JPS6350595A - 界面活性剤を利用した紙の製造方法 - Google Patents

界面活性剤を利用した紙の製造方法

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JPS6350595A
JPS6350595A JP20261187A JP20261187A JPS6350595A JP S6350595 A JPS6350595 A JP S6350595A JP 20261187 A JP20261187 A JP 20261187A JP 20261187 A JP20261187 A JP 20261187A JP S6350595 A JPS6350595 A JP S6350595A
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web
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paper
thickness
surfactant
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JP20261187A
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レロイ・エイチ・バスカー
デニス・コーラン・クロニン
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Beloit Corp
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Beloit Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は故紙原料から形成される紙ウェブの乾燥中に於
けるZ方向の即ち厚さの収縮量を減少させる方法に関す
る。より特定的には、本発明は、プレスされたウェブの
乾燥に先立って故紙原料に添加される界面活性剤の使用
により紙ウェブが乾燥される間の収縮量を減少させる方
法に関する。
多様な等級の紙及びボール紙の製造に於て、それらの等
級は特定された厚さの標準に合致することが必要である
。その上、それらの等級は一定の比重の標準にも合致し
なければならない。−例として、上等な紙にあっては、
複写機若しくは封筒或いはその類似品を作るための成形
機のような特定の厚さの紙のために設計された機械の中
を紙製品が順調に進行するよう狭い範囲の厚さの中に制
御されねばならない。
製品の希望通りの硬さを保つため、ボール紙と厚紙との
多様な原料が、かさばった、若しくは稠密な加工品に成
形される。例えば、ミルク用紙箱の側壁は、紙箱が過度
に膨むことなく紙箱の中に内容物を保持するに十分な硬
さを持たねばならない。硬さは厚さの3乗に近似して変
化するので紙製品の製造に於ては紙及びボール紙の各等
級の厚さと密度の制御は非常に重要である。
従来通りのプレスの配置により可能であったより以上の
水をプレス部で除去するため、近年ボール紙の製造に於
て延伸挾持プレスが商業的に使用されてきた。延伸挾持
プレスは、形成されたウェブからより多くの部分の水を
除去することにより特に乾燥部に於てエネルギの節約を
もたらしたのみでなく、生産性の向上をももたらした。
延伸挾持プレス部で成し遂げられる付加的な水の除去は
、延伸挾持プレスの挾持部を通過する間のウェブの著し
い圧縮から生ずる。これは、厚さが薄くしかも密度が高
い紙若しくはボール紙を次々に生産する。そうした高い
密度は、繊維と繊維とのより多くの接着をもたらしより
強い紙を作る。
−例として、もし0.089ca+のキャリパ即ち厚さ
のウェブが求められたとき、従来通りのプレスの後では
ボール紙の湿潤な厚さは0.14ca+でよいことが知
られた。とは云え、重要なことだが、乾燥される間にボ
ール紙は厚さ方向即ちZ方向に0.089cmの目標ま
で収縮する。そうした収縮はキャンベル力の結果として
生ずる。(キャンベル力は、水の表面張力による繊維間
の力である。)水は蒸発するので、表面張力が繊維を互
いに密に引き合わせ水素結合を生ずる。この力は、存在
する水が減少するに従いより強力になる。このように、
形成されたウェブをプレスする従来通りの方法に於ては
、ボール紙若しくは紙ウェブの厚さ即ちキャリパが、蒸
発性の乾燥工程の間に40%はども収縮することが希で
はないことが判る。加えて、そうしたZ方向の収縮は繊
維の圧壊によっても生ずる。
しかしなから、延伸挾持プレス技術の使用により、結果
として生ずる紙又はボール紙の乾燥度は、プレス部の後
の乾燥度にして7〜14%改良される。これは、蒸発さ
せられるべき水の25〜50%の間の削減に相当する。
乾燥部を通る間に蒸発させられるべき水のかかる減少は
熱エネルギ節約の見地から非常に望ましいけれども、プ
レスされた後で延伸挾持プレスから抜は出すウェブが0
゜14cmから0.10cmへと更に固められていると
いう問題点が存在する。これらの数字から、延伸挾持プ
レスから抜は出すウェブはプレスされる間に15〜30
%も余分に減少させられたキャリパ即ち厚さを有するこ
とが明らかである。この、厚さの減少分の少な(も一部
分は乾燥工程を通過して運ばれるであろうし、ウェブが
乾燥部を通過するときにウェブの厚さが更に40%減少
させられることも希ではない。例えば、0,10CII
lの厚さのウェブが乾燥部に入ったならば、乾燥された
ウェブは結果的に0.06cI11の厚さを有すること
になるであろう。このように、プレスされた後希望通り
に高度に乾燥されて生産されたボール紙は、目標即ち希
望通りの厚さを下回る厚さを有することになる。高い密
度の結果として、引張強度のようなウェブの強度特性が
増強されるけれども、そうした増強された強度は実際に
は常に必要とされる訳でも要求される訳でもない。
従って、プレス部での水の除去を希望通りに増強するこ
とを可能にしなからも乾燥されたウェブの厚さが希望の
値即ち目標値を下回るような結果をもたらすことのない
方法を見出すという課題が存在した。
ある種の硬質材繊維即ち熱機械的バルブは、軟質材から
作られた原料より一層高度な厚さを達成すべく(原料又
は品物に)プレス工程の後で厚さの回復を提供するのは
事実であるけれども、紙又はボール紙の湿潤な厚さをも
減少させることなしにプレス部に於けるプレスにより一
層多くの水の除去を成し遂げる如何なる方法があるとも
思われない。明らかに、増強された乾燥は増強された圧
縮の直接的な結果である。
本発明は、プレス工程の間に生ずる圧縮を減少させよう
と企てるのではなく、むしろシートの蒸発性の乾燥の間
に生ずる収縮を減少させることにより前述の問題点を克
服しようと努める。乾燥の間に生ずる厚さの損失は増強
された湿潤なプレス工程に起因する損失よりも大きいの
で、乾燥部を通り抜けるウェブの厚さに作用することに
より厚 5さを回復する試みが最も効果的であろうとい
うことが発見された。本発明は、蒸発性乾燥の間に水素
結合を可能にするよう繊維を互いに十分密に引き合わせ
る表面張力即ちキャンベル力という厚さ損失の最大原因
を処理するための方法を与える。
TAPPI第35巻第1号13〜15頁(1952年)
に発表されたJ、 A、 Van den  Akke
rによる論文は、表面張力を最小にされるような昇華に
よる紙の乾燥工程への効果について報告している。厚さ
若しくは比重の値は与えられていないけれども引張強度
は大幅に減少させられ不透明さは増大し水素結合の度合
は少なくなることを示している。
TAPPI第38巻第7号412〜415頁(1955
年)に発表されているように、B roughton及
びw angは、水の代りに無極性液体の低い表面張力
の中で製造され乾燥された紙の強度が減少させられるこ
とを発見した。
TAPPIの1974年E nglnecring  
Conf’erencc P roceedings 
(シアトル・ワシントン州)の327頁〜332頁に発
表されているように、J 、 W 、 S wanso
nは繊維に対する界面活性剤の効果に関して報告してい
る。陰イオン界面活性剤は表面張力を減少させシート同
士の接着の減少についてはっきりした相関関係を有する
ことが見出された。陽イオン界面活性剤は、接着如何で
定ま−るシート特性に著しい減少を与えることが見出さ
れた。
本発明は、延伸挾持プレスを使用しなからも希望通りの
厚さと比重とを冑する製品を生出すようなボール紙又は
紙の製造方法を与えることにより、ボール紙及び紙の製
造に関する従来技術の方法の前述した不完全さを克服し
ようと努める。 本発明の他の目的は、故紙原料から形
成される紙ウェブの乾燥される間の収縮量を減少させる
方法を与えることである。この方法は、故紙原料への界
面活性剤の添加を含む。
本発明の他の目的は、形成されプレスされたウェブの中
での表面張力と隣接する繊維間の接着との双方を減少さ
せるため故紙原料に陽イオン界面活性剤を添加すること
により、紙ウェブの乾燥されている間の収縮量を減少さ
せる方法を与えることである。
本発明は主として延伸挾持プレスから抜は出てくるウェ
ブのZ方向への収縮量の減少へと向けられているけれど
も、本発明はその上に従来通りの高負荷プレスにより生
産されるウェブのそうした収縮量の減少をも意図してい
る。
その上、本発明は界面活性剤の特に原料への添加に関し
て以下に述べられるけれども、本発明は界面活性剤のそ
うした適用に限定されるものではない。本発明は、添付
されている特許請求の範囲により定義される如く、形成
されるウェブの上にその乾燥に先立って噴霧又はその類
似の方法により界面活性剤を添加することをも含む。界
面活性剤は、或いはまた、湿潤な端末に於て即ちプレス
部に於て導入されてもよい。その上、界面活性剤は乾燥
部に於てすら導入されてもよい。多層紙の生産に於ては
、界面活性剤は単一の、若しくはより多くの層の上に導
入されてよい。
本発明の他の目的と利益とは、詳細な説明と添付された
特許請求の範囲とを考察することにより当業者には容易
に明らかとなるであろう。
本発明は、故紙原料から形成される紙ウェブの乾燥中の
収縮量を減少させる方法に関する。この方法は、原料か
らの紙ウェブへの形成に先立つ故紙原料への界面活性剤
の添加の工程を含む。界面活性剤と原料とが本質的に混
合されるようにして界面活性剤は原料に遍く分散させら
れる。界面活性剤と原料との混合物は紙形成部のヘッド
ボックスへ供給され、原料と界面活性剤との混合物はヘ
ッドボックスから形成部の形成ワイヤの上へ噴出される
。形成ワイヤの上で紙ウェブが形成されるようにして水
の第一部分が原料から排出される。
形成されたウェブは形成部から延伸挾持プレスへと導か
れ、ウェブかろ水の第二部分が除去されるようにして形
成されたウェブは延伸挾持プレスを通過させられる。プ
レスされたウェブの乾燥中の収縮量が減少させられるよ
うプレスされたウェブの中の隣接する繊維間の接着を界
面活性剤が妨げるようにして、形成されプレスされたウ
ェブから水の第三部分を除去するため、プレスされたウ
ェブは延伸挾持プレスから乾燥部へと誘導される。
本発明の一層特定的な実施例に於ては、界面活性剤は、
形成されプレスされたウェブの内部で表面張力と隣接す
る繊維間の接着との双方を減少させるに効果的な陽イオ
ン界面活性剤である。
本発明は故紙原料に添加される界面活性剤の使用を特に
指示しているけれども、乾燥工程の間の隣接する繊維間
の接着を妨げるための他の化学薬品が原料に添加される
ことが可能であり、そうした化学薬品の使用が添付され
た特許請求の範囲により定義される本発明の精神と範噂
とから逸脱するものでないことが当業者には明らかであ
ろう。
加えて、本発明は主として延伸挾持プレスにより生産さ
れるウェブの収縮量を減少させる道を指示しているけれ
ども、本発明は従来通りの高負荷プレスにより生産され
るウェブへのそのような界面活性剤の適用をも含むもの
である。
その上、本発明は湿潤な末端即ちプレス部に於ける、若
しくは乾燥部に於けるウェブへの界面活性剤の添加すら
も含んでおり、またその上に、多層紙を生産する場合に
於ては単一の若しくはより多(の層へのそうした界面活
性剤の添加をも含む。
界面活性剤は一般に製紙工業に多様な用途で使用されて
いるけれども、本出願人は、延伸挾持プレスを使用する
場合に厚さが減少させられると云う問題点を克服するた
めに故紙原料に界面活性剤を使用した如何なる先例をも
知らない。本出願人は、触感の一層柔かい製品を生産す
るために接着を妨げるべくティッシュペーパの製造者に
より界面活性剤が使用されてきたことを承知している。
ふわふわしたバルブは接着を妨げる薬剤を使用して作ら
れ、そうしたバルブはその後水中に於て、若しくは使い
捨ておしめのような気中加工品のために空気中に於て一
層容易に再分散する。
しかしなから、本発明は乾燥部から抜は出てくる紙若し
くはボール紙の最終的な厚さを制御する方法に向けられ
ている。研究室の実験は、図面の第2図に図示されてい
るその実験結果により示されているように、故紙原料中
への界面活性剤の使用により最終的な厚さが効果的に制
御され得ることを示している。第2図から読取ることの
できるこれらの結果は、結果として得られる乾燥したウ
ェブの厚さは原料即ち繊維の水性スラリに添加される界
面活性剤の濃度を制御することにより制御され得ること
を示している。
第3図に示されているように、界面活性剤又は他の非接
着性薬剤の使用は、目標値に合致させるため乾燥中に生
ずる収縮量を減少させることができる。第3図から、プ
レスに先立って原料に界面活性剤を添加することにより
、乾燥部から抜は出すウェブの厚さは界面活性剤が使用
されない時よりも大きくなることが明らかである。
前述の方法により、界面活性剤が特に陽イオン界面活性
剤であるとき、界面活性剤のそうした制御された添加は
、延伸挾持プレスを通過する間に除去される水の量を大
幅に増大する一方、同時に、最終的なシート即ちボール
紙の厚さを特徴とする特性に合致するよう制御する。従
って、本発明による方法は、乾燥部に於て使用される蒸
気の量の大幅な節約を可能にし、低濃度でバルブ・スラ
リに添加されるそうした界面活性剤のコストを相殺する
より以上に生産性の向上をもたらす。
−層詳しく図面を参照するならば、第1図は、プレスさ
れている間及び乾燥されている間のボール紙の厚さの変
化を比較の方法により示す。−層明確には、十分の一イ
ンチ(0,0254a+m)刻みの厚さが、縦軸10に
より示されている。従来通りのプレス部を使用すること
により結果として得られるプレスされたウェブの厚さが
12により示されている。その上、延伸挾持プレスから
抜は出してくるウェブの厚さは14により示されている
。この比較は、大幅に減少させられた水の含有量と増大
された比重とをプレスされたウェブにもたらす延伸挾持
プレスを使用することにより、無視できない厚さの減少
を結果としてもたらすことを示している。数字16は、
ウェブが乾燥部を通過した後の目標即ち要望されるウェ
ブの厚さを示している。従来通りのプレスから乾燥部を
通過した後のウェブの収縮に起因するこの厚さの減少は
、はぼ40%の減少量に及ぶことを表わしている。
もしも、延伸挾持プレスが使用され、本発明による界面
活性剤の使用なくして従来通りの乾燥がなされたならば
、その結果として得られる乾燥されたウェブは、見られ
る通り、希望される厚さの目標より小さい18により示
される厚さを有することになるであろう。しかしなから
、従来通りのプレスを使用した時には、ウェブは12に
より示される厚さから20に示されている希望通りの厚
さへと収縮する。
第2図は、原料即ちスラリの中に様々な濃度レベルを以
て異なる界面活性剤を使用した場合の効果を示すグラフ
である。縦軸は乾燥部から抜は出てくるウェブの厚さ即
ちキャリパの増加の百分比を示し、一方、横軸はヘッド
ボックスへの供給に先立って添加された界面活性剤の単
位量の原料についての百分比を示している。グラフ22
は、アークアト(Arquad ) 2HT−75の使
用により生ずる厚さの増加を示し、一方グラフ24は、
C−61のエアロゾルの使用による、殊に低濃度の界面
活性剤の使用に付随する増加を示している。
グラフ22と24の双方は、板紙のパルプを使用する場
合に適用され得る。アークアト(A rquad )は
登録商標であり、アークアト(Arquad ) 2 
HT−75は、A rmour &  CoIlpan
yの子会社であるA rmak  Corporatl
onにより供給された。
同様に、グラフ26とグラフ28はそれぞれ、様々な濃
度の界面活性剤を使用して漂白された軟材クラフト紙(
B、S、W、に、)からボール紙又は紙ウェブを生産す
る場合の対応する厚さの増加を示している。
第3図は、紙又はボール紙のプレスされた後若しくは乾
燥された後の厚さが縦軸に表わされている比較図である
。30は従来通りの方法でプレスされた後の厚さを示し
、32は共に従来通りのプレスと乾燥とを利用した場合
の乾燥された後の厚さを示す。
34は、延伸挾持プレスを利用することにより得られる
強化プレス技術を使用してプレスされた後の厚さを示し
ており、36は、その後更に従来通りの乾燥システムに
より乾燥された後の厚さを示している。36は、水平ダ
ッシュ・ライン38により示されている目標厚さより相
当に少ないウェブの厚さを示している。
40は延伸挾持プレスから抜は出してくるウェブの厚さ
を示しており、点線で示されている42は本発明による
原料への界面活性剤の添加により結果的に得られる厚さ
を示している。
界面活性剤を添加されたそのようなウェブが従来通りの
乾燥システムを通過させられるとき、ウェブの厚さは、
乾燥システムを通過している間に、乾燥後の厚さ44と
して示されている目標厚さ38まで減少させられる。
本発明によれば、故紙原料から形成される紙ウェブの乾
燥中の収縮量を減少させる方法が与えられる。この方法
は、原料が紙又はボール紙に形成されるに先立ち故紙原
料に界面活性剤、好ましくは陽イオン界面活性剤の添加
の工程を含む。第2図に示されているように、界面活性
剤はほんの僅かな量だけ原料に添加されるのが好ましい
。原料は、第2図に示されているように板紙若しくは漂
白された軟材クラフト紙であってよい。しかしなから、
本発明は界面活性剤を如何なる種類の原料に添加して使
用する場合にでも同様に適用可能であり、その上、界面
活性剤は実際上陰イオン界面活性剤であってもよく、そ
の他の如何なる形式の表面活性薬剤であってもよい。原
料が紙形成部のヘッドボックスへ供給されるに先立ち、
界面活性剤が原料と本質的に混合されるよう界面活性剤
は原料にあまねく分散させられる。界面活性剤と原料と
がヘッドボックスへ供給され、その原料が形成部の形成
ワイヤの上へと噴出させられる。紙又はボール紙のウェ
ブが形成されるよう水は形成ワイヤ若しくは形成ローラ
から排出される。この形成部に於て水の第一部分が原料
から排出され、その後ウェブは、形成されたウェブから
水の第二部分を除去する延伸挾持プレスを通過させられ
る。
ウェブから押し出されるこの水の第二部分は、従来通り
のプレス部に於て除去される水の量よりも多い。従って
、この結果得られるウェブの厚さ即ちキャリパは、従来
通りのプレスから抜は出てくるウェブのキャリパよりも
小さい。その上、抜は出てくるこのウェブの密度は、従
来通りのプレスによりもたらされるウェブの密度より相
対的に大きい。その後、プレスされたウェブは従来通り
の乾燥システムへと導かれる。しかしなから、延伸挾持
プレスに於て一層多くの水が除去されているお陰で、そ
うした従来通りの乾燥システムは少ない乾燥ドラムしか
必要としないか若しくは、もし同じ数だけの乾燥ドラム
が使用されるならば乾燥部に必要とされる熱エネルギが
少なくて済むであろう。もし界面活性剤が使用されない
ならば目標とする厚さより少ない厚さをウェブにもたら
すであろう水素結合を妨げるに界面活性剤が役立つので
、原料中への界面活性剤の添加によりウェブ内部での隣
接する繊維同士の接着が妨げられる。
更に本発明によれば、湿潤な末端即ちプレス部に於ける
、若しくは乾燥部に於ける界面活性剤の導入によってす
らZ方向のそうした収縮は減少させられ得る。その上多
層紙が生産される場合には、そうした界面活性剤は単一
の、又はより多くの層へ添加されることができる。
本発明は、希望通りの厚さと密度とを有するプレスされ
乾燥されたウェブを結果として与えるのミテナく、その
上に、バルブ・スラリに低濃度の界面活性剤を添加する
経費を相殺する以上に乾燥用蒸気を供給する経費の大幅
な節約を与える。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来通りのプレス部でプレスされたシートと
延伸挾持プレスでプレスされたシートとに関して、プレ
スされた後と乾燥された後の厚紙の厚さの代表的な値を
示す比較図である。 第2図は、幾つかの表面活性薬剤のシートの厚さに関す
る効果を示すグラフである。 第3図は、従来通りのプレス及び延伸挾持プレスを使用
した場合に結果として得られる厚さを示しており、更に
、本発明の方法を適用することにより厚さに関してもた
らされる効果を示している比較図である。 10・・・縦軸、12・・・従来通りのプレスによりプ
レスされたウェブの厚さ、14・・・延伸挾持プレス(
ENP、強化プレス)によりプレスされたウェブの厚さ
、16・・・乾燥後のウェブの厚さの目標値。 18・・・延伸挾持プレス(ENP、強化プレス)によ
りプレスされ従来通りに乾燥されたウェブの厚さ、20
・・・従来通りのプレスによりプレスされ乾燥されたウ
ェブの厚さ、22・・・板紙の故紙を原料とした場合の
アークアト2HT−75の使用による厚さの増加、24
・・・板紙の故紙を原料とした場合のC−61のエアロ
ゾルの使用による厚さの増加、26・・・漂白された軟
材クラフト紙(B、S。 W、に、 )を原料とした場合のアークアト2HT−7
5の使用による厚さの増加、28・・・漂白された軟材
クラフト紙(B、S、W、に、)を原料とした場合のC
−61のエアロゾルの使用による厚さの増加、30・・
・従来通りの方法でプレスされた後のウェブの厚さ、3
2・・・共に従来通りのプレスと乾燥とを経た後のウェ
ブの厚さ、34.40・・・ENP使用による強化プレ
スの後のウェブの厚さ。 36・・・強化プレスされ更に乾燥された後のウェブの
厚さ、38・・・厚さの目標値、42・・・界面活性剤
を添加された原料が強化プレスされた後のウェブの厚さ
、44・・・界面活性剤を添加された原料が強化プレス
され更に乾燥された後のウェブの厚さ特許出願人  ベ
ロイト・コーポレイション代  理  人   弁  
理  士   明  石  昌  毅FIG、1 FIG、3

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)故紙原料から形成される紙ウェブの乾燥される間
    の収縮量を減少させる方法にして、前記原料を前記紙ウ
    ェブに形成するに先立つ前記故紙原料への界面活性剤の
    添加と、前記界面活性剤が本質的に前記原料と混合され
    るようにした前記原料全体に亙っての前記界面活性剤の
    分散と、紙形成部のヘッドボックスへの前記原料に混合
    された前記界面活性剤の供給と、前記ヘッドボックスか
    ら前記形成部の形成ワイヤ上への前記原料と前記界面活
    性剤との混合物の噴出と、前記形成ワイヤ上で前記紙ウ
    ェブが形成されるようにした前記原料からの水の第一部
    分の排出と、前記形成部から延伸挾持プレスへの前記ウ
    ェブの案内と、形成された前記ウェブから水の第二部分
    が除去されるようにした前記延伸挾持プレスを抜けての
    前記ウェブの通過と、プレスされた前記ウェブが乾燥さ
    れる間の収縮量が減少され希望通りの厚さの乾燥された
    ウェブが得られるようプレスされた前記ウェブ内部での
    隣接する繊維同士の接着を前記界面活性剤が妨げるよう
    にした形成され且プレスされた前記ウェブから水の第三
    部分を除去するための前記延伸挾持プレスから乾燥部へ
    のプレスされた前記ウェブの誘導とを含むことを特徴と
    する、紙ウェブの乾燥中の収縮量を減少させる方法。
  2. (2)故紙原料から形成される紙ウェブの乾燥される間
    の収縮量を減少させる方法にして、紙形成部のヘッドボ
    ックスへの前記原料の供給と、前記ヘッドボックスから
    前記形成部の形成ワイヤ上への前記原料の噴出と、前記
    形成ワイヤ上で前記紙ウェブが形成されるようにした前
    記原料からの水の第一部分の排出と、前記形成部から高
    負荷プレスへの前記ウェブの案内と、前記ウェブから水
    の第二部分が除去されるようにした前記プレスを抜けて
    の前記ウェブの通過と、前記プレスから乾燥器部への形
    成され且プレスされた前記ウェブから水の第三部分を除
    去するためのプレスされた前記ウェブの誘導と、プレス
    された前記ウェブが乾燥される間のZ方向の収縮量が減
    少させられ希望通りの厚さの乾燥されたウェブが得られ
    るよう形成され且プレスされた前記ウェブ内部での隣接
    する繊維同士の接着と表面張力との双方を減少させるに
    効果的な陽イオン界面活性剤がプレスされた前記ウェブ
    内部での隣接する繊維同士の接着を妨げるようにした前
    述の各工程の任意の工程での前記原料への陽イオン界面
    活性剤の添加とを含むことを特徴とする、紙ウェブの乾
    燥中の収縮量を減少させる方法。
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