FI95840C - Järjestelmä ja menetelmä paperin lujuuden jatkuvaksi määrittämiseksi - Google Patents

Description

1 95840 Järjestelmä ja menetelmä paperin lujuuden jatkuvaksi määrittämiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on paperinvalmistusala ja tarkemmin paperin lujuuden jatkuva määrittäminen paperiraina-materiaalien valmistuksen aikana oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisella menetelmällä ja patenttivaatimuksen 27 johdanto-osan mukaisella järjestelmällä.

Paperinvalmistusteollisuudessa lujuusmäärittelyt ovat kaupallisesti tärkeitä lukuisille paperituotteille, jotka sisältävät säkkipaperin, lainerikartongin, aallotuskartongin, sanomalehtipaperin ja silkkipaperin. Vuosien kokemuksen ja kehittelytöiden tuloksena lujuusmäärittelyt perustuvat tavallisesti standardoituihin laboratoriomenetelmiin, joissa määritellään esimerkiksi sellaisia ominaisuuksia kuin puhkaisulujuus, vetolujuus, venymä, sisäinen repäisylujuus, murskauslujuus ja niin edelleen. Tyypillinen esimerkki laajalti hyväksytystä laboratoriokokeesta on Mullen-puhkaisulujuuskoe. Mullen-koe suoritetaan tavallisesti kiristämällä paperinäyte renkaan poikki ja lisäämällä sitten välikalvolla jännitystä kiristetyn paperin toiselle puolelle kunnes paperi puhkeaa. Jännitystä, jossa näyte puhkeaa, nimitetään Mullen-puhkaisulujuu-. deksi. (Tämän kokeen normit sisältävät TAPPI 403os-76:n ja ASTM D774:n.) Eräs toinen esimerkki tavanomaisesta laborato-riokoemenettelystä on raskaiden papereiden "STFI"-puristus-koe, jonka on vakiinnuttanut käyttöön the Swedish Technical Forest Institute. STFI-kokeessa näyteliuskaa pidetään puris-tinparin välissä, joita siirretään toisiaan kohti samalla tarkkaillen puristusvoimaa; maksimipuristusvoimaa nimitetään paperin STFI-puristuslujuudeksi. (Tämän kokeen normit sisältävät TAPPI 7818os-76:n ja ASTM D1164:n.)

Vielä eräs toinen esimerkki laajasti hyväksytystä laboratoriokokeesta on standardoitu vetolujuuskoe, jossa näytepaperi-liuskaa vedetään vastakkaisiin suuntiin progressiivisesti kasvavalla voimalla kunnes näyte rikkoutuu; murtumispisteen 2 95840 jännitystä nimitetään paperin vetolujuudeksi. (Tämän kokeen normit sisältävät TAPPI-standardin T404os-76 ja ASTM-standar-din D82Ö).

Paperinvalmistusalan laboratoriokoemenetelmiin sisältyy kuitenkin tiettyjä rajoituksia. Yksi kriittinen rajoitus on se, että tarvitaan huomattavasti aikaa näytteen hankkimiseen ja analysointiin. Tänä aikana tuotanto-olosuhteet voivat muuttua tarpeeksi, jotta käytettävissä olevat laboratoriokoetulokset eivät enää vastaa nykyisiä valmistus- tai tuotanto-olosuhteita. Eräs toinen rajoitus on se, että melkein kaikki laboratoriokokeet selvittävät paperimateriaalien fysikaalista murtumista ja ovat näin ollen pakosta ainetta rikkovia kokeita.

Vielä eräs toinen rajoitus on se, että laboratoriokokeisiin luonnostaan sisältyy näytteenotto, ja koetta varten saadut suhteellisen pienet näytteet eivät saata täysin tai tarkasti edustaa tuotettua paperimateriaalia. Edellä mainituista rajoituksista ja siitä tosiasiasta johtuen, että paperilaatula-boratoriot voivat testata ainoastaan pienen osan paperikoneiden valmistamasta paperista, sattuu usein, että tuotetaan valtavia määriä normin alittavaa paperia ennen kuin laatula-boratorio havaitsee tuotanto-ongelmat.

.·. Eräässä selvässä yrityksessä automatisoida laboratoriokoeme- netelmät US-patentti No. ^,550,613 ehdottaa laitetta paperin vetolujuusominaisuuksien automaattiseksi määrittämiseksi.

Laite sisältää leikkurin, joka leikkaa standardilevyisen pa-perinäytteen, ja välineen, joka mittaa näytteen vetolujuus-ominaisuudet .

Standardoitujen laboratoriomenetelmien, joko automatisoitujen tai automatisoimattomien, rajoitusten valossa paperinvalmistusalan työntekijät ovat pyrkineet tekemään jatkuvia paperin-lujuusmittauksia suoraan (on-line), so. paperikoneen käydessä. On-1ine-mittauksilla, jos ne tehdään nopeasti ja tarkasti, on mahdollista lähes välittömästi kontrolloida paperin- I) 95840 3 valmistusprosessia ja siten oleellisesti vähentää normin a-littavan paperin määrää, joka tuotetaan ennen prosessiolosuh-teiden korjaamista. Toisin sanoen, on-line-mittauksilla on potentiaalia vähentää oleellisesti paperinvalmistusprosesseissa "häiric"-olosuhteiden esiintymisen ja korjaamisen välistä aikaviivettä. Käytännössä kuitenkin paperinvalmistus-prosessien on-line-mittauksia on vaikea tehdä tarkasti, ja usein niitä ei saada hyvin korreloimaan standardoitujen laboratoriokokeiden kanssa.

Tehtäessä tarkkoja mittauksia rainasta paperikoneissa muodostuu yksi vaikeus siitä tosiasiasta, että uudenaikaiset paperikoneet ovat suuria ja toimivat suurilla nopeuksilla; esimerkiksi, monet paperikoneet voivat tuottaa aina 10 metrin levyistä rainaa noin 6-30 m/s nopeuksilla, joita nimitetään "viiranopeuksiksi". Toinen on-line-mittauksia koskeva pulmallinen seikka on se, että paperirainan fysikaaliset ominaisuu-. det voivat vaihdella rainan leveyssuunnassa ja voivat olla erilaisia konesuunnassa kuin rainan poikkisuunnassa. (Näin ollen laboratoriokokeissa paperin lujuudella tavallisesti on erilaiset arvot riippuen siitä, onko koeliuskat leikattu konesuunnassa vai poikkisuunnassa.)

Koska laboratoriokokeet paperirainan ominaisuuksista ovat normaalisti luonteeltaan ainetta rikkovia, ei tällaisia koemenetelmiä voida helposti soveltaa on-line-mittausten saamiseksi. Toisaalta koska kaupallinen tapa on sellainen, että rainan ominaisuuksien laboratoriokokeet ovat on-line-mittausten hyväksyttävyyden mittakeppi, ainoastaan on-line-antureil-la, joiden annot korreloivat hyvin rainan ominaisuuksien laboratoriokokeiden kanssa, on luultavasti suurin paperiteollisuuden hyväksyntä.

Yksi erityinen esimerkki ehdotuksesta saada aikaan paperirainan mekaanisten omainaisuuksien on-line-mittaus esiintyy Institute of Paper Chemistryn US-patentissa 4,291,577, jonka , 95840 \ otsikko on "On Line Ultrasonic Velocity Gauge”. Tämä patentti selvittää järjestelmää liikkuvien paperirainojen läpi menevien ultra ääniaaltojen nopeuksien mittaamiseksi käyttäen laitetta, jossa on välimatkan päässä toisistaan olevat pyörät, jotka pyörivät pitkin liikkuvaa paperirainaa; pyörien kehällä on muuntimet (transducer) ultraääniaaltojen lähettämiseksi rainaan. Patentin mukaan muuntimien antosignaaleita voidaan käyttää rainan läpi menevien ääniaaltojen nopeuksien mittaamiseen, Patentinhaltija esittää myös, että äänennopeusmitta-ukset voidaan saattaa korreloimaan kimmokertoimen kanssa, jota vuorostaan voidaan käyttää paperin lujuuden arvioimiseen. (Katso myös Baum, G.A., "Paper Testing and End-Use Performance", joka on julkaisussa "Compressive Strength Development on the Paper Machine", Institute of Paper Chemistry, 5-8, 1984.)

Muut työntekijät alalla ovat myös esittäneet, että vetolujuuden, puhkaisulujuuden ja äänennopeuden paperirainan läpi välillä on olemassa korrelaatioita. Katso "On-line Measurement of Strength Characteristics of a Moving Sheet", Ming T. Lu, TAPPI, 58(6):80 (June 1975). Katso myös Seth, R.S., ja Page, D.H., "The Stress Strain Curve of Paper" julkaisussa "The Hole of Fundamental Research in Paper Making", PIRA Symposium Proceeding, Cambridge, 1981, missä raportoidaan, että paperin kimmokerroin on yhteydessä kuitujen kimmokertoimeen, kuitujen keskimääräiseen pituuteen ja leveyteen ja suhteelliseen si-dospinta-alaan. Katso myös US-patentti No. 4,574,634, joka esitti laitteen, joka käyttää äänimuuntimia paperinäytteiden konesuuntaisen ja poikkisuuntaisen kimmokertoimen ilmaisemiseen. Edelleen Beloit Corporationin US-patentissa No.

4,335,603 on esitetty, että liikkuvan paperirainan jännitystä voidaan tutkia mittaamalla ääniaallon kulkuaika rainan läpi.

Määritelmän mukaan kimmokerroin osoittaa jännitys-venymä -suhteen muutosmäärän. Suhteessa paperimateriaaleille sovellettuna jännitys tarkoittaa paperinäytteeseen kohdistuvaa li 5 95840 kuormitusvoimaa ja venymä näytteen pitenemistä reagointina käytettyyn voimaan. On havaittu, että kun kimmokerroin on määritetty tietylle paperinäytteelle, samantyyppisen toisen paperin murtumispiste voidaan joskus ennustaa. Käytännössä kuitenkaan kimmokerroin ei ole tiukasti suhteutettu paperinvalmistuksen prosessiolosuhteisiin, jotka vaikuttavat paperin lujuuteen, ja se tiedetään, että jotkut prosessivaiheet voivat lisätä tietyn tyyppisen paperin lujuutta, jolloin kimmo-kertoimessa tapahtuu pieni, oleellinen muutos, ja että muut prosessivaiheet, kuten esimerkiksi suodatus, voivat oleellisesti vaikuttaa tietyn tyyppisten paperien kimmokertoimeen, jolloin vaikutus paperin lujuusarvoihin on oleellisesti vähäisempi. Katso esimerkiksi Sethin ja Pagen artikkelia.

Lisätaustana kyseessä olevalle keksinnölle on hyödyllistä kuvailla yleisesti tyypillistä paperinvalmistusprosessia.

Yleisesti ottaen paperinvalmistusprosessi alkaa, kun kuitujen ja veden muodostama seos, jota nimitetään kuitumassaksi, levitetään "perälaatikoksi" nimitettävästä säiliöstä metalli-verkolle, joka kannattelee rainaa ja sallii oleellisen vedenpoiston. Sen jälkeen kun märkä kuituraina on muodostunut, raina johdetaan puristusosan läpi, missä vesi puristetaan rainasta, ja sitten kuivatusosan läpi, missä vettä höyryste-·* tään rainasta. Kuivatusosan jälkeen raina viedään kalenterin telojen läpi pinnan viimeistelemiseksi ja sitten, tavallisesti, pyyhkäisylaitteen (scanner) läpi ja rullalle. Ennen kuivatusta olevaa paperinvalmistusprosessin osaa nimitetään usein prosessin "märkäpääksi". Voidaan ymmärtää, että on-line-mittaukset märkäpäässä ovat toivottavia, koska tällaisilla .· mittauksilla, jos ne suoritetaan välittömästi, voidaan saada aikaan tarpeeksi aikainen ohjaus ennen kuin on tuotettu huomattavia määriä normin alittavaa paperia. Toisaalta märkäpään mittauksia on vaikea tehdä johtuen paperirainojen suuresta vesipitoisuudesta tässä vaiheessa ja usein vaikeista ympäristöolosuhteista .

6 95840

Edelleen taustana kyseiselle keksinnölle pitäisi ymmärtää, että paperikoneet on instrumentoitu antureita sisältäviksi sellaisten parametrien kuten esimerkiksi viiranopeus, neliö-metripaino, kosteuspitoisuus ja paperin paksuus, ilmaisemiseksi tuotannon aikana. Monet on-line-anturit on suunniteltu kulkemaan poikittain tai "pyyhkäisemään’' jaksollisesti rainaa peräkkäisten mittausten aikaansaamiseksi rainan poikki. (Pa-perialalla vierekkäisten kohtien mittaussarjaa, joka täysin ulottuu liikkuvan rainan yli poikkisuunnassa, nimitetään "profiiliksi"). Pyyhkäisyjärjestelmät ovat edullisia, koska kuten aiemmin on mainittu, paperin eri ominaisuudet voivat vaihdella rainan poikki samoin kuin pitkin rainaa; erityisesti poikkisuuntaiset lujuusominaisuudet voivat olla erilaisia kuin konesuuntaiset lujuusominaisuudet.

Esimerkkejä pyyhkäisyjärjestelmistä on esitetty Measurex Corporationin US-patenteissa 3,641,3^9; 3,681,595; 3,757,122; ja . 3,886,036. Alan työntekijöiden esittämiin muihin erityisiin esimerkkeihin pyyhkäisylaitteista sisältyvät ne, jotka ilmaisevat paperin koostumuksen mittaamalla säteilyä, joka on absorboitunut infrapunavalon tai muun säteilyn, jonka aallonpituus on tunnettu, säteistä, jotka on suunnattu paperin tiettyyn alueeseen. Viimeksi mainitun tyyppiset laitteet toimivat ·* sen yleisen periaatteen mukaisesti, että paperin tietyllä aallonpituudella absorboima säteilymäärä on materiaalin koostumuksen funktio. Myös Mead Corporationin US-patentissa No. 4,453,404 on selitetty pyyhkäisyjärjestelmä paperin statististen tunnuslukujen määrittämiseksi; patentti esittää, että järjestelmä voi tarkkailla rainamateriaalin, kuten esimerkik-.· si paperin, neliömetripainoa materiaalia tuotettaessa. Edel leen US-patentissa 2,806,373 on esitetty laite rainan testaamiseksi käsittäen ainakin kaksi ilmaisinta, jotka jatkuvasti reagoivat paksuus- ja opasiteettimuutoksiin. Patentti esittää, että paperissa, joka on tuotettu tietyssä paperitehtaassa tietystä raaka-aineesta, paperin eri tunnuslukujen välillä on olemassa yhteys ja että jonkin tunnusluvun tietäminen mah- 11 7 95840 elollistaa johtopäätöksien tekemisen muista tunnusluvuista; erityisesti patentti esittää, että huokoisuus- ja kosteus-vaihtelut voidaan saada paksuuden ja neliömassan algebrallisena funktiona.

Edelleen mitä tulee tunnettuun tekniikkaan, voidaan panna merkille, että US-patentti No. 3,687,802 selittää menetelmää ja järjestelmää paperin kosteuspitoisuuden, Mullenin ja neliömetripa inon kontrolloimiseksi mittaamalla kunkin ja kehittämällä sopivat ohjaussignaalit paperikoneen säätämiseksi siten, että toivotut mittaukset ovat approksimoituja. Myös US-patentti No. 3,936,665 esittää rainamateriaalin tarkkailu-laitteen, joka sisältää tuntoelimet ja tietokoneen datapro-fiilin määrittämiseksi rainamateriaalin poikki. Patentin mukaan monitoroitua dataa voidaan käyttää informaation muodostamiseksi paperinvalmistusprosessin kontrolloimiseksi raina-materiaalin halutun ominaisuuden saamiseksi. Edelleen patentti esittää, että rainan tunnusluvun dataprofiili on saatavissa käyttämättä pyyhkäisylaitteitä.

Yleisesti ottaen kyseessä olevan keksinnön ensisijaisena päämääränä on saada aikaan parannettuja järjestelmiä ja menetelmiä liikkuvan, rainamaisen paperimateriaalin lujuusominai-: suuksien määrittämiseksi jatkuvasti valmistuksen aikana pape rikoneessa ilman ainetta rikkovaa testausta.

Erityisemmin kyseessä olevan keksinnön eräänä päämääränä on saada aikaan parannettuja on-line-järjestelmiä ja -menetelmiä prosessimittaussuureiden ilmaisemiseksi ainetta rikkomatto-masti paperirainamateriaalin lujuusominaisuuksia varten valmistuksen aikana, joita suureita voidaan käyttää esimerkiksi kontrolloimaan paperinvalmistusprosessin muutoksia tuotettavan paperirainamateriaalin lujuuden muuttamiseksi selektiivisesti .

Edellä olevien päämäärien mukaisesti kyseessä olevalla kek- 8 95840 sinnöllä saadaan yleisesti aikaan ainetta rikkomaton prosessi ja järjestelmä paperirainamateriaalin lujuuden määrittämiseksi jatkuvasti valmistuksen aikana perustuen prosessimittaus-suureiden ilmaisemiseen ainakin neljästä seuraavasta ominaisuudesta, jotka liittyvät paperin lujuuteen: yksittäisten kuitujen lujuus, kuitujen pituusjakauma, kuitujen määrä, kuitujen jakauma, kuitujen orientaatio, kuitujen välisten sidosten lukumäärä ja sidoslujuus. Sen jälkeen kun suuremittaukset ainakin neljästä ominaisuudesta on ilmaistu, tehdään statistisia laskelmia suuremittausten saamiseksi korreloimaan paperin lujuuden kanssa. Myös paperikoneen toimintaa voidaan ohjata perustuen ilmaistujen suureiden muutoksiin tuotetun rai-namateriaalin lujuuden säätämiseksi. Keksinnön mukaisen menetelmän ja systeemin pääasiallisimmat tunnusmerkit ilmenevät oheisten vaatimusten 1 ja 27 tunnusmerkkiosista.

Esillä olevan keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa yksittäisten kuitujen lujuuden prosessisuuremitta on jännitys, joka kohdistuu kuivauksen aikana rainaan. Tällaisia jännityksiä mitataan esimerkiksi ainetta rikkomattomalla pyyh-käisytyyppisellä laitteella, joka sisältää kannatuslaitteen liikkuvan rainan toisen puolen kannattelemiseksi rajoitetun, tukemattoman alueen läheisyydessä, poikkeutuslaitteen, joka siirtää rainaa tukemattomassa alueessa, voima-anturit niiden . voimien ilmaisemiseksi, jotka liittyvät siihen voimaan, jolla mainittua rainaa poikkeutetaan mainitussa rajoitetussa alueessa, ja siirtymäanturit sen välimatkan ilmaisemiseksi, jonka raina on poikkeutettu rajoitetussa alueessa.

Kuten selviää seuraavasta selityksestä, esillä olevan keksinnön menetelmät ja järjestelmät antavat huomattavia etuja val-mistuksenaikaisen liikkuvan rainamateriaalin lujuusominaisuuksien ainetta rikkomattoman tutkimisen alalla. Esillä olevan keksinnön lisäedut voidaan todeta viittaamalla seuraavaan selitykseen ja oheisiin piirustuksiin, jotka havainnollistavat edullista suoritusmuotoa.

Kuvio 1 on kaaviollinen lohkokaavio kyseessä olevan keksinnön 11 9 95840 mukaisesta menetelmästä;

Kuvio 2 on kuvitettu näkymä pyyhkäisytyyppisen tunnustelu-laitteen esimerkistä käytettäväksi kyseessä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä ja järjestelmässä rainamateriaalin lujuuden määrittämiseksi jatkuvasti;

Kuvio 3 on sivukuva, osittain poikkileikkauksena, kuvion 1 tunnustelulaitteesta;

Kuvio 4 on tasokuva kuvion 3 tunnustelulaitteen alemmasta osasta otettuna pitkin kuvion 3 viivan 4-4 tasoa nuolien suunnassa näkemiseksi;

Kuvio 5 on diagrammi, jota käytetään helpottamaan kuvioiden 2 ja 3 tunnustelulaitteen toiminnan selittämistä;

Kuvio 6 on käyrästö, jota edelleen käytetään helpottamaan kuvion 3 tunnustelulaitteen toiminnan selittämistä;

Kuvio 7 on diagrammi, joka esittää erilaisten tunnustelulait-teilla, sisältäen kuvioiden 2 ja 3 tunnustelulaitteen, saatujen mittausten välisiä suhteita paperin lujuuden määrittämiseksi kuviossa 1 hahmotellun menetelmän avulla; ja

Kuvio 8 on lohkokaavio järjestelmästä, joka käyttää prosessi-mittaussuureita ulostulosignaalien muodostamiseksi paperikoneen ohjaamista varten.

Menetelmä paperin lujuuden määrittämiseksi, kuten sitä on hahmoteltu yleisesti kuviossa 1, perustuu paperin lujuuden määräävien fysikaalisten perusominaisuuksien prosessimittaus-suureiden tunnistamiseen ja ilmaisemiseen. Tarkemmin sanottuna, perustuen paperirainan luonnehtimiseen kuiviksi kuituma-toiksi, paperin peruslujuusominaisuudet luokitellaan kahteen karkeaan kategoriaan: kuituihin sisältyvät ominaisuudet ja ·' kuitujen rakenteellisiin järjestyksiin liittyvät ominaisuu- 95840 10 det. Ensimmäisen kategorian ominaisuuksiin sisältyvät yksittäisten kuitujen lujuus ja niiden pituusjakauma. Toisen kategorian ominaisuuksiin sisältyvät kuitujen määrä, niiden jakautuminen tai "ryhmittyminen", niiden orientaatio, kuitujen välisten sidosten lukumäärä ja sidosten lujuus. Vielä yleisesti ottaen, kuviossa 1 hahmotellussa menetelmässä käytetään antureita ulostulosignaalien muodostamiseen, jotka ilmaisevat prosessimittaussuureet tavallisesti ainakin neljästä fysikaalisesta perusominaisuudesta, jotka määräävät paperin lujuuden. Siten toteuttamalla kuvion 1 menetelmä yksinkertaistetaan ja rationalisoidaan yleensä jatkuvasti tapahtuva paperin lujuuden määrittäminen tuotettaessa rainamaista paperimateriaalia.

Mitä tulee yksittäisten kuitujen lujuuden tunnustelemiseen, alkuvaikeus on se, että suoria mittauksia ei voida tehdä rainaa tuhoamatta. Tämä vaikeus kuitenkin voitetaan kuvion 1 menetelmässä ilmaisemalla prosessiparametrit, jotka kausaalisesti korreloivat yksittäisten kuitujen lujuuden kanssa. Tarkemmin sanottuna on havaittu, että yksittäisten kuitujen lujuus riippuu ensisijaisesti kuitulajeista, kuidutusproses-seista ja kuivauksessa rainaan kohdistuvista jännityksistä.

Mitä tulee kuitulajeihin, on havaittu, että havupuut muodos-: tavat vahvempaa paperia kuin lehtipuut, mutta että paperin lujuus ei oleellisesti vaihtele tietyillä havupuulajeilla.

(Katso Setterholm, V.C. ja Chilson, W.A., TAPPI 48, Noll: 634-640, Nov. 1965). Näin ollen kuviossa 1 hahmotellun menetelmän mukaisesti oletetaan, että lehtipuumassan suhde havu-puumassaan antaa osoituksen kuitulajeista riippuvasta paperin lujuudesta. Siten yksilöllisen kuitulujuuden prosessiinittaus-suure saadaan seuraamalla massan lehtipuun ja havupuun suhdetta, tavallisesti virtausmittauksilla.

Edelleen mitä tulee yksittäisten kuitujen lujuuden epäsuoriin mittauksiin, tiedetään, että kuidutusprosessien erot vaikuttavat kuitulujuuteen. Katso esimerkiksi Mardon, J. et ai., li „ 95840 "Stock Quality Factors Affecting Paper Machine Efficiency", Technical Section CPPA, Montreal, 1972, jossa raportoidaan, että kemiallisen massan lisääminen sanomalehtipaperiin lisää lujuutta ja sanomalehtipaperin kimmokerrointa. Tyypilliset kuidutusprosessit sisältävät hioke-, termomekaanisen ja sul-faattiprosessin. Monet yleiset paperimateriaalit, sisältäen sanomalehtipaperin, tuotetaan sekoittamalla massoja, jotka on valmistettu kahdella tai useammalla kuidutusprosessilla. Siten yksittäisen kuidun lujuuden eräs toinen prosessimittaus-suure saadaan ilmaisemalla paperikoneeseen syötettyjen massojen määräsuhde (so. massasuhde). Massasuhde voidaan tavanomaisesti ilmaista yksinkertaisella virtaustarkkailulla.

Edelleen mitä tulee yksittäisten kuitujen lujuuden epäsuoriin mittauksiin, on osoitettu, että kuivaamisen aikainen jännitys voi lisätä rainamateriaalin yksittäisten kuitujen lujuutta.

Katso C. Kim et ai., "The Mechanical Properties of Single Wood Pulp Fibers", Journal of Applied Polymer Science, Voi.

14, pp. 1549-1561 (1975). Tämän efektin aiheuttavat todennäköisimmin märät fibrillit, jotka liukuvat toistensa ohi kuivaamisen aikana vapauttaen alueita, joissa on epätasaisia jännityskeskittymiä. Tämän efektin yksi ilmaisu on että, johtuen paperin mekaanisesti aiheutetusta vedosta tai venymises-: tä konesuunnassa tuotannon aikana, paperi on usein aniso- trooppista siinä mielessä, että se on vahvempaa konesuunnassa kuin poikkisuunnassa. Kuten kuviossa 1 on osoitettu, kone-suuntainen veto (so. venymä) voidaan ilmaista yksittäisten kuitujen lujuuden prosessimittaussuureena. Käytännössä kone-suuntainen veto ilmaistaan helposti tavanomaisilla nopeusantureilla tai nopeusmittareilla, jotka on liitetty valikoituihin teloihin paperikoneessa.

Edelleen on havaittu, että paperirainaan muodostuu jännityksiä kuivaamisen aikana johtuen paperin kutistumisesta ja ko-nevedosta ja rainan fysikaalisen liikkeen rajoituksista. On ·· myös havaittu, että poikkisuuntainen kimmokerroin pienenee is 95840 keskeltä rainan reunoihin päin paperikoneessa. Tällaiset tulokset muodostavat perustan, kuviossa 1 hahmotellussa menetelmässä, mittausten käyttämiselle, jotka liittyvät kimmoker-toimiin jännityksen prosessimittaussuureina. Anturiisitetta poikkisuuntaisen ja konesuuntaisen kimmokertoimen ilmaisemiseksi on selitetty yhdessä kuvioiden 2-6 kanssa.

Viitaten edelleen kuvion 1 menetelmään, toinen kuituominai-suuskategoriassa oleva ominaisuus, joka vaikuttaa paperirai-namateriaalien lujuuteen, on kuidun pituusjakauma. Tämä ominaisuus on tärkeä rainan lujuudelle, koska on osoitettu, että pitkät kuidut muodostavat enemmän sidoksia per kuitu kuin lyhyet kuidut. Yksi kuitujen pituusjakauman prosessini ittaus-suure on tyhjö paperikoneen huopautustelassa. Selitys tämän mittaussuureen perustalle on se, että paperin huokoisuus, osoitettuna huopautustelatyhjöllä, pienenee kuidun pituuden mukana, koska lyhyet kuidut tukkivat useammin paperissa olevia tyhjiä aukkoja kuin pitkät kuidut. Eräs toinen kuitujen pituusjakauman prosessisuure on optinen sironta. Eräs selitys tämän mittaussuureen perustalle on se, että rainamateriaaliin tuleva valo siroaa enemmän lyhyiden kuin pitkien kuitujen vaikutuksesta. Käytännössä optinen sironta voidaan ilmaista erilaisilla tavanomaisilla infrapunapyyhkäisylaitteilla, ku-v ten esimerkiksi infrapuna-Measurex Moisture Sensorilla, jota valmistaa Measurex Corporation of Cupertino, California.

Ominaisuusmittauksia kuitujen rakenteellisen järjestymisen kategoriassa selitetään nyt kuviossa 1 hahmotellun menetelmän avulla. Yksi ominaisuuksista tässä kategoriassa on kuitujen . määrä. Tämän rainan lujuuteen vaikuttavan ominaisuuden tun nistus perustuu havaintoihin, jotka osoittavat, että kuitu maisten paperien lujuus on yleensä verrannollinen paperissa olevien kuitujen lukumäärään. Kuten kuviossa 1 on osoitettu, paperissa olevien kuitujen määrän prosessimittaussuure saadaan ilmaisemalla paperin kuiva neliömetripaino. Kuiva neliö-• metripaino määritellään normaalisti paperimateriaalin paino 11 13 95840 per pinta-alayksikkö kosteus poisluettuna, ja ilmaistaan tavallisesti grammoina per neliömetri; näin ollen paperinval-mistusalalla kuiva neliömetripaino on ekvivalentti kuivan aineen painolle, ensisijassa kuitujen, käsittäen tietyn pinta-alan rainassa. Siihen liittyvät mittausparametrit ovat paperin neliömetripaino ja kosteuspitoisuus per yksikköpinta-ala; tällaiset parametrit asettaa yhteyteen se tosiasia, että rainan tietylle pinta-alalle kuiva neliömetripaino on yhtä suuri kuin neliömetripaino miinus kosteussisältö.

Kuiva neliömetripaino voidaan määrittää käyttäen Measurex-neliömetripainoanturia yhdessä Measurex-kosteusanturin ja Measurex-röntgentuhka-anturin kanssa; viimemainitut kaksi laitetta mittaavat vastaavasti kosteus- ja täyteainepitoi-suutta. Tällaisissa mittauksissa kuiva neliömetripaino voidaan laskea vähentämällä kosteus- ja täyteainesisältö koko-naisneliömetripainosta. Myös Intec Corporationin US-patentti 4,289,964 ehdottaa, että beta-sädemittarit voivat pyyhkäistä liikkuvan rainan poikki poikkisuunnassa neliömetripainon määrittämiseksi. Edelleen eräs kuivan neliömetripainon mittaa-mislaite on esitetty Keasurex Corporation of Cupertinon, California, elokuun 29. 1986 jätetyssä US-patenttihakemuksessa No. 902,225. Hakemuksessa esitetty laite mittaa optisesti . rainamateriaalin kuivan neliömetripainon heijastamalla valon säteitä liikkuvan paperirainan toiselle pinnalle ja sitten ilmaisemalla kaksi erillistä valon aallonpituutta, jotka ovat kulkeneet rainan läpi.

Paperinvalmistusalalla kuitujen jakaumaa rainassa nimitetään "ryhmitykseksi". Ryhmitys voidaan liittää paperin lujuuteen, koska tiedetään, että papereilla, joilla on erilaiset kuitu-ryhmitykset, on oleellisesti erilaiset lujuudet, ja että paperit, joissa on epätasaiset kuituryhmitykset, ovat heikoimpia alueissa, joita nimitetään "ohuiksi kohdiksi", missä kuitupitoisuudet ovat minimaalisia. Yleisesti ottaen kuituryhmi-tyksen prosessiinittaussuure voidaan saada ilmaisemalla opti- n 95840 sesti kollimoidun valon transmissio liikkuvan rainan läpi käyttäen optisia antureita, jotka ovat suhteellisen epäherk-kiä kosteuden vaihteluille; esimerkkeihin sopivista optisista antureista sisältyvät ne, jotka mittaavat erittäin kollimoidun valon transmission paperimateriaalin läpi kapeilla, noin 1.3 mikronin aallonpituusalueilla. Tällaisilla optisilla antureilla ohuet kohdat tunnistetaan transmissiomaksimeina.

Vaihtoehtoinen prosessiinittaussuure kuituryhmitykselle on suihkun nopeuden suhde viiranopeuteen, missä suihkun nopeus on nopeus, jolla massa purkautuu persiaatikosta. Tämän mittauksen oikeutus on siinä, että turbulenssi, joka hajottaa kuituflokkiryhmitystä, muodostuu suihkun nopeuksilla, jotka ovat pienempiä kuin viiranopeudet. Viiranopeus vaikuttaa myös ryhmitykseen, koska viiranopeuden lisäykset vaativat normaalisti suihkun nopeuden lisäämisen. Suihkun nopeus voidaan ilmaista perälaatikon paineen tavanomaisista mittauksista, ja viiranopeus voidaan mitata tavanomaisilla nopeusmittareilla, jotka on yhdistetty sopiviin teloihin paperikoneessa.

Tässä vaiheessa voidaan huomauttaa, että US-patentti No.

3,^35,242 esittää laitetta, jonka sanotaan tarkastavan paperimateriaalin kuituryhmityksen. Laite sisältää joukon kapea-:; sädevalodiodeita, jotka sijoitetaan lähelle testattavaa mate riaalia, kapeasädeilmaisimen ja pikasuhdetietokoneen testattavan materiaalin rakenteellista ryhmitystä edustavien ulostulosignaalien muodostamiseksi. Myös julkaisussa "Pulp & Paper" (elokuu 1985, p. 163) on selitetty laitetta, jota nimitetään Lippken anturiksi, jolla tarkkaillaan paperin ryhmitystä tai kuituorientaatiota paperinvalmistusprosessin märkä-päässä; Lippken anturin sanotaan käyttävän laservalosädettä ja kaksidimensionaalista valoilmaisinta valonsirontadifferen-tiaalin ilmaisemiseksi satunnaisesti orientoituneiden kuitujen ja yhdensuuntaisesti orientoituneiden kuitujen välillä.

li

Edelleen viitaten kuvioon 1 selitetään kuitujen geometristen 95840 1 b orientaatioiden ilmaisemista. Tässä suhteessa pitäisi olla selvää, että paperin lujuuden on havaittu olevan suuremman paperin kuitujen pääosan orientaation suunnassa kuin muissa suunnissa. Prosessimittaussuureiden muodostamiseksi kuitu-orientaatioita varten voidaan käyttää hyväksi järjestelmää, joka käsittää kaksi mikroaaltokosteusanturia toisen anturin ollessa asennettuna konesuuntaan ja toisen poikkisuuntaan.

Myös Valmet Oy:n US-patentissa No. 3*807,868 on selitetty menetelmää paperin kuituorientaation määrittämiseksi sisältäen vaiheet, joissa ilmaistaan polaroitu valo suorassa kulmassa paperin tasoon nähden, heijastetaan valo kahdessa tasossa suorassa kulmassa toisiinsa nähden ja muodostetaan kaksi mittaa, jotka perustuvat heijastuneeseen valoon, indeksi-arvon muodostamiseksi kuituorientaation anisotropiaa varten. Edelleen Z. Koranin et ai. artikkelissa, joka on otsikoitu "Network Structure and Fiber Orientation in Paper", TAPPI Journal, toukokuu 1986 (pp. 126-128), on selitetty menetelmää paperin kuituorientaation ilmaisemiseksi rcntgendiffraktio-ja "zero-span"-vetolujuuskokeella. Huolimatta edellä olevasta pitäisi kuitenkin mainita, että kuituorientaatio on normaalisti perälaatikon rakenteen funktio, ja vaikka perälaatikon rakenteet voivat vaihdella huomattavasti koneesta toiseen, perälaatikon rakenteen vaikutus kuituorientaatioon on yleensä : vakio tietyssä koneessa.

Vielä eräs toinen ominaisuus, joka vaikuttaa paperin lujuuteen, on kuitujen muodostamien sidosten lukumäärä paperissa.

Koska sidosten lukumäärä paperissa yleensä lisääntyy pakattaessa kuituja tiiviimmin, tiheysmittaukset voivat muodostaa prosessimittaussuureen kuitujen välisten sidosten lukumäärälle. Kuviossa 1 hahmotellun menetelmän tarkoitusperiä varten tiheysmittaukset pitäisi tehdä paperinvalmistusprosessin mär-käpäässä, koska kuivapäässä kalanterointi lisää tiheyttä, mutta voi heikentää paperimateriaalia rikkomalla mekaanisesti kuituja. Käytännössä tiheys voidaan ilmaista suoraan on-line ·. käyttäen konventionaalisia antureita neliömetripainon ja pak- 16 95840 suuden määrittämiseksi.

Mitä tulee kuitujen välisten sidosten lujuuteen, on havaittu, että sidoslujuus riippuu ensisijaisesti kuitulajeista, kuidu-tusprosesseista, lisäaineista, paineesta ja kosteudesta. Si-doslujuuden yhteys kuitulajiin on oleellisesti sama kuin yksittäisen kuidun lujuuden yhteys kuitulajiin, nimittäin että havupuilla on suuremmat sidoslujuudet kuin lehtipuilla, mutta että sidoslujuus on oleellisesti riippumaton tietystä lehtipuu- tai havupuulajista niin kauan kuin lehtipuumassan suhde havupuumassaan pidetään vakiona. Näin ollen prosessimittaus-suure yksittäistä kuitulujuutta varten saadaan tarkkailemalla lehtipuun suhdetta havupuuhun syöttömassassa, tavallisesti virtauksentarkkailulaitteella. Myös kuten kuitulujuuden tapauksessa, sidoslujuus vaihtelee paperikoneeseen syötön massasuhteen funktiona; jälleen tämä suuremitta voidaan ilmasta tavanomaisilla virtauksentarkkailulaitteilla.

Paperinvalmistusprosesseissa käytetään joskus sellaisia lisäaineita kuin liima tai tärkkelys sidoslujuuden lisäämiseksi.

Kun tällaisia lisäaineita käytetään, lisäaineiden määrä voidaan mitata virtauksenmittauslaitteilla ja kalibrointeja voidaan tehdä lisäaineiden vaikutuksen heijastamiseksi kuitujen : välisten sidosten lujuuteen.

Edelleen mitä tulee kuitujen välisten sidosten lujuuteen, tiedetään, että märkäpuristus lisää sidoslujuutta lisäämällä kuitujen välistä kosketuspintaa ja sallimalla muodostua lisää sidoksia. Käytännössä eniten märkäpuristusta suoritetaan bom-beeratuilla teloilla, jotka toimivat vakiopaineella. Näin ollen vaikka märkäpuristus voi vaikuttaa sidoslujuuteen, tällainen prosessointi ei ole tavallisesti muuttuvaa, eikä sen vuoksi vaadi pysyvää tarkkailua paperin lujuuteen vaikuttavana tekijänä.

.* Kuitumaisen paperimateriaalin kosteuspitoisuus vaikuttaa myös

II

17 95840 sidoslujuuteen ja sen määrää ensisijassa kuivaajan lämpötila ja viiranopeus. Käytännössä paperimateriaalin kosteuspitoisuus mitataan helposti on-line sellaisilla tavanomaisilla kosteusantureilla kuin esimerkiksi edellä mainitulla Measu-rex-kosteusanturilla. Kuten kuviossa l on ilmaistu, paperi-materiaalin ilmaistua kosteuspitoisuutta voidaan käyttää osoittamaan kuitusidosten lujuutta ja täten paperimateriaalin lujuutta.

Kunkin edellä mainitun prosessimittaussuureen suhteellinen vaikutus tietyn paperimateriaalin lujuuteen riippuu paperikoneen, jossa paperimateriaali muodostetaan, ominaisuuksista. Yksittäisen koneen prosessinohjauksen tarkoitusperiä varten joidenkin prosessimittaussuureiden voidaan usein katsoa olevan muuttumattomia. Esimerkiksi, vaikka kuitujen orientaatio vaikuttaa paperin lujuuteen ja se voidaan määrätä perälaatikon rakenteella, perälaatikon rakenteen vaikutukset ovat tavallisesti vakioita uudenaikaisen paperikoneen toimiessa ja sen vuoksi ne voidaan hallita instru-menttikalibroinnilla eikä niitä tarvitse jatkuvasti mitata.

Kuvio 7 muodostaa diagrammin prosessimittaussuureiden ja parametriantureiden välisestä yhteydestä paperin lujuuden määrittämiseen. Pitäisi ottaa huomioon, että kuviossa 7 listatut seitsemän ominaisuutta ovat samoja kuin kuvion 1 yhteydessä selitetyt. Kuvio 7 osoittaa edelleen anturityy-pit, joita voidaan käyttää prosessimittaussuureiden saamiseksi, jotka määrittävät seitsemän ominaisuutta. Esimerkiksi infrapuna(IR)kosteusanturia voidaan käyttää liikkuvan rainan kosteuspitoisuuden ilmaisemiseen ja täten kuitujen • välisen sidoslujuuden mitan saamiseen. Pitäisi huomata, et tä tietyn tyyppistä anturia voidaan käyttää useamman kuin yhden prosessimittaussuureen saamiseen; esimerkiksi IR-kosteusanturia voidaan käyttää ilmaisemaan sekä kosteuspitoisuus että kuidun kuivapaino.

Viitaten nyt kuvioon 2 siinä on esitetty pyyhkäisyasema, 1 ft 95840 yleisesti merkitty numerolla 111, joka ulottuu paperirainan 113 poikki poikkisuunnassa ja joka sisältää anturin rainan 113 jännityksen ilmaisemiseksi. Havainnollistamista varten valitun pyyhkäisyaseman 111 erityisessä suoritusmuodossa raina 113 kulkee vaakasuorassa kahden paikallaan olevan palkin 121 ja 122 välistä, jotka on asennettu ulottumaan poikittain rainan poikki yhdensuuntaisesti sen vastakkaisten sivujen kanssa. Paperikoneesta riippuen palkkien 121 ja 122 pituudet voivat ulottua noin 2,50 metristä noin 10 metriin. Normaalisti pyyhkäisyasema 111 on sijoitettu paperikoneessa sellaiseen paikkaan, jossa paperin liike on suhteellisen vakaa eikä siihen kohdistu huomattavia muutoksia, kuten esimerkiksi värinää.

Kuten kuviossa 2 on edelleen esitetty, pyyhkäisyasema 111 sisältää liikkuvat kelkat 123 ja 124, jotka on asennettu vastaavaan alempaan ja ylempään palkkiin 121 ja 122 rainan 113 pyyhkäisemiseksi. (Kuviossa 2 raina 113 on esitetty siten, että siitä on leikattu pois alue, niin että alempaa ’* kelkkaa 124 ei ole peitetty näkyvistä.) Tavanomaista käyttömekanismia, ei esitetty, käytetään siirtämään kelkkoja 123 ja 124 edestakaisin pitkin palkkeja 121 ja 122.

Toiminnassa käyttömekanismi käyttää kelkkoja 123 ja 124 synkronoidusti siten, että ne ovat aina vastakkain toistensa kanssa.

Myös kuvion 2 yhteydessä pitäisi panna merkille, että ylempi kelkka 123 kannattelee anturin toista osaa, jota on yleisesti merkitty numerolla 125, ja että alempi kelkka 124 kannattelee saman anturin toista osaa; kokonainen anturi 125 .. on esitetty kuviossa 3. Yleisesti samanlaisia antureita on esitetty seuraavissa Measurex Corporation of Cupertinon, California, US-patenteissa 4 864 581 ja 4 866 984.

11

Viitaten nyt kuvioon 3 selitetään ensiksi anturi 125 ylemmän 19 95840 osan rakennetta. Ylempi osa käsittää haarukkamaisen kannattimen 128, jossa on U-muotoiset haarat 130. Kannatin 128 on liitetty kelkkaan 123 vaakasuoralla niveltapilla 129, joka sallii kannattimen kiertyä pystysuunnassa rainan 113 pintaan nähden. Pyörä 131 on asennettu pyörimään vapaasti U-muotois-ten haarojen välissä olevassa vaakasuorassa akselissa 133 ja on mitoitettu pyörimään rainan 113 pinnalla. Kannattimen 128 nivelliikettä pystysuunnassa rajoittaa ilmasylinteri 135, joka on nivelöidysti yhdistetty kelkan 123 ja kannattimen väliin. Ilmasylinterissä 135 on normaalisti paineilmaa, jonka paine riittää pitämään pyörän 131 sijoitettuna rainan 113 pintaa vastaan yleensä kiinteässä paikassa pystysuunnassa.

Anturin 125 alempi osa, kuten on esitetty kuvioissa 3 ja 4, sisältää yleensä ainakin kaksi voima-anturiparia, joita on merkitty piirustuksissa parina 143A ja 143B ja parina 144A ja 144B, ja siirtymäanturin 145. Voima-anturit ja siirtymäanturi on kaikki jäykästi liitetty levyyn 146, joka on kiinnitetty alempaan kelkkaan 124. Edelleen, kuten on esitetty kuvioissa 3 ja 4, anturin 125 alempi osa sisältää kontaktiosaparin 147A ja 147B ja vastaavasti 148A ja 148B, joita nimitetään näin koska ne ovat kosketuksissa rainan 113 alapinnan kanssa. Esitetyssä suoritusmuodossa kontaktiosat 147A ja 147B on asen-: nettu joustavien ulokeosien 149A ja 149B liitosparin vastaa viin vapaisiin päihin, joiden ulokeosien vastakkaiset päät on kiinteästi asennettu levyyn 146 välikkeillä 150. Samalla tavoin kontaktiosat 148A ja 148B on asennettu joustavien uloke-osien 151A ja 151B liitosparin vastaaviin vapaisiin päihin, joiden ulokeosien toiset päät on kiinteästi asennettu levyyn 144 välikeosilla (ei esitetty). Kontaktiosapari 147A ja 147B on sijoitettu konesuuntaan ja nimitetään tässä konesuuntai-seksi pariksi; samoin kontaktiosapari 148A ja 148B on sijoitettu poikkisuuntaan ja sitä nimitetään tässä poikkisuuntai-seksi pariksi.

Parhaiten esitettynä kuviossa 3 kontaktiosien 147A ja 147B

20 95840 konesuuntainen pari on yhdistetty vastaaviin voima-anturei-hin 143A ja 143B vastaavilla tappiosilla 148A ja 148B siten, että kontaktiosien siirtyminen kohdistaa voimat antureihin tappiosien pystyliikkeen kautta. On huomattava, että liikkuvien kontaktiosien 152A ja 152B poikkisuuntainen pari on samalla tavalla liitetty vastaaviin voima-antureihin 144A ja 144B. Käytännössä voima-anturit ovat tavanomaisia piezo-vastuslaitteita tai venymäliuskoja, jotka muodostavat sähköiset ulostulojännitteet, jotka ovat verrannollisia, edullisesti lineaarisesti, kennoihin vaikuttaviin voimiin. Myös käytännössä siirtymäanturi 145 on tavanomainen etäisyysantu-ri, joka muodostaa ulostulojännitteitä, jotka ovat verrannollisia, jälleen edullisesti lineaarisesti, siirtymäanturin ja rainan 113 pinnan väliseen etäisyyteen.

Kuvioiden 2-4 anturin 125 toimintaa selitetään nyt yleisesti. Aluksi oletetaan, että anturi 125 on asennettu siten, että sekä konesuuntainen kontaktiosapari että poikkisuuntainen kontaktiosapari on sijoitettu puristamaan rainan 113 alapintaa ja siten, että pyörä 131 on kosketuksessa rainan 113 pinnan kanssa kohdassa, joka on yleensä puolivälissä vastaavien kontaktiosaparien välissä ja yleensä suoraan siirtymäanturin 145 yläpuolella. Myös anturin 125 edullisen toimintatavan ymmärtämiseksi oletetaan, että sylinteri 135 ·. on paineistettu riittävästi, jotta pyörällä 131 voidaan katsoa olevan kiinteän paikan pystysuunnassa. Tällaisessa kokoonpanossa voima-anturit 143A ja 143B ilmaisevat sen voiman suuruuden, jolla liikkuva raina 113 painuu liikkuvia kontaktiosia 147A ja 147B vasten, ja siirtymäanturi 145 ilmaisee rainan 113 pinnan paikan muutoksia levyn 146 suhteen.

«

Anturin 125 toimintaa selitetään edelleen kuvion 5 yhteydessä. Tässä diagrammissa mitta "d" osoittaa vaakasuoraa etäisyyttä pyörän 131 kosketuspisteestä rainan 113 pinnan kanssa yhden liikkuvan kontaktiosan, esimerkiksi osan 147B, kos-ketuspisteeseen rainan 113 kanssa. Mitta "z" osoittaa pystysuoraa etäisyyttä, jonka rainan 113 pinta siirtyy pyörän 131 vaikutuksesta. Vaikka mitta "z" on vakio ideaalisesti, se ti 21 95840 voi vaihdella jonkin verran pyyhkäisyanturin 125 varsinaisessa toiminnassa johtuen anturin mekaanisesta joustamisesta. Tällaisten vaihteluiden kompensoimiseksi siirtymäanturi 145, tarkkailee "z":n arvoa ja signaali, jonka amplitudi edustaa etäisyyttä "z", muodostetaan anturin ulostuloon. Kun tunnetaan "z":n ja "d":n arvot, voidaan mitta "h" määrittää. Geometrisesti mitta "h” edustaa kolmion, jonka haarat ovat vastaavasti "d” ja "z", hypotenuusaa, ja sen voidaan ymmärtää olevan yleensä samansuuntaisen rainan 113 pinnan kanssa, joka ulottuu valitusta kontaktiosasta kosketuspis-teeseen pyörän 131 kanssa.

Tietyllä rainan 113 vedolla rainan 113 jännitys pitkin etäisyyttä "h" voidaan ilmaista rainan 113 johonkin voima-anturiin 143A, 143B, 144A tai 144B kohdistuvan voiman funktiona.

Näin ollen, jos muuttuja "s" edustaa rainan 113 jännitystä pitkin etäisyyttä ”d" ja jos "F" merkitsee voimaa, jonka yksi antureista on tunnistanut pyörän 131 ollessa kosketukses- ·. sa rainan 113 kanssa, S:n ja F:n välinen yhteys voidaan « ratkaista voimakolmiolla ja se voidaan ilmaista:

S sin0 = F

jossa Θ on "d":n ja "h":n välinen kulma, kuten kuviossa 5 on ·. ilmaistu. Edellä oleva yhtälö voidaan järjestää uudelleen: S = F/sin0

Koska sin0 on suunnilleen yhtä suuri kuin tan0 pienillä kulmilla, S:n ja F:n välinen yhteys voidaan ilmaista ·« approksimaatiolla: S = F/tan0 95840 22

Koska tan0 on "z":n suhde "d":hen, rainan 113 jännitys S voidaan ilmaista: S = Fd/z Näin ollen käytännön tarkoitusperiä varten rainan 113 jännityksen voidaan ymmärtää olevan kolmen mitatun ominaisuuden funktio: rainan 113 siirtymän (z), pyörän 131 sijoituksen (d) voima-anturin suhteen ja yhden voima-anturin ilmaiseman voiman (F).

Käytännössä voima-antureiden 143A ja 143B konesuuntaiseen pariin kohdistuvat voimat eivät välttämättä ole samoja kuin voima-antureiden 143C ja 143D poikkisuuntaiseen pariin kohdistuvat voimat johtuen konesuuntaisen ja poikkisuuntaisen jännityksen ja vedon eroista. Näiden erojen tuloksena erilaiset lujuudet voidaan määrittää rainalle 113 poikkisuun-nassa ja konesuunnassa. Voidaan myös huomata, että poikki-suunnassa paperia pidätetään, mutta se ei ole alttiina oleelliselle vedolle. Siitä huolimatta anturilla 125 voidaan saada aikaan huomattavia lujuusmittauksia poikkisuunnassa, koska pyörän 131 siirtäessä paperin pintaa indusoituu paikallinen jännitys.

Nyt selitetään anturin 125 vaihtoehtoista toimintatapaa, jossa sylinteriä 135 paineistetaan ja ohjataan siten, että pyörä 131 liikkuu ja puristuu alaspäin kohti rainaa 113 yleensä vakiovoimalla siten, että raina 113 siirtyy ainoastaan suhteellisen pienen matkan kohti siirtymäanturia 145, kun rainassa 113 on normaali jännitys. Tällaisessa toimin-• tatavassa siirtymäanturi 145 jälleen ilmaisee rainan 113 pinnan paikan "z" muutokset levyn 146 suhteen, ja, yleisesti ottaen, paikka "z" vaihtelee rainan 113 jännityksen "S" funktiona. Siten käytännön käyttöolosuhteissa rainan 113 jännitys voidaan jälleen ilmaista kolmen mitatun ominaisuuden funktiona: rainan siirtymän (z), pyörän 131 sijoituksen (d) valitun voima-anturin suhteen ja voiman (F), joka on ilmaistu yhdellä valitulla 95840 23 voima-anturilla.

Jännityksen mittaa "S", ilmaistuna anturin 125 edellä selitetyllä käytöllä, voidaan käyttää ennustamaan rainan 113 lujuusominaisuuksia kuvion 1 mukaisten prosessiinittaussuureiden ilmaisemisen yhteydessä. Jännityksen "S" suhdetta prosessi-mittaussuureisiin selitetään nyt kuvion 6 käyrien avulla, jonka kuvion pystysuora akseli edustaa anturin 125 rainan 113 tietylle pinta-alalle kohdistamia jännityksiä ja jonka vaakasuora akseli edustaa rainan saman alueen venymää. Tässä jälleen venymä voidaan tulkita rainan 113 pitenemiseksi tai "vedoksi" ja se voidaan mitata konesuunnassa tarkkailemalla jatkuvasti niiden telojen nopeutta, joiden yli raina kulkee. Poikkisuunnassa veto on normaalisti vakio rainan poikki ja sen vuoksi sitä ei tarvitse tarkkailla.

Kuviossa 6 käyrät A, B ja C esittävät erityyppisten tai -lajisten paperien jännitys-venymä-suhteita. Siten käyrä "A" esittää jännityksen, joka kohdistuu tietyn tyyppiseen paperiin, ja tämän paperin venymän välistä suhdetta. Samoin käyrä "B" edustaa toisen tyyppiseen paperiin kohdistuvan jännityksen ja tämän paperin venymän välistä suhdetta. Vertaamalla paperityyppejä tai -lajeja A ja B voidaan nähdä, että tietty jännitys paperissa B muodostaa suuremman venymän kuin sama jännitys paperissa A. Käyrien A, B ja C loppupisteet ovat murtumispisteitä (so. pisteitä, joissa paperi rikkoutuu), ja sen vuoksi osoittavat paperityyppien lujuudet. Vertaamalla jälleen paperityyppejä A ja B voidaan nähdä, että paperityyp-pi B on heikompi kuin paperityyppi A, koska se murtuu pienem-’ mällä jännityksellä. Edelleen viitaten kuvioon 6 pitäisi olla selvää, että käyrien A, B ja C kulmakertoimet edustavat eri-lajisten paperien kimmokerrointa; esimerkiksi käyrän A kulmakerroin pisteessä "a" on tämän lajisen paperin kimmokerroin.

Kuvion 6 käyrien esittämien paperilajien murtumispisteet mää-... ritetään normaalisti kokeellisesti, eli standardoiduilla la- 95840 24 boratoriomenetelmillä. KÄytännössä luotettava korrelaatio voidaan usein saada laboratoriotulosten välille erilaisissa standardoiduissa menetelmissä. Erittäin luotettavia korrelaatioita on saatu esimerkiksi sellaisille standardoiduille laboratoriokokeille kuten standardoitu vetolujuus-, STFI-puris-tuslujuus- ja Mullen-puhkaisulujuuskoe.

Koska saman lajisilla paperinäytteillä on yleensä sama jänni-tys-venymä-suhde, on selvää kuvion 6 perusteella, että tietyn paperin laji voidaan tunnistaa, jos mitataan jännitys ja venymä. Jos esimerkiksi jännityspiste a* ja venymäpiste a" mitataan tietyssä paperissa, piste "a" voidaan määrittää, ja edelleen näyte voidaan tunnistaa, koska sillä on tässä tapauksessa käyrän "A" esittämälle paperilajille tyypilliset jännitys-venymä-ominaisuudet.

Edelleen pitäisi olla selvää, että käyrien A, B ja C kuviossa 5 esittämien paperilajien murtumispisteet eivät välttämättä ole vakioita tietyllä paperilajilla, vaan voivat sen sijaan vaihdella riippuen kuvion 1 yhteydessä selitetyistä fysikaalisista ominaisuuksista (so. kuituominaisuuksista ja kuitujen rakenteellisesta järjestymisestä). Käytännössä tietyssä paperikoneessa ja tietyllä paperilajilla paperin lujuuden toimin-; nalliset suhteet prosessimittaussuureisiin voidaan määrittää käyttäen kokemusperäisiä menetelmiä ja moninkertaisten regressioanalyysien tekniikoita kuten seuraavassa selitetään.

Kuvio 8 esittää järjestelmää, joka muodostaa ulostulosignaalit ohjaustarkoituksia varten perustuen prosessimittaussuureisiin. Kuviossa 8 signaalit, jotka edustavat ainakin neljää 4 seitsemästä prosessimittaussuureesta, on esitetty syötettäviksi tietokoneeseen 201. Tuotettavaa paperimateriaalia varten tietokoneelle 201 annetaan myös tiedot, jotka ilmaisevat lujuusominaisuudet, jotka on määritetty standardilaatulabora-toriotekniikoilla. Tietokoneen 201 voidaan ymmärtää olevan .· tavanomaisen digitaalitietokoneen, joka on ohjelmoitu algo- 95840 25 ritmeillä moninkertaisia regressioanalyysejä varten. Koska prosessimittaussuureinformaatio on normaalisti analogisessa muodossa, täytyy tällainen informaatio tavallisesti digitalisoida tietokoneen 201 käytettäväksi. Tällainen digitalisointi voidaan suorittaa tavanomaisilla analogia/digitaali-muuntimilla, joita ei ole esitetty. Esitetyillä syöttötiedoilla ja kun on tavanomaisesti ohjelmoitu korrelaatio- ja regressioalgoritmeillä. digitaalitietokone 201 toimii pro-sessimittaussuureiden ja laboratoriossa määritettyjen lujuusarvojen välisten korrelaatioiden määrittämiseksi valituissa kohdissa rainan 113 poikkisuunnassa.

Kun toiminnalliset suhteet on määritetty kuvion 8 tietokoneella 201 käyttäen prosessimittaussuureita, voidaan paperinvalmistusta ohjata tarkkailemalla prosessimittaussuureita. Esimerkiksi sen jälkeen kun tietty paperilaatu on tunnistettu, anturi 125 toimii yhdessä muiden valittujen anturien kanssa prosessimittaussuureiden muodostamiseksi digi-. taalisina syöttösignaaleina tietokoneelle 201, joka lopuksi • muodostaa ulostulosignaalit, jotka ilmaisevat rainan 113 lu juuden muutokset. Tietokone 201 voi siis antaa ulostulosignaalit, jotka edustavat tuotettavan paperimateriaalin lasketun lujuuden poikkemia halutusta lujuusarvosta kussakin poikkileikkauksen kohdassa. Ulostulosignaaleja voidaan käyttää myös ohjaamaan paperikonetta aiheuttaen säätötoimenpiteitä, jotka on tehtävä eri poikkileikkauspaikoissa.

Vaikka kuvion 8 järjestelmällä voidaan muodostaa merkityksellisiä rainan 113 lujuusmittauksia käyttäen vähemmän kuin kaikkia seitsemää kuviossa 7 listattua ominaisuutta, ainakin neljän ominaisuuden riippumattomat prosessimit-taussuureet täytyy saada riittävän tarkkuuden saamiseksi ohjaustarkoituksia varten prosesseissa, joihin sisältyy oleellisesti muuttuvia olosuhteita. Prosessimittaussuureiden funktioiden saamiseksi käytetään tavanomaisia standardiregressioanalyysitekniikoita. Yksi tällaisen regressioyhtälön muoto on esimerkiksi seuraava 26 95840 "Kullenin" lujuusyhtälö:

Smu = A*(JW)+B*(VAC)+C»(S)+D*(MOI) + E*(iCHEM)+F(BW)+G«(j>)+H

missä:

Smu on paperin "Kullenin" lujuus; A, B, C, D, E, F, G ja H ovat regressioon sopivat vakiot; JW = suihku-viiranopeus; VAC = huopautustyhjö; S = rainan jännitys; MOI = kosteusprosentti; %Chem = kemiallisen massan prosentti; BW = neliömetripaino; ja j = tiheys.

Vakioiden A-H arvot edellä olevassa yhtälössä riippuvat y-leensä tietystä paperikoneesta ja paperilajista. Jos paperi-laji muuttuu oleellisesti, täytyy tällöin vakiot normaalisti laskea uudelleen.

Edellä olevan yhtälön mukaisesti Mullen-lujuus voidaan laskea valituissa poikkisuuntaisissa kohdissa pyyhkäisemällä rainan poikki tuotannon aikana. Mullen-lujuustietojen sarja rainan lopullista tutkimista varten muodostaa rainan "profiilin". Prosessinohjausta varten on normaalisti tärkeää tunnistaa profiilin kunkin komponenttimitan poikkisuuntainen paikka.

n 27 95840 Käytännössä edellä kuvatulla tavalla saadut lujuusprofiili-mittaukset antavat ohjausetuja käynnistyksen, laadun muuttamisen ja prosessihäiriöiden aikana. Lujuusprofiilimittauksia voidaan käyttää myös vähentämään konesuuntaisia rainamuutok-sia vakaan toiminnan aikana esimerkiksi muodostamalla ohjaus-signaaleita konesuuntaisen vedon säätämiseksi. Toisena esimerkkinä tällaisia lujuusprofiilimittauksia voidaan käyttää sanomalehtipaperin tuotannon aikana puuhiokkeen ja kemiallisen massan välisen syöttösuhteen säätämiseksi paperin lujuuden kontrolloimiseksi ja paperin tuotantonopeuksien lisäämiseksi. Edellä selitetty järjestelmä ja menetelmä voivat antaa mielivaltaisia lujuusindeksejä, jotka mahdollistavat paperituotteiden väliset vertailut standardoiduista järjestelmistä riippumattomasti.

Vaikka kyseessä olevaa keksintöä on selitetty viittaamalla erityisesti tiettyihin suoritusmuotoihin, ei tällaista selitystä pitäisi tulkita rajoittavaksi. Erilaiset muutokset ja modifikaatiot edullisiin suoritusmuotoihin ovat epäilemättä selviä alan ammattimiehille luettuaan edellä olevan selityksen. On tarkoitus, että oheisten patenttivaatimusten tulkitaan kattavan kaikki vaihtoehtoiset suoritusmuodot ja ekvivalentit kyseessä olevan keksinnön henkeen ja piiriin lukeutuvina.

Claims (32)

95840 28

1. Förfarande för bestämning av styrkan i kontinuerliga pappersbanor under papprets produktion genom bestämning av parametrar relaterade tili ätminstone fyra av följande egen-skaper: a) styrkan hos individuella fibrer, b) fibrernas längdfördelning, c) mängden fibrer, d) fibrernas fördelning, e) fibrernas orientering, f) antalet bindningar mellan fibrer, och g) fiberbindningarnas styrka, kannetecknat av att det omfattar följande steg: (i) avkänning av parametrarna för ätminstone fyra av de nämnda egenskaperna under tillverkningen av pappret i en ^ pappersmaskin; (ii) beräkning av korreiätioner för den utvalda pappersmas-kinen och papperskvaliteten mellan de ätminstone fyra para-meterarna och laboratorietester avseende pappersstyrka; och (iii) icke destruktiv avkänning av de ätminstone fyra parametrarna under tillverkningen av pappret i pappersmaskinen, ·. och baserat pä de fastslagna korrelationerna beräkning av den förutsagda styrkan hos pappret som tillverkas i pappersmaskinen.

1. Menetelmä, jatkuvan paperirainan lujuuden ilmaisemiseksi valmistuksen aikana ilmaisemalla seuraavista ominaisuuksista ainakin neljää ominaisuutta osoittavia parametrejä: a) yksittäisten kuitujen lujuus, b) kuitujen pituusjakauma, c) kuitujen määrä, d) kuitujen jakauma, e) kuitujen orientaatio, f) kuitujen välisten sidosten lukumäärä ja g) kuitujen välisten sidosten lujuus, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheina: i) ainakin neljän mainitun ominaisuuden parametrin tun-nustelemisen paperirainan valmistuksen aikana paperikoneessa; ii) valitulla paperikoneella ja paperilaadulla mainittujen ainakin neljän parametrin korrelaatioiden laskemisen paperin lujuudesta tehtyjen laboratoriokokeiden kanssa; ja iii) paperin valmistuksen aikana paperikoneessa ainakin neljän parametrin tunnustelemisen rainaa vahingoittamatta ja, laskettuihin korrelaatioihin perustuen, paperikoneella valmistettavan paperin ennustetun lujuuden laskemisen.

2. Förfarande enligt patentkrav l, kannetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som indi-kerar styrkan hos individuella fibrer innefattar detektering U 35 9 5 8 4 0 av förhällandet mellan barrved och lövved i massan som inma-tats tili pappersmaskinen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksittäisten kuitujen lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää paperikoneeseen syötetyn massan havupuu-lehtipuu-suhteen ilmaisemi- : sen.

3. Förfarande enligt patenkrav l, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som indikerar styrkan hos individuella fibrer innefattar detektering av förhällandet mellan olika massor som inmatats tili pappersmaskinen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksittäisten kuitujen lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää paperikoneeseen syötettyjen erilaisten massojen suhteen ilmaisemi-sen.

4. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som indikerar styrkan hos individuella fibrer innefattar detektering av drag i maskinriktningen.

4. Patenttivaatimuksen l mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksittäisten kuitujen lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää konesuun-taisen vedon ilmaisemisen. Il 29 9 5 8 4 0

5. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som indikerar styrkan hos individuella fibrer innefattar detektering av päkänning som torkande fibrer utsätts för.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksittäisten kuitujen lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää kuivuviin kuituihin kohdistuvan jännityksen ilmaisemisen.

6. Förfarande nligt patentkrav 5, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den päkänning som torkande fibrer utsätts för innefattar detektering av elasticitetsmo-dulen i tvärriktningen respektive i maskinriktningen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivuviin kuituihin kohdistuvan jännityksen ilmaiseminen sisältää poikkisuuntaisen ja konesuuntaisen kim-mokertoimen ilmaisemisen.

7. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en indikation pä fibrernas längdfördelning innefattar detektering av guskvalsvakuum pä pappersmaskinen.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen pituusjakaumaa osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää huopautustela-tyhjön ilmaisemisen paperikoneessa.

8. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en indikation pä fibrernas längdfördelning innefattar detektering av optisk spridning av infrarött ljus som riktats mot banmaterialet.

8. Patenttivaatimuksen l mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen pituusjakaumaa osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää rainamateriaa-liin suunnatun infrapunavalon optisen sironnan ilmaisemisen.

9. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att den icke-destruktiva detekteringen av den parameter som in- 36 9 5 8 4 0 dikerar mängden fibrer innefattar detektering av pappersba-nans torra ytvikt i pappersmaskinen.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitumäärää osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää paperirainan kuivan neliö-metripainon ilmaisemisen paperikoneessa.

10. Forfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att den icke-destruktiva detekteringen av den parameter som in-dikerar mängen fibrer innefattar detektering av transmis-sionsformagan hos banmaterialet.

10. Patenttivaatimuksen l mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujakautumaa osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää rainamateriaalin läpäisevyyden ilmaisemisen.

11. Forfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en indikation pä fibrers längdfördelning innefattar detektering av förhällandet mellan pappersmaskinens insprutningshastig-het och virahastighet.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujakautumaa osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää paperikoneen suihku- ja viiranopeuden suhteen ilmaisemisen.

12. Forfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en indikation pä fiberorienteringen innefattar detektering av fukt bade i maskinriktningen och i tvärriktningen i pappersmaskinen.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituorientaatiota osoittavan parametrin tunnus- 30 9 5 8 4 0 telu rainaa vahingoittamatta sisältää kosteuden ilmaisemisen sekä konesuunnassa että poikkisuunnassa paperikoneessa.

13. Forfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en indikation pä antalet bindningar mellan fibrer innefattar detektering av densiteten hos pappersbanan i pappersmaski-nen. ) i

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen välisten sidosten lukumäärää osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää pape-rirainan tiheyden ilmaisemisen paperikoneessa.

14. Förfarande enligt patentkrav 13, kännetecknat av att densiteten detekteras genom mätning av ytvikt och tjocklek hos banmaterialet som tillverkas i pappersmaskinen. . 15. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en indikation pd styrkan hos bindningar mellan fibrer innefattar detektering av förhällandet mellan olika massor som in-matats till pappersmaskinen.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tiheys ilmaistaan mittaamalla paperikoneessa valmistettavan rainamateriaalin neliömetripaino ja paksuus.

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen välisten sidosten lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää paperikoneeseen syötettyjen erilaisten massojen suhteen ilmaisemisen.

16. Forfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en ll 37 95840 indikation pä styrkan hos bindningar mellan fibrer innefat-tar detektering av förhällandet mellan barrved och lövved i massa som inmatats till pappersmaskinen.

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen välisten sidosten lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää paperikoneeseen syötetyn massan havupuu-lehtipuu-suhteen ilmaisemisen.

17. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en indikation pä styrkan hos bindningar mellan fibrer innefattar detektering av fukthalten hos den pappersbana som till-verkas i pappersmaskinen.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen välisten sidosten lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää paperikoneella valmistettavan paperirainan kosteuspitoisuuden ilmaisemisen.

18. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av av att den icke-destruktiva avkänningen av den parameter som ger en indikation pä styrkan hos bindningar mellan fibrer innefattar detektering av mängden tillsatsämnen i massan som inmatats till pappersmaskinen.

18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu · siitä, että kuitujen välisten sidosten lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu rainaa vahingoittamatta sisältää paperikoneeseen syötetyn massan lisäaineiden määrän ilmaisemisen.

19. Förfarande enligt patentkrav 6, kännetecknat av att steget för detektering av elasticitetsmodulen utförs med en sensoranordning av avsökningstyp innehällande ett stödorgan för uppbärande av den ena sidän av den rörliga banan pä ett lokalt definierat, icke understött omräde, ett avböjningsor-gan för förskjutning av banan pä det icke understödda omrä-det, ett första avkänningsorgan för detektering av de kraf-ter som är relaterade tili den kraft med vilken banan avböjs pä nämnda omräde, och ett andra avkänningsorgan för detektering av den sträcka som banan avböjs inom det lokala omrä-det.

19. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kimmokertoimen ilmaisuvaihe suoritetaan pyyhkäi- 11 31 95840 sytyyppisellä anturilaitteella, joka sisältää kannatuslait-teen liikkuvan rainan toisen puolen kannattamiseksi paikallisesti määrätyn tukemattoman alueen kohdalla, poikkeutus-laitteen rainan poikkeuttamiseksi mainitulla tukemattomalla alueella, ensimmäisen tunnustelulaitteen niiden voimien ilmaisemiseksi, jotka liittyvät voimaan, jolla rainaa poikkeutetaan mainitulla alueella, ja toisen tunnustelulaitteen sen etäisyyden ilmaisemiseksi, jonka raina on poikkeutettu paikallisella alueella.

20. Förfarande enligt patentkrav 19, kännetecknat av det ytterligare innefattar steget att korrelera utsignalerna frän det första och det andra avkänningsorganet med ett standardiserat mätt pä styrka hos banmaterialet pä utvalda ställen i tvärriktningen.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää edelleen vaiheen mainitusta ensimmäisestä ja toisesta tunnustelulaitteesta tulevien ulostulosignaalien korreloimiseksi rainamateriaalin standardoidun lujuusmitan kanssa valituissa paikoissa poikkisuunnassa.

21. Ett icke-destruktivt förfarande för styrning av en pappersmaskin enligt styrkan hos den kontinuerliga pappersbana som tillverkas av pappersmaskinen, kännetecknat av att det innefattar stegen: 38 9 5 8 4 0 a) detektering av parametrar som indikerar atminstone fy-ra av följande egenskaper: I) styrkan hos enskilda fibrer, (II) fibrernas längdfördel-ning, III) fibermängd, IV) fiberfördelning, V) fiberoriente-ring, VI) antalet bindningar mellan fibrerna, och VII) bind-ningsstyrkan hos fibrer; b) beräkning av korrelationer mellan dessa parametrar och laboratorietester pä pappersstyrkan för pappersmaskinen och en utvald papperskvalitet; c) icke-destruktiv avkänning av en bana i dess tvärrikt-ning för detektering av parametrar som indikerar atminstone fyra nämnda egenskaper under pappersbanans tillverkning; och d) regiering av pappersmaskinens funktion pa basen av förändringar i de detekterade, atminstone fyra parametrarna för kontroll av pappersbanans styrka.

21. Ei-vahingoittava menetelmä paperikoneen ohjaamiseksi koneessa valmistetun jatkuvan paperirainan lujuuden mukaan, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet: a) parametrien ilmaisemisen, jotka osoittavat ainakin neljää ominaisuutta seuraavista ominaisuuksista: I) yksittäisten kuitujen lujuus, II) kuitujen pituusjakauma, III) kuitujen määrä, IV) kuitujen jakauma, V) kuitujen orientaatio, VI) kuitujen välisten sidosten lukumäärä ja VII) kuitu- . jen sidoslujuus; b) paperikoneella ja valitulla paperilaadulla parametrien korrelaatioiden määrittämisen paperin laboratoriolujuusko-keiden kanssa; c) rainan ei-vahingoittavan pyyhkäisemisen poikkisuunnassa parametrien ilmaisemiseksi ainakin neljästä mainitusta ominaisuudesta rainamateriaalin valmistuksen aikana; ja d) paperikoneen toiminnan säätämisen perustuen ilmaistujen, ainakin heijän parametrin muutoksiin tuotettavan rainamateriaalin lujuuden kontrolloimiseksi.

22. Förfarande enligt patentkrav 21, kännetecknat av att avkänningen av den parameter som indikerar styrkan hos enskilda fibrer innefattar drag i maskinriktningen.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksittäisten kuitujen lujuutta osoittavan para- 32 95840 metrin tunnustelu sisältää konesuuntaisen vedon ilmaisemisen.

23. Förfarande enligt patentkrav 22, kännetecknat av att avkänningen av den parameter som indikerar styrkan hos enskilda fibrer innefattar detektering av päkänning som fibrerna utsätts för.

23. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksittäisten kuitujen lujuutta osoittavan parametrin tunnustelu sisältää kuituihin kohdistuvan jännityksen ilmaisemisen.

24. Förfarande enligt patentkrav 23, kännetecknat av att steget för avkänning av den spanning torkande fibrer utsätts för innefattar detektering av elasticitetsmodulen i tvär-riktningen och i maskinriktningen. ^ 25. Förfarande enligt patentkrav 22, kännetecknat av att steget för avkänning av päkänningen utförs med en sensoran-ordning av avsökningstyp innehällande ett stödorgan för upp-bärande av den ena sidän av den rörliga banan pä ett lokalt definierat, icke understött omräde, ett avböjningsorgan för förskjutning av banan pä det icke understödda omrädet, ett första avkänningsorgan för detektering av de krafter som är relaterade tili den kraft med vilken banan avböjs pä det II 39 9 5 8 4 0 lokala omrädet, och ett andra avkänningsorgan för detekte-ring av den sträcka banan avböjs inom det lokala omrädet.

24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivuviin kuituihin kohdistuvan jännityksen tunnus teluvaihe sisältää poikkisuuntaisen ja konesuuntaisen kimmokertoimen ilmaisemisen.

25. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jännityksen ilmaisuvaihe suoritetaan pyyhkäisy-tyyppisellä anturilaitteella, joka sisältää kannatuslaitteen liikkuvan rainan toisen puolen kannattamiseksi paikallisesti määrätyn alueen kohdalla, poikkeutuslaitteen rainan poik-keuttamiseksi mainitulla tukemattomalla alueella, ensimmäisen tunnustelulaitteen niiden voimien ilmaisemiseksi, jotka liittyvät voimaan, jolla rainaa poikkeutetaan mainitulla paikallisella alueella, ja toisen tunnustelulaitteen sen etäisyyden ilmaisemiseksi, jonka raina on poikkeutettu paikallisella alueella.

26. Förfarande enligt patentkrav 25, kannetecknat av det ytterligare innefattar steget att korrelera utsignalerna frän det första och det andra avkänningsorganet med ett standardiserat mätt pä styrka hos banmaterialet pä utvalda ställen i tvärriktningen.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää edelleen vaiheen mainitusta ensimmäisestä ja toisesta tunnustelulaitteesta tulevien ulostulosignaalien korreloimiseksi rainamateriaalin standardoidun lujuusmitan kanssa valituissa paikoissa poikkisuunnassa.

27. Ett icke-destruktivt system för styrning av en pap-persmaskin pä basen av styrkan hos pappersbanan som tillver-kats pä pappersmaskinen, kännetecknat av att det innefattar: a) en i pappersmaskinen monterad anordning för detekte-ring av parametrar som indikerar ätminstone fyra av följande egenskaper: I) styrkan hos individuella fibrer, II) fibrernas längdfördelning, III) mängden fibrer, IV) fibrernas fördelning, V) fibrernas orientering, VI) antalet bindningar mellan fibrer, och VII) fiberbindningarnas styrka; b) en anordning för bestämning av korrelationerna mellan dessa parametrar och laboratorietester pä pappersstyrkan för den papperstillverkande maskinen och en utvald kvalitet; • · c) en anordning för icke-destruktiv avsökning av banan i tvärriktningen för detektering av parameterar för ätminstone nämnda fyra egenskaper under tillverkningen av pappersbanan; och d) en anordning för regiering av pappersmaskinens funktion pä basen av förändringar i de detekterade ätminstone fyra parametrarna för kontroll av banmaterialets styrka.

27. Ei-vahingoittava järjestelmä paperikoneen ohjaamiseksi paperikoneella valmistetun paperirainan lujuuden mukaan, tunnettu siitä, että se sisältää: a) paperikoneeseen asennetun laitteen parametrien tunnus- telemiseksi, jotka osoittavat ainakin neljää seuraavista ominaisuuksista: I) yksittäisen kuitujen lujuus, II 33 95840 II) kuitujen pituusjakauma, III) kuitujen määrä IV) kuitujen jakauma, V) kuitujen orientaatio, VI) kuitujen välisten sidosten lukumäärä, ja VII) kuitujen välisten sidosten lujuus; b) laitteen parametrien korrelaatioiden määrittämiseksi paperilujuudesta saatujen laboratoriokokeiden kanssa paperikonetta ja valittua paperilaatua varten; c) laitteen rainan ei-vahingoittavasti pyyhkäisemiseksi poikkisuunnassa parametrien ilmaisemiseksi ainakin mainitusta neljästä ominaisuudesta paperirainanvalmistuksen aikana; ja d) laitteen paperikoneen toiminnan ohjaamiseksi ilmais tuissa ainakin neljässä parametrissä tapahtuviin muutoksiin perustuen valmistettavan rainamateriaalin lujuuden kontrolloimiseksi .

28. System enligt patentkrav 27, kännetecknat av att para-metern som indikerar enskilda fibrers styrka avkänns med en anordning som detekterar drag i maskinriktningen. 40 95840

28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että yksittäisten kuitujen lujuutta osoittavaa parametriä tunnustellaan laitteella, joka ilmaisee konesuuntai-sen vedon.

29. System enligt patentkrav 28, kännetecknat av att styr-kan hos enskilda fibrer avkänns ytterligare med en anordning som detekterar päkänning i fibrerna.

29. Patenttivaatimuksen 28 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että yksittäisten kuitujen lujuutta osoittavaa parametriä tunnustellaan lisäksi laitteella, joka ilmaisee kuituihin kohdistuvan jännityksen.

30. System enligt patentkrav 29, kännetecknat av att an-ordningen som detekterar päkänning i fibrerna innefattar me-del för indikering av elasticitetsmodulen bäde i tvärrikt-ningen och i maskinriktningen.

30. Patenttivaatimuksen 29 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kuituihin kohdistuvan jännityksen ilmaiseva laite sisältää välineen kimmokertoimen ilmaisemiseksi sekä poikkisuunnassa että konesuunnassa.

31. System enligt patentkrav 30, kännetecknat av att med-let för indikering av elasticitetsmodulen innefattar en sen-soranordning av avsökartyp med en understödsanordning för understödande av den rörliga banans ena sidä pä det lokala icke understödda omrädet, en avböjningsanordning för för-skjutning av banan inom det lokala, icke understödda omrädet, en första avkänningsanordning för detektering av kraf-ter relaterade tili den kraft med vilken banan avböjs inom det lokala omrädet, och en andra avkänningsanordning för detektering av den sträcka som banan avböjs inom det lokala omrädet.

31. Patenttivaatimuksen 30 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että väline kimmokertoimen ilmaisemiseksi sisältää pyyhkäisytyyppisen anturilaitteen, joka sisältää kannatus-laitteen liikkuvan rainan toisen puolen kannattamiseksi paikallisesti määrätyn tukemattoman alueen kohdalla, poikkeu- „ 95840 34 tuslaitteen rainan poikkeuttamiseksi mainitulla tukematto-malla alueella, ensimmäisen tunnustelulaitteen niiden voimien ilmaisemiseksi, jotka liittyvät voimaan, jolla mainittua rainaa poikkeutetaan mainitulla alueella, ja toisen tunnustelulaitteen sen matkan ilmaisemiseksi, jonka raina on poikkeutettu paikallisella alueella.

32. Patenttivaatimuksen 31 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että se sisältää edelleen laitteen mainitusta ensimmäisestä ja toisesta tunnustelulaitteesta tulevien ulostulosignaalien korreloimiseksi rainamateriaalin standardoidun lujuusmitan kanssa valituissa paikoissa poikkisuunnassa.

32. System enligt patentkrav 31, kännetecknat av att det innefattar ytterligare en anordning för korrelering av ut-signalerna frän den första och den andra avkänningsanordnin-gen med ett standardiserat mätt pä styrkan hos banmaterialet vid utvalda ställen i tvärriktningen. « 11