JP4608797B2 - 塗工紙の筋状欠陥発生防止方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレードコーターによる塗工紙の製造方法に関する発明であり、詳しくは、ブレード塗工後、カレンダー工程で塗工面に発生する筋状の欠陥の発生を防止する方法の発明である。
【０００２】
【従来の技術】
製紙工場では、抄紙機により抄かれた紙の印刷適性を向上させるために、その表面に、ラテックス，変性澱粉等の接着剤とカオリン、重質炭酸カルシウム等の顔料からなる塗料（以下、カラーともいう）を塗工し、紙面に薄い平滑な塗膜を形成する場合がある。これらカラーを塗工された紙はコート紙と呼ばれ、それに用いる塗工装置はコーターと呼ばれている。カラーを塗工された紙は、通常、さらに表面を平滑にし、光沢を高めるために、カレンダー処理される。
【０００３】
抄紙機で抄かれた塗工用の原紙は抄紙機出口でリールに巻き取られる。これに塗工する際は、原紙をリールから巻き解しながら塗工機に供給する。この連続紙（以下、単に紙ともいう）の紙面に塗膜を形成する装置として、ブレードコーターと呼ばれる装置が広く用いられている。図２は、紙の塗工設備の一部を示す側面図で、連続紙Ｓは矢印の方向に走行する。即ち、図上、右端から供給される連続紙Ｓは、ブレード塗工機１により塗工され、次いでエアドライヤー２によりカラーが乾燥され、塗工が終了する。エアドライヤー２の内部は多数のロールとスリットが配置され、連続紙Ｓはロールに沿って走行するとともに、スリットから噴射される熱風のジェット流により乾燥する。また、スリットから噴射されるジェット流は、連続紙Ｓをできるだけロールやスリットに触れさせないよう、連続紙Ｓを空中に浮遊させている。
【０００４】
エアドライヤーを通過した紙は、通常、一旦リール３に巻き取られる。そして、その後、ワインダー又はカッターのスリッターにかけられ、需要者の所望する寸法の小幅の巻き取り又は平判紙に仕上げられ、需要者に向けて出荷される。比較的高級な印刷用途に用いられる塗工紙は、光沢を高める為に、通常塗工に続いてカレンダー処理が行われる。 カレンダー装置は、表面が高い精度で平滑に研磨された金属ロールと、表面を合成樹脂等からなる弾性を有するカバー材で被覆されたロールとでニップを構成している。金属ロールを加熱し、紙をこのニップに通す際に、紙を高温と高圧で圧締することにより、金属ロールの平滑な面を紙面に転写させ、紙面を平滑にするとともに、光沢を付与する装置である。
【０００５】
ブレードコーターは、連続紙の走行方向と同一方向に同速で回転するバッキングロールに連続紙の一方の面を当接しながら走行させ、ジェットファウンテンからもう一方の面にカラーを噴射して塗膜を形成した後、その塗工面にブレードを押し当て、過剰なカラーを掻き落とすと同時に紙面の塗工量を均一にならす塗工装置である。
塗工紙には、片面だけに塗工するものと両面塗工するものがある。また、同一面を１回塗工で済ませるものも、２回塗工するものもある。両面塗工又は２回塗工の場合の塗工装置は図示しないが、図２に示す塗工機１及びエアドライヤー２とほぼ同じ構造のものが図上右側に配置され、塗工機１の塗工面と反対側又は同じ面を塗工された連続紙Ｓが図２の右端から供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した塗工装置により塗工し、リール３で巻き取った連続紙Ｓをカレンダー装置に投入し、カレンダー処理を行うと、カレンダー処理前の塗工紙には見られない筋状の傷又は光沢むらが発生することがある。カレンダー処理により光沢を高めると、カレンダー処理前の塗工紙に比べて、傷等の欠陥が目立ちやすくなることは、一般に知られている。塗工紙に発生する筋状の欠陥は、主として、塗工前の原紙にもともと存在していた欠陥や塗工に用いるロールやブレードの傷に起因するものもあるが、塗工紙のカレンダー処理中に発生する筋状の欠陥の中には、塗工紙に存在していた欠陥の位置と必ずしも一致しないものがある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
カレンダー処理工程で紙面に傷、凹み等の筋状の欠陥が発生した場合、その原因を探索すると、主としてカレンダーロールの傷によるものであることが分かる。従って、筋状の欠陥の発生を防止するためには、カレンダーロールの傷の原因を明らかにし、その原因を取り除くことが肝要である。そこで、カレンダーロールの傷の原因を調査したところ、その根本原因が以下に述べるごとく、意外なところにあることが判明した。
【０００８】
ブレード塗工の場合、通常、連続紙の両端に数ミリ幅でカラーを塗工しない部分を設ける。この塗工しない両端部分はドライエッジと呼ばれ、塗工終了後はスリッターにより切断、分離され、損紙として回収されて紙の原料であるパルプに再生される。ドライエッジを設ける理由は、この部分が損紙として扱われ、製品から除去されるので、この部分に塗工しないことにより、カラーを節減するという目的もあるが、主として次ぎの理由によるものである。
【０００９】
即ち、連続紙は、走行中蛇行することがあるので、連続紙の端部がファウンテンの吹き出し口の端部よりも内側を走行することがある。そのような場合、カラーがバッキングロール面にも塗布され、バッキングロール面に塗布されたカラーは、連続紙の裏面に付着する。そして、連続紙の裏面に付着したカラーは、連続紙の裏面に接触するガイドロール等のロールに付着し、ロール表面を汚染する。それが、カラー粕となってロールから離脱し、紙面に落下・付着して、紙の品質上の欠陥となる。
【００１０】
以上の理由から、通常は、連続紙の幅方向の両端に、端部から数ｍｍ幅のドライエッジを設けて、バッキングロールにカラーが付着するのを防止している。ところが、ドライエッジを設けると、ドライエッジの部分では、ブレードが直接紙と接触する。カラーが塗工された部分では、カラーが潤滑油の役割を果たすが、ドライエッジ部分では、ブレードと紙が直接接触するため、ドライエッジに接するブレード部分の摩耗が促進される。一旦摩耗し始めると、加速度的に摩耗が進行するため、連続紙の幅方向両端部で、カラーの掻き落としが不十分になる。
【００１１】
この時点で、ブレードを交換するのが原則であるが、ドライエッジ部分は、後でスリッティングして製品から除去してしまうので、製品の品質に直接影響を与えないという理由と、原則どおりに頻繁にブレードを交換すると、ブレードの消耗費用が高くなるばかりでなく、交換の為の塗工機停止による操業損失が大きいので、無理して塗工を続けることが多い。
ブレード両端部が摩滅した状態で使用すると、連続紙両端部におけるカラーの掻き落としが不十分になり、その結果、過剰なカラーが連続紙の両端部に塗工されることになる。これがエアドライヤー内を通過するときに、エアドライヤー内のロールやスリットに付着・蓄積する形で汚染することになる。これら蓄積物は通称カラー粕と呼ばれ、蓄積量が増すと、衝撃が加わったり、ドライヤ−内の気流により落下し、走行中の紙の塗工面に付着する。
【００１２】
塗工面に付着したカラー粕は、途中で落下し、塗工面から離脱するものもあるが、塗工紙がリールに巻き取られるときに、紙に付着したまま、リール内に持ち込まれるものもある。カレンダー処理をしない塗工紙の場合は、カラー粕が付着した場合、その付着した部分だけの品質問題であるが、カレンダー処理をする塗工紙の場合は、その部分だけでは済まなくなる。
カレンダー処理は、塗工紙を、高精度の平滑面に研磨された金属ロールと、表面を合成樹脂等の弾性を有するカバー材で被覆した弾性ロールで構成されるニップに紙を通過させ、瞬間的に高温、高圧をかけて、塗工面を平滑にするとともに、光沢を出す装置である。この場合、塗工面には金属ロールが、塗工面と反対側の面には、弾性ロールが接触する。金属ロールにカラー粕が付着すると、高圧により弾性ロールの方に凹状の凹み傷が入る。
【００１３】
ニップを構成する金属ロールと弾性ロールは、通常、等しい周速で互いに反対方向に回転するように設計されているが、ロールは定期的又は適時研磨されるので、ロール径には少なからず差がある。カラー粕が金属ロールに付着すると、金属ロールが一周するごとに、弾性ロールに凹み傷を作り、長時間経過すると、これら多数のへこみ傷が筋状につながり、筋状の凹み傷が弾性ロールを一周する。
たとえ、金属ロールと弾性ロールを同じ径とし、同じ周速で回転するように調整したとしても、径又は周速差を完全にゼロとすることは不可能であり、僅かな径又は周速の差は免れない。ほんの僅かでも径又は周速に差があると、両ロールの回転に伴い、その差が累積され、金属ロールと弾性ロールとの接触位置が徐々にズレてくるから、やはり、カラー粕による凹み傷が回転方向に筋状に延び、ついには弾性ロールの周面を一周することになる。
金属ロールに付着したカラー粕は、ロール面に凸状の出っ張り部を形成するから、この出っ張り部に接する塗工紙に局所的な凹み傷を発生させるが、この凹み傷は、その部分だけの品質問題であり、ごく軽微で目立たないものは、品質上の問題を生じない。
ところが、塗工紙表面に筋状に傷又は光沢むらが発生すると、軽微なものでも認識され、塗工紙の品質を低下させることになるのである。
【００１４】
そこで、本発明者は、上記問題点を解決するため、図１の実施例に示す高速エア噴射装置を設置することを考案した。図１の装置は、例えば、図３中に符号Ａで示すように、エアドライヤーの下流で、リール３の上流に設置される。前述のように、ブレードのドライエッジに接する部分が摩耗してくると、その部分のカラーの掻き落としが十分に行われないため、厚塗りとなる。
所定の塗工量で塗工された紙は、エアドライヤー入り口に入るときに、すでにある程度乾燥が進行しており、スリットやロールに接触しても、それを汚染することは殆どない。しかしながら、ブレードの両端が摩滅してくると、連続紙の両端部は塗工量が多くなり、いわば生乾きの状態になっており、粘着性が残っている。そのため、ロールやスリットに接触すると、その部分を汚染し、カラー粕となって蓄積していく。そして、カラー粕が剥がれ落ちると、ドライヤー内を走行中の連続紙の表面に付着する。カラー粕は、カラーの乾燥が進行している紙の幅方向中央部には殆ど付着しないが、カラーの乾燥が遅れ、粘着性の残っている紙の両端部に付着する。
【００１５】
このカラー粕が、カレンダー処理において筋状の傷又は光沢むらを発生させる原因となることは前述のとおりである。
従って、本発明では、連続紙の紙面にブレードコーターで塗工後カレンダー処理を施す塗工紙の製造工程において、塗工されたカラーをエアドライヤーで乾燥後カレンダー処理を行う前に、連続紙の両端部及びその近傍に高速エアを噴射し、紙の両端部及びその近傍に付着したカラー粕を除去することとした。これにより、
カレンダー処理による傷又は光沢むらの発生を防止した。紙の両端部近傍にのみ高速エアを噴射するのは、前述のとおり、カラー粕が付着するのが殆ど連続紙の両端部に限定されるからである。
勿論、紙の中央部にも高速エアを噴射しても差し支えないが、消費するエアに比べて、カラー粕除去効果が少ない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
高速エアを噴射するノズルは、例えば、図１の実施例に示すように、紙Ｓに付着したカラー粕が紙面から離脱し、噴射されたエアに乗って紙Ｓの両端を越えて飛散するよう、高速エアを連続紙の中央部から端部に向けて、連続紙面に斜め方向から入射するように噴射することが望ましい（請求項２の発明）。
また、ノズル５ａ，５ｂから紙Ｓの両端部に向けて噴射された高速エアが、紙Ｓの両端エッジを含み、両端のエッジから１〜１．５ｍ内側の部分に高速エアを噴射することが望ましい（請求項３の発明）。これよりも中央寄りの部分には、殆どカラー粕が付着しないからである。
ノズルの形状は、ノズルから噴射された高速エアが扇状に拡がるよう、図１のように、ノズルの先端の開口形状は、連続紙Ｓの走向方向と平行な細長形状とすることが望ましい。
【００１７】
高速エアで紙面から除去されたカラー粕は、高速エアの噴射方向が適切であれば、再び紙面に付着することはないので、特に集塵機等により、回収する必要はないが、本装置の設置場所によっては、飛散したカラー粕が周囲を汚染したり、作業環境を悪化させる場合もあるので、そのような場合は、適宜集塵装置を設置すればよい。請求項４の発明は、噴射に用いられるエアの風速をおよそ３０ｍ／秒〜５０ｍ／秒とした発明である。カラー粕除去効果は、風速が大きいほど大きくなるが、極端に大きくしても、それほど効果が増大せず、かえって紙が煽られ過ぎて断紙する恐れがある。
エア供給源としては送風機を用い、ダンパーにより風速調整を行うのがよい。工場内で清掃等に用いる加圧エアは、エアのコストが高いうえ、オイルや水滴を含むことがあり、これを用いると紙面を汚染する恐れがあるから、このようなエアを用いるときは、オイルや水滴を除去して用いなければならない。
【００１８】
実施例では、塗工紙を一旦リールに巻き取った後、巻き解しながらカレンダー装置に塗工紙を投入するとしている。塗工からカレンダーまでを連続で行う場合も、カラー粕が塗工面の両端部近傍に付着し、それが金属ロールに移転して、紙面に筋状の欠陥を発生させることは、実施例と同様であるから、塗工工程とカレンダー処理工程との間の適宜場所に本装置を備えればよい。
なお、高速エアを噴射するのは、図１のように、ロールとロールの間の連続紙の走行路で行うのが適当である。走行中の連続紙が、高速エアにより煽られ、紙が振幅することにより、カラー粕の離脱を促進させる効果があるからである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の方法を実施することにより、塗工ドライヤーに起因するカラー粕をカレンダー装置に持ち込むことが殆どなくなり、カレンダー装置の弾性ロールの交換回数を減少させることができる。その結果、弾性ロール交換の為のカレンダー停止時間を大幅に減少させることができ、停止による操業損失を大幅に少なくすることができるとともに、弾性ロールの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の高速エア噴射装置の斜視説明図
【図２】 塗工装置の側面図
【図３】 塗工装置の側面図
【符号の説明】
１ 塗工機
２ ドライヤー
３ リール
４ａ ロール
４ｂ ロール
５ａ ノズル
５ｂ ノズル
Ａ 高速エア噴射装置
Ｓ 紙

Claims (4)

1. 連続紙の紙面にブレードコーターで塗工後カレンダー処理を施す塗工紙の製造工程において、塗工されたカラーをエアドライヤーで乾燥後カレンダー処理を行う前に、連続紙の両端部及びその近傍に高速エアを噴射し、紙の両端部及びその近傍に付着したカラー粕を除去することを特徴とする塗工紙の製造方法。
2. 高速エアが連続紙の中央部から端部に向けて、連続紙に斜め方向から入射するように噴射することを特徴とする請求項１に記載の塗工紙の製造方法。
3. 紙の両端のエッジを含み、エッジから１〜１．５ｍの内側の部分に高速エアを噴射することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の塗工紙の製造方法。
4. 高速エアの風速が３０〜５０ｍ／秒の範囲の任意の風速であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗工紙の製造方法。

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