JP2755758B2 - シートウェブに光沢を付与する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、請求の範囲の請求項１に記載した上位概念
に基づくシートウェブ又はカートンウェブに光沢を付与
する方法に関するものである。

［背景技術］ シート又はカートンに光沢を付与する場合、カレンダ
ー装置のプレスギャップにおいて得られた構造が該プレ
スギャップからのシートウェブの進出後に変化し、それ
によって、プレスギャップにおいて得られた構造が少な
くとも部分的に失われることは周知である。要するにシ
ートウェブの変化が生じ、これによってプレスギャップ
で折角得られていた所望の表面光沢が再び減少し、もし
くは表面粗面度が増大する。これは、程度の差こそあれ
強いかつ局所的に異なったり戻り膨潤によって起こり、
しかも、光沢を付与すべき材料のガラス転移点以下のカ
レンダー掛け温度（これが可塑化温度である）がプレス
ギャップに存在する場合に特に起こる。光沢の低下は概
ねまた、プレスギャップにおけるカレンダー掛け温度が
ガラス転移点よりも高くかつプレスギャップから進出し
たのちシートウェブを材料のガラス転移点以下の周辺温
度で徐冷する場合にも認められる。これを俗に、紙が
「働く」と称する。

プリントや筆記などのような後加工のために、光沢の
付与されたシート又はカートンから所望される最適の表
面特性は往々にして、カレンダー装置の使用ロールの表
面温度が高い場合にしか、あるいはプレスギャップにお
ける温度が高い場合にしか得られない場合がある。大抵
の場合、シートウェブ又はカートンウェブの少なくとも
表面層を、材料の可塑化の達成のためにガラス転移温度
以上に加熱することが賞用されている。プレスギャップ
から進出したのち熱いシートウェブは徐々に再び周辺温
度と平衡化され、すなわち周辺とのバランス状態で温度
差及び湿度差が補償される。その際材料は「働き」か
つ、シートウェブの初期温度が高ければ、それだけこの
働きは強くなる。これが周知の長期効果であり、しかも
光沢処理された表面のマイクロ粗面度が再び増大するこ
とがある。その際前記の弾性的な戻り膨潤が付加的に生
じ、しかもシートウェブの、可塑化されていない内部層
はプレスギャップ内での状態に対比して、厚さを増す。
これが周知の短期効果であり、該短期効果は、シートウ
ェブがプレスギャップから進出したのち約100ms〜2min
で終了する。前記戻り膨潤は局所的に異なっており、か
つ、シートウェブの例えば繊維フロックを有する部位の
ような高圧搾部位又は、単位面積当り重量の比較的高い
部位で顕著である。これによってやはり、光沢処理後に
繊維フロック区域には粗面度の増大が生じる（「マクロ
粗面度」）。

この結果、シートウェブの所望の高い表面光沢を得る
ために、カレンダー掛けを、圧力、シートウェブの湿度
及び温度のような光沢付与条件を変化させて、複数のプ
レスギャップにおいて、複数回相前後してシートウェブ
に施すことが必要になるか、又はより緩慢に、あるいは
比較的高い線力を掛けて施工することが必要になる。

カレンダー装置のプレスギャップにおいて材料のガラ
ス転移点以上の温度にあるシートウェブを、カレンダー
装置の該プレスギャップを進出させたのちガラス転移点
以下の温度にしようとす処理動作は、次に列挙した運転
パラメータによって助成されるというのが、従来の認識
である。すなわち： ａ）光沢を付与しようとするシートウェブが厚い場合、
すなわち高い単位面積当り重量を有している場合、プレ
スギャップにおいて吸収される熱はシートウェブの内部
へ導出され、かつ（ウェブ表面層にウェブ内部よりも高
い温度が存在すること及び平均温度がガラス転移温度以
下であることを前提条件とすれば）シートウェブ表面の
冷却は迅速に行われる。

ｂ）それ相応に高いウェブ湿分が存在している場合シー
トウェブは、該シートウェブがプレスギャップにおいて
100℃以上に加熱された場合には特に、プレスギャップ
から進出したのち気化冷気によって冷却される。

ｃ）材料の結晶度が高く、これに伴ってシートウェブに
おけるガラス転移温度も高い場合、しかもシートと周辺
外気との温度差が高ければ、高い放熱が生じると共に、
ガラス転移温度以下へのシートウェブ温度の急降下が生
じる。

光沢付与後のシートウェブの冷却のために好ましい前
記の前提条件が存在せず、或いはテクノロジー上の理由
から得られず、もしくは得ることができない場合には、
カレンダー装置のプレスギャップ内で、ばあいによって
は得られたシートウェブの片面又は両面の品質は、戻り
膨潤によって、この場合は特に局所的に異なった戻り膨
潤によって、ひいてはマクロ粗面度の上昇によって、ま
たマイクロ粗面度の増大によって再び失われることにな
る。

［発明の開示］ 本発明の課題は、冒頭で述べた形式のシートウェブ又
はカートンウェブに光沢を付与する方法を改良して、カ
レンダー装置のプレスギャップにおいてシートウェブの
片面又は両面に光沢処理を施して得られた品質を、シー
トウェブが前記カレンダー装置のプレスギャップから進
出したのちにも少なくとも部分的には維持することがで
きるようにすると共に、すでに光沢処理の施された表面
の粗面度上昇を少なくとも最小限に抑えることである。

前記課題は本発明によれば、請求の範囲の請求項１記
載の特徴的な構成手段によって解決される。

事実上プレスギャップからシートウェブ又はカートン
ウェブが進出した直後に意図的に冷却を実施することに
よって、場合によっては該冷却操作に並行してシートウ
ェブ又はカートンウェブの湿分を低下させることによっ
て、カレンダー装置のプレスギャップにおいて得られた
構造、要するに表面品質が「凍結」され、ひいては少な
くとも部分的には維持される。ガラス転移曲線より下
の、熱力学的に安定した状態が得られ、しかも表面層の
強制的な「凍結」又は凝固によって、特に変形阻止作用
によって、単位面積当りの重量が比較的高い部位におけ
る強い弾性的な戻り膨潤並びにマイクロ粗面度の上昇に
対抗して作用する。これによって比較的高い光沢レベル
が得られる。カレンダー掛けを何回も繰り返す必要はな
く、また稼働をより迅速に、或いは僅かな線力で行うこ
とができる。これによって、以前は必要であった機械経
費とエネルギー経費が節減される。操業の迅速化は、必
然的に生産を向上させることになる。

請求の範囲の請求項２以降には本発明の方法の有利な
実施態様が記載されている。

［図面の簡単な説明］ 第１図〜第８図は本発明による方法を実施する装置例
の概略図、第９図〜第15図は方法例の線図、第16図はシ
ール装置の特殊実施例の概略図である。

［発明を実施するための最良の形態］ 光沢を付与すべきシートウェブ１はカレンダー装置２
へ導かれる。カレンダーロール５と６（そのうちの少な
くとも１本は加熱されている）の間のプレスギャップ３
において、公知の方式で圧力、湿分及び熱の適用のもと
でシートウェブに光沢付与が行われる。加熱は、シート
ウェブの少なくとも１つの表面を、加熱された面と接触
させることによって、光沢を付与すべき材料のガラス転
移点以上の温度に昇温するようにして行われ、かつ、転
移段階後のシートの平均温度がガラス転移点以下に在る
ように設計されており、しかもその場合、シートウェブ
の内部には、ガラス転移点以下の温度が残留しているよ
うにするのが有利である。こうして前記プレスギャップ
３においてシートウェブ１には所望の表面構造つまり所
望の表面品質が得られる。シートウェブ１がプレスギャ
ップ３から進出したのち、約20〜60msの時間経過前に冷
却装置４によって該シートウェブには転移操作が施さ
れ、その際、シートウェブの少なくとも光沢付与された
表面が材料のガラス転移点以下の温度に冷却される。シ
ートウェブ１の少なくとも表面に20〜40ms経過前に事実
上直接施されるこの転移によってプレスギャップ３にお
いて光沢処理された表面構造と所期の表面品質とがほぼ
維持される。

シートウェブの表面品質を損なう戻り膨潤が生じた
り、平滑にされたシートウェブ表面の粗面度が増大した
りすることはほとんどない。

プレスギャップ３において光沢を付与するために所望
される温度を得るため、かつ又そこでシートウェブ１に
所望の湿分を維持させるために、大抵の場合、プレスギ
ャップ３へ進入する前に該シートウェブ１をそれ相応に
加熱し、かつ／又はその湿分を修正するのが有利であ
る。

転移操作段階は冷却装置４によって行われ、該冷却装
置はプレスギャップ３からのシートウェブ１の進出する
部位に配置されている。例えば第１図の場合はシートウ
ェブ１の両面に光沢を付与する装置であるので、前記冷
却装置４はシートウェブ１に対して鏡面対称に構成され
ている。該冷却装置は、シートウェブの両側に、該シー
トウェブ１の速度と等速度でかつ同一方向に循環する熱
伝導率の良好な夫々１本のエンドレスベルト８を有して
いる。該エンドレスベルト８に沿って冷却体９が設けら
れている。稼動中シートウェブ１は両エンドレスベルト
８の間をガイドされ、しかも該シートウェブ１の表面
は、冷却体９内へ冷却媒体を導入することによって、エ
ンドレスベルト８の冷却面と接触して冷却される。加熱
可能なカレンダーロール５及び／又は６に沿って熱遮蔽
壁10が設けられているのが有利であり、該熱遮蔽壁は、
少なくとも冷却装置４の方に向かうロール熱の放射と対
流を阻止しようとするためのものである。カレンダーロ
ールと熱遮蔽壁10との間の間隙を通って、プレスギャッ
プからのシートウェブ１の進出部位へ流出する蒸気を導
出又は吸出するのが有利である。前記蒸気のそれ相応に
強力な吸出動作は、進出するシートウェブ１に対する冷
却操作の第１の段階と解することができる。この第１段
階は、またこのために独自に設けられた吸出導管11によ
って開始されてもよく、該吸出導管の配置構成は第３図
に示した通りである。光沢を付与すべきシートウェブ１
の温度と湿度に関する、適正なテクノロジー上の前提条
件下では、シートウェブ１の湿分の気化とこれに伴う冷
却による前記第１段階は、ガラス転移点以下の常態を迅
速に得るため、ひいては、プレスギャップにおいて得ら
れた光沢品質を安定化させるのに充分である。凝縮水分
を除去するためにエンドレスコンベヤ８に沿ってスクレ
ーパ13が配置されている。

シートウェブ又はカートンウェブ１は、その表面を冷
却ガスと直接接触させることによって転移されてもよ
い。冷却動作をできるだけ早期に開始するために、プレ
スギャップ３からの進出部位には、シートウェブ１の表
面に冷却ガスを吹きつけるためのノズル12を配置してお
くのが有利である。これに適した冷却装置４の１例が第
１図に示されている。またこの冷却装置はシートウェブ
１に対して鏡面対称に構成され、こうして該シートウェ
ブの両表面に作用するようにすることもできる。該冷却
装置は、シートウェブ１に対して開かれている室を制限
するフード14と中間壁15とを有している。冷却ガスは先
ず供給導管17を介して室16へ導入され、該室に接続した
室18を通って、該室に対して開かれた室19に導かれ、そ
こから排出導管20によって排出される。この経路の途上
で冷却ガスは、シートウェブ１と直接接触する。それと
いうのは前記室16,18及び19はシートウェブ１に対して
夫々開かれているからである。前記フード14に対するシ
ートウェブ１の進入部位並びに進出部位には、冷却ガス
の損失をできるだけ避けるために、パッキン21、例えば
第２図に示したようにシールローラ又はシールストリッ
プが設けられている。例えばシートウェブの不都合な漂
白損失を惹起する酸化を避けるために、例えば窒素や二
酸化炭素のような不活性ガスを冷却のために使用するの
が好ましい。

第３図及び第４図に示した例は、片面光沢付与、要す
るにシートウェブ又はカートンウェブ１の主として一方
の表面に光沢を付与する加工例である。第３図の例では
上部ロール５が加熱され、該ロールに沿ってガイドされ
るウェブ表面に強光沢が施される。フード14を有する１
つの冷却装置４が前記ウェブ表面に配設されており、ま
たプレスギャップ３からのシートウェブの進出部位で発
生する蒸気を吸出するために１つのサクション装置11が
前記ウェブ表面に同様に配設されている。第４図に示し
た例では下部ロール６が加熱される。該ロールで光沢付
与されたシートウェブ１の表面は冷却のために冷却ロー
ル７へ供給される。プレスギャップ３からのシートウェ
ブ１の進出部位で流出する蒸気はサクション装置11によ
って吸出されこれによって第１の転移段階が行われる。
冷却ロール７の外周壁から凝縮物を除去するために、気
化冷気を発生させる通風装置22がスクレーパ13と組み合
わせて使用される。

第５図には、シートウェブ１と等速度でかつ同一方向
に駆動される２つのエンドレスベルト23を備えたカレン
ダー装置２が示されている。プレスギャップ３における
熱圧作用はエンドレスベルト23の方に向かって開かれた
圧力ポケットを有する公知の複数の圧着部材24を介して
行われ、該圧着部材は熱媒体によって負荷される。エン
ドレスコンベヤ23のスペースを節減するほぼ長方形状の
ガイド方式は、プレスギャップ３からのシートウェブの
進出部位に、冷却装置４を直接配置することを可能にす
る。

冷却ガスとの直接接触によるシートウェブ１の冷却
は、第６図及び第７図に示した冷却装置４によっても実
現することができる。冷却ロール７の周壁にはパーフォ
レーションが施されている。シートウェブ又はカートン
ウェブの擦過する表面に対して分配ボックス26を介して
冷却ガスが吹き付けられ、該冷却ガスは、シートウェブ
１を通過したのちサクションボックス25によって冷却ロ
ール７のパーフォレーション周壁を通って吸出される。
前記サクションボックス25及び分配ボックス26は、例え
ば第２図に基づいて説明した冷却装置４の例に従って向
流冷却式又は順流冷却式に構成することができ、かつ、
それに相応して冷却ガスのための供給導管17又は排出導
管20にそれぞれ接続される。第７図に示した例では、冷
却ガスは分配ボックス27から冷却ロール７のパーフォレ
ーション周壁を通ってシートウェブ１の擦過表面に対し
て吹き付けられる。該冷却ガスは供給導管17を介して分
配ボックス27に供給され、かつサクションボックス28か
ら排出導管20を通って排出される。大抵はガスを外部か
ら内部へ向かって導くのが有利であり、要するに外側の
ボックスを分配ボックスとして、また内側のボックスを
サクションボックスとして使用するのが有利である。冷
却ロール７のパーフォレーション周壁に沿って、該冷却
ロール７の周壁表面から凝縮物を導出するために通気装
置22とスクレーパ13がそれぞれ１つずつ配置されてい
る。

第８図に示した冷却装置４は冷却ロール７を有してお
り、該冷却ロールの周壁は冷却体９によって冷却され
る。冷却は、冷却ロール７の周壁と、該冷却ロール周壁
に等しい速度でかつ同一方向に駆動される１つのエンド
レスベルト８との間のセグメント状ギャップにおいて行
われ、前記エンドレスベルトは冷却ロール周壁に部分的
に巻掛けられている。

以上の説明から明かなように、本発明の方法では、次
の手段A,B及びＣが個別的に又は適時組合せによって使
用される。

手段A:シートウェブ１がカレンダー装置のプレスギャ
ップ３内へ進入する前に該シートウェブには、シートウ
ェブ表面の加熱及び／又は給湿によって前処理が施され
る。これによって場合によっては、加熱されたプレスギ
ャップ３における材料のガラス転移温度への到達又はそ
れ以上の温度到達が助成され、あるいは可能になる。こ
のための有利な技術手段としては例えば、蒸気、水噴
霧、スクレーパによる水湿し、ロールを介しての水膜塗
被による表面給湿、或いは前置加熱ロールとの接触、蒸
気、適温水、赤外線、マイクロ波による予熱又は例えば
第５図に示したような特に延長されて加熱されたプレス
ギャップにおける予熱が挙げられる。

手段B:プレスギャップ３における（シートウェブと加
熱されたロール又はベルトとの接触に基づく）蒸発と気
化冷気に起因する冷却によって所期の湿分低下が得られ
る。プレスギャップ３における使用温度に基づくシート
ウェブの湿分の少なくとも一部分の蒸発によって、かつ
これと平行して生じる、プレスギャップ３の直後の気化
冷気に基づくシートウェブの冷却によって、ガラス転移
曲線より上の状態からガラス転移曲線より下の状態が得
られる。この動作過程は、上下のカレンダーロール間の
プレスギャップ３（第１図〜第４図）においても、カレ
ンダーベルト間のプレスギャップ３（第５図）において
も同様に生じる。

手段C:カレンダー装置のプレスギャップ３からシート
ウェブ１が進出したのち事実上約20〜60ms経過直前に、
ガラス転移曲線より上の温度から該ガラス転移曲線より
下の温度へのシートウェブ１の冷却が得られる。これは
例えばシートウェブの湿分の気化によって、或いは、液
体窒素又は液体空気、アルコール、アセトンまたはケト
ンのような付加的に噴霧された液体の気化によって、か
つまた、蒸気の吸出、例えば水のような冷たい液体との
接触又は、例えば二酸化炭素から成るドライアイス又は
水氷との接触によって、或いは第１図〜第８図との関連
において例として説明した冷却装置４の適用によって行
うことができる。

適用される処理法に応じて湿分は低下又は上昇され、
あるいは一定不変に成る（第12図、第15図）。

個別的に又は組合せて採用される前記すべての手段A,
B又はＣにおいてその都度注意すべき点は、プレスギャ
ップ３ではガラス転移温度以上の温度が生じ、かつ、ガ
ラス転移温度以下の温度への冷却に並行して水分含有が
テクノロジー的に所望される値を取り、熱力学的に見て
殊に有利には（周辺湿度に対する）平衡湿度に相当する
ことである。

第９図〜第15図では前記手段A,B,Cの個別的な特性曲
線又は可能な組合せによる特性曲線が線図で表されてい
る。これらの線図では縦座標軸30に温度が、横座標軸31
には湿分がプロットされている。なお符号32はセルロー
ス及びヘミセルロールのガラス転移曲線、符号33は結晶
度60％におけるリグニンのガラス転移曲線である。

個々の処理段階の経過曲線はそれぞれ符号A,B,Cで示
されており、しかも温度上昇、冷却及び湿分変化が記入
されている。各線図では当該プレスギャップ３の手前の
始点が符号34で、当該プレスギャップ３への進入点が符
号35で、当該プレスギャップ３における温度経過が破線
で、当該プレスギャップ３からの進出点が符号36で、ま
た、シートウェブの冷却・湿分低下後の最終状態が符号
37で夫々示されている。

第９図に示した例では、加熱はプレスギャップ３にお
いてのみ、また冷却はシートウェブ１の固有湿分の気化
冷気のみによって行われ、この場合プレスギャップ３内
へ進入する前には該シートウェブ１に予熱も前給湿も施
されていない（手段Ｂ）。

第10図に示した例では、加熱は、予熱及び前給湿なし
にプレスギャップ３においてのみ行われるが、冷却は、
プレスギャップ３からのシートウェブ１の進出直後の冷
却装置４による転移操作段階によって行われる（手段
Ｃ）。

第11図に示した例では予熱と前給湿の後にプレスギャ
ップ３において加熱が行われ、かつまた、冷却はシート
ウェブ１の湿分の気化冷気のみによって行われる（手段
ＡとＢの組合せ方式）。

第12図に示した例では予め予熱と前給湿を行った後に
プレスギャップ３において加熱が行われ、かつプレスギ
ャップ３からのシートウェブ１の進出直後の冷却装置４
による転移操作段階によって冷却が行われる（手段Ａと
Ｃの組合せ方式）。

第13図に示した例では予熱と前給湿の後にプレスギャ
ップ３において加熱が行われ、かつ、冷却は部分的には
シートウェブ１の湿分の気化冷気によって、かつまたプ
レスギャップ３からのシートウェブ１の進出直後の冷却
装置４による転移操作段階によって行われる（手段Ａと
ＢとＣの組合せ方式）。

第14図に示した例は、本発明の方法の実施時にシート
ウェブ内のセルロース又はヘミセルロース並びにリグニ
ンが共にガラス転移温度以上の温度をとるような場合に
関するものである。プレスギャップ３の手前で予熱と前
給湿を行った後にシートウェブ１には該プレスギャップ
３において、リグニンの比較的高いガラス転移温度より
も高い温度でカレンダー掛けが施される。冷却は、冷却
装置４による冷却段階の採用によって行われる（手段Ａ
とＣの組合せ方式）。勿論この場合も手段Ｂ又は手段
Ｃ、あるいは又、手段ＡとＢの組合せ方式又は手段Ａと
ＢとＣの組合せ方式も当然考えられる。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光沢処理の施されたシートウェブ（１）に
   所望の表面品質を得るためにカレンダー装置（２）のプ
   レスギャップ（３）で圧力、湿分及び熱を使用し、しか
   もシートウェブ又はカートンウェブ（１）の少なくとも
   光沢を付与すべき表面を、カレンダー掛け時に材料のガ
   ラス転移点より高い温度で処理するようにした、カレン
   ダー装置においてシートウェブ又はカートンウェブ
   （１）に光沢を付与する方法において、前記プレスギャ
   ップ（３）からのシートウェブ又はカートンウェブ
   （１）の進出後、約20〜60msの時間経過前に前記シート
   ウェブ（１）の光沢付与表面に、材料のガラス転移点よ
   り低い温度と湿分を志向する転移操作を施すことを特徴
   とする、シートウェブに光沢を付与する方法。
2. 【請求項２】プレスギャップ（３）からのシートウェブ
   （１）の進出部位に配置された冷却装置（４）によって
   転移操作を施す、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】シートウェブ又はカートンウェブ（１）の
   冷却すべき表面を、該シートウェブ又はカートンウェブ
   が案内される冷却面と熱交換式に接触させることによっ
   て転移操作を施す、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】プレスギャップ（３）からのシートウェブ
   （１）の進出時に生じる蒸気の吸出によって転移操作を
   少なくとも部分的に行う、請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】シートウェブ（１）の冷却すべき表面を、
   冷却ガスと直接接触させて転移操作を行う、請求項１記
   載の方法。
6. 【請求項６】転移操作を不活性ガスを用いて行う、請求
   項５記載の方法。
7. 【請求項７】プレスギャップ（３）へのシートウェブ
   （１）の進入前に該シートウェブに予熱及び／又は給湿
   を施す、請求項１記載の方法。