CN109690299A - 用于测量起吸收作用的卫生用品的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于测量起吸收作用的卫生用品的装置，在该装置中，在连续的幅面上安置有相互间隔开的吸取体，其中，吸取体的湿度和/或密度以两个或多个微波共振器借助于共振频移(A)和共振频率扩宽(B)来检测，其中，该幅面运输通过微波共振器，并且连续地检测两个微波参量(A、B)，其中，这两个微波共振器关于幅面的运输方向彼此沿横向和运输方向错开地布置，以便对幅面在其整个宽度上进行测量。

Description

用于测量起吸收作用的卫生用品的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于测量起吸收作用的卫生用品、尤其是用于在起吸收作用的卫生用品的情况下在其制造期间进行测量的一种装置和一种方法，在所述装置和方法的情况下，相互间隔开的吸取体安置到连续的幅面上。

背景技术

由EP 1 327 876 B1已知一种用于借助于微波共振器识别在由纤维状的、束状的或松散物料状的材料组成的连续的质量流中的杂质的方法。质量流引导通过微波共振器的场，其中，确定通过材料引起的共振频率的改变(A)和微波共振器的共振曲线的宽度的改变(B)。将所述改变的比例与相应的平均值相比较并且当所述改变的比例与平均值的偏差超过预定的值时，通知杂质的存在。

由WO 2014/170796 A1已知一种用于制造起吸收作用的卫生用品的方法。该起吸收作用的卫生用品(例如呈尿布形式)具有起吸收作用的衬垫作为吸取体，该吸取体又具有一个或多个起吸收作用的材料。起吸收作用的衬垫沿着可穿透的材料的幅面安置，其中，设置有微波共振器，该微波共振器生成至少一个起吸收作用的材料的重量特征曲线或密度特征曲线。对于微波共振器的测量位置提出在尿布机上的不同的位置。在评价数据时的特别的问题由如下情况得出，即在制造尿布时，尿布芯以小的间距被安置到PE外包套和可渗透的覆盖层的连续的幅面上。在该意义下，不存在微波共振器的空运行，该空运行可以被用于补偿空值。

发明内容

本发明基于如下任务：提供用于借助于微波共振器测量起吸收作用的卫生用品的一种装置和一种方法。

根据本发明，该任务通过一种具有根据权利要求1所述的特征的装置来解决。有利的设计方案形成从属权利要求的主题。

根据本发明的装置用于测量起吸收作用的卫生用品，其中，在该方法的情况下，将相互间隔开的吸取体安置到连续的幅面上。以至少一个微波共振器借助于共振频移(A)和共振频率扩宽(B)来检测吸取体的湿度和/或密度。该幅面被运输通过微波共振器并且连续地分别确定两个微波值。

正是在制造起吸收作用的卫生用品、尤其是尿布的情况下，可能出现如下问题，即连续地待测量的幅面对于微波共振器而言(关于运输方向)过宽。该问题通过使用至少两个微波共振器来解决，所述微波共振器关于幅面的运输方向彼此沿横向方向和沿运输方向错开地布置，以便对幅面在其整个宽度上进行测量。关于运输方向，两个或更多个微波共振器沿横向方向彼此错开地布置，以便可以对幅面在其整个宽度上进行测量。此处需要将横向地彼此错开的微波共振器也沿运输方向彼此错开地布置，因为这些微波共振器通常在中央的区域中具有均匀的场分布。通过微波共振器沿纵向方向的错位可以使这些微波共振器如此彼此重叠地布置，使得幅面在其整个宽度上在均匀的场分布的情况下被测量。

在根据本发明的测量方法的一种优选的扩展方案中，每个微波共振器形成其测量值沿(关于幅面运输方向)横向方向的平均值。多个微波共振器的平均的测量值被修正以微波共振器沿运输方向的错开，以便确定对于幅面的整个宽度的总平均值。在以微波共振器的错开进行修正的情况下考虑到，由于微波共振器彼此空间上的错开和幅面的运输速度，平均的测量值必须以时间上的错开彼此相加，以便获得对于幅面的整个宽度的平均值。

在一种优选的设计方案中，每个微波共振器具有带有均匀的场分布的测量范围，其中，多个微波共振器如此横向于运输方向定位，使得整个带被具有均匀的场分布的测量范围覆盖。均匀的场分布有助于得到可靠且准确的测量结果。通过均匀的场分布也能够实现对沿幅面的横向方向所记录的测量值求平均。多个微波共振器如此依次布置，使得总体上以具有均匀的场分布的测量范围来覆盖整个带。

根据本发明的任务同样通过一种具有权利要求7的特征的方法来解决。该方法的有利的设计方案形成从属权利要求的主题。在根据本发明的方法的情况下，至少两个微波共振器连续地被用于测量，其中，微波共振器关于幅面的运输方向彼此沿横向方向和沿运输方向彼此错开地布置。该幅面通过至少两个微波共振器在其全宽度上得到测量。

优选地，微波共振器中的每个微波共振器对其沿横向方向的测量值求平均值，从而沿横向方向的平均的测量值以微波共振器沿运输方向的错位得到修正。以这种方式保证，总是在整个宽度上延伸的测量范围内进行对幅面的评价。

为了确定吸取体的质量和/或湿度选择如下方式，该方式确定微波参量的累加的测量值。为了不取决于运输速度，优选将这两个测量参量的累加的测量值除以被加项的数量。如此确定的平均的累加值仅取决于吸取体沿运输方向的长度，但是不取决于运输速度。

在根据本发明的方法的一种优选的设计方案中，同样通过测量值的累加确定吸取体的质量。在此优选地，将每个单个的测量值累加并且将其与待确定的总质量相关联。累加的测量值被除以其被加项数量。

附图说明

下面借助实施例更详细地阐释根据本发明的方法。其中：

图1示出尿布机的原理性构造以及对于微波共振器的可能的位置，

图2示出尿布束的信号，其中，尿布芯的间距小于传感器直径，

图3示出尿布束的信号，其中，尿布芯的间距大于尿布直径，

图4示出在叉式共振器中沿纵向方向的场分布的示意性的视图，以及

图5示出在幅面形的测量物的情况下两个叉式传感器的布置系统。

具体实施方式

图1以示意性的视图示出尿布机10的整体构造。机器10具有连续的由PE外包套组成的幅面12，该幅面连续地以大的速度运转通过机器，以便制造尿布。在周期性的间距下，尿布芯被安置在机器的区段14中。经安置的尿布芯由起吸收作用的衬垫组成并且定位在运转穿过的幅面12上。示意性地示出的探测装置18和20是传统地工作的探测装置，所述探测装置例如光学地监视幅面和经安置的尿布芯。微波共振器22、24、26沿着生产过程定位，以便重复地执行对尿布和幅面12的质量和湿度测量。根据微波共振器沿着幅面12的位置，可以测量和监视在制造的不同的阶段的对于质量和湿度的微波测量值。

一次性或用完即丢式尿布由外包套(该外包套由聚乙烯(PE)组成)和吸取体组成，该吸取体通常由纤维素材料组成，该纤维素材料富含超级吸收物(聚合物-盐类)。通过吸取体可以结合多倍自有体积的液体量，并且即使在施加压力的情况下也可以保持液体。

在制造尿布时，在尿布机10中，连续的幅面12在周期性的间距下设有吸取体，该幅面具有带有可渗透的覆盖层的PE外包套。在此，吸取体由纤维素和粉末状的超级吸收物的混合物组成(SAP＝超级吸收聚合物材料)。

为了生产中的质量监控期望的是，利用微波共振器测量尿布芯的总质量和/或密度特征曲线。由WO 2014/170796 A1已知一系列用于将微波共振器定位在尿布机中的方案。一种用于评价测量值以用来得到可靠且精确的结果的方式不是已知的。

利用微波共振器测量共振频率A的移动和共振曲线B的扩宽作为待研究的试样的电介质特性的结果。测量值形成为经填充的和空的共振器的值的差。在Hz下的共振频移A为：

A＝f₀-f_m，

其中，f₀给出在Hz下的空的共振器的共振频率，并且f_m给出在Hz下的经填充的共振器的共振频率。对于共振曲线的扩宽，使用在Hz下的共振B的半值宽度的增大。在此：

B＝W_m-w₀，

其中，w₀表示在Hz下的空的共振器的共振的半值宽度，并且w_m表示在Hz下的经填充的共振器的共振的半值宽度。

由上面的方式明确的是，关于空的共振器的共振参数的信息属于每次测量。空共振值在温度改变的情况下和在共振器污染的情况下改变。为了抑制空共振值对测量值的影响，在实践中采取如下措施：

-在实验室测量的情况下，对于每个测量值记录进行当前的空共振值的测量。

-在过程测量的情况下(在所述过程测量的情况下，仅可以很少地测量空共振值)，将传感器封装并且调节到恒定的温度。附加地，定期借助于压缩空气进行对传感器的清洁。

在经分割的单元的情形下(所述单元被嵌入连续的、非金属的载体材料中)，该情形作行动方式在DE 10 2009004457 A1中描述，其中，在载体材料中的经分割的单元的间距大于所使用的微波共振器的直径。由此保证，传感器在经分割的单元之间仅检测载体材料。已知的评价以如下为前提：在周期性的间距下仅没有经分割的单元的载体材料、即幅面处于测量范围内。这意味着，经分割的单元的间距必须大于所使用的测量场。

在尿布机中的应用中，两个尿布芯之间的间距通常小于传感器的直径。即在任何时间点都不是仅载体材料单独处于传感器中。这意味着，传感器总是在一定份额上包含尿布包的测量信号。虽然如此仍可以确定，在尿布芯的应用中，沿着幅面周期性的信号最小量出现在所述芯之间。本发明基于如下认知，在探测这些最小量时，替代空调整，信号可以基于测量值A和B的以及相应的局部最小量A_min和B_min的测量值之间的差来计算。由此能够在没有空调整的情况下(如其由现有技术已知的那样)补偿全部的对传感器的温度影响以及由于污染引起的信号波动。

用于微波共振器的根据本发明的评价算法特别适用于尿布芯之间的如下间距，所述间距小于微波共振器的测量范围。当由于尿布机的特别的配置方案尿布芯之间的间距大于所使用的测量场时，显然也可以通过局部的最小值及其移动平均值使用根据本发明的评价。根据本发明的方法由此可以通用地且不取决于尿布芯的间距来使用。

在使用最小量探测情况下的另一个优点在于，在已知的评价方法的情况下，根据现有技术在测量过程开始时，尿布束必须移动到相对于传感器预限定的位置中、也就是说两个尿布芯之间的区域必须例如处于传感器中。在该位置中执行第一空调整，该第一空调整然后被视作为对于接下来的周期性的空调整的基础。该流程在最小量探测的使用方案中省去，因为在使用该方法时不需要传感器空调整。

由EP 1 467 191 A1已知的用于测量胶囊/片剂的方法也总是以如下为前提：在两个待测量的片剂之间不带有胶囊或片剂的运输带为了测量空调整而存在。

图3示出共振频移A的信号走向，在该信号走向中，两个尿布芯之间沿运输方向的间距大于测量范围沿运输方向的延展大小。在该测量情况中，在尿布芯之间以周期性的间距出现最小值28、30、32、34，其中仅幅面12处于测量范围内。明显可以看出的是，对于不带有尿布芯的幅面运转通过微波共振器的情况下的配置方案的测量值近似是恒定的并由此良好地对于信号值的空调整来改变。

测量参量，尤其是在最小量范围内的行为在图2中明显地改变。此处，两个尿布芯之间的间距小于微波共振器的测量范围。在图2中可以看出，局部的最小值36至50相当显著地相互波动。由此，例如局部的最小值40和42几乎相互相差1MHz。当此处考虑到波动几乎为100％的局部的最小量40时，波动程度变得明显。

在图2中示出的最小值由于测量状况而如此强烈地波动，使得此处通过信号值的简单的空调整或相减的可靠的评价仅导致非常不准确的测量值。同样不能在固定的机器节拍下进行最小量的测量。

为了使最小值36–48的各个单独出现的变化的影响最小，根据本发明提出，通过信号最小量形成移动平均值，并且将所述移动平均值用于差求取。因此，通过信号形成的移动平均值A_{min_AV}被用于差求取。移动平均值为：

A_{min_Av}＝(A_{min_1}+A_{min_2}+...+A_{min_N})/N

其中，{A_{min_i}}表示对于共振频移A的最后的局部的最小量。由此形成的移动平均值被用于差求取，从而如下值被用作为测量参量A：

A＝A_{_Kern}-A_{min_AV}，

其中，A_{_Kern}是对于尿布芯所测量的A值。在B值的情况下，方法类似。

除了上面阐述的算术上的对于A值的平均值求取也可以使用其它的平均值求取。尤其重要的可以是，也使用加权平均值，在所述加权平均值的情况下，与刚刚被检测的最小值相比，过去较长时间的测量值以更小的权重计入到测量中。

借助于微波共振器所确定的测量参量A、B能够在不同的方面来评价。因为在制造尿布时，将超级吸收物用作为非常亲水的材料，所以对于尿布芯的湿度或湿度特征曲线的确定尤其也是特别的令人感兴趣的。令人感兴趣的也是，由测量参量A、B确定对于尿布的总质量和密度特征曲线。

尿布芯的总质量通过在相应的尿布芯上的测量信号A、B的累加或积分来获得。如果将积分值除以单次测量M的数量，那么能够利用如下校准公式确定尿布芯的质量：

Masse_windelkern＝a₁·Int(A)/M+a₂·Int(B)/M+a₃，

其中，此处函数“Int”代表所述值的积分或总和，并且M描述在尿布芯上的测量的数量。参数a₁、a₂和a₃可以在对于另外的过程校准时确定。在尿布中包含的湿度可以通过湿度值的评价以B/A来相应地实现。参数a₁、a₂和a₃取决于尿布芯的长度并且不取决于运输速度。

在确定尿布芯的总质量时原则上也能够取决于微波测量值的积分的值来确定质量。该表达方式的内容是：

Masse‘＝a₁‘·Int(A)+a₂‘·Int(B)+a₃‘.

其中，a₁’、a₂’和a₃’是通过校准确定的参数。此处令人感兴趣的是，校准分别仅可以对于生产速度来执行，因为积分的值取决于速度。理论上可行的是，在校准公式中考虑到尿布运动通过传感器的速度。

在实践中已证明的是，考虑积分(Int(A)/M、Int(B)/M)的平均值这一方式提供更准确的值，因为积分的平均值仅取决于尿布芯的长度，该长度波动非常小。。

在利用微波共振器对于起吸收作用的卫生用品进行测量情况下的另一个特点在于，幅面形的材料在某些情况下可以具有大的宽度。优选地，将宽的叉式传感器用于对于幅面形的材料的测量，如其例如在织物区域中由EP 1 316 630 B1已知的那样。这些叉式传感器基本上由沿着其纵向轴线平分的柱体组成，幅面形的材料引导通过该柱体。叉式传感器沿柱体方向、即垂直于待测量的幅面的运输方向具有大的场均匀性。因此能够准确地测量横向于运动方向的密度和质量特征曲线，其中，传感器沿运动方向以积分的方式测量条状部。

为了实现所提到的场均匀性，在叉式传感器中运行所谓的基本模式E010。如果以d表示柱形的叉式传感器的直径并且以l表示其长度，那么对于d/l→0认为，模式E011的共振频率f₀越来越接近基本模式E010。在这种接近的情况下，基本模式在实践中不再可用于测量，因为一同被激励的模式E011效应和影响始终显示其作用。由此，出于物理上的理由，叉式传感器的长度受限，并且不可以任意缩放或加长。由此，对于2-3GHz的频率，叉式传感器例如能够以最高直至约20cm的长度地运行。这样的测量宽度对于卫生用品、例如在成人用尿布的情况下可能是过小的。

图4示出在叉式传感器中沿柱体轴线方向的场强分布。可以区分三个区：

I.在共振空间外部的场强区域，在该场强区域中，场强指数地减小。

II.在柱形结构的底部和盖部中的不均匀的场强区域，以及

III.均匀的场强区域，该场强区域特别良好地适用于质量和密度的测量。

叉式共振器50、52的在图5中示出的、错开的布置方案允许，以两个叉式共振器50、52的均匀的场区域III检测整个幅面形的测量物54。叉式共振器50、52的均匀的测量范围III沿横向方向Q以及沿运输方向T彼此错开。

在叉式共振器50和52之间出现的沿运输方向的错开V可以在测量信号的评价时通过时间上的错开被考虑。

在使用传感器50、52时，每长度单位的质量通过如下四个测量值来确定：

A₁，B₁，A₂，B₂，

其中，A表示共振频移，并且B表示共振的扩宽，所述指标涉及共振器50和52。

在例如g/cm下的每长度单位的质量m可以通过如下关系式来确定：

m＝a₁·A₁+a₂·A₂+a₃·B₁+a₄·B₂+a₅，

其中，a_i表示校准系数。

同时可以测量测量物在％下的湿度u。为了不取决于密度的湿度测量使用微波测量值的商。如一般常见的那样，定义：Φ＝B/A或Φ＝arctan(B/A)。测量物在％下的湿度u在使用这两个共振器的微波湿度值的情况下确定。对于微波共振器50、52，Φ₁＝arctan(B₁/A₁)和Φ₂＝arctan(B₂/A₂)。确定然后湿度值u：

u＝b₁·Φ₁+b₂·Φ₂+b₃，

其中，b_i表示校准系数。

由于对于叉式传感器的生产公差，在两个叉式共振器中对于相同的产品的测量对于测量参量A和B得出稍微不同的测量值。通过在均匀的材料上的测试测量可以将共振器50、52的两个测量参量彼此相关联。对于均匀的材料可以省去共振器之间的错位。因此，一种用于评价测量信号的方式可以是：

A₁＝c₁·A₂，

B₁＝c₂·B₂，

其中，c₁和c₂是预定的系数。将两个微波共振器的测量参量事先彼此置于恒定的比例c₁、c₂这一方案的优点在于，对于质量和湿度值需要确定更少的校准系数a_i。

原则上，微波共振器50、52的之前描述的布置方案也可以扩宽到超过两个微波共振器上，以便以尽可能均匀的场分布测量待测量的幅面。

Claims (14)

1.一种用于测量起吸收作用的卫生用品的装置，在所述装置中，在连续的幅面上安置有相互间隔开的吸取体，其中，所述吸取体的湿度和/或密度以两个或更多个微波共振器借助于共振频移(A)和共振频率扩宽(B)来检测，其中，所述幅面运输通过所述微波共振器，并且两个微波参量(A、B)被连续地检测，

其中，这两个微波共振器关于所述幅面的运输方向彼此沿横向和运输方向错开地布置，以便对所述幅面在其整个宽度上进行测量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，不同的微波共振器的测量值以所述微波共振器沿运输方向的错开进行修正。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述微波共振器中的每个微波共振器具有带有均匀的场分布的测量范围，并且多个微波共振器横向于运输方向定位成，使得整个带被具有均匀的场分布的测量范围覆盖。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，设有用于测量所述幅面的至少一个叉式传感器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述微波共振器沿横向方向的测量范围彼此重叠。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，沿运输方向，两个吸取体之间的间距小于微波共振器的相应的直径，并且替代空调整，评价所述微波参量的信号最小量。

7.一种用于测量起吸收作用的卫生用品的方法，在所述方法中，将相互间隔开的吸取体安置到连续的幅面上，其中，以两个或更多个微波共振器借助于共振频移(A)和共振频率扩宽(B)来检测所述吸取体的湿度和/或密度，其中，将所述幅面运输通过所述微波共振器，并且连续地检测两个微波测量参量(A、B)，

其特征在于，

设置至少两个微波共振器，所述微波共振器关于所述幅面的运输方向彼此沿横向和运输方向错开地布置，以便对所述幅面在其整个宽度上进行测量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将各个微波共振器的平均的测量值以所述微波共振器沿运输方向的错位进行修正。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其特征在于，所述微波共振器中的每个微波共振器具有带有均匀的场分布的测量范围，并且多个微波共振器横向于运输方向定位成，使得整个带被具有均匀的场分布的测量范围覆盖。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，通过两个测量参量的累加的测量值来确定吸取体的质量。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，通过两个测量参量的累加的测量值来确定吸取体的湿度。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，将所述累加的测量值除以被加项的数量。

13.根据权利要求7至12所述的方法，其特征在于，所述微波共振器沿横向方向的测量范围彼此重叠。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其特征在于，沿运输方向，两个吸取体之间的间距小于微波共振器的相应的直径，并且替代空调整，评价所述微波参量的信号最小量。