JPH0465334B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は紙パルプ工業に於ける懸濁状パルプの
叩解程度測定方法に関するものである。

（従来の技術） 紙の原料であるパルプは、通常幅10〜50μｍ、
長さ0.5〜３mmの木材繊維であり、かかるパルプ
は抄紙工程でシートにする前に種々の処理が施こ
される。その代表的な処理は、叩解と称される機
械処理であつて、繊維は叩解機によつて圧潰、切
断、膨潤等の処理を受けると共に、外部フイブリ
ル化と称される繊維の開裂が行なわれる。

叩解とはこのような処理を繊維に施すものであ
るが、その程度によつて、得られた紙の性質は極
度に変化する。即ち、紙の性質を決める重要な因
子は叩解処理であり、この処理を夫々どの程度施
こすかによつて同じ原料のパルプでも異なつた性
質の紙が出来、その80％以上が叩解処理によつて
決まるとされている。

このような重要な因子である叩解の程度を表わ
す方法として、従来はカナダ標準ろ水度試験方法
等が用いられ、CSF値として常用され、数値化さ
れているが、これは上記の複雑な繊維の変化をま
とめて１つの数値で示すだけに止り、必ずしもそ
の値だけで、得られる紙の性質を反映するもので
はない。こうして従来から、叩解による繊維の変
化のうち、特に外部フイブリル化の程度を分離し
て測定し得る方法が望まれている。

このような外部フイブリル化の程度を分離して
測定することを目的として、従来例えば特開昭53
−41506号公報に開示されるような光学測定方法
が提案されている。

この測定方法は光源から照射してパルプ懸濁液
試料を透過した光線を、積分球により構成した分
離部により直進光成分と散乱光成分とに分離し
て、それらの強度を測定し、これらの夫々の強度
と、前記試料が水だけの場合の夫々の強度とから
導出される散乱比によりパルプ繊維の外部フイブ
リル化および内部フイブリル化の程度を導出する
ものである。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の測定方法では、散乱光成分とし
て、光線の照射方向にして懸濁液の前方位置の散
乱光成分のみを用いるので、後方位置に於いて叩
解程度の差に対応して測定光強度の差が顕著に現
れる場合でも、この差、そしてこれによる高感度
の測定を行うことができない。

また、上述の従来技術は、パルプ濃度をパラメ
ータにとつて前記散乱比と叩解程度の関係を導出
しているが、パルプ濃度が未知または変動するパ
ルプ懸濁液の叩解程度を、いかにして測定または
導出するかについては、その技術的手段全く開示
していない。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、即
ち濃度が未知または変動するパルプ懸濁液の前述
した外部フイブリル化の程度を他と分離して濃度
と共に、その移送経路に於いて非接触式で高感
度、高精度に測定し得る測定方法を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上述した課題を解決するための手段を説明する
と、本発明の測定方法は、被測定パルプ懸濁液の
移送経路に、光学的測定部と音響的測定部とを構
成し、該光学的測定部はパルプ懸濁液に測定光を
照射する測定光照射装置と、該パルプ懸濁液を経
た測定光を、その前方及び後方位置に於いて測定
可能な測定光強度測定装置とから構成すると共
に、前記音響的測定部は、前記パルプ懸濁液に超
音波を透過させて、その減衰量を測定する超音波
送受信装置により構成し、該音響的測定部に於い
て前記パルプ懸濁液による超音波の減衰量を測定
して、この減衰量とパルプ濃度との対応関係によ
り、パルプ濃度を算出すると共に、前記光学的測
定部に於いて前記前方または後方位置に於ける測
定光強度を測定し、前記音響的測定部に於いて算
出したパルプ懸濁液の濃度に対応する前記測定光
強度と叩解程度との対応関係により、叩解程度を
算出することを要旨とするものである。

（作用） 一定のパルプ濃度のパルプ懸濁液に測定光を照
射して、該パルプ懸濁液を経た測定光強度を測定
し、叩解程度との対応関係を調べると、前方位置
及び後方位置に於ける測定光強度は叩解程度に対
応して変化し、その変化方向は逆であること、そ
して叩解程度の変化に対応して測定光強度の変化
が顕著に現れる側は、上記前方位置または後方位
置のいずれか一方側に現れることがわかる。従つ
てパルプ濃度に対応して上記測定光強度と叩解程
度との対応関係を予め測定して求めておけば、上
記光学的測定と共にパルプ濃度の測定を行うこと
により、被測定パルプ懸濁液の叩解程度を、対応
した変化が顕著に現れる上記前方又は後方位置の
測定光強度から算出することができる。

一方、パルプ懸濁液に超音波を透過させて、そ
の減衰量を測定し、パルプ濃度との対応関係を調
べると、このパルプ濃度と超音波減衰量とは、叩
解程度に関わらず略一つの直線の対応関係となる
ことがわかる。従つてパルプの種類等に対応し
て、パルプ濃度と超音波減衰量との対応関係を予
め測定しておけば、パルプ懸濁液のパルプ濃度を
超音波減衰量から算出することができる。

以上のことから、前者の測定を行う光学的測定
部と後者の測定を行う音響的測定部をパルプ懸濁
液の移送経路に設置して、音響的測定部に於ける
後者の測定によりパルプ濃度を測定し、これをフ
イードバツクして光学的測定部に於ける前者の測
定を行うことにより、移送経路を流れるパルプ懸
濁液の叩解程度を算出することができる。

（実施例） 次に本発明の実施例を図について説明する。

符号１は被測定パルプ懸濁液Ｌにレーザ光等の
測定光を照射する測定光照射装置であり、２は照
射されて懸濁液Ｌを経た測定光の強度を測定する
測定光強度測定装置である。これらの装置１，２
から光学的測定部Ａを構成する。前記測定装置２
は測定光の照射方向に対して、懸濁液Ｌの前方位
置ａ及び後方位置ｂに於いて測定し得るように構
成する。この測定装置２の具体例を説明すると、
第１図に示すものは、懸濁液Ｌから適宜距離隔て
た円周上に於いて、該懸濁液Ｌの前方位置ａから
後方位置ｂに至る複数位置に光強度センサ３を配
設して、夫々の光強度センサ３により前記位置
ａ，ｂの複数位置に於ける測定光強度を測定する
ものである。この具体例のように複数位置に於け
る測定光強度を測定する他の例として、図示はし
ていないが、単一の光強度センサを移動させて前
記前方位置ａから後方位置ｂに至る連続位置ある
いは複数位置に於いて測定するようにすることも
できる。尚、測定光強度の測定位置は、前方位置
ａまたは後方位置ｂ毎に夫々適宜１点を最小構成
とするが、それよりも多くの点に於いて測定し得
るように構成することにより後述の測定の自由度
を大きくすることができる。符号４は前記被測定
懸濁液を収容する透明な収容部であり、この収容
部４は独立した容器として構成しても良いし、第
２図及び第８図に示すように移送経路Ｃの一部に
構成しても、流動している懸濁液を測定するよう
にすることもできる。

しかして第１図に示す構成に於いて、まずパル
プ繊維のモデルとして、繊維の径並びに長さを異
ならせたレーヨン繊維につき、前方位置ａから後
方位置ｂに至る測定光強度の分布を測定すると第
３図ａ，ｂに示す如くなる。ａは試料に入射する
測定光の光量を大とした場合、ｂは光量を小とし
た場合で、夫々後方、前方位置ｂ，ａに特徴が表
われており、かかる結果から測定光強度に及ぼす
繊維形態の影響は繊維の長さよりも、むしろ径の
大小に支配されることがわかる。このことから、
このような光学的測定により、繊維の径方向の変
化が測定し得ることがわかる。

次いで広葉樹晒クラフトパルプを叩解し、CSF
が340、412、580（ml）の夫々に対して、パルプ濃
度が２、１、0.5（％）のパルプ懸濁液に対する前
述した測定光強度の分布を測定すると、第４図
ａ，ｂ，ｃに示す如くなる。かかる測定結果か
ら、一定のパルプ濃度に於いては、CSFの変化に
より測定光強度に差が生じ、例えばCSFが少なく
なり、即ち叩解が進むにつれて後方位置ｂに於い
ては測定光強度が大きくなり、前方位置ａに於い
ては逆に小さくなることがわかる。そこで以上の
夫々のCSFのパルプを原料として抄紙し、紙の物
性の一つを示す比破裂度を測定した結果は図中の
表に示す通りであり、即ち測定光強度の変化に対
応して強度が変化していることがわかる。このこ
とから一定のパルプ濃度に於いては、かかるパル
プ濃度に対応した叩解程度と測定光強度との対応
関係を予め測定して求めておくことにより、測定
した測定光強度から叩解程度を算出し得ることが
わかる。

次にこのように算出されるパルプの叩解程度
は、前述した繊維の切断、圧潰、膨潤又は開裂の
どの因子を表わしているかを考察する。まず前述
した通り、レーヨン繊維による測定では、繊維の
長さの変化に対する測定光強度の変化は僅かであ
ることから、パルプに於いても繊維の切断の程度
は本発明に於ける叩解程度には含まれないと類推
し得る。第５図は叩解時のパルプ濃度を10％と30
％で行つた場合のパルプ懸濁液についての測定光
強度の、CSFに対する変化を示すもので、かかる
測定光強度はパルプ濃度が10％と30％のもので異
なることがわかる。ところでパルプ濃度30％程度
の条件で叩解したパルプは、いわゆる高濃度叩解
と称され、これは10％程度のパルプ濃度で叩解し
たパルプとは明らかに異なつた性質を示すもので
あり、即ち繊維の開裂が烈しく、著しい外部フイ
ブリル化を生じているものであり、従来の叩解程
度を示すCSFでは同一値を示すにも係らず、光学
的測定に於いては明確に識別可能である。

これらのことから本発明に於いては、叩解程度
として、外部フイブリル化の程度を主体として測
定し得るものと見做すことができる。

本発明は前述の通り、パルプ懸濁液を経た測定
光強度の変化により、予めの測定により求められ
ている叩解程度と測定光強度との対応関係を用い
て、叩解程度を算出するものであるから、かかる
叩解程度の算出に際しては何らかの方法で測定光
強度の変化を求める必要がある。この変化を求め
る方法としては例えば、前方位置ａあるいは後
方位置ｂのいずれかの側に於ける適宜位置（例え
ば図示例の測定条件の場合には、測定光強度の差
が最も顕著な角度150゜の位置）に於ける測定光強
度の値から求める、前方位置ａあるいは後方位
置ｂのいずれかの側に於ける測定光強度分布を積
分して、積分値から求める、前方位置ａあるい
は後方位置ｂのいずれかの側に於ける適宜の２つ
の位置に於ける測定光強度の比の値から求める方
法等の適宜の方法によつて求めることができる。
即ちこれら、、の方法は、夫々測定光強
度、積分値、比の値と叩解程度との対応関係を予
め測定して、マイクロコンピユータ等に於ける記
憶素子にデータとして用意しておくことにより、
測定時のこれらの値から容易に叩解程度の算出す
ることができる。尚、叩解度の差異に因る測定光
強度の差は、第４図の実施例に於いては測定光強
度のピークとなる角度140゜〜150゜の後方位置に於
いて顕著であるが、前述したレーヨン繊維に於け
る測定結果と同様に、測定光の光量を調節した
り、あるいは光強度センサ３のゲインを調節する
等により、測定光強度の差が顕著に表われる位置
を前方位置ａまたは後方位置ｂのいずれの側とす
ることもでき、また前記光量やゲインが一定の場
合にも、被測定パルプ懸濁液の濃度に応じて、測
定光強度の差が顕著に表われる位置が前方位置ａ
になつたり、後方位置ｂになつたりするので、こ
れらの各条件に応じて前方位置ａまたは後方位置
ｂの適宜の位置の測定光強度を用いることによ
り、高感度で高精度に叩解程度を算出することが
できる。例えば、測定対象たるパルプ懸濁液の濃
度が予めの測定等により分かつていて、これが変
化しない場合には、測定光強度の差が顕著に表わ
れる位置が予め分かるので、このような場合には
測定光強度測定装置２、かかる位置のみに於いて
測定光強度を測定し得る構成とすることができ
る。しかしながら、本発明では前方位置ａ及び後
方位置ｂの複数の位置で測定光強度を測定し得る
構成としているので、パルプ懸濁液の性状に応じ
て測定位置を適切に選択することができ、測定の
自由度を大きくすることができ、以つて精度のよ
り高い測定を行なうことができる。

次に第８図の符号Ｂは上記パルプ懸濁液の移送
経路Ｃに、上記光学的測定部Ａに相前後して設け
ている音響的測定部を示すもので、この音響的測
定部Ｂは移送されるパルプ懸濁液に超音波を透過
させて、その減衰量を測定する超音波送受信装置
５，６を設けた構成である。

しかして、第６図は上記音響的測定部Ｂに於い
て2MHzの周波数の超音波に対する広葉樹晒パル
プの、パルプ濃度の変化に対応する減衰量を測定
した結果を示すものである。かかる測定結果よ
り、パルプ濃度が０〜2.5％程度の範囲では、パ
ルプ濃度と超音波減衰量とは、叩解程度によらず
ほぼ１つの直線状の対応関係を有することがわか
る。従つてパルプの種類等に対応して、かかるパ
ルプ濃度と超音波減衰量との対応関係を予め測定
して求めておくことにより、測定した超音波減衰
量からパルプ濃度を算出し得ることがわかる。こ
のようにしてパルプ懸濁液の移送経路Ｃに設置し
た音響的測定Ｂに於いてパルプ濃度を算出すると
共に、前記光学的測定部Ａに於いて、前述した通
りパルプ濃度に対応した叩解程度と測定光強度と
の対応関係から叩解程度を算出することができ
る。

次に以上の動作をより具体的に説明する。第７
図ａ，ｂ，ｃはパルプ濃度0.5〜2.5％、CSF600〜
200（ml）のパルプ懸濁液について行なつた測定結
果を模式的に示すもので、叩解程度の差による測
定光強度の差は、角度150゜の後方位置ｂに最も顕
著に表われるものである。そしてこれら全ての図
に於いて実線は所定のパルプ濃度、叩解程度に於
ける分布、即ち基準状態に於ける測定光強度分布
を示すものである。ａの破線は基準状態からパル
プ濃度だけが変化した場合即ちパルプ濃度が上昇
した場合の測定光強度分布を示すもので、前方、
後方位置ａ，ｂの測定光強度が互いに逆方向に大
幅に変化している。かかるパルプ濃度の変化は前
述したように音響的測定部Ｂに於いて測定するこ
とができるので、パルプ濃度と測定光強度との対
応関係を予めの測定により求めておくことによ
り、パルプ濃度の変化に起因する測定光強度の変
化を算出することができる。次にｂの破線は定常
状態から叩解程度だけが変化した場合、即ち叩解
程度が進んだ場合の測定光強度分布を示すもの
で、後方位置ｂの測定光強度だけが上昇してい
る。パルプ濃度が一定の場合には、かかる測定光
強度の変化により、前述したように予め測定して
求めた叩解程度と測定光強度との対応関係を用い
て、叩解程度を算出することができる。更に、ｃ
の曲線，並びには、曲線で示す基準状態
から、夫々濃度は変化せず叩解程度のみが進んだ
場合、叩解程度は変化せず濃度のみが上昇した場
合、並びに濃度の上昇と共に叩解程度が進んだ場
合の測定光強度分布を示すものである。このよう
にパルプ状態が曲線の状態から曲線の状態に
移行すると、前方、後方位置ａ，ｂの測定光強度
が共に互いに逆方向に変化する。しかして曲線
の状態では後方位置ｂに於ける測定光強度の変化
には、パルプ濃度並びに叩解程度の変化による変
化分の両方が含まれるので、これらを分離しなけ
ればならないが、本発明は前述した通り、音響的
測定部Ｂに於けるパルプ濃度の測定により、パル
プ濃度の変化に起因する測定光強度の変化を算出
し得るので、これらの分離を容易に行なうことが
できる。こうして本発明は未知の濃度のパルプ懸
濁液の叩解程度をも測定することができる。

（発明の効果） 本発明は以上の通り、音響的測定部に於いて測
定したパルプ濃度を、光学的測定部に於ける叩解
程度の測定にフイードバツクすることにより、移
送経路を流れるパルプ懸濁液の叩解程度を、その
パルプ濃度が未知であつたり変動する場合でも算
出することができ、こうして外部フイブリル化を
主体とした叩解程度を移送経路に於いて非接触式
で高感度、高精度に測定することができ、従つて
製紙工程の各種処理工程に於ける制御並びに品質
の管理を良好に行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図並びに第２図は本発明方法の測定系を示
す説明図、第３図ａ，ｂは本発明方法の測定系を
用いたモデル繊維（レーヨン）の光学特性実測
図、第４図ａ，ｂ，ｃは本発明方法の測定系を用
いたLBKPの光学特性実測図、第５図はパルプ濃
度を変化させた場合の光学的特性図、第６図はパ
ルプ濃度に対する超音波減衰特性図、第７図ａ，
ｂ，ｃは叩解程度とパルプ濃度が変化した場合の
光学特性の状態変化を示すモデル説明図、第８図
は本発明の他の構成の説明図である。 符号Ａ……光学的測定部、Ｂ……音響的測定
部、Ｃ……移送経路、Ｌ……パルプ懸濁液、１…
…測定光照射装置、２……測定光強度測定装置、
３……光強度センサ、４……収容部、５……超音
波送信装置、６……超音波受信装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定パルプ懸濁液に測定光を照射する測定
   光照射装置と、該懸濁液を経た測定光強度を、そ
   の前方及び後方位置に於いて測定可能な測定光強
   度測定装置とから光学的測定部を構成し、該光学
   的測定部に於いて前記前方または後方位置に於け
   る測定光強度を測定し、前記懸濁液の濃度に対応
   する前記測定光強度と叩解程度との対応関係によ
   り、叩解程度を算出することを特徴とする懸濁状
   パルプの叩解程度測定方法。 ２ 被測定パルプ懸濁液の移送経路に、該パルプ
   懸濁液に測定光を照射する測定光照射装置と、該
   懸濁液を経た測定光強度を、その前方及び後方位
   置に於いて測定可能な測定光強度測定装置とを設
   けた光学的測定部と、前記懸濁液に超音波を透過
   させて、その減衰量を測定する超音波送受信装置
   を設けた音響的測定部とを構成し、前記音響的測
   定部に於いて前記懸濁液による超音波の減衰量を
   測定して、この減衰量とパルプ濃度との対応関係
   により、パルプ濃度を算出すると共に、前記光学
   的測定部に於いて前記前方または後方位置に於け
   る測定光強度を測定し、前記音響的測定部に於い
   て算出した懸濁液の濃度に対応する前記測定光強
   度と叩解程度との対応関係により、叩解程度を算
   出することを特徴とする懸濁状パルプの叩解程度
   測定方法。