JPS62215097A - 製紙方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明Ｆｉ製紙方法及び装置、よシ詳しくは比較的高密
度の高品質紙ｔ−製造する方法及び装置に関するＯ 〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕一般
的に、紙の製造は、木材・ぐルプ繊維の希釈水懸濁液ヲ
、走行する目の粗いワイヤスクリーン上に流し、そこか
ら大部分の液体を通過させる工程を含むものである。ま
た木材パルプ繊維の希釈水懸濁液を２つの七のようなス
クリーンの間に流すことも公知である。更に、水分は真
空及び／又は圧力をかけるような加工工程によりしばし
ば除去される。すなわち、湿潤ウェブを対向するロール
によシ形成されるニップを通過させる方法、すなわち湿
式プレス法が用いられてもよい。又、紙ウェブを回転過
熱シリンダ上を通過させることによシ、更に水分含量を
減少させることも知られており、この場合には、蒸発に
よ多水分含量を１５％未満の数値に減少することができ
る。

裏紙方法においては、紙ウェブの特定の性質を改良する
ことがしばしば望ましく、或いは必要とされる。すなわ
ち、最近技術上遭遇する問題は。

高速印刷の導入に伴ない、よシ高品質の紙が必要とされ
ていることである。具体的には、よυ高い密度と比較的
低水分含量とを共に有する紙が成る種の印刷に対して前
提条件となる。例えば、シートに多色印刷を行なう際、
第１の色の塗布に引続き、印刷シートを乾燥工程に通し
、続いて次の色ｔ−塗布する。乾燥工程に入るシートの
水分が高過ぎる（例えば８％より高い）と、シートは乾
燥工程中に収縮し、次の色を塗布するのに適した状態に
ない。

換言すれば、成る種の印刷要語に対しては、高い密度及
び低い水分含量を有する紙ウェブを用意することが望ま
しい。紙ウェブを粉砕せずに、より高い密度を達成する
ために、機械カレンダリングの際に水分を増大させ、緊
密化工程を容易にすることが提案されている。しかしな
がら、これは紙の黒化／まだら染めをもたらし、低水分
含量を得るという目的とは反対に作用する。所望の結果
を達成するためには、複数の高度に組織化された工ａｔ
使用し、比較的高価なプロセスを操作しなければならな
い。

本発明の目的は、比較的高い密度及び低い水分金有し、
多色印刷に適した紙ウェブを製造する方。

法及び装置全提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によって、多色印刷に適した高品質紙を製造する
改良された方法が提供され、その方法は繊維のパルプ紙
料（ｐｕｌｐ　ｆｕｒｎｉｓｈ　）　＠ｖ！４’Ｊｌす
る工程、ヰ病希料から湿紙ウェブを形成する工程、必要
に応じて湿紙ウェブから水分を除去してその水分含量を
約５５％〜約１５％に減少させる工程、ウェブをスーノ
ヤー／ソフトカレンダリングして実質的にウェブ密度を
増大させる工程及びウェブを処理してその水分含ｔｈｔ
ヲ減少させる工程を含むものである。

″１九製紙装置における改良も提供され、その装置は繊
維のバルブ紙料の調製手段１紙料から湿紙ウェブの形成
手段、湿紙ウェブから水分を約５５％〜約１５％のレベ
ルまで除去する手段を含んで成り、そして改良点は紙ウ
ェブが約５５％〜約１５％の間の水分含量を有する間に
、紙ウェブをスーパーカレンダリングしてウェブ密度を
実質的に増大させるための手段を含んでいる点にある改
良装置でおる。

前記の如く、製紙方法においては紙ウェブの特定の性ａ
ｔ改良することがしばしば望ましく、従ってカレンダス
タック内の重い回転ロールの間に形成された逐次ニップ
に紙ウェブを通すカレンダリング操作を紙ウェブに掛け
ることがしばしばある。この点において、乾燥紙ウェブ
’ｅｒ−−−）’Ｊカレンダリング工程あるいは「スー
ツや−」カレンダリング工程のいずれの工程にかけても
よい。バーＰカレンダリングエ糧操作は、固い非弾性材
料で各表面が形成されている一対のロール間に紙ウェブ
を通過させることから成る。他方、スーハーカレンダリ
ング（ソフトカレンダリングと称することもある）は、
１つのロールの表面が固い非弾性材料で作られているの
に対し、対向するロールの表面が堅固な弾性材料から作
られている一対のロール間で行なわれる。これらのカレ
ンダリング操作は、製紙方法の他の工程、すなわちウェ
ブ形成工程、プレス工程及び乾燥工程と共にインライン
で行なうことができ、従ってオン・マシン・カレンダリ
ングと称される。カレンダリングをインラインで行なわ
ない場合には、それはオフ・マシン・カレンダリングと
称される。現在実施されている製紙技術においては、ス
ーツＪ？−カレンダリングが通常オフマシンで行なわれ
ている。

七の他のカレンダリング及び／又は湿式ブレス操作成い
は同様なタイプの操作もまた知られている。すなわち、
ワイヤーおるいはダンディロールあるいはプレスフェル
トが湿潤ウェブ上にマークを残す状況においては、ウェ
ブの塑性が高い間に、これらのマーク全除去することが
望ましい場合がある。そのような場合に、乾燥部の直前
に平滑化プレスを使用する。この平滑化プレスは、フェ
ルトが用いられていない点板外はプレーン（平面）ブレ
スロールと同様な２本のロールで構成されておシ、この
湿潤ウェブは２本の極めて固い表面の間に極めて軽くプ
レスされる。これらの表面は金属または花崗岩（グラナ
イト）材料より作られておシ、場合によっては極めて固
いゴム材料が使用されている。最近では、＊に砕木紙に
対して、ドライヤ一部内それ自体内でカレンダリング操
作が使用されている。カレンダリングを実施する時点は
所望の紙物性に応じて異なる。この操作はブレーカー（
スタック）カレンダリングと称されている。このブレー
カ−カレンダリング操作は、マシンカレンダリング（す
なわちニラグロールの光面が共に固い非弾性材料から作
られているハードカレンダリング）に用いられている装
置と実質的に同一の装置を利用して行なわれる。プレー
カーカレンダリングの主な機能はシートを平滑化させ、
すべての高い箇所も平にすることであるが、水分含量が
高くウェブか弱い場合が有シ得るのでシートの損傷、ま
だら染め或いは黒化を避けるために低いニップ圧を使用
しなければならない。

上記より明らかなとおＦ）　、　Ｊ’％−Ｐカレンダリ
ングは、ドライヤ一部内および乾燥工程に引続く工程の
両方において利用することができる。一般的にプレーカ
ーカレンダリングは極めて低いニップ圧のみを利用する
に過ぎないのに対し、マシンカレンダリング（ハードカ
レンダリング）は１５％未満の水分ならびに低圧乃至高
圧のニップ圧力で利用される。他方、スーツ＋−カレン
ダリングは一般的に低水分範囲においてのみ１通常オフ
マシンで利用されるに過ぎない。厚み／キャリパーの実
質的な減少あるいは密度の実質的増大が行なわれない（
例えば「光沢のある」／まだら表面などＯ各種の問題の
ため）その他のタイプのカレンダリング、例えばグロス
カレンダリングあるいは同様な「仕上げ」操作もまた１
５％未満の水分においてソフトカレンダリング技術を用
いる。工業的応用は通常、板紙等級を含むものである。

これは例えば特許第３．１２４，５０４号明細書におい
て知られている。この特許明細書においては、固い金属
表面と固い弾性表面とを含むニップを利用して、未被覆
ウェブに成る種の表面特性を付与することが教示されて
いる。それらにおいては１本発明の目的である、厚みの
実質的減少あるいはそれによるウェブ密度の増大を達成
することが望ましいことについては何等教示されていな
い。他方、本発明者は実質的な減少を達成するものであ
る。グロスカレンダリング或い社同様なカレンダリング
操作に対しては、５−１０％を越える厚みの減少（或い
は密度の増大）があれば紙或いは板紙の等級に応じて実
質的な減少（或いは増大）がちるものと考えられる。

さらにマネーニー０ムｈｏｎｓ７　）等は彼等の方法を
支持するデータを与えておらず、調査結果によれば、こ
の方法については何等の工業的成功もないことが示され
ている。この工業的成功に欠けることは、ミヘリッヒ（
ＭｌｈａｌＬｃｈ）により彼の米国特許第３，７５９，
７８５号明細書によって支持されており、そこにおいて
彼Ｏソフトカレ／ダリ／グ方法は１２〜１５％の水分範
囲において未被覆紙（新聞用紙）に適用することができ
るのみであった（第８欄２３〜２５行）。

上記に鑑み、従って本明細書において本発明者が使用す
る用語［コンパクト化／カレンダリング／ソフトカレン
ダリング／カレンダー」は、プレス作業／カレンダリン
グ操作（これは、湿式プレス作業／湿式プレス、平滑化
／平滑化プレス／カレンダー、仕上げ／グロスカレンダ
リング／グロスカレンダーを含む）を排除するものであ
る点に注意されたい。

本発明は前記の様に、好ましくは約５５係〜約１５％の
水分含量を有する湿紙ウェブを利用するものである。こ
の湿紙ウェブは通常の手段によシ供給することができる
。すなわち、通常の製紙操作において／４’ルノ繊維の
希釈水懸濁液を、走行する目の粗いワイヤースクリーン
上に流し、水の実質的部分をスクリーンを通して除去さ
せることができる。更に、水分を通常の工程、例えば真
空をかけるかあるいはプレスロールの使用あるいはその
他の工程によシ除去してウェブを部分的に乾燥させて所
望の水分含量にすることができる。必要に応じて、ウェ
ブをさらに処理してその一体性を増大させることもでき
る。

このウェブは、約５５％〜約１５％の間の水分含量にあ
る内に、オンマシンスーパーカレンダリング操作にかけ
る。すなわち、この紙ウェブは、所望の水分含量におい
て、一対のロール（その一方は金属材料などの固い非弾
性材料製でちゃ、対向ロールは竪固な弾性材料製である
）の間に通す。

ロールを形成することのできる材料は公知で１、また「
ソフト」及び／又は「スーパー」カレンダリングという
用語も当業者にはよく如られているが、よシ具体的な態
様を以下に説明する。

上記の様に、カレンダリングには多くの変数／パラメー
タが含まれておシ、その多くは高度に複雑な様式で相互
作用しておシ、その点については多くの文献に記載があ
る。しかしながら、ここでは１つのパラメータ、すなわ
ち弾性ロール表面を形成する材料の硬度及び性質が興味
深いものでちる。普通「コツトン充填された」（“ｃｏ
ｔｔｏｎ　ｆｌｌｌｅｄつと称される材料があシ、その
他の材料は「ニジストマー」（“ｅｌａｇｔｍｅｒｉｃ
″）と称される。本発明に有用であることが判明した特
別なニジストマー材料あるいはカレンダーロールはエド
ゥアード・クスターズ（Ｅｄｏｕａｒｄ　ｋｕａｔａｒ
ｍ）　（西独）により製造され、同社によ）ＭＡＴ−Ｏ
Ｎ−ＬＩＮＥ”　Ｃ）商品名で販売されているものであ
る。

前記の様に１紙ウエブは約５５％〜約１５％の水分含量
を−有する間にスーパーカレンダリング工程にかけるこ
とができる。本発明者は本発明が約５５％〜約１５％の
水分範囲内において有効であることを見出したが、その
水分の下限はまさに従来技術自身がそれを越えるとシー
トの黒化が生ずることなしに有効に実施され得ないと見
出した限度である。他方、水分の上限は通常の湿式プレ
ス操作によりては、これ以上水分を抽出することのでき
ないレベルであることが判明し九。更に又、先に行なわ
れるコンパクト化／乾燥工程に応じて、それはウェブの
一体性／強度が、それがソフトカレンダリング操作／工
程に耐えるに十分である点でちることが判明した。この
水分レベルは、又、ウェブ紙料の性質に応じて大きく異
なることをも判明した。これらの高い水分においては、
ロールへのウェブの接着が激しくなることがありうるが
、これに対向するためには剥離剤／表面を有効に使用す
ることができ、さもなくば、それはまた水分の上限を決
定し得るものである。

しかしながら、スーパーカレンダリングは、紙ウェブの
水分含量が約２０％〜約４５％の間にある場合に行うの
が好ましい。しかしながら、任意の特別の紙ウェブに対
する最適の具体的水分含量は多くの変数あるいはパラメ
ータに応じて異なる。

すなわち、マシン速度、ニップ圧力荷重、ロール直径、
ウェブが通過する一ツブの数、カレンダリング温度、ウ
ェブ自身に用いられる紙料Ｏタイプ、弾性ロールの表面
の性質及び硬度等の要因を考慮にいれなければならない
。

二ッグに入るウェブＯ＠度もまたその他の要因に応じて
異なる。すなわち、スチームシャワーを利用してウェブ
の水分及び温度を水の沸点の近くまで増大することが可
能であシ、又、区画されたスチームシャワーを利用しそ
して各種場所のスチームを変化させることによシス−パ
ーカレンダリング操作のニップ圧力分布をコントロール
することが可能である。しかしながら、カレンダリング
温度に対する一つの制限的因子は、スーパーカレンダリ
ング工程用の堅固な禅性ロール表ｉｆｉを形成するため
に利用される材料の種類であろう。エラストマー材料が
使用される場合には、高い温度が高すぎると、ニジスト
マーと金属製コアとの間のロール表面／結合に悪影響を
及ぼすであろう。また、温度が高すぎると、シートの加
工中にそれを乾燥し尽してしまう傾向を示す。それにも
かかわらず、ウェブ温度と各々の対ロールの表面の温度
の両方をコントロールすることによシ、本発明者は総括
的なソフトカレンダリング温度をコントロールすること
ができることを見出した。すなわち、弾性ロール表面の
温度限定の範囲内において、本発明者は、よシ高いカレ
ンダリング温度音用いることによ）、所定のコンパクト
化作用に対してニップ圧力強度／チャー−）′１に減少
させることができ、あるいは反対に所定のエラグチャー
ジに対して、よシ大きなコンノセクト化を得ることがで
きることを、より高品質のシートの関心の方向において
本発明者は見出した。

本発明者が有利であると見出したもう１つの実施態様は
、高水分におけるソフトカレンダリング操作を、中間乾
燥と共にあるいは中間乾燥なしに、二段階以上に分割す
ることである。例えば、４５〜５５％の水分範囲におけ
る軽いソフトカレンダリング段階（ここで密度が１０〜
２０％増大される）と、これに続くウェブｔ−２５〜３
５係の範囲に乾燥させる段階と、よシ重いソフトカレン
ダリング段階／工程（ここで密度を更に増大させる）で
ある。この実施態様においては、赤外線乾燥を用いて良
好な効果を得ることができるが、ウェブが乾燥する際に
圧力下に保持される乾燥技術、例えばドライヤーフェル
トとシリンダーとの組合わせ等を用いることが好ましい
。本発明者の新規ソフトカレンダリング工程と他の従来
技術のカレンダリング工程の組合わせを含む実施態様を
それに伴うデータと共に以下に示す。

〔実施例〕

第１の試験態様においては、工業的に製造された新聞用
紙ウェブｔ−パイロットグランド機械上のスーパーカレ
ンダリングにかけた。このウェブは初期水分含量９％を
有し、この紙ウェブは、表１に示されしかも第１図にプ
ロットされている（曲線Ａ）各槙ニップ圧力を有する二
ッグ間に、複数回通過させた。この紙ウェブの試料につ
いて、下記の各種特性を試験した。

以下４自 引続き、新聞用紙のウェブを工業用紙マシンからプレー
カースタックの位置において約３１％の水分で取出した
。ウェブがパイロットプラント機械上でさらに加工され
るために準備されるまでに水分は２５〜３０係の範囲に
低下していた。この湿潤紙ウェブを１次いで先の実施態
様と同様のソフトカレンダリング工程にかけた。ノ９ラ
メータおよび結果を下記の表２に示し、第１図（曲線Ｂ
）にプロットした。

以下余白 ４　　　　　　ｐ 次の試験実施態様においては、湿潤紙ウェブ金。

再び工業用紙マシンからグレーカースタック位置におい
て表２の試料と同一の水分含量で取出した〇この試料を
水分含量２２〜２３％においてソフトカレンダリング操
作にかけ約９〜１０％の水分に乾燥し１次いでさらにソ
フトカレンダリング操作にかけた。結果全下記表３に示
し第２図にプロットした。

以下余白 更に、別の試験実施態様を工業用紙マシンのブレーカ−
スタック位置からの新聞用紙のウェブを再び利用して、
実施例２及び３と同様にして行なった。この実施態様に
おいて、紙ウェブは２２〜２３％の水分含量において初
期ソフトカレンダリングにかけられ、約９〜１０％まで
乾燥され、次いで減少した水分レベルにおいて最終・・
−ドカレンダリングにかけられた。結果を下記表４に示
し第３図にプロットした。

以下余白 第１図を参照すると、曲線人はウェブが低水分含量、す
なわち約９憾における従来方法のオフマシンスーパーカ
レンダリングにかけられた際に如何にウェブの密度が増
大するかを示している。他方１曲線Ｂはウェブが本発明
の方法、すなわち。

よシ高い水分含量（２５〜３０％）におけるオンマシン
ソフトカレンダリングにかけられた際のウェブの増大す
る密度を示している。曲線Ａと曲線Ｂとを比較すると、
本発明を実施することにより同一の「累積−ツブ圧力」
を用いて、より高い密度のウェブを、よシ容易に得るこ
とができることが明らかである。

すなわち、前記の表１（曲ｍＡ）に戻って参照すると、
試料１１の密度は「標準的新聞」シートｔ−表わし、表
２における試料５〜９において達成されている、より高
い品質のグラビアシートの密度全表わすものではない。

第２図および表３は、プレーカースタックス−パーカレ
ンダリングおよび空気乾燥の工程に引続いてスーツ９−
カレンダリングと組合わされた本発明を実施することに
より、グラビア等級の優れた品質のシートを得ることが
できることを例示するものである。この方法において、
密度は約８０係増大した。

第３図および表４は、高水分におけるスーパーカレンダ
リング、空気乾燥および次いで数個の軽い二ツ７°を用
い九ハードカレンダリングの組合わせによシ、良好な品
質によるグラビアシートを得ることができることを例示
している。一般的にスーパーカレンダリングの、よシ高
い水分における使用は、シートの最終カレンダリングに
必要とされるニップ数／ニッグ圧力の大きさｔ実質的に
減少させる。カレンダリング特にハードカレンダリング
は損傷を与え、しかも、高価な操作であることがあるの
でこれは極めて有用でおる。

再び表３および表４ｔ−参照すると、試料に特別な線引
棒を用いてインク膜を塗布することによシ、よりｍい水
分におけるソフトカレンダリング後のスーパーカレンダ
リング対ハードカレンダリング（共に低水分）の結果を
比較すると、−・−ドカ、レンダリングは何等のまだら
染めの傾向を示さなかりたノットカレンダリングよシも
、よシ大きなまだら染め傾向をなお有した。このように
、従来技術の方法は、高密度の紙を製造し得るものであ
るが、まだら染め、すなわち「亜鉛メッキ」（ｇａｌｖ
ａｎｉｚｉｎｇ）がなおこれらの試みを悩ませるもので
あった。本発明は、明らかに、高品質印刷を不可能でな
いまでも極めて困難にしていたこのまだら染め効果を除
去した。加えて、密度分布はよシ均一であシ、表面はよ
シ「平坦」である。

ソフトカレンダリング用の装置はよく知られておシ、適
当な装置の具体例としては、米国特許第３．３６５，７
７４号及び第４，２５６，０３４号（Ｋｕｓｔｅｒａ）
及び第３，１２４，５０４号（Ｍａｈｏｎｅｙ等）各明
細書などを挙げることができる。上記具体例は、新聞用
紙等級の紙を取扱ったものであるが、よシ高い密度が滴
定できる印刷特性と共に必要とされる場合には、広範囲
のキャリパ−或いは厚み範囲を含むその他の等級の紙及
び板紙も同様に使用することができる〇 上記から明らかなとおシ１本発明の実施に際して、スー
パー／ソフトカレンダリング操作を用いて、密度におけ
る実質的な増大が達成される。ウェブはそれがかけられ
た前のカレンダリング操作ｔ−ｒ記憶し」、極めて重要
であるのは、スー・臂−／ソフトカレンダリング全体を
通してウェブががけられた全ニップ圧力であることが判
明した。また。

本発明の精神および範囲から離れることなく、上記特別
の実施態様にその他の変更および修正が行われ得ること
をも明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、表１及び表２の累積印加ニップ圧力対シート
密度の相関関係を示すグラフである。 第２図は５表３の累積印加ニップ圧力対シート密度の相
関関係を示すグラフである。 第３図は１表４の累積印加ニップ圧力対シート密度の相
関関係を示すグラフである。 以下全白 一工］＝＝ラユ 累積ニップ圧力　　　（ｐ旧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記工程を含んで成ることを特徴とする製紙方法； （１）繊維のパルプ紙料を調製する工程、 （２）該紙料から湿紙ウェブを形成する工程、（３）該
   湿紙ウェブから水分を除去して、その水分含量を約５５
   ％〜１５％に減少させる工程、（４）該ウェブのソフト
   カレンダリングを行なって約５５％〜１５％の該水分含
   量を維持しつつ実質的に紙密度を増大させ、及び引続き
   該ウェブを処理して更にその水分含量を減少させること
   により多色印刷に適した高品質紙を製造する工程。 ２、該ウェブを更に処理する該工程が、該湿紙を乾燥さ
   せる工程及び引続き更にウェブをカレンダリングする工
   程を含んで成る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、ウェブを更にカレンダリングする工程が、乾燥に引
   続き、紙ウェブをスーパーカレンダリングする工程を含
   む特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、紙ウェブを更にカレンダリングする工程が、紙ウェ
   ブをハードカレンダリングする工程を含む特許請求の範
   囲第２項記載の方法。 ５、紙ウェブを更にカレンダリングする工程が、約１５
   ％より低い水分において、ウェブをソフトカレンダリン
   グする工程を含む特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６、紙ウェブをソフトカレンダリングする工程が、約２
   ０％〜約４０％の水分にある間に、ウェブをソフトカレ
   ンダリングする工程を含む特許請求の範囲第２項記載の
   方法。 ７、ウェブ密度を該ソフトカレンダリングから約１０％
   〜約８０％増大する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８、繊維のパルプ紙料を湿紙ウェブに形成 し、そして該ウェブの水分含量を減少させる製紙方法に
   おいて、該ウェブが約４０％〜約２０％の水分含量を有
   する間に該ウェブをソフトカレンダリングして実質的に
   ウェブの密度を増大させる工程及び引続き該ウェブを乾
   燥させて仕上げ紙を得る工程を改良点とする、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。