CN101517409A - 用来测量液体吸收的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用来测量材料吸收液体的能力的方法和装置，借此使液体与材料试样(P)的表面相接触，并且其中计算在试样中已经吸收的液体量。将一定液体量供给到液体腔室单元，该液体腔室单元在一侧上由所述表面限制，从而由试样吸收的液体量离开液体腔室单元，并且产生包括在液体腔室单元中的液体量减少的指示的表示。

Description

用来测量液体吸收的方法和装置

技术领域

本发明涉及根据相应独立权利要求的前序的一种方法和一种装置。

背景技术

纸或纸板吸收水的能力是一种重要性质，用于确定纸或纸板对于不同使用领域的适用性。纸的“Cobb值”是吸收水的这种能力的一种测量方式。

从一般观点看，Cobb方法这样进行，100cm²面积的纸样在60秒期间经受来自水的影响，此后以规定方式除去过多的水。从暴露之前和之后纸的重量开始，确定吸收水的重量，这给出Cobb值。高Cobb值意味着水吸收能力高，而低Cobb值意味着水吸收能力低。

Cobb方法(ISO 535)是一种缓慢的、不确定的、劳动密集型的并因此是高消耗的人工方法。因为在方法中的人工元素，要求在执行方法中操作人员具备高度准确性，以便避免重大错误测量和由此避免纸吸收水能力的基本错误确定。

发明内容

本发明的目标是提供如以上提到那样的方法和装置，该方法和装置能够消除以前已知人工方法的问题。具体而言，本发明的目的是提供可靠、快速并经济地克服这些问题的方法和装置。

借助于独立权利要求的区别技术特征，这些目标通过上述方法和装置而实现。

因此实现的是，在液体腔室单元中的液体量的变化用来计算在材料试样中吸收的液体量。诸如错误供给液体量、错误执行吸去(blotting)等等之类的人工误差源可通过本发明直接消除。另外，还能够使方法自动化。其时间周期基本上仅由当液体与试样表面相接触的时间控制。

本发明首先用于纸对于不同类型物质的吸收能力的测量，所述物质不仅包括水，而且还包括诸如油、溶剂、浸渍剂等等之类的其它液体。

本发明也适用于对于除纸之外的例如塑料、织物、木材、表面涂层等等的其它表面的测量，用来确定这些材料吸收不同液体的能力。

具体地、并且是优选的，使试样的接触液体的表面抵靠液体腔室单元的主腔室的刚性和透水壁的一侧。因此避免的是，试样的可能折皱和其它不希望移动在错误方向上影响测量结果。特别优选的是，试样例如借助于柔性薄膜或任何其它弹性装置压靠所述壁，以便进一步保证试样的平整度并避免在测量期间会产生误差源的试样移动。

在优选实施例中，液体腔室单元连接到其中检测液位的传感器腔室上。通过形成具有比液体接触材料试样的表面面积大大减小的表面面积的传感器腔室，在测量过程期间、也在比较低液体吸收的情况下，实现传感器腔室的放大液位变化，这能够提高测量精度。

通过将试样抵靠包括液体腔室单元的壳体部分密封地夹持，防止作为误差源的泄漏。

对应优点借助于根据本发明的一种用于测量的装置的对应特征而实现。

附图说明

现在通过实施例和参照包括的附图将描述本发明，图中：

图1表示用来对材料的液体吸收能力进行测量的装置，

图2a和2b表示在两个不同位置中通过具有根据本发明第一实施例的相邻元件的控制腔室单元的截面，

图3a和3b表示在两个不同位置中通过具有根据本发明第二实施例的相邻元件的控制腔室单元的截面，及

图4表示根据本发明的整个方法的方块图。

具体实施方式

在图1中用1指示的、用来测量材料的液体吸收能力的装置包括壳体、用于待测试的例如纸片3形式的试样的插入的槽2、及用来显示测量Cobb值的显示器4。操纵装置和用来指示装置的状态的灯布置在壳体的前侧上。装置还具有用来供给供测量之用的液体的装置(未示出)。

图2a在为了清楚起见省去一些元件的情况下以放大截面图示地表示用来测量材料吸收液体的能力的装置的测量单元。总体用6指示的测量壳体包括关于彼此从在图2a中表示的位置相互可替换的第一壳体部分7和第二壳体部分8。在这个位置中，在第一和第二壳体部分之间存在一段距离，以便许可试样P，例如待测试的纸片，在各壳体部分之间的引入。

从所述位置，各壳体部分相对于彼此可移动到在图2b中表示的位置中，其中各壳体部分借助于密封件14、15密封地绕试样P的预定大小的测试区域夹持。

第一壳体部分7包含液体腔室单元，该液体腔室单元包括用来在测量过程期间接触试样P的所述区域的主腔室10。主腔室10连接到传感器腔室11上，该传感器腔室11包括连接到传感器20上的浮子12。传感器腔室11建造成，当主腔室10借助于所连接的泵29被填充并且在能够透过液体的壁16(见下面)中的空腔被填充时，将液体供给到一定预定液位。传感器腔室11可以是液体腔室单元的部分或者连接到该单元上。附图标记16指示刚性的能够透过液体的壁，该壁(基本上)是平的并且其目的是防止试样在湿润期间改变形状，改变形状会导致错误的测量。

第二壳体部分8包括柔性壁形式的压紧装置17，例如像橡胶薄膜，该压紧装置17在测量过程期间将一定的压力施加到试样P的背面上，从而被柔和地压靠在刚性的能够透过液体的壁16上，以便进一步保证不会因为试样P在湿润期间的变形而发生错误测量。

空气腔室18通过压力调节器5可用柔和的压力加压，用来保证压紧装置17以规定方式压靠能够透过液体的壁16。

当横向观察时，传感器腔室11具有表面面积“a”，该表面面积“a”优选地大大地小于主腔室10的测试面积“A ”，借此在测量过程期间通过试样P的较小液体吸收，依据关系A/a导致在传感器腔室11中的比较大的液位变化。这种液位变化由传感器20测量，该传感器20将信号传输到计算单元(CPU)19，该计算单元19将信号变换成在显示器4上表示的可见可读值，例如Cobb值。

现在参照图4将描述方法工序，其中：

位置21指示工序从准备将液体供给到液体腔室单元的操作开始，从而将液体填充到主腔室和传感器腔室以及各空腔、在能够透过液体的壁中的细孔等中，以便液体将可靠地在整个测试表面A上与试样P相接触。液体以一定体积供给到希望液位，此时终止填充。

位置22指示例如待测试的纸片形式的试样的加载。

位置23指示各壳体部分一被带到一起就开始测量过程，从而得到在各壳体部分之间与试样的密封接触，并且允许在一定确定时间段期间发生浸润，像例如对于要应用的具体测量方法规定的时间段。

位置24指示测量时段终止并且读取在传感器腔室中的最终液位。

位置25指示读取信号从传感器传输到计算单元，该计算单元将传感器信号变换成已经由试样吸收的液体量的值，以显示在显示器上。

位置26指示通过例如抽吸、吹走、吸去或其组合，来消除在测试表面上的自由液体，从而试样在结束测量之后对于操作人员较容易处置。

位置27指示壳体部分的打开和试样的取出。

位置28指示用清洁液体冲洗液体腔室单元和能够透过液体的壁、将系统复位并将方法工序终止。

本发明可在后续权利要求的范围内变化并以不同方式修改。

例如在本发明的范围内的是，以任何其它方式，像例如光学地借助于光(如激光)、通过声学装置、通过电磁装置、这些方法的至少两种的组合或通过任何其它本身已知的方法，读取在液体腔室单元中的液位变化。浮子也可直接在本身已知的链接臂上连接到机械指示器上，该机械指示器可与在一个值/一个最终值的范围内的可调节或可变刻度相关。

完全可能设想，在某些情形下，例如在向着或离开主腔室的方向上不发生或者预期不会发生试样的形式变化的场合，省去刚性的能够透过液体的壁，从而代之以试样的测试表面直接限制主腔室。也可能的是，在一定情形下，由于类似原因，取消压紧装置。然而，这些修改通常不是优选的。

试样的插入可通过马达的操作自动地或完全人工地进行。壳体部分的移动可自动地控制或甚至人工地实现。为了实现密封接触具有静止壳体部分和用特定压紧装置影响试样的解决方案也在本发明的范围内。

为了保证改进的重复性和使错误测量的危险最小，根据图2a的实施例的测量必须在测试表面已经接触测试液体之后尽可能快地启动。

在根据图3a和3b的另一个实施例中，液体腔室定位在试样上方，并且在使各壳体部分在一起之后被填充。在这个实施例中，为了较大重复性和克服错误测量的较大可靠性，液体的填充应该很快并且是自动的。这个图包括在图2a和2b中使用的具有(′)符号的附图标记。

从在图3a的位置中，各壳体部分相对于彼此可移动到在图3b中表示的位置中，其中各壳体部分借助于密封件14、15密封地绕试样P的预定大小的测试区域夹持。这个过程与对于图2a和2b叙述的过程相类似。

根据图3a和3b的实施例的液体腔室单元的放空能以多种方式进行。例如，放空可与对试样进行穿孔从而通过所穿的孔进行送出/抽出这样的方式组合地进行。可选择地，液体可穿过能够透过液体的壁吸回。

如以上叙述的那样，对于在不同种类的试样中的液体吸收的测量可使用不同的测量方法，即使描述的背景技术一般已经是Cobb方法，该方法是用来测量在不同类型的纸中的水吸收的建立方法。因而，对于测量也可应用上述之外的其它材料，也可采用除了水以外的其它液体。

为了保证由能够透过液体的壁不防止液体与试样完全接触，在图3a和3b中的实施例的修改变形中建议，在填充液体时，将一定量液体带到能够透过液体的壁与试样之间。这可例如通过引入喷射装置来实现，该喷射装置与试样有关，该试样与能够透过液体的壁以一定程度相分隔，例如从壁的中央位置开始，为了整个试样表面的全部湿润侧向喷射液体。

能够透过液体的壁可以是不同种类的，例如细孔金属网、多孔烧结材料或开孔金属箔，其在液体腔室单元中被伸展。

试样表面可以以其它方式定向，例如竖直地或使主腔室定位在试样上方(图3a)。不排除测试表面可以是边缘部分，例如在试样中的切开孔的边缘。

本发明能够实现准确的校准，以便考虑到不同参数，像例如在能够透过液体的壁中的不均匀性，如在金属网情况下的网眼不均匀性。在普通温度的背景下的校准也可在本发明的范围内。

将水填充到液体腔室单元中可通过溢流控制或者由传感器20控制，该传感器20在一定基准液位处切断水供给。也可采用其它本身已知的过程。

作为对于以上讨论系统的选择例，也可以设想一种解决方案，其中液体腔室单元具有恒定体积，并且其中非常准确的泵供给第二液体量，以便替代与由试样吸收的液体量相对应的在液体腔室单元中的第一液体量的减少。以这样一种方式描述供给液体量或泵动作的信号然后可被使用，以便得到在试样中吸收液体的测量。然而这种修改不是优选的。

通过本发明，可以在对试样上进行的液体影响的短时间之后就已经计算最终值的预测，因为本发明允许在原理上从测试时段开始时水吸收的测量被连续地进行、或以短间隔而进行。这使得在短时间之后已经得到大量测量点成为可能，以便借助于已知数学函数，用例如指数函数计算理论值。这具有的优点是早在建立测试时段的结束之前就可得到可靠结果，这意味着较快响应、较高生产率及较低成本。在Cobb值的情况下，与60秒的建立测试时间相对比，在例如10-30秒之后可能已经得到这样一种可靠结果。

Claims (18)

1.用来对材料吸收液体的能力进行测量的方法，其中使液体与所述材料的试样(P)的表面相接触，并且其中计算在所述试样中已经吸收的液体量，其特征在于

-将一定第一液体量供给到液体腔室单元，该液体腔室单元在一侧上由所述表面限制，从而由所述试样吸收的液体量离开所述液体腔室单元，并且

-产生一个表示，该表示包括在所述液体腔室单元中的液体量减少的指示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表示是在所述液体腔室单元中的液位变化的指示。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，计算指示所述材料的液体吸收能力的值。

4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，使所述试样(P)的所述表面向着所述液体腔室单元的主腔室(10)的基本刚性的能够透过液体的壁(16)的一侧布置，该侧背对主腔室。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述试样(P)向着所述壁(16)压靠。

6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，检测在传感器腔室(11)中的液位。

7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述试样向着壳体部分(7)被密封地(14、15)夹持。

8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，连续地或间隔地或在一定规定时间段结束之后，产生所述表示。

9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，计算预测值，该预测值用于与在所述试样中吸收的液体量有关的最终值。

10.用来对材料的液体吸收能力进行测量的测量装置，该测量装置包括用来使液体与所述材料的试样(P)的表面相接触的部件，以便计算在所述试样中吸收的液体量，其特征在于具有

-液体腔室单元，该液体腔室单元适于供给一定第一液体量，并且布置成该液体腔室单元的一侧将由所述表面限制，从而由所述试样吸收的液体离开所述液体腔室单元，以及

-测量部件(11、12、19、20)，用来产生在所述液体腔室单元中的液体量减少的表示。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述测量部件(11、12、19、20)布置成指示在所述液体腔室单元中的液位变化。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，具有用来计算指示所述材料的液体吸收能力的值(4)的计算部件(19)。

13.根据权利要求10-12任一项所述的装置，其特征在于，所述液体腔室单元包括具有刚性的能够透过液体的壁(16)的主腔室(10)，所述试样(P)的所述表面能够抵靠该刚性的能够透过液体的壁(16)而接触。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，具有用来抵靠所述壁(16)压紧所述试样(P)的压紧部件(17)。

15.根据权利要求10-14任一项所述的装置，其特征在于，所述液体腔室单元包括传感器腔室(11)，其中液位能够由选自如下组的任何部件检测：浮子、声学传感器、光学传感器、电磁传感器或上述的两种或更多种的组合。

16.根据权利要求10-15任一项所述的装置，其特征在于，所述液体腔室单元包括第一壳体部分(7)，所述试样(P)能够抵靠该第一壳体部分(7)而被密封地(14、15)夹持。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，该装置包括用来与所述第一壳体部分(7)相互作用而夹持抵靠所述试样(P)的第二壳体部分(8)。

18.根据权利要求10-17任一项所述的装置，其特征在于，具有用来计算与由试样吸收的液体量有关的最终值的预测值的计算部件。

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