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VOL.5 
繊維配向測定オンライン化への挑戦
“オンライン繊維配向計の開発” 一覧へ戻る
  1. 1.紙の繊維の配向ってなに?
  2. 2.ちゃんと測れるの?
  3. 3.紙の繊維を変えて測らないと実力はわからないんじゃないの?

  4. 4.測定原理です。
1.紙の繊維の配向ってなに?
配備されたオンライン繊維配合計 繊維の様子
紙は繊維の集合体です。そして紙の性質は繊維の強さだけでなく、その並び方によって大きく変わります。そして繊維の並び方の制御に失敗すると、積んでいるうちに斜めに崩れてくる紙もできてしまいます(右上の図)。
しかし、今までこの繊維の配向は、できた紙で測定するより他に有効な方法がありませんでした。でも紙ができた後ではもう直しようがありません。
今回開発した「オンライン繊維配向計」は高速で紙を抄きながら、紙の繊維の配向を測定することのできる超優れものです。原理は一番下に書いてありますが、電子レンジで使っているマイクロ波というものを利用しています。
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2.ちゃんと測れるの?
測れます。配向角がほぼ0°の紙を600m/分の速度でオンライン測定しました。性能の確認のため、紙ではなく測定ヘッド部をまわして測りました。下図のように、ヘッド(5つのセンサーがついている)の回転角度に応じて、測定される角度が正しく変化していることがわかります。
■ヘッド回転角度と測定される配向角の比較
ヘッド回転角度と測定される配向角の比較図
測定結果

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3.紙の繊維を変えて測らないと実力はわからないんじゃないの?
そのとおりです。操業中に抄紙の条件を調整し、意図的に配向を変えるテストを行いました。条件変更後に配向角が+1°付近から−10°まで変化しています。これはできた紙での測定結果(分子配向計というものを用います)とほぼ一致しています。
配向変更

操業中の配向角の変動を正確にキャッチ!
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4.測定原理です。
上の写真のオンライン繊維配向計の紙に接触している部分には、5つの肌色のセラミクス体(以下CR体)が埋め込まれています。(写真1)
■写真1
写真1
一つのCR体付近の断面を見てみましょう(図1)。CR体の両端には「アンテナ」が設置されており、ここからマイクロ波(電子レンジで使っている電波)がでています。このマイクロ波がCR体に当たると「共振」という現象が生じます。これはCR体がマイクロ波によりゆすぶられ、ある特定周波数のマイクロ波の強度が最大になる現象です(図2青線)。
■図1
図1
このとき同時に、CR体の表面からほんのわずかにマイクロ波がにじみ出ます。これをエバネセント波(以下EV波)と言います。面白いことに、このEV波の部分に何かがあると、EV波がその影響を受けて共振周波数は変化します。
この「何か」が紙だと、紙の繊維の向きにより、変化の量が変わります 。(図2、赤線)これを5つの方向で同時に測定することで、紙の繊維配向を一瞬に決定することができるのです。
■図2
図2

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