JP3168446U - 感熱製品のために紙／厚紙ウェブのカーリングを制御するための方法及び組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】感熱製品のために紙／厚紙ウェブのカーリングを制御するための装置を提供する。【解決手段】１つ又はそれよりも多くの感温成分を含む少なくとも１つのコーティング剤又は類似物質をウェブＷの少なくとも一方の側の上に塗布するための塗布装置５と、そのカーリングに関してウェブＷを制御するための機器１００とよりなる。該機器は、塗布されるべき側と反対の側で、少なくとも１つの適切な液剤をウェブに導くための第一装置１０と、ウェブＷを乾燥するために、第一装置１０の下流で、ウェブＷの走行方向に配置される第二装置８０とを含む。当該方法において、そのカーリングに関してウェブＷを制御するための第一装置１０及び第二装置８０は、塗布装置５の上流で、ウェブＷの走行方向に配置される。【選択図】図２

Description

本考案は、感熱製品のための紙／厚紙ウェブのカーリング（湾曲）を制御するための方法に関し、該方法は、１つ又はそれよりも多くの感温成分を含む少なくとも１つのコーティング剤又は類似物質を、ウェブの少なくとも一方の側に塗布するための塗布装置の使用を含み、前記方法は、更に、そのカーリングに関してウェブを制御するための機器の使用を含み、該機器は少なくとも１つの適切な液剤をその反対側の上でウェブに導くための第一装置と、ウェブを乾燥するためにウェブの走行方向において第一装置の下流に配置される第二装置とを含む。本校案は、前記方法を実行し得る組立体にも関する。

例えば、ステッカー、レシート、チケット、ラベル、及び、類似品目において、感温製品、特に、感熱紙が使用される。製品は、例えば、紙又は厚紙のウェブ中に存在する、１つの層、又は、最も頻繁には、幾つかの層から成り、該層のうちの１つ又はそれよりも多くの層は、温度に高度に反応する成分を備える。温度が十分な高さまで上昇すると、これらの成分は化学反応をもたらし、結果的に、製品はその表面上に光学的に検出可能な標識を発現させるか、或いは、その色彩又は暗さの変化を発現させる。

そのような成分を含む層を提供する典型的な方法は、そのような適切な温度反応成分を備えるコーティング層又は複数のコーティング層を繊維ウェブの表面上に塗布すること、即ち、所謂サーモコーティングを遂行することである。同様に、ウェブ表面上に接着層又は類似層を塗布し得る。この湿潤層は、適切な揮発性液体、例えば、水で希釈され、巻取機又は類似物を用いた繊維ウェブの巻取り前に或いは仕上げ前に乾燥されなければならない。

紙及び厚紙の等級は、多数の種類で提供され、２つの階級、即ち、単層で２５〜３００ｇ／ｍ^２の秤量を備える紙及び多層技術で製造され且つ１００〜６００ｇ／ｍ^２の秤量を備える厚紙のために、秤量の観点から分類され得る。既述のように、紙と厚紙との間の境界線は変動する。何故ならば、最低秤量の厚紙は、最も重い紙よりも軽いからである。原則として、紙は印刷のために使用され、厚紙は梱包のために使用される。紙及び厚紙は、コーティング付き又はコーティングなしであり得る。

後続の記載は、コーティング可能な繊維ウェブのための現在有効な値の例であり、所与の値からの相当な相違を含み得る。本記載は、主に、Ｆａｐｅｔ Ｏｙ，Ｊｙｖａｓｋｙｌａ １９９９によって出版され、Ｍ．Ｊｏｋｉｏによって編集された、Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ Ｐａｒｔ ３， Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ，３６１頁に基づく。

コーティング付き（ＬＷＣ＝計量コーティング付き）雑誌紙は、機械パルプ４０〜６０％、漂白針葉樹パルプ２５〜４０％、並びに、充填材及びコータ２０〜３５％を含む。ＬＷＣ紙のための一般的な値は、以下の通りであると考えられ得る。即ち、秤量４０〜７０ｇ／ｍ^２、ハンター光沢５０〜６５％、ＰＰＳ Ｓ１０ 粗さ０．８〜１．５μｍ（オフセット）、及び、０．６〜１．０μｍ（輪転）、密度１１００〜１２５０ｋｇ／ｍ^３、輝度７０〜７５％、並びに、不透過度８９〜９４％。

ＭＦＣ（機械仕上げコーティング付き）紙のための一般的な値は、以下の通りであると考えられ得る。即ち、秤量５０〜７０ｇ／ｍ^２、ハンター光沢２５〜７０％、ＰＰＳ Ｓ１０粗さ２．２〜２．８μｍ、密度９００〜９５０ｋｇ／ｍ^３、輝度７０〜７５％、及び、不透過度９１〜９５％。

ＦＣＯ（膜コーティング付きオフセット）紙のための一般的な値は、以下の通りであると考えられ得る。即ち、秤量４０〜７０ｇ／ｍ^２、ハンター光沢４５〜５５％、ＰＰＳ Ｓ１０ 粗さ１．５〜２．０μｍ、密度１０００〜１０５０ｋｇ／ｍ^３、輝度７０〜７５％、及び、不透過度９１〜９５％。

ＭＷＣ（中重量コーティング付き）紙のための一般的な値は、以下の通りであると考えられ得る。即ち、秤量７０〜９０ｇ／ｍ^２、ハンター光沢６５〜７５％、ＰＰＳ Ｓ１０ 粗さ０．６〜１．０μｍ、密度１１５０〜１２５０ｋｇ／ｍ^３、輝度７０〜７５％、及び、不透過度８９〜９４％。

ＨＷＣ（重量コーティング付き）は、１００〜１３５ｇ／ｍ^２の秤量を有し、それは２回以上塗工することさえも可能である。

コーティング付き化学パルプに基づく上質印刷紙又は上質紙（ＷＦＣ）において、コーティングの量は、要件及び使用意図に従って大いに変動する。以下は、１回又は２回塗工される化学パルプに基づく印刷紙のための典型的な値である。即ち、１回のコーティング付きのために、秤量９０ｇ／ｍ^２、ハンター光沢６５〜８０％、ＰＰＳ Ｓ１０ 粗さ０．７５〜２．２μｍ、輝度８０〜８０％、及び、不透過度９１〜９４％、並びに、２回のコーティング付きのために、秤量１３０ｇ／ｍ^２、ハンター光沢７０〜８０％、ＰＰＳ Ｓ１０ 粗さ０．６５〜０．９５μｍ、輝度８３〜９０％、及び、不透過度９５〜９７％。厚紙は、可能であれば５００ｇ／ｍ^２の高秤量等級、及び、約１２０ｇ／ｍ^２の秤量を備える低秤量等級を含む、極めて異質の群を作り上げ、等級は、コーティングなしからマルチコーティング付きまで、一次繊維に基づくものから最大で１００％までのリサイクル繊維に基づくものに及ぶ。コーティング付き厚紙は、以下を含む。
− 一次繊維に基づく（折畳み厚紙（ＦＢＢ＝折畳み箱用厚紙）、漂白化学パルプ厚紙（ＳＢＳ＝固体漂白厚紙）、ＬＰＢ＝液体梱包厚紙、コーティング付き白色頂部ライナ、運搬容器厚紙。
− リサイクル繊維に基づく（ＷＬＣ＝白色ライナ付きクリップボード（白ボール）、コーティング付きリサイクル可能な厚紙）。

基本的には、上述の全ての紙及び厚紙等級のために感熱製品を製造し得る。コーティング剤、接着剤、前処理剤で、並びに、他の実質的に液状の処理剤でウェブを塗工するプロセスにおいて、１つの有害に発生する効果は、ウェブのカーリング傾向である。この効果を補償する努力において、従来既知のアプローチは、処理剤を塗布し、それに引き続き、ウェブが乾燥した後、ウェブの反対側を更なる別個の処理に晒すというものである。これは水による湿潤によって或いは処理剤の類似の塗布によって、並びに、後続のウェブの乾燥によって行われ、それによって、ウェブのカール（湾曲）は、それらの対策を規制することによって、所望の程度まで中性化される。よって、目標は、ウェブの反対側を、組合せ順（ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｒｄｅｒ）の補償的なカーリング効果に晒すことである。

カーリングを補償する努力において行われる後処理は、後処理プロセス中にウェブ表面に塗布される揮発性成分をウェブから取り除くために、並びに、ウェブを再巻取りし、或いは、ウェブを仕上げ作業まで運搬するために、ウェブが引き続き再度乾燥されることを本来的に必要とする。上記コーティングプロセスが上記に記載されたような感熱製品上で行われるとき、ウェブ温度が如何なる時もそのために設定される最大値より上に上昇しないことを、プロセスを通じて絶えず監視することが更に必要である。さもなければ、製品は修繕し得ない損傷を受けるであろう。感熱製品を製造するプロセスにおいて重要な局面は、特に乾燥の工程中に、乾燥されるべき製品の温度を制御することである。

ウェブの湾曲制御のために使用される水又は他の処理剤の塗布は、感熱製品で塗工されたウェブ上で実施されるため、ウェブから水又は他の処理剤を乾燥することが、コーティング自体の熱乾燥において利用されるものと同じ温度限界を観察することによって行われることが必要である。典型的には、これらの温度限界は、＋５５〜６０℃の範囲内にある。そのような限定的な温度の結果は、乾燥性能が低いままであり、多くの時間を要することである。同時に、これは限定的な走行速度、並びに、ウェブのために十分に長い休止時間及び走行コースを提供するための乾燥機器のラージスケール寸法を暗示する。

加えて、乾燥のために使用される水加熱シリンダは、例えば、蒸気シリンダと比較したとき、他の欠点を有する。とりわけ、むしろ扱いにくい凝縮物除去の故に、一定のＣＤプロファイルを得ることに関して水加熱シリンダには常にリスクがある。蒸気シリンダにはそのようなリスクはない。水加熱シリンダでは、液体水層は、その厚さの点で、蒸気加熱シリンダ内の凝縮水の量を超える。凝縮／水除去は、典型的には、両端部に存在するサイフォンに依存するので、典型的には、シリンダの中間には、より厚い水層がある。シリンダジャケット全体に亘る加熱水の均等な分配も、蒸気のそれよりも困難である。

本考案の目的は、前記の問題を解消することである。それは、カーリングの補償を目標とする作用によって全ラインの操作及びその走行速度に対して課される制約を軽減し、製品品質に関する温度関連リスクを解消することを可能にする。

この目的は、請求項１の特徴記載部分に示されるものによって特徴付けられる本考案の方法によって達成される。本考案に従った方法を提供する組立体の特徴を示す機能は、請求項５の特徴記載部分に示される。本考案の幾つかの好適実施態様が、従属項中に追加的に提示される。

本考案の解決策における中心的な着想は、感熱成分を塗布するために使用されるユニットの上流でウェブの走行方向に位置するようカーリングを補償する努力において適用される作用を遂行するための機器を配置することである。とりわけ、本考案は、カール制御の後の乾燥プロセスから温度制約を省くことを可能にする。本考案によれば、プロセス作動手順を入れ替えることによって、製品を損傷する危険性を回避しながら、その現性能に関して乾燥を相当に強化し得る。同時に、全体的プロセスは相当により簡潔になり、機器のサイズはよりコンパクトになる。

次に、添付図面を参照して本考案をより詳細に記載する。

ウェブを塗工するための従来技術の組立体並びにその下流のカール制御を示す概略図である。 ウェブのカーリングを制御するための本考案に従った組立体を示す概略図である。

図１の組立体では、従来技術に従って、ウェブＷのコーティング（塗工）並びにカーリングの制御が起こるよう構成される。ウェブＷは、巻出機１５から供給され、案内ロール３上を運搬されて、塗工又は処理ステーション５に至り、ウェブの少なくとも一方の側１２が、所望の処理剤又はコーティングの塗布に晒される。ここでの手順は、必ずしも文字通りコーティングプロセス或いは少なくともコーティングプロセスのみである必要はなく、代わりに、疑問は、ウェブ表面上のウェブＷの特性に対する影響を伴う薬剤の何らかの他の塗布について、或いは、薬剤をその層内により深く供給することについてであり得る。簡潔性のために、以後はコーティングのみに言及する。

例えば、ブレードコーティング、膜転写コーティング、又は、カーテンコーティングのような、あらゆる従来技術の塗布方法を用いて、ウェブ上への薬剤の塗布を遂行し得る。疑問は、感熱製品について、即ち、コーティング段階で塗布される薬剤の少なくとも１つが、とりわけ、所望の種類の温度依存反応特性を最終製品に付与するような成分を含むことについてである。

この後に、乾燥プロセス２０においてコーティング付きウェブを乾燥することが続く。温度制限の結果として、乾燥は、典型的には、互いに直列に配置される流動床乾燥機を用いて行われ、そこでは、ウェブは、適度の温度に晒される。低い乾燥性能の故に、典型的には、所望の乾燥結果のために、図１の実施例における３つの連続的なユニット２ａ，２ｂ，２ｃのような、幾つかの連続的な乾燥ユニットを利用することが必要である。

乾燥プロセス２０の後には、ウェブ内に発現するカールの調節が続く。コーティングプロセス５において処理されるウェブ表面１２の反対側のウェブ表面１１が、適切な物質、例えば、水を用いた湿潤プロセスに供給される。典型的な目標は、ウェブのカーリングの完全な補償を達成し、その結果、断面に関して可能な限り直線的で平坦なウェブをもたらすことである。プロセス１０の後には、他のウェブ乾燥プロセス８０が続く。温度制限の故に、この乾燥は、一般的には、約５０〜６０℃の温度を有する水加熱シリンダ１８を使用して遂行され、ウェブは、シリンダの外表面に対して押し付けられながら、プロセスを通じて進み続け、同時に乾燥する。低い乾燥性能は、幾つかのそのようなシリンダ１８の使用を必要とし、乾燥区間８０は、サイズが嵩張るようになり、費用も高価になる。殆どの場合には、乾燥シリンダを独立的に調節可能であり、別個の水循環を有する頂部シリンダ及び底部シリンダを備えるよう設計することが必要である。乾燥性能もラインの走行速度に対するその限定的な影響を有する。シリンダは、感熱紙と接触する表面に＋５０〜６０℃よりも高い温度を有してはならない。結果的に、シリンダ内の水の温度は、６５℃未満でなければならない。

図２は、本考案の方法を提供する組立体を示しており、全体的プロセスの順序は本質的に異なる。ここでは、巻出ステップ１５の直ぐ後のような早期に、ウェブは、実際のコーティングプロセス５の前に、反対側のウェブ表面１１の湿潤化１０及び乾燥８０を実施することによって、先行的にカール調節に晒される。例えば、ロール湿潤化、スプレー湿潤化によって、或いは、選別機(sizer)又はブレードステーションを使用することによって、従来技術において記載されたように湿潤化ステップを遂行し得る。

最も本質的なことは、乾燥ステップ８０を、そこにおける乾燥シリンダ２８と共に、従来技術の解決策において受けたような温度制限なしに今や行い得ることである。乾燥プロセスのために７〜８個の水加熱乾燥シリンダ１８を典型的に必要とするのとは対照的に、蒸気加熱され、典型的には、通常背圧蒸気（３バー、約１４０℃）によって作動される、僅か２個の乾燥シリンダ２８を使用することで、その操作を今や管理し得る。乾燥は今や以前よりも明確により効果的である。何故ならば、ウェブに適用される温度レベルを、６０℃未満の従来値から、明らかに＋１００℃より上の温度に今や上げ得るからである。機器は今や実質的に小型化され、それによって、本考案のプロセス順序及び相当に単純化されたハードウェア構造は、完全に均等な最終結果をもたらすことができ、その上、最終製品の品質を危うくしない。

そして、プロセス順序における現在提案されている変更がカール制御のために意図される液体の供給要求を増すとしても、例えば、二倍の量の液体の場合には、４個、最大でも、５〜６個の蒸気作動乾燥シリンダ２８、即ち、現在利用されているよりも少ないシリンダ、可能であれば、そのたった半分のシリンダを利用することで依然として十分である。同様に、湿潤化の下流で行われる乾燥プロセスは、もはや以前のような制約に晒されないので、湿潤化ステップは以前よりも強度の手段を含むことも可能にされ得る。例えば、その脱水が如何なる場合においても所望の程度の乾燥に至るまで達成可能であるという確実性を以て、以前よりも多くの水を使用することが可能である。

乾燥における温度制限の排除は、例えば、強化された動作パラメータを備える流動床乾燥又は赤外線乾燥のような他の既知の乾燥方法を用いて、或いは、幾つかの乾燥方法の組み合わせを使用して、湿潤化１０に引き続き乾燥プロセスを行う可能性も開く。これは所要空間に関して更に一層削減されたハードウェアサイズ及び節約を達成することを可能にする。

ハードウェアの節約は、材料要求に関しても得られる。水加熱シリンダ及び蒸気加熱シリンダに関して、水加熱シリンダ１８が、典型的には、耐食性の故にシリンダ素子中の特殊材料の使用を必要とするのは事実である。他方、蒸気シリンダ２８では、この点に関して、要求の厳格性はより少ない。

その解決策によって提供される他の利益は、現存する機械ラインの上にその解決策を適用することの優れた機会である。組立体は、相当により少ない空間内に嵌入し、以前よりも安価であり、その製品の信頼性及び調節可能性に関してより良好であり、製品の品質の観点からより安心である。感熱製品のコーティング及びカール制御は、オフラインコータを用いて早期に行われることも指摘されなければならない。仕上げに関する限り、乾燥関連の制約を何とか廃棄し、且つ、ハードウェアを何とかより単純で以前より明確により小さいものにすることで、本考案の組立体を製紙機の下流のオンラインシステムとして直接的に連結することも今や考え得る。

本考案に従った解決策は、ウェブのカールを制御することに関連する補助的な機能の追加を可能にすることに関しても、以前よりも良好である。コーティング５の前の乾燥ステップ８０の下流に、例えば、ウェブの適切な前処理のための手段２９を更に提供し得る。例えば、実際のコーティングプロセスの前に、ウェブの温度及び／又は水分調節、並びに、適切な薬剤を用いた可能な前処理を行うことが可能である。

温度に関して、現在、コーティングステップ５に到達後、ウェブ温度は、典型的には、約＋３０℃であるが、コーティングステップ５が容易に＞＋５０℃のカテゴリに入る前に、特別の装置２９を用いて或いは高温蒸気シリンダ２８のみを用いて、ウェブ温度を今や設定し得ることも有益である。これはコーティングステップ５に続く乾燥プロセス２０の著しい増強を可能にする。１つの流動床乾燥ユニットを完全に省略することさえも可能である。

Claims (8)

1. 感熱製品のために紙／厚紙ウェブのカーリングを制御するための方法であって、
   １つ又はそれよりも多くの感温成分を含む少なくとも１つのコーティング剤又は類似物質を、前記ウェブの少なくとも一方の側の上に塗布するための塗布装置の使用を含み、そのカーリングに関して前記ウェブを制御するための機器の使用を更に含み、前記機器は、
   少なくとも１つの適切な液剤を、塗布されるべき前記側と反対の側で、前記ウェブに塗布するための第一装置と、
   前記ウェブを乾燥するために、前記第一装置の下流で、前記ウェブの走行方向に配置される第二装置とを含み、
   そのカーリングに関して前記ウェブを制御するための前記第一装置及び前記第二装置は、前記塗布装置の上流で、前記ウェブの走行方向に配置されることを特徴とする、
   方法。
2. 前記塗布は、水又は他の液剤で或いは溶剤で湿潤化することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記乾燥プロセスは、１つ又はそれよりも多くの蒸気シリンダ、赤外乾燥機、流動床乾燥機、又は、それらのあらゆる組み合わせの使用を含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記乾燥プロセスの下流に、コーティングの塗布前に、前記ウェブの水分及び／又は温度を調節するための手段並びに／或いは所望の薬剤で前記ウェブを前処理するための手段を更に備える、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の方法。
5. 感熱製品のために紙／厚紙ウェブのカーリングを制御するための組立体であって、
   １つ又はそれよりも多くの感温成分を含む少なくとも１つのコーティング剤又は類似物質を前記ウェブの少なくとも一方の側の上に塗布するための塗布装置を含み、そのカーリングに関して前記ウェブを制御するための機器を更に含み、該機器は、
   少なくとも１つの適切な液剤を、塗布されるべき前記側と反対の側で、前記ウェブに塗布するための第一装置と、
   前記ウェブを乾燥するために、前記第一装置の下流で、前記ウェブの走行方向に配置される第二装置とを含み、
   そのカーリングに関して前記ウェブを制御するための前記第一装置及び前記第二装置は、前記塗布装置の上流で、前記ウェブの走行方向に配置されることを特徴とする
   組立体。
6. 前記塗布は、水又は他の液剤で或いは溶剤で湿潤化することを含むことを特徴とする、請求項５に記載の組立体。
7. 前記乾燥プロセスは、１つ又はそれよりも多くの蒸気シリンダ、赤外線乾燥機、流動床乾燥機、又は、それらのあらゆる組み合わせの使用を含む、請求項５又は６に記載の組立体。
8. 前記乾燥プロセスの下流に、コーティングの塗布前に、前記ウェブの水分及び／又は温度を調節するための手段、並びに／或いは、所望の薬剤で前記ウェブを前処理するための手段を更に備える、請求項５乃至７のうちのいずれか１項に記載の組立体。

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