(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に剛性の構造を有する紙シートを製造するための方法であって、
紙材を粉砕して紙薄片を形成する工程と、
該薄片を展延して薄片のカーペットを形成する工程と、
該カーペットに接着剤液を散布する工程と、
第１段階のカーペット圧縮を実施して該カーペットの実質的に平坦な形状を保持したままで該薄片の第１段階の圧縮を行う第１段階圧縮工程と、
第２段階のカーペット圧縮を実施して該薄片の更なる圧縮を行う工程と、
該第２段階の圧縮工程中にそれと同時に、細長い形状を有し、シートの面上に少くとも２つの異なる方向に配列された複数の補強ディッシュを有するシートを形成する成形工程と、
から成る方法。
【請求項２】
前記第１段階圧縮工程において前記カーペットの厚みを少くとも２分の１にまで圧縮することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２段階圧縮工程において前記カーペットの厚みを少くとも５分の１にまで圧縮することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記２つの異なる方向は、互いに直角であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記補強ディッシュは、該シートの平面全体を真直ぐに貫通する優先的な直線折り目線を形成しないようにジグザグ線に沿って前記２つの異なる方向に向けられた互いに平行に並置された複数の群として配列されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記補強ディッシュは、該シートの厚みの実質的に倍数の高さを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
実質的に剛性の構造を有する紙シートを連続的に製造するためのプラントであって、
紙薄片を形成するための紙粉砕手段と、
該薄片のカーペットを形成するために該薄片を均一な層に展延するための分配手段と、
該カーペットに接着剤液を散布するための散布手段と、
該カーペットの実質的に平坦な形状を保持したままで該薄片の第１段階の圧縮を行うために該カーペットを第１段階の圧縮工程にかけるための均一押圧手段と、
該薄片の第２段階の圧縮を行うために該カーペットを第２段階の圧縮工程にかけ、該第２段階の圧縮工程中にそれと同時に成形工程を実施して、細長い形状を有し、シートの面上に少くとも２つの異なる方向に配列された複数の補強ディッシュを有するシートを連続的に形成するための成形押圧手段と、
から成るプラント。
【請求項８】
前記紙粉砕手段は、紙パルプの塊体に対して押しつけられる歯付き回転ドラムから成ることを特徴とする請求項７に記載のプラント。
【請求項９】
前記分配手段は、前記紙薄片を持ち上げてシャワーのようにコンベヤベルト上に分散するための回転羽根から成ることを特徴とする請求項７に記載のプラント。
【請求項１０】
前記散布手段は、接着剤液を前記カーペット上に散布するシャワー霧化スプリンクラーから成ることを特徴とする請求項７に記載のプラント。
【請求項１１】
前記均一押圧手段は、前記カーペットを挟んで移動させる互いに対面したベルト区間の間に互いに対面して配置された押圧ローラから成ることを特徴とする請求項７に記載のプラント。
【請求項１２】
前記成形押圧手段は、前記均一押圧手段から出てきたカーペットを挟んで移動させる互いに対面した補完形状のナールドローラから成ることを特徴とする請求項７に記載のプラント。
【請求項１３】
前記互いに対面したナールドローラは、互いに補完形状をなす凹部と凸部を形成された作用表面を有し、該凹部と凸部は、該ナールドローラの表面に少くとも２つの異なる方向に配列されていることを特徴とする請求項１２に記載のプラント。
【請求項１４】
前記２つの異なる方向は、互いに直角であることを特徴とする請求項１３に記載のプラント。
【請求項１５】
前記ナールドローラの互いに補完形状をなす凹部と凸部は、互いに平行に並置された群として区分されており、それらの群は、前記２つの方向にジグザグ線に沿って配列されていることを特徴とする請求項１４に記載のプラント。
【請求項１６】
押圧された紙薄片から成る紙シートであり、細長い形状を有し、該紙シートの面上に互いに直角な方向に配列された複数の補強ディッシュが該紙シートの平面全体を真直ぐに貫通する優先的な直線折り目線を形成しないようにジグザグ線に沿って前記直角な方向に向けられた互いに平行に並置された複数の群として配列されていることを特徴とする実質的に剛性の構造を有する紙シート。
【請求項１７】
前記補強ディッシュは、該シートの厚みの実質的に倍数の高さを有することを特徴とする請求項１６に記載の紙シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実質的に剛性の構造を有する紙材のシート、例えば箱や包装材等を製造するための慣用の段ボールの代わりに使用するのに適した紙材のシートを製造するための新規な方法、及び、その方法を実施するためのプラントに関する。  本発明は、又、本発明の方法によって製造される紙製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異なる厚さの波付き紙の１つ又は複数の内側層と、各波付き層の両面に接着された平坦なシートとから形成されるいわゆる段ボールは、従来技術において周知である。この構造は、最少限の材料使用量でもって剛性を付与するという利点を有する。一方で、慣用の製紙方法によって比較的厚い紙を製造しなければならず、製造工程が比較的複雑である。次いで、この比較的厚い紙に波付けし、その両面に接着剤を塗布して、やはり慣用の製紙方法によって製造された別の平坦な紙シートを被覆しなければならない。最後に、接着を確実にするために全体を適度に押圧し、パネルの形に切断して、乾燥させなければならない。従って、紙に波付けし、紙の位置を決め、平坦な紙シートを接着剤で接合しなければならないなど、比較的複雑な製造工程を経なければならない。しかも、必須要件として、慣用の紙製造に起因する周知の欠点を有する出発紙を製造しなければならない。
【０００３】
時には欠点ともなる段ボールの１つの特質は、波形の延長方向と、それに直交する方向の剛性が異なることである。この特質を排除するために、異なる方向に配列された波形を有する幾つかの波付き層を接合して形成した段ボールが提案されている。しかしながら、このタイプの段ボールは、その段ボール製造工程を一層複雑にする。更に、このタイプの段ボールの場合、波形の褶曲の延長方向を製造ライン走行方向に対して横断方向にして、あるいは、製造ライン走行方向に対する褶曲の延長方向の斜め角を最少限にして波付け工程を実施しない限り、連続製造を行うことができないことにも留意しなければならない。
米国特許第５，２９０，６２１号は、熱硬化性樹脂で結合された木材片から３工程で製造される個別の波形ウエーハ板パネルの製造を開示している。もちろん、この基本材は、本発明の技術分野で用いられる紙材とは異なっており、従って、同特許の製造工程における材料の挙動及び最終製品の特徴は、本発明のそれとは全く異なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、段ボールの剛性に匹敵する剛性を有するシート状の紙材を提供し、材料の消費量を最少限にし、製造コストの削減を実現し、製造を容易にすることによって上述した従来技術の欠点を解消することである。
本発明の他の目的は、剛性の紙材シートを製造するための新規な方法及びその方法を実施するためのプラントを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、実質的に剛性の構造を有する紙シートを製造するための方法であって、紙材を粉砕して紙薄片を形成する工程と、該薄片を展延して薄片のカーペットを形成する工程と、該カーペットに接着剤液を散布する工程と、第１段階のカーペット圧縮を実施して該カーペットの実質的に平坦な形状を保持したままで該薄片の第１段階の圧縮を行う第１段階圧縮工程と、第２段階のカーペット圧縮を実施して該薄片の更なる圧縮を行う工程と、該第２段階の圧縮工程中にそれと同時に、細長い形状を有し、シートの面上に少くとも２つの異なる方向に配列された複数の補強ディッシュを有するシートを形成する成形工程とから成る方法が提供される。
【０００６】
又、本発明の原理によれば、実質的に剛性の構造を有する紙シートを連続的に紙薄片を形成するための紙粉砕手段と、
該薄片のカーペットを形成するために該薄片を均一な層に展延するための分配手段と、
該カーペットに接着剤液を散布するための散布手段と、
該カーペットの実質的に平坦な形状を保持したままで該薄片の第１段階の圧縮を行うために該カーペットを第１段階の圧縮工程にかけるための均一押圧手段と、
該薄片の第２段階の圧縮を行うために該カーペットを第２段階の圧縮工程にかけ、該第２段階の圧縮工程中にそれと同時に成形工程を実施して、細長い形状を有し、シートの面上に少くとも２つの異なる方向に配列された複数の補強ディッシュを有するシートを連続的に形成するための成形押圧手段と、
から成るプラント製造するためのプラントであって、紙薄片を形成するための紙粉砕手段と、該薄片のカーペットを形成するために該薄片を均一な層に展延するための分配手段と、該カーペットに接着剤液を散布するための散布手段と、該カーペットの実質的に平坦な形状を保持したままで該薄片の第１段階の圧縮を行うために該カーペットを第１段階の圧縮工程にかけるための均一押圧手段と、該薄片の第２段階の圧縮を行うために該カーペットを第２段階の圧縮工程にかけ、該第２段階の圧縮工程中にそれと同時に成形工程を実施して、細長い形状を有し、シートの面上に少くとも２つの異なる方向に配列された複数の補強ディッシュを有するシートを連続的に形成するための成形押圧手段とから成るプラントが提供される。
【０００７】
更に、本発明の原理によれば、押圧された紙薄片から成り、細長い形状を有し、該シートの面上に少くとも２つの異なる方向に配列された複数の補強ディッシュを備えた実質的に剛性の構造を有する紙シートが提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の新規な原理及び従来技術に対する利点を本発明の実施形態を示す添付図を参照して以下に説明する。
添付図を参照すると、図１は、本発明による製造プラントを示す。総体的に参照番号１０で示された本発明の製造プラントは、複数の供給源からの紙パルプ１２を混合するためのタンク１１を備えている。タンク１１は、紙パルプをコンベヤ１３上へ荷卸しし、コンベヤ１３は、紙パルプを粉砕手段１４へ搬送する。粉砕手段１４は、紙薄片、即ち、「綿毛」状の外観を有する小サイズの紙粒子を生成する。粉砕手段１４は、紙パルプの塊体に対して押しつけられる歯付き回転ドラム１４ｂによって構成することが好ましい。
【０００９】
粉砕手段１４から出てきた紙薄片は、分配手段１５へ搬送され、分配手段１５は、紙薄片をベルトコンベヤ１６上へ分配して実質的に均一な厚さの紙薄片のカーペット１７を形成する。分配手段１５は、紙薄片を持ち上げてベルトコンベヤ上に分散させるための回転羽根１５ｂによって構成することが好ましい。これによって、以後の加工に適する薄片のカーペットを形成することができることが認められた。
【００１０】
かくして形成された薄片のカーペットは、散布ステーション１８へ通される。散布ステーション１８において、散布手段が、スプリンクラー１８ｂによってタンク２６からの接着剤液を好ましくは霧化雲の状態でカーペットに散布する。接着剤は、水で多少薄めることができ、例えばビニル系接着剤とすることができる。
【００１１】
接着剤液を散布されたカーペットは、第１圧縮ステーション１９から成る均一押圧手段に通され、そこでカーペットは第１段階の圧縮を受けてカーペットの実質的に平坦な形状を保持された状態で該カーペットの薄片の第１段階の圧縮を受けるとともに、厚みを薄くされる。均一押圧手段は、ベルト１６と上側対向ベルト２１の対面する区間の間に互いに対面して配置された押圧ローラ２０，２０から成るものとすることが好ましい。
【００１２】
第１圧縮ステーション１９を通された後、厚みを薄くされ圧縮されたカーペットは、第２圧縮ステーション２２へ搬送され、そこでカーペットは成形押圧手段によって第２段階の圧縮工程にかけられて第２段階の圧縮を受ける。この第２段階の圧縮工程中、成形押圧手段は、カーペットを圧縮するのと同時に、カーペットを成形し、以下の説明から明らかになるように複数の補強ディッシュ（訳注：皿形）を備えたシートを形成する。成形押圧手段は、互いに補完形状を有する対面したナールドローラ２３，２３から成り、均一押圧手段から出てきたカーペットは、ローラ２３，２３の間に通される。
【００１３】
かくして成形され、その最終厚みＳにまで圧縮されたシート又はリボンは、周知のエッチング、折り曲げ及び切断ステーション２４へ搬送して個別のシートに形成することができ、それらの個別シートは、周知の積重ステーション２５において積み重さねられる。
【００１４】
図２は、上述したプラントによって実施される製造方法の各工程を経て順次に受ける紙薄片カーペットの形状の変化を示す。図２Ａは、散布ステーション１８から出て第１圧縮ステーション１９に通される前の、第１厚みＳ1を有する薄片カーペット１７を示す。
【００１５】
図２Ｂは、第１圧縮ステーション１９から出た後の、厚みＳ2にまで圧縮されたカーペットを示す。第１圧縮ステーション１９での圧縮工程において、紙薄片カーペットの厚みＳ1は、初期の厚みの少くとも２分の１、好ましくは３分の１乃至５分の１にまで圧縮され、カーペットの紙薄片の所定の凝集又は合着が達成されるように第１段階の薄片圧縮を実施する。
【００１６】
図２Ｃは、成形押圧手段のナールドローラ２３，２３の間を通されるときのカーペットを示す。この押圧手段によって材料の厚みは、更に少くとも５分の１以上、好ましくは５分の１乃至１０分の１にまで圧縮されて最終厚みＳとされ、それと同時に後述するように所望の剛性が得られるようにカーペットが成形される。最終厚みＳは、２ｍｍ前後とすることができる。
【００１７】
図３及び４は、本発明によって得られるシート３０の好ましい形状を示す。この形状は、少ない材料使用量で満足なシート剛性度を得るのに特に有利であることが認められた。
【００１８】
図３にみられるように、得られたシート３０は、複数の補強ディッシュ３１を有している。これらのディッシュは、細長い形状であり、シート３０の面上に少くとも２つの異なる方向に配列されている。これらの２つの異なる方向は、互いに直角とし、ディッシュは、例えば各々３つから成る群に集めて配列することが好ましい。各群中のディッシュは、互いに平行に並置され、それらの群は、シートの平面全体を真直ぐに通る優先的な直線折り目線を形成しないような態様に、上記２つの異なる方向にジグザグ線に沿って配列される。
【００１９】
図４にみられるように、総体的に台形のディッシュ３１は、シート３０の厚みＳの少くとも４倍、好ましくは少くとも６倍の寸法に等しい高さｈを有する。
【００２０】
図２、３及び４から明らかなように、１対のナールドローラ２３は、それらの表面に図３及び４に示されるように互いに補完形状をなす凹部と凸部を有するものであり、両ローラの間隔はシートの最終厚みＳにほぼ等しい間隔とする。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の目的は、上述した本発明の方法及びプラントによって達成される。
驚くべきことに、本発明の方法によれば、紙製品を裂断することなく深い皿形にへこませて、例えば箱を製造するための従来の波付き段ボールの代わりとして充分な変形強度を備えているが比較的に薄いシートを得ることを可能にすることが判明した。本発明による「薄片」構造は、その成形工程中、押圧圧縮されたカーペットを裂断させることなく材料の走行を可能にする。
【００２２】
第１段階の部分的圧縮は、後の絞り加工を形づけるピット（凹部）において材料の均一な分布を達成するようにカーペットに強度と変形性を付与することが判明した。この第１段階の圧縮工程では、ナールドローラのピットの底部において材料が厚くならないようにすることが重要である。なぜなら、ピットの底部では材料は流体様の挙動をしないので、ピットの底部の材料が厚くならないようにしないと、ピットの底部の外側に密度が非常に小さい、従って変形抵抗が不十分な帯域が残ることになるからである。ピットの底部の材料が厚くならないようにしないと、圧縮されたカーペットをその最終厚みにまで絞ろうとした場合、材料の塑性変形性の不足により裂断が生じることになる。本発明に従って形成するディッシュは、深くすることが好ましい。即ち、シートの平面に直角方向に測定して材料の厚みの倍数の寸法を有する凸部を形成することが好ましい。
【００２３】
以上、本発明を実施形態に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。例えば、これらのディッシュは、非直線状となるが、波形パターンを形成するように部分的にのみ交差するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に従って紙材を製造するための製造プラントの概略図である。
【図２】  図２は、材料加工工程の概略図である。
【図３】  図３は、本発明に従って得られた材料の平面図である。
【図４】  図４は、図３の線ＩＶ−ＩＶに沿ってみた断面図である。
【符号の説明】
１０  製造プラント
１１  タンク
１２  紙パルプ
１３  コンベヤ
１４ｂ  回転ドラム
１４  粉砕手段
１５  分配手段
１５ｂ  回転羽根
１６  ベルトコンベヤ、ベルト
１７  紙薄片カーペット、カーペット
１８  散布ステーション
１８ｂ  スプリンクラー
１９  第１圧縮ステーション
２０  押圧ローラ
２１  上側対向ベルト
２２  第２圧縮ステーション
２３  ナールドローラ
２４  切断ステーション
２５  積重ステーション
２６  タンク
３０  シート
３１  補強ディッシュ、ディッシュ
【図１】
0004625222.tif 000002
【図２】
0004625222.tif 000003
【図３】
0004625222.tif 000004
【図４】
0004625222.tif 000005