DE2621217A1

DE2621217A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von puelpe auf das vorhandensein von verdickungen

Info

Publication number: DE2621217A1
Application number: DE19762621217
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl Ing Hill
Original assignee: Tellusond AB
Current assignee: Tellusond AB
Priority date: 1975-05-14
Filing date: 1976-05-13
Publication date: 1976-12-02
Also published as: DE2621217C2; SE7505538L; CA1046789A; FI761331A; GB1529507A; FI57845C; SE390458B; JPS51139904A; FI57845B; JPS5413522B2; US4066492A

Description

NACHGERSCHT

COHAUSZ & FLORACK

PATB NTANWALT S BÜRO 2621217

D-4 DÜSSELDORF · SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE:
DipL-lng. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

A3 Tellusond

Stockholm/Schweden 12. Mai 1976

Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Pulpe auf das Vorhandensein von Verdickungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung und Prüfung von Pulpe auf das Vorhandensein von Verdickungen darin.

Eine "Verdickung" ist ein größeres Faserbündel, das aus zwei oder mehr Fasern besteht, die aneinasnder haften und die während der Herstellung von Pulpe nicht vollständig voneinander getrennt worden sind. Die Verdickungen unterscheiden sich von den !Passern in der Pulpe hauptsächlich dadurch, daß sie eine größere ¹JiIerschnittsabmessung als die Fasern haben und damit gewöhnlich auch eine etwas größere Länge im Durchschnitt als die Fasern. TrJährend die Fasern gewöhnlich eine Querschnittsabinessung (Dicke) von 10-50 um haben, haben die Verdickungen oder das, was allgemein als Verdickungen bezeichnet wird, eine entsprechende V^uersehnittsabmessung von 80-150 vm und darüber, Der untere Grenzwert für die Querschnittsabmessung dessen, was man als "Verdickung" bezeichnet, hängt oft von der Fähigkeit der Verfübbaren Meßgeräte ab, zwischen dünnen Verdickungen, d.h. Verdickungen mit einer vergleichsweise kleinen Querschnittsabmessung, und Fasern zu unterscheiden. Die durchschnittliche Länge der Verdickungen ist allgemein um das 1,5-bis 2-Fache größer als die durchschnittliche Länge der Fasern, deieser Wert hängt jedoch von der Art der Pulpe ab.

Das Vorhandensein von Verdickungen in Papierpülpe ist ein wichtiger

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Paktor für die Qualität der Pulpe. Ein Grund dafür ist der, daß jede Yerdiokung eine Schwachstelle oder die Ausgangsstelle für einen Hiß in der Papierbahn bewirkt, die aus der Pulpe hergestellt wird, und dadurch erhöht sich die Gefahr eines Risses der Papierbahn während ihrer Herstellung. Weiterhin beeinträchtigt efceine Verdickung, die sich in der Oberfläche des hergestellten Papiers befindet, auch die Druckqualitäten des Papiers, beispielsweise insofern, als die Verdickung die Druckfarbe in anderer Weise aufnimmt und absorbiert als dies umgebende Papier, oder insofern, als sich die Terdickung von der Papieroberfläche während des Druckvorgangs löst und möglicherweise an der Druckform oder Druckplatte hängen bleibt. Ss ist folglich von Wichtigkeit, daß man in der Lage ist, die Pulpe bezüglich des Vorhandenseins von Verdickungen darin zu untersuchen, wobei das Hauptinteresse darin liegt, die Gesamtmenge an Verdickungen in einer bestimmten Menge Pulpe zu bestimmen, jedoch auch Information über die Größe oder den Grötienbereieh der Verdickungen zu erhalten, die in der Pulpe vorhanden sind.

Sin bekanntes Verfahren zur Untersuchung etvon Papierpülpe auf das Vorhandensein von Verdickungen darin besteht in den Schritten, eine Suspension der Pulpe durch einen Meßkanal zu leiten, der transparente Wände hat, und einen im wesentlichen parallelen Lichtstrahl von einer Lichtquelle, die sich auf einer Seite des Maßkanals befindet, durch den Meßkanal zu einem Photodetektor zu leiten, der sich auf der gegenüberliegenden Siete des Meßkanals befindet, und zwar in solcher Weise, daß die Richtung des Lichtstrahls im wesentlichen im rechten Winkel zur Längsrichtung des Maßkanals geht, dh.h. zur Richtung des Durchflusses der Pulpesuspension. Eine in der Pulpesuspension vorhandene Verdickung bewirkt, wenn sie durch den Lichtstrahl geht, eine Verringerung der Stärke des Lichts, das durch den Photodetektor aufgefangen wird, und damit eine entsprechende Verringerung in der Amplitude des Ausgangssignals des Photodetektors. Die Größe dieser Verringerung in der Stärke bzw. in der Amplitude bildet ein Maß für die Querschnittsabmessung der Verdickungen in Richtung rechtwinklig zum Lichtstrahl, während die Dauer der Verringerung der Stärke bzw. Amplitude ein Maß für die Länge der Verdickung ist, weil sich die Verdickungen in dem Pulpesuspensionsstrom so ausrichten, daß deren Längsrichtung im wesentlichen mit der Durchflußrichtung zusammenfällt. Durch

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Analysieren des Ausgangssignals des Photodetektors in bezug auf die Amplitudenänderungen im Signal ist es folglich möglich, Information über das Yorahandensein von Verdickungen in der Pulpe zu erhalten. Weil der Querschnitt einer Verdicknng oft rechtwinklig ist, d.h. die Verdickung dünn und breit ist, ist es bevorzugte Praxis, zwei Lichtstrahlen durch den Meßkanal s im rechten Winkel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene im rechten Winkel zur Längsrichtung des Meßkanals zu leiten. Diese beiden Lichtstrahlen werden nach ihrem Durchgang durch den Meßkanal von zwei entsprechenden Photodetektoren aufgefangen, und die Ausgangssignale dieser Photodetektoren werdaen in ein kombiniertes Sißgnal kombiniert, das anschließend analysiert wird, wie vorstehend erwähnt, und zwar in bezug auf das Auftreten von Amplitudenänderungen darin, die von Verdickungen in der Pulpe hvervorgerufen werden.

Es versteht sich von selbst, daß bei einem Meßverfahren dieser Art es wichtig ist, daß das Ergebnis der Messung unabhängig von der Art der Pulpe ist, die untersucht wird, und von dieser nicht beeinflußt wird, d.h. unabhängig von dem Herstellungsverfahren und dem Grad des Bleichens der Pulpe. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine solche Unempfindlichkeit gegen den Ursprugng der Pulpe nicht normalerweise erreicht wird, weil Verdickungen von verschiedenen Pülpeherstellungsverfahren und mit unterschiedlichen Graden der Bleichung der Pulpe große Unterschiede in der Färbung zeigen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren in einer entsprechend verbesserten Vorrichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, um Pulpe in bezug auf das Vorhandensein von Verdickungen darin zu untersuchen, wobei das Verfahren zu Meßergebnissen führt, die von der Herkunft der Pulpe und damit der Verdickungen unabhängig sind und damit nicht darauf ansprechen.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 750 bis 950 nm benutzt wird. In Anbetracht der Lichtquellen, die auf dem Markt erhältlich sind, kann man vorzugsweise •Leuchtdioden mit der Wellenlänge von 950 nm benutzen.

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Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß bei Benutzung von Licht innerhalb dieses Wellenlängenbereichs, d.h. hauptsächlich innerhalb des Infraoobbereichs, die Verringerung in der Stärke des Lichtstrahls, die durch eine bestimmte Verdickung hervorgerufen wird, im wesenllichen unabhängig von der Herkunft der Verdickung ist, dh. dess Pülpeherstellungsverfahrens und des Grads des Bleichens, und sis folglich nur von der Größe der Verdiekung abhängig ist.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Seichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine scheaatische Barstellung einer Torrichtung zur Untersuchung von Pulpe in bezug auf das Vorhandensein von Verdickungen darin, bei der das Verfahren gemäß der Erfindung Anwendung findet, und

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Burchleitung eines Lichtstrahls, aer durch den MeSkanal geht und von einer Verdickung beeinflußt wird, als eine Funktion, der Wellenlänge des Lichts und für Verdikkungen sait verschiedenen Herkünften.

1'i.s. 1 zeigt sehr iseheaaiiseh und nur im Prinzip eine Vorrichtung sur Uhtsrsuchung von Pulpe auf das Vorhandensein von Verdickungen darin, bestehend aus einem Heßkanal 1 axt transparenten "wänden, durch den ein Strom einer Suspension der au im.tersuchenden Pulpe geleitet wird, wie durch den !Pfefl. 2 angedeutet. Von Lichtquellen mit augehörigen optischen Systemen (in den Seichnungen nicht dargestellt) werden zwei zueinander im rechten Winkel stehende Lichtstrahlen 3 ¹^cI 4 durch den Meßkanal 1 in einer gemeinsamen Ebene im rechten Winkel zur Längsrichtung des Meßkanals 1 geleitet. Jeder dieser Lichtstrahlen 3 ¹^Q- 4 besteht aus im wesentlichen parallelen Lichtstrahlen, und er ist durch das optische System, das der Lichtquelle zugeordnet ist, so ausgebildet, daß er einen vergleichsweise dünnen rechtwinkligen Querschnitt hat, so daß der Lichtstrahl im wesentlichen die Fora eines dünnen Bands hat, das sish in der Ebene im rechten Winkel zur Längsaohse des Meßkanals 1 befindet. Fach dem Durchgang durch den Meßkanal 1 werden die beiden Lichtstrahlen 5 "and 4 von Photodetektoren 5 ^nd 6 aufgefangen, die folglich Ausgangssignale liefern, welche proportional zu den Stärken ler Mohtstrahlen 3 bzw. 4 siad₅ nachdem sie durch den Meßkanal

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1 und den Strom Pulpesuspension gegangen sind, der im Meßkanal vorhanden ist. Ss versteht sich, daß dann, wenn eine Terdickung in der Pulpesuspension vorhanden ist, diese Verdickung "einen Schatten" beim Durchgang durch die Lichtstrahlen 3 und 4 auf jeden der Photodetektoren 5 und 6 "wirft", so daß die von diesen Photodetektoren aufgefangenen Lichtstärken verringert v/erden. Es versteht sich ferner, daß die Größe dieser Verringerung in der Stärke und damit der Größe der entsprechenden Amplitudenverringerung in den AusgangsSignalen der Photodetektoren ein Maß für die Breite bzw. Weite der Yerdickung in den Eichtungen im rechten Winkel zum Lichtstrahl 5 und zum Lichtstrahl 4 ist, d.h. in zwei zueinander im rechten Winkel stehenden Richtungen. !Folglich werden auf diese Weise sowohl "die Breite" als auch die "Dicke" der Verdickung gemessen, weil die Verdickung dazu neigt, sich in demPülpesuspensionsstrom im Meßkanal 1 so zu orientieren, daß deren Längsrichtung mit der Strömungsrichtung zusammenfällt. Es versteht sich ferner, daß die Dauer der Stärkenverringerung und damit die Dauer der Amplitudenverringerung in den Ausgangssignalen der beiden Photodetektoren ein Maß für die Länge der Verdickung ist.

Die Ausgangssignale von den Photodetektoren 6 und 5 werden zu einer Signalverarbeitungs- und Sichtseinheit 7 zugeleitet. In dieser Einheit werden die beiden Ausgangssignale von den Photodetektoren 5 und 6 in ein kombiniertes Sisgnal kombiniert, beispielsweise insofern, als die Ausgangssignale von den Photodetektoren miteinander addiert werden, und dieses kombinierte Signal wird dann in bezug auf die temporären Amplitudenverringerungen analysiert, die im Signal als Folge von Verdickungen auftreten, die im Pülpesuspensionsstrom vorhanden sind. Indem die durchschnittliche Amplitude des kombinierten Signals während einer bestimmten Zeitdauer bestimmt wird, ist es beispielsweise möglich, dien durchschnittlichen Gehalt an Verdickungen in der Pülpemenge zu bestimmten, die durch den MeSkanal 1 während der bestimmten Zeitdauer durchgegangen ist.

Srfindungsgemäß bestehen die Lichtstrahlen 5 und 4 aus Licht mit einer Wellenlänge innerhalbdes Bereichs von 750 bis 950 mn. Vorzugsweise verwendet man Lsuchtdioden mit der Wellenlänge von 950 nm als Lichtquellen für die Lichtstrahlen, weil solche Leuchtdioden ohne weiteres erhältlich sind.

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Indem Licht in diesem Infrarotwellenlängenbereich benutzt wird, wird erreicht, daß die Meßvorrichtung nicht auf die Art der zu untersuchenden Pulpe anspricht, dh. auf das Herstellungsverfahren und das Haß des Bleichens der Pulpe. Das wird nicht erreicht, wenn Licht mit einer Wellenlänge außerhalb dieses Wellenlängenbereichs benutzt wird.

Das ist durch die Kurven in der graphischen Darstellung in Fig. 2 veranschaulicht, die die Durchlässigkeit, dh. das prozentuale Verhältnis zwischen der Auslaßstärke und der Einfallsstärke eines Lichtstrahls, als eine Funktion der Wellenlänge des Lichts und für vier verschiedene 7erdickungen verschiedenen Ursprungs zeigt. Die Messungen, 4auf denen die Kurven in Pig. 2 basieren, wurden durchgeführt, indem eine einzele-ne Verdickung jeder Sorte durch den Meßkanal in einem Wasserstrom ohne Vorhandaensein irgendwelcher Fasern durchgeleitet wurde und die Durchlässigkeit des Lichtstrahls beim Durchgang der Vej_dickung durch den ausgeleuchteten Bereich des Meßkanals unter Verwendung von Licht mit verschiedenen Wellenlängen innerhalb des Bereichs von 400 bis lOOOnm gemessen wurde. Die Verdickungen, mit denen gearbeitet wurde, hatten eine Querschnittsabmessung innerhalb des Bereichs von 1450 x 150 lam bis 200 χ 200 um. In Fig. 2 wurde die Durchlässigkeitskurve A von einer Verdickung aus mechanischer Pulpe erhalten, während die Kurve B für eine Verdickung aus einer CE-gebleichten Pulpe erhalten wurde, Kurve G für eine Verdickung aus ungebleichter Pulpe erhalten wurde und die Kurve D für eine Verdickung aus CEH-gebgleichter Pulpe erhalten wurde.

Wie ohne weiteres aus den Kurven in Fig. 2 ersichtlich ist, beeinflussen die verschiedenen Arten von Verdickungen, dh. Verdickungen von verschiedenen Pülpearten, die Durchlässigkeit, d.h. die Stärke der Lichtstrahlen, die den Meßkanal verlassen, und zwar im wesentlichen im gleichen Maße, wenn das Licht, mit dem gearbeitet wird, eine Wellenlänge im Bereich von 750 bis 950 nm hat. Für Licht mit einer Wellenlänge außerhalb dieses Wellenlängenbereichs jedoch beeinflussen die verschiedenen Arten von Verdikkungen die Stärke der Lichtstrahlen in stark unterschiedlichen Ausmaßen, und das bedeutet, daß sehr verschiedene Meßergebnisse für verschiedene Arten von Pulpe entstünden, wenn Lieht benutzt würde, das eine Wellenlänge außerhalb deassgenannten Wellenlängenbereichs hat.

Ansprüche

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Claims

.Ansprüche

1. Verfahren zur Untersuchung von Pulpe auf darin "befindliche Verdikkungen, bei dem eine Suspension der Pulpe, durch eineir Meßkanal mit transparenten Wänden geleitet wird₉ mindestens ein Lichtstrahl durch den Meßkanal und den Pülpesuspensionsstrom darin im rechten Winkel zur Durchflußrichtung geleitet wird, die Stärke des Lichtstrahls nach dessen Durchgang durch den Meßkanal durch einen j?hoto%detektor gemessen wird und das Ausgangssignal des Photodetektors in bezug auf.darin auftretende Amplitudenänderungen gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Licht mit einer Wellenlänge innerhalb des Bereichs von 750 Ms 950 nm für den Lichtstrahl "benutzt wird»

2. Vorrichtung zur Untersuchung von Pulpe auf darin befindlichen Verdikkungen, gbestehend aus einem Meßakanal mit transparenten Wänden, mindesetens einer Lichtquelle, die sich auf einer Seite des Meßkanals befindet, derart, daß ein Lichtstrahl durch den Meßkaaal im rechten Winkel zur Längsrichtung desselben geleitet wird, einem auf der gegenüberliegenden Seite des Meßkanals sitzenden Photodetector zum Auffangen des Lichtstrahls nach seinem Durchgang durch den Meßkanal und zur Erseugung eines Ausgangssignals als Wiedergabe der Stärke des Lichtstrahls und Signalverarbeitungsmitteln zum Analysieren des Signals bezüglich darin auftretender Amplitudenänderungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine solche ist, die Licht mit einer Wellenlänge innerhalb des Bereichs von 750 bis 950 nm ausstrahlt«

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Leuchtdiode mit einer Wellenlänge von 930 nm ist.

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