WO2007129654A1

WO2007129654A1 - 塗工紙の製造方法

Info

Publication number: WO2007129654A1
Application number: PCT/JP2007/059360
Authority: WO
Inventors: Akira Nomura
Original assignee: Daio Paper Corporation
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2007-11-15
Also published as: US20090151883A1; US8603298B2; CN101484638A; EP2020458A1; JP5300179B2; JP2007297750A; BRPI0711162A2; EP2020458A4; KR20090017559A; KR101391433B1

Description

明細書

塗工紙の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、塗工紙の製造方法に関する。

特に、本発明は、抄紙から塗工、平坦ィ匕処理までを一貫して効率的に塗工紙を生産できる、所謂オンマシンでの塗工紙の製造方法において、原紙の少なくとも片面に、塗工層を設ける手段として、塗工方式が異なる塗工設備を組合せ、選択可能に配置することにより、低塗工量の塗工紙から高塗工量の塗工紙、あるいは表裏で塗工量の異なる塗工紙など、多種多様な塗工紙を効率的に生産できる塗工紙の製造方法に関するものである。

さらに詳しくは、ロールコータ塗工設備が、原紙表面に塗工層を設けるための第 1 の塗工設備と原紙裏面に塗工層を設けるための第 2の塗工設備の間に設けられている、抄紙から塗工、平坦ィ匕処理までを一貫して効率的に塗工紙を生産できる塗工紙の製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近年のビジュアル化の推進、マルチメディア化の流れに対応して、出版 '広告'宣伝等の媒体として幅広く利用されてきた印刷物にっ、ても、ビジュアルィ匕ゃカラー化など高品位ィ匕のニーズが急速に増加している。このようなユーザーの要求の変化に伴って、従来の非塗工の印刷用紙から印刷用塗工紙への切り替えが増加し、印刷用塗工紙の需要が急速に増加して、る。

カロえて、印刷用塗工紙に対して、従来、表裏に印刷が施されることから、表裏の品質、たとえば光沢度、平滑度、白色度などに表裏差がない塗工紙が求められてきた力出版物ゃチラシにおいては、表面には見栄えのよいデザインを 4色印刷し、裏面には副次的なデザインを単色あるいは 2色程度に色数を減じてコストを低減するなど、表裏を使い分けるニーズも増加してきている。

さらに、印刷工程からは作業性改善や効率ィ匕につながる印刷用紙のハンドリング性や印刷機上での走行安定性にっ、ての品質要請もますます厳しくなつてきて、る。この品質要請の中で、製紙業界では省力化'製造コスト削減を目的として抄紙機の広幅化 ·高速化が進んで！/ヽる。

塗工紙への品質要請と省カイ匕'製造コスト削減の中で、原紙の低米坪化、微塗工と高塗工量の塗工紙の 2極分化と、表裏の品質差別ィヒの傾向にあり、製造現場においては、高速運転可能な特性を活かしたままで、前述のような多種多様な塗工紙の生産要望に対応できる塗工紙製造技術への改革が強く求められている。

特許文献 1は、下塗り塗工層を設けた支持体上に、少なくとも一層以上の上塗り塗工層を設けてなる多層塗工紙の製造方法において、該上塗り塗工層の一層以上がブレード塗工によって形成せしめられ、且つブレード塗工を実施する前の塗工層表面を硬質粗面化ロールで表面処理して塗工層表面を JIS B 0651に規定される表面粗さ (Rmax)で 8〜30 μ mとした多層塗工紙の製造方法である力本文献には、顔料と接着剤を主成分とする塗工液を原紙に塗工し、乾燥して仕上げる塗工紙の製造方法においては、塗工装置としてサイズプレスコータ、バーコータ、エアーナイフコータ、ロールコータ、ロッドブレードコータ、ドクターブレードコータ等が使用されており、これらの塗工装置は最終製品の品質設計や、その製品の使用目的や用途に応じて単独、あるいは同種のコータを複数台並べたり、異種のコータを適宜組合わせて使用され、 1度塗り、あるいは多層塗工に利用されている旨が記載されている。

しかしながら、単に塗工紙の製造に採用できる塗工設備を列挙したにすぎず、従来技術の延長線であり、各種塗工設備が採用されるとしても、そこに選択的な塗工設備の組合せ、配列、他の設備との連携に関わる記載、示唆はなぐ多種多様な塗工紙を、抄紙から塗工、平坦ィ匕処理までを一貫した抄紙機で生産する所謂オンマシンでの塗工紙の製造現場における操業性及び生産性の改善にはつながらず、抜本的な解決策にはならない。

そこで、前記の問題を解決する方法として、本出願人は、特許文献 2においてロールコータ塗工設備とブレードコータ塗工設備を組合わせて塗工紙を製造する方法を既に提案している。

特許文献 2により、ロールコータ塗工設備、ブレードコータ塗工設備を選択し多品種の塗工紙の製造を容易にすることを可能とした。ここで、ロールコータ塗工設備から平坦化設備に至る前の塗工紙水分率を所定範囲の水分率にする必要があるが、ロールコータ塗工設備の後工程に、原紙の表面に塗工層を形成するためのブレードコータ塗工設備と原紙の裏面に塗工層を形成するためのブレードコータ塗工設備を配置した場合には、ロールコータ塗工設備にて塗工層を形成してから平坦ィ匕設備に至るまでの搬送距離が長くなることにより、塗工紙の水分率を一定の範囲にすることが難しい場合があり、平坦化設備での平坦化処理における品質のバラツキ低減、更に、搬送ラインの汚れ、及び汚れに起因する断紙トラブルについて改善が求められた。

特許文献 1：特開平 05— 51898号公報

特許文献 2：特願 2005— 179111号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] したがって、本発明の主たる課題は、ロールコータ塗工設備とロールコータ塗工設備とは塗工方式が異なる 2基の別方式塗工設備を用いながら、平坦化処理前の水分率を安定的に所定範囲の水分率とし、平坦ィ匕処理における品質の安定性を向上させることである。さらに、ロールコータ塗工設備を用いて塗工層を形成した後の、搬送ラインが長くなることによる搬送ラインの汚れ、及び汚れや水分率が高い状態で用紙を搬送せざるを得ないことによる断紙トラブルを防止し、生産効率を向上させ、さらには原紙の少なくとも片面に、塗工層を設ける手段として、塗工方式が異なる塗工設備を組合せ、選択可能に配置することにより、断紙時における通紙作業性を改善することができる塗工紙の製造方法を提供するものである。

課題を解決するための手段

[0004] 上記課題を解決した本発明は、次記のとおりである。

<請求項 1項記載の発明 >

抄紙から塗工、平坦化処理、を一貫して行う塗工紙の製造方法において、塗工設備が、ロールコータ塗工設備とロールコータ塗工設備とは塗工方式が異なる第 1及び第 2の 2基の別方式塗工設備との組合せ力なり、

前記ロールコータ塗工設備を前記 2基の別方式塗工設備の間に設けて塗工紙を製造することを特徴とする塗工紙の製造方法。

[0005] <請求項 2項記載の発明 >

抄紙工程のプレスパートと前記別方式の第 1の塗工設備間に、ゲートロールコータ、ロッドメタリングサイズプレス設備あるいは 2ロールサイズプレスが設けられて!/、ることを特徴とする請求項 1記載の塗工紙の製造方法。

[0006] <請求項 3項記載の発明 >

前記ロールコータ設備により塗工された紙匹を、前記別方式の第 2の塗工設備をバィパスさせて前記平坦化設備に搬送することを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の塗工紙の製造方法。

[0007] <請求項 4項記載の発明 >

前記 2基の別方式塗工設備が、ブレードコータ塗工設備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。

[0008] (作用効果）

各請求項記載の発明について、具体的に説明する。

周知のように、塗工設備は、サイズプレス、カレンダーサイズ、ワイヤーバー、エアーナイフコータ、ロールコータ（ゲートロールコータ等、ロールを用いて塗料を転写する塗工方式）、ブレードコータ (ビルブレードコータ等、ブレードにより塗料を搔き落として塗工層を形成する方法）、スプレー等があり、欧州では生産効率優先でロールコータを使用する設備が多く稼動し、国内では品質優先でブレードコータが多く稼動している。

[0009] しかし、本発明が提案する、塗工層を形成する手段として、塗工方式が異なる塗工設備を複数併設し、かつ平坦化設備をも設けたオンマシン塗工設備は知らない。また、塗工紙の要求品質に応じて、ロールコータ塗工設備の過程及びロールコータ塗工設備とは塗工方式が異なる 2基の別方式塗工設備の過程を必要に応じ選択する塗工紙の製造方法は他に例がないと思われる。

[0010] ロールコータやブレードコータを使用した塗工紙の製造は盛んに行われてきている力塗工方式が異なる塗工設備の組合せ、たとえばロールコータとブレードコータからなる組合せは、設備構造が複雑になり、保全面でも多用な知識を必要とするため採用されなかったものと考えられる。

[0011] 以下に、好適な事例として、ロールコータとロールコータとは別方式の塗工設備としてのブレードコータとを組み合わせることによる塗工設備例にしたがって本発明の意味を明らかにする。

[0012] ブレードコータカなる塗工紙の製造設備では、高塗工量の塗工紙の生産は得意とするものの、微塗工紙の生産では均一な塗工層が得られ難い。ブレード塗工では、原紙上に塗工された塗工液をブレードで搔き落とす方式であるため、塗工液が微量である場合は、ブレードにより塗料が搔き落とされ原紙が露呈する現象が生じるためと考えられる。

[0013] 他方で、ロールコータカなる塗工紙の製造設備では、原紙表面に塗工層を転写する方式のため、原紙表面を塗工層が被覆することになり、薄い塗工層であっても原紙表面を被覆することが可能になり、微塗工紙の生産は得意とする。しかし、片面塗ェ量が 10g/m²を超える高塗工量の塗工紙を製造する場合には、ロール表面から原紙表面に転写する塗工層が厚くなり、高速回転における塗工液の流動性や用紙へ転写する差異のロール面への塗料の取られから、高塗工量を塗工することが難しぐまた、均一な塗工面が得られ難ぐユーザーの要求品質を満足できる品質が得られない問題を有する。

[0014] したがって、本発明は、近年特に求められている多種多様な塗工紙の生産にマルチに対応可能な塗工方法を提供するものである。

[0015] ロール塗工とブレード塗工との概要比較を行うと、片面当たりの塗工量との相関で優劣が明確になる。すなわち、 8g/m²以上では、ブレード塗工によると被覆性及び平滑性に優れるのに対し、ロール塗工では原紙表面の凹凸に応じて塗工層表面が凹凸になりがちであり平滑性に劣る。これに対し 6gZm²以下では、ブレード塗工によると原紙の凹部内に塗料が乗るだけで原紙の凸部が露出がちのものとなり被覆性が劣るのに対し、ロール塗工の場合には被覆性に優れるものである。

[0016] 6gZm²以下の低塗工量であっても、顔料として高い被覆性ゃグロスが得られる高アスペクト比のクレー、たとえばデラミネ一テッドクレー（薄板状結晶構造クレー）を使用すると、高速で塗工する際に粘度が高くなるために、ブレード塗工の方が適している。

[0017] ロール塗工では、塗工量が 8gZm²以上となると、幅方向のプロファイルを制御すること力 S難しく、また、いわゆるオレンジピールパターンが発生し、面感ゃインクの着肉性が劣るようになるのに対して、ブレード塗工では力かる問題は通常発生しない。

[0018] ブレード塗工ではたとえば塗料濃度 65%以上の高濃度塗工が可能であり、ロール塗工では塗料濃度が 56%またはそれ以下とする必要があり、紙 lkg当たりの乾燥ェネルギーコストがブレード塗工の方が少なくなる。

このように、ロールコータ塗工とブレードコータ塗工とは塗工方式が異なる特性を有する。

[0019] 外国及びわが国も含め、塗工紙を製造する場合、抄紙機と塗工機とを別々にしたオフマシンコータと、抄紙機に塗工機を^ aみ込んだオンマシンコータとが知られてヽる。

オフマシンコータの場合には、抄紙段階でサイズプレスを通すことが一般的である。

[0020] 特に、オフマシンによる塗工設備では、低坪量の塗工原紙は、オートスプライサーによるスプライサー時に断紙が大きな問題となる。オートスプライサーは、生産効率向上を目的に、コータを停止させないまま、紙継ぎを行う設備であり、紙継ぎ部分は、原紙と原紙間に設けられる接着テープ等接着手段からなる構成による凸部を形成するため、 1000m/分未満の塗工速度で断紙は生じにくいものの、 1000m/分を超える速度、特に 1300mZ分を超える速度では、卷取りの回転同調速度の微妙なズレ、紙繋ぎ部とドクター刃先との接触により断紙が容易に発生してしまう。

[0021] 断紙を改善するため、原紙自体の引張り強度を向上させる方策が採られるが、本発明者の知見では、少なくとも引張り強度 (MD)が 3. OkNZm以上必要であり、引張り強度が低、古紙を高配合した低米坪の原紙では、多量の紙力増強剤を内添させる等の方策が必要であり、大幅なコストアップを避けられな!/、。

[0022] オンマシンによる塗工においては、オートスプライサーは不要であり、原紙自体の強度も低く設定できる。

[0023] しかし、現状において、運転速度 (設計速度ではない。 )としては高速のものでも 12 OOmZ分程度である。より高速の 1300mZ分を超える抄紙速度 (運転速度）を得ようとすると、 2. 6kNZm以上の引張り強度（MD)が求められ、オンマシンによる塗工においては、特に古紙を高配合した場合においては、オフマシンと同様に、紙力増強剤を内添させる等の方策が必要でありコストアップを避けられない。

[0024] 近年の、古紙パルプを高配合した原紙は、バージンパルプを主原料とした原紙と異なり、引張り強度の低下や異物 (夾雑物)混入が顕著であり、原紙坪量が 30〜45gZ m²程度で lOOOmZ分を超える速度、特に 1300mZ分を超える速度での塗工を行おうとする場合においては、断紙の問題は常につきまとつている。

[0025] ブレードコータにおいての断紙は、ブレードの押し付け圧により生じやすぐ特にォンマシンでの断紙は、抄紙機力も塗工設備の一連の設備を止めるため、生産ロス、生産効率の低下が甚大であるため、現状では低米坪の塗工紙の製造はオフマシンによる塗工が一般的に行われて、る。

[0026] 本出願人は、ユーザーからの要求品質に迅速に対応可能であり、多種多様な塗工紙を一連の設備にて生産可能な塗工方法について鋭意研究を重ね、塗工層を形成する手段として、塗工方式の異なる塗工設備を複数併設し、前記塗工紙の要求品質に応じて、ロールコータ塗工設備とロールコータ塗工設備とは塗工方式が異なる 2基の別方式塗工設備との組合せにて塗工紙を製造する方法を見出したものである。

[0027] 最も好適には、ロールコータ塗工設備と別方式塗工設備としてブレードコータ塗工設備を有し、前記ロールコータ塗工設備が、原紙の片面へのブレードコータ塗工設備と他面へのブレードコータ塗工設備との間に設けられ、塗工紙の要求品質に応じて、前記塗工設備の内、ロールコータ塗工設備、及び Zまたは、ブレードコータ塗工設備を用いて塗工紙を製造できるようにしたものである。

[0028] また、塗工層表面を、平坦化設備、特に金属ロールと弾性ロールカゝらなる組合せの平坦化設備にて平坦化処理を行うことで、高ヽ生産効率で低米坪'古紙高配合で印刷見映えのよい塗工紙を提供できる技術を見出し、本発明を完成するに至ったものである。

[0029] 本発明は、抄紙し、乾燥させた紙匹に対して、必要により澱粉などの下塗り塗工液をサイズプレスにより塗布する工程、あるいはプレカレンダーなどの塗工前工程設備により平坦ィ匕処理する工程を経て、塗工工程を連続で行うことができる。 [0030] 本発明の塗工工程は、次記のようにして行われる。

ロールコータ塗工設備とロールコータ塗工設備とは塗工方式が異なる 2基の別方式塗工設備との組合せ力なり、前記ロールコータ塗工設備を前記 2基の別方式塗工設備の間に設けた塗工方法を有するものである。

その後に、平坦化処理する、たとえば、少なくとも 2-ップを有する複数段に構成された金属ロールと弾性ロールの組合せ力なる熱ソフトカレンダ一にて平坦ィ匕処理するものである。

前記のいずれの塗工過程を使用するかは、一つのラインにおいて、原紙米坪、古紙配合の有無及び配合量、塗工量、ライン速度、製品米坪、要求される光沢度、平滑性などの品質などを考慮することよって行うことができる。

[0031] これによつて、一つのラインにおいて、軽量微塗工紙、微塗工紙、 A3塗工紙、必要により A2塗工紙や表裏の品質が異なる塗工紙を共通的に製造できる。

これらの区分は、当業界において明確ではないが、たとえば 64. OgZm²または 60 . 2gZm²以上の A3塗工紙についてはブレードコータを、 58. OgZm²または 54. 2g Zm²の微塗工紙についてはブレードコータまたはロールコータを、 51. 2gZm²以下の軽量微塗工紙についてはロールコータを使用することができる。

[0032] 具体例として、原紙に原料パルプとして古紙パルプが 10%以上配合され、原紙米坪力 28〜80gZm² (特には 35〜48gZm²)、製品米坪が 30〜103gZm² (特には 3 8〜64gZm²)、片面塗工量が 2〜23gZm² (特には 4〜9gZm²)の塗工紙、あるいは微塗工紙を、抄紙速度 1300mZ分以上、たとえば平均抄紙速度で 1600mZ分〜1800mZ分の高速で抄紙カも卷取りまで連続的かつ一貫で製造することができる。

[0033] 本発明にお、て、澱粉などの下塗り塗工液を、ゲートロールコータ、ロッドメタリングサイズプレス設備あるいは 2ロールサイズプレスにより塗布する塗工前工程をオンマシンコータに組み込むことができる。また、プレカレンダ一により平坦ィ匕処理する工程をオンマシンコータに組み込むことができる。

[0034] サイズプレスにより澱粉などの下塗り剤塗工を行うことで、紙の剛度、紙力を高めることができ、原紙の低米坪化や古紙の高配合によっても（特にブレード塗工の場合における）断紙を防止でき、夾雑物の突出を被覆により抑え、また、後の塗工液に対する平滑化にも寄与する。

[0035] 続いて、プレカレンダ一により平坦ィ匕処理を行うのが望ましい。プレカレンダ一は平滑ィ匕にも寄与するほか、特には、続く塗工後の幅方向のプロファイルを均一化するために寄与する。すなわち、澱粉などの下塗り塗工液を塗布した紙の表面を、均一化する機能がある。特に目的とする紙幅が 7000mm以上の場合には、塗工後の幅方向プロファイルの崩れが大きくなるのに対し、プレカレンダ一により平坦ィ匕処理を行うことで均一化を図ることができる。特に、続いて、ロールコータにて 8g/m²以上の塗ェを行おうとする場合に、ロールコータでの幅方向のプロファイル制御は難しいのに対し、プレカレンダーを採用することで、幅方向のプロファイルの均一化を図ることができる。また、表面が幅方向に均一化されるために、ブレード塗工する場合において、ブレードのタツチを均一化し断紙を防止することにも寄与する。

[0036] 平坦ィ匕設備としては、少なくとも 2-ップを有する複数段に構成された金属ロールと弾性ロールの組合せ力なる熱ソフトカレンダ一にて平坦ィ匕処理するのが望ましい。特に 6段、より望ましくは 8段（7-ップ）、 10段のマルチ-ップカレンダーが最適である。

[0037] 一般に、低塗工量ィ匕に伴って平滑性及び光沢度の確保が困難になる。これに対し、上記の平坦化処理する工程を備えると、塗工量が 7gZm²以下、特に 6gZm²以下であり、製品米坪 54. 2gZm²未満、原紙米坪が 45. OgZm²以下である場合などにおいても目的の光沢度 55%以上、特に 60%以上の塗工紙を得ることができる。

[0038] マルチ-ップカレンダー（熱ソフトカレンダー）自体を設けることは公知であるものの、採用例はさほど多くはなぐましてサイズプレスにより塗布する下塗り塗工及びプレカレンダーとの組合せは、オフマシンコータ及びオンマシンコータのいずれにも対して嚆矢とするものである。

[0039] 本発明によるこれらの組合せは、高ヽ平滑性及び高!、光沢度をもたらす観点から、 51. 2g/m²以下の軽量微塗工紙の製造から、塗工量が 10g/m²を超える高塗工量の塗工紙も製造可能とするものである。

[0040] 本発明の最も好適な製造方法は、表裏面に塗工層を設けるブレードコータによる塗工設備の間にロールコータによる塗工設備を設ける形態による方法である。

[0041] オンマシンにおける塗工紙の製造においては、用紙の水分率調整は極めて重要なコントロール指標であり、水分率の変動は、断紙や白色度、光沢度、嵩など殆どの紙質に影響を及ぼす。

[0042] 塗工紙設備における断紙は、ブレードコータ塗工設備での塗工紙の水分率力ブレードコータ塗工設備入口で 4. 5%程度、ブレードコータ塗工設備出口で 11%程度であるに比べ、ロールコータ塗工設備における塗工紙の水分率力ロールコータ塗ェ設備入口で 4. 5%程度、ロールコータ塗工設備出口では水分率が 18%程度と、ロールコータ塗工設備の水分率がブレードコータ塗工設備より極めて高くなることから、主にロールコータ塗工設備以降で発生する。

[0043] 本発明が目的とする、マルチな（多品種の）塗工紙の製造方法にお!、て、本出願人は、当初、ロールコータ塗工設備の後工程として、片面用及び他面用の 2つのブレードコータ塗工設備を設けて、低塗工と高塗工とを必要に応じ選択的に行い、多品種の塗工紙の製造を可能にする方法を見出し、既に出願を終えている。（以下これを「比較例」という。）。

[0044] しかし、力かる比較例における塗工紙の製造方法では、ロールコータにて塗工層を形成する場合には、 2つの、すなわち第 1ブレードコータ塗工設備及び第 2ブレードコータ塗工設備を経由する設備配列であるので、ロールコータ塗工設備カゝら平坦ィ匕設備へ持ち込むまでの紙の搬送長さ (すなわち時間）が長いために、搬送過程での水分率の低下やバラツキを生じる場合があり、安定的に平坦ィ匕処理に必要な約 8%程度の水分率とすることが難し力つた。

[0045] さりとて、平坦ィ匕設備に入る時点での紙の水分率を所定範囲の水分率にするためには、第 1ブレードコータ塗工設備、第 2ブレードコータ塗工設備 (乾燥ゾーンも含む )を経由する過程での水分率低下を見越して、水分率が高い状態で用紙を搬送する必要が生じる。このため、搬送ラインの汚れ、これによる断紙など搬送トラブルの発生という、改良すべき問題が生じる。

[0046] なお、マルチな塗工紙の製造方法にぉ、て、表裏面に塗工層を設ける 2つのブレードコータ塗工設備の後工程にロールコータ塗工設備を設ける手段も考えられるが、ロールコータ塗工設備後にも乾燥設備を新たに設ける必要があり設備費用が高額になるとともに、設備が長大になり過大な設備スペースが必要になる問題を有する。

[0047] これに対して、本発明においては、ロールコータ塗工設備を前記 2基の別方式塗工設備の間に設けるものである。したがって、ロールコータ塗工設備にて塗工層を形成したのち、 1つの、すなわち第 2ブレードコータ塗工設備のみを経由する設備配列であるので、平坦化設備へ持ち込むまでの紙の搬送長さ（すなわち時間）は短くなり、平坦化処理前の水分率を安定的に所定範囲の水分率とし、平坦化処理における品質の安定性を向上させることができる。

[0048] また、ロールコータ塗工設備を用いて塗工層を形成した後の搬送ラインを短くしたため、ロールコータ塗工後に水分率が高い状態で用紙を長く搬送させる必要が無ぐ搬送ラインの汚れや断紙を防止し、生産効率を大幅に向上することができる。

発明の効果

[0049] 本発明によれば、ロールコータ塗工設備とロールコータ塗工設備とは塗工方式が異なる 2基の別方式塗工設備を用いながら、平坦化処理前の水分率を安定的に所定範囲の水分率とし、平坦ィ匕処理における品質の安定性を向上させることができる。さらに、ロールコータ塗工設備を用いて塗工層を形成した後の、搬送ラインが長くなることによる搬送ラインの汚れ、及び汚れや水分率が高い状態で用紙を搬送せざるを得ないことによる断紙トラブルを防止し、生産効率を向上させ、さらには原紙の少なくとも片面に、塗工層を設ける手段として、塗工方式が異なる塗工設備を組合せ、選択可能に配置することにより、断紙時における通紙作業性を改善することができる。図面の簡単な説明

[0050] [図 1]抄紙機の設備構成例の第 1のゾーンを示す概要説明図である。

[図 2]抄紙機の設備構成例の第 2のゾーンを示す概要説明図である。

[図 3]抄紙機の設備構成例の第 3のゾーンを示す概要説明図である。

圆 4]抄紙機の設備構成例の第 4のゾーンを示す概要説明図である。

[図 5]抄紙機の設備構成例の第 5のゾーンを示す概要説明図である。

[図 6]抄紙機の設備構成例の第 5のゾーンにおける変形例を示す概要説明図である [図 7]加熱金属ロールを示す概要説明図である。

[図 8]電磁誘導作用による内部加熱装置例を示す概要説明図である。

[図 9]クーリング設備例を示す概要説明図である。

[図 10]ヘッドボックス部の拡大概要説明図である。

符号の説明

[0051] 1…第 1ワイヤー、 2…第 2ワイヤー、 3…ヘッドボックス、 5…ブレード、 10…ツインヮィヤーフォーマ、 21…第 1プレス、 22· ··第 2プレス、 40· ··サイズプレス、 41…エアーターンバー、 50· ··プレカレンダー、 51· ··金属ローノレ、 52· ··弹'性ローノレ、

60…第 1ブレード塗工設備、 70· ··ロールコータ塗工設備、 80…第 2ブレード塗工設備、 90…オンマシンカレンダー、 M…金属ロール、 D…弾性ロール、 100· "リール。発明を実施するための最良の形態

[0052] 以下本発明を、実施形態を参照しながらさらに詳説する。

本発明は、たとえば原紙米坪が 28〜80g/m² (特には 39〜48g/m²)、製品米坪力 0〜： L0⁵g/m² (特には⁵⁴〜 6⁴g/m²)の塗工紙あるいは微塗工紙を、運転速度として 1300mZ分以上またはこれを超える高速抄紙で、特には運転速度が 1550 mZ分以上、 1600mZ分〜 1800mZ分の高速で抄紙カも卷取りまで連続的かつ一貫で製造することを意図して、る。

[0053] まず、本発明の実施の形態の全体的な概要を図 1〜図 5によって説明する。

<抄紙機及び塗工前工程設備 >

それぞれループをなす 2つのワイヤー（第 1ワイヤー 1と第 2ワイヤー 2との）間にへッドボックス 3から紙料 Jを噴出して紙層を形成するギャップタイプのツインワイヤーフォ一マ 10で抄紙する抄紙機が設置されている。紙料 Jは、ワイヤーパートにおいて、サクシヨン（フォーミング）ロール 4Aと対向するロール 4Bとの間にワイヤー間に吐出されて紙層が形成され、その紙層はサクシヨン（フォーミング）ロール 4A、ブレード 5、サクシヨンクーチロール 6、サクシヨンボックス 7などを通りながら、たとえば水分 80%程度まで脱水される。

[0054] ここで、脱水機構として、図示例ではロール手段及びブレード脱水手段の併用形態を示した力好ましくは両方である力一方のみでも可能である。 [0055] ヘッドボックス 3は、鉛直または下流側に傾斜した状態で上向き設置され、図 10に拡大で示すように、紙料吐出方向線が水平線となすと吐出角度 Θ力 50度〜 90度であるのが望ましい。本発明が意図する高速抄紙の下では、地合、 Z軸強度、表裏差、繊維配向角などの点から、繊維重量の影響が小さくなる上向きヘッドボックスであることが望ましい。ギャップタイプのツインワイヤーフォーマにおいて、ヘッドボックスが水平などであると、高速抄紙の下で、求める特性が得難い。

[0056] ワイヤーパートでの紙層は、プレスパートに移行され、さらに脱水が行われる。実施の形態でのプレスパートは、第 1プレス 21及び第 2プレス 22のそれぞれがシユープレス 21a、 22aを有し、オープンドローを無くし断紙を防止するために、紙層をストレートで-ップする形態としてある。また、ダブルフェルトの第 1プレス 21に対し、第 2プレス 22ではボトム側にベルトを採用し、再湿防止を脱水の向上を図る構成となっている。坪量が 60gZm²以上と高くなり、脱水量が多くなる場合には、ダブルフェルトが望ましい。

[0057] プレスパートにて脱水処理し水分を 50%程度とした湿紙を、シングルデッキ方式のプレドライヤーパートに移行し、乾燥が図られる。図示のプレドライヤーパートは、ノーオープンドロー形式のシングルデッキドライヤーで、上側が加熱ロール 31、下側が真空ロール 32の適宜本数のロール構成である。シングルデッキ方式のドライヤーは、本発明が対象とする 1300mZ分以上の高速抄紙において、断紙が少なぐ嵩を落とすことなく高効率に乾燥を行え、品質'操業面において優れている。ダブルデッキ方式にて乾燥する方式も考えられるが、高速抄紙におけるキャンバスマーク、高速乾燥における断紙、シヮ、紙継ぎ等の操業性の面で問題がある。

[0058] ドライヤー初期ではドロー調整のために群分けを細力べし、また、通紙性及びシート走行性向上のためにサクシヨンボックス 33を設置するのが望ましい。

[0059] プレドライヤーパートにて乾燥された紙匹は、アフタードライヤーパートとの間のフィルムトランスファー（方式）によるサイズプレス 40において、澱粉などのサイズ剤ゃサィズプレス剤などの表面処理剤や、必要によりビグメント塗工液などの下塗り塗工液が両面に塗布される。サイズプレス 40としては、図示のロッドメタリングサイズプレスコータのほか、ゲートロールコータ 40A、 2ロールサイズプレスなどでもよい。 [0060] 下塗り塗工液としては、前述のように澱粉のほか、酸化デンプン、エステルイ匕デンプン、酵素変性デンプン、エーテル化デンプンなどのデンプン誘導体、大豆蛋白、酵母蛋白、セルロース誘導体等の天然接着剤などを使用することができ、他方、必要により、ビグメントを添加してもよぐそのビグメントとしては、カオリン、クレー、硫酸バリゥム、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、水酸ィ匕アルミニウム、サチンホワイト、二酸化チタン、亜硫酸カルシウム、硫酸亜鉛、プラスチックビグメント等通常の塗工紙用顔料がそれぞれの顔料性質に応じて配合される。さらに接着剤として、スチレン' ブタジエン共重合体、メチルメタタリレート'ブタジエン共重合体などの共役ジェン系共重合体ラテックス、アクリル及び Zまたはメタクリル酸エステルの重合体または共重合体などのアクリル系重合体ラテックス、エチレン'酢酸ビニル共重合体などの酢酸ビ -ル共重合体ラテックスと、つたアルカリ非感応性あるいはアルカリ感応性の合成榭脂ェマルジヨンなどの合成樹脂接着剤等通常の塗工紙用接着剤を使用できる。必要により、分散剤、流動変性剤、消泡剤、染料、滑剤、耐水化剤、保水剤等の各種助剤を配合することができる。

[0061] 本発明の下塗り剤の塗布は、特に微塗工紙製品にした場合における剛度が低ぐ高速印刷時のトラブルを防止するために剛度アップを図るためであり、その塗布はデンプンを主体とするのが望ましぐデンプン濃度が 2. 5〜15. 0%の範囲で塗布を行い、塗布量は両面で 1. 0〜5. OgZm²が好ましい。

[0062] 前記フィルムトランスファー方式の塗布手段としては、ゲートロールコータ、シムサイザ、ブレードメタリングサイズプレスあるいはロッドメタリングサイズプレスなどが使用できる。特の望ましいのはロッドメタリングサイズプレスであり、このロッドメタリングサイズプレスコータを使用する場合には、操業上ストリーク発生を避ける上で、表面が平滑なロッドを用いることが望ましい。そのロッドの径を 15〜50mmにすることにより、より好ましい操業性と品質を得ることができる。直径が 15mmより小さいロッドでは、フィルムの形成能が低下し面状が劣る傾向にあり、 50mmより大きいロッドでは効果が変わらないため、特に大きくする必要がない。ロッドとして、溝付きロッド、ワイヤー線巻き付けロッドなども使用できる。

[0063] 下塗り塗工液の塗布後、アフタードライヤーにおいて表面汚れが生じないように、予めエアーターンバー 41及び赤外線を使用した補助乾燥装置 42を設置するのが望ましい。図示のシングルデッキのアフタードライヤーパートでは、サイズ剤やピグメント塗工液の乾燥が行われる。

[0064] <塗工設備 >

その後に、コータパートにて接着剤及び顔料 (カオリンなど）を主成分とする水性塗工液を塗工する。この場合、 1300mZ分以上の抄紙 (運転)速度が条件の下で、しカゝも高い平滑性及び光沢性の高品質塗工紙が求められるから、水性塗工液を紙匹の両面に対してブレード塗工とするのが得られる塗工紙の品質の観点から採用される。また、併せて、微塗工のために両面に対するロール塗工も採用される。

[0065] しかるに、水性塗工液のロール塗工に先立って、より高い平滑性を確保するために、サイズ剤を塗布した表面を、プレカレンダー 50により平滑ィ匕することも望ましい。実施の形態のプレカレンダー 50は、上側が金属ロール 51で下側が弾性ロール 52である。プレカレンダーでの操業条件は、金属ロールを熱ロールとするのが望ましぐたとえば熱ロールを 100〜300°C、特に 150〜250°Cとし、線圧を 50KN/mとするのが望ましい。両ロールを金属ロールとすることもでき、さらに幅方向のプロファイル制御のためにキヤリパーコントロールロールを使用することもできる。

[0066] 本発明にコータパートにおいては、ロールコータ塗工設備 70と、ロールコータ塗工設備 70とは塗工方式が異なる 2基の別方式の塗工設備、実施の形態では第 1ブレード塗工設備 60及び第 2塗工設備 80が設けられ、第 1ブレード塗工設備 60、ロールコータ塗工設備 70及び第 2塗工設備 80の順で配列されている。

[0067] これをさらに説明すると、第 1ブレード塗工設備 60においては、下面用第 1ブレード塗工機 61、第 1ガス式エアードライヤー 62、第 1カンバスドライヤー 63が順に設置されている。望ましくは、第 1ブレード塗工機 61の後段に幅方向の乾燥ムラを防止するために、幅方向に温度制御可能な第 1赤外線乾燥装置 64を設けてある。

[0068] また、ロールコータ塗工設備 70においては、ゲートロールコータ、ロッドメタリングサィズプレスなどからなるロールコータ 71が設けられ、エアーターンバー 72の後段に幅方向の乾燥ムラを防止するために、幅方向に温度制御可能な赤外線乾燥装置 73を設けてある。 [0069] 一方、ロールコータ 71の出側において、バイパス通路 82が設けられ、そのバイパス通路 82に上面用第 1ブレード塗工機 81及び第 2赤外線乾燥装置 83が設けられ、口ールコータ 71からの流れと合流した以降の位置に、第 2赤外線乾燥装置 84、第 2ガス式エアードライヤー 85、第 2カンバスドライヤー 86が順に設置されて、る。

[0070] <平坦化設備等 >

塗工設備の後段に、熱ソフトカレンダーからなるオンマシンカレンダー 90が設置されており、カレンダー処理が行われる。図示のカレンダー 90は、 7-ップの 1スタック型であり、ロール自重の影響を少なくしたャヌスタイプの傾斜配置となっている。もちろん、ォプチロードタイプの垂直配置でもよい。

[0071] カレンダー 90は最終的な平滑性及び光沢性を左右する。したがって、この観点及び高抄速の観点から種々の配慮が必要である。

[0072] カレンダー 90の段数は、少なくとも 2-ップを有する限り限定はされないが、複数段に構成された金属ロール Mと弾性ロール Dの組合せカゝらなる熱ソフトカレンダ一にて平坦ィ匕処理するのが望ましい。特にはマルチニップカレンダー、より望ましくは 6段、 8段、 10段のマルチ-ップカレンダーが最適である。図 5に 10段のマルチ-ップカレンダ一例を併示してある。さらに、全段独立して二ップ圧を調整可能なマルチニップカレンダーが最適である。

[0073] 他方、熱ソフトカレンダ一は、オイルなどの熱媒体を流通させて加熱するものでもよいが、これでは表面温度 180°C程度が限界である。高速での抄紙を図るためには、図 7〜図 9に示すように、前記金属ロール Mは、その幅方向に分割温度制御可能な電磁誘導作用による内部加熱装置が装備され、金属ロール Mの表面温度が 230°C 以上、特に 230〜500°Cにて処理するものが望ましい。具体例では、シェル 74内の鉄心 72の周囲に誘導コイル 71が卷回され、ジャケット室 73を通る熱媒体を加熱するものである。

[0074] 金属ロール Mの温度を 250°C〜380°Cで、特には 300°Cを超え 380°C以下の温度での表面処理をし、平坦化設備入口水分率の好適な所定範囲は 4〜10%、より好適には 6〜9%の範囲で、できる限り低ヽ -ップ圧で紙が全層に渡って潰れな!/ヽようにすることにより、嵩の低下を防ぎ、不透明度の低下を抑えることが可能となる操業を安定的に行うことができる。要すれば、いわば極高温のアイロンを短時間で当てる形態である。

[0075] 金属ロールの表面温度のコントロールとしては、前述のように、金属ロール内部に温水や油を循環させる方法のほか、非回転部としての内側に設けた鉄芯の周囲に誘導コイルを設け、その誘導コイルに交流電流を流すことで、コイルに磁束を発生させ回転部としての外側のシェル (外筒）の内側に誘導電流を誘起させ、その抵抗熱によつて外側のシェル (外筒）自身を自己発熱 (誘導発熱)させる、「電磁誘導作用による内部加熱装置」によるものが、本発明の高温処理のために特に優れる。また、この電磁誘導作用による内部加熱装置によれば、誘導コイルをロールの幅方向（ロール自体の長手方向）に分割（たとえば 3〜6分割）し、シェルに設けた温度センサによる温度信号に基づき、対応する誘導コイルに流す交流電流量を制御することで、ロールの幅方向の特に表面の温度制御が高精度で可能である利点がある。

[0076] この場合、特にシェル内部に長手方向に延びるジャケット路を、周方向に間隔を置いて多数 10本〜 90本程度設け、これらを相互に連通させ、内部に熱媒体を封入しておく構造のもの力シェルの自己発熱による熱を吸収し、熱をロール表面全体にお V、て均一化できる点がより優れる。

[0077] 本発明にしたがって、高温で表面処理すると、紙の表層部だけでなぐ内層部の温度も高くなり、その結果、紙が表層部だけでなぐ全層に渡って潰れやすくなるため、嵩が低下する。しかるに、はるかに高い高温処理で、短時間の通紙を図る場合には、内層部への熱移動は極力防止でき、もって嵩の低下を防止できるものである。

[0078] 他方、金属ロールの表面温度の高温化に伴って、金属ロールのシェルに厚み方向の応力が発生し、ロールプロフィールが崩れがちとなり、もって紙厚プロフィールの制御性が低下する。また、電磁誘導作用による内部加熱装置に依存する場合には、金属ロール表面温度の時間当たりの温度応答性が良好とは言えな、、さらにこれを原因として幅方向の温度応答性が悪いので、温度制御性が悪いことによる品質低下の原因となる。そこで、金属ロール Mの近傍には、ロール幅方向に分割温度制御可能な電磁誘導作用による外部加熱装置及びロール幅方向に冷却温度制御可能なクーリング設備の少なくとも一方が装備されているのが望ましい。 [0079] この例を図 7及び図 8に沿って説明すると、金属ロール Mは、シェル 94、誘導コイル 91、鉄芯 92、温度センサ 95、交流電源 96、及びジャケット路 93を有する。この金属ロール Mに対して、幅方向に分割制御可能な外部電磁誘導作用による外部加熱装置 97を金属ロール M近傍に設けて各段において、原紙の高温-ップ域を構成する。

[0080] 外部加熱装置 97は、電磁誘導加熱に原理を応用したもので、図示のように、ワークコイル 97Aに交流電源 (インバータ） 97Bからの交流電流（たとえば 3〜20kHzの高周波）を流し、磁界を発生させて、シェル 94表面部に渦電流を生成させ、自己発熱させるものである。ワークコイル 77Aとシェル 94表面との離間距離は、 2〜20mm、特に 2〜5mm程度が望ましい。また、単位ワークコイルは、金属ロール Mの軸心に対して交差する斜め配置とするの力加熱用プロフィールの均一化のために望ましい。口ール幅方向のゾーン制御ピッチは、 75〜 150mm程度であり、ゾーン当たりの定格電力は 4〜20kWとすることができる。

[0081] ロール幅方向に冷却温度制御可能なクーリング設備 98の例としては、図 9に示すように、ファン 98aからのエアをヘッダ 98bに送り、連通孔が形成された調整板 98cを通して温度調節室 98d内に送入し、この温度調節室 98d内に設けたコイル 98eを温度調節手段 98fにより冷却することにより小孔を有する分散板 98gを通る送風温度を制御するものである。

[0082] カレンダー 90での-ップ圧としては、 200ΚΝΖπ！〜 450KNZm、特〖こ 300KNZ m〜450KNZmが望ましい。カレンダー 90において、必要ならば、各ロール間を 1 〜2ニップ残して開放し、マット調の塗工紙を製造することも可能である力ロール数を 6〜 12段で平坦化処理することで、 1300mZ分以上の高速抄紙においても、白紙光沢度が 55%以上、特には 60%以上の塗工紙を得ることができる。

[0083] カレンダー 90にて平滑処理された紙は最終的にリール 100にて卷取りが行われ、小分け用の卷取りを仕上げるワインダー（図示せず)がマシンの最終部分に設置される。

[0084] 図 5に示すマルチ-ップカレンダーに代えて、図 6に示すように、たとえば 1-ップで 4スタックからなる金属ロール Mと弾性ロール Dからなるソフトカレンダー 90Aでもよい [0085] <操業 >

本発明では、（1)前記ロールコータ塗工設備のみにより塗工した後、前記平坦化設備により平坦化処理する過程と、 (2)前記 2基の別方式塗工設備のみにより塗工した後、前記平坦化設備により平坦化処理する過程と、を必要に応じ選択して塗工する。

[0086] この必要に応じての選択の基準に限定はないものの、たとえば、塗工量が 6gZm² 程度以上ではブレードコータ塗工設備を使用し、 lOgZm²未満ではロールコータ塗工設備を使用することが好適であり、両者が重なる範囲では、目的'用途、生産効率を勘案して、ブレードコータ塗工設備、ロールコータ塗工設備のどちらかを選択して使用できる。より具体的には、ロール塗工では、片面 2〜10gZm² (特には 5〜7gZ m²)、ブレード塗工では、片面 6〜15g/m² (特には 7〜9g/m²)の塗工量とするのが望ましい。

[0087] 上記の赤外線補助乾燥装置は、それぞれ主に水分率調整のため、幅方向に温度制御のために使用でき、その採用の可否は適宜選択できる。

[0088] 表裏の品質が異なる塗工紙を得る場合、サイズプレス 40において下塗り塗工層を設け、第 1ブレード塗工機 61または第 2ブレード塗工機 81を使用して上塗り塗工層を設け、赤外線補助乾燥装置、ガス式エアードライヤー、カンバスドライヤーにて乾燥を行い、カレンダーに導くことも可能である。

[0089] 第 1ブレード塗工機 61または第 2ブレード塗工機 81では、高速抄紙の場合、片面 7 gZm²以上の塗工量が必要な場合には、アプリケータとして高速供液を可能とするジエツトフアウンテン方式が望ましぐ搔き落しはブレードによるものである。

[0090] 片面 7gZm²未満の塗工量が必要な場合は、高速用に改良された、ショートドゥエルブレードコータ塗工設備でもよ、。

[0091] ここで、第 1ブレード塗工設備 60及び第 2塗工設備 80を使用して塗工する場合における断紙時において、排紙及び通紙は基本的に X、 Y、 Ζの 3箇所で行うことが望ましい。これに対し、ロールコータ塗工設備 70を使用して塗工する場合における断紙時にお、て、排紙及び通紙は基本的に Υ及び Ζの 2箇所で足りるのである。

[0092] 上記例においては、別方式塗工設備としてブレード塗工設備の例を挙げたが、ェァーナイフ塗工設備、カーテン塗工設備なども採用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 抄紙から塗工、平坦化処理、を一貫して行う塗工紙の製造方法において、

塗工設備が、ロールコータ塗工設備とロールコータ塗工設備とは塗工方式が異なる第 1及び第 2の 2基の別方式塗工設備との組合せ力なり、

[2] 抄紙工程のプレスパートと前記別方式の第 1の塗工設備間に、ゲートロールコータ

、ロッドメタリングサイズプレス設備あるいは 2ロールサイズプレスが設けられて!/、ることを特徴とする請求項 1記載の塗工紙の製造方法。

[3] 前記ロールコータ設備により塗工された紙匹を、前記別方式の第 2の塗工設備をバィパスさせて前記平坦化設備に搬送することを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の塗工紙の製造方法。

[4] 前記 2基の別方式塗工設備が、ブレードコータ塗工設備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。