DE3540765A1

DE3540765A1 - Vorrichtung zum messen des feuchtigkeitsgehalts und grundgewichts von papier

Info

Publication number: DE3540765A1
Application number: DE19853540765
Authority: DE
Inventors: Olavi Varkaus Lehtikoski; Martti Kuvansi Nissinen
Original assignee: Robotest Oy
Current assignee: Robotest Oy
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1985-11-16
Publication date: 1986-05-22
Also published as: FI844500A0; GB2167194B; JPS61160025A; FI844500L; FR2573529A1; GB8528186D0; SE8505421D0; FI75671B; CA1245360A; SE8505421L; US4771631A; GB2167194A

Description

Vorrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts und Grundgewichts von Papier

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der der Feuchtigkeitsgehalt und/oder das Grundgewicht von Papier gemessen wird. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere zur gravimetrischen und automatischen Bestimmung der fraglichen Werte gedacht.

Meistens wird der Feuchtigkeitsgehalt und/oder das Grundgewicht des Papiers in einem Labor durch Wiegen einer Papierprobe in feuchtem und trockenem Zustand und durch Berechnen der erforderlichen Werte auf der Basis der Wiege- und Meßergebnisse der Probe bestimmt. Darüberhinaus sind prozeßgekoppelte Verfahren bekannt, -mit denen der Feuchtigkeitsgehalt und/oder das Grundgewicht des Papiers unmittelbar anhand der Papierbahn, beispielsweise unter Rückgriff auf optische Werte, wie Infrarotstrahlung und radioaktive Werte bestimmt wird. Die Eichung der Meßvorrichtungen beispielsweise durch gravimetrische Verfahren ist eine unabdingbare Voraussetzung für die Anwendung solcher prozeßgekoppelter Verfahren. Die mit prozeßgekoppelten Verfahren erzielten Ergebnisse sind nicht ausreichend exakt, wenn man Messungen des Feuchtigkeitsgehalts und des Grundgewichts erhalten möchte, die sich durch die gleiche Genauigkeit auszeichnen wie die im Labor durchgeführten Verfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts und Grundgewichts von Papier zu schaffen, die exakter ist als prozeßgekoppelte Vorrichtungen und schneller arbeitet als Laborverfahren.

Die die Erfindung kennzeichnenden Merkmale sind im einzelnen in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung beruht auf einer automatisch betätigten Meßvorrichtung mit Steuerelementen zur automatischen Steuerung.

Zu der Vorrichtung gehören Elemente zum Schneiden einer Probe von bestimmter Größe aus einem Probenbogen und zum Wiegen der Probe sowie zum Ausdrucken der Ergebnisse. Darüberhinaus ist es von Vorteil, eine Trockenvorrichtung in die Meßvorrichtung zum Trocknen der Probe einzuschließen, damit der Feuchtigkeitsgehalt und das Grundgewicht der Probe genau bestimmt werden kann.

Zweckmäßigerweise hat eine Schneidklinge rohrförmige Gestalt, und die Trockenvorrichtung, beispielsweise in Form eines Infrarotstrahlers ist innerhalb der Klinge so angeordnet, daß die Klinge eine Abdeckung für die Probe bildet und auf diese Weise gleichbleibende Meßbedingungen für das Wiegen herstellt.

Eine Waage ist vorteilhafterweise so angeordnet, daß sie die Probe,während die Trockenvorrichtung diese trocknet, zur gleichen Zeit kontinuierlich wiegt, und ein Rechner ist zweckmäßigerweise so angeschlossen, daß er das Gewicht des getrockneten Materials nach einer gewissen Trockenzeit berechnet, wozu er auf Informationen über die Qualität der Probe zurückgreift und das Gewicht während der Zeitspanne extrapoliert, während der eine Gewichtsänderung der Probe aufgrund des Trocknens vor sich geht.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist wegen ihres gravimetrischen Funktionsprinzips außerordentlich exakt. Es kann sogar eine Genauigkeit von 0,1 % mit der Vorrichtung erzielt werden. Die Betätigung der Vorrichtung, d. h. ihr Einsatz zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts und/oder des Grundgewichts einer Papierprobe erfolgt automatisch und außerordentlich rasch, beispielsweise während einer Minute oder sogar noch schneller. Die Vorrichtung eignet sich also besser zum Eichen der prozeßgekoppelten Meßinstrumente als die bisher angewandten Laborverfahren.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

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Fig. 1 ein Schema einer Vorrichtung gemäß der Erfindung unter einem Winkel von oben und in vereinfachter Form zur Klarstellung des Aufbaus der Vorrichtung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Bestimmung des Grundgewichts einer Papierprobe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Bestimmen des Feuchtigkeitsgehalts und/oder des Grundgewichts, d. h. des Trockengewichts von Papier dargestellt, die einen Rahmen 20, eine Schneidvorrichtung 1 zum Abtrennen einer Probe von einem Probenbogen sowie eine Waage 2 zum Wiegen der Probe, einen Rechner 3, eine Ausgabevorrichtung 4 und ein Steuergerät 5 aufweist, die jedoch nicht alle in Fig. 1 gezeigt sind, um den Aufbau klarer zeigen .zu können (die Steuereinheit ist als Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt).

Zu der Schneideinheit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gehört eine Schneidklinge 6, die rohrförmig oder als Tülle geformt ist und deren untere Querschnittskante eine kreisförmige Schneidkante 7 bildet. Mit zunehmender Entfernung von der Schneidkante, d.h. in Fig. 1 nach oben wird die Schneidklinge 6 breiter. Die Schneidklinge 6 ist innerhalb einer oberen Rahmeneinheit 21 des Rahmens 20 angeordnet und ihre Schneidkante 7 weist nach unten. Die Schneidkante ist von oben nach unten und in umgekehrter Richtung mittels eines Antriebs, beispielsweise eines hydraulischen Arbeitszylinders 12 bewegbar.

Zu der Schneidvorrichtung 1 gehört ein Schneidboden 8, der die Wiegeplatte der Waage 2 bildet. Der Schneidboden hat grundsätzlich die gleiche Gestalt wie die Schneidkante und paßt durch dieselbe hindurch, wenn die Schneidkante eine Probe aus einem Probenbogen gegen den Schneidboden 8 abtrennt, wenn sie gegen den Schneidboden herab und an diesem vorbeigepreßt wird.

Zu der Schneideinheit der Vorrichtung gehört außerdem eine Preßvorrichtung 9 z. B. in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Arbeitszylinders mit Druckenden 13. Die Druckenden sind so angeordnet, daß sie den Probenbogen beim Abtrennen der Probe gegen den Schneidboden pressen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispxel ist der Schneidboden mit einem Klemmglied oder einer Klemmstange 11 als Betätigungselement zum Festklemmen des Bodens in seiner Lage während des Abtrennens der Probe versehen.

Wie Fig. 1 zeigt, sind ferner zwei Trockenvorrichtungen 10 innerhalb der Schneidklinge 6, beispielsweise in Form von Infrarotstrahlern oder spulenförmig gewickelten Widerstandsdrähten vorgesehen, die die Probe innerhalb der rohrförmigen Schneidklinge an einer gegenüber der Umgebung abgeschirmten und von ihr getrennten Stelle nach dem Abtrennen der Probe trocknen.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung. Dem Steuergerät 5 ist der Rechner 3 beispielsweise in Form eines Mikroprozessors zugeordnet. Das Steuergerät ist zum Steuern folgender Arbeitsgänge ausgelegt: Betätigung der Schneideinheit zum Abtrennen der Probe, Betätigung der Trockenvorrichtung 10 zum Trocknen der Probe, Betätigung der Klemmstange 11, um den Schneidboden 8, mit anderen Worten die Wiegeplatte der Waage während der zum Abtrennen der Probe benötigten Zeit in ihrer Lage zu verriegeln, und des Betriebs der Waage 2, um das Gewicht der abgetrennten und auf dem Schneidboden 8 angeordneten Probe zu bestimmen.

Das Steuergerät 5 mit seinem Rechner 3 gibt die Endergebnisse über die Ausgabevorrichtung 4, beispielsweise in Form eines Druckers schriftlich aus oder als elektrisches Signal zur Steuerung des Verfahrens oder als Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung.

Wenn die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung betätigt wird, wird die Papierprobe zunächst auf den Schneidboden

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zwischen Klemmbacken geführt. Die Klemmbacken sind zwischen der oberen und einer unteren Rahmeneinheit ausgebildet, und die Führung erfolgt von Hand oder beispielsweise mittels üblicher Bogentransportvorrichtungen, wie Rollen, Klemmbacken oder dgl. Anschließend wird die Vorrichtung mittels eines Anlassers 14 des Steuergeräts 5 entweder von Hand in Gang gesetzt oder über einen Startschalter oder automatisch durch einen Probendetektor, beispielsweise eine Photozelle. Daraufhin wird die Schneidvorrichtung 1 von dem Steuergerät betätigt, wobei die Arbeitszylinder 12, die durch ein flüssiges oder gasförmiges Druckmittel betätigbar sind, die Schneidklinge nach unten bewegen, während zur gleichen Zeit die Klemmstange 11 den Schneidboden 8 in seiner Lage verriegelt und die Preßvorrichtung 9 das Papier gegen den Schneidboden 8 drückt. Dabei trennt die Schneidkante 7 der Schneidklinge 6 eine Probe von bestimmter Größe vom Probenbogen ab, und diese Probe bleibt dann auf dem Schneidboden 8 innerhalb der Abdeckung der rohrförmigen Schneidklinge 6. Danach wird die Preßvorrichtung 9 nach oben bewegt, und die Klemmstange 11 gibt die Wiegeplatte der Waage 2 frei, die daraufhin das Anfangsgewicht der Probe wiegt und anzeigt. Anschließend wird vom Steuergerät elektrischer Strom eingeschaltet, der durch die Heizspulen der Trockenvorrichtung 10 fließt. Unter der Wirkung der Heizspulen beginnt die Probe zu trocknen, während die Waage kontinuierlich das Gewicht der Probe überwacht. Das Gewicht der Probe nimmt exponentiell ab, wie in Fig. 3 gezeigt, und nähert sich dem Trockengewicht m der Probe. Der Rechner 3 überwacht die Entwicklung des Gewichts und berechnet das Gewicht der Probe anhand eines eingegebenen Programms. Das erfolgt,nachdem das Gewicht der Probe eine gewisse Zeit lang überwacht wurde, beispielsweise von ca. 10 Sekunden bis 10 Minuten. Schließlich druckt die Ausgabevorrichtung 4 den Wert des Grundgewichts, d. h. das Trockengewicht der Probe aus.

Wenn gewünscht, kann der Rechner 3 so programmiert sein, daß er den Feuchtigkeitsgehalt der Probe z. B. in Prozentsätzen feststellt. Dabei erfolgt der Betrieb mechanisch ähnlich wie

die Bestimmung des Grundgewichts der Probe. Schließlich ist der Rechner so programmiert, daß er den Feuchtigkeitsgehalt der Probe als Ergebnis, d. h. (Anfangsgewicht - Grundgewicht) χ 100 angibt.

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel soll lediglich der Klarstellung der Erfindung dienen. Es können einige der bei diesem Beispiel dargestellten Teile durch andere ersetzt werden, um entsprechende Vorgänge durchzuführen. So kann z. B. die Schneidklinge ortsfest angeordnet sein, während die Wiegeplatte aufwärts bewegbar ist, um den Probenbogen gegen die Schneidkante 7 zu pressen, wobei dann natürlich eine Betätigungs- oder Klemmvorrichtung unnötig wäre. Statt daß die Schneidklinge die Abdeckung bildet, könnte die Vorrichtung eine beliebige Abdeckung mit Gebläsen und/oder Lüftungsöffnungen aufweisen, um gleichbleibende Trocknungsbedingungen für das Wiegen der Probe und zur Förderung des Trocknens sicherzustellen. Die zur Betätigung von Teilen des Antriebs vorgesehenen hydraulisch oder pneumatisch druckbeaufschlagten Elemente sind nicht im einzelnen beschrieben.

Hierzu wird auf allgemein bekannte Vorrichtungen verwiesen. . Aus Gründen der besseren Klarheit des Aufbaus der Vorrichtung ist auch das Steuergerät mit seinem Rechner nicht im einzelnen beschrieben. Es läßt sich jede beliebige bekannte Steuer- und Rechenvorrichtung benutzen.

Claims

Zipse&Habersack Patentanwälte Kemnatenstraße 49, D-8000 München 19 beim Europäischen Patentamt Telefon (089) 17 0186, Telex (07) 81307 zugelassene Vertreter ROBOTEST OY 14. Nov.19 85 FI-79480 KANGASLAMPI PA 40 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts und Grundgewichts von Papier,
gekennzeichnet durch

- eine Schneidvorrichtung (1) zum Abtrennen einer Probe von einem Probenbogen,

- eine Waage (2) zum Wiegen der Probe,

- einen Rechner (3) zum Berechnen des Grundgewichts und Feuchtigkeitsgehalts der Probe,

- eine Ausgabevorrichtung (4) zum Ausdrucken der Werte des Feuchtigkeitsgehalts und Grundgewichts,

- und ein Steuergerät (5) zur automatischen Steuerung der Vorrichtung. *

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Sehneidvorrichtung (1) eine Schneidklinge (6), die mit einer kreisförmigen Schneidkante (7) versehen ist und deren Breite von der Schneidkante weg zunimmt, sowie einen Schneidboden (8) aufweist, der im wesentlichen die gleiche Form hat wie die Schneidklinge und in dieselbe paßt, wobei die Schneidklinge so angeordnet ist, daß sie beim Herabdrücken der Schneidkante um den Schneidboden und an diesem vorbei aus dem Probenbogen eine Probe gegen den Schneidboden abtrennt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch -gekennzeichnet , daß die Schneidvorrichtung (1) eine Preßvorrichtung (9) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie den Probenbogen beim Schneiden der Probe gegen den Schneidboden (8) drückt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Schneidboden

(8) die Wiegeplatte einer Waage (2) bildet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Trockenvorrichtung (10) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie die Probe trocknet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Trockenvorrichtung (10) von einem Infrarotstrahler gebildet und innerhalb der Schneidklinge (6) angeordnet ist, und daß die Schneidklinge eine Abdeckung für die Probe bildet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Waage (2) so angeordnet ist, daß sie die Probe nach dem Abtrennen derselben kontinuierlich wiegt, und daß die Trockenvorrichtung (10) so angeordnet ist, daß sie die Probe nach dem Abtrennen derselben kontinuierlich trocknet, und daß der Rechner (3) so angeordnet ist, daß er das Gewicht der Probe als getrocknetes Material nach einer gewissen Trockenzeit anhand von Informationen über die Qualität der Probe und die Gewichtsänderung während des Trocknens errechnet.