KR100373405B1

KR100373405B1 - 종이표면의섬유배향성측정방법

Info

Publication number: KR100373405B1
Application number: KR1019950705509A
Authority: KR
Inventors: 도도로키히데노부; 아베유지; 사카모토아키라; 다케우치노부오
Original assignee: 닛폰세이시가부시키가이샤
Priority date: 1994-04-06
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 2003-05-09
Also published as: FI955848A; FI955848A0; US5699163A; KR960702904A; JP2704704B2; EP0703443A1; JPH07280722A; EP0703443B1; CA2164500C; WO1995027893A1; EP0703443A4; CA2164500A1; DE69532518D1; FI114172B; DE69532518T2

Abstract

종이 전층의 평균치라 할 수 있는 섬유배향성이 아니고, 종이 표면의 섬유배향성을 측정하는 방법을 제공한다.

측정해야할 종이(1) 지면(1a)을 향하여 소정의 입사각도( θi)로 투광장치(6) 에서 입사광(Li)을 조사하여 지면(1a)에서 입사각도( θi)와 같은 각도의 정반사각도( θo)로 반사해 오는 반사광(Lo)을 수광장치(7) 로 수광하는데 있어서, 입사광(Li)으로서 적어도 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면에 대하여 수직방향으로 진동면을 갖는 주직선편광광선을 포함하는 광선을 조사하고 반사광(Lo)으로서 적어도 주직선편광광선만을 수광시키고, 상기 입반사면과 지면(1a)의 교차선을 중심축으로 하여 부채꼴 각도( α) 만큼 지면(1a)을 경사시킨 상태로 하고, 또한 입사광(Li)의 지면(1a)에의 조사중심점(3) 을 지나 지면(1a)에 수직인 선을 회전중심축선으로 하여 상기 입반사면에 대하여 종이(1) 를 상대적으로 회전시켜서 종이(1) 의 회전각도에 대응하는 수광장치(7) 로 수광한 반사광(Lo)강도에서 종이(1) 표면의 섬유배향성을 구한다.

Description

종이표면의 섬유배향성 측정방법

제 1도는 본 발명방법에 있어서의 입사광의 입사각도와 반사광의 정반사각도와 입사광 및 반사광이 통과하는 입반사면과 지면의 부채꼴 각도(angle of inclination)와의 관계를 설명하기 위한 설명용 사시도,

제 2도는 본 발명방법을 실시하기 위한 장치의 일예를 나타내는 설명도,

제 3도는 본 발명방법을 실시하기 위한 장치의 다른 일예를 나타내는 설명도이다.

(기술분야)

본 발명은 복사기에 사용되는 PPC용지, 컴퓨터 등의 라인프린터에 사용되는 연속전표용지, 포스타등에 사용되는 도공지( 塗工紙) 의 원지등, 여러가지 종이 표면의 섬유배향성(纖維配向性) 을 측정하는 방법에 관한 것이다.

(배경기술)

종래부터 초조(秒造: 종이를 떠서 만듬) 된 종이의 특성을 판단하는 기준으로서, 섬유배향성이 널리 채용되고 있다.

이 종이의 섬유배향성은 일반적으로 섬유배향각( 配向角) 과 섬유배향강도로 표현되고 전자는 평균적인 섬유의 병렬방향( 즉, 섬유가 가장 많이 병렬되어 있는방향) 을 의미하고, 통상 머신방향을 영도로 하여 초지기( 秒造機) 하류를 향하여 시계방향을 플러스(正) 각도로, 반시계방향을 마이너스( 負) 의 각도로 표시하고 있다. 또, 후자는 이와같이 표시되는 섬유배향각에 직각방향( 이 방향을 통상 섬유가 가장 적게 병령해있는 방향으로 하고 있다) 으로 병렬해 있는 섬유 갯수에 대한 섬유배향각으로 병렬해있는 섬유 갯수의 비( 배향비라고도 일컫는다) 를 뜻하고 있다.

이와같은 종이의 섬유배향성은 종이 강도나 종이 결점( 컬, 휘어짐, 비틀림등) 과 밀접하게 관련되어 있고, 가령 PPC적성( 보통 종이 복사기에 있어서의 소판( 小判) 재단지의 복사전의 트레이 수용성이나 복사후의 적층성이나 소트(sort)성),고속인쇄기나 가공기에 있어서 사행(蛇行) 이나 구부러짐이 발생하는데 따른 주행성, NIP 적성( 논임팩트프린터에서 사용되는 연속전표용지의 인쇄후의 적층성) 등에 밀접하게 관련되어 있다.

종래, 종이의 섬유배향성을 측정하는 방법으로서, 가령 머신방향에 대하여 여러 가지 각도로 시험편을 채취하여 각 시험편에 대하여 인장시험을 행하여 머신방향에 대한 각 각도에 있어서의 인장강도에서 상기 섬유배향각 등의 섬유배향성을 측정하는 방법이 채용되고 있으나 이 방법은 다수의 시험편을 채취하는 작업과 그 시험편의 수만큼의 인장시험을 필요로 하기 때문에 측정결과를 얻기까지에 매우 장시간을 요하고, 그 결과 측정한 종이의 섬유배향성에 의거하여 제조중이나 가공중의 종이의 제조조건이나 가공조건을 수정하여 목적하는 종이특성에 합치시키도록 단시간에 피드백시키지 못하는 결점이 있었다.

그래서, 이같은 결점을 제거하여 비교적 단시간에 종이의 섬유배향성을 측정하는 장치로서, 일본국 특개소 60-227156호 공보에 개시된 바와같은 피측정물에 대하여 수직으로 직선 편향( 偏向) 마이크로파를 조사( 照射) 하여, 그 피측정물을 관통하여 얻어진 출력의 감쇠량에서 시트의 섬유배향성을 측정하는 방법을 실시하는 분자배향계라고 칭하는 장치(MOA-2001, 칸자키세이시( 주) 제품명) 나 초음파의 전파속도의 각도분포에서 시트의 섬유배향성을 측정하는 장치(SST-3000, 노무라쇼지( 주) 제품명) 가 실용화되고 있다.

그러나, 상기한 비교적 단시간에 종이의 섬유배향성을 측정할 수 있는 모든 장치가 종이를 관통하는 매체를 사용하고 있기 때문에 섬유배향성을 측정하고자 하는 대상물인 종이 전층(全層) 의 평균치라할 수 있는 섬유배향성을 측정하기 위한 장치이고, 종이표면만의 섬유배향성을 측정할 수는 없었다.

(발명의 개시)

본 발명자들은 일반적으로 시판되고 있는 종이에 대하여 검토한 결과, 종이제조에 가장 널리 사용되고 있는 초지기인 장망( 長網) 초지기를 사용하여 제조된 종이에 있어서는 와이어측에 위치하고 있던 쪽의 면에 있어서의 종이의 섬유배향성은 비교적 안정된 값을 나타내는데 비해, 와이어측과 반대측에 위치하고 있던 쪽의 면에 있어서의 종이의 섬유배향성은 각 종이에 따라 상당한 편차가 생기고 있으며, 이와같은 종이의 표리( 表裏) 에 있어서의 종이의 섬유배향성의 차는 종이 수분이나 온도가 변할때 종이 표리의 신장이 다르다는 것을 뜻하기 때문에 결과적으로 종이의 컬, 휘어짐, 비틀림 등의 커다란 인자가 된다는 것을 규명하였다.

따라서, 본 발명은 상기한 장치와 같이 섬유배향성을 측정하고자 하는 대상물인 종이 전층의 평균치라할 수 있는 섬유배향성을 측정하는 것이 아니라, 종이 표면만의 섬유배향성을 간단하고 또한 용이하게 단시간에 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하고자 여러가지 검토한 결과, 종이의 섬유배향이란 종이를 구성하는 가는 봉형상체(捧狀本)인 셀룰로스섬유가 종이의 머신방향에 대하여 어떻게 고르게 되어 있는지의 여부를 의미하고, 가령 셀룰로스섬유가 종이의 머신방향에 대하여 소정각도로 안전히 고르게 되어 있다는 것은 다수의 봉상체가 그 축방향을 동일하게 하여 적층된 상태에 있다고 생각되기 때문에 이와같은 섬유내향성을 측정하고자 하는 종이표면을 향하여 소정의 입사각도로 투광( 投光) 장치에서 입사광을 조사하여 그 지면에서 상기 입사각도와 같은 각도의 정반사각도로 반사해 오는 반사광의 강도를 수광(受光) 장치에서 수광시키면, 입사광이 조사된 지면의 일정면적내에 입사광이 조사된 방향과 동일방향으로 병렬해 있는 섬유갯수가 많으면 섬유표면에서 정반사되어 수광장치에서 수광된 광의 강도가 커지고, 또 입사광이 조사된 지면의 일정면적내에 입사광이 조사된 방향과 동일방향으로 병렬되어 있는 섬유갯수가 적으면 섬유표면에서 정반사되어 수광장치에서 수광된 광의 강도가 작아지고, 게다가 피측정물인 종이를 관통하지 않는 매체를 사용한다고 하는 전제조건도 만족시키므로 광의 입사와 반사를 이용하면 종이 표면의 섬유배향성을 측정하는 것이 가능하다고 생각하였다.

그러나, 종이표면을 향하여 소정의 입사각도로 투광장치에서 입사광을 조사하여 그 반사광을 수광장치에서 수광시켜도, 수광장치에서 수광하는 광은 조사된 입사광이 종이 표면에서 반사하여 오는 반사광과, 조사된 입사광이 지층내에 침입하여 확산한 후에 종이 표면측으로 되돌아오는 층내 확산광과의 합이고, 이 반사광 중에는 가령 섬유형상이 사각주모양이고 그 평면이 지면과 평행이면 그 섬유의 배향방향이 투광장치에서 지면을 향하여 입사광을 조사한 광축방향과 일치하지 않더라도 그 섬유 표면으로 부터의 반사광이 포함되어 오차로 되는 것과 동시에 수광장치에서 수광한 광중에 층내 확산광도 포함되어 오차가 되므로 그 측정결과의 신뢰성이 매우 낮고, 특히 종이의 섬유배향성으로서 섬유배향강도로 표현할 경우에는 큰 오차원인이 된다는 것을 규명하였다.

그래서, 본 발명자들은 이와같은 오차원인을 해소하고자 여러가지 연구를 행한 결과, 반사광 중에 그 섬유의 배향방향이 투광장치에서 지면을 향하여 입사광을 조사한 광축방향과 일치하지 않은 섬유표면으로 부터의 반사광이 포함되어 오차가 되는 원인은 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면( 入A反射面) 과 피측정물인 지면이 통상의 광학계와 같이 서로 직교하는 평면을 이루는 것이 아니고, 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면에 대하여 피측정물인 지면이 직각이 되지 않는 평면을 이루도록, 즉 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면과 피측정물인 지면과의 교차선을 중심축으로 하여 지면을 부채꼴각도 만큼 경사시킨 상태로 하면 상기한 바와같이 가령 그 섬유의 평면이 지면과 평행이고 그 섬유의 배향방향이 투광장치에서 지면을 향하여 입사광을 조사한 광축방향과 일치하지 않으면 그 섬유표면으로 부터의 반사광은 상기 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면내에는 없는 것이 되고, 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면 및 지면과의 교차선에 평행상태에 있는 섬유측면에서 반사된 광선만이 반사광으로서 수광장치에서 수광되므로 해소된다는 것을 규명하였다.

또한, 본 발명자들은 수광장치에서 수광한 광중에 층내 확산광이 포함되어 오차가 되는 원인은, 종이를 구성하고 있는 셀룰로스섬유는 투명상 또는 반투명상으로 이를테면, 유리섬유와 동일하게 생각할 수 있기 때문에 종이표면을 향하여 소정의 입사각도로 투광장치에서 조사하는 입사광을 편광필터 등의 편광자에 의해 유리판 등에서의 표면반사율이 가장 높아지는 직선평광광선으로서 알려져 있는 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면에 대하여 수직방향으로 진동면을 갖는 직선편광인 광선(이하, 주직선편광광선이라함)이나, 또는 편광자를 사용하고 있지 않으므로 적어도 주직선편광광선을 포함하고 있는 광선을 조사하고, 수광장치에서 수광하는 광선으로서는 적어도 주직선편광광선만을 수광하도록 하면 해소된다는 것을 규명하여 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은 측정해야할 종이의 지면을 향하여 소정의 입사각도로 투광장치에서 입사광을 조사하여 지면에서 입사각도와 같은 각도의 정반사 각도로 반사해오는 반사광강도를 수광장치에서 수광하여 종이표면의 섬유배향성을 구하는 방법으로서, 입사광으로서 적어도 주직선편광광선을 포함한 광선을 조사한 반사광으로서 적어도 주직선편광광선만을 수광시킨 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면과 지면과의 교차선을 중심축으로 하여 부채꼴 각도만큼 지면을 경사시킨 상태로 하고, 또한 입사광의 지면에의 조사중심점을 지나 지면에 수직인 선을 회전중심축선으로 하여 상기 입반사면에 대하여 종이를 상대적으로 회전시킴으로써 종이의 회전각도에 대응하는 수광장치로 수광한 반사광의 수광강도에서 종이 표면의 섬유배향성을 구할 수 있다는 것을 규명하여 본 발명을 완성한 것이다.

이하, 도면에 의해 본 발명에 관한 종이표면의 섬유배향성 측정방법에 대하여 상세히 설명한다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

본 발명 방법을 실험실 등에서 실시하는데는, 우선 표면의 섬유배향성을 구하는 종이(1) 를 지지시키는 편평한 지지면(2a)을 갖는 시료대(2) 를 준비한다. 이 시료대(2) 에는 지지면(2a)상의 대략 중앙인, 후기하는 조사중심점(3) 을 지나 지지면(2a) 에 수직인 선을 회전중심선으로 하여 회전할 수 있도록 구동장치(4) 가 설치되어 있음과 동시에 구동장치(4) 에 의한 시료대(2) 의 회전각도(θ) 를 검출하는 로터리엔코더(5) 가 설치되어 있다.

그리고, 시료대(2) 의 지지면(2a)상에 지지되는 종이(1) 지면(1a)을 향하여 소정의 입사각도( θi)로 입사광(Li)을 조사한 투광장치(6) 와, 이 투광장치(6) 로 부터의 입사광(Li)이 종이(1) 지면(1a)에서 입사각도( θi)와 같은 각도의 정반사각도( θo)로 반사해오는 반사광(Lo)의 강도를 수광하는 수광장치(7) 가 소정상태로 설치되어 있다.

이 소정상태란, 제 1도에 도시하는 바와같이 입사광(Li)이 시료대(2) 의 지지면(2a)에 지지되는 종이(1) 의 지면(1a)상의 상기 회전중심선이 위치하는 조사중심점(3) 을 향하여 조사되도록 설정되어 있고, 또한 입사광(Li)과 반사광(Lo)이 통과하는 입반사면(M) 이 후기하는 부채꼴 각도( α) 를 시료대(2) 에 부여하기 전의 입사광(Li)과 반사광(Lo)이 통과하는 입반사면(M) 과 같은 평면을 이루고 있는 상태이다.

상기 시료대(2) 는 제 1도에 도시하는 바와같이 입사광(Li)과 반사광(Lo)이 통과하는 상기 입반사면(M) 과 시료대(2) 의 지지면(2a)상에 지지된 종이(1) 지면(1a)과의 교차선(0)을 중심축으로 하여 부채꼴 각도( α) 만큼 지면(1a)을 경사시킨 상태로 할 수 있도록 되어 있어, 이 부채꼴 각도( α) 는 20°∼70°, 바람직하게는 40°∼70° 범위내에 있으면 후기하는 실시예에서 명백한 바와같이 정확한 측정결과가 얻어진다는 것이 확인되므로, 이와같은 각도 범위로 자유로이 변경가능한 각도조절기구를 설치해 두면 좋다.

투광장치(6) 는 광원(6a)과, 또한 광원(6a)이 제 2도에 도시하는 바와같이 백열등이나 할로겐램프등의 전구의 경우에 종이(1) 지면(1a)에 평행광을 조사가능하게 광원(6a)으로 부터의 광을 수속하는 랜즈와 통과광을 모으는 핀홀과 핀홀을 통과한 광을 평행광으로 하는 렌즈를 구비한 렌즈계(6b)와, 광원(6a)이 제 3도에 도시하는 바와같이 He-Ne레이저와 반도체 레이저의 경우에 광지름을 확대하는 빔익스팬더(6c)와, 다시 필요에 따라 광원(6a)에서 조사되는 광선을 주직선편광광선만으로 하기 위한 편광자(6d)나 광원(6a)에서 종이(1) 지면(1a)에 소정지름의 광을 조사하기 위한 소정지름의 조리개(6e)가 설치되어 있다. 이 조리개(6e)는 종이(1) 지면(1a)상의 조사된 광의 직경이 10mm 보다 작으면 종이(1) 의 바탕얼룩등에 의한 국부적 배향이 측정되기 때문에 평균적인 값을 측정하고자 종이(1) 지면(1a)상에조사되는 광의 직경을 적어도 20mm 이상으로 할 수 있는 것을 사용하는 것이 좋다. 또, 조리개(6e)는 종이(1) 지면(1a)상에서의 입사광(Li)의 형상을 원형으로 하기 위하여, 입사광(Li)과 반사광(Lo)이 통과하는 상기 입반사면(M) 과 시료대(2) 의 지지면(2a)상에 지지된 종이(1) 지면(1a)과의 교차선(0) 을 중심축으로 하여 부채꼴 각도( α) 만큼 경사시킬 때의 지면(1a)과 평행으로 설치되어 있는 것이 좋다.

반사광(Lo)을 수광하는 수광장치(7) 는 제 2도 및 제 3도에 도시하는 바와같이 적어도 수광하는 광선을 주직선편광광선만으로, 또는 상기 반사면(M) 에 대하여 평행방향으로 진동면을 갖는 직선편광인 광선( 이하, 부직선편광광선이라 함) 만으로 하기 위한 90 도 회전기구를 갖는 편광자 지지대에 수용된 편광자(7a)및 광전변환소자(7b)와, 다시 필요에 따라 수광렌즈(7c)및 미광( 迷光) 제거용 핀홀(7d)을 갖추고 있다. 미광제거용 핀홀(7d)은 종이(1) 지면(1a)에서 반사한 반사광(Lo)을 집광하는 수광렌즈(7c)의 촛점 위치에 층내 확산광 등의 미광을 제거하기 위하여 설치되어 있는 것으로, 광전변환소자(7b)에는 종이(1) 지면(1a)에서 정반사각도( θo)로 반사되어 오는 반사광(Li)으로서 적어도 주직선편광광선만을 수광하여 그 강도를 검출하는 광전자 증배관( 增倍管) 이나 포토다이오드 등이 사용될 수 있다.

이들 투광장치(6) 와 수광장치(7) 는 상기한 바와같이 입반사면(M) 내에 있어서 입반사면(M) 과 시료대(2) 지지면(2a)의 교차선(0) 에 수직인 선에 대한 입사광(Li)이 이루는 입사각도( θi)와 반사광(Lo)이 이루는 반사각도( θo)를 동일하게 설정한 상태로 설치하고 있으나, 입사광(Li)의 입사각도( θi)와 반사광(Lo)의 반사각도( θo)는 이들 각도가 너무 작으면 층내 확산광이 증가하여 좋지 않으며,또 너무 크면 투광장치(6) 와 수광장치(7) 를 작게 하거나 또는 투광장치(6) 와 수광장치(7) 를 시료대(2) 에서 멀리하는 것이 필요하게 되어 장치가 대형화될 뿐만아니라 수광장치(7) 의 광전변환소자(7b)의 능력의 점에서도 좋지 않으므로 30°∼80° 범위내의 각도가 섬유배향성 측정에 적절하나, 측정데이타에 재현성을 갖는 정확한 데이타를 얻는 각도는 50°∼70°가 바람직하다.

그리고, 수광장치(7) 의 광전변환소자(7b)로 수장된 반사광(Lo)의 강도를 증폭시키는 증폭기(8a)를 통하여 증폭된 반사광(Lo)강도와 그때의 시료대(2) 의 회전각도( θ) 를 함께 입력시키는 컴퓨터(8) 가 설치되어 있다.

이 컴퓨터(8) 에 입력되는 신호는 아날로그신호나 디지탈신호나 상관없다. 이 컴퓨터(8) 의해 수광장치(7) 로 수광된 반사광(Lo)강도와 그때의 시료대(2) 의 회전각도( θ) 의 관계가 360도를 주기로 하는 주기관수( 周期關數) 로서 구해져서, 가령 수광장치(7) 로 수광된 반사광(Lo)의 강도가 가장 클때의 시료대(2) 의 회전각도( θ: 섬유배향각) 와 이 섬유배향각에 있어서의 수광장치(7) 로 수광된 반사광(Lo)의 강도에 대한 섬유배향각에 직각인방향에 있어서의 수광장치(7) 로 수광된 반사광(Lo)의 강도의 비( 섬유배향강도) 등에 계산될 수 있다.

본 발명의 방법을 실시하여 종이(1) 의 섬유배향성, 가령 섬유배향각과 섬유배향강도를 구하는 데는, 우선 점착테이프등에 의해 측정할 종이(1) 를 그 머신방향이 입사광(Li)및 반사광(Lo)이 지나는 입반사면(M) 과 지면(1a)의 교차선(0) 과 평행이 되도록 시료대(2) 지지면(2a)상에 지지시킨다. 그리고, 투광장치(6) 에서 조사되는 입사광(Li)과 종이(1) 지면(1a)에서 정반사된 반사광(Lo)이 통과하는 입반사면(M) 과 지면(1a)의 교차선(0) 을 중심축으로 하여 부채꼴 각도( α) 만큼 지면(1a)이 경사된 상태로 되어 있는 것을 확인한 후, 입사광(Li)의 지면(1a)에의 조사중심점(3) 을 지나 지면(1a)에 수직인 선을 회전중심축선으로 하여 상기 입반사면(M) 에 대하여 종이(1) 를 상대적으로 회전시점으로써( 도시한 실시예의 경우는 구동장치(4) 를 구동하여 시료대(2) 를 회전시킨다) 종이(1) 의 회전각도( 도시한 실시예의 경우는 로터리엔코더(5) 의 검출각도) 와 그 각도에 대응하는 수광장치(7) 로 수광한 반사광(Lo)강도를 순차컴퓨터(8) 에 입력하여 종이(1) 표면의 섬유배향성을 구하는 것이다.

이같이 하여 측정을 행하는 본 발명 방법에 있어서, 시료대(2) 의 지지면(2a)상에 지지되어 있는 종이(1) 지면(1a)을 향하여 투광장치(6) 에서 조사되는 입사광(Li)은 적어도 주직선편광광선을 포함하는 광선이고, 반사광(Lo)은 적어도 주직선편광광선만을 수광시키는 것을 필수불가결의 요건으로 하고 있으나, 투광장치(6) 에서 조사되는 입사광(Li)과 수광장치(7) 로 수광하는 반사광(Lo)의 조합은 본 발명 방법에 있어서는 이하의 세가지가 존재한다.

①그 하나는, 입사광(Li)으로서, 자연광선을 사용하고 반사광(Lo)으로서 주직선편광광선만을 수광하는 조합이다. 이 조합의 경우는 입사광(Li)으로서 자연광선을 사용하고 있으므로 입사광(Li)에 셀룰로스섬유내에 침입하기 쉬운 부직선편광광선이 포함되어 있기 때문에 이 셀룰로스섬유내에 침입한 부직선편광광선이 층내 확산에 의해 주직선편광광선도 생기게 할 수 있게 되므로 얻어진 측정결과에 오차를 포함할 비율이 본 발명 방법안에서는 가장 크다고 생각된다.

②다른 하나는, 입사광(Li)으로서 주직선편광광선만을 사용하고, 반사광(Lo)으로서도 주직선편광광선만을 수광하는 조합이다.

이 조합의 경우, 입사광(Li)으로서 셀롤로스섬유내에 침입하기 쉬운 부직선편광광선이 포함되어 있지 않아서 셀룰로스섬유내에 침입하는 광선이 적기때문에 층내 확산광선도 적으므로 상기 ①에서 얻은 측정결과에 비해 오차를 포함할 비율이 적으나, 입사광(Li)으로서의 주직선편광광선 일부가 셀룰로스섬유내에 침입하여 특정한 진동방향을 갖지 않는 층내 확산광선이 생기기 때문에 이 층내 확산광선에 포함되어 있는 주직선편광광선도 반사광(Lo)으로서 수광하게 되고, 얻어지는 측정결과는 아직 오차를 포함하고 있다고 생각된다.

③마지막 하나는, 입사광(Li)으로서 주직선편광광선만을 사용하고, 반사광(Lo)으로는 주직선편광광선만에 첨가하여 부직선편광광선만으로도 수광하는 조합으로서 반사광(Lo)의 강도는 수광된 주직선편광광선의 강도에서 부직선편광광선의 강도를 뺀 값을 사용하는 방법이다. 이 조합의 경우에는 입사광(Li)으로서 셀룰로스섬유내에 침입하기 쉬운 부직선편광광선이 포함되지 않았으면, 입사광(Li)으로서의 주직선편광광선 일부가 지층( 紙層) 내에 침입하여 생기는 특정 진동방향을 갖지 않는 층내 확산광선의 강도는 주직선편광광선과 부직선편광광선으로 나뉘었을 경우에 각각 동일하다고 생각하여 상기 ②의 조합에서 빼고 있기 때문에, 얻어진 측정결과는 포함하고 있는 오차가 가장 작다고 생각된다. 이와같은 방법을 실시하는데는 같은 종이(1) 의 회전각도( 도시한 실시예의 경우에는 로터리엔코더(5) 의 검출각도) 에 대하여 그 각도에 대응하는 수광장치(7) 로 수광한 반사광(Lo)강도가주직선편광광선만이나 부직선편광광선만의 2종류가 필요하지만, 이와같은 2종류의 수광은 가령 주직선편광광선만을 수광한 후에 편광자(7a)를 90도 회전하여 부직선편광광선만을 수광하도록 측정을 2회로 나누는 방법이나, 또 수광장치(7) 에 있어서의 광축에 하프미러를 설치하여 한쪽 광축에 주직선편광광선용 편광자를, 또 다른쪽 광축에 부직선편광광선용 편광자를 설치하여 동시에 측정하는 방법중 어느 방법을 채용하여도 좋다.

(실시예)

배향성 시트머신( 쿠마타니리키고교사제, ORIENTED SHEET FORMER,상품명) 에 있어서 노즐에 초지원료를 공급하는 펌프압을 변경하여 중량이 80g/㎡이고 표면의 섬유배향성이 약(弱) 섬유배향성의 종이와 크게 상위하는 강( 强) 섬유배향성의 종이를 제조한다. 초지 원료로는 L-BKP( 물 여과도 500ml) 를 사용하여 미리 염료에 의해 염색한 셀룰로스섬유를 5% 의 비율로 혼입한 것을 사용하였다.

이 2종류의 종이에 대하여 일정면적중의 종이표면에 존재하는 섬유의 각 각도에 있어서의 갯수분포를 산정하여 구하는 방법( 직접법) 과, 입사광(Li)과 반사광(Lo)에 함께 편광( 偏光) 을 행하여 자연광선을 사용한 방법( 비교예) 과, 상기 ①의 방법( 실시예 1) 과, 상기 ②의 방법( 실시예 2) 과, 상기 ③의 방법( 실시예 3) 에 대하여 실험을 행하여 섬유배향각과 섬유배향강도를 부채꼴 각도를 0°∼70°까지 10°씩 구분하여 구하였다.

그 결과, 표면의 섬유배향성이 약섬유배향성 종이의 섬유배향각은 표 1에, 섬유배향강도는 표 2에, 강섬유배향성 종이의 섬유배향각은 표 3에, 섬유배향강도는 표 4에 각각 표시하는 바와같은 결과가 얻어진다.

<표 1> 직접법에 의해 구한 섬유배향각이 4.0°의 약섬유배향성 종이의 비교예 및 실시예에 있어서의 섬유배향각의 측정결과

<표 2> 직접법에 의해 구한 섬유배향강도가 1.703의 약섬유배향성 종이의 비교예 및 실시예에 있어서의 섬유배향강도의 측정결과

<표 3> 직접법에 의해 구한 섬유배향각이 -2.0°의 강섬유배향성 종이의 비교예 및 실시예에 있어서의 섬유배향각의 측정결과

<표 4> 직접법에 의해 구한 섬유배향강도가 12.300 의 강섬유배향성 종이의비교예 및 실시예에 있어서의 섬유배향강도의 측정결과

(산업상의이용가능성)

이상에 상세히 설명한 바와같이 본 발명에 관한 종이 표면의 섬유배향성 측정방법은 상기한 직접법에 의한 측정방법과 같이 종이 표면에 존재하는 각도에 있어서의 셀룰로스섬유의 갯수를 확대경 등을 사용하여 그 배향방향마다 작업자가 일일이 세지않고 간단하게 구할 수 있고, 더구나 종래의 섬유배향성 측정방법과 같이 지층전층의 섬유배향성을 측정하는 것이 아니라 종이 표면만의 섬유배향성을 측정할 수 있으므로 종이 표리의 섬유배향성의 차에 기인하여 생기는 컬이나 휘어짐이나 비틀림 등의 종이의 중요한 특성을 판단하는 지표를 효과적이고 또한 단시간에 구할 수 있다.

그리고, 얻은 결과는 적어도 주직선편광광선만을 수광시키고 있기 때문에 지층내에 침입한 광의 층내 확산광이 대폭 제거되어 있음과 동시에, 입사광과 반사광이 통과하는 입반사면과 지면과의 교차선을 중심축으로 하여 부채꼴 각도만큼 지면을 경사시킨 상태로 하고 있기 때문에 입반사면과 지면과의 교차선과 평행으로 병렬해 있는 섬유에서 반사된 광이 중점적으로 수광되기 때문에 그 측정정밀도는 매우 높고, 신뢰성 있는 종이 표면의 섬유배향성 측정결과를 얻을 수 있다.

또, 이와같은 본 발명방법은 피측정물인 종이와 투광장치 및 수광장치의 조( 組) 와는 비접촉 상태이기 때문에 투광장치와 수광장치의 조를 종이지면에 대하여 부채꼴 각도를 부여한 상태로 회전시키면 제조중이나 가공중의 종이표면의 섬유배향성을 구할 수 있기 때문에 곧 종이 제조조건이나 가공조건을 수정하도록 피드백시키는 것도 가능해지는 이점이 있다.

또한, 종이 지면만이 아니라 각종 부직포 표면의 섬유배향성을 구할 수 있기 때문에 그 응용범위는 매우 넓다.

이같은 각종 이점을 갖는 본 발명 방법의 공업적 가치는 매우 크다.

Claims

측정해야할 종이(1) 의 지면(1a)을 향하여 소정의 입사각도( θi)로 투광장지(6)에서 입사광(Li)을 조사하여 지면(1a)에서 입사각도( θi)와 같은 각도의 정반사각도( θo)로 반사해 오는 반사광(Lo)강도를 수광장치(7) 로 수광하여 종이(1) 표면의 섬유배향성을 구하는 방법으로서, 입사광(Li)으로서 적어도 입사광(Li)과 반사광(Lo)이 통과하는 입반사면(M) 에 대하여 수직방향으로 진동면을 갖는 직선편광인 광선( 이하, 수직선편광강선이라 함) 을 포함한 광선을 조사하고 반사광(Lo)으로서 적어도 주직선편광광선만을 수광시켜, 입사광(Li)과 반사광(Lo)이 통과하는 입반사면(M) 과 지면(1a)의 교차선(0) 을 중심축으로 하여 부채꼴 각도( α ) 만큼 지면(1a)을 경사시킨 상태로 하고 또한, 입사광(Li)의 지면(1a)에의 조사중심점(3) 을 지나 지면(1a)에 수직인 선을 회전중심축선으로 하여 상기 입반사면(M) 에 대하여 종이(1) 를 상대적으로 회전시킴으로써 종이(1) 의 회전각도에 대응하는 수광장치(7) 로 수광한 반사광(Lo)강도에서 종이(1) 표면의 섬유 배향성을 구하는 것을 특징으로 하는 종이표면의 섬유배향성 측정방법.
제 1항에 있어서, 입사광(Li)으로서 자연광선을 사용하고, 반사광(Lo)으로서 주직선편광광선만을 수광하는 것을 특징으로 하는 종이표면의 섬유배향성 측정방법.
제 1항 있어서, 입사광(Li)으로서 주직선편광광선만을 사용하고, 반사광(Lo)으로서 주직선편광광선만을 수광하는 것을 특징으로 하는 종이표면의 섬유배향성 측정방법.
제 1항에 있어서, 입사광(Li)으로서 주직선편광광선만을 사용하고, 반사광(Lo)으로서 주직선펀광광선만에 가하여 입사광(Li)과 반사광(Lo)이 통과하는 입반사면(M) 에 대하여 평행방향으로 진동면을 갖는 직선편광인 광선( 이하, 부직선편광광선이라 함) 만으로도 수광하고, 반사광(Lo)강도로서 수광된 주직선편광광선의 강도에서 부직선편광광선의 강도를 뺀 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 종이표면의 섬유배향성 측정방법.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한항에 있어서, 부재꼴 각도( α ) 를 20°∼70°로 하는 것을 특징으로 하는 종이표면의 섬유배향성 측정방법.
제 1항 내지 제 4항중의 어느 한항에 있어서, 입사광(Li)의 입사각도(θi)를 30°∼80°로 하는 것을 특징으로 하는 종이표면의 섬유배향성 측정방법.