JP2002517639A - 紙料のシャーと地合いの調整 - Google Patents
紙料のシャーと地合いの調整Info
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- D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
- D21G9/0009—Paper-making control systems
- D21G9/0027—Paper-making control systems controlling the forming section
Abstract
Description
継続出願である。
地合いと繊維シャー(fiber shear)の調整に関するものである。
その品質を保持し、製造工程で不調が発生した場合に廃棄される完成品の量を最
低限に抑えなければならない。頻繁に測定されるシートの変動要因としては製造
工程における各工程でのシートの斤量、水分含有量、およびキャリパ(即ち、厚
さ)がある。この工程の変動要因は一般的には例えば工程初期における送り紙料
供給率の調整、工程の途中近くで紙に散布する蒸気量の調整、または工程の最後
で行われるカレンダ・ローラ間ニップ圧の変更によって調整される。従来技術で
公知の製紙装置としては、例えば、1992年、アンガス・ワイルド出版社のG
.A.スムーク(Smook)による「パルプ紙技術者便覧」第2版や、マック
グロウヒル社の1970年R.マクドナルド編集による「紙および板紙の製造」
第3巻に詳しい。シート製造システムについては、例えば米国特許第5,539
,634号、第5,022,966号、第4,982,234号、第4,786
,817号および第4,767,935号に更に詳述されている。
る繊維懸濁水(紙料)から形成され、水分は重力と真空吸引で排出される。紙の
ウェブは次に押圧部へ転送され、そこで乾燥フェルトと圧力とによってさらに水
分が除去される。次いでウェブは乾燥部へ入り、そこで蒸気加熱乾燥器と熱風が
乾燥工程を完了する。抄紙機は本質的には排水システムである。シート製造技術
において、縦方向(MD)という術語はシート材料が製造工程中に走行する方向
をいい、幅方向(CD)という術語は縦方向に直角に交わるシート幅の方向をい
う。
しては、(1)紙料噴射速度対ワイヤ速度(噴射/ワイヤ)比、(2)紙料噴射
がワイヤに落着する角度、および(3)ウェブからの排水率がある。紙料噴射速
度とワイヤ速度間の差は、紙ウェブ全体において、パルプ繊維の幅、縦およびZ
(ウェット紙料の高さ)方向における平均的な配向性を決定する。シート中の繊
維の平均的な配向性はシートの地合いとシートの強度にとって重要である。
て最適化し、紙特有の不可欠な地合いと強度を与える噴射/ワイヤ比を確認する
ラボ・テストが求められる。テストは受容できる結果が得られるまで幾時間かけ
てもよいし、試行錯誤を幾度も繰り返して噴射/ワイヤ比を求めてもよい。
づいている。このセンサは材料の3つの特性、即ち、電気伝導率または抵抗率、
比誘電率、およびUW3センサに対する材料の近接性に対して敏感である。材料
の如何により、これら3つの特性の1つまたは1つ以上が優位に立つ。UW3セ
ンサが抄紙機にMD方向に配置され、製紙システムにおける抄紙機の水性混合物
(ウェット紙料)の伝導性を測定するのに用いられる。この場合、ウェット紙料
の伝導性は高く、UW3センサの測定を抑圧する。近接性はウェット紙料のもと
で製紙システムの担持ウェブに接触することにより一定に保たれる。ウェット紙
料の伝導性はウェット紙料中の全水重量に正比例する。その結果、センサは製紙
システムによって製造されるシートの質を監視し調整するのに用いることができ
る情報を提供する。本発明では、一連のUW3センサが長網抄紙機のウェブにあ
る水重量をMD方向に測定し、水重量または排水プロフィールを表示するのに用
いられる。
水重量値を正確に示すことができる。実際、水重量測定値はワイヤ重量センサの
もとで1秒間に600回も計算できる。一連のMDセンサのそれぞれのMD傾向
を監視することにより、テーブルに記入されるこれらセンサ間の水重量の変化を
関連づけることが可能である。これらの傾向を積み重ねて所定の相関関係を生成
するのに求められる時間の差違は担持されない紙料スラリが1つのセンサから他
のセンサへ移行するのに要する時間である。この時間から調整システムはワイヤ
速度との関連でワイヤを移動する紙料の速度を計算することができる。担持され
ない紙料スラリの速度は当初の紙料噴射速度と関連するので、調整システムは噴
射対ワイヤ比を監視し調整し、この比率を最適化して最適のシート地合いと強度
を得ることができる。
手順がある。第1工程は直接測定によって決定される受容可能な質の高い紙を生
産する最適の地合いを取得するための長網抄紙機のパラメータを調整する手順を
含む。この最適の地合いに対応する排水プロフィールが次に水重量センサを縦方
向に分布して測定され、記録される。
示されるさまざまな機能(指数など)にあてはめてもよい。この曲線あてはめ手
順はプロフィールに及ぼすノイズの影響をスムースにし、測定地点間で補間する
効果がある。
フィールを再生することである。与えられた位置で測定された含水率がその位置
の最適値以上か以下であれば、紙料噴射速度からワイヤ速度比に至るまで抄紙機
パラメータを必要に応じて調整し、その測定値を最適値に近づけるようにする。
荷制御器を有する前記リファイナと、および少なくとも1つのスライスを有する
ヘッドボックスとからなる脱水機の移動透過水性ワイヤ上にある繊維からなるウ
ェット紙料の地合いを調整するシステムに向けられたものであり、それぞれのス
ライスはウェット紙料がワイヤ速度で移動するワイヤ上に紙料噴射速度で放出さ
れる開口部を有し、ウェット紙料のシートがワイヤを発生し、シート速度で移動
する。このシステムは、 a)センサがワイヤの移動方向の異なる位置と、抄紙機の操作中に生ずる乾燥
ラインの上流に配置され、そのセンサが多数の水重量測定値からなる水重量プロ
フィールを示す信号を発生するようにワイヤに隣接して配置された少なくとも2
つの水重量センサと、 b)紙料噴射速度、シート速度、ワイヤ速度、または電動負荷制御器の少なく
とも1つを調整して水重量プロフィールを前もって選択した水重量プロフィール
に一致させる手段と、 を有する。
ヤ比を速やかに決定できるので、生産性を増すことができる。製造された紙はシ
ートの地合いと強度に反映される最適な繊維配向性を持つことができる。
トの乾燥斤量を予測する手段も組み入れることができる。
沿ったMD(縦方向)で水の重量を測定するセンサを含むシステムを使用する。
これらのUW3センサは、水の重量について本質的に瞬間的なMDプロフィール
が得られるように、応答時間が非常に速い(1ミリ秒)。本発明は、長網抄紙機
の一部について記述するが、本発明は、例えばツイン・ワイヤおよびマルチプル
・ヘッドボックス機械を含むその他の抄紙機械に、また、円網抄紙機やKoba
yashi Formerなどの板紙フォーマに利用可能であることが理解でき
るであろう。本発明の要素の記述が不明瞭にならないように、以下の開示では抄
紙機械のいくつかの従来要素を省略する。
6を含む、連続シート材料を生産するためのシステムを示す。ヘッドボックス1
0のアクチュエータ37は、モータ150および152によってそれぞれ駆動す
るローラ14および15の間で回転する支持ウェブまたはワイヤ13上に、複数
のスライスを通して原材料を送出する。制御装置54は、モータの速度を調節す
る。フォイルおよび真空ボックス(図示せず)は、ワイヤ上の湿潤紙料から一般
に「白水」と呼ばれる水をワイヤ・ピット8内へと除去し、再生利用する。ワイ
ヤを出たシート材料は、乾燥機34を通過する。支持フレーム31上に支持され
る走査センサ30は連続的にシートを横断し、完成したシートの特性を横方向で
測定する。複数の固定センサを使用することもできる。走査センサは当技術分野
で知られており、例えば米国特許第5,094,535号、第4,879,47
1号、第5,315,124号、および第5,432,353号に記載されてお
り、これらを参照により本明細書に組み込む。次いで完成したシート製品18を
、リール36上に収集する。本明細書で使用する、図1Aに示すシステムの「ウ
ェット端」部には、ヘッドボックス、ウェブ、および乾燥機の直前の区画が含ま
れ、「乾燥端」には乾燥機の下流の区画が含まれる。
決めされている。これは、湿潤紙料を支持するウェブの部分の下に各センサが位
置決めされることを意味する。本明細書でさらに記述するように、各センサは、
シート材料がこのセンサ上を通過するときにその水の重量を測定するように構成
されている。センサは、シート材料が各センサを通過する点で、MD方向に沿っ
て連続的にこのシート材料を測定する。センサは、乾燥ライン43の上流に位置
付けられる。MDの異なる位置での多数の水重量測定値からなる水重量プロフィ
ールが明らかになる。最少で2個のセンサを有するMD配列を必要とし、4〜6
個のセンサを使用することが好ましく、センサは、ワイヤの縁から約1メートル
以内に縦方向に1列に並んで位置決めされることが好ましい。これらのセンサは
、約30〜60cm離れていることが好ましい。
置き換えることができ、すなわち5個のセンサ42A〜42EのそれぞれがCD
配列を含む。各CD配列は、シート材料がこの配列を通過する点で、CD方向に
沿ったシート材料全体に関する連続的な測定を行う。CDの異なる位置での多数
の水重量測定値からなるプロフィールが明らかになる。5つのCD配列のそれぞ
れに関してこれらの多数の測定値の平均が得られ、5つの平均値に基づくMDプ
ロフィールが生成される。
たは重量を指す。一般に水重量センサは、平方メートル当たりのグラム数(gs
p)を表す工学単位を提供するように較正される。概算で、10,000gsm
という読みは、繊維上に1cmの厚さを有する紙料に対応する。「斤量」という
用語は単位面積当たりの材料の全重量を指す。「乾燥重量」または「乾燥紙料重
量」という用語は、単位面積当たりの材料の重量(水に起因するどのような重量
も除く)を指す。
早い変動は、生産されたシート材料の、乾燥斤量の素早い変動と十分に相関する
ことが実証されている。その理由は、ワイヤ上の本質的に全ての水が、紙繊維に
よって保持されるからである。より多くの繊維はより多くの水を保持するので、
測定された水重量は繊維重量と十分に相関する。
ドボックス10に導入されるとき、計量され、希釈され、任意の必要な添加剤と
混合され、最後にスクリーンにかけられて清浄にされる。このポンプは、紙料と
白水を混合し、ヘッドボックス10にその配合物を送出する。
えるリファイナ135の機械的な動作にかけるステップを含む。リファイナを調
節することによって、とりわけ強さの発現や紙料の排流性、シート形成を調節す
ることができる。多くの変数がリファイン・プロセスに影響を与え、これらの変
数には一般に、例えば原材料(例えば繊維形態)、装置特性、プロセス変数(例
えばpH)が含まれる。繊維形態に関しては、木材パルプ繊維の供給源が紙の性
質に影響を及ぼすことが知られている。2つの重要な特徴とは、繊維の長さとセ
ル壁の厚さである。繊維間結合のためには最小限の長さが必要とされ、その長さ
は引裂強さに比例する。相対的な繊維の柔軟性の指標であるパルプ繊維の長さと
セル壁の厚さとの比と、指定された繊維の長さでの繊維壁材料の重量である繊維
の粗さは、いずれも繊維の挙動を表すものである。一般に、軟材種のパルプ特性
は硬材種のパルプ特性とは異なり、紙料は、軟材と硬材との様々な配合物を含む
ことができる。この紙料の軟材と硬材との比は、例えばワイヤ上の湿潤紙料の排
流性の変化に影響を及ぼすように調節することができる。
ボックス10を示す。実際の製紙システムでは、ヘッドボックスのスライスの数
はより多くなる。長さ300インチ(約760cm)のヘッドボックスの場合、
100個またはそれ以上のスライスを設けることができる。スライスのノズル5
2を通して紙料が放出される速度は、例えばノズルの直径を調節する対応するア
クチュエータによって制御することができる。ヘッドボックスの機能とは、ファ
ン・ポンプによって送出された紙料を得て、パイプライン状の流れをその幅が抄
紙機械に等しい平らな長方形状の放出であって、その縦方向の速度が均一な放出
に変換することである。フォーミング・ボード38は、噴射衝撃点でワイヤ13
を支持する。このボードによって、初めに流れ落ちるのを遅らせる。
加圧型として分類される。加圧型ヘッドボックスは、さらにエア・クッション式
と油圧式の設計に分けることができる。油圧式の設計では、スライスからの放出
速度は供給ポンプ圧に直接依存する。エア・クッション型では、放出エネルギー
は供給ポンプ圧からも誘導されるが、ポンド・レベルは維持され、かつ放出ヘッ
ドはポンド上の空間の空気圧によって弱められる。
式によれば、v=(2gh)1/2において、v=噴射速度(velocityま
たはspeed)(m/s)、h=液体のヘッド(m)、g=重力加速度(9.
81m/s2)である。典型的なヘッドボックス・スライスから出てくる紙料の
噴射は、スライスの幾何形状が原因となって、その厚みが薄くなり、かつ下方に
向けられる。噴射速度と共に、噴射の厚みはヘッドボックスからの容積放出量を
決定する。ヘッドボックス・スライスは、典型的には完全に調整可能な開口を有
する全幅オリフィスまたはノズルであり、それによって所望の流量が得られる。
スライスの幾何形状および開口はスライス噴射の厚みを決定し、一方ヘッドボッ
クスの圧力は速度を決定する。本明細書で使用する「紙料噴射速度」または「噴
射速度」という用語は、スライスのノズルを通過する湿潤紙料の噴射速度を指す
。
置決めされた2個またはそれ以上のUW3センサを使用して測定することができ
る。ワイヤが乾燥端に向かってヘッドボックスから離れていくにつれて、紙料中
の水の量は減少していくが、紙料の水重量プロフィールの全体にわたる形状は、
紙料速度の計算ができるように十分に一定な状態であり続ける。図1に示すワイ
ヤ上の、2つの異なるMD位置に位置決めされた2個のUW3センサで測定され
た、時間(ミリ秒)に対する水重量を表した例示的なグラフを図6に示す。上方
の曲線は、ヘッドボックスに近接して位置付けられたほうのセンサによる測定値
を表し、下方の曲線は、もう一方のセンサによる測定値を表す。これらの曲線は
、水が紙料から流出した場合でさえ、水プロフィールの全体の形状が概して同様
であることを実証している。したがって、2つの曲線を連続的にモニタすること
によって、湿潤紙料のシートが2個のセンサ間を移動するときの速度を計算する
ことができる。具体的には、この速度は、2個のセンサ間の距離をオフセット時
間で割った値に等しいが、このオフセット時間とは、紙料上のポイントAまたは
任意の識別可能なセグメントが、図6に示すように1つのセンサから隣りのセン
サまで移動する時間である。明らかなように、2個よりも多いセンサを使用する
ことができ、多数の読みと計算から、紙料の平均速度を決定することができる。
以上のUW3センサをMDに沿って縦一列に位置決めすることが好ましく、これ
は、センサをワイヤの縁から同じ距離に位置決めすることを意味する。このよう
にすれば、横方向に沿った紙料の水重量のばらつきが速度の測定に悪影響を及ぼ
さない。
有の変化、例えばピークを容易に識別できるように、十分に速いものである。「
応答時間」とは、センサが1回の読取りを行うのに必要とされる時間を意味する
。応答時間は、典型的には約1ミリ秒であり、これは、ワイヤおよび紙料が通常
約8.3〜22m/秒の速度で移動するので十分な時間である。移動するシート
の速度を測定するため、好ましくはセンサの応答時間は少なくとも約2ミリ秒、
またはそれよりも速くなるように設計されるべきである。
よび温度と、噴射とワイヤの速度の比である。一般にコンシステンシーは、第1
パス・リテンションを損なわずに、または形成区画の排流能力を上回った状態で
、良好なシート形成が実現されるように十分低く設定される。より高い温度で紙
料の排流が改善されるので、温度とコンシステンシーとは相互に関連付けられた
変数である。コンシステンシーは、スライス開口を上下に動かすことによって変
化する。紙料の追加速度は一般に斤量弁(図示せず)のみによって制御されるの
で、スライス開口の変化は、主としてワイヤの下のワイヤ・ピットから循環する
白水の量に影響を及ぼす。
ぼ単一になるように調整される。噴射速度がワイヤよりも遅い場合、シートは「
ドラッグされた」と言い、噴射速度がワイヤ速度よりも速い場合、シートが「ラ
ッシュした」と言う。ときどき、シートをわずかにラッシュさせまたはドラッグ
して、排流を改善しまたは繊維の向きを変える必要がある。噴射速度は実際に測
定しないが、ヘッドボックスの圧力から推測される。典型的には、抄紙機械は、
この比が1に等しくならないように動作し、この比は約0.95〜0.99また
は1.01〜1.05の範囲であることが好ましい。
ルの展開状態に部分的に依拠する。「水重量プロフィール」という用語は、セン
サのMD配列によって測定された1組の水重量測定値を指す。あるいは水重量プ
ロフィールは、この1組の測定値から、標準的な曲線のあてはめ技法によって展
開された曲線を含むことができる。動作中、水重量プロフィールは、異なる周囲
条件(例えば温度や湿度)を含んだ異なる動作条件下で作製された、異なるグレ
ードの紙ごとに生成される。例えば、図1Aの機械を動作させて、実験室での分
析および/または走査センサによる測定で決定された所望の物理的性質を有する
特定のグレードの紙を作製するとき、測定値はUW3センサで得られる。この測
定値は、特定のグレードの紙に関し、特定の条件下で、基本のまたは最適な水重
量プロフィールを生成するのに使用される。様々な動作条件下で製造された種々
のグレードの紙ごとに、基本の水重量プロフィール(または基本プロフィール)
を含むデータベースを開発することができる。基本の水重量プロフィールのデー
タベースを開発し維持する他、各プロフィールに関し、紙料噴射速度とワイヤ速
度の比、すなわち噴射/ワイヤの比と、測定された紙料速度とワイヤ速度の比、
すなわちシート/ワイヤの比も記録することに留意されたい。さらに、これらの
比は1に近付くが、1に等しくはならない。このようなやり方で、データベース
からの基本プロフィールを使用して抄紙機械を動作させるとき、初めにこの機械
は、記録された噴射/ワイヤの比またはシート/ワイヤの比で動作を開始する。
その後、基本プロフィールを再現するためにこの比を操作する。
択することになる。UW3配列は、測定された水重量プロフィールを連続的に展
開し、これを基本の水重量プロフィールと比較する。測定されたプロフィールと
基本プロフィールが合致するまで、噴射/ワイヤの比またはシート/ワイヤの比
を調整する。測定されたプロフィールが、事前に設定した範囲を超えて基本プロ
フィールからずれた場合、操作者は、測定された水重量を連続的にモニタするこ
とによってどちらの比も調整することができる。この初期の始動段階では、抄紙
機械のウェット端を動作させるのみ必要である。材料は、この期間中再利用され
る。
2個またはそれ以上のセンサを使用することによって、抄紙機械の操作者は、と
りわけヘッドボックスのヘッド圧から計算された噴射速度が正確であることを確
実にすることができる。しばしば紙料はヘッドボックス・スライス内で急増し、
この脈動現象によって、噴射速度に変動が生じる。ワイヤ上の湿潤紙料のシート
速度は紙料噴射速度に比例するので、シート速度を使用して、計算された噴射速
度をモニタすることができる。測定された速度によって噴射速度の過剰な変動が
示される場合、ヘッドボックスの圧力またはその他のパラメータを相応に調整し
て、変動を最小限に抑えることができる。例えば、スライス・アパーチャの幾何
形状、またはリファイナからヘッドボックスヘの紙料の流れを調整することがで
きる。
うに、計算された噴射速度の代わりにシート速度を使用することができる。この
比の好ましい範囲は、典型的には噴射とワイヤの比の場合と同じである。さらに
、シート速度とワイヤの比を調整することが必要な場合、紙料噴射速度、ワイヤ
速度、またはモータ荷重制御装置を以前のように調整して、水重量プロフィール
を、事前に選択された水重量プロフィールに合致させることができる。
噴射/ワイヤの比、またはシート/ワイヤの比を調整する好ましい方法とは、ワ
イヤ速度を実質的に一定に維持し、ヘッドボックス内の圧力を調整して紙料噴射
速度を調節することである。本発明は、一定の紙料噴射速度を維持しながらワイ
ヤ速度を制御することによって、または噴射速度およびワイヤ速度の両方を制御
することによってこの比を調整する場合に、利用可能であることが理解される。
70からヘッドボックス74に送り込まれる。湿潤紙料は、ウェット端・プロセ
ス76で一部水が除去され、一部水が除去された製品が得られる。この初期始動
段階中、一部水が除去された製品90は、再生利用のために収集することができ
る。この初期プロセスが終了した後、一部水が除去された製品92は乾燥端プロ
セス78に入り、リール80で収集された完成品である紙が得られる。走査セン
サ82は乾燥端の斤量を測定し、それによって、プロセス・パラメータ(例えば
噴射/ワイヤの比)が正しく選択されたことを確認する。
コンピュータ86に送り、それによって、ウェット端プロセスの水重量プロフィ
ールを連続的に展開する。これらの測定された水重量プロフィールを、データベ
ースから作製された特定のグレードの紙用に選択された、基本のまたは最適な水
重量プロフィールと比較する。図7はワイヤ位置に対する水重量を表すグラフで
あり、本発明のプロセスを実施した状態を示す。図示するように、曲線Aは、基
本の、または最適なプロフィールを表し、これは、作製された紙のグレードに関
してデータベースから事前に選択されたものである。始動段階中、ワイヤでの水
重量測定値はセンサのMD配列から得られ、この測定値から、標準的な曲線のあ
てはめ技法を使用して曲線Bが作り出される。
も高い。その結果コンピュータは、供給ポンプ72を調節する制御装置94に適
切な信号を送る。この曲線比較手順は、測定された水重量プロフィールが、事前
に選択された最適化プロフィールと合致するまで続ける。実際、100%合致さ
せることは必要でも実際的でもなく、ずれのレベルは操作者が設定することがで
きる。したがって、「合致する」または「合致」という用語は、測定された水重
量プロフィールが、事前に選択された水基本重量プロフィールの値と同じかまた
はほぼ同じ値を有することを意味すると理解される。図7を参照すると、測定さ
れた水重量値と基本プロフィールの値を比較する好ましい方法は、2つの曲線で
はなく、各プロフィールごとに、位置x、y、およびzで3つの測定値を比較す
ることを必然的に伴う。さらに紙のグレードによっては、位置zでの乾燥ライン
により近いこれらの測定値が、位置xでのヘッドボックス近くの測定値よりも有
意になる可能性がある。この場合、操作者は、位置xよりも位置zで、より高い
程度の一致を必要とする可能性がある。適正な噴射/ワイヤの比に達した後、す
なわち測定されたプロフィールが基本プロフィールに合致すると、乾燥端プロセ
スが稼動し始めて完成品が作製される。
ト/ワイヤの比の範囲内で動作することが好ましい。抄紙機械をこのパラメータ
内で確実に動作させるため、このシステムは、ワイヤ速度測定装置(例えば回転
速度計)102およびヘッドボックス圧力計104から信号を受信するコンピュ
ータ100を含むことが好ましい。コンピュータは、噴射/ワイヤの比またはシ
ート/ワイヤの比を計算する。この比が操作者によって設定された比(例えば1
.01〜1.05)の範囲外である場合、噴射速度(または場合によってはシー
ト速度)および/またはワイヤ速度を相応に調整することができる。例えば信号
106を制御装置110に送ることができ、それによってポンプ72の速度が増
減する。このため紙料噴射速度が増減する。コンピュータは、適切な信号108
を制御装置112に送ることもでき、それによって、ワイヤを駆動するモータの
速度を調節する。そのうえ、制御装置は信号114を制御装置94に送ることが
でき、それによって、上記の比が事前に設定した比の範囲に戻るまで一時的に制
御装置94の動作を切り離す。
好ましいが、紙料噴射速度またはワイヤ速度が一定に保たれる場合は、プロフィ
ール合致手順を実施するために噴射/ワイヤの比を計算することは実際に必要で
はない。唯一の重要な用件とは、測定された水重量プロフィールを基本プロフィ
ールに合致させることである。類似の論法がシート/ワイヤの比に利用される。
を制御する方法も示す。具体的には、上記の場合と同様に、測定された水重量値
が基本プロフィールの値よりも高いとき、コンピュータ86は適切な信号を制御
装置185に送り、それによってリファイナ180の荷重を調節する。荷重を変
化させるには必然的にリファイナの機械的要素の調節が行われ、例えばリファイ
ナのプレート間隙を増減させてパルプの機械的動作の程度を変化させる。さらに
、噴射/ワイヤの比またはシート/ワイヤの比が操作者によって設定された比の
範囲外である場合、信号191がコンピュータ100によって制御装置193に
送られてモータ荷重を増減させる。コンピュータは、適切な信号197を制御装
置185に送ることもでき、それによって、上記の比が事前に設定された比の範
囲に戻るまで制御装置185の動作を一時的に切り離す。
最終の紙製品の斤量を予測することができる。予測された斤量を使用して抄紙機
械の動作パラメータを制御し、それによって最終の紙製品の品質を最適にするこ
とができる。本明細書でさらに述べるように、ウェット端斤量(BW)と、予測
された乾燥端BWとの機能的な関係によって、乾燥端BW予測機23は、MD
UW3センサによって得られた水重量測定値を処理して、図1Cに示すようにそ
れが乾燥端に達したときに乾燥斤量または乾燥紙料重量がどのようになるかを予
測することができる。予測された乾燥斤量を目標とする設定と比較して、エラー
信号がある場合にはエラー信号を得る。このエラー信号を使用して、例えば紙料
噴射速度やシート速度、ワイヤ速度、リファイナの荷重など、機械要素を制御す
るための適切な制御信号を決定する。好ましい実施形態では、乾燥端予測機23
からの信号はライン123を通ってコンピュータ86に送られ、それによって、
上述のようにリファイナ、ワイヤ・モータ速度、およびヘッドボックス圧力を調
節することができる。
更を行うことにより、期待された効果が最終製品にもたらされることを確認する
ことができる。例えば、紙料噴射速度または測定されたシート紙料速度、ワイヤ
速度、またはリファイナの可変荷重に対する変更が、水重量プロフィールが事前
に選択された水重量プロフィールと合致するように行われる場合、予測された乾
燥重量は、その行われた変更によって正しい効果がもたらされるかどうかを素早
く示すことができる。さらに、操作者が多くのパラメータの1つに変更を行うこ
とができる場合、操作者は、乾燥重量を予測する技法によって、水重量を合致さ
せるためにはどのパラメータが最も適しているかを素早く決定することができる
。
864において説明された伝導率又は抵抗測定センサを示す。このセンサは、紙
料材料中の水の伝導率又は抵抗を測定する。センサは、また、原料、例えばウェ
ット紙料、の誘電率やセンサへの近さを測定することもできる。水の伝導率は水
の重さに対して指数関数的である。センサアレイは、2つの長く形成された接地
電極24Aと24Bと、分割された電極24Cとを含む。測定セル(セル1,セ
ル2,・・・セルn)はそれぞれ電極24Cの1セグメントと接地電極24A及
び24Bの対応する部分とを含む。各セルは、紙料の伝導率と特にセグメントと
その対応する接地電極の対向部分の間の空間にある紙料の水分を検知する。セン
サアレイは複数のセルからなっていても良いが、各UW3センサは、ただひとつ
のセル構造、例えば図2のセル2、を必要とすることが理解される。確かに好適
なる検出器はそのうちの2つが接地された3つの電極からなるが、要求される電
極の数は、接地された1つとともに、高々2つである。
圧(Vin)に個別に接続されており、それぞれがバス上の電圧検出器26に出力
電圧Voutを供給する。信号発生器25はVinを供給する。
するための回路と、その電圧変化を水性混合物の物理的特性に関係する有用な情
報に変換するための変換回路とを含む。最適フィードバック回路27はセンサア
レイ中の単一セルとして同様に形成された電極を持つ参照セルを含む。参照セル
は、アレイによって測定したい水性混合物の物理的特性変化以外の水性混合物の
不要な物理的特性変化を測定する。例えば、もしセンサが重さの変化による変化
を検知しているならば、参照セルは重さが一定となるように構成される。その結
果、参照セルによって示されるいかなる電圧/導電率変化も、水性混合物の重さ
の変化以外の物理的特性の変化(温度、化学物質など)によるものである。フィ
ードバック回路は、参照セルによって生成された電圧変化をフィードバック信号
(Vfeedback)を生成するために用い、(以下で詳細に述べる)欲しない水性混
合物の特性変化に対して補償してVinを調整する。参照セルによって供給される
、重さに関係ない水性混合物の伝導率情報は、製紙工程において有用なデータを
供給する。
誘電率、センサへの材料の近さ、に感応する。材料によって、これらの特性のう
ちの1又はそれ以上のものが主となる。材料の容量は、電極の幾何図形的配置、
材料の誘電率およびそのセンサへの近さに依存する。純粋な誘電材料に対しては
、電極間の材料の抵抗は無限大(すなわち、Rm=∞)であり、センサはその材
料の誘電率を測定する。また、高伝導材料に対しては、その材料の抵抗は容量イ
ンピーダンスよりもはるかに小さく(Rm<ZCm)、センサはその材料の伝導率
を測定する。
定装置の電気的な表現を示している。示すように、各セルは、インピーダンス要
素、この実施例においては抵抗要素Ro、を介して信号発赤気25からのVinに
接続されている。セルnを参照すると、抵抗Roは中央セグメント24D(n)
に接続され、(セグメント24D(n)に対向する)部分24A(n)と24B
(n)は接地されている。また、図3には、セグメントと接地された部分との間
の水性混合物を表す抵抗RS1とRS2が示されている。抵抗Ro、RS1、RS2は、
Vinと接地との間の分圧ネットワークを構成する。
率と水性混合物の重さ/量とが反比例するというコンセプトに基づいている。そ
の結果、重さが増大/減少すると、Rs1とRs2の組み合わせが減少/増大する。
Rs1とRs2の変化は、電圧分圧ネットワークによって検知される電圧Voutの対
応する変動となる。各セルからの電圧Voutは、検出器26に接続される。よっ
て、水性混合物の伝導率に対して反比例する電圧の変化は、検出器26によって
検出され、これによって各セル上の一般的な近さにおける水性混合物の重さと量
に関係する情報を供給する。検出器26はまた、概してセルからの出力信号を水
性混合物の特定の特性を表す情報に変換するための他の回路を含む。
ドバック回路27を示している。フィードバック回路27のコンセプトは、シス
テムによって検知したい水性混合物の物理的特性以外の物理的特性の変化により
影響されるように、参照セルを隔離することにある。例えば、もし重さを検知し
たいならば、参照セルによって生成されるいかなる電圧変化も重さの変化以外の
物理的特性の変化によるものとなるように重さは一定に保たれる。ひとつの実施
例においては、参照セル28は、センサアレイ24が浸される水と化学的及び温
度的に同じ特性を持った再利用される水の水性混合物の中に浸される。よって、
アレイ24によって経験される伝導率に影響するいかなる化学的又は温度的変化
もまた参照セル28によって検知される。さらに、参照セル28は、水の重さが
一定となるように構成される。その結果、参照セル28によって生成される電圧
変化Vout(ref.cell)は、重さ以外の特性変化から生じた水性混合物の伝導率
の変化によるものである。フィードバック信号発生器29は、参照セルから生成
された望まない電圧変化をVinを増大又は減少させ、これによって計測システム
上の誤差の原因となる電圧変化の影響を相殺するフィードバック信号に変換する
。例えば、もしアレイにおける水性混合物の伝導率が温度の上昇によって増大し
たならば、Vout(ref.cell)は減少し、フィードバック信号に対応する増大を
引き起こす。増大するVfeedbackはVinを増大させ、温度変化による水性混合物
の導電性の初期の増大を補償する。その結果、セルからのVoutは、水性混合物
の重さが変化したときにのみ変化する。
。特に、製造された紙は、(1)繊維のマシン方向に沿った3ヶ所又はそれ以上
の位置における、抄紙機の繊維又はワイヤ上の乾燥紙料の含水量と、(2)繊維
上の紙料に先立つ紙製品の乾燥紙料重量とを同時に測定することを含む。このよ
うにして、繊維上の紙料から形成されるであろう紙の期待される乾燥紙料重量を
その段階で決定することができる。特に、水を通す繊維の下流に位置する乾燥セ
クションを含む除水機の、動いている水を通す繊維上にある材料のシートの乾燥
紙料重量を予測する方法は、以下のステップからなる。 a)3又はそれ以上の水重量センサを繊維に隣接して配置するステップであって
、センサは繊維の動きの方向に異なる位置に配置され、乾燥セクションを出た後
の材料のシートの水分含有量を測定するセンサを配置するステップと; b)あらかじめ決められたパラメータで機械を動かし、水重量センサを用いて繊
維上の3又はそれ以上の地点において材料のシートの水重量を測定すると同時に
、乾燥セクションを出た別個の材料のシートの乾燥重量を測定するステップと; c)バンプテストを行い、3又はそれ以上の動作パラメータにおける擾乱に対す
る水重量の変化を測定し、3又はそれ以上のセンサの測定値の変化を計算するス
テップであって、各バンプテストは、他の動作パラメータを一定に保ちつつ、1
つの動作パラメータを交流的に変化させることによって実行され、かつ、バンプ
テストの数は使用される水重量センサの数に対応するステップと; d)ステップc)からの前記計算された測定値の変化を用いて線形モデル、例え
ばNxMマトリクスを得るステップであって、この線形モデルは、3又はそれ以
上の水重量センサの変化を前記あらかじめ決められた動作パラメータについて3
又はそれ以上の動作パラメータの変化の関数として表し、ここでNは使用される
水重量センサの数に等しく、Mは実施されるバンプテストの数に等しく、NはM
以上であるステップと; e)関数関係、例えばNxM逆マトリクスを求めるステップであって、この関数
関係は、動いている繊維上のシート材料のセグメントに対する3又はそれ以上の
水重量センサからの測定値に基づいて、乾燥セクションにおいて乾燥された後の
動いている材料のシートのセグメントに対する予測された乾燥重量を提供するス
テップ。
紙料のフリーネス(freeness)と水性繊維紙料における繊維の濃度を変更するこ
とからなる。本発明においては、繊維上の紙料の水重量レベルを連続的にモニタ
することによって、製品の質(すなわち乾燥紙料重量)を予測することは可能で
ある。さらに、フィードバック制御を実施し、予測された乾燥紙料重量の変動に
対応して1つ又はそれ以上の動作パラメータを変化させる。
特性、ワイヤのテンション、紙料の特性(例えば、フリーネス、pH及び添加物
)、紙料の厚さ、紙料の温度、紙料の濃度、およびワイヤ速度の配置及び性能に
基づく複雑な関数である。特に有用な排水プロフィールは、次の動作パラメータ
の変化によって生成される:1)数ある中で、ヘッド・ボックス・デリバリ・シ
ステム、ヘッド圧力及びスライス開口に依存した、全水フローと、2)数ある中
で紙料特性と再生成パワーとに基づいたフリーネス、3)乾燥紙料フローとヘッ
ド・ボックス濃度。
下、「排水プロフィール」と呼ぶ)の輪郭を描くのに用いることができる。上述
のプロセスパラメータを変化させ、排水プロフィールにおける変化を測定するこ
とによって、ウェット端紙プロセスの変化過程をシミュレートするモデルを構築
することができる。逆に言えば、そのモデルを用いて、どのようにプロセス・パ
ラメータを変化させ、排水プロフィールの特定の変化を維持又は生成するかを決
定することができる。さらには、本発明によって、抄紙繊維上のウェブの乾燥紙
料重量を水重量排水プロフィールから予測することができる。
て、3つのセンサが配置される繊維に沿った位置は、それぞれ「h」、「m」、
「d」で表される。3以上の水重量センサを用いることもできる。センサがタン
デムに一直線に並べられることは必要なく、それらが異なるマシン方向の位置に
配置されることが要求されるのみである。典型的に、ヘッドボックスに最も近い
位置「h」における水重量センサからの値は、乾燥紙料の変化よりも紙料フリー
ネスの変化によってより影響される。これは乾燥紙料の変化は、多量の自由水重
量に比べると取るに足らないからである。真ん中の位置「m」においては、水重
量センサは通常、乾燥紙料の量の変化よりも自由水の量の変化により影響される
。紙料重量と自由変化の双方に敏感になるように、位置「m」が選択されること
が最も好ましい。最後に位置「d」は最も乾燥セクションに近く、除水プロセス
のこの点では、繊維についた又は関連づけられた水の量は繊維重量に比例するの
で、水重量センサが乾燥紙料の変化に敏感になるように、この位置が選ばれる。
また、この水重量センサは、わずかではあるものの、繊維のフリーネスの変化に
も敏感である。好ましくは、紙料が有効な濃度を持ち、これによってこれ以上繊
維を通じて繊維が失われないように、位置「d」において十分な量の水が除去さ
れる。
さは、紙料の下の抄紙システムにおける支持ウェブに接触することによって一定
に保たれる。紙料の伝導率は、ウェット紙料の全水重量に直接比例し、その結果
、抄紙システムによって製造される紙シートの質をモニタし制御するために用い
られる情報を供給する。このセンサを用いて紙料混合物の伝導率を測定すること
によってその中の繊維の重さを決定するためには、紙料は、全てまたは大部分の
水が繊維によって保持されている状態にある。この状態において、紙料の水重量
は繊維の重さに直接関係し、そして水重量の伝導率を測定し、これを用いて紙料
内の繊維の重さを決定することができる。
ルの3つの機械運転パラメータ上の依存関係を測定するのに3つの水重量センサ
が用いられている。3つの機械運転パラメータとは:(1)全水フロー、(2)
紙料のフリーネス、および(3)乾燥紙料フロー又はヘッドボックス濃度である
。この他に適用できるパラメータは、例えば、機械速度と水を除去するための真
空レートを含む。より多くのパラメータを用いることでより詳しいプロフィール
を得ることができる。
排水プロフィールとを用い、抄紙機の動作パラメータの擾乱に応答した排水プロ
フィールに対する影響を測定する。要するに、これはベースラインの動作形状の
近傍に関してシステムを線形化する。擾乱又はバンプを用いて、排水プロフィー
ルのプロセスパラメータへの依存性の一次導関数を測定する。
れるのであるが、その曲線を用いて、他の事とともに、水重量センサによってワ
イヤに沿った水重量をモニタすることによって、紙の含水量を予測することがで
きる。
よってある従属変数が変化したときのその変化を測定する手続を意味する。バン
プテストの開始前、抄紙機械は予め定められたベースライン条件でまず動作させ
られる。「ベースライン条件」とは機械が紙を製造する動作条件を意味する。典
型的には、ベースライン条件は製紙の標準又は最適パラメータに対応する。動作
している機械に必要なエクスペンス(expense)を与えるとき、欠陥があり使用
できない紙を製造するかもしれない極端な条件は避けられる。同様に、システム
の動作パラメータがバンプテスト用に変化させられたとき、その変化は機械を損
傷し、又は欠陥ペーパを製造するほどドラスチックではない程度とする。機械が
安定な状態に達したあと、三つのセンサのそれぞれで水重量が測定され、記録さ
れる。ある時間にわたって測定が十分な回数行われ、代表的なデータが取られる
。この安定時のデータのセットが引き続く各テストのデータと比較される。次に
、バンプテストが行われる。その結果のデータがウイスコンシン州ベロイトのベ
ロイト・コーポレーションによって製造された抄紙機械Beloit Conc
ept 3で生成される。計算は、National Instrument(
Austin TX)のソフトウエア LABVIEW 4.0.1を用いたマイ
クロプロセッサで実施される。
料構成を変えるためにベースラインから変化させられる。安定状態に達すると水
重量が測定され、記録される。ある時間にわたって測定が十分な回数行われ、代
表的なデータが取られる。図4は、ベースライン条件の間に測定されたおよび乾
燥紙料フロー・バンプテストの間に測定されたワイヤ位置に対する水重量のグラ
フである。乾燥紙料が1629gal/minのベースライン流速から100g
al/minだけ増加している。曲線Aはベースライン条件の間の3つの水重量
測定値を連結したもので、曲線Bはバンプテストの間の測定を連結したものであ
る。分かるように、乾燥紙料流速の増加が水重量の増加をもたらしている。その
理由は紙料がパルプを多く含み、より多くの水が紙料に保持されるためである。
ワイヤーに沿った位置h、m、dでの水重量の割合の差は、それぞれ+5.53
3%、+6.522%、+6.818%である。
とされ、他の全ての動作パラメータは可能な限り安定に保たれている。次に、紙
料の流速を、十分な時間、例えば10分の間に100gal/minだけ増加さ
せる。このインターバルの間に3センサからの測定値が記録され、そこから導か
れたデータが図8に示されている。
スを変える一つの方法は、パルプを細かくする最終的なレベルを決めるリファイ
ナーへの電力を変えることである。そのフリーネス・テストの間、安定状態に達
してから3センサのそれぞれの水重量が測定され、記録された。一つのテストで
はリファイナーへの電力が600kwから650kwへ増加した。図4はベース
ライン動作(600kw)(曲線A)の間および50kw増加させた後の安定状
態(曲線B)で測定されたワイヤー位置に対する水重量のグラフである。期待さ
れたとおり、乾燥紙料フローテストのように、フリーネスは減少し、水重量が増
加する結果となった(図4,曲線B)。データの比較を示すと、位置h、m、d
での水重量の割合の差は、それぞれ+4.523%、+4.658%、+6.2
81%であった。
調整する方法の一つは、スライスの開口を調整することである。このテストの間
、安定状態に達してから3センサのそれぞれの水重量が測定され、記録された。
一つのテストで、スライス開口を約1.60インチ(4.06cm)から約1.
66インチ(4.2cm)に増加させたら流速が増加した。期待したとおり、流
速が増加すると水重量が増加した。データの比較を示すと、位置h、m、dでの
水重量の割合の差は、それぞれ+9.395%、+5.5%、+3.333%で
あった。(位置mでの測定の5.5%は推測である。なぜなら、その位置でのセ
ンサはテストが行われているとき動作していなかった。)
量センサ値に関する3プロセス・パラメータの変化はa3×3DCCの形の9つ
の偏導関数を与える。一般的に、ワイヤーに取り付けた水重量センサの数をnと
し、mバンプテストとすると、n×mマトリックスが得られる。
乾燥紙料フローにおけるバンプからの結果であり、h、m、dは繊維に沿って配
置されたセンサの位置を示している。
て位置h、m、dでの全水重量に関する水重量変化の割合として定義される。よ
り詳細にいえば、「DCTh」は全流速バンプテストの直前と直後の位置hにおけ
る水重量変化の割合の差として定義される。DCTmとDCTdはそれぞれmとdの
位置のセンサに対する値を示している。同様にマトリックス行成分[DCFhDC Fm DCFd]と[DCShDCSmDCSd]はそれぞれフリーネスと乾燥紙料のバンプ
テストから導かれる。
ガウスの消去法によって、それらは先に述べたようにウェット端プロセス変化を
識別するために用いられる。もしピボット係数が小さすぎると、係数の不確実性
がガウスの消去法プロセスの間に増幅される。したがって、それらの三つの係数
は各バンプテストの間の水重量の変化約3%〜10%に対応する約0.03〜0
.10の範囲とすべきである。
パラメータの変化の一次結合として表される。特にDCCマトリックスを用いて
それぞれの位置での排水プロフィールの割合の変化は、全水フロー、フリーネス
、乾燥紙料フローのプロセス・パラメータにおける個々の変化の一次結合として
計算される。すなわち、 ΔDP%(h,t)=DCTh*w+DCFh*f+DCSh*s ΔDP%(m,t)=DCTm*w+DCFm*f+DCSm*s ΔDP%(d,t)=DCTd*w+DCFd*f+DCSd*s ここで(w、f、s)はそれぞれ全水フロー、フリーネス、乾燥紙料フローの変
化であり、DCはDCCマトリックスの成分である。
P%(h)、ΔDP%(m)、ΔDP%(d))を生成するのに必要な(w、f
、s)の値に対する解を得る。AをDCCマトリックスの反転を表すとすると、 A11A12A13 ΔDP%(h) w A21A22A23 ΔDP%(m) =f A31A32A33 ΔDP%(d) s 又は w=A11*ΔDP%(h)+A12*ΔDP%(m)+A13*ΔDP%(d) f=A21*ΔDP%(h)+A22*ΔDP%(m)+A23*ΔDP%(d) w=A31*ΔDP%(h)+A32*ΔDP%(m)+A33*ΔDP%(d)
DP%(d))をもたらすために必要な(w、f、s)を計算させるためにどの
ようにしてDCCマトリックスを反転させるかを上記式が明確に示している。
が良く振る舞うピボット係数を備えたマトリックスを生成し、そのマトリックス
が望まないノイズを含まずに反転される。
測された水重量プロフィールと連続的に比較することによって、スキャナー19
の位置にある紙料に対して最終的な乾燥紙料重量を動的に推定することができる
。
いる。その状態において、繊維に拘束され又は関連づけられた水の量は繊維重量
に比例する。したがって、位置dのセンサは乾燥紙料における変化に敏感であり
、したがって最終紙料の重量を予測するのに特に有益である。比例関係 DW(
d)=U(d)*C(d) に基づく。ここでDW(d)は位置dでの乾燥紙料重
量の予測値であり、U(d)は位置dでの測定した水重量であり、C(d)はU
に対するDWの比例変数であり、コンシステンシーと称される。さらにC(d)
はリールアップにおけるスキャンセンサによって測定された水重量と乾燥重量の
歴史的なデータから計算される。
カレンダースタック14とドライヤ15に進む。位置19で、スキャンセンサは
紙製品の最終乾燥紙料重量を測定する。位置dの後繊維ロスがほとんどないので
DW(d)は最終乾燥紙料重量に等しく、したがって、コンシステンシーC(d
)を動的に計算することができる。
メータの変化の効果を予測することができる。前記したように、DCCマトリッ
クスは排水プロフィールに関するプロセス変化の効果を予測する。特に、全水フ
ローw、フリーネスfおよび乾燥紙料フローsにおける変化によってU(d)に
おける変化が下記の式によって与えられる。 ΔU(d)/U(d)=DCTd ここで、Ref(cd)は現在の乾燥重量と歴史的な水重量の感覚的な読みに基づ
いて動的に計算された値、 αは前述した三つのバンプテストの間に得られるゲイン係数であると定義される
。最後に位置dでの変動する乾燥紙料重量が下記の式で表される。 Dw(d)=U(d)*{1+[αTDCTd*w+αFDCFd*f +αSDCSd*s]}*Ref(c) 最後の式はプロセス・パラメータの特定の変化により乾燥紙料重量に関する効果
を述べている。逆には、DCCマトリックスの逆マトリックスを用いて製品最適
化に対する乾燥重量(s)、フリーネス(f)および全水フロー(w)における
所望の変化を生成するためにプロセス・パラメータをいかに変化させるかを演繹
することができる。
かしながら、本発明は論じた特定の実施形態に制限されるように解釈されるべき
ではない。すなわち、上述した実施形態は制限されるのではなく単なる例示と見
るべきであり、また以下の特許請求の範囲で定義された本発明の範囲から離れる
ことなく当業者は多くの変形例を実施できることを理解すべきである。
る。
。
Claims (50)
- 【請求項1】 少なくとも1つのスライスを有するヘッドボックスのある脱
水器の透過水性ワイヤ上を移動するウェット紙料の速度を測定する方法であって
、それぞれのスライスはウェット紙料をワイヤ上に導入する開孔部を有し、前記
方法は、 a)第1の水重量センサを第2の水重量センサよりもヘッドボックスに近くに
して、第1と第2の水重量センサをワイヤの下に近接してワイヤの移動方向の異
なる位置に別々に既知の距離を置いて配置しかつ抄紙機の操作中に発生する乾燥
ラインの上流に設置する工程と; b)抄紙機を操作し、水重量センサで透過水性ワイヤ上のウェット紙料のシー
トの重量を測定する工程と; c)シートのセグメントが第1のセンサから第2のセンサへ移動するに要する
時間を測定する工程と;および d)ウェット紙料の速度を計算する工程と、 を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記センサのそれぞれは第1の電極と、間隔を置いて配置さ
れ第1の電極に隣接した第2の電極とを含み、前記ウェット紙料は前記第1と第
2の電極間に密に近接しており、前記センサは入力信号と基準電位間のインピー
ダンス素子に直列に結合されており、かつ前記ウェット紙料の前記特性の少なく
とも1つにおける変動は前記センサの両端で測定される電圧に変化を起こすこと
を特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記第1の電極は前記インピーダンス素子に結合され、前記
第2の素子は前記基準電位に結合されていることを特徴とする請求項2に記載の
方法。 - 【請求項4】 前記第1の電極は前記入力信号に結合され、前記第2の電極
は前記インピーダンス素子に結合されていることを特徴とする請求項2に記載の
方法。 - 【請求項5】 前記インピーダンス素子は複数の抵抗素子を備え、前記第1
の電極は前記複数の抵抗素子の1つにそれぞれ結合された複数の電気的に絶縁さ
れた副電極を備えることを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 【請求項6】 前記第2の電極は複数の電気的に絶縁された副電極を備え、
前記インピーダンス素子は複数の抵抗素子を備え、かつ前記第1の電極は前記入
力信号に結合され、前記一連の副電極のそれぞれは前記複数の抵抗素子の1つに
結合されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 前記基準電位に結合された第3の電極を更に備え、前記第1
の電極は前記第2と前記第3の電極間に間隔を置いて配置され、前記シート材料
の他の部分が前記第1と前記第3の電極間に近接していることを特徴とする請求
項3に記載の方法。 - 【請求項8】 前記入力信号を調節して前記特性の少なくとも1つにおける
前記変動が前記ウェット紙料の単一の物理的特徴における変動によるものである
とするフィードバック信号を供給する手段を更に備えることを特徴とする請求項
2に記載の方法。 - 【請求項9】 前記物理的特性は比誘電率、電気伝導率、および前記ウェッ
ト紙料の前記部分の前記センサへの近接性を含み、前記ウェット紙料の前記単一
の物理的特徴は重量、化学成分、および温度の1つを備えることを特徴とする請
求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 前記インピーダンス素子は、それぞれが関連するインピー
ダンスを有する誘導素子と容量素子の1つであり、前記入力信号は関連周波数を
有し、前記誘導および容量素子の前記1つの前記関連インピーダンスは前記関連
周波数を所定の大きさに調節することにより特定の大きさに設定しうることを特
徴とする請求項2に記載の方法。 - 【請求項11】 前記センサは関連インピーダンスを有し、前記関連周波数
は前記センサ・インピーダンスと前記容量素子および前記誘導素子の前記1つの
前記インピーダンスとが略等しいように調節されていることを特徴とする請求項
10に記載の方法。 - 【請求項12】 水重量センサは実質的に縦列に配置されていることを特徴
とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項13】 ウェット紙料のシートが形成され、繊維を機構の動きに任
せるリファイナを有する脱水機のワイヤ速度で移動する透過水性ワイヤ上をシー
ト速度で移動する繊維を備えるウェット紙料のシートの地合いを調整する方法で
あって、前記リファイナは変動負荷を受け、ヘッドボックスは少なくとも1つの
スライスを有し、各スライスはウェット紙料が紙料噴射速度でワイヤ上に導入さ
れる開孔部を有する方法であり、前記方法は: a)少なくとも2つの水重量センサをワイヤの下に近接し、ワイヤの移動方向
の異なる位置に、かつ抄紙機の操作中に発生する乾燥ラインの上流に、配置する
工程と; b)抄紙機を操作し、水重量センサでウェット紙料の移動するシートの水重量
を測定する工程と; c)水重量測定値を示す信号を発生し、その信号に基づき水重量プロフィール
を表示する工程と; d)前記紙料噴射速度、シート速度、ワイヤ速度、またはリファイナの変動負
荷の少なくとも1つを調節して水重量プロフィールを予め選定した水重量プロフ
ィールに一致させる工程と; を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項14】 工程d)はワイヤ速度と(i)紙料噴射速度または(ii
)紙料速度のいずれかを測定し、(i)紙料噴射速度対ワイヤ速度比、または(
ii)シート速度対ワイヤ速度比のいずれかを、該比を厳密に1に保持しない条
件で、略0.95から1.05の間に保持して成ることを特徴とする請求項13
に記載の方法。 - 【請求項15】 工程a)は少なくとも3つの水重量センサを設置して成り
、前記方法はワイヤ上のウェット紙料のシートの乾燥紙料重量を予知する工程か
ら更に成ることを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 【請求項16】 前記紙料噴射速度、紙料速度、ワイヤ速度、またはリファ
イナ上の変動負荷の1つにおける変化に応答してワイヤ上の紙料のシートの予知
された乾燥紙料重量における変化を判定する工程を更に備えることを特徴とする
請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 ヘッドボックスが複数のスライスを介してウェット紙料を
放出することを調節する作動器を有し、工程d)はスライスを介してウェット紙
料を放出することを調節して成ることを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 【請求項18】 ヘッドボックスは圧力レベルで保持されるウェット紙料を
含有する小部屋を備え、工程d)は小部屋内の圧力を調節して成ることを特徴と
する請求項14に記載の方法。 - 【請求項19】 前記センサのそれぞれは第1の電極と、間隔を置いて配置
され前記第1の電極に隣接する第2の電極とを含み、前記ウェット紙料は前記第
1と前記第2の電極間に密に近接しており、前記センサは入力信号と基準電位間
のインピーダンス素子に直列に結合されており、かつ前記ウェット紙料の前記特
性の少なくとも1つにおける変動は前記センサの両端で測定される電圧に変化を
起こすことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 【請求項20】 前記第1の電極は前記インピーダンス素子に結合され、前
記第2の電極は前記基準電位に結合されることを特徴とする請求項19に記載の
方法。 - 【請求項21】 前記第1の電極は前記入力信号に結合され、前記第2の電
極は前記インピーダンス素子に結合されることを特徴とする請求項19に記載の
方法。 - 【請求項22】 前記インピーダンス素子は複数の抵抗素子を備え、前記第
1の電極は前記複数の抵抗素子の1つにそれぞれ結合された複数の電気的に絶縁
された副電極を備えることを特徴とする請求項20に記載の方法。 - 【請求項23】 前記第2の電極は1組の電気的に絶縁された副電極を備え
、前記インピーダンス素子は複数の抵抗素子を備え、前記第1の電極は前記入力
信号に結合され、前記1組の副電極のそれぞれは前記複数の抵抗素子の1つに結
合されることを特徴とする請求項21に記載の方法。 - 【請求項24】 前記基準電位に結合された第3の電極を更に含み、前記第
1の電極は前記第2と前記第3の電極間に間隔を置いて配置されて存在し、前記
シート材料の他の部分は前記第1と前記第3の電極間に密に近接していることを
特徴とする請求項20に記載の方法。 - 【請求項25】 前記入力信号を調節して前記特性の少なくとも1つにおけ
る前記変動が前記ウェット紙料の単一の物理的特徴における変動によるものであ
るとするフィードバック信号を供給する手段を更に備えることを特徴とする請求
項19に記載の方法。 - 【請求項26】 前記物理的特性は比誘電率、電気伝導率、および前記セン
サに対する前記ウェット紙料の前記部分の近接性を含み、前記ウェット紙料の前
記単一の物理的特徴は重量、化学成分、および温度の1つを備えることを特徴と
する請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 前記インピーダンス素子はそれぞれが関連するインピーダ
ンスを有する誘導素子と容量素子の1つであり、前記入力信号は関連周波数を有
し、前記誘導および容量素子の前記1つの前記関連インピーダンスは前記関連周
波数を所定の大きさに調節することにより特定の大きさに設定しうることを特徴
とする請求項19に記載の方法。 - 【請求項28】 前記センサは関連インピーダンスを有し、前記関連周波数
は前記センサ・インピーダンスと前記容量素子および前記誘導素子の前記1つの
前記インピーダンスとが略等しくなるように調節されていることを特徴とする請
求項27に記載の方法。 - 【請求項29】 少なくとも2つの水重量センサは実質的に縦列に置かれて
いることを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 【請求項30】 工程a)は少なくとも3つのセンサをワイヤの下に隣接し
て配置して成ることを特徴とする請求項29に記載の方法。 - 【請求項31】 ウェット紙料は紙原料であることを特徴とする請求項13
に記載の方法。 - 【請求項32】 繊維を機構の動きに任せるリファイナを備える脱水機の移
動する透過水性のワイヤ上の繊維を備えるウェット紙料の地合いを調整するシス
テムであって、前記リファイナは電動負荷制御器を有し、ヘッドボックスは少な
くとも1つのスライスを有し、それぞれのスライスはウェット紙料がワイヤ速度
で移動するワイヤ上に紙料噴射速度で放出される開口部を有し、ウェット紙料の
シートがワイヤ上に発生し、シート速度で移動し、該システムは、 a)センサがワイヤの移動方向の異なる位置と、抄紙機の操作中に発生する乾
燥ラインの下流とに配置され、かつセンサは多数の水重量測定値で構成される水
重量プロフィールを表す信号を発生するワイヤに隣接して配置された少なくとも
2つの水重量センサと; b)紙料噴射速度、シート速度、ワイヤ速度、または電動負荷制御器の少なく
とも1つを調節して水重量プロフィールを予め選定された水重量プロフィールに
一致させる手段と、 を備えることを特徴とするシステム。 - 【請求項33】 紙料噴射速度、シート速度、またはワイヤ速度の少なくと
も1つを調節する手段を含み、かつ紙料噴射速度対ワイヤ速度比、またはシート
速度対ワイヤ速度比を、その比を厳密に1に保持しない条件で、略0.95と1
.05との間に保持する手段を備える請求項32に記載のシステム。 - 【請求項34】 少なくとも3つの水重量センサが配置されるシスムであっ
て、前記システムはワイヤ上のウェット紙料の乾燥紙料重量を予知する手段を含
むことを特徴とする請求項32に記載のシステム。 - 【請求項35】 前記紙料噴射速度、シート速度、ワイヤ速度、またはリフ
ァイナ上の変動負荷の1つにおける変化に応答してワイヤ上のウェット紙料のシ
ートの予知された乾燥紙料重量における変化を判定する手段を含むことを特徴と
する請求項34に記載のシステム。 - 【請求項36】 ヘッドボックスが複数のスライスを介してウェット紙料を
放出することを調節する作動器を有し、噴射速度を調節する手段がスライスを介
してウェット紙料を放出することを調節することを特徴とする請求項33に記載
のシステム。 - 【請求項37】 ヘッドボックスは圧力レベルで保持されるウェット紙料を
含有する小部屋を備え、噴射速度を調節する手段は前記圧力を調節する請求項3
3に記載のシステム。 - 【請求項38】 前記センサのそれぞれは第1の電極と、間隔を置いて配置
され前記第1の電極に隣接する第2の電極とを含み、前記ウェット紙料は前記第
1と前記第2の電極間に密に近接しており、前記センサは入力信号と基準電位間
のインピーダンス素子に直列に結合されており、かつ前記ウェット紙料の前記特
性の少なくとも1つにおける変動は前記センサの両端で測定される電圧に変化を
起こすことを特徴とする請求項32に記載のシステム。 - 【請求項39】 前記第1の電極は前記インピーダンス素子に結合され、前
記第2の電極は前記基準電位に結合されることを特徴とする請求項38に記載の
システム。 - 【請求項40】 前記第1の電極は前記入力信号に結合され、前記第2の電
極は前記インピーダンス素子に結合されることを特徴とする請求項38に記載の
システム。 - 【請求項41】 前記インピーダンス素子は複数の抵抗素子を備え、前記第
1の電極は前記複数の抵抗素子の1つにそれぞれ結合された複数の電気的に絶縁
された副電極を備えることを特徴とする請求項39に記載のシステム。 - 【請求項42】 前記第2の電極は1組の電気的に絶縁された副電極を備え
、前記インピーダンス素子は複数の抵抗素子を備え、前記第1の電極は前記入力
信号に結合され、前記1組の副電極のそれぞれは前記複数の抵抗素子の1つに結
合されることを特徴とする請求項41に記載のシステム。 - 【請求項43】 前記基準電位に結合された第3の電極を更に含み、前記第
1の電極は前記第2と前記第3の電極間に間隔を置いて配置され存在し、前記シ
ート材料の他の部分は前記第1と前記第3の電極間に密に近接していることを特
徴とする請求項39に記載のシステム。 - 【請求項44】 前記入力信号を調節して前記特性の少なくとも1つにおけ
る前記変動が前記ウェット紙料の単一の物理的特徴における変動によるものであ
るとするフィードバック信号を供給する手段を更に備えることを特徴とする請求
項38に記載のシステム。 - 【請求項45】 前記物理的特性は比誘電率、電気伝導率、および前記セン
サに対する前記ウェット紙料の前記部分の近接性を含み、前記ウェット紙料の前
記単一の物理的特徴は重量、化学成分、および温度の1つを備えることを特徴と
する請求項44に記載のシステム。 - 【請求項46】 前記インピーダンス素子はそれぞれが関連するインピーダ
ンスを有する誘導素子と容量素子の1つであり、前記入力信号は関連周波数を有
し、前記誘導および容量素子の前記1つの前記関連インピーダンスは前記関連周
波数を所定の大きさに調節することにより特定の大きさに設定しうることを特徴
とする請求項38に記載のシステム。 - 【請求項47】 前記センサは関連インピーダンスを有し、前記関連周波数
は前記センサ・インピーダンスと前記容量素子および前記抵抗素子の前記1つの
前記インピーダンスとが略等しくなるように調節されていることを特徴とする請
求項46に記載のシステム。 - 【請求項48】 水重量センサは実質的に縦列に配置されていることを特徴
とする請求項32に記載のシステム。 - 【請求項49】 システムは少なくとも3つのセンサをワイヤの下に隣接し
て配置して成ることを特徴とする請求項48に記載のシステム。 - 【請求項50】 ウェット紙料は紙原料であることを特徴とする請求項32
に記載のシステム。
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