FI73318B - Metod foer maetning av papperets formation. - Google Patents

Description

1 73318

MENETELMÄ PAPERIN FORMAATION MITTAAMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin formaation mittaamiseksi.

Paperin formaatio on eräs paperin laatusuure, joka kuvaa paperin pilvisyyttä, kun paperia katsotaan valoa vasten. Formaatio määritel-5 lään mikroneliöpainohajonnan avulla seuraavasti: Mitataan paperi- näytteestä (näyteala ^ 1 mm) statistisesti useita satoja mikroneliö-painoja, lasketaan näiden hajonta ja jaetaan tämä hajonnan arvo keskimääräisellä neliöpainolla. Usein formaation lopullinen arvo ilmoitetaan prosentteina.

10

Nykyisin formaatiota määritetään mittaamalla statistisesti paperin neliöpaino beetasäteilyllä pienen kollimaattorin avulla useista sadoista paikoista näytearkkia ja laskemalla formaatio neliöpaino-kalibroiduista tuloksista. Menetelmän suurin heikkous on sen hi-15 taus, koska yhdessä formaatiomittauksessa kuluu paljon aikaa, jopa useita tunteja. Toinen menetelmä on asettaa paperin päälle pinta-aktiivisuudeltaan homogeeninen beetasäteilijälaatta ja vastaavasti näytearkin toiselle puolelle asetetaan röntgenfilmi. Beetasäteilyn annetaan valottaa röntgenfilmi, joka kehitetään valotuksen jälkeen.

20 Kehitetystä röntgenfilmistä luetaan densitometrillä, joka on kalibroitu neliöpainoon, statistisesti mikroneliöpainot ja lasketaan formaatio. Tämäkin menetelmä on hidas ja vaatii standardoidut olosuhteet filmien kehityksessä.

25 Formaatio on useilla paperilaaduilla tärkeä mittasuure, ja se pitäisi mitata suoraan tuotantokoneelta ja tulokset tulisi saada heti käyttöön. Tällaisia mittareita on kehitetty ja ne perustuvat valon absorptioon paperissa. Usein näissä on kuitenkin vaikeutena se, että paperiradan täytyy kulkea ehdottomasti kiinni pienessä valai-30 sevassa aukossa, jonka läpi tullutta intensiteettiä mitataan foto- kennon avulla. Usein mittaus perustuu vain valointensiteetin vaihto-virtakomponentin määrittämiseen, joka kalibroidaan laboratoriomittausten perusteella näyttämään formaatiota. Kuitenkin suurin hyöty paperikoneen säätöä ajatellen saavutetaan vasta, kun formaation 35 lukuarvon lisäksi saadaan neliöpainohajonnasta jakautumakuva.

2 73318

Keksinnön tarkoituksena tuoda esiin menetelmä paperin formaation mittaamiseksi, joka poistaa nykyisten menetelmien epäkohtia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla formaatio saadaan mitatuksi suoraan valmistuksen 5 aikana ja sekä formaatio että neliöpainohajonnan jakauma saadaan nopeasti käyttöön. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jonka avulla mittaus voidaan tehdä traversoivasti paperiradan yli poikkiprofiilin saamiseksi.

10 Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty vaatimusosassa.

Keksintöä selvitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää erästä sovellutusta laitteistosta kek-15 sinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi osittain leikattuna sivusta katsottuna.

Kuvan mukaisesti jatkuvatoimisesta laserista 2 tuleva valosuihku jaetaan puoleksiläpäisevällä peilillä 5 kahteen osaan. Toinen osa 20 suihkusta menee suoraan referenssi-ilmaisimelle 6 ja toinen osa kotelon 8 kapean aukon 9 kautta paperiradan 1 läpi diffuuserille 3. Diffuuserin valointensiteettiä luetaan välimatkan päähän diffuuse-rista sijoitetulla valoilmaisimella 4. Valoilmaisimet 4, 6 voivat olla esimerkiksi aikavakioltaan (5^1 us) nopeita fotodiodeja vah-25 vistimineen tai muita tunnettuja ilmaisimia. Varsinainen mittaussignaali otetaan differentiaalisesti referenssi- ja mittausilmai-simien avulla. Näin eliminoidaan laserin intensiteetin muutokset. Mittaussignaali muutetaan digitaaliseksi nopeiden pitopiirien ja nopeiden A/D- muuntimien avulla noin 1-10 ps:ssa ja mittaustulos 30 tallennetaan muistiin. Mittauksia toistetaan halutuin välein, esim.

0,5 ms:n välein, riittävän monta kertaa, esim. tuhat kertaa. Näiden tuhannen mittausarvon perusteella lasketaan formaatio ja neliöpaino-hajonta.

35 Kun paperirata on asetettu mittauskoteloiden 8, 10 väliin ja haluttua paperilaatua aloitetaan tuottamaan, annetaan mittapäälle tämän laadun sen hetkinen keskimääräinen neliöpaino.

11 3 73318

Mittalaite laskee mittaamansa keskimääräisen intensiteetin avulla paperin absorptiokertoimen, johon se on mitannut ilman paperi-rataa intensiteetin IQ -arvon. Kun tämän laadun absorptiokerroin valon vaimennuslaissa on näin määritetty, mittalaite voi alkaa mi-5 tata mikroneliöpainoja. Paperi on aina tehokas valon diffuuseri eli hajottaa valoa joka suuntaan, ja mittausmenetelmässä tämä on otettu huomioon välidiffuuserin 3 avulla. Kun paperirataa ei ole välissä välidiffuuseri hajottaa valon diffuusiksi, jonka intensiteetti mitataan kaukana olevalla detektorilla, ja kun paperissa 10 hajonnut valo siirtyy välidiffuuserille paperin ollessa laserin ja diffuuserin välissä, saadaan vertailukelpoiset arvot IQ ja I mittaukselle.

Kun halutaan puolilogaritmisesti lineaarinen vaste, on laskuissa 15 otettava huomioon paperiradan (sekä myös diffuuserin) heijastaman valon osuus, joka vähennetään paperiradan mittausarvoista pois.

Tämä heijastuksen osuus on usein niin vakio, että se vääristää hyvin vähän mittaustuloksia. Se voidaan kuitenkin kokeellisesti näytesarjan avulla määrittää vakioksi laskukaavoihin. Jos paperit 20 ovat värillisiä, on se aina otettava eri arvona huomioon laskuissa. Tämä takaisinheijastus voidaan huomioida lisäämällä lähetinpuolen koteloon 8 ikkuna 11 ja sen kautta heijastusta mittaava ilmaisin 7.

Mittausmenetelmän etuna on se, että lasersuihku määrittää paperista 25 aina formaation pieneltä alalta oikein, vaikka rata liikkuisi lähempänä tai kauempana analyysikotelon 10 pinnasta, koska valo keräytyy aina diffuuserille 3. Ilmaisin 4 on sijoitettu niin kauas dif-fuuserista, että ilmaisin mittaa koko diffuuserin pinta-alalle tulevan valon yhtä tehokkaasti. Välidiffuuserin avulla voidaan myös 30 määrittää IQ, jolloin voidaan laskea valon absorptiokerroin ja sitä kautta päästään suoraan neliöpainoarvoihin. Nopean numeerisen mittaamisen avulla päästään myös esittämään hajonnan jakautuma grafiik-kanäytölle, joka kertoo paperikoneen käyttäjille formaatiosta huomattavasti enemmän kuin pelkkä lukuarvo. Mittaus voidaan tehdä myös 35 traversoivasti radan yli, jolloin saadaan formaatiolle poikkiprofiili paperirainasta, koska määritysmenetelmä on nopea.

Keksintöä ei rajata esitettyihin sovellutuksiin vaan se voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (3)

1. Menetelmä paperin formaation mittaamiseksi, tunnettu siitä,että paperin (1) toiselle puolelle sijoitetulla laserilla (2) ammutaan valosuihku, joka ohjataan paperin läpi paperin vastakkaiselle puolelle sijoitetun 5 diffuuserin (3) kautta välimatkan päähän diffuuserista sijoitettuun valoilmaisimeen (4), joka mittaa valosuihkun vaimenemisen, hetkellinen neliöpainovaste lasketaan tästä lukemasta ja lukemasta, joka mitataan kun paperi ei ole laserin ja diffuuserin välissä, neliöpainevaste kalibroi-10 daan neliöpainoltaan tunnettujen näytearkkien avulla ja paperin formaatio lasketaan useiden hetkellisten neliöpai-nojen avulla, jotka on aluksi normitettu tunnetun keskimääräisen neliöpainon perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että laserista (2) tuleva valosuihku jaetaan puoleksiläpäisevän peilin (5) avulla mittaussäteeseen ja referenssisäteeseen, mittaussäde ohjataan valoilmaisimeen (4) ja referenssisäde ohjataan peilin läheisyyteen sijoi-20 tettuun valoilmaisimeen (6), jolloin säteiden intensiteettien avulla lasketaan valon vaimeneminen paperissa (1).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mitataan paperin pinnasta heijastunutta 25 valoa heijastusilmaisimella (7) ja vähentämällä näin saatu suhteellisen intensiteetin poistuman osuuden vaikutus otetaan vaimenemislaskuissa huomioon paperin pinnan heijastus-osuus eri paperilaaduilla. Il