JP2007262628A - 製紙用薬剤の効果監視方法及び注入量制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】薬剤添加前後の抄紙工程水もしくはその希釈水を被測定流体として、被測定流体にレーザ光を照射し、被測定流体中の粒子により散乱された散乱光を受光して散乱光強度データを得る。この散乱光強度データに基づき被測定流体中の粒子の粒径情報及び/又は濁度情報を求め、薬剤添加前後の粒径情報及び/又は濁度情報を比較することにより、製紙用薬剤の効果を監視する。薬剤添加前後の粒径情報及び/又は濁度情報の比較結果に基づいて製紙用薬剤の注入量を制御する。
【選択図】図1
Description
(1) 出来上がった紙の品質及び欠陥の評価や生産スピードの管理
(2) 原料スラリー、インレット内スラリーの粒子表面電荷(カチオン要求量)の測定
(3) 原料スラリー、インレット内スラリーを濾過した濾液の透過光による濁度測定
(1) 出来上がった紙の品質及び欠陥の評価や生産スピードの管理:
直接的に薬剤効果の影響を確認できるものの、すでに生産が始まった後又は紙が出来上がった後での管理であり、トラブル解決への対応が著しく遅れるという課題がある。
表面電荷はあくまで間接的な評価であり、必ずしも表面電荷の変化とアニオントラッシュに起因する欠陥とは相関しない場合がある。
アニオントラッシュ成分による濁度を直接測るものであり、信頼性が高いが、濾過工程が必須であるため、濾過装置の目詰まりトラブルが起き易いこと、メンテナンス頻度が高いこと、洗浄機構などを備えることにより装置が高価になることなど、課題が多い。
即ち、紙の原料には、前述の如く、LBKP、NBKP、TMPなどの他、近年は古紙の利用率の向上、ブロークパルプの配合率向上、系のクローズド化が進み、古紙、DIP、コートブロークなどの回収原料も多用されてきている。特に、抄紙工程水の性状変動に大きく影響するのが回収原料の性状で、その品質、性状を一定に保つことは極めて困難である。つまり、単純に固形分濃度だけでなく、パルプ繊維の長さ、その分布、灰分の量と種類、色合いなど、変動因子は多く、基本的にこれらを制御することは困難と言わざるを得ないからである。
本発明に従って、抄紙工程水に添加される製紙用薬剤の効果を監視するには、抄紙工程水もしくはその希釈水を被測定流体として、該被測定流体にレーザ光を照射し、該被測定流体中の粒子により散乱された散乱光を受光して散乱光強度データを得、この散乱光強度データに基づき被測定流体中の粒子の粒径及び/又は濁度の変化をとらえる。
まず、図1〜4に基づいて、本発明に好適な製紙用薬剤の効果監視装置について説明する。
図1の装置において、測定領域23にて生じる散乱光について考察すると、この測定領域23に存在する微小コロイド粒子は薬剤の添加で微少フロック化し、フロック化とともに散乱光強度は大きくなる。
本発明において、測定対象となる抄紙工程水としては、紙の原料スラリーやインレット内のスラリー、白水等が挙げられる。このうち、紙の原料スラリーは、通常の紙パルププロセスにおける原料スラリーであり、この原料スラリー中の紙原料としては、例えばLBKP、NBKP、TMP、古紙、DIP、コートブロークなどが挙げられ、これらの任意の2種以上の混合物でも良い。
4)被測定流体
本発明では、上記3)記載の抄紙工程水について、5)記載の製紙用薬剤を添加する前の抄紙工程水と添加後の抄紙工程水を被計測流体とし、薬剤添加前と後の抄紙工程水の両方について計測を行う。そして、薬剤添加前後の計測値を比較することにより、薬剤の効果判断を行う。なお、この場合、必要に応じて各抄紙工程水を6)の希釈用水で希釈して計測してもよい。
このような抄紙工程水に添加される製紙用薬剤としては特に制限はなく、紙パルププロセスにおいて通常使用されているカチオン系合成ポリマー、或いはカチオン系合成ポリマーとアニオン系合成ポリマーとの組み合わせ、両性合成ポリマーなど、任意のものを用いることができる。これらの製紙用薬剤の添加量は、通常、処理対象の紙パルププロセスの設定条件や原料スラリーの性状に応じて適宜決定される。
測定にあたっては、製紙用薬剤の添加前後の原料スラリー等の抄紙工程水は原液のままでも良く、必要に応じて水で希釈して測定に供しても良い。即ち、抄紙工程水のパルプ繊維濃度が過度に高い場合には照射光やアニオントラッシュ成分からの散乱光が高濃度に存在するパルプ繊維により妨害を受けやすくなることにより、アニオントラッシュ成分に対応する正確な計測値を確実に得ることができない場合があるので、抄紙工程水は必要に応じて希釈する。希釈倍率については特に制限はなく、任意に決定することができるが、測定に供する抄紙工程水の固形分濃度としては、一般的には500〜60000mg/Lの範囲であることが好ましいことから、このような濃度となるように希釈を行うことが好ましい。
測定時の被測定流体は、濁度成分の沈降を防止して均一分散液状とするために、流動状態とし、必要に応じて攪拌を行ってもよい。この被測定流体の流速としては特に制限はなく、測定に供する被測定流体の濃度によっても異なるが、測定値の安定性の面から、0.2〜5.0m/s、特に0.5〜3.0m/sの範囲であることが好ましい。
測定部の大きさは、レーザー光発光面から壁面までの距離(図1において、レーザ光照射部3の先端と計測槽20の内壁面との距離)が1cm以上離れていることが好ましい。この距離が1cmよりも近いと、壁面でのレーザー光の反射が測定値に影響を及ぼす可能性があるため好ましくない。
本発明においては、紙パルププロセスの所定の箇所から紙の原料スラリー等の抄紙工程水を抜き出し、図1に示すような装置で測定を行っても良く、図2又は図4に示す遮蔽部材22を、紙パルププロセスの所定の箇所に直接投入して測定を行っても良い。紙パルププロセスから抄紙工程水を抜き出して測定を行う場合、図1に示す装置には更に必要に応じて希釈槽を設けることが好ましい。
測定は連続的に行っても良く、間欠的に行っても良い。間欠的に測定を行う場合の測定頻度は、薬剤効果の推移を確認できれば良く、任意に設定することができ、例えば1〜2時間に1回の測定頻度とすることができる。測定を行っていない場合には、例えば、計測槽に水を流して、後述のレーザー光照射部/受光部の洗浄を行っても良い。
通常は、散乱光の電気信号の最低値及び散乱強度の変化を相対的にとらえて、薬剤効果の変化を検知するが、予め電気信号の最低値及び散乱強度が既知のサンプル液を用いて同様の測定を行って、測定値との関係を示す検量線を作成しておき、この検量線に測定値をあてはめて、抄紙工程水での薬剤の効果判断及び、薬注制御を行うことができる。
測定に用いるレーザ光照射部と散乱光受光部は、汚れの付着による測定精度の低下を防止するために、定期的に洗浄を行うことが好ましい。この照射部/受光部の洗浄は、空気又は水で行うことができる。
前述の本発明の装置は、1ヶ月ないしは1週間に1回の頻度でレーザー光照射部/受光部の清浄度や照射されたレーザー光の輝度確認を行うことが好ましいが、このようなメンテナンス頻度は状況に応じて任意に決定することができる。
本発明の製紙用薬剤の効果監視装置及び方法により得られた薬注効果の情報は、これを出力信号として出力し、この信号に基づいて薬注ポンプや原料スラリーの送液ポンプの制御を行って、最適な薬注条件を維持することができる。
以下においては、抄紙工程水としてインレット内のスラリーへの適用例について説明する。
通常のマシン操作にて紙の製造を開始し、薬注量が最適で安定した生産状態にする。この時、歩留向上剤添加前のインレット内のスラリーのサンプリング配管と、歩留向上剤添加後のインレット内のスラリーのサンプリング配管をそれぞれ分岐して、センサプローブを装着したセンサ計測槽と流路を切り替えられるバルブを介して接続する。つまり、歩留向上剤添加前と後のインレット内スラリーをバルブ切換で交互にセンサ計測できるように配管する。計測後のインレット内スラリーは白水ビットに戻すようにする。センサ計測槽にてレーザー発光部で所定の流速が確保できていることを確認し、散乱強度計測及びセンサ出力信号の最低値の計測を開始する。例として、2秒に1回200mS間欠発光レーザーでの計測を述べる。
薬剤添加前のインレット内スラリーについて2秒ごとの散乱強度を5分間計測し、その散乱強度の平均値を粒径情報とする。同じ操作を5回行い、5点の粒径情報の平均を確認する。通常、この値は30〜50mV程度になる。同じく、薬剤添加後のインレット内スラリーについて2秒ごとの散乱強度を5分間計測し平均した粒径情報5点の粒径情報の平均を確認する。通常、この値は80〜150mV程度になる。これらの変化幅は原料の変化やSS濃度の変動に由来するインレット内スラリーの性状変化である。センサ計測は、薬剤添加前と後のインレット内スラリーの粒径情報を任意の間隔で交互に計測する。常に薬剤添加前と後の状態を監視するので、インレット内スラリーの性状変動に影響されることなく計測ができる。また、薬注量が最適で安定した生産状態での歩留向上剤注入のインバータポンプの出力%を現状値とする。
薬剤添加前のインレット内スラリーについて2秒ごとのセンサ出力最低値を5分間計測し、その平均値を濁度情報とする。同じ操作を5回行い、5点の濁度情報の平均を確認する。通常、この値は4000〜5000mV程度になる。同じく、薬剤添加後のインレット内スラリーについて2秒ごとの散乱強度を5分間計測し平均した濁度情報5点の濁度情報の平均を確認する。通常、この値は2000〜4000mV程度になる。これらの変化幅は原料の変化やSS濃度の変動に由来するインレット内スラリーの性状変化である。センサ計測は、薬剤添加前と後のインレット内スラリーの濁度情報を任意の間隔で交互に計測する。常に薬剤添加前と後の状態を監視するので、インレット内スラリーの性状変動に影響されることなく計測ができる。また、薬注量が最適で安定した生産状態での歩留向上剤注入のインバータポンプの出力%を現状値とする。
1)薬剤:カチオン系合成ポリマー
・構造,組成:ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル四級化物/アクリル
アミド=25/75(モル%)
・固有粘度:13.5(dl/g)(溶媒=1N NaCl(30℃))
・使用濃度:0.2wt%
・添加率:0〜5.6mg/l(対スラリー)
2)抄紙工程水:インレット内スラリー
・濃度:6850mg/l
・外観:繊維分含有の白色スラリー
以下の手順で濾液量の測定を行った。
(1) 500mlビーカーにインレットから採取したスラリーを180ml入れて、薬剤を所定量添加した。
(2) 撹拌機にて500rpmで40秒間攪拌した。
(3) 上記(2)の液を、直ちに60メッシュナイロン濾布を敷いたヌッチェロートにあけ、10秒間の濾水量を計測した。
(4) (1)の薬剤添加率と(3)で測定された濾液量との関係を図6に示した。
図1に示す装置を用い、以下の手順で散乱光強度の測定を行った。
(1) 3000mlビーカーにインレットから採取したスラリーを1800ml入れて、薬剤を所定量添加した。
(2) 撹拌機にて500rpmで40秒間攪拌した。
(3) 上記(2)の液にレーザー散乱光のセンサプローブ(図2に示す遮蔽部材22)を浸漬し、250rpmの攪拌下(流速1.3m/s)で、センサによる計測を行った。計測項目は、薬剤添加前後のインレット内スラリーについて計測された散乱光の電気信号の最低値の差(以下「濁度情報(mV)」とする。)、及び散乱強度の差(以下「粒径情報法(mV)」とする)で、レーザー光を2分間隔で200m秒発光させ、120秒間の散乱強度の平均値を求めた。
(4) 解析は、薬剤無添加(0mg/l)時の計測値と薬剤添加時の計測値の差を求め、比較例で示した通常の濾水試験結果との関係を整理した。
また、これらの結果を表1にまとめて示した。
2 第1の光ファイバ
3 レーザ照射部
4 散乱光受光部
5 第2の光ファイバ
6 光電変換回路
7 検波回路
8 最低値検出回路
11 ファンクションゼネレータ
12 レーザダイオード
20 計測槽
22 遮蔽部材
23 測定領域
24 溝部
61 フォトデテクター
62 バンドパスフィルタ
63 増幅器
Claims (2)
- 抄紙工程水に添加される製紙用薬剤の効果を監視する方法において、
抄紙工程水もしくはその希釈水を被測定流体として、該被測定流体にレーザ光を照射する第一工程と、
該被測定流体中の粒子により散乱された散乱光を受光して散乱光強度データを得る第二工程と、
該散乱光強度データに基づき前記被測定流体中の粒子の粒径情報及び/又は濁度情報を求める第三工程と
を含む製紙用薬剤の効果監視方法であって、
前記抄紙工程水として前記薬剤の添加前の抄紙工程水を使用して、前記第一〜第三工程を経て得た粒径情報及び/又は濁度情報と、
前記抄紙工程水として前記薬剤の添加後の抄紙工程水を使用して、前記第一〜第三工程を経て得た粒径情報及び/又は濁度情報と
を比較することにより、前記薬剤添加前後の比較データを得る第四工程とを有する製紙用薬剤の効果監視方法。 - 抄紙工程水への製紙用薬剤の注入量を制御する方法において、
抄紙工程水もしくはその希釈水を被測定流体として、該被測定流体にレーザ光を照射する第一工程と、
該被測定流体中の粒子により散乱された散乱光を受光して散乱光強度データを得る第二工程と、
該散乱光強度データに基づき前記被測定流体中の粒子の粒径情報及び/又は濁度情報を求める第三工程と
を含む製紙用薬剤の注入量制御方法であって、
前記抄紙工程水として前記薬剤の添加前の抄紙工程水を使用して、前記第一〜第三工程を経て得た粒径情報及び/又は濁度情報と、
前記抄紙工程水として前記薬剤の添加後の抄紙工程水を使用して、前記第一〜第三工程を経て得た粒径情報及び/又は濁度情報と
を比較することにより、前記薬剤添加前後の比較データを得る第四工程と、
前記比較データに基づき前記製紙用薬剤の注入量を制御する第五工程と
を有する製紙用薬剤の注入量制御方法。
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