JP4595057B2 - ろ水度測定方法及び測定装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、底面にワイヤ等が配置された測定室に測定されるべき懸濁液を充填し、そして前記懸濁液を時点T0に前記ワイヤ等を通って流動させる、ろ水度測定方法に関する。
【0002】
本発明は、さらに、測定室を緊密に密封する頂部蓋および底面シャッタ、空気弁およびワイヤ等を有しており、測定方法の開始において、前記測定室が測定されるべき懸濁液を収容し、前記測定室底面の前記シャッタが開放されるようになされ、測定装置が時点T0に前記ワイヤ等を通って懸濁液を流動させるようになされる、ろ水度を測定するためのろ水度測定装置に関する。
【0003】
【背景技術】
良好な品質の紙を作るために、ペーパーストック(紙料)の特性が精密に測定されかつ制御されねばならない。ペーパーストックのろ水度を測定することにおいて、ペーパーストックが水から分離され得る速度は経験的に決定される。ろ水度は、繊維、ストック処理(例えば、機械的/化学的)、細粒の品質、温度、濃度(コンシスティンシー)、および測定装置のごとき、幾つかの要因に依存している。
【0004】
ろ水度を測定するための最も一般的な方法の1つはCSF(カナディアン・スタンダード・フリーネス)である。この測定方法は標準でありそして参考として本書に組み込まれている、1985年、TAPPI、発表T227om−85、パルプのろ水度、に詳細に開示された。CSF測定において、ペーパーストックのろ水度は0.3%の濃度および20°Cの温度を有するサンプルから測定される。サンプルの濃度または温度が指定された値から異なるならば、ろ水度の結果は、測定が指定された濃度および温度に対応するように予め定義された表の値にしたがって調整される。CSF測定の開始において、正確に、サンプルの1リットルが、タンクの壁、壁の頂部部分に対して閉じる頂部蓋、タンクの底部のワイヤ、壁の底部に対して閉じる底部蓋、および空気弁からなっている測定タンク内に測定される。底部蓋は開かれそしてサンプルはいくらかのストックがタンクの底部のワイヤ上に下りるようにタンク内に沈殿させられる。底部蓋の開放からおよそ5s(秒)後、空気弁は、水がワイヤを通ったストックサンプルおよびワイヤ上に堆積されたストックから分離し始めるように開かれる。漏斗の底部での一定の流れ噴出口および漏斗の底部分の横方向管からなっている漏斗に流れる。一定容量(24.2ml)が一定の流れ噴出口(一定の流れ8.83ml/s)と横方向管との間の漏斗に残っている。水が測定タンクから漏斗に流れるとき、水の1部分は一定の流れ噴出口を通って流出し、水の一定容量(24.2ml)が一定の流れ噴出口と横方向管との間に集まりそして最後に幾らかの水が横方向管を通って流出する。ろ水度の測定において、横方向管を通って流出したこの水の容量は測定グラスにおいて測定されかつこの水の容量はろ水度に対応する。測定は通常手で行われる。本測定方法は困難でありかつ温度および濃度の変化に感応し易い。本測定方法は、また、低いCSF値において不正確である。
【0005】
ろ水度を定義するための他の公知の方法は、参考として本書に組み込まれる、1964年に認可された、試験委員会、スカンジナビアン・パルプ、ペーパー・アンド・ボードの刊行物SCAN−C19:65に開示されたショッパー・リーグラー方法である。この標準の方法によれば、公知の品質のペーパーストックが予め定義された時間周期(5s)後開放されるスプレッダコーン(拡散用円錐状体)に注入され、ストックは底部および側部に開口を有する漏斗にワイヤおよびワイヤ上に堆積する繊維からなるマットを通して濾過される。水は一定の流量〔1000ml/(149s±1)が6.71ml/sにほぼ等しい〕で底部開口を通って流出する。一定容量(7.5ml〜8.0ml)が底部開口と側部開口との間に残っている。側部開口を通って流れている水の容量は、0mlが100SR単位に対応し、1000mlが0SR単位に対応しかつしたがって1SR単位が10mlに対応するようにSR単位で測定されたろ水度に対応している。SRおよびCSF尺度は相対的な逆にされる、すなわち、最も高いSR値は最も低いCSF値に対応する。この測定は、また、通常手で行われる。本測定方法は困難でかつ温度および濃度の変化に感応し易い。SR測定方法は、また、極端な値において不正確である。
【0006】
参考として本書に組み込まれる、アメリカ合衆国特許明細書第2,602,325号は、ろ水度が予め定義された液体の容量が測定室中の懸濁液から分離するとき経過する時間を測定することにより決定される、CSF測定と同様なろ水度を測定するための方法を開示している。代替的に、予め定義された時間の間中測定室内の懸濁液から分離する液体の容量を測定することができる。この解決は遅くかつ人的エラーを受け易い欠点を提供する。
【0007】
ろ水度は、また、原理においてCSF測定に類似するが、真空を使用する自動化された測定装置により測定され得る。測定装置のサンプリング装置がペーパーストックのサンプルを採り、そして水が、その濃度がおよそ3%になるようにサンプルに添加される。サンプルの温度が測定されかつサンプルが5秒だけワイヤ上に下がりかつ沈殿させられる。この後、水は真空を使用してワイヤを通ってタンクから汲み出される。一定の時間周期後、ワイヤ上に堆積されたケーキ(沈殿物)によって発生された圧力差が測定される。圧力差が測定された後、ペーパーストックの濃度がケーキの塊りを使用して測定される。ろ水度は圧力差から測定され得る。この測定方法の欠点は、パターン作成(キャリブレーション)が、装置が各ストックの型に関して個別にキャリブレーションされねばならないため、困難でかつ難しい。
【0008】
参考として本書に組み込まれる、フィンランド特許明細書第80,342号は、また、パルプの乾燥材料、ろ水度およびワイヤ保持を定義するための自動化方法および装置を開示している。ろ水度の測定は時間の関数として測定室内の懸濁液の液体レベルを測定することに基づいている。汲み出し量は乾燥材料のケーキの塊りの関数として形成される。測定はろ水度の結果の誤差を回避するために精密な秤量機を必要とする。秤量機は、また、装置の製造コストを増加する。
【0009】
参考として本書に組み込まれる、フィンランド特許第51,133号は、加圧された水をストックの層を通して向けかつ一定の時間周期の間中流動する水の容量によってろ水度の抵抗を決定することによりろ水度を測定する他の自動化方法および装置を開示している。この測定方法の欠点は、また、装置が各ストックの型に関して個別にキャリブレーションされねばならないため、困難でかつ難しい。加圧された測定は標準の測定と異なりかつ結果はしたがって比較に値しない。
【0010】
【発明の開示】
本発明の目的は、方法およびこの方法を実行する装置を提供することにより上述した問題を解決することにある。この目的は、導入部に記載されたろ水度測定方法において、流れが時点T0で開始するとき、測定室内の懸濁液の減少を時間の関数として測定し、懸濁液の減少が予め知られた流量vcに略対応するようになる時点T1を調べ、そしてろ水度Fを前記時点T1によって前記測定室から汲み出された懸濁液の容量の関数として計算することを特徴とする方法によって達成される。
【0011】
本発明の測定装置は、ワイヤ等を介して測定室からの液体の汲み出しを時間の関数として測定するための測定センサを有し、前記センサがその測定データを測定装置に送るようになされる自動データ出口処理装置を有し、前記自動データ装置が、前記測定室からの液体の汲み出しが予め知られた流量vcに略対応するようになる時点T1を調べるようになされ、そして前記自動データ処理装置が前記時点T1によって前記測定室から汲み出された懸濁液の容量の関数としてろ水度Fを決定するようになされていることによって特徴付けられる。
【0012】
本発明の方法および装置は幾つかの利点を提供する。ろ水度の測定は、より迅速に、より正確にかつ簡単になる。測定はキャリブレーションを必要とせずかつ測定装置は測定に使用されるストックの型に設定される必要がない。さらに、反復性は、測定に伴われる人的要因が最小にされ得るため、向上する。本発明の測定装置は、また、安価でかつ利用するのに迅速である。
【0013】
以下で、本発明を好適な実施例に関連してかつ添付図面を参照してより詳細に説明する。
【0014】
【発明を実施するための最良の形態】
まず、簡単に、本発明の方法を検討する。本発明の解決において、測定室内の液体の容量が時点(タイムインスタント)T0からの時間の関数として監視される。ワイヤを介して測定室から汲み出している液体の流量に対応する、時間に関連する液体の容量の導関数が時点T1において予め定義された値vcに達するとき、それまで、すなわち、T1とT0の間に測定室から汲み出された液体の合計容量Vtotalが計算される。一定の流れ噴出口を通って同一の時間T0〜T1の間に対応して汲み出した容量Vcf、すなわち、Vcf =vc *(T1−T0)が合計容量Vtotalから減じられる。CSF方法において、一定の流れvcは8.83ml/sでありそしてSR方法において、vc は6.71ml/s、すなわち、より詳しくは、TVC が149s±1sである場合に1000ml/Tvc である。加えて、下方漏斗の一定の流れ噴出口と横方向管との間のスレッショルド容量Vthに対応する、一定容量は合計容量から減じられる。CSF方法において、スレッショルド容量Vth=24.2ml、そしてSR方法において、それはVth =7.5〜8.0mlである。かくして、本発明の方法によれば、ろ水度Fは差V=Vtotal−Vcf−Vthの関数であり、すなわち、CSFおよびSR標準測定に対応するF=f(V)である。CSFの結果は直接かつ実質上差の結果Vに対応する、すなわち、F=Vである。ろ水度Fの計算において、しかしながら、また、実際の経験に基礎を置いた他の幾つかの適宜な関数を使用することもできる。SR方法において、SR尺度はCSF方法におけるより異なった方向に増加し、それはSR方法におけるろ水度Fがほぼ直接F=(1000ml−V)/10または実際の経験に基づいた幾つかの他の適宜な関数であることを意味している。SRおよびCSF方法の間の従属関係は、例えば、懸濁液がワイヤを介して流動させられるとき種々のワイヤおよび空気コックにより非直線的である。本発明の方法において、もちろん、一定の流れvcおよびスレッショルド容量Vthに関するあらゆる所定の値を自由に選択することができる。
【0015】
次に図1を使用して本発明の方法を検討しよう。本発明の方法を実行する本発明の測定装置は、測定室10を緊密に密封する頂部蓋34および底面シャッタ16、空気弁14を有する測定室10を備えている。測定室10は支持構造40に取着される。測定が開始されるとき、測定室10は測定されるべき懸濁液で充填される。充填はレバー32により頂部蓋34を開放しかつ次いで測定室10に懸濁液を注入することにより手で、または管22を介して自動的に行われることも可能である。手動の充填は工業的方法においては推奨されず、したがって頂部蓋の手動開放機構は必須ではない。充填が管22を介して実施されるとき、例えば、マイクロプロセッサを備えたコンピュータである自動データ処理装置30が弁26を開きかつ懸濁液が測定室10内に流動し始める。測定室10が一杯になると、底部蓋16が開放機構20によって開放される。底部蓋16が開いた後、空気弁14が時点T0において予め定義された遅延、通常5s後開放される。底部蓋16を開放し、遅延を測定しそして空気弁14の開放を制御することは自動データ処理装置30によって精密に実施される。測定装置は、空気弁が開放された後測定室からの液体の汲み出しを時間の関数として測定するための測定手段12を備えている。液体は、ワイヤまたは孔あきプレート18上に懸濁液中の固形物質を残してワイヤまたは孔あきプレート18を通って流れる。液体の流出量は、例えば、光学または超音波送信機−受信機対からなっているセンサ12によって測定される。センサ12は自動データ処理装置30に接続されている。測定は、例えば、光学または音響送信機が、信号が光学または音響受信機に反射される、懸濁液の表面に向かって測定信号を送信するように実施される。送信機および受信機の位置および送信機から受信機への信号の走行時間が既知であるとき、表面のレベルを特定することができる。センサ12は流量を特定する自動データ処理装置30へ信号走行時間の測定データを送給する。自動データ処理装置30は本発明の方法により集められたデータからろ水度Fを決定する。
【0016】
次に、測定室10からの液体の汲み出しを説明している2本の曲線を示す図2を使用して本発明の方法を検討する。上方の曲線の場合において、液体は下方の曲線(点線で記されている)の場合におけるより測定室10からよりゆっくり流れる。上方の曲線はその曲線から汲み出された液体の合計容量Vtotal、一定の流れで流出している容量Vcf、CSF方法によるろ水度Fおよび液体が以前に知られた一定流量で測定室から流れ出ている時点T1をどのように読むかを示している。直線の傾斜、すなわち、時点T1の位置での曲線の接線として示される曲線の導関数は一定の流れvcに対応している。代表的には、測定室10は1000mlの容量を有しているが、測定室10の容量は本発明の解決に関して必須ではない。自動データ処理装置30は、測定データを基礎にして、測定室10からの液体の流出量がろ水度のCSF標準測定において好ましくは使用される下方漏斗の一定の流れ噴出口の一定の流れ8.83ml/sである(SR方法において、一定の流れはおよそ6.71ml/sである)時点T1を調べる。CSF標準測定において、液体の8.83ml/s(SR方法においては、6.71ml/s)またはそれ以下がワイヤを介して流れるとき、液体は、もはや、下方漏斗の横方向管からろ水度を測定する測定容器へ流れないが、液体は一定の流れ噴出口を通って流れ出る。ろ水度を測定するために、自動データ処理装置30は、本発明の解決において、空気弁が時点T0で開放された時から時点T1へ測定室10から汲み出された液体の合計容量Vtotalを決定する。自動データ処理装置30は、また、一定の流れがVcf=vc*(T1−T0)であるように時点T0から時点T1への一定の流れ容量Vcfを計算する。CSF標準方法において、一定の流れ容量Vcfは一定の流れ噴出口を通って流れる液体の容量に対応する。自動データ処理装置30は測定室10から汲み出された液体の合計容量Vtotalから一定の流れ容量Vcfおよび予め知られたスレッショルド容量Vthを減じることにより懸濁液のろ水度Fを計算する。例えば、CSF方法のろ水度Fは差の結果V=F=Vtotal−Vcf−Vth に直接かつ実質上対応している。本発明の方法はCSF標準およびSR標準の両方にしたがってろ水度を測定するのに適する。測定が実施されたとき、測定室は、例えば、そのシャッタ28が開放されるとき管24を介して加圧水により洗浄され得る。シャッタ28の開放は、好ましくは、本発明の解決において、また、温度計36により懸濁液の温度を測定する、データ処理装置30によって制御される。データ処理装置は、また、好ましくは、懸濁液の濃度を測定する。測定室内で測定されている懸濁液の濃度および温度はデータ処理装置30によって制御されている。濃度は、好ましくは、0.3%そして温度は20°Cである。温度および濃度が特定された値から異なるとき、データ処理装置30はCSF標準表(テーブル)に対応してろ水度の結果を修正する。データ処理装置30は方法のデータネットワークまたは制御装置に接続されるかまたは一体にされる。
【0017】
図3は垂直軸で本発明の測定装置により測定されたろ水度の結果Fおよび水平軸でCSF標準によるろ水度の結果CSFを示している。ろ水度は50ないし650の間で広範囲に測定された。結果の相関関係はほとんど正確に1である、すなわち、本発明の解決はCSF標準測定に非常に密接して対応するろ水度の結果を生じている。事実、結果の小さな差異はCSF標準測定における誤差によって発生される。CSF標準測定は手で実施されるので、小さな誤差は、例えば、測定時間(5s)、底部蓋の開放および測定結果の読み取りにおいて容易に発生し、これに反して、本発明の測定は完全に自動化されかつ同一方法で何時でも正確に実施される。
【0018】
本発明は本書で添付図面にしたがって例として記載されているが、本発明はそれに限定されず、しかも本発明が請求の範囲に開示された本発明の概念の範囲内で種々の方法において変更され得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を示す図である。
【図2】本発明の測定装置を示す図である。
【図3】標準測定方法に関連して本発明のろ水度測定方法を示す図である。
Claims (25)
- 測定室(10)の底面に配置されたワイヤ(18)等を有する前記測定室(10)が測定されるべき懸濁液で充填され、前記懸濁液が時点T0に前記ワイヤ(18)等を通って流されるろ水度測定方法において、
前記時点T0で流れが開始した後、前記測定室(10)内の前記懸濁液が減少する流量が、時間に関連した液体の容量の導関数として測定され、
前記懸濁液が減少する流量が予め知られた流量vcに達する時点T1が調べられ、
前記時点T0から前記時点T1の間に、前記測定室(10)から汲み出された合計容量Vtotalが決定され、
前記予め知られた流量vcに基づき、前記時点T0から前記時点T1の間の流れ容量Vcfが計算され、
前記流れ容量Vcfおよび予め知られたスレッショルド容量Vthを、前記測定室(10)から汲み出された液体の合計容量Vtotalから減じることによって、差の結果Vが計算され、
前記差の結果Vの関数として、ろ水度が計算されることを特徴とするろ水度測定方法。 - 前記測定室(10)から汲み出している懸濁液の流量が、流れが前記予め知られた流量vcに達するかまたはvcより遅くなるまで時間の関数として測定されることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 前記懸濁液の温度が測定されかつろ水度が温度にしたがって調整されることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 温度調整が標準表によって実施されることを特徴とする請求項3に記載のろ水度測定方法。
- 前記懸濁液の濃度が測定されかつろ水度が濃度にしたがって調整されることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 濃度調整が標準表にしたがって実施されることを特徴とする請求項5に記載のろ水度測定方法。
- 前記測定室(10)中の前記懸濁液の表面レベルを音響的に測定することにより、前記測定室(10)からの液体の汲み出しが測定されることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 前記測定室(10)中の前記懸濁液の表面レベルを光学的に測定することにより、前記測定室(10)からの液体の汲み出しが測定されることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 前記方法においてすべての測定および結果の計算がマイクロプロセッサ制御を使用して自動的に実施されることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 前記流量がvc=8.83ml/sであり、前記予め知られたスレッショルド容量がVth=24.2ml/sであり、CSF方法によるろ水度F CSF が、F CSF =Vにより計算されることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 前記流量がvc=1000ml/(149s±1s)であり、前記予め知られているスレッショルド容量がVth=7.5〜8.0mlであり、SR方法によるろ水度F SR が、F SR =(1000ml−V)/10により計算されることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 測定されるべき懸濁液が、前記ワイヤ(18)等を通って流動させる前に予め定義された時間だけ前記測定室(10)中に留まることを特徴とする請求項1に記載のろ水度測定方法。
- 前記予め定義された時間が5sであることを特徴とする請求項12に記載のろ水度測定方法。
- 測定室(10)を緊密に密封する頂部蓋(34)および底面シャッタ(16)、空気弁(14)およびワイヤ(18)等からなっている前記測定室(10)を備え、測定方法の開始において、前記測定室(10)が測定されるべき懸濁液を収容し、前記測定室(10)底面の前記シャッタ(16)が開放されるようになされ、測定装置が時点T0に前記ワイヤ(18)等を通って懸濁液を流動させるように配置される、ろ水度を測定するためのろ水度測定装置において、
前記測定装置は、前記ワイヤ(18)等を介して前記測定室(10)から汲み出された液体の流量を、時間に関連する液体の容量の導関数として測定するための測定センサ(12)を有し、
前記測定装置は、前記測定センサ(12)により測定されたデータが送られる自動データ処理装置(30)を有し、
前記自動データ処理装置(30)が、
前記測定室(10)から汲み出された液体の流量が予め知られた流量vcに達する時点T1を調べ、
前記時点T0から前記時点T1の間に前記測定室(10)から汲み出された液体の合計量Vtotalを計算し、
前記予め知られた流量vcに基づき、前記時点T0から前記時点T1の間の流れ容量Vcfを計算し、
前記流れ容量Vcfおよび予め知られたスレッショルド容量Vthを、前記測定室(10)から汲み出された液体の合計容量Vtotalから減じることにより、差の結果Vを計算し、
前記差の結果Vの関数として、ろ水度を決定することを特徴とするろ水度測定装置。 - 前記測定装置が、前記流れが前記流量vcに達するかまたはvcより遅くなるまで時間の関数として前記測定室(10)から汲み出している液体の流量を測定することを特徴とする請求項14に記載のろ水度測定装置。
- 前記装置が前記懸濁液の温度を測定するための温度計(36)を備え、前記温度計(36)が測定データを前記自動データ処理装置(30)へ送り、前記自動データ処理装置(30)が温度にしたがってろ水度を調整することを特徴とする請求項14に記載のろ水度測定装置。
- 前記自動データ処理装置(30)が標準表にしたがって温度に関連してろ水度を調整することを特徴とする請求項16に記載のろ水度測定装置。
- 前記測定装置が前記懸濁液の濃度を測定し、かつ前記自動データ処理装置(30)が濃度にしたがってろ水度を調整することを特徴とする請求項14に記載のろ水度測定装置。
- 前記自動データ処理装置(30)が標準表にしたがって濃度に関連してろ水度を調整することを特徴とする請求項18に記載のろ水度測定装置。
- 前記測定室(10)からの液体の汲み出しを測定するための前記測定センサ(12)が、前記測定室(10)中の前記懸濁液の表面レベルを音響的に測定することを特徴とする請求項14に記載のろ水度測定装置。
- 前記測定室(10)からの液体の汲み出しを測定するための前記測定センサ(12)が、前記測定室(10)中の前記懸濁液の表面レベルを光学的に測定することを特徴とする請求項14に記載のろ水度測定装置。
- 前記流量がvc=8.83ml/sであり、前記予め知られたスレッショルド容量がVth=24.2ml/sであり、
前記自動データ処理装置(30)が、CSF方法によるろ水度F CSF を、F CSF =Vにより計算することを特徴とする請求項14に記載のろ水度測定装置。 - 前記流量がvc=1000ml/(149s±1s)であり、前記予め知られたスレッショルド容量がVth=7.5〜8.0mlであり、
前記自動データ処理装置(30)が、SR方法によるろ水度F SR を、F SR =(1000ml−V)/10により計算することを特徴とする請求項14に記載のろ水度測定装置。 - 前記測定装置が前記時点T0において予め定義された時間後、前記ワイヤ(18)等を通って前記懸濁液を流動させる空気弁(14)を備えていることを特徴とする請求項14に記載のろ水度測定装置。
- 前記予め定義された時間が5sであり、その後前記空気弁(14)が開くことを特徴とする請求項24に記載のろ水度測定装置。
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