FI71430B - Foerfarande foer maetning av finmaterial i pappersmassa - Google Patents

Description

71430

Menetelmä hienoaineen mittaamiseksi paperimassassa

Esillä olevan keksinnön kohteena on tapa mitata hienoaineen pitoisuus paperimassassa.

Jotta jauhamalla voitaisiin saada paperimassaa, jolla on tietyt toivotut ominaisuudet, on jauhatusvaihetta pakko ohjata. Tähän ohjaukseen käytetään tavallisesti ns. jauhatus-astemittaria, joka mittaa massan suotautumisvastuksen eli suotautuvuuden. Näitä mittareita käytetään kuitenkin vain vähän jauhatuksen automaattiseen ohjaukseen, koska jauha-tusaste ei ole mikään massan laadun ja ajettavuuden yksiselitteinen mitta. Suotautuminen ja niin ollen jauhatusasteen mitta ovat luonteeltaan riippuvaiset eri tekijöistä, kuten hienoaineesta ja kuitujen työstöstä.

Esillä olevan keksinnön ajatuksena on, että määritetään tässä krylliksi kutsutun ainesisällön pinta jauhetussa aineessa. Tästä voidaan määrätä massan suhteellinen kryllipi-toisuus, ts. massan kryllisuhde. Yhdistämällä kryllisuhde massan suotautumisvastuksen mittaan, sopivasti pikaveden-poistomenetelmällä mitattuna, on osoittautunut mahdolliseksi laskea kuitujen työstö matemaattisen mallin avulla. Kun paperin laatuominaisuudet ja massan ajettavuusominaisuudet suhteutettiin kryllisuhteeseen ja laskettuun kuitujen työstöön, voitiin todeta yksiselitteisiä yhteyksiä. Näistä yhteyksistä voitiin lukea optimaaliset ajoedellytykset. Edelleen näitä yhteyksiä voidaan käyttää jauhatusvaiheen automaattiseen ohjaukseen.

Selluloosa-aineen jauhatuksessa kuituihin vaikutetaan eri tavoilla. Tapahtuu esimerkiksi fibrilloitumista, ts. kuitujen seinämien fibrillit vapautuvat enemmän tai vähemmän. Näitä fibrillimäisiä osasia nimitetään krylliosasiksi. Kuiduista kokonaan erotettuja fibrillejä nimitetään vapaaksi 2 714 3 0 krylliksi ja vapautettuja mutta ei kokonaan erotettuja fib-rillejä nimitetään sidotuksi krylliksi. Krylliosasilla voi olla läpimitta, joka on n. 100 kertaa pienempi kuin kuitu-läpimitta.

Krylliosasilla on hyvin suuri pinta suhteessa niiden painoon, minkä vuoksi ne vaikuttavat suuresti massan suotautu-misominaisuuksiin sekä paperituotteen huokoisuuteen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Suotautumisominaisuuksiin vaikuttaa erityisesti vapaa krylli.

Esillä olevaan keksintöön sisältyy mittaus, jossa krylli-osasten kykyä absorboida ja levittää valonsäteitä (absor-banssia) eri aallonpituuksilla käytetään hyväksi määritettäessä massan kryllisisältö. Keksinnön tunnusmerkit käyvät selville patenttivaatimuksista.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin muutamiin suori-tusesimerkkeihin liittyen viitaten kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen mittauksen periaatetta käytettäessä kahta valonlähde.ttä, kuvio 2 esittää vaihtoehtoa, jossa käytetään vain yhtä valonlähdettä, kuvio 3 esittää, miten absorbanssi vakio-osaskonsentraatiol-la vaihtelee osasläpimitan mukaan kahdella erityisellä valo-aallonpituudella .

Mitattavan paperimassan näyte saa mennä kanavan 1 läpi, joka sopivasti on kyvetti. Kuvion 1 mukaisesti massan läpivalaisee aallonpituuksiltaan erilainen, kahdesta valonlähteestä 2 ja vastaavasti 3 tuleva valo. Läpäisseen valon kokoaa kaksi valoilmaisinta 4 ja vastaavasti 5. Kuvion 2 mukaisesti käytetään valonlähdettä 6 sekä pyörivää suodatinta 7, jotka vuorotellen päästävät läpi valoa, jolla on kaksi eri aallonpituutta. Läpäisseen valon kokoaa valoilmaisin 8.

71430 3

Valoilmaisimet 4, 5, 8 kokoavat tosin läpäisseen valon, mutta ne on sovitettu antamaan signaali, joka seuraa absor-banssia, ts. valonsäteilyn sitä osaa, jonka massa absorboi ja levittää. Absorbanssin (A) ja läpäisykyvyn (T) välillä vallitsee yhteys A = log i

Tietyn allonpituuden omaavan valonsäteilyn absorbanssi on riippuvainen osasläpimitästä. Vakio-osaskonsentraatiolla, esimerkiksi mitattuna milligrammoina/litra, on absorbans-silla maksimi, kun osasläpimitta on suunnilleen yhtä suuri kuin valon aallonpituus. Kuvio 3 esittää tämän yhteyden diagrammissa, jossa absorbanssisignaalin herkkyys (v) on esitetty osasläpimitan funktiona logaritmisina asteikkoina. Käyrä 1) liittyy ultraviolettiin valoon, jolla on aallonpituus λυν, ja käyrä 2) liittyy infrapunavaloon, jolla on aallonpituus XIR. Absorbanssi (A) on herkkyyden (v) ja osaskonsentraation (C) tulo, ts.

A = V C

Tämä merkitsee sitä, että vaikka tietyn läpimitan omaavien osasten konsentraatio on pieni, niin absorbanssista voi silti tulla merkittävä, jos valonsäteellä on osasläpimitan suuruusluokkaa oleva aallonpituus.

Esillä olevassa tapauksessa tämä merkitsee sitä, että paperimassan läpivalaisevien valonsäteiden aallonpituuksien on oltava seuraavanlaiset. Toisella (ensimmäisellä) valonsäteellä on oltava aallonpituus, joka on samaa suuruusluokkaa kuin massan krylliosasten läpimitta. Keksinnön mukaisesti käytännössä toteutetussa mittarissa käytetään ultraviolettivaloa, jolla on ahdas aallonpituusalue noin 0,254 ^um. Toisella valonsäteilyllä on oltava pitempi aallonpituus. Tämän toisen aallonpituuden tulee kuitenkin olla lyhyempi 71 430 4 kuin massan kuitujen läpimitta, sopivasti 0,5-5 ^um. Käytännössä läpäisyolosuhteet vedessä rajoittavat käyttökelpoista väliä. Käytännössä toteutetussa mittarissa käytetään infrapunavaloa, jolla on ahdas aallonpituusalue noin 0,940 yum.

Tätä järjestelyä käytettäessä krylliosaset tulevat vaikuttamaan melko paljon absorbanssiin ensimmäisellä aallonpituudella huolimatta siitä, että krylliosasten konsentraatio on hyvin pieni suhteessa kuitujen konsentraatioon, mitattuna milligrammoina/litra. Toisella aallonpituudella krylliosasten vaikutus absorbanssiin muodostuu huomattavasti pienemmäksi, kun taas kuitujen vaikutus absorbanssiin jää jokseenkin muuttumattomaksi. Näiden kahden absorbanssiarvon välinen erotus muodostaa siis massan krylliosaspitoisuuden mitan. Molempien absorbanssiarvojen välinen osamäärä antaa massan kryllisuhteen mitan, ts. massan sisältämän kryllin osuuden. On tietysti mahdollista käyttää saatuja absorbans-siarvoja muodostamaan muita lineaariyhdistelmiä.

Kun kryllisuhde mitataan, muuttuu tulos ei-toivotulla tavalla, jos kuitujen keskiläpimitta muuttuu, koska absorbanssi on kääntäen verrannollinen kuituläpimittaan. Tämä voidaan kompensoida mittaamalla kuitujen keskiläpimitta erikseen, minkä jälkeen tätä arvoa käytetään korjaamaan molempien absorbanssiarvo jen välistä osamäärää yllä esitetyn mukaisesti. Näin saadaan massan kryllisuhteen mitta, joka on riippumaton kuituläpimitästä.

Massan kuitujen ja hienoaineen lisäksi voi absorbanssiin vaikuttaa massasuspensioon liuennut aine. Jotta ei häirittäisi kryllipitoisuuden mittausta, on liuenneen aineen vaikutus absorbanssiin määritettävä erikseen, niin että massa-suspension absorbanssiarvo voidaan suoraan korjata. Tämä tapahtuu sopivasti erottamalla kaikki kiinteä aine massa-näytteestä, minkä jälkeen absorbanssimittaus suoritetaan 5 71 430 yllä esitetyn mukaisesti pelkästään nesteellä. Saatu arvo vähennetään sitten niistä absorbanssiarvoist£., jotka on saatu koko massanäytteelle.

Keksinnön mukaisen menetelmän toisen suoritusmuodon mukaisesti erotetaan vapaata krylliä sisältävä suspensio massas-\ ta. Sen jälkeen voidaan massan sisältämä sidottu kryllimäärä mitata, samoinkuin voidaan mitata vapaan kryllin pitoisuus erotetussa suspensiossa. Vaihtoehtoisesti voidaan sidotun kryllin pitoisuus laskea mitatun kokonaiskryllipitoisuuden ja mitatun vapaan kryllipitoisuuden välisenä erotuksena. Kun tunnetaan massan sekä sidottu että vapaa krylli, voidaan ohjausta ja niin ollen massan laatua edelleen parantaa.

Yllä kuvatuissa menetelmissä kryllipitoisuuden määritykseen käytetään valonsäteilyä, jolla on kaksi aallonpituutta. Vaikka tämä on sinänsä riittävä, voidaan keksinnön mukaisesti myös käyttää vielä yhtä tai useampia aallonpituuksia ja määrittää vastaava absorbanssi. Tällä tavoin voidaan esimerkiksi lähemmin kartoittaa krylliosasten suuruusluokka.

Keksintö ei tietysti rajoitu yllä esitettyihin suoritusesi-merkkeihin, vaan sitä voidaan muunnella keksinnön ajatuksen puitteissa.

Claims (8)

71 430

1. Menetelmä paperimassan kryllipitoisuuden mittaamiseksi, tunnettu siitä, että massan läpivalaisee ensimmäinen valonsäteily, jonka aallonpituus on samaa suuruusluokkaa kuin krylliosasten läpimitta, sekä toinen valonsäteily, jonka aallonpituus on pitempi kuin ensimmäisen valonsäteilyn aallonpituus mutta lyhyempi kuin massakuitujen läpimitta, sekä että ensimmäisen ja vastaavasti toisen valonsäteilyn ensimmäinen ja vastaavasti toinen absorbanssi mitataan, jolloin ensimmäisen ja toisen absorbanssin välistä erotusta käytetään hyväksi massan krylliosasten pinnan määritykseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunne ttu siitä, että absorbanssin se osa, joka on riippuvainen massaan liuenneesta aineesta, mitataan erikseen ja sitä käytetään korjaamaan ensimmäistä ja vastaavasti toista absorbans-sia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan ensimmäisen ja toisen absorbanssin välinen osamäärä massan krylliosuuden (krylli-suhteen) määritystä varten.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että massakuitujen läpimitta mitataan erikseen ja sitä käytetään korjaamaan ensimmäisen ja toisen absorbanssin välistä osamäärää, niin että osamäärä tulee riippumattomaksi kuituläpimitästä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa krylli-osaset ovat vapaata krylliä ja kuituihin osaksi sidottua krylliä, tunnettu siitä, että massasta erotetaan vapaata krylliä sisältävä suspensio, minkä jälkeen vapaan kryllin pitoisuus mitataan erotetussa suspensiossa ja sidotun kryllin pitoisuus mitataan massassa. 7 71430

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sidotun kryllin pitoisuus määritetään mitatun kokonaiskryllipitoisuuden ja mitatun vapaan krylli-pitoisuuden välisenä erotuksena.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen valonsäteily on ultraviolettivaloa ja toinen valonsäteily on infrapunavaloa.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään vielä yhtä tai useampia valonsäteilyjä, joiden aallonpituudet ovat ensimmäisen ja toisen valonsäteilyn aallonpituuksien välillä, jolloin vastaavat absorbanssit mitataan ja niitä käytetään antamaan lähempiä tietoja massan kryllipitoisuudesta.