JP2004060116A - 抄紙機のワイヤーリテンション測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】抄紙機のワイヤーパートでの全固形分、灰分、繊維分及び水分の各要素のリテンション、すなわちワイヤーリテンションを正確に検出することができるようにする。
【解決手段】パルプ懸濁液のインレット全固形分濃度ＣＴ１とインレット灰分濃度ＣＡ１、ワイヤーパート１２で生成された白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３をそれぞれ測定する第１の測定手段と、乾燥後のウエブの幅方向の平均絶乾坪量、平均灰分含有率を測定する第２の測定手段と、乾燥後のウエブの幅、速度、平均絶乾坪量、平均灰分含有率とを用いてウェブの単位時間当たりの全固形分質量と灰分質量とを算出する第１の演算手段と、インレット全固形分濃度、インレット灰分濃度、白水全固形分濃度、及び白水灰分濃度とウエブの単位時間当たりの全固形分質量及び灰分質量とに基づきワイヤーパートにおいて分離される全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率を算出する第２の演算手段と、分離比率を表す出力信号を送出する出力手段と、を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】パルプ懸濁液のインレット全固形分濃度ＣＴ１とインレット灰分濃度ＣＡ１、ワイヤーパート１２で生成された白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３をそれぞれ測定する第１の測定手段と、乾燥後のウエブの幅方向の平均絶乾坪量、平均灰分含有率を測定する第２の測定手段と、乾燥後のウエブの幅、速度、平均絶乾坪量、平均灰分含有率とを用いてウェブの単位時間当たりの全固形分質量と灰分質量とを算出する第１の演算手段と、インレット全固形分濃度、インレット灰分濃度、白水全固形分濃度、及び白水灰分濃度とウエブの単位時間当たりの全固形分質量及び灰分質量とに基づきワイヤーパートにおいて分離される全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率を算出する第２の演算手段と、分離比率を表す出力信号を送出する出力手段と、を備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙機のワイヤーパートにおけるリテンションを高精度に測定するためのワイヤーリテンション測定装置、及びワイヤーリテンション測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピューターの発達は、情報処理能力の向上を実現し、従来、組み合わせることが困難であった情報同士の高速演算処理が容易に行なえるようになっている。その結果、様々な分野において、複雑なマスバランス問題が解かれ、種々の有用な知見を生み出している。
抄紙機のように多様な物質を伴う産業分野においても、各種の測定器で収集される情報を整理し、有用な形へと変換することは、効率的な生産のためのスタンダードを構築する上で不可欠であると思われる。
【０００３】
現在の抄紙機では、ワイヤーパートの初期段階において、濃度約０．５〜２ｇ／ｌのパルプ懸濁液をワイヤーと呼ばれるプラスチック製の網の上に噴出し、フォイルと呼ばれるブレードで発生する真空を利用し余分な水分を脱水することが行われている。この段階でワイヤー上に形成されたパルプマットは、基本的な紙の成分や紙層構造を支配することとなる。
一方、脱水された水分は、本来紙に含めるべき微細繊維や無機物あるいは薬品を含み、白く濁っていることから白水と呼ばれている。このワイヤーから落下した白水は、循環経路によってインレット（ヘッドボックス）へと還流され、再利用が図られている。但し、循環される白水濃度が低いほど生産効率は上がり、循環系配管の汚れも少なくて済む。
【０００４】
現在、この白水として循環される割合、すなわち、ワイヤーパートでの全固形分、繊維分、灰分等の各成分の分離比率を測定する手段は確立されておらず、その分離比率を概略的に推測する指標としては、従来、ワンパスリテンションと称する演算値が代用されている。
【０００５】
このワンパスリテンションは、インレットから噴出されるパルプ懸濁液及びトレイに落下した白水を採取し、乾燥による全物質の質量の測定、及び焼成による灰分質量の測定結果からそれぞれの濃度を求め、式（７）、式（８）、式（９）の演算によって算出した値である。
【０００６】
すなわち、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３を測定することにより、全固形分ワンパスリテンションＯＰＲＴ、灰分ワンパスリテンションＯＰＲＡを求めることができる。これが、一般にリテンションと呼ばれるものである。
【０００７】
【数７】
【０００８】
【数８】
【０００９】
全固形分のうち、灰分以外のものを全て繊維分とみなすと、繊維分ワンパスリテンションＯＰＲＬは次式で求められる。
【００１０】
【数９】
【００１１】
ここで算出されたワンパスリテンションは、ワイヤー上に残留する微細繊維の割合及び繊維への灰分の吸着の割合を近似的に表している。換言すれば、インレットから噴出されたパルプ懸濁液の全体量のうち、水分へ溶出しないでパルプマット中に残留しているものの割合を近似的に表している。このような指標は、例えばパルプ原料の種類が変更されることによって懸濁液内の微細繊維含有量が変化した場合、あるいは薬品の添加により繊維への灰分吸着が増加した場合などに、パルプマットへの影響の程度を判断する上で役に立つものとされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにして算出したワンパスリテンションは、式（７）〜式（９）に表されるように、インレットから噴出された懸濁液の中に含まれる全ての水分がワイヤーの下に配設したトレイに落下した場合にのみ、図２の矢印に従って後段へと直進する全固形分の比率を表す値となり、実際には、パルプ懸濁液中の水分の一部は他の成分と共に矢印方向へと移動するため、実際の運転においては、トレイに全ての水分が落下することはない。従って、通常は後段へと直進する全固形分の実際の分離比率と、ワンパスリテンションとが一致することはなく、ワイヤーパートでの各成分の分離比率を表す指標として、ワンパスリテンションは十分に機能していないのが現状である。
【００１３】
抄紙機では、ワイヤーパートにおける水分の分離比率が正確に測定できなければ、全固形分、繊維分、灰分のワイヤーにおける分離比率、すなわちワイヤーリテンションを知ることはできない。水分のワイヤーリテンションは、紙の地合いに影響するとして古くから操業状態の指標になるものと考えられていたが、実際には、水切れの善し悪しという慣習的な表現が用いられているのみで、正確にこのワイヤーリテンションを求める測定装置、及び測定方法は存在していなかった。
【００１４】
本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたもので、抄紙機のワイヤーパート上での灰分、繊維及び水分の各要素のリテンション、すなわちワイヤーリテンションを正確に検出することができる抄紙機のワイヤリテンション測定装置及びワイヤリテンション測定方法の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定装置であって、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（ＣＴ１）とインレット灰分濃度（ＣＡ１）、及び前記ワイヤーパートで脱水により生成された白水中の白水全固形分濃度（ＣＴ３）と白水灰分濃度（ＣＡ３）を、それぞれ測定する第１の測定手段と、乾燥後のウエブについて、該ウエブの幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを、それぞれ測定する第２の測定手段と、乾燥後のウエブについて、該ウエブの幅と、該ウエブの速度と、該ウエブの前記平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブ前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを用いて、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを算出する第１の演算手段と、前記第１の測定手段により得られた前記インレット全固形分濃度（ＣＴ１）、前記インレット灰分濃度（ＣＡ１）、前記白水全固形分濃度（ＣＴ３）、及び前記白水灰分濃度（ＣＡ３）と、前記第１の演算手段により得られた前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）及び前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率を算出する第２の演算手段と、前記第２の演算手段によって算出された分離比率を表す出力信号を送出する出力手段と、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１６】
また、本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、前記第２の演算手段により得られた、全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも一つの分離比率を、前記出力手段の出力信号に応じて表示する表示手段を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１７】
また、本発明の第３の形態は、前記第１または第２の形態において、前記第２の演算手段は、下記の式（１）ないし式（４）による演算を行うことにより、ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される全固形分、繊維分、灰分、水分、の内の少なくとも一つの分離比率を算出することを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１８】
【数１０】
【００１９】
【数１１】
【００２０】
【数１２】
【００２１】
【数１３】
【００２２】
但し、ＷＲＴ： 全固形分ワイヤーリテンション、
ＷＲＡ： 灰分ワイヤーリテンション
ＷＲＬ： 繊維分ワイヤーリテンション
ＷＲＦ： 水分ワイヤーリテンション
Ｆ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の水分の単位時間当たりの質量
Ｆ２：パルプマット中の水分の単位時間当たりの質量
Ｆ３：白水中の水分の単位時間当たりの質量
Ａ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の灰分の単位時間当たりの質量
Ａ２：乾燥後のウエブ中の灰分の単位時間当たりの質量
ＣＡ１：インレット灰分濃度（インレット中のパルプ懸濁液の灰分濃度）
ＣＡ３：白水灰分濃度
ＣＴ１：インレット全固形分濃度（インレット中のパルプ懸濁液の全固形分濃度）
ＣＴ３：白水全固形分濃度
Ｔ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の全固形分の単位時間当たりの質量
Ｔ２：ウエブ中の全固形分の単位時間当たりの質量
とする。
【００２３】
また、本発明の第４の形態は、前記第３の形態において、前記第１の演算手段は、下記の式（５）及び式（６）に表される演算を行うことにより、前記ウエブ中の単位時間当たりの全固形分質量Ｔ２と、単位時間当たりの灰分質量Ａ２、とを算出することを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００２４】
【数１４】
【００２５】
【数１５】
【００２６】
但し、
Ｔ２：乾燥後のウエブ中の全固形分の単位時間当たりの質量
Ａ２：乾燥後のウエブ中の灰分の単位時間当たりの質量
ｗｓ：乾燥後のウエブの幅
Ｒ：乾燥後のウエブの速度
ＢＤ：乾燥後のウエブの幅方向の平均絶乾坪量
ＡＳＨ：乾燥後のウエブの幅方向平均灰分含有率
とする。
【００２７】
また、本発明の第５の形態は、前記１ないし第４の形態において、前記第１の測定手段は、試料に光を照射して、光の透過度、屈折、偏光度、散乱度の内の少なくともいずれか一つを測定することにより、試料の濃度を得ることを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置、である。
【００２８】
また、本発明の第６の形態は、前記第１ないし第５の形態において、前記第２の測定手段は、ウエブ幅方向の前記平均絶乾坪量（ＢＤ）の測定手段がβ線透過吸収式の坪量測定器であり、前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）の測定手段がＸ線透過吸収式の灰分測定器であることを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００２９】
また、本発明の第７の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行いパルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定装置であって、所定の測定手段により得られた、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（ＣＴ１）、インレット灰分濃度（ＣＡ１）、白水全固形分濃度（ＣＴ３）、白水灰分濃度（ＣＡ３）をそれぞれ入力する第１の入力手段と、乾燥後のウエブについて、測定手段により得られる該ウエブ幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを入力し、更に、該ウエブの幅（ｗｓ）と、該ウエブの速度（Ｒ）とを入力して、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを算出する第１の演算手段と、前記第１の入力手段と第１の演算手段とにより得られた、前記インレット全固形分濃度（ＣＴ１）、前記インレット灰分濃度（ＣＡ１）、前記白水全固形分濃度（ＣＴ３）、前記白水灰分濃度（ＣＡ３）、前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）、前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）の物理量を用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率、すなわちワイヤーリテンションを算出する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段によって算出された分離比率、すなわちワイヤーリテンションを出力する出力手段と、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００３０】
また、本発明の第８の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定方法であって、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（ＣＴ１）、インレット灰分濃度（ＣＡ１）、白水全固形分濃度（ＣＴ３）、白水灰分濃度（ＣＡ３）を、それぞれ測定するステップと、プレドライヤーパート後の薬品を塗工する前のウエブについて、該ウエブ幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブ幅方向の平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを、それぞれ測定するステップと、プレドライヤーパート後の塗被液を塗布する前のウエブについて、該ウエブの幅（ｗｓ）と、該ウエブの速度（Ｒ）と、該ウエブの前記平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブの前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを用いて、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）を演算するステップと、前記測定ステップと前記演算ステップにより得られた、前記インレット全固形分濃度（ＣＴ１）、前記インレット灰分濃度（ＣＡ１）、前記白水全固形分濃度（ＣＴ３）、前記白水灰分濃度（ＣＡ３）、前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）、前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）の物理量を用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率、すなわちワイヤーリテンションを算出する演算ステップと、前記演算ステップによって算出された分離比率、すなわちワイヤーリテンションを出力する出力ステップと、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定方法である。なお、この［課題を解決するための手段］において、（ ）書きで記載した符号は、各物理量を解り易くするために記載したもので、式（１）〜（６）との関連を示すものではない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの実施形態における抄紙機のワイヤーリテンション測定装置の概略構成を示す図である。
図１において、１１はパルプ懸濁液を整流して噴射するインレット（ヘッドボックスとも称する）である。１２はインレット１１から噴出されたパルプ懸濁液に対して脱水を行いパルプマットを形成するワイヤーパートである。このワイヤーパート１２は、パルプ懸濁液を受け取りつつ巡回移動するワイヤー１２ａと呼ばれる通常プラスチック製の網と、このワイヤー１２ａの走行経路の下側近傍に配設されたフォイル（図示せず）と、ワイヤーパート１２の下方に設けられたトレイ１２ｂ等を備え、前記フォイルは走行するワイヤー１２ａに対して負圧を発生させ、その負圧によってワイヤー１２ａ上に噴出されたパルプ懸濁液から脱水を行うようになっている。これにより、ワイヤー１２ａ上には紙の主成分（繊維、灰分等）を含んだパルプマットが形成される一方、ワイヤー１２ａから落下した白水ｗｗはトレイ１２ｂによって受け止められる。さらに、トレイ１２ｂに落下した白水ｗｗは、図外の循環経路を経てパルプ原料を希釈し、パルプ懸濁液となってインレット１１へと供給され、循環される。
【００３２】
１３は前記ワイヤーパート１２の後段に配置された図外のプレスパートにて搾水されたウエブを複数のドライヤーシリンダ１３ａの間を通過させることなどによって乾燥させる工程であり、ドライヤーパート１３と呼ばれ、プレドライヤパート、アフタードライヤーパートなどから構成されている。ここではパルプマットの乾燥が行われ、通常、プレドライヤーパートとアフタードライヤーパートの間には、図外のサイズ剤等の塗被液の塗工工程などが配置され、最終的にリールパート１７において製品ウエブとして巻き取られる。
【００３３】
上記のように構成された抄紙機に対し、この実施形態においては、次のような測定手段が設けられている。
すなわち、図中、１４は前記ヘッドボックス１１内に供給されるパルプ懸濁液の濃度を検出する濃度計、１５は前記トレイ１２ｂ中に落下した白水ｗｗの濃度を検出する濃度計であり、これら濃度計１４，１５によって第１の測定手段が構成されている。また、１６は前記ドライヤーパート１３の内、前方に位置するプレドライヤーパートを通過したウエブの各種成分を検出する第２の測定手段としてのＢＭ計（Ｂａｓｉｓ Ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）であり、プレドライヤーパートから排出されたウエブに対して薬品等の塗被液の塗工を行うサイズプレスなどの塗被液塗工工程より上流側に配置されている。また、塗被液塗工工程の後には、アフタードライヤーパートなどの乾燥工程が更に設けられている。
【００３４】
また、１８は前記各濃度計１４，１５と前記ＢＭ計１６から出力されたデータを始めとする種々のデータやプログラムの格納、供給を行うサーバ、１９は前記サーバ１８から供給されるデータに基づきワイヤーリテンションなどを求めるための後述の演算や種々の制御を行うコンピュータ（演算手段、出力手段）、２０は前記コンピュータ１９による算出結果などを表示する監視モニター（表示手段）である。
【００３５】
次に、上記構成を有するワイヤーリテンション計測装置によって行われるワイヤーリテンションの測定方法を説明する。
【００３６】
なお、この実施形態では、ワイヤーパート１２から排出されたパルプマットの全固形分は、その後に行われる、プレスパートによる搾水、及びドライヤーパート１３における乾燥などの工程を経ても損失が生じないと仮定した上で、ワイヤーパート１２での各成分の分離比率（ワイヤーリテンション）の算出を行う。
【００３７】
まず、ワイヤーリテンションの算出においては、上記の仮定の元に、インレットパルプ懸濁液全固形分濃度、インレットパルプ懸濁液灰分濃度、トレイ白水全固形分濃度、トレイ白水灰分濃度の４つの濃度を濃度計１４及び１５で計測する（第１の測定ステップ）。
次に、ドライヤーパート１３の内、前方のプレドライヤーパートを通過し、サイズ剤などの塗被液を塗工する前のウエブについて、そのウエブの幅方向（ウエブの移動方向と直交する方向）における平均絶乾坪量と、平均灰分含有率とをＢＭ計１６を用いて測定し（第２の測定ステップ）、この平均絶乾坪量と平均灰分含有率とを用いてウエブの単位時間当たりの全固形分質量と単位時間当たりの灰分質量とを算出する（第１の演算ステップ）。
【００３８】
さらに、第１の測定ステップにて得られた４つの濃度値と、前記第１の演算ステップにて得られた２つの質量の、合計６値を用いた演算を行い、ワイヤーにおける全固形分、繊維分、灰分、水分等の物質移動量を算出し（第２の演算ステップ）、これによってワイヤーリテンションを求める。
【００３９】
また、この実施形態において、連続で濃度および生産量を測定する機器（濃度計、ＢＭ計等）を使用した場合、ワイヤーリテンションを連続で監視することが可能であるが、インレット全固形分濃度、インレット灰分濃度に関しては、変動する測定誤差を適切に設定する必要がある。本発明は、この測定誤差を、インレット吹き出し口の開口面積（全幅と厚み）と、吹き出し速度等から計算されるジェット流量を用いて演算し、必要なときに自動的に補正する機能を有するものとしても良い。なお、上記のような演算動作は、コンピュータ１９の演算機能を用いて行う。
【００４０】
以下、この実施形態によって実行される演算の具体例を説明する。
上記のように、濃度計１４および１５によって、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３を測定することにより、全固形分ワンパスリテンションＯＰＲＴ、灰分ワンパスリテンションＯＰＲＡを求めることができる。これが、これまで一般にワイヤーパートにおけるリテンションと呼ばれていたものである。
【００４１】
【数１６】
【００４２】
【数１７】
【００４３】
全固形分のうち、灰分以外のものをすべて繊維とみなすと、繊維分ワンパスリテンションＯＰＲＬは次の式（９）で求められる。
【００４４】
【数１８】
【００４５】
さらに、プレドライヤーパート後のサイズ剤などの塗被液を塗工する前のウエブの幅（ウエブの移動方向と直交する方向における幅）ｗｓ、ウエブの移動速度（ドライヤーシリンダー１３ａの周速度）Ｒと、ＢＭ計１６により計測されたウエブの幅方向の平均絶乾坪量ＢＤと平均灰分含有率ＡＳＨとから、単位時間当たりの全固形分質量Ｔ２と、単位時間当たりの灰分質量Ａ２を求める。
【００４６】
【数１９】
【００４７】
【数２０】
【００４８】
次に、先の濃度計１４，１５によって求めた４つの濃度に、式（５）、式（６）によって求めた２つの質量Ｔ２，Ａ２を加えた６つの数値に基づき、以下のように数式を展開し、インレット１１から噴出されたパルプ懸濁液における水分の質量Ｆ１、白水ｗｗにおける水分の質量Ｆ３を求める。
【００４９】
ここで、ワイヤーパート１２における物質の流れを図２に示す。
【００５０】
図示のように、インレット１１内のパルプ懸濁液における、水分Ｆ１、全固形分Ｔ１、灰分Ａ１、灰分濃度（水分を分母とする濃度）ＣＡ１、全固形分濃度（水分を分母とする濃度）ＣＴ１の関係は、
【００５１】
【数２１】
【００５２】
【数２２】
【００５３】
であり、また、ワイヤーパートで分離される白水における、水分Ｆ３、全固形分Ｔ３、灰分Ａ３、濃度ＣＡ３、ＣＴ３の関係は、
【００５４】
【数２３】
【００５５】
【数２４】
【００５６】
となる。
【００５７】
そして、上記式（１０）〜式（１３）、及び図２に示す関係から次の連立方程式が得られる。
【００５８】
【数２５】
【００５９】
ここで、Ｆ１、Ｆ３について解くと式（１６），（１７）のようになり、
【００６０】
【数２６】
【００６１】
【数２７】
【００６２】
さらに、このＦ１、Ｆ３に基づき式（１８）によってワイヤー上のパルプマットにおける水分の質量Ｆ２が求められる。
【００６３】
【数２８】
【００６４】
従って、
【００６５】
【数２９】
【００６６】
【数３０】
【００６７】
【数３１】
【００６８】
【数３２】
【００６９】
となる。
【００７０】
上記演算結果に基づき、全固形分ワイヤーリテンションＷＲＴ、灰分ワイヤーリテンションＷＲＡ、繊維分ワイヤーリテンションＷＲＬ、水分ワイヤーリテンションＷＲＦは次の式（１）〜式（４）によって求めることが可能となる。
【００７１】
【数３３】
【００７２】
【数３４】
【００７３】
【数３５】
【００７４】
【数３６】
【００７５】
なお、本発明における濃度は上記のように、水分を分母とする濃度に限定されず、パルプ懸濁液全体の質量を分母とする濃度を用いても良い。
【００７６】
ところで、ワイヤーパートにおける分離比率であるワイヤーリテンションは、ワイヤーパートにおいて白水ｗｗと共にトレイ１２ｂへと落下せずに、パルプマットとしてワイヤー１２ａ上に残留した物質の比率で表しても、白水ｗｗと共にトレイ１２ｂ上に落下した物質の比率で表しても良い。式（１）〜式（４）は前者の表記法に従ったものとなっているが、本発明においては、これらの内のいずれを算出しても良いことは言うまでもない。なお、水分ワイヤーリテンションに関しては、白水ｗｗと共にワイヤー１２ａから落下する物質の比率を、水切れ係数Ｋとも称し、下記の式（２３）により定義する。
【００７７】
【数３７】
【００７８】
従って、水分ワイヤーリテンションＷＲＦと水切れ係数Ｋとは次の関係を満たすことが解る。
【００７９】
【数３８】
【００８０】
（ワンパスリテンションとの比較）
次に、以上のようにして求められるワイヤーリテンションと、従来よりワイヤーパートにおける指標として用いられてきたワンパスリテンションとの比較検討を行う。なお、ここでは、全固形分のワイヤーリテンションを例に、ワンパスリテンションＯＰＲＴとワイヤーリテンションＷＲＴとを比較する。
いま、ヘッドボックス１１内に貯留されているパルプ懸濁液内の全固形分の質量Ｔ１が、次の式（２５）によって表されたとする。
【００８１】
【数３９】
【００８２】
この式（２５）は、インレット濃度ＣＴ１が、測定された通りの濃度で均一に分散しているのではなく、ワイヤー１２ａから落下した白水ｗｗと同じ濃度の中に成分の固まりが質量ｔだけ浮かんでいるというような不均一な状態を表している。
このときワンパスリテンションＯＰＲＴは次の式（２６）で書き表せる。
【００８３】
【数４０】
【００８４】
従って、ワンパスリテンションは、インレット１１の中の、対象物質の凝集の割合を表しているといえる。
【００８５】
実際のワイヤーパート１２では、インレット１１から噴出される水分Ｆ１のうちＦ１・ＷＲＦがワイヤー１２ａによって運ばれ、この水分が保持する全固形分が紙となるので、ワイヤーリテンションＷＲＴは次の式（２７）でも書き表わすことができる。
【００８６】
【数４１】
【００８７】
従って、ワイヤーリテンションは、インレット１１の中での、対象物質の凝集分と、ワイヤー１２ａによって運ばれる白水に含まれた、紙となる浮遊成分とを合計したものの割合であるといえる。
【００８８】
ワイヤーリテンションという名称と概念は古くから存在しているが重要視されていなかった。これは白水濃度が低くワンパスリテンションとワイヤーリテンションとで大きな差異がなかったためと思われる。すなわち、式（２７）にも示されるように、ワイヤーリテンションＷＲは白水濃度が高いほど水分の分離比率に支配されることから、白水濃度が低い場合には、ワンパスリテンションとワイヤーリテンションの値に大きな差異は生じない。
【００８９】
しかしながら、今日、抄造速度の高速化、填料の増添、ＤＩＰの増配などが進むことに加え、環境問題を考慮して白水の循環、再利用などが図られるようになったことなどに起因して、白水濃度は上昇する傾向にある。
式（２７）は、ワイヤーリテンションは白水濃度が高いほど水分の分離比率に支配されること、ワンパスリテンションが安定していても、水分の分離比率によってワイヤーリテンションが不安定になることなどを示している。従って、抄造状態を正確に把握するためには、指標としてワイヤーリテンションを適用することが有効であり、ワイヤーリテンションの重要性は今後ますます高まることが予想される。
【００９０】
（オンライン計測値による計算）
ワイヤーリテンションの計算に用いた前記６つの測定値を連続して監視できれば、前述の各物理量をオンラインで連続計算することができる。このうち、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３の各濃度を連続的に監視するために濃度計１４，１５を用いている。この濃度計は、ヘッドボックス１１内に貯留されているパルプ懸濁液に対し、レーザー光、キセノン光を照射し、光の透過度、屈折、偏光度、散乱度といった１４種の理論的に独立な物性量（信号）を測定し、予め調査した濃度との線形一次の相関に基づき濃度を計算するものである。つまり、この濃度計は、内部に演算機能を有しており、測定したインレット濃度、白水濃度を用いてワンパスリテンションＯＰＲを計算し、出力表示するようになっている。なお、この実施形態では、メッツオオートメーション株式会社のＲＭｉリテンション計（商品名）を採用している。
【００９１】
図３に、一つの抄造品種群に対する各濃度のキャリブレーション式の内容を示す。図３において、濃度は質量百分率で表しており、縦軸はＲＭｉリテンション計の出力値、横軸は実測濃度である。全固形分実測濃度は、インレットパルプ懸濁液または白水を一定質量採取し、乾燥により全固形分質量を求め、蒸発した水分質量で除したものである。灰分実測濃度は、先の乾燥したサンプルをさらに９００℃以上の温度で焼成し、灰分質量を求め、蒸発した水分質量で除したものである。
【００９２】
実験の結果、インレット全固形分濃度ＣＴ１、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３については全抄造品種を大きく二群に分け、それぞれに対応するキャリブレーション式を用いて精度良く濃度表示を行うことができるが、インレット灰分濃度ＣＡ１については、図３（ｃ）に示すように、１つの品種群の中でも、３品種に場合分けする必要があることがわかった。
【００９３】
しかし、この実施形態に用いる濃度計の機能の制限から、キャリブレーション式は２つまでしか持てないものとなっており、そのため種々の信頼できる測定値の物量バランスを利用することによって、３つ以上の場合分けにも対応できる補正方法を提案した。
【００９４】
以下に、その補正方法を説明する。
【００９５】
まず、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３は正しいと仮定する。
【００９６】
ここで、式（１４）及び式（１５）を変形すると、
【００９７】
【数４２】
【００９８】
【数４３】
【００９９】
となるが、Ｋは０〜１の範囲にあるはずであるから、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１は
【０１００】
【数４４】
【０１０１】
【数４５】
【０１０２】
の範囲に存在しなければならない。この範囲の中のどこに位置するかで、水切れ係数Ｋが求められる。
【０１０３】
パルプマットの全固形分の単位時間当りの質量Ｔ２及び灰分の単位時間当りの質量Ａ２は、ＢＭ計１６の測定値から求められるが、インレット水分の単位時間当りの質量Ｆ１が決まらなければインレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１の存在範囲は得られない。
【０１０４】
そこで、この実施形態では、プロセス値としてジェット流量Ｆ１’を用いる。ジェット流量Ｆ１’は、式（３２）に示すように、インレット吹き出し口の全幅ｗ、厚みｂ、ワイヤー速度ｖ、ワイヤー速度とジェット速度の比ｊ、密度ρ、ジェット縮流係数ｓを乗じることによって求めることができる。
【０１０５】
【数４６】
【０１０６】
これらの値の内、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρは常に変動するパルプ懸濁液の物性値であるため正確には得られない。しかし、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρの変動幅は、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１のバイアス誤差よりは小さいと考えることができるため、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρを固定値として用いてもそれによって大きな誤差が生じることはない。なお、ジェット縮流係ｓ及び密度ρとしては水分の縮流係数ｓ及び密度ρを代用することができる。
【０１０７】
また、前述の式（１４）及び式（１５）からなる連立方程式によって、Ｆ１は従属変数として求められることから、Ｆ１’に用いたジェット縮流係数ｓ以外の数値で除することで、その瞬間のジェット縮流係数ｓを求めることもできる。
【０１０８】
また、この実施形態では、計算値を補正するか否かの判定指標として、式（２３）に示す水切れ係数Ｋを利用する。
【０１０９】
【数４７】
【０１１０】
Ｋは理論上０〜１の範囲であるが、実際にはワイヤー下にまったく水分が落ちてこない状況や、すべての水分が落ちてくるという状況はありえないことから、Ｋの範囲（ａ＜Ｋ＜ｂ（０＜ａ、ｂ＜１））を設定することができる。極端な場合だけを除くという意味で、例えば、Ｋの範囲を０．１〜０．９５とし、その範囲内であればバイアス誤差は±０とすることができる。すなわち、インレット濃度が物量バランスから許容される範囲を越えない限り、補正しない。
【０１１１】
Ｋが設定された最大値（Ｋｍａｘ＝０．９５）以上の場合、インレット全固形分濃度ＣＴ１の誤差△ＣＴ１、及びインレット灰分濃度ＣＡ１の誤差△ＣＡ１は、式（３３）及び（３４）にて求めることができる。
【０１１２】
【数４８】
【０１１３】
【数４９】
【０１１４】
また、Ｋが設定された最小値（Ｋｍｉｎ＝０．１）以下の場合、インレット全固形分濃度ＣＴ１の誤差△ＣＴ１、及びインレット灰分濃度ＣＡ１の誤差△ＣＡ１は、式（３５）及び式（３６）にて求めることができる。
【０１１５】
【数５０】
【０１１６】
【数５１】
【０１１７】
これらの誤差を測定値から減ずることで、物量バランスから許容される限界のインレット濃度を得ることができる。次のサンプリングで測定されたインレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１から、先に求めた誤差△ＣＴ１、△ＣＡ１を減じた濃度を使って式（３７）に示す水切れ係数Ｋ’を求める。この水切れ係数Ｋ’は、先に求めた誤差を継承するか否かの判定指標として利用される。
【０１１８】
【数５２】
【０１１９】
インレット濃度は急激に変化しないので、Ｋ’はＫｍａｘあるいはＫｍｉｎに近い値になっているはずである。Ｋ’＞Ｋｍａｘ、Ｋ’＜Ｋｍｉｎの場合は、Ｋ’がＫｍａｘ、Ｋｍｉｎに等しくなるように、再び誤差△ＣＴ１、△ＣＡ１が修正される。Ｋｍｉｎ＜Ｋ’＜Ｋｍａｘの場合は、誤差△ＣＴ１、△ＣＡ１はそのままで、Ｋ’はプロセス状態の変化として捉えられる。すなわち、補正されたインレット濃度が物量バランスから許容される範囲を越えない限り、補正量を変化させない。また、物量バランスの範囲内での変化はワイヤーリテンションの微妙な変動を捉える貴重な情報源となる。従って、インレット濃度測定に求められるのは、絶対的な濃度指示よりも濃度変化を正確に捉えることである。
【０１２０】
今回実施したケースでは、インレット灰分濃度ＣＡ１の指示が３品種の場合で異なっており、各種によって生じる誤差はバイアス誤差であったため、それぞれの品種における濃度変化の傾きは図３（ｃ）に示すように同一であった。このため、上記のような補正方法で充分に正確なプロセス変動を捉えることができる。さらに、測定窓の汚れ等により不規則に発生するバイアス誤差に対しても、この補正方法は有効であると思われる。但し、品種によって全く違う挙動を示す場合は、品種毎に正確な濃度変化を捉えられるよう濃度測定装置を改良する必要がある。
【０１２１】
（実施結果）
図４に、本実施形態におけるワイヤーリテンション測定装置によって、操業中の各成分の変化を、ワイヤーリテンションによって表した場合と、従来のワンパスリテンションにて表した場合とをそれぞれ示す。図からも明らかなように、灰分、繊維分、全固形分のワイヤーリテンションの変化は、水分のワイヤーリテンションの変化に良く対応しているが、ワンパスリテンションの変化は、水分のワイヤーリテンションに対応しておらず、また、灰分と全固形分との変化の対応関係もワイヤーリテンション程明確に対応していないことが解る。
【０１２２】
表１に、本発明の実施の形態の説明で用いた定数、物理量の一覧表を示す。
【０１２３】
【表１】
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、抄紙機のワイヤーパート上での全固形分、灰分、繊維分及び水分などの各成分のリテンション、すなわちワイヤーリテンションを、連続的に、かつ抄速などの操業状態に応じて正確に検出することができる。
【０１２５】
このため、速度変化によるパルプマットの成分比率や、紙層の形成状態などを推定することができ、従来困難とされていた正確なリテンション制御を実現することが可能となり、幅広い品種に対して極めて安定な操業を実現することができる。
【０１２６】
また、様々な薬品の操業への影響を、ワンパスリテンション、ワイヤーリテンション、水切れ係数などを比較することにより、総合的に評価することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における抄紙機のワイヤーリテンション測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】同上実施形態のワイヤーパートにおける物質の流れを示す図である。
【図３】同上実施形態の濃度計におけるキャリブレーション式を表す線図である。
【図４】同上実施形態におけるワイヤーリテンション測定装置によって、操業中の各成分の変化を、ワイヤーリテンションによって表した場合と、従来のワンパスリテンションにて表した場合とをそれぞれ示す線図である。
【符号の説明】
１１ インレット
１２ ワイヤーパート
１２ａ ワイヤー
１２ｂ トレイ
１３ ドライヤーパート
１３ａ ドライヤーシリンダ
１４ 濃度計
１５ 濃度計
１６ ＢＭ計
１７ 巻取りリール
１８ サーバ
１９ コンピュータ
２０ モニター
ｗｗ 白水
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙機のワイヤーパートにおけるリテンションを高精度に測定するためのワイヤーリテンション測定装置、及びワイヤーリテンション測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピューターの発達は、情報処理能力の向上を実現し、従来、組み合わせることが困難であった情報同士の高速演算処理が容易に行なえるようになっている。その結果、様々な分野において、複雑なマスバランス問題が解かれ、種々の有用な知見を生み出している。
抄紙機のように多様な物質を伴う産業分野においても、各種の測定器で収集される情報を整理し、有用な形へと変換することは、効率的な生産のためのスタンダードを構築する上で不可欠であると思われる。
【０００３】
現在の抄紙機では、ワイヤーパートの初期段階において、濃度約０．５〜２ｇ／ｌのパルプ懸濁液をワイヤーと呼ばれるプラスチック製の網の上に噴出し、フォイルと呼ばれるブレードで発生する真空を利用し余分な水分を脱水することが行われている。この段階でワイヤー上に形成されたパルプマットは、基本的な紙の成分や紙層構造を支配することとなる。
一方、脱水された水分は、本来紙に含めるべき微細繊維や無機物あるいは薬品を含み、白く濁っていることから白水と呼ばれている。このワイヤーから落下した白水は、循環経路によってインレット（ヘッドボックス）へと還流され、再利用が図られている。但し、循環される白水濃度が低いほど生産効率は上がり、循環系配管の汚れも少なくて済む。
【０００４】
現在、この白水として循環される割合、すなわち、ワイヤーパートでの全固形分、繊維分、灰分等の各成分の分離比率を測定する手段は確立されておらず、その分離比率を概略的に推測する指標としては、従来、ワンパスリテンションと称する演算値が代用されている。
【０００５】
このワンパスリテンションは、インレットから噴出されるパルプ懸濁液及びトレイに落下した白水を採取し、乾燥による全物質の質量の測定、及び焼成による灰分質量の測定結果からそれぞれの濃度を求め、式（７）、式（８）、式（９）の演算によって算出した値である。
【０００６】
すなわち、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３を測定することにより、全固形分ワンパスリテンションＯＰＲＴ、灰分ワンパスリテンションＯＰＲＡを求めることができる。これが、一般にリテンションと呼ばれるものである。
【０００７】
【数７】
【数８】
全固形分のうち、灰分以外のものを全て繊維分とみなすと、繊維分ワンパスリテンションＯＰＲＬは次式で求められる。
【００１０】
【数９】
ここで算出されたワンパスリテンションは、ワイヤー上に残留する微細繊維の割合及び繊維への灰分の吸着の割合を近似的に表している。換言すれば、インレットから噴出されたパルプ懸濁液の全体量のうち、水分へ溶出しないでパルプマット中に残留しているものの割合を近似的に表している。このような指標は、例えばパルプ原料の種類が変更されることによって懸濁液内の微細繊維含有量が変化した場合、あるいは薬品の添加により繊維への灰分吸着が増加した場合などに、パルプマットへの影響の程度を判断する上で役に立つものとされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにして算出したワンパスリテンションは、式（７）〜式（９）に表されるように、インレットから噴出された懸濁液の中に含まれる全ての水分がワイヤーの下に配設したトレイに落下した場合にのみ、図２の矢印に従って後段へと直進する全固形分の比率を表す値となり、実際には、パルプ懸濁液中の水分の一部は他の成分と共に矢印方向へと移動するため、実際の運転においては、トレイに全ての水分が落下することはない。従って、通常は後段へと直進する全固形分の実際の分離比率と、ワンパスリテンションとが一致することはなく、ワイヤーパートでの各成分の分離比率を表す指標として、ワンパスリテンションは十分に機能していないのが現状である。
【００１３】
抄紙機では、ワイヤーパートにおける水分の分離比率が正確に測定できなければ、全固形分、繊維分、灰分のワイヤーにおける分離比率、すなわちワイヤーリテンションを知ることはできない。水分のワイヤーリテンションは、紙の地合いに影響するとして古くから操業状態の指標になるものと考えられていたが、実際には、水切れの善し悪しという慣習的な表現が用いられているのみで、正確にこのワイヤーリテンションを求める測定装置、及び測定方法は存在していなかった。
【００１４】
本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたもので、抄紙機のワイヤーパート上での灰分、繊維及び水分の各要素のリテンション、すなわちワイヤーリテンションを正確に検出することができる抄紙機のワイヤリテンション測定装置及びワイヤリテンション測定方法の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定装置であって、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（ＣＴ１）とインレット灰分濃度（ＣＡ１）、及び前記ワイヤーパートで脱水により生成された白水中の白水全固形分濃度（ＣＴ３）と白水灰分濃度（ＣＡ３）を、それぞれ測定する第１の測定手段と、乾燥後のウエブについて、該ウエブの幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを、それぞれ測定する第２の測定手段と、乾燥後のウエブについて、該ウエブの幅と、該ウエブの速度と、該ウエブの前記平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブ前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを用いて、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを算出する第１の演算手段と、前記第１の測定手段により得られた前記インレット全固形分濃度（ＣＴ１）、前記インレット灰分濃度（ＣＡ１）、前記白水全固形分濃度（ＣＴ３）、及び前記白水灰分濃度（ＣＡ３）と、前記第１の演算手段により得られた前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）及び前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率を算出する第２の演算手段と、前記第２の演算手段によって算出された分離比率を表す出力信号を送出する出力手段と、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１６】
また、本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、前記第２の演算手段により得られた、全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも一つの分離比率を、前記出力手段の出力信号に応じて表示する表示手段を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１７】
また、本発明の第３の形態は、前記第１または第２の形態において、前記第２の演算手段は、下記の式（１）ないし式（４）による演算を行うことにより、ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される全固形分、繊維分、灰分、水分、の内の少なくとも一つの分離比率を算出することを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１８】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【数１３】
但し、ＷＲＴ： 全固形分ワイヤーリテンション、
ＷＲＡ： 灰分ワイヤーリテンション
ＷＲＬ： 繊維分ワイヤーリテンション
ＷＲＦ： 水分ワイヤーリテンション
Ｆ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の水分の単位時間当たりの質量
Ｆ２：パルプマット中の水分の単位時間当たりの質量
Ｆ３：白水中の水分の単位時間当たりの質量
Ａ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の灰分の単位時間当たりの質量
Ａ２：乾燥後のウエブ中の灰分の単位時間当たりの質量
ＣＡ１：インレット灰分濃度（インレット中のパルプ懸濁液の灰分濃度）
ＣＡ３：白水灰分濃度
ＣＴ１：インレット全固形分濃度（インレット中のパルプ懸濁液の全固形分濃度）
ＣＴ３：白水全固形分濃度
Ｔ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の全固形分の単位時間当たりの質量
Ｔ２：ウエブ中の全固形分の単位時間当たりの質量
とする。
【００２３】
また、本発明の第４の形態は、前記第３の形態において、前記第１の演算手段は、下記の式（５）及び式（６）に表される演算を行うことにより、前記ウエブ中の単位時間当たりの全固形分質量Ｔ２と、単位時間当たりの灰分質量Ａ２、とを算出することを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００２４】
【数１４】
【数１５】
但し、
Ｔ２：乾燥後のウエブ中の全固形分の単位時間当たりの質量
Ａ２：乾燥後のウエブ中の灰分の単位時間当たりの質量
ｗｓ：乾燥後のウエブの幅
Ｒ：乾燥後のウエブの速度
ＢＤ：乾燥後のウエブの幅方向の平均絶乾坪量
ＡＳＨ：乾燥後のウエブの幅方向平均灰分含有率
とする。
【００２７】
また、本発明の第５の形態は、前記１ないし第４の形態において、前記第１の測定手段は、試料に光を照射して、光の透過度、屈折、偏光度、散乱度の内の少なくともいずれか一つを測定することにより、試料の濃度を得ることを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置、である。
【００２８】
また、本発明の第６の形態は、前記第１ないし第５の形態において、前記第２の測定手段は、ウエブ幅方向の前記平均絶乾坪量（ＢＤ）の測定手段がβ線透過吸収式の坪量測定器であり、前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）の測定手段がＸ線透過吸収式の灰分測定器であることを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００２９】
また、本発明の第７の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行いパルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定装置であって、所定の測定手段により得られた、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（ＣＴ１）、インレット灰分濃度（ＣＡ１）、白水全固形分濃度（ＣＴ３）、白水灰分濃度（ＣＡ３）をそれぞれ入力する第１の入力手段と、乾燥後のウエブについて、測定手段により得られる該ウエブ幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを入力し、更に、該ウエブの幅（ｗｓ）と、該ウエブの速度（Ｒ）とを入力して、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを算出する第１の演算手段と、前記第１の入力手段と第１の演算手段とにより得られた、前記インレット全固形分濃度（ＣＴ１）、前記インレット灰分濃度（ＣＡ１）、前記白水全固形分濃度（ＣＴ３）、前記白水灰分濃度（ＣＡ３）、前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）、前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）の物理量を用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率、すなわちワイヤーリテンションを算出する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段によって算出された分離比率、すなわちワイヤーリテンションを出力する出力手段と、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００３０】
また、本発明の第８の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定方法であって、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（ＣＴ１）、インレット灰分濃度（ＣＡ１）、白水全固形分濃度（ＣＴ３）、白水灰分濃度（ＣＡ３）を、それぞれ測定するステップと、プレドライヤーパート後の薬品を塗工する前のウエブについて、該ウエブ幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブ幅方向の平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを、それぞれ測定するステップと、プレドライヤーパート後の塗被液を塗布する前のウエブについて、該ウエブの幅（ｗｓ）と、該ウエブの速度（Ｒ）と、該ウエブの前記平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブの前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを用いて、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）を演算するステップと、前記測定ステップと前記演算ステップにより得られた、前記インレット全固形分濃度（ＣＴ１）、前記インレット灰分濃度（ＣＡ１）、前記白水全固形分濃度（ＣＴ３）、前記白水灰分濃度（ＣＡ３）、前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）、前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）の物理量を用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率、すなわちワイヤーリテンションを算出する演算ステップと、前記演算ステップによって算出された分離比率、すなわちワイヤーリテンションを出力する出力ステップと、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定方法である。なお、この［課題を解決するための手段］において、（ ）書きで記載した符号は、各物理量を解り易くするために記載したもので、式（１）〜（６）との関連を示すものではない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの実施形態における抄紙機のワイヤーリテンション測定装置の概略構成を示す図である。
図１において、１１はパルプ懸濁液を整流して噴射するインレット（ヘッドボックスとも称する）である。１２はインレット１１から噴出されたパルプ懸濁液に対して脱水を行いパルプマットを形成するワイヤーパートである。このワイヤーパート１２は、パルプ懸濁液を受け取りつつ巡回移動するワイヤー１２ａと呼ばれる通常プラスチック製の網と、このワイヤー１２ａの走行経路の下側近傍に配設されたフォイル（図示せず）と、ワイヤーパート１２の下方に設けられたトレイ１２ｂ等を備え、前記フォイルは走行するワイヤー１２ａに対して負圧を発生させ、その負圧によってワイヤー１２ａ上に噴出されたパルプ懸濁液から脱水を行うようになっている。これにより、ワイヤー１２ａ上には紙の主成分（繊維、灰分等）を含んだパルプマットが形成される一方、ワイヤー１２ａから落下した白水ｗｗはトレイ１２ｂによって受け止められる。さらに、トレイ１２ｂに落下した白水ｗｗは、図外の循環経路を経てパルプ原料を希釈し、パルプ懸濁液となってインレット１１へと供給され、循環される。
【００３２】
１３は前記ワイヤーパート１２の後段に配置された図外のプレスパートにて搾水されたウエブを複数のドライヤーシリンダ１３ａの間を通過させることなどによって乾燥させる工程であり、ドライヤーパート１３と呼ばれ、プレドライヤパート、アフタードライヤーパートなどから構成されている。ここではパルプマットの乾燥が行われ、通常、プレドライヤーパートとアフタードライヤーパートの間には、図外のサイズ剤等の塗被液の塗工工程などが配置され、最終的にリールパート１７において製品ウエブとして巻き取られる。
【００３３】
上記のように構成された抄紙機に対し、この実施形態においては、次のような測定手段が設けられている。
すなわち、図中、１４は前記ヘッドボックス１１内に供給されるパルプ懸濁液の濃度を検出する濃度計、１５は前記トレイ１２ｂ中に落下した白水ｗｗの濃度を検出する濃度計であり、これら濃度計１４，１５によって第１の測定手段が構成されている。また、１６は前記ドライヤーパート１３の内、前方に位置するプレドライヤーパートを通過したウエブの各種成分を検出する第２の測定手段としてのＢＭ計（Ｂａｓｉｓ Ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）であり、プレドライヤーパートから排出されたウエブに対して薬品等の塗被液の塗工を行うサイズプレスなどの塗被液塗工工程より上流側に配置されている。また、塗被液塗工工程の後には、アフタードライヤーパートなどの乾燥工程が更に設けられている。
【００３４】
また、１８は前記各濃度計１４，１５と前記ＢＭ計１６から出力されたデータを始めとする種々のデータやプログラムの格納、供給を行うサーバ、１９は前記サーバ１８から供給されるデータに基づきワイヤーリテンションなどを求めるための後述の演算や種々の制御を行うコンピュータ（演算手段、出力手段）、２０は前記コンピュータ１９による算出結果などを表示する監視モニター（表示手段）である。
【００３５】
次に、上記構成を有するワイヤーリテンション計測装置によって行われるワイヤーリテンションの測定方法を説明する。
【００３６】
なお、この実施形態では、ワイヤーパート１２から排出されたパルプマットの全固形分は、その後に行われる、プレスパートによる搾水、及びドライヤーパート１３における乾燥などの工程を経ても損失が生じないと仮定した上で、ワイヤーパート１２での各成分の分離比率（ワイヤーリテンション）の算出を行う。
【００３７】
まず、ワイヤーリテンションの算出においては、上記の仮定の元に、インレットパルプ懸濁液全固形分濃度、インレットパルプ懸濁液灰分濃度、トレイ白水全固形分濃度、トレイ白水灰分濃度の４つの濃度を濃度計１４及び１５で計測する（第１の測定ステップ）。
次に、ドライヤーパート１３の内、前方のプレドライヤーパートを通過し、サイズ剤などの塗被液を塗工する前のウエブについて、そのウエブの幅方向（ウエブの移動方向と直交する方向）における平均絶乾坪量と、平均灰分含有率とをＢＭ計１６を用いて測定し（第２の測定ステップ）、この平均絶乾坪量と平均灰分含有率とを用いてウエブの単位時間当たりの全固形分質量と単位時間当たりの灰分質量とを算出する（第１の演算ステップ）。
【００３８】
さらに、第１の測定ステップにて得られた４つの濃度値と、前記第１の演算ステップにて得られた２つの質量の、合計６値を用いた演算を行い、ワイヤーにおける全固形分、繊維分、灰分、水分等の物質移動量を算出し（第２の演算ステップ）、これによってワイヤーリテンションを求める。
【００３９】
また、この実施形態において、連続で濃度および生産量を測定する機器（濃度計、ＢＭ計等）を使用した場合、ワイヤーリテンションを連続で監視することが可能であるが、インレット全固形分濃度、インレット灰分濃度に関しては、変動する測定誤差を適切に設定する必要がある。本発明は、この測定誤差を、インレット吹き出し口の開口面積（全幅と厚み）と、吹き出し速度等から計算されるジェット流量を用いて演算し、必要なときに自動的に補正する機能を有するものとしても良い。なお、上記のような演算動作は、コンピュータ１９の演算機能を用いて行う。
【００４０】
以下、この実施形態によって実行される演算の具体例を説明する。
上記のように、濃度計１４および１５によって、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３を測定することにより、全固形分ワンパスリテンションＯＰＲＴ、灰分ワンパスリテンションＯＰＲＡを求めることができる。これが、これまで一般にワイヤーパートにおけるリテンションと呼ばれていたものである。
【００４１】
【数１６】
【数１７】
全固形分のうち、灰分以外のものをすべて繊維とみなすと、繊維分ワンパスリテンションＯＰＲＬは次の式（９）で求められる。
【００４４】
【数１８】
さらに、プレドライヤーパート後のサイズ剤などの塗被液を塗工する前のウエブの幅（ウエブの移動方向と直交する方向における幅）ｗｓ、ウエブの移動速度（ドライヤーシリンダー１３ａの周速度）Ｒと、ＢＭ計１６により計測されたウエブの幅方向の平均絶乾坪量ＢＤと平均灰分含有率ＡＳＨとから、単位時間当たりの全固形分質量Ｔ２と、単位時間当たりの灰分質量Ａ２を求める。
【００４６】
【数１９】
【数２０】
次に、先の濃度計１４，１５によって求めた４つの濃度に、式（５）、式（６）によって求めた２つの質量Ｔ２，Ａ２を加えた６つの数値に基づき、以下のように数式を展開し、インレット１１から噴出されたパルプ懸濁液における水分の質量Ｆ１、白水ｗｗにおける水分の質量Ｆ３を求める。
【００４９】
ここで、ワイヤーパート１２における物質の流れを図２に示す。
【００５０】
図示のように、インレット１１内のパルプ懸濁液における、水分Ｆ１、全固形分Ｔ１、灰分Ａ１、灰分濃度（水分を分母とする濃度）ＣＡ１、全固形分濃度（水分を分母とする濃度）ＣＴ１の関係は、
【００５１】
【数２１】
【数２２】
であり、また、ワイヤーパートで分離される白水における、水分Ｆ３、全固形分Ｔ３、灰分Ａ３、濃度ＣＡ３、ＣＴ３の関係は、
【００５４】
【数２３】
【数２４】
となる。
【００５７】
そして、上記式（１０）〜式（１３）、及び図２に示す関係から次の連立方程式が得られる。
【００５８】
【数２５】
ここで、Ｆ１、Ｆ３について解くと式（１６），（１７）のようになり、
【００６０】
【数２６】
【数２７】
さらに、このＦ１、Ｆ３に基づき式（１８）によってワイヤー上のパルプマットにおける水分の質量Ｆ２が求められる。
【００６３】
【数２８】
従って、
【００６５】
【数２９】
【数３０】
【数３１】
【数３２】
となる。
【００７０】
上記演算結果に基づき、全固形分ワイヤーリテンションＷＲＴ、灰分ワイヤーリテンションＷＲＡ、繊維分ワイヤーリテンションＷＲＬ、水分ワイヤーリテンションＷＲＦは次の式（１）〜式（４）によって求めることが可能となる。
【００７１】
【数３３】
【数３４】
【数３５】
【数３６】
なお、本発明における濃度は上記のように、水分を分母とする濃度に限定されず、パルプ懸濁液全体の質量を分母とする濃度を用いても良い。
【００７６】
ところで、ワイヤーパートにおける分離比率であるワイヤーリテンションは、ワイヤーパートにおいて白水ｗｗと共にトレイ１２ｂへと落下せずに、パルプマットとしてワイヤー１２ａ上に残留した物質の比率で表しても、白水ｗｗと共にトレイ１２ｂ上に落下した物質の比率で表しても良い。式（１）〜式（４）は前者の表記法に従ったものとなっているが、本発明においては、これらの内のいずれを算出しても良いことは言うまでもない。なお、水分ワイヤーリテンションに関しては、白水ｗｗと共にワイヤー１２ａから落下する物質の比率を、水切れ係数Ｋとも称し、下記の式（２３）により定義する。
【００７７】
【数３７】
従って、水分ワイヤーリテンションＷＲＦと水切れ係数Ｋとは次の関係を満たすことが解る。
【００７９】
【数３８】
（ワンパスリテンションとの比較）
次に、以上のようにして求められるワイヤーリテンションと、従来よりワイヤーパートにおける指標として用いられてきたワンパスリテンションとの比較検討を行う。なお、ここでは、全固形分のワイヤーリテンションを例に、ワンパスリテンションＯＰＲＴとワイヤーリテンションＷＲＴとを比較する。
いま、ヘッドボックス１１内に貯留されているパルプ懸濁液内の全固形分の質量Ｔ１が、次の式（２５）によって表されたとする。
【００８１】
【数３９】
この式（２５）は、インレット濃度ＣＴ１が、測定された通りの濃度で均一に分散しているのではなく、ワイヤー１２ａから落下した白水ｗｗと同じ濃度の中に成分の固まりが質量ｔだけ浮かんでいるというような不均一な状態を表している。
このときワンパスリテンションＯＰＲＴは次の式（２６）で書き表せる。
【００８３】
【数４０】
従って、ワンパスリテンションは、インレット１１の中の、対象物質の凝集の割合を表しているといえる。
【００８５】
実際のワイヤーパート１２では、インレット１１から噴出される水分Ｆ１のうちＦ１・ＷＲＦがワイヤー１２ａによって運ばれ、この水分が保持する全固形分が紙となるので、ワイヤーリテンションＷＲＴは次の式（２７）でも書き表わすことができる。
【００８６】
【数４１】
従って、ワイヤーリテンションは、インレット１１の中での、対象物質の凝集分と、ワイヤー１２ａによって運ばれる白水に含まれた、紙となる浮遊成分とを合計したものの割合であるといえる。
【００８８】
ワイヤーリテンションという名称と概念は古くから存在しているが重要視されていなかった。これは白水濃度が低くワンパスリテンションとワイヤーリテンションとで大きな差異がなかったためと思われる。すなわち、式（２７）にも示されるように、ワイヤーリテンションＷＲは白水濃度が高いほど水分の分離比率に支配されることから、白水濃度が低い場合には、ワンパスリテンションとワイヤーリテンションの値に大きな差異は生じない。
【００８９】
しかしながら、今日、抄造速度の高速化、填料の増添、ＤＩＰの増配などが進むことに加え、環境問題を考慮して白水の循環、再利用などが図られるようになったことなどに起因して、白水濃度は上昇する傾向にある。
式（２７）は、ワイヤーリテンションは白水濃度が高いほど水分の分離比率に支配されること、ワンパスリテンションが安定していても、水分の分離比率によってワイヤーリテンションが不安定になることなどを示している。従って、抄造状態を正確に把握するためには、指標としてワイヤーリテンションを適用することが有効であり、ワイヤーリテンションの重要性は今後ますます高まることが予想される。
【００９０】
（オンライン計測値による計算）
ワイヤーリテンションの計算に用いた前記６つの測定値を連続して監視できれば、前述の各物理量をオンラインで連続計算することができる。このうち、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３の各濃度を連続的に監視するために濃度計１４，１５を用いている。この濃度計は、ヘッドボックス１１内に貯留されているパルプ懸濁液に対し、レーザー光、キセノン光を照射し、光の透過度、屈折、偏光度、散乱度といった１４種の理論的に独立な物性量（信号）を測定し、予め調査した濃度との線形一次の相関に基づき濃度を計算するものである。つまり、この濃度計は、内部に演算機能を有しており、測定したインレット濃度、白水濃度を用いてワンパスリテンションＯＰＲを計算し、出力表示するようになっている。なお、この実施形態では、メッツオオートメーション株式会社のＲＭｉリテンション計（商品名）を採用している。
【００９１】
図３に、一つの抄造品種群に対する各濃度のキャリブレーション式の内容を示す。図３において、濃度は質量百分率で表しており、縦軸はＲＭｉリテンション計の出力値、横軸は実測濃度である。全固形分実測濃度は、インレットパルプ懸濁液または白水を一定質量採取し、乾燥により全固形分質量を求め、蒸発した水分質量で除したものである。灰分実測濃度は、先の乾燥したサンプルをさらに９００℃以上の温度で焼成し、灰分質量を求め、蒸発した水分質量で除したものである。
【００９２】
実験の結果、インレット全固形分濃度ＣＴ１、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３については全抄造品種を大きく二群に分け、それぞれに対応するキャリブレーション式を用いて精度良く濃度表示を行うことができるが、インレット灰分濃度ＣＡ１については、図３（ｃ）に示すように、１つの品種群の中でも、３品種に場合分けする必要があることがわかった。
【００９３】
しかし、この実施形態に用いる濃度計の機能の制限から、キャリブレーション式は２つまでしか持てないものとなっており、そのため種々の信頼できる測定値の物量バランスを利用することによって、３つ以上の場合分けにも対応できる補正方法を提案した。
【００９４】
以下に、その補正方法を説明する。
【００９５】
まず、白水全固形分濃度ＣＴ３、白水灰分濃度ＣＡ３は正しいと仮定する。
【００９６】
ここで、式（１４）及び式（１５）を変形すると、
【００９７】
【数４２】
【数４３】
となるが、Ｋは０〜１の範囲にあるはずであるから、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１は
【０１００】
【数４４】
【数４５】
の範囲に存在しなければならない。この範囲の中のどこに位置するかで、水切れ係数Ｋが求められる。
【０１０３】
パルプマットの全固形分の単位時間当りの質量Ｔ２及び灰分の単位時間当りの質量Ａ２は、ＢＭ計１６の測定値から求められるが、インレット水分の単位時間当りの質量Ｆ１が決まらなければインレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１の存在範囲は得られない。
【０１０４】
そこで、この実施形態では、プロセス値としてジェット流量Ｆ１’を用いる。ジェット流量Ｆ１’は、式（３２）に示すように、インレット吹き出し口の全幅ｗ、厚みｂ、ワイヤー速度ｖ、ワイヤー速度とジェット速度の比ｊ、密度ρ、ジェット縮流係数ｓを乗じることによって求めることができる。
【０１０５】
【数４６】
これらの値の内、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρは常に変動するパルプ懸濁液の物性値であるため正確には得られない。しかし、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρの変動幅は、インレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１のバイアス誤差よりは小さいと考えることができるため、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρを固定値として用いてもそれによって大きな誤差が生じることはない。なお、ジェット縮流係ｓ及び密度ρとしては水分の縮流係数ｓ及び密度ρを代用することができる。
【０１０７】
また、前述の式（１４）及び式（１５）からなる連立方程式によって、Ｆ１は従属変数として求められることから、Ｆ１’に用いたジェット縮流係数ｓ以外の数値で除することで、その瞬間のジェット縮流係数ｓを求めることもできる。
【０１０８】
また、この実施形態では、計算値を補正するか否かの判定指標として、式（２３）に示す水切れ係数Ｋを利用する。
【０１０９】
【数４７】
Ｋは理論上０〜１の範囲であるが、実際にはワイヤー下にまったく水分が落ちてこない状況や、すべての水分が落ちてくるという状況はありえないことから、Ｋの範囲（ａ＜Ｋ＜ｂ（０＜ａ、ｂ＜１））を設定することができる。極端な場合だけを除くという意味で、例えば、Ｋの範囲を０．１〜０．９５とし、その範囲内であればバイアス誤差は±０とすることができる。すなわち、インレット濃度が物量バランスから許容される範囲を越えない限り、補正しない。
【０１１１】
Ｋが設定された最大値（Ｋｍａｘ＝０．９５）以上の場合、インレット全固形分濃度ＣＴ１の誤差△ＣＴ１、及びインレット灰分濃度ＣＡ１の誤差△ＣＡ１は、式（３３）及び（３４）にて求めることができる。
【０１１２】
【数４８】
【数４９】
また、Ｋが設定された最小値（Ｋｍｉｎ＝０．１）以下の場合、インレット全固形分濃度ＣＴ１の誤差△ＣＴ１、及びインレット灰分濃度ＣＡ１の誤差△ＣＡ１は、式（３５）及び式（３６）にて求めることができる。
【０１１５】
【数５０】
【数５１】
これらの誤差を測定値から減ずることで、物量バランスから許容される限界のインレット濃度を得ることができる。次のサンプリングで測定されたインレット全固形分濃度ＣＴ１、インレット灰分濃度ＣＡ１から、先に求めた誤差△ＣＴ１、△ＣＡ１を減じた濃度を使って式（３７）に示す水切れ係数Ｋ’を求める。この水切れ係数Ｋ’は、先に求めた誤差を継承するか否かの判定指標として利用される。
【０１１８】
【数５２】
インレット濃度は急激に変化しないので、Ｋ’はＫｍａｘあるいはＫｍｉｎに近い値になっているはずである。Ｋ’＞Ｋｍａｘ、Ｋ’＜Ｋｍｉｎの場合は、Ｋ’がＫｍａｘ、Ｋｍｉｎに等しくなるように、再び誤差△ＣＴ１、△ＣＡ１が修正される。Ｋｍｉｎ＜Ｋ’＜Ｋｍａｘの場合は、誤差△ＣＴ１、△ＣＡ１はそのままで、Ｋ’はプロセス状態の変化として捉えられる。すなわち、補正されたインレット濃度が物量バランスから許容される範囲を越えない限り、補正量を変化させない。また、物量バランスの範囲内での変化はワイヤーリテンションの微妙な変動を捉える貴重な情報源となる。従って、インレット濃度測定に求められるのは、絶対的な濃度指示よりも濃度変化を正確に捉えることである。
【０１２０】
今回実施したケースでは、インレット灰分濃度ＣＡ１の指示が３品種の場合で異なっており、各種によって生じる誤差はバイアス誤差であったため、それぞれの品種における濃度変化の傾きは図３（ｃ）に示すように同一であった。このため、上記のような補正方法で充分に正確なプロセス変動を捉えることができる。さらに、測定窓の汚れ等により不規則に発生するバイアス誤差に対しても、この補正方法は有効であると思われる。但し、品種によって全く違う挙動を示す場合は、品種毎に正確な濃度変化を捉えられるよう濃度測定装置を改良する必要がある。
【０１２１】
（実施結果）
図４に、本実施形態におけるワイヤーリテンション測定装置によって、操業中の各成分の変化を、ワイヤーリテンションによって表した場合と、従来のワンパスリテンションにて表した場合とをそれぞれ示す。図からも明らかなように、灰分、繊維分、全固形分のワイヤーリテンションの変化は、水分のワイヤーリテンションの変化に良く対応しているが、ワンパスリテンションの変化は、水分のワイヤーリテンションに対応しておらず、また、灰分と全固形分との変化の対応関係もワイヤーリテンション程明確に対応していないことが解る。
【０１２２】
表１に、本発明の実施の形態の説明で用いた定数、物理量の一覧表を示す。
【０１２３】
【表１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、抄紙機のワイヤーパート上での全固形分、灰分、繊維分及び水分などの各成分のリテンション、すなわちワイヤーリテンションを、連続的に、かつ抄速などの操業状態に応じて正確に検出することができる。
【０１２５】
このため、速度変化によるパルプマットの成分比率や、紙層の形成状態などを推定することができ、従来困難とされていた正確なリテンション制御を実現することが可能となり、幅広い品種に対して極めて安定な操業を実現することができる。
【０１２６】
また、様々な薬品の操業への影響を、ワンパスリテンション、ワイヤーリテンション、水切れ係数などを比較することにより、総合的に評価することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における抄紙機のワイヤーリテンション測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】同上実施形態のワイヤーパートにおける物質の流れを示す図である。
【図３】同上実施形態の濃度計におけるキャリブレーション式を表す線図である。
【図４】同上実施形態におけるワイヤーリテンション測定装置によって、操業中の各成分の変化を、ワイヤーリテンションによって表した場合と、従来のワンパスリテンションにて表した場合とをそれぞれ示す線図である。
【符号の説明】
１１ インレット
１２ ワイヤーパート
１２ａ ワイヤー
１２ｂ トレイ
１３ ドライヤーパート
１３ａ ドライヤーシリンダ
１４ 濃度計
１５ 濃度計
１６ ＢＭ計
１７ 巻取りリール
１８ サーバ
１９ コンピュータ
２０ モニター
ｗｗ 白水
Claims (8)
- 抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定装置であって、
前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度とインレット灰分濃度、及び前記ワイヤーパートで脱水により生成された白水中の白水全固形分濃度と白水灰分濃度を、それぞれ測定する第１の測定手段と、
乾燥後のウエブについて、該ウエブの幅方向の平均絶乾坪量と、平均灰分含有率とを、それぞれ測定する第２の測定手段と、
乾燥後のウエブについて、該ウエブの幅と、該ウエブの速度と、該ウエブの前記平均絶乾坪量と、該ウエブ前記平均灰分含有率とを用いて、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量とを算出する第１の演算手段と、
前記第１の測定手段により得られた前記インレット全固形分濃度、前記インレット灰分濃度、前記白水全固形分濃度、及び前記白水灰分濃度と、前記第１の演算手段により得られた前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量及び前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量とを用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率を算出する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段によって算出された分離比率を表す出力信号を送出する出力手段と、
を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置。 - 前記第２の演算手段により得られた、全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも一つの分離比率を、前記出力手段の出力信号に応じて表示する表示手段を具えたことを特徴とする請求項１に記載の抄紙機のワイヤーリテンション測定装置。
- 前記第２の演算手段は、下記の式（１）ないし式（４）による演算を行うことにより、ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される全固形分、繊維分、灰分、水分、の内の少なくとも一つの分離比率を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抄紙機のワイヤーリテンション測定装置。
ＷＲＡ： 灰分ワイヤーリテンション
ＷＲＬ： 繊維分ワイヤーリテンション
ＷＲＦ： 水分ワイヤーリテンション
Ｆ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の水分の単位時間当たりの質量
Ｆ２：パルプマット中の水分の単位時間当たりの質量
Ｆ３：白水中の水分の単位時間当たりの質量
Ａ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の灰分の単位
時間当たりの質量
Ａ２：乾燥後のウエブ中の灰分の単位時間当たりの質量
ＣＡ１：インレット灰分濃度
ＣＡ３：白水灰分濃度
ＣＴ１：インレット全固形分濃度
ＣＴ３：白水全固形分濃度
Ｔ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の全固形分の単位時間当たりの質量
Ｔ２：乾燥後のウエブ中の全固形分の単位時間当たりの質量
とする。 - 前記第１の演算手段は、下記の式（５）及び式（６）に表される演算を行うことにより、前記ウエブ中の単位時間当たりの全固形分質量Ｔ２と、単位時間当たりの灰分質量Ａ２、とを算出することを特徴とする請求項３に記載の抄紙機のワイヤーリテンション測定装置。
Ｔ２：乾燥後のウエブ中の全固形分の単位時間当たりの質量
Ａ２：乾燥後のウエブ中の灰分の単位時間当たりの質量
ｗｓ：乾燥後のウエブの幅
Ｒ：乾燥後のウエブの速度
ＢＤ：乾燥後のウエブの幅方向の平均絶乾坪量
ＡＳＨ：乾燥後のウエブの幅方向平均灰分含有率
とする。 - 前記第１の測定手段は、試料に光を照射して、光の透過度、屈折、偏光度、散乱度の内の少なくともいずれか一つを測定することにより、試料の濃度を得ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の抄紙機のワイヤーリテンション測定装置。
- 前記第２の測定手段は、ウエブ幅方向の前記平均絶乾坪量ＢＤの測定手段がβ線透過吸収式の坪量測定器であり、前記平均灰分含有率ＡＳＨの測定手段がＸ線透過吸収式の灰分測定器であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の抄紙機ワイヤーリテンション測定装置。
- 抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定装置であって、
所定の測定手段により得られた、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度、インレット灰分濃度、白水全固形分濃度、白水灰分濃度をそれぞれ入力する第１の入力手段と、
乾燥後のウエブについて、測定手段により得られる該ウエブ幅方向の平均絶乾坪量と、平均灰分含有率とを入力し、更に、該ウエブの幅と、該ウエブの速度とを入力して、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量とを算出する第１の演算手段と、
前記第１の入力手段と第１の演算手段とにより得られた、前記インレット全固形分濃度、前記インレット灰分濃度、前記白水全固形分濃度、前記白水灰分濃度、前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量、前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量の物理量を用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率、すなわちワイヤーリテンションを算出する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段によって算出された分離比率、すなわちワイヤーリテンションを出力する出力手段と、
を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置。 - 抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定方法であって、
前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度、インレット灰分濃度、白水全固形分濃度、白水灰分濃度を、それぞれ測定するステップと、
プレドライヤーパート後の薬品を塗工する前のウエブについて、該ウエブ幅方向の平均絶乾坪量と、該ウエブ幅方向の平均灰分含有率とを、それぞれ測定するステップと、
プレドライヤーパート後の塗被液を塗布する前のウエブについて、該ウエブの幅と、該ウエブの速度と、該ウエブの前記平均絶乾坪量と、該ウエブの前記平均灰分含有率とを用いて、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量を演算するステップと、
前記測定ステップと前記演算ステップにより得られた、前記インレット全固形分濃度、前記インレット灰分濃度、前記白水全固形分濃度、前記白水灰分濃度、前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量、前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量 の物理量を用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率、すなわちワイヤーリテンションを算出する演算ステップと、
前記演算ステップによって算出された分離比率、すなわちワイヤーリテンションを出力する出力ステップと、
を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定方法。
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