(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
晒しケミカルパルプの上面層を含む１ないし２以上の層の非塗工紙ないし非塗工板紙製品において、
前記上面層の表面が、Ｔａｐｐｉ Ｔ４８０に準拠した測定で２０〜５０％のグロス値と、波長領域３〜３０ｍｍにおいて５％未満のグロス変動係数と、ＩＳＯ ８７９１−４に準拠した測定で２〜５μｍの表面粗さ（ＰＰＳ−１０）と、を有する非塗工紙ないし非塗工板紙製品
を製造する方法であって、
前記紙ないし板紙のカレンダリングが延長ソフトニップ・カレンダによってなされ、このカレンダは、２５０〜３５０℃の表面温度を有して前記紙ないし板紙の上面層に対して押し付けられる加熱ロールを有し、前記板紙に対する圧力が、ライン負荷、カレンダベルトの特性、および前記延長ソフトニップの長さに応じて、５〜４０ＭＰａに調節される、
ことを特徴とする非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造方法。
【請求項２】
前記加熱ロールは内部誘導加熱式の金属ロールである、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記加熱ロールに接触されることになるウエブの側の、前記ニップの直前で、前記紙ないし板紙の表面に蒸気が当てられる、請求項１又は２記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、晒しケミカルパルプの上面層を含む１ないし２以上の層の非塗工（非コート）紙および非塗工板紙製品の新たな品質に関する。その新たな品質の特徴は、小さな表面粗さ、高度なグロス（光沢）、および最小のグロス変動である。本発明の紙および板紙は、非常に印刷に適しており、その製品は、様々な種類の包装製品に好適に用いられる。本発明は、新たな製品の製造にも関する。上面層の表面の特徴は、非塗工製品というより塗工製品に近いということである。
【０００２】
背  景
包装製品の分野においては、包装用の紙ないし板紙の良好な印刷適性に対する高度な要求が存在する。
【０００３】
紙ないし板紙の印刷に適した表面は通常、次のようにして達成される。すなわち、カレンダリングによって、および／または表面に着色塗工層を付けることで表面粗さを低減させ、それにより、非塗工表面に比べて細かな表面多孔組織および表面地形を獲得する。多くの場合、表面を更に改質してグロスを増大させるために、塗工作業の後にカレンダリング作業も実行される。
【０００４】
資源の節約と経済性の向上のため、特定形式の製品の製造に必要な非再生原料の量を減らすことが有利である（例えば、石油系原料に由来する有機塗工結合材および無機塗工顔料）。しかし、非再生原料の節約は、望ましくは、十分な嵩、剛性、表面グロスおよび印刷用表面のような製品の品質要求の点で妥協することなしに達成されるべきである。
【０００５】
印刷用の良好な表面を有する非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造においては、カレンダリング作業において（多くの場合、乾燥ないし塗工の後に）１ないし２以上のロールニップで紙ウエブが圧縮される。カレンダリングによって生じるバルク変形と厚さの減少は、多くの場合、欠点と見なされる。従って、変形を表面領域に限定し、バルク組織の変形を最小にすることが望ましい。紙の内部組織よりも柔軟で（従って）より変形しやすい表面層を生み出すというのが一般的な考えである。そして、厚さ方向における剛性勾配が得られ、一定の表面特性、例えばグロスを達成するのに要する圧縮応力を低減させることができる。圧縮応力の低減によって、バルク組織（ファイバーおよびファイバー・ネットワーク）が部分的に保持されるであろう。
【０００６】
そのような厚さ方向での剛性勾配を得るための最も一般的に知られた可能性は、紙の表面を熱的に軟化させることである。そして、いずれか一方または両方が高温（１２０℃超）に加熱される２つのロール同士の間で紙が圧縮される。ニップにおける接触時間は短く、これにより表面領域の方がバルク材料よりも高温となる。従って、表面材料（例えばファイバーや塗工結合材）は比較的より潰れやすいものとなる。原理的な技術は温度勾配カレンダリングとして知れられている（カークスおよびパイ１９７４年、クロトジーノ １９８２年、並びにブリーランド １９８６年）。非塗工紙製品のために、温度勾配カレンダリング中における紙表面領域の軟化は、木材（wood）ポリマー、リグニン、半セルロース（hemi-cellulose）およびセルロースの温度（熱）軟化とみなすことが出来る。
【０００７】
しかし、温度勾配カレンダリングの利用によって変形を表面層に、より限定的にとどめることは、表面のより不均一な高密度化につながるであろう。これは、繊維フロック（fiber floc）領域の表面多孔組織と、繊維フロック同士の間の領域との間の相違、すなわちマクロスケールでの面内変動をもたらすことによるものである。紙組織のより高密度の部分に応力が集中すれば、カレンダリングによって、表面特性および機械的特性での望ましからぬ不均質が生じてしまうであろう。従って、比較的硬いニップとの組み合わせでの温度勾配カレンダリングの使用は限られてしまう。換言すれば、カレンダリングの際の繊維フロックの圧縮と、繊維フロック同士の間の領域とをバランスさせることが必要である。ソフトニップ、特に延長ソフトニップ（extended soft nip）の使用が、そのようなバランスを得る可能性をもたらしてくれる。
【０００８】
ハードニップとの比較におけるソフトニップによるカレンダリング（ソフトカレンダリング）の利点は、しばしば、紙組織のより厚い部分に応力が殆ど集中しないような穏やかな圧縮という点に関して記述されている。ソフトカレンダリングは、より均等な圧縮によって、より小さな多孔率変動を生じさせ、従って、ロール焼けおよび印刷斑点の傾向が減少する（スティーブンスその他 １９８９年）。
【０００９】
延長ソフトニップによれば、従来のソフトニップと比べて、カレンダ・ニップでの局所的な応力集中が実質的に減少する。従って、局所的な表面特性の増大を抑え、ないしは無くしつつ、要求される紙表面の平滑化を得ることができる（ヴィクストロームその他 １９９７年）。
【００１０】
ソフトニップは、比較的長い間、高いロール温度との組み合わせで用いられてきた。例えば、ブレッチおよびミューラー（１９６８年）は、塗工板紙に対してソフトカレンダリングを行い、ロール温度を２００℃まで上昇させることで、実質的に同じ嵩でグロスおよび平滑度が改善されることを見出した。
【００１１】
しかし、高品質の印刷包装の製造に使用できるような、小さな表面粗さ、高度なグロス、および最小のグロス変動を有する、晒しケミカルパルプの上面層を含む非塗工紙ないし非塗工板紙製品を製造するための、通常用いられる温度より高いカレンダリング温度での延長ソフトニップによるカレンダリング技術は、今まで開示されていない。
【００１２】
発明の説明
本発明は、他の品質要求の点で妥協することなく良好な印刷のための表面を有するような、晒しケミカルパルプの上面層を含む非塗工紙ないし非塗工板紙製品を提供する。本発明は、包装の製造における非塗工紙ないし非塗工板紙製品の使用をも提供する。本発明はまた、非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造手順における新たな工程を提供する。
【００１３】
本発明の非塗工紙ないし非塗工板紙製品は、非木材（woodfree）の非塗工紙ないし非塗工板紙製品が得られると同時に紙組織の均一性が保持されるような製紙工程によって得られる。この製紙工程は、特に晒しケミカルパルプの上面層を含む非塗工紙ないし非塗工板紙製品という場面において、通常用いられる温度より高いカレンダリング温度での、延長ソフトニップ（ロングニップとも称する）によるカレンダリング技術を含んでいる。
【００１４】
より精確には、２５０℃以上のロール温度との組み合わせでの延長ソフトニップによるカレンダリングによって、唯１つのニップ通路内で、非塗工紙ないし非塗工板紙製品の（紙のグロスやＰＰＳ表面粗さのような）表面特性の類を見ない絶対値を達成する可能性がもたらされる。これは、特に紙組織の均一性が保持されること（低いグロス変動、ロール焼けの回避その他）によるものである。
【００１５】
それゆえ、本発明の１つの局面は、晒しケミカルパルプの上面層を含む１ないし２以上の層の非塗工紙ないし非塗工板紙製品において、前記上面層の表面が、Ｔａｐｐｉ Ｔ４８０に準拠した測定で２０〜５０％のグロス値と、波長領域３〜３０ｍｍにおいて５％未満のグロス変動係数と、ＩＳＯ ８７９１−４に準拠した測定で２〜５μｍ、好ましくは３〜５μｍの表面粗さ（ＰＰＳ−１０）とを有する、非塗工紙ないし非塗工板紙製品に向けられる。
【００１６】
グロス変動係数は、ブラインスおよびノーマン（１９７６年）により述べられた方法によって測定され得る。
【００１７】
本発明における製品の２つの好ましい実施形態は、液体包装板紙（liquid board）とホワイト・トップライナ（white top liner）である。
【００１８】
本発明のもう１つの局面は、包装の製造における、本発明による非塗工紙ないし非塗工板紙製品の使用に向けられる。
【００１９】
本発明の更にもう１つの局面は、本発明による非塗工紙ないし非塗工板紙製品の製造工程において、紙ないし板紙のカレンダリングが延長ソフトニップ・カレンダによってなされ、このカレンダは、２５０〜３５０℃の表面温度を有して前記紙ないし板紙の上面層に対して押し付けられる加熱ロールを有し、前記板紙に対する圧力が、ライン負荷、カレンダベルトの特性、および前記延長ソフトニップの長さに応じて、５〜４０ＭＰａに調節される、ような製紙上の特徴に向けられる。
【００２０】
このような発明の局面の好適な実施形態においては、加熱ロールは内部誘導加熱式の金属ロールであり、前記加熱ロールに接触されることになるウエブの側の、前記ニップの直前で、前記紙ないし板紙の表面に蒸気が当てられる。
【００２１】
ここで、以下の実施形態の説明により本発明が記述されるが、これらの実施形態は請求項によって定義される保護の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。
【００２２】
実施形態の説明
本発明の製品を製造するために用いられる製紙工程は、金属ロールが誘導加熱により２５０℃以上に加熱され得るような延長ソフトニップ・カレンダを包含する。この設計により、特にウエブが１つだけのカレンダリング・ニップを通過することを考慮する場合に、非塗工非木材製品のための多少なりとも類を見ないカレンダリングの結果を得ることができる。
【００２３】
そのように達成される表面特性が、高いロール温度との組み合わせでの延長ソフトニップの使用によってのみ製造可能であるということが、最も妥当と信じられている理由は、いくつかの原理的な特徴に分けることができる。
【００２４】
・ 晒し非木材パルプの紙製品は、木材含有パルプや未晒しパルプと比べて軟化（ないし可塑化）が比較的困難である（サルメンおよびバック １９８０年）。延長ソフトニップは、長いニップのドウエル（dwell）タイムにより、増大された温度脈動をもたらす。すなわち、より短いニップでは、機械の速度を実質的に減速させなくては、熱伝達が不十分になってしまう。
【００２５】
・ 延長ソフトニップが、紙のより厚くて密な領域、すなわち繊維フロック上でより大きく局所的に変形することによる、より均一な圧力。これにより、大きな応力集中が回避され、ニップ圧力が、紙の全領域において弾塑性変形を生じさせる。変形可能な裏張りが柔軟な支持を生じさせる一方で、紙の表面が、固い加熱ロールの滑らかな表面を写し取り、これが紙組織のより均等な密度および特性分布につながる。
【００２６】
結果として、延長ソフトニップによって、グロス変動の限定的な増加しか伴わずに、平均のグロス水準を向上させることができる。従来のソフトニップやハードニップの使用が平均のグロス水準を向上させると同時にグロス変動を実質的に増大させてしまうのに対して、延長ソフトニップを使用する場合は、グロス変動が、カレンダリングされていない紙と多少なりとも同水準に保たれる。図１は、これらの知見を図示している。そこでは、延長ソフトニップと、従来のソフトニップおよびハードニップとを用いた、非塗工晒し液体包装板紙のカレンダリングが行われている。他のグレードの試験についても、同様の振る舞いが示されている。グロス変動は、ブラインスおよびノーマン（１９７６年）により述べられた方法によって特徴付けられる。
【００２７】
図面の説明
図１は、グロス分布（すなわちグロスの局所変動）をグロスの変動係数（波長領域３〜３０ｍｍ）として示す図である。平均グロス（Ｔａｐｐｉ Ｔ−４８０）も示されている（白丸印）。各試行点は、同様の非塗工晒し液体包装板紙の組に対する異なるカレンダリング条件を表している。表記：「ベース」…ベース（未加工）紙、「Ｈ」…ハードニップ、「Ｓ」…従来のソフトニップ、「ＬＮ」…延長ソフトニップ、「ｍ」…カレンダニップの直前での蒸気当て、各表記の数字はロール温度（℃）を表す。
【００２８】
図１から、新たなカレンダリング概念によって、絶対グロス値の多少注目すべき増加が得られることが分かる。非塗工晒し液体包装板紙が延長ソフトニップにより２５０℃のロール温度でカレンダリングされ、ニップの直前で蒸気が当てられた場合（ＬＮ２５０ｍ）、グロスが６％から４１％に増加した。それと同時に、ＰＰＳ−１０表面粗さは８μから３μに減少した。板紙表面の視覚的な印象は、非塗工製品というよりはむしろ塗工製品を想起させるものである。
【００２９】
試験印刷の結果、本発明の製品の良好な印刷特性が立証された。ソフトニップによる従来のやり方でカレンダリングされた非塗工比較例と比べて、印刷は斑点（まだら）がより少なく、これはおそらく、均質な表面組織と減少した表面多孔率によるものである。印刷斑点を生じさせるインク吸収性の局所変動を避けるためには多孔組織が多少なりとも均質であるということが重要である。さらに、比較例と比べて印刷グロスが良く（値が高く）、これはおそらく、より閉鎖的な表面（減少した表面多孔率）による、より高いインク抵抗（ink-holdout）のせいであろう。
【００３０】
新たなカレンダリング概念による功績が、カレンダニップの直前での蒸気当てによってより改良され得る、ということも注目される。温度勾配の存在は、それが湿度勾配と組み合わされる場合に特に効果的なものとなるであろう。それは、湿度が木材ポリマーの軟化温度を低下させるからである（サルメンおよびバック１９８０年）。
【００３１】
カレンダリング作業のために使用される設備
以下、新たなカレンダリング概念を実行するために用いられてきた設備について述べる。
【００３２】
開発作業においては、２つの異なるカテゴリーの延長ソフトニップが用いられてきた。
【００３３】
シュー・ベルトニップについては、他で詳細に述べられている（例えば、ツーティネンおよびターニ １９９８年、ネイハスおよびクロウフォード １９９９年）。装置の大部分は、液圧負荷される静止した凹形プレス・シューと、無端ポリマー・ベルトとからなる。静止したプレス・シューと動いているポリマー・ベルトとの間で増大する摩擦熱が過剰になるのを防止するため、押圧力を分散させる油膜の形態の中間層が用いられる。プレス・シューの長さと形状は、ニップ長さを決定する支配的な要因である。
【００３４】
用いられる延長ソフトニップの第２の形式は、ロール・ベルト形状である（例えば、ネイダーおよびルード １９９５年）。その場合、ポリマー・ベルトは、静止したプレス・シューに代えて、ルータブルな（routable）鋼鉄ロールによって支持される。延長ソフトニップの長さは主に、従来の裏張りロール・カバーよりも大幅に変形しやすいポリマー・ベルトの圧縮変形挙動とベルト厚さによって決定される。ベルトを張るロールと、ベルトのＣＤ位置を制御するアラインメント・ロールとが、この概念に必要な他の構成要素である。静的なニップ長さは、延長ソフトニップで約３５ｍｍと見積もられる。
【００３５】
カレンダリング・ロールは通常、ロールの外殻部を通って周縁部に穿孔されたパイプ内を流れる油、水ないし蒸気によって加熱される。しかし、これらの実験において、２５０℃以上の加熱ロール温度を達成するためには、内部誘導加熱が用いられた。そして、ロール外殻の内側に取り付けられた誘導コイルにより発生された電磁場によって、熱が生み出される（オカモト １９８９年 徳田、京都、日本）。この状況において、油加熱ロールと外部誘導加熱との組み合わせは、２５０℃以上のロール表面温度を得るための代替的な手段となり得る。ただし、この可能性は、上に開示した実験においては用いられていない。
【００３６】
参考文献
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【図面の簡単な説明】
【図１】  グロス分布（グロスの局所変動）をグロスの変動係数（波長領域３〜３０ｍｍ）として示す図。
【図１】
0005068407.tif 000002