(57)【要約】本発明は、紙又は板紙の動くウェブを被覆するための方法に関し、この方法では、被覆すべきそのウェブをコーターステーションに移し、そこにおいて、少なくとも１種の処置物質を噴霧によりそのウェブ表面に適用する。さらに、本発明によれば、少なくとも１種の処置物質をそのウェブ上に噴霧し、及び少なくとも１種の処置物質を活発に変化させて、その結果、完成する被覆層の品質を、より一層速いとは言えないが紙ウェブの表面上に形成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙又は板紙の動くウェブを被覆するための方法であって、この方法では、被覆すべきウェブをコーターステーションに移し、そこにおいて、少なくとも１種の処置物質を噴霧によりウェブ表面に適用する方法であって、
この方法が以下の工程
−少なくとも１種の処置物質をウェブ上に噴霧すること、及び
−完成する被覆層の品質が、より一層速いとは言えないが紙ウェブの表面上に形成されるように、少なくとも１種の処置物質の特性を活発に変化させることを含むことを特徴とする紙を被覆する方法。
【請求項２】
少なくとも１種の処置物質、有利にはその被覆混合物の特性を、それへの他の処置物質の混合の手段によって活発に変化させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１種の処置物質、有利にはその被覆混合物の特性を、同じものに温度変化を受けさせる手段によって活発に変化させることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１種の処置物質、有利にはその被覆混合物の粘性の特性を、それへの他の処置物質の混合の手段によって活発に変化させることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
前記処置物質の粘性の変化を、アルカリ−発泡性のラテックスの助けによってもたらすことを特徴とする請求項１、２及び４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記処置物質の粘性の変化を、そのｐＨにおける変化により活性化可能な増粘剤の助けによってもたらすことを特徴とする請求項１、２及び４のいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記処置物質の粘性の変化を、連合性の増粘剤の助けによってもたらすことを特徴とする請求項１、２及び４のいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１種の処置物質、有利にはその被覆混合物の特性を、初めに１５０〜２５０℃、有利には１９０〜２１０℃の高められた温度にし、及び紙ウェブの表面上での冷却の際に同じものが固体状態とみなされることを特徴とする請求項１又は３記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１種のかかる処置物質、有利にはその被覆混合物を用い、それが印刷用インクを含有していることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１種のかかる処置物質、有利にはその被覆混合物を用い、それが顔料、結合剤、染料／着色剤及び／又は添加剤を含有していることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、紙又は板紙のウェブを被覆するために適用される噴霧技術に基づいている請求項１の前提部分に従う方法に関する。
【０００２】
製紙機械上の紙ウェブの被覆において、主とする目的は、印刷のための紙ウェブ表面の最大限良好な品質を達成することである。この目的のため、紙ウェブ表面を、被覆混合物の均一か又は平滑な層を用いて被覆する。製造効率及び製品品質上のより一層高い要求との組合せにおいて製紙機械における運転速度の増加を用いる場合、キスィングロールコータ、ショートドゥウェルコータ及びフィルムトランスファーコータの使用を避けるよう、ウェブと直接接触する必要のない方法に基づく代わりの被覆技術の開発によって試みる必要が生じる。欠陥検出機を用いれば、紙ウェブ上に生じる欠陥を確認し、及び中間のワインディング中に除去し、従って、それらにウェブの更なる処理の妨害が起きないようにされる。結果として、ウェブ上に与えられる応力は、従来の技術では、より一層速いウェブ速度に対する障害であり、ウェブ表面との物理的接触が要求されないので排除され、及び被覆されるウェブに適用される圧力衝撃が極めて小さいままである。したがって、コーティングステーションの作業効率及び機械類の生産能力が実質的に高いレベルに高められる。
【０００３】
非接触被覆方法は、例えば、特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９１／０３８３０号、第ＦＩ９２５４０４号及び第ＦＩ９３３３２３号明細書に記載されている。この種の機器においては、被覆混合物を、離れた管路（ダクト）を介してスプレイノズル中に供給し、被覆混合物の噴霧化を、ノズル中に通される圧縮空気の助けによって行う。特許出願第ＦＩ９１１３９０号、第ＵＳ２４８１７７号及び第ＰＣＴ／ＦＩ８９／００１７７号明細書には、被覆混合物を、組合せの気−液相スプレイノズル又は超音波の噴霧化技術を用いて、離れたチャンバ又はユニットにおいて噴霧化するアプリケータが記載されている。噴霧化されたエアロゾルは、アプリケータのノズル中に移され、そこから、それと離れた担体ガスと共に注入の手段によって、紙ウェブの表面に向けられる。噴霧化された被覆混合物の一部は、ウェブに接着するのに失敗し、被覆混合物の循環に吸引により戻されることによって返還される。特許出願第ＰＣＴ／ＦＩ９３／００４５３号明細書に記載の機器では、被膜が上述の方法を用いて適用され、及び次いでドクターユニットを用いて平らにされる。特許出願第ＰＣＴ／ＦＩ９６／００５２５号及び第ＰＣＴ／ＦＩ９６／００５２６号明細書は、ある方法を記載しており、その方法では、紙ウェブの被覆が、高圧ノズルの手段によってウェブの表面上で侵される。この方法においては、流体の被覆を、高圧下の流動性の被覆混合物を小さい開口部のノズルを介して通すことによって噴霧化する。
【０００４】
最も新しい非接触被覆技術は、流体の被覆材料の小さい液滴への噴霧化、又は分散に基づいている。この種のスプレイは、ノズルによって生成するスプレイジェット（噴出）の横断面の形状によって類別される。ジェットは空洞の又は中身の詰まった円錐形のスプレイ、又は扇形の（ｆａｎｎｅｄ）スプレイの形状を有することがある。スプレイ範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を、ノズルの先端からの所定の距離でのスプレイパターンの幅として規定する。スプレイの角度は、ノズルによって放出されるスプレイの開口の角度である。
【０００５】
噴霧化ノズルは、４種の異なる部類に入る：
１）高圧無気噴霧機、
２）回転式遠心の噴霧化に基づく噴霧機、
３）エアアシスト及びエアブラストノズル、及び
４）他の方法。
【０００６】
高圧噴霧機は、それにおいて、噴霧化が、噴霧化される流体の内圧によって単独で誘導されて生じ、従って、エアを分散させるための必要性により処理されることを特徴とする。
【０００７】
スプレイ−コーティング（被覆）の方法の利点は、それらが製紙機械又はコーターの任意の点での紙ウェブへのコーティングの適用を可能にすることである。スプレイ−コーティング技術は、ウェット−オン−ウェブ塗布の方法との組合せにおいて用いるのに特に良好に適する。
【０００８】
製紙機械又はコーターにおいて、スプレイノズルを、多数の列において、ウェブの移動に沿って、望ましい距離で互いから離れて間隔を空けた望ましい点で適合させる。
【０００９】
成功する流体の噴霧化、又は分散は、適用されるべき被覆混合物の粘性とまた弾力性との双方で低いことが要求される。他方、原紙の表面への適用後の、又は少なくとも、原紙表面に既に適用された被覆層の被覆混合物の粘性は十分に高いことが望ましい。このことは、特に、被膜の良好な被覆力を維持するための重要な要件である。
【００１０】
本発明の１つの目的は、紙ウェブに物理的に接触させることなく操作される被覆方法を活用し、それによって、被覆方法を提供することであり、この方法では、完成する被覆層の品質を、制御された量の異なって作用する物質をウェブ表面に適用することにより改変することができる。
【００１１】
本発明によれば、この目的は、少なくとも１種の処置物質を紙ウェブに噴霧すること、及び少なくとも１種の処置物質の特性を、被覆層の最終的組成物が、紙ウェブの表面上で先立ってか、又は紙ウェブの表面に対する被覆の空中の移動（ａｉｒｂｏｒｎｅ ｔｒａｖｅｌ）中ではなく確立されるように、活発に変化させることの手段によって達成することができる。
【００１２】
さらに、本発明によれば、被覆材料の特性を、それらが最適の最終結果を与えるように選定することができる。各々、異なる種類のウェブ処置物質の使用により、及び／又は異なるウェブ処置物質の組合せを介して得られる被覆の特性は、原紙の表面上の被覆混合物の挙動に関して最適に適応される。
【００１３】
本発明の第１の具体例によれば、少なくとも１種の噴霧されるウェブ処置物質の粘性を、他の処置物質、有利には被覆混合物の効果の下に変化させ、スプレイノズルから噴霧する。被覆混合物の粘性を噴霧化のために適切な低く調節する手段により、被覆混合物を原紙上の高い被覆力の平滑な層にさせることができる。
【００１４】
本発明の第２の具体例によれば、ウェブの処置物質、有利には紙ウェブのための被覆を、紙ウェブの表面に、高められた温度で流動性である被覆材料を用いてノズルから噴霧することにより適用する。冷却後、被覆材料は紙ウェブの表面上で固まる。本発明は、例えば、所定の種類の印刷用インクを紙ウェブの表面に適用する際に活用することができる。冷却後、インクは固体状態の相とみなされ、従って、それ自身が紙ウェブの表面に堅く固着する。その液体状態では、新しい（ホットな）印刷用インクをスプレイノズル又はジェットノズルの助けを用いて適用することができる。この方法の通常の技術に対する利点は、乾燥能力の最小限の必要性を特色とするか、又は任意の乾燥を全くなしで運転できる被覆処理にある。
【００１５】
本発明の第３の具体例によれば、ノズルを介して紙ウェブの表面に噴霧されるべき、処置物質、有利には紙ウェブのための被覆は、紙ウェブの表面に達した後にのみ所望の着色剤の色を形成する、異なる染料／顔料からなることができる。従来の技術では、着色した板紙及び紙の等級は、全層（ｅｎｔｉｒｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）の紙ウェブを所望の色に着色する手段によって製造されていた。本発明による配列（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）は、原ウェブの表面にのみ望ましい色への着色が可能となるので、漂白するか、又は在庫の全体の嵩を染める必要性がない。この特色は、また、漂白の環境影響を減少させることに関しても重要な利点である。この目的のため、スプレイの優れた被覆力又は粉末の適用は、良好な出発点を与える。新規な被覆系において、被覆の成分は、顔料、結合剤、染料／着色剤及び添加剤を含み、ウェブへの、又は代わりに、適用処理中の層に関してのそれらの適用にちょうど先立って、投与され及び混合される。被覆紙の着色剤の色を、分光光度計又は同等の装置の手段によって監視し、その測定データを着色剤／染料の測定のコントロールにおいて活用する。上記の被覆処理は、製紙機械又はその乾燥区分のいずれのウェットエンドでの作業にも適合させることができる。
【００１６】
さらに特に、本発明による紙ウェブの被覆方法は、請求項１の特徴部分で述べることによって特徴付けられる。
【００１７】
本発明の第１の具体例にかかる望ましい結果は、初めに原紙の表面上に少なくとも１種の処置物質であって、それらの特性が他の処置物質、有利には紙ウェブのための被覆との反応性の変化を達成するのに適したものであり、第１の物質と同時にか、又は第１の物質の噴霧に続いて噴霧されるものを噴霧することの手段によって達成することができる。かかる特性の変化は、例えば、被覆材料の粘性でよい。ここで、被覆材料の粘性の特性は、それ自体を噴霧化のために最適（適切には流体）に制御することができる。
【００１８】
あるいはまた、被覆材料及び元の粘性を変化させる目的の液体を、それらの専用のノズルから互いに同時に噴霧することができ、その結果、それらの混合が成分の空中の移動中に既に（少なくとも部分的に）起こる。したがって、被覆材料は、紙ウェブ上でのその着地で最初の被覆材料の粘性値よりも一層高い粘性値と推測され最新のものを有する。
【００１９】
本発明の第１の具体例によれば、ウェブの処置物質は、例えば、適切なｐＨレベルに調整される液体であることができ、その結果、被覆混合物と接触するその物質は被覆混合物の与えられる成分（例えば、そのアルカリ発泡性ラテックス成分）での適した変化を起こし、それによって、被覆混合物の粘性が望ましいレベルに高められる。ここで、容易に入手できる材料又はその特性がこの目的のために特に合わせられるような製品を用いることができる。
【００２０】
減少する酸性度での増加する粘性を示す結合剤は、例えば、ＮａＯＨ−アクリル酸ポリ酢酸ビニルタイＮａＯＨ−アクリル酸酢酸スチレンのようなアルカリ−発泡性のアクリレート−系ラテックスの組成物である。
【００２１】
本発明の第２の具体例によれば、ウェブの表面上に噴霧すべき処置物質は、ｐＨ−活性化可能な増粘剤（シックナ）を含有することができる。適切なｐＨに調整される実際の被覆混合物は、次いでその上に噴霧される。それにより、適用される被覆混合物の層の底部は濃化を受ける一方、その表面部分が乱されないで設定される。増粘剤は多段階で噴霧することができ、その結果、紙ウェブに適用される被覆混合物の全層が厚くなる。
【００２２】
上述の技術を、適用、例えば、紙ウェブのウェット−オン−ウェットコーティングでのプリコート層のために用いることができ、よって、その目的は、最大の被覆力のプリコートを形成することである。したがって、プリコートは極めて良好に原紙の表面に接着し、それによって、表面プロファイルの頂上及びくぼみが滑らかに覆われる。上塗りの適用を、任意の通常の被覆方法を用いて実施することができる。
【００２３】
本発明の第３の具体例によれば、原紙の表面上に噴霧すべき処置物質は、ラテックス及び顔料粒子の互いの連鎖形成が可能な、いわゆる連合性の増粘剤を含有することができる。増粘剤の疎水性部位は、顔料及びラテックス分子の疎水性部位と結合を形成する。これらの結合は、ｐＨでの変化に感応性でない。この種類の連合性増粘剤の例は、ロームアンドハース社（Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ　Ｉｎｃ．）から商業的に入手することができるロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ）ＲＭ−８２５である。
【００２４】
本発明の具体例によれば、被覆は、被覆混合物が高められる温度で流動性になる場合、紙ウェブの表面にノズルを介して適用することができる。噴霧の間、被覆混合物の温度は、例えば、１５０〜２５０℃、有利には１９０〜２１０℃でよい。新しい被覆混合物は、紙ウェブの表面上で冷却されるか、又は、代わりに、それ自体によって冷めることができる。高められた温度では、また、通常の被覆混合物は、その独自の熱による熱含量のため著しく迅速に乾燥する。本発明を、例えば、所定の種類の印刷用インクを紙ウェブの表面に適用するのに活用することができる。冷却後、インクは固体−状態相と思われ、従って、それ自体が堅く紙ウェブの表面に固着する。このやり方において、原紙は乾燥能力の最小限の必要性を有するか、又は任意の乾燥を全くなしでさえ被覆することができる。
【００２５】
本発明の第３の具体例によれば、紙ウェブの表面にノズルから適用されるべき被覆混合物は、異なる染料／顔料であって、紙ウェブの表面に達した後にのみ、望ましい着色剤の色を形成するものからなることができる。本発明による配列が原ウェブの表面のみを望ましい色へ着色させるので、漂白するか、又は在庫の全体の嵩を染める必要性がない。これによって、顔料、結合剤、染料／着色剤及び添加剤を含む被覆の成分は、ウェブへの、又は代わりに、適用処理中の層に関してのそれらの適用にちょうど先立って投与され及び混合される。被覆紙の着色剤の色を、分光光度計又は同等の装置の手段によって監視し、その測定データを着色剤／染料の測定のコントロールにおいて活用する。
【００２６】
本発明による方法は、例えば、扇形のスプレイノズルを備えるスプレイ−コーティング機器を用いて実行することができる。スプレイノズル系が、ノズルの間の距離と紙ウェブからの全体のノズルアセンブリの距離との相互を調整するための制御機能を組み入れていることは極めて重要である。ノズル制御系は、それが系のすべてのノズルのための個々のスプレイ制御を同時に可能とするように実行することができる。したがって、各々のノズルのための専用の制御は、与えられるノズルの幅方向の（ｃｒｏｓｓ−ｍａｃｈｉｎｅ）作業領域にわたる望ましい種類の被覆プロファイルを促進する。ノズルの専用の制御の助けを用いて、そこから注入される異なる処置物質のスプレイパターンを互いで反応するように、例えば、与えられるノズルの被覆領域が互いに一致するように調整する手段により、設定することができる。
【００２７】
スプレイ−コーティングに伴う問題の１つは、被覆材料のミストの制御に関連する。最先端技術の方法は、ミストの制御において活用することができる。被覆混合物のスプレイは、紙の表面へのスプレイの最大限に妨げられない移動が推測されるような状況下に；概して、動いている紙ウェブに沿って移動する境界の空気層の排除が求められる条件で操作されるよう整えられなければならない。ノズルは、最大限に均一の比較的大きな寸法の液滴を放出でき、それによって、低い運動エネルギーの小さな液滴の量が最小になるように選定すべきである。小さな液滴の紙ウェブへの接着は、他にも技術があるが、帯電、被覆混合物の組成の改変を用いるか、又はスプレイ液滴の衝突エネルギーの適切なレベルへの調整によって最大にされなければならない。さらに、異なる種類の機械的なミスト収集系を利用することも可能である。
【００２８】
噴霧されるべき被覆混合物は、十分に高い運動エネルギーで取り出さなければならず、その結果、ノズルから生じるコーティングの液滴が広がり、及び紙ウェブの表面上に着地する際、良好に接着する。より一層速いウェブ速度では、液滴は、また、紙ウェブ表面上を移動する境界空気層を介して浸透しなければならない。
【００２９】
スプレイ−コーティング機器のかなめは被覆混合物の噴霧化ノズルである。ノズルは、最先端技術の記載において前述した任意の種類のものであるように選定することができる。有利には、ノズルは、無気高圧ノズルである。流体のコーティングの注入圧力は、１〜１０００バール、有利には１００〜３００バールでよい。しかし、被覆混合物は、注入圧力が１００バール未満である場合には、十分に小さな液滴に分散してはならない。
【００３０】
十分に微細な噴霧化のために、２又はそれ以上の噴霧化ユニットの連続を有するノズルを用いるのが有利である。この手法は、良好な被膜のプロファイルを得るために好ましい。単一の噴霧化ユニットを用いるノズルはスプレイパターンの過度に険しい縁部を形成する傾向があるので、極めて多くの平行に装着された（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｍｏｕｎｔｅｄ）ノズルを、広いウェブのコーティングにおいて良好なプロファイルを提供することができる実体の中に結合するのは困難であることが見出された。対照的に、滑らかなスプレイパターン縁部を有する対のマルチノズルは、適用される被膜の滑らかな幅方向プロファイルを確実にするためのより一層良好な選定である。
【００３１】
必要な場合には、スプレイユニットを、少なくとも３つの異なる動作状態：実行状態、洗浄状態及びノズル交換状態を有するように手配することができる。スプレイユニットは、比較的堅固な枠組みを必要とし、この枠組みは合せ面に対して十分に堅く密閉可能であり、その上で、ノズル又はノズル配置のような異なる系の要素を取り付けることができる。加えて、全体の機器はその枠組みによって外部の支持構造に固定される。枠組みは、系の実行、洗浄及びサービスを含むすべての異なる運転可能な相を達成することができるような設計を有しなければならない。ノズルの枠組み上への取り付けは複数の手段において実行することができる。いくつかの通常の代わりのものは、スプレイユニットの幅方向の全体の幅にわたり拡がる配置でノズルを組み立てるか、又はスプレイユニットの枠組み上に別々に取り付けられるノズルの各々を有するかのいずれかである。
【００３２】
スプレイユニットの内部の流れを、少なくとも次の手段：案内羽根、蒸気管、空気注入、ぬれ及び蒸気−収集表面（凝縮のための）によって収集することができる。被覆混合物のノズルへの供給は、用いるノズルの種類に関して適切なように手配する。最も重要な要件は、ノズル又はノズル配置のための個々の制御を提供することである。これは、十分な数の制御弁を有する被覆混合物の供給マニホールドを提供することにより達成することができる。所定のノズル又はノズル配置への被覆混合物の供給は、それぞれのノズル又はノズル配置が、他のノズル又はノズル配置の継続している動作が支障をきたさないようにサービスされるか、又は置換される場合、中断することが可能でなければならない。系の設計におけるキーワードは：ノズルの構成、超音波技術、静電効果、並びに用いる適用技術、間隔、スプレイ角度、エアロゾル発生等である。
【００３３】
本発明による方法は、有利には、特許出願第ＰＣＴ／ＦＩ９６／００５２５号及びＰＣＴ／ＦＩ９６／００５２６号明細書に開示する設備及び方法において適合することができる。
【国際公開パンフレット】
2004514803.tif 000002
2004514803.tif 000003
2004514803.tif 000004
2004514803.tif 000005
2004514803.tif 000006
2004514803.tif 000007
2004514803.tif 000008
2004514803.tif 000009
2004514803.tif 000010
2004514803.tif 000011
2004514803.tif 000012
2004514803.tif 000013
2004514803.tif 000014
2004514803.tif 000015
2004514803.tif 000016
【国際調査報告】
2004514803.tif 000017
2004514803.tif 000018
2004514803.tif 000019
2004514803.tif 000020
2004514803.tif 000021
2004514803.tif 000022
2004514803.tif 000023