紙の基礎と印刷適性－構造・物性・加工・印刷品質評価－ - 江前敏晴の ...

江 前 敏 晴 , 紙 の 基 礎 と 印 刷 適 性 (Part 1)地 合 むらと 呼 ばれる 紙 の 2 次 元 的 な 構 造 むらが 印 刷 品 質 に 大 きく 影 響 する。 地 合 という 概念 は 単 層 構 造 である 非 塗 工 紙 の 方 が 扱 いやすく、 地 合 は、 白 色 光 を 透 過 させたときに 視 覚的 に 感 ぜられるむらと 定 義 することができる。 装 置 による 測 定 では 透 過 光 量 の 面 内 分 布 を測 定 して 解 析 することになる。また、より 物 理 的 に 取 り 扱 いやすいように 局 所 的 な 坪 量 の分 布 であるとする 定 義 もある。 光 は 繊 維 間 の 空 隙 量 によって 散 乱 量 が 異 なり、 例 えば 極 度のカレンダリング 処 理 では 透 過 光 量 を 大 きくする。しかし、( 横 方 向 にわずかに 伸 びるであろうが) 坪 量 の 変 化 はほとんどないので 坪 量 分 布 の 方 がそのシート 固 有 の 特 性 として 扱 いやすくなる。 透 過 光 量 の 場 合 は CCD カメラを 使 ったビデオシステムやピンポイントのビームを 使 って、 試 料 をおいたステージを xy 方 向 に 移 動 させたりあるいは 円 筒 状 のステージを回 転 させることによって 試 料 面 を 走 査 するシステムなどがある。 局 所 坪 量 の 分 布 を 測 定 するには、 散 乱 の 影 響 がなく 透 過 量 と 局 所 坪 量 に 一 定 の 関 係 があるβ 線 を 通 常 使 う。 軟 X 線も 可 能 で、 電 子 線 を 使 う 新 しい 方 法 も 開 発 されている。図 30 インキ 濃 度 と 紙 の 平 滑 性 の 関 係 図 31 は 広 葉 樹 (H) 及 び 針 葉 樹 (S)の 漂 白 クラフトパルプから 調 製 し、 炭 酸 カルシウムを 内 添 した 手 抄き 紙 のスキャナーによる 透 過 画 像 である。N は、パルプ 繊 維 及 び 填 料 のの 凝 集 剤 であるカチオンポリマー(ポリアミンポリアミドエピクロロヒドリン)を 添 加 してないもので、P は 添加 したもの。10 は 紙 料 を 撹 拌 してから 標 準 法 に 従 って 10 秒 後 にろ 水 したもので、120 は 120秒 後 にろ 水 したものである。 画 像 の 暗 い 部 分 は 繊 維 や 炭 酸 カルシウムが 凝 集 してフロックを 形 成 し 分 厚 くなった 部 分 を 示 している。 静 置 時 間 を 120 秒 にするとその 間 に 繊 維 や 炭 酸カルシウムの 凝 集 が 進 行 して 次 第 にフロックを 大 きくしていきそれが 紙 中 に 残 ることがわかる。また、カチオンポリマーを 添 加 するとやや 地 合 が 悪 くなったが、フロックを 大 きくする 影 響 は 少 なかった。しかし、 凝 集 効 果 により 網 から 微 細 繊 維 や 炭 酸 カルシウムが 抜 け落 ちずに 坪 量 が 大 きくなったために 全 体 に 暗 い 透 過 光 像 となった。 通 常 このような 透 過 光像 から 地 合 を 客 観 的 に 評 価 するには 各 画 素 のグレーレベルを 元 に 標 準 偏 差 などを 計 算 して評 価 することが 多 い。また、グレーレベルそのものではなく 対 数 をとった 光 学 濃 度 を 元 に計 算 した 標 準 偏 差 の 方 が 主 観 的 評 価 に 近 くなる 場 合 もある。 光 学 濃 度 は 次 の 式 (4)で 表 される。⎛V0⎞OD = log ⎜ ⎟式 (4)⎝ V ⎠ここで、OD: 光 学 濃 度 V 0 : 試 料 のない 部 分 でのグレーレベルV: その 画 素 でのグレーレベル表 5 手 抄 き 紙 の 透 過 光 像 から 計 算 した 各 種 地 合 指 数 と 主 観 評 価 値 。r はケンドールの 相 関係 数 で 光 学 濃 度 2 の 標 準 偏 差 及 びそれを 坪 量 で 割 ったものと 主 観 評 価 の 相 関 が 高 いことがわかる。サンプル HN10 HN120 HP10 HP120 SN10 SN120 SP10 SP120 rグレーレベル 平 均 45.3 45.6 34.2 32.2 70.8 71.7 49.9 51.3標 準 偏 差 2.1 2.3 1.7 3.0 4.5 6.7 3.1 5.1 0.36光 学 濃 度 標 準 偏 差 0.020 0.022 0.022 0.040 0.028 0.041 0.027 0.043 0.642光 学 濃 度 標 準 偏 差 0.030 0.033 0.038 0.072 0.031 0.045 0.038 0.061 0.79( 光 学 濃 度 2 - 標 準 偏 差 )/ 坪 量 , 47 53 52 95 55 75 57 88 0.863 2主 観 評 価 値 ( 小 さいほど 地 合 良 ) 0.0 3.6 1.4 6.4 2.3 5.5 3.0 5.816