DE1015243B

DE1015243B - Verfahren zur Papierfeuchtigkeitsmessung

Info

Publication number: DE1015243B
Application number: DEL23087A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Walter Hackel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-10-03
Filing date: 1955-10-03
Publication date: 1957-09-05

Description

Verfahren zur Papierfeuchtigkeitsmessung Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Feuchtigkeitsmessung von Papier. Bei von Rollen ablaufenden Bahnen oder gestapelten bzw. zu stapelnden einzelnen Bogen ist es oft wichtig, laufend Kenntnis über den Feuchtigkeitsgehalt des Papiers zu erlangen; besonders dann, wenn ein Arbeitsvorgang an der Bahn ausgeführt werden soll. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß die Differenz aus zwei bei verschiedenen vorzugsweise um eine oder mehrere Größenordnungen verschiedenen Frequenzen ermittelten elektrischen Leitfähigkeitswerten als Maß für die Feuchtigkeit gebildet wird. Die Differenz der beiden Leitfähigkeitswerte ist insbesondere bei sehr unterschiedlichen Frequenzen dem Feuchtigkeitsgehalt proportional. Der Proportionalitätsfaktor ist materialunabhängig und kann durch einmalige Messung und Eichung, gegebenenfalls durch Rechnung, ermittelt werden.
Zum Verständnis des Erfindungsgedankens sei folgendes ausgeführt. Die Leitfähigkeit von feuchtem Papier setzt sich aus der Leitfähigkeit von trockenem Papier, der Ionenleitfähigkeit des Wassers und der Dipolleitfähigkeit des Wassers zusammen. Hierbei hat die Ionenleitfähigkeit zunächst den stärksten Anteil. Außerdem ist ihre Größe sehr unterschiedlich bei den verschiedenen Papiersorten. Diese Ionenleitfähigkeit hängt insbesondere von den Verschmutzungen und den löslichen bzw. gelösten Stoffen ab. Eine ihrer wichtigsten Eigenschaften ist jedoch die Frequenzunabhängigkeit. Die Leitfähigkeit des trockenen Papiers ist eine Art dielektrischer Leitfähigkeit und ist etwa proportional der Frequenz der angelegten Spannung. Die Dipolleitfähigkeit des Wassers ist nun sehr genau proportional dem Quadrat der Frequenz. Diese Leitfähigkeit ist theoretisch ermittelt und durch die Theorie bestätigende Messungen sehr genau bekannt.
Die Gesamtleitfähigkeit, welche man etwa durch die Strommessung bei einer vorgegebenen angelegten Spannung an eine bekannte Fläche des Papiers ermittelt, setzt sich additiv aus den obengenannten Leitfähigkeiten zusammen, wobei die Dipol- und die Ionenleitfähigkeit des Wassers mit dem Volumenanteil des Wassers am Papier multipliziert ist. Wird nunmehr die beim feuchten Papier meßtechnisch allein zugängliche Gesamtleitfähigkeit bei zwei sehr unterschiedlichen Frequenzen gemessen, so fällt bei der Differenzbildung der beiden Meßwerte die Ionenleitfähigkeit des Wassers heraus. Weiterhin sind die Leitfähigkeiten des Papiers für beide Frequenzen und die Dipolleitfähigkeit des Wassers bei der kleinen Frequenz um mehrere Größenordnungen kleiner als die Dipolleitfähigkeit des Wassers bei der größeren Frequenz.
Dieses gilt gemäß den gemachten Erfahrungen auch noch, wenn die Dipolleitfähigkeit mit dem genannten zu messenden Faktor behaftet ist. Da man nun die Dipolleitfähigkeit des Wassers kennt, kann aus der ermittelten Differenz der Gesamtleitfähigkeiten der genannte Volumenanteil, also die Feuchtigkeit, ermittelt werden.
Folgendes Beispiel soll das noch näher erläutern. Die Ionenleitfähigkeit vom Wasser beträgt etwa iO-B [Ohm-l, cm-l] und größer. Bei A = 6 m beträgt die Dipolleitfähigkeit des Wassers etwa 5,5. 10-6 [], die Papierleitfähigkeit 10-7 [ ]. Schon bei A = 1 m wird die Dipolleitfähigkeit 2 10-4 [ ], wohingegen die Papierleitfähigkeit nur auf etwa 10-6 [ ] ansteigt. Mit Ausnahme der Papierleitfähigkeit müssen diese Größen nun noch mit dem die Feuchtigkeit darstellenden Faktor q multipliziert werden. Die Leitfähigkeit bei A = 6 m beträgt deshalb etwa q * 10-6 + q 6 5,5 zu 10-6 + 10-7.
Die Leitfähigkeit bei A = 1 m ist etwa q & 10-6 + q 2 zu 10-4 + 10-6. Da der Wert der Ionenleitfähigkeit - erster Summand - zwar noch erheblich variieren kann, in beiden Leitfähigkeitsmessungen aber der gleiche ist, überwiegt der Wert q zu 2 zu 10-4 bei der Differenzbildung, so daß mit x als gemessener Leitfähigkeit 4 - = 6 2 10-4 1 die zu ermittelnde Feuchtigkeit darstellt. Die Umrechnung in Gewichtsprozente bzw. die Ermittlung des absoluten Betrages der Feuchtigkeit erfolgt durch einfache Rechnung, gegebenenfalls bereits durch entsprechende Eichung der Meßgeräte.
Mit der Erfindung ist in einfacher Weise eine laufende Überwachung einer ablaufenden Bahn oder einer Anzahl einzelner Bögen möglich. Mit zwei Leitfähigkeitsmessungen bei zwei verschiedenen Frequenzen kann bei entsprechender Eichung sofort der gewünschte Feuchtigkeitswert ermittelt werden. Mit A1 > 2 ist immer 1> 2 Man kann deshalb sehr einfach mit einem Meßgerät zunächst #1 ermitteln, den Nullpunkt des Meßgerätes nach erfolgter Messung auf diesen Wert umschalten und sodann bei A2 umgepolt messen. Bei entsprechender Eichung kann man auf dem Meßgerät dann sofort den gewünschten Feuchtigkeitswert ablesen. Wie oben schon gesagt, genügt bei einer bestimmten ange- legten Spannung eine einfache Strommessung, lediglich die Frequenz dieser angelegten Spannung ist zu variieren.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Feuchtigkeitsmessung von Papier, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz aus zwei bei verschiedenen, vorzugsweise um eine oder mehrere Größenordnungen verschiedenen Frequenzen ermittelten elektrischen Leitfähigkeitswerten als Maß für die Feuchtigkeit gebildet wird.