JP2010504851A

JP2010504851A - カーテンコータで繊維ウェブにコーティングする方法

Info

Publication number: JP2010504851A
Application number: JP2009529726A
Authority: JP
Inventors: ハーヴィスト，ヤウニ; ルオーミ，セッポ; ヌールミアイネン，ティモ
Original assignee: メッツォペーパーインコーポレイテッド
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: DE112007002171T5; AT509528B1; JP5468901B2; AT509528A1; FI121148B; FI20065613A; WO2008037843A1; CH698158B1; FI20065613A0

Abstract

本発明は、カーテンコータで繊維ウェブにコーティングする方法に関する。この方法では、塗工カラーは、コータに供給される前に脱ガス処理される。この方法は、脱ガス処理プロセスにおいて、真空脱ガス器を使用して、前記塗工カラーのガス成分によって生じる有害な欠陥を除去するステップを有し、前記脱ガス器には、約2から35％の範囲のガス成分を有する塗工カラーが供給され、前記脱ガス処理プロセスは、前記塗工カラーの空気量が約0から約0.25％まで低減されるように行われる。

Description

本発明は、カーテンコータで繊維ウェブにコーティングする方法に関し、この方法では、塗工カラーは、コータに供給される前に、脱ガス処理される。

紙のコーティング品質およびコーティング処理方法の人気が高まるにつれ、コーティング処理プロセスおよび設備には、益々多くの要求がなされるようになってきた。コーティング処理の際、特に、顔料コーティング処理の際、紙の表面のコーティングステーションには、塗工カラーの層が形成され、その後、余分な水分が除去される。一般的な顔料コーティング方法は、いわゆるブレードコーティング法であり、この方法では、いわゆるドクターブレードにより、コーティング量が制御される。最も一般的なタイプのブレードコーティングステーションは、適用ロールを備えるブレードコータ、およびノズル適用部を備えるブレードコータである。また、コーティング法には、いわゆる膜転写（transfer）コータが使用され、この人気は、近年上昇している。同様に、繊維ウェブのコーティング処理において、今後の新たな技術として、カーテンコータの使用がある。

カーテンコータは、スロット供給式コータとスライド供給式コータに分離される。スライド供給式カーテンコータでは、コーティングは、ノズルブロックにより、傾斜スライド上に供給され、これに沿って、コーティングは、スライドの端部向かって流れ、コーティングとして形成されるカーテンは、供給リップを構成するスライドの端部全体に流れる。スロット供給適用バーの場合、コーティングは、供給チャンバを介して、狭小垂直スロットに導入され、そのリップに、カーテンが形成され、その後、カーテンは、ウェブ上に流れる。コーティングは、1または2以上の層状に設置される。得られたカーテンは、端部ガイドによって制御され、この端部ガイドは、その名の通り、供給スロット／供給リップの端部に沿って、配置される。

多くの品質の紙および厚紙があり、これらは、秤量により、2つのクラスに分類される：紙は、単一の層（ply）の状態であり、秤量は、25〜300g／m²である；厚紙は、複数の技術により製造され、秤量は、100〜600g／m²である。前述の通り、紙と厚紙の間の区別は、恣意的なものであり、最軽量の秤量の厚紙は、最重量の紙よりも軽い。一般に、紙は、印刷に使用され、厚紙は、梱包に使用される。紙および厚紙は、コーティングされてもされなくても良い。

以下の記載では、コーティング繊維ウェブの現在の値を例とするが、所与の値から大きくずれた場合もあり得る。以下の記載は、主として、刊行物Science and Technology、製紙第3章、仕上げ、361頁、監修Jokio，M．、発行Fapet Oy、Jyvaskyla、1999年に基づくものである。

コーティング雑誌（LWC＝軽量コーティング）は、機械パルプを40〜60％、漂白針葉樹パルプを25〜40％、および充填塗工カラー20〜35％を含む。LWC紙の通常の値は、以下の通りである：秤量40〜70g／m²、ハンターグロス50〜65％、PPS S10粗さ0.8〜1.5μm（オフセット）、0.6〜1.0μｍ（roto）、密度1100〜1250kg／m³、輝度70〜75％、および不透明度89〜94％。

MFC紙（機械仕上げコーティング紙）の一般的な値は、以下の通りである：秤量50〜70g／m²、ハンターグロス25〜70％、PPS S10粗さ2.2〜2.8μｍ、密度900〜950kg／ｍ³、輝度70〜75％、および不透明度91〜95％。

FCO紙（膜コーティング紙）の一般的な値は、以下の通りである：秤量40〜70g／m²、ハンターグロス45〜55％、PPS S10粗さ1.5〜2.0μm、密度1000〜1050kg／m³、輝度70〜75％、および不透明度91〜95％。

MWC紙（中間重量コーティング紙）の一般的な値は、以下の通りである：秤量70〜90g／m²、ハンターグロス65〜75％、PPS S10粗さ0.6〜1.0μｍ、密度1150〜1250kg／ｍ³、輝度70〜75％、および不透明度89〜95％。

HMC紙（重量コーティング紙）は、秤量が100〜135 g／m²であり、2回以上コーティングすることも可能である。

化学パルプ系の無木質印刷紙、またはファイングレード紙（WFC）のコーティングの際、コーティング量は、仕様および使用用途に応じて、大きな幅で変動する。1回、または2回用の化学パルプ系印刷紙の通常の値は、以下の通りである：1回コーティングの場合、坪量90 g／m²、ハンターグロス65〜80％、PPS S10粗さ0.75〜2.2μｍ、輝度80〜88％、および不透明度91〜94％、および2回コーティングの場合、坪量130 g／m²、ハンターグロス70〜80％、PPS S10粗さ0.65〜0.95μｍ、輝度83〜90％、不透明度95〜97％。

厚紙は、秤量に関して、不均一な群で構成され、秤量が500 g／m²以上の高品質、および秤量が約120 g／m²の低品質を含み、想定される品質の範囲は、新品ストックから、100％リサイクルストックまでの範囲であり、未コーティングから複数コーティングまでの範囲である。コーティング厚板は、以下を含む：新品ストックを基本とする折り畳みボール紙（FBB）、ソリッド漂白厚紙（SBB）、リサイクルストックを基本とする液体梱包厚紙（WLC）、コーティングリサイクル厚紙。

カーテンコーティング処理は、基本的に、前述の全てのコーティング品質の製作に適用可能である。ブレードコーティング法または膜転写コーティング法と比べて、カーテンコータは、ウェブにより少ない力を印加し、このため、紙匹の破損によって生じる不均一性を抑制することができ、可動性（runnability）が向上する。カーテンコーティング法は、ブレードコーティング法により得られるような表面平滑性を得ることができないが、得られる被覆率は、ブレードコーティング法または膜転写コーティング法によって得られるものよりも良好である。

プロセス産業分野では、通常、空気のようなガスと、処理プロセスに使用される液体および組成物との混合処理は、多くの問題の発生原因となる。特に、紙または対応する繊維ウェブ材料のカーテンコーティング処理プロセスでは、塗工カラー内のガスまたはガスバブルの存在は、コーティング処理プロセスに影響を及ぼし、紙の表面に、不規則性、さらにはシミが生じ、これらは、最終的にコーティングの穴となる。複数のカーテンコーティング処理において、脱ガスの意味は、より重要となる。すなわち、コーティングの回数が、例えば3または4回の場合、各層を形成する際に使用されるコーティング処理では、できる限り、脱ガス化させる必要がある。

例えば、混合ガスを除去し、塗工カラーに溶解させるための、各種真空脱ガス器が開発されている。これは、例えば、本願の出願人によって開示された、先の出願FI20055280、FI20055713、およびFI20055704に示されている。

真空脱ガス器には、約1kPaから15kPaの絶対圧力が提供されることが好ましい。チャンバが低い絶対圧にされる場合、例えば、塗工カラーに含まれる液体の気化温度が低い場合、気化の結果、塗工カラーの品質に、劣化が生じるリスクがある。一方、チャンバが高い絶対圧にされる場合、この圧力では、塗工カラーに含まれるガスバブルのサイズを大きくするには不十分であり、このガスバブルは、真空処理により除去される。有意に好適な場合、真空チャンバには、約3kPaから15kPaの絶対圧が提供される。適用される絶対圧の下限が上昇すると、この傾向は、より顕著になり、脱ガス処理の間に、塗工カラーが気化する可能性は、より低減する。真空脱ガス器により、高効率が得られ、塗工カラーに含まれるガスを、迅速かつ完全に、塗工カラーから除去することができる。

本発明の目的は、欠陥のないコーティング表面を形成するための、改良されたカーテンコーティング法を提供することである。

この目的のため、本発明では、
カーテンコータで繊維ウェブにコーティングする方法であって、
塗工カラーは、前記コータに供給される前に、脱ガス処理され、
当該方法は、脱ガス処理プロセスにおいて、真空脱ガス器を使用して、前記塗工カラーのガス成分によって生じる有害な欠陥を除去するステップを有し、
前記脱ガス器には、約2から35％の範囲の前記ガス成分を有する塗工カラーが供給され、
前記脱ガス処理プロセスは、前記塗工カラーの空気量が約0から約0.25％まで低減されるように行われ、
当該方法は、前記塗工カラーに残留し得るガスバブルの寸法が、約0.1mm未満となるように、ガスバブルを除去するステップを有し、これにより、ガスバブルによって生じ、繊維ウェブの上部に存在するコーティングに生じ得る前記欠陥の寸法は、それぞれ、約0.1mm未満となることを特徴とする方法が提供される。

本願において、繊維ウェブの表面に存在する欠陥のサイズ（寸法）とは、塗工カラーに存在するガスバブルによって生じる、繊維ウェブの延伸する方向に対して横方向に延伸する欠陥の範囲を意味する。カーテンコーティングは、繊維ウェブの表面に垂れ落ちるため、高速に移動する繊維ウェブでは、繊維ウェブの延伸方向に、塗工カラー内に存在するガスバブルの延伸が生じ、これにより、繊維ウェブコーティングの際に生じた欠陥は、楕円または細長い形状となる。欠陥サイズに関して、重要な寸法は、織布の延伸方向に対して横方向の寸法であり、この寸法は、約0.1mm未満であることが好ましい。これは、目視では検出することができない。また、印刷に関して、印刷時のハーフトーンのスクリーン寸法は、通常0.1mmであり、欠陥寸法は、小さく、印刷品質が担保できなくなるほど大きくはない。

カーテンコーティング法は、顔料コーティングに適している上、繊維ウェブの表面に、例えば、バリア層のような材料を設置することにも適している。そのようなバリア層は、液体密閉層、および／または気体密閉層であっても良い。

また、この方法は、繊維ウェブの上部に、各種他の機能層を提供する際に使用することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明について、より詳しく説明する。

カーテンコーティング処理プロセスを実施する際の、基本的な一方法を概略的に示した図である。本発明の方法を実施するために適用される、一つの真空脱ガス器を示した図である。

図1を参照すると、この図には、本発明の方法を実施する際に適用することの可能な、単なる概略的な一つの配置が示されており、これは、出願人の前の特許出願第FI20065055号に詳細に示されている。図1の配置では、まず、塗工カラー準備処理プロセスから得られた塗工カラーが、貯蔵タンク1の方に搬送される。ポンプ6Aにより、このカラーは、この貯蔵タンクから脱ガス処理2に供給される。示された実施例では、この前に、前処理プロセス7がある。前処理プロセス7は、例えば、塗工カラーを加熱、冷却、予備脱ガス処理、超音波処理、またはこれらの組み合わせ処理を行うステップを有する。予備処理プロセスは、省略することも可能である。脱ガスプロセス2は、真空を利用することにより行われることが好ましい。

脱ガス処理プロセスの後、塗工カラーは、ポンプ6Bにより、コーティング装置5用の供給タンク4に流通され、ここから、ポンプ6Cにより、繊維ウェブにコーティングを設置するコーティング装置の方に供給される。示された配置では、ポンプ6Cの後には、フィルタ素子9が設けられており、このフィルタ素子は、いかなる従来のタイプのフィルタ素子であっても良い。

また、この配置には、例えば、脱ガス処理プロセス後に、塗工カラーのガス量を測定する、オンライン測定ユニット8が設けられることが好ましい。これにより、例えば、機器の操作開始に合わせて、ガス量について、許容範囲から逸脱した塗工カラーが、コーティング装置供給タンク4に導入されないようにして、これを貯蔵タンクに戻すことが可能となる。この場合、塗工カラーは、必要に応じて、リサイクルされ、供給タンク4に供給する前に、脱ガス処理プロセス2を数回通る。オンライン測定機器8は、例えば、脱ガス処理プロセスから到達した塗工カラーの密度の測定装置を有しても良く、測定された密度データは、例えば、塗工カラーに残留するガス量の間接的な判断の際に使用される。密度の測定は、例えば、圧力差の測定により、実施されても良い。また、オンライン測定機器は、例えば、音波または超音波を使用する、直接ガス量測定装置を有しても良く、これは、密度の測定に基づいた間接的なガス量の判断の代わりに使用される。

供給タンク4に塗工カラーを通過させずに、塗工カラーを貯蔵タンクに戻す手段は、適当なバルブ素子（図示されていない）を有しても良く、これを使用して、通常作動において、脱ガス処理プロセス2から供給された、余分な塗工カラーが貯蔵タンク1に戻される。

通常作動状態の機器を用いて、塗工カラーは、標準的な量が貯蔵タンク1から、ポンプ6Aを用いて、脱ガス処理プロセス2に供給される。これにより、脱ガス器の作動が安定化され、より一定な結果が得られる。同様に、標準的な量が脱ガス処理された塗工カラーは、脱ガス処理プロセスから、ポンプ6Bにより、供給タンク4に供給される。供給タンク4は、例えば、レベル測定機器を備え、得られたデータに基づいて、供給タンクには、特定の時間に、塗工カラーの必要量が供給され、余分な塗工カラーは、貯蔵タンク1の方に誘導される。脱ガス処理プロセスからの塗工カラーの供給量は、0から、コーティング処理プロセスに必要な量の約200％の範囲内であることが好ましい。また、脱ガス器からの塗工カラーの供給量は、供給タンク4を介さず、直接コーティング処理プロセスに送られるように適合されても良い。

図2を参照すると、この図には、本発明の方法を実施することが可能な真空脱ガス器の一実施例の原理の概略図が示されている。この真空脱ガス器は、出願人の先の出願である、FI20055280号に、より詳しく示されている。機器は、真空タンク13の内部に設置された回転可能なドラム18を有し、このドラムは、モータ21により駆動される。ドラムは、階段状に構成された内表面を有し、本発明の実施例では、これは、3つのステージ10、11、12を有する。塗工カラーは、前記各ステージの回転の動きに応じて、上方に上がり、薄いかすんだ状態の膜を形成する。最終ステージに到達した際、塗工カラーの膜は、ドラムの上端から、真空タンクの内壁に供給され、さらにこれに沿って、タンクの底部区画に供給され、排出開口17により、適用部位に搬送される。この上部区画において、タンク13には、機器20が提供されることが好ましく、これにより、かすんだ膜は、そのままの状態で画像化され、塗工カラーには、空気バブルが残らなくなる。画像化手段20によって形成される視覚化情報を用いて、脱ガス器の作動パラメータが制御される。

例えば図2に示すように、ステージは、一連の凹部底部区画により構成され、この前方端部10a、11a、12aは、ステージの高さを定め、すなわち得られる薄いかすんだ膜の高さを定める。効率的な脱ガス処理および小型機器構造を提供するため、一連のステージ同士のレベルの差は、20mmから150mmの範囲内であることが好ましく、40mmから100mmの範囲であることがより好ましい。ステージ同士の半径方向の距離、すなわち得られるかすんだ膜の幅は、20mmから200mmの範囲であることが好ましく、40mmから120mmの範囲であることがより好ましい。

脱ガス器のこの対策により、塗工カラーの脱ガス処理が助長され、容量が向上する。また、この対策により、処理プロセスの初期の追跡が可能となり、機器の作動パラメータ全体が、この追跡に基づいて、制御されるようになる。作動パラメータには、例えば、ドラム18の回転速度、タンク13の真空レベル、タンク13の底部に存在する液体のレベルが含まれる。液体レベルは、ドラムに入る塗工カラーの供給速度、およびタンクから放出される脱ガス処理後の塗工カラーの放出速度に、影響を受ける。

塗工カラーのかすみ状態の多ステージ化により、空気の除去が助長され、これにより、絶対圧力レベルを、従来の値よりも高い、所与の下限に設定することが可能となり、これにより、塗工カラー品質の劣化が回避される。従来の技術では、極めて低い圧力レベルのため、ある塗工カラー成分が気化してしまうおそれがある。

そのような多ステージの実施例では、塗工カラーからガスバブルが逸散する際の、十分な時間が提供され、これにより、0.1mm未満のオーダーの直径のガスバブルに対しても、塗工カラーから排出されるのに十分な時間が提供され、塗工カラーに残留するガスバルブは、視認できない程十分に小さな寸法となり、これにより、繊維ウェブの上部に、コーティングが施工されるようになる。また、真空脱ガス器は、例えば、本願出願人の先の出願であるFI20055713号およびFI20055704号に記載されているような対策を有しても良く、これは、FI20055704号に記載されているような、マルチ作動対策であっても良く、この例では、単一の機器を使用して、2つの別個の作動の際に脱ガスが行われる、2つの別個のコンパートメントが形成された真空作動脱ガス器が使用される。

Claims

カーテンコータで繊維ウェブにコーティングする方法であって、
塗工カラーは、前記コータに供給される前に、脱ガス処理され、
当該方法は、脱ガス処理プロセスにおいて、真空脱ガス器を使用して、前記塗工カラーのガス成分によって生じる有害な欠陥を除去するステップを有し、
前記脱ガス器には、約2から35％の範囲の前記ガス成分を有する塗工カラーが供給され、
前記脱ガス処理プロセスは、前記塗工カラーの空気量が約0から約0.25％まで低減されるように行われ、
当該方法は、前記塗工カラーに残留し得るガスバブルの寸法が、約0.1mm未満となるように、ガスバブルを除去するステップを有し、これにより、ガスバブルによって生じ、繊維ウェブの上部に存在するコーティングに生じ得る前記欠陥の寸法は、それぞれ、約0.1mm未満となることを特徴とする方法。
前記真空脱ガス器を使用するステップを有する当該方法において、前記塗工カラーは、真空タンク内に収容された、実質的に鉛直シャフトの周囲を回転するドラムの底部区画に供給され、
前記ドラムの回転の動きにより、前記塗工カラーは、前記ドラムの内壁に沿って上昇し、前記ドラムの上端から前記真空タンクの内壁の方に、薄膜状に排出され、
ここから、前記塗工カラーは、下向きに流れ、
当該方法は、前記塗工カラーが前記ドラムの壁に沿って、階段状に上昇するように適合され、前記塗工カラーは、少なくとも2つの異なる階段上に、薄いかすんだ膜を形成し、
これにより、前記塗工カラーに含まれる前記ガスバブルは、崩壊し、および／または前記塗工カラーから逸散し、前記タンクから排出されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記コーティングは、単一の層で形成され、または複数の同時に設置された層で構成され、
当該方法において、各層を構成する前記塗工カラーに対して、別個の脱ガス処理が行われることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
当該方法は、少なくとも一つのコーティング層用の前記塗工カラーとして、顔料コーティングを使用するステップを有することを特徴とする請求項3に記載の方法。
当該方法は、少なくとも一つのコーティング層用の前記塗工カラーとして、繊維ウェブの表面に、液体密閉バリア層および／または気体密閉バリア層を形成する材料を使用するステップを有することを特徴とする請求項3に記載の方法。
当該方法は、コーティング印刷紙または印刷表面厚紙を形成するため、複数のコーティングを形成するステップを有し、
少なくとも一つの塗工カラー層は、40％を超える乾燥量を有し、前記塗工カラーは、100（Br100）CPsを超える粘度を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の方法。
当該方法は、コーティング印刷紙を形成するため、紙の両面にコーティング処理を行うステップを有することを特徴とする請求項1〜4、および6のいずれか一つに記載の方法。
コーティング印刷紙、または印刷表面厚紙を形成するための、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の方法の使用。