JPS60231136A - 紙類の繊維配向測定方法 - Google Patents

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】 発明の分野 本発明は製紙工程中において、紙の繊維の配向性を測定
する方法に関する。

従来技術 抄紙機により製造される紙は繊維が一方向に揃う傾向即
ち配向性を有しており、この配向性の程度が紙の種々な
特性釜こ影響を与えるので、なるべく配向性の均一な紙
を製造しなければならない。

即ちこの繊維の配向性は紙の強度、光沢等に関係すると
共に、配向性のむらによりコート紙の塗料プロファイル
の不均一を招き、また大気中の湿度変化ｌこよる寸法変
化が一様でないため、カールやしわが発生する。このよ
うに繊維の配向性は紙の種々な特性に影響を及ぼすもの
であるが、配向性が生ずるのは、パルプ懸濁液をヘッド
ボックスから高速で走行している抄紙ワイヤ上に高速で
噴射する際の粘性力とか紙料とワイヤとの間に１する引
摺力等によっており、配向性は経時的に変化し、ストロ
ール及びワイヤーとフォーミングボードとの位置関係等
の設定条件を誤ると、繊維配向が著るしく起りウェット
エンドでの紙切れを来すこともある。従って紙繊維の配
向性は常時監視してその結果を直ちに抄紙工程ｌこフィ
ードバックするのが望ましいのであるが、従来の配向性
のテストは次のような方法で行われていた。

従来の配向性のテストは、抄紙機の末端のり−ルパート
で紙巻取ロールが降りたとき、サンプリングを行い、サ
ンプルから色々な方向にテスト片を切取って機械的な引
張力測定を行うとか、繊維結晶のＸ線回折像を測定する
、或いは粘弾性スペクトル解析等の方法によって行われ
ており、何れの方法によるにしても、結果が出るまでに
時間がか＼す、異常が判明しても、それ迄には大量の不
良紙を抄造してしまうことになる。特に近年抄紙機が高
速化及び広幅化して来たので、このような従来方法では
、フィードバックの遅さによる被害取って配向性を測定
する方法によっているときは、配向性の測定そのものが
如何に短時間ｆこ完了できても、テスト片そのものを頻
繁に切取ることはできないので、上述した問題は解消さ
れない。

本発明は繊維配向を測定する一方法に関するものであり
、またこの方法を用いることにより、抄紙工程内を走行
している製品の紙そのものに対して直接、非接触的に配
向性測定を行う方法を提供して上述した問題点を解消し
ようとするものである。

構成 紙類が含有する水分は毛管現象によって保持されている
水分と、繊維と結合している結合水とで構成される。紙
の含水率が１５％以下になると含有されている水は殆ん
どが結合水となっている。

結合水は水素結合Ｅこよって繊維と結合しているので、
結合水の分子は繊維方向に配向している。水分子は近赤
外の１．９５Ｉｔｍ　付近に吸収帯を有するが、この吸
収率は水分子の方向と光の偏光方向との関係で異ってい
る。従って繊維が配向している場合、繊維に結合してい
る水分子も外界に対して配向しており、上記した近赤外
吸収帯の光Ｉこ対して偏光特性を現わす。従って吸収帯
の光の偏光方向を変えながら吸収率の変化を測定するこ
とによって非接触でかつ高速で紙繊維の配向性を測定す
ることができる。これが本発明の原理である。なお土の
説明では便宜上使用する光の波長を１．９５Ｉｍとした
が、使用波長はこれに限定されるものではなく、水分子
でも他に吸収帯が存在するし、繊維自体の吸収帯も偏光
特性を呈すると予想されるので、紙繊維の配向と対応し
た偏光特性が現れる波長であればどの波長でもよいので
ある。

実施例 第１図は装置の概要を示す。■は光源で白熱電球を用い
る。２はコリメータレンズで光源１からの光を平行光束
にして被測定物の紙３に垂直に入射させる。４は回転す
る円板１３に設けられた少なくとモｌ　（［のフィルタ
ーで透過波長１，９５μｍの干渉フィルタが用いられて
おり、最高透過率６０％以上、半値幅４０　ｎｍ程度の
性能を有している。５は偏光子でポラロイド社製直線偏
光板ＨＲタイプのものが用いられる。６はコンデンサレ
ンズで紙３を透過した平行光束をＰｂＳ赤外線センサ７
上ｌこ集光させる。

偏光子５は輪状のプーリ８に嵌込まれており、プーリ８
はタイミングベルト９を介してモータｌＯによって回転
せしめられる。１１は反射型の光り、この輪の一個所に
付しである白線１２を検出するようになっている。従っ
てこの検出信号は偏光子５の一回転に対応し、この検出
信号が得られたタイミングにおいて、例えば偏光子５の
偏光方向が紙３の走行方向と一致するようにしである。

第２図Ａは赤外線センサ７の出力の記録で横軸は偏光子
５の回転角であり、Ｂは同時記録された光電スイッチ１
１の検出信号である。この記録を極座標グラフｉこ香石
してみると第３図Ａのようになる。この図でＢは同じ紙
から各方向のテスト片を切取って引張試験を行った結果
で少しくびれた形になっているが長軸はＡの橢円の長軸
と一致シており、へのグラフが紙繊維の配向を示してい
ることが判る。

第１図の装置構成では偏光子は紙３への光の入射側シζ
配置したが、これは透過側に配置しても同じである。

無偏光の赤外光を静止した紙に照射することにより配向
性の相対的変化と測定する場合には、紙の必麿心事面１
や能ｒｒシゝゾ亦１？　＃（ｒｒ　＋ハｎ）ア　７しｒ
ｒ射して吸収特性を示す一波長を使用すればよい。また
、走行中の紙を測定する場合や配向性の定量的変化を測
定する場合には、紙の密度や表面状態などが測定に対し
て誤差を与えるので、これらの影響を取り除くために必
要に応じて二波長以上の赤外光を用いることにより回避
することができるものである。液相の水は１．９５　ｐ
ｍ付近と１．４５．ｇｍ付近とに吸収ピークがあり、セ
ルローズは２．９．ａｔｍ付近に吸収ピークがあるが、
２　、％ｍ以下においては平坦な分光透過特性を示す。

従って対照波長として、１．８７ｉｍを選ぶと、この波
長においては水分子の配向の影響も繊維の配向の影響も
現れず、紙を透過した光の減衰は偏光方向に関係せず、
紙の密度とか表面、表面状態等に関する情報をもたらす
。第４図は２波長方式の実施例を示す。第１図の各部と
対応する部分には同じ符号をつけて一々の説明を省略す
る。この実施例では偏光子５は光の透過側に配置される
。１３はフィルタ円板で２種のフィルタ４ａ、４ｂが配
置してあり、モータ１４によって例えば、毎分１８００
回転せしめられる。フィルタ４ａは１．９５μｍの光を
透過し、４ｂは１．８　、ｇｍの光を透過するフィルタ
である。

なお、紙の繊維配向以外の状態変化の影響をさらに取り
除くべく、３種のフィルターを使用する場合には、回転
円板１３に３種のフィルターを適宜に配列することによ
り得られるものである。

第１図或は第４図の装置は走行する紙の幅方向１こ適宜
台数設置される。一台の装置で紙の幅方向に走査するよ
うにしてもよいが、そのためには次に述べる反射型の方
が適している。

第５図は反射型の実施例である。偏光子５で直線偏光と
なった光束は鏡１５で紙３に向けて反射される。紙面か
らの反射光は発散するので、凹面鏡１６で赤外線センサ
７上に集光させる。この方式では装置全体が紙３の片側
だけで構成されるので、門型フレームに取付けて走行紙
の幅方向１こ走査を行う場合に有利である。

効果 本発明によればテスト片を切取る必要なく、かつ非接触
的に繊維の配向性が測定できるので、製紙工程内を走行
中の紙について直接測定ができる。

また偏光子の一回転の間に繊維の配向方向と偏光方向と
は二回ずつ平行、直交となり、−回の平行と直交とで配
向はめられるので、偏光子の一回転の間に配向測定が２
回行われることになり、Ｐｂｓのような赤外線センサは
応答が遅いのであるが、３ＫＨ２位までの周波数には応
答できるので、偏光子は機械的な制約の範囲内で任意に
高速回転が可能であり、実際上走行紙に対し略連続的に
繊維配向状態の監視ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施装置の側面略図、第２図は同実
施例における赤外線センサの出力のグラフ、第３図は同
グラフを極座標に書面したグラフ、第４図は本発明の他
の実施例の側面図、第５図は更に他の実施例の側面図で
ある。 １・・・・光源、讃「・・・コリメータレンズ、３・・
・・被測定紙、４・・・・赤外線フィルタ、５・・・・
偏光子、６・・・・コンデンサレンズ、７・・・・赤外
線センサ、１３曲フィルタ円板、１５・・・・鏡、１６
・・・・凹面鏡。 手　続　補　正　書（自発） １．事件の表夾　昭和５ＣＩ年特許願第２，１２２　’
ｃ＋ｆ ２、発明の名称 企氏頬のφ妓帷配匍うν１１定方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 七０竹　尤京者Ｐ甲犬区多艮糧４丁９９香２号爺５１Ｋ
　キ申偵詠」呪峨才未式゛イ【ネを故未＄　逢春梼忽 ４、代理　人 ５、補正により増加する発明の数　ｏ　ｌ、ｉ−］６、
補正の対象 ＠細書　発明の詳細な説明の欄 図　而　瑯１凹、埠４凶 ７、補正の内容 昭和５９−８８８２２号　補正の内容別紙１、　明細書
第４頁第５行「結合水」と「とて」七の間に 「およびこの結合水に分子間引力で吸着している吸着水
」 を挿入します。 ２、　同頁第６行「１５％」を「１０％」と訂正しまず
。 ３、　同頁第７行「結合水」と「となっている」との間
に 「および吸着水」 を挿入しまず。 ４、　同頁第８行「結合水」と「は」との間に「および
吸着水」 を挿入します。 ５、　明細書第６頁第１行「−個所」をｒ１８０”隔て
て二個所」 と訂正します。 ６、　同頁第３行「一回転」を「半回転」と訂正しまず
。 ７　同實第１９行「相対的変化と」を 「相対的変化を」と訂正しまず。 ８、　明細書第７頁第１４行「表面、表面状態」を「表
面状態」と訂正します。 ９、　明細書第８頁第２行「フィルタである」に続けて
下記文を挿入します。 記 「偏光子５はフィルタ円板１３より低速回転せしめられ
、偏光子５が半回転する間にフィルタ４ａ　ｒ　４　ｂ
は何回か光源１．レンズ２によって形成される光束を横
断しているように駆動される。 フィルタ円板１３の周辺部には各フィルタ４ａ。 ４ｂ等に対応させた白線１７ａ、１７ｂ等が付してあり
、反射型の光電検出器１８でこの白線を検出することに
より、赤外線センサ７の出力信号をフィルタ４ａを透過
した光の検出信号とフィルタ４ｂを透過した光の検出信
号とに弁別するタイミング信号を得ている。 ４、　図面第１図および第４図を別紙添付図面の通り補
正します。　（以上） 代理人　弁理士　縣　浩　介 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料に無偏光の赤外光を照射し、その吸収作用により減
   衰を受ける透過又は反射赤外光を偏光方向を変えながら
   測光するか、或いは予め直線偏向される赤外光を偏光方
   向を変えながら試料に照射し、減衰を受けた透過または
   反射赤外光を測定することにより繊維の配向性を検出す
   ることを特徴とする紙類の繊維配向測定方法。