FI108218B - Moninkertaisen päällysteen mittaus ja valvonta - Google Patents

Description

108218

Moninkertaisen päällysteen mittaus ja valvonta - Mätning och kontroll av mangfaldig beläggning

Esillä oleva keksintö koskee alustakerrokselle asetettujen 5 moninkertaisten päällystemateriaalien mittaamista ja valvontaa, ja erityisesti anturia, järjestelmää sekä menetelmää paperialustalle, esimerkiksi pahville, asetettujen, erilaisia aineosia sisältävien moninkertaisten päällyste-materiaalien peruspainon seurantaa ja säätelyä varten.

10

On usein suotavaa päällystää pahvi tai kartonki erilaisilla päällystemateriaalityypeillä valkoisen painopinnan aikaansaamiseksi. Vaikka pahvi tai kartonki voidaan päällystää useilla erilaisilla materiaaleilla, niin se päällystetään 15 usein ensin pohjapäällysteellä, joka voi käsittää pääasiassa kalsiumkarbonaattia (CaC03) sisältävän maalimaisen aineen, lateksisideaineen ja mahdollisesti hieman savea. Sen jälkeen asetetaan paikoilleen pintapäällyste, joka käsittää pääasiassa savea, lateksisideainetta ja mahdollisesti hie-20 man CaC03:a. Sekä CaC03 että savi toimivat valkoisina pig-menttiaineina. CaC03 on halvempi pigmenttiaine, mutta se ei lisää pahvin painettavuutta yhtä hyvin kuin savi. Siten CaC03:a pidetään pohjapäällysteen pääasiallisena komponenttiosana ja savea painatuksen kohteena olevan pintapäällys-25 teen pääasiallisena komponenttina. Nämä päällysteet muodostavat valkoisen pinnan pakkauslaatikolta, kuten vilja-laatikoita, kenkälaatikoita ja vastaavia varten. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi tällaisten päällysteiden tarkoituksena voi myös olla pahvimateriaalin tekeminen vedenpitä- 30 väksi.

« • <

• I

Nämä päällysteet voidaan levittää pahviin osana pahvinval-mistusprosessia paperitehtaassa. Vaihtoehtoisesti voidaan aikaisemmin valmistettu pahvimateriaali syöttää suurista 35 pahvirullista erillisiin päällystyskoneisiin. Molempien tapojen yhteydessä päällystämätön pahvi syötetään tavallisesti 108218 2 peräkkäisessä järjestyksessä päällystyskoneisiin arkkeina, joiden "poikkisuuntainen" leveys (so. pahvin liikesuunnan suhteen poikittaisessa suunnassa pahvinvalmistuskoneessa) on 15 jalkaa tai enemmän.

5

On usein suotavaa levittää "peruspainoltaan" (so. päällysteinä ter iaalimas s ai taan arkin pinta-alayksikköä kohti) yhtenäinen päällystekerros alustakerrokselle. Esimerkiksi pahvin painettavuus paranee yhtenäisen kiiltopäällysteen avulla, 10 joka voi sisältää sangen kalliita materiaaleja, kuten lateksia ja/tai Ti02ta. Yhtenäisen päällystekerroksen yhteydessä vältetään tietenkin näiden materiaalien tuhlaamista. Joissakin prosesseissa päällysteiden yhtenäisyyttä olisi valvottava g/m2 fraktiona.

15

Useita erilaisia monimutkaisia päällystyskoneita on suunniteltu käsittelemään poikkisuuntaiselta leveydeltään suhteellisen suuria pahvimateriaaleja ja päällysteen yhtenäisyydelle asetettua vaatimusta. Eräs päällystyskonetyyppi, teräpäällys-20 tyskone, sisältää kiertävän takarummun, joka on asetettu _ - -liikkuvanmateriaalilevynyhdensivun viereeny-ja tämän levyn vastakkaisen sivun viereen asetetun joustavan terän. Rumpu ja teränn reuna muodostavat kapean raon, jonka kautta levy kulkee ja pidättää päällystemateriaalilammikon, joka päällystää 25 levyn sen kulkiessa raon kautta. Terän reuna puristaa raon kautta kulkevaa levyä ylimääräisen päällysteen poistamiseksi.

Rummun ja terän reunan välinen etäisyys on kriittisen tärkeä tekijä, ja siten rumpu on valmistettava ja asennettava suuria 30 toleransseja käyttäen. Levylle levitetyn päällysteen paksuu-. den valvomiseksi päällystyskoneet tarjoavat käyttöön toimi- ; laitteet terän reunan päällystettyyn levyyn kohdistaman pai neen ja/tai terän reunan asennon säätämiseksi rummun suhteen. Terä on tavallisesti tehty ohuesta teräselimestä, joka voi 35 olla hieman taivutettu.Toimilaitteet on asetettu tietyin välein terän pituudelle, kunkin toimilaitteen valvoessa terän kohdistamaa painetta toimilaitteen läheisyydessä ja siten 3 108218 myös levyyn levitetyn päällysteen määrää. Terän poikittaissuuntaista pituutta kunkin toimilaitteen läheisyydessä kutsutaan "viipaleeksi". US-julkaisussa Re n:ro 33 741, hakijana Measurex Corporation, aikaisemmin US-patenttijulkaisussa n:ro 5 4 732 776, myönnetty Boissevainille, selostetaan tyypiltään tällaisen päällystysterätoimilaitteen sisältävä päällystysko-ne. Tämä patenttijulkaisu on otettu mukaan tähän yhteyteen viiteaineistona.

10 Paikalliset vaihtelut levyn lämpötilassa ja paksuudessa ja mahdolliset muut kompensoimattomat tekijät pyrkivät saamaan aikaan epätasaisia päällysteitä. On siten tärkeää kyetä mittaamaan päällysteen määrä levyn eri kohdissa ja valvomaan terän kohdistamaa puristuspainetta levyä vasten useissa poik-15 kisuuntaisissa kohdissa mittausten perusteella.

US-patenttijulkaisussa n:ro 4 957 770, hakijana Howarth, myönnetty Measurex Corporationille, selostetaan päällystysan-turi, joka mittaa paperipäällysteen peruspainon ilmaisemalla 20 yhden ainoan päällystekomponentin määrän. Tämä patenttijulkaisu on otettu mukaan tähän yhteyteen viiteaineistona. Tämä patentin hakijat eivät kuitenkaan ole olleet tietoisia muista laitteista ja menetelmistä omiensa lisäksi, joissa käytetään yhtä ainoaa anturia mittaamaan moninkertaiset päällystyskom-25 ponentit niiden määrän määrittämiseksi alustakerroksella.Yh tenä kaikkein vaikeimpana seikkana moninkertaisten päällysteiden valvonnassa on tarkan mittaustuloksen saaminen kunkin levyyn levitetyn päällystekerroksen määrästä, erityisesti silloin,jos päällyste on mitattava g/m2:n fraktioiden tark-30 kuudella.

♦ ·

On kuitenkin olemassa järjestelmä kahden paperilevylle asetetun päällysteen määrän mittaamiseksi. Tässä järjestelmässä paperilevy kulkee ensin ensimmäisen päällystyskoneen kautta, 35 joka levittää pöhjapäällysteen, ja sitten kuumennusrumpusar- jan kautta, jotka kuivattavat tämän pöhjapäällysteen. Tämän jälkeen levy kulkee toisen päällystyskoneen kautta, joka 4 108218 levittää pintapäällysteen pohjapäällysteen päälle, ja sitten kuumennusrumpusarjän kautta, jotka kuivattavat tämän pinta-päällysteen.

5 Ensimmäinen peruspainoanturi ja kosteusanturi on asetettu ensimmäisestä päällystyskoneetjsa ylävirtaan. Ensimmäinen peruspainoanturi mittaa päällystämtättömän levyn (so. paperi-kuidun ja kosteuden) peruspainon. Betasädeperuspainoanturi määrittää levyn peruspainon ilmaisemalla levyn läpi lähetet-10 tyjen betasäteiden määrän. Infrapunakosteusanturi määrittää levyn kosteuspitoisuuden ilmaisemalla joko levyn läpi lähetyn tai siitä heijastuneen infrapunasäteilyn määrän spektrikais-tassa, joka sijaitsee keskitetysti kosteuden absorptiohuipun ympärillä.

15

Toinen peruspainoanturi ja kosteusanturi on asetettu myötävirtaan ensimmäisestä päällystyskoneesta ja ylävirtaan toisesta päällystyskoneesta. Toinen peruspainoanturi mittaa ensimmäisestä päällystyskoneesta lähtevän levyn kokonaispe-20 ruspainon, mukaanlukien paperikuitujen peruspaino, pohjapääl-lyste ja paperikuitujen imemä kosteus.

Levyn muodostamien paperikuitujen määrä voidaan määrittää vähentämällä kosteusperuspaino päällystämättömän levyn pe-25 ruspainosta. Samalla tavoin, vähentämällä pohjapäällystetyn " levyn kosteuden peruspaino pohjapäällystetyn levyn peruspai- nosta, voidaan määrittää pohjapäällysteen ja paperikuitujen peruspaino (ilman kosteutta). Lopuksi, vähentämällä paperi-kuitujen peruspaino pohjapäällystetyn levyn peruspainosta 30 (ilman kosteutta), pohjapäällysteen peruspaino voidaan mää-rittää.

Prosessivalvontatietokonetta voidaan käyttää vertaamaan pohjapäällysteen mitattua peruspainoa kussakin viipaleessa ha-35 luttuun arvoon ja muodostamaan vastaava signaali päällystys-terän toimilaitteiden aktivoimiseksi kussakin viipaleessa halutun pohjapäällystysprofiilin aikaansaamiseksi. Kuitenkin, 5 108218 kuten seuraavassa selostetaan, tässä järjestelmässä vaaditaan kolmatta peruspainoanturia ja kosteusanturia pintapäällysteen peruspainon määrittämistä varten.

5 Kolmas peruspainoanturi ja kosteusanturi on asettettu myötävirtaan ensimmäisestä ja toisesta päällystyskoneesta. Kolmas peruspainoanturi mittaa toisesta päällystyskoneesta tulevan levyn kokonaisperuspainon, mukaanlukien paperikuitujen peruspaino, pöhjapäällyste, pintapäällyste ja kosteuspitoi-10 suus. Kolmatta kosteusanturia tarvitaan kuumennusrumpuja käytettäessä kuivattamaan pohjapäällyste (ja poistamaan kosteus paperista), koska ensimmäisestä päällystyskoneesta lähtevän paperin kosteuspitoisuus ei enää ole sama kuin toisesta päällystyskoneesta lähtevän paperin kosteuspitoisuus.

15

Pintapäällysteen peruspasino lasketaan seuraavalla tavalla. Ensiksi toisesta päällystyskoneesta lähtevän paperin kosteuspitoisuuden mitattu arvo vähennetään kolmannen peruspainoan-turin avulla mitattusta levyn kokonaisperuspainosta. Tämä 20 laskutoimenpide antaa tulokseksi pinta- ja pohjapäällysteen ja paperikuitujen kokonaisperuspainon (ilman kosteutta). Pintapäällysteen peruspaino määritetään sitten vähentämällä paperikuitujen ja pohjapäällysteen peruspaino toisesta pääl-lystyskoneesta lähtevän levyn kokonaisperuspainosta.

25

Prosessivalvontatietokonetta voidaan sitten käyttää vertaamaan pintapäällysteen peruspainoa kusakin viipaleessa levyn leveydellä haluttuun arvoon tai arvoihin ja muodostamaan vastaava päällystysterän toimilaitteiden valvomiseksi kussa-30 kin viipaleessa halutun pintapäällysteprofiilin saavuttami-seksi.

Tämä järjestelmä vaatii kuitenkin kuuden anturin käyttöä, jotka on kalibroitava ja pidettävä hyvässä toimintakunnossa.

35 Lisäksi kustakin näistä kuudesta antrusita saatujen mittaustulosten sisältämä virhe kulkeutuu niihin matemaattisiin 6 108218 laskelmiin, jotka on tehtävä pinta- ja pohjapäällysteiden peruspainon määrittämiseksi.

Eräässä toisessa järjestelmässä levylle levitetyn päällystemateriaalin määrän mittaamista varten vaaditaan päällys-5 tetyn levyn säteilyttämistä erittäin energiapitoisilla röntgensäteillä, jotka herättävät päällysteessä olevat atomit loistaviksi. Nämä loistavat atomit lähettävät röntgensäteitä, joiden aallonpituudet vastaavat päällyste-elementtejä. Röntgensäteen avulla voidaan määrittää pääl-10 lysteen määrä loistevaikutuksen voimakkuuden avulla luonteenomaisilla aallonpituuksilla.

Erään toisen tekniikan yhteydessä levyn osat säteilytetään röntgensäteillä ja levyn kautta kulkeneiden röntgensäteiden voimakkuus ilmaistaan. Puumassakuidut, kosteus ja paperile-15 vyssä usein käytetty kivennäistäytemateriaali imevät kuitenkin röntgensäteet itseensä. Koska röntgensäteiden kulkuun ei vaikuta vain päällystemateriaali, antureita on asetettava päällystyskonetta ennen ja sen jälkeen, ja erotus röntgensäteiden kulussa levyn päällystämättömissä ja päällystetyissä 20 osissa mitataan ja suhteitetaan levyyn levitetyn päällyste-materiaalin määrään. Tämä tekniikka edellyttää useiden rönt-gensädelähteiden ja anturien käyttöä. Lisäksi kunkin anturin avulla suoritetun mittauksen sisältämä virhe antaa tulokseksi päällysteen virheellisen määrän.

Ml 75 Esillä oleva keksintö tarjoaa siten käyttöön yksinkertaisemman, halvemman ja tarkemman antureita käyttävän järjestelmän ja menetelmän alustakerrokselle levitettyjen moninkertaisten päällystekerrosten määrän mittaamista ja valvomista varten. Keksinnön mukaisen päällysteanturin, päällys-3Ό tysjärjestelmän sekä päällystemateriaalien määritysmenetelmän olennaiset tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista.

Esillä olevaa keksintöä voidaan käyttää mittaamaan ja valvomaan moninkertaisten päällystekerrosten määrää alustakerrok-35 sella alustakerroksesta heijastuneen tai sen läpi kulkeneen säteilyn mittaamisen avulla ainakin kolmella sähkömagneetti- 7 108218 sen spektrin erillisellä aallonpituuskaistalla. Keksintö on pääasiassa, mutta ei pelkästään, tarkoitettu käytettäväksi yhdessä infrpunasäteilyilmaisimen kanssa liikkuvan paperile-vyn on-line päällystemittauksia varten. Keksintöä selostetaan 5 siten yksinkertaisuuden vuoksi seuraavassa tämän sovellutuksena yhteydessä. On kuitenkin selvää, että keksintöä voidaan soveltaa myös muiden alustakerrosten, kuten muovisen alusta-kerroksen, yhteydessä tai silloinkin, kun alustakerros ei ole levyn muodossa.

10

Yhdessä sovellutusmuodossa keksintö sisältää päällysteantu-rin, jota keilataan edestakaisin poikittaisessa suunnassa liikkuvan levyn poikki. Tämä päällysteanturi mittaa perusle-vyssä olevien päällysteiden peruspainon levyn pituudella ja 15 leveydellä ja kompensoi levyn peruspainossa ja kosteuspitoisuudessa esiintyvät muutokset, jotka vaikuttavat infrapunasä-teilyn kulkuun levyn kautta tai tämän säteilyn heijastumiseen levystä. Mittaukset pysyvät siten tarkkoinan silloinkin, kun perupaino tai kosteuspitoisuus eivät ole yhtenäisiä levyn 20 leveydellä ja pituudella.

Päällysteanturi sisältää sähkömagneettisen säteilylähteen, joka lähettää säteen kohti liikkuvaa levyä. Yksinkertaisuuden vuoksi esillä olevan keksinnön yhteydessä selostetaan seuraa-25 vassa käytettäväksi jatkuvasti infrapunasäteilyä. On kuiten kin selvää, että keksinnön yhteydessä voidaan käyttää myös muita sähkömagneettisen säteilyn muotoja.

Joka tapauksessa, kun sähkömagneettinen säde tulee levyyn, se 30 kulkee ensin päällysteen läpi ja sen jälkeen peruslevyn si-, sään. Osa säteestä (tai energiasta) siirretään sitten levyn *· läpi. Osa energiasta heijastuu myös levystä. Kullakin kom ponentilla on oma ainutlaatuinen absorptiospektrinsä. Esimerkiksi infrapunasäteily sisältää laajan aallonpitusalueen, 35 kuitenkin jokainen päällystekomponenttti ja/tai itse päällystämätön levy imee itseensä sopivimmin tietyt infrapunasätei-lyn aallonpituudet.

8 108218 Päällysteanturi sisältää myös vastaanottimen, joka vidaan asettaa levyn vastakkaiselle sivulle lähteestä poispäin.

Tässä tapauksessa vastaanotin mittaa levyn kautta lähetetyn sädeosan voimakkuuden. Vastaanotin voi vaihtoehtoisesti olla 5 asetettuna levyn samalle puolelle kuin lähde säteen heijastuneen osan voimakkuuden mittaamiseksi. Kummassakin tapauksessa vastaanotin sisältää tavallisesti vähintään yhden sädejako-laitteen ja ainakin kolme ilmaisinta niihin liittyvine kais-tanpäästösuodattimineen. Sädejakolaite suuntaa säteen osan 10 kulkemaan kohti erillisiä ilmaisimia. Kaistanpäästösuodatin on liitetty kuhunkin ilmaisimeen päästökaistan sisällä olevan spektrin osan läpikulkua varten.

Esnimmäiseen ilmaisimeen liitetty ensimmäinen kaistanpääs-15 tösuodatin päästää läpi spektrin ne aallonpituudet, jotka ensimmäinen komponentti (esimerkiksi lateksi) imme voimakkaasti itseensä. Tämä spektrikaista eli ensimmäisen komponentin mittauskaista (esimerkiksi lateksin mittauskaista) on asetettu ensimmäisen päällystekomponentin absorptiohuipun 20 ympärille. Ensimmäistä ilmaisinta kutsutaan siten ensimmäisen komponentin mittausilmaisimeksi.

Toinen kaistanpäästösuodatin, joka on liitetty toiseen ilmaisimeen, päästää läpi spektrin aallonpituudet, jotka toinen 25 päällystekomponentti (esimerkiksi savi), imee voimakkaasti itseensä. Tämä spektrikaista, toisen komponentin mittauskaista (esimerkiksi saven mittauskaista), on asetettu toisenn-päällystekomponentin absorptiohuipun ympärille. Tämä kaista on valittu siten, että ensimmäisellä ja toisella päällyste-30 komponentilla päällystetty levy imee itseensä enemmän säteilyä kuin sama levy seuraavassa selostettavan ensimmäisen ja toisen komponentin vertailukaistan yhteydessä. Toinen ilmaisin tunnetaan toisen komponentin mittausilmaisimena.

35 Kolmas kaistanpäästäsuodatin, joka liittyy kolmanteen ilmaisimeen, päästää läpi spektrin aallonpituudet, joissa perus levy imee voimakkaasti säteilyä, ensimmäisen ja toisen 9 108218 päällystekomponentin imiessä säteilyä vain heikosti (tai ollessa vähemmän herkkä sille). Tätä spektrikaistaa kutsutaan ensimmäisen ja toisen komponentin vertailukaistaksi ja siihen liittyvää ilmaisinta ensimmäisen ja toisen komponentin ver-5 tailuilmaisimeksi. Valitsemalla sama spektrikaista ensimmäisen ja toisen komponentin vertailua varten, ensimmäinen pääl-lystekomponentti voidaan mitata minimoimalla toisen päällystekomponentin absorptiosta aiheutuva interferenssi ja päinvastoin.

10

Heijastusantureita varten ensimmäisen ja toisen komponentin vertailukaistaa kutsutaan myös päällystehomittauskaistaksi ja siihen liittyvää ilmaisinta päällystehomittausilmaisimeksi. Tämä kaista on herkempi kolmannelle päällystekomponentille 15 kuin toiselle päällystekomponentille, koska kolmannella pääl-lystekomponentilla on suurempi päällysteho (so. takaisinsi-rontateho) kuin toisella päällystekomponentilla. Kolmas komponentti sirottaa takaisin säteilyn kolmanteen suodattimeen ja kolmanteen ilmaisimeen, jolloin säteilyn muutoin imisi 20 itseensä alustakerros, joka on voimakkaasti absorboiva kolmannella aallonpituudella. Siten kolmannesta ilmaisimesta lähtevä antosignaali on herkkä pääasiassa peruslevyn absorptiolle ja voimakkaalle takaisinsironnalle tai kolmannen päällystekomponentin (esimerkiksi CaC03) päällystykselle. Siirto-25 antureita varten, kun ilmaistu energia on siirretty levyn yhdeltä puolelta sen toiselle puolelle, absorptiomäärä riippuu pääasiassa peruslevyn selluloosakuitujen peruspainosta. Siten päällystehon mittausilmaisimen (jota käytetään myös ensimmäisenä ja toisena vertailuilmaisimena) antaman signaa-30 Iin suuruuden ja kosteuden ja päällystehon vertailuilmaisi-mesta tulevan signaalin välinen suhde ilmaisee peruslevyn paperikuitujen peruspainon.

Lisäksi, silloinkin kun vastaanotin ja lähde sijaitsevat 35 levyn samalla puolella, ensimmäisen ja toisen vertailuil- maisimen ulostulo voi yhä olla herkkä peruslevyn peruspainon muutoksille. Tämä johtuu siitä, että säteily heijastuu vain 10 108218 osittain levyn pinnassa. Suurin osa säteilystä tunkeutuu levyn sisään, kokonaissäteen kasvavan osan heijastuessa tun-keutuessaan syvemmälle levyyn ja/tai kohdatessaan enemmän levymateriaalia. Siten kaikki jäljellä oleva kiinteä perus-5 painoltaan suurempi levy heijastaa enemmän energiaa kuin peruspainoltaan alhaisempi levy. Vastakkainen ilmiö tapahtuisi tietenkin siirtopäälysteanturissa, jossa peruspainoltaan suurempi levy johtaa pienemmän säteilymäärän siirtymiseen lävitseen.

10

Ensimmäisen komponentin mittauskaista valitaan mahdollisuuksien mukaan siten, että peruslevyn keskimääräinen absorptio on sama tai pääasiassa sama kuin peruslevyn keskimääräinen absorptio ensimmäisen ja toisen komponentin vertailukaistas-15 sa. Samalla ensimmäisen komponentin mittauskaista ja ensimmäisen ja toisen komponentin vertailukaista valitaan siten, että ne ovat eri tavoin herkkiä ensimmäiselle päällystekom-ponentille. Siten ensimmäisen ja toisen komponentin vertai-luilmaisimesta lähtevän antosignaalin suuruus jaettuna ensim-20 mäisen komponentin mittausilmaisimesta lähtevän signaalinn suuruudella ilmaisee ensimmäisen päällystekomponentin määrän.

Toisaalta taas toisen komponentin mittauskaistaa ei voida valita siten, että peruslevyn keskimääräinen absorptio toisen 25 komponentin mittauskaistassa on sama kuin peruslevyn keskimääräinen absorptio ensimmäisen ja toisen komponentin vertai-lukaistassa. Samalla toisenn kompoenntin mittauskaista ja ensimmäisen ja toisen komponentin vertailukaista voidaan valita siten, että ne ovat eri tavoin herkkiä toiselle pääl-30 lystekomponentille. Siten ensimmäisen ja toisen komponentin vertailuilmaisimesta lähtevän antosignaalin suuruus jaettuna toisen komponentin mittausilmaisimesta lähtevän signaalin suuruudella ilmaisee toisen päällystekomponentin suuruuden, mutta vaatii kutienkin kompensaatiota peruslevyn peruspainon 35 muutosten suhteen, kuten seuraavassa selostetaan.

11 108218

Neljättä kaistanpäästösuodatinta voidaan ehkä myös tarvita kompensoimaann interferoiva elementti, jota seuraavassa kutsutaan mukavuuden vuoksi kosteudeksi. Tämä neljäs kaistan-päästösuodatin on liitetty neljänteen ilmaisimeen ja se pääs-5 tää läpi spektrin aallonpituudet, jotka levyssä oleva kosteus voimakkaasti absorboi. Tätä spektrikaistaa kutsutaan kosteu-denmittauskaistaksi ja se on asetettu kosteusabsorption huippukohdan ympärille. Suodattimeen liitettyä ilmaisinta kutsutaan kosteudenmittausilmaisimeksi ja se lähettää antosignaa-10 Iin, jota käytetään kompensoimaan se vaikutus, joka kosteus-absorptiolla voisi olla ensimmäisen ja toisen komponentin vertailukaistaan.

Viides kaistanpäästösuodatin, joka on liitetty viidenteen 15 ilmaisimeen, päästää läpi spektriksistan, jonka imevät itseensä suunnilleen yhtenäisellä tavalla päällystämätön levy, voimakkaasti takaisinsirottavalla kolmannella ja ensimmäisellä päällystekomponentilla päällystetty levy, ja ensimmäisellä ja toisella päällystekomponentilla päällystetty levy. Tätä 20 spektrikaistaa kutsutaan kosteuden ja päällystehon vertailu-kaistaksi. Kosteuden vertailuilmaisimesta lähtevän antosig-naalin suuruuden ja kosteuden mittausilmaisimesta lähtevän signaalin suuruuden välinen suhde ilmaisee levyn sisältävän kosteuden määrän. Vaikka tyypilliset paperituotteet sisältä-25 vät vaihtelevia kosteusmääriä, kosteutta sisältämätön tai kosteudeltaan vakiosuuruinen levy ei ehkä vaadi kosteuskom-pensaatiota.

Viidettä kaistanpäästösuodatinta käytetään myös päästämään 30 läpi spektrikaista, jota käytetään vertailukaistana peruspai-non tai päällystehon mittausta varten. Kuten edellä on mainittu, kolmannesta ilmaisimesta lähtevä antosignaali on pääasiassa riippuvainen peruslevyn ja kolmannen päällystekom-ponentin absorptiosta. Siten päällystehon vertailuilmaisimes-35 ta lähtevän antosignaalin suuruuden ja päällystehon mittaus-ilmaisimesta lähtevän signaalin suuruuden välinen suhde ilmaisee peruslevyn peruspainon muutokset. Tätä suhdetta voi- 12 108218 daan sen jälkeen käyttää kompensoimaan epätasapaino perus-levyn herkkyydessä toisen komponentin mittauskaistan ja ensimmäisen ja toisen komponentin vertailukaistan välillä.

5 Esillä olevan keksinnön mukaisesti eri ilmaisimista lähtevien antosignaalien välistä suhdetta (tai eroa) käytetään määrittämään erilaiset valitut päällystekomponentit ja ehkä myös kosteus. Koska, kuten edellä on mainittu, säteily, jonka aallonpituudet ovat sekä mittaus- että vertailukaistanpääs-10 tösuodattimien päästökaistoilla, on eri tavoin herkkä valittujen komponenttien suhteen, mittaus- ja vertailuilmaisimista tulevien signaalien suhde (tai ero) ilmoittaa päällystekom-ponenttien ja kosteuden määrän. Koska tavallisessa tapauksessa päällystekomponentit ovat sekoittuneina päällysteeseen 15 tunnetussa kiinteässä suhteessa, kunkin päällystekomponentin määrä voidaan korreloida päällystemateriaalin vastaavan määrän suhteen.

Lisäksi, koska infrapunasäteilylähde voi käsittää yksinker-20 taisesti sähköisesti kuumennetun langan, ja koska säteilyllä on vain vähän tai ei mitään tunnettuja terveysvaikutuksia, signaali voidaan tehdä tarvittavan voimakkaaksi lisäämällä yksinkertaisesti kuumennetun langan pinta-alaa ja lämpötilaa.

25 Kuten edellä on mainittu, päällysteanturista tulevat signaalit voidaan siirtää prosessivalvontatietokoneeseen, joka suorittaa seuraavassa selostetut matemaattiset laskelmat kunkin levyllä olevan päällystemateriaalin määrän mittaamiseksi. Tietokone vertaa näitä mittauksia haluttuun päällyste-30 määrään. Sen jälkeen tietokone muodostaa valvontasignaalin, jota voidaan käyttää säätelemään päällysteterän valvontatoi-milaitteita sekä myös kunkin levyyn asetetun päällysteen määrää kussakin poikkisuuntaisessa asennossa. Jos päällystys-prosessin aikana esiintyy olosuhteita, jotka vaativat pääl-35 lystyskoneen terän säätämistä missä tahansa poikittaisuuntai-sessa kohdassa levitettyjen päällysteiden määrän pitämiseksi halutussa aarvossa, voidaan säätö tehdä lähettämällä asianmu- 13 108218 kaiset signaalit prosessivalvontatietokoneesta yhteen tai useampaan terätoimilaitteeseen.

Esillä oleva keksintö tarjoaa siten käyttöön turvallisen ja 5 erittäin tarkan päällysteanturin, joka kykenee ilmaisemaan moninkertaiset päällystekomponentit järjestelmässä, jonka yhteydessä saadaan aikaan erittäin huomattava poikittaissuuntainen valvonta levylle asetettujen moninkertaisten päällysteiden määrän ja/tai peruspainon suhteen.

10

Kuvio la esittää yksinkertaistettua kaavamaista perspek-tiivikuvantoa järjestelmästä, joka on tarkoitettu kahden ‘ levylle asetettavan päällystekerroksen tarkkailua ja levitystä varten; 15

Kuvio Ib esittää suurennettua kuvantoa kuvion la mukaisen levyn päällystämättömästä osasta;

Kuvio le esittää suurennettua kuvantoa kuvion la mukaisen 20 levyn pohjapäällystetystä osasta;

Kuvio Id esittää suurennettua kuvantoa kuvion la mukaisen levyn pinta- ja pohjapäällystetystä osasta; 25 Kuvio 2 esittää suurennettua kaavamaista poikkileikkaus- »· · kuvantoa kuvion la esittämästä heijastustyyppisestä infra-punapäällysteanturista;

Kuvio 3 esittää infrapuna-takaisinsirontaheijastusspekt-30 riä CaCCbilla ja lateksilla sekä savella ja lateksilla päällystettyä levyä ja päällystämätöntä paperilevyä varten;

Kuvio 4 esittää infrapunasiirtospektriä tyypillisen päällysteen sisältämää lateksityyppistä sideainetta ja savikom-35 ponenttia varten.

14 108218

Suositeltavien sovellutusmuotojen yksityiskohtainen selostus Seuraavan selostuksen kohteena on nykyisin parhaana pidetty tapa keksinnön toteuttamista varten.. Tämän selostuksen tarkoituksena on havainnollistaa keksinnön yleisiä periaatteita, 5 eikä se ole luonteeltaan rajoittava. Keksinnön suojapiirin määrittävät oheiset patenttivaatimukset.

Kuvio la esittää paperilevyn päällystysjärjestelmää 10 kahden päällystekerroksen levityksen mittaamista ja valvontaa var-10 ten. Kuten kuviosta näkyy, päällystämätön paperilevy 12 (kuvio Ib) vedetään ensin kulkemaan takatelan 14 ja terän 18 välissä olevan pohjapäällystevaraston 14 kautta. Kuten edellä on selostettu, pohjapäällyste 14 voi käsittää pääasiassa kalsiumkarbonaattia (CaC03), lateksisideainetta ja mahdolli-15 sesti hieman savea sisältävän maalimaisen aineen. Poistorako 20 levyä 12 varten on muodostettu telan 16 ja terän 18 vieressä olevan reunan väliin, jolloin pohjapäällysteen 24 paksuus (kuvio le) levyn 12 poistoraossa 20 määritetään terän 18 ja telan 16 välisen etäisyyden ja puristuspaineen avulla.

20

Toimilaitteet 26 on asetettu kiintein välein terän 18 pituudelle, niiden valvoessa terän 18 taipumista kunkin toimilaitteen 26 läheisyydessä, niin että toimilaitteiden 26 siirtäessä terää 18 telaa 16 kohti ja siitä poispäin, levyllä 12 25 oleva pohjapäällyste 24 tulee ohuemmaksi ja vastaavasti paksummaksi. Toimilaitteet 26 on sopivimmin asetettu kolmen tai kuuden tuuman välein. Kun pohjapäällystetty levy 12 lähtee raosta 20, se kulkee useiden kuumennettujen rumpujen 30 yli, jotka kuivattavat pohjapäällysteen 24. Kuivatettu pohjapääl-30 lystetty levy 12 vedetään sitten kulkemaan takatelan 17 ja terän 19 välissä olevan pintapäällystevaraston 22 kautta. Pintapäällyste (kuvio Id) voi käsittää pääasiassa savea, lateksisideainetta ja mahdollisesti hieman CaC03:a.

35 Samoin kuin pohjapäällysteen 24 levityksen yhteydessä, terän 19 reunan ja telan 17 välinen etäisyys ja puristuspaine määrittävät raosta 21 lähtevän pintapäällysteen 25 paksuuden.

15 108218

Toimilaitteet 23 on asetettu kiintein välein terän 19 pituudelle, niiden valvoessa terän 19 taipumista kunkin toimilaitteen 23 läheisyydessä. Toimilaitteet 23 siirtävät terää 19 telaa 17 kohti ja siitä poispäin, jolloin levyllä 12 oleva 5 pintaapäällyste 25 tulee ohuemmaksi ja vastaavasti paksummaksi. Pintapäällystetty levy 1 kulkee sitten toisen kuumennettujen rumpujen 30 muodostaman sarjan kautta, jotka kuivattavat pintapäällysteen 25.

10 Pinta- ja pohjapäällystetty levy 12 kulkee sitten heijastus-tyyppisen infrapunapäällystepainoanturin 32 ohi. Anturia 32 keilataan liikkuvan pinta- ja pohjapäällystetyn levyn 12 leveyden poikki nuolten 28 suunnassa edestakaisin. Siten anturi 32 kykenee mittaamaan levystä 12 heijastuneen infra-15 punasäteilyn määrän useissa erilaisissa viipaleasennoissa levyn 1 leveydellä ja pituudella.

Anturista 32 tulevat signaalit siirretään sitten signaalinkäsittely johdotuksen 35 välityksellä prosessivalvontatietoko-20 neeseen 34, jossa nämä signaalit aikakohtaisesti demultiplek-soidaan siten, että ne voidaan kohdistaa määrättyihin viipa-leasentoihin levyn 12 leveydellä. Kuten seuraavassa selostetaan, tietokone 34 tekee tämän jälkeen erilaisia laske lmiam-näiden signaalien pohjalta määrittääkseen sekä pintapäällys-25 teen 24 että pöhjapäällysteen 25 peruspainon kussakin viipaleessa. Sen jälkeen tietokone 34 vertaa kutakin viipaletta varten mitattuja peruspainoja ennalta määrättyihin haluttuihin arvoihin ja ohjaa toimilaiteohjauslaitetta 36 muodostamaan ohjaussignaalit, jotka saavat toimilaitteet 26 ja/tai 23 30 taivuttamaan terää 18 tai vastaavasti 19 kussakin viipale-asennossa halutun peruspainon saamiseksi pohjapäällysteelle 24 ja pintapäällysteelle 25 kutakin viipaletta varten. Tavallisena päämääränä on se, että pintapäällysteen 25 ja pohja-päällysteen 24 peruspaino on yhtenäinen levyn 12 leveydellä 35 ja pituudella.

16 108218

Kuvion la mukainen infrapunapäällystepainoanturi 32 on esi-tettyn yksityiskohtaisemmin kuviossa 2. Anturia 32 käytetään mittaamaan päällysteen 24 ja 25 määrä levyllä 12 ja kompensoimaan automaattisesti levyn 12 peruspainon ja kosteuspi-5 toisuuden muutoksista aiheutuvat vaikutukset. Anturi 32 sisältää hehkulampun, jota käytetään infrapunasäteilylähteenä 38, ja elliptisen heijastimen 40, joka suuntaa infrapunasäteen 43 lähteestä 38 kohdistuslinssin 39 kautta levyä 12 kohti. Kuten kuviosta 2 näkyy, heijastustyyppinen infrapuna-10 päällysteanturi 32 suuntaa infrapunasäteen 43 kohti päällystettyä levyä 12 10° kulmassa levypinnan suhteen kohtisuorasta tasosta 80.

Suositeltavassa sovellutusmuodossa anturi 32 sisältää vas-15 taanottimen 42, joka on asetettu samalle puolelle levyä 12 kuin infrapunalähde 38 ja joka ilmaisee tulevan infrapunasäteen 43 heijastuneen osan 45. Infrapunasäteilyn voimakkaiden heijastusten välttämiseksi päällysteen 25 pinnasta anturin 32 vastaanotin 42 on sopivimmin tehty siten, että se ilmaisee 20 päällystetystä pinnasta 20° kulmassa kohtisuoran tason 80 samalta puolelta kuin infrapunalähde 38 heijastuneen infrapunasäteilyn.

Kuitenkin kevytpainoista paperilevyä mitattaessa huomattava 25 osa infrapunasäteilystä tunkeutuu levyn 12 läpi. Anturin 32 vastaanotin voidaan asettaa levyn 12 lähteen 38 suhteen vastakkaiselle puolelle siirtornittauksen suorittaamiseksi. Tässä tapauksessa voi olla suotavaa, mutta ei keksinnön kannalta katsoen välttämätöntä, että tuleva infrapunasäde 43 heijastuu 30 edestakaisin anturin 32 lähde- ja vastaanotinpuolien välissä , ennen tuloaan linssiin 47 ja ennen kuin ilmaisimet 58, 59 60, 61 ja 62 ilmaisevat sen. Kun säde 43 heijastuu toistuvasti levyn 12 kautta kulkiessaan infrapunalähteestä 38 vastaanottimeen 42, sillä on useita mahdollisuuksia toimia vuorovaiku-35 tuksessa päällysteiden 24 ja 25 ja levyn 1 kanssa saaden siten aikaan suuremman herkkyyden päällysteperuspainojen määrittämisessä.

« π 108218 Tällaiset moninkertaiset heijastukset voidaan saada aikaan asettamalla vastaanotin 42 levyn 12 lähteen 38 suhteen vastakkaiselle puolelle, asettaen kuitenkin vastaanotin 42 sivusuunnassa syrjään lähteestä 38 vastaanottimen 42 ja lähteen 5 38 suoran vastakkainasettelun sijasta. Yhdensuuntaiset hei jastavat pinnat (eivät näy) levyn 12 vastakkaisilla sivuilla heijastavat toistuvasti säteen 43 levyn 12 ja päällysteiden 24 ja 25 kautta säteen kulkiessa lähteestä 38 vastaanottimeen 42. Erilaisia järjestelyjä moninkertaisten heijastusten ai-10 kaansaamiseksi levyn 12 kautta on selostettu US-patenttijulkaisussa n:ro 3 793 524, hakijana Howarth, myönnetty Measurex Corporationille. Tämä patenttijulkaisu on liitetty mukaan tähän yhteyteen viiteaineistona.

15 Kuten kuviosta 2 näkyy, vastaanotin 42 sisältää säteenjako-laitteet 44 ja 63, jotka yhdessä jakavat heijastuneen infrapunasäteen viiteen erilliseen säteeseen 46, 47, 48, 49 ja 50. Jokainen näistä säteistä on suunnattu erilliseen kaistanpääs-tösuodattimeen 52, 53, 54, 55 ja 56, jotka on asetettu kunkin 20 säteen kulkuväylälle välittömästi ennen ilmaisimia (yleensä lyijysulfidi-ilmaisimia) 58, 59, 60, 61 ja 62. Jokainen suodatin 52, 53, 54, 55 ja 56 on valittu ja linjattu tulevien säteiden 46, 47, 48, 49 ja 50 suhteen siten, että jokainen näistä suodattimista päästää läpi infrapunasäteilyä infra-25 punaspektrin erillisellä kaistalla. Infrapunasäteily, joka ei sisälly eri suodattimien 52, 53, 54, 55 ja 56 päästökaistaan, tulee heijastetuksi näiden suodattimien toimesta takaisin joko säteenjakolaitteeseen 44 tai 63 eikä siten saavuta ilmaisinta.

30 . Tämän seurauksena yksi ainoa heijastunut säde suunnataan .!! linssistä 47 säde jakolaitteeseen 44 ja 63, sädejakolaitteiden 44 ja 63 ja suodattimien 52, 53, 54, 55 ja 56 yhdistelmän jakaessa kuitenkin säteen 45 viiteen erilliseen säteeseen 46, 35 47, 48, 49 ja 50, joista jokaisen ilmaisee erilainen infra- punailmaisin 58, 59, 60, 61 ja vastaavasti 62. Erilaisten 18 108218 kaistanpäästäsuodattimien ja ilmaisimien tarkoitus selostetaan seuraavassa.

Määrätyissä tilanteissa voi olla suotavaa moduloida tunnetul-5 la taajuudella lähteestä 38 levyyn 12 tulevan infrapunasätei-lyn määrä. Tämä modulointi voidaan suorittaa usean erilaisen laitteen avulla. Esimerkiksi, kuten kuviosta 2 näkyy, ääniraudan 84 piikit 82 voidaan asettaa säteen 43 kulkuväylälle. Värähtelevät piikit 82 moduloivat säteen 43 siirtyessään vuo-10 rotellen säteen 43 tielle ja siitä pois. Vaihtoehtoisesti voidaan läpinäkymätöntä kiekkolevyä (ei näy), joka sisältää useita yhtenäisin etäisyyksin olevia radiaalisia rakoja, pyörittää säteen 43 kulkuväylällä, jolloin säde 43 siirtyy vuorotellen rakojen kautta ja on vuorotellen levyn läpinäky-15 mättömien osien tukkima. Kummankin laitteen yhteydessä säde 43 moduloidaan tietyllä taajuudella. Siten kunkin infra-punailmaisimen 58, 59, 60, 61 ja 62 ulostulo moduloidaan sinimuotoisesti samalla taajuudella kuin säde 43. Lisäksi, koska näiden ilmaisimien ulostulot ovat suoraan riippuvaisia 20 säteen 43 heijastuneesta osasta 45, ilmaisimien ulostulovaihe on riippuvainen moduloidun säteen 43 vaiheesta. Kuitenkin levystä 12, pohjapäällysteestä 24, pintapäällysteestä 25 ja muista ulkoisista lähteistä (eivät näy) tuleva infrapunaener-gia saavuttaa myös ilmaisimet 58, 59, 60, 61 ja 62. Siten 25 jokainen ilmaisinsignaali sisältää sekä AC- että DC-komponen-tin.

Jokaisen ilmaisimen 58, 59, 60, 61 ja 62 ulostulo siirretään signaalinkäsittelyjohdotukseen 35 (kuvio la). Tämän johdotuk-30 sen tarkoituksena on suodattaa pois ilmaisinsignaalien DC-komponentti. Tällä tavoin suodatetut AC-ilmaisinsignaalit siirretään sitten vaihetahdistettuun demodulaatiopiiriin, joka sisältyy signaalinkäsittelyjohdotukseen 35. Vaihetahdis-tetun demodulaattorin tarkoituksena on suodattaa pois ilmai-35 sinsignaalin muutokset, joita ei aiheuta levyn 12 tai sillä olevan pohjapäällysteen 24 tai pintapäällysteen 25 vaihteleva infrapuna-absorptio. Esimerkiksi 60 Hz linjakohina ilmaisin- 19 108218 signaaleissa suodatetaan pois demodulaattoripiirin avulla seuraavassa selostettavalla tavalla.

Siniaalto-oskillaattoria 86 käytetään käyttämään ääniraudan 5 84 piikkejä 82 ääniraudan 84 resonanssitaajuudella. Tämän siniaalto-oskillaattorin 86 ulostulo yhdessä ääniraudan 84 ulostulon kanssa siirretään myös linjaa 65 pitkin signaalinkäsittely johdotukseen 35, joka muuttaa siniaallon neliöaal-loksi, jolla on sama vaihe kuin ilmaisimista 58, 59, 60, 61 10 ja 62 lähtevillä antosignaaleilla. Tämä neliöaalto syötetään sitten signaalinkäsittelypiirin 35 vaihetahdistusdemodulaat-toriosaan yhdessä kustakin ilmaisimesta 58, 59, 60, 61 ja 62 tulevan suodatetun signaalin kanssa. Ilmaisimista 58, 59, 60, 61 ja 62 tulevat signaalit moduloidaan tietenkin samalla 15 taajuudella kuin siniaalto-oskillaattorin 86 ulostulo. Siten demoduloimalla kunkin ilmaisimen 58, 59, 60, 61 ja 62 ulostulo neliöaallolla, jolla on sama taajuus ja vaihe, ja laskemalla sitten demoduloitujen ulostulojen keskimääräinen arvo ilmaisinsignaalien useiden jaksomuutosten yhteydessä, jotka 20 johtuvat ulkoisten infrapunalähteiden tai ulkoisten signaalien, kuten 60 z linjajännitesignaalin, muutoksista, suoritetaan poisto päällysteen peruspainomittauksista. Muutokset ilmaisimiin 58, 59, 60, 61 ja 62 muista ulkoisista lähteistä tulevan infrapunaenergian tai tehonsyöttöön liittyvän 60 Hz 25 linjakohinan voimakkuudessa voisi aiheuttaa virheellisiä päällysternittauksia.

Kustakin ilmaisimesta 58, 59, 60, 61 ja 62 tulevien demoduloitujen signaalien keskimääräinen heilahduslaajuus ilmaisee 30 infrapunasäteilyn määrän, joka heijastuu pinta- ja pohjapääl-lystetyn levyn 12 eri osista heijastuneen infrapunasäteilyn määrän kuhunkin ilmaisimeen 58, 59, 60, 61 ja 62 vastaavasti liittyvän suodattimen 52, 53, 54, 55 ja 56 päästökaistalla. Näiden amplitudiltaan keskimääräisten ja demoduloitujen il-35 maisinsignaalien heilahduslaajuudet mitataan sitten signaa-linkäsittelyjohdotuksen 35 avulla, digitoidaan ja syötetään prosessivalvontatietokoneeseen. Tietokone 34 laskee pohja- 20 108218 päällysteen 24 ja pintapäällysteen 25 peruspainon käyttäen seuraavassa selostettuja yhtälöitä ja tekniikoita.

KUvio 3 esittää päällystämättömän paperilevyn infrapunahei-5 j as tus spektriä 65, CaC03:lla ja lateksilla päällystetyn levyn säektriä 66, ja savella ja lateksilla päällystetyn levyn spektriä 67. Kuvio 3 esittää myös päästökaistan sijaintia kosteusvertailua 56, kosteuden mittausta 55, saven ja lateksin vertailua 5, saven mittausta 53 ja lateksin mittausta 54 10 tarkoitettuja suodattimia varten, jotka liittyvät vastaavasti kosteusvertailua 6, kosteuden mittausta 61, saven ja lateksin vertailua 58, saven mittausta 59 ja lateksin mittausta 60 varten tarkoitettuihin ilmaisimiin (kuvio 2). Lateksin vertailua 52 ja lateksin mittausta 54 varten tarkoitetut kais-15 tanpäästösuodattimet valitaan siten, että levyn 12 keskimääräinen infrapunasäteilyn absorptio niiden vastaavilla päästö-kaistoilla on sama tai suunnilleen sama. Tällä tavoin saven ja lateksin vertailuilmaisimen 58 ja lateksin mittausilmaisimen 60 lähettämät signaalit ovat yhtenäisiä (tai sangen suu-20 ressa määrin yhtenäisiä) päällystämätöntä levyä 12 varten.

Suositeltava keskiaallonpituus kosteusvertailua 56, kosteuden mittausta 55, saven ja lateksin vertailua 52, saven mittausta 53 ja lateksin mittausta 54 varten tarkoitettujen suodattimi-25 en päästökaistoja varten on vastaavasti noin 1,84 μΐη, 1,94 *' μπι, 2,09 μιη, 2,21 μπι ja 2,30 μπι, mutta se voi olla tarvitta essa leveämpi tai kapeampi halutun signaalivoimakkuuden ja -tasapainon saavuttamiseksi ilmaisimissa.

30 Kuvio 4 esittää ifrapunasiirtospektriä 72 lateksia varten.

Lateksinmittaussuodattimen 54 päästökaista sijaitsee suuruudeltaan noin 2,31 μπι olevan voimakkaan absoprtiohuipun (tai siirtominimin) ympärillä. Siten päällystetyn levyn ollessa kysymyksessä lateksinmittausilmaisimesta 50 lähtevä antosig-35 naali ilmaisee levyn 12 ja päällysteisiin 24 ja 25 sisältyvän lateksin aiheuttaman infrapuna-absorption.

21 108218

Absorptiohuipussaankin tyypillisten konsentraatioiden yhteydessä lateksi imee vain heikosti infrapunasäteilyä. Siten, ottaen huomioon lateksikomponentin osalle tulevan absorptio-määrän signaalikohinasuhde lateksin mittausilmaisimesta 60 on 5 niin pieni, että itse lateksin mittausilmaisinta 60 ei voida käyttää määrittämään heijastuneen infrapunasäteen 45 kohtaaman lateksin määrää. Kuitenkin, koska lateksin mittausilmaisin 60 ja saven ja lateksin vertailuilmaisin 58 ovat yhtä, tai suunnilleen yhtä herkkiä päällystämättömälle levylle 1, 10 saven ja lateksin vertailusignaalin suuruuden lateksin mittaus ignaal il la jaettuna ilmoittama suhde ilmaisee päällysteiden 24 ja 25 lateksipitoisuuden. Samalla tavoin saven ja lateksin vertailusignaalin ja lateksin mittaussignaalin suuruuksien ero ilmaisee myös päällystemateriaalien 24 ja 25 15 lateksipitoisuuden. Lisäksi, koska lateksin mittaussignaali ja saven ja lateksin vertailusignaali ovat alttiita samoille pääasiallisille virhelähteille (esimerkiksi muutoksille levyn peruspainossa, kosteuspitoisuudessa ja optisella väylällä olevassa pölymäärässä), lateksin mittaussignaalin ja lateksin 20 ja saven vertailusignaalin välinen suhde tai ero ilmaisee tarkasti levyllä 12 olevien päällysteiden 24 ja 25 sisältämän lateksimäärän silloinkin, kun edellä mainittua vaihetahdis-tettua demodulaatiosuodatustekniikkaa ei käytetä.

25 Päällystepainoanturia 32 asetettaessa on tärkeää "tasapainottaa" tai yhtäläistää mahdollisuuksien mukaan päällystämättömän levyn 12 infrapunasäteilyn absorptiota lateksin mittaus-ja saven ja lateksin vertailupäästökaistoilla. Tunnetut inf-rapunakaistanpäästösuodattimet tehdään yleensä päällystämällä 30 kvartsialustakerros dielektrisellä päällysteellä. Tämän die-lektrisen päällysteen paksuus määrittää päästokaisten keskuk-sen suodatinta varten. Muuttelemalla dielektrisen kalvon paksuutta voidaan valmistaa suodattimia, joiden päästökaista-na on mikä tahansa haluttu infrapunaspektrin kaista. Vaih-35 toehtoisesti päästökaista voidaa siirtää lyhyemmille aallonpituuksille ainakin jossain määrin, kallistamalla suodatinta siten, että tuleva infrapunasäde osuu suodattuneen tietyssä 22 108218 kulmassa suodatinpinnan normaalitason suhteen. Tällä tavoin päästökaista voidaan hienosäätää tasapainottamaan levyn 12 absorboima säteily lateksin mittaus- ja saven ja lateksin vertailukaistoilla.

5

Lisäksi heijastunut säde 45, joka tulee vastaanottimeen 42, heijastuu tai sirottuu takaisin suuressa määrin allaolevasta paperilevystä 1, jolla on voimakkaat sirotusominaisuudet, koska se on tehty selluloosakuiduista. Siten infrapunasäteily 10 kulkee päällysteiden 24 ja 25 läpi ainakin kahdesti ja suurempi absorptio lateksin mittauskaistalla aiheuttaa vielä pienemmän lähtösignaalin lateksin mittausilmaisimesta kuin saven ja lateksin vertailuilmaisimesta 58.

15 Kuvion 3 mukaisesti CaC03;lla ja lateksilla päällystetyn levyn spektri 66 ja savella ja lateksilla päällystetyn levyn spektri 67 ovat pienempiä lateksin mittauskaistalla kuin saven ja lateksin vertailukaistalla. Saven ja lateksin vertailuilmaisimesta 58 lähtevän signaalin suuruus jaettuna 20 lateksin mittausilmaisimesta 60 tulevan signaalin suuruudella ilmaisee lateksin määrän päällysteissä 24 ja 25. Lateksisuhde Rltx = Ilref/Iltx.

Kuvio 4 esittää voimakasta absorptiohuippua (tai siirtomini-25 miä) saven siirtospektrissä 73 noin 2,2 μπι aallonpituudella.

** Siten saven mittaussuodattimen 53 päästökaista valitaan tämän absorptiokaistan ympäriltä. Siten kuviossa 3 savella ja lateksilla päällystetyn levyn spektrin 67 suuruus on pienempi saven mittauskaistalla aallonpituudella noin 2,2 μπι kuin 30 saven ja lateksin vertailukaistalla aallonpituudella noin 2,1 . μπι. Tämä on erilainen tilanne kuin päällystämättömän levyn » spektrin 65 yhteydessä, jonka suuruus saven mittauskaistalla on suurempi kuin saven ja lateksin vertailukaistalla. Siten saven ja lateksin vertailuilmaisimesta 59 tulevan signaalin 35 suuruus jaettuna saven mittausilmaisimesta 59 tulevan signaalin suuruudella ilmaisee päällysteisiin 24 ja 25 sisältyvän 23 108218 saven määrän. Tätä suhdetta Rcla = Ilref/Icla kutsutaan sa-visuhteeksi.

Kuvion 3 mukaisesti myös osa infrapunasäteilyä tulee sirote-5 tuksi takaisin päällysteiden 24 ja 25 avulla. Tämän ilmaisevat molempien päällystettyjen levyjen 66 ja 67 heijastuspekt-rit, jotka ovat suurempia kuin päällystämättömän levyn spektri 65 saven ja lateksin vertailukaistalla. Lisäksi CaC03lla ja lateksilla päällystetyn levyn spektri 66 on suurempi kuin 10 savella ja lateksilla päällystetyn levyn spektri 67, koska CaC03illa on suurempi takaisinsirotusteho tai "päällysteho" kuin savella.

Saven ja lateksin vertailukaista valitaan mittaamaan takai-15 sinsirotusteho, koska näillä aallonpituuksilla paperilla on suuri absorptiovaikutus, kun taas lateksilla, savella ja CaC03:lla sitä ei ole. Siten paperi sirottaa takaisin huomattavasti vähemmän säteilyä kuin päällysteet, tehden päällysteen vaikutuksen merkittävämmäksi. Koska lateksi, savi ja 20 CaC03 eivät huomattavammin ime säteilyä itseensä tällä kaistalla, niiden läsnäolo ei häiritse takaisinsirotuksen mittausta. Kosteuden vertailukaista valitaan myös referenssi-kaistana takaisinsirotuksen mittaamista varten, koska tällä kaistalla esiintyy sangen vähän absorptiota paperin, latek-25 sin, saven ja CaC03in suhteen. Siten saven ja lateksin ver-tailuilmaisimesta tulevan signaalin suhde kosteuden vertai-luilmaisimesta 62 tulevaan signaaliin ilmaisee päällysteissä 24 ja 25 olevan CaC03:n tai saven määrän ja on herkempi Ca-C03:lle kuin savelle. Tätä suhdetta Reel = Ilref/Imref kutsu-30 taan selluloosa- tai päällystehosuhteeksi.

Joissakin tapauksissa voi olla vaikeaa asettaa infrapunapääl-lysteanturi 32 siten, että saven ja lateksin vertailuilmaisi-mesta 58 ja lateksin mittausilmaisimesta 60 lähtevillä anto-35 signaaleilla on sama suuruus päällystämätöntä levyä varten. Samalla tavoin saven ja lateksin vertailuilmaisimesta ja saven mittausilmaisimesta 59 lähtevillä antosignaaleilla ei 24 108218 yleensä ole samansuuruista signaalitasoa päällystämätöntä paperia varten. Näihin arvoihin voi myös vaikuttaa levyn 12 peruspaino, erityisesti peruspainoltaan kevyempien paperile-vyjen yhteydessä. Näissä tapauksissa Rcel-suhteeseen vaikut-5 taa päällystämättömän levyn 1 peruspaino ja sitä voidaan käyttää kompensoimaan peruspainoriippuvuus yhdistämällä suhteet Rltx ja Reel lateksin mittausta ja Rcla ja Reel saven mittausta varten yhdessä sopivien punnitusvakioiden muodostaman sarjan kanssa.

10

Kuvion 3 mukaisesti voimakas absorptiohuippu (tai siirto-minimi) levykosteuden johdosta on suuruudeltaan noin 1,94 μπι kaikkia kolmea spektriä 65, 66 ja 67 varten. Siten kosteuden-mittauskaista 55 on asetettu tähän kohtaan. Kosteusvertailu-15 kaista 56 on asetettu lähelle kosteudenmittauskaistaa siro-tustehon muutoksen aiheuttaman vaikutuksen minimoimiseksi yhdessä aallonpituuden ja levyn lämpötilavaikutuksen kanssa. Kosteuden vertailukaista voitaisiin vaihtoehtoisesti asettaa muille aallonpituuksille, joilla esiintyy alhainen absorptio 20 kosteuden, paperin, lateksin, saven ja CaC03:n johdosta. Pa-perilevyä varten, joka on kuivatettu kaiken kosteuden poistamiseksi, absorptio kosteuden vertailukaistalla ja kosteuden mittauskaistalla on suunnilleen sama eikä ole mitään tarvetta kompensoida levyn kosteuspitoisuutta. Kuitenkin useimmat 25 paperituotteet sisältävät yleensä ainakin hieman kosteutta. Siten kosteuden vertailuilmaisimesta 62 tulevan signaalin suuruus jaettuna kosteuden mittausilmaisimesta 61 tulevan signaalin suuruudella ilmaisee päällystetyn levyn kosteuspitoisuuden. Koska saven ja lateksin vertailukaista on lähel-30 lä kosteuden absorptiokaistaa, muutokset kosteuspitoisuudessa vaikuttavat saven ja lateksin vertailuilmaisimen 58 vastaanottaman infrapunasäteilyn määrään. Edellä mainittua kosteuden ilmoittavaa suhdetta käytetään siten kompensoimaan päällyste-mittaukset kosteuspitoisuudessa tapahtuvien muutoksien vaiku-35 tuksia varten. Tätä suhdetta Rmoi = Imref/Imoi kutsutaan kosteussuhteeksi.

25 108218

Vaihtoehtoisesti erityisesti siirtoanturin yhteydessä voidaan käyttää lisäpäästökaistaa aallonpituudella noin 2,23 μπι saven vertailukaistana. Päällystämätöntä levyä varten absorptio tällä aallonpituudella on suunnilleen sama kuin aallonpi-5 tuudella 2,21 μπι, joten saven mittaus- ja vertailukaistojen tasapaino optimoidaan tämän valinnan yhteydessä, mikä vähentää Rcel-suhteen korjaustarvetta.

Olemme siten määrittäneet neljä suhdetta, jotka ovat pää-10 asiassa herkkiä kahdella päällysteellä varustetun paperilevyn neljälle komponentille: (1) Rltx, herkkä pääasiassa lateksille; (2) Rcla, herkkä pääasiassa savelle; (3) Reel, herkkä pääasiassa selluloosakuitujen peruspainolle siirtogeometrioi-ta varten ja CaC03:lle tai mille tahansa muulle voimakkaasti 15 sirottelevalle mutta spektraalisesti neutraalille materiaalille heijastusgeometrioita varten; ja (4) Rmoi, herkkä pääasiassa kosteudelle ja käyttö korjauskertoimena. Kuitenkin näihin kaikkiin suhteisiin vaikuttavat ainakin osittain muut komponentit. Siten yksittäiset komponentit määritetään yhdis-20 tämällä edellä olevat erilaiset suhteet kaavaksi ja käyttämällä painokertoimia, jotka määritetään moninkertaisen lineaarisen regression avulla käyttäen hyväksi todellisia mittauksia fyysisten näytteiden yhteydessä, joilla on tunnetut päällyste-, kosteus- ja levyn peruspainot.

25

Yksi yhtälö näiden määrittelyjen suorittamiseksi on seuraava: Päällystepaino = komponentti/fraktio

Komponentti = AO + Al*(Rltx-l) + A2*(Rcla-l) + A3*(Rcel-l) + A4*(Rmoi-l) + A5*(Rltx-l)/(Rcel-A6).

30 Päällystepaino = paino päällysteyksikköä kohti.

Komponentti = Paino erityisen päällysteaineosan, esimerkiksi lateksin, yksikköaluetta kohti.

Fraktio = Fraktio määrätyn komponentin muodostavasta päällysteestä. Jos päällyste käsittää 12% lateksia, niin lateksi-35 fraktio on suuruudeltaan 0,12.

AO merkitsee imeytymistä. A1-A5 merkitsevät kaltevuuksia. A6 merkitsee kompensaatiota.

26 108218

Yhtälön viimeinen termi ottaa huomioon, että voimakkaasti sirottelevat päällystekomponentit (esimerkiksi CaC03) sirot-televat takaisin osan tulevasta infrapunasäteilystä vastaanottimeen 42 ennen kuin tämä säteily pääsee tunkeutumaan pääl-5 lysteiden 24 ja 25 läpi. On selvää, että voimakkaasti sirottelevat aineosat vähentävät infrapuna-anturin 32 herkkyyttä lateksikomponentin suhteen.

Tätä yhtälöä voidaan käyttää määrittämään yhden ainoan levyl-10 lä olevan päällysteen peruspaino, kahden levyllä olevan päällysteen yksittäiset peruspainot ja kahdella päällysteellä varustetun levyn kokonaisperuspainon.

Kuten edellä on mainittu, kalibrointivakiot AO, AI, A2, A3 ja 15 A5 määritetään moninkertaisen lineaarisen regression avulla.

A6 määritetään arvona, joka on hieman suurempi kuin Reel:n arvompäällystämätöntä levyä varten. A4 määritetään fyysisille näytteille tehtyjen mittausten avulla useilla erilaisilla tunnetuilla kosteustasoilla. Ensin valitaan koe-20 arvo A4:ää varten. Sen jälkeen A0:n, Al:n, A2:n, A3:n ja A:n arvot määritetään lineaarisen regression välityksellä. Sitten lasketaan mittausten riippuvuus kosteuspitoisuudesta. Tämä prosessi iteroidaan uudelleen A4-arvoaluetta varten ja käyttöön valitaan arvo, joka antaa alhaisimman kosteusriippuvuu-25 den.

Tietokone (ei näy) voidaan liittää päällystepainoanturiin 32 ja asettaa pelkästään suorittamaan peruspainolaskelmia kutakin viipaletta varten. Useat nykyaikaiset paperitehtaat 30 ovat kuitenkin erittäin tehokkaasti automatisoituja ja sisältävät prosessivalvontatietokoneen 34 (kuvio la). Näissä tehtaissa infrapunapäällysteanturin 32 muodostamat signaalit syötetään sopivammin tietokoneeseen 34 signaalinkäsittelyjoh-dotuksen 35 välityksellä levyyn 12 kussakin poikittaissuun-35 täisessä viipalekohdassa edellä selostetulla tavalla levitet tyjen päällystemateriaalien 24 ja 25 määrän laskemiseksi.

Tämän jälkeen näiden laskelmien perusteella tietokone 34 voi 27 108218 ohjata toimilaitteen ohjauslaitetta 36 muodostamaan signaalit päällystevalvontaterätoimilaitteiden 26 ja 23 valinnaiseksi aktivoimiseksi, näiden toimilaitteiden ollessa asetettuina vastaavasti kuhunkin viipaleeseen terää 18 ja 19 pitkin muut-5 tamaan valinnaisesti levyyn 1 kussakin poikittaissuuntaisessa kohdassa levitetyn päällystemateriaalin 24 ja 25 määriä.

Taloudellisista ja ympäristöllisistä syistä johtuen paperiteollisuudessa käytetään yhä lisääntyvässä määrin kierrätys-10 paperia. Kierrätyspaperi voi sisältää hiiltä, joka tulee alkuperäiseen levymateriaaliin painetusta musteesta, sekä lateksia, joka on voitu levittää alkuperäisesti levypäällys-teenä, mutta joka on kierrätysprosessin aikana sulautunut kierrätettyyn peruslevymateriaaliin.

15

Esillä olevan keksinnön yhtenä etuna on se, että tämä musteeseen sisältyvä hiili imee itseensä infrapunasäteilyä yhtäläisellä tehokkuudella infrapunaspektrin koko kaistotuksella. Siten esillä olevan keksinnön toiminnan aikana ei ole tarvet-20 ta saven ja lateksin vertailuilmaisimen 58 ja lateksin mit-tausilmaisimen 60 uudelleentasapainottamisen suhteen hiili-pohjaista mustetta sisältävää kierrätyspaperia käytettäessä valmistusprosessin yhteydessä.

25 Toisaalta voi tapahtua, että lateksia esiintyy myös levyn 12 sisällä. Tällaisessa tilanteessa sekundaarinen infrapunail-maisin (ei näy), joka on samanlainen edellä selostettu primaarinen infrapunailmaisin 32 tai identtinen sen kanssa, asetetaan tiettyyn kohtaan paperinpäällystysprosessissa ennen 30 päällystemateriaalin 24 levittämistä levylle. Tämä sekundaarinen anturi asetetaan päällystämättömän peruslevyn viereen ja sitä käytetään mittaamaan lateksin määrä peruslevyssä täsmälleen samalla tavoin kuin edellä on selostettu primaarisen anturin yhteydessä. Tässä tapauksessa tietokone 34 vas-35 taanottaa signaalit sekundaarisesta anturista, laskee perus-levyyn sisältyvän lateksin määrän ja vähentää tämän lateksi-mittauksen primaarisen päällysteanturin 32 tietokoneeseen 34 t 28 108218 syöttämien signaalien aikaansaamasta lateksimittauksesta. Tämän vähennyslaskun tuloksena oleva ero ilmaisee kierrätetylle peruspaperilevylle levitetyn päällystemateriaalin sisältämän lateksin määrän. Samanlaista tekniikkaa voidaan 5 käyttää kompensoimaan muut peruslevyssä olevat aineosat, jotka myös sisältyvät päällystemateriaaleihin. Päällysteval-vonta suoritetaan tämän jälkeen edellä selostetulla tavalla.

Lopuksi, kuten edellä on mainittu, lateksia käytetään taval-10 lisesti sideaineena päällystemateriaalissa, joka voi sisältää useita muita kemiallisia komponentteja, kuten väri- tai täyteaineita jne. Nämä komponentit sekoitetaan tarkkoina tunnettuina suhteina päällysteen lateksikomponenttiin. Siten määrittelemällä levylle levitetyn lateksikomponentin määrän 15 tietokone voi myös määrittää koko levyllä olevan päällys- teseoksen kokonaismäärän päällystemateriaalin muiden komponenttien ja lateksikomponentin välisten tunnettujen suhteiden avulla.

20 Edellä on selostettu yksityiskohtaisesti esillä olevan keksinnön yksi sovellutusmuoto. On kuitenkin selvää, että keksintöön voidaan tehdä useita erilaisia muunnelmia sen hengestä ja suojapiiristä poikkeamatta. Esimerkiksi tapauksessa, jolloin päällystemateriaali sisältää erilaisilla absorptio-25 huipuilla varustettuja muita päällystekomponentteja, voidaan yhä käyttää esillä olevan keksinnön mukaisia edellä selostettuja periaatteita tällaiselle paperille levitetyn päällysteen määrän mittaamista ja valvomista varten ympärillä olevan materiaalin sisältämän lateksin mittausten perusteella.

30 Lisäksi esillä oleva keksintö ei ole rajoittunut paperin, lateksipohjäisten päällystemateriaalien tai infrapunasäteilyn käyttöön. Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa myös muihin alus- ja päällystemateriaaleihin sekä myös sähkömagneettisen spektrin kaistoihin infrapunakaistan lisäksi. Ja vaikka 35 onkin yleensä suotavaa valita vertailuaallonpituuskaista siten, että valitut päällystekomponentit imevät itseensä vain heikosti sen sisällä olevan säteilyn, niin keksinnön mukaisen 29 108218 laitteen toiminnalle on riittävää, että säteily vertailu- ja mittausaallonpituuskaistalla on yksinkertaisesti eri tavalla herkkä valittujen päällystekomponenttien absorptiolle. Siten keksinnön suojapiiriä ei rajoita edellä yksityiskohtaisesti 5 selostettu sovellutusmuoto.

Claims (35)

30 108218

1. Päällysteanturi alustakerroksella olevan päällystemateriaalin määritystä varten, tämän päällystemateriaalin sisältäessä vähintään kaksi komponenttia, tunnettu siitä, 5 että anturi käsittää säteilylähteen asetettuna suuntaamaan säteilysäde päällystetyn alustakerroksen sisään; säteilyvastaanottimen asetettuna ilmaisemaan ainakin osa päällystetystä alustakerroksesta tulevasta säteestä, 10 vastaanottimen ollessa muodostettuna ilmaisemaan säteilyn määrä säteilyspektrin ensimmäisellä, toisella ja kolmannella erillisellä aallonpituuskaistalla ja synnyttämään siitä vastaavasti ensimmäinen, toinen ja kolmas signaali, jotka ilmoittavat ilmaistun säteilyn määrän ensimmäisellä, toi-15 sella ja kolmannella kaistalla, ensimmäisen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on herkkä ensimmäiselle komponentille, toisen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on herkkä toiselle komponentille ja kolmannen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on herkkä 20 alustakerrokselle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteanturi, tunnet tu siitä, että ensimmäinen ja kolmas kaista ovat eri tavoin herkkiä ensimmäiselle komponentille, toisen ja kolmannen kaistan ollessa eri tavoin herkkiä toiselle komponentille.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen päällysteanturi, tunnet tu siitä, että ensimmäinen kaista on toista kaistaa herkempi ensimmäiselle komponentille.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen päällysteanturi, tunnet tu siitä, että toinen kaista on kolmatta kaistaa herkempi 30 toiselle komponentille.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen päällysteanturi, tunnet tu siitä, että ensimmäinen kaista on kolmatta kaistaa her- 31 108218 kempi ensimmäiselle komponentille ja että toinen kaista on kolmatta kaistaa herkempi toiselle komponentille.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja kolmas kaista ovat suunnil- 5 leen samanlaisia tai yhtä herkkiä alustakerrokselle.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että kolmas kaista on valittu niin, että se on myös herkkä kolmannelle komponentille.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen päällysteanturi, tunnet-10 tu siitä, että kolmannella komponentilla on suurempi pääl- lysteho kuin toisella komponentilla ja että kolmas kaista on herkempi kolmannelle komponentille kuin toiselle komponentille.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen päällysteanturi, tunnet-15 tu siitä, että ensimmäinen komponentti käsittää lateksin ja että ensimmäinen kaista on keskitetty noin 2,30 pm aallonpituuden ympärille, toisen komponentin käsittäessä saven ja toisen kaistan ollessa keskitettynä noin 2,21 pm aallonpituuden ympärille, alustakerroksen ollessa paperia ja kol-20 mannen komponentin käsittäessä CaC03:n ja kolmannen kaistan ollessa keskitettynä noin 2,09 pm aallonpituuden ympärille.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että säteily käsittää infrapunasäteilyn.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteanturi, tunnet-25 tu siitä, että vastaanotin on lisäksi muodostettu ilmaisemaan säteily neljännellä ja viidennellä kaistalla ja synnyttämään siitä vastaavasti neljäs ja viides signaali, > « jotka ilmaisevat säteilyn neljännellä ja viidennellä kaistalla, neljännen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, 30 joka on herkempi kuin viides kaista alustakerrokseen liittyvälle interferenssikomponentille.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että alustakerros on paperia ja että viides 108218 32 kaista on keskitetty noin 1,84 pm aallonpituuden ympärille, interferenssikomponentin ollessa vettä ja neljännen kaistan ollessa keskitettynä noin 1,94 pm aallonpituuden ympärille.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteanturi, tunnet-5 tu siitä, että vastaanotin on lisäksi muodostettu ilmaisemaan säteily viidennellä kaistalla ja synnyttämään siitä vastaavasti viides signaali, joka ilmaisee säteilyn viidennellä kaistalla, viidennen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on pääasiassa samanlainen tai yhtä herkkä 10 alustakerrokselle, ensimmäisellä ja kolmannella komponentilla päällystetylle alustakerrokselle ja ensimmäisellä ja toisella komponentilla päällystetylle alustakerrokselle.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että viides kaista on keskitetty noin 1,84 pm 15 aallonpituuden ympärille.

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi laskentavälineen liitettynä toiminnallisesti vastaanottimeen ensimmäisen komponentin määrän laskemiseksi ainakin ensimmäisen ja kolmannen 2C signaalin perusteella.

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällysteanturi, tunnet tu siitä, että se käsittää lisäksi laskentavälineen liitet-tynä toiminnallisesti vastaanottimeen toisen komponentin määrän laskemiseksi ainakin toisen ja kolmannen signaalin 25 perusteella.

17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi laskentavälineen :* liitettynä toiminnallisesti vastaanottimeen alustakerroksen määrän laskemiseksi ainakin kolmannen ja viidennen signaa-

30 Iin perusteella.

18. Patenttivaatimuksen 13 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi laskentavälineen liitettynä toiminnallisesti vastaanottimeen kolmannen kompo- 33 108218 nentin määrän laskemiseksi ainakin kolmannen ja viidennen signaalin perusteella.

19. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi laskentavälineen lii- 5 tettynä toiminnallisesti vastaanottimeen interferenssikom-ponentin määrän laskemiseksi ainakin neljännen ja viidennen signaalin perusteella.

20. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällysteanturi, tunnettu siitä, että se käsittää 10 skannausmekanismin, johon on kiinnitetty vastaanotin, vastaanottimen skannaamiseksi suoraviivaisesti edestakaisin; ja tietokoneen liitettynä toiminnallisesti vastaanottimeen ensimmäisen, toisen, kolmannen, neljännen ja viidennen sig-15 naalin vastaanottamiseksi ja ainakin yhden alustakerroksel-la olevan komponentin määrän määrittämiseksi alustakerrok-sen eri kohdissa, jonka skannausanturi ylittää ensimmäisen, toisen, kolmannen, neljännen ja viidennen signaalin ohjaamana . 2C 21. Päällystysjärjestelmä ainakin kahden päällystekerroksen valvotun määrän levittämiseksi liikkuvalle alustakerroksel-le, tunnettu siitä, että tämä järjestelmä käsittää: alustakerroksen päällystyslaitteen kahden päällystekerroksen levittämiseksi alustakerrokselle, tämän päällystyslait-25 teen sisältäessä ensimmäisen annostuselementin ensimmäisen päällystekerrosmateriaalin määrän säätämiseksi ja toisen \ annostuselementin toisen päällystekerrosmateriaalin määrän • i säätämiseksi, näiden materiaalien pysyessä alustakerroksel-la alustakerroksen kuljettua vastaavasti ensimmäisen ja 30 toisen annostuselementin kautta; ensimmäisen päällysteanturin asetettuna päällystetyn alustakerroksen viereen ja sisältäen ensimmäisen säteilylähteen asetettuna suuntaamaan ensimmäinen säteilysäde alustaker- 34 108218 roksen sisään ja ensimmäisen säteilyvastaanottimen asetettuna ilmaisemaan ainakin osa päällystetystä alustakerrok-sesta tulevasta ensimmäisestä säteestä, vastaanottimen ollessa muodostettuna ilmaisemaan säteilyn määrä säteilys-5 pektrin ensimmäisellä, toisella, kolmannella, neljännellä ja viidennellä aallonpituuskaistalla ja synnyttämään siitä vastaavasti ensimmäinen, toinen, kolmas, neljäs ja viides signaali, jotka ilmoittavat ensimmäisellä, toisella, kolmannella, neljännellä ja viidennellä kaistalla ilmaistun 10 säteilyn määrän, ensimmäisen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on herkkä ensimmäiselle komponentille, toisen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on herkkä toiselle komponentille, kolmannen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on herkkä alustalle ja kol-15 mannelle komponentille, neljännen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on herkkä alustakerrokseen liittyvälle interferenssikomponentille, viidennen kaistan ollessa valittuna säteilyä varten, joka on pääasiassa samanlainen tai yhtä herkkä alustakerrokselle, ensimmäisellä ja kolman-20 neliä komponentilla päällystetylle alustakerrokselle, ja ensimmäisellä ja toisella komponentilla päällystetylle alustakerrokselle, ensimmäisen ja kolmannen kaistan ollessa eri tavoin herkkiä ensimmäiselle komponentille, toisen ja kolmannen kaistan ollessa eri tavoin herkkiä toiselle kom- 2.5 ponentille, kolmannen ja viidennen kaistan ollessa eri * · « tavoin herkkiä kolmannelle komponentille ja neljännen ja viidennen kaistan ollessa eri tavoin herkkiä interferenssi-komponentille; tietokoneen, joka on liitetty toiminnallisesti ensimmäiseen 30 vastaanottimeen alustakerroksella olevan ensimmäisen ja toisen päällystekerroksen määrän laskemiseksi ensimmäisen, toisen, kolmannen, neljännen ja viidennen signaalin perusteella, tämän tietokoneen muodostaessa vastaavasti ensimmäisen ja toisen valvontasignaalin, jotka ilmaisevat ensim-35 mäisen ja toisen päällystekerroksen lasketun määrän; 35 108218 ensimmäisen toimilaitteen, joka on liitetty toiminnallisesti tietokoneeseen ja ensimmäiseen annostuselementtiin, tämän annostuselementin säätämiseksi vastauksena ensimmäiseen valvontasignaaliin alustakerroksella olevan ensimmäi- 5 sen päällystekerroksen määrän säätämistä varten; ja toisen toimilaitteen, joka on liitetty toiminnallisesti tietokoneeseen ja toiseen annostuselementtiin, tämän annostuselementin säätämiseksi vastauksena toiseen valvontasignaaliin alustakerroksella olevan toisen päällystekerroksen 10 määrän säätämistä varten.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen päällystysjärjestelmä, tunnettu siitä, että säteily käsittää infrapunasäteilyn.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen päällystysjärjestelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen komponentti käsittää la- 15 teksin ja että ensimmäinen kaista on keskitetty noin 2,30 pm aallopituuden ympärille, toisen komponentin käsittäessä saven ja toisen kaistan ollessa keskitettynä noin 2,21 pm aallonpituuden ympärille, alustakerroksen ollessa paperia ja kolmannen komponentin käsittäessä CaC03:n ja 20 kolmannen kaistan ollessa keskitettynä noin 2,09 pm aallonpituuden ympärille, interferenssikomponentin käsittäessä veden ja neljännen kaistan ollessa keskitettynä noin . 1,94 pm aallonpituuden ympärille, viidennen kaistan käsit- • · t täessä kolmannen komponentin ja kosteuden vertailukaistan 2b ja sen ollessa keskitettynä noin 1,84 pm aallonpituuden ympärille.

24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen päällystysjärjestelmä, •4 tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi skannausmekanis-» « min, johon on kiinnitetty ensimmäinen anturi, tämän ensim-30 mäisen anturin skannaamiseksi suoraviivaisesti edestakaisin, tietokoneen ollessa ohjelmoituna määrittämään alusta-kerroksella olevan ensimmäisen ja toisen päällystekerroksen määrä alustakerroksen useissa poikkisuuntaisissa kohdissa, jonka skannaava ensimmäinen anturi ylittää ensimmäisen, 36 108218 toisen, kolmannen, neljännen ja viidennen signaalin ohjaamana .

25. Menetelmä useiden alustakerrokseen liittyvien päällystemateriaalien määrittämiseksi, näiden päällystemateriaa-5 lien sisältäessä vähintään kaksi komponenttia, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: päällystetyn alustakerroksen säteilyttämisen säteilyn avulla, joka sisältää vähintään sähkömagneettisen spektrin ensimmäisellä, toisella ja kolmannella erillisellä aallon-10 pituuskaistalla olevat aallonpituudet; alustakerroksesta ja päällystemateriaalista tulevan säteilyn määrän ilmaisemisen ensimmäisellä, toisella ja kolmannella kaistalla, ensimmäisen ja kolmannen kaistan ollessa valittuna siten, että ensimmäisellä ja kolmannella kaistal-15 la oleva säteily on suunnilleen yhtä herkkä alustakerrok-selle ja eri tavoin herkkä ensimmäiselle komponentille, ja toisen ja kolmannen kaistan ollessa valittuna siten, että toisella ja kolmannella kaistalla esiintyvä säteily on eri tavoin herkkä toiselle komponentille.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säteily käsittää infrapunasäteilyn.

27. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen komponentti käsittää lateksin ja että ensimmäinen kaista on keskitetty noin 2,30 pm aallon- 25 pituuden ympärille, toisen komponentin käsittäessä saven ja toisen kaistan ollessa keskitettynä noin 2,21 pm aallonpituuden ympärille.

28. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jonka yhteydessä 30 lasketaan ensimmäisen komponentin määrä ainakin ensimmäisellä ja kolmannella kaistalla olevasta ilmaistusta säteilymäärästä. 108218 37

29. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jonka yhteydessä lasketaan toisen komponentin määrä ainakin toisella ja kolmannella kaistalla olevasta ilmaistusta säteilymäärästä.

30. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi vaiheen, jonka yhteydessä alustakerroksesta ja päällystemateriaalista neljännellä kaistalla lähetetyn säteilyn määrä ilmaistaan, neljännen kaistan ollessa valittuna siten, että säteily neljännellä 10 kaistalla on herkkä interferenssikomponentille.

31. Patenttivaatimuksen 30 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että interferenssikomponentin tunnettua määrää käytetään kompensoimaan interferenssikomponentin määrässä tapahtuvat muutokset.

32. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi vaiheen, jonka yhteydessä päällystetty alustakerros säteilytetään säteilyllä sähkömagneettisen spektrin viidennellä erillisellä aallonpituus-kaistalla; ja 20 alustakerroksesta ja päällystemateriaalista lähetetyn sä teilyn määrä ilmaistaan viidennellä kaistalla, kolmannen ja viidennen kaistan ollessa valittuina siten, että säteily on • · · kolmannella kaistalla herkempi kuin viidennellä kaistalla kolmannelle komponentille.

33. Patenttivaatimuksen 32 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viides kaista valitaan säteilyä varten, joka on pääasiassa samanlainen tai yhtä herkkä alustakerrokselle, ** ensimmäisellä ja kolmannella komponentilla päällystetylle alustakerrokselle ja ensimmäisellä ja toisella kerroksella 30 päällystetylle alustakerrokselle.

34. Patenttivaatimuksen 32 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmas komponentti käsittää CaCC>3:n ja että kolmas kaista on keskitetty aallonpituuden noin 2,09 pm ympärille. 38 108218

35. Patenttivaatimuksen 32 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen, jonka yhteydessä lasketaan kolmas komponentti säteilyn ilmaistusta määrästä ainakin kolmannella ja viidennellä kaistalla.

5 Patentkrav