JP3482887B2 - 紙の塗工方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブレードコーター
で紙に塗工液を塗工する工程において、紙切れ発生が少
なく、高速操業性、生産効率に優れたブレード塗工方
法、塗工装置に関するものである。

【0002】

【従来の技術】近年オフセット印刷用紙は、チラシ、カ
タログ、パンフレット、ダイレクトメール等広告、宣伝
を目的とした商業印刷分野での需要が着実に伸びている
ことが特徴である。これら商業印刷物は、それ自体の商
品価値は低いが、宣伝媒体として目的が達成されること
が重要であるので、低コストで印刷仕上がりの良いもの
が求められてきている。印刷仕上がりを向上させるため
には、紙の平滑性を向上させるとともに、印刷インクの
染み込みやにじみを少なくする必要がある。

【0003】紙表面に、顔料と合成樹脂等により薄い塗皮膜
を形成した塗工紙は、上記目的のために製造され、商業
用印刷分野において、最も多く用いられている。また、
その一方でユーザーのコストダウン指向も一層強まって
きており、使用する紙も低グレード化、軽量化に向かっ
ている。

【0004】このような旺盛な軽量塗工紙の需要に対応する
ため、紙メーカーでは製品のより効率的な生産とコスト
ダウンを図るべく、塗工設備の広幅、高速化を進めてい
る。このような状況下で高品質を維持したまま生産性を
上げることが重要な技術的課題であり、塗工方式の検
討、塗工の高速化、塗工液の見直しなどを進めている。

【0005】従来の塗工紙の生産方式としては、抄紙と塗工
を別々の工程で行うオフマシン方式と、一台のマシンで
抄紙と塗工を連続して行うオンマシン塗工方式があり、
オンマシン塗工方式の方がより効率的な生産が可能であ
る。また、原紙に安価な顔料を含む下塗り塗工液をオン
マシンで塗工した後、上塗り塗工液を塗工することによ
り、品質的には下塗り塗工により原紙の被覆性が向上
し、面状や印刷品質も良くなることから、軽量塗工紙の
製造においても多層塗工化が進む傾向にある。

【0006】オンマシン塗工には、主として、ブレードコー
ターが用いられる。ブレードコーターは、主として、ロ
ールアプリケート方式とファウンテンアプリケート方式
がある。ロールアプリケート方式は、図２に示すよう
に、アプリケーターロールにより塗工された紙の裏面を
バッキングロールに当接して走行させながら、塗工面に
ブレードを押し当てて塗工量を調整する塗工方式であ
り、ファウンテンアプリケート方式は、図３に示すごと
く、バッキングロールに当接して走行する紙の表面に、
ノズルから塗工液を噴出させて紙表面に塗工液を塗工す
るとともに、塗工面にブレードを押し当てて塗工量を調
整する塗工方式である。

【0007】しかし、オンマシンで塗工する場合、抄紙から
上塗り塗工、乾燥まで装置の長さが非常に長くなるた
め、一度紙切れ（断紙）が発生した場合、通紙し直すた
めに時間がかかり、生産効率が大きく低下する。そのた
め、出来る限り断紙の発生頻度を減らすための製造技術
確立が必要となる。

【0008】コーターでの断紙には、紙に過大なテンション
が加わった場合以外にも、種々の要因が考えられる。例
えば、塗工液ミストが飛散し、塗工ヘッド・塗工液パン
周辺、バッキングロールの外周曲面及び両端部の円形側
面である鏡面、周辺機器等に付着し、更に乾燥して固化
した粕が紙面に飛散、落下し、それが核となって断紙し
たり、原料粕や汚れ、チリ・異物混入等に由来する原紙
欠陥要因や増速によるドローやテンションの変動等機械
的な要因でも断紙が発生する。

【0009】このように数多くの断紙要因を減らすために、
操業現場では細心の注意を払っており、マシン停止時に
各所入念に洗浄を行って対応している。またコーターで
の塗工液ミストの飛散を最小限にするために、バッキン
グロール上部や入口・出口、塗工液パン周辺等にビニー
ルシートを張ったり、ファウンテンアプリケート方式の
ブレードコーターの場合にはファウンテンリップ両サイ
ドに飛散防止用のゴムシートや塩ビ板、テープ等を取り
付けるなど種々の工夫もなされている。

【0010】にもかかわらず、特にオンマシンブレードコー
ターで軽量の塗工紙を高速で製造する場合には、断紙発
生頻度が高くなり、一度断紙が発生したら生産ロスが大
きく、通紙に費やす時間ロスも増加し、生産効率を大き
く低下させるという問題がある。

【0011】

【発明が解決しようとする課題】以上のような状況に鑑
み、本発明の課題は断紙発生が少なく、生産効率に優れ
たブレード塗工方法とその塗工装置を提供することにあ
る。

【0012】

【課題を解決するための手段】断紙は、紙の強度以上の
テンションがかかることが主たる原因であるが、図３に
示す塗工装置の一例であるファウンテンアプリケート方
式のブレードコーターについて、断紙の原因を鋭意追求
したところ、塗工液ミストが飛散し、塗工ヘッド、塗工
液パン周辺、バッキングロール、鏡面等に付着し、更に
乾燥し生成した塗工液粕が紙面に飛散、落下し、欠陥の
核となって断紙が発生する場合も多々あることが判明し
た。ファウンテンのノズルから噴射された塗工液は、図
１において、紙のエッジから約５〜１０ｍｍのドライエ
ッジ部分ｄを除く部分に向けて噴射されるが、紙のドラ
イエッジ部分ｄ及び紙と接触しないバッキングロールＲ
両端の外周曲面部分Ｎにも飛散する。また、更に、バッ
キングロールＲの両端の鏡面Ｍにも飛散する。ドライエ
ッジ部分ｄ及びバッキングロール両端の外周曲面部分で
紙と接触していない部分Ｎに飛散した塗工液ミストは、
ブレードＢにより掻き落とされるので、塗工液粕はそれ
程大量には蓄積しない。ところが、バッキングロールの
鏡面Ｍに飛散した塗工液は徐々に蓄積し、乾燥固化し、
塗工液粕塗となりやすい。

【0013】従って、本発明では、図１に示す位置に設置し
た噴霧装置Ｅを用いて、バッキングロールＲの鏡面Ｍに
微細な水ミストを連続的に噴霧し、粕を乾燥させないこ
とにより、断紙の発生頻度を大幅に減少させることがで
きた。さらに、バッキングロールＲの両端の外周曲面部
分で常時紙と接触していない部分Ｎにも塗工液の粕が発
生することがあるので、この部分にも微細な水ミストを
噴霧すると、さらに、断紙の発生頻度を減少させる効果
が大きいことが判明した。

【0014】以下、本発明の特徴を詳述する。本発明者は、
断紙の原因を鋭意追求したところ、主にバッキングロー
ル両端の鏡面に付着した塗工液ミストが乾燥して生じた
塗工液粕が、バッキングロールの回転による遠心力や、
紙の走行により発生する気流により、飛散して紙面に落
下、付着し、それが核となって断紙が発生しているケー
スが比較的多いことを認めた。

【0015】よって、バッキングロール両端の鏡面に付着し
た塗工液ミストを連続的に洗い流し、塗工液粕の形成を
防止するために、バッキングロール両端の鏡面及に水シ
ャワーを連続的に流す方法を試みたが、断紙発生頻度は
さほど減少しなかった。

【0016】そこで、断紙要因を更に綿密に再調査した結
果、鏡面に付着した塗工液ミストを常時湿潤状態にして
おくことが乾燥粕の飛散防止に効果があり、断紙発生頻
度を減らすことができることを認めた。湿潤状態を保持
させる方法についても検討した結果、水シャワーではな
く、高圧空気を用いて水の粒径を小さくできる気水混合
ミストの方が効果が大きいことを認めた。

【0017】この理由は明確ではないが、より微細な水ミス
トの方が、付着した塗工液ミストあるいは塗工液粕に対
してより均一に水分が浸透し、湿潤させる効果が大きい
ためと考えられる。水シャワーでは、回転しているバッ
キングロール両端の鏡面に衝突した水滴が跳ね返って、
微細な粕や汚れと共に再飛散してしまうので、断紙の発
生を効果的に防止できないものと考えられる。

【0018】バッキングロールの鏡面から飛散した塗工液粕
は、大抵の場合、塗工面と反対側の紙面に付着すること
が多い。ところが、塗工面と反対側の紙面は、塗工後直
ちにテンションロール等のロールに接触するから、飛散
した塗工液粕が湿潤状態の場合は、万一紙面に付着した
場合でも、乾燥して核となることなく、紙面上に拡散し
てしまうので、断紙の原因にならないものと考えられ
る。

【0019】更に、水ミストの粒径についても、各種実験し
たところ、ザウター平均粒径が１００〜４００μｍの水
ミストを連続噴霧することが望ましいことを認めた。ザ
ウター平均粒径が１００μｍよりも微細な水ミストを噴
霧した場合には、噴霧される水量が少なくなると同時
に、水ミスト自体が広範囲に飛散し易くなる。したがっ
て、噴霧ノズルをバッキングロールに近接して数多く設
置する必要性が生じ、操作性が悪くなるとともに、噴霧
ノズルとバッキングロールが近接しているため、バッキ
ングロールのから飛散する塗工液のミストが、噴霧ノズ
ルの噴射口をふさいでしまうという現象も発生し易くな
ることが分かった。

【0020】逆に、ザウター平均粒径が４００μｍを大きく
越える水ミストを噴霧した場合には、前述のシャワーリ
ングと大差なく、塗工液ミスト又は塗工液粕を均一に湿
潤することが難しくなり、断紙発生頻度を減少させる効
果が著しく低下するとともに、バッキングロールに衝突
した水ミストが跳ね返って、微細な粕や汚れと共に再飛
散してしまうことが判明した。

【0021】さらに、本発明者は、バッキングロール両端の
鏡面だけでなく、両端の外周曲面で、紙と接触しない部
分においても、同様の現象が認められたので、バッキン
グロール両端で紙と接触しない外周曲面部にも、上記と
同様の微細な気水混合ミストを噴霧することにより、さ
らに、断紙発生頻度を現象させるすることに成功した。

【0022】また、本発明の気水混合ミストの噴霧効果は、
オンマシンブレードコーターを使用し、１０００ｍ／分
以上の高速で塗工する場合に顕著に現れる。オフマシン
コーターの場合や１０００ｍ／分以下の低速で塗工する
場合には、通常の引っ張り強度を持つ紙の場合、断紙発
生頻度自体が非常に少ないため、本発明の効果の存否の
判定が難しくなるが、極度に引っ張り強度の低い紙に塗
工処理する場合、本発明の効果が顕著に現れることは、
容易に想像される。

【0023】

【発明の実施の形態】本発明において、バッキングロー
ル両端の鏡面及び紙と接触しない外周曲面部に噴霧する
微細な水ミストは、経済的観点からもできるだけ少ない
量で済ませることが望ましいことは当然である。噴霧す
べき微細な水ミストの量は、塗工に用いる塗工液の成分
により大きな差が生じる。即ち、塗工液に含まれる顔料
分および樹脂の比率、またそれらの特性により塗工液粕
の発生しやすさに差が生じるからである。

【0024】従って、本発明で用いる噴霧装置の構造に関し
ては、特殊な構造である必要はないが、噴霧する水ミス
トのザウター平均粒径を、少なくとも１００ｍμ〜４０
０ｍμの範囲で調整できることと、水ミストの噴霧量を
広範囲で調整できることが必要である。また、噴霧速度
も調整できるよう、空気供給管と水供給管の両方に流量
調整弁又は減圧弁或いはその両方を具備し、さらに噴霧
パターンも調整できるものが望ましい。

【0025】さらにまた、噴霧位置や噴霧方向や噴霧角度を
自由に調節できる取り付け構造とすることが望ましい。
バッキングロールの外周面両端部の噴霧位置は、塗工す
る紙の幅により変化するからである。

【0026】噴霧装置及びその取り付け位置の一例を挙げれ
ば、ノズル先端からロール面までの距離は１００〜６０
０ｍｍで、ロールの外周面に噴霧するノズルは、紙の幅
に応じてロール両端部から、５００ｍｍ内側までロール
幅方向に移動可能とする。 噴霧装置の空気圧の基圧
は、５．０ｋｇ／ｃｍ^２で、減圧弁により、０．５〜
５．０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲で調整可能とし、水圧は、ノ
ズル吐出口に加わる水圧を１．０〜１０．０ｋｇ／ｃｍ
^２の範囲で調整可能とする。ノズルの取り付け位置は、
バッキングロール両端外周曲面及び両端の鏡面に噴霧で
きるよう、それぞれにつき一箇所以上取り付ける。

【0027】本発明において使用するブレードコーターは、
給液方式はロールアプリケート、ファウンテンアプリケ
ート、ショートドウェル型アプリケートのいずれの方式
でも良い。但し、ロールアプリケート方式のブレードコ
ーターの場合は、一般にアプりケーターロールとバッキ
ングロールとが離れて設置されているので、他の２方式
に比べて、塗工液がバッキングロールまで飛散すること
が少ないので、本発明は、主として、ファウンテンアプ
リケートおよびショートドウェル型アプリケート方式の
ブレードコーターに適用すると大きな効果を期待でき
る。

【0028】また、塗工方式は単層塗工でも二度塗り以上の
多層塗工でも良いが、多層塗工する場合には、下塗り塗
工方式を特に限定するものではないが、ゲートロールコ
ーター、ブレードあるいはロッドメタリングサイズプレ
スコーター等のフィルムトランスファー方式でも前記同
様各種ブレードコーターでも良い。

【0029】塗工処理する紙は、通常使用される長網フォー
マや、ギャップタイプのツインワイヤーフォーマ、長網
部の後半部をツインワイヤーで構成するハイブリッドフ
ォーマや円網フォーマで単層あるいは多層で抄紙され、
酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ性抄紙方式で抄紙した坪
量３０〜６００ｇ／ｍ^２のもののいずれであっても良
く、ケミカルパルプだけでなくメカニカルパルプや回収
古紙パルプを含む紙を使用しても良い。

【0030】抄紙された紙は、その後適宜プレス、乾燥され
た後、必要に応じてデンプンあるいはその誘導体等の水
溶性バインダー及び必要に応じ助剤を配合したクリアー
塗工液を使用して表面サイズ処理されるか、若しくは顔
料と接着剤等を有する下塗り塗工液が塗工される。

【0031】塗工液に使用する顔料には、重質炭酸カルシウ
ム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、デラミネ
ーテッドクレー、タルク、サチンホワイト、シリカ、硫
酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、二酸化チタン
などの無機顔料、プラスチックピグメントなどの有機顔
料等を用いることができ、これらの顔料は必要に応じて
単独または２種以上混合で使用することができる。

【0032】また、塗工液に使用する接着剤は、ラテックス
あるいはその他の水性接着剤から必要に応じ１種あるい
は２種以上を選択して使用する。ラテックスとしては、
スチレン・ブタジエン共重合体、メタクリレート・ブタ
ジエン共重合体等の共役ジエン系共重合体ラテックス、
アクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステル
の重合体または共重合体等のビニル系重合体ラテック
ス、あるいはこれらを更にカルボキシル等の官能基含有
単量体で変性したものである。

【0033】ラテックス以外の水性接着剤としては、例えば
酸化デンプン、尿素リン酸エステル化デンプン等のエス
テル化デンプン、ヒドロキシエチルエーテル化デンプン
等のエーテル化デンプン、デキストリン、陽性デンプン
等のデンプン類、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白等の蛋
白質類、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリド
ン、無水マレイン酸樹脂、メラミン樹脂等の合成樹脂系
接着剤、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等セルロー
ス誘導体等、通常の塗工用接着剤である。また、分散
剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤等通常の塗工紙
用顔料に配合される各種助剤を使用しても良い。

【0034】

【発明の効果】飛散した塗工液ミストが、バッキングロ
ールの鏡面及び紙と接触しない外周曲面上で乾燥固化し
て塗工液粕となり、それが紙表面に飛散すると、塗工液
粕が核となって断紙の原因となる。本発明では、バッキ
ングロールに付着した塗工液ミストに対して、常時、微
細な水ミストを噴霧し、塗工液粕の発生を押さえるの
で、塗工液粕に起因する断紙発生を大幅に減少させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の装置の構造説明図。

【図２】 ロールアプリケート方式ブレードコーター
の構造説明図

【図３】 ファウンテンアプリケート方式ブレードコ
ーターの構造説明図

【符号の説明】

Ａ アプリケーターロール Ｂ ブレード Ｃ 塗工面 ｄ ドライエッジ Ｅ 噴霧ノズル Ｍ 鏡面 Ｎ 外周曲面 Ｐ 塗工液 Ｒ バッキングロール Ｓ 紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−243467（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−134798（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05C 1/08 B05D 1/28 B05D 5/02 B05D 7/00 D21H 23/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗工液を塗工された紙の裏面をバッキング
   ロールに当接させながら塗工面にブレードを押し当てて
   塗工量を調整する紙の塗工方法において、バッキングロ
   ールの両端部鏡面のいずれか一方又は両方に、ザウター
   平均粒径が１００μｍ〜４００μｍの範囲から選択され
   た平均粒径の水ミストを噴霧することを特徴とする紙の
   塗工方法。
2. 【請求項２】塗工液を塗工された紙の裏面をバッキング
   ロールに当接させながら塗工面にブレードを押し当てて
   塗工量を調整する紙の塗工装置において、バッキングロ
   ールの両端部鏡面のいずれか一方又は両方にザウター平
   均粒径が１００μｍ〜４００μｍの水ミストを噴霧でき
   る噴霧装置を備えたことを特徴とする紙の塗工装置。