PDFファイル - 江前敏晴のホームページ

繊 維 の 配 向 と 均 一 性 の 評 価― ムラと 繊 維 配 向 ―• 紙 は 不 均 一 な 材 料 である。紙 の 構 造 - 地 合 (じあい)B 2• 地 合•〔 定 義 1〕 地 合 は、 白 色 光 を 透 過 させたときに 視 覚的 に 感 じられる 均 一 性 の 程 度 。 光 学 濃 度 の 標 準 偏差 又 は 変 動 係 数 ⎛ I ⎞ log⎜ 0⎟⎝ I n ⎠透 過 光I 1 I 2 …•〔 定 義 2〕 局 所 的 な 質 量 分 布 。 B 1質…量紙 I 0 I 0 照 射 光局 所 質 量 B n の 標 準偏 差 又 は 変 動 係 数紙 の 構 造 -地 合 (じあい)• 針 葉 樹 漂 白 クラフトパルプシートのフラットベッドスキャナの 透 過光 像 。• カチオンポリマーの添 加 、ろ 水 までの 静置 時 間 の 延 長 によって 地 合 が 悪 くなる。• カチオンポリマーは繊 維 の 歩 留 まりを 上げる。カチオンポリマーP: 添 加 N: 無 添 加ろ 水 までの 静 置 時 間10 秒 120 秒HN10HN120HP10HP120紙 の 構 造 - 地 合 (じあい)10 秒 ろ 水 までの 静 置 時 間 120 秒ポリマーあり ポリマーなしポリマーあり ポリマーなし16000900010s, no polymer120s, no polymer14000 10s, polymer8000 120s, polymer12000700060001000050008000400060003000400020002000100000 32 64 96 128 160 192 22400 32 64 96 128 160 192 224暗 ⇔ 明 暗 ⇔ 明紙 の 構 造 - 地 合 (じあい)平 均 輝 度 レベルと 標 準 偏 差紙 の 構 造 - 地 合 (じあい)• 地 合 の 評 価 は 標 準 偏 差 や 変 動 係 数 でよいのか。明↑↓暗Gray level (0-255)1921601289664320Stdev:15.910s, nopolymer16.110s,polymer28.4120s, nopolymer27.8120s,polymerサンプルグレーレベル光 学 濃 度〃の 平 均の 標 準 偏 差の 標 準 偏 差光 学 濃 度2の 標 準 偏 差( 光 学 濃 度 2の 標 準 偏 差 )/ 坪 量 ,10 -3 m 2 /gHN1045.32.10.0200.03047HN12045.62.30.0220.033HP120主 観 評 価 値( 小 さいほど 地 合 良 ) 0.0 3.6 1.4 6.4※ ケンドールの 相 関 係 数 rは、この4 種 以 外 にも 針 葉 樹 パルプのデータを 含 む 主 観 評 価 値 と 各 パラメータとの 間 の 相 関 を 示 す。53HP1034.2 32.21.7 3.00.022 0.0400.038 0.0725295相 関 係 数r0.360.640.790.867

繊 維 の 配 向• 測 定 の 方 法• 染 色 繊 維 を0.2~1% 配 合• 染 色 繊 維 の 格 子 線 横 断 数(1)12534(2)13425格子線横断数パターン(1)31425格子線横断数パターン(2)31425• 繊 維 配 向 度 測 定 -X 線 回 折 法•セルロース 結 晶 格 子 (004) 面 の 回 折 ピーク 強 度 を 測 定- MD/CDの 配 向 強 度X-rayMDPulp fibers(004)(a) Fiber axis (MD) in X-ray plane繊 維 の 配 向X-rayCDPulp fibers(004)(b) Fiber axis out of X-ray planeX-ray counts, arbitrary unit繊 維 の 配 向【MD/CDのX 線 回 折 パターン】3.92MPa@WJ2MDCD30 32 34 36 38 402θ , degreeMD-orientation454035302520151050繊 維 の 配 向【X 線 回 折 法 から 求 めた 繊 維 配 向 性 】nonwovencopy paper0 5 10 15 20 25 30 35 40 45CD-orientation8

繊 維 の 配 向画 像 処 理 - 二 次 元 フーリエ 変 換 法{ − i2π( k x k )}∞ ∞F( kx, ky) =∫ ∫f ( x,y)expx+yy−∞ −∞( 一 般 的 な 二 次 元 フーリエ 変 換 の 式 )二 次 元 フーリエ 変 換• N X N 画 素 の 大 きさの 画 像 f(x, y) について、フーリエ 変 換 F(k x , k y ) は 次 式で 表 される. なお、 f は 座 標 (x, y)における 輝 度 である.F(k , kx( kxyy=N −1x 1⎧ 2) = ∑= N∑−πf ( x,y)exp⎨−i ( kxx+ ky=0 x=0 ⎩ N= 0,1, L…, N −1ky= 0,1, L…, N −1)y⎫y)⎬⎭y00N-1二 次 元 フーリエ 変 換左 の 画 像 のフーリエ 変 換 (パワースペクトル)が 右 図xN-1N/2-1k0y0 N/2-1-N/2-N/2k x二 次 元 フーリエ 変 換原 点 からスポットまでの 方 向 と 距 離 に 関 係 がある。512k = 6. 10512y 84.67777284.635 2= + 0 35k x512二 次 元 フーリエ 変 換スポットの 強 度 は 規 則 性 の 強 さbacd二 次 元 フーリエ 変 換ab0º 方 向非 常 に 強 いピーク 次 に 強 いピーク その 次 に 強 いピークa. (15, 12)→129° 方 向 で27ピクセル 間 隔b. (-15, 12)→39° 方 向 で27ピクセル 間 隔c. (3, 27)→174° 方 向 で19ピクセル 間 隔d. (-27, 3)→84° 方 向 で19ピクセル 間 隔スポットに 対 応 した 規 則 性 が 存 在する。cd9

二 次 元 フーリエ 変 換 の 応 用 (2)二 次 元 フーリエ 変 換 の 応 用 (2)紙 の 中 での 繊 維 配 向 ( 繊 維 の 向 き)を 調 べる。• 紙 の 中 での 繊 維 配 向 ( 繊 維 の 向き)を 調 べる。• 向 きや 流 れが 見 えるすべての画 像 に 適 用 できる。• デジタル 顕 微 鏡 による 紙表 面 の 写 真 撮 影• フーリエ 変 換 画 像 処 理• 繊 維 の 配 向 角 度 と 強 度の 決 定0.5 mm• 実 際 の 計 算 例配 向 角 度 と 配 向 強 度繊 維 配 向 の 角 度 分 布 の 計 算• 全 放 射 方向 における平 均 振 幅90°振 幅0.5 mm動 的 閾 値 での 二 値 化高 速 フーリエ 変 換(a)(b)(c)紙 表 面 の 光 学 顕 微 鏡 写 真 (a) a), 二 値 化 画 像 (b)及 びパワースペクトル (c)y23…10r=0,r=1,r=2,…0 1 2 3 …x平 均 振 幅 の 角 度 分 布 の 計 算θ 0°• 実 際 の 計 算 例配 向 角 度 と 配 向 強 度配 向 角 度 = 短 軸 角 度屈 曲 した 繊 維 モデルの 配 向 図aαbabOrientation intensity= 1.3配 向 強 度 = 長 軸 長 さ / 短 軸 長 さα• 各 繊 維 の 向 きを 計 算 するのではなく、 繊 維 内 の 各セグメントの 長 さと 角 度 に 応 じた 配 向 を 示 す. す10

二 次 元 フーリエ 変 換 の 応 用 (2)種 々の 紙 の 表 面 にある 繊 維 の 向 き二 次 元 フーリエ 変 換 の 応 用 (2)染 色 繊 維 の 配 向 ( 格 子 線 横 断 数 )に 使 った 画 像ラボ 手 すき 紙 コピー 用 紙 手 すき 和 紙 中 質 紙配 向 角 度 (°) 76.8 78.9配 向 度 1.38 1.62二 次 元 フーリエ 変 換 の 応 用 (2)地 層 の 向 き二 次 元 フーリエ 変 換 の 応 用 (2)板 の 向 きOrientation angle (degree) 9.7Orientation intensity 1.74Orientation angle (degree) 100.5Orientation intensity 1.76応 用 材 料 物 理 学 - 講 義 の 内 容 と 日 程10 月 12 日10 月 19 日10 月 26 日11 月 2 日繊 維 と 粒 子 の 特 性 評 価 ( 形状 の 計 測 と 評 価 )繊 維 の 配 向 と 均 一 性 の 評 価( 紙 の 構 造 、 地 合 、 繊 維 配 向 )色 彩 科 学 の 基 礎 ( 光 散 乱 、色 彩 科 学 )多 孔 質 体 と 液 体 の 相 互 作 用( 流 体 力 学 、 紙 の 膨 潤 、 濡 れ)• 何 に 役 に 立 つか• 分 光 分 析• 人 間 の 知 覚色 彩 科 学11

• 目 の 構 造• 人 間 の 知 覚色 彩 科 学• 文 献色 彩 科 学• 池 田 光 男 , 芦 沢 昌 子 , どうして 色 は 見 えるのか― 色 彩 の科 学 と 色 覚 , 平 凡 社 ライブラリー(2005)• コニカミノルタ 色 色 雑 学http://konicaminolta.jp/entertainment/colorknowledge/index.html• JIS 規 格JISZ8105 色 に 関 する 用 語JISZ8720 測 色 用 標 準 イルミナント( 標 準 の 光 ) 及 び 標 準 光 源JISZ8721 色 の 表 示 方 法 - 三 属 性 による 表 示JISZ8724 色 の 測 定 方 法 - 光 源 色JISZ8729 色 の 表 示 方 法 ─L*a*b* 表 色 系 及 びL*u*v* 表 色 系JISZ8730 色 の 表 示 方 法 - 物 体 色 の 色 差JISZ8781 CIE 測 色 用 標 準 イルミナントJISZ8782 CIE 測 色 標 準 観 測 者 の 等 色 関 数など色 彩 科 学• 色 を 感 じるのに 必 要 な 要 素• 光 源• 物 体• 視 覚物 体• 色 の 見 え 方 が左 右 される 条 件• 光 源 の 違 い• 背 景 の 違 い• 観 察 者 の 違 い• 大 きさの 違 いλ視 覚人 の 目 の 感 じる 色光 源 の放 射 光 パワーρ λRGB{ r( λ) , g( λ) b( λ)}= s × × ,物 体 の分 光 反 射 率目 が 感 じる 原 刺 激等 色 関 数色 彩 科 学• 光 源• 標 準 光 源 A( 白 熱 電 球 )• 標 準 光 源 D65 ( 北 空 からの自 然 昼 光 )• 光 源 C ( 北 窓 昼 光 )Relative weight30025020015010050Illuminant AIlluminant D65Illuminant C0300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850Wavelength, nmλ波 長 λ光 源 の 分 光 分 布色 彩 科 学• 物 体 の 反 射 率• 分 光 反 射 率 を 各 色 について 測 定(イルミナント A など)検 出 器2° 視 野• 物 体 の 反 射 率• 分 光 反 射 率 ρλReflectance, %1009080706050403020緑水 色ピンク赤 茶色 彩 科 学紙測 定 装 置( 拡 散 照 明 -0° 受 光 )100380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780Wavelength, nm12

• 物 体 の 反 射 率• 分 光 反 射 率 ρ λReflectance, %10090濃 緑80緑黄 緑70605040色 彩 科 学• 光 の3 原 色色 彩 科 学• 網 膜 内 にある3 種 類 の 錐体 ( 正 確 には 色 素 )が 吸 収する 可 視 光 線 の 割 合 で 色を 知 覚 する。• 各 錐 体 は、 赤 、 緑 、 青 ( 光の3 原 色3020100380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780Wavelength, nm加 法 混 色 による 等 色 実 験色 彩 科 学• RGB 表 色 系• 分 光 反 射 率 ρ λ × 等 色 関 数Relative weight3.532.521.510.5• 負 の 値 がある• 輝 度 を 直 接 示 したいrb( λ)( λ)( λ)0350-0.5400 450 500 550 600 650 700 750 800Wavelength, nmgr( λ)g( λ)b( λ)色 彩 科 学• XYZ 表 色 系• 分 光 反 射 率 ρ λ × 等 色 関 数Relative weight21.81.61.41.210.80.60.4xyz( λ)( λ)( λ)xx( λ)yy( λ)z( zλ)0.20350 400 450 500 550 600 650 700 750 800Wavelength, nm色 彩 科 学• XYZ 表 色 系 ⇔ RGB 表 色 系RGBXYZX = 0.3933×R + 0.3651×G + 01903 . × BY = 0.2123×R + 0.7010×G + 0.0858×BZ = 0.0182×R + 01117 . × G + 0.9570×BXYZRGBR = 3.5064×X - 17400 . × Y - 0.5441×ZG = -10690. × X + 19777 . × Y + 0.0352×ZB = 0.0563×X - 01970 . × Y + 10511 . × Z色 彩 科 学• XYZ 表 色 系 と RGB 表 色 系 などの 比 較RGB• 全 ての 色 を 表 せない。(マイナスを 使 う 必 要がある)XYZ(xyY)• 現 実 には 存 在 しない 色Lab ( 主 流 の 表 色 系 )• 色 差 が 知 覚 に 合 う黒 線 の 内 側 がRGB 表 色 系 の 範 囲13

色 彩 科 学• XYZ 表 色 系 ⇔ RGB 表 色 系 ⇔ sRGB 表 色 系パソコンで 使 うRGBCIE(リニア)RGB【sRGB】【RGB】⇔R=R’ 2.2R’=153R=32G’= 227 G=G’ 2.2 G= 77B’= 252B=B’ 2.2 B= 97RGBXYZX = 0.412453×R + 0.35758×G + 0.180423×BY = 0.212671×R + 0.71516×G + 0.072169×BZ = 0.019334×R + 0.119193×G + 0.950227×B• 光 学 特 性光 の 散 乱 と 白 さ• 紙 の 特 長 に1つに 視 認 性 のよさがある。なぜ 視 認 性 がよいのか?• 空 気 と 繊 維 の 間 で 光 の 屈折 が 起 き、しかも 細 かくてランダムに 配 置 する 無 数 の空 隙 のために 屈 折 が 不 特定 の 方 向 に 幾 重 にも 起 こる。• 食 塩 や 雪 が 白 く 見 えるのも同 じ 現 象 である。光光 の 散 乱• 反 射 率• 透 過 率光 学 特 性 - 光 の 散 乱クベルカームンク(Kubelka-Munk)の 式−2bSWR ( 1−R R ) − ( R − R ) e• 比 散 乱 係 数a∞ g ∞ ∞ gR =2− bSW( 1−RgR∞) − R∞( R∞− Rg) e2 −bSW( 1−R∞) e− bSW( 1−R R ) − R ( R − R ) eT =2g ∞ ∞ ∞ g1S =bW1 ⎛ 1 ⎞⎜ + R⎟2 ⎝ R∞⎠=∞1Ar ctghb− aRbRS: 比 散 乱 係 数 , R 0 : 単 一 シート 反 射 率 , R ∞ : 無 限 積 層 シートの 反射 率 ( 白 色 度 ), R g : 裏 当 て 反 射 率 , W: 坪 量001 ⎛ 1 ⎞⎜ − R⎟2 ⎝ R∞⎠=∞光 の 強 度1 1 R1 ⎛ 1 ⎞b = ⎜ − R∞⎟2 ⎝ R∞⎠T光 学 特 性 - 光 の 散 乱クベルカームンク(Kubelka-Munk)の 式 の 求 め 方dxx=0x=xx=WKidxi 0ii-(S+K)idxi WSidx裏 当 てKjdx• 下 向 きを 正 方 向 とするとx=xでの 光 の 変 化 量 di 及 びdjは、( S + K ) idx Sjdxdi = − +( S + K ) jdx Sidx− dj = − +jj 0j-(S+K)jdxj WSjdx光 学 特 性 - 光 の 散 乱クベルカームンク(Kubelka-Munk)の 式 の 求 め 方• 境 界 条 件x=0のとき、x=Wのとき、i=i 0 , j=j 0 , R=j 0 /i 0i=i W , j=j W , R g =j W /i W (R g は 裏 当 ての 反 射 率 ),T=i W /i 0 (Tは 透 過 率 )x= ∞のとき、 R=R ∞ (R ∞ は 白 色 度 )• 反 射 率• 透 過 率1−Rg( a − bctghbSW )bR =T =a + bctghbSW − Rga sinh bSW + bcoshbSWx − xx − x⎛ e − ee + e ⎞( 双 曲 線 関 数 )⎜sinh= , cosh =⎟⎝ 22 ⎠S: 比 散 乱 係 数 , R 0 : 単 一 シート 反 射 率 , R ∞ : 無 限 積 層 シートの 反射 率 ( 白 色 度 ), R g : 裏 当 て 反 射 率 , W: 坪 量光 学 特 性 - 光 の 散 乱ランベルト・ベール 式 との 比 較•[ 比 較 ] ランベルト・ベール(Lambert-Beer law)の 法 則( S + K ) idx Sjdxdi = − +⎛ i0⎞A = log 10 ⎜ ⎟ = αLC⎝ i ⎠A : 吸 光 度i 0 :ブランクセルの 透 過 光 強 度i : 試 料 セルの 透 過 光 強 度直 進 する 光 だけで 光 散 乱 のない 場 合 は、 S=0とおく。i 0α: 吸 光 係 数 、L: 光 路 長C: 試 料 濃 度• Aは 光 学 濃 度 ともいう。 紙 の 散 乱 係 数 測 定 測 定 で、 光 学 濃度 が 紙 の 枚 数 に 比 例 すればS=0であることを 意 味 する。i14

光 学 特 性 - 比 散 乱 係 数 の 測 定• 試 料• 標 準 フィルムDensity Step Tablet•プラスチックフィルム 厚 さ199 μm、 坪 量 178 g/m2•トレーシングペーパー 厚 さ41 μm、 坪 量 39 g/m2光 学 特 性 - 比 散 乱 係 数 の 測 定•エルレフォ 型の 反 射 率 計 により 反 射 率 Rを測 定• 上 質 紙 の 比 散乱 係 数 は、この 単 位 では30~40 であり、また 塗 工 層 は150 程 度Measured optical density1.81.61.41.21.00.80.60.40.20.0Plastic film - Opt DensTracing paper - Opt DensPlastic film - Scat CoefTracing paper - Scat Coef0 10 20 30 40Number of sheets stacked9876543210Specific light scattering coefficient, m 2 /kg応 用 材 料 物 理 学 - 講 義 の 内 容 と 日 程10 月 12 日10 月 19 日10 月 26 日11 月 2 日繊 維 と 粒 子 の 特 性 評 価 ( 形状 の 計 測 と 評 価 )繊 維 の 配 向 と 均 一 性 の 評 価( 紙 の 構 造 、 地 合 、 繊 維 配 向 )色 彩 科 学 の 基 礎 ( 光 散 乱 、色 彩 科 学 )多 孔 質 体 と 液 体 の 相 互 作 用( 流 体 力 学 、 紙 の 膨 潤 、 濡 れ)材 料 ( 紙 )と 水 の 相 互 作 用• 濡 れ• 接 触 角• 液 体 の 浸 透紙 の 表 面 化 学 特 性 - 接 触 角• 接 触 角• 液 滴 を 水 平 な 固 体 表 面 に 置 いたとき、 固 体 表 面 と液 体 の 表 面 が 一 定 の 角 度 をなすことがある。この角 度 を 液 体 の 内 側 で 測 ったものが 接 触 角 θである。• 0 º

紙 の 表 面 化 学 特 性 - 接 触 角•ウェンゼルの 接 触 角• 粗 面 ではθ < 90 º ときθ w < θとなるので、 濡れやすい 面 は 粗 くするともっと 濡 れやすくなり、 θ > 90 º ときθ w > θとなるので、 濡 れにくい 面 は 粗 くするともっと 濡 れにくくなることを意 味 する。見 かけの 接 触 角 θw180150120906030cosθ r cosθw=r=1 の 場 合r=1.2の 場 合r=2 の 場 合 濡 れにくい濡 れやすい00 30 60 90 120 150 180真 の 接 触 角 θ接 触 角 , °紙 と 水 の 接 触 角 - 叩 解 の 影 響1401301201101009080Wet-press: 90 g/m 2 , 7.0 kg/cm 25000 回 叩 解10000 回 叩 解20000 回 叩 解 粗 い 面 平 滑 面0 200 400 600接 触 時 間 , 秒紙 の 表 面 化 学 特 性 - 接 触 角• 複 合 面 での 接 触 角• 表 面 エネルギーの 異 なる2 種 以 上 の 材 料 からなる固 体 表 面 では 面 積 率 に 比 例 した 接 触 角 θ c となる。• カッシー(Cassie)の 接 触 角• θ 1 、 θ 2 は 物 質 1、2の 滑 らかな 面 に 対 する 接 触 角 で、Q 1 、 Q 2 は、 実 際 の 表 面 を 物 質 1、2 が 占 める 割 合である(したがってQ 1 + Q 2 =1)。cosθ= θθCQ1 cosθ1+ Q2cos2物 質 1 物 質 2紙 の 表 面 化 学 特 性 - 接 触 角• 〔 問 題 〕 紙 の 接 触 角• 紙 に 含 まれるサイズ 剤 ははっ 水 性 を 出 すために 繊維 全 面 を 覆 う 必 要 はない。 繊 維 表 面 の5 %を 覆 っているとするときの 接 触 角 は 何 度 か?• 本 来 の 繊 維 表 面 は 接 触 角 0 º 、サイズ 剤 は120 º と 仮定 すると、• cosθ c = ?θ紙 表 面サイズ 剤 物 質 1物 質 2紙 の 表 面 化 学 特 性 - 接 触 角• 〔 問 題 2〕 紙 の 接 触 角 《つづき》• 紙 の 約 半 分 は 空 気 であるので、 表 面 の 成 分 のうち50%が 接 触 角 180 º の 空 気 であるとしたら 接 触 角 は何 度 か?• サイズ 剤 を 含 む 真 の 紙 表 面 は 接 触 角 22.3 º 、 空 気は180 º とすると、• cosθ c = ?θ紙 の 表 面 化 学 特 性 - 接 触 角• 羊 皮 紙 と 紙 の 吸 水 速 度 の 比 較サイズ 剤紙 表 面羊 皮 紙 紙 ( 中 質 紙 )16

紙 の 表 面 化 学 特 性 -表 面 エネルギーと 濡 れ、 仕 事•“ 濡 れ”とは• 固 体 表 面 のー 部 が 液 体 / 固 体 界 面 でおきかえられる 現 象• 固 体 / 液 体 界 面 を 等 温 可 逆 的 に 消 失 させて、 固 体 表 面 と 液 体表 面 を 新 たに 生 成 させるのに 必 要 な“ 単 位 面 積 あたり 仕 事 ”(= 表 面 張 力 or 界 面 張 力 )は、WA= γS+ γL− γi ・・・ 付 着 ( 接 着 ) 仕 事•この 式 をヤング゙の 方 程 式 に 代 入 すると、ヤング・デュプレ(Young-Dupre)の 方 程 式 になる。γ Lγ 1+ cosθ= WL( )A•W A が 大 きいと 固 / 液 界 面を 消 失 させにくい。θが 小さいと 濡 れ 易 いことに 対 応γ iγ s紙 の 表 面 化 学 特 性 -表 面 エネルギーと 濡 れ、 仕 事• 浸 漬 “ 濡 れ”の 場 合 はWIM= γ −γγLcosθ = W IMS•θ0となり(とするのに 仕 事 が 必 要 )、自 発 的 な 浸 漬 が 起 こる。•θ>90 º のときW sp 0 º のときW sp 90 º のときW PO

液 体 の 浸 透 理 論 毛 管 浸 透 のモデルつづき…24πRdl 2γcosθπR=dt R 8ηlRγcosθldl = dt4η∫ldl =∫Rγcosθdt4η2l Rγcosθ= t2 4ηt=0のときl=0とする• Lucas-Washburnの 式多 孔 質 体 への 液 体 浸 透 速 度l =Rγcosθt2η液 体 の 浸 透 理 論Lucas-Washburnの 式• 液 体 浸 透 の 基 本 式• 塗 工 紙 へのオイル(インキ)の 浸 透 で 成 り 立 つl =V ∝ l =Rγcosθ⋅t2ηRcosθ2材 料 の 構 造 と 濡 れ 特 性γtηl: 浸 透 深 さR: 毛 管 半 径γ: 表 面 張 力θ: 接 触 角η: 液 体 の 粘 度t: 時 間V: 浸 透 体 積液 体 ・ 時 間吸 液 試 験 装 置ブリストー 法•ブリストー 装 置一 定 量 の 液 体 を 入 れたヘッドを、 速 度 可 変 で紙 面 上 で 走 査 する。 短 時 間 での 吸 液 速 度 が 測定 できる。Vv1 mm (b)15 mm (w)• 接 触 時 間 t = b / v走 査 速 度 vスリット 幅 b• 液 体 転 移 量 V t =V/(wL)液 体 の 体 積 Vスリット 長 さ wトレース 長 L紙 の 表 面 化 学 特 性 - 濡 れ• 紙 の 接 触 角• 接 触 角 は 変 化 する。• 液 体 の 吸 収 が 同 時に 起 こる。• 濡 れ 時 間• 右 図 のT• 液 体 の 浸 透 が 始 まるまでの 時 間 でオイルには 存 在 しない。• 接 触 角 が 変 化 してθ

吸 液 試 験 装 置ブリストー 法 の 改 良• 自 動 走 査 吸 液 計(らせん 走 査 ブリストー 装 置 )一 定 量 の 液 体 を 入 れたヘッドを、 速 度 可 変 で 紙 面上 で 走 査 する。 短 時 間 での 吸 液 速 度 が 測 定 できる。自 動 走 査 吸 液 計メニスカスセンサへ1 mm給 液 ヘッド5 mm光 学 センサガラス 毛 細 管メニスカスステップモータインクジェット 用 紙 表 裏 面 の 吸 水 挙 動自 動 走 査 吸 液 計 (ブリストー 法 )Volume of transferred water, ml/m 2252015105インクジェット 紙 塗 工 面インクジェット 紙 非 塗 工 面00 5 10 15 20Square root of contact time, (ms) 1/2写 真 画 質 インクジェット 用 紙 吸 水 挙 動自 動 走 査 吸 液 計 (ブリストー 法 )Volume of INK transferred, mL/m 240302010No.1No.2No.3・インキが 転 移 しなかった 部 分 のデータ 点 、 明 らかに 誤 ったデータ 点 を 省 略してプロットした 図・No.1と2は、ほぼ 同 じ 傾 向 のインキ吸 収 挙 動 を 示 しており、インクジェット00 5 10 15Square root of contact time, (ms) 1/2紙 の 表 面 化 学 特 性 - 接 触 角• 〔 問 題 〕 紙 の 接 触 角• 紙 に 含 まれるサイズ 剤 ははっ 水 性 を 出 すために 繊維 全 面 を 覆 う 必 要 はない。 繊 維 表 面 の5 %を 覆 っているとするときの 接 触 角 は 何 度 か?• 本 来 の 繊 維 表 面 は 接 触 角 0 º 、サイズ 剤 は120 º と 仮定 すると、• cosθ c = 0.95 × cos 0 º +0.05 × cos 120 ºcosθ c = 0.95 – 0.025 = 0.925θ c = 22.3 ºθ紙 表 面サイズ 剤 物 質 1物 質 2紙 の 表 面 化 学 特 性 - 接 触 角• 〔 問 題 2〕 紙 の 接 触 角 《つづき》• 紙 の 約 半 分 は 空 気 であるので、 表 面 の 成 分 のうち50%が 接 触 角 180 º の 空 気 であるとしたら 接 触 角 は何 度 か?• サイズ 剤 を 含 む 真 の 紙 表 面 は 接 触 角 22.3 º 、 空 気は180 º とすると、• cosθ c = 0.5 × cos 22.3 º +0.5 × cos 180 ºθ= 0.5 × 0.925 + 0.5 × (-1)= - 0.0375θ c = 92.1 º 紙 表 面サイズ 剤19