EP2271925A1 - Verfahren zur messung physikalischer eigenschaften von endlospressgütern insbesondere von spanplatten - Google Patents
Verfahren zur messung physikalischer eigenschaften von endlospressgütern insbesondere von spanplattenInfo
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a method for measuring physical properties of continuous presses, in particular chipboard.
- Chipboard is made from wood chips and a synthetic resin glue by pressing the raw materials. They are mainly used in furniture and interior design as well as prefabricated house construction.
- the wood used is first comminuted, the size of the chips or fibers produced being different for each type of plate.
- the fibers are mixed with binders before drying or immediately thereafter.
- binders for example, urea-formaldehyde resin, melamine-formaldehyde resin, phenol-formaldehyde resin and their mixed products, polyurethanes or tannin resins are used.
- organic, inorganic binders such as Portland cement, magnesia cement or gypsum can also be used to produce chipboard.
- hardeners such as ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium chloride are used as auxiliaries and additives; Accelerators such as potassium carbonate, amines; Formaldehyde scavengers; Hydrophobizing agents; Fire retardants such as ammonium phosphate; Fungicides and dyes are used.
- the chips are dried so that they have the required for the pressing process target moisture content of about 1-8% in the top layer and 4-6% in the middle layer.
- the chips are machine-spotted and depending on the size and purity either in the middle layer or in the Cover layer used. Then the chips are glued and sprinkled the chips to a fleece after gluing. This is pressed under the action of high temperatures of about 200 0 C to plates. Modern presses work in a continuous mode of operation, ie as endless belt presses. After pressing, the plates are conditioned (stored for one week to balance moisture and heat in the plate), trimmed and ground.
- the invention is therefore based on the object to provide a solution with the physical parameters in the interior of
- Endlospressgütern can be measured during the manufacturing process.
- This object is achieved by a method for measuring physical properties of continuous products in particular chipboard in which the sensor elements and associated coupling elements are embedded in the pressed material and in which further an interrogator is provided which has an electrical operative connection to the coupling elements and wherein the Sensor elements are excited, and from the answer a statement about the physical properties of the continuous presses is made.
- chipboard The essential physical properties of chipboard are temperature and pressure.
- SAW resonators can be advantageously used as sensor elements.
- SAW resonators or other designations SAW sensors have proven themselves as temperature sensors even under demanding environmental conditions. For example, your application is in http: // www. IMTEK. en / content / pdf / public / 1997 / tires .pdf "Wireless measuring with passive SAW sensors using the example of tire air pressure monitoring; A. Pohl, L. Reindl, H. Scherr ".
- the electrical active connection has electrically conductive wires which protrude laterally from the pressed material. These wires can then be contacted laterally on the press, for example by means of electrically conductive strips
- Fig.l an inventive arrangement for carrying out the method according to the invention schematically and in their position in relation to the press
- FIG. 2 shows a pulse diagram for the inventive excitation of the SAW resonator with multiple pulses.
- the inventive arrangement according to FIG. 1 comprises a query device with an evaluation unit 1 and transmitting / receiving electrodes 2 which are arranged laterally on the press. From the press itself, only the electrically acting as a ground surface metallic press plates 7 are shown. Between these is the pressed material, in which at least one sensor element 5 and associated coupling elements 3, 6 are embedded. Coupling elements 3, 6 and sensor elements 5 are interconnected by metallic wires.
- the Sensor elements 5 preferably SAW resonators for measuring the internal temperature and with suitable additions such as a pressure cell for measuring the pressure are embedded in the middle of the particle board, the pressed material, while the coupling elements 3, 6 are mounted close to the edge of the material to be pressed. This gives a good capacitive coupling with the transmitting coupling elements 2 of the interrogator.
- evaluation unit 1 and transmitting / receiving electrodes 2 are on one side of FIG.
- pressing plates 7 are connected to each other and grounded.
- the excitation of the trained as SAW resonators sensor elements 5 can be made from one side, while receiving the response of the sensor element 5, the decay of the SAW resonator by means of evaluation 7 and coupling electrodes 8 on the other side of the pressing device and evaluated becomes.
- the short duration of oscillation after an excitation process can be lengthened thereby simplifying the evaluation process so that the SAW resonators are excited several times for each measuring process and several decay processes 22 are evaluated.
- a further improvement in the evaluation of the decay signal of an SAW resonator can also be achieved by mixing the decay signal according to the principle of a heterodyne receiver into an intermediate frequency range.
- the signal is sampled and evaluated by Fast Fourier Transformation.
- this mixture takes place depending on the desired Meßauflö- solution with different frequency.
- a low intermediate frequency the temperature can be determined very accurately, but the permissible measuring range is relatively low.
- a high intermediate frequency leads to a large measuring range with comparatively low accuracy.
- the inventive combination of a mixture to a high intermediate frequency and a large measuring range, derived therefrom coarse information about the frequency of the decay signal and subsequent mixing to a low intermediate frequency with high accuracy allows a method which leads with very little effort to very accurate results.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung physikalischer Eigenschaften von Endlospressgütern insbesondere von Spanplatten bei dem in das Pressgut Sensorelemente (5) und damit verbundene Koppelelemente (3, 6) eingebettet werden, bei dem weiterhin eine Abfrageeinrichtung (1) vorgesehen ist, welche zu den Koppelementen (3, 6) eine elektrische Wirkverbindung aufweist und bei dem die Sensorelemente angeregt werden und aus der Antwort eine Aussage über die physikalischen Eigenschaften der Endlospressgüter getroffen wird.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Messung physikalischer Eigenschaften von Endlospressgütern insbesondere von Spanplatten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung physikalischer Eigenschaften von Endlospressgütern insbesondere von Spanplatten .
Spanplatten werden aus Holzspänen und einem Kunstharzleim durch Verpressen der Ausgangsstoffe hergestellt. Eingesetzt werden sie vorwiegend im Möbel- und Innenausbau sowie im Fertighausbau .
Bei der Herstellung werden die eingesetzten Hölzer zunächst zerkleinert, wobei die Größe der produzierten Späne bzw. Fasern für jede Plattenart unterschiedlich ist. Je nach Verfahren werden die Fasern vor dem Trocknen oder unmittelbar danach mit Bindemitteln versetzt.
Als Bindemittel werden beispielsweise Harnstoff- Formaldehydharz, Melamin-Formaldehydharz, Phenol- Formaldehydharz sowie deren Mischprodukte, Polyurethane oder Tanninharze eingesetzt. Neben organischen können auch anorga- nische Bindemittel wie Portlandzement, Magnesiazement oder Gips zur Herstellung von Spanplatten verwendet werden. Zusätzlich kommen als Hilfs- und Zuschlagstoffe Härter wie Am- monsulfat, Ammonnitrat, Ammonchlorid; Beschleuniger wie Kaliumkarbonat, Amine; Formaldehydfängersubstanzen; Hydrophobie- rungsmittel; Feuerschutzmittel wie beispielsweise Ammoniumphosphat; Fungizide und Farbstoffe zum Einsatz.
Danach werden die Späne getrocknet, damit sie die für den Pressvorgang erforderliche Sollfeuchte von etwa 1-8 % in der Decklage und 4-6 % in der Mittellage aufweisen. Nach der
Trocknung werden die Späne maschinell gesichtet und je nach Größe und Reinheit entweder in der Mittelschicht oder in der
Deckschicht eingesetzt. Danach werden die Späne beleimt und nach dem Beleimen die Späne zu einem Vlies gestreut. Dies wird unter Einwirkung hoher Temperaturen von ca. 200 0C zu Platten verpresst. Zeitgemäße Pressen arbeiten dabei in kon- tinuierlicher Arbeitsweise, das heißt als Endlos-Bandpressen . Nach dem Pressen werden die Platten konditioniert (Lagerung über eine Woche, um Feuchtigkeit und Wärme in der Platte auszugleichen) , besäumt und geschliffen.
Zur Optimierung des Anlaufverhaltens des Fertigungsprozesses ist die Kenntnis verschiedener physikalischer Parameter wie Temperatur oder Druck im Inneren des Pressgutes erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, mit der physikalische Parameter im Inneren von
Endlospressgütern während des Herstellvorganges gemessen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Messung physikalischer Eigenschaften von Endlospressgütern insbesondere von Spanplatten bei dem in das Pressgut Sensorelemente und damit verbundene Koppelelemente eingebettet werden und bei dem weiterhin eine Abfrageeinrichtung vorgesehen ist, welche zu den Koppelementen eine elektrische Wirkverbindung aufweist und bei dem die Sensorelemente angeregt werden, und aus der Antwort eine Aussage über die physikalischen Eigenschaften der Endlospressgüter getroffen wird.
Die wesentlichen, zu messenden physikalische Eigenschaften bei Spanplatten sind Temperatur und Druck.
Als Sensorelemente sind OFW-Resonatoren in vorteilhafter Weise einsetzbar. OFW Resonatoren oder nach anderer Bezeichnung SAW-Sensoren haben sich als Temperatursensoren auch bei an- spruchsvollen Umgebungsbedingungen bewährt. Ihre Anwendung ist beispielsweise in http : //www. imtek. de/content/pdf/public/1997/reifen .pdf
„Drahtloses Messen mit passiven OFW Sensoren am Beispiel der Überwachung des Reifenluftdruckes; A. Pohl, L. Reindl, H. Scherr" beschrieben.
Eine einfache und robuste Lösung besteht darin, dass die e- lektrische Wirkverbindung elektrisch leitende Drähte aufweist, die seitlich aus dem Pressgut herausragen. Diese Drähte können dann seitlich an der Presse beispielsweise mitttels elektrisch leitenden Bändern kontaktiert werden
Eine vorteilhafte Alternative dazu ist die Realisierung der elektrischen Wirkverbindung mittels kapazitiver Kopplung.
Beim Einsatz von OFW-Resonatoren als Sensoren kann die nur kurze Zeitspanne des Ausschwingens nach einem Anregungsvorgang dadurch verlängert und damit der Auswertevorgang vereinfacht werden, dass die OFW-Resonatoren für jeden Meßvorgang mehrfach angeregt und mehrere Ausschwingvorgänge ausgewertet werden .
Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:
Fig.l eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch und in ihrer Lage in Verhältnis zu der Presse,
Fig.2 ein Impulsdiagramm zur erfindungsgemäßen Anregung des OFW-Resonators mit mehreren Impulsen.
Die erfindungsgemäße Anordnung nach Fig. 1 umfasst eine Ab- frageeinrichtung mit einer Auswerteeinheit 1 und Sende/Empfangselektroden 2 die seitlich an der Presse angeordnet sind. Von der Presse selbst sind nur die elektrisch als Massefläche wirkenden metallischen Pressplatten 7 dargestellt. Zwischen diesen befindet sich das Pressgut, in welches zumin- dest ein Sensorelement 5 und damit verbundene Koppelelemente 3, 6 eingebettet sind. Koppelelemente 3, 6 und Sensorelemente 5 sind durch metallische Drähte miteinander verbunden. Die
Sensorelemente 5 vorzugsweise OFW-Resonatoren zur Messung der Innentemperatur und mit geeigneten Ergänzungen wie einer Druckmeßdose zur Messung des Druckes sind in etwa in der Mitte der Spanplatte, des Preßgutes eingebettet, während die Koppelelemente 3, 6 nahe am Rand des Pressgutes angebracht sind. Damit ist eine gute kapazitive Kopplung mit den Sendekoppelelementen 2 der Abfrageeinrichtung gegeben.
Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind Auswerteein- heit 1 und Sende/Empfangselektroden 2 an einer Seite der
Presse angeordnet, während auf der anderen Seite die Pressplatten 7 miteinander verbunden und geerdet sind.
Alternativ dazu kann aber auch die Anregung der als OFW- Resonatoren ausgebildeten Sensorelemente 5 von einer Seite aus erfolgen, während die Antwort des Sensorelementes 5, der Ausschwingvorgang des OFW-Resonators mittels Auswerteeinheit 7 und Koppelelektroden 8 auf der jeweils anderen Seite der Preßeinrichtung empfangen und ausgewertet wird.
Wie in Fig. 2 dargestellt kann beim Einsatz von OFW- Resonatoren als Sensoren die nur kurze Zeitspanne des Ausschwingens nach einem Anregungsvorgang dadurch verlängert und damit der Auswertevorgang vereinfacht werden, dass die OFW- Resonatoren für jeden Meßvorgang mehrfach angeregt und mehrere Ausschwingvorgänge 22 ausgewertet werden.
Eine weitere Verbesserung der Auswertung des Ausschwingsigna- les eines OFW Resonators kann auch dadurch erzielt werden, dass das Ausschwingsignal nach dem Prinzip eines Überlagerungsempfängers in einen Zwischenfrequenzbereich gemischt wird. In diesem Bereich wird das Signal abgetastet und mittels Fast Fourier Transformation ausgewertet. Dabei erfolgt diese Mischung in Abhängigkeit von der gewünschten Meßauflö- sung mit unterschiedlicher Frequenz.
Durch Wahl einer niedrigen Zwischenfrequenz kann die Temperaturbestimmung sehr genau erfolgen, allerdings ist der zulässige Meßbereich relativ gering. Eine hohe Zwischenfrequenz führt umgekehrt zu einem großen Meßbereich mit vergleichswei- se geringer Genauigkeit. Die erfindungsgemäße Kombination einer Mischung zu einer hohen Zwischenfrequenz und großem Meßbereich, daraus abgeleiteter grober Information über die Frequenz des Ausschwingsignales und anschließender Mischung zu einer geringen Zwischenfrequenz mit hoher Meßgenauigkeit er- möglicht ein Verfahren, welches mit geringem Aufwand zu sehr genauen Messergebnissen führt.
Claims
Patentansprüche
1) Verfahren zur Messung physikalischer Eigenschaften von Endlospressgütern insbesondere von Spanplatten dadurch ge- kennzeichnet, dass in das Pressgut Sensorelemente (5) und damit verbundene Koppelelemente (3, 6) eingebettet werden, dass weiterhin eine Abfrageeinrichtung (1) vorgesehen ist, welche zu den Koppelementen (3, 6) eine elektrische Wirkverbindung aufweist und dass die Sensorelemente (5) angeregt werden und aus der Antwort eine Aussage über die physikalischen Eigenschaften der Endlospressgüter getroffen wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als physikalische Eigenschaften Temperatur und Druck gemessen werden.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorelemente (5) OFW-Resonatoren vorgesehen sind.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wirkverbindung elektrisch leitende Drähte aufweist, die seitlich aus dem Pressgut herausragen .
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wirkverbindung zumindest teilweise auf Ausbreitung elektromagnetischer Wellen beruht.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektrische Wirkverbindung zumindest teilweise auf kapazitiver Kopplung beruht.
7) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die OFW-Resonatoren für jeden Meßvorgang mehrfach angeregt und mehrere Ausschwingvorgänge (22) ausgewertet werden.
8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschwingsignal nach dem Prinzip eines Überlagerungsempfängers in einen Zwischenfrequenzbereich gemischt wird und dass in diesem Bereich das Signal abgetastet und mittels Fast Fourier Transformation ausgewertet wird, dass weiterhin diese Mischung in Abhängigkeit von der gewünschten Meßauflösung mit unterschiedlicher Frequenz erfolgt und dass bei einem Meßvorgang in einem ersten Schritt eine erste Messung mit hoher Zwischenfrequenz und vergleichsweise geringer Genauigkeit er- folgt und in einem zweiten Schritt eine zweite Messung des Ausschwingsignales mit geringer Zwischenfrequenz und hoher Meßgenauigkeit erfolgt.
9) Anordnung zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Pressgut eingebettete Sensorelemente (5) und damit verbundene Koppelelemente (3,6) vorgesehen sind, dass weiterhin eine Abfrageeinrichtung (1) vorgesehen ist, welche zu den Koppelementen (3,6) eine elektrische Wirkverbindung aufweist und mittels der die Sensorelemente (5) angeregt werden und aus der Antwort eine Aussage über die physikalischen Eigenschaften getroffen wird.
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