01一般品质

1紙試験測定する紙の試料は、温度23℃、相対湿度50%の標準条件下で水分調整（調湿）した後、試験を行なう。紙の水分は外気の温湿度により変化し、紙の重量や寸法、強度、平滑性、カール等に影響を与える。（１）基本特性Ａ．坪量1m2の紙１枚の重さをグラムで表し、紙の基本の重さとする。測定は一定面積の紙を10枚以上用意し、標準状態で調湿して質量を測定することになっている。坪量は、強度・剛度・不透明度など紙の諸品質に影響する基本特性である。Ｂ．厚さ厚さの測定はマイクロメーター式紙厚計を用いて10枚以上の紙で１枚につき2ヶ所行ない、マイクロメートル（μm）で表す。厚さはそれ自体が商品価値を決める重要な特性である。例えば雑誌、書籍用途の用紙は製本後の全体の厚さが重要となる。特にケースに入れる書籍の場合、まず用紙が決まると事前に束見本を作成しケースの厚さを設計する。その後本生産する際に、見本と本生産品の厚さが異なると、ケースに入らない・隙間が大きすぎる等の問題が発生し商品価値を全く無くしてしまう。また紙厚は、こし・密度・不透明度・強度等の品質を支配する基本特性でもある。Ｃ．密度紙の単位体積あたりの質量で定義され、紙のしまり度合いを表す。密度は各種強度、不透明度、こし、印刷適性等に影響する（図2-3）。Ｄ．灰分紙の灰分は主に紙中に含まれる無機物質（填料や顔料）であり、次式で表す。（表１）に示すように、灰分は強度、光学特性など各種紙質に影響を及ぼす。これら紙質への影響度合いは填料の種類によっても異なり、要求品質をみたすには適性な填料種を選定し、適性な配合量にする必要がある。灰分（％）＝　　　　　　　　　　×100灰の重量乾燥試料の重量図2-3　密度と各種紙質密度　→←　強度引裂耐折引張破裂　小←　密度　→大（大←　かさ　→小）平滑性光沢伸縮性不透明度コシ密度高低不透明度高低各種強度弱強伸縮性小大摩耗性*大小増←　灰分　→減表１　灰分と各種紙質＊摩耗性は填料の種類で異なる。2また灰分を測定することにより、填料の歩留がわかり、灰の組成分析を行なえば使用している填料などが判明する。填料等に使用される炭酸カルシウムは825℃以上では分解する（CaCO3→CaO+CO2↑）ため、900±25℃で測定する900℃燃焼法と525±25℃で測定する525℃燃焼法がある。岩国工場では525℃で灰分測定している。Ｅ．水分紙の水分は次式により計算し、質量、各種強度、寸法安定性、耐久性等に影響する。また水分計を用いた水分測定も行なっている。低電力で高い周波数のマイクロウェーブ波を閉回路のウェーブガイドに沿って流し、そこへサンプル紙を挿入してその減衰を測定し水分値に概算する。測定範囲は1%～15%で、約3秒程度で測定ができる。（２）光学特性Ａ．白色度紙及びパルプの白さを言う。岩国工場ではより人間の感覚に近い白色度を測定できるISO白色度（拡散照射方式）を測定している。ISO白色度は積分球を有した拡散反射率計を用いて試料を拡散照明により照射し、0°の角度（試料に対して90°）で反射光を受光する白色度の測定方法である。測定方式はダブルビーム方式を採用し、波長が390～730nmの範囲と蛍光染料を励起（太陽光の300～400nmの波長の紫外線を目に見える450nm付近の波長に変える）するのに要する波長が含まれるため、蛍光染料の多い試料でも肉眼との判定が良く合致する。また拡散照射・0°受光であるため、紙の縦・横の差は小さい。水分（％）＝　　　　　　　　　　　　　　　×100（乾燥前重量－乾燥後重量）乾燥前重量806040200-20-40-60-8015　25　35　45　55　65　75　85湿度（%）引張強さ破裂強さ引裂強さ引張りによる伸び耐折強さ湿度65%における測定値に対する変化率（%）図2-4　水分と紙力試料図2-5水分計3※以前はハンター白色度（ハンター反射率計）を測定していたが、蛍光染料を励起するのに要する波長がカットされているため、蛍光染料を含む試料ではその効果が現れず、視感白さと一致しない。ISO白色度では測定波長に蛍光染料を励起する波長領域の光が含まれているため、視感白さに近い測定値が得られる。ハンター白色度ISO白色度幾何学特性45°照明-0°受光拡散照明-0°受光照明光青色フィルター通過光積分球を用いた拡散光457±0.5nm（特性aの場合）390～700nm（特性bの場合）基準酸化マグネシウム板硫酸バリウム板試料用、参考用受光部信号により算出（a）相対分光分布関数により算出（b）主波長457±0.5nm測定法零位光度測定法※ハンター白色度とは光源からの光を青色フィルターを通して45°の角度で試料に照射し、その反射光を光電池に導き、その光量を検流計で読み取った数値。ハンター白色度とは酸化マグネシウムの反射率を100%とする標準白色面と対比した反射率として表示する。この指標は一つの光線束による照射、受光であるため、紙の縦眼、横目で差が出る上、照射光の紫外領域の光が大幅にカットされているため、蛍光染料を含む紙の場合、視感白さと測定値が一致しない等の問題もある。Ｂ．不透明度不透明度とは、光が物体を通過する際の透過の「しにくさ」を表す指標であり、数値が高いほど不透明な紙といえる。不透明度は拡散照射・0°受光方式によって測定され、試験片１枚に黒色筒を裏当てしたときの視感立体角反射率R0と、裏当てする試験片束の厚さを２倍にしても測定値に変化が認められないときの視感立体角反射率R∞との比を百分率で表す。不透明度（％）＝　　　　　　　　　×100R0の平均値R∞の平均値図2-6ISO白色度測定器概略4不透明度はパルプの種類・濾水度、填料の種類・量等に左右される。一般に紙は不透明であることが好まれる。不透明度が低い紙に印刷した場合、印刷した文字や絵柄が裏面に透き通り、印刷品質が損なわれる。Ｃ．光沢光沢度とは光を正反射する物質表面の性質であり、表面の光学的滑らかさの程度を量的に表すものである。通常75°鏡面光沢度が採用されており、岩国工場でも75°鏡面光沢度を測定している。75°鏡面光沢度は、75°の角度（紙面に対して15°）で試料に規定の光束を入射したときの正反射光束と、同一条件における屈折率1.567のガラス表面の正反射光束との比を％で表す。Ｄ．色相紙の色相は目で見て判断できるが、微妙な差の判断及び記録として残すことが困難である。したがって色差計を用いて数値として色相を表すことが必要である。測定は前記の積分球式ISO白色度計で行ない、（図2-8）のようなL*a*b*色空間を用いて表す。L*軸は明度を、a*軸は＜赤⇔緑：プラスが赤、マイナスが緑＞を、b*軸は＜黄⇔青：プラスが黄、マイナスが青＞を表し、全ての色はこの色空間にて表すことが可能である（３）平滑性・透気性Ａ．平滑度平滑度とは紙表面の粗さ（凹凸）を示す指標で、紙の外観に関係し、また筆記特性及び印刷適性の重要な因子の一つである。測定法には多種類あるが、主として空気漏洩による方法が用いられる。ａ．ベック平滑度ベック平滑度計は、紙を光学的平面仕上げ図2-9ベック平滑度計L*100(白)0(黒)a*＋(赤)－(緑)b*＋(黄)－(青)図2-8　Lab系色度座標図2-7光沢度の発現原理5のガラス製標準面と、ゴム製押え板の間に約98KN/m2（1Kgf/cm2）の圧力ではさみ、10mlの空気が10cm2のガラス製標準面との間を通過するに要する時間（秒）で表される。ｂ．王研式平滑度ベック平滑度計と同様に空気漏洩方式によるもので、一定量の空気が一定圧力の下で紙の測定面を通過する時間を測定し、その時間をデジタル表示する。ベック試験機では、コート紙のような高平滑度の試料を測定する場合、長時間要する問題があるが、この王研式平滑度計は任意に測定時間を設定できることが特徴である。測定面を下にセットし、0.08kg/cm2の圧力下でエアシリンダー方式でエアーを送り10mlの空気量が通過する時間を測定し、王研式平滑度として表す。Ｂ．プリントサーフラフネスパーカープリントサーフ（PPS）試験機により紙表面の粗さを測定するものである。原理は、紙表面に環状の検知ヘッドを押し当て、環の内側に圧縮空気を送り込み、外側へ流出する空気量を計り、表面粗さに換算し表示する。Ｃ．表面粗さ計細い先端を持つ針を紙表面に接触させながら移動させ、その上下動を電気的に拡大し記録するものである。Ｄ．透気抵抗度透気抵抗度とは紙の空気通過に対する抵抗性を測定する試験で、紙の多孔性構造を示す一つの尺度である。密度、地合、濾水度等によって左右され、用途に応じた範囲内に管理しないとカール、伸縮などのトラブルが発生する。速効的な対策としては、パルプのフリーネス変更がある。王研式透気度は、王研式平滑度同様の原理・構造であり、測定には透気度測定専用のヘッド及び測定台を使用する。結果は水中マノメーター停止後の指示値で表す。（４）物理的特性図2-10王研式平滑度（透気度）計図2-11表面粗さ計6Ａ．引裂強さ紙の引裂に対する抵抗性を示すもので、包装袋のミシン目切れや連続伝票のミシン目切れなどの評価にも有用である。繊維の破断強度とともに、紙層構造から繊維を引き抜く時の抵抗が影響するので、繊維の強度と関係が深い。一般に繊維長が長いほど引裂強さは高く、ある程度叩解が進み繊維がフィブリル化すると、繊維間結合が増加し引裂強さは上昇する。更に叩解を進め、繊維間結合面積が増し最適面積を過ぎると、引張り強さや破断強さとは逆に、引裂き強さは低下する。測定にはエレメンドルフ試験機による内部引裂き強さ試験方法が用いられている。Ｂ．引張強さ引張り強さは、一定の大きさの試験片に加重をかけて引張り、破断時の最大加重と伸び率をもって表示され、紙のみならずプラスチック・金属などの素材の強さを表す代表的な特性となっている。紙の場合には、袋などの破れに対する強さを必要とする重包装用紙や、張力のかかる輪転印刷用巻取紙などにとっては重要である。引張強さは、単繊維強度、繊維長、地合などとともに、繊維間結合が重要な役割を果たしている。この強さは紙のMD方向（マシン流れ方向、縦方向）とCD方向（マシン幅方向、横方向）で変わり、MDが強くCDが弱い。伸びは縦が小さく横が大きい。したがって引張り強さの縦と横の比から繊維の配向性を推定することができる。Ｃ．裂断長紙の引張り強さは、坪量によって変化するので、この要因を消して比較するため、裂断長の計算を行ない、引張り強さを比較する方法が取られる。裂断長は次式で表す。Ｄ．破裂強さ破裂強さは、紙面に対して垂直に圧力を加えたときに耐える力を示すもので、袋用紙や包装用紙などの実用強度の推定に用いられる。伸びの小さいところから破れるので、引張り強さと伸びとの関係が深い。破裂強さを測定した後の形状は繊維の流れ方向に対してH型に破れていることが多い。これは縦目の方が伸びが無く、硬く、破断に対して耐えるエネルギーが小さいからである。破断時は伸びのあるほうが瞬間的なエネルギーを吸収するの裂断長（km）＝　　　　　　　　　　　　　　　×100引張り強さ（kg）×1000試料の巾（mm）×坪量（g/m2）図2-13ミューレン破裂度試験機図2-14MIT耐折試験機図2-12エレメンドルフ引裂き試験機7で強い。測定にはミューレン型試験機が広く用いられる。Ｅ．耐折強さ紙を引張状態で繰り返し折り曲げたときの耐久性を耐折強さという。耐折強さは、紙幣や地図、本の背表紙のように繰り返し折り畳まれる紙には重要な品質である。折り強度は繊維の長さや強度、紙の密度が密接に影響する。繊維の長い靱皮繊維から作られた紙の耐折強度は非常に強く、短小な繊維から作られた緻密な紙は弱く折れやすい。繊維が劣化すると耐折強度は顕著に低下する。紙の老化の評価手段に耐折回数が用いられるのはこのためである。耐折回数は紙の水分に大きく影響され、水分の増加とと