JPH04502182A - シートウェブに光沢を付与する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 シートウェブに光沢を付与する方法 ［技術分野］ 本発明は、請求の範囲の請求項１に記載した上位概念に基づくシートウェブ又は カートンウェブに光沢を付与する方法に関するものである。

［背景技術］ シート又はカートンに光沢を付与する場合、カレンダー装置のプレスギャップに おいて得られた構造が該プレスギャップからのシートウェブの進出後に変化し、 それによって、プレスギャップにおいて得られた構造が少なくとも部分的に失わ れることは周知である。要するにシートウェブの変化が生じ、これによってプレ スギャップで折角得られていた所望の表面光沢が再び減少し、もしくは表面粗面 度が増大する。これは、程度の差こそあれ強いかつ局所的に異なった戻り膨潤に よって起こり、しかも、光沢を付与すべき材料のガラス転移点以下のカレンダー 掛は温度（これが可塑化温度である）がプレスギャップに存在する場合に特に起 こる。光沢の低下は概ねまた、プレスギャップにおけるカレンダー掛は温度がガ ラス転移点よりも高くかつプレスギャップから進出したのちシートウェブを材料 のガラス転移点以下の周辺温度で徐冷する場合にも認められる。これを俗に、紙 が「働く」と称する。

プリントや筆記などのような後加工のために、光沢の付与されたシート又はカー トンがら所望される最適の表面特性は往々にして、カレンダー装置の使用ロール の表面温度が高い場合にしか、あるいはプレスギャップにおける温度が高い場合 にしか得られない場合がある。大抵の場合、シートウェブ又はカートンウェブの 少なくとも表面層を、材料の可塑化の達成のためにガラス転移温度以上に加熱す ることが賞月されている。

プレスギャップから進出したのち熱いシートウェブは徐々に再び周辺温度と平衡 化され、すなわち周辺とのバランス状態で温度差及び湿度差が補償される。その 際材料は「働き」かっ、シートウェブの初期温度が高ければ、それだけこの働き は強くなる。これが周知の長期効果であり、しかも光沢処理された表面のマイク ロ粗面度が再び増大することがある。その際前記の弾性的な戻り膨潤が付加的に 生じ、しかもシートウェブの、可塑化されていない内部層はプレスギャップ内で の状態に対比して、厚さを増す、これが周知の短期効果であり、該短期効果は、 シートウェブがプレスギャップから進出したのち約１００ｍ５〜２　ｌ１ｉｎで 終了する。

前記戻り膨潤は局所的に異なっており、かつ、シートウェブの例えば繊維フロッ クを有する部位のような高圧搾部位又は、単位面積当り重量の比較的高い部位で 顕著である。これによってやはり、光沢処理後にＭｌｌラフロック区域は粗面度 の増大が生じる（「マクロ粗面度」）・ この結果、シートウェブの所望の高い表面光沢を得るために、カレンダー掛けを 、圧力、シートウェブの湿度及び温度のような光沢付与条件を変化させて、複数 のプレスギャップにおいて、複数同相前後してシートウェブに施すことが必要に なるか、又はより緩慢に、あるいは比較的高い線力を掛けて施工することが必要 になる。

カレンダー装置のプレスギャップにおいて材料のガラス転移点以上の温度にある シートウェブを、カレンダー装置の該プレスギャップを進出させたのちガラス転 移点以下の温度にしようとす処理動作は、次に列挙した運転パラメータによって 助成されるというのが、従来の認識である。すなわち： ａ）光沢を付与しようとするシートウェブが厚い場合、すなわち高い単位面積当 り重量を有している場合、プレスギャップにおいて吸収される熱はシートウェブ の内部へ導出され、かつ（ウェブ表面層にウェブ内部よりも高い温度が存在する こと及び平均温度がガラス転移温度以下であることを前提条件とすれば）シート ウェブ表面の冷却は迅速に行われる。

ｂ）それ相応に高いウェブ湿分が存在している場合シートウェブは、該シートウ ェブがプレスギャップにおいて１００℃以上に加熱された場合には特に、プレス ギャップから進出したのち気化冷気によって冷却される。

Ｃ）材料の結晶度が高く、これに伴ってシートウェブにおけるガラス転移温度も 高い場合、しかもシートと周辺外気との温度差が高ければ、高い放熱が生じると 共に、ガラス転移温度以下へのシートウェブ温度の急降下が生じる。

光沢付与後のシートウェブの冷却のために好ましい前記の前提条件が存在せず、 或いはテクノロジー上の理由から得られず、もしくは得ることができない場合に は、カレンダー装置のプレスギャップ内で、ばあいによっては得られたシートウ ェブの片面又は両面の品質は、戻り膨潤によって、この場合は特に局所的に異な った戻り膨潤によって、ひいてはマクロ粗面度の上昇によって、またマイクロ粗 面度の増大によって再び失われることになる。

［発明の開示］ 本発明の課題は、冒頭で述べた形式のシートウェブ又はカートンウェブに光沢を 付与する方法を改良して、カレンダー装置のプレスギャップにおいてシートウェ ブの片面又は両面に光沢処理を施して得られた品質を、シートウェブが前記カレ ンダー装置のプレスギャップから進出したのちにも少なくとも部分的には維持す ることができるようにすると共に、すでに光沢処理の施された表面の粗面度上昇 を少なくとも最小限に抑えることである。

前記課題は本発明によれば、請求の範囲の請求項１記載の特徴的な構成手段によ って解決される。

事実上プレスギャップからシートウェブ又はカートンウェブが進出した直後に意 図的に冷却を実施することによって、場合によっては該冷却操作に並行してシー トウェブ又はカートンウェブの湿分を低下させることによって、カレンダー装置 のプレスギャップにおいて得られた構造、要するに表面品質が「凍結」され、ひ いては少なくとも部分的には維持される。ガラス転移曲線より下の、熱力学的に 安定した状態が得られ、しかも表面層の強制的な「凍結」又は凝固によって、特 に変形阻止作用によって、単位面積当りの重量が比較的高い部位における強い弾 性的な戻り膨潤並びにマイクロ粗面度の上昇に対抗して作用する。これによって 比較的高い光沢レベルが得られる。カレンダー掛けを何回も繰り返す必要はなく 、また稼働をより迅速に、或いは僅かな線力で行うことができる。これによって 、以前は必要であった機械経費とエネルギー経費が節減される。操業の迅速化は 、必然的に生産を向上させることになる。

請求の範囲の請求項２以降には本発明の方法の有利な実施態様が記載されている 。

［図面の簡単な説明］ 第１図〜第８図は本発明による方法を実施する装置例の概略図、第９図〜第１５ 図は方法例の線図、第１６図はシール装置の特殊実施例の概略図である。

［発明を実施するための最良の形態］ 光沢を付与すべきシートウェブｌはカレンダー装置２へ導かれる。カレンダーロ ール５と６（そのうちの少なくとも１本は加熱されている）の間のプレスギャッ プ３において、公知の方式で圧力、湿分及び熱の適用のもとてシートウェブに光 沢付与が行われる。加熱は、シートウェブの少なくとも１つの表面を、加熱され た面と接触させることによって、光沢を付与すべき材料のガラス転移点以上の温 度に昇温するようにして行われ、かつ、転移段階後のシートの平均温度がガラス 転移点以下に在るように設計されており、しかもその場合、シートウェブの内部 には、ガラス転移点以下の温度が残留しているようにするのが有利である。こう して前記プレスギャップ３においてシートウェブｌには所望の表面構造つまり所 望の表面品質が得られる。

シートウェブｌがプレスギャップ３から進出したのち、約２０〜６０ｍ５の時間 経過前に冷却装置４によって該シートウェブには転移操作が施され、その際、シ ートウェブの少なくとも光沢付与された表面が材料のガラス転移点以下の温度に 冷却される。シートウェブｌの少なくとも表面に２０〜４０ｍ５経過前に事実上 直接施されるこの転移によってプレスギャップ３において光沢処理された表面構 造と所期の表面品質とがほぼ維持される。

シートウェブの表面品質を損なう戻り膨潤が生じたり、平滑にされたシートウェ ブ表面の粗面度が増大したりすることはほとんどない。

プレスギャップ３において光沢を付与するために所望される温度を得るため、か つ又そこでシートウェブｌに所望の湿分を維持させるために、大抵の場合、プレ スギャップ３へ進入する前に該シートウェブｌをそれ相応に加熱し、かつ／又は その湿分を修正するのが有利である。

転移操作段階は冷却装置４によって行われ、該冷却装置はプレスギャップ３から のシートウェブｌの進出する部位に配置されている。例えば第１図の場合はシー トウェブｌの両面に光沢を付与する装置であるので、前記冷却装置４はシートウ ェブｌに対して鏡面対称に構成されている。該冷却装置は、シートウェブの両側 に、該シートウェブｌの速度と等速度でかつ同一方向に循環する熱伝導率の良好 な夫々１本のエンドレスベルト８を有している。該エンドレスベルト８に沿って 冷却体９が設けられている。稼動中シートウェブｌは両エンドレスベルト８の間 をガイドされ、しかも該シートウェブｌの表面は、冷却体９内へ冷却媒体を導入 することによって、エンドレスベルト８の冷却面と接触して冷却される。加熱可 能なカレンダーロール５及び／又は６に沿って熱遮蔽壁１０が設けられているの が有利であり、該熱遮蔽壁は、少なくとも冷却装置４の方に向かうロール熱の放 射と対流を阻止しようとするためのものである。カレンダーロールと熱遮蔽壁ｌ Ｏとの間の間隙を通って、プレスギャップからのシートウェブｌの進出部位へ流 出する蒸気を導出又は吸出するのが有利である。前記蒸気のそれ相応に強力な吸 出動作は、進出するシートウェブｌに対する冷却操作の第１の段階と解すること ができる。この第１段階は、またこのために独自に設けられた吸出導管１１によ って開始されてもよく、該吸出導管の配置構成は第３図に示した通りである。光 沢を付与すべきシートウェブｌの温度と湿度に関する、適正なテクノロジー上の 前提条件下では、シートウェブ１の湿分の気化とこれに伴う冷却による前記第１ 段階は、ガラス転移点以下の常態を迅速に得るため、ひいては、プレスギャップ において得られた光沢品質を安定化させるのに充分である。凝縮水分を除去する ためにエンドレスコンベヤ８に沿ってスクレーバ１３が配置されている。

シートウェブ又はカートンウェブｌは、その表面を冷却ガスと直接接触させるこ とによって転移されてもよい。冷却動作をできるだけ早期に開始するために、プ レスギャップ３からの進出部位には、シートウェブ１の表面に冷却ガスを吹きつ けるためのノズル１２を配置してお（のが有利である。これに適した冷却装置４ の１例が第１図に示されている。またこの冷却装置はシートウェブ１に対して鏡 面対称に構成され、こうして該シートウェブの両表面に作用するようにすること もできる。該冷却装置は、シートウェブｌに対して開かれている室を制限するフ ード１４と中間壁１５とを有している。冷却ガスは先ず供給導管１７を介して室 １６へ導入され、該室に接続した室１８を通って、該室に対して開かれた室１９ に導かれ、そこから排出導管２０によって排出される。この経路の途上で冷却ガ スは、シートウェブ１と直接接触する。それというのは前記室１６．１８及び１ ９はシートウェブｌに対して夫々開かれているからである。前記フード１４に対 するシートウェブｌの進入部位並びに進出部位には、冷却ガスの損失をできるだ け避けるために、パツキン２１、例えば第２図に示したようにシールローラ又は シールストリップが設けられている０例えばシートウェブの不都合な漂白損失を 惹起する酸化を避けるために、例えば窒素や二酸化炭素のような不活性ガスを冷 却のために使用するのが好ましい。

第３図及び第４図に示した例は、片面光沢付与、要するにシートウェブ又はカー トンウェブ１の主として一方の表面に光沢を付与する加工例である。第３図の例 では上部ロール５が加熱され、該ロールに沿ってガイドされるウェブ表面に強光 沢が施される。フード１４を有する１つの冷却装置４が前記ウェブ表面に配設さ れており、またプレスギャップ３がらのシートウェブの進出部位で発生する蒸気 を吸出するために１つのサクション装置１１が前記ウェブ表面に同様に配設され ている。第４図に示した例では下部ロール６が加熱される。該ロールで光沢付与 されたシートウェブｌの表面は冷却のために冷却ロール７へ供給される。プレス ギャップ３からのシートウェブｌの進出部位で流出する蒸気はサクション装置１ １によって吸出されこれによって第１の転移段階が行われる。冷却ロール７の外 周壁から凝縮物を除去するために、気化冷気を発生させる通風装置２２がスクレ ーパＩ３と組み合わせて使用される。

第５図には、シートウェブｌと等速度でかつ同一方向に駆動される２つのエンド レスベルト２３を備えたカレンダー装置２が示されている。プレスギャップ３に おける熱圧作用はエンドレスベルト２３の方に向かって開かれた圧力ポケットを 有する公知の複数の圧着部材２４を介して行われ、該圧着部材は熱媒体によって 負荷される。エンドレスコンベヤ２３のスペースを節減するほぼ長方形状のガイ ド方式は、プレスギャップ３からのシートウェブの進出部位に、冷却装置４を直 接配置することを可能にする。

冷却ガスとの直接接触によるシートウェブｌの冷却は、第６図及び第７図に示し た冷却装置４によっても実現することができる。冷却ロール７の周壁にはパーフ ォレーションが施されている。シートウェブ又はカートンウェブの擦過する表面 に対して分配ボックス２６を介して冷却ガスが吹き付けられ、該冷却ガスは、シ ートウェブ１を通過したのちサクションボックス２５によって冷却ロール７のパ ーフォレーション周壁を通って吸出される。前記サクションボックス２５及び分 配ボックス２６は、例えば第２図に基づいて説明した冷却装置４の例に従って向 流冷年式又は順流冷却式に構成することができ、かつ、それに相応して冷却ガス のための供給導管１７又は排出導管２０にそれぞれ接続される。第７図に示した 例では、冷却ガスは分配ボックス２７から冷却ロール７のパーフォレーション周 壁を通ってシートウェブ１の擦過表面に対して吹き付けられる。該冷却ガスは供 給導管１７を介して分配ボックス２７に供給され、かつサクションボックス２８ から排出導管２０を通って排出される。大抵はガスを外部から内部へ向かって導 くのが有利であり、要するに外側のボックスを分配ボックスとして、また内側の ボックスをサクションボックスとして使用するのが有利である。冷却ロール７の パーフォレーション周壁に沿って５該冷却ロール７の周壁表面から凝縮物を導出 するために通気装置２２とスクレーパ１３がそれぞれ１つずつ配置されている。

第８図に示した冷却装置４は冷却ロール７を有しており、該冷却ロールの周壁は 冷却体９によって冷却される。冷却は、冷却ロール７の周壁と、該冷却ロール周 壁に等しい速度でかつ同一方向に駆動される１つのエンドレスベルト８との間の セグメント状ギャップにおいて行われ、前記エンドレスベルトは冷却ロール周壁 に部分的に巻掛けられている。

以上の説明から明かなように、本発明の方法では、次の手段Ａ、Ｂ及びＣが個別 的に又は適時組合せによフて使用される。

手段Ａ：シートウェプｌがカレンダー装置のプレスギャップ３内へ進入する前に 該シートウェブには、シートウェブ表面の加熱及び／又は給温によって前処理が 施される。これによって場合によっては、加熱されたプレスギャップ３における 材料のガラス転移温度への到達又はそれ以上の温度到達が助成され、あるいは可 能になる。このための有利な技術手段としては例えば、蒸気、水噴霧、スクレー パによる水湿し、ロールを介しての水Ｉｌ！！被による表面給温、或いは前置加 熱ロールとの接触、蒸気５適温水、赤外線、マイクロ波による予熱又は例えば第 ５図に示したような特に延長されて加熱されたプレスギャップにおける予熱が挙 げられる。

手段Ｂニブレスギャップ３における（シートウェブと加熱されたロール又はベル トとの接触に基づく）蒸発と気化冷気に起因する冷却によフて所期の湿分低下が 得られる。プレスギャップ３における使用温度に基づくシートウェブの湿分の少 なくとも一部分の蒸発によって、かつこれと平行して生じる、プレスギャップ３ の直後の気化冷気に基づくシートウェブの冷却によって、ガラス転移曲線より上 の状態からガラス転移曲線より下の状態が得られる。この動作過程は、上下のカ レンダーロール間のプレスギャップ３（第１図〜第４図）においても、カレンダ ーベルト間のプレスギャップ３（第５図）においても同様に生じる。

手段Ｃ：カレンダー装置のプレスギャップ３からシートウェブｌが進出したのち 事実上約２０〜６０ｍ５経過直前に、ガラス転移曲線より上の温度から該ガラス 転移曲線より下の温度へのシートウェブｌの冷却が得られる。これは例えばシー トウェブの湿分の気化によって、或いは、液体窒素又は液体空気、アルコール、 アセトンまたはケトンのような付加的に噴霧された液体の気化によって、かつま た、蒸気の吸出、例えば水のような冷たい液体との接触又は、例えば二酸化炭素 から成るドライアイス又は水氷との接触によって、或いは第１図〜第８図との関 連において例として説明した冷却装置４の適用によって行うことができる。

適用される処理法に応じて湿分は低下又は上昇され、あるいは一定不変に成る（ 第１２図、第１５図）。

個別的に又は組合せて採用される前記すべての手段Ａ、Ｂ又はＣにおいてその都 度注意すべき点は、プレスギャップ３ではガラス転移温度以上の温度が生じ、か つ、ガラス転移温度以下の温度への冷却に並行して水分含有量がテクノロジー的 に所望される値を取り、熱力学的に見て殊に有利には（周辺湿度に対する）平衡 湿度に相当することである。

第９図〜第１５図では前記手段Ａ、Ｂ、Ｃの個別的な特性曲線又は可能な組合せ による特性曲線が線図で表されている。これらの線図では縦座標軸３０に温度が 、横座標軸３１には湿分がプロットされている。なお符号３２はセルロース及び ヘミセルロースのガラス転移曲線、符号３３は結晶度６０％におけるリグニンの ガラス転移曲線である。

個々の処理段階の経過曲線はそれぞれ符号Ａ、Ｂ。

Ｃで示されており、しかも温度上昇、冷却及び湿分変化が記入されている。各線 図では当該プレスギャップ３の手前の始点が符号３４で、当該プレスギャップ３ への進入点が符号３５で、当該プレスギャップ３における温度経過が破線で、当 該プレスギャップ３からの進出点が符号３６で、また、シートウェブの冷却・湿 分低下後の最終状態が符号３７で夫々示されている。

第９図に示した例では、加熱はプレスギャップ３においてのみ、また冷却はシー トウェブ１の固有湿分の気化冷気のみによって行われ、この場合プレスギャップ ３内へ進入する前には該シートウェブ１に予熱も前給温も施されていない（手段 Ｂ）。

第１Ｏ図に示した例では、加熱は、予熱及び前給温なしにプレスギャップ３にお いてのみ行われるが、冷却は、プレスギャップ３からのシートウェブｌの進出直 後の冷却装置４による転移操作段階によって行われる（手段Ｃ）。

第１１図に示した例では予熱と前給温の後にプレスギャップ３において加熱が行 われ、かつまた、冷却はシートウェブ１の湿分の気化冷気のみによって行われる （手段ＡとＢの組合せ方式）。

第１２図に示した例では予め予熱と前給温を行った後にプレスギャップ３におい て加熱が行われ、かつプレスギャップ３からのシートウェブｌの進出直後の冷却 装置４による転移操作段階によって冷却が行われる（手段ＡとＣの組合せ方式） 。

第１３図に示した例では予熱と前給温の後にプレスギャップ３において加熱が行 われ、かつ、冷却は部分的にはシートウェブｌの湿分の気化冷気によって、かつ またプレスギャップ３からのシートウェブ１の進出直後の冷却装置４による転移 操作段階によって行われる（手段ＡとＢとＣの組合せ方式）。

第１４図に示した例は、本発明の方法の実施時にシートウェブ内のセルロース又 はヘミセルロース並びにリグニンが共にガラス転移温度以上の温度をとるような 場合に関するものである。プレスギャップ３の手前で予熱と前給温を行った後に シートウェブ１には該プレスギャップ３において、リグニンの比較的高１−）ガ ラス転移温度よりも高い温度でカレンダー掛けが施される。冷却は、冷却装置４ による冷却段階の採用によって行われる（手段ＡとＣの組合せ方式）。勿論この 場合も手段Ｂ又は手段Ｃ１あるいは又、手段ＡとＢの組合せ方式又は手段ＡとＢ とＣの組合せ方式も当然考えられる。

国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＤＥ　８９１００７０１

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．光沢処理の施されたシートウェブ（１）に所望の表面品質を得るためにカレ ンダー装置（２）のプレスギヤップ（３）で圧力、湿分及び熱を使用して前記カ レンダー装置においてシートウェブ又はカートンウェブ（１）に光沢を付与する 方法において、シートウェブ又はカートンウェブ（１）の少なくとも光沢を付与 すべき表面を、カレンダー掛け時に材料のガラス転移点より高い温度で処理し、 かつ、前記プレスギャップ（３）からのシートウェブ又はカートンウェブ（１） の進出後、約２０〜６０ｍｓの時間経過前に前記シートウェブ（１）の光沢付与 表面に、材料のガラス転移点より低い温度と湿分を志向する転移操作を施すこと を特徴とする、シートウェブに光沢を付与する方法。
2. ２．プレスギャップ（３）からのシートウェブ（１）の進出部位に配置された冷 却装置（４）によって転移操作を施す、請求項１記載の方法。
3. ３．シートウェブ又はカートンウェブ（１）の冷却すべき表面を、該シートウェ ブ又はカートンウェブの誘導される冷却面と熱交換式に接触させることによって 転移操作を施す、請求項１記載の方法。
4. ４．プレスギャップ（３）からのシートウェブ（１）の進出時に生じる蒸気の吸 出によって転移操作を少なくとも部分的に行う、請求項１記載の方法。
5. ５．シートウェブ（１）の冷却すべき表面を、冷却ガスと直接接触させて転移操 作を行う、請求項１記載の方法。
6. ６．転移操作を不活性ガスを用いて行う、請求項５記載の方法。
7. ７．ガスをシートウェブ（１）に吹き付け該シートウェブ（１）を通過させて吸 出する、請求項５記載の方法。
8. ８．プレスギャップ（３）へのシートウェブ（１）の進入前に該シートウェブに 予熱及び／又は給湿を施す、請求項１記載の方法。