JP3078327B2 - カレンダ加工システム - Google Patents
カレンダ加工システムInfo
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
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-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
- D21G1/0066—Calenders; Smoothing apparatus using a special calendering belt
Description
ェブをカレンダ加工するシステムに関する。より詳しく
は、本発明は、ウェブと共にプレス・ニップ(pressni
p)を通過する、圧縮性および弾力性を有した無端状の
カレンダ・ベルトを用いる形式のカレンダ加工システム
に関する。
造の途中でカレンダ加工される。多くの印刷用紙に十分
に高い印刷品質を提供するために、カレンダ加工は欠か
すことができない。カレンダ加工は、コート紙および非
コート紙の両方に実施される。
燥セクション直後において行うことができる。いくつか
の例においては、ウェブは乾燥セクションの終端部にお
いてカレンダ加工される。同一ライン上におけるカレン
ダ加工は、伝統的に、2つの硬いロールによって構成さ
れる少なくとも一つのプレス・ニップを有した機械式カ
レンダによってなされる。
若しくはボール紙抄紙機から分離した状態でも行われ
る。このケースにおけるカレンダ加工は、一つのロール
が他のロール上に垂直に積み重ねられているような、比
較的多数のロールを有した、いわゆるスーパーカレンダ
装置によって行われる。通常、スーパーカレンダ装置に
おける一方のロールはハード・ロール、他方のロールは
ソフト・ロールとされるが、ウェブは、ハード・ロール
上を移動する側の面の光沢が増加する。ハード・ロール
およびソフト・ロールの相対位置をスーパーカレンダ装
置の中心において変えることによって、ウェブをより一
様に処理することができる。
力性を有したロールによるカレンダ加工(「ソフト・カ
レンダ加工」)が開発されている。ソフト・カレンダ加
工は、通常、比較的少ない数のロールによって行われる
ので、製紙機、ボール紙抄紙機若しくは塗工機の後方
に、同一ライン上に配置することができる。ソフトカレ
ンダ加工においては、加熱された鉄ロールと、弾力性を
有したロール、例えばポリマーで被覆されたロールとに
よってプレス・ニップがそれぞれ形成される。プレス・
ニップにおいてウェブを柔らかくする効果を有する熱
は、少ない数のロールで紙に十分な滑らかさと光沢を与
えるために欠かすことができない。ソフト・カレンダ加
工においては、ロールの弾性がプレス・ニップの延長を
もたらす。このことは、かえってソフト・カレンダ加工
におけるより平坦な圧力脈動に帰結するので、機械カレ
ンダと比較して有利に制限することができる。
に、ハード・ロールのみを用いた機械カレンダと、加熱
されたハード・ロールおよび弾力性を有したロールを用
いたソフト・カレンダとでは、カレンダ加工の結果に本
質的な差があることが知られている。ハード・ロールを
備えた機械カレンダは、一定の心厚にカレンダ加工する
ことができるが、高く、かつ局所的な圧力脈動がウェブ
の厚い部分により強い圧縮を与えるため、望ましくない
密度変化がウェブに生じる。一方、ソフト・カレンダ加
工によれば、より一定の密度にウェブをカレンダ加工す
ることができるが、その代わりに、残存する起伏、すな
わち一定でない厚さと劣等な光沢に苦しむことになる。
る無端状の軌道を進み、かつロールの周囲からプレス・
ニップの外側に離れるような、別個の比較的長いカレン
ダ・ベルトによって、プレス・ニップの一方の側に弾性
を付与することを提案いている。したがって、紙若しく
はボール紙のウェブは、弾力性を有した無端状のベルト
とハード・ロールとにより構成されるプレス・ニップの
間に置かれる。そのような設計においては、加熱された
ハード・ロールからの熱によってプレス・ニップで加熱
されたカレンダ・ベルトは、閉じたループにおけるもど
り行程で冷却される。
いて、ハード・ロールおよびそれに平行な追加ロールの
回りを無端状に延び、紙若しくはボール紙のウェブと共
にプレス・ニップを通過してカレンダ加工されるよう
な、弾力性を有したカレンダ・ベルトの使用を開示して
いる。
ダ加工におけるプレス・ニップをさらに延長するため
に、製紙機若しくはボール紙抄紙機のプレス・セクショ
ンにおいて使用されるいわゆるシュー(Shoe)・プレス
と実質的に同じタイプのプレス設計をソフト・カレンダ
加工において使用することが、米国特許第5,163,364号
に提案されている。そのようなソフト・カレンダ加工
は、回転しかつ加熱されるハード・ロールと、このハー
ド・ロールと整合する実質的に固定された凹形の支持要
素との間に形成される、延長プレス・ニップ(extended
press nip)を有する。そして、紙若しくはボール紙の
ウェブは、プレス・ニップ内において、ウェブと前記支
持要素との間に位置する無端状ベルトの形をしたプレス
・ケーシングとともに、プレス・ニップを通り抜ける。
カレンダ・ベルトは、支持要素若しくは「シュー」のま
わりに延びる無端状の軌道を進むとともに、プレス・セ
クションにおけるシュー・プレスと同様に、シュー側は
非浸透性とされている。しかしながら、米国特許第5,16
3,364号には、カレンダ・ベルトについて詳細には記載
されていない。
能と言われる、回転ロールとシューとの間に形成された
延長プレス・ニップを有した、他の形態のプレス装置が
記載されている。
ケーシングとして使用するための無端状のカレンダ・ベ
ルトに関しては、紙側の面の粗さが反対側の面の粗さよ
り本質的により小さくなるように、ベルトを非対称に設
計することがドイツ特許DE4322322によって知られてい
る。
に、ソフトカレンダ加工のための無端状のカレンダ・ベ
ルトは伝統的に、一方の面若しくは両面に一般的にはポ
リウレタンのような適当な含浸物質を含浸させ、所望の
厚さに成形された、織られた繊維ベース若しくはコアか
ら製造される。
一方では平滑度と光沢と間に、他方では一定な密度に関
して常に妥協がつきまとうということである。さらに
は、カレンダ加工行程の間に、ウェブ全体に望ましくな
い厚みの変化がしばしば生じるということである。言い
換えると、ウェブの平坦でない表面層の厚さを△と表す
とともに残存厚さをTと表すと、Tの値を一定に維持し
つつ△を除去することが狙いとされる。今日のカレンダ
加工技術に関しては、カレンダ加工された紙若しくはボ
ール紙の予想される使用に応じて、1つのパラメータを
選択することがしばしば必要である。例えば、カレンダ
加工の後に紙若しくはボール紙上に画像を印刷するケー
スについて考慮すると、劣等なカレンダ加工の結果とし
てのウェブの不調和/粗さが、視覚的に劣等な画像を産
み出すともに、ウェブの一様でない密度が画像の着色/
色吸収をより不規則なのとさせる。
な荷重のピークを中和することを目的として、弾力性お
よび圧縮性を有したカレンダ・ベルトを用いることによ
ってプレス・ニップにおけるウェブ上の荷重をより均一
に分散させる、いくつかの試みが以前になされているこ
とは事実である。この場合、カレンダ・ベルトの弾性
は、プレス・ニップにおいてベルトがウェブの表面粗さ
に追従できるようにされる。この従来技術の1つの問題
は、EP0361402に詳細に述べられているように、ベルト
が柔らか過ぎるとカレンダ・ベルトの寿命を大幅に低減
させるような塑性変形が生じる危険があるが、ベルトが
固すぎるとウェブの表面粗さに追従できなくなってしま
うということである。
工技術と比較して、プレス・ニップにおける圧力を減少
させることができるカレンダ加工システムを提供するこ
とと、同時に、今日のカレンダ加工技術によってなし得
る製品よりも滑らで光沢がありかつ密度が一様な製品を
提供することにある。
義されたシステムによって達成される。
工程におけるカレンダ加工システムを提供する。このシ
ステムは、少なくとも一つのプレス・ニップと、無端状
のカレンダ・ベルトとを備える。このカレンダ・ベルト
は、コアと、このコアに接合された縮性および弾力性を
有した材料とを有する。そして、紙若しくはボール紙の
ウェブは、前記カレンダ・ベルトと共にプレス・ニップ
を通過する。前記ウェブの脱水は、製造工程における前
段階で、完全に若しくは少くとも実質的に完全に終了て
いる。本発明の新規かつ特有な特徴は、カレンダ・ベル
トが、その厚さ方向において、コアのウェブに最も近い
面上に第1の硬さを有するとともに、前記コアの反対側
の面上の硬さが前記第一の硬さより硬くされているとい
うことである。前記第一の硬さは、ウェブと係合するカ
レンダ・ベルトの表面形状を、プレス・ニップにおいて
ブ表面の凹凸に適合させることができるように、ウェブ
と関連させて選択される。
がウェブの凹凸に追従できるような十分な圧縮性を有し
た材料と、特にウェブの速度が高いときにも、ベルトに
許容できる程度の寿命を与えることができる十分に固い
材料との間における妥協を、取り除くことができるとい
うことである。
の間に形成されるものであるか、1つの回転ロールと実
質的に固定された凹形の支持要素との間に形成される延
長プレス・ニップ(extended press nip)であるか、に
関わりなく適用される。両方のケースにおいて、最も大
きい機械的な動作および摩耗の危険にさらされるのは、
本明細書においてカレンダ・ベルトのプレス側と呼ばれ
る、ウェブから離れた側の面である。本発明によれば、
カレンダ・ベルトのプレス側は、許容できる程度のベル
ト寿命を提供するために十分に固く製作することができ
るとともに、本明細書においてカレンダ・ベルトのウェ
ブ側と呼ばれるベルトの他方の面には、十分に低い硬さ
を選択することができる。
工において、カレンダ・ベルトがロール・カバー(roll
−covering)として用いられるケースにも、同じく適用
することができる。
わたって同一の硬さを有するカレンダ・ベルトに比較し
て、プレス・ニップにおけるカレンダ・ベルトの特性を
より正確に制御することができるということにある。
さ、および第二の、ベルトのプレス側の比較的高い硬さ
は、プレス・ニップの通過するときに、後者がベルトの
プレス側の形状に対応する変化を引き起こさないよう
に、ウェブの凹凸に関連させて選択される。言い換える
と、前記第二の比較的高い硬さは、プレス・ニップにお
いてベルトの軟らかいウェブ側部分によってウェブの起
伏が補償される(compensated)際に、カレンダ・ベル
トが堅くかつ一様な抵抗を生じるのに、常に十分である
べきである。したがって、本発明のシステムは、伝統的
なソフト・カレンダ加工の有利な特徴、および機械カレ
ンダの有利な特徴の両方を同時に示す。
の硬さより低い、ということが強調されなければならな
い。本発明は、ウェブ側の複数の部分がウェブ側のその
他の部分より高い硬さを有するケースと、プレス側の複
数の部分がプレス側のその他の部分より低い硬さを有す
るケースの、二つの特有なケースを含む。
た第一の硬さより高い硬さを有する表面層を有していて
もよい。このケースにおいては、硬い表面層は十分に薄
くかつ柔軟とされ、ウェブの起伏は表面層を通して「伝
播し」、かつウェブ側の下側に横たわるより軟かい部分
の形状の適合によって補償される。
る、ウェブの起伏を吸収(take up)する比較的軟かい
部分とウェブとの間のどこかの部分に、機械の縦方向
(MD)および横方向(CD)において伸張性の低いバリヤ
ー層を有していてもよい。これにより、ウェブ側の圧縮
によって引き起こされるベルトの機械の縦方向および横
方向における剪断動きが、接触面においてウェブの繊維
上に作用する望ましくない剪断力を生じることを、少く
とも部分的に防ぐことができる。
ョアA硬度で75乃至91の範囲、特に有利にはショアA硬
度で80乃至91の範囲とされる。しかしながら、ウェブ側
の厚み方向の硬さは、プレス側の厚み方向の硬さより常
に低くされるべきである。ウェブ側およびプレス側は、
異なる材料から成形することができる。また、好ましく
は、ウェブ側の厚みをプレス側よりもかなり大きくする
ことができる。
しくは非連続的な硬さ勾配を有することができるが、硬
さ勾配は用途に応じてプラス方向若しくはマイナス方向
とされる。そのような硬さ勾配は、例えば、硬さが異な
るいくつかの層からウェブ側を構成することによって達
成することができる。
は、回転しているロールに対して十分な摩擦特性を示さ
なければならず、また、もしプレスシューが代わりに使
用される際には十分な油膜を生じさせなければならな
い。ウェブの表面は比較的繊細であり、かつ機械の縦方
向における相対的な運動を妨げるように、十分な摩擦を
発揮しなければならない。これは、ベルトのウェブ側の
最も上方に、表面層として特殊な摩擦増加材料を設ける
ことによって達成することができる。
の平均圧力は、加圧工程および乾燥工程中の他のプレス
・ニップにおけるウェブ上の平均圧力より高く、好まし
くは4MPaより高く、一般的には6乃至20MPaの範囲とさ
れる。
できる。好ましくは、ウェブの加熱される面は、容積が
減少しないように、6乃至15μmより下側が加熱されて
はならない。
請求項の範囲に述べられている。
照しながら説明される。ここで、同一の符号は同一の部
分を表す。
ンダ加工システムの第1実施形態を模式的に示した図で
ある。
・ニップを、破断した状態で示した拡大図である。
本発明に係る第2実施形態のカレンダ加工システムを模
式的に示した図である。
延長プレス・ニップを破談した状態で示す拡大図であ
る。
能なカレンダ・ベルトを模式的に示した断面図である。
の回転ロール10,12を備えた、本発明に係るカレンダ加
工システムを示す。ロール12は、相対的に硬く、かつ加
熱される。前段階の決定的な脱水工程(プレスおよび乾
燥工程)で処理された紙若しくはボール紙のウェブ16
は、プレス・ニップ14を通過する。前記ウェブ16がコー
トされている場合には、コートされた面がハード・ロー
ル10に対向する。図1Bにおいて符号18,20で示されるよ
うに、ウェブ16は、プレス・ニップ14を通過する前の状
態において平坦でないし表面を有している。
延びる、図示されない無端状の軌道を進むカレンダ・ベ
ルト30をさらに備える。カレンダ・ベルト30は、破線で
模式的に図示されたコア32を有する。前記コア32は、一
層若しくは多層設計の織物、一つ若しくはそれ以上の方
向に延びる織られていない糸、または穴のあいたパター
ンを有する連続的層のような他の設計から構成すること
ができる。とすることもできる。
は、2つの部分的な厚さtb(bはウェブ側を表す)およ
びtp(pはプレス側を表す)で構成されている。ベルト
30の、ウェブ16に面した、すなわち図においてコア32よ
り上側の部分34は、厚みtbを有するとともにウェブ側と
呼ばれる。一方、ベルト30のウェブ16から離れた、すな
わちコア32の下側の部分36はプレス側と呼ばれる。上述
したように、ウェブ側34の硬さは、プレス側36の硬さよ
り低くされ、かつ図1Bにおいて符号38で示されるプレス
・ニップにおいて、ウェブ側34の表面が起伏20の形状に
対して弾性的に適合するように選ばれる、ということが
本発明によって予見される。
の硬度を有することができる。そして、プレス側36の硬
度は、いずれにしてもより高い硬さを有するべきである
が、例えばプレス・セクションにおけるシュー・プレス
のための伝統的なプラスベルトの硬度に、実質的に対応
するような硬度とすることができる。
その上面のみ、すなわち硬く、かつ加熱されたロール10
に面する面のみがカレンダ加工され、プレス・ニップの
出口側に模式的に図示された平坦な表面18′とされる。
ウェブ16の下側の起伏20は本質的に変化しないまま残存
するが、ウェブ16を同様の、しかしながら反転状態とさ
れた図示されない後続のカレンダ加工工程に導入するこ
とによって除去することができる。
前置きの部分に記載された、本発明の一つ若しくはそれ
以上の特徴を示している。
ムの2番目の実施形態を図示している。この実施形態に
おいては、プレス・ニップ14は、硬く、かつ加熱された
ロール10と、このロール10に対向し、図示されない固定
ばりによって支持されて実質的に固定されたプレス・シ
ュー40とによって形成される。カレンダ・ベルト30は、
プレス・シュー40の回りに延びる符号42で示された無端
状の軌道上を進む。必要とされる摩擦の低減は、従来知
られている方法、すなわちプレス・シュー40上の油膜に
よってもたらされる。この場合、ベルト30は非浸透性で
なければならない。一方、図1Aおよび図1Bの実施形態に
示されたものと本質的に同じ特徴が、図2Aおよび図2Bの
実施形態に適用される。
き部分に記載された本発明の一つ若しくはそれ以上の特
徴を示している。
ルト30の断面を模式的に示している。この図において、
ベルト30のウェブ側34は、3つの層34a、34b、34cで構
成されている。3つの層の内で最も厚く、かつコア32に
最も近い層34aは、上述したように比較的低い硬さを有
し、ウェブ16の起伏20に対するウェブ側34の形状適合を
許容する。この層34aは、例えばポリウレタンから形成
され、その硬度範囲はショアA硬度で75乃至91の範囲と
される。
性が低い比較的薄いバリヤー層とされ、層34aの機械の
縦方向および横方向における運動がウェブ16の繊維上に
剪断力を作用させて起伏を生じさせることを防ぐように
作用する。
な表面層とされ、ベルト30のウェブ側34の摩耗を防止す
るように作用する。代わりに、表面層34cを、ゴム層の
ような摩擦を増加させる層とすることもできる。
Claims (18)
- 【請求項1】紙若しくはボール紙を製造する工程におけ
るカレンダ加工システムであって、少くともひとつのプ
レス・ニップ(14)と、コア(32)と前記コア(32)に
接合され圧縮性および弾力性を有した材料とを有する無
端状のカレンダ・ベルト(30)とを備えるとともに、紙
若しくはボール紙のウェブ(16)が前記ベルト(30)と
ともに前記プレス・ニップ(14)を通過し、かつ前記ウ
ェブ(16)の脱水が製造工程における前段階で少くとも
実質的に完全に終了するようにされているカレンダ加工
システムにおいて、 前記カレンダ・ベルト(30)は、その厚さ方向におい
て、コア(32)のウェブ側と呼ばれる前記ウェブ(16)
に最も近い側(34)に第一の硬さを有するとともに、プ
レス側と呼ばれる前記コア(32)の反対側(36)上に前
記第一の硬さに比較してより高い硬さを有し、 前記第一の硬さは、ウェブ(16)と係合するカレンダ・
ベルト(30)の表面(38)の形状を、プレス・ニップ
(14)においてウェブ(16)の表面における起伏(20)
に適合させることができるように、ウェブ(16)に関連
して選択されることを特徴とするカレンダ加工システ
ム。 - 【請求項2】前記第一の硬さが、ショアA硬度で75乃至
91の範囲内とされることを特徴とする請求項1に記載の
カレンダ加工システム。 - 【請求項3】前記第一の硬さがショアA硬度で80乃至91
の範囲内とされることを特徴とする請求項2に記載のカ
レンダ加工システム。 - 【請求項4】カレンダ・ベルト(30)のウェブ側(34)
が、その厚さ方向に硬さ勾配を有することを特徴とする
請求項1乃至3に記載のカレンダ加工システム。 - 【請求項5】カレンダ・ベルト(30)のウェブ側の前記
硬さ勾配が、異なる硬さの複数の層で構成されたウェブ
側(34)によって提供されることを特徴とする請求項4
に記載のカレンダ加工システム。 - 【請求項6】前記プレス・ニップ(14)がウェブ(16)
上に負荷する平均圧力は、先行する加圧工程および乾燥
工程の間にウェブ(16)上に負荷される平均圧力より高
く、好ましくは4MPa以上とされることを特徴とする請求
項1に記載のカレンダ加工システム。 - 【請求項7】前記圧縮性および弾力性を有した材料が、
実質的に非多孔性とされることを特徴とする請求項1乃
至6のいずれかに記載のカレンダ加工システム。 - 【請求項8】前記カレンダ・ベルト(30)が、前記ウェ
ブ(16)と係合し前記第一の硬さより高い硬さ有する比
較的薄い表面層(34c)を有し、この硬い表面層(34c)
は、他方においてウェブ(16)表面の起伏に対する前述
した形状適合に対して反対方向に作用しないように十分
に柔軟とされていることを特徴とする請求項1乃至7の
いずれかに記載のカレンダ加工システム。 - 【請求項9】カレンダ・ベルト(30)は、そのウェブ側
(34)における、ウェブ(16)の起伏にその形状が適合
するウェブ側(34)とウェブ(16)との間の比較的軟か
いどこかの部分に、機械の縦方向および横方向における
伸張性が比較的低いバイヤー層(34b)を有することに
より、ベルト(30)のウェブ側(34)の圧縮によって生
じるウェブ側(34)の機械の縦方向および横方向におけ
るせん断動きの結果としての、接触面においてウェブ
(16)の繊維上に作用する望ましくない剪断力の発生に
対して、反対方向に作用するようにされていることを特
徴とする請求項1乃至8のいずれかいに記載のカレンダ
加工システム。 - 【請求項10】カレンダ・ベルト(30)は、ウェブ(1
6)と係合する摩擦増加表面層(34c)を有することによ
り、カレンダ・ベルト(30)とウェブ(16)との間にお
ける相対的なすべりに対して反対方向に作用するように
されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか
に記載のカレンダ加工システム。 - 【請求項11】カレンダ・ベルト(30)のコア(32)に
接合された弾力性および圧縮性を有する材料が、非浸透
性とされているとを特徴とする請求項1乃至10のいずれ
かに記載のカレンダ加工システム。 - 【請求項12】カレンダ・ベルト(30)のウェブ側(3
4)の厚み(tb)が、プレス側の厚み(tp)より厚くさ
れているとを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記
載のカレンダ加工システム。 - 【請求項13】カレンダ・ベルト(30)のコア(32)の
機械の縦方向および横方向における伸張性が、ベルト
(30)のその他の部分に比較して低くされていることを
特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載のカレンダ
加工システム。 - 【請求項14】前記コア(32)が、機械の縦方向および
横方向においてほぼ等しい伸張性を有することを特徴と
する請求項1乃至13のいずれかに記載のカレンダ加工シ
ステム。 - 【請求項15】前記プレス・ニップ(14)が、一対の回
転ロール(10,12)の間に形成されることを特徴とする
請求項1乃至14のいずれかに記載のカレンダ加工システ
ム。 - 【請求項16】前記カレンダ・ベルト(30)が、前記一
対のロール(10,12)のうちの一方のロール(10)に対
するロール・カバーとされ、かつ他方のロール(12)が
加熱されることを特徴とする請求項15に記載のカレンダ
加工システム。 - 【請求項17】カレンダ・ベルト(30)が、前記一対の
回転ロール(10,12)から独立したベルト(30)として
プレス・ニップ(14)を通り抜けるとを特徴とする請求
項15に記載のカレンダ加工システム。 - 【請求項18】プレス・ニップ(14)が、回転しかつ加
熱されるロール(10)と、実質的に固定されたプレス・
シュー(40)との間に形成される、延長プレス・ニップ
とされるとともに、 前記カレンダ・ベルト(30)が、プレス・シュー(40)
の回りに延びる無端状の軌道(42)上を進むことを特徴
とする請求項1乃至14のいずれかに記載のカレンダ加工
システム。
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