JP3691028B2

JP3691028B2 - 用紙の製造方法

Info

Publication number: JP3691028B2
Application number: JP2002167299A
Authority: JP
Inventors: 毅松尾; 大輔後藤; 弘岩田; 牧雄蓮池
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004011066A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプレスパートで搾水された紙ウェブを乾燥させて印刷用紙等の用紙を製造する方法に関し、詳しくは、プレスパートでの表裏面の搾水状態が不均一な紙ウェブから用紙を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６はトライニッププレスと呼ばれる抄紙機のプレスパートの概略構成図である。まず、図６（ａ）に示すプレスパートはトライニッププレスの基本形態であり、このプレスパートでは、紙ウェブＷは二枚のフェルト８４，８５で挟まれた状態でプレスロール８１，８２間に形成される第１プレスニップ１Ｐで圧縮されて搾水される。第１プレスニップ１Ｐで搾水された紙ウェブＷはトップロール８２に設けられたサクションボックス８３により吸引されてトップフェルト８４に随伴され、トップロール８２とセンタロール８６との間に形成される第２プレスニップ２Ｐで圧縮され搾水される。第２プレスニップ２Ｐで搾水された紙ウェブＷはセンタロール８６に密着して回転し、さらにセンタロール８６とフェルト８８を巻回されたプレスロール８７との間に形成される第３プレスニップ３Ｐで圧縮され搾水される。
【０００３】
図６（ｂ）のプレスパートは、図６（ａ）のトライニッププレスにおいて、第３プレスニップ３Ｐを構成するプレスロール８９をシュープレスロールとしたものである。図６（ｃ）のプレスパートは、図６（ａ）のトライニッププレスにおいて、第３プレスニップ３Ｐの下流にプレスロール９１，９２により形成される第４プレスニップ４Ｐをさらに備えたものである。第４プレスニップ４Ｐでは、紙ウェブＷは二枚のフェルト９３，９４で挟まれた状態で圧縮され搾水される。
【０００４】
図７は２ニップのプレスパートの概略構成図である。このプレスパートでは、紙ウェブＷは二枚のフェルト１０４，１０５で挟まれた状態でプレスロール１０１，１０２間に形成される第１プレスニップＮ１で圧縮されて搾水される。第１プレスニップＮ１で搾水された紙ウェブＷは、ボトムロール１０２に設けられたサクションボックス１０３により吸引されてボトムフェルト１０５に随伴され、ボトムフェルト１０５と不透水ベルト１０８とに挟まれた状態で、プレスロール１０６とシュープレスロール１０７との間に形成される第２プレスニップＮ２で圧縮されて搾水される。第２プレスニップＮ２で搾水された紙ウェブＷは、不透水ベルト１０８に随伴されてドライヤパートに移送される。この構造のプレスパートによれば、ドライヤパートまで常に紙ウェブＷを支持して移送することから高速化が容易であり、また、第２プレスニップＮ２の下流側において紙ウェブＷを不透水ベルト１０８に随伴させることで紙ウェブＷの再湿潤を防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、抄紙機のプレスパートには、高速化への対応と表裏の均等な搾水バランスの実現とが要求されている。しかしながら、紙ウェブをフェルトとともに圧縮した場合、紙ウェブ中の水分はフェルトに支持されている側に搾水されるため、図６（ａ），図６（ｂ）に示す構造では、第１プレスニップ１Ｐでは紙ウェブＷは両面で搾水されるものの、続く第２，第３プレスニップ２Ｐ，３Ｐでは紙ウェブＷの表面のみが搾水される。このため、紙ウェブＷの裏面側は搾水が不十分になり、十分な紙層強度が得られずに白ポチと呼ばれる印刷障害を引き起こしやすくなる。この白ポチは、主に広葉樹に含まれる繊維との結合能力の低い導管要素（ベッセル）がオフセット印刷時にブランケットに付着し、その付着部分にインキがのらずに未印刷の白い部分が印刷面に残ってしまう現象（ベッセルピック）である。一方、図６（ｃ）に示す構造によれば、第４プレスニップ４Ｐにおいて紙ウェブＷは両面で搾水されるので、上記のベッセルピックの発生による印刷障害は起こり難い。しかしながら、この形式のプレスパートは紙ウェブＷがセンタロール８６からフェルト９４に移送される時に支持されない部分（フリーラン）が存在するため、高速でのウェブＷの通紙が困難であり、抄紙速度２０００ｍ／分で安定操業が可能な高速抄紙機に用いることは難しい。
【０００６】
また、図７に示す構造によれば、第１プレスニップＮ１では紙ウェブＷは両面をフェルト１０４，１０５に挟まれるため均等な搾水バランスが得られる。しかしながら、第２プレスニップＮ２では紙ウェブＷは片面がフェルト１０５に接触するが、もう片面は不透水ベルト１０８に接触するため、第２プレスニップＮ２では紙ウェブＷはその裏面からのみ搾水され表面からは十分に搾水されない。このため十分な紙層強度が得られず、ベッセルピックの発生による印刷障害が引き起こされる可能性がある。
【０００７】
このように、従来一般的に用いられているプレスパートの構造では、高速化への対応と表裏の均等な搾水バランスの実現の双方を満足することは難しい。しかし、高速化への対応はプレスパートの構造によって決まり他で補償することはできないものの、表裏の搾水バランスのアンバランスによる不具合は後の工程で補償できる可能性がある。すなわち、紙層強度は搾水方法だけでなく乾燥方法の影響もうけるので、紙ウェブを乾燥して用紙を製造する段階において乾燥方法を工夫することにより、紙層強度を向上させてベッセルピックの発生を抑制することができる可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、表裏の搾水バランスのアンバランスな紙ウェブの搾水が不十分な側の面の紙層強度を向上させ、ベッセルピックの発生を抑制できるようにした、用紙の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の用紙の製造方法は、プレスパートにて紙ウェブの片面のみが搾水されることにより表裏の搾水バランスがアンバランスな状態で抄造された該紙ウェブを、ドライヤパートにて乾燥させて用紙を製造する方法であって、上記紙ウェブの搾水が不十分な側の面にカンバスを当て紙ウェブをカンバスによりロールに押し当てて拘束し、カンバスに通常時よりも高い張力を与えながら紙ウェブの搾水が不十分な側の面にカンバス越しに高温空気或いは蒸気（好ましくは過熱蒸気）を噴きつけることにより乾燥された用紙を製造することを特徴としている。このような方法で用紙を製造することにより、搾水が不十分な側の面の紙層密度を増加させることができ、紙層強度を向上させてベッセルピックの発生を抑制することが可能になる。
【００１０】
好ましくは、カンバスにより紙ウェブを押し当てるロールとして内部に加熱手段を備えたドライヤロールを用いる。ドライヤロールにより内側からも加熱することで乾燥時の紙温度をより高温化することができ、紙繊維をより柔軟にして紙層密度を増加させやすくすることができる。
該プレスパートは、プレスニップにより二枚のフェルトで挟んで該紙ウェブの両面を搾水する工程と、プレスニップにより一枚のフェルトで該紙ウェブの片面のみを搾水する工程とを備えていることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の用紙の製造方法を実現するためのドライヤパートの構成を示す図である。このドライヤパートには、図１に示すようにドライヤロール２に対向して乾燥装置４が配置されている。乾燥装置４の乾燥媒体温度は８０〜４００℃とし、好ましくは１２０〜２５０℃とする。乾燥媒体としては、高温空気または蒸気（過熱蒸気）を使用する。紙ウェブＷは搾水が不十分な側の面（図１では裏面）を外側にしてドライヤロール２に巻き掛けられ、カンバス３によって拘束されている。カンバス３の張力は通常の１．５〜２ｋｇ／ｃｍよりも高い２〜２０ｋｇ／ｃｍとし、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｃｍとする。
【００１２】
このような構成により、カンバス３に帯同されて走行する紙ウェブＷは、カンバス３によって通常よりも強い力でドライヤロール２に押し当て拘束されながらドライヤロール２を周回走行する。このとき、ドライヤロール２によって内側から加熱されるとともに、乾燥装置４によってカンバス３越しに搾水が不十分な側の面に乾燥媒体を噴き付けられて乾燥されていく。
【００１３】
図２は図１に示す構成の装置を用いてベッセル入り紙ウェブＷをカンバス３越しに乾燥したテスト結果を示したものであり、様々なテスト条件下におけるサンプル１００ｃｍ²中に含まれるベッセルピック数を比較している。なお、紙ウェブＷは、図６（ｂ）に示す構造のプレスパートで搾水処理して得られたものを用いた。
【００１４】
▲１▼サンプル１はドライヤロール２での加熱のみで乾燥した結果を示している。ドライヤロール２の温度は中温に設定した。
▲２▼サンプル２はカンバス３に高い張力を与えた状態で紙ウェブＷの裏面に乾燥媒体（乾燥媒体：高温空気、乾燥媒体温度：１７０℃）を噴き付けて乾燥した結果を示している。ドライヤロール２の温度は低温に設定した。
【００１５】
▲３▼サンプル３はカンバス３に高い張力を与えた状態で紙ウェブＷの裏面に乾燥媒体（乾燥媒体：高温空気、乾燥媒体温度：１７０℃）を噴き付けて乾燥した結果を示している。ドライヤロール２の温度は中温に設定した。
▲４▼サンプル４はカンバス３に通常の張力（低張力）を与えた紙ウェブＷの裏面に乾燥媒体（乾燥媒体：高温空気、乾燥媒体温度：１７０℃）を噴き付けて乾燥した結果を示している。ドライヤロール２の温度は中温に設定した。
【００１６】
このテスト結果から、搾水が不十分な側の面（裏面）を乾燥媒体側として高張力を与えたカンバス３越しに乾燥することで、ベッセルピックの発生を抑制できることが確認された。また、ドライヤロール２の温度が高くなるほどベッセルピックの発生をより抑制できることも確認された。図３（ａ），図３（ｂ）にサンプル２，３の乾燥プロセスにおける紙温度を解析した結果をそれぞれ示す。これらの図からドライヤロール２の温度が高いほど乾燥時の紙温度が高温化することがわかる。乾燥時の紙温度が高いほど紙繊維が柔軟となるので、乾燥収縮によって搾水が不十分な裏面の表層密度が向上しやくなってベッセルピックの発生が抑制されたと考えられる。
【００１７】
このように、本発明の用紙の製造方法によれば、紙ウェブを乾燥して用紙を製造する段階において紙ウェブの紙層強度を向上させ、ベッセルピックの発生を抑制することができる。したがって、図６（ａ），図６（ｂ）或いは図７に示す構成の従来のプレスパートを用いて抄造した、表裏の搾水バランスがアンバランスな紙ウェブからも、オフセット印刷時に印刷障害が起こり難い用紙を製造することができる。
【００１８】
図４，図５は、図１に示す本発明の用紙の製造方法を実現するためのドライヤパートの構成を具体的に適用した例である。なお、何れの例においても、紙ウェブＷは表裏の搾水バランスがアンバランスであり、裏面側の搾水が不十分であることを前提としている。
抄紙機は、図４，図５に示すように上流からプレスパート１０，プレドライヤ１１，サイズプレス１２，アフタドライヤ１４，カレンダ１５，及びリール１６を備えている。プレドライヤ１１はシングルデッキ式のドライヤ群１１Ａ，１１Ｂ・・・１１Ｎ，１１Ｍが複数並んで構成されており、図４に示す例ではそのうちの一つのドライヤ群１１Ｎに図１に示す構成を適用している。ドライヤ群１１Ｎは、上下に交互に配置された真空ロール５とドライヤロール２とに高張力を与えられたカンバス３が順次巻き掛けられ、紙ウェブＷの表面をカンバス３でドライヤロール２に押し当て拘束するようになっている。そして、ドライヤロール２に対向して乾燥装置４が配置され、紙ウェブＷの裏面にカンバス３越しに乾燥媒体を噴き付けて乾燥するようになっている。
【００１９】
一方、図５に示すアフタドライヤ１４はダブルデッキ式であり、上下２段に配置されたドライヤロール６，２に高張力を与えられたカンバス３が順次巻き掛けられ、紙ウェブＷの表面をカンバス３でドライヤロール２に押し当て拘束するようになっている。また、ボトム群のドライヤロール２に対向して乾燥装置４が配置され、紙ウェブＷの裏面にカンバス３越しに乾燥媒体を噴き付けて乾燥するようになっている。
【００２０】
なお、図１に示す構成を適用するドライヤ群１１Ｎは、紙ウェブＷの水分率が１０〜４０％の領域にあるドライヤ群とするのが好ましく、図１に示す構成をアフタドライヤ１４に適用する場合には、水分率５〜２５％の領域のドライヤ群に適用するのが好ましい。また、何れの場合にもカンバス３の張力はカンバス３を案内するテンションローラ８の位置を調整することで調整することができる。
【００２１】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の用紙の製造方法によれば、カンバスに通常時よりも高い張力を与えながら紙ウェブの搾水が不十分な側の面にカンバス越しに乾燥媒体を噴きつけて乾燥することにより、紙ウェブの搾水が不十分な側の面の紙層密度を増加させて紙層強度を向上させることができ、ベッセルピックの発生が抑制された用紙を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の用紙の製造方法を実現するためのドライヤパートの構成を示す図である。
【図２】図１に示す構成の装置を用いてベッセル入り紙ウェブをカンバス越しに乾燥したテスト結果を示す図である。
【図３】（ａ）は図２のサンプル２の乾燥プロセスにおける紙温度を解析した結果を示す図、（ｂ）は図２のサンプル３の乾燥プロセスにおける紙温度を解析した結果を示す図である。
【図４】図１に示すドライヤパートの構成を抄紙機のプレドライヤに具体的に適用した例を示す図である。
【図５】図１に示すドライヤパートの構成を抄紙機のアフタドライヤに具体的に適用した例を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）の何れも従来の抄紙機のプレスパートの概略構成図である。
【図７】従来の抄紙機のプレスパートの概略構成図である。
【符号の説明】
Ｗ紙ウェブ
２ドライヤロール
３カンバス
４乾燥装置
５真空ロール
６ドライヤロール
８テンションローラ
１０プレスパート
１１プレドライヤ
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｎ，１１Ｍドライヤ群
１４アフタドライヤ

Claims

プレスパートにて紙ウェブの片面のみが搾水されることにより表裏の搾水バランスがアンバランスな状態で抄造された該紙ウェブを、ドライヤパートにて乾燥させて用紙を製造する方法であって、
上記紙ウェブの搾水が不十分な側の面にカンバスを当て上記紙ウェブを上記カンバスによりロールに押し当てて拘束し、上記カンバスに張力を与えながら上記紙ウェブの搾水が不十分な側の面に上記カンバス越しに高温空気或いは蒸気を噴きつけることにより乾燥された用紙を製造することを特徴とする、用紙の製造方法。
上記ロールが内部に加熱手段を備えたドライヤロールであることを特徴とする、請求項１記載の用紙の製造方法。
上記乾燥媒体は、高温空気あるいは蒸気であることを特徴とする、請求項１又は２記載の用紙の製造方法。
該プレスパートは、プレスニップにより二枚のフェルトで挟んで該紙ウェブの両面を搾水する工程と、プレスニップにより一枚のフェルトで該紙ウェブの片面のみを搾水する工程とを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の用紙の製造方法。