液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置
【課題】 紙の厚み方向へ浸透する液体（溶液）の浸透速度を簡易に検査することができる液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置を提供する。
【解決手段】 積層した複数枚の紙１を一対の電極板３ａ，３ｂで挟み込むと共に、前記紙１の積層面が水平になるように前記電極板３ａ，３ｂを位置付けた後、積層した前記紙１の最下部に位置する紙１の底面から所定の液体をその厚み方向に含浸させた際、前記電極３ａ，３ｂ間における静電容量の経時変化から前記紙１の特性を検査する。
【解決手段】 積層した複数枚の紙１を一対の電極板３ａ，３ｂで挟み込むと共に、前記紙１の積層面が水平になるように前記電極板３ａ，３ｂを位置付けた後、積層した前記紙１の最下部に位置する紙１の底面から所定の液体をその厚み方向に含浸させた際、前記電極３ａ，３ｂ間における静電容量の経時変化から前記紙１の特性を検査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が紙に浸透する浸透速度を検査する液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置に係り、特に紙の厚み方向へ浸透する液体の浸透速度を検査する液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
棒巻たばこ（シガレット）は、一般的には量目制御されて連続供給される刻みたばこを長尺の巻紙にて、その長手方向に連続して棒状の巻たばこを形成し、所定の長さ毎に切断して製造される。詳しくは、このシガレットは、巻紙の巾方向の一側部に設けられた１mm乃至３mmの糊しろ部に塗布された糊（接着剤）により筒状に巻き上げられる。またこのシガレットの長尺方向の一端部には、喫味の緩和や主流煙に含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタが設けられている。このフィルタは、フィルタ素材を収めるチップペーパによってシガレットの長尺方向の一端部に接合される。このチップペーパは、フィルター部を覆うとともに、シガレットとフィルターとを接合するために使用されるほか、銘柄のロゴやマークを印刷する等デザイン上も重要な役割を担っている。
【０００３】
ところで、この種の巻紙にあっては、シガレットを巻き上げるために巻紙に塗布される糊の塗布状態のほか、巻紙に印刷されるロット番号やチップペーパに印刷される銘柄を示すロゴやマークなどを印刷、塗工する際における紙の特性、所謂印刷特性や塗工特性が重要である。これらの特性は、専ら紙の液体吸収特性によって支配される。そこで紙（巻紙等）の液体吸収特性を定量的に検査する手法が種々適用されている。
【０００４】
たとえば、一対の電極板間に試験対象の紙（試料）を複数枚積層して挟み込むと共に、その電極板を垂設し、下端部側に位置付けられた紙を所定の液体に浸したとき、電極板間における静電容量の経時変化から紙の液体吸収特性を検査する電気容量法が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。この電気容量法は、紙が多孔質であることを利用した検査方法である。具体的に電気容量法は、紙に浸透する水がこの紙の多孔質成分に含まれる空気を置換しながら紙の下端側から上端側へと上昇していくことを利用している。つまり電極板間の静電容量は、紙が水に浸った部分と浸っていない部分とで誘電率が異なるため、試料中の水位が上昇するに伴い、電極板間の静電容量も変化する。したがって静電容量の経時変化を計測すれば、試料の液体吸収特性を検査することが可能となる。
【０００５】
この電気容量法の他、紙及び板紙の吸水度試験方法としてＪＩＳ Ｐ ８１４０に規定されるコッブ法、ＪＩＳ Ｐ ８１４１に規定されるクレム法、紙パルプ技術協会（ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ）Ｎｏ．１４に規定されるカールサイズ度法、同協会Ｎｏ．３２に規定される浸せき法、同協会Ｎｏ．３３に規定される滴下法やブリストー法を改良した動的走査吸液計が知られている（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００６】
クレム法は、タオル紙、化粧用薄用紙など吸水性の大きい紙の吸収度を水吸収高さによって試験する方法である。次にカールサイズ度法は、段ボールの中しん等の吸水速度の簡易試験方法として、貼り合わせ適正の推定などに用いられる。また浸せき法は、ティッシュペーパ、トイレットペーパ、紙タオルのようなサイズを施していない紙や吸水性のある紙の吸水速度および吸水量を検査する試験である。ちなみにサイズとは、紙にインク、水等の液体の浸透に対する抵抗性を付与することである。そして滴下法は、トイレットペーパ、紙タオル、吸取り紙のようなサイズを施していない紙や吸水性のある紙の吸水速度を検査する試験であり、試験片に一定量の水を滴下し、水滴が完全に吸収されるまでの時間を測定するものである。
【非特許文献１】多賀谷久子、他３名、「電気容量法による毛管浸透ぬれ」、繊維学会誌、社団法人繊維学会、１９８７年、第４３巻、第８号、ｐ．４４２−４３０
【非特許文献２】空閑重則、他５名、「動的走査吸液計の開発と応用」、紙パ技協誌、紙パルプ技術協会、１９９４年５月、第４８巻、第５号、ｐ．７３０−７３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述した電気容量法にあっては、紙の面方向への浸透速度を評価することができるものの、紙の厚み方向へ対する浸透速度を計測するものではなく、巻紙に糊の塗布、巻紙に印刷されるロット番号やチップペーパに印刷される銘柄を示すロゴやマークなど印刷特性や塗工特性が必ずしも得られるものではない。
コッブ法は、紙または板紙の片面が一定時間水と接触した場合の吸水度を試験することができる反面、少量の液体が紙または板紙にふれる場合の評価方法とは異なる。このためコッブ法は、棒巻たばこ（シガレット）のように巻紙を巻き上げて貼り合わせるための接着剤の塗布状態の評価や、ロット番号やマーク等の極微量のインクの転写特性を評価できないという問題がある。
【０００８】
またクレム法は、タオル紙、化粧用薄用紙など吸水性の大きい紙の吸収度を水吸収高さによって試験する方法であり、カールサイズ度法は、段ボールの中しん等の吸水速度の簡易試験方法として、貼り合わせ適正の推定などに用いられる検査方法である。したがってこれらの検査方法についても少量の液体が紙または板紙に触れる場合の評価方法ではない。
【０００９】
あるいは浸せき法および滴下法は、ティッシュペーパ、トイレットペーパ、紙タオル、吸取り紙のようなサイズを施していない紙や吸水性のある紙の吸水速度等を検査する試験であり、これまた少量の液体が紙または板紙に触れる場合の評価方法ではない。
またブリストー法は、ごく短時間での紙または板紙に対する液体の吸収挙動を解析するのに特に適した評価方法であるものの、検査に手間がかかるうえに、大きな試験片が必要であるという問題があり、専ら実験室レベルの基礎的研究での利用にとどまっている。
【００１０】
また動的走査吸液計は、ブリストール法における検査の手間、大きな試験片が必要であるという点を改善した検査方法であって、回転するターンテーブル上においた紙または板紙に液体を滴下して検査を行うものである。したがって棒巻たばこ（シガレット）に用いられる巻紙のような捲き回された長尺の紙の評価を行うことが困難である。
本発明はこのような従来の事情に対処してなされたものであり、その目的は、紙の厚み方向へ浸透する液体（溶液）の浸透速度を簡易に検査することができる液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するため、本発明に係る液体浸透度検査方法は、積層した複数枚の紙を一対の電極板で挟み込むと共に、前記紙の積層面が水平になるように前記電極板を位置付けた後、積層した前記紙の最下部に位置する紙の底面から所定の液体をその厚み方向に含浸させた際、前記電極板間における静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査することを特徴としている。
【００１２】
上述の液体浸透度検査方法は、複数枚の積層した紙の厚み方向に浸透する所定の液体によって積層した紙の誘電率が変化、すなわち前記電極板間における静電容量の経時変化を捉えることで前記紙の特性を検査するものである。
また積層した前記紙は、所定の吸液特性を備えた複数枚の紙、例えばセルロース系材料の紙、具体的には濾紙またはフィルタプラグおよびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものとしてもよい。
【００１３】
上述の液体浸透度検査方法は、所定の吸液特性を備えた複数枚の濾紙により前記紙を浸透する前記液体の浸透速度が速められ、それ故、前記紙の特性計測時間を短くすることができ好ましい。
また上述した目的を達成するため、本発明に係る液体浸透度検査装置は、薄板状の紙を複数枚積層して形成した積層体と、この積層体の積層面をその両側から挟み込んで水平に保持する一対の電極板と、この電極板に挟まれた前記積層体の最下部に所定の液体を送り込むノズルと、前記電極板間の静電容量を測定して該測定結果を出力する静電容量計とを具備し、
前記ノズルから前記所定の液体を送り込んだとき、前記電極板間の静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査することを特徴としている。
【００１４】
上述の液体浸透度検査装置は、所定の液体が複数枚の積層した紙の厚み方向に浸透する際の前記電極板間における静電容量の経時変化を捉えることで前記紙の特性を検査する。
詳しくは前記電極板は、前記積層体をその上面側および下面側からそれぞれ挟み込む上部電極板および下部電極板とからなり、前記下部電極板と前記積層体との間には、更に該積層体の底面から所定の前記液体を流し込む液体供給部を備えることを特徴としている。
【００１５】
上述の液体浸透度検査装置は、前記下部電極板と前記積層体との間に設けられた液体供給部から前記紙の厚み方向に対して所定の液体を浸透させて電極板間の静電容量の経時変化を捉えて前記紙の特性を検査する。
また前記積層体は、所定の吸液特性を備えた複数枚の紙、例えばセルロース系材料の紙、具体的には濾紙またはフィルタプラグおよびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものとしてもよい。
【００１６】
上述の液体浸透度検査装置は、所定の吸液特性を備えた複数枚の濾紙により前記紙を浸透する前記液体の浸透速度が速められ、それ故、前記紙の特性計測時間を短くすることができ好ましい。
好ましくは上述の液体浸透度検査装置は、前記電極板と前記積層体とが接する部位には、所定の絶縁体を挟み込むことが望ましい。
【００１７】
上述の液体浸透度検査装置によれば、前記電極板と前記積層体とが直接接することがなく、電極板と液体との間で起こる化学的変化および物理的変化の影響を受けずに前記紙の浸透速度、つまり紙の特性を検査することができる。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明の液体浸透度検査方法によれば、複数枚の紙を積層し、水平に位置付けた電極板間に挟み込んだ後、その積層した前記紙の最下部に位置する紙の底面から所定の液体をその厚み方向に含浸させたときの電極板間の静電容量の静電容量の経時変化を捉えているので、液体（溶液）が紙の厚み方向に浸透する特性を検査することができる。
特に積層した前記紙にあっては、所定の吸液特性を備えた複数枚の紙、例えばセルロース系材料の紙、具体的には濾紙またはフィルタプラグおよびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものとすれば、これら複数枚の濾紙により前記紙を浸透する前記液体の浸透速度が速められ、それ故、前記紙の検査時間を短くすることが可能となる。
【００１９】
また本発明の液体浸透度検査装置は、薄板状の紙を複数枚積層して形成した積層体と、この積層体の積層面をその両側から挟み込んで水平に保持する一対の電極板と、この電極板に挟まれた前記積層体の最下部に所定の液体を送り込むノズルと、前記電極板間の静電容量を測定して該測定結果を出力する静電容量計とを具備し、
前記ノズルから前記所定の液体を送り込んだとき、前記電極板間の静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査しているので、前記紙における液体（溶液）が紙の厚み方向に浸透する特性の検査を行うことができる。
【００２０】
また前記電極板は、前記積層体をその上面側および下面側からそれぞれ挟み込む上部電極板および下部電極板とからなり、前記下部電極板と前記積層体との間には、更に該積層体の底面から所定の前記液体を流し込む液体供給部を備えているので、この液体供給部から前記紙の厚み方向に対して所定の液体を浸透させて電極板間の静電容量の経時変化を捉えて前記紙の特性を検査することが可能となる。
【００２１】
特に前記積層体は、所定の吸液特性を備えた複数枚の紙、例えばセルロース系材料の紙、具体的には濾紙またはフィルタプラグおよびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものとすれば、これら複数枚の濾紙により前記紙を浸透する前記液体の浸透速度が速められ、それ故、前記紙の特性計測時間を短くすることが可能である。
また上述の液体浸透度検査装置は、前記電極板と前記積層体とが接する部位には、所定の絶縁体が挟み込まれているので、電極板と液体とが直接接することがなく、電極板と液体との間で起こる化学的変化および物理的変化の影響を受けずに前記紙の特性を検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係る液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置に関し、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る液体浸透度検査方法が適用される液体浸透度検査装置の検査原理を示す図である。図１（ａ）において１は、特性を計測する対象となる紙である。この紙１は、複数枚が積み重ねられて積層体２を形成している。この積層体２は、その面が積層体の積層面方向と一致するように位置付けられた一対の電極板３ａ，３ｂにより挟み込まれる。そして電極３ａ，３ｂは、電極板間に挟み込んだ複数枚の紙１からなる積層体２の積層面が重力方向に対して水平になるように図示しない把持機構によって保持される。ちなみに積層された複数枚の紙１の上部に位置付けられた電極板は、上部電極板３ａであり、下部に位置付けられた電極板は、下部電極板３ｂである。
【００２３】
また上部電極板３ａと積層された複数枚の紙１との間、および下部電極板３ｂと積層された複数枚の紙１との間には、これらの電極板３ａ，３ｂと複数枚の紙１とを隔てる絶縁体（誘電体）４がそれぞれ設けられている。この絶縁体４は、詳細は後述するが積層された複数枚の紙１に浸透させるべく注入された所定の液体が電極板３ａ，３ｂに直接触れないように離隔する役割を担っている。
【００２４】
また下部電極板３ｂ側に設けられた絶縁体４と積層された複数枚の紙１（最下部に位置する紙１）との間には、この紙１の底面からその厚み方向に所定の液体を浸透させる液体供給部５が設けられている。この液体供給部５には、所定の液体を外部から供給するノズル６が備えられている。そして上部電極３ａおよび下部電極３ｂには、これらの電極３ａ，３ｂとで形成されるコンデンサの静電容量を計測する静電容量計７が設けられている。
【００２５】
概略的には上述したように構成された本発明に係る液体浸透度検査方法が適用される液体浸透度検査装置が特徴とするところは、検査対象となる紙１の厚み方向に所定の液体を浸透させる点、所定の液体を厚み方向に浸透させたときの浸透速度を試験対象となる紙を挟み込んだ電極板間の静電容量の経時変化から捉える点にある。
このような特徴ある本発明に係る液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置に関し、より詳細に説明する。例えば検査対象の積層された紙１を挟み込む一対の電極板３ａ，３ｂは、一辺が５mm、他辺が２５mmで厚さ０.０３mmの長方形のニッケル箔、絶縁体４は、紙１および電極板３ａ，３ｂより略面積が大きい厚さ１mmのガラス板から構成される。また液体供給部５としては、所定の吸水特性を備えた濾紙１Ｒを用い、ノズル６から供給される所定の液体により常に浸漬された状態となるようになっている。そして検査対象の紙１を複数枚（例えば９０枚）積層した積層体２が前記電極板３ａ，３ｂ（絶縁体４）の間に挟み込まれる。ここに検査対象の紙１を複数枚積層するのは、検査対象の紙１が著しく浸透速度の遅い紙１である場合、液体供給部５と接触している紙１の表面で飽和量に近い液体の吸着が起こることと考えられるからである。このため多数の紙１を積層しておけば電極板３ａ，３ｂ間の静電容量に与える影響を小さくすることができる。つまり、液体供給部５と接触している最下面の紙１が液体を飽和吸着したとしても、例えば９０枚の紙１を積層した場合、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量に与える影響は１／９０程度に過ぎない。
【００２６】
そして所定の液体は、液体供給部５から所定の液体を複数枚積層した積層体２の下部の紙１から上方に位置する紙１に向けて、すなわち紙１の厚み方向に浸透していく。すると積層体２は、所定の液体が下方から浸透し、それ故、この液体により積層体２、すなわち紙１の誘電率が液体の浸透と共に変化し、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量が変化する。この電極板３ａ，３ｂの静電容量の経時変化は、静電容量計７により計測されて、その計測値の経時変化から紙１に対する液体の浸透速度を検査する。
【００２７】
具体的には、液体の浸透位置Ｌが既知のサンプルを用いて液体浸透前の電極板３ａ，３ｂ間の静電容量をＣｉ、積層したサンプルのすべてに液体が浸透した後の電極板３ａ，３ｂ間の静電容量をＣｆ、液体浸透時の静電容量計測値がＣを求める。そしてこのサンプルにおける浸透位置Ｌと静電容量比［（Ｃ−Ｃｉ）／（Ｃｆ−Ｃｉ）］との関係を示す検定曲線を予め作成しておく。そして被検査紙に液体を浸透させたときの浸透位置Ｌは、測定で得られた静電容量計測値Ｃの値を静電容量比を求める式［（Ｃ−Ｃｉ）／（Ｃｆ−Ｃｉ）］に代入して得られる値から検定曲線を用いて算出できる。
【００２８】
そこで、試料サイズ１５mm×１０mmで浸透速度の異なる数種の紙１および所定の液体として水を用いて上述した方法により液体浸透前の電極板３ａ，３ｂ間の静電容量Ｃｉと、積層した紙１のすべてに液体が浸透した後の電極板３ａ，３ｂ間の静電容量Ｃｆをそれぞれ求めた後、積層体２に液体を浸透させたときの浸透位置の計測を行った。すると図２示すように浸透速度の大きなサンプルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに関しては、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量の変化が明瞭であり、紙１の厚み方向に浸透する液体（水）の浸透位置を静電容量の変化として捉えることができるという結果が得られた。しかしながら浸透速度の小さいサンプルＥにあっては、測定に数時間を有する他、浸透速度が極めて小さいサンプルＦ，Ｇ（図２に図示せず）にあっては、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量の変化が極めて小さく測定不能という結果が得られた。したがって、紙１を複数枚積層した積層体２において、液体が紙１の厚み方向に浸透する速度を求める場合、浸透速度が大きい紙１に対してこの検査方法は極めて有効であることが判る。
【００２９】
また、この試験の結果、濾紙１Ｒの最上部にまで液体（水）が浸透するまでの時間は、浸透速度の大きな紙１と比較しても１／５０にも満たないという結果が得られた。したがって、液体供給部５と濾紙１Ｒとの間に１枚の検査対象の紙１を挟み込むことで、紙１の厚み方向に浸透する液体の浸透速度が大きく変化し、紙１の厚み方向に対する浸透特性を把握できることが期待できると考えられる。そこで、図１（ｂ）に示すように液体供給部５の上に検査対象の紙１を配置すると共に、その上方に乾燥した濾紙１Ｒを６枚（厚み４.５mm）積層した積層体２を形成し、液体供給部５に液体を供給し、紙１の厚み方向に浸透する液体の浸透特性を検査した。
【００３０】
その結果、図３に示すように浸透速度の大きい順に電極板３ａ，３ｂ間の静電容量が急激に変化すると共に、前述した検査方法で測定時間がかかるサンプルＥおよび測定不能であったサンプルＦ，Ｇに付いても浸透速度を電極板３ａ，３ｂ間の静電容量の変化として捉えることが可能となった。また、上述した検査方法に対して紙１の検査時間は、約１／４に短縮されている。このようなことから紙１の厚み方向に対する液体の浸透速度を短時間で確実に検査することが可能であるという結果が得られた。
【００３１】
尚、上述した液体供給部５は、濾紙１Ｒを用いたものを例示したが、例えば図４に概略的にその形態を示すように紙１より略小さい面積に前記絶縁体４の上面側を仕切ると共に、その一辺を開放した微小高さの堰部５ａを三方に備えたものとして構成してもよい。そしてこの堰部５ａを設けていない一辺には、所定の液体を積層された複数枚の紙１に供給するノズル６を設ける。このノズル６は、その先端から液体供給部５に所定の液体を供給する役割を担うものである。具体的にこのノズル６には、図示しないポンプ等の液体供給装置により液体が供給されるようになっている。
【００３２】
このように構成された液体供給部５を用いれば、上述した実施形態に比べてより確実に所定の溶液を検査対象の紙１に供給することができる。例えば糊を溶かした溶液（糊溶液）のような粘性のある液体が紙１に浸透する速度を検査する場合であったとしても、この液体供給部５を用いれば検査対象の紙１に糊溶液を確実に供給することが可能である。そうして検査対象の紙１に糊溶液が浸透するにつれて電極板３ａ，３ｂ間の静電容量も変化する。したがってこのときの静電容量の経時変化を捉えれば、検査対象の紙１に浸透する例えば糊溶液のような粘性のある液体の浸透速度を検出することができる。
【００３３】
かくして上述したように構成した本発明に係る液体浸透度検査方法を適用した液体浸透度測定装置によれば、薄板状の紙１を複数枚積層して形成した積層体２の積層面を一対の電極板３ａ，３ｂでその両側から挟み込んで水平に保持し、この電極板３ａ，３ｂに挟まれた積層体２の最下部に接するように位置付けられた液体供給部５に所定の液体を注入するノズル６と、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量を測定してその測定結果を出力する静電容量計７とを具備し、ノズル６から所定の液体を液体供給部５に注入して、積層体２の下部側から紙１の厚み方向に対して液体を浸透させたときの電極３ａ，３ｂ間における静電容量の経時変化を捉えているので、この静電容量の経時変化から紙１の厚み方向へ浸透する液体の浸透速度を検査することができる。
【００３４】
特に積層体２は、所定の吸液特性を備えた複数枚の濾紙１Ｒおよびその最下面側に一枚の紙１を位置付けたものとして形成しすれば、これら複数枚の濾紙１Ｒにより紙１を浸透する液体の浸透速度が速められ、それ故、紙１の厚み方向へ浸透する特性（浸透速度）を短時間で検査することが可能となり、例えば棒巻タバコ（シガレット）を形成する際に巻紙に塗布される接着剤の塗布特性・吸収特性等の他、紙１の耐水性や印刷特性等を検査することが可能となる。
【００３５】
次に本発明に係る液体浸透度検査方法を適用した液体浸透度検査装置について別の実施形態を図面を参照しながら説明する。この別の実施形態が前述した実施形態と異なるところは、紙１の厚み方向に対する浸透速度を検査する際、紙１の雰囲気条件（温度、湿度、雰囲気ガス）を簡易に制御可能として測定条件の範囲拡大を図ると共に、検査精度をより向上させたところにある。具体的にこの液体浸透度検査装置は、図５および図６にその概略構成を示すように、円環状の電極板８ａ，８ｂを用い、この電極板８ａ，８ｂと略大きさの等しい円形の試料（紙１）および濾紙１Ｒを複数枚積層した積層体２を電極板８ａ，８ｂに挟み込んで形成される。そして、積層体２の積層面が水平になるように積層体２を挟み込んだ電極板８ａ，８ｂを位置付けると共に、これらの電極を保持する電極ブロック８ｃおよび積層体２をその内部に収容する気密容器９が設けられている。この気密容器９は、その内部に電極板８ａ，８ｂおよび積層体２を収容するもので、例えば有蓋円筒の形態をなした容器として構成される。また、この気密容器９の外囲には、気密容器９内の温度を一定に保つ恒温槽１０が設けられている。この恒温槽１０は、気密容器９内に収容された紙１および濾紙１Ｒからなる積層体２の温度を一定に維持する役割を担っている。
【００３６】
また気密容器９には、その外部から紙１の底面部に所定の液体を供給する液体供給管１１が設けられている。この液体供給管１１は、積層体２の下方に位置付けられた電極板８ｂの内半径側に接続されて、紙１の底面から所定の液体を供給する役割を担っている。また、この液体供給管１１は、コの字状またはＵ字状に曲げられて形成されて、その内部に所定の液体が流し込まれる。この液体は、液体供給管１１の開放端に加わる大気圧および液体供給管１１の供給面と電極板８ｂとの高さの差によって生じる位置エネルギーによって該液体が電極板８ｂの内径側に供給されるようになっている。さらに気密容器９には、積層体２の所定の湿度に保たれた空気、あるいは雰囲気ガスを流入させるポート１２が設けられている。
【００３７】
尚、気密容器９に収められた電極板８ａ，８ｂは、導線１３を介して電極板８ａ，８ｂ間の静電容量を計測する静電容量計７に接続される。
概略的には、上述したように構成された本発明に係る液体浸透度検査方法を適用した別の液体浸透度検査装置を用いて評価試験を行った。この評価試験において円環状の電極板８ａ，８ｂは、外径２６mm、内径１８mmのニッケル箔とした。また紙１および濾紙１Ｒは、それぞれ直径２５mmの円盤状とし、１枚の紙１の上に９枚の濾紙１Ｒを積層した積層体２とした。また、所定の液体としては水を用い、検査対象の紙１としては、上述したサンプルＡの他に、水が浸透しないサンプルＨを用いた。
【００３８】
その結果、図７に示すように浸透速度の大きいサンプルＡにあっては、電極板８ａ，８ｂ間における静電容量の経時変化が極めて明瞭に観測される一方、液体（水）が厚み方向に浸透しないサンプルＨにあっては、静電容量が変化していない。したがって積層体２の下部に位置付けられた円環状の電極板８ｂの内径側に液体を供給すれば、紙１における浸透速度の差異を明確に検査することが可能となることが確かめられた。特に前述した実施形態の場合、電極板３ａ，３ｂ間の液体供給部５に直接液体を供給するため、静電容量計７で測定する静電容量に外乱が含まれる場合があったが、この別の実施形態の場合、所定の液体の供給作業は、電極板８ａ，８ｂ間外の作業である。このため図６に示すように極めてなめらかな静電容量の経時変化、すなわち外乱が含まれない静電容量の測定結果を得ることができる。また気密容器９の外囲には、恒温槽１０が設けられていると共に、ポート１２を介して気密容器９内の雰囲気ガスを置換することができるので、所定の温度・湿度条件や所定のガス中における紙１の厚み方向に対する液体の浸透速度を検査することも可能である。
【００３９】
さらには液体供給管１１内の液体の供給面を高くすることで、紙１を液体により加圧した状態における浸透速度を検査することが可能となり、検査精度や使い勝手が向上できる共に測定条件の範囲拡大が可能となる等実用上多大なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る液体浸透度検査方法が適用される液体浸透度検査装置の検査原理を示す図。
【図２】図１に示す液体浸透度検査装置における紙に対する浸透度の測定結果を示すグラフ。
【図３】図１に示す液体浸透度検査装置において、１枚の紙と複数枚の濾紙とを組み合わせた積層体に対する浸透度の測定結果を示すグラフ。
【図４】図１に示す液体供給部の一例を含む液体浸透度測定装置の要部概略構成を示す図。
【図５】本発明に係る液体浸透度検査装置における別の実施形態の概略構成を示す斜視図。
【図６】本発明に係る液体浸透度検査装置における別の実施形態の概略構成を示す断面図。
【図７】図５に示す液体浸透度検査装置における紙に対する浸透度の測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１ 紙
１Ｒ 濾紙
２ 積層体
３ａ，３ｂ 電極
４ 絶縁体
５ 液体供給部
６ ノズル
７ 静電容量計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が紙に浸透する浸透速度を検査する液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置に係り、特に紙の厚み方向へ浸透する液体の浸透速度を検査する液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
棒巻たばこ（シガレット）は、一般的には量目制御されて連続供給される刻みたばこを長尺の巻紙にて、その長手方向に連続して棒状の巻たばこを形成し、所定の長さ毎に切断して製造される。詳しくは、このシガレットは、巻紙の巾方向の一側部に設けられた１mm乃至３mmの糊しろ部に塗布された糊（接着剤）により筒状に巻き上げられる。またこのシガレットの長尺方向の一端部には、喫味の緩和や主流煙に含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタが設けられている。このフィルタは、フィルタ素材を収めるチップペーパによってシガレットの長尺方向の一端部に接合される。このチップペーパは、フィルター部を覆うとともに、シガレットとフィルターとを接合するために使用されるほか、銘柄のロゴやマークを印刷する等デザイン上も重要な役割を担っている。
【０００３】
ところで、この種の巻紙にあっては、シガレットを巻き上げるために巻紙に塗布される糊の塗布状態のほか、巻紙に印刷されるロット番号やチップペーパに印刷される銘柄を示すロゴやマークなどを印刷、塗工する際における紙の特性、所謂印刷特性や塗工特性が重要である。これらの特性は、専ら紙の液体吸収特性によって支配される。そこで紙（巻紙等）の液体吸収特性を定量的に検査する手法が種々適用されている。
【０００４】
たとえば、一対の電極板間に試験対象の紙（試料）を複数枚積層して挟み込むと共に、その電極板を垂設し、下端部側に位置付けられた紙を所定の液体に浸したとき、電極板間における静電容量の経時変化から紙の液体吸収特性を検査する電気容量法が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。この電気容量法は、紙が多孔質であることを利用した検査方法である。具体的に電気容量法は、紙に浸透する水がこの紙の多孔質成分に含まれる空気を置換しながら紙の下端側から上端側へと上昇していくことを利用している。つまり電極板間の静電容量は、紙が水に浸った部分と浸っていない部分とで誘電率が異なるため、試料中の水位が上昇するに伴い、電極板間の静電容量も変化する。したがって静電容量の経時変化を計測すれば、試料の液体吸収特性を検査することが可能となる。
【０００５】
この電気容量法の他、紙及び板紙の吸水度試験方法としてＪＩＳ Ｐ ８１４０に規定されるコッブ法、ＪＩＳ Ｐ ８１４１に規定されるクレム法、紙パルプ技術協会（ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ）Ｎｏ．１４に規定されるカールサイズ度法、同協会Ｎｏ．３２に規定される浸せき法、同協会Ｎｏ．３３に規定される滴下法やブリストー法を改良した動的走査吸液計が知られている（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００６】
クレム法は、タオル紙、化粧用薄用紙など吸水性の大きい紙の吸収度を水吸収高さによって試験する方法である。次にカールサイズ度法は、段ボールの中しん等の吸水速度の簡易試験方法として、貼り合わせ適正の推定などに用いられる。また浸せき法は、ティッシュペーパ、トイレットペーパ、紙タオルのようなサイズを施していない紙や吸水性のある紙の吸水速度および吸水量を検査する試験である。ちなみにサイズとは、紙にインク、水等の液体の浸透に対する抵抗性を付与することである。そして滴下法は、トイレットペーパ、紙タオル、吸取り紙のようなサイズを施していない紙や吸水性のある紙の吸水速度を検査する試験であり、試験片に一定量の水を滴下し、水滴が完全に吸収されるまでの時間を測定するものである。
【非特許文献１】多賀谷久子、他３名、「電気容量法による毛管浸透ぬれ」、繊維学会誌、社団法人繊維学会、１９８７年、第４３巻、第８号、ｐ．４４２−４３０
【非特許文献２】空閑重則、他５名、「動的走査吸液計の開発と応用」、紙パ技協誌、紙パルプ技術協会、１９９４年５月、第４８巻、第５号、ｐ．７３０−７３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述した電気容量法にあっては、紙の面方向への浸透速度を評価することができるものの、紙の厚み方向へ対する浸透速度を計測するものではなく、巻紙に糊の塗布、巻紙に印刷されるロット番号やチップペーパに印刷される銘柄を示すロゴやマークなど印刷特性や塗工特性が必ずしも得られるものではない。
コッブ法は、紙または板紙の片面が一定時間水と接触した場合の吸水度を試験することができる反面、少量の液体が紙または板紙にふれる場合の評価方法とは異なる。このためコッブ法は、棒巻たばこ（シガレット）のように巻紙を巻き上げて貼り合わせるための接着剤の塗布状態の評価や、ロット番号やマーク等の極微量のインクの転写特性を評価できないという問題がある。
【０００８】
またクレム法は、タオル紙、化粧用薄用紙など吸水性の大きい紙の吸収度を水吸収高さによって試験する方法であり、カールサイズ度法は、段ボールの中しん等の吸水速度の簡易試験方法として、貼り合わせ適正の推定などに用いられる検査方法である。したがってこれらの検査方法についても少量の液体が紙または板紙に触れる場合の評価方法ではない。
【０００９】
あるいは浸せき法および滴下法は、ティッシュペーパ、トイレットペーパ、紙タオル、吸取り紙のようなサイズを施していない紙や吸水性のある紙の吸水速度等を検査する試験であり、これまた少量の液体が紙または板紙に触れる場合の評価方法ではない。
またブリストー法は、ごく短時間での紙または板紙に対する液体の吸収挙動を解析するのに特に適した評価方法であるものの、検査に手間がかかるうえに、大きな試験片が必要であるという問題があり、専ら実験室レベルの基礎的研究での利用にとどまっている。
【００１０】
また動的走査吸液計は、ブリストール法における検査の手間、大きな試験片が必要であるという点を改善した検査方法であって、回転するターンテーブル上においた紙または板紙に液体を滴下して検査を行うものである。したがって棒巻たばこ（シガレット）に用いられる巻紙のような捲き回された長尺の紙の評価を行うことが困難である。
本発明はこのような従来の事情に対処してなされたものであり、その目的は、紙の厚み方向へ浸透する液体（溶液）の浸透速度を簡易に検査することができる液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するため、本発明に係る液体浸透度検査方法は、積層した複数枚の紙を一対の電極板で挟み込むと共に、前記紙の積層面が水平になるように前記電極板を位置付けた後、積層した前記紙の最下部に位置する紙の底面から所定の液体をその厚み方向に含浸させた際、前記電極板間における静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査することを特徴としている。
【００１２】
上述の液体浸透度検査方法は、複数枚の積層した紙の厚み方向に浸透する所定の液体によって積層した紙の誘電率が変化、すなわち前記電極板間における静電容量の経時変化を捉えることで前記紙の特性を検査するものである。
また積層した前記紙は、所定の吸液特性を備えた複数枚の紙、例えばセルロース系材料の紙、具体的には濾紙またはフィルタプラグおよびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものとしてもよい。
【００１３】
上述の液体浸透度検査方法は、所定の吸液特性を備えた複数枚の濾紙により前記紙を浸透する前記液体の浸透速度が速められ、それ故、前記紙の特性計測時間を短くすることができ好ましい。
また上述した目的を達成するため、本発明に係る液体浸透度検査装置は、薄板状の紙を複数枚積層して形成した積層体と、この積層体の積層面をその両側から挟み込んで水平に保持する一対の電極板と、この電極板に挟まれた前記積層体の最下部に所定の液体を送り込むノズルと、前記電極板間の静電容量を測定して該測定結果を出力する静電容量計とを具備し、
前記ノズルから前記所定の液体を送り込んだとき、前記電極板間の静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査することを特徴としている。
【００１４】
上述の液体浸透度検査装置は、所定の液体が複数枚の積層した紙の厚み方向に浸透する際の前記電極板間における静電容量の経時変化を捉えることで前記紙の特性を検査する。
詳しくは前記電極板は、前記積層体をその上面側および下面側からそれぞれ挟み込む上部電極板および下部電極板とからなり、前記下部電極板と前記積層体との間には、更に該積層体の底面から所定の前記液体を流し込む液体供給部を備えることを特徴としている。
【００１５】
上述の液体浸透度検査装置は、前記下部電極板と前記積層体との間に設けられた液体供給部から前記紙の厚み方向に対して所定の液体を浸透させて電極板間の静電容量の経時変化を捉えて前記紙の特性を検査する。
また前記積層体は、所定の吸液特性を備えた複数枚の紙、例えばセルロース系材料の紙、具体的には濾紙またはフィルタプラグおよびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものとしてもよい。
【００１６】
上述の液体浸透度検査装置は、所定の吸液特性を備えた複数枚の濾紙により前記紙を浸透する前記液体の浸透速度が速められ、それ故、前記紙の特性計測時間を短くすることができ好ましい。
好ましくは上述の液体浸透度検査装置は、前記電極板と前記積層体とが接する部位には、所定の絶縁体を挟み込むことが望ましい。
【００１７】
上述の液体浸透度検査装置によれば、前記電極板と前記積層体とが直接接することがなく、電極板と液体との間で起こる化学的変化および物理的変化の影響を受けずに前記紙の浸透速度、つまり紙の特性を検査することができる。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明の液体浸透度検査方法によれば、複数枚の紙を積層し、水平に位置付けた電極板間に挟み込んだ後、その積層した前記紙の最下部に位置する紙の底面から所定の液体をその厚み方向に含浸させたときの電極板間の静電容量の静電容量の経時変化を捉えているので、液体（溶液）が紙の厚み方向に浸透する特性を検査することができる。
特に積層した前記紙にあっては、所定の吸液特性を備えた複数枚の紙、例えばセルロース系材料の紙、具体的には濾紙またはフィルタプラグおよびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものとすれば、これら複数枚の濾紙により前記紙を浸透する前記液体の浸透速度が速められ、それ故、前記紙の検査時間を短くすることが可能となる。
【００１９】
また本発明の液体浸透度検査装置は、薄板状の紙を複数枚積層して形成した積層体と、この積層体の積層面をその両側から挟み込んで水平に保持する一対の電極板と、この電極板に挟まれた前記積層体の最下部に所定の液体を送り込むノズルと、前記電極板間の静電容量を測定して該測定結果を出力する静電容量計とを具備し、
前記ノズルから前記所定の液体を送り込んだとき、前記電極板間の静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査しているので、前記紙における液体（溶液）が紙の厚み方向に浸透する特性の検査を行うことができる。
【００２０】
また前記電極板は、前記積層体をその上面側および下面側からそれぞれ挟み込む上部電極板および下部電極板とからなり、前記下部電極板と前記積層体との間には、更に該積層体の底面から所定の前記液体を流し込む液体供給部を備えているので、この液体供給部から前記紙の厚み方向に対して所定の液体を浸透させて電極板間の静電容量の経時変化を捉えて前記紙の特性を検査することが可能となる。
【００２１】
特に前記積層体は、所定の吸液特性を備えた複数枚の紙、例えばセルロース系材料の紙、具体的には濾紙またはフィルタプラグおよびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものとすれば、これら複数枚の濾紙により前記紙を浸透する前記液体の浸透速度が速められ、それ故、前記紙の特性計測時間を短くすることが可能である。
また上述の液体浸透度検査装置は、前記電極板と前記積層体とが接する部位には、所定の絶縁体が挟み込まれているので、電極板と液体とが直接接することがなく、電極板と液体との間で起こる化学的変化および物理的変化の影響を受けずに前記紙の特性を検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係る液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置に関し、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る液体浸透度検査方法が適用される液体浸透度検査装置の検査原理を示す図である。図１（ａ）において１は、特性を計測する対象となる紙である。この紙１は、複数枚が積み重ねられて積層体２を形成している。この積層体２は、その面が積層体の積層面方向と一致するように位置付けられた一対の電極板３ａ，３ｂにより挟み込まれる。そして電極３ａ，３ｂは、電極板間に挟み込んだ複数枚の紙１からなる積層体２の積層面が重力方向に対して水平になるように図示しない把持機構によって保持される。ちなみに積層された複数枚の紙１の上部に位置付けられた電極板は、上部電極板３ａであり、下部に位置付けられた電極板は、下部電極板３ｂである。
【００２３】
また上部電極板３ａと積層された複数枚の紙１との間、および下部電極板３ｂと積層された複数枚の紙１との間には、これらの電極板３ａ，３ｂと複数枚の紙１とを隔てる絶縁体（誘電体）４がそれぞれ設けられている。この絶縁体４は、詳細は後述するが積層された複数枚の紙１に浸透させるべく注入された所定の液体が電極板３ａ，３ｂに直接触れないように離隔する役割を担っている。
【００２４】
また下部電極板３ｂ側に設けられた絶縁体４と積層された複数枚の紙１（最下部に位置する紙１）との間には、この紙１の底面からその厚み方向に所定の液体を浸透させる液体供給部５が設けられている。この液体供給部５には、所定の液体を外部から供給するノズル６が備えられている。そして上部電極３ａおよび下部電極３ｂには、これらの電極３ａ，３ｂとで形成されるコンデンサの静電容量を計測する静電容量計７が設けられている。
【００２５】
概略的には上述したように構成された本発明に係る液体浸透度検査方法が適用される液体浸透度検査装置が特徴とするところは、検査対象となる紙１の厚み方向に所定の液体を浸透させる点、所定の液体を厚み方向に浸透させたときの浸透速度を試験対象となる紙を挟み込んだ電極板間の静電容量の経時変化から捉える点にある。
このような特徴ある本発明に係る液体浸透度検査方法および液体浸透度検査装置に関し、より詳細に説明する。例えば検査対象の積層された紙１を挟み込む一対の電極板３ａ，３ｂは、一辺が５mm、他辺が２５mmで厚さ０.０３mmの長方形のニッケル箔、絶縁体４は、紙１および電極板３ａ，３ｂより略面積が大きい厚さ１mmのガラス板から構成される。また液体供給部５としては、所定の吸水特性を備えた濾紙１Ｒを用い、ノズル６から供給される所定の液体により常に浸漬された状態となるようになっている。そして検査対象の紙１を複数枚（例えば９０枚）積層した積層体２が前記電極板３ａ，３ｂ（絶縁体４）の間に挟み込まれる。ここに検査対象の紙１を複数枚積層するのは、検査対象の紙１が著しく浸透速度の遅い紙１である場合、液体供給部５と接触している紙１の表面で飽和量に近い液体の吸着が起こることと考えられるからである。このため多数の紙１を積層しておけば電極板３ａ，３ｂ間の静電容量に与える影響を小さくすることができる。つまり、液体供給部５と接触している最下面の紙１が液体を飽和吸着したとしても、例えば９０枚の紙１を積層した場合、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量に与える影響は１／９０程度に過ぎない。
【００２６】
そして所定の液体は、液体供給部５から所定の液体を複数枚積層した積層体２の下部の紙１から上方に位置する紙１に向けて、すなわち紙１の厚み方向に浸透していく。すると積層体２は、所定の液体が下方から浸透し、それ故、この液体により積層体２、すなわち紙１の誘電率が液体の浸透と共に変化し、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量が変化する。この電極板３ａ，３ｂの静電容量の経時変化は、静電容量計７により計測されて、その計測値の経時変化から紙１に対する液体の浸透速度を検査する。
【００２７】
具体的には、液体の浸透位置Ｌが既知のサンプルを用いて液体浸透前の電極板３ａ，３ｂ間の静電容量をＣｉ、積層したサンプルのすべてに液体が浸透した後の電極板３ａ，３ｂ間の静電容量をＣｆ、液体浸透時の静電容量計測値がＣを求める。そしてこのサンプルにおける浸透位置Ｌと静電容量比［（Ｃ−Ｃｉ）／（Ｃｆ−Ｃｉ）］との関係を示す検定曲線を予め作成しておく。そして被検査紙に液体を浸透させたときの浸透位置Ｌは、測定で得られた静電容量計測値Ｃの値を静電容量比を求める式［（Ｃ−Ｃｉ）／（Ｃｆ−Ｃｉ）］に代入して得られる値から検定曲線を用いて算出できる。
【００２８】
そこで、試料サイズ１５mm×１０mmで浸透速度の異なる数種の紙１および所定の液体として水を用いて上述した方法により液体浸透前の電極板３ａ，３ｂ間の静電容量Ｃｉと、積層した紙１のすべてに液体が浸透した後の電極板３ａ，３ｂ間の静電容量Ｃｆをそれぞれ求めた後、積層体２に液体を浸透させたときの浸透位置の計測を行った。すると図２示すように浸透速度の大きなサンプルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに関しては、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量の変化が明瞭であり、紙１の厚み方向に浸透する液体（水）の浸透位置を静電容量の変化として捉えることができるという結果が得られた。しかしながら浸透速度の小さいサンプルＥにあっては、測定に数時間を有する他、浸透速度が極めて小さいサンプルＦ，Ｇ（図２に図示せず）にあっては、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量の変化が極めて小さく測定不能という結果が得られた。したがって、紙１を複数枚積層した積層体２において、液体が紙１の厚み方向に浸透する速度を求める場合、浸透速度が大きい紙１に対してこの検査方法は極めて有効であることが判る。
【００２９】
また、この試験の結果、濾紙１Ｒの最上部にまで液体（水）が浸透するまでの時間は、浸透速度の大きな紙１と比較しても１／５０にも満たないという結果が得られた。したがって、液体供給部５と濾紙１Ｒとの間に１枚の検査対象の紙１を挟み込むことで、紙１の厚み方向に浸透する液体の浸透速度が大きく変化し、紙１の厚み方向に対する浸透特性を把握できることが期待できると考えられる。そこで、図１（ｂ）に示すように液体供給部５の上に検査対象の紙１を配置すると共に、その上方に乾燥した濾紙１Ｒを６枚（厚み４.５mm）積層した積層体２を形成し、液体供給部５に液体を供給し、紙１の厚み方向に浸透する液体の浸透特性を検査した。
【００３０】
その結果、図３に示すように浸透速度の大きい順に電極板３ａ，３ｂ間の静電容量が急激に変化すると共に、前述した検査方法で測定時間がかかるサンプルＥおよび測定不能であったサンプルＦ，Ｇに付いても浸透速度を電極板３ａ，３ｂ間の静電容量の変化として捉えることが可能となった。また、上述した検査方法に対して紙１の検査時間は、約１／４に短縮されている。このようなことから紙１の厚み方向に対する液体の浸透速度を短時間で確実に検査することが可能であるという結果が得られた。
【００３１】
尚、上述した液体供給部５は、濾紙１Ｒを用いたものを例示したが、例えば図４に概略的にその形態を示すように紙１より略小さい面積に前記絶縁体４の上面側を仕切ると共に、その一辺を開放した微小高さの堰部５ａを三方に備えたものとして構成してもよい。そしてこの堰部５ａを設けていない一辺には、所定の液体を積層された複数枚の紙１に供給するノズル６を設ける。このノズル６は、その先端から液体供給部５に所定の液体を供給する役割を担うものである。具体的にこのノズル６には、図示しないポンプ等の液体供給装置により液体が供給されるようになっている。
【００３２】
このように構成された液体供給部５を用いれば、上述した実施形態に比べてより確実に所定の溶液を検査対象の紙１に供給することができる。例えば糊を溶かした溶液（糊溶液）のような粘性のある液体が紙１に浸透する速度を検査する場合であったとしても、この液体供給部５を用いれば検査対象の紙１に糊溶液を確実に供給することが可能である。そうして検査対象の紙１に糊溶液が浸透するにつれて電極板３ａ，３ｂ間の静電容量も変化する。したがってこのときの静電容量の経時変化を捉えれば、検査対象の紙１に浸透する例えば糊溶液のような粘性のある液体の浸透速度を検出することができる。
【００３３】
かくして上述したように構成した本発明に係る液体浸透度検査方法を適用した液体浸透度測定装置によれば、薄板状の紙１を複数枚積層して形成した積層体２の積層面を一対の電極板３ａ，３ｂでその両側から挟み込んで水平に保持し、この電極板３ａ，３ｂに挟まれた積層体２の最下部に接するように位置付けられた液体供給部５に所定の液体を注入するノズル６と、電極板３ａ，３ｂ間の静電容量を測定してその測定結果を出力する静電容量計７とを具備し、ノズル６から所定の液体を液体供給部５に注入して、積層体２の下部側から紙１の厚み方向に対して液体を浸透させたときの電極３ａ，３ｂ間における静電容量の経時変化を捉えているので、この静電容量の経時変化から紙１の厚み方向へ浸透する液体の浸透速度を検査することができる。
【００３４】
特に積層体２は、所定の吸液特性を備えた複数枚の濾紙１Ｒおよびその最下面側に一枚の紙１を位置付けたものとして形成しすれば、これら複数枚の濾紙１Ｒにより紙１を浸透する液体の浸透速度が速められ、それ故、紙１の厚み方向へ浸透する特性（浸透速度）を短時間で検査することが可能となり、例えば棒巻タバコ（シガレット）を形成する際に巻紙に塗布される接着剤の塗布特性・吸収特性等の他、紙１の耐水性や印刷特性等を検査することが可能となる。
【００３５】
次に本発明に係る液体浸透度検査方法を適用した液体浸透度検査装置について別の実施形態を図面を参照しながら説明する。この別の実施形態が前述した実施形態と異なるところは、紙１の厚み方向に対する浸透速度を検査する際、紙１の雰囲気条件（温度、湿度、雰囲気ガス）を簡易に制御可能として測定条件の範囲拡大を図ると共に、検査精度をより向上させたところにある。具体的にこの液体浸透度検査装置は、図５および図６にその概略構成を示すように、円環状の電極板８ａ，８ｂを用い、この電極板８ａ，８ｂと略大きさの等しい円形の試料（紙１）および濾紙１Ｒを複数枚積層した積層体２を電極板８ａ，８ｂに挟み込んで形成される。そして、積層体２の積層面が水平になるように積層体２を挟み込んだ電極板８ａ，８ｂを位置付けると共に、これらの電極を保持する電極ブロック８ｃおよび積層体２をその内部に収容する気密容器９が設けられている。この気密容器９は、その内部に電極板８ａ，８ｂおよび積層体２を収容するもので、例えば有蓋円筒の形態をなした容器として構成される。また、この気密容器９の外囲には、気密容器９内の温度を一定に保つ恒温槽１０が設けられている。この恒温槽１０は、気密容器９内に収容された紙１および濾紙１Ｒからなる積層体２の温度を一定に維持する役割を担っている。
【００３６】
また気密容器９には、その外部から紙１の底面部に所定の液体を供給する液体供給管１１が設けられている。この液体供給管１１は、積層体２の下方に位置付けられた電極板８ｂの内半径側に接続されて、紙１の底面から所定の液体を供給する役割を担っている。また、この液体供給管１１は、コの字状またはＵ字状に曲げられて形成されて、その内部に所定の液体が流し込まれる。この液体は、液体供給管１１の開放端に加わる大気圧および液体供給管１１の供給面と電極板８ｂとの高さの差によって生じる位置エネルギーによって該液体が電極板８ｂの内径側に供給されるようになっている。さらに気密容器９には、積層体２の所定の湿度に保たれた空気、あるいは雰囲気ガスを流入させるポート１２が設けられている。
【００３７】
尚、気密容器９に収められた電極板８ａ，８ｂは、導線１３を介して電極板８ａ，８ｂ間の静電容量を計測する静電容量計７に接続される。
概略的には、上述したように構成された本発明に係る液体浸透度検査方法を適用した別の液体浸透度検査装置を用いて評価試験を行った。この評価試験において円環状の電極板８ａ，８ｂは、外径２６mm、内径１８mmのニッケル箔とした。また紙１および濾紙１Ｒは、それぞれ直径２５mmの円盤状とし、１枚の紙１の上に９枚の濾紙１Ｒを積層した積層体２とした。また、所定の液体としては水を用い、検査対象の紙１としては、上述したサンプルＡの他に、水が浸透しないサンプルＨを用いた。
【００３８】
その結果、図７に示すように浸透速度の大きいサンプルＡにあっては、電極板８ａ，８ｂ間における静電容量の経時変化が極めて明瞭に観測される一方、液体（水）が厚み方向に浸透しないサンプルＨにあっては、静電容量が変化していない。したがって積層体２の下部に位置付けられた円環状の電極板８ｂの内径側に液体を供給すれば、紙１における浸透速度の差異を明確に検査することが可能となることが確かめられた。特に前述した実施形態の場合、電極板３ａ，３ｂ間の液体供給部５に直接液体を供給するため、静電容量計７で測定する静電容量に外乱が含まれる場合があったが、この別の実施形態の場合、所定の液体の供給作業は、電極板８ａ，８ｂ間外の作業である。このため図６に示すように極めてなめらかな静電容量の経時変化、すなわち外乱が含まれない静電容量の測定結果を得ることができる。また気密容器９の外囲には、恒温槽１０が設けられていると共に、ポート１２を介して気密容器９内の雰囲気ガスを置換することができるので、所定の温度・湿度条件や所定のガス中における紙１の厚み方向に対する液体の浸透速度を検査することも可能である。
【００３９】
さらには液体供給管１１内の液体の供給面を高くすることで、紙１を液体により加圧した状態における浸透速度を検査することが可能となり、検査精度や使い勝手が向上できる共に測定条件の範囲拡大が可能となる等実用上多大なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る液体浸透度検査方法が適用される液体浸透度検査装置の検査原理を示す図。
【図２】図１に示す液体浸透度検査装置における紙に対する浸透度の測定結果を示すグラフ。
【図３】図１に示す液体浸透度検査装置において、１枚の紙と複数枚の濾紙とを組み合わせた積層体に対する浸透度の測定結果を示すグラフ。
【図４】図１に示す液体供給部の一例を含む液体浸透度測定装置の要部概略構成を示す図。
【図５】本発明に係る液体浸透度検査装置における別の実施形態の概略構成を示す斜視図。
【図６】本発明に係る液体浸透度検査装置における別の実施形態の概略構成を示す断面図。
【図７】図５に示す液体浸透度検査装置における紙に対する浸透度の測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１ 紙
１Ｒ 濾紙
２ 積層体
３ａ，３ｂ 電極
４ 絶縁体
５ 液体供給部
６ ノズル
７ 静電容量計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層した複数枚の紙を一対の電極板で挟み込むと共に、前記紙の積層面が水平になるように前記電極板を位置付けた後、積層した前記紙の最下部に位置する前記紙の底面から所定の液体をその厚み方向に含浸させた際、前記電極板間における静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査することを特徴とする液体浸透度検査方法。
【請求項２】
積層した前記紙は、所定の吸液特性を備えた複数枚の吸収紙およびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものである請求項１に記載の液体浸透度検査方法。
【請求項３】
前記吸収紙は、濾紙またはフィルタプラグからなるものである請求項２に記載の液体浸透度検査方法。
【請求項４】
薄板状の紙を複数枚積層して形成した積層体と、
この積層体の積層面をその両側から挟み込んで水平に保持する一対の電極板と、
この電極板に挟まれた前記積層体の最下部に所定の液体を送り込むノズルと、
前記電極板間の静電容量を測定して該測定結果を出力する静電容量計と
を具備し、
前記ノズルから前記所定の液体を送り込んだとき、前記電極板間の静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査することを特徴とする液体浸透度検査装置。
【請求項５】
前記電極板は、前記積層体をその上面側および下面側からそれぞれ挟み込む上部電極板および下部電極板とからなり、
前記下部電極板と前記積層体との間には、更に該積層体の底面から所定の前記液体を流し込む液体供給部を備えることを特徴とする請求項４に記載の液体浸透度検査装置。
【請求項６】
前記積層体は、所定の吸液特性を備えた複数枚の吸収紙およびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものである請求項４に記載の液体浸透度検査装置。
【請求項７】
前記吸収紙は、濾紙またはフィルタプラグからなるものである請求項６に記載の液体浸透度検査装置。
【請求項８】
前記電極板と前記積層体とが接する部位には、所定の絶縁体が挟み込まれるものである請求項４または５に記載の液体浸透度検査装置。
【請求項１】
積層した複数枚の紙を一対の電極板で挟み込むと共に、前記紙の積層面が水平になるように前記電極板を位置付けた後、積層した前記紙の最下部に位置する前記紙の底面から所定の液体をその厚み方向に含浸させた際、前記電極板間における静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査することを特徴とする液体浸透度検査方法。
【請求項２】
積層した前記紙は、所定の吸液特性を備えた複数枚の吸収紙およびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものである請求項１に記載の液体浸透度検査方法。
【請求項３】
前記吸収紙は、濾紙またはフィルタプラグからなるものである請求項２に記載の液体浸透度検査方法。
【請求項４】
薄板状の紙を複数枚積層して形成した積層体と、
この積層体の積層面をその両側から挟み込んで水平に保持する一対の電極板と、
この電極板に挟まれた前記積層体の最下部に所定の液体を送り込むノズルと、
前記電極板間の静電容量を測定して該測定結果を出力する静電容量計と
を具備し、
前記ノズルから前記所定の液体を送り込んだとき、前記電極板間の静電容量の経時変化から前記紙の特性を検査することを特徴とする液体浸透度検査装置。
【請求項５】
前記電極板は、前記積層体をその上面側および下面側からそれぞれ挟み込む上部電極板および下部電極板とからなり、
前記下部電極板と前記積層体との間には、更に該積層体の底面から所定の前記液体を流し込む液体供給部を備えることを特徴とする請求項４に記載の液体浸透度検査装置。
【請求項６】
前記積層体は、所定の吸液特性を備えた複数枚の吸収紙およびその最下面側に一枚の被試験紙を位置付けたものである請求項４に記載の液体浸透度検査装置。
【請求項７】
前記吸収紙は、濾紙またはフィルタプラグからなるものである請求項６に記載の液体浸透度検査装置。
【請求項８】
前記電極板と前記積層体とが接する部位には、所定の絶縁体が挟み込まれるものである請求項４または５に記載の液体浸透度検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２５５８９１（Ｐ２００７−２５５８９１Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１４０２９６（Ｐ２００４−１４０２９６）
【出願日】平成１６年５月１０日（２００４．５．１０）
【出願人】（０００００４５６９）日本たばこ産業株式会社 (406)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年５月１０日（２００４．５．１０）
【出願人】（０００００４５６９）日本たばこ産業株式会社 (406)
【Ｆターム（参考）】
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