KR20080024210A - 도공지의 제조방법 및 도공지 - Google Patents

Abstract

경량화, 및 미도공에 대응하면서, 생산성을 높이고, 또한 도공지에 필요한 품질을 구비하는 도공지를 제조한다.

원지 표면에 도공층을 형성하는 수단으로서, 도공방법이 다른 도공설비로, 원지 표층에, 적어도 2층의 도공층을 도피한다. 특히, 롤 코터(60)와 블레이드 코터(65A) 도공의 조합에 의해 도피한다.

도공지, 롤, 블레이드, 코터, 캘린더, 도공층, 초지, 평탄화

Description

도공지의 제조방법 및 도공지{PROCESS FOR PRODUCING COATED PAPER AND COATED PAPER}

본 발명은 도공지의 제조방법 및 제조설비에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 원지(原紙) 표면에 도공층을 형성하는 수단으로서, 도공방법이 다른 도공설비, 예를 들면 롤 코터(roll coater)와 블레이드 코터(blade coater)의 조합으로 이루어지는 도공설비로, 원지 표층에 적어도 2층의 도공층을 형성하는 것에 관하여, 매우 적합하게는 1300m/분 이상, 특히 1550m/분 이상의 고속으로, 온 머신(on-machine)에 의해 초지(抄紙)부터 최종 마무리까지 일관된 생산을 효율적으로, 고품질로 행할 수 있는 도공지의 제조방법과 도공지에 관한 것이다.

최근의 비주얼화의 추진, 멀티미디어화의 흐름에 대응하여, 출판·광고·선전 등의 매체로서 폭 넓게 이용되어 온 인쇄물에 대해서도, 비주얼화나 컬러화 등 고품위화의 요구가 급속히 증가하고 있다. 이와 같은 사용자의 요구의 변화에 수반하여, 종래의 비(非)도공의 인쇄용지로부터 인쇄용 도공지에의 전환이 증가하여, 인쇄용 도공지의 수요가 급속히 증가하고 있다.

더욱이, 인쇄공정에서는 작업성 개선이나 효율화로 이어지는 인쇄용지의 핸 들링성이나 인쇄기상에서의 주행 안정성에 대한 품질요청도 점점 엄격해져 오고 있다.

이 품질요청 속에서, 제지업계에서는 생력화(省力化)·제조비용 삭감을 목적으로 하여 초지기의 광폭화·고속화가 진행되고 있다.

도공지에의 품질요청과 생력화·제조비용 삭감 속에서, 경향은 원지의 저미평화(低米坪化)와 미도공화(微塗工化)에 있으며, 제조현장에 있어서는, 고속운전 가능한 특성을 살린채로, 보다 우수한 인쇄특성을 구비한 인쇄용 도공지의 제조기술에의 개혁이 강력히 요구되고 있다.

이들 품질요청에 대하여, 원지에, 안료와 접착제를 가지는 초벌칠 도피층(塗被層)과 덧칠 도피층을 가지는 오프셋 인쇄용 도피지(塗被紙)에 있어서, 원지에 내에 첨가하는 전료(塡料)로서 침(針)상 또는 기둥상의 경질 탄산칼슘을 원지의 중량을 기준으로 하여 3~20중량% 함유하고, 초벌칠 도피층에 젤 함유량이 75~90중량%이며, 평균 입자경이 40~70㎚인 스티렌·부타디엔계 공중합체 라텍스를 함유하고, 덧칠 도피층에 젤 함량이 40~70중량%이며, 평균 입자경이 40~80㎚인 스티렌·부타디엔계 공중합체 라텍스를 함유시키는 것(특허문헌 1), 혹은, 원지에 안료와 접착제를 가지는 도피액을 도피하는 도피지의 제조방법에 있어서, 원지 초지기의 프레스 파트에 슈 프레스(shoe press)를 이용하여 습지를 탈수, 건조한 원지 및/또는 상기 원지에 도피막을 도피한 초벌칠 도피지를 금속 롤과 탄성 롤로 구성되는 소프트 캘린더(calender)의 금속 롤 표면온도가 40~90℃, 선압(線壓;nip pressure)이 30~150㎏/㎝의 조건으로 처리한 후, 안료와 접착제를 가지는 도피액을 도포하는 것(특허 문헌 2) 등의 기술이 개시되어 있다.

그러나, 도공층 처방의 재검토나, 프레스 파트에서의 개선 등은 종래 기술의 연장선이며, 인쇄 질(質)의 개선이 도모된다고 해도, 제조현장에 있어서의 조업성(操業性) 및 생산성의 개선으로는 이어지지 않아, 발본적인 해결책은 되지 않는다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평11-279992호

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 평11-001891호

따라서, 본 발명의 주된 과제는 최근의 용지비용 삭감에 기인하는 제품 평량(坪量)이 64g/㎡미만의 경량화, 및 미도공화에 대응하면서, 생산성을 높이고, 또한 도공지에 필요한 품질을 구비하는 도공지를 제조하는 것에 있다.

다른 과제는 광택도가 55%이상, 보다 바람직하게는 60%이상의 광택도를 가지며 인쇄 질이 좋은 도공지를 얻는 것에 있다. 다른 과제는 환경문제에 대응하여 고지(古紙)가 10%이상의 고배합이어도, 높은 생산성을 가지고 제조할 수 있도록 하는 것에 있다. 또 다른 과제는 이하의 설명으로 명백해질 것이다.

상기 과제를 해결한 본 발명은 다음과 같다.

<청구항 1항 기재의 발명>

원지 표면에 도공층을 형성하는 수단으로서, 도공방법이 다른 도공설비로 원지 표층에 적어도 2층의 도공층을 도피하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.

<청구항 2항 기재의 발명>

롤 코터 도공과 블레이드 코터 도공의 조합에 의해 도피하는 청구항 1 또는 2 기재의 도공지의 제조방법.

<청구항 3항 기재의 발명>

최종적으로 도공층 표면을 금속 롤과 탄성 롤로 이루어지는 조합의 평탄화 설비로 평탄화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2 기재의 도공지의 제조방법.

<청구항 4항 기재의 발명>

온 머신 내에서 하기의 연속적인 공정이 순서대로 편입되고, 또한 초지속도 1300m/분 이상인 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.

각각 루프를 이루는 2개의 와이어간에 헤드박스로부터 지료(紙料)를 분출하여 지층(紙層)을 형성하는 트윈 와이어 포머(twin wire former)로 초지하는 공정;

건조지필(dry web)에 대하여 초벌칠 도공액을 사이즈 프레스에 의해 도포하는 공정;

프리 캘린더(pre-calender)에 의해 평탄화 처리하는 공정;

하기의 (1) 또는 (2)의 단독공정, 혹은 (1)의 공정 후에 (2)의 공정을 행하는 도공공정을 선택하는 도공공정,

(1)도피지에 접착제 및 안료를 주성분으로 하는 수성 도공액을 롤 도공하여, 이것을 건조하는 것을 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 대하여 행하는 롤 코터 도공공정,

(2)도피지에 접착제 및 안료를 주성분으로 하는 수성 도공액을 블레이드 도공하여, 이것을 건조하는 것을 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 대하여 행하는 블레이드 코터 도공공정;

적어도 2닙(nip)을 가지는 복수 단으로 구성된 금속 롤과 탄성 롤의 조합으로 이루어지는 열 소프트 캘린더로 평탄화 처리하는 공정.

<청구항 5항 기재의 발명>

원지 표면에, 롤 코터와 블레이드 코터의 조합으로 이루어지는 도공설비로 도공층이 도피되고, 그 도공층 표면을 금속 롤과 탄성 롤로 이루어지는 조합의 평탄화 설비로 평탄화 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 도공지.

도공설비는 사이즈 프레스, 캘린더 사이즈, 와이어 바, 에어 나이프 코터, 롤 코터(게이트 롤 코터 등, 롤을 이용하여 도액을 전사(轉寫)하는 도공방식), 블레이드 코터(빌 블레이드 코터 등, 블레이드에 의해 도액을 긁어내어 도공층을 형성하는 방법), 스프레이 등이 있으며, 유럽에서는 생산효율 우선으로 롤 코터를 사용하는 설비가 많이 가동하며, 국내에서는 품질 우선으로 블레이드 코터가 많이 가동하고 있다.

그러나, 본 발명이 제안하는 다른 도공설비의 조합으로 이루어지는 도공지의 제조방법 및 도공지는 다른 예가 없으며, 또한 최종적으로 도공층 표면을 금속 롤과 탄성 롤로 이루어지는 평탄화 설비로 평탄화 처리한 사례는 없다.

동종의 롤 코터나 블레이드 코터를 사용한 도공지의 제조는 왕성하게 행해져 오고 있지만, 다른 도공설비의 조합, 예를 들면 롤 코터와 블레이드 코터로 이루어지는 조합은 설비구조가 복잡해져, 보전면에서도 다용한 지식을 필요로 하기 때문에 채용되지 않았던 것이다.

동종의 블레이드 코터의 조합으로 이루어지는 도공지의 제조설비에서는, 설비 플로우가 장대해져 넓은 설치 스페이스가 필요해짐과 동시에, 품질요청인 저미평, 고지의 고배합품의 제조에 있어서는, 지력(紙力)의 저하의 문제로 고속 초지시, 예를 들면 1300m/분을 넘는 속도에서는, 블레이드 터치압의 영향으로 종이 손상(斷紙;paper breakage)이 다발하는 문제가 생긴다. 초지속도나 블레이드 터치압을 억제하는 방책은 있지만, 생산효율이 악화되고, 도공량 조정이 곤란해진다.

동종의 롤 코터의 조합은 설치 스페이스는 적지만, 롤로부터의 전사에 의한 도공 때문에, 도공면의 평활성이 블레이드 코터보다 떨어지므로, 고광택도의 요구나 고(高)인쇄 적성(敵性)을 만족할 수 없다.

롤 도공과 블레이드 도공의 개요 비교를 행하면, 편면(片面)당 도공량과의 상관으로 우열이 명확해진다. 즉, 8g/㎡이상에서는, 블레이드 도공에 의하면 피복성 및 평활성이 우수한 데 비해, 롤 도공에서는 원지의 요철에 따라 표면이 요철이 되기 쉬우므로 평활성이 떨어진다. 이에 비하여 6g/㎡이하에서는, 블레이드 도공에 의하면 원지의 오목부내에 도액이 들어가는 것만으로 원지의 볼록부가 노출되기 쉬워져 피복성이 떨어지는데 비해, 롤 도공의 경우에는 피복성이 우수한 것이다. 또한, 도공량과는 기본적으로 무관하고, 블레이드 도공의 경우에는 종이 손상의 비율이 높은(고속이 됨에 따라, 혹은 고지 배합량이 많아짐에 따라 그 경향이 현저해짐)데 비해, 롤 도공에서는 종이 손상의 비율은 낮다. 6g/㎡이하의 저도공량이어도, 안료로서 높은 피복성이나 광택이 얻어지는 고애스펙트비(high aspect ratio)의 클레이(clay), 예를 들면 디래미네이티드 클레이(delaminated clay)(박판상 결정구조 클레이)를 사용하면, 고속으로 도공할 시에 점도가 높아지기 때문에, 롤 도공 쪽이 적합하다. 롤 도공에서는, 도공량이 8g/㎡이상이 되면, 폭 방향의 프로파일(profile)을 제어하는 것이 어렵고, 또한, 이른바 오렌지 필 패턴(orange peel pattern)이 발생하여, 면감이나 잉크의 착육성(着肉性)이 떨어지게 되는데 비해, 블레이드 도공에서는 이러한 문제는 통상은 발생하지 않는다. 블레이드 도공에서는 예를 들면 도료 농도 65%이상의 고농도 도공이 가능하며, 롤 도공에서는 도료 농도가 56% 또는 그 이하로 할 필요가 있어, 종이 1㎏당의 건조 에너지 비용이 블레이드 도공 쪽이 적어진다.

이와 같이, 롤 코터 도공과 블레이드 코터 도공은 다른 경향을 나타낸다.

외국 및 일본도 포함하여, 도공지를 제조하는 경우, 초지기와 도공기를 별도로 한 오프 머신 코터(off-machine coater)와, 초지기에 도공기를 편입한 온 머신 코터(on-machine coater)가 알려져 있다. 오프 머신 코터의 경우에는, 초지단계에서 사이즈 프레스를 통과하는 것이 일반적이다. 프리 캘린더를 통과하는 것은 본 발명자가 알기로는 행해지고 있지 않다. 온 머신 코터의 경우에는, 사이즈 프레스를 통과하는 것은 극히 소수이다. 그 대신, 프리 캘린더를 통과하는 것이 행해지고 있다(양자를 구비하는 설비는 알 수 없다).

특히, 온 머신에 의한 도공설비에서는, 저평량의 도공 원지는 오토 스플라이서(auto splicer)에 의한 스플라이서시에 종이 손상이 큰 문제가 된다.

오토 스플라이서는 생산효율 향상을 목적으로, 코터를 정지시키지 않은 채, 종이 접합(paper splicing)을 행하는 설비로서, 종이 접합 부분은 원지와 원지간에 설치되는 접착 테이프 등 접착수단으로 이루어지는 구성에 의한 볼록부를 형성하기 때문에, 1000m/분 미만의 도공속도에서는 종이 손상은 생기기 어렵지만, 1000m/분을 넘는 속도, 특히 1300m/분을 넘는 속도에서는, 롤 감기의 회전 동조속도의 미묘한 차이, 종이 접합부와 닥터 블레이드 끝과의 접촉에 의해 종이 손상이 용이하게 발생해 버린다.

종이 손상을 개선하기 위해, 원지 자체의 인장강도를 향상시키는 방책이 취해지는데, 발명자의 지견으로는, 적어도 인장강도(MD)가 3.0kN/m이상이 필요하고, 인장강도가 낮은 고지를 고배합한 저미평의 원지에서는, 다량의 지력 증강제를 내첨(內添)시키는 등의 방책이 필요하므로, 대폭의 비용 증가를 피할 수 없다.

온 머신에 의한 도공에 있어서는, 오토 스플라이서는 불필요하며, 원지 자체의 강도도 낮게 설정할 수 있다. 그러나, 현 상황에 있어서, 운전속도(설계속도가 아님)로서는 고속인 것이어도 1200m/분 정도이다.

보다 고속인 1300m/분을 넘는 초지속도(운전속도)를 얻고자 하면, 2.6kN/m이상의 인장강도(MD)가 요구되며, 온 머신에 의한 도공에 있어서는, 특히 고지를 고배합한 경우에 있어서는, 오프 머신과 마찬가지로, 지력 증강제를 내첨시키는 등의 방책이 필요하므로 비용 증가를 피할 수 없다.

최근의 고지 펄프를 고배합한 원지는 버진 펄프를 주원료로 한 원지와 달리, 인장강도의 저하나 이물(협잡물) 혼입이 현저하여, 원지 평량이 30~45g/㎡ 정도로 1000m/분을 넘는 속도, 특히 1300m/분을 넘는 속도에서의 도공을 행하고자 하는 경우에 있어서는, 종이 손상의 문제는 항상 따른다.

블레이드 코터에 있어서의 종이 손상은 블레이드의 밀기 압력에 의해 생기기 쉽고, 특히 온 머신에서의 종이 손상은 초지기로부터 도공설비의 일련의 설비를 멈추기 때문에, 생산 손실, 생산효율의 저하가 막대하므로, 현 상황에서는 저미평의 도공지의 제조는 온 머신에 의한 도공이 일반적으로 행해지고 있다.

본 발명자들은 첫번째로 원지 표면에 도공층을 형성하는 수단으로서, 다른 도공설비의 조합, 바람직하게는, 롤 코터와 블레이드 코터의 조합으로 이루어지는 도공설비로 원지 표층에 적어도 2층의 도공층을 형성하는 것, 두번째로, 도공층 표면을 금속 롤과 탄성 롤로 이루어지는 조합의 평탄화 설비로 평탄화 처리를 행함으로써, 본 발명의 과제인 생산효율이 좋은 고속 초지기를 이용하여, 저미평·고지 고배합으로 인쇄 질이 좋은 도공지를 제공할 수 있는 기술을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

본 발명은 초지하여 건조시킨 지필(紙匹)에 대하여 전분 등의 초벌칠 도공액을 사이즈 프레스에 의해 도포하는 공정, 프리 캘린더에 의해 평탄화 처리하는 공정을 거쳐, 도공공정을 연속으로 행할 수 있다.

이 도공공정은 하기의 (1) 또는 (2)의 단독공정, 혹은 (1)의 공정 후에 (2)의 공정을 행하는 도공공정을 선택하는 도공공정이다.

(1)도피지에 접착제 및 안료를 주성분으로 하는 수성 도공액을 롤 도공하여, 이것을 건조하는 것을 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 대하여 행하는 롤 코터 도공공정.

(2)도피지에 접착제 및 안료를 주성분으로 하는 수성 도공액을 블레이드 도공하여, 이것을 건조하는 것을 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 대하여 행하는 블레이드 코터 도공공정.

그 후에, 적어도 2닙을 가지는 복수 단으로 구성된 금속 롤과 탄성 롤의 조합으로 이루어지는 열 소프트 캘린더로 평탄화 처리하는 것이다.

상기의 도공공정에서의 선택은 하나의 라인에 있어서, 원지 미평, 고지 배합의 유무 및 배합량, 도공량, 라인속도, 제품 미평, 요구되는 광택도, 평활성 등의 품질 등에 의해 행할 수 있다. 이것에 의해, 하나의 라인에 있어서, 경량 미도공지, 미도공지, A3 도공지, 필요에 따라 A2 도공지를 공통적으로 제조할 수 있다. 이들 구분은 당업계에 있어서 명확하지 않지만, 예를 들면 64.0g/㎡ 또는 60.2g/㎡이상의 A3 도공지에 대해서는 블레이드 코터를, 58.0g/㎡ 또는 54.2g/㎡의 미도공지에 대해서는 블레이드 코터 또는 롤 코터를, 51.2g/㎡이하의 경량 미도공지에 대해서는 롤 코터를 사용할 수 있다.

본 발명의 제1의 특징은 전분 등의 초벌칠 도공액을 사이즈 프레스에 의해 도포하는 공정, 그리고 프리 캘린더에 의해 평탄화 처리하는 공정을 온 머신 코터에 편입하고 있는 것이다.

사이즈 프레스에 의해 전분의 언더 공정을 행하면, 그 전분에 의해 종이의 강도(剛度), 지력을 높일 수 있으며, 원지의 저미평화나 고지의 고배합에 의해서도(특히 블레이드 도공의 경우에 있어서의) 종이 손상을 방지할 수 있어, 협잡물의 돌출을 억제하고, 또한, 나중의 도공액에 대한 평활화에도 기여한다.

이어서, 프리 캘린더에 의해 평탄화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 프리 캘린더는 평활화에도 기여하는 한편, 특히, 이어지는 도공 후의 폭 방향의 프로파일을 균일화하기 위해 기여한다. 즉, 전분 등의 초벌칠 도공액을 도포한 종이의 표면을 균일화하는 기능이 있다. 특히 목적으로 하는 종이 폭이 7000㎜이상인 경우에는, 도공 후의 폭 방향의 프로파일의 불균일의 커짐에 대하여, 프리 캘린더에 의해 평탄화 처리를 행함으로써 균일화를 도모할 수 있다. 특히, 이어서, 롤 코터로 8g/㎡이상의 도공을 행하고자 하는 경우에, 롤 코터에서의 폭 방향의 프로파일 제어는 어려운데 비해, 프리 캘린더를 채용함으로써, 폭 방향의 프로파일의 균일화를 도모할 수 있다. 또한, 표면이 폭 방향으로 균일화되기 위해, 블레이드 도공하는 경우에 있어서, 블레이드의 터치를 균일화하여 종이 손상을 방지하는 것에도 기여한다.

제2의 특징은 상술의 선택적인 도공공정 또는 설비를 구비하고 있는 것이다. 이 점에 대한 이점은 먼저 기술하였으므로 재설명은 하지 않는다.

제3의 특징은 적어도 2닙을 가지는 복수 단으로 구성된 금속 롤과 탄성 롤의 조합으로 이루어지는 열 소프트 캘린더로 평탄화 처리하는 공정 또는 설비를 가지는 것이다. 특히 6단, 보다 바람직하게는 8단(7닙), 10단의 멀티닙 캘린더가 최적이다.

저도공량화에 수반하여 평활성 및 광택도의 확보가 곤란해진다. 이에 대하여, 본 발명의 평탄화 처리하는 공정을 구비하면, 도공량이 7g/㎡이하, 특히 6g/㎡이하이며, 제품 미평 54.2g/㎡미만, 원지 미평이 45.0g/㎡이하인 경우 등에 있어서도 목적의 광택도 55%이상, 특히 60%이상의 도공지를 얻을 수 있다.

(열 소프트 캘린더)멀티닙 캘린더 자체를 설치하는 것은 공지이지만, 채용예는 그다지 많지는 않으며, 더구나 사이즈 프레스에 의해 도포하는 초벌칠 도공 및 프리 캘린더와의 조합은 오프 머신 코터 및 온 머신 코터의 어느 쪽에 대해서도 최초로 행하는 것이다. 본 발명에 의한 이들 조합은 높은 평활성 및 높은 광택도를 가져오는 관점에서, 51.2g/㎡이하의 경량 미도공지의 제조도 가능하게 하는 것이다.

롤 코터에 의한 도공을 행한 후, 블레이드 코터에 의한 도공을 행하는 것이 가능하다. 먼저 기술한 바와 같이, 롤 코터에 의한 경우에는, 저도공량으로도 도료의 피복성이 양호하다. 그리하여, 우선 롤 코터에 의한 도공을 행한 후, 블레이드 코터에 의한 도공을 행하면, 양호한 피복성을 나타내는 제1도공층상에, 평활성이 우수한 블레이드 코터에 의해 제2도공층을 도피하므로, 총 도공량으로서 6g/㎡이하의 저도공량(미도공)이어도, 혹은 편면당 7~9g/㎡ 정도의 도공량에 있어서 피복성, 평활성 및 광택도에 있어서 우수한 도공지를 얻을 수 있다.

또한, 제1도공층은 피복성을 확보할 수 있으면 되기 때문에, 고품질의 도공액을 사용할 필요는 없으며, 저비용으로 도공액의 도공을 행하고, 블레이드 코터에 있어서, 고품질의 도공층을 형성하는 것도 가능한 이점이 있다.

또한, 사이즈 프레스를 설치함으로써, 전분 등의 언더 도공을 가능하게 하는 한편, 필요하다면, 안료와 접착제를 사용하여 도공하는 것도 가능하다.

본 발명은 1300m/분 이상 또는 이것을 넘는 고속 초지로, 특히 운전속도가 1550m/분 이상, 1600m/분~1800m/분으로 저미평의 미도공지의 제조를 가능하게 한다. 운전속도가 1300m/분 이상이 되면, 1300m/분 이하, 현 상황에 있어서 고속이라고 여겨지는 1200m/분의 운전속도의 경우와, 요구되는 품질에 대한 기술적 과제의 양상이 일변한다. 더구나, 온 머신 코터의 경우에는, 해결이 곤란한 과제가 산적(山積)한다.

본 발명의 원지는 각각 루프를 이루는 2개의 와이어간에 헤드박스로부터 지료를 분출하여 지층을 형성하는, 예를 들면 갭 타입의 트윈 와이어 포머로 초지하는 공정, 와이어 파트에 있어서 석션(suction)(포밍(forming)) 롤 및/또는 블레이드에 의한 탈수수단으로 습지를 형성하는 공정을 거친 후, 사이즈 프레스에 제공된다. 갭 타입의 트윈 와이어 포머로 초지된 원지는 저미평에 있어서도 충분한 지력을 가지므로 바람직하다.

사이즈 프레스로 전분을 도포함으로써 지력의 한층 더한 향상을 도모할 수 있다.

또한, 프리 캘린더로 원지 표면의(특히 폭 방향의) 평탄성을 향상시킴으로써, 도공설비에 있어서 블레이드의 터치압이 높으면서 종이 손상에 이르지 않는 충분한 지력과 평탄성을 부여하는 것이 가능하다. 도공 후에 있어서, 탄성 롤과 금속 롤로 이루어지는 복수 단의 멀티닙 캘린더로 고속, 고온으로 평탄화 처리함으로써, 도공층 표면의 평탄성과 고광택을 얻는 것을 가능하게 하고 있다.

본 발명자는 기술 요청에 있는 저미평화와 환경오염이 적은 고지의 고배합에의 대응과, 고품질의 질이 좋은 인쇄 적성·광택성을 얻기 위해서는, 롤 코터의 전(前) 공정에 사이즈 프레스를 설치하고, 또한 프리 캘린더도 설치함으로써, 고지 유래의 협잡물에 의한 인쇄 질 불량이나 흠집의 해소와, 저미평에 있어서의 롤 코터 특유의 문제인 도공 프로파일 불균일에 의한 인쇄 불균일, 광택 불균일의 개선에 매우 유효한 수단이라는 것을 발견한 것이다.

또한, 사이즈 프레스에서의 도액 중에는, 필요에 따라 통상 사용되는 표면 사이즈제, 소포제, 방부제, 증점제 등이 적절하게 병용된다.

또한, 인쇄 적성에서 요구되는 강도, 이른바 종이의 탄력을 유지한 채, 도공지 표면의 평탄성, 광택을 얻기 위해서는, 고온에서 종이를 손상하지 않고 평탄화 처리할 필요가 있으며, 종래 일반적으로 채용되고 있는 복수의 스택(stack)에서의 평탄화 처리는 설치 스페이스를 필요로 할 뿐 아니라, 설비를 고온화하는 것이 곤란하여, 원지에의 평탄화 효율이 매우 좋지 않기 때문에, 실질적으로 종이 손상을 피하면서, 강도를 유지하며 평탄성, 광택을 얻기 위해서는 초지속도를 높이는 것이 불가능하여, 1200m/분 이하의 초조(抄造)속도로 제조할 수 밖에 없는 상황이다.

본 발명에 있어서의 보다 바람직한 양태에 있어서는, 본 발명에 있어서의 금속 롤과 탄성 롤의 조합으로 이루어지는 평탄화 설비, 예를 들면 멀티닙 캘린더와의 조합을 들 수 있다. 멀티닙 캘린더의 더욱 바람직한 양태로서는, 멀티닙 캘린더의 금속 롤에 대하여, 재킷 롤(jacket roll)이 적용된다. 멀티닙 캘린더는 복수 단의 금속 롤과 탄성 롤의 조합으로 이루어지며, 롤마다의 각 닙압(nip pressure)을 개개로 450kN/m 정도까지 높일 수 있는 것이며, 롤 수를 6~12단으로 함으로써, 종래의 수퍼 캘린더로는 대응할 수 없었던 초속(抄速) 1300m/분 이상, 나아가서는 1600m/분 이상의 고속 도공에 대해서도 충분히 평탄화 처리가 가능하다.

경우에 따라서는, 각 롤간을 1~2닙 남기고 개방하여, 매트패턴(mat pattern)의 도공지를 제조하는 것도 가능한데, 롤 수를 6~12단으로 평탄화 처리함으로써, 1300m/분 이상의 고속 초지에 있어서도, 백지 광택도가 55%이상, 특히 60%이상인 도공지를 얻을 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 저미평이며 고지 고배합의 원지여도, 고속 초지기에 의해 고정채(高精彩)이며 고품질의 도공지를 높은 생산효율로 생산을 가능하게 할 수 있다. 본 발명의 효과는 장기간에 걸쳐서 예의 검토한, 후에 나타내는 실시예 및 비교예에 의해 명백해진다.

본 발명에 의한 도공지의 제조방법에 의해, 초지속도가 1300m/분을 넘는 고속 초지를 행하는데 있어서, 매우 양호한 조업성을 확보할 수 있음과 동시에, 광택도, 평활성, 인쇄 적성 등이 우수한 고품질의 도공지를 제지원료로부터 제품에 이르는 일관된 초지장치(온라인 머신)로 제조할 수 있다.

본 발명은 예를 들면 원지에 원료 펄프로서 고지 펄프가 10%이상 배합되고, 원지 미평이 28~80g/㎡(특히 35~48g/㎡), 제품 미평이 30~103g/㎡(특히 38~64g/㎡), 편면 도공량이 2~23g/㎡(특히 4~9g/㎡)인 도공지, 혹은 미도공지를 초지속도 1300m/분 이상, 예를 들면 평균 초지속도로 1600m/분~1800m/분의 속도로 초지에서 롤 감기까지 연속적이면서 일관적으로 제조하는 것을 의도하고 있다. 또한, 롤 도공에서는, 편면 2~10g/㎡(특히 5~7g/㎡), 블레이드 도공에서는, 편면 6~15g/㎡(특히 7~9g/㎡)의 도공량으로 하는 것이 바람직하다. 통상은 양면 도공을 행하는 것이 바람직하며, 따라서 상기의 편면 도공량의 2배가 된다.

본 발명에 있어서는, 조업원의 생인화(省人化)도 이룰 수 있다. 되감기를 행하는 리릴러(re-reeler) 설비, 운전정지 및 종이 접합이 필요한 오프 캘린더에 있어서는, 일반적으로 4조(4명) 3교대, 계 16명의 조업원이 필요하지만, 본 발명에 의해 이 16명의 생인화가 가능해진다.

도 1은 초지기의 설비 구성예의 제1의 존(zone)을 나타내는 개요 설명도이다.

도 2는 초지기의 설비 구성예의 제2의 존을 나타내는 개요 설명도이다.

도 3은 초지기의 설비 구성예의 제3의 존을 나타내는 개요 설명도이다.

도 4는 초지기의 설비 구성예의 제4의 존을 나타내는 개요 설명도이다.

도 5는 초지기의 설비 구성예의 제4의 존에 있어서의 캘린더 파트의 변형예를 나타내는 개요 설명도이다.

도 6은 헤드박스의 지료의 분출을 나타내는 개요 설명도이다.

도 7은 가열 금속 롤을 나타내는 개요 설명도이다.

도 8은 전자 유도작용에 의한 내부 가열장치예를 나타내는 개요 설명도이다.

도 9는 클리닝 설비예를 나타내는 개요 설명도이다.

도 10은 블레이드 도공기의 예를 나타내는 개요 설명도이다.

<부호의 설명>

1: 제1와이어 2: 제2와이어

3: 헤드박스 5: 블레이드

10: 트윈 와이어 포머 21: 제1프레스

22: 제2프레스(22) 40: 사이즈 프레스

41: 에어 턴 바 50: 프리 캘린더

51: 금속 롤 52: 탄성 롤

60: 롤 코터 65A: 제1 블레이드 코터

65B: 제2 블레이드 코터 70: 온 머신 캘린더

M: 금속 롤 D: 탄성 롤

80: 릴 90: 애플리케이터

91: 블레이드

다음으로, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대하여 도면을 설명하면서, 더 상세히 본 발명을 설명한다.

도 1이 참조되는 바와 같이, 각각 루프를 이루는 2개의 와이어(제1와이어(1)와 제2와이어의) 사이에 헤드박스(3)로부터 지료(J)를 분출하여 지층을 형성하는 갭 타입의 트윈 와이어 포머(10)로 초지하는 초지기가 설치되어 있다. 지료(J)는 와이어 파트에 있어서, 석션(포밍) 롤(4A)과 대향하는 롤(4B) 사이에 와이어간에 토출되어 지층이 형성되고, 그 지층은 석션(포밍) 롤(4A), 블레이드(5), 석션 카우치 롤(suction couch roll)(6), 석션박스(7) 등을 통과하면서, 예를 들면 원료농도 20% 정도까지 탈수된다.

여기서, 탈수기구로서, 도시예에서는 롤 수단 및 블레이드 탈수수단의 병용형태를 나타내었는데, 바람직하게는 양쪽이지만. 한쪽만으로도 가능하다.

헤드박스(3)는 연직 또는 하류측에 경사진 상태로 상향 설치되고, 도 6에 확대로 나타내는 바와 같이, 지료 토출 방향선이 수평선을 이루면 토출각도(θ)가 50도~90도인 것이 바람직하다. 본 발명이 의도하는 고속 초지 하에서는, 텍스처, Z축 강도, 표리차. 섬유 배향각 등의 면에서, 섬유 중량의 영향이 작아지는 상향 헤드박스인 것이 바람직하다. 갭 타입의 트윈 와이어 포머에 있어서, 헤드박스가 수평 등이면, 고속 초지 하에서, 구하는 특성을 얻기 어렵다.

와이어 파트에서의 지층은 프레스 파트에 이행되어, 또 탈수가 행해진다. 실시의 형태에서의 프레스 파트는 제1프레스(21) 및 제2프레스(22)의 각각이 슈 프레스(21a,22a)를 가지며, 오픈 드로우(open draw)를 없애고 종이 손상을 방지하기 위해, 지층을 스트레이트로 닙하는 형태로서 존재한다. 또한, 더블 펠트(double felt)의 제1프레스(21)에 대하여, 제2프레스(22)에서는 보텀측에 벨트를 채용하여, 재습 방지를 탈수의 향상을 도모하는 구성으로 되어 있다. 평량이 60g/㎡이상으로 높아지고, 탈수량이 많아지는 경우에는, 더블 펠트가 바람직하다.

프레스 파트를 통과한 수분 50% 정도의 습지는 도 2도 참조되는 바와 같이, 싱글데크 방식의 프리 드라이어 파트에 이행하여, 건조가 도모된다. 도시한 프리 드라이어 파트는 노 오픈 드로우 형식의 싱글데크 드라이어로서, 상측이 가열 롤(31), 하측이 진공 롤(32)의 적정 개수의 롤 구성이다. 싱글데크 방식의 드라이어는 본 발명이 대상으로 하는 1300m/분 이상의 고속 초지에 있어서, 종이 손상이 적고, 부피를 떨어뜨리지 않고 고효율로 건조를 행할 수 있어, 품질·조업면에 있어서 우수하다. 더블데크 방식으로 건조하는 방식도 생각할 수 있는데, 고속 초지 에 있어서의 캔버스 마크, 고속 건조에 있어서의 종이 손상, 주름, 종이 접합 등의 조업성의 면에서 문제가 있다.

드라이어 초기에는 드로우 조정을 위해 군(群) 구분을 세밀하고 하고, 또한, 통지성 및 시트 주행성 향상을 위해 석션박스(33)를 설치하는 것이 바람직하다.

프리 드라이어 파트에서 건조된 지필은 도 3에 나타내는 바와 같이, 애프터 드라이어 파트와의 사이의 필름 트랜스퍼(방식)에 의한 사이즈 프레스(40)에 있어서, 전분 등의 사이즈제나, 필요에 따라 피그멘트 도공액 등 초벌칠 도공액이 도포된다. 사이즈 프레스(40)로서는, 도시한 로드 메탈린 사이즈 프레스 코터 외에, 게이트 롤 코터(40A) 등이어도 된다.

초벌칠 도공액으로서는, 상술과 같이 전분 외에, 산화전분, 에스테르화 전분, 효소변성 전분, 에테르화 전분 등의 전분 유도체, 대두단백, 효모단백, 셀룰로오스 유도체 등의 천연 접착제 등을 사용할 수 있으며, 한편, 필요에 따라, 피그멘트를 첨가해도 되며, 그 피그멘트로서는, 카올린, 클레이, 황산바륨, 경질 탄화칼슘, 중질 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 사틴화이트, 이산화티탄, 아황산칼슘, 황산아연, 플라스틱 피그멘트 등 통상의 도공지용 안료가 각각의 안료성질에 따라 배합된다. 또한 접착제로서, 스티렌·부타디엔 공중합체, 메틸메타크릴레이트·부타디엔 공중합체 등의 공역 디엔계 공중합체 라텍스, 아크릴 및/또는 메타크릴산 에스테르의 중합체 또는 공중합체 등의 아크릴계 중합체 라텍스, 에틸렌·초산비닐 공중합체 등의 초산비닐 공중합체 라텍스 등 알칼리 비감응성 혹은 알칼리 감응성의 합성수지 에멀젼 등의 합성수지 접착제 등 통상의 도공지용 접착제를 사용할 수 있다. 필요에 따라, 분산제, 유동 변성제, 소포제, 염료, 활제, 내수화제, 보수제 등의 각종 조제를 배합할 수 있다. 초벌칠제의 도포량으로서는, 0.01~4g/㎡, 특히 0.2~3g/㎡가 바람직하다.

상기 필름 트랜스퍼 방식의 도포수단으로서는, 게이트 롤 코터, 심 사이저(sim sizer), 블레이드 메탈링 사이즈 프레스 혹은 로드 메탈링 사이즈 프레스 등을 사용할 수 있다. 특히 바람직한 것은 로드 메탈링 사이즈 프레스이며, 이 로드 메탈링 사이즈 프레스 코터를 사용하는 경우에는, 조업상 스트리크 발생을 피하는데 있어서, 표면이 평활한 로드를 이용하는 것이 바람직하다. 그 로드의 직경을 15~50㎜로 함으로써, 보다 바람직한 조업성과 품질을 얻을 수 있다. 직경이 15㎜보다 작은 로드에서는, 필름의 형성능이 저하하여 면 상태가 떨어지는 경향에 있고, 50㎜보다 큰 로드에서는 효과가 변함이 없기 때문에, 특별히 크게 할 필요가 없다. 로드로서, 홈 부착 로드, 와이어선 감개 부착 로드 등도 사용할 수 있다.

초벌칠 도공액의 도포 후, 애프터 드라이어에 있어서 표면의 더러움이 생기지 않도록, 미리 에어 턴 바(41) 및 적외선을 사용한 보조 건조장치(42)를 설치하는 것이 바람직하다.

도시한 싱글데크의 애프터 드라이어 파트에서는, 사이즈제나 피그멘트 도공액의 건조가 행해진다.

그 후에, 코터 파트에서 접착제 및 안료(클레이 등)를 주성분으로 하는 수성 도공액을 도포한다. 이 경우, 1300m/분 이상의 초지속도가 조건 하에서, 더구나 종이 손상을 발생시키지 않도록, 또한 제2 블레이드 도공설비에서의 종이 손상도 발 생시키지 않도록 평탄한 도공층이 요구되기 때문에, 수성 도공액을 롤 도공으로 하는 것이 얻어지는 도공지의 품질의 관점에서 채용된다.

그렇다면, 수성 도공액의 롤 도공에 앞서, 보다 높은 평활성을 확보하기 위해, 사이즈제를 도포한 표면을 프리 캘린더(50)에 의해 평활화하는 것이 바람직하다. 실시의 형태의 프리 캘린더(50)는 상측이 금속 롤(51)이며 하측이 탄성 롤(52)이다.

프리 캘린더(50)에서의 조업 조건은 금속 롤을 열 롤로 하는 것이 바람직하며, 예를 들면 100~300℃, 특히 150~250℃로 하고, 선압을 50KN/m로 하는 것이 바람직하다. 양 롤을 금속 롤로 할 수도 있으며, 또한 폭 방향의 프로파일 제어를 위해 캘리퍼 컨트롤 롤을 사용할 수도 있다.

프리 캘린더(50)에 이어, 본 발명의 코터 파트에 있어서는, 도피지의 양면에 대한 제1의 롤 도공공정과, 도피지의 양면에 대한 제2의 블레이드 도공공정을 가지며, 선택적인 도공을 행한다.

즉, 제1의 롤 도공공정을 거치는 경우, 롤 코터(60)에 의해 도피지의 양면에 도공을 행하고, 에어 턴 바(61)를 통과한 후, 폭 방향에 온도제어 가능한 적외선을 사용한 보조 건조장치(62)(다른 것에 있어서도 동일한 기능을 가짐), 제1 가스식 에어 드라이어(63A), 적외선 보조 건조장치(67A), 제1 캔버스 드라이어(64)로 건조를 행한다. 그 후, 바이패스로(bypass pathway)(Y)를 통하여, 제2 캔버스 드라이어(68)로 건조를 행하여, 캘린더(70)로 유도한다.

제2의 블레이드 도공공정을 거치는 경우, 프리 캘린더(50)를 통과한 후, 바 이패스로(X)를 통과하여, 롤 코터(60)를 거치지 않고, 직접적으로 제1 블레이드 코터(65A)로 유도하여, 여기서 편면의 도공을 행한다. 도공 후에, 적외선 보조 건조장치(66A), 제1 가스식 에어 드라이어(63A), 적외선 보조 건조장치(67A), 제1 캔버스 드라이어(64)로 건조를 행한다.

그 후에, 바이패스로(Y)를 통과하지 않고, 제2 블레이드 코터(65B)로 유도하여, 여기서 다른 편면의 도공을 행한다. 도공 후에, 적외선 보조 건조장치(66B), 제2 가스식 에어 드라이어(63B), 적외선 보조 건조장치(67B), 제2 캔버스 드라이어(68)로 건조를 행하여, 캘린더(70)로 유도한다.

여기서, 바이패스로(Z)를 사용하여, 롤 코터(60)에 의해 도피지의 양면에 하층 도공을 행하고, 제1 블레이드 코터(65A) 및 제2 블레이드 코터(65B)를 사용하여, 상층 도공도 행할 수 있다.

상기의 적외선 보조 건조장치는 각각 주로 수분율 조정을 위해, 폭 방향으로 온도제어를 위해 사용할 수 있으며, 그 채용 여부는 적절히 선택할 수 있다.

제1 블레이드 코터(65A) 및 제2 블레이드 코터(65B)에서는, 고속 초지의 경우, 편면 7g/㎡이상의 도공량이 필요한 경우에는, 애플리케이터로서 고속 공액을 가능하게 하는 젯 파운틴 방식(jet fountain system)이 바람직하며, 긁어내기는 블레이드에 의한 것이다. 편면 7g/㎡미만의 도공량이 필요한 경우는 고속용으로 개량된 쇼트 드웰 블레이드(short dwell blade coater) 코터여도 된다.

블레이드 도공에 있어서, 롤 도공의 경우에 있어서의 흐름 방향 및 폭 방향의 도공 불균일을 해소하기 위해, 도 10에 나타내는 바와 같이, 젯 파운틴 방식의 도공을 채용하는 경우에 있어서의 애플리케이터(90)의 파운틴 각(α)은 30~90도, 보다 바람직하게는 40~60도이다. 파운틴 각(α)이 상기 범위 밖이면, 표면의 거칠어짐이나 도포 불균일을 발생한다. 블레이드 날 끝 부분은 30~50도의 베벨각(θ)을 가지는 것이 바람직하다. 블레이드의 두께는 0.45~0.60㎜가 바람직하다. 높은 경도를 부여하기 위해, 블레이드 날 끝 부분은 텅스텐 또는 산화 알루미나를 주성분으로 하는 용사 소재(thermal spraying material)로 구성하는, 예를 들면 블레이드의 날 끝 부분을 구성하는 모재에 텅스텐을 용사한 구성으로 하고, 1000~1700Hv의 비커스 경도를 가지고 있는 것이 도포성이 우수한 조건이다.

이 경우, 블레이드 교환 후에 있어서, 새로운 블레이드 터치시에 있어서의, 고초속에서의 블레이드 탐(burning) 방지를 위해, 물 샤워 냉각 등의 냉각수단을 설치하는 것이 바람직하다.

마지막으로 열 소프트 캘린더로 이루어지는 온 머신 캘린더(70)가 설치되어 있어, 캘린더 처리가 행해진다. 도시한 캘린더(70)는 옵티로드 타입의 수직배치 9닙의 1스택형의 멀티닙 캘린더로서, 7닙의 1스택형도 사용할 수 있으며, 또한 병시한 롤 자중의 영향을 적게한 야누스 타입의 경사배치로 할 수도 있다.

캘린더(70)는 최종적인 평활성 및 광택성을 좌우한다. 따라서, 이 관점 및 고속 초지의 관점에서 다양한 배려가 필요하다.

캘린더(70)의 단수는 적어도 2닙을 가지는 한, 한정은 되지 않지만, 복수 단으로 구성된 금속 롤(M)과 탄성 롤(D)의 조합으로 이루어지는 열 소프트 캘린더로 평탄화 처리하는 것이 바람직하다. 특히 멀티닙 캘린더, 보다 바람직하게는 6단, 8 단, 10단의 멀티닙 캘린더가 최적이다.

한편, 열 소프트 캘린더는 오일 등의 열 매체를 유통시켜서 가열하는 것이어도 되는데, 이것으로는 표면온도 180℃ 정도가 한계이다. 고속에서의 초지를 도모하기 위해서는, 도 7~도 9에 나타내는 바와 같이, 상기 금속 롤(M)은 그 폭 방향에 분할 온도제어 가능한 전자 유도작용에 의한 내부 가열장치가 장비되어, 금속 롤(M)의 표면온도가 230℃이상, 특히 230~500℃로 처리하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 셸(74) 내의 철심(72)의 주위에 유도 코일(71)이 권회되어, 재킷실(73)을 통과하는 열 매체를 가열하는 것이다.

금속 롤(M)의 온도를 250℃~380℃로, 특히 300℃를 넘고 380℃이하의 온도에서의 표면처리를 하여, 가능한 한, 낮은 닙압에서 종이가 전 층에 걸쳐서 손상되지 않도록 함으로써, 부피의 저하를 방지하여, 불투명도의 저하를 억제하는 것이 가능해지는 조업도 행할 수 있다. 요컨데, 이른바 극고온의 다리미를 단시간 동안 대는 형태이다.

금속 롤의 표면온도의 컨트롤로서는, 상술과 같이, 금속 롤 내부에 온수나 기름을 순환시키는 방법 외에, 비회전부로서의 내측에 설치한 철심의 주위에 유도 코일을 설치하고, 그 유도 코일에 교류전류를 흐르게 함으로써, 코일에 자속을 발생시켜 회전부로서의 외측 셸(외통)의 내측에 유도전류를 유기(誘起)시키고, 그 저항열에 의해 외측의 셸(외통) 자신을 자기 발열(유도 발열)시키는 "전자 유도작용에 의한 내부 가열장치"에 의한 것이, 본 발명의 고온처리를 위해 특히 뛰어나다. 또한, 이 전자 유도작용에 의한 내부 가열장치에 의하면, 유도 코일을 롤의 폭 방 향(롤 자체의 길이방향)으로 분할(예를 들면 3~6분할)하고, 셸에 설치한 온도센서에 의한 온도 신호에 기초하여, 대응하는 유도 코일에 흘려 보내는 교류전류량을 제어함으로써, 롤 폭 방향의 특히 표면의 온도제어가 고정밀도로 가능한 이점이 있다.

이 경우, 특히 셸 내부에 길이방향으로 연장되는 재킷로를 둘레 방향으로 간격을 두고 다수 10개~90개 정도 설치하고, 이들을 서로 연통시켜, 내부에 열 매체를 봉입해 두는 구조의 것이 셸의 자기 발열에 의한 열을 흡수하여, 열을 롤 표면 전체에 있어서 균일화할 수 있는 점이 보다 우수하다.

본 발명에 따라서, 고온에서 표면처리하면, 종이의 표층부 뿐 아니라, 내층부의 온도도 높아지고, 그 결과, 종이가 표층부 뿐 아니라, 전 층에 걸쳐서 손상되기 쉬워지기 때문에, 부피가 저하한다. 그렇게 되면, 훨씬 높은 고온처리로, 단시간의 통지를 도모하는 경우에는, 내층부에의 열 이동은 최대한 방지할 수 있어, 부피의 저하를 방지할 수 있는 것이다.

한편, 금속 롤의 표면온도의 고온화에 수반하여, 금속 롤의 셸에 두께방향의 응력이 발생하여, 롤 프로필이 무너지기 쉬워져, 종이 두께 프로필의 제어성이 저하한다. 또한, 전자 유도작용에 의한 내부 가열장치에 의존하는 경우에는, 금속 롤 표면온도의 시간당 온도 응답성이 양호하다고는 할 수 없으며, 또한 이것이 원인으로 폭 방향의 온도 응답성이 좋지 않으므로, 온도 제어성이 좋지 않은 것에 의한 양품률(yield) 저하의 원인이 된다. 그리하여, 금속 롤(M)의 근방에는, 롤 폭 방향에 분할 온도제어 가능한 전자 유도작용에 의한 외부 가열장치 및 롤 폭 방향에 냉 각온도 제어 가능한 클리닝 설비의 적어도 한 쪽이 장비되어 있는 것이 바람직하다.

이 예를 중심으로 도 8에 따라 설명하면, 금속 롤(M)은 셸(74), 유도 코일(71), 철심(72), 온도센서(75), 교류 전원(76), 및 재킷로(73)를 가진다. 이 금속 롤(M)에 대하여, 폭 방향에 분할 제어 가능한 외부전자 유도작용에 의한 외부 가열장치(77)를 금속 롤(M) 근방에 설치하여 각 단에 있어서, 기지(基紙)의 온도 닙역을 구성한다.

외부 가열장치(77)는 전자 유도가열에 원리를 응용한 것으로, 도시한 바와 같이, 워크 코일(77A)에 교류 전원(인버터)(77B)으로부터의 교류전류(예를 들면 3~20㎑의 고주파)를 흘려 보내어, 자계를 발생시켜서, 셸(74) 표면부에 와전류를 생성시켜, 자기 발열시키는 것이다. 워크 코일(77A)과 셸(74) 표면의 이간 거리는 2~20㎜, 특히 2~5㎜ 정도가 바람직하다. 또한, 단위 워크 코일은 금속 롤(M)의 축심에 대하여 교차하는 사선 배치로 하는 것이 가열용 프로필의 균일화를 위해 바람직하다. 롤 폭 방향의 존 제어 피치는 75~150㎜ 정도이며, 존당 정격 전력은 4~20㎾로 할 수 있다.

롤 폭 방향에 냉각온도 제어 가능한 클리닝 설비(78)의 예로서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 팬(78a)으로부터의 에어를 헤더(78b)로 보내고, 연통구멍이 형성된 조정판(78c)을 통과하여 온도조절실(78d)내에 송입하여, 이 온도조절실(78d)내에 설치한 코일(78e)을 온도조절수단(78f)에 의해 냉각함으로써 소구멍을 가지는 분산판(78g)을 통과하는 송풍 온도를 제어하는 것이다.

캘린더(70)에서의 닙압으로서는, 200KN/m~450KN/m, 특히 300KN/m~450KN/m이 바람직하다. 캘린더(70)로 평활 처리된 종이는 최종적으로 릴(80)로 롤 감기가 행해지고, 소구분용의 롤 감기를 완성하는 와인더(도시하지 않음)가 머신의 최종 부분에 설치된다.

도 4에 나타내는 멀티닙 캘린더를 대신하여, 도 5에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 1닙과 4스택으로 이루어지는 금속 롤(M)과 탄성 롤(D)로 이루어지는 소프트 캘린더(70A)여도 된다.

<실시예>

실시예 및 비교예에 의해 본 발명의 효과를 명백하게 한다.

본 발명의 와이어 파트 형식, 헤드박스의 배치각도, 석션의 형태, 도공형태, 열 소프트 캘린더 및 초지속도 등의 요인을 바꾸어, 종이의 품질 평가를 행하였다. 또한, 각 실시예는 각 요인의 모두에 대하여 개개의 라인을 신설한 것이 아니라, 테스트 플랜트에 의한 테스트 예가 주된 것이라는 것을 미리 알려 둔다.

종이의 품질 평가는 다음과 같다.

1. 협잡물: 협잡물 면적은 광학 현미경에 CCD 카메라를 접속하여 화상 해석 장치(LUZEX AP)를 통하여 1화소 8㎛의 배율로 A4판 1매의 시트를 측정하고, 10㎠당으로 평균하여 구하였다. 또한, 0.005㎟이하의 협잡물은 육안으로 시인할 수 없는 레벨로 문제가 되지 않기 때문에 제외하였다.

2. 텍스처 평가: 실시예에서 규정하는 텍스처 평가는 가부시키가이샤 도요세이키 세이사쿠쇼 제품, 시트 포메이션 테스터를 이용하여 투과광량의 변동을 시계 열 신호로서 간주하여 평가하였다. 이 측정기에서는, 불균일의 파장 약 0.16~80㎜의 범위에서 28점의 측정이 가능하지만, 실시예에서는, 4.0~80㎜의 범위의 14점에 대하여, 관능검사에서의 워터마크 텍스처(watermark texture)로, 큰 농담(濃淡)으로서 나타나는 텍스처와 밀접한 관계가 있는 것으로부터, 이 범위에서의 변동율의 합을 측정하였다. 불균일 지수가 6%미만인 경우에는, 텍스처는 매우 균일하며, 텍스처 불균일에 기인하는 도공지 표면의 광택 불균일도 일어나기 어렵고, 도공층의 형성도 균일해지며, 인쇄시의 인쇄 불균일, 인쇄 광택 불균일 등이 없어져, 인쇄 적성은 향상한다.

3. 종이 손상: 실기(實機)에 필적하는 테스트 플랜트를 이용하여, 초속 1500m/분, 건조온도 일정하게 3시간 테스트 조업을 행하여, 건조방법의 차이에 따른 종이 손상 회수를 평가한 것이다.

○: 종이 손상 0회, △: 1회, ×: 1회 이상이다.

4. 주름: 테스트 플랜트를 이용하여, 초속 1300m/분, 건조온도 일정하게 3시간 테스트 조업을 행하여, 건조방법의 차이에 따른 주름의 발생을 평가한 것이다. ○: 주름 발생 0회, △: 주름 발생 1회, ×: 주름 발생 1회 이상이다.

5. 비용적: JIS P 8118(1976)에 준거하여 측정.

6. 광택: JIS P 8142에 따라서, 각도 75도로 측정하였다.

7. 광택 불균일: A4 사이즈의 시험지를 조정하여, 여성 5명, 남성 5명이 육안으로 5단계 평가하였다. 평가 3 이상을 허용레벨로 하였다.

8. 인쇄 불균일: 사륙판 사이즈의 시험지를 조정하고, 로우랜드 오프셋 인쇄 기로 인쇄하여, 일정온도(constant temperature)에서 24시간 방치 후, 샘플의 블랙, 마젠타, 시안, 옐로우의 4색 겹침인쇄 베타 인쇄부에 대하여, 여성 5명, 남성 5명이 육안으로 5단계 평가하였다. 평가 3 이상을 허용레벨로 하였다.

9. 강도: JIS P 8115에 준거하여 측정하였다.

10. 황변화(캘린더 처리에 의함): 제품을 사륙판 사이즈로 조정하여, 표면을 여성 5명, 남성 5명이 육안으로 제품의 황색의 정도를 5단계 평가하였다. 평가 3 이상을 허용레벨로 하였다.

11. 생산성: 테스트 머신에 있어서의 각 실시예에서의 웨트 엔드(wet end)의 안정성, 프레스 파트에서의 탈수성, 드레이니지(drainage), 스트리크(streaks)의 발생상황 등을 조업자 5명이 관찰하고, 각각의 평가결과를 집약하여 5단계 평가하였다. 평가 3 이상을 허용레벨로 하였다.

12. 종합 평가: 품질항목 모두를 4단계로 종합 평가하였다. ◎: 생산효율·품질면 양호, ○: 생산효율·품질면 문제 없음, △: 일부 문제 있음, ×: 문제가 있음이다.

또한, 롤 코터의 롤 경도는 JIS K 6301 A 경도치이며, 블레이드의 경도는 Hv(하드 비커스) 경도이다. 롤 표면 조도(粗度)는 JIS P 0601에 준거한 중심선 평균 조도를 나타낸다.

원지 조건은 다음과 같다.

<종이 기재의 작성>

하기의 펄프, 내첨 약품배합에서 60g/㎡의 평량(완전 건조)의 원지를 초조하 여, 종이 기재를 작성하였다.

<펄프의 배합>

실시예 표에 따라 조정하였다. 본 발명에 있어서는, 고속 초지에 있어서의 협잡물의 영향으로 종이 손상이 다발하기 때문에, 제품에 있어서의 협잡물의 양을 협잡물 측정수단에 있어서의 측정량에 있어서, A4 사이즈 1매당에 있어서 0.010㎟/10㎠이하가 되도록 조정한 원료 펄프를 사용하고 있다.

종이 기재는 상기의 펄프 배합과 하기의 내첨 약품배합으로 조성되었다.

<내첨 약품의 배합>

·경질 탄산칼슘: 10중량부(평균 입경; 3.4μ, 칼사이트계)

·시판 알킬케텐다이머계 내첨 사이즈제(AKD): 0.03중량부

·시판 양이온화 전분: 0.2중량부

·시판 양이온계 폴리아크릴아미드 양품률 향상제: 0.03중량부

<사이즈 프레스>

전분 도액을 0.5g/㎡ 상기의 종이 기재상에 도포하여 건조하였다.

<도공지의 작성>

롤 코터와 블레이드 코터에서 하기의 배합의 도액을 상기의 사이즈 프레스 후의 종이 기재상에, 실시예에 따라 도포하여, 건조하였다.

<덧칠 도액 배합>

하기와 같다.

(안료)

·방추(紡錘)형 경질 탄산칼슘(오쿠타마고교 가부시키가이샤 제품 TP121, 3.4㎛): 30중량부

·시판 미립 카올린(아마존 88, 평균 입자경: 0.8㎛): 70중량부

(바인더 및 첨가제)

·시판 인산에스테르화 전분(니혼 쇼쿠힝 가코 가부시키가이샤 제품 MS4400) : 1중량부

·스티렌부타디엔라텍스(닛폰 고세이 고무 가부시키가이샤 제품 0617): 12중량부

·시판 폴리아크릴산계 분산제: 0.1중량부

·시판 스테아린산칼슘: 0.3중량부

·수산화나트륨: 0.15중량부

이상의 조건하, 및 표에 나타내는 조건에서, 각종의 요인을 탐색한 결과, 표 1~표 36에 나타내는 결과가 얻어졌다. 실시예 1~42는 롤 도공과 블레이드 도공의 병용의 예를, 실시예 43~실시예 56은 롤 도공만의 예를, 실시예 57~69는 블레이드 도공만의 예를 나타낸다.

「고찰」

본 발명에 따라서 실시예는 비교예에 비하여, 고속 초지이면서, 높은 품질의 종이를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (5)

1. 원지 표면에 도공층을 형성하는 수단으로서, 도공방법이 다른 도공설비로 원지 표층에 적어도 2층의 도공층을 도피(塗被)하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 롤 코터 도공과 블레이드 코터 도공의 조합에 의해 도피하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최종적으로 도공층 표면을 금속 롤과 탄성 롤로 이루어지는 조합의 평탄화 설비로 평탄화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.
4. 온 머신 내에서 하기의 연속적인 공정이 순서대로 편입되고, 또한 초지속도 1300m/분 이상인 것을 특징으로 하는 도공지의 제조방법.

   각각 루프를 이루는 2개의 와이어간에 헤드박스로부터 지료(紙料)를 분출하여 지층을 형성하는 트윈 와이어 포머로 초지하는 공정;

   건조지필(dry web)에 대하여 초벌칠 도공액을 사이즈 프레스에 의해 도포하는 공정;

   프리 캘린더에 의해 평탄화 처리하는 공정;

   하기의 (1) 또는 (2)의 단독공정, 혹은 (1)의 공정 후에 (2)의 공정을 행하는 도공공정을 선택하는 도공공정,

   (1)도피지에 접착제 및 안료를 주성분으로 하는 수성 도공액을 롤 도공하여, 이것을 건조하는 것을 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 대하여 행하는 롤 코터 도공공정,

   (2)도피지에 접착제 및 안료를 주성분으로 하는 수성 도공액을 블레이드 도공하여, 이것을 건조하는 것을 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 대하여 행하는 블레이드 코터 도공공정;

   적어도 2닙을 가지는 복수 단으로 구성된 금속 롤과 탄성 롤의 조합으로 이루어지는 열 소프트 캘린더로 평탄화 처리하는 공정.
5. 원지 표면에, 롤 코터와 블레이드 코터의 조합으로 이루어지는 도공설비로 도공층이 도피되고, 그 도공층 표면이 금속 롤과 탄성 롤로 이루어지는 조합의 평탄화 설비로 평탄화 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 도공지.

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