JP5068407B2 - Non-coated paper or non-coated paperboard products - Google Patents

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/04Physical treatment, e.g. heating, irradiating

Description

【0001】
本発明は、晒しケミカルパルプの上面層を含む1ないし2以上の層の非塗工(非コート)紙および非塗工板紙製品の新たな品質に関する。その新たな品質の特徴は、小さな表面粗さ、高度なグロス(光沢)、および最小のグロス変動である。本発明の紙および板紙は、非常に印刷に適しており、その製品は、様々な種類の包装製品に好適に用いられる。本発明は、新たな製品の製造にも関する。上面層の表面の特徴は、非塗工製品というより塗工製品に近いということである。
【0002】
背 景
包装製品の分野においては、包装用の紙ないし板紙の良好な印刷適性に対する高度な要求が存在する。
【0003】
紙ないし板紙の印刷に適した表面は通常、次のようにして達成される。すなわち、カレンダリングによって、および/または表面に着色塗工層を付けることで表面粗さを低減させ、それにより、非塗工表面に比べて細かな表面多孔組織および表面地形を獲得する。多くの場合、表面を更に改質してグロスを増大させるために、塗工作業の後にカレンダリング作業も実行される。
【0004】
資源の節約と経済性の向上のため、特定形式の製品の製造に必要な非再生原料の量を減らすことが有利である(例えば、石油系原料に由来する有機塗工結合材および無機塗工顔料)。しかし、非再生原料の節約は、望ましくは、十分な嵩、剛性、表面グロスおよび印刷用表面のような製品の品質要求の点で妥協することなしに達成されるべきである。
【0005】
印刷用の良好な表面を有する非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造においては、カレンダリング作業において(多くの場合、乾燥ないし塗工の後に)1ないし2以上のロールニップで紙ウエブが圧縮される。カレンダリングによって生じるバルク変形と厚さの減少は、多くの場合、欠点と見なされる。従って、変形を表面領域に限定し、バルク組織の変形を最小にすることが望ましい。紙の内部組織よりも柔軟で(従って)より変形しやすい表面層を生み出すというのが一般的な考えである。そして、厚さ方向における剛性勾配が得られ、一定の表面特性、例えばグロスを達成するのに要する圧縮応力を低減させることができる。圧縮応力の低減によって、バルク組織(ファイバーおよびファイバー・ネットワーク)が部分的に保持されるであろう。
【0006】
そのような厚さ方向での剛性勾配を得るための最も一般的に知られた可能性は、紙の表面を熱的に軟化させることである。そして、いずれか一方または両方が高温(120℃超)に加熱される2つのロール同士の間で紙が圧縮される。ニップにおける接触時間は短く、これにより表面領域の方がバルク材料よりも高温となる。従って、表面材料(例えばファイバーや塗工結合材)は比較的より潰れやすいものとなる。原理的な技術は温度勾配カレンダリングとして知れられている(カークスおよびパイ1974年、クロトジーノ 1982年、並びにブリーランド 1986年)。非塗工紙製品のために、温度勾配カレンダリング中における紙表面領域の軟化は、木材(wood)ポリマー、リグニン、半セルロース(hemi-cellulose)およびセルロースの温度(熱)軟化とみなすことが出来る。
【0007】
しかし、温度勾配カレンダリングの利用によって変形を表面層に、より限定的にとどめることは、表面のより不均一な高密度化につながるであろう。これは、繊維フロック(fiber floc)領域の表面多孔組織と、繊維フロック同士の間の領域との間の相違、すなわちマクロスケールでの面内変動をもたらすことによるものである。紙組織のより高密度の部分に応力が集中すれば、カレンダリングによって、表面特性および機械的特性での望ましからぬ不均質が生じてしまうであろう。従って、比較的硬いニップとの組み合わせでの温度勾配カレンダリングの使用は限られてしまう。換言すれば、カレンダリングの際の繊維フロックの圧縮と、繊維フロック同士の間の領域とをバランスさせることが必要である。ソフトニップ、特に延長ソフトニップ(extended soft nip)の使用が、そのようなバランスを得る可能性をもたらしてくれる。
【0008】
ハードニップとの比較におけるソフトニップによるカレンダリング(ソフトカレンダリング)の利点は、しばしば、紙組織のより厚い部分に応力が殆ど集中しないような穏やかな圧縮という点に関して記述されている。ソフトカレンダリングは、より均等な圧縮によって、より小さな多孔率変動を生じさせ、従って、ロール焼けおよび印刷斑点の傾向が減少する(スティーブンスその他 1989年)。
【0009】
延長ソフトニップによれば、従来のソフトニップと比べて、カレンダ・ニップでの局所的な応力集中が実質的に減少する。従って、局所的な表面特性の増大を抑え、ないしは無くしつつ、要求される紙表面の平滑化を得ることができる(ヴィクストロームその他 1997年)。
【0010】
ソフトニップは、比較的長い間、高いロール温度との組み合わせで用いられてきた。例えば、ブレッチおよびミューラー(1968年)は、塗工板紙に対してソフトカレンダリングを行い、ロール温度を200℃まで上昇させることで、実質的に同じ嵩でグロスおよび平滑度が改善されることを見出した。
【0011】
しかし、高品質の印刷包装の製造に使用できるような、小さな表面粗さ、高度なグロス、および最小のグロス変動を有する、晒しケミカルパルプの上面層を含む非塗工紙ないし非塗工板紙製品を製造するための、通常用いられる温度より高いカレンダリング温度での延長ソフトニップによるカレンダリング技術は、今まで開示されていない。
【0012】
発明の説明
本発明は、他の品質要求の点で妥協することなく良好な印刷のための表面を有するような、晒しケミカルパルプの上面層を含む非塗工紙ないし非塗工板紙製品を提供する。本発明は、包装の製造における非塗工紙ないし非塗工板紙製品の使用をも提供する。本発明はまた、非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造手順における新たな工程を提供する。
【0013】
本発明の非塗工紙ないし非塗工板紙製品は、非木材(woodfree)の非塗工紙ないし非塗工板紙製品が得られると同時に紙組織の均一性が保持されるような製紙工程によって得られる。この製紙工程は、特に晒しケミカルパルプの上面層を含む非塗工紙ないし非塗工板紙製品という場面において、通常用いられる温度より高いカレンダリング温度での、延長ソフトニップ(ロングニップとも称する)によるカレンダリング技術を含んでいる。
【0014】
より精確には、250℃以上のロール温度との組み合わせでの延長ソフトニップによるカレンダリングによって、唯1つのニップ通路内で、非塗工紙ないし非塗工板紙製品の(紙のグロスやPPS表面粗さのような)表面特性の類を見ない絶対値を達成する可能性がもたらされる。これは、特に紙組織の均一性が保持されること(低いグロス変動、ロール焼けの回避その他)によるものである。
【0015】
それゆえ、本発明の1つの局面は、晒しケミカルパルプの上面層を含む1ないし2以上の層の非塗工紙ないし非塗工板紙製品において、前記上面層の表面が、Tappi T480に準拠した測定で20〜50%のグロス値と、波長領域3〜30mmにおいて5%未満のグロス変動係数と、ISO 8791−4に準拠した測定で2〜5μm、好ましくは3〜5μmの表面粗さ(PPS−10)とを有する、非塗工紙ないし非塗工板紙製品に向けられる。
【0016】
グロス変動係数は、ブラインスおよびノーマン(1976年)により述べられた方法によって測定され得る。
【0017】
本発明における製品の2つの好ましい実施形態は、液体包装板紙(liquid board)とホワイト・トップライナ(white top liner)である。
【0018】
本発明のもう1つの局面は、包装の製造における、本発明による非塗工紙ないし非塗工板紙製品の使用に向けられる。
【0019】
本発明の更にもう1つの局面は、本発明による非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造工程において、紙ないし板紙のカレンダリングが延長ソフトニップ・カレンダによってなされ、このカレンダは、250〜350℃の表面温度を有して前記紙ないし板紙の上面層に対して押し付けられる加熱ロールを有し、前記板紙に対する圧力が、ライン負荷、カレンダベルトの特性、および前記延長ソフトニップの長さに応じて、5〜40MPaに調節される、ような製紙上の特徴に向けられる。
【0020】
このような発明の局面の好適な実施形態においては、加熱ロールは内部誘導加熱式の金属ロールであり、前記加熱ロールに接触されることになるウエブの側の、前記ニップの直前で、前記紙ないし板紙の表面に蒸気が当てられる。
【0021】
ここで、以下の実施形態の説明により本発明が記述されるが、これらの実施形態は請求項によって定義される保護の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。
【0022】
実施形態の説明
本発明の製品を製造するために用いられる製紙工程は、金属ロールが誘導加熱により250℃以上に加熱され得るような延長ソフトニップ・カレンダを包含する。この設計により、特にウエブが1つだけのカレンダリング・ニップを通過することを考慮する場合に、非塗工非木材製品のための多少なりとも類を見ないカレンダリングの結果を得ることができる。
【0023】
そのように達成される表面特性が、高いロール温度との組み合わせでの延長ソフトニップの使用によってのみ製造可能であるということが、最も妥当と信じられている理由は、いくつかの原理的な特徴に分けることができる。
【0024】
・ 晒し非木材パルプの紙製品は、木材含有パルプや未晒しパルプと比べて軟化(ないし可塑化)が比較的困難である(サルメンおよびバック 1980年)。延長ソフトニップは、長いニップのドウエル(dwell)タイムにより、増大された温度脈動をもたらす。すなわち、より短いニップでは、機械の速度を実質的に減速させなくては、熱伝達が不十分になってしまう。
【0025】
・ 延長ソフトニップが、紙のより厚くて密な領域、すなわち繊維フロック上でより大きく局所的に変形することによる、より均一な圧力。これにより、大きな応力集中が回避され、ニップ圧力が、紙の全領域において弾塑性変形を生じさせる。変形可能な裏張りが柔軟な支持を生じさせる一方で、紙の表面が、固い加熱ロールの滑らかな表面を写し取り、これが紙組織のより均等な密度および特性分布につながる。
【0026】
結果として、延長ソフトニップによって、グロス変動の限定的な増加しか伴わずに、平均のグロス水準を向上させることができる。従来のソフトニップやハードニップの使用が平均のグロス水準を向上させると同時にグロス変動を実質的に増大させてしまうのに対して、延長ソフトニップを使用する場合は、グロス変動が、カレンダリングされていない紙と多少なりとも同水準に保たれる。図1は、これらの知見を図示している。そこでは、延長ソフトニップと、従来のソフトニップおよびハードニップとを用いた、非塗工晒し液体包装板紙のカレンダリングが行われている。他のグレードの試験についても、同様の振る舞いが示されている。グロス変動は、ブラインスおよびノーマン(1976年)により述べられた方法によって特徴付けられる。
【0027】
図面の説明
図1は、グロス分布(すなわちグロスの局所変動)をグロスの変動係数(波長領域3〜30mm)として示す図である。平均グロス(Tappi T−480)も示されている(白丸印)。各試行点は、同様の非塗工晒し液体包装板紙の組に対する異なるカレンダリング条件を表している。表記:「ベース」…ベース(未加工)紙、「H」…ハードニップ、「S」…従来のソフトニップ、「LN」…延長ソフトニップ、「m」…カレンダニップの直前での蒸気当て、各表記の数字はロール温度(℃)を表す。
【0028】
図1から、新たなカレンダリング概念によって、絶対グロス値の多少注目すべき増加が得られることが分かる。非塗工晒し液体包装板紙が延長ソフトニップにより250℃のロール温度でカレンダリングされ、ニップの直前で蒸気が当てられた場合(LN250m)、グロスが6%から41%に増加した。それと同時に、PPS−10表面粗さは8μから3μに減少した。板紙表面の視覚的な印象は、非塗工製品というよりはむしろ塗工製品を想起させるものである。
【0029】
試験印刷の結果、本発明の製品の良好な印刷特性が立証された。ソフトニップによる従来のやり方でカレンダリングされた非塗工比較例と比べて、印刷は斑点(まだら)がより少なく、これはおそらく、均質な表面組織と減少した表面多孔率によるものである。印刷斑点を生じさせるインク吸収性の局所変動を避けるためには多孔組織が多少なりとも均質であるということが重要である。さらに、比較例と比べて印刷グロスが良く(値が高く)、これはおそらく、より閉鎖的な表面(減少した表面多孔率)による、より高いインク抵抗(ink-holdout)のせいであろう。
【0030】
新たなカレンダリング概念による功績が、カレンダニップの直前での蒸気当てによってより改良され得る、ということも注目される。温度勾配の存在は、それが湿度勾配と組み合わされる場合に特に効果的なものとなるであろう。それは、湿度が木材ポリマーの軟化温度を低下させるからである(サルメンおよびバック1980年)。
【0031】
カレンダリング作業のために使用される設備
以下、新たなカレンダリング概念を実行するために用いられてきた設備について述べる。
【0032】
開発作業においては、2つの異なるカテゴリーの延長ソフトニップが用いられてきた。
【0033】
シュー・ベルトニップについては、他で詳細に述べられている(例えば、ツーティネンおよびターニ 1998年、ネイハスおよびクロウフォード 1999年)。装置の大部分は、液圧負荷される静止した凹形プレス・シューと、無端ポリマー・ベルトとからなる。静止したプレス・シューと動いているポリマー・ベルトとの間で増大する摩擦熱が過剰になるのを防止するため、押圧力を分散させる油膜の形態の中間層が用いられる。プレス・シューの長さと形状は、ニップ長さを決定する支配的な要因である。
【0034】
用いられる延長ソフトニップの第2の形式は、ロール・ベルト形状である(例えば、ネイダーおよびルード 1995年)。その場合、ポリマー・ベルトは、静止したプレス・シューに代えて、ルータブルな(routable)鋼鉄ロールによって支持される。延長ソフトニップの長さは主に、従来の裏張りロール・カバーよりも大幅に変形しやすいポリマー・ベルトの圧縮変形挙動とベルト厚さによって決定される。ベルトを張るロールと、ベルトのCD位置を制御するアラインメント・ロールとが、この概念に必要な他の構成要素である。静的なニップ長さは、延長ソフトニップで約35mmと見積もられる。
【0035】
カレンダリング・ロールは通常、ロールの外殻部を通って周縁部に穿孔されたパイプ内を流れる油、水ないし蒸気によって加熱される。しかし、これらの実験において、250℃以上の加熱ロール温度を達成するためには、内部誘導加熱が用いられた。そして、ロール外殻の内側に取り付けられた誘導コイルにより発生された電磁場によって、熱が生み出される(オカモト 1989年 徳田、京都、日本)。この状況において、油加熱ロールと外部誘導加熱との組み合わせは、250℃以上のロール表面温度を得るための代替的な手段となり得る。ただし、この可能性は、上に開示した実験においては用いられていない。
【0036】
参考文献
ブレッチ W.およびミューラー G.(Brecht W. and Muller G. )(1968):「グロス・カレンダによってなされる試験(Test performed with a gloss calender)」, Tappi, 51: 2, 61A
ブラインス G.およびノーマン B.(Bryntse G. and Norman B. )(1976):「印刷された又は印刷されていないサンプルの表面および散乱反射率の変動を計測する方法(A method to measure variations in surface and diffuse reflectance of printed and unprinted samples)」, Tappi, 59: 4, 102
クロトジーノ R.H.(Crotogino R. H. )(1982):「温度勾配カレンダリング(Temperature-gradient calendering)」, Tappi J., 65: 10, 97
カークス R.J.およびパイI.J.(Kerekes R. J. and Pye I. T. )(1974):「新聞用紙カレンダリング:温度およびローディング効果の実験的比較(Newsprint calendering: an experimental comparison of temperature and loading effects)」, パルプ紙缶(Pulp Paper Can), 75: 11, T379
ネイハス P.およびクロウフォード K.T.(Nahass P. and Crawford K. T) (1999):「ベルト・カレンダリング:シート特性増強のための新たな概念(New aspects on temperature gradient calendering)」,Proc. TAPPI, 製紙業者会議(Papermakers Conference),TAPPIプレス,アトランタ, USA, p. 757
ネイダー T.M.およびルード R.J.(Neider T. M and Rudt R. J. )(1995):「紙の連続シートの仕上げ用装置(Apparatus for finishing a continuous sheet of paper)」米国特許第5 400 707号, スウェーデン語による
オカモト K.(Okamoto K.)(1989):「温度勾配カレンダリングの新たな局面(New aspects on temperature gradient calendering)」,Proc. TAPPI, 仕上げ・改質会議(Finishing and Converting Conference), TAPPIプレス,アトランタ, USA, p. 168.
サルメン L.およびバック E.L.(Sahmen L. and. BackE. L. )(1980):「紙の弾性率によって評価される,湿度依存型の紙の熱軟化法(Moisture dependent thermal softening of paper, evaluated by its elastic modulus)」, Tappi, 63: 6, 117
スティーブンス R.K.,ミヘリッヒ W.G.およびネイル M.T.(Stevens R. K., Mihelich W G. and. Neill M. T)(1989):「非塗工グランドウッド・グレードのためのオンライン型ソフトカレンダ(On-line soft calender for uncoated groundwood grades)」, Proc. TAPPI塗工会議(Coating Conference), TAPPIプレス,アトランタ, USA, p.191
ツーティネン P.およびターニ M.(Turtinen P. and Tani M. )(1998):「オプティドウエル−新たな嵩保存型カレンダリング法(OptiDwell - The new bulk preserving calendering method)」, Proc. PITA Ann. 会議, p. 53
ブリーランド J.H.(S.D.ワーレン社)(Vreeland J. H. (S.D. Warren Co.)) (1986):「基層熱モールディングを利用した紙の仕上げ方法(Method of finishing paper utilizing substrata thermal molding)」, 米国特許第4,624,744号
ヴィクストローム M.、ニランド T.およびリグダール M.(Wikstreom M, Nylund T. and Rigdahl, M.)(1997):「延長ソフトニップにおける塗工紙および塗工板紙のカレンダリング(Calendering of coated paper and board in an extended soft nip)」, 北欧パルプ紙研究ジャーナル(Nordic Pulp Paper Res. J.), 12: 4, 289
【図面の簡単な説明】
【図1】 グロス分布(グロスの局所変動)をグロスの変動係数(波長領域3〜30mm)として示す図。
[0001]
The present invention relates to a new quality of one or more layers of uncoated (uncoated) paper and uncoated paperboard products, including the top layer of bleached chemical pulp. Its new quality features are small surface roughness, high gloss (gloss), and minimal gloss variation. The paper and board of the present invention are very suitable for printing, and the product is suitably used for various types of packaging products. The invention also relates to the manufacture of new products. A feature of the surface of the top layer is that it is closer to a coated product than an uncoated product.
[0002]
In the field of background packaging products, there is a high demand for good printability of packaging paper or paperboard.
[0003]
A surface suitable for printing on paper or paperboard is usually achieved as follows. That is, surface roughness is reduced by calendering and / or by applying a colored coating layer to the surface, thereby obtaining a finer surface porous structure and surface topography than an uncoated surface. In many cases, a calendering operation is also performed after the coating operation to further modify the surface and increase the gloss.
[0004]
In order to save resources and improve economy, it is advantageous to reduce the amount of non-renewable raw materials required to produce certain types of products (eg, organic coating binders and inorganic coatings derived from petroleum-based raw materials) Pigment). However, savings in non-recycled raw materials should desirably be achieved without compromising in terms of product quality requirements such as sufficient bulk, stiffness, surface gloss and printing surfaces.
[0005]
In the production of uncoated or uncoated paperboard products with a good surface for printing, the paper web is compressed in one or more roll nips during the calendering operation (often after drying or coating). Is done. Bulk deformation and thickness reduction caused by calendering is often considered a drawback. It is therefore desirable to limit the deformation to the surface area and minimize the deformation of the bulk tissue. The general idea is to create a surface layer that is softer (and therefore more deformable) than the internal structure of the paper. Then, a stiffness gradient in the thickness direction is obtained, and the compressive stress required to achieve a certain surface characteristic, for example, gloss, can be reduced. By reducing the compressive stress, the bulk tissue (fiber and fiber network) will be partially retained.
[0006]
The most commonly known possibility for obtaining such a stiffness gradient in the thickness direction is to thermally soften the paper surface. Then, the paper is compressed between two rolls in which either one or both are heated to a high temperature (over 120 ° C.). The contact time at the nip is short, which causes the surface area to be hotter than the bulk material. Therefore, the surface material (for example, a fiber or a coating binder) is relatively more easily crushed. The principal technique is known as temperature gradient calendering (Kirks and Pie 1974, Crotosino 1982, and Breeland 1986). For uncoated paper products, softening of the paper surface area during temperature gradient calendering can be viewed as temperature (thermal) softening of wood polymers, lignin, hemi-cellulose and cellulose. .
[0007]
However, more limited deformation to the surface layer through the use of temperature gradient calendering will lead to a more uneven density of the surface. This is due to the difference between the surface porous structure of the fiber floc region and the region between the fiber flocs, i.e., in-plane variation on a macro scale. If the stress is concentrated in a denser portion of the paper tissue, calendering will create undesirable inhomogeneities in surface and mechanical properties. Therefore, the use of temperature gradient calendaring in combination with a relatively hard nip is limited. In other words, it is necessary to balance the compression of the fiber floc during calendering and the area between the fiber flocs. The use of soft nips, especially extended soft nips, offers the possibility of obtaining such a balance.
[0008]
The advantages of soft nip calendering (soft calendering) compared to hard nips are often described in terms of gentle compression such that stress is hardly concentrated in thicker parts of the paper tissue. Soft calendering results in smaller porosity fluctuations due to more even compression, thus reducing roll burn and print spot trends (Stevens et al. 1989).
[0009]
The extended soft nip substantially reduces local stress concentrations at the calendar nip as compared to conventional soft nips. Therefore, it is possible to obtain the required smoothness of the paper surface while suppressing or eliminating the increase in local surface characteristics (Victorstrom et al. 1997).
[0010]
Soft nips have been used in combination with high roll temperatures for a relatively long time. For example, Bletch and Mueller (1968) have shown that gloss and smoothness can be improved with substantially the same bulk by soft calendering the coated paperboard and raising the roll temperature to 200 ° C. I found it.
[0011]
However, non-coated paper or non-coated paperboard products with a top layer of bleached chemical pulp with low surface roughness, high gloss, and minimal gloss variation that can be used to produce high quality printed packaging A calendering technique with an extended soft nip at a calendering temperature higher than the normally used temperature for the production of has not been disclosed so far.
[0012]
DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides an uncoated paper or non-coated paperboard product comprising a top layer of bleached chemical pulp that has a surface for good printing without compromising on other quality requirements. To do. The present invention also provides the use of non-coated paper or non-coated paperboard products in the manufacture of packaging. The present invention also provides a new step in the production procedure for non-coated paper or non-coated paperboard products.
[0013]
The non-coated paper or non-coated paperboard product of the present invention is obtained by a papermaking process in which the non-coated (non-wood) paper or non-coated paperboard product is obtained and at the same time the uniformity of the paper structure is maintained. can get. This papermaking process is based on an extended soft nip (also referred to as a long nip) at a higher calendering temperature than is normally used, particularly in the context of uncoated paper or uncoated paperboard products that include an exposed top layer of chemical pulp. Includes calendaring technology.
[0014]
More precisely, by calendering with an extended soft nip in combination with a roll temperature of 250 ° C. or higher, only one nip passage (on paper gloss or PPS surface of non-coated paper or non-coated paperboard products) It offers the possibility of achieving absolute values that are unparalleled in surface properties (such as roughness). This is particularly due to the fact that the uniformity of the paper structure is maintained (low gloss fluctuation, avoidance of roll burn, etc.).
[0015]
Therefore, one aspect of the present invention is that in one or more layers of non-coated paper or non-coated paperboard product, including a top surface layer of bleached chemical pulp, the surface of the top layer is compliant with Tappi T480. A gloss value of 20 to 50% in the measurement, a gloss variation coefficient of less than 5% in the wavelength region of 3 to 30 mm, and a surface roughness (PPS of 2 to 5 μm, preferably 3 to 5 μm, measured according to ISO 8791-4. -10) and is directed to non-coated paper or non-coated paperboard products.
[0016]
The coefficient of variation of gloss can be measured by the method described by Blins and Norman (1976).
[0017]
Two preferred embodiments of the product in the present invention are a liquid board and a white top liner.
[0018]
Another aspect of the present invention is directed to the use of an uncoated paper or uncoated paperboard product according to the present invention in the manufacture of packaging.
[0019]
Yet another aspect of the present invention is that in the process of producing a non-coated paper or non-coated paperboard product according to the present invention, the paper or paperboard is calendared by an extended soft nip calendar, which is 250-350. A heating roll having a surface temperature of 0 ° C. pressed against the top layer of the paper or paperboard, the pressure on the paperboard depending on the line load, the characteristics of the calender belt and the length of the extended soft nip And directed to a feature on papermaking such as being adjusted to 5-40 MPa.
[0020]
In a preferred embodiment of such an aspect of the invention, the heating roll is an internal induction heating type metal roll, and the paper is on the side of the web to be contacted with the heating roll, just before the nip. Or steam is applied to the surface of the paperboard.
[0021]
The present invention will now be described by the following description of embodiments, which should be understood as not to limit the scope of protection defined by the claims.
[0022]
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS The papermaking process used to produce the product of the present invention includes an extended soft nip calendar such that the metal roll can be heated to 250 ° C. or higher by induction heating. This design can provide somewhat unmatched calendering results for uncoated, non-wood products, especially when considering the web passing through only one calendering nip. .
[0023]
The reason why it is believed to be most reasonable that the surface properties so achieved can only be produced by the use of extended soft nips in combination with high roll temperatures is due to several principle features Can be divided into
[0024]
• Paper products of bleached non-wood pulp are relatively difficult to soften (or plasticize) compared to wood-containing pulp and unbleached pulp (Salmen and Bag 1980). The extended soft nip results in increased temperature pulsations due to the long nip dwell time. That is, a shorter nip results in insufficient heat transfer unless the machine speed is substantially reduced.
[0025]
-More uniform pressure due to the extended soft nip being deformed more locally on the thicker and denser area of the paper, i.e. the fiber floc. This avoids large stress concentrations and the nip pressure causes elasto-plastic deformation in all areas of the paper. While the deformable backing provides flexible support, the paper surface captures the smooth surface of the hard heated roll, which leads to a more even density and property distribution of the paper texture.
[0026]
As a result, the extended soft nip can improve the average gloss level with only a limited increase in gloss fluctuations. The use of conventional soft nips and hard nips improves average gloss levels and at the same time substantially increases gloss fluctuations, whereas using extended soft nips, gloss fluctuations are calendered. It is kept at the same level as paper that is not. FIG. 1 illustrates these findings. There, calendaring of non-coating exposed liquid packaging board using an extended soft nip and conventional soft nip and hard nip is performed. Similar behavior is shown for other grades of testing. Gross variation is characterized by the method described by Blins and Norman (1976).
[0027]
Description of Drawings FIG. 1 is a diagram showing a gloss distribution (that is, a local variation of gloss) as a coefficient of variation of the gloss (wavelength region 3 to 30 mm). Average gloss (Tapi T-480) is also shown (open circles). Each trial point represents a different calendering condition for a set of similar uncoated bleached liquid packaging paperboards. Notation: “Base”: Base (raw) paper, “H”: Hard nip, “S”: Conventional soft nip, “LN”: Extension soft nip, “m”: Steam application just before the calendar nip, Each number represents a roll temperature (° C.).
[0028]
From FIG. 1 it can be seen that the new calendering concept gives a somewhat noticeable increase in the absolute gloss value. When uncoated bleached liquid wrapping paper was calendered with an extended soft nip at a roll temperature of 250 ° C. and steam was applied just before the nip (LN 250 m), the gloss increased from 6% to 41%. At the same time, the PPS-10 surface roughness decreased from 8μ to 3μ. The visual impression of the paperboard surface is reminiscent of a coated product rather than an uncoated product.
[0029]
As a result of the test printing, the good printing properties of the product according to the invention have been demonstrated. Compared to the non-coated comparative example calendered in a conventional manner with a soft nip, the print has less speckles, probably due to a homogeneous surface texture and reduced surface porosity. In order to avoid local variations in ink absorbency that cause print spots, it is important that the porous structure is somewhat homogeneous. Furthermore, the print gloss is better (higher values) compared to the comparative example, probably due to the higher ink-holdout due to the more closed surface (reduced surface porosity).
[0030]
It is also noted that the benefits of the new calendering concept can be further improved by steaming just before the calendar nip. The presence of a temperature gradient will be particularly effective when it is combined with a humidity gradient. This is because humidity reduces the softening temperature of wood polymers (Salmen and Bag 1980).
[0031]
Equipment used for calendering operations Below we describe equipment that has been used to implement the new calendering concept.
[0032]
Two different categories of extended soft nips have been used in development work.
[0033]
Shoe belt nips are described in detail elsewhere (eg, Tutinen and Thani 1998, Neihas and Crawford 1999). The majority of the equipment consists of a stationary concave press shoe that is hydraulically loaded and an endless polymer belt. An intermediate layer in the form of an oil film that disperses the pressing force is used to prevent excessive frictional heat between the stationary press shoe and the moving polymer belt from becoming excessive. The length and shape of the press shoe are the dominant factors that determine the nip length.
[0034]
The second type of extended soft nip used is a roll belt shape (e.g., Nader and Ludo 1995). In that case, the polymer belt is supported by a routable steel roll instead of a stationary press shoe. The length of the extended soft nip is mainly determined by the compressive deformation behavior and belt thickness of the polymer belt which is much more deformable than conventional backing roll covers. The roll that tensions the belt and the alignment roll that controls the CD position of the belt are other components required for this concept. The static nip length is estimated at about 35 mm with an extended soft nip.
[0035]
The calendering roll is usually heated by oil, water or steam flowing through a pipe drilled in the periphery through the outer shell of the roll. However, in these experiments, internal induction heating was used to achieve a heated roll temperature of 250 ° C. or higher. Heat is generated by the electromagnetic field generated by the induction coil attached to the inside of the roll shell (Okamoto 1989, Tokuda, Kyoto, Japan). In this situation, a combination of oil heated rolls and external induction heating can be an alternative means for obtaining a roll surface temperature of 250 ° C. or higher. However, this possibility has not been used in the experiments disclosed above.
[0036]
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a gross distribution (gross local variation) as a gross variation coefficient (wavelength region: 3 to 30 mm).

Claims (3)

晒しケミカルパルプの上面層を含む1ないし2以上の層の非塗工紙ないし非塗工板紙製品において、
前記上面層の表面が、Tappi T480に準拠した測定で20〜50%のグロス値と、波長領域3〜30mmにおいて5%未満のグロス変動係数と、ISO 8791−4に準拠した測定で2〜5μmの表面粗さ(PPS−10)と、を有する非塗工紙ないし非塗工板紙製品
を製造する方法であって、
前記紙ないし板紙のカレンダリングが延長ソフトニップ・カレンダによってなされ、このカレンダは、250〜350℃の表面温度を有して前記紙ないし板紙の上面層に対して押し付けられる加熱ロールを有し、前記板紙に対する圧力が、ライン負荷、カレンダベルトの特性、および前記延長ソフトニップの長さに応じて、5〜40MPaに調節される、
ことを特徴とする非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造方法。
In one or more layers of uncoated paper or uncoated paperboard products, including the top layer of bleached chemical pulp,
The surface of the upper surface layer has a gloss value of 20 to 50% as measured in accordance with Tappi T480, a gloss variation coefficient of less than 5% in a wavelength region of 3 to 30 mm, and 2 to 5 μm as measured in accordance with ISO 8791-4. A surface roughness (PPS-10) of a non-coated paper or a non-coated paperboard product,
The paper or paperboard is calendered by an extended soft nip calender, which has a heated roll that is pressed against the top layer of the paper or paperboard with a surface temperature of 250-350 ° C., The pressure on the paperboard is adjusted to 5-40 MPa depending on the line load, the characteristics of the calender belt and the length of the extended soft nip,
A method for producing a non-coated paper or a non-coated paperboard product.
前記加熱ロールは内部誘導加熱式の金属ロールである、請求項1記載の製造方法。  The manufacturing method according to claim 1, wherein the heating roll is an internal induction heating type metal roll. 前記加熱ロールに接触されることになるウエブの側の、前記ニップの直前で、前記紙ないし板紙の表面に蒸気が当てられる、請求項1又は2記載の製造方法。  The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein steam is applied to the surface of the paper or paperboard immediately before the nip on the side of the web to be contacted with the heating roll.
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