DE10129680B4

DE10129680B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichts von Papier

Info

Publication number: DE10129680B4
Application number: DE2001129680
Authority: DE
Inventors: Franz Xaver Johann Refle
Original assignee: Roschiwal & Partner Electronic; ROSCHIWAL and PARTNER ELECTRONIC SYSTEME GmbH
Current assignee: Roschiwal & Partner Electronic; ROSCHIWAL and PARTNER ELECTRONIC SYSTEME GmbH
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2021-06-23
Also published as: DE10129680A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Flächengewichts von Papier durch Wägen, einer ausgeschnittenen Probe bekannter Fläche des zu bestimmenden Papiers und anschliessende Division des gemessenen Gewichts durch diese Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen rechteckiger, schmaler Streifen definierter Breite, jedoch undefinierter Länge, aus dem zu bestimmenden Papier ausgeschnitten wird, die Länge des Streifens anschliessend gemessen und die Fläche aus dem Produkt von Breite und Länge errechnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichts von Papier nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 9 und 11
Das Flächengewicht ist, neben Parametern wie Glätte, Porosität und Dicke, eine der wichtigsten Angaben zur Bestimmung der Eigenschaften von Papier. Es muß daher im Rahmen des Produktionsprozesses von Papier regelmäßig gemessen und kontrolliert werden, um sicherzustellen, daß ständig Papier eines konstanten Flächengewichts produziert wird. Im Laboratorium bzw. Technikum eines papierherstellenden Betriebs werden daher regelmäßig Stichproben an der laufenden Produktion durchgeführt, um unter anderem das Flächengewicht zu bestimmen und gegebenenfalls den Herstellungsprozeß entsprechend nachregeln zu können.
Bei allen bekannten Vorrichtungen zur Messung des Flächengewichts von Papier wird zunächst ein Stück Papier definierter Größe ausgeschnitten oder ausgestanzt und anschließend gewogen. Das Flächengewicht ist der Quotient aus dem gewogenen Gewicht und der bekannten Fläche der Probe.

Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand der DE 39 42 170 A1 . Die dort beschriebene Vorrichtung arbeitet mit einer Matrize, die mit einer Ausnehmung versehen ist, auf die das Papier gelegt wird. Mit einem formschlüssig in die Ausnehmung eingreifenden Stempel wird das Papier durchstanzt, wodurch ein aus der Matrize fallendes Papierstück bestimmter Fläche erhalten wird.

Problematisch ist bei den bekannten Meßverfahren die Probengewinnung. Es ist einerseits, z. B. aus der oben genannten DE 39 42 170 A1 , bekannt, mit einer Rundstanze zu arbeiten, also eine kreisförmige Probe aus dem Papier auszustanzen. Nachteilig hierbei ist, daß die Stanze bei dünnem Papier versagt, insbesondere bei Papierdicken von unter 50μm, weil der Schneidspalt nicht dünn genug ausgelegt werden kann, um zu verhindern, daß derart dünne Papiersorten durch den Schneidspalt rutschen. Darüber hinaus müssen diese Stanzen aufgrund der in dem Papier enthaltenen abrasiven Füllstoffe häufig nachgeschliffen bzw. ganz ausgetauscht werden. Der Betrieb einer solchen Vorrichtung ist daher, wenn aufgrund der Papierdicke überhaupt möglich, zeitaufwendig und teuer.

Es ist ebenfalls bekannt, ein Rechteck mit einem Messer oder einer Schere auszuschneiden und anschließend zu wiegen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine exakte Definition der Fläche praktisch nicht möglich ist und damit nur eine ungenaue Flächengewichtsbestimmung erzielt werden kann.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichts von Papier durch wägen einer ausgeschnittenen Probe des Papiers bereitzustellen, welches insbesondere auch bei dünnen Papiersorten eine schnelle, genaue und zuverlässige Messung ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 9 und 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2: eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht der Schneidvorrichtung gemäß 1 von oben; und
3: eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht des in den 1 und 2 gezeigten Schneidkopfes, in Schneidrichtung gesehen.
Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtungen besteht darin, einen Streifen des zu bestimmenden Papiers auszuschneiden, dessen Breite exakt definiert ist, dessen Länge jedoch in bestimmten Grenzen undefiniert bleibt; der Streifen ist jedoch im wesentlichen rechteckig. Anschließend wird die Länge dieses Streifens möglichst genau gemessen und mit der bekannten Breite multipliziert, so daß man die Fläche erhält. Das Flächengewicht wird dann durch Wägen und Division bestimmt.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren besteht darin, daß mit Schneidvorrichtungen, beispielsweise Schneidmessern, beliebig feine und dünne Papiere geschnitten werden können, also nicht die Nachteile der oben beschriebenen Stanze auftreten. Durch die exakte Breite des als Probe dienenden Papierstreifens und die nachträgliche Messung der Länge kann außerdem die Fläche der Probe exakt bestimmt werden, was mit den aus dem Stand der Technik bekannten „Ausschneidverfahren" nicht möglich war, da dort sowohl die Länge als auch die Breite der Probe weitgehend undefiniert waren.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung bei Anwendung einer Schneidvorrichtung, die darauf ausgelegt ist, Papierstreifen exakt definierter Breite zu schneiden, wie sie weiter unten beschrieben wird.
Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung weist einen Rahmen 5 auf, der auf mehreren Verschiebeschienen 6 einen entlang der Verschiebeschienen 6 verfahrbaren Schneidkopf 2 lagert. Dieser Schneidkopf 2 weist an seinem unteren Ende auf einer gleichen Achse liegenden Schneidmesser 1 auf, wie sie an sich bekannt sind. Derartige Schneidmesser 1 schärfen sich durch Entlangbewegen entlang einer Schneidkante 7 selbsttätig, da die Schneidmesser 1 einen konisch zulaufenden Rand aufweisen. Die Schneidkante 7 ist ebenfalls von dem Rahmen 5 gelagert und verläuft parallel zu den Verschiebeschienen 6. Auf der Schneidkante 7, die eine etwas größere Breite aufweist, wird ebenfalls das zu schneidende Papier gelagert. Der Schneidkopf 2 weist darüber hinaus vier Rollen 3 auf, wobei jeweils zwei Rollen auf einer Achse liegen. Diese Rollen fahren auf dem Tisch, der auch die bzw. jede Schneidkante 7 enthält. Sofern auf diesem Tisch Papier aufgelegt ist, fahren diese Rollen 3 über das zu schneidende Papier, während die Schneidmesser 1 das Papier schneiden und in die Schneidkanten 7 eingreifen.
Der Vorschub des Schneidkopfes 2 erfolgt durch einen Motor 8 und einer Spindel 9, welche in ein entsprechendes Gewinde des Schneidkopfes 2 eingreift. Die Einrichtung kann auch einen Inkrementgeber 10 aufweisen, der die Umdrehungen der Spindel 9 zählt, wodurch letztlich die Länge des geschnittenen Papierstreifens gemessen werden kann.
Zur Bestimmung des Flächengewichts einer Papierprobe wird als erstes die Papierprobe als großflächige Papierbahn auf den die Schneidkanten 7 beinhaltenden Tisch gelegt, während sich der Schneidkopf 2 in einer Endposition befindet. Anschließend wird der Motor 8 betätigt, wodurch der Schneidkopf 2 durch die Spindel 9 angetrieben und über den Tisch gefahren wird. Hierbei beginnen die Schneidmesser 1 das Papier zu schneiden, und zwar zu einem Streifen definierter Breite, die durch den Abstand der Schneidkanten 7 bestimmt ist. Die Vorwärtsbewegung des Schneidkopfes 2 wird durch den Inkrementgeber 10 kontinuierlich gemessen und durch einen Sensor werden Anfang und Ende des Papiers registriert, so daß die Anzeit der durch den Inkrementgeber 10 gemessenen Umdrehungen unmittelbar proportional zur Länge des Papierstreifens ist.
Anschließend wird die Fläche des so erhaltenen Papierstreifens durch Multiplikation der exakt definierten Breite (Abstand der Schneidkanten 7) mit der gemessenen Länge ermittelt. Schließlich wird der Papierstreifen in an sich bekannter Weise auf einer Waage gewogen und sein Flächengewicht durch Division aus dem Gewicht mit der Fläche errechnet.
Das Erfassen der Länge des Papierstreifens kann durch beliebige Sensoren, vorzugsweise optische, elektrische oder mechanische Sensoren erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung (nicht dargestellt) ist darüber hinaus ein Greifer vorhanden, der den geschnittenen Papierstreifen zur Waage transportiert.
In einer alternativen, ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird anstelle einer Schneidvorrichtung mit zwei parallel arbeitenden Schneidmessern eine Schneidvorrichtung mit nur einem Schneidmesser verwendet. Hierbei benötigt man eine zusätzliche Vorschubeinrichtung für das Papier, welche senkrecht zur Schneidrichtung arbeitet und das Papier auf den Tisch senkrecht zur Schneidrichtung und zwischen dem ersten und dem zweiten Schnitt um einen definierten Betrag, nämlich die Breite des Papierstreifens, transportieren kann. Im übrigen entspricht die Funktionsweise dieser Vorrichtung der beschriebenen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Länge des Papierstreifens nicht nur einmal, sondern mehrmals an verschiedenen Stellen gemessen und gemittelt. In einer vereinfachten Ausführungsform wird die Länge in der Mitte des Papierstreifens und nicht an dessen Rand gemessen, um Keil- bzw. Trapezeffekte bei der Anfertigung des Papierstreifens auszugleichen.

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Flächengewichts von Papier durch Wägen, einer ausgeschnittenen Probe bekannter Fläche des zu bestimmenden Papiers und anschliessende Division des gemessenen Gewichts durch diese Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen rechteckiger, schmaler Streifen definierter Breite, jedoch undefinierter Länge, aus dem zu bestimmenden Papier ausgeschnitten wird, die Länge des Streifens anschliessend gemessen und die Fläche aus dem Produkt von Breite und Länge errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschneiden des Streifens durch gleichzeitige und parallele Betätigung zweier Schneidwerkzeuge erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidwerkzeuge rotierende Schneidmesser (1) sind, welche in einem Schneidkopf (2) gelagert sind, der über Rollen (3) auf dem zu bestimmenden Papier verfahren wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschneiden des Streifens durch sukzessives Schneiden einer ersten und einer zweiten, parallelen Schneidkante mit dem selben Schneidwerkzeug erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier nach dem Schneiden der ersten und vor dem Schneiden der zweiten Schneidkante senkrecht zur Schneidrichtung durch einen Vorschub um die Breite des Streifens verschoben wird.
Verfahren nach eine der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgeschnittene Streifen von einem Greifer erfasst und einer Waage zugeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Länge des Streifens entlang dessen Mitte erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Länge des Streifens an mehreren Stellen entlang dessen Breite erfolgt und anschließend der Mittelwert gebildet wird.
Vorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichts von Papier durch Wägen einer ausgeschnittenen Probe bekannter Fläche des zu bestimmenden Papiers und anschliessende Division des gemessenen Gewichts durch diese Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schneideinrichtung (4) mit zwei gleichzeitig und parallel betätigbaren Schneidwerkzeugen zum Ausschneiden eines im wesentlichen rechteckigen, schmalen Streifens definierter Breite, jedoch undefinierter Länge, aus dem zu bestimmenden Papier aufweist, sowie eine Messeinrichtung zur Messung der Länge und eine Waage zum Wägen des ausgeschnittenen Streifens.
Vorrichtung Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidwerkzeuge rotierende Schneidmesser (1) sind, welche in einem Schneidkopf (2) gelagert sind, der über Rollen (3) auf dem zu bestimmenden Papier verfahren wird.
Vorrichtung zur Bestimmung des Flächengewichts von Papier durch Wägen einer ausgeschnittenen Probe bekannter Fläche des zu bestimmenden Papiers und anschliessende Division des gemessenen Gewichts durch diese Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schneideinrichtung mit einem Schneidwerkzeug sowie einer Vorschubeinrichtung zum Transport des Papiers senkrecht zur Schneidrichtung zum Ausschneiden eines im wesentlichen rechteckigen, schmalen Streifens definierter Breite, jedoch undefinierter Länge, durch zwei sukzessive Schnitte, zwischen denen das Papier durch die Vorschubeinrichtung verschoben wird, aus dem zu bestimmenden Papier aufweist, sowie eine Messeinrichtung zur Messung der Länge und eine Waage zum Wägen des ausgeschnittenen Streifens.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Greifer zum Transport des Streifens von der Schneideinrichtung bzw. Messeinrichtung zu der Waage aufweist.