印刷用塗工紙
【課題】嵩高（低密度）でありながら、ひじわの発生を抑えることができ、印刷適性に優れる印刷用塗工紙を提供する。
【解決手段】原紙上に、顔料と接着剤を含有する塗工層を有する印刷用塗工紙において、原紙中にキャビテーションによって発生させた気泡を、パルプ懸濁液に接触させて濾水度を調整したパルプを含有する印刷用塗工紙。キャビテーション処理したパルプの配合量としては、全パルプ中の５重量％以上が好ましい。
【解決手段】原紙上に、顔料と接着剤を含有する塗工層を有する印刷用塗工紙において、原紙中にキャビテーションによって発生させた気泡を、パルプ懸濁液に接触させて濾水度を調整したパルプを含有する印刷用塗工紙。キャビテーション処理したパルプの配合量としては、全パルプ中の５重量％以上が好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は塗工紙に関し、嵩高（低密度）でありながら、特にひじわの発生を抑える印刷用塗工紙に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷物のビジュアル化傾向やカラー化が進み、印刷用紙の高品質化の要求が高まってきている。一方で、輸送及び郵便コストの削減などのため、印刷物の軽量化に対する要求も高い。従来、これらの二つの要望は相反するものであり、高品質印刷塗工紙は原紙坪量及び塗工量が多く、また、表面処理による平滑化などにより、同一坪量で比較して密度の高いものであった。印刷物の軽量化には低坪量の用紙を選択することが可能であるが、密度が同等であれば軽量化に伴い紙厚も低くなり、冊子のボリューム感が損なわれるため好まれない。このため、嵩高な、すなわち同一坪量で比較して紙厚の高いもしくは同一紙厚で比較して坪量が低く、品質の良好な塗工紙が求められている。
嵩高化のための手法としては、嵩高なパルプ及び嵩高な填料の使用による塗工紙用原紙の嵩高化、及び塗料組成物の塗工量減少、及び得られる塗工紙の表面処理の緩和等が考えられる。
嵩高な填料の使用については、例えば、中空の合成有機物カプセルを配合することにより低密度化する手法が開示されている（特許文献１参照）。しかしながらこのような合成有機物は紙力を低下させるため、印刷時の紙ムケや断紙などの問題がある上、十分な嵩高効果を得るには高配合する必要があるため、製造原価が高くなる等の問題もあった。また、シラスバルーンを用いる方法が提案されている。しかしこれは、製紙用パルプとの混合性が悪く、また、それを配合した用紙も印刷むらが発生するなどの問題があった。また、塗工紙用原紙の嵩高化の方法として嵩高な薬品が開示され（特許文献２〜４参照）、それらの嵩高薬品を使用した印刷用塗工紙が示されている（特許文献５）。しかしながら、このような有機化合物の薬品を含有させた嵩高化な塗工紙用原紙を用いた場合、パルプの繊維間結合の強さが低下することにより、強度や剛度等に劣る場合があった。
また、嵩高パルプとして、マーセル化パルプを塗工原紙に用いる場合が開示されている（特許文献６）が、強度が低下するなどの問題があった。
また、オフセット輪転（以下、オフ輪と称す）印刷の場合、印刷後熱風乾燥を行うため紙の流れ方向に波うち状のしわ（以下、ひじわと称す）が発生するという問題を抱えている。ひじわが発生すると印刷物の品質が著しく低下する。ひじわに関しては、原紙のパルプ繊維のフリーネスを規定することによりひじわを抑制することを提案している（特許文献７）が、満足するレベルには到達しない。また、内部層間強度と巻取り水分を調整することでひじわを抑制することを提案している（特許文献８）が、巻取り水分は多数の要因により変動しやすくこれを調整することは製造上困難さを要求される。また印刷後の折り工程で塗工紙の表面が割れるトラブルを発生させる恐れがある。またひじわ軽減の程度も満足するレベルには到達しない。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３９８９８号公報
【特許文献２】ＷＯ９８／０３７３０号公報
【特許文献３】特開平１１−２００２８４号公報
【特許文献４】特開平１１−３５０３８０号公報
【特許文献５】特開２００２−１３８３８９号公報
【特許文献６】特開２００２−３０２８９１号公報
【特許文献７】特解昭５８−１８６７００号公報
【特許文献８】特開平９−２９１４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この様な状況に鑑みて、本発明の課題は、嵩高（低密度）でありながら、ひじわの発生を抑えることができ、印刷適性に優れる印刷用塗工紙を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の如き状況において鋭意検討を重ねた結果、原紙上に、顔料と接着剤を含有する塗工層を有する印刷用塗工紙において、原紙中にキャビテーションによって発生させた気泡をパルプ懸濁液に接触させて、所望の濾水度を調整したパルプを含有することにより、嵩高（低密度）でありながら、ひじわの発生が抑えることができ、印刷適性に優れ、剛度が良好な印刷用塗工紙を得られることを見出した。
本発明においては、パルプ繊維懸濁液中にキャビテーションを積極的に発生させて処理することで、発生する微細気泡の崩壊衝撃力によって、パルプ繊維の外部フィブリル化を促進する一方、内部フィブリル化を抑制され、従来の方法で叩解処理したパルプと比較すると、より嵩高でありながら、剛度が良好であり、このパルプを原紙に含有した印刷用塗工紙は、低密度（嵩高）でありながら剛度が良好で、特にオフセット輪転印刷時のひじわの発生が抑えられ、優れるものである。
キャビテーションによって、調製したパルプの所望の濾水度とは、化学パルプの場合、５０〜６５０ｍｌが好ましく、機械パルプの場合は５０〜４００ｍｌが好ましく、古紙（脱墨）パルプの場合は、５０〜４００ｍｌの範囲に調製することが好ましい。また、上記のパルプの種類を混合した場合、トータルの濾水度としては、１００〜５００ｍｌの範囲で調製することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、嵩高（低密度）でありながら、剛度が良好で、特にオフセット輪転印刷時のひじわの発生を抑えることができ、印刷適性に優れる印刷用塗工紙を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、キャビテーション処理の対象とするパルプは、塗工原紙の原料パルプとして従来から使用されているパルプを対象パルプとすることができる。具体的には、化学パルプ(針葉樹の晒クラフトパルプ(NBKP)または未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹の晒クラフトパルプ(LBKP)）または未晒クラフトパルプ(LUKP)等)、機械パルプ(グラウンドウッドパルプ(GP)、リファイナーメカニカルパルプ(RGP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)等）、脱墨パルプ(DIP)、非木材繊維パルプなどである。
【０００８】
本発明の塗工原紙に使用されるキャビテーション処理パルプは、キャビテーションによって気泡を発生させ、これをパルプ懸濁液に接触させて処理することにより、所望の濾水度に調製したパルプである。キャビテーションによって気泡を発生させ、パルプ懸濁液に接触させて処理することにより、所望の濾水度に調節するパルプとは、パルプをリファイナーやビーター、ＰＦＩミル、ニーダー、ディスパーザー等の従来の機械処理による叩解処理の代わりに、上記のキャビテーション処理を用いて叩解処理することにより、特に嵩高で、寸法安定性及び剛度が良好なパルプが得られるものである。また、キャビテーション処理する前のパルプは、未叩解パルプの方がよりキャビテーション処理の効果が得られるものである。
また、キャビテーション処理の効果を向上させるためには、キャビテーション処理前のパルプとキャビテーション処理後のパルプの濾水度差は、トータル（全）パルプの濾水度差で、１００〜５００ｍｌであり、より好ましくは１５０〜４５０ｍｌで調整することである。各々のパルプについては、化学パルプの場合、１００〜５００ｍｌが好ましく、より好ましくは１５０〜４００ｍｌであり、機械パルプの場合のキャビテーション前後の濾水度差は６０〜３００ｍｌが好ましく、より好ましくは１００〜２５０ｍｌであり、古紙パルプの場合の濾水度差は、好ましくは１００〜３５０ｍｌ範囲で調節することにより、キャビテーション処理効果がより得られるものである。
化学パルプ、機械パルプ等の場合、キャビテーションによって未叩解パルプを処理しても良いし、通常の機械処理による叩解を併用させても良い。また、古紙パルプの場合、通常の機械処理による脱墨処理してパルプ繊維に付着しているインキ等の汚染物質を除去した後に、通常の機械処理の叩解処理の代わりに、キャビテーション処理による叩解処理した方が好ましい。また、必要に応じて古紙パルプの脱墨処理を上記のキャビテーション処理してもよい。尚、脱墨処理をキャビテーションによって気泡を発生させ処理した再生パルプは、パルプ繊維自体への損傷が抑えられ、パルプ繊維表面に付着しているインキについては、強力に気泡が作用するため、表面に付着しているインキの剥離・微細化が促進され、高白色度で残インキの少ない高品質の再生パルプが得られるものである。
【０００９】
次に本発明の印刷用塗工紙の原料パルプの処理に用いるキャビテーションについて説明する。キャビテーションは、加藤の成書（加藤洋治編著、新版キャビテーション
基礎と最近の進歩、槇書店、1999）にあるように、キャビテーション気泡の崩壊時に数μｍオーダーの局所的な領域に数Gpaにおよぶ高衝撃力を発生し、また気泡崩壊時に断熱圧縮により微視的にみると数千℃に温度が上昇する。その結果、キャビテーションを発生した場合には温度上昇が伴う。これらのことから、キャビテーションは流体機械に損傷、振動、性能低下などの害をもたらす面があり、解決すべき技術課題とされてきた。近年、キャビテーションについて研究が急速に進み、キャビテーション噴流の流体力学的パラメーターを操作因子としてキャビテーションの発生領域や衝撃力まで高精度に制御できるようになった。その結果、気泡の崩壊衝撃力を制御することにより、その強力なエネルギーを有効活用することが期待されはじめている。従って、流体力学的パラメーターに基づく操作・調整を行うことでキャビテーションを高精度に制御することが可能となった。これは技術的作用効果の安定性を保持することが可能であることを示しており、従来のように流体機械で自然発生的に生じる制御不能の害をもたらすキャビテーションではなく、制御されたキャビテーションによって発生する気泡を積極的にパルプ懸濁液に導入し、そのエネルギーを有効利用することが本発明の特徴である。
【００１０】
本発明におけるキャビテーションの発生手段としては、液体噴流による方法、超音波振動子を用いる方法、超音波振動子とホーン状の増幅器を用いる方法、レーザー照射による方法などが挙げられるが、これらに限定するものではない。好ましくは、液体噴流を用いる方法が、キャビテーション気泡の発生効率が高く、より強力な崩壊衝撃力を持つキャビテーション気泡雲を形成するためパルプ繊維に対する作用効果が大きい。上記の方法によって発生するキャビテーションは、従来の流体機械に自然発生的に生じる制御不能の害をもたらすキャビテーションと明らかに異なるものである。
【００１１】
液体噴流とは、液体または液体の中に固体粒子や気体が分散あるいは混在する流体の噴流であり、パルプや無機物粒子のスラリーや気泡を含む液体噴流をいう。ここでいう気体は、キャビテーションによる気泡を含んでいてもよい。
【００１２】
キャビテーションは液体が加速され、局所的な圧力がその液体の蒸気圧より低くなったときに発生するため、流速及び圧力が特に重要となる。このことから、キャビテーション状態を表わす基本的な無次元数、キャビテーション数（Cavitation Number）σは次のように定義される（加藤洋治編著、新版キャビテーション基礎と最近の進歩、槇書店、1999）。
【００１３】
【数１】
（p∞：一般流の圧力、U∞：一般流の流速、pv：流体の蒸気圧、ρ：密度）
ここで、キャビテーション数が大きいということは、その流れ場がキャビテーションを発生し難い状態にあるということを示す。特にキャビテーション噴流のようなノズルあるいはオリフィス管を通してキャビテーションを発生させる場合は、ノズル上流側圧力p1、ノズル下流側圧力p2、、試料水の飽和蒸気圧pvから、キャビテーション数σは下記式（２）のように書きかえることができ、キャビテーション噴流では、p1、p2、pv間の圧力差が大きく、p1≫p2≫pvとなることから、キャビテーション数σはさらに以下のように近似することができる（H. Soyama, J. Soc. Mat. Sci. Japan, 47(4)， 381 1998）。
【００１４】
【数２】
本発明におけるキャビテーションの条件は、上述したキャビテーション数σが０．００１以上０．５以下であることが望ましく、０．００３以上０．２以下であることが好ましく、０．０１以上０．１以下であることが特に好ましい。キャビテーション数σが０．００１未満である場合、キャビテーション気泡が崩壊する時の周囲との圧力差が低いため効果が小さくなり、０．５より大である場合は、流れの圧力差が低くキャビテーションが発生し難くなる。
【００１５】
また、ノズルまたはオフィリス管を通じて噴射液を噴射してキャビテーションを発生させる際には、噴射液の圧力（上流側圧力）は０．０１MPa以上３０MPa以下であることが望ましく、０．７MPa以上１５MPa以下であることが好ましく、２MPa以上１０MPa以下であることが特に好ましい。上流側圧力が０．０１MPa未満では下流側圧力との間で圧力差を生じ難く作用効果は小さい。また、３０MPaより高い場合、特殊なポンプ及び圧力容器を必要とし、消費エネルギーが大きくなることからコスト的に不利である。一方、容器内の圧力（下流側圧力）は静圧で0.05Mpa以上0.3Mpa以下が好ましい。また、容器内の圧力と噴射液の圧力との圧力比は0.001〜0.5の範囲が好ましい。
【００１６】
また、噴射液の噴流の速度は1m／秒以上200m／秒以下の範囲であることが望ましく、20m／秒以上100m／秒以下の範囲であることが好ましい。噴流の速度が1m／秒未満である場合、圧力低下が低く、キャビテーションが発生し難くいため、その効果は弱い。一方、200m／秒より大きい場合、高圧を要し特別な装置が必要であり、コスト的に不利である。
【００１７】
本発明におけるキャビテーション処理はタンクなど任意の容器内若しくは配管内を選ぶことができるが、これらに限定するものではない。また、ワンパスで処理することも可能であるが、必要回数だけ循環させることによって更に効果を増大できる。さらに複数の発生手段を用いて並列で、あるいは、順列で処理することができる。
【００１８】
キャビテーションを発生させるための噴流は、パルパーのような大気開放の容器の中でなされてもよいが、キャビテーションをコントロールするために圧力容器の中でなされるのが好ましい。
【００１９】
本発明において、例えば液体噴流によるキャビテーションの発生方法では、パルプ懸濁液に対して、噴射液体として、例えば、蒸留水、水道水、工業用水、製紙工程で回収される再用水、パルプ搾水、白水、パルプ懸濁液、アルコールなどを噴射することができるが、これらに限定するものではない。好ましくは、パルプ懸濁液自体を噴射することで、噴流周りに発生するキャビテーションによる作用効果に加え、高圧でオリフィスから噴射する際の流体力学的剪断力が得られるため、より大きな作用効果を発揮する。なお、噴射液体としてパルプ懸濁液を用いる場合、処理対象とする全量を循環させて処理することも可能である。
液体噴流によってキャビテーションを発生させて処理する場合、処理対象であるパルプ懸濁液の固形分濃度は5重量％以下であることが好ましく、より好ましくは3重量％以下、さらに好ましくは0.1〜1.5重量％の範囲で処理することが気泡の発生効率の点から好ましい。
【００２０】
また、処理時のパルプ懸濁液のｐＨは、好ましくはｐＨ1〜13、より好ましくはｐＨ3〜12、更に好ましくはｐＨ4〜11である。ｐＨが1未満であると装置の腐食などが問題となり、材質及び保守等の観点から不利である。一方、ｐＨが13を超えると、パルプ繊維のアルカリ焼けが生じ、白色度が低下するので好ましくない。アルカリ条件である方がパルプ繊維の膨潤性がよく、ＯＨ活性ラジカルの生成量が増加することから望ましい。
【００２１】
本発明では、液体の噴射圧力を高めることで、噴射液の流速が増大し、より強力なキャビテーションが発生する。更に被噴射液を収める容器を加圧することで、キャビテーション気泡が崩壊する領域の圧力が高くなり、気泡と周囲の圧力差が大きくなるため気泡は激しく崩壊し衝撃力も大となる。ここで、噴射液とは、高圧でオリフィスから噴射する液体を指し、被噴射液とは容器内もしくは配管内で噴射される液体を指す。キャビテーションは液体中の気体の量に影響され、気体が多過ぎる場合は気泡同士の衝突と合一が起こるため崩壊衝撃力が他の気泡に吸収されるクッション効果を生じるため衝撃力が弱まる。従って、溶存気体と蒸気圧の影響を受けるため、その処理温度は融点以上沸点以下でなければならない。液体が水を媒質とする場合、好ましくは0〜80℃、更に好ましくは10℃〜60℃の範囲とすることで高い効果を得ることができる。一般には、融点と沸点の中間点で衝撃力が最大となると考えられることから、水溶液の場合、50℃前後が最適であるが、それ以下の温度であっても、蒸気圧の影響を受けないため、上記の範囲であれば高い効果が得られる。80℃よりも高い温度では、キャビテーションを発生するための圧力容器の耐圧性が著しく低下するため、容器の損壊を生じやすいため不適である。
【００２２】
本発明においては、界面活性剤などの液体の表面張力を低下させる物質を添加することで、キャビテーションを発生させるために必要なエネルギーを低減することができる。添加する物質としては、公知または新規の界面活性剤、例えば、脂肪酸塩、高級アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコール、アルキルフェノール、脂肪酸などのアルキレンオキシド付加物などの非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、あるいは、有機溶剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの単一成分からなるものでも2種以上の成分の混合物でも良い。添加量は噴射液及び／または被噴射液の表面張力を低下させるために必要な量であればよい。また、添加場所としてはキャビテーションを発生させる場所よりも前の工程のいかなる場所でもよく、液体を循環させる場合は、キャビテーションを発生させる場所以降であっても構わない。
本発明においては、キャビテーションによって気泡を発生させ、これをパルプ懸濁液に接触させて処理することで、発生する微細気泡の崩壊衝撃力によって、パルプ繊維自体の嵩を損なわずに濾水度を調整でき、このパルプを含有する原紙を用いた印刷用塗工紙は、従来の機械力を用いた叩解により濾水度を調整したパルプを含有する原紙を用いた印刷用塗工紙と比較して、嵩高でありながら、剛度が良好で、ひじわの発生が抑えられる効果を有する。
【００２３】
キャビテーションによって発生させた気泡により所望の濾水度に調製したパルプの全パルプに対する配合率は特に限定は無いが、配合率が高いほど、嵩高であり、剛度が良好で乾燥時の収縮が抑えられひじわの発生がない印刷用塗工紙が得られる。このような点から、配合率は、全パルプ中の５固形分重量％以上１００重量％以下が好ましく、２０固形分重量%以上１００重量％以下がより好ましく、５０固形分重量％以上１００重量％以下が更に好ましい。また、キャビテーション処理による嵩高、品質向上の点からは、化学パルプ（針葉樹の晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）または未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、広葉樹の晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）または未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）等）を使用することが好ましい。本発明の印刷用塗工紙の原紙としては上記のキャビテーション処理したパルプ以外に、本発明の効果を損なわない範囲で併用しても良い。具体的には、キャビテーション処理していない通常の化学パルプ（針葉樹の晒クラフトパルプ（NBKP）または未晒クラフトパルプ（NUKP）、広葉樹の晒クラフトパルプ（LBKP）または未晒クラフトパルプ（LUKP）等）、機械パルプ（グラウンドウッドパルプ（GP）、リファイナーメカニカルパルプ（RGP）、サーモメカニカルパルプ（TMP）、ケミサーモメカニカルパルプ（CTMP）等）、脱墨パルプ(DIP)を任意の割合で混合して使用することができる。
【００２４】
本発明の印刷用塗工紙の原紙には、パルプ以外に、填料等が配合される。原紙に配合される填料としては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、水和珪酸、ホワイトカーボン、酸化チタン、合成樹脂填料などの公知の填料を使用する事が出来る。填料の使用量は、パルプ重量に対して６重量％以上が好ましい。さらに必要に応じて、硫酸バンド、サイズ剤、澱粉、紙力増強剤、歩留まり向上剤、着色顔料、染料、消泡剤などを含有しても良い。原紙の抄紙方法については特に限定されるものではなく、トップワイヤー等を含む長網マシン、丸網マシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ性抄紙方式で抄紙した原紙のいずれであってもよい。キャビテーション処理したパルプについては、数種類のパルプをキャビテーション処理して配合し抄紙しても良いし、特定の種類のパルプのみをキャビテーション処理して配合し抄紙しても良いし、特定の種類のパルプの一部をキャビテーション処理して配合し抄紙しても良い。更に表面強度やサイズ性の向上の目的で、原紙に水溶性高分子を主成分とする表面処理剤の塗布を行っても良い。水溶性高分子としては、酸化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉、酵素変性澱粉、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等の、表面処理剤として通常使用されるものを単独、あるいはこれらの混合物を使用することができる。また、表面処理剤の中には、水溶性高分子の他に耐水化、表面強度向上を目的とした紙力増強剤やサイズ性付与を目的とした外添サイズ剤を添加することができる。表面処理剤は２ロールサイズプレスコーターや、ゲートロールコーター、ブレードメタリングサイズプレスコーター、ロッドメタリングサイズプレスコーター、及びシムサイザーなどのフィルム転写型ロールコーター等の塗工機によって塗布する事ができる。また、本発明に使用される塗工紙原紙の坪量は、２５〜２００ｇ／ｍ2が好ましく、より好ましくは２５〜１２０ｇ／ｍ2 、更に好ましくは３０〜８０ｇ／ｍ2で、本発明の効果を発揮するものである。
本発明においては、原紙に顔料と接着剤を有する塗工層を設ける。塗工層に用いる顔料として、塗工紙用に従来から用いられている、カオリン、クレー、デラミネーテッドクレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸、ケイ酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料、プラスチックピグメントなどの有機顔料などを必要に応じて単独又は２種類以上混合して使用することができる。
本発明において使用する接着剤は、塗工紙用に従来から用いられている、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、ブタジエン・メチルメタクリレート系、酢酸ビニル・ブチルアクリレート系等の各種共重合体及びポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、アクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成系接着剤、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白の蛋白質類、酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などのエーテル化澱粉、デキストリンなどの澱粉類、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体などの通常の塗被紙用接着剤１種類以上を適宜選択して使用される。これらの接着剤は顔料１００重量部に対して５〜５０重量部、より好ましくは５〜２５重量部程度の範囲で使用される。
また、必要に応じて、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤、印刷適性向上剤など、通常の塗被紙用塗被組成物に配合される各種助剤が適宜使用される。
原紙上に設ける塗工層は原紙の片面あるいは両面に、単層あるいは二層以上設ける。本発明の塗工量は、原紙の片面あたり１〜３０ｇ／ｍ2が好ましく、より好ましくは３〜２０ｇ／ｍ2、更に好ましくは３〜１５ｇ／ｍ2である。本発明においては、特に片面当たりの塗工量が９ｇ／ｍ2以下の時に、本発明の効果がより発揮される。塗工紙全体の坪量は、３０〜２００ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは３０〜１３０ｇ／ｍ２、更に好ましくは坪量が４０〜１００ｇ／ｍ２である。
塗被組成物を原紙に塗工して塗工層を設ける方法としては、2ロールサイズプレスコーターや、ゲートロールコーター、及びブレードメタリングサイズプレスコーター、及びロッドメタリングサイズプレスコーター、シムサイザー等のフィルム転写型ロールコーターや、フラデッドニップ／ブレードコーター、ジェットファウンテン／ブレードコーター、
ショートドウェルタイムアプリケート式コーターの他、ブレードの替わりにグルーブドロッド、プレーンロッド等を用いたロッドメタリングコーターや、カーテンコーター、ダイコーター等の公知のコーターにより塗工することができる。
湿潤塗工層を乾燥させる手法としては、例えば、蒸気加熱ヒーター、ガスヒーター、赤外線ヒーター、電気ヒータ、熱風加熱ヒーター、マイクロウェーブ、シリンダードライヤー等の通常の方法が用いられる。
【００２５】
また、必要に応じて、塗工紙を表面処理することにより、平滑性を向上することができる。表面処理の方法としては弾性ロールにコットンロールを用いたスーパーカレンダーや、弾性ロールに合成樹脂ロールを用いたソフトニップカレンダー等、公知の表面処理装置を用いる事が出来る。本発明においては、オフセット印刷用塗工紙として、特に密度が１．０ｇ／ｃｍ3を超える塗工紙のひじわを抑えるために効果をより発揮する。また、塗工紙の水分は３．５〜５．０％にすることにより、ひじわの発生を抑える効果が向上する。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何等限定されるものではない。
なお、特に断らない限り、例中の部、及び％はそれぞれ、重量部及び重量％を示す。得られた印刷塗工紙について、以下に示すような評価法に基づいて、試験を行った。
＜評価方法＞
（坪量） ＪＩＳ Ｐ ８１２４：1998に従った。
（密度） ＪＩＳ Ｐ ８１１８：1998に従った。
（剛度） ＪＩＳ Ｐ ８１４３：1996に従った。
（ひじわ）
オフセット輪転印刷の４色重ね印刷部（インキ濃度：墨１．８０、藍１．５０、紅１．４５、黄１．０５、４色合計濃度５．８０、X-Rite社製X-Rite４０８で測定）に発生したひじわを以下の基準で目視評価した。◎：ひじわがほとんど発生しない、○：極めて軽度のひじわが発生する、△：ひじわの発生が見られる、×：ひじわの発生が著しい。
［キャビテーション処理パルプ(化学パルプ)Ａの製造］
市販広葉樹漂白クラフトパルプシートを低濃度パルパーで離解し、原料Ａ（濾水度ＣＳ
Ｆ666ｍｌ）とした。原料Ａを任意の濃度に調整後、図１に示されるキャビテーション噴流式洗浄装置（ノズル径1.5ｍｍ）を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を7ＭＰａ（噴流の流速70ｍ／秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を0.3ＭＰａとして、処理時間１５ 分で処理し、濾水度を調整した。なお、噴射液として濃度1.1重量％のパルプ懸濁液を使用し、容器内のパルプ懸濁液（濃度1.1重量％）をキャビテーション処理して、キャビテーションパルプＡを得た。
処理後のパルプについて、カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）を：JIS P 8121：1995に従って測定し、結果を表１に示した。
［キャビテーション処理パルプ（機械パルプ）Ｂの製造］
ラジアータパインのサーモメカニカルパルプ（濾水度ＣＳＦ288ｍｌ）を原料Ｂとして、キャビテーションパルプＡと同様にキャビテーション噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を7ＭＰａ（噴流の流速70ｍ／秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を0.3ＭＰａとして、処理時間１０分で処理し、濾水度を調整した。得られたパルプのカナダ標準濾水度を測定し、結果を表１に示した。
［キャビテーション処理パルプ（脱墨パルプ）Ｃの製造］
完成した上質系ＤＩＰ処理パルプ（濾水度ＣＳＦ325ｍｌ）を原料Ｃとして、キャビテーションパルプＡと同様にキャビテーション噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を7ＭＰａ（噴流の流速70ｍ／秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を0.3ＭＰａとして、処理時間１０分で処理し、濾水度を調整した。得られたパルプのカナダ標準濾水度を測定し、結果を表１に示した。
Ａ、Ｂ、Ｃのキャビテーション処理パルプの製造方法において、叩解処理をキャビテーション処理で行う代わりに、原料Ａ〜Ｃについて、ＰＦＩミルを用いて、濃度10％、クリアランス0.2ｍｍで、カウント数を変化させて叩解し、濾水度を調整して処理パルプＤ、Ｅ、Ｆを得た。続いて、処理後のパルプをJIS P 8209に基づいて手抄き紙を作製し、厚さ、坪量を測定し、密度を算出した。厚さ：JIS P 8118：1998に従い、坪量：JIS P 8124に従った。
表１に処理したパルプの物性を示す。
【００２７】
【表１】
［実施例１］
製紙用パルプとして、キャビテーション処理パルプ（化学パルプ）Aを９０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを１０部、填料として、パルプ絶乾重量に対して軽質炭酸カルシウム１２重量%を加え、その他の薬品としてアルケニルコハク酸無水物、カチオン化デンプンをそれぞれ０．１重量％、０．５重量％を添加したスラリーをツインワイヤー抄紙機で坪量６４ｇ／ｍ2の原紙を得た。顔料として重質炭酸カルシウム５０部（FMT90 ファイマテック株式会社製）、微粒カオリン５０部（アマゾンプラス カデム株式会社製）を用い、分散剤としてポリアクリル酸ソーダ０．２部、バインダーとしてカルボキシ変性スチレンブタジエンラテックスを１１部、燐酸エステル化澱粉を４部加え、さらに水を加えて固形分濃度６５％に調整した塗工液を、原紙に塗工量が片面あたり12ｇ／ｍ2となるようにブレードコーターで両面塗工・乾燥を行なった。次いでロール表面温度８０℃、４ニップでソフトカレンダー処理して、塗工紙水分３．８％の印刷用塗工紙を得た。
［実施例２］
キャビテーション処理パルプＡを６０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを４０部に変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［実施例３］
キャビテーション処理パルプＡを２０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを８０部に変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［実施例４］
キャビテーション処理パルプ（機械パルプ）Ｂを２０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを８０部にした以外は実施例１と同様にオフセット印刷用塗工紙を得た。
［実施例５］
キャビテーション処理パルプ（脱墨パルプ）Ｃを１０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを９０部にした以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例１］
キャビテーション処理パルプＡの代わりにＰＦＩミル叩解処理パルプＤに変更した以外は、実施例１と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
［比較例２］
キャビテーション処理パルプＢの代わりにＰＦＩミル叩解処理パルプＥに変更した以外は、実施例４と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
［比較例３］
キャビテーション処理パルプＣの代わりにＰＦＩミル叩解処理パルプＦに変更した以外は、実施例５と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
【００２８】
表２に結果を示した。
【００２９】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例で使用したキャビテーション噴流式洗浄装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：試料タンク
２：ノズル
３：キャビテーション噴流セル
４：プランジャポンプ
５：上流側圧力制御弁
６：下流側圧力制御弁
７：上流側圧力計
８：下流側圧力計
９：給水弁
１０：循環弁
１１：排水弁
１２：温度センサー
１３：ミキサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は塗工紙に関し、嵩高（低密度）でありながら、特にひじわの発生を抑える印刷用塗工紙に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷物のビジュアル化傾向やカラー化が進み、印刷用紙の高品質化の要求が高まってきている。一方で、輸送及び郵便コストの削減などのため、印刷物の軽量化に対する要求も高い。従来、これらの二つの要望は相反するものであり、高品質印刷塗工紙は原紙坪量及び塗工量が多く、また、表面処理による平滑化などにより、同一坪量で比較して密度の高いものであった。印刷物の軽量化には低坪量の用紙を選択することが可能であるが、密度が同等であれば軽量化に伴い紙厚も低くなり、冊子のボリューム感が損なわれるため好まれない。このため、嵩高な、すなわち同一坪量で比較して紙厚の高いもしくは同一紙厚で比較して坪量が低く、品質の良好な塗工紙が求められている。
嵩高化のための手法としては、嵩高なパルプ及び嵩高な填料の使用による塗工紙用原紙の嵩高化、及び塗料組成物の塗工量減少、及び得られる塗工紙の表面処理の緩和等が考えられる。
嵩高な填料の使用については、例えば、中空の合成有機物カプセルを配合することにより低密度化する手法が開示されている（特許文献１参照）。しかしながらこのような合成有機物は紙力を低下させるため、印刷時の紙ムケや断紙などの問題がある上、十分な嵩高効果を得るには高配合する必要があるため、製造原価が高くなる等の問題もあった。また、シラスバルーンを用いる方法が提案されている。しかしこれは、製紙用パルプとの混合性が悪く、また、それを配合した用紙も印刷むらが発生するなどの問題があった。また、塗工紙用原紙の嵩高化の方法として嵩高な薬品が開示され（特許文献２〜４参照）、それらの嵩高薬品を使用した印刷用塗工紙が示されている（特許文献５）。しかしながら、このような有機化合物の薬品を含有させた嵩高化な塗工紙用原紙を用いた場合、パルプの繊維間結合の強さが低下することにより、強度や剛度等に劣る場合があった。
また、嵩高パルプとして、マーセル化パルプを塗工原紙に用いる場合が開示されている（特許文献６）が、強度が低下するなどの問題があった。
また、オフセット輪転（以下、オフ輪と称す）印刷の場合、印刷後熱風乾燥を行うため紙の流れ方向に波うち状のしわ（以下、ひじわと称す）が発生するという問題を抱えている。ひじわが発生すると印刷物の品質が著しく低下する。ひじわに関しては、原紙のパルプ繊維のフリーネスを規定することによりひじわを抑制することを提案している（特許文献７）が、満足するレベルには到達しない。また、内部層間強度と巻取り水分を調整することでひじわを抑制することを提案している（特許文献８）が、巻取り水分は多数の要因により変動しやすくこれを調整することは製造上困難さを要求される。また印刷後の折り工程で塗工紙の表面が割れるトラブルを発生させる恐れがある。またひじわ軽減の程度も満足するレベルには到達しない。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３９８９８号公報
【特許文献２】ＷＯ９８／０３７３０号公報
【特許文献３】特開平１１−２００２８４号公報
【特許文献４】特開平１１−３５０３８０号公報
【特許文献５】特開２００２−１３８３８９号公報
【特許文献６】特開２００２−３０２８９１号公報
【特許文献７】特解昭５８−１８６７００号公報
【特許文献８】特開平９−２９１４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この様な状況に鑑みて、本発明の課題は、嵩高（低密度）でありながら、ひじわの発生を抑えることができ、印刷適性に優れる印刷用塗工紙を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の如き状況において鋭意検討を重ねた結果、原紙上に、顔料と接着剤を含有する塗工層を有する印刷用塗工紙において、原紙中にキャビテーションによって発生させた気泡をパルプ懸濁液に接触させて、所望の濾水度を調整したパルプを含有することにより、嵩高（低密度）でありながら、ひじわの発生が抑えることができ、印刷適性に優れ、剛度が良好な印刷用塗工紙を得られることを見出した。
本発明においては、パルプ繊維懸濁液中にキャビテーションを積極的に発生させて処理することで、発生する微細気泡の崩壊衝撃力によって、パルプ繊維の外部フィブリル化を促進する一方、内部フィブリル化を抑制され、従来の方法で叩解処理したパルプと比較すると、より嵩高でありながら、剛度が良好であり、このパルプを原紙に含有した印刷用塗工紙は、低密度（嵩高）でありながら剛度が良好で、特にオフセット輪転印刷時のひじわの発生が抑えられ、優れるものである。
キャビテーションによって、調製したパルプの所望の濾水度とは、化学パルプの場合、５０〜６５０ｍｌが好ましく、機械パルプの場合は５０〜４００ｍｌが好ましく、古紙（脱墨）パルプの場合は、５０〜４００ｍｌの範囲に調製することが好ましい。また、上記のパルプの種類を混合した場合、トータルの濾水度としては、１００〜５００ｍｌの範囲で調製することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、嵩高（低密度）でありながら、剛度が良好で、特にオフセット輪転印刷時のひじわの発生を抑えることができ、印刷適性に優れる印刷用塗工紙を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、キャビテーション処理の対象とするパルプは、塗工原紙の原料パルプとして従来から使用されているパルプを対象パルプとすることができる。具体的には、化学パルプ(針葉樹の晒クラフトパルプ(NBKP)または未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹の晒クラフトパルプ(LBKP)）または未晒クラフトパルプ(LUKP)等)、機械パルプ(グラウンドウッドパルプ(GP)、リファイナーメカニカルパルプ(RGP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)等）、脱墨パルプ(DIP)、非木材繊維パルプなどである。
【０００８】
本発明の塗工原紙に使用されるキャビテーション処理パルプは、キャビテーションによって気泡を発生させ、これをパルプ懸濁液に接触させて処理することにより、所望の濾水度に調製したパルプである。キャビテーションによって気泡を発生させ、パルプ懸濁液に接触させて処理することにより、所望の濾水度に調節するパルプとは、パルプをリファイナーやビーター、ＰＦＩミル、ニーダー、ディスパーザー等の従来の機械処理による叩解処理の代わりに、上記のキャビテーション処理を用いて叩解処理することにより、特に嵩高で、寸法安定性及び剛度が良好なパルプが得られるものである。また、キャビテーション処理する前のパルプは、未叩解パルプの方がよりキャビテーション処理の効果が得られるものである。
また、キャビテーション処理の効果を向上させるためには、キャビテーション処理前のパルプとキャビテーション処理後のパルプの濾水度差は、トータル（全）パルプの濾水度差で、１００〜５００ｍｌであり、より好ましくは１５０〜４５０ｍｌで調整することである。各々のパルプについては、化学パルプの場合、１００〜５００ｍｌが好ましく、より好ましくは１５０〜４００ｍｌであり、機械パルプの場合のキャビテーション前後の濾水度差は６０〜３００ｍｌが好ましく、より好ましくは１００〜２５０ｍｌであり、古紙パルプの場合の濾水度差は、好ましくは１００〜３５０ｍｌ範囲で調節することにより、キャビテーション処理効果がより得られるものである。
化学パルプ、機械パルプ等の場合、キャビテーションによって未叩解パルプを処理しても良いし、通常の機械処理による叩解を併用させても良い。また、古紙パルプの場合、通常の機械処理による脱墨処理してパルプ繊維に付着しているインキ等の汚染物質を除去した後に、通常の機械処理の叩解処理の代わりに、キャビテーション処理による叩解処理した方が好ましい。また、必要に応じて古紙パルプの脱墨処理を上記のキャビテーション処理してもよい。尚、脱墨処理をキャビテーションによって気泡を発生させ処理した再生パルプは、パルプ繊維自体への損傷が抑えられ、パルプ繊維表面に付着しているインキについては、強力に気泡が作用するため、表面に付着しているインキの剥離・微細化が促進され、高白色度で残インキの少ない高品質の再生パルプが得られるものである。
【０００９】
次に本発明の印刷用塗工紙の原料パルプの処理に用いるキャビテーションについて説明する。キャビテーションは、加藤の成書（加藤洋治編著、新版キャビテーション
基礎と最近の進歩、槇書店、1999）にあるように、キャビテーション気泡の崩壊時に数μｍオーダーの局所的な領域に数Gpaにおよぶ高衝撃力を発生し、また気泡崩壊時に断熱圧縮により微視的にみると数千℃に温度が上昇する。その結果、キャビテーションを発生した場合には温度上昇が伴う。これらのことから、キャビテーションは流体機械に損傷、振動、性能低下などの害をもたらす面があり、解決すべき技術課題とされてきた。近年、キャビテーションについて研究が急速に進み、キャビテーション噴流の流体力学的パラメーターを操作因子としてキャビテーションの発生領域や衝撃力まで高精度に制御できるようになった。その結果、気泡の崩壊衝撃力を制御することにより、その強力なエネルギーを有効活用することが期待されはじめている。従って、流体力学的パラメーターに基づく操作・調整を行うことでキャビテーションを高精度に制御することが可能となった。これは技術的作用効果の安定性を保持することが可能であることを示しており、従来のように流体機械で自然発生的に生じる制御不能の害をもたらすキャビテーションではなく、制御されたキャビテーションによって発生する気泡を積極的にパルプ懸濁液に導入し、そのエネルギーを有効利用することが本発明の特徴である。
【００１０】
本発明におけるキャビテーションの発生手段としては、液体噴流による方法、超音波振動子を用いる方法、超音波振動子とホーン状の増幅器を用いる方法、レーザー照射による方法などが挙げられるが、これらに限定するものではない。好ましくは、液体噴流を用いる方法が、キャビテーション気泡の発生効率が高く、より強力な崩壊衝撃力を持つキャビテーション気泡雲を形成するためパルプ繊維に対する作用効果が大きい。上記の方法によって発生するキャビテーションは、従来の流体機械に自然発生的に生じる制御不能の害をもたらすキャビテーションと明らかに異なるものである。
【００１１】
液体噴流とは、液体または液体の中に固体粒子や気体が分散あるいは混在する流体の噴流であり、パルプや無機物粒子のスラリーや気泡を含む液体噴流をいう。ここでいう気体は、キャビテーションによる気泡を含んでいてもよい。
【００１２】
キャビテーションは液体が加速され、局所的な圧力がその液体の蒸気圧より低くなったときに発生するため、流速及び圧力が特に重要となる。このことから、キャビテーション状態を表わす基本的な無次元数、キャビテーション数（Cavitation Number）σは次のように定義される（加藤洋治編著、新版キャビテーション基礎と最近の進歩、槇書店、1999）。
【００１３】
【数１】
（p∞：一般流の圧力、U∞：一般流の流速、pv：流体の蒸気圧、ρ：密度）
ここで、キャビテーション数が大きいということは、その流れ場がキャビテーションを発生し難い状態にあるということを示す。特にキャビテーション噴流のようなノズルあるいはオリフィス管を通してキャビテーションを発生させる場合は、ノズル上流側圧力p1、ノズル下流側圧力p2、、試料水の飽和蒸気圧pvから、キャビテーション数σは下記式（２）のように書きかえることができ、キャビテーション噴流では、p1、p2、pv間の圧力差が大きく、p1≫p2≫pvとなることから、キャビテーション数σはさらに以下のように近似することができる（H. Soyama, J. Soc. Mat. Sci. Japan, 47(4)， 381 1998）。
【００１４】
【数２】
本発明におけるキャビテーションの条件は、上述したキャビテーション数σが０．００１以上０．５以下であることが望ましく、０．００３以上０．２以下であることが好ましく、０．０１以上０．１以下であることが特に好ましい。キャビテーション数σが０．００１未満である場合、キャビテーション気泡が崩壊する時の周囲との圧力差が低いため効果が小さくなり、０．５より大である場合は、流れの圧力差が低くキャビテーションが発生し難くなる。
【００１５】
また、ノズルまたはオフィリス管を通じて噴射液を噴射してキャビテーションを発生させる際には、噴射液の圧力（上流側圧力）は０．０１MPa以上３０MPa以下であることが望ましく、０．７MPa以上１５MPa以下であることが好ましく、２MPa以上１０MPa以下であることが特に好ましい。上流側圧力が０．０１MPa未満では下流側圧力との間で圧力差を生じ難く作用効果は小さい。また、３０MPaより高い場合、特殊なポンプ及び圧力容器を必要とし、消費エネルギーが大きくなることからコスト的に不利である。一方、容器内の圧力（下流側圧力）は静圧で0.05Mpa以上0.3Mpa以下が好ましい。また、容器内の圧力と噴射液の圧力との圧力比は0.001〜0.5の範囲が好ましい。
【００１６】
また、噴射液の噴流の速度は1m／秒以上200m／秒以下の範囲であることが望ましく、20m／秒以上100m／秒以下の範囲であることが好ましい。噴流の速度が1m／秒未満である場合、圧力低下が低く、キャビテーションが発生し難くいため、その効果は弱い。一方、200m／秒より大きい場合、高圧を要し特別な装置が必要であり、コスト的に不利である。
【００１７】
本発明におけるキャビテーション処理はタンクなど任意の容器内若しくは配管内を選ぶことができるが、これらに限定するものではない。また、ワンパスで処理することも可能であるが、必要回数だけ循環させることによって更に効果を増大できる。さらに複数の発生手段を用いて並列で、あるいは、順列で処理することができる。
【００１８】
キャビテーションを発生させるための噴流は、パルパーのような大気開放の容器の中でなされてもよいが、キャビテーションをコントロールするために圧力容器の中でなされるのが好ましい。
【００１９】
本発明において、例えば液体噴流によるキャビテーションの発生方法では、パルプ懸濁液に対して、噴射液体として、例えば、蒸留水、水道水、工業用水、製紙工程で回収される再用水、パルプ搾水、白水、パルプ懸濁液、アルコールなどを噴射することができるが、これらに限定するものではない。好ましくは、パルプ懸濁液自体を噴射することで、噴流周りに発生するキャビテーションによる作用効果に加え、高圧でオリフィスから噴射する際の流体力学的剪断力が得られるため、より大きな作用効果を発揮する。なお、噴射液体としてパルプ懸濁液を用いる場合、処理対象とする全量を循環させて処理することも可能である。
液体噴流によってキャビテーションを発生させて処理する場合、処理対象であるパルプ懸濁液の固形分濃度は5重量％以下であることが好ましく、より好ましくは3重量％以下、さらに好ましくは0.1〜1.5重量％の範囲で処理することが気泡の発生効率の点から好ましい。
【００２０】
また、処理時のパルプ懸濁液のｐＨは、好ましくはｐＨ1〜13、より好ましくはｐＨ3〜12、更に好ましくはｐＨ4〜11である。ｐＨが1未満であると装置の腐食などが問題となり、材質及び保守等の観点から不利である。一方、ｐＨが13を超えると、パルプ繊維のアルカリ焼けが生じ、白色度が低下するので好ましくない。アルカリ条件である方がパルプ繊維の膨潤性がよく、ＯＨ活性ラジカルの生成量が増加することから望ましい。
【００２１】
本発明では、液体の噴射圧力を高めることで、噴射液の流速が増大し、より強力なキャビテーションが発生する。更に被噴射液を収める容器を加圧することで、キャビテーション気泡が崩壊する領域の圧力が高くなり、気泡と周囲の圧力差が大きくなるため気泡は激しく崩壊し衝撃力も大となる。ここで、噴射液とは、高圧でオリフィスから噴射する液体を指し、被噴射液とは容器内もしくは配管内で噴射される液体を指す。キャビテーションは液体中の気体の量に影響され、気体が多過ぎる場合は気泡同士の衝突と合一が起こるため崩壊衝撃力が他の気泡に吸収されるクッション効果を生じるため衝撃力が弱まる。従って、溶存気体と蒸気圧の影響を受けるため、その処理温度は融点以上沸点以下でなければならない。液体が水を媒質とする場合、好ましくは0〜80℃、更に好ましくは10℃〜60℃の範囲とすることで高い効果を得ることができる。一般には、融点と沸点の中間点で衝撃力が最大となると考えられることから、水溶液の場合、50℃前後が最適であるが、それ以下の温度であっても、蒸気圧の影響を受けないため、上記の範囲であれば高い効果が得られる。80℃よりも高い温度では、キャビテーションを発生するための圧力容器の耐圧性が著しく低下するため、容器の損壊を生じやすいため不適である。
【００２２】
本発明においては、界面活性剤などの液体の表面張力を低下させる物質を添加することで、キャビテーションを発生させるために必要なエネルギーを低減することができる。添加する物質としては、公知または新規の界面活性剤、例えば、脂肪酸塩、高級アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコール、アルキルフェノール、脂肪酸などのアルキレンオキシド付加物などの非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、あるいは、有機溶剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの単一成分からなるものでも2種以上の成分の混合物でも良い。添加量は噴射液及び／または被噴射液の表面張力を低下させるために必要な量であればよい。また、添加場所としてはキャビテーションを発生させる場所よりも前の工程のいかなる場所でもよく、液体を循環させる場合は、キャビテーションを発生させる場所以降であっても構わない。
本発明においては、キャビテーションによって気泡を発生させ、これをパルプ懸濁液に接触させて処理することで、発生する微細気泡の崩壊衝撃力によって、パルプ繊維自体の嵩を損なわずに濾水度を調整でき、このパルプを含有する原紙を用いた印刷用塗工紙は、従来の機械力を用いた叩解により濾水度を調整したパルプを含有する原紙を用いた印刷用塗工紙と比較して、嵩高でありながら、剛度が良好で、ひじわの発生が抑えられる効果を有する。
【００２３】
キャビテーションによって発生させた気泡により所望の濾水度に調製したパルプの全パルプに対する配合率は特に限定は無いが、配合率が高いほど、嵩高であり、剛度が良好で乾燥時の収縮が抑えられひじわの発生がない印刷用塗工紙が得られる。このような点から、配合率は、全パルプ中の５固形分重量％以上１００重量％以下が好ましく、２０固形分重量%以上１００重量％以下がより好ましく、５０固形分重量％以上１００重量％以下が更に好ましい。また、キャビテーション処理による嵩高、品質向上の点からは、化学パルプ（針葉樹の晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）または未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、広葉樹の晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）または未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）等）を使用することが好ましい。本発明の印刷用塗工紙の原紙としては上記のキャビテーション処理したパルプ以外に、本発明の効果を損なわない範囲で併用しても良い。具体的には、キャビテーション処理していない通常の化学パルプ（針葉樹の晒クラフトパルプ（NBKP）または未晒クラフトパルプ（NUKP）、広葉樹の晒クラフトパルプ（LBKP）または未晒クラフトパルプ（LUKP）等）、機械パルプ（グラウンドウッドパルプ（GP）、リファイナーメカニカルパルプ（RGP）、サーモメカニカルパルプ（TMP）、ケミサーモメカニカルパルプ（CTMP）等）、脱墨パルプ(DIP)を任意の割合で混合して使用することができる。
【００２４】
本発明の印刷用塗工紙の原紙には、パルプ以外に、填料等が配合される。原紙に配合される填料としては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、水和珪酸、ホワイトカーボン、酸化チタン、合成樹脂填料などの公知の填料を使用する事が出来る。填料の使用量は、パルプ重量に対して６重量％以上が好ましい。さらに必要に応じて、硫酸バンド、サイズ剤、澱粉、紙力増強剤、歩留まり向上剤、着色顔料、染料、消泡剤などを含有しても良い。原紙の抄紙方法については特に限定されるものではなく、トップワイヤー等を含む長網マシン、丸網マシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ性抄紙方式で抄紙した原紙のいずれであってもよい。キャビテーション処理したパルプについては、数種類のパルプをキャビテーション処理して配合し抄紙しても良いし、特定の種類のパルプのみをキャビテーション処理して配合し抄紙しても良いし、特定の種類のパルプの一部をキャビテーション処理して配合し抄紙しても良い。更に表面強度やサイズ性の向上の目的で、原紙に水溶性高分子を主成分とする表面処理剤の塗布を行っても良い。水溶性高分子としては、酸化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉、酵素変性澱粉、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等の、表面処理剤として通常使用されるものを単独、あるいはこれらの混合物を使用することができる。また、表面処理剤の中には、水溶性高分子の他に耐水化、表面強度向上を目的とした紙力増強剤やサイズ性付与を目的とした外添サイズ剤を添加することができる。表面処理剤は２ロールサイズプレスコーターや、ゲートロールコーター、ブレードメタリングサイズプレスコーター、ロッドメタリングサイズプレスコーター、及びシムサイザーなどのフィルム転写型ロールコーター等の塗工機によって塗布する事ができる。また、本発明に使用される塗工紙原紙の坪量は、２５〜２００ｇ／ｍ2が好ましく、より好ましくは２５〜１２０ｇ／ｍ2 、更に好ましくは３０〜８０ｇ／ｍ2で、本発明の効果を発揮するものである。
本発明においては、原紙に顔料と接着剤を有する塗工層を設ける。塗工層に用いる顔料として、塗工紙用に従来から用いられている、カオリン、クレー、デラミネーテッドクレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸、ケイ酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料、プラスチックピグメントなどの有機顔料などを必要に応じて単独又は２種類以上混合して使用することができる。
本発明において使用する接着剤は、塗工紙用に従来から用いられている、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、ブタジエン・メチルメタクリレート系、酢酸ビニル・ブチルアクリレート系等の各種共重合体及びポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、アクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成系接着剤、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白の蛋白質類、酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などのエーテル化澱粉、デキストリンなどの澱粉類、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体などの通常の塗被紙用接着剤１種類以上を適宜選択して使用される。これらの接着剤は顔料１００重量部に対して５〜５０重量部、より好ましくは５〜２５重量部程度の範囲で使用される。
また、必要に応じて、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤、印刷適性向上剤など、通常の塗被紙用塗被組成物に配合される各種助剤が適宜使用される。
原紙上に設ける塗工層は原紙の片面あるいは両面に、単層あるいは二層以上設ける。本発明の塗工量は、原紙の片面あたり１〜３０ｇ／ｍ2が好ましく、より好ましくは３〜２０ｇ／ｍ2、更に好ましくは３〜１５ｇ／ｍ2である。本発明においては、特に片面当たりの塗工量が９ｇ／ｍ2以下の時に、本発明の効果がより発揮される。塗工紙全体の坪量は、３０〜２００ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは３０〜１３０ｇ／ｍ２、更に好ましくは坪量が４０〜１００ｇ／ｍ２である。
塗被組成物を原紙に塗工して塗工層を設ける方法としては、2ロールサイズプレスコーターや、ゲートロールコーター、及びブレードメタリングサイズプレスコーター、及びロッドメタリングサイズプレスコーター、シムサイザー等のフィルム転写型ロールコーターや、フラデッドニップ／ブレードコーター、ジェットファウンテン／ブレードコーター、
ショートドウェルタイムアプリケート式コーターの他、ブレードの替わりにグルーブドロッド、プレーンロッド等を用いたロッドメタリングコーターや、カーテンコーター、ダイコーター等の公知のコーターにより塗工することができる。
湿潤塗工層を乾燥させる手法としては、例えば、蒸気加熱ヒーター、ガスヒーター、赤外線ヒーター、電気ヒータ、熱風加熱ヒーター、マイクロウェーブ、シリンダードライヤー等の通常の方法が用いられる。
【００２５】
また、必要に応じて、塗工紙を表面処理することにより、平滑性を向上することができる。表面処理の方法としては弾性ロールにコットンロールを用いたスーパーカレンダーや、弾性ロールに合成樹脂ロールを用いたソフトニップカレンダー等、公知の表面処理装置を用いる事が出来る。本発明においては、オフセット印刷用塗工紙として、特に密度が１．０ｇ／ｃｍ3を超える塗工紙のひじわを抑えるために効果をより発揮する。また、塗工紙の水分は３．５〜５．０％にすることにより、ひじわの発生を抑える効果が向上する。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何等限定されるものではない。
なお、特に断らない限り、例中の部、及び％はそれぞれ、重量部及び重量％を示す。得られた印刷塗工紙について、以下に示すような評価法に基づいて、試験を行った。
＜評価方法＞
（坪量） ＪＩＳ Ｐ ８１２４：1998に従った。
（密度） ＪＩＳ Ｐ ８１１８：1998に従った。
（剛度） ＪＩＳ Ｐ ８１４３：1996に従った。
（ひじわ）
オフセット輪転印刷の４色重ね印刷部（インキ濃度：墨１．８０、藍１．５０、紅１．４５、黄１．０５、４色合計濃度５．８０、X-Rite社製X-Rite４０８で測定）に発生したひじわを以下の基準で目視評価した。◎：ひじわがほとんど発生しない、○：極めて軽度のひじわが発生する、△：ひじわの発生が見られる、×：ひじわの発生が著しい。
［キャビテーション処理パルプ(化学パルプ)Ａの製造］
市販広葉樹漂白クラフトパルプシートを低濃度パルパーで離解し、原料Ａ（濾水度ＣＳ
Ｆ666ｍｌ）とした。原料Ａを任意の濃度に調整後、図１に示されるキャビテーション噴流式洗浄装置（ノズル径1.5ｍｍ）を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を7ＭＰａ（噴流の流速70ｍ／秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を0.3ＭＰａとして、処理時間１５ 分で処理し、濾水度を調整した。なお、噴射液として濃度1.1重量％のパルプ懸濁液を使用し、容器内のパルプ懸濁液（濃度1.1重量％）をキャビテーション処理して、キャビテーションパルプＡを得た。
処理後のパルプについて、カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）を：JIS P 8121：1995に従って測定し、結果を表１に示した。
［キャビテーション処理パルプ（機械パルプ）Ｂの製造］
ラジアータパインのサーモメカニカルパルプ（濾水度ＣＳＦ288ｍｌ）を原料Ｂとして、キャビテーションパルプＡと同様にキャビテーション噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を7ＭＰａ（噴流の流速70ｍ／秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を0.3ＭＰａとして、処理時間１０分で処理し、濾水度を調整した。得られたパルプのカナダ標準濾水度を測定し、結果を表１に示した。
［キャビテーション処理パルプ（脱墨パルプ）Ｃの製造］
完成した上質系ＤＩＰ処理パルプ（濾水度ＣＳＦ325ｍｌ）を原料Ｃとして、キャビテーションパルプＡと同様にキャビテーション噴流式洗浄装置を用いて、噴射液の圧力（上流側圧力）を7ＭＰａ（噴流の流速70ｍ／秒）、被噴射容器内の圧力（下流側圧力）を0.3ＭＰａとして、処理時間１０分で処理し、濾水度を調整した。得られたパルプのカナダ標準濾水度を測定し、結果を表１に示した。
Ａ、Ｂ、Ｃのキャビテーション処理パルプの製造方法において、叩解処理をキャビテーション処理で行う代わりに、原料Ａ〜Ｃについて、ＰＦＩミルを用いて、濃度10％、クリアランス0.2ｍｍで、カウント数を変化させて叩解し、濾水度を調整して処理パルプＤ、Ｅ、Ｆを得た。続いて、処理後のパルプをJIS P 8209に基づいて手抄き紙を作製し、厚さ、坪量を測定し、密度を算出した。厚さ：JIS P 8118：1998に従い、坪量：JIS P 8124に従った。
表１に処理したパルプの物性を示す。
【００２７】
【表１】
［実施例１］
製紙用パルプとして、キャビテーション処理パルプ（化学パルプ）Aを９０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを１０部、填料として、パルプ絶乾重量に対して軽質炭酸カルシウム１２重量%を加え、その他の薬品としてアルケニルコハク酸無水物、カチオン化デンプンをそれぞれ０．１重量％、０．５重量％を添加したスラリーをツインワイヤー抄紙機で坪量６４ｇ／ｍ2の原紙を得た。顔料として重質炭酸カルシウム５０部（FMT90 ファイマテック株式会社製）、微粒カオリン５０部（アマゾンプラス カデム株式会社製）を用い、分散剤としてポリアクリル酸ソーダ０．２部、バインダーとしてカルボキシ変性スチレンブタジエンラテックスを１１部、燐酸エステル化澱粉を４部加え、さらに水を加えて固形分濃度６５％に調整した塗工液を、原紙に塗工量が片面あたり12ｇ／ｍ2となるようにブレードコーターで両面塗工・乾燥を行なった。次いでロール表面温度８０℃、４ニップでソフトカレンダー処理して、塗工紙水分３．８％の印刷用塗工紙を得た。
［実施例２］
キャビテーション処理パルプＡを６０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを４０部に変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［実施例３］
キャビテーション処理パルプＡを２０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを８０部に変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［実施例４］
キャビテーション処理パルプ（機械パルプ）Ｂを２０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを８０部にした以外は実施例１と同様にオフセット印刷用塗工紙を得た。
［実施例５］
キャビテーション処理パルプ（脱墨パルプ）Ｃを１０部、ＰＦＩミル叩解処理パルプＤを９０部にした以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例１］
キャビテーション処理パルプＡの代わりにＰＦＩミル叩解処理パルプＤに変更した以外は、実施例１と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
［比較例２］
キャビテーション処理パルプＢの代わりにＰＦＩミル叩解処理パルプＥに変更した以外は、実施例４と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
［比較例３］
キャビテーション処理パルプＣの代わりにＰＦＩミル叩解処理パルプＦに変更した以外は、実施例５と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
【００２８】
表２に結果を示した。
【００２９】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例で使用したキャビテーション噴流式洗浄装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：試料タンク
２：ノズル
３：キャビテーション噴流セル
４：プランジャポンプ
５：上流側圧力制御弁
６：下流側圧力制御弁
７：上流側圧力計
８：下流側圧力計
９：給水弁
１０：循環弁
１１：排水弁
１２：温度センサー
１３：ミキサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原紙上に、顔料と接着剤を含有する塗工層を有する印刷用塗工紙において、原紙中にキャビテーションによって発生させた気泡をパルプ懸濁液に接触させて濾水度を調整したパルプを含有することを特徴とする印刷用塗工紙。
【請求項２】
前記濾水度を調製したパルプを全パルプ中の５〜１００重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の印刷用塗工紙。
【請求項３】
前記キャビテーションによって濾水度を調製する前のパルプが、化学パルプ、機械パルプまたは脱墨後の古紙パルプを少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項１または２に記載の印刷用塗工紙。
【請求項１】
原紙上に、顔料と接着剤を含有する塗工層を有する印刷用塗工紙において、原紙中にキャビテーションによって発生させた気泡をパルプ懸濁液に接触させて濾水度を調整したパルプを含有することを特徴とする印刷用塗工紙。
【請求項２】
前記濾水度を調製したパルプを全パルプ中の５〜１００重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の印刷用塗工紙。
【請求項３】
前記キャビテーションによって濾水度を調製する前のパルプが、化学パルプ、機械パルプまたは脱墨後の古紙パルプを少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項１または２に記載の印刷用塗工紙。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２５７６２５（Ｐ２００６−２５７６２５Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４１５３６（Ｐ２００６−４１５３６）
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（０００１８３４８４）日本製紙株式会社 (981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（０００１８３４８４）日本製紙株式会社 (981)
【Ｆターム（参考）】
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