FI66494B - Anordning foer maetning av opaciteten eller vitheten hos en papersbana - Google Patents

Description

1 66494

LAITTEISTO PAPERIRADAN OPASITEETIN TAI VAALEUDEN MITTAAMISEKSI -ANORDNING FÖR MÄTNING AV OPACITETEN ELLER VITHETEN HOS EN PAP-PERSBANA

5 Tämän keksinnön kohteena on laitteisto paperikoneella konerullaksi kiertyvän paperiradan opasiteetin tai vaaleuden mittaamiseksi, joka laitteisto käsittää valolähteen, kaksi erillistä paperiradan läheisyyteen sijoitettua mittapäätä, ilmaisimen sekä optista kui-10 tua sisältävät valojohtimet, joilla valolähde on kytketty mitta-päihin ja mittapäät edelleen ilmaisimeen, ja joka laitteisto on varustettu elimillä valolähteestä mittapäiden kautta ilmaisimeen kulkevien valoteiden katkaisemiseksi niin, että valo on johdettavissa vuorotellen eri mittapäihin, jolloin opasiteetti tai vaa-15 leus on määritettävissä eri mittapäistä saatavien heijastusvalo-jen suhteestailmaisimeen yhdistetyn tietokoneen avulla.

Paperin opasiteetti kuvaa paperin kykyä peittää sen toiselle puolelle tai allaolevalle paperille painettua tekstiä. Paperin opa-20 siteettiarvo määritetään kansainvälisen ISO 2471-standardin mukaan seuraavan kaavan mukaisesti prosenttina,

R

X=5°xl00% 00 25 missä Rq on paperin heijastusluku ja Rqq on saman paperin omina i she i j as tus 1 uku . Tällöin heijastusluvulla tarkoitetaan yksinkertaisen, mustan ontelon päälle sijoitetun paperin tietyn kartion sisään heijastaman säteilyvuon suhdetta ideaalihajoittimen samoissa säteily- ja tarkasteluolosuhteissa heijastamaan sätei-30 lyyn. Mustalla ontelolla tarkoitetaan onttoa sylinteriä, joka on sisäpuolelta päällystetty mustalla sametilla ja jonka heijastus-luku on pienempi kuin 0,5%. Ominaisheijastusluvulla taas tarkoitetaan niin paksun paperipinkan heijastuslukua, ettei heijastus-luku enää muutu pinkan paksuutta lisättäessä. Sekä heijas tus luku 35 että ominaisheijas tus luku on määritettävä siten, että mittausolo-suhteet simuloivat normaalin silmän spektraalista herkkyyttä päivänvalossa e ffektiivisen aallonpituuden ollessa 557 nm.

66494

Paperin opasiteetti voidaan määrittää myös likimääräisesti TAPPI T 245-standardin mukaisesti seuraavalla kaavalla C0,89"0 * 10°* 5 R0,89 missä R on mustaa taustaa vasten mitatun yksinkertaisen paperin o heijas tus 1uku ja RQ on saman paperiarkin valkoista taustaa vasten mitattu heijastus 1uku. Tässä tapauksessa mub^a tausta on ontelo, joka on sisustettu mustalla sametilla tai jollain muulla 10 materiaalilla, jonka ansiosta ontelon heijas tus 1uvuksi tulee 0,005 tai sen alle. Valkoisella taustalLa puolestaan tarkoitetaan kappaletta, jonka effektiivinen absoluuttinen heijas tus luku on 0,89, kun sitä valaistaan todellisissa mittausolosuhteissa paperiarkin ollessa paikoillaan. Tämä valkoinen tausta voi olla 15 esimerkiksi kiinteä, diffuusisti heijastava pinta, joka on kontaktissa mitattavaan näytteeseen. TAPPI T 425-standardin mukaisissa mitta 1 aitteis toissa käytetään valkoisena taustana käytännössä esimerkiksi valkoista pors1iinitii1tä. Yllämainittujen standardien mukaiset opasiteetin määritysmenetelmät ovat yleisim-20 mät määritysmenetelmät, joita paperiteollisuus käyttää. Kummassakin määritysmenetelmässä käytetyn valon aallonpituus on 557 nm.

Paperin vaaleus puolestaan mitataan tietyn standardin mukaisesti vertaamalla paperin mustaa taustaa vasten mitattua heijastuslukua 25 tiettyyn vaaleusstandardiin, jonka heijastus1uku tunnetaan. Tällä hetkellä on markkinoilla joitakin opasiteettimittareita, jotka mittaavat paperikoneella kulkevasta Tainasta heijastusluvut suoraan paperin ollessa mustaa taustaa ja valkoista taustaa vasten. Näistä heijastusluvuista, jotka on mitattu eräällä mi * tarityypil-30 lä TAPPI-standardin mukaisesti, voidaan määrittää sitten mikro- prosessoritietokonetta hyväksi käyttäen opasiteettiarvo automaattisesti. Ko. mittarissa on kaksi erillistä mittapäätä, joista toinen on asetettu siis mustaaa taustaa vasten ja toinen on asetettu valkeata standarditaustaa vasten. Mittapäät on varustettu 35 kumpikin omalla valolähteellään sekä omalla ilmaisimellaan. Tämän mittarin valmistajan ilmoittama opasiteetin mittausalue on 50-99 % ja tarkkuus sekä toistettavuus ovat +0,3%. Tällaisen 66494 mittarin epäkohtana on kuitenkin sekä valolähteissä että ilmaisimissa ilmenevä epästabiilisuus, ts. mittausolosuhteet eivät tarkkaan ottaen ole täysin samanlaiset peräkkäisissä mittapäissä.

US-patenttijulkaisusta 3 476 482 tunnetaan edelleen laitteisto paperin opasiteetin mittaamiseksi, jossa on käytetty optisista kuiduista muodostettuja valojohtimia. Ko. laitteistossa on valolähteestä saatava valo johdettu peilien kautta mittapäihin, ja mainitut optisista kuiduista muodostetut valojohtimet on sijoi-0 tettu mittapäiden ja ilmaisimen välille. Jotta laitteiston ilmaisimeen voitaisiin saada heijas tusvalot vuorotellen eri mitta-päistä, tulee valolähteestä mittapäiden kautta ilmaisimeen kulkevien valoteiden olla katkaistavissa ja US-patenttijulkaisun 3 476 482 mukaisessa laitteistossa tämä on ratkaistu katkaisemal-5 la valojohtimet mittapäiden ja ilmaisimen välillä ja sijoittamalla katkaisukohtaan pyörivä, aukoilla varustettu suljin, joka päästää toisen johtimen kautta kulkevan valon lävitseen samalla kun se pysäyttää valon kulun toisessa johtimessa. Tällaisen ratkaisun epäkohtana on kuitenkin se, että valon kulku johdinten ;0 katkaisukohdassa riippuu valonsäteiden osumisesta johdinten päihin, minkä toteuttaminen käytännössä on hankalaa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa paperiradan opasiteetin tai vaaleuden mittaamiseen tarkoitettu laitteisto, jossa >5 edellämainittujen tunnettujen ratkaisujen epäkohdat on vältetty. Tunnusomaista keksinnön mukaiselle laitteistolle on se, että valolähde on kytketty mittapäihin ja nämä ilmaisimeen yhtenäisillä, jatkuvilla valojohtimi 1 la ja että elimet, joilla johdinten muodostamat, mittapäiden kautta kulkevat valotiet ovat katkaistavis-30 sa, muodostuvat sulkimista, jotka on sijoitettu mittapäissä valo-johdintenpäiden kohdalle.

Seuraavassa keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa kuvataan yksityiskohtaisesti piirustuksella, jossa 35

Kuva 1 esittää opasiteetin mittauslaitteistoa kaaviollisena, ja I 4 66494 i i i Kuva 2 esittää toisesta mittapäästä pitkin viivaa II-II otettua J poikkileikkausta.

| Kuvan 1 mukaisella opasiteetin mittauslaitteistolla opasiteetti i j 5 määritetään edellämainitun ISO-standardin mukaisesti ja siinä on I merkitty viitenumerolla l paperikoneella konerullalle 2 kiertyvää ! paperirataa, josta tulee siis mitata heijas tus luku Rq ja ominais- he i j as tus 1 uku R ,^-j opasiteetin määrittämiseksi. Mittaus tapahtuu suuntaamalla valolähteestä 3 tulevat valonsäteet 4 linssien 10 5 läpi, joiden synnyttämä valosuihku 6 johdetaan kahteen valon- johtimeen 7, 8, jotka on tehty optisesta kuidusta.

t j Valonjohdin 7 on yhdistetty paperiradan 1 alle sijoitettuun, si- | säpinnoiltaan mustaksi tehtyyn laatikkoon 9, jonka avoimen ylä- 15 pinnan yli paperiraina 1 kulkee kuvan 1 mukaisesti vasemmalta oi- I kealle. Paperirainan 1 yläpuolelle vastapäätä mustaa laatikkoa 9 on sijoitettu toinen, niinikään mustalla sisustalla varustettu ; laatikko 10, jonka alapintaan on tehty aukko 11 valonsäteitten kulkua varten. Musta laatikko 10 muodostaa taustan mitattavalle 20 paperirainalle 1 ja laatikot 9, 11 muodostavat yhdessä keksinnön mukaisen laitteiston ensimmäisen mittapään 12.

Laatikon 9 sisältä lähtee johtimen 7 vierestä niinikään optisesta kuidusta tehty valonjohdin 13, jonka laatikon 9 sisällä oleva 25 pää samoinkuin johtimen 7 pää on suljettavissa laatikkoon 9 sijoitetulla kääntyvällä sulkimella 14, joka on kuvassa 2 esitetty suljetussa asennossa katkoviivoilla. Kuvissa esitetyt sulkimet ovat edestakaisin liikkuvia umpinaisia levyjä, mutta ne voidaan korvata myös yhteen suuntaan pyörivillä reikä levyi1lä.

30

Johdin 13 on yhdistetty ilmaisimeen 15, joka käsittää esim. fotodiodin 16, joka muuttaa siihen tulleen valon sähköimpulsseiksi, jotka johdetaan johtimella 17 tietokoneeseen 18. Fotodiodin 16 eteen on lisäksi asetettu suodatin 19, joka leikkaa valospektris-35 tä ihmissilmän herkkyyttä vastaavan spektrin.

5 66494

Valonlähteen 3 kanssa yhteydessä oleva toinen valonjohdin 8 on yhdistetty laitteistoon kuuluvaan toiseen mittapäähän 20. Tämän muodostaa sisustaltaan mustaksi tehty laatikko 21, joka on asetettu paperikonerullan 2 alle siten, että sen avoin yläpinta laa-> haa kevyesti rullan 2 pintaa. Myös laatikko 21 on varustettu samanlaisella sulkimella 22 kuin laatikko 9, joka estää valon pääsyn laatikkoon 21.

Valon johtamiseksi laatikosta 21, ilmaisimeen 15 on laatikkoon 10 yhdistetty lisäksi valonjohdin 23, jonka toinen pää sijaitsee laatikossa välittömästi johtimen 8 pään vieressä, ja jonka toinen pää sijaitsee ilmaisimen 15 sisällä johtimen 13 pään tasalla. Paperiradan opasiteetin mittaus tapahtuu seuraavalla tavalla: Sulkemalla toisen mittapään 20 suljin 22 heijastuu valolähteestä 15 3 paperirataa 1 vasten suunnatusta valosta osa takaisin valonjoh- dinta 13 pitkin ilmaisimeen 15, kun mittapään 12 suljin 14 on kuvan mukaisesti auki. Tällöin tietokone 18 rekisteröi paperiradan 1 tietyn kohdan heijas tus luvun Rq' laatikon 10 muodostamaa mustaa taustaa vasten. Kun paperiradan 1 äsken mainittu kohta on siir-20 tynyt konerullalle 2 toisen mittapään 20 kohdalle, tietokoneen 18 ohjaama suljin 14 on sulkeutunut ja suljin 22 avautunut ja valonlähteestä 3 tuleva valo on ohjautunut johdinta 8 pitkin mittapään 20 laatikkoon 21. Paperista heijastuva valo taustanaan siis moninkertainen pinkka paperia konerullassa 2 heijastuu joh-25 dinta 23 pitkin ilmaisimeen 15 ja sieltä tietokoneeseen 18, josta s.aadaan ominaishei jastusluku R ' ja joka laskee automaattisesti opas i tee tt iarvon X'=R '/R r/~ Koska mittapäät 12 ja 20 eivät o kaikesta huolimatta ole täysin identtiset ja kun heijastusluku ja ominaisheijastusluku mitataan eri mittapäillä, on oikea opasi-30 teettiarvo kuitenkin saatavissa vasta kaavasta X=kX', jossa k on kuituoptiikan korjauskerroin, joka määritetään useitten kai i-brointimittausten avulla vertaamalla standardimittarin antamiin mittausarvoihin ko. paperista. Suoritetuissa ka1ibrointimittauksissa on korrelaatiokertoimen arvoksi saatu 0,997 kalibroidun 35 opasiteettialueen ollessa 30-100%.

Keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan määrittää opasiteetti myös TAPPI-standardin mukaan. Tällöin asetetaan kumpikin mitta-pää 12, 20 paperiradalle. Määritys eroaa kuvan l mukaisesta mää— 40 rityksestä vain siinä, että mittapään 20 taustaksi paperirataa 6 66494 vasten asetetaan valkea levy, jonka heijastusluku on gg.

Käytettäessä keksinnön mukaista laitteistoa paperin vaaleuden mittaamiseksi menetellään siten, että mittapää 20 siirretään ra-5 dan sivuun standardivaaleuslevyn päälle ja vaihdetaan ilmaisimeen 15 vaaleudenmääritysstandardin mukainen suodatin.

Varustamalla mittapäät yhteen suuntaan pyörivillä reikälevyi1lä voidaan mittaustapahtumaa nopeuttaa huomattavasti, sillä reikäle-10 vyt voidaan tahdistaa mittausten mukaisesti paremmin. Tällöin voidaan mittauksissa siirtyä hyvin nopeasti mittapäästä toiseen, ja esim. TAPPI-standardin mukainen opasiteetti voidaan määrittää yhdessä paperiradan poikki kulkevassa palkissa olevilla vierekkäisillä mittapäillä siten, että kumpikin mittapää mittaa saman 15 paikan paperista.

Keksintö ei ole rajoittunut yllä olevassa selityksessä ja piirustuksessa esitettyyn suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (8)

1. 7 66494
2. 1. Laitteisto paperikoneella konerullaksi (2) kiertyvän paperiradan (1) opasiteetin tai vaaleuden mittaamiseksi, joka laitteisto käsittää valolähteen (3), kaksi erillistä paperiradan läheisyyteen sijoitettua mittapäätä (12, 20), ilmaisimen (15), sekä optista kuitua sisältävät valojohtimet (7, Θ, 13, 23), joilla valolähde on kytketty mittapäihin ja mittapäät edelleen ilmaisimeen, ja joka laitteista on varustettu elimillä (14, 22) -0 valolähteestä mittapäiden kautta ilmaisimeen kulkevien valoteiden katkaisemiseksi niin, että valo on johdettavissa vuorotellen eri mittapäihin, jolloin opasiteetti tai vaaleus on määritettävissä eri mittapäistä saatavien heijastusvalojen suhteesta ilmaisimeen yhdistetyn tietokoneen (1Θ) avulla, tunnettu siitä, L5 että valolähde (3) on kytketty mittapäihin (12, 20) ja nämä ilmaisimeen (15) yhtenäisillä, jatkuvilla valojohtimi11a (7, 8, 13, 23) ja että elimet, joilla valojohdinten muodostamat, mittapäiden kautta kulkevat valotiet ovat katkaistavissa, muodostuvat sulkimista (14, 22), jotka on sijoitettu mittapäissä valo-20 johdinten päiden kohdalle.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sulkimen muodostaa mittapäässä (12) valojohdinten (7, 13) päitä vasten sijoitettu levy (14). 25 3. ’ Pat e n 11 i v aa t imu ksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sulkimen muodostaa valojohdinten (7, 13) päitä vasten sijoitettu, edestakaisin liikkuva umpinainen levy (14).
4. 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sulkimen muodostaa valojohdinten päitä vasten sijoitettu, yhteen suuntaan liikkuva reikälevy.
5. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, 35 tunnettu siitä, että sulkimet (14, 22) on kytketty tietokoneeseen, jolla niiden ohjaus tapahtuu.
6. 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, t u n n e t t u siitä, että toinen mittapaa (12) käsittää 40 sisukseltaan mustan laatikon (9), jonka paperirataa (1) vasten 8 66494 oleva sivu on avoin, sekä sitä vastapäätä paperiradan toisella puolella olevan, niinikään sisukseltaan mustan laatikon (10), jonka paperirataa vasten olevalla sivulla on aukko (11), ja että toinen mittapää (20) käsittää sisukseltaan mustan laati-5 kon (21), jonka paperirataa vasten oleva sivu on avoin ja joka on sijoitettu konerullan (2) kohdalle, jolloin laitteisto soveltuu ISO-standardin mukaiseen paperin opasiteetin mittaukseen.
7. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laitteisto, t u n -10 n e t t u siitä, että toinen mittapää (12) käsittää sisukseltaan mustan laatikon (9), jonka paperirataa (1) vasten oleva sivu on avoin, sekä sitä vastapäätä paperiradan toisella puolella olevan, niinikään sisukseltaan mustan laatikon (10), jonka paperirataa vasten olevalla sivulla on aukko (11), ja että toi- 15 nen mittapää (20) käsittää sisukseltaan mustan laatikon (21), jonka paperirataa vasten oleva sivu on avoin ja joka on sijoitettu paperiradan toisella puolella olevan valkean, heijastusluvun Rq gg omaavan levyn kohdalle, jolloin laitteisto soveltuu TAPPI-standardin mukaiseen paperin opasiteetin mittaukseen. 20
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toinen mittapää (12) käsittää sisukseltaan mustan laatikon (9), jonka paperirataa (1) vasten oleva sivu on avoin, sekä sitä vastapäätä paperiradan toisella puo- 25 lella olevan, niinikään sisukseltaan mustan laatikon (10), jonka paperirataa vasten olevalla sivulla on aukko (11), ja että toinen mittapää (2Q) käsittää sisukseltaan mustan laatikon (21), jonka yksi sivu on avoin ja joka on sijoitettu paperiradan sivuun standardivaaleuslavyä vasten, jolloin laitteisto sovel-30 tuu standardin mukaiseen paperin vaaleuden mittaukseen. 9 PATENTKRAV 6 64 94