JP3177561B2 - 紙ウエブの光沢仕上げ方法とこの方法を利用するカレンダ - Google Patents
紙ウエブの光沢仕上げ方法とこの方法を利用するカレンダInfo
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Description
方法に関するものであり、この方法では、被覆または同
等の方法によって軟面が設けられているロールと加熱可
能な硬ロールとの間に形成されたカレンダニップに紙ウ
エブを通し、加熱可能ロールを加熱して紙ウエブの加熱
可能ロール側に配される表層を可塑化し、好ましくはカ
レンダニップでの表層の温度が紙に含まれているポリマ
のガラス転移温度を越えるようにし、さらに、カレンダ
ニップにはいる前に、紙ウエブを湿潤して紙に含まれる
ポリマのガラス転移温度を下げ、さらに予熱する。
ダに関するものである。このカレンダはカレンダニップ
を含み、このカレンダニップは、被被覆または同等の方
法により軟面が設けられているロールと加熱可能な硬ロ
ールとの間に形成され、このカレンダニップを通って紙
ウエブが走行するように配置され、加熱可能ロールは、
これを加熱して紙ウエブの加熱可能ロール側に配された
表層を可塑化するように配置され、好ましくはカレンダ
ニップにおける表層の温度が紙に含まれるポリマのガラ
ス転移温度を越えるようにし、さらにカレンダは、カレ
ンダニップの直前で紙ウエブを湿潤しかつ予熱する手段
を含むものである。
られた紙の品質値を改良し、または標準品質水準を保ち
ながら走行速度を速くし、もしくは紙の量を改善する試
みが行なわれている。紙の可塑性(成型の容易さ)は、
紙の温度を上げ、または紙に含まれる水分を増加させる
ことにより増大することができる。紙の可塑性は、紙に
含まれているポリマの温度がいわゆるガラス転移温度ま
で、あるいはそれ以上に上昇すると、かなりの変化を生
じる。そうすれば、紙はガラス転移温度以下のときより
容易に成型できる。紙の水分含有量を増加すると、ガラ
ス転移温度が下がる。最も一般的には、紙ウエブは、カ
レンダニップにおいて加熱可能なロール、いわゆる熱い
ロールにより加熱されるが、これに加えて、ニップより
前にスチーム処理により加熱されることもある。このス
チーム処理によればまた、紙の水分含有量が増加し、そ
れによってガラス転移温度が低下する。しかし、ニップ
において十分に紙を加熱する時間がないことと、カレン
ダより前でスチームが周囲に逃げてしまうという問題が
ある。
ブの光沢化方法と装置に関するドイツ特許第4,126,233
号を参照する。この方法では、紙ウエブを先ず放熱器に
より加熱して、紙の両面を可塑化温度にし、その後、ニ
ップを形成している1対のロールに紙ウエブを通し、紙
ウエブはこのニップで押圧および冷却される。前記の方
法と装置は多くの欠点を有しているため、その目的は達
成されそうにない。それは先ず、ウエブがニップよりか
なり手前で加熱されるため、このような場合、ウエブが
ニップに到達する前に冷えてしまう時間があることに起
因する。このことは、紙ウエブに影響を及ぼし、加熱後
の紙の表面温度は確かに高くなるが、ニップに到達する
前にこれらの表面温度は低下し、したがって 紙ウエブ
の内部の温度の方が高くなる。このドイツ特許公報の解
決策の最も重要な目的の一つは、とくに紙の表面温度を
可塑化温度にまで上昇させることと、ニップの手前で前
記温度が低下しないようにすることであった。前記ドイ
ツ公報では、冷却自体は、あきらかにニップで急速に行
なわれると考えられた。これらの目的は、上述で確認し
たように、前記ドイツ公報の解決策では達成されない。
3,373 号を参照する。この文献では、2本のニップのカ
レンダが紙ウエブの両面光沢化用に説明されている。以
下に、そのカレンダのニップのうち一方だけを説明す
る。なぜなら、それは原則として他方と同じだからであ
る。そこでこのニップは、従来のように加熱可能な硬ロ
ールと、硬ロールにニップ接触する軟面ロールとから形
成されている。ニップへはいる前に、紙ウエブは冷却装
置により冷却され、その後、ウエブの冷却後、ウエブの
熱ニップロールと接触することになる側が加熱装置、好
ましくは放熱器にまたは熱風送風器により加熱される。
この加熱は、紙の表面がニップにはいる前であっても、
紙の表面をできるかぎり熱くすることを目的としてい
る。
り、ガイドロールはウエブをニップへ導入する。このガ
イドロールは、ニップに対して、ウエブがニップにはい
る前でさえも熱いロールと接触し始める位置に配置され
ている。さらにガイドロールは、位置を調節可能にし
て、ニップの手前でウエブと熱いロールとの接触距離を
ガイドロールの位置の調節で調整できるようにしてい
る。すでに上述したように、前記米国特許による解決策
は、ニップより前であってもウエブをできるかぎり熱く
することを目的としている。
の加熱を別の加熱装置によってニップのかなり前で行な
い、この場合、ウエブは、ニップにはいる前に、あるい
は熱いロールに接触する前に冷える時間があるという問
題がある。さらに、この方法と装置には、第2の問題、
すなわちニップより前での加熱が放熱器または熱風送風
器により行なわれ、その加熱の結果、ウエブはニップに
はいる前に乾燥するという問題がある。他方、ウエブを
乾燥させることで、紙のガラス転移温度が上がってしま
う。これによってまた、ニップでの紙ウエブにガラス転
移温度が生じるようにするためには、カレンダニップに
おける熱いロールの温度を非常に高くしなければならな
いという別な問題が生ずる。この非常に高い温度のた
め、その構造は必然的に複雑で高価になる。
紙のウエブの光沢仕上げ方法が説明されているが、この
方法では、カレンダニップはいわゆる拡張ニップであ
り、これは、ロールと滑動シューに沿って走行するベル
トとの間に形成されている。この文献の方法では、ウエ
ブは湿潤されてニップへ通されるが、ウエブの事前湿潤
方法自体についてはこの文献に記載がない。またこの文
献には、ウエブのカレンダニップへはいる前の予熱方法
については何の説明も行なわれていない。
4,370,923 号に対応)、フィンランド特許第72,552号、
およびフィンランド特許出願第900432号(米国特許第5,
020,469 号に対応)などの公報では、光沢仕上げの種々
のモードが説明され検討されているが、その場合、紙ウ
エブは、ウエブがカレンダニップにはいる直前に湿潤さ
れる。これらの文献による解決策では、ウエブの湿潤は
スチームにより行なわれるが、ウエブがカレンダニップ
にはいる前の予熱は示唆されていない。
許第5,245,920 号に対応)では、カレンダの加熱可能ロ
ールを被光沢仕上げ材料のガラス転移温度より高い温度
に加熱することが説明されている。さらに、この文献で
は、ウエブがニップにはいる前での紙ウエブの予熱と事
前湿潤が説明されている。これとは反対に、この文献に
記載のウエブの予熱方式は、本発明の解決策とは実質的
に異なり、本発明におけるより実施が困難である。
許第4,945,654 号に対応)およびフィンランド特許出願
第882845号(米国特許第4,786,529 号に対応)には、ウ
エブをカレンダニップの手前でスチームにより湿潤する
方法が説明されているが、ウエブの予熱はこれらの文献
には示唆されていない。
光沢仕上げの改善した方法と、この方法を利用するカレ
ンダを提供し、これにより従来技術の解決策における欠
点を回避することを目的とする。
ために、本発明による方法は、紙ウエブがカレンダニッ
プにはいる前に紙ウエブを加熱可能ロールに接触させる
ことにより、またカレンダニップの手前で、紙ウエブの
加熱可能ロール側に配される面にスチームまたは水を供
給して熱いロールから紙ウエブへの熱の伝導を向上させ
ることにより、紙ウエブの予熱を行なうことを主たる特
徴とする。
紙ウエブの湿潤手段を配設して紙ウエブの加熱可能ロー
ル側に配される面にスチームまたは水を供給して熱いロ
ールから紙ウエブへの熱の伝導を向上させ、紙ウエブの
予熱手段は、前記紙ウエブの湿潤手段と、ウエブがカレ
ンダニップにはいる前にその紙ウエブを案内して加熱可
能ロールに接触させる手段とを含むことを特徴とする。
置において、紙ウエブをカレンダニップに通し、カレン
ダニップは、被覆またはそれと同等の方法によって軟面
が設けられているロールと加熱可能な硬ロールとの間に
形成される。加熱可能ロールを加熱して紙ウエブの加熱
可能ロール側に配される表層を可塑化し、好ましくは、
カレンダニップにおける表層の温度が紙に含まれるポリ
マのガラス転移温度を越えるようにしている。この方法
では、カレンダニップにはいる前に、紙ウエブを湿潤し
て紙に含まれるポリマのガラス転移温度を低下させ、予
熱する。この紙ウエブの予熱は、ウエブがカレンダニッ
プにはいる手前で紙ウエブを加熱可能ロールに接触させ
ることにより、また、カレンダニップの手前で、紙ウエ
ブの加熱可能ロール側に配される面にスチームまたは水
を供給して熱いロールから紙ウエブへの熱の伝導を向上
させることにより、行なわれる。
を説明する。
がニップロール1と2の間に形成され、それらのロール
のうち第1のロール1は通常の方法で加熱される硬面ロ
ールであり、第2のロール2は適切な被覆3が施されて
いる軟面ロールである。図1において、前記ロール1と
2の中心軸を通って走るニップ面を参照符号Aで示す。
紙ウエブWは、ガイドロール7と調整ロール6により導
かれてニップへ送られる。調整ロール6は、調整ロール
6がウエブWを直接、ニップNへ導入しないで、ニップ
Nにはいる前でウエブWが熱いロール1の面に接触する
位置になるように、カレンダの熱いロール1に対して配
設されている。図1に示す実施例によれば、調整ロール
6は、その位置を追加調整可能にして、調整ロール6の
位置を調整することによりウエブWと熱いロール1の面
との間の接触距離、すなわち接触角α1 を調節できるよ
うにしてもよい。
付近に配置されて調整ロール6と熱いロール1との間に
少量の間隙を残している。それによって紙ウエブは、調
整ロール6を通過する時に、熱いロール1の面との接触
に至る前に熱いロール1とともに間隙5を形成する。こ
の間隙5の付近には、スチームまたは水を間隙5へ供給
するスチームボックス4またはそれと同等の手段が紙ウ
エブWと熱いロール1の表面との間に取り付けられて、
紙ウエブWを湿潤し、熱いロール1から紙ウエブへの熱
の伝導を改善している。スチームまたは水は、好ましく
はウエブWがロール1の面に接触するに至る前に紙ウエ
ブに直接、供給される。こうして、スチームを湿潤媒体
として用いると、スチームが周囲に逃げることなく、ス
チームに含まれる湿気と熱量を完全に利用することがで
きる。さらに、スチームまたは湿潤用の水はそれぞれ、
熱いロール1と紙ウエブWとの間の熱伝導体として作用
するが、その場合、調整ロール6および熱いロール1が
互いに閉鎖ニップを形成しないとしても、本装置の作動
を妨害する程度にまで空気が紙ウエブWとロール1との
間にはいることはできない。スチームまたはそれと同等
の湿潤用の水はまた、調整ロール6の手前でさえも、か
なり早期に紙ウエブWに供給してもよい。
の他の第2の実施例を示す。図2の実施例において、カ
レンダニップNがロール11と12の間に形成され、これら
のロールのうち第1のロール11は、加熱可能な硬面ロー
ルであり、第2のロール12は、被覆13を施されている、
いわゆる軟面ロールである。図2の実施例が図1に示す
ものと異なる点は、図2の解決策では、紙ウエブWの走
行方向におけるニップNの手前に調整ロール16が取り付
けられていることと、エンドレスループとして形成され
ているバンド17が調整ロール16の周りと軟面ロール12の
周りを通り、したがってこのバンドがニップNを通って
走行することである。調整ロール16のニップNに対する
位置は、ウエブWが調整ロール16に到達すると、バンド
17と接触し始め、バンド17に支持されてニップNへ送り
込まれるようしてある。さらに、調整ロール16のニップ
Nに対する位置は、バンド17、またはより正確に言え
ば、このバンド上を走行する紙ウエブWがニップNの手
前で加熱可能ロール11に接触するに至る位置である。図
2において、ニップ面は参照符号Aで示す。
の位置の調整により、紙ウエブWと加熱可能ロール11と
の間の接触角α2 、すなわち紙ウエブWがニップNの手
前で加熱可能ロール11に接触する長さを調節することが
できる。図2の実施例では、接触角α2 すなわち「予熱
角度」をこの実施例では単に調整ロール16の位置の変化
で調整可能であることに加えて、簡単な操作で、紙ウエ
ブWをニップNの手前で加熱可能ロール11に押し付ける
圧力を調整することもできる。このいわゆる「予熱押
圧」は、バンド17の張力を調整するだけで簡単に調節さ
れる。
図2に示す解決策でもまた、スチームまたは水を紙ウエ
ブWと加熱可能ロール11の間へ供給してウエブWと加熱
可能ロール11の間の間隙15へ入れる。この実施例におい
ても、スチームまたは水は、好ましくは紙ウエブWの上
に直接、供給される。この目的のため、ウエブWの入口
側には、ニップNに対して、スチームボックス14または
それと同等の湿潤手段が設けられ、これは、図2に示す
ものとは異なるが、スチームまたは水を間隙15のかなり
手前で紙ウエブWへ供給し、調整ロール16とニップNと
の間の領域へ入れるように配置してもよい。バンド17
は、薄い金属バンド、好ましくは鋼鉄バンド、あるい
は、例えば繊維強化ポリマバンドでもよい。
す解決策に非常によく似ている。なお、図3に用いた参
照符号については、カレンダニップは前述の実施例の場
合のように、参照符号Nで示してある。図3の実施例に
おいて、ニップNはロール21と22の間に形成され、それ
らのロールのうち第1のロール21は、図2と同様に、加
熱可能な硬面ロールである。この実施例では、やはり図
2の場合のように、紙ウエブWの走行方向でカレンダニ
ップNの手前に調整ロール26を配設し、エンドレスルー
プとして形成されているバンド、ベルト、あるいはそれ
と同等のもの27が前記調整ロール26の周りを回り、前記
加熱可能な硬ロール21とともにカレンダニップNを形成
しているロール22の周りを通過するように取り付けられ
ている。前記バンドまたはベルト27は、カレンダニップ
Nを通過する。図3の実施例では、調整ロール26が図2
と同様の方法で配置され、調整ロール26のニップNに対
する位置は、紙ウエブWが調整ロール26に到達した時に
紙ウエブがバンドまたはベルト27に接触し始め、同様の
方法でバンドまたはベルト27に担持されてカレンダニッ
プNへ搬送されるようにしている。さらに、調整ロール
26のカレンダニップNに対する位置は、バンド、ベルト
もしくはそれと同等のもの27、または、より正しくはそ
の上を走行する紙ウエブWがニップNの手前で加熱可能
ロール21と接触し始めるようにしている。また、図3の
解決策においても、ニップ面は参照符号Aで示す。
置の調整により紙ウエブWと加熱可能ロール21の間の接
触角α2 、すなわち紙ウエブWがカレンダニップNの手
前で加熱可能ロール21と接触する距離を調節することが
できる。接触角α2 すなわち「予熱角度」、すなわち紙
ウエブWの加熱可能ロール21との接触距離を図2と同様
の方法で調整ロール26の位置を変えることによって調整
できることに加えて、図3の実施例では、簡単な操作に
より、紙ウエブWをカレンダニップNの手前で加熱可能
ロール21に押し付ける圧力を調節することができる。し
たがって、このいわゆる予熱押圧をバンドまたはベルト
27の張力の調節によって調整して、調整ロール26の位置
が変る。
もそうであるように、加熱可能ロール21を加熱して紙ウ
エブWの前記ロール21側に配される表層を可塑化し、好
ましくは、カレンダニップNにおける前記表層の温度が
紙に含まれているポリマのガラス転移温度を越えるよう
にする。さらに、紙ウエブWがカレンダニップNにはい
る手前でこの紙ウエブWを湿潤し、紙に含まれているポ
リマのガラス転移温度を下げる。この目的のため、図3
に示す湿潤手段24、例えばスチームボックスまたはそれ
と同等のものによりスチームまたは水を紙ウエブWの上
に供給する。図3の実施例では、湿潤手段24は、紙ウエ
ブWと加熱可能ロール21との間の間隙25へ湿潤媒体を供
給するように配置されている。しかし、この湿潤媒体
は、間隙25の手前で紙ウエブWに供給してもよい。紙に
含まれるポリマのガラス転移温度を湿潤により下げるこ
とができる他、この湿潤により熱いロール21から紙ウエ
ブWへの熱の伝導が改善される。
形成するロール21と22がともに硬面ロールである点で、
図2に示すものと最も実質的に異なっている。これは、
加熱可能ロール21とともにニップNを形成する支持ロー
ル22が硬ロールであることを意味する。図3の実施例で
は、適度な柔軟性がニップNにバンド27、ベルトあるい
はそれと同等のものによって与えられている。図3の実
施例において、バンド27の材料は、好ましくは繊維強化
ポリマバンドであり、そのポリマ材は、例えば図1に示
すようなロール2の被覆3として使用されているものと
同様である以上、本発明は添付図面を参照して例を挙げ
て説明したが、本発明は図に示す実施例に限定されるこ
となく、本発明の種々異なる実施例は添付の特許請求の
範囲に明記する本発明の概念の範囲内で改変することが
できる。
多くの利点が得られるが、そのうち、例えば次の点をこ
れについて説明する。本発明の方法では、紙の表面は、
米国特許第5,033,373 号の解決策の場合にもあるよう
に、ニップの手前でカレンダの熱いロールに接触させる
ことにより加熱される。しかし本発明では、これに加え
て、スチームが紙ウエブと熱いロールとの間に供給さ
れ、その結果、スチームは周囲に逃げられず、この場
合、スチームに含まれている水分と熱量を完全に利用す
ることができ、また、このスチームによって熱いロール
から紙ウエブへの熱の伝導が改善される。したがって、
ウエブを熱いうちにニップへ通すことができることに加
えて、ニップにはいる手前で湿潤もされ、それによって
そのガラス転移温度が下がる。したがって、米国特許第
5,033,373 号の解決策と比較しても、十分、改善されて
いる。本発明の他の利点と特徴は、本発明の詳細な説明
から明らかである。
全概要側面図である。
施例の図1と同様の図である。
る。
Claims (14)
- 【請求項1】 紙ウエブをカレンダニップに通し、該カ
レンダニップは、被覆または同等の手段によって軟面が
設けられているロールと加熱可能な硬ロールとの間に形
成され、前記カレンダニップに前記紙ウエブは紙調整ロ
ール上を通って送られ、前記加熱可能ロールを加熱して
前記紙ウエブの該加熱可能ロール側に配される表層を可
塑化し、該紙ウエブが該カレンダニップにはいる前に該
紙ウエブを湿潤して該紙に含まれているポリマのガラス
転移温度を下げ、さらに、該紙ウエブが該カレンダニッ
プにはいる前に該紙ウェブを前記加熱可能ロールに接触
させて予熱する紙ウエブの光沢仕上げ方法において、該
方法は、エンドレスループとして形成されているバンドを前記紙
調整ロールと前記カレンダの軟面ロール上に通し、該バ
ンドに沿って前記紙ウエブを前記カレンダニップへ送
り、前記エンドレスバンドループによって該紙ウエブを
送って該カレンダニップの前で前記加熱可能ロールと接
触させ、 該カレンダニップの前で、該紙ウエブの該加熱可能ロー
ルの側に配された面にスチームまたは水を供給して前記
熱いロールから該紙ウエブへの熱の伝導を向上させるこ
とにより、該紙ウエブの予熱を行なうことを特徴とする
紙ウエブの光沢仕上げ方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記紙
ウエブの前記加熱可能ロールに対する押圧、すなわち予
熱圧力を調節することを特徴とする方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の方法において、前記予
熱圧力は、前記エンドレスバンドループの張力を調整す
ることにより調節することを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項1から3までのいずれかに記載の
方法において、前記紙ウエブの前記加熱可能ロールとの
接触距離は、前記紙調整ロールの位置を調整することに
より該紙調整ロールおよび該ロールを通過するバンドを
用いて、調整することを特徴とする方法。 - 【請求項5】 請求項1から4までのいずれかに記載の
方法において、前記カレンダニップでは、前記バンドの
柔軟性および弾性によって適度な柔軟性および弾性が形
成されることを特徴とする方法。 - 【請求項6】 請求項1から5までのいずれかに記載の
方法において、前記加熱可能ロールを加熱して前記紙ウ
エブの該加熱可能ロール側に配される表層を可塑化する
ときに、前記カレンダニップでの該表層の温度が紙に含
まれているポリマのガラス転移温度を越えるようにする
ことを特徴とする方法。 - 【請求項7】 請求項1から6までのいずれかに記載の
方法を用いるカレンダであって、該カレンダは、被覆ま
たは同等の手段によって軟面が設けられているロールと
加熱可能な硬ロールとの間に形成されるカレンダニップ
を有し、前記紙ウエブは該カレンダニップを通って走行
するように配置され、紙調整ロールを有し該紙調整ロー
ルを用いて該紙ウエブは該カレンダニップに送られ、前
記加熱可能ロールは、加熱すると該紙ウエブの該加熱可
能ロール側に配されている表層を可塑化するように配置
され、該カレンダは、前記カレンダニップの前で前記紙
ウエブを湿潤し予熱する手段を含むカレンダにおいて、エンドレスループとして配備されるバンドを有し、該バ
ンドは、前記紙調整ロールと該カレンダ内にあって軟面
が設けられた前記ロールとを通過し、前記紙ウエブは、
前記バンドの支持により送られて、該紙ウエブが前記カ
レンダニップにはいる前に、前記加熱可能ロールに接触
するよう配置され、 前記紙ウエブの湿潤手段は、該紙ウエブの前記加熱可能
ロール側に配される面にスチームまたは水を前記カレン
ダニップの直前において供給して前記熱いロールから該
紙ウエブへの熱の伝導を向上させるように配置されるこ
とを特徴とするカレンダ。 - 【請求項8】 請求項7に記載のカレンダにおいて、前
記バンドは、弾性材料で作られ、前記加熱可能ロールと
ともにニップを形成する前記支持用ロールの柔軟性が該
バンドによって形成されることを特徴とするカレンダ。 - 【請求項9】 請求項7または8に記載のカレンダにお
いて、前記バンドは、繊維強化ポリマバンドであること
を特徴とするカレンダ。 - 【請求項10】 請求項7に記載のカレンダにおいて、
前記バンドは、金属材料であることを特徴とするカレン
ダ。 - 【請求項11】 請求項7から10までのいずれかに記載
のカレンダにおいて、前記紙ウエブの前記加熱可能ロー
ルとの接触距離は、前記紙調整ロールの位置を調整する
ことにより、該紙調整ロールによって、および該調整ロ
ールを通るバンドによって調節できるように構成されて
いることを特徴とするカレンダ。 - 【請求項12】 請求項7から11までのいずれかに記
載のカレンダにおいて、前記紙ウエブの前記加熱可能ロ
ールに対する押圧、すなわち予熱圧力は調節可能に構成
されていることを特徴とするカレンダ。 - 【請求項13】 請求項12に記載のカレンダにおいて、
前記予熱圧力は、前記エンドレスバンドループの張力の
調整により調節可能に構成されていることを特徴するカ
レンダ。 - 【請求項14】 請求項7から13までのいずれかに記載
のカレンダにおいて、前記加熱可能ロールは、前記紙ウ
エブの該加熱可能ロール側に配されている表層を可塑化
するときに、前記カレンダニップにおける該表層の温度
が該紙に含まれているポリマのガラス転移温度を越える
ようにすることを特徴とするカレンダ。
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