DE4309828A1

DE4309828A1 - Anwendung der Gammastrahlen-Rückstreumeßmethode zur Ermittlung der Dichteverteilung von Holzwerkstoffplatten

Info

Publication number: DE4309828A1
Application number: DE19934309828
Authority: DE
Original assignee: Siempelkamp Giesserei KG
Current assignee: Siempelkamp Giesserei KG
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-09-29

Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung der Gammastrahlen- Rückstreumeßmethode zur Ermittlung der Dichteverteilung im Querschnitt von Holzwerkstoffplatten, insbesondere von Spanplatten und Faserplatten, im Zuge einer laufenden Fertigung. - Holzwerkstoffplatten bezeichnet sowohl kunst harzgebundene Platten als auch solche, die einen Hydrata tionsbinder aufweisen. Die Holzwerkstoffplatten können auch holzfremde Zuschlagstoffe aufweisen. Gammastrahlen meßverfahren werden u. a. in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung angewandt. Man unterscheidet Durch strahlverfahren und Rückstreuverfahren. Die Wellenlänge der Gammastrahlen, die im Rahmen der Gammastrah len-Rückstreumeßmethode eingesetzt werden, entspricht den Wellenlängen, die bei der zerstörungsfreien Werkstoffprü fung mit Gammastrahlen üblich sind. Z. B. kann mit dem Isotop Cobalt 60 gearbeitet werden.

Um die Dichte von Holzwerkstoffplatten zu messen, ist es bekannt (Holz als Roh- und Werkstoff, 35, 1977, Seiten 385 bis 387), mit Gammastrahlen zu arbeiten, und zwar im Wege der Durchstrahlung. Im Rahmen dieser bekannten Maßnahmen muß notwendigerweise mit Proben gearbeitet werden, deren Untersuchung 3 bis 6 min in Anspruch nimmt. Nimmt man die Zeit für die Probenahme und Probeeinrichtung hinzu, so eignen sich die bekannten Maßnahmen kaum für eine laufende Fertigung, gleichgültig, ob diese mit einer kontinuierlich arbeitenden Presse oder mit einer Taktpresse erfolgt. In die Praxis haben die insoweit bekannten Maßnahmen kaum Eingang gefunden. Die Praxis arbeitet nach wie vor gleichsam mechanisch, ebenfalls mit Probenahme (Holz als Roh- und Werkstoff, 1.c., Seite 386, linke Spalte, Zeilen 3 bis 18).

Um die Dichte eines Formkörpers aus feinteiligen Ausgangs stoffen zu messen, nämlich um die Dichte eines pulverme tallurgisch erzeugten Formkörpers zu messen, ist es bei einem Durchstrahlungsverfahren bekannt (EP 0 224 781 B1), mit Hilfe von mathematischen Beziehungen, die von dem Absorptionsgesetz für Gammastrahlen ausgehen einerseits, mit Hilfe einer besonderen Modellmathematik andererseits, über einen Rechner die Dichte des Formkörpers unmittelbar zu bestimmen, wenn man die Dichte des kompakten, nicht porösen Materials kennt, was in der Pulvermetallurgie regelmäßig der Fall ist. Um die Dichte von Holzwerkstoff platten zu messen, sind die insoweit bekannten Maßnahmen wenig hilfreich und für eine Messung im laufenden Betrieb eher ungeeignet.

Die Gammastrahlen-Rückstreumeßmethode wird bisher unter anderem eingesetzt für die Bestimmung der Dichte von Bodenschichten, Straßendecken, Flüssigkeiten in Rohrlei tungen u. dergl. Die Physik der Zusammenhänge ist bekannt (vgl. Hertz, "Lehrbuch der Kernphysik", Leipzig 1963, S. 168 bis 170).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gammastrah lenmeßmethode zur Ermittlung der Dichteverteilung im Querschnitt von Holzwerkstoffplatten, insbesondere von Spanplatten und Faserplatten, anzugeben, welche im Zuge einer laufenden Fertigung frei von Probenahmen durchge führt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung die Anwendung der Gammastrahlen-Rückstreumeßmethode zur Er mittlung der Dichteverteilung im Querschnitt von Holzwerk stoffplatten, insbesondere von Spanplatten und Faserplat ten, im Zuge einer laufenden Fertigung mit den folgenden Maßgaben:

a) Die Messung wird an einer kantenbildenden Schnitt fläche durchgeführt,
b) der Querschnitt der Meßgammastrahlen ist klein im Vergleich zur Dicke bzw. bei mehrschichtigen Platten zur Schichtdicke der Holzwerkstoffplatte,
c) die Schnittfläche wird von den Meßgammastrahlen in Richtung der Dicke der Holzwerkstoffplatte abgetastet,

wobei ein Rechner, dem der Gammastrahlendetektor die Meßwerte zuführt, die Meßwerte mit gespeicherten Soll werten, die ein Maß für die Dichte darstellen, vergleicht. Die Abtastung kann orthogonal zur Erstreckung der Holz werkstoffplatte oder schräg dazu verlaufen. - Es versteht sich, daß man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch aus dem Bündel der Rückstreustrahlen ein oder mehrere Teilbündel ausblenden und diese einem Gammastrahlendetek tor separat zuführen kann. Die Messungen, die bezüglich der Rückstreu-Gammastrahlen durchgeführt werden, sind letzten Endes Intensitätsmessungen, anders ausgedrückt, Messungen der Anzahl der rückgestrahlten Gammastrahlen quanten, die der Intensität proportional sind. Es versteht sich, daß man eine Ausblendung von Rückstreu-Gammastrahlen auch vornehmen kann, wenn nur ein einziger Gammastrahlen detektor eingesetzt wird. Der Einfallswinkel wird gegen über einer Senkrechten auf die Schnittfläche gemessen. Er soll möglichst klein sein, bezogen auf die Schnittfläche, also möglichst senkrecht auf der Schnittfläche, stehen. Das gilt auch für den Rückstreu-Ausfallswinkel im angege benen Rückstreuausfallswinkelbereich. - Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden die Meßgammastrahlen mit schrägem Einfallswinkel auf die Schnittfläche gerich tet und die Rückstreustrahlen werden in einem Rückstreu- Ausfallswinkelbereich, der etwa mit dem Einfallswinkel übereinstimmt oder kleiner ist, von zumindest einem Gamma strahlendetektor aufgenommen. Auch insoweit kann mit ent sprechender Ausblendung gearbeitet werden.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß überra schenderweise bei einer Gammastrahlenuntersuchung von Holzwerkstoffplatten die an einer kantenbildenden Schnitt fläche austretenden Rückstreu-Gammastrahlen, die ent stehen, wenn Meßgammastrahlen auf diese Schnittfläche gerichtet werden, ein Maß für die Dichteverteilung im Querschnitt der Holzwerkstoffplatte liefern können, wenn erfindungsgemäß gearbeitet wird. Da eine Durchstrahlung und eine Probenahme zum Zwecke der Schichtdurchstrahlung nicht erforderlich sind, kann die Dichtemessung im laufen den Betrieb an beliebigen betriebsmäßig ohnehin entstehen den Schnittflächen erfolgen, gleichgültig, ob es sich um eine Fertigung mit kontinuierlich arbeitenden Pressen oder um eine solche mit Taktpressen handelt.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten für die Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. So empfiehlt sich im Rahmen der erfindungsge mäßen Anwendung die weitere Maßgabe, daß die Holzwerk stoffplatte und die Gammastrahlenmeßvorrichtung in Längs richtung der Schnittfläche relativ zueinander bewegt werden.

Insbesondere wenn mit einer kontinuierlich arbeitenden Presse das Pressen der Holzwerkstoffplatten erfolgt, empfiehlt sich die Maßgabe, daß die Messung an der kontinuierlich bewegten Längsschnittfläche einer auf der kontinuierlich arbeitenden Presse gepreßten und mittels Besäumsäge besäumten Holzwerkstoffplatte durchgeführt wird. Es kann aber auch die Messung oder eine Messung an einer Stirnschnittfläche einer Holzwerkstoffplatte durch geführt werden. Aus Gründen des Auflösungsvermögens empfiehlt es sich, mit einer Dicke der Meßgammastrahlen von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise von etwa 0,5 mm, zu arbeiten. Die vorgeschlagenen Maßnahmen der Erfindung er lauben es, daß der Rechner die Anlage für die Herstellung der Holzwerkstoffplatten nach vorgegebenen Dichtewerten steuert. Insbesondere kann nach diesen Meßwerten schon der Streuvorgang beim Streuen der Holzwerkstoffmatten gesteuert werden, die zu den Holzwerkstoffplatten gepreßt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Holzwerkstoffplatte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bezüglich ihrer Dichte untersucht wird,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1 aus Richtung des Pfeiles A mit einer graphischen Darstellung zur Erläuterung des Meßverfahrens und

Fig. 4 einen Meßschrieb, wie er bei Durchführung der erfindungsgemäßen Maßnahmen entsteht.

In den Figuren ist die Gammastrahlenquelle nicht gezeichnet. Die von ihr ausgesandten Meßgammastrahlen 1, anders ausgedrückt die Gammastrahlenquanten, wurden durch Pfeile angedeutet.

Bei der Darstellung der Fig. 1 handelt es sich um einen Schnitt durch eine Holzwerkstoffplatte 2, beispielsweise eine Spanplatte, die aus drei Schichten, einer Mittelschicht 21 und zwei Deckschichten 22 besteht. Es mag sich um eine kontinuierlich hergestellte Holzwerkstoff platte handeln. Der Schnitt nach Fig. 1 ist orthogonal zur Bewegungsrichtung der Holzwerkstoffplatte 2 im Zuge ihrer Fertigung gerichtet. Die Bewegungsrichtung wurde in Fig. 2 durch einen Pfeil angedeutet.

Vergleicht man zunächst die Fig. 1 und 2, so erkennt man, daß die Messung an einer kantenbildenden Schnittfläche 3 durchgeführt wird. Dabei wird der Meßgammastrahl 1 in der Fig. 1 periodisch von unten nach oben bzw. von oben nach unten bewegt, so daß in der Ansicht der in Fig. 1 an der rechten Seite dargestellten Schnittfläche 3 ein Abtastweg oder Meßweg 4 entsteht, der in Fig. 3 mehr oder weniger sinusförmig verläuft. Dazu ist der Querschnitt des Meßgammastrahls 1 bzw. der Meßgammastrahlen 1 klein im Vergleich zur Dicke bzw. bei den dargestellten mehrschichtigen Platten im Vergleich zur Schichtdicke der Holzwerkstoffplatten 2. Die Schnittfläche wird von dem Meßgammastrahl 1 in Richtung ihrer Dicke abgetastet. Der Meßgammastrahl 1 wird mit schrägem Einfallswinkel 5 auf die Schnittfläche 3 gerichtet, wozu auf die Fig. 2 verwiesen wird. Die Rückstreu-Gammastrahlen 6 werden in einem Rückstreu-Ausfallswinkelbereich 7, der etwa mit dem Einfallswinkel 5 übereinstimmt oder kleiner ist, von zumindest einem Gammastrahlendetektor 8 aufgenommen, der in der Fig. 2 angedeutet wurde. In der Fig. 2 erkennt man auch die Blende 9, mit der eine Ausblendung der Rück streu-Gammastrahlen 6 erfolgt. Der Detektor 8 ist mit einem Rechner 10 verbunden. Dem Rechner 10 führt der Gammastrahlendetektor 8 die Meßwerte zu. Die Meßwerte werden im Rechner 10 mit gespeicherten Sollwerten, die ein Maß für die Dichte darstellen, verglichen. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 bis 3 entnimmt man, daß die Holzwerkstoffplatte 2 und die Gammastrah len-Meßvorrichtung in Längsrichtung der Schnittfläche 3 relativ zueinander bewegt werden. Wie bereits erwähnt, erfolgt die Messung im Ausführungsbeispiel an der kontinuierlich bewegten Längsschnittfläche 3 einer auf einer kontinuierlich arbeitenden Presse gepreßten und mittels Besäumsäge besäumten Holzwerkstoffplatte. Es könnte eine Messung aber auch in der Schnittfläche 3 durchgeführt werden, die man in der Fig. 1 erkennt, wenn im Zuge der Fertigung eine solche Schnittfläche 3 erforderlich wird, beispielsweise zum Aufteilen eines kontinuierlichen Holzwerkstoffplattenstranges in Holzwerk stoffplatten 2 endlicher Länge. Der schon erwähnte Rechner 10 produziert einen Dichteschrieb 11. Dieser wurde in der Fig. 4 dargestellt, und zwar gleichsam auf die in Fig. 1 vertikale Kante als Ordinate 12 aufgetragen. Die Abszissen 13 enthalten die entsprechenden Dichtewerte in g/cm³.

Claims

1. Anwendung der Gammastrahlen-Rückstreumeßmethode zur Ermittlung der Dichteverteilung im Querschnitt von Holz werkstoffplatten, insbesondere von Spanplatten und Faser platten, im Zuge einer laufenden Fertigung mit den folgen den Maßgaben:

a) Die Messung wird an einer kantenbildenden Schnitt fläche durchgeführt,
b) der Querschnitt der Meßgammastrahlen ist klein im Vergleich zur Dicke bzw. bei mehrschichtigen Plat ten zur Schichtdicke der Holzwerkstoffplatte,
c) die Schnittfläche wird von den Meßgammastrahlen in Richtung der Dicke der Holzwerkstoffplatte abgetastet,

wobei ein Rechner, dem der Gammastrahlendetektor die Meßwerte zuführt, die Meßwerte mit gespeicherten Sollwer ten, die ein Maß für die Dichte darstellen, vergleicht.

2. Anwendung nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß die Meßgammastrahlen mit schrägem Einfallswinkel auf die Schnittfläche gerichtet werden und die Rückstreustrahlen in einem Rückstreu-Ausfallswinkelbereich, der etwa mit dem Einfallswinkel übereinstimmt oder kleiner ist, von zumin dest einem Gammastrahlendetektor aufgenommen werden.

3. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit der weiteren Maßgabe, daß die Holzwerkstoffplatte und die Gammastrahlenmeßvorrichtung in Längsrichtung der Schnitt fläche relativ zueinander bewegt werden.

4. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit der Maßgabe, daß die Messung an der kontinuierlich bewegten Längsschnittfläche einer auf einer kontinuierlich arbei tenden Presse gepreßten und mittels Besäumsäge besäumten Holzwerkstoffplatte durchgeführt wird.

5. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit der Maßgabe, daß die Messung oder eine Messung an einer Stirnschnittfläche der Holzwerkstoffplatte durchgeführt wird.

6. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit der Maßgabe, daß mit einer Dicke des Meßgammastrahls von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise von etwa 0,5 mm, gearbeitet wird.

7. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit der Maßgabe, daß der Rechner die Anlage für die Herstellung der Holzwerkstoffplatte nach vorgegebenen Dichtewerten steuert.