JP4119839B2 - 異なる多孔率を持つ多孔材中の目的物の透過率自動測定方法及びその装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、交互に重なった複数の異なる多孔層を有する多孔材中の異なる透過率を持つセグメントが既定の周期性に従い連続的に連なって形成された、シート状あるいは片状の目的物の透過率の自動測定方法及び装置に関する。

本装置は、これに限定される訳ではないが、特許ＥＰ０４８６２１３Ａ１に記述されるセルロース系繊維織物のそれぞれ異なる密度、すなわち異なる多孔率を有するセグメントが横方向に連続した紙片セグメントの透過率の観測及び測定に使用される。この紙片は、例えば、自己消火性タバコの製造に使用することができる。

一般的に多孔材シートの透過率測定は、連動してシートを挟み込み、シートの２つの面により２つの同軸チャンバを画定する２つの管状部を有する測定ヘッドから成る透過率計測手段を使用して行うことができる。前記チャンバの１つは、流量計、ポンプリソース、レギュレータリソースから成る測定回路に接続され、前記ポンプリソースは測定回路を加圧あるいは減圧し、前記レギュレータリソースは測定回路内の既定圧力を一定に保つことができる。

上記多孔材片の透過率測定においては、透過率の大小に関わらず、紙片の多孔質セグメントの中央で透過率を測定できることが、多孔材片の製造者だけでなく使用者からも求められている。

そのような透過率測定を実現するには、以下の２つの条件が満たされなければならない。
− 測定ヘッドの２つのチャンバが、セグメントに設置されたときに、セグメント中央部のみでの計測を行うために、使用される測定ヘッドのチャンバサイズは、セグメントのサイズよりも小さくなければならない。
− 測定されるセグメント両面の中央に測定ヘッドが位置するように、リソース（方法及び装置）を適切に実装しなければならない。

セグメントの寸法が既知の場合、最初の条件を満たすのは容易である（寸法は製紙業者により提供されるはずである）。

しかしながら、前記片の多孔性セグメントは目に見えないため、目視による確認で前記片の位置を決めるのは不可能であることから、２つ目の条件を満たすことが大きな課題となる。

従って、本発明は前記問題を効果的かつ完全に解決する透過率測定方法であって、且つ完全に自動的に行う方法を提供する。

本発明を用いて、前記片の透過率プロファイル（permeability profile)を、（この断面からの正弦回帰分析により得られた）正弦曲線に一致させ、正弦曲線の終端によりセグメントの中央を決定することができる。

したがって、本発明の方法は以下から成る。
− まず、前記片の２つの連続したセグメントを含む周期Ｔの長さにわたる前記片の透過率プロファイルを測定し、透過率プロファイルから正弦回帰分析を使用して正弦曲線を求め、正弦曲線の両端の位置を求め、この両端の位置に測定ヘッドを設置する準備段階、及び
− 次に、測定の間Ｔ／２間隔で前記片を前方に案内させ、各間隔で透過率を測定する段階。

準備段階で透過率プロファイルを得るために、周期Ｔよりはるかに短い単位（例えば、ミリメートル）での透過率測定を連続して２回行う。

この段階の正弦回帰分析は、透過率プロファイルでの値を基にした最小二乗法を採用し行うことができる。

もちろん本発明は、測定装置にも関し、既定の周期Ｔで交互に連なる異なる透過率を持つ連続したセグメント（Ｐ _１ 、Ｐ _２ ）から成る多孔材の、シート又は片（１）の透過率自動測定装置であって、前記装置は、測定ヘッド（２）を有する透過率計測手段と、順次前記シート又は片（１）を案内する手段とから成り、前記測定ヘッド（２）は、２つの管状部（３及び４）から構成され、前記２つの管状部（３及び４）の間にシート又は片（１）が案内され、前記管状部の縁（Ｂ）の間にシート又は片（１）が挟み込み可能に構成され、前記シート又は片をミリメートル間隔で案内する第一態様と、２つの連続したセグメント（Ｐ _１ とＰ _２ ）の幅の和の半分に相当する間隔で案内する第二態様のどちらかで作動可能なステッピングモータ（８）により前記シート又は片（１）を移動することを特徴とする。

本発明における方法の一例を添付の図面を用いて以下に説明するが、本発明の方法はこの方法に限定されるものではない。図において、

図１に例示される片１は、透過率が異なる２種類のセグメントＰ_１及びＰ_２が交互に連なる巻きタバコ用薄紙であり、この透過率の差により、廃棄されたタバコの自己消火が可能となる。

セグメントＰ_１及びＰ_２は前記片１のＯＸ軸に垂直に伸びている。低浸透性セグメントＰ_１の幅は高浸透性セグメントＰ_２の幅より短い。この前記片は上述の特許ＥＰ ０４８６２１３ Ａ１に説明される方法により製造される。

既述のとおり、目視により前記片の連続したセグメントのＰ_１とＰ_２を区別することはできない（図１に示す境界線は物理的に存在しない）。結果として、前記片を設置する唯一の方法は、前記片の縦軸ＯＸに沿って、少しずつ（例えばミリメートル単位で）透過率を測定することであり、これにより図２に示されるような透過率プロファイル（ＰＰ）が得られる。この透過率プロファイルは鋸歯状であり、低浸透性セグメントＰ_１に対応する極小値Ｐ_１’と、高浸透性セグメントＰ_２に対応する極大値Ｐ_２’を有する。Ｐ_１’及びＰ_２’の準位は、連続したセグメントＰ_１及びＰ_２の間の遷移領域に対応する斜線により繋がっている。

得られる透過率プロファイルのＰ_１’レベル及びＰ_２’レベルの中央値Ｍを決定することにより、セグメントＰ_１及びＰ_２の横中央軸ＡＴの位置を決定することができる。

図３に示すように、片１の透過率自動測定装置は測定ヘッド２を含み、該測定ヘッドは、ほぼ同じ大きさの２つの管状部３及び４を有し、その間を前記片１が通過するようになっている。管状部３及び４は連動し、同軸上に互いに反対向きに接するように設置することができ、それらの縁Ｂ及びＢ’の間に前記片１を挟み込むことができる。縁Ｂ及びＢ’はカバーを自由に備えることができ、このカバーにより前記片１の２つのパーツ３及び４の高いシーリングが保証される。

管状部４は両端部で開いており、管状部３は一端に底部Ｆを有し、底部Ｆは縁Ｂ’の反対に位置し、前記片１により塞がれた取入チャンバを構成する。

上記取入チャンバは、本出願人によるフランス特許２ ７７９ ８８２で説明される透過率計測手段等の従来型の透過率計測手段６の取入チューブ５に接続される。

図１に示されるように、２つのヘッドの縁Ｂ及びＢ’は、セグメントＰ_１あるいはＰ_２よりはるかに小さい幅と前記片１の幅より小さい長さを有する長方形の溝ＦＲの形を画定する。

通常、２個のローラ装置すなわち、駆動ローラにより測定ヘッド２の各面に前記片が案内され、駆動ローラ７は、ステッピングモータ８により作動し、ガイドローラ９は、測定ヘッドの２つの部分３及び４の間を通過する前記片１の案内と張力調整に使用される。

ステッピングモータ８は、以下の２つの異なる態様で機能することができるように設計されている。
− １ミリメートル間隔で前記片１を案内する第一態様。
− 高透過率セグメントＰ_２及び低透過率セグメントＰ_１の幅の和の半分に等しい長さの間隔（Ｔ／２周期）で前記片１を案内する第二態様。

ステッピングモータ８、透過率計測手段６、及び測定ヘッド２は、透過率計測手段６のハウジングに設置されるプロセッサにより制御されるが、このプロセッサには、ディスプレイ装置１０、プリンタ１１、あるいはＣＤ−ＲＯＭドライブ１２等を自由に接続することができる。

当然ながら、折曲状回帰分析用にプロセッサが正弦波曲線の終端を決定するようにプログラムすることができる（微分により正弦曲線の終端の値を消去し、二次微分によって正弦関数とする）。

本発明の方法によると、前記片の連続したセグメントの透過率測定を行う前に、以下に示す位置決めのための準備段階を行わなければならない。
− 装置により、低透過率セグメント及び高透過率セグメントの幅の和（周期Ｔ）に等しい前記片の長さの透過率を、前記片の長さに沿ってミリメートル間隔で測定する第１段階。測定点は図４のグラフ上の菱形点で示される。

この測定を実行するために、ステッピングモータ８は第一の操作態様（ミリメートル間隔の案内）に切り換えられる。この段階中に前記片１における位置ごとの透過率の測定値と情報がプロセッサのメモリに記憶される。
− プロセッサが、第一段階で測定された値に対応する正弦曲線ＣＳを決定する第二段階。
− プロセッサが、第二段階で得られた前記片１の２つの連続したセグメントＰ_１とＰ_２の横方向中央軸ＡＴに対応する、正弦曲線ＣＳの両端の横座標を決定する第三段階。
− プロセッサが、２つ目の端点の横座標と測定ヘッド２の軸ＯＯ’の間の差を測定し、前記片１の動きを決定し、横座標と軸ＯＯ’を一致させることにより必要な位置決めが実現される第４段階。

事前位置決め段階終了後、上記装置は計測段階を開始し、ステッピングモータ８は二番目の操作態様（Ｔ／２周期）に切り替えられる。

各段階において、測定ヘッド２はセグメントＰ_１あるいはＰ_２の横方向中央軸ＡＴに対面し、透過率計測手段が透過率を測定し、その結果が前記片１の位置に関するデータと共にメモリに記憶される。

メモリに記憶された情報を画面に表示させ及び／又はプリンタで印刷することにより、チェックすることができる。

以上のように、回帰分析計算により、以下の式で表される正弦曲線ＣＳが決定される。
Y=A₀+A₁ X cos(2πx/T)÷B₁ sin(2 πx/T)
式中、Ａ_０、Ａ_１及びＢ_１は決定される係数、Ｘは横座標（０からＴまでの値の長さを表す）、Ｙは縦座標（透過率を表す）を表す。

以下で表される式により、係数Ａ_０、Ａ_１及びＢ_１を求める。
A₀=(ΣYi)/T
A₁=2(Σ(Yi cos(2π Xi/T)))/T
B₁=2(Σ(Yi sin(2π Xi/T)))/T
式中、
ｉは１からTまでの値をとる指数、Xi及びYiはiが特定の値をとるときのX及びYの値である。

上式を使用して、以下の関係を導くことができる。
A₁ =0ならばX=T/4、又はX=(TArcTg(B1/A1))/( 2π)
X < 0 ならばX = X + T/2
B₁>0ならばXは最大値（高透過率）
B₁<0ならばXは最小値（低透過率）

当然ながら、本発明の計算は、同様の結果が得られる他の方法を用いることもできる。

は、透過率の小さいセグメントと大きいセグメントから成る紙片の平面図を示す。 は、周期Ｔにおける前記片の透過率プロファイルである。 は、図１に示すような紙片の透過率を自動的に測定する装置の概略断面図である。 は、透過率プロファイル測定段階で得られた透過率測定点とそれに対応する回帰曲線を示す図である。

Claims (7)

1. 既定の周期Ｔで交互に連なる異なる透過率を持つ連続したセグメント（Ｐ_１、Ｐ_２）から成る多孔材の、シート又は片の透過率自動測定であって、順次前記シート又は片（１）を案内することができる測定ヘッド（２）から成る透過率計測手段を使用し、
   少なくとも周期Ｔに対応する長さ以上の２つの連続したセグメントから成るシート又は片の予備的な透過率プロファイルが測定され、
   得られた前記透過率プロファイルから正弦曲線（ＣＳ）が決定され、さらに該正弦曲線の両端の位置が決定され、且つ、測定ヘッド（２）が正弦曲線の２番目の終端の位置に合わせられる予備的な位置決め段階と、そして、
   周期Ｔ／２の間隔で前記シート又は片（１）が案内され、各間隔で透過率が測定される測定段階
   から成ることを特徴とする前記シート又は片（１）の透過率自動測定方法。
2. 周期Ｔより短い、ミリメートル周期で連続的に透過率測定を行うことによって透過率プロファイルを測定することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 透過率プロファイル測定間に得られた値に基く回帰分析により前記正弦曲線（ＣＳ）を決定することを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 最小二乗法を使用することで前記回帰分析を得ることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記シート又は片（１）が、該シート又は片の縦軸（ＯＸ）に垂直方向に向いた２つのセグメント（Ｐ_１及びＰ_２）が交互に連続して形成される巻きタバコ用薄紙から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 既定の周期Ｔで交互に連なる異なる透過率を持つ連続したセグメント（Ｐ _１ 、Ｐ _２ ）から成る多孔材の、シート又は片（１）の透過率自動測定装置であって、前記装置は、測定ヘッド（２）を有する透過率計測手段と、順次前記シート又は片（１）を案内する手段とから成り、前記測定ヘッド（２）は、２つの管状部（３及び４）から構成され、前記２つの管状部（３及び４）の間にシート又は片（１）が案内され、前記管状部の縁（Ｂ）の間にシート又は片（１）が挟み込み可能に構成され、前記シート又は片をミリメートル間隔で案内する第一態様と、２つの連続したセグメント（Ｐ_１とＰ_２）の幅の和の半分に相当する間隔で案内する第二態様のどちらかで作動可能なステッピングモータ（８）により前記シート又は片（１）を移動することを特徴とする前記シート又は片（１）の透過率自動測定装置。
7. 前記ステッピングモータ（８）の制御と前記測定ヘッド（２）の動作制御が、前記正弦曲線（ＣＳ）と正弦曲線（ＣＳ）の終端値を計算するようプログラムされたプロセッサによって実行されることを特徴とする請求項６記載の装置。

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