(57)【特許請求の範囲】
【請求項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設備において、
塗工設備が、原紙両面同時塗工用のロールコータ塗工設備と原紙片面塗工用の第１のブレードコータ塗工設備及び原紙他面塗工用の第２のブレードコータ塗工設備との組合せからなり、
前記ロールコータ塗工設備を前記第１のブレードコータ塗工設備と前記第２のブレードコータ塗工設備との間に設け、
前記ロールコータ塗工設備においては、ロールコータを設け、このロールコータの後段に赤外線乾燥装置を設け、
この赤外線乾燥装置の前段である前記ロールコータの出側にバイパス通路を設け、このバイパス通路に前記第２のブレードコータ塗工設備のブレードコータ及び第２赤外線乾燥装置をこの順に設け、
前記バイパス通路と前記ロールコータからの流れとが合流した以降の位置に、エアードライヤー及びカンバスドライヤーをこの順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設備。
【請求項２】
請求項１記載の塗工紙の製造設備を用い、
前記ロールコータ塗工設備のみにより塗工した後、前記平坦化処理する工程と、前記第１のブレードコータ塗工設備及び前記第２のブレードコータ塗工設備のみにより塗工した後、前記平坦化処理する工程と、を選択し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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工紙の製造設備及び製造方法に関する。
特に、本発明は、抄紙から塗工、平坦化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設備及び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、平坦化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設備及び製造方法に関する。
【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ついても、ビジュアル化やカラー化など高品位化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いる。
加えて、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が、出版物やチラシにおいては、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化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ついての品質要請もますます厳しくなってきている。
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・高速化が進んでいる。
塗工紙への品質要請と省力化・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、表裏の品質差別化の傾向にあり、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８〜３０μｍとした多層塗工紙の製造方法であるが、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、示唆はなく、多種多様な塗工紙を、抄紙から塗工、平坦化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化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】
【発明が解決しようとする課題】
【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、平坦化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設備及び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設備において、
塗工設備が、原紙両面同時塗工用のロールコータ塗工設備と原紙片面塗工用の第１のブレードコータ塗工設備及び原紙他面塗工用の第２のブレードコータ塗工設備との組合せからなり、
前記ロールコータ塗工設備を前記第１のブレードコータ塗工設備と前記第２のブレードコータ塗工設備との間に設け、
前記ロールコータ塗工設備においては、ロールコータを設け、このロールコータの後段に赤外線乾燥装置を設け、
この赤外線乾燥装置の前段である前記ロールコータの出側にバイパス通路を設け、このバイパス通路に前記第２のブレードコータ塗工設備のブレードコータ及び第２赤外線乾燥装置をこの順に設け、
前記バイパス通路と前記ロールコータからの流れとが合流した以降の位置に、エアードライヤー及びカンバスドライヤーをこの順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設備。
【０００５】
【０００６】
【０００７】
＜請求項２項記載の発明＞
請求項１記載の塗工紙の製造設備を用い、
前記ロールコータ塗工設備のみにより塗工した後、前記平坦化処理する工程と、前記第１のブレードコータ塗工設備及び前記第２のブレードコータ塗工設備のみにより塗工した後、前記平坦化処理する工程と、を選択し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。
【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掻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が、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】
ブレードコータから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掻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掻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、ロールコータから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、片面塗工量が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く、また、均一な塗工面が得られ難く、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６ｇ／ｍ2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】
６ｇ／ｍ2以下の低塗工量であっても、顔料として高い被覆性やグロスが得られる高アスペクト比のクレー、たとえばデラミネーテッドクレー（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８ｇ／ｍ2以上となると、幅方向のプロファイルを制御することが難しく、また、いわゆるオレンジピールパターンが発生し、面感やインクの着肉性が劣るようになるのに対して、ブレード塗工ではか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１ｋｇ当たりの乾燥エ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、抄紙機に塗工機を組み込んだオンマシンコータとが知られている。
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１３００ｍ／分を超える速度では、巻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３．０ｋＮ／ｍ以上必要であり、引張り強度が低い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い。
【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１２００ｍ／分程度である。より高速の１３００ｍ／分を超える抄紙速度（運転速度）を得ようとすると、２．６ｋＮ／ｍ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３０〜４５ｇ／ｍ2程度で１０００ｍ／分を超える速度、特に１３００ｍ／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っている。
【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く、特にオンマシンでの断紙は、抄紙機から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いる。
【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／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か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、高い生産効率で低米坪・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化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からなり、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ニ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からなる熱ソフトカレンダーにて平坦化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】
これによって、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６４．０ｇ／ｍ2または６０．２ｇ／ｍ2以上のＡ３塗工紙についてはブレードコータを、５８．０ｇ／ｍ2または５４．２ｇ／ｍ2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、５１．２ｇ／ｍ2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、原紙米坪が２８〜８０ｇ／ｍ2（特には３５〜４８ｇ／ｍ2）、製品米坪が３０〜１０３ｇ／ｍ2（特には３８〜６４ｇ／ｍ2）、片面塗工量が２〜２３ｇ／ｍ2（特には４〜９ｇ／ｍ2）の塗工紙、あるいは微塗工紙を、抄紙速度１３００ｍ／分以上、たとえば平均抄紙速度で１６００ｍ／分〜１８００ｍ／分の高速で抄紙から巻取りまで連続的かつ一貫で製造することができる。
【００３３】
本発明において、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、プレカレンダーにより平坦化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、プレカレンダーにより平坦化処理を行うのが望ましい。プレカレンダーは平滑化にも寄与するほか、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、プレカレンダーにより平坦化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以上の塗工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、ブレードのタッチを均一化し断紙を防止することにも寄与する。
【００３６】
平坦化設備としては、少なくとも２ニ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からなる熱ソフトカレンダーにて平坦化処理するのが望ましい。特に６段、より望ましくは８段（７ニップ）、１０段のマルチニップカレンダーが最適である。
【００３７】
一般に、低塗工量化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７ｇ／ｍ2以下、特に６ｇ／ｍ2以下であり、製品米坪５４．２ｇ／ｍ2未満、原紙米坪が４５．０ｇ／ｍ2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】
マルチニップカレンダー（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く、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、高い平滑性及び高い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が、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が、ロールコータ塗工設備入口で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いて、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、か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から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）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、安定的に平坦化処理に必要な約８％程度の水分率とすることが難しかった。
【００４５】
さりとて、平坦化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おいて、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く、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。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
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）、製品米坪が４０〜１０５ｇ／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１３００ｍ／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１５５０ｍ／分以上、１６００ｍ／分〜１８００ｍ／分の高速で抄紙から巻取りまで連続的かつ一貫で製造することを意図している。
【００５１】
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）間にヘッドボックス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ーマ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、サクション（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、その紙層はサクション（フォーミング）ロール４Ａ、ブレード５、サクションクーチロール６、サクションボックス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。
【００５２】
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が、好ましくは両方であるが、一方のみでも可能である。
【００５３】
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が、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。
【００５４】
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のそれぞれがシュープレス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ニ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６０ｇ／ｍ2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。
【００５５】
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１３００ｍ／分以上の高速抄紙において、断紙が少なく、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、シワ、紙継ぎ等の操業性の面で問題がある。
【００５６】
ドライヤー初期ではドロー調整のために群分けを細かくし、また、通紙性及びシート走行性向上のためにサクションボックス３３を設置するのが望ましい。
【００５７】
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やサイズプレス剤などの表面処理剤や、必要によりピ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。
【００５８】
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、エステル化デンプン、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、ピグメントを添加してもよく、そのピグメントとしては、カオリン、クレー、硫酸バリウム、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、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、プラスチックピ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、メチルメタクリレート・ブタジエン共重合体などの共役ジエン系共重合体ラテックス、アクリル及び／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ニル共重合体ラテックスといったアルカリ非感応性あるいはアルカリ感応性の合成樹脂エマルジョ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。
【００５９】
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く、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く、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１．０〜５．０ｇ／ｍ2が好ましい。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
＜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、１３００ｍ／分以上の抄紙（運転）速度が条件の下で、しか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。
【００６３】
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により平滑化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く、たとえば熱ロールを１００〜３００℃、特に１５０〜２５０℃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ャリパーコントロールロールを使用することもできる。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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イ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。
【００６７】
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、ロールコータ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が順に設置されている。
【００６８】
＜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ニップの１スタック型であり、ロール自重の影響を少なくしたヤヌスタイプの傾斜配置となっている。もちろん、オプチロードタイプの垂直配置でもよい。
【００６９】
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。
【００７０】
カレンダー９０の段数は、少なくとも２ニ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の組合せからなる熱ソフトカレンダーにて平坦化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段のマルチニップカレンダーが最適である。図５に１０段のマルチニップカレンダー例を併示してある。さらに、全段独立してニ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。
【００７１】
他方、熱ソフトカレンダーは、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℃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℃以上、特に２３０〜５００℃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が巻回され、ジャケット室７３を通る熱媒体を加熱するものである。
【００７２】
金属ロールＭの温度を２５０℃〜３８０℃で、特には３００℃を超え３８０℃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、できる限り低いニップ圧で紙が全層に渡って潰れない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。
【００７３】
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、その抵抗熱によって外側のシェル（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。
【００７４】
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が、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いて均一化できる点がより優れる。
【００７５】
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く、内層部の温度も高くなり、その結果、紙が表層部だけでなく、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。
【００７６】
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い、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。
【００７７】
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、原紙の高温ニップ域を構成する。
【００７８】
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が、加熱用プロフィールの均一化のために望ましい。ロ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。
【００７９】
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。
【００８０】
カレンダー９０でのニップ圧としては、２００ＫＮ／ｍ〜４５０ＫＮ／ｍ、特に３００ＫＮ／ｍ〜４５０ＫＮ／ｍ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が、ロール数を６〜１２段で平坦化処理することで、１３００ｍ／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。
【００８１】
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にて巻取りが行われ、小分け用の巻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。
【００８２】
図５に示すマルチニップカレンダーに代えて、図６に示すように、たとえば１ニップで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。
【００８３】
＜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。
【００８４】
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６ｇ／ｍ2程度以上ではブレードコータ塗工設備を使用し、１０ｇ／ｍ2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２〜１０ｇ／ｍ2（特には５〜７ｇ／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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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７ｇ／ｍ2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ェットファウンテン方式が望ましく、掻き落しはブレードによるものである。
【００８８】
片面７ｇ／ｍ2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い。
【００８９】
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、Ｚ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いて、排紙及び通紙は基本的にＹ及びＺの２箇所で足りるのである。
【００９０】
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、エアーナイフ塗工設備、カーテン塗工設備なども採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【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。
【図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】
【００９２】
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…ツインワイヤーフォーマ、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…金属ロール、５２…弾性ロール、
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。
【図１】
0005300179.tif 000002
【図２】
0005300179.tif 000003
【図３】
0005300179.tif 000004
【図４】
0005300179.tif 000005
【図５】
0005300179.tif 000006
【図６】
0005300179.tif 000007
【図７】
0005300179.tif 000008
【図８】
0005300179.tif 000009
【図９】
0005300179.tif 000010
【図１０】
0005300179.tif 000011