JPS6410773B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大きさが大であるフアイバーをも含
むパルプ中のフイブリル粒子の含有量を測定する
方法に係る。

叩解（リフアイニング）により所望の特性を有
するパルプを得るためには、叩解工程を制御する
ことが必要である。この制御のために通常叩解度
試験器を用い、パルプの水度または水切れ性を
測定する。しかしながら、叩解を自動制御して行
う場合、水度がパルプの性質と製造上の操作性
に関する精度のよい指標とならないため、前記試
験器は僅かに使用されるに過ぎない。パルプの脱
水、したがつて水度の測定は、本来微細含有物
やフアイバー等の多数の要因に依存している。

本発明においては、叩解物質中のフイブリル粒
子（本明細書中では微細繊維粒子とも称する。）
の含有量を測定するのである。この値からパルプ
中の微細繊維粒子の相対量すなわちその含有割合
が判る。この微細繊維粒子の含有割合とパルプの
水性特に高速脱水法で測定したパルプの水性
とを組み合わせることにより、計算を駆使してフ
アイバーの機械的性質を求め得ることが判つた。
この微細繊維粒子の含有割合と前記フアイバーの
計算で求めた機械的性質に製品としての紙の品質
およびパルプの製造上の操作性を関連させると、
明らかな相関関係を認め得る。この相関関係から
最適の操作条件を見い出すことが可能となつたの
である。また、この相関関係を更に叩解工程の自
動制御にも利用することができる。

セルロース物質の叩解時、フアイバーはいろい
ろな影響を受ける。例えば、フイブリル化が生起
し、フアイバー表面のフイブリルが多かれ少なか
れ露出することになる。これらのフイブリル粒子
は微細繊維粒子（crill particles）と称すること
もできる。フアイバーから完全に分離したフイブ
リルを遊離の微細繊維粒子と称し、露出されては
いるがしかしフアイバーから完全には分離してい
ないフイブリルを結合微細繊維粒子と称すること
もある。微細繊維粒子は、フアイバーの径よりも
約100倍小さい大きさのものである。

微細繊維粒子はその重さの割には非常に大きい
表面積を有するものであるから、パルプの脱水性
のみならず製品としての紙の気孔率、機械的性質
の重要な影響を及ぼす。前記脱水性は特に遊離の
微細繊維粒子の含有量によつて変わる。

米国特許第4078863号明細書には、パルプ中の
フイブリル粒子の含有量を測定する方法が記載さ
れている。この公知方法は、懸濁物質を含む流動
液体の光を照射した場合、該液体に入射した光が
その液体中に存在する諸粒子に反射して散乱する
という事実に基づいている。一方方向に散乱され
る光の強さは、その光が散乱されることとなる粒
子のサイズが大きくなるにつれて大きくなる。散
乱光を検知し、これを電気信号（これから粒子濃
度が解析できる）に変換することにより、ある大
きさのサイズを決定することができる。しかしな
がら、この方法では、フイブリル粒子（微細繊維
粒子）と更に微細なものとを区別することは一般
に不可能である。

本発明は、種々の波長の光を吸収し及び／又は
発散させるというフイブリル粒子（微細繊維粒
子）の性質を、パルプ中のフイブリル粒子含有量
の測定に利用するという方法である。本発明に於
いては、照射光は、フイブリル粒子の平均径に相
当するように選択された第１の波長と、第１の波
長よりも長いがしかしフアイバーの平均径よりも
短くなるように選択された第２の波長とを有して
いる。パルプ中を透過した第１の波長の光と第２
の波長の光の強度を検知することにより、第１お
よび第２の吸光度を求め、この第１の波長および
第２の波長での吸光度の差からフイブリル粒子の
含有量を決定することができる。

以下、本発明を具体例および添附図面に基づい
更に詳細に説明する。

測定すべきパルプのサンプルを通過１に通す。
この通路１は好ましくはガラスセルである。第１
図において、２つの光源２，３からそれぞれ異な
つた波長の光をパルプ中に透過させる。透過光を
２つの光検出器４，５でそれぞれ集める。第２図
では、光源６と回転フイルター７とが使用されて
いる。この回転フイルターは交互に２つの異なる
波長の光の通過を可能にする。透過光は光検出器
８に集められる。

光検出器４，５，８は透過光を集めるのみなら
ず、吸光度に対応する出力信号、すなわちパルプ
により吸収されたり発散された光の部分に対応す
る出力信号を出すようになつている。吸光度Ａと
透過率Ｔとの間には次の関係式が成立する。

Ａ＝log１／Ｔ 或る種の光の吸収は、粒子の大きさに依存して
いる。粒子濃度（例えばmg／の単位で測定す
る）が一定の場合、吸光度は、該粒子の光の波長
とほぼ同程度のサイズであるときに最大となる。
第３図にその関係を示している。第３図中、吸光
度信号の感度νは粒子径の関数として対数目盛で
表わされている。曲線１は波長λ_UVの紫外光に関
するものであり、曲線２は波長λ_IRの赤外光に関
するものである。吸光度Ａは、感度νと粒子濃度
ｃとの積、すなわちＡ＝ν・ｃで表わされる。

このように、或る大きさの径の粒子の濃度がた
とえ低い場合であつても、光が粒子径と同じよう
な大きさの波長を有するならば、吸光度がかなり
大きくなる場合があり得る。

本発明においては、パルプ中を入射して透過す
る光の波長は次のようなものである。すなわち、
第１の光は、パルプ中の微細繊維粒子の径とほぼ
同じ大きさの波長を有している。本発明に於いて
具体的に使用した測定機器では、約0.254μｍの狭
い波長範囲をもつ紫外光を用いた。第２の光はよ
り長い波長を有している。しかしながら、この第
２の波長はパルプ中のフアイバーの径よりも短く
あるべきで、好ましくは0.5〜5μｍである。実際
上、水中での透過条件は適用し得る範囲を制限す
る。本発明に於いて具体的に使用した測定機器で
は、約0.940μｍの狭い波長範囲をもつ赤外光を用
いた。

上記条件下では、微細繊維粒子の濃度（mg／
）がフアイバーの濃度（mg／）に比較して低
い場合であつても、該微細繊維粒子は前記第１の
波長において吸光度に比較的大きな影響を及ぼ
す。第２の波長における微細繊維粒子の吸光度に
及ぼす影響は実質的に小さく、フアイバーの吸光
度に及ぼす影響は実質的に変わらないままであ
る。これら２つの吸光度の差が、パルプ中の微細
繊維粒子の含有量の指標となる。この２つの吸光
度の商が、パルプの微細繊維粒子の割合の指標す
なわちパルプ中の微細繊維粒子の含有割合を表わ
す。もちろん、このようにして得られた吸光度を
他の線型結合の数式に利用することも可能であ
る。

微細繊維粒子の割合を求める際、吸光度はフア
イバーの径に逆比例するので、フアイバーの平均
径が変化すると結果が変わる。この変化は望まし
いものではないから、これを補償するため、フア
イバーの平均径を別個に測定しておき、２つの吸
光度間の上記した商の修正に利用する。こうする
ことにより、フアイバーの径とは独立に微細繊維
粒子の割合が求まる。

吸光度は、パルプ懸濁液に溶解している物質に
よつても影響され得る。このことが微細繊維粒子
の含有量測定を妨害しないようにするため、これ
ら溶解物質の吸光度に対する影響を別個に測定
し、パルプ懸濁液の吸光度を修正する。これは、
好ましくは、パルプのサンプルから固体物質を分
離し、次いで上記したような吸光度の測定を液体
についてのみ行うことによりなす。得られた値を
パルプの全サンプルについて測定した吸光度から
差しひく。

微細繊維粒子が遊離のものとフアイバーに部分
的に結合したものとを含む場合の本発明の具体例
に於いては、遊離の微細繊維粒子のパルプ懸濁液
から分離して遊離の微細繊維粒子懸濁液を形成す
る。このようにして、結合微細繊維粒子の含有量
をパルプ懸濁液中で測定し、遊離の微細繊維粒子
の含有量をその懸濁液中で測定する。あるいはま
た、遊離微細繊維粒子の懸濁液中で第１および第
２の遊離微細繊維粒子の吸光度を測定し、第１お
よび第２の吸光度の修正に利用して、パルプ懸濁
液中の遊離および結合の微細繊維粒子含有量を決
定することもできる。

上に述べた本発明方法では、２つの波長の光照
射を微細繊維粒子含有量の決定に利用している。
これはそれで充分なのであるが、本発明では更に
１つ若しくはそれ以上の別の波長の光を使用し、
対応する吸光度を測定することもできる。これに
より、例えば微細繊維粒子のサイズ分布に関する
より詳細な情報を獲得することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一対の光源を使用する本発明の測定
原理の略図を示す。第２図は、単一の光源を使用
する本発明の測定原理の略図を示す。第３図は、
光の２つの波長を用いた場合に、吸光度が一定の
粒子濃度で粒子径に応じてどのように変化するか
を表わした図表を示す。 １……通路、２，３……光源、４，５……光検
出器、６……光源、７……回転フイルター、８…
…光検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大きさが大であるフアイバーをも含むパルプ
   中のフイブリル粒子の含有量を測定する方法であ
   つて、第１の波長を有する光および第２の波長を
   有する光をパルプに照射し、次いでパルプから出
   てくる第１の波長の光および第２の波長の光それ
   ぞれの強度を別個に検知することからなり、前記
   第１の波長をフイブリル粒子の平均径に相当する
   ものに選択し、且つ前記第２の波長を第１の波長
   よりも長くしかしフアイバーの平均径よりも短く
   なるように選択し、前記第１の波長および第２の
   波長のパルプ中を透過した光の検知強度から第１
   の吸光度および第２の吸光度を求め、前記第１お
   よび第２の波長に於ける吸光度の差から前記フイ
   ブリル粒子の含有量を決定することを特徴とする
   方法。 ２ パルプ中に溶解している物質の量に依存する
   吸収を別個に測定し、第１および第２の吸収それ
   ぞれの修正に利用することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記フイブリル粒子が遊離のフイブリル粒子
   とフアイバーに部分的に結合しているフイブリル
   粒子とを含んでおり、遊離のフイブリル粒子の懸
   濁液をパルプから分離し、パルプ中の結合フイブ
   リル粒子の量を測定し、且つ遊離フイブリル粒子
   懸濁液中の遊離フイブリル粒子の量を測定するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ４ 結合フイブリル粒子の量を、測定したフイブ
   リル粒子の全量と測定した遊離フイブリル粒子の
   量との差として決定することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 前記第１の波長の光が紫外線であり、前記第
   ２の波長の赤外線であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の方
   法。 ６ １つ又はそれ以上の別の波長の光を使用し、
   それらの各波長が前記第１の波長および第２の波
   長の間にあり、それぞれの光の吸収を測定して、
   パルプ中に含まれるフイブリル粒子の含有量につ
   いてより多くの詳細な情報を得るために利用する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項
   のいずれかに記載の方法。 ７ 大きさが大であるフアイバーをも含むパルプ
   中のフイブリル粒子の割合を測定する方法であつ
   て、第１の波長を有する光および第２の波長を有
   する光をパルプに照射し、次いでパルプから出て
   くる第１の波長の光および第２の波長の光それぞ
   れの強度を別個に検知することからなり、前記第
   １の波長をフイブリル粒子の平均径に相当するも
   のに選択し、且つ前記第２の波長を第１の波長よ
   りも長くしかしフアイバーの平均径よりも短くな
   るように選択し、前記第１の波長および第２の波
   長のパルプ中を透過した光の検知強度から第１の
   吸光度および第２の吸光度を求め、前記第１の吸
   光度と第２の吸光度との間の商から前記フイブリ
   ル粒子の割合を決定することを特徴とする方法。 ８ フアイバーの大きさを別個に測定して前記第
   １の吸光度と第２の吸光度との間の商の修正に利
   用し、前記商をフアイバーの大きさから独立した
   ものとすることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項に記載の方法。 ９ 前記第１の波長の光が紫外線であり、前記第
   ２の波長の光が赤外線であることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項または第８項に記載の方法。 １０ １つ又はそれ以上の別の波長の光を使用
   し、それらの各波長が前記第１の波長および第２
   の波長の間にあり、それぞれの光の吸収を測定し
   て、パルプ中に含まれるフイブリル粒子の割合に
   ついてより多くの詳細な情報を得るために利用す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項〜第９
   項のいずれかに記載の方法。