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記金属母材及び／又は金属酸化物母材は自己流動性合金を含み、この自己流動性合金は、支持材料に適用したときに液化されていることを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項５又は６に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記金属母材及び／又は金属酸化物母材は、ニッケル、クロム、硼素、珪素、コバルト、又はこれらの混合物の合金からなる群から選択された少なくとも一つの合金を含み、前記合金は、好ましくは、自己流動性合金である、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のキャストコートデバイスにおいて、
ＤＩＮ４７６２に従って計測した前記キャストコートシリンダのコーティングの粗さＲａは、１．０μｍよりも小さい、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記キャストコートシリンダの少なくとも一つのコーティングは、コーティングを施したベース紙と接触する前記キャストコートシリンダの支持材料上に存在する、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記キャストコートデバイスは、前記キャストコートシリンダを加熱するための手段を含む、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のキャストコートデバイスにおいて、
コーティング配合物をベース紙に適用するための手段を含み、該手段は、得られたコーティングを施したベース紙を前記キャストコートシリンダと接触させる前に、前記コーティングを前記ベース紙に適用するように、キャストコートデバイスに配置されている、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のキャストコートデバイスにおいて、
前記キャストコートデバイスは、前記コーティングを施したベース紙を前記キャストコートシリンダに対してプレスするための手段としてロールを含む、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載のキャストコートデバイスにおいて、
乾燥した、コーティングを施したベース紙を、前記キャストコートシリンダから取り外すための手段を含む、ことを特徴とするキャストコートデバイス。
キャストコート紙及び／又はキャストコート板紙の製造方法において、
（ａ）コーティング配合物をベース紙の少なくとも一方の表面に適用する工程と、
（ｂ）コーティングを施したベース紙を乾燥するため、コーティングを施したベース紙を、支持材料と、該支持材料に適用した、硬度の値が≧１０００（ＤＩＮ５０１３３）の少なくとも一つのコーティングとを含む加熱したキャストコートシリンダの表面と接触させる工程と、
（ｃ）乾燥した、コーティングを施したベース紙を前記シリンダの表面から取り外す工程とを含む、方法。
請求項１４に記載の方法において、
工程（ａ）で前記ベース紙に適用した前記コーティング配合物は、工程（ｂ）で前記シリンダ表面と接触させる前に凝固及び／又は固化してゲルになる、方法。
請求項１４に記載の方法において、
工程（ａ）で前記ベース紙に適用した前記コーティング配合物は、工程（ｂ）で前記シリンダ表面と接触させる前に乾燥され、これによって、乾燥したコーティングを、前記シリンダ表面と接触させる前に又は接触させるときに再湿潤する、方法。
請求項１４に記載の方法において、
前記工程（ｂ）において、前記シリンダ表面の温度は８０℃乃至１６０℃である、方法。
請求項１４乃至１７のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記工程（ｂ）において、前記コーティングを施したベース紙を前記シリンダ表面にロールによって少なくとも１０００Ｎ／ｃｍ² のニップ圧力でプレスする、ことを特徴とする方法。
請求項１４に記載の方法において、
前記工程（ａ）において、前記ベース紙に適用された前記コーティング配合物のコーティング重量（オーブン乾燥）は１０ｇ／ｍ² 乃至３０ｇ／ｍ² である、ことを特徴とする方法。