DE2140757A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstoffgehaltes von Papier - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstoffgehaltes von PapierInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstoffgehaltes
voh Papier *
Xn der Papierindustrie ist es von größter Wichtigkeit, bei der Herstellung des Papieres den Füllstoffgehalt möglichst genau einzuhalten· Zu dem Zweck müßten entsprechende Messungen direkt an den laufenden Papierbahnen
durchgeführt werden. Bisher sind jedoch nur stichprobenartige Kontrollen möglich· Von den Papierbahnen werden in
größeren Zeitabständen Stücke heruntergerissen und anschließend durch Wägung und Veraschung der Füllstoffgehalt
bestimmt, ein Vorgang, der im günstigsten Fall einen Zeitraum von etwa 20 Min. beansprucht»
Brfindungsgemäß wird nun bei einem Verfahren
zur Bestimmung des FUlIstoffgehaltes von Papier vorge-
J1. -· 209803/1138 j
INSPECTED
schlagen, daß man die Papierbahn zwischen einer radioaktiven Strahlenquelle und einer diej abgegebene Strahlung
reflektierenden Fläche hindurchführt, daß man die spektrale Zusammensetzung der reflektierten Strahlung aufnimmt
und die integrale Intensitataverteilung bzw. die Größe
der Intensität bei je einem bestimmten Energiewert, in zwei verschiedenen Energiebeneichen der rückstreuenden
Strahlung bestimmt, wobei sich die Intensität der registrier« ten Strahlung in diesen beiden Bereichen im Hinblick auf
den Füllstoffgehalt vorzugsweise umgekehrt verhält, daß
man die so bestimmten Werte mit je einem gespeicherten, konstanten, dem jeweiligen Eriergiebereich zugeordneten
^ Wert vergleicht und; die-resüitieränden Werte untereinander mathematisch verknüpft, wobei !die Verknüpfung dann ein
Maß für den Füllstoffgehalt darstellt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß einer mit einem Metallraan-
tel belegten Rolle eine radioaktive Strahlenquelle und eine
Meßsonde gegenüberliegen und 'daß die Meßsonde über einen
Zweikanalimpulshöhendiskriminator« Differenzbildnern und
einer Summations einrichtung mit der Registriereinrichtung verbunden 'ist· :
Mit Hilfe der Erfindung'läßt sich eine schnelle,
exakte» berührungslose und zerstörungsfreie Messung des Füllstoffgehaltes direkt an laufenden Papierbahnen durch«
) führen.
Die Erfindung wird nun Anhand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben: ί
Fig« 1 zeigt die Meßanordnung· Die Fig. 2 und 3
zeigen die Spektralkurven für verpchiedne Füllstoffgehalte
und verschiedene Abstände zwischen Strahlenquelle und Pa*
pierbahn· Fig· k zeigt Kalib^rierkurven und Fig. 5 eine
. Gegenüberstellung der Meßwerte nach dem üblichen Verfahren
und der Meßwerte nach dem erfindungagemäßen Verfahren.
■Das erfindungsgemäße Verfahren soll in folgenden
am Beispiel des Kaolin (Al2O3.2SiO2.2H2O) als Füllstoff
erläutert werden. .
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ORIGINAL INSPECTED
2H0757 \
Fig. 1 zeigt die Meßanordnung. Dias zu untersuchen-
i I de Papier 1 wird über eine mit einem Kupfermantel 2 belegte
Rolle 3 geführt. In einem gewissen Abstand befindet sich die
Meßsonde h, bestehend aus einem 1 <mm dicken NaJ(Tl)-Szintillationskristall
mit 5»O8 cm Durchmesser» einem Photomultiplier und einem Vorverstärker« Vor. dem 0,2 mm dicken Berylliumfenster
5 befindet sich eine 5 niCi Fe-55 Strahlenquelle
6, die zum Detektor hin eine Bleiabschirmung 7 von 1 mm Dicke hat. Die Meßsonde h ist über einen Zweikanalimpulshöhendiskriminator
8, zwei Differenzbildnern 9 und einer Summa tionseinrichtung
10 mit der Registriereinrichtung 11 verbunden.
Die mit dieser Anordnung gemessene» spektrale
Zusammensetzung der:im Detektor registrierten Strahlung
zeigt Fig. 2· Die Kurve 12 zeigt die Strahlung, wenn kein
Papier über die Walze geführt wird» die Kurve 13» wenn ein Papier mit 5*8 $ Kaolin gemessen wird und die Kurve ■
' 1*», wenn das Papier 42,1 $ Kaolin enthält. Man erkennt
deutlich zwei verschiedene Beireiche« in denen sich die Inten-sität der registrierten Strahlung genau umgekehrt
verhält: im Bereich I nimmt sie mit steigendem Aschegehalt zu, während sie im Bereich II abnimmt. Der Abstand
zwischen Meßsonde und Rolle betrug d » 14 aim (d = kleinster
Abstand zwischen Quellenunterkante und Rolle, siehe Fig. i). Fig. 3 zeigt die Spektren (Kurven 12·, 13'»' 11*1) bei
einer Vergrößerung des Abstandes um 10 mm (d = 2** mm). Während
im Bereich I die Intensitäten stark abgenommen haben,
sind sie im Bereich II trotz des größeren Abstandes praktisch gleich geblieben. Durch diese Tatsache läßt sich der Schluß
ziehen, daß im Bereich II die an dem Kupfermantel elastisch (ohne Energieverlust) um 180° reflektierten Mangan-K-RÖntgenstrahlen
der Fe-55 Strahlenquelle f die von dem Füllstoff
mehr oder weniger absorbiert worden sind, gemessen werden.
Durch Vergrößerung des Abstandes wird zwar die Intensität
der auf dem Kupfermantel gelangenden Primärstrahlung ver- . ringert, der für die I80°-Reflexion erfaßbare Bereich jedoch
vergrößert. Im Bereich I dagegen werden die an den ' Fülletoffmolekülen unter flshereri Winkeln mit Energie-
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verlust gestreuten Mangan-K-Röntgenstrahlen gemessen, deren
Intensität mit zunehmendem Füllstaffgehalt größer werden
muß, mit wachsendem Abstand kleiner wird.
Wie Fig. *tzeigt, bewirkt eine Füllstoffgehaltsänderung um ca· 35 $ im Bereich I (Kurve 15) eine Meß«
Zahländerung von 36 i» und im Bereich II (Kurve 16) eine
■ von 88 $. (Jeweils auf den niedrigsten Wert bezogen!) Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren dagegen werden beide Effekte kombiniert und zusätzlich die bei nicht vorhandenem Papier registrierbaren Streuungen der Mangan-K-RÖntgenstrahlen in beiden Bereichen berücksichtigt (Nullwerte)·
Zu dem Zweck werden^ die,integralen Meßdaten in den beiden
W Bereichen durch den Zweikanalimpulshöhendiskriminator Q
voneinander getrennt. .Anschließend wird, wenn ZT und Ζτ-diese Daten und Z10 und Z110 die entsprechenden vorher gemessenen und gespeicherten, konstanten Nullwerte sind,
elektronisch die Summe Z1- ζτη+ΖΙΙθ"ΖΙΙ gebildet. Der
so erhaltene Wert dient dann als Maß für den Füllstoffgehalt des Papieres. Fig. h zeigt; daß Jetzt die Füllstoffgehalteänderung von ca. 35 Ί» eine Meßzahländerung
von 32Ο ήα bewirkt (Kurve 17)· Qm die Kalibrierungskurven
besser miteinander vergleichen zu'können, wurden in Fig. 4 alle Meßwerte auf die mit 5,8 ^ Kaolingehalt normiert
(vgl. dazu Kurven 13 bzw. 13' in· den Fig. 2 und 3).
Fig. 5 zeigt die Werte von Messungen an einer
laufenden Papierbahn· Die anhand von Proben nach der konventionellen Methode (Veraschung) ermittelten FUllstoffgehalte (graue Punkte) stimmen gut mit den Meßwerten (weiße
Punkte) überein.
,Die vorliegende Anmeldung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. Es ist auch
möglich, statt der integralen Meßdaten beider Bereiche die Intensität zweier bestimmter Energien zu bestimmen und
diese beiden Intensitätswerte in der erfindungsgemäß gekennzeichneten Weise einzusetzen.. Die Rolle 3 kann auch !
mit einem Mantel aus einem anderen Material, wie z.B.
S - k - ' 209809/1136
ORIGINAL-INSPECTED
Plexiglas, Aluminium u.dgl. versehen sein« Die Verknüpfung
der Werte kann auch auf andere Weise erfolgen, z.B. durch Multiplikation oder Division. Es ist selbstverständlich,
daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Füllstoffe, als Kaolin, in Papierbahnen nachweisen lassen,
. ι
so z.B. Bariumsulfat, Bariumkarbonat, Gips, Magnesiumkarbonat,
Tonerde, Kalk, Titandioxid usw. Als Strahlenquellen lassen sich neben Fe-55 auch andere verwenden. Überdies ist
es möglich, zur Beseitigung von Störungen bei der Messung . einen Kompensationskreis herzustellen, wodurch der Abfall
der Strahlenquelle und etwaige sonstige Störungen ausgeglichen werden können. IJnbedängt notwendig ist dies jedoch i
nicht, da man es auch durch die Wahl der Verknüpfung in. der Hand hat, diese Störungen auszuschalten«
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Claims (4)
- Patentansprüche :Verfahren zur Bestimmung des Füllstoffgehaltes von Papier,dadurch gekennzeichnet, daß man die Papierbahn zwischen einer radioaktiven Strahlenquelle und einer die abgegebene Strahlung reflektierende Fläche hindurchführt, daß man die spektrale Zusammensetzung der reflektierten Strahlung aufnimmt und die integrale Intensitätsverteilung bzw. die Größe der Intensität bei je einem bestimmten Energiewert, in zwei verschiedenen Energiebereichen&er rückstreuenden Strahlung bestimmt, wobei sich die Intensität der registrierten Strahlung t in diesen beiden Bereichen ih Hinblick auf den Füllstoffgehalt vorzugsweise umgekehrt verhält, daß man die so bestimmten Werte mit je einem gespeicherten, konstanten, dem jeweiligen Energiebereich zugeordneten Wert vergleicht und die resultierenden Werte untereinander mathematisch verknüpft, wobei die Verknüpfung dann ein Maß für den Füllstoffgehalt darstellt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Bereich die Differenz aus gespeichertem und gemessenem Wert gebildet wird und die Differenzen dann addiert werden.
- 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gespeicherten Werte jene ψ Werte sind, die sich bei nicht vorhandenem Papier ergeben (Nullwerte).
- 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer mit einem Metallmantel (2) belegten Rolle (3) eine radioaktive Strahlenquelle (6) und eine Meßsonde (k) gegenüberliegen und daß die Meßsonde (4) über einen Zweikanal impulshöhendiekriminator (8), Differenzbildnern (9) und einer Sununationseinrichtung (lO) alt der Registriereinrichtung (ii) verbunden ist.5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn-" 6" 209809/1136zTe lehnet, daß die Rolle mit einem Kupfermantel belegt 1st und als Strahlenquelle Fe-55 vorgesehen 1st.6· Vorrichtung nach Anspruch k oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle zwischen Meßsonde und Rolle liegt·■t\ 209809/^1136ORIGINAL INSPECTEDLeerseite
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