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P 8211

:2011 (ISO 302:2004)

(1)

目  次

ページ

序文 

1

1

  適用範囲

1

2

  引用規格

1

3

  用語及び定義 

2

4

  原理

2

5

  試薬及び材料 

2

6

  装置及び器具 

3

7

  試料の採取及び調製

3

7.1

  試料の採取 

3

7.2

  試料の調製 

3

8

  操作

3

8.1

  一般

3

8.2

  空試験

4

8.3

  本試験

4

9

  計算

5

9.1

  カッパー価 5100 の場合 

5

9.2

  カッパー価 1の場合 

6

9.3

  結果の表し方 

7

9.4

  計算例

7

10

  精度

7

10.1

  カッパー価検証用パルプ 

7

10.2

  繰返し精度 

8

10.3

  再現性

8

11

  報告書

8


P 8211

:2011 (ISO 302:2004)

(2)

まえがき

この規格は,工業標準化法第 14 条によって準用する第 12 条第 1 項の規定に基づき,紙パルプ技術協会

(JAPAN TAPPI)及び財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を改正す

べきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が改正した日本工業規格である。

これによって,JIS P 8211:1998 は改正され,この規格に置き換えられた。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意

を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実

用新案権に関わる確認について,責任はもたない。


   

日本工業規格

JIS

 P

8211

:2011

(ISO 302

:2004

)

パルプ−カッパー価試験方法

Pulps-Determination of Kappa number

序文 

この規格は,2004 年に第 2 版として発行された ISO 302 を基に,技術的内容及び構成を変更することな

く作成した日本工業規格である。

適用範囲 

この規格は,パルプのカッパー価の試験方法について規定する。カッパー価は,パルプのリグニン含有

量又は漂白性の指標である。

この規格は,カッパー価が 1∼100 の範囲にある全ての化学パルプ及びセミケミカルパルプに適用する。

精度及び精確さを最大とするため,過マンガン酸塩の消費量が加えた量の 20∼60 %の範囲に収まるよう

試料の量を調整する。

注記 1  カッパー価とパルプ中のリグニン含有量との間には,一般的,かつ,明白な相関関係がある

わけではない。その関係は,樹種及び脱リグニンの方法によって変化する。リグニンだけに

限らず,過マンガン酸カリウムによって酸化される全ての化合物は,過マンガン酸カリウム

の消費量を増加させ,その結果カッパー価を増加させる

[7]

。カッパー価を,パルプ中のリグ

ニン含有量の指標を得るために用いる場合には,パルプの種類ごとにその関係を明らかにす

る必要がある。

注記 2  カッパー価が 100 を超えるパルプについては,脱リグニンの程度を表す塩素消費量を測定す

る方法(ISO 3260)を用いる。

注記 3  この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。

ISO 302:2004

,Pulps−Determination of Kappa number(IDT)

なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1 に基づき,

“一致している”

ことを示す。

引用規格 

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS P 8201

  製紙用パルプの試料採取方法

注記  対応国際規格:ISO 7213,Pulps−Sampling for testing(MOD)

JIS P 8203

  紙,板紙及びパルプ−絶乾率の測定方法−乾燥器による方法

注記  対 応国際規 格: ISO 638, Paper, board and pulps− Determination of dry matter content−

Oven-drying method

(IDT)


2

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:2011 (ISO 302:2004)

   

用語及び定義 

この規格で用いる主な用語及び定義は,次による。

3.1 

酸化能力(oxidation capacity) 

還元された過マンガン酸塩(MnO

2

として表す。

)の総酸化能力に対する相対量。

3.2 

総酸化能力(total oxidation capacity) 

全ての過マンガン酸塩が Mn

2

にまで還元されるときの酸化能力(過マンガン酸塩消費量)

 

3.3 

カッパー価(Kappa number of pulp) 

パルプ 1 g(絶乾質量)が,規定した条件の下で消費する 0.02 mol/L 過マンガン酸カリウム溶液の mL 数。

注記  結果は,25  ℃での試験で過マンガン酸塩の総酸化能力の 50 %を消費したときの値に補正する。

原理 

離解パルプを,規定する量の過マンガン酸カリウム溶液と一定時間反応させる。反応時間の終点におい

て,過マンガン酸カリウムの総酸化能力の約 50 %が消費されずに残るようにパルプの量を決める。

主な反応は,次による。

1)

残留リグニン+他の被酸化性化合物+MnO

4

+4H

→酸化リグニン+他の酸化化合物+過剰 MnO

4

+MnO

2

+2H

2

O

2) 2MnO

4

+10I

+16H

→2Mn

2

+5I

2

+8H

2

O

3) MnO

2

+4H

+2I

→Mn

2

+2H

2

O

+I

2

4) 2S

2

O

3

2

+I

2

→S

4

O

6

2

+2I

注記  理論計算及び実験観察によれば,60 %(質量/質量)の消費が過マンガン酸イオンの消費の実

質的な終点であり,そのときイオンは二酸化マンガン(MnO

2

)に還元されている。二酸化マン

ガンによって起こるさらなる酸化は“範囲外”とみなすのがよい。よう化カリウム溶液の添加

によって反応を停止し,遊離よう素をチオ硫酸ナトリウム溶液によって滴定する。このように

して得た値を,過マンガン酸塩の総酸化能力の 50 %消費量に換算する。

試薬及び材料 

分析用試薬,及び蒸留水又はそれに相当する純水だけを用いる。

注記  市販の標準的な溶液を用いてもよい。

5.1 

硫酸(2.0 mol/L)  水約 600 mL に,密度 1.84 g/mL の硫酸(H

2

SO

4

)112 mL を注意して加える。冷

却し,水で 1 L に希釈する。 

5.2 

よう化カリウム(1 mol/L)  1 000 mL の全量フラスコによう化カリウム(KI)166 g を入れて水で

溶かし,水を標線まで加える。 

5.3 

過マンガン酸カリウム(0.020 mol/L±0.001 mol/L)  1 000 mL の全量フラスコに過マンガン酸カリ

ウム(KMnO

4

)3.161 g を入れて水で溶かし,水を標線まで加える。

注記  調製した溶液は,かっ色瓶に入れて保管した場合には,少なくとも 6 か月間安定している。

5.4 

チオ硫酸ナトリウム(0.200 0 mol/L±0.000 5 mol/L)  1 000 mL の全量フラスコにチオ硫酸ナトリウ

ム五水和物(Na

2

S

2

O

3

・5H

2

O

)49.65 g を入れて水で溶かし,水を標線まで加える。 


3

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5.5 

でんぷん指示薬  でんぷん濃度が 2 g/L の溶液。 

装置及び器具 

一般的な実験器具によるほか,次による。

なお,この規格に従い,かつ,同じ結果が得られる場合は,カッパー価自動分析装置を使用することが

できる。

6.1 

かくはん(攪拌)機  プロペラ式で,ガラス又はその他の非腐食性材料で作られたもの(プラスチ

ック又はガラスで被覆されたマグネチックスターラを代わりに用いてもよい。

6.2 

湿式離解機又はブレンダ  高速ミキサで,繊維の損傷を最小限にとどめてパルプを完全に離解する

ことができるもの。 

6.3 

恒温水槽  反応容器内の温度を 25.0  ℃±0.2  ℃に保持できるもの(8.3 の温度補正について参照)。 

6.4 

時計  1 秒単位で 10 分間計測できるストップウォッチ又はタイマ。

試料の採取及び調製 

7.1 

試料の採取 

パルプのロットの評価のために試験を行う場合は,

試料は JIS P 8201 に規定する方法によって採取する。

別の種類の試料について試験を行う場合には,その試料の出所及び可能なときは採取方法を報告する。

採取する試料は,そのパルプを代表するものとする。

蒸解廃液が少量でも残っている場合は,カッパー価に影響するので試料を十分に洗浄する。

7.2 

試料の調製 

試料の調製は,7.2.17.2.3 に規定する操作のいずれかによる。

7.2.1 

風乾パルプ  パルプを引き裂くか,又は裁断し,小片にする。 

7.2.2 

精選スラッシュパルプ  繊維及び微細繊維を流出させないように,ブフナ漏斗によるろ過又は遠心

分離によってパルプを脱水する。パルプを風乾するか,又は 105 ℃を超えない温度で乾燥し,引き裂いて

小片にする。 

7.2.3 

未精選パルプ  通常,漂白又はその他の処理の前には精選処理を行うが,精選処理していないパル

プから試料を採取する場合は,スクリーン処理によってパルプから結束繊維及びノットを取り除く。工業

的精選処理によって得た結果に近くなるような手段を選択する。スクリーン処理の方法を報告に加える。

7.2.2

に規定するとおり試料の調製を続ける。 

注記  試料が多量の結束繊維を含む場合には,スクリーン処理によって誤った結果が生じることがあ

る。試験前に試料を解繊することによって,より信頼できる値が得られることもある。解繊し

た場合は,その方法を報告する。 

操作 

8.1 

一般 

この規格は,二つの異なる操作を含んでいる。一つはカッパー価 5∼100 の範囲に,もう一つはカッパー

価 1∼5 の範囲に用いる操作である。

操作の主な違いは,加える試料及び過マンガン酸カリウムの量,並びに計算である。かくはんに関わる

問題のため,試験するカッパー価が 5 以下の場合には,試料及び過マンガン酸カリウムの量を減らす。

いずれの操作も,8.2 及び 8.3 による。個々の操作は,8.3.1 及び 8.3.2 に規定する。


4

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試験は,2 回行う。

注記  北欧諸国での実験研究は,カッパー価が 4∼6 の範囲内の場合,カッパー価 5∼100 の操作によ

る試験とカッパー価 1∼5 の操作による試験との結果が等しくなることを示している。

8.2 

空試験 

試料を加えずに,8.3 の操作に正確に従って空試験を行う。変曲点で消費したチオ硫酸ナトリウム(5.4

の量 V

1

,を 0.1 mL まで読み取る。チオ硫酸ナトリウム溶液の消費量は,その理論値(25.0 mL)から最大

±1 %までの変動を許容できる。

カッパー価 5∼100 の範囲の試験における空試験の値を 2 で除し,カッパー価 1∼5 の範囲の試験に用い

る。

8.3 

本試験 

カッパー価及び絶乾率の試験に供する試料をひょう量する前に,20 分以上,又は恒量に達するまで,は

かりの設置場所と同じ雰囲気中で調湿する。

過マンガン酸カリウム(5.3)の約 50 %を消費すると推定できる量の試料を,0.001 g までひょう量する。

試料の適量例を

表 及び表 に示す。

なお,過マンガン酸カリウムの消費量は,加えた量の 20∼60 %(質量/質量)の範囲内に入るようにす

[10]

。また,絶乾率測定のため,JIS P 8203 によって,又はそれに近い結果を得ることができる他の絶乾

率測定方法によって,別の試料をひょう量する。

表 1−カッパー価 5100 の範囲における絶乾試料の適量例 

カッパー価

試料の量

g

5

6

8

10

15

20

25

30

35

∼45

50

∼55

60

∼70

80

∼90

100

4.5

4.0

3.0

2.5

1.5

1.2

1.0

0.9

0.6

0.5

0.4

0.3

0.25

表 2−カッパー価 1の範囲における絶乾試料の適量例 

カッパー価

試料の量

g

1

2

∼3

4

5

5.5

4.0

3.0

2.5


5

P 8211

:2011 (ISO 302:2004)

かくはんに関わる問題を避けるため,カッパー価が低い場合(すなわち,カッパー価が,5∼100 の範囲

で 5,及び 1∼5 の範囲で 1∼2)には,試料の量は,過マンガン酸塩の総酸化能力の約 50 %に相当する量

よりも少なくしなければならない。しかし,それでも試料の量は,過マンガン酸塩の総酸化能力の 20 %を

下回らないことが望ましい。

繊維の塊及び大きな繊維の結束がなくなるまで,試験片を蒸留水 300 mL で離解する。繊維の著しい切

断を伴う離解方法は,避ける。蒸留水約 90 mL で離解機を洗浄する。離解と反応とを一つのビーカーで行

う装置では,蒸留水 390 mL で離解を行う。

反応全体を通じて反応温度を 25.0  ℃±0.2  ℃に保つように調整した恒温水槽(6.3)にビーカーを置く。

恒温水槽を用いる代わりに,反応時間中,試料液の温度を記録してもよい。しかし,試料液の温度は,20  ℃

と 30  ℃との間に入っていなければならない。

反応温度が 25.0  ℃±0.2  ℃でない場合は,

温度補正を行う。

5

分の反応時間の後,温度を読み取り,これを平均反応温度とする。

反応混合液の深さ約 25 mm に渦巻きが発生するようにかくはん機(6.1)を調整する。十分にかくはん

することが非常に重要である。

8.3.1 

カッパー価 5100 の場合 

ピペットで,過マンガン酸カリウム溶液(5.3)50.0 mL±0.1 mL 及び硫酸(5.1)50 mL をビーカーに採

り,混合する。この混合液を 25  ℃にし,混合液を離解した試料に速やかに加え,同時に時計(6.4)を始

動させる。蒸留水約 10 mL でビーカーを洗浄し,反応混合液にこの洗浄水を加える。全液量は,500 mL

とする。10.0 分±15 秒後に,よう化カリウム溶液(5.2)10 mL を正確に加えて反応を停止させる。

混合後直ちに,繊維をろ別することなく,チオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)で遊離のよう素を滴定する。

滴定が終了する頃に,でんぷん指示薬(5.5)を数滴加える(8.3.2 の 3 段落目から最後の段落まで参照)

変曲点で,消費したチオ硫酸ナトリウム(5.4)の量 V

2

を 0.1 mL まで読み取る。

8.3.2 

カッパー価 1の場合 

ピペットで,過マンガン酸カリウム溶液(5.3)25.0 mL±0.1 mL 及び硫酸(5.1)50 mL をビーカーに採

り,混合する。この混合液を 25  ℃にし,混合液を離解した試料に速やかに加え,同時に時計(6.4)を始

動させる。蒸留水約 35 mL でビーカーを洗浄し,反応混合液にこの洗浄水を加える。全液量は,500 mL

とする。10.0 分±15 秒後に,よう化カリウム溶液(5.2)10 mL を正確に加えて反応を停止させる。

混合後直ちに,繊維をろ別することなく,チオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)で遊離のよう素を滴定する。

滴定が終了する頃に,でんぷん指示薬(5.5)を数滴加える(この細分箇条の 3 段落目から最後の段落まで

参照)

。変曲点で,消費したチオ硫酸ナトリウム(5.4)の量 V

2

を 0.1 mL まで読み取る。

よう素の蒸発は,カッパー価の試験結果に大きな影響を及ぼすことが分かっている。反応を停止するた

めのよう化カリウム溶液の滴下からそれに続く滴定の終了までの時間は,特に空試験の滴定の場合,でき

るだけ短くすることが望ましい。

でんぷんは,よう化カリウムから遊離したよう素に結び付くので,よう素の大部分がチオ硫酸塩によっ

て還元されるまで,でんぷんを加えてはならない。

プラチナ電極を用いた自動滴定装置によって滴定を行う場合には,指示薬としてでんぷんを加える必要

はない。

計算 

9.1 

カッパー価 5100 の場合 

カッパー価 は,式(1)∼式(3)によって求め,数値だけで表す。


6

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:2011 (ISO 302:2004)

   

(

)

1

.

0

2

1

a

c

V

V

V

=

 (1)

m

d

V

X

a

1

=

 (2)

(

)

[

]

t

m

d

V

X

+

=

25

013

.

0

1

a

2

 (3)

ここに,

X

1

温度補正前のカッパー価

X

2

温度補正後のカッパー価

V

a

本試験で消費した過マンガン酸カリウム溶液(5.3)の量(mL)

V

1

空試験で消費したチオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の量(mL)

V

2

本試験で消費したチオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の量(mL)

c

チオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の濃度(mol/L)

0.1

過マンガン酸カリウムのモル濃度及び滴定における反応の化
学量論を考慮した係数(

f

=0.02×5)

d

過マンガン酸カリウム 50 %(質量/質量)消費へ換算するた
めの補正係数で,

V

a

によって求める(表 参照)

m

試料の絶乾質量(g)

t

反応温度(℃)

表 3V

a

の関数として表した補正係数 d(カッパー価 5100 

V

a

mL

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

20

30

0.938

0.979

1.022

0.942

0.983

0.946

0.987

0.950

0.991

0.954

0.996

0.958

1.000

0.962

1.004

0.966

1.009

0.970

1.013

0.975

1.017

注記  補正係数

d

は,実験研究に基づいており,式(4)によって求める。

)

50

2

(

93

000

.

0

log

log

a

a

10

10

+

=

V

m

V

X

 (4)

9.2 

カッパー価 1の場合 

カッパー価

X

は,式

(5)

∼式

(7)

によって求め,数値だけで表す。

1

.

0

2

2

1

b

c

V

V

V

⎟⎟

⎜⎜

=

 (5)

m

d

V

X

b

1

=

 (6)

(

)

[

]

t

m

d

V

X

+

=

25

013

.

0

1

b

2

 (7)

ここに,

X

1

温度補正前のカッパー価

X

2

温度補正後のカッパー価

V

b

本試験で消費した過マンガン酸カリウム溶液(5.3)の量(mL)

V

1

空試験で消費したチオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の量(mL)


7

P 8211

:2011 (ISO 302:2004)

V

2

本試験で消費したチオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の量(mL)

c

チオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の濃度(mol/L)

0.1

過マンガン酸カリウムのモル濃度及び滴定における反応の化
学量論を考慮した係数(

f

=0.02×5)

d

過マンガン酸カリウム 50 %(質量/質量)消費へ換算するた
めの補正係数で,V

b

によって求める(

表 参照)。

m

試料の絶乾質量(g)

t

反応温度(℃)

表 4V

b

の関数として表した補正係数 d(カッパー価 15 

V

b

mL

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

10

1.044

1.048

1.053

1.057

1.062

1.022

1.066

1.026 1.030 1.035 1.039

注記  補正係数 は,実験研究に基づいており,式(8)によって求める。

b

b

10

10

2

93

000

.

0

log

log

V

m

V

X

×

+

=

 (8)

9.3 

結果の表し方 

試料のカッパー価を,

2

回の試験の平均値として,次の精度で報告する。

カッパー価が

50

以下の場合:

0.1

刻み

カッパー価が

50

を超え

100

以下の場合:

0.5

刻み

9.4 

計算例 

試料の風乾質量

1.100 g

試料の絶乾率

 91.5

%

(質量/質量)

試料の絶乾質量

g

006

.

1

g

100

.

1

100

5

.

91

=

×

空試験で消費したチオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の量

V

1

 25.2

mL

本試験で消費したチオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の量

V

2

 9.5

mL

チオ硫酸ナトリウム溶液(5.4)の濃度

c 0.191

mol/L

本試験で消費した過マンガン酸カリウム溶液(5.3)の量

V

a

mL

0

.

30

1

.

0

0

191

.

0

)

5

.

9

2

.

25

(

=

×

補正係数

d

1.022

カッパー価

X

1

5

.

30

006

.

1

022

.

1

0

.

30

=

×

10 

精度 

10.1 

カッパー価検証用パルプ 

結果が正しいことを確認するため,カッパー価が試料に近いカッパー価既知のパルプを試験することが

望ましい。カッパー価検証用パルプは,乾燥した冷暗所で保管する。


8

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:2011 (ISO 302:2004)

   

10.2 

繰返し精度 

2

か所の試験所では手分析で,

7

か所の試験所では自動装置で,

4

種類の試料について測定を行った。各

試験所では,異なる試料で

10

回測定を行った。

平均値及び変動係数の結果を

表 に示す。

表 5−カッパー価試験の繰返し精度 

手分析

カッパー価水準

平均値

変動係数

%

 4

10

16

40

 3.8

∼ 4.3

 10.1

∼ 10.6

 16.1

∼ 16.5

 40.9

∼ 42.5

0.7

∼1.2

0.6

∼1.1

0.9

∼1.3

0.4

∼0.8

自動装置

カッパー価水準

平均値

変動係数

%

 4

10

16

40

 4.3

∼ 4.5

 10.2

∼ 10.7

 16.1

∼ 16.7

 42.3

∼ 42.8

0.6

∼3.1

0.6

∼1.5

0.5

∼1.7

0.4

∼1.2

10.3 

再現性 

4

種類の試料について,

9

か所の異なる試験所で測定を行い,

2

か所の試験所では手分析で,

7

か所の試

験所では自動装置を用いた。四つの異なるカッパー価水準の変動係数として再現性を

表 に示す。

表 6−カッパー価試験の再現性 

カッパー価水準

平均値

変動係数

%

 4

10

16

40

4.3

10.3

16.4

42.4

5.4

1.9

1.3

1.4

11 

報告書 

報告書には,次の事項を記載する。

a)

試料を特定する全ての情報

b)

規格名称又は規格番号

c)

試験年月日及び試験場所

d)

9.3

によって表した試験結果

e)

自動滴定装置の使用有無

f)

用いた操作(8.3.1 又は 8.3.2

g)

試験した試料の質量

h)

パルプをスクリーン処理した場合は,その方法


9

P 8211

:2011 (ISO 302:2004)

i)

パルプを離解した場合は,その方法

j)

試験中に観察された特記事項

k)

この規格から逸脱した事項,又は試験結果に影響した可能性のある事項

参考文献   

[1]

ISO 3260

Pulps

Determination of chlorine consumption (Degree of delignification)

[2]  HATTON,J.V.,KEAYS,J.L.:Relationship of pulp yield with KMnO

4

 no.and Kappa no. for kraft pulps. III

Douglas-Fir.Pulp Paper Mag. Canada

74

(1973):5,pp.94-98

[3]  TASMAN,J.E., BERZINS,V.: The permanganete consumption of pulp material. Tappi,

40

(1957):9,pp.691-704

[4]  VALEUR,C.,TÖRNGREN,I.: A proposed method for determining the permanganate number of pulps. Svensk

Papperstid.,

60

(1957):22, pp. 829-835

[5] WATSON,A.J.,STAMP,C.: Influence of different operating procedures on the permanganate number

determination. APPITA,

11

(1957):1,pp.4-11

[6]  WATSON,A.J.:The influence of the method of sample preperation on the permanganate consuming capacity of

chemical pulp. APPITA, 12(1959):4,pp.137-139

[7]  GELLERSTEDT G., Li, J. and SEVASTYANOVA, O.: The relationship between Kappa number and oxidizable

structures in bleached kraft pulps. International Pulp Bleaching Conference, Halifax 2000, Proceedings, Vol 1,

pp. 203-206

[8]  BERZINS V.: A Rapid Procedure for the Determination of Kappa Number. Tappi,

48

(1965):1, pp.15-20

[9]  Li, J and GELLERSTEDT, G. :Kinetics and mechanism of kappa number determination. NPPRJ 13(1998):2, pp.

147-151

[10] Li, J and GELLERSTEDT, G. :On the structural significance of the Kappa number measurement. NPPRJ

13(1998):2, pp. 153-158