生命科学関連特許情報
| タイトル： | 特許公報(B2)_鉄量測定方法 |
| 出願番号： | 2004372896 |
| 年次： | 2008 |
| IPC分類： | G01N 27/72 |
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柳沼 実 三角 壽 宇賀神 徹 JP 4079938 特許公報(B2) 20080215 2004372896 20041224 鉄量測定方法 花王株式会社 000000918 羽鳥 修 100076532 松嶋 善之 100101292 柳沼 実 三角 壽 宇賀神 徹 20080423 G01N 27/72 20060101AFI20080403BHJP JPG01N27/72 Ｇ０１Ｎ２７／７２−２７／９０ 特開平０７−３０６１８６（ＪＰ，Ａ） 特開平０６−１７４６２０（ＪＰ，Ａ） 特開平０５−２３２０８７（ＪＰ，Ａ） 特開昭５０−０６６２８０（ＪＰ，Ａ） 特開２００３−１４９２０５（ＪＰ，Ａ） 5 2006177854 20060706 9 20050803 島田 英昭 本発明は、鉄粉を含有するシート中の鉄量を連続的に測定する方法及び装置に関する。 鉄粉を含む製品中の鉄量を測定する方法が種々提案されている。例えばソルブル油中の鉄分を測定する方法として、含鉄ソルブル油を容器内に充填して秤量し、次いで磁力を作用させて秤量し、磁力を作用させる前後での重量変化に基づき、予め作成しておいた検量線により、油中の鉄量を測定する方法が提案されている（特許文献１参照）。 この方法とは別に、鉄粉を含む酸素吸収材料の品質検査方法として、酸素吸収材料を磁石に吸着させ、酸素吸収材料を磁石から引き離すのに要する力を吸引力として測定し、この吸引力に基づいて酸素吸収材料の品質を検査する方法が提案されている（特許文献２参照）。 これらの方法は何れも鉄が磁石に吸引することを利用しており、且つバッチ式のものである点で共通している。従って、製品の品質確認のために抜き取り検査を行う場合等には、これらの方法を用いることができる。しかし、製品の製造過程におけるインラインでこれらの方法を用いることは原理的に困難である。特開平３−１５８７５６号公報特開２００３−１４９２０５号公報 従って本発明の目的は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得る鉄量測定方法及び測定装置を提供することにある。 本発明は、鉄粉を含有するシートを走行させた状態下に該シート中の鉄量を連続的に測定する方法であって、 前記シートの走行方向と同方向に回転し且つ非金属且つ非磁性材料からなる隔離部材に該シートを接触させながら走行させつつ、該隔離部材を隔てて該シートに対向して配置された磁石によって該シートに磁力を作用させ、該磁石の吸引力を連続的に測定し、その吸引力に基づき、予め測定しておいた該シート中の鉄量と磁石の吸引力との相関関係から、該シート中の鉄量を連続的に測定する鉄量測定方法を提供することにより前記目的を達成したものである。 また本発明は、前記の方法に用いられる好ましい装置として、鉄粉を含有するシートを走行させた状態下に該シート中の鉄量を連続的に測定する装置であって、 非金属且つ非磁性材料からなる筒状の回転式ロールと、前記シートが該回転式ロールの外周面に接触しながら走行可能なように配置された該シートの案内部とを備え、 前記回転式ロールの内部に、該回転式ロールの内周面に近接して設置された磁石と、該磁石に連設された荷重計測部とが備えられている鉄量測定装置を提供するものである。 本発明によれば、鉄粉を含有するシート中の鉄量をインラインで連続的に測定することができる。 本発明は、鉄粉を含有するシート中の鉄量の連続測定に関するものである。測定対象である、鉄粉を含有するシートについて初めに説明すると、該シートとしては、例えば鉄粉を含有する繊維シートや樹脂シートなどを挙げることができる。これらのシートは長尺帯状シートでもよく、或いは毎葉のシートでもよい。インラインで連続的に鉄量を測定し得るという本発明の特徴に鑑みると、長尺帯状シートを測定対象とすることが有利である。 鉄粉を含有する繊維シートとしては、例えば本出願人の先の出願に係る特開２００３−１０２７６１号公報に記載の製造方法に従い得られる発熱シートなどが挙げられる。この発熱シートは、鉄粉、活性炭等の反応促進剤、及びパルプ等の繊維状物を含む成形シートに、電解質水溶液が含有されて構成されている。発熱シート中における鉄粉の量は６０〜９０重量％程度である。この発熱シートは、鉄粉、反応促進剤、繊維状物及び水を含むスラリーを抄紙原料として用い、湿式抄造によって成形シートを製造し、得られた成形シートに電解質溶液を添加して製造される。発熱シートを均一に発熱させるためには該シートに鉄粉を均一に分散させることが重要である。本発明によれば、シート中に鉄粉が均一分散しているか否かをインラインで連続的に測定することができる。 本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１には本発明の測定方法に用いられる好ましい装置の外観が模式的に示されている。測定装置１は、鉄粉を含有する長尺帯状シート（以下、鉄粉含有シートという）２を走行させた状態下に鉄粉含有シート２中の鉄量を連続的に測定するものである。装置１は、筒状の回転式ロール３を備えている。ロール３は、測定対象である鉄粉含有シート２と、後述する磁石とを隔離する隔離部材として用いられる。隔離の目的は、鉄粉含有シート２と磁石との間の距離を一定に保つことにある。両者間の距離を一定に保つことで、鉄量を精密に測定することができる。両者間に隔離部材が介在しない場合には、鉄粉含有シートが走行中に磁石に引きつけられて、両者間の距離が変動してしまい、鉄量を精密に測定できない。 ロール３は、その筒部が非金属且つ非磁性材料から構成されている。磁性材料からロール３を構成すると、後述する磁石の吸引力の大部分がロールに向けられてしまい、測定対象である鉄粉含有シート中の鉄粉の量を精密に測定できなくなってしまう。また金属材料からロール３を構成すると、鉄粉含有シートの走行中に渦電流が発生してしまい、やはり鉄粉の量を精密に測定できなくなってしまう。ロール３は、例えばフィラメント・ワインディング・プラスチック（ＦＷＰ）から構成することができる。 ロール３は支持板４，４間に横架されている。ロール３の軸線方向の両端部は支持板４に固定されている。ロール３の筒部は支持板４に固定されておらず、ボールベアリング（図示せず）によって正逆方向に回転可能になっている。ロール３の筒部が回転可能でない場合には、走行する鉄粉含有シート２が該筒部によって削がれ、鉄粉が脱落し該筒部に付着してしまう。また、該筒部が摩耗してしまう。特に鉄粉含有シート２の走行速度が高い場合や、高張力下に走行する場合には、鉄粉の脱落や筒部の摩耗が顕著になる。本実施形態においては、ロール３は、鉄粉含有シート２の走行に連れ回りするようになっている。ロール３を自転させ、その速度を鉄粉含有シート２の走行速度と一致させることも可能であるが、速度の一致には複雑な装置が必要となるので、本実施形態においては連れ回りによってロール３の回転速度をシート２の走行速度に一致させている。 図１に示すように、装置１には、ロール３を境にしてシート２の走行方向の状両側及び下流側それぞれにガイドロール５ａ，５ｂが設置されている。ガイドロール５ａ，５ｂは、走行するシート２の案内部としての働きを有する。具体的には、ガイドロール５ａ，５ｂは、シート２がロール３の外周面に接触しながら走行可能なように配置されている。またガイドロール５ａ，５ｂは、シート２がロール３の外周面に所定の抱き角で面接触するように配置されている。シート２をロール３に面接触させることで、シート２に十分な張力が加わり、シート２と磁石との距離を一層一定に保てるようになる。また、ロール３の連れ回りを一層確実に行うことができる。これらの観点から、シート２の抱き角は６０〜１５０度が好ましい。 図２には、回転式ロール２の断面図が示されている。ロール２の内部は空洞になっており、ロール２の内周面に近接して設置された磁石６と、磁石６に連設された荷重計測部７とが備えられている。荷重計測部７は、架台８上に設置されている。架台８はロール２の軸方向に延び、その両端が支持板４（図１参照）に固定されている。 図３は、回転式ロール２内の状態を詳細に示す斜視図である。磁石６は３個一組で、縦長の非磁性基台９上に、該基台９の長手方向に沿って一列に取り付けられている。基台９は荷重計測部７上に取り付けられている。これによって３個の磁石６と１個の荷重計測部７とを有する計測ユニット１０が構成されている。１個の荷重計測部７に対して１個の磁石を用いて計測ユニットを構成することも可能である。しかし、測定感度を向上させる観点からは、１個の荷重計測部７に対して２個以上の磁石を用いて計測ユニットを構成することが好ましい。本実施形態においては、計測ユニット１０が複数個用いられており、これらが架台８上に直列に設置されている。即ち、計測ユニット１０がロール３の軸線に沿って複数設置されている。これによって、複数の磁石６がロール３の軸線に沿って設置されることになる。複数の計測ユニット１０を用いることで、鉄粉含有シート２の幅方向における鉄量の分布を測定することができる。磁石６の設置長さは、測定対象となる鉄粉含有シート２の幅に応じて増減すればよい。計測ユニット１０は一対の側板１１，１１間に挟まれている。側板１１は、計測ユニット１０を安定に保持する目的で用いられる。また側板１１は、ストッパーの役割を果たし、荷重計測部７に不測の過荷重（過負荷）がかかった場合に、その過荷重から荷重計測部７を保護する目的で設けられている。 本実施形態で用いられる磁石６は扁平な円形をしている。各磁石６は、その磁極の向きが同方向になっている。しかしこれに限られない。磁石６はその側面が鉄ヨーク１２で覆われており、磁力が高められている。磁石６としては永久磁石及び電磁石の両方を用いることができる。測定中の磁力の変動を抑えて測定精度を高める観点からは、永久磁石を用いることが好ましい。永久磁石としては、磁力の高い材料であるネオジム磁石を用いることが好ましいが、これに限られない。 荷重計測部７としては、磁石７が鉄粉含有シート２に吸引されることに起因する荷重の変化を計測し得るものであればその種類に特に制限はない。例えばロードセルや電子天秤を用いることができる。 荷重計測部７で検出された荷重は、電気信号に変換され、ケーブル１３を通じてシーケンサ（図示せず）に取り込まれる。そしてシーケンサによって鉄量の値に換算される。なお、ロードセル等の荷重計測部７は温度依存性があるので、測定を一層精密に行う観点から、ロール３内に測温デバイス（図示せず）を設置し、前記の換算の際に温度補正を行うことが好ましい。 以上の構成を有する装置１を用いた鉄量の測定方法について以下に説明する。図１及び図２に示すように、鉄粉含有シート２を一方向に一定速度で走行させる。この走行によって、鉄粉含有シート２に接触している回転式ロール３が、シート２と同方向に同速度で連れ回りする。鉄粉含有シート２には、回転式ロール３を隔ててシート２に対向して配置された磁石６から磁力が作用している。磁力は、シート２の幅方向にわたって作用している。この場合、鉄粉含有シート２は、隔離部材としてのロール３によって磁石６への吸引が規制されているので、それに代えて、磁石６が鉄粉含有シート２に引き寄せられる。引き寄せられる程度は、鉄粉含有シート２に含まれる鉄粉の量に依存し、鉄粉の量が多いほど引き寄せられる程度が大きくなる。つまり吸引力が大きくなる。この吸引力を各計測ユニット１０に設置されている荷重計測部７によって、鉄粉含有シート２の走行方向（長手方向）に連続的に計測する。また、吸引力は、計測ユニット１０の数に分割された幅を１単位として、鉄粉含有シート２の幅方向にわたっても測定される。 測定された吸引力は電気信号に変換され、ロードセルアンプ（図示せず）を経由してシーケンサ（図示せず）に送られる。シーケンサにおいては、測定された吸引力に基づき、予め測定しておいた鉄粉含有シート２中の鉄量と磁石の吸引力との相関関係から、シート２中の鉄量を算出する。算出は次の手順により行われる。 まず、鉄粉含有シート２中の鉄量と磁石の吸引力との相関関係を予め求めておく。この相関関係は、磁石と鉄粉含有シートとの間の距離及び鉄粉含有シートの組成によって異なるので、測定対象となる鉄粉含有シートの基準組成を予め決めておく。例えば、鉄粉：繊維状物：反応促進剤＝７５：１５：１０という基準組成を決めておく。 本発明者らが先ず着目したことは、鉄粉含有シートの坪量と、その中の鉄量との間に極めて高い一次の相関関係があることである。従って、まず鉄粉含有シートの坪量と、その中の鉄量との相関関係を求めておく。なお、この相関関係は、前述した、磁石と鉄粉含有シートとの間の距離には依存しない。 これとは別に、前記の基準組成を有する鉄粉含有シートを種々の坪量で製造する（以下、このシートを検量用シートという）。坪量の異なる検量用シートを測定対象として、図１〜図３に示す装置を用い、オフラインで吸引力を測定する。測定された吸引力と検量用シートの坪量間には極めて高い一次の相関関係がある。この相関関係を求めておく。 次に、前記の（イ）鉄粉含有シートの坪量と、その中の鉄量との相関関係、及び（ロ）吸引力と検量用シートの坪量との相関関係を用いて、吸引力と鉄粉含有シート中の鉄量との相関関係を求める。この相関関係も、高い一次の相関関係となる。このようにして求められた磁石の吸引力と鉄粉含有シート中の鉄量との相関関係を用い、実測された吸引力から鉄粉含有シート中の鉄量が算出される。算出は瞬時に行われ、吸引力の測定と鉄量の算出との間には実質的な時間差はない。 このようにして鉄粉含有シート中の鉄量が、インラインで連続的に測定される。測定された部位の鉄量が規格値から外れていると判断された場合は、測定装置１よりも下流側に設置されたマーキング装置（図示せず）にシーケンサから信号が送られ、当該部位がマーキング装置に達したときに、当該部位にマーキングが施される。マーキングが施された部位は、その後の工程において、不良箇所としてライン外へ排出される。 また、測定された部位の鉄量が規格値から外れていると判断された場合には、その判断結果が上流の工程にフィードバックされる。これによって均一組成のシートを安定して製造できるようになる。 以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されず、種々の変更が可能である。例えば前記実施形態の装置においては、鉄粉含有シートと磁石とを隔離する部材として回転式ロールを用いたが、これに代えて非金属且つ非磁性の無端縁ベルトコンベアを用い、該コンベアの内部に磁石を配置してもよい。 また前記実施形態においては、測定対象である鉄粉含有シートとして長尺帯状シートを用いたが、これに代えて毎葉のシートを用いてもよい。毎葉のシート中の鉄量を測定する場合には、該シートを安定に走行させ得るガイド部材（例えば、毎葉のシートを上下から挟み込んで搬送させるコンベアベルト等）を併用することが好ましい。 また前記実施形態においては、鉄粉含有シートを、所定の抱き角で回転式ロールに面接触させていたが、これに代えて鉄粉含有シートをロールに線接触させた状態下に鉄量を測定してもよい。 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲はかかる実施例に制限されない。 〔実施例１〕 ＜原料組成物配合＞・繊維状物：パルプ繊維（ＮＢＫＰ、製造者：フレッチャー チャレンジ カナダ、商品名「Ｍａｃｋｅｎｚｉｅ」、ＣＳＦ１４０ｍｌ）８重量％・被酸化性金属：鉄粉（同和鉄粉鉱業（株）製、商品名「ＲＫＨ」）８４重量％・反応促進剤：活性炭（日本エンバイロケミカル（株）製、商品名「カルボラフィン」）８重量％ 前記原料組成物固形分（繊維状物、被酸化性金属及び保水剤の合計）１００重量部に対し、カチオン系凝集剤であるポリアミドエピクロロヒドリン樹脂（星光ＰＭＣ（株）製、商品名「ＷＳ４０２０」）０．７重量部およびアニオン系凝集剤であるカルボキシメチルセルロースナトリウム（第一工業製薬（株）製、商品名「ＨＥ１５００Ｆ」０．１８重量部を添加した。更に、水（工業用水）を、固形分濃度が１２重量％となるまで添加した。 ＜抄造＞ 前記原料組成物を用い、抄紙ヘッドの直前で０．３重量％に水希釈し、傾斜型短網抄紙機によって、ライン速度１５ｍ／分にて抄紙して湿潤状態の鉄粉含有シートを作製した。 ＜乾燥＞ 鉄粉含有シートをフェルトで挟持して加圧脱水し、そのまま１４０℃の加熱ロール間に通し、含水率が５重量％以下になるまでインラインで乾燥した。乾燥後の坪量は４５０ｇ／ｍ2、厚さは０．４５ｍｍ、幅は１２００ｍｍであった。熱重量測定装置（セイコーインスツルメンツ社製、ＴＧ／ＤＴＡ６２００）を用いて実測されたシートの組成は、鉄８４重量％、活性炭８重量％、パルプ８重量％であった。 ＜鉄量測定＞ 乾燥後の鉄粉含有シートを図１〜図３に示す装置１に導き、シート中の鉄量を測定した。装置１における磁石６として、４０ｍｍφのネオジム磁石を用いた。この磁石３個を一組として計測ユニットに取り付けた。荷重計測部としてミネベア製のロードセル（ＣＢ１７−６６０Ｇ−１１）を用い、計測ユニット１０に取り付けた。計測ユニット１０は長さ１５０ｍｍで、これを８台用いた。各計測ユニット１０を架台８に直列に取り付け、架台８を回転式ロール３内に設置した。ロール３の筒部は外径３００ｍｍφ、厚さ８ｍｍ、長さ１４００ｍｍであり、ＦＷＰ製であった。磁石６とシート走行面との距離は１３ｍｍに設定した。ロール３内には更に測温抵抗体を設置し、ロール内部の温度を計測するようにした。計測された温度に基づき、鉄量の算出時に温度補正を行った。吸引力の測定は、巻き出される鉄粉含有シートの１ｍ毎に、約５０００ｍにわたって行った。８台の計測ユニット１０から得られた吸引力の値を平均化し、平均化された吸引力と、予め求めておいたシート２中の鉄量と磁石の吸引力との相関関係から、鉄量を算出した。その結果を図４に示す。図４には、鉄量の実測値もあわせて記載されている。図４に示す結果から明らかなように、本発明に従い測定された鉄量は、実測値とほぼ一致しており、高い測定精度を有することが判る。本発明の測定方法に用いられる好ましい装置の外観を示す模式図である。回転式ロールの断面の状態を示す模式図である。回転式ロール内の状態を詳細に示す斜視図である。実施例１の測定結果を示すグラフである。符号の説明 １ 鉄量測定装置 ２ 鉄粉含有シート ３ 回転式ロール ４ 支持板 ５ａ，５ｂ ガイドロール ６ 磁石 ７ 荷重計測部鉄粉を含有するシートを走行させた状態下に該シート中の鉄量を連続的に測定する鉄量測定方法であって、前記シートの走行方向と同方向に回転し且つ非金属且つ非磁性材料からなる隔離部材としての回転式ロールに該シートを接触させながら走行させつつ、該シートに対向して該ロールの内部に配置された、荷重計測部としての１個のロードセルと２個以上の磁石を用いて構成された計測ユニットを該ロールの軸線に沿って複数設置することによって該シートに磁力を作用させ、該磁石の吸引力を連続的に測定し、その吸引力に基づき、予め測定しておいた該シート中の鉄量と磁石の吸引力との相関関係から、該シート中の鉄量を連続的に測定する鉄量測定方法。 回転式ロールを、前記シートの走行に連れ回りさせる請求項１記載の鉄量測定方法。 前記シートを、所定の抱き角で回転式ロールに接触させて、該回転式ロールを連れ回りさせる請求項２記載の鉄量測定方法。 前記隔離部材として無端縁ベルトコンベアを用い、該コンベアの内部に磁石を配置する請求項１記載の鉄量測定方法。 鉄粉を含有するシートを走行させた状態下に該シート中の鉄量を連続的に測定する、請求項１に記載の鉄量測定方法に使用する為の鉄量測定装置であって、非金属且つ非磁性材料からなる筒状の回転式ロールと、前記シートが該回転式ロールの外周面に接触しながら走行可能なように配置された該シートの案内部とを備え、 前記回転式ロールの内部に、該回転式ロールの内周面に近接して設置された２個以上の磁石と、該磁石に連設された荷重計測部としての１個のロードセルとから構成された計測ユニットが該ロールの軸線に沿って複数備えられている鉄量測定装置。