FI114877B - Menetelmä ja laite paperin kuituorientaation määrittämiseksi - Google Patents
Menetelmä ja laite paperin kuituorientaation määrittämiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI114877B FI114877B FI940891A FI940891A FI114877B FI 114877 B FI114877 B FI 114877B FI 940891 A FI940891 A FI 940891A FI 940891 A FI940891 A FI 940891A FI 114877 B FI114877 B FI 114877B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- paper
- light beam
- fiber orientation
- light
- reflected
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 103
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 15
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000013055 pulp slurry Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 101000713585 Homo sapiens Tubulin beta-4A chain Proteins 0.000 description 1
- 102100036788 Tubulin beta-4A chain Human genes 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004441 surface measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/34—Paper
- G01N33/346—Paper sheets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N2021/4704—Angular selective
- G01N2021/4711—Multiangle measurement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/86—Investigating moving sheets
- G01N2021/8663—Paper, e.g. gloss, moisture content
- G01N2021/8681—Paper fibre orientation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Paper (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
114877
Menetelmä ja laite paperin kuituorientaation määrittämiseksi - Metod och ap-paratur för bestämning av fiberorienteringen i papper Tämä keksintö koskee menetelmää ja laitetta kuituorientaation määrittämiseksi ja 5 etenkin sellaista menetelmää ja laitetta, jotka sopivat paperinvalmistusprosessissa olevan paperin kuituorientaatio-ominaisuuksien määrittämiseen.
Korkealaatuisen paperin valmistamiseksi on tärkeää määrittää paperin laatu kuten myös valmiina tuotteena saadun paperin kuituorientaatio-ominaisuudet. Keinot tällaisen määrityksen suorittamiseen ovat entuudestaan tuttuja, esimerkiksi japanilai-10 siä patenttihakemuksia käsittelevässä lehdessä numero Hei 4-57983 (1992-57983) julkaistu tieto kosketuksettomasta orientaatiomittarista ja japanilaisia patenttihakemuksia käsittelevässä lehdessä numero Hei 4-113205 (1992-113205) julkaistu tieto kuituorientaation mittauslaitteesta, joissa kummassakin käytetään valokeilan kohdistamista pintaan ja heijastamista testattavan paperin pinnalta.
15 Edellä mainitussa lehdessä numero 1992-57983 kuvattu laite koostuu yleisesti ottaen projektorista, pyörivästä diafragmamekanismista, jossa on rako, jonka kautta valokeila mainitusta projektorista projisoidaan ja ohjataan ja sen myötä muutetaan kapeaksi suoraksi valokeilaksi (ts. nauhamainen valokeila), joka on muutettavissa . pituussuunnassa, ja yhdestä valon vastaanottimesta, jonka tehtävä on vastaanot- 20 taa nauhamainen valokeila, joka on kohdistettu paperin pintaan ennalta määrätyssä kulmassa ja sen jälkeen heijastunut paperin pinnalta. Koska tiedetään, että suurin heijastuskerroin saavutetaan, kun nauhamaisen valokeilan pituussuunta vastaa kuitujen orientoitumista (ts. kuitujen orientoitumiskulmaa), määritetään heijastus-:·* kertoimen ero mainittuun nauhamaiseen valokeilaan, jonka pituussuunta on muu- ; : 25 tettavissa, kuituorientaatiota kuvaavan kuituorientaatioindeksin laskemiseksi.
Edellä mainitussa lehdessä numero 1992-113205 kuvattu laite koostuu yleisesti ot-; taen projektorista, pyörivästä näytealustasta, jonka päälle testattava paperi asete- ;·* taan ja valaistaan mainitusta projektorista projisoidulla valokeilalla, ja yhden valon ; vastaanottimen, joka vastaanottaa paperin pinnalta heijastuvan valokeilan, jolloin :··· 30 kuituorientaatioindeksi ja kuitujen orientoitumiskulma lasketaan heijastuneen valo- . \ keilan voimakkuuden ja näytealustan pyörimiskulman pohjalta.
; ·: Paperin kuituorientaatio-ominaisuuksien määritystä käytetään ensisijaisesti paperin laadunvalvonnassa, joten tällainen määritys tulisi voida toteuttaa nk. on-line tilassa, paperinvalmistusprosessin aikana. Esimerkiksi paperikoneessa, joka koostuu viira- 114877 2 osasta, puristusosasta ja kuivatusosasta, on tärkeää, että tällaisen määrityksen tulos heijastuu tehokkaasti materiaalin syöttöön viiraosaan, kuten myös viiraosan toimintaan, koska paperin määräävät orientoitumisominaisuudet syntyvät osittain juuri siinä vaiheessa, kun veteen hajotettu materiaali syötetään viiraosaan, ja osittain 5 materiaalin kulkeutuessa eteenpäin viiraosaa pitkin.
Yksikään edellä mainituista aiemman käytännön mukaisista kuituorientaation mittauslaitteista ei kuitenkaan sovi tällaiseen on-line määritykseen, koska niihin sisältyy pyöriviä osia, minkä vuoksi ne ovat aikaa kuluttavia. Lisäksi, yllä mainittua, lehdessä numero 1992-113205 kuvattua laitetta, johon sisältyy pyörivä näytealusta, 10 on mahdoton käyttää, sillä paperinvalmistusprosessissa olevaa paperirainaa ei voi pyörittää. Tässä laitteessa optista järjestelmää, joka koostuu projektorista ja valon vastaanottimesta, voitaisiin ehkä pyörittää näytealustan sijaan samanlaisen optisen vaikutuksen aikaansaamiseksi. Paperiraina kuitenkin liikkuu samalla, kun optinen järjestelmä pyörii, joten mittauspiste liikkuu myös ja vaikeuttaa saman pisteen mit-15 taamista. Paperikoneessa liikkuvan paperirainan kuituorientaatiota ei näin ollen voida määrittää tarkoin. Myös edellä mainitussa, lehden numero 1992-57983 mukaisessa laitteessa nauhamaista valokeilaa pyöritetään, minkä vuoksi paperikoneessa liikkuvan paperirainan kuituorientaatiota on vaikea määrittää tarkoin.
Tämän keksinnön päätavoitteena on tuoda esille menetelmä ja laite paperin kui-20 tuorientaation määrittämiseksi siten, että orientaatio-ominaisuudet voidaan määrit-* : tää on-line, jotta määrityksen tulos voidaan syöttää takaisin paperikoneelle ja sen v ; myötä valmistaa korkealuokkaista paperia.
Edellä mainittu tavoite saavutetaan tämän keksinnön erään näkökulman mukaan paperin kuituorientaation määritykseen käytettävällä menetelmällä, jossa polaroi-25 maton valokeila projisoidaan kohtisuoraan paikallaan olevan tai liikkuvan paperin v pintaan, vastaanotetaan mainitulta paperin pinnalta heijastuva valokeila lähes sa malla hetkellä kahdeksassa tai useammassa kohdassa, jotka ovat jakautuneet ym-...V pyrän kehälle, joka ympyrä on samantasoinen sen paperipinnan kanssa, jota vas- ten mainittu polaroimaton valokeila kohdistetaan kohdassa, jossa kohdistetun valo-,···, 30 keilan akseli leikkaa mainitun tason, ja lasketaan paperin kuituorientaatio-ominai- suudet, kuten kuituorientaatioindeksi ja kuituorientaatiokulma mainitun heijastuneen valokeilan voimakkuuden pohjalta. Jos mainittu määritys halutaan tehdä : etenkin paperikoneessa liikkuvalle paperille, mainittu tavoite saavutetaan tämän : keksinnön erään toisen näkökulman mukaan menetelmällä, jossa paperin kuitu- 35 orientaatio määritetään on-line projisoimalla polaroimaton valokeila kohtisuoraan paperikoneessa liikkuvan paperin pintaan, vastaanottamalla mainitulta paperipin- 3 1 1 4877 naita heijastuva valokeila lähes heti kahdeksassa tai useammassa kohdassa, jotka ovat jakautuneet ympyrän kehälle, joka ympyrä on samantasoinen sen paperipin-nan kanssa, jota vasten mainittu polaroimaton valokeila kohdistetaan kohdassa, jossa kohdistetun valokeilan akseli leikkaa mainitun tason, ja pyyhkäisemällä mai-5 nitulla polaroimattomalla valokeilalla valaistun paperinpinnan kohta mainitun paperikoneen poikittaissuunnassa, ja laskemalla paperin kuituorientaatio-ominaisuudet, kuten kuituorientaatioindeksi ja kuituorientaatiokulma mainitun heijastuneen valokeilan voimakkuuden pohjalta.
Paperikoneessa liikkuvan tai paikallaan olevan paperin kummankin puolen kuitu-10 orientaatio-ominaisuuksien eron määrittämiseksi polaroimattomia valokeiloja projisoidaan kohtisuoraan paperin kummallekin pinnalle, sekä huovan että viiran puoleiselle, ja paperin pinnoilta heijastuneet valokeilat vastaanotetaan paperin kummallakin puolella. Mitattava heijastuneen valokeilan voimakkuus on edullisesti sen pola-roidun valokeilan voimakkuus, joka värähtelee kohtisuorassa tasoon nähden, mu-15 kaan lukien kohdistettavan valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli, tai po-laroitu valokeila, joka värähtelee tason suuntaisesti, mukaan lukien kohdistettavan valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli erotettuna paperipinnan heijastamasta valokeilasta. Määrityksen tarkkuuden parantamiseksi paperin pinnalta heijastuva valokeila vastaanotetaan kohdissa, jotka ovat jakautuneet lähes yhtä suurin vä-20 lein ympyrän kehälle, jonka ympyrän keskipisteenä on kohta, jossa kohdistettavan it; valokeilan akseli leikkaa mainitun tason, ja ulottuen samansuuntaisesti siihen pape- I f ... ripintaan nähden, johon polaroimaton valokeila kohdistetaan.
:V: Yllä asetettu tavoite saavutetaan tämän keksinnön erään toisen näkökulman mu- kaan paperin kuituorientaation mittauslaitteella, johon sisältyy projektori, jolla pola-25 roimaton valokeila projisoidaan kohtisuoraan paikallaan olevaan tai liikkuvaan pa-peripintaan, kahdeksan tai useampia vastaanottimia jakautuneina ympyrän kehälle, joka ympyrä on samassa tasossa kuin paperin pinta sillä puolella, johon mainittu . polaroimaton valokeila kohdistetaan kohtaan, jossa kohdistetun valokeilan akseli leikkaa mainitun tason, jotta voitaisiin vastaanottaa paperin mainitulta tasolta hei-*·;·’ 30 jastuva valokeila, valoinformaatioprosessori, joka soveltuu prosessoimaan viestiä, joka vastaa kunkin vastaanottimen mittaaman heijastuneen valokeilan voimakkuut-·:··: ta ja syötetään mainittuun prosessoriin valon voimakkuutta vastaavan viestin ai- . kaansaamiseksi, ja aritmeettinen piiri, joka laskee kuituorientaatio-ominaisuudet, ; kuten kuituorientaatioindeksin ja kuituorientaatiokulman mainitun valosta informoi- 35 van prosessorin ulostuloviestin pohjalta. Jotta tämän keksinnön mukainen paperin kuituorientaation mittauslaite voitaisiin asentaa paperikoneeseen, laitteeseen sisäl- 114877 4 tyy projektori polaroimattoman valokeilan projisoimiseksi kohtisuoraan paperikoneessa liikkuvan paperin pintaan, kahdeksan tai useampia vastaanottimia jakaantuneina ympyrän kehälle, joka ympyrä on samassa tasossa kuin paperin pinta sillä puolella, johon mainittu polaroimaton valokeila kohdistetaan kohtaan, jossa 5 kohdistetun valokeilan akseli leikkaa mainitun tason, ja sisältää myös valokennoja, jotka vastaanottavat paperin mainitulta pinnalta heijastuvan valokeilan, valoinfor-maatioprosessori, joka soveltuu prosessoimaan viestiä, joka vastaa kunkin vastaanottimen mittaaman heijastuneen valokeilan voimakkuutta ja syötetään mainittuun prosessoriin valon voimakkuutta vastaavan viestin aikaansaamiseksi, ja arit-10 meettinen piiri, joka laskee kuituorientaatioindeksin ja kuituorientaatiokulman mainitun valoinformaatioprosessorin avulla, ja mainittu projektori ja mainitut vastaanottimet pyyhkäisevät paperin yli paperikoneen poikkisuunnassa.
Paperikoneessa paikallaan olevan tai liikkuvan paperin kummankin pinnan kuitu-orientaatio-ominaisuuksien eron määrittämiseksi, paperin kummallakin puolella on 15 projektori, joilla viira- ja huopapuolen paperipintoja valaistaan, ja mainitut valovas-taanottimet, jotka vastaanottavat paperin pinnoilta heijastuvat valokeilat. Kumpaankaan yllä mainittuun vastaanottimeen ei kuulu polaroijaa tai niihin kuuluu polaroija, jonka tehtävä on erottaa polaroitu valokeila, joka värähtelee kohtisuoraan tasoon nähden, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli mukaan lu-20 kien, tai polaroija, jonka tehtävä on erottaa tason suuntaisesti värähtelevä polaroitu ( . valokeila, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli mukaan lukien. Määrityksen tarkkuuden parantamiseksi mainitut kahdeksan tai enemmän ’ valon vastaanotinta ovat jakautuneet lähes tasavälein mainitulle kehälle ympyräs- ‘ sä, jonka keskipisteenä on kohta, jossa kohdistetun valokeilan akseli leikkaa tason, :...: 25 joka on samansuuntainen mainitun paperin pinnan kanssa.
Keksinnön mukaan mainittu projektori projisoi polaroimattoman valokeilan kohtisuoraan paperin pintaan ja paperin pinnan heijastaman valokeilan vastaanottamiseen käytetään lukusia valon vastaanottimia, jotka ovat jakautuneet ympyrän ke-*;;; hälle samalle puolelle, johon polaroimaton valokeila kohdistetaan, tasossa, joka on 30 samansuuntainen paperipinnan kanssa kohdassa, jossa mainittu paperipinnan kanssa samansuuntainen taso leikkaa kohdistetun valokeilan akselin niin, että koh-*: · i distetun ja heijastuneen valokeilan akselien välinen kulma on sama jokaiselle valo- . \ vastaanottimelle. Toisin sanoen, epätasaisuus heijastuneen valokeilan voimakkuu- ; dessa eri vastaanottimien kohdalla heijastaa paperipinnan orientaatio-ominaisuuk- 35 siä, ja kuituorientaatio-ominaisuudet, kuten kuituorientaatioindeksi ja kuituorientaa- 114877 5 tiokulma voidaan laskea heijastuneen valokeilan voimakkuuden epätasaisuuden pohjalta.
Lisäksi tämän keksinnön mukaisen laitteen rakennetta voidaan yksinkertaistaa, mikä mahdollistaa heijastuneen valokeilan vastaanottamisen lukuisalla valovastaan-5 ottimella lähes samanaikaisesti siten, että sama kohta paperin pinnalla voidaan mitata hyvin nopeasti, koska optinen mittausjärjestelmä ei sisällä pyörivää osaa. Tämän vuoksi laite on helppo asentaa paperikoneeseen suurella nopeudella liikkuvan paperirainan kuituorientaatio-ominaisuuksien määrittämiseksi.
Menetelmää ja laitetta paperin kuituorientaation määrittämiseksi tämän keksinnön 10 mukaan kuvataan erityisen suoritusmuodon osalta ja oheisten kuvioiden avulla, joista: kuvio 1 on sivukuva mittausjärjestelmästä osana tämän keksinnön mukaista laitetta; kuvio 1 on tasokuva mittausjärjestelmästä osana tämän keksinnön mukaista lai-15 tetta; kuvio 3 on lohkokaavio, joka kuvaa tapaa, miten valoviesti prosessoidaan arit-meettisesti tämän keksinnön laitteessa; •;. * j kuvio 4 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tä- män keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastu-20 neen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 30° käyttämättä polaroijaa va- !.lovastaanottimena, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä määritettynä, • *; ’ jossa (a) vastaa orientaatioindeksiarvoja ja (b) orientaatiokulmia; • * · :T: kuvio 5 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tä män keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastu-25 neen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 50° käyttämättä polaroijaa va- , · · ·. lovastaanottimena, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä määritettynä, ‘ · ‘ jossa (a) vastaa orientaatioindeksiarvoja ja (b) orientaatiokulmia; ·:··; kuvio 6 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tä- . 1, män keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastu- : 1 ; 30 neen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 70° käyttämättä polaroijaa va- ' ' lovastaanottimena, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä määritettynä, jossa (a) vastaa orientaatioindeksiarvoja ja (b) orientaatiokulmia; 114877 6 kuvio 7 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tämän keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 30° käyttämällä valovastaanot-timena polaroijaa, joka erottaa kohtisuoraan tasoon nähden värähtelevän 5 polaroidun valokeilan, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valo keilan akseli mukaan lukien, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä määritettynä, jossa (a) vastaa orientaatio!ndeksiarvoja ja (b) orientaatio-kulmia; kuvio 8 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tä-10 män keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastu neen valokeilan välisen kulman 8r ollessa 50° käyttämällä valovastaanot-timena polaroijaa, joka erottaa kohtisuoraan tasoon nähden värähtelevän polaroidun valokeilan, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli mukaan lukien, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä 15 määritettynä, jossa (a) vastaa orientaatio!ndeksiarvoja ja (b) orientaatio- kulmia; kuvio 9 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tämän keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 70° käyttämällä valovastaan-20 ottimena polaroijaa, joka erottaa kohtisuoraan tasoon nähden värähtele- vän polaroidun valokeilan, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen : valokeilan akseli mukaan lukien, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä määritettynä, jossa (a) vastaa orientaatioindeksiarvoja ja (b) orientaatio-kulmia; ·;;; 25 kuvio 10 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tä- : män keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastu neen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 30° käyttämällä valovastaanot- ,,; -' timena polaroijaa, joka erottaa tason suuntaisesti värähtelevän polaroidun valokeilan, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli 30 mukaan lukien, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä määritettynä, jossa (a) vastaa orientaatioindeksiarvoja ja (b) orientaatiokulmia; ; ! *. kuvio 11 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tä- män keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 50° käyttämällä valovastaan-35 ottimena polaroijaa, joka erottaa tason suuntaisesti värähtelevän pola- 114877 7 roidun valokeilan, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli mukaan lukien, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä määritettynä, jossa (a) vastaa orientaatioindeksiarvoja ja (b) orientaatiokulmia; kuvio 12 on käyrästö, joka kuvaa yhtäältä erään näytteen kuituominaisuuksia tä-5 män keksinnön mukaisella laitteella määritettynä kohdistetun ja heijastu neen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 70° käyttämällä valovastaanot-timena polaroijaa, joka erottaa tason suuntaisesti värähtelevän polaroidun valokeilan, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli mukaan lukien, ja toisaalta tavanomaisella menetelmällä määritettynä, 10 jossa (a) vastaa orientaatioindeksiarvoja ja (b) orientaatiokulmia; kuvio 13 on käyrästö, joka kuvaa orientaatioindeksiarvoja, jotka on määritetty tämän keksinnön mukaisella laitteella, joka on asennettu pitkäviiraiseen paperikoneeseen ja jossa mainitussa laitteessa käytetään valovastaanotti-mena polaroijaa, joka erottaa kohtisuoraan tasoon nähden värähtelevän 15 valokeilan, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli mukaan lukien, ja määritys tehdään kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 50°, ja viiran puoleisen paperirainan pinnan mittaustulokset on esitetty paksuna yhtenäisenä käyränä ja huovan puoleisen paperirainan pinnan mittaustulokset on esitetty ohuena yhtenäise-20 nä käyränä; ja
< I M
. kuvio 14 on käyrästö, joka kuvaa orientaatiokulmia, jotka on määritetty tämän kek- • · · . sinnön mukaisella laitteella, joka on asennettu pitkäviiraiseen paperiko- neeseen ja jossa mainitussa laitteessa käytetään valovastaanottimena polaroijaa, joka erottaa kohtisuoraan tasoon nähden värähtelevän valo-··: 25 keilan, kohdistetun valokeilan akseli ja heijastuneen valokeilan akseli mu- v : kaan lukien, ja määritys tehdään kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 50°, ja viiran puoleisen paperirainan pinnan mit-_ taustulokset on esitetty paksuna yhtenäisenä käyränä ja huovan puolei- sen paperirainan pinnan mittaustulokset on esitetty ohuena yhtenäisenä 30 käyränä.
: Seuraavassa kuvattavassa erityisessä suoritusmuodossa on käytetty kahdeksan : ’*. valovastaanotinta.
':' ’: Kuviossa 1, joka on sivukuva kuituorientaation mittauslaitteesta, on esitetty projek tori 10 kuituorientaatio-ominaisuuksien testauksen kohteena olevan paperin 1 pin- 114877 8 nan 1a yläpuolella. Projektori 10 käsittää puolijohdelaserin 11, linssin 12, polaroijan 13 ja neljännes värähtelylevyn 14 järjestettynä siten, että puolijohdelaserista 11 lähtevä lasersäde kulkee linssin 12, polaroijan 13 ja neljännes värähtelylevyn 14 läpi ja muodostaa pyöreän polaroidun valokeilan Li. Pyöreä polaroitu valokeila on 5 valokeila, joka etenee suuntaan, johon se on polaroitu, ja sen tulisi erottua niin kutsutusta polaroimattomasta valokeilasta, jolla ei ole polarointiominaisuuksia. Sitä voidaan kuitenkin käytännössä pitää polaroimattomana valokeilana, sillä sen pyö-rintäkierto suuntaan, johon se pyörii on yleensä jopa vain 10-15 sekuntia. On tietenkin myös mahdollista käyttää vaihtoehtoista projektoria, joka koostuu halogeeni-10 lampusta tai vastaavasta, josta lähtee polaroimaton valokeila, ja linssijärjestelmäs-tä, joka toimii tämän polaroimattoman valokeilan kollimaattorina. Projektori 10 sijoitetaan siten, että se projisoi pyöreän polaroidun valokeilan Li kohtisuoraan paperin pintaan 1a.
Kahdeksassa valovastaanottimessa 20a-20h on, kuten kuviossa 2 on esitetty, po-15 laroijat 21a-21h ja valokennot 22a-22h, jotka muuttavat valon voimakkuudet vastaaviksi sähköviesteiksi. Kuten kuviossa 1 on esitetty, nämä valovastaanottimet 20a-20h sijaitsevat tasavälein ympyrän kehällä, joka ympyrä on saman tason suuntainen kuin paperin pinta 1a mainitun tason leikkaavaan pisteeseen nähden ja siihen kohdistetun mainitun pyöreän polaroidun valokeilan Li akseliin nähden. Näiden 20 valovastaanottimien 20a-20h valoa vastaanottavat pinnat on suunnattu mainittua , pistettä kohti, jossa mainitun kohdistetun, pyöreän, polaroidun valokeilan Li akseli * · I I · ja paperin pinta 1a kohtaavat. Mainitusta projektorista 10 lähetetty lasersäde hei-: ‘ : jastuu paperin pinnasta 1 ja valovastaanottimet 20a-20h vastaanottavat tämän hei- •. v jastuneen valokeilan Lr.
• * I
• · 25 Valovastaanottimien 20a-20h vastaanottama heijastunut valokeila Lr kohdistuu mainittuihin valokennoihin 22a-22h sen jälkeen, kun se on erotettu ennalta määrät- * * · tynä polaroituna valokeilana kunkin polaroijan 21a-21h läpi. Kohdistetun valokeilan ja heijastuneen valokeilan välinen kulma Or on alueella 0o<0r<90o ja on edullista l t * * >;; valita suhteellisen iso kulma 0r ja sen myötä saavuttaa vastaavasti suurempi hei- :: 30 jastuskerroin kuitujen orientaation heijastamalle valokeilalle.
* ’ ‘ *' ’ Paikallisesti ympyrän kehälle keskitetyillä valovastaanottimilla 20a-20h olisi mahdo ton saada tarkkaa tietoa kuituorientaatiosta, sillä vain suunnallisesti yksipuolisia tie-; ;': toja saataisiin paperipinnasta 1 a. On lisäksi tärkeää, että valovastaanottimet 20a- -:<>· 20h järjestetään mainitun ympyrän kehälle melko tasaisin välein. On kuitenkin sel- 35 vää, että valovastaanottimet 20a-20h voidaan järjestää niin, että heijastuneen valokeilan Lr vastaanottaminen tapahtuu optimaalisesti muuten kuin tasavälein järjes- 1 1 4877 9 tettyjen vastaanottimien kanssa, esimerkiksi kun paperikoneen paperirainan kuitu-orientaation oletetaan olevan lähes samansuuntainen paperikoneen tuotantosuunnan kanssa.
Kukin polaroija 21a-21h, joka toimii osana kussakin valovastaanottimessa 20a-20h, 5 erottaa polaroidun valokeilan, joka värähtelee samansuuntaisesti siihen tasoon nähden, joka käsittää kohdistetun valokeilan Li akselin ja heijastuneen valokeilan Lr akselin, tai erottaa polaroidun valokeilan, joka värähtelee kohtisuoraan siihen tasoon nähden, joka käsittää kohdistetun valokeilan Li akselin ja heijastuneen valokeilan Lr akselin. Nimittäin käytettyjen polaroijien 21a-21 h tyypistä riippuen mainitut 10 valokennot 22a-22h vastaanottavat vain polaroidun valokeilan, joka värähtelee samansuuntaisesti siihen tasoon nähden, joka käsittää kohdistetun valokeilan Li akselin ja heijastuneen valokeilan Lr akselin, tai vain sellaisen polaroidun valokeilan, joka värähtelee kohtisuoraan siihen tasoon nähden, joka käsittää kohdistetun valokeilan Li akselin ja heijastuneen valokeilan Lr akselin. Heijastunut valokeila Lr 15 voidaan vaihtoehtoisesti siepata suoraan valokennoihin 22a-22h ilman polaroijia 21a-21h, ja sen vuoksi ilman mainitun polaroidun valokeilan erottamista. Kuitu-orientaation heijastaman valokeilan heijastuskerroin saavuttaa joka tapauksessa maksimiarvonsa, kun polaroitu valokeila värähtelee kohtisuorassa siihen tasoon nähden, joka käsittää kohdistetun valokeilan Li akselin ja heijastuneen valokeilan 20 Lr akselin, joten on edullista mitata heijastuneen valokeilan Lr voimakkuudet käyt-_ . tämällä polaroijia 21a-21h, joista kunkin tehtävä on erottaa tällainen polaroitu va lokeila.
: Y: Kuten kuviosta 3 näkyy, valokennojen 22a-22h ulostulot on liitetty valoinformaatio- : *": prosessorin 31 vastaaviin sisäänmenoihin 31 a-31 h niin, että mainittujen valokenno- ;. 25 jen 22a-22h vastaanottaman heijastuneen valokeilan Lr voimakkuudet muuttuvat . : ·. vastaaviksi sähköviesteiksi ja syötetään mainittuun valoinformaatioprosessoriin 31, jossa valon voimakkuutta vastaavat viestit prosessoidaan sopivalla tavalla, jotta saataisiin valoinformaatioviesti, joka sisältää valokennojen 22a-22h vastaanotta-‘::: man heijastuneen valokeilan Lr voimakkuuden F ja kohdistetun valokeilan Li akse- 30 Iin ympärille muodostetun ympyrän kehällä olevien valokennojen 22a-22h asetus-; kulman Θ. Valoinformaatioprosessorin 31 ulostulopuolelle on kytketty aritmeettinen piiri 32, joka sisään tulevan valoinformaatioviestin pohjalta laskee orientaatioindek-siluvun, joka edustaa paperipinnan 1a kuituorientaation mittaa, ja orientaatiokul-! ; man a, joka vastaa kuituorientaation suuntaa paperipinnalla 1a seuraavan yhtälön 35 mukaisesti: F(0) = C (1 + η cos 2 (θ-α)) (1) 114877 10 jossa F on valon voimakkuus ja Θ on kunkin valovastaanottimen 20a-20h asetus-kulma, kuten jo aiemmin on mainittu, ja C on heijastuneen valokeilan keskimääräinen voimakkuus. Yhtälö (1) on osa Fourier-sarjaa, joka on tunnettu jaksollinen funktio, jota yleensä käytetään paperin kuituorientaation arviointiin hankittujen tieto-5 jen pohjalta. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää myös muuta funktiota kuin mainittua yhtälöä (1), kuten Von Misesin funktiota tai elliptistä funktiota.
Mainitun aritmeettisen piirin 32 laskemat orientaatioindeksiluku η ja orientaatiokul-ma a näkyvät näyttölaitteessa 33, kuten CRT-näyttölaitteessa, joka kytketty mainittuun aritmeettiseen piiriin 32, tai tulostuvat mainittuun aritmeettiseen piiriin kytketyl-10 le tulostimelle tai piirturille.
Kun edellä kuvatun mukaista paperin kuituorientaation mittauslaitetta käytetään pienen paperinäytteen orientaatio-ominaisuuksien määrittämiseen, näytealustaa, johon näyte on kiinnitetty, voidaan liikuttaa ennalta määrättyyn suuntaan suhteessa paikallaan olevaan laitteeseen tai päinvastoin laitetta voidaan liikuttaa paikallaan 15 olevan näytealustan suhteen, jotta saataisiin halutut tiedot, joiden pohjalta kuitu-orientaation kaksiulotteinen jakautuma voidaan selvittää. Jos määritys tehdään näytteen kummallekin puolelle, kuituorientaatiojakautuma voidaan mitata näytteen sekä viiran- että huovanpuoleisen sivun osalta, mikä mahdollistaa kuituorientaatio-jakautuman eron selvittämisen näytteen molemmilta puolilta saatujen mittaustulos-20 ten pohjalta.
;Kun kuituorientaatio-ominaisuudet halutaan määrittää paperikoneessa liikkuvalle paperirainalle, paperikoneen vastakkaisilla puolilla on tuet, joiden välillä on ohjaus- I < · .' · i t kisko, jota pitkin kuituorientaation mittauslaitetta voidaan liikuttaa paperikoneen ylä- I t ' *; puolella. Kuituorientaation mittauslaitetta voidaan ohjata mainittua ohjauskiskoa pit- 25 kin koneen poikkisuunnassa, paperirainaa pyyhkien, jolloin paperirainan kuituorien- taatio-ominaisuudet voidaan määrittää sekä koneen poikkisuunnassa että koneen suuntaisesti. Laite voi myös olla paperirainan sivulla viiran vieressä ja paperirainan ., !i ’ sivulla huovan vieressä ja pyyhkäistä paperirainan yli koneen poikkisuunnassa tar- • koituksena määrittää paperirainan kahden pinnan kuituorientaatio-ominaisuuksien *, 30 välisen eron sekä koneen suuntaisesti että koneen poikkisuuntaisesti. Ilman pyyh- ; käisytoimintaa paperirainan kuituorientaatio-ominaisuudet voitaisiin mitata ainoas taan koneen suuntaisesti.
Kokeita varten valmistettua kuituorientaation mittauslaitetta käytettiin hankkimaan tietoa kuituorientaatiosta näytteenä olevasta paperiarkista. Kunkin kokeen tuloksia 35 kuvataan seuraavassa.
114877 11
Koe 1
Puolijohdelaser 11, jonka aallon pituus oli 670 nm ja maksimaalinen ulostulo 20 mW, asennettiin projektoriin 10 ja silikonivalodiodeja käytettiin valokennoina 22 ja PPC-paperin, jonka neliömassa oli 64 g/m2, kuituorientaatio-ominaisuudet mää-5 ritettiin. Määritys toistettiin ja kutakin määritystä varten käytettyjen valovastaanotti-mien 20 lukumäärää vaihdeltiin kahdesta kahteenkymmeneen valovastaanotti-meen 20. Nämä valovastaanottimet 20 oli sijoitettu lähes tasavälein paperin pinnan kanssa samansuuntaisen ympyrän kehälle. Kussakin käytetyssä valovastaanotti-messa 20 oli polaroija 21, jonka tehtävä oli erottaa polaroitu valokeila, joka väräh-10 teli kohtisuoraan tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, ja kussakin käytetyssä valovastaanottimessa 20 oli polaroija 21, jonka tehtävä oli erottaa polaroitu valokeila, joka värähteli samansuuntaisesti tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien. Näiden määritysten tulokset on esitetty taulu-15 kossa 1.
Kohdistetun valokeilan Li akselin ympärille paperin pinnan suuntaisesti muodostuneen ympyrän kehälle tasavälein järjestettyjen lukuisan valovastaanottimen mittaaman heijastuneen valon voimakkuus on kunkin valovastaanottimen 20 asetus-kulman jaksollinen funktio (jakso on π), kuten ilmenee taulukosta 1. Orientaatioin-20 deksiarvo ja orientaatiokulma (jaksollisia funktioita), jotka on laskettu kahdeksalla ‘ ‘ : tai useammalla valovastaanottimella 20 saatujen tietojen pohjalta, antavat tarvitta- : : : van ja riittävän tarkkuuden. On siis edullista käyttää kahdeksaa tai useampaa valo- : V: vastaanotinta 20, ja on edullisinta käyttää kahdeksaa valovastaanotinta, jotta tä- ; ’' ; män keksinnön laite voitaisiin toteuttaa kevyenä ja pienikokoisena on-line laitteena.
25 Koe 2
Tavanomaista menetelmää noudattaen kokeellisella, suuntatarkkuudella varustetulla paperikoneella valmistettiin näyte (massaliete), johon oli sekoitettu värjättyjä kuituja, arkkirummun eri kierrosluvuilla kuten myös suihkun muodossa syötetyn massalietteen eri nopeuksilla, jotta saataisiin erilaisia kuituorientaatioita, ja kunkin : 30 näytteen osalta määritettiin mainittujen värjättyjen kuitujen orientaatio suhteessa : mainitun arkkirummun pyörimissuuntaan, sekä myös mainittua orientaatiota edus- ·. tavien värjättyjen kuitujen lukumäärä. Tämän jälkeen kokeessa 1 käytetyn kaltaista kuituorientaation mittauslaitetta, mutta nyt kahdeksalla valovastaanottimella 20, käytettiin kunkin näytteen testaamiseen vaihtamalla kohdistetun ja heijastuneen 35 valokeilan välistä kulmaa Θ välillä 30°, 50° ja 70°C. Tämän jälkeen määritys tehtiin 114877 12 kolmelle tapaukselle, joissa kahdeksassa valovastaanottimessa ei ollut polaroijaa 21, jokaisessa valovastaanottimessa 20 oli polaroija 21, jonka tehtävä oli erottaa polaroitu valokeila, joka värähtelee kohtisuoraan tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, ja jokaisessa 5 valovastaanottimessa oli polaroija 21, jonka tehtävä oli erottaa polaroitu valokeila, joka värähtelee samansuuntaisesti tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien. Tavanomaisella menetelmällä ja keksinnön mukaisella mittauslaitteella saadut orientaatioindeksiluvut ja orientaa-tiokulmat on esitetty vertaillen kuvioissa 4-12. Kuvioissa 4-6 on esitetty arvot, jotka 10 on saatu ilman polaroijaa 21 ja kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 30°, 50° ja 70°. Kuvioissa 7-9 on esitetty arvot, jotka on saatu käyttämällä polaroijaa 21, jonka tehtävä on erottaa polaroitu valokeila, joka värähtelee kohtisuoraan tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, ja kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen 15 kulman 0r ollessa 30°, 50° ja 70°. Kuvioissa 10-12 on esitetty arvot, jotka on saatu käyttämällä polaroijaa 21, jonka tehtävä on erottaa polaroitu valokeila, joka värähtelee samansuuntaisesti tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, ja kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 30°, 50° ja 70°. Jokaisessa kuviossa 4-12 orientaati-20 oindeksilukujen vertailua kuvaa (a) ja orientaatiokulmien vertailua kuvaa (b).
. Kuvioissa 4-6 esitetään tulos määrityksestä, jossa ei käytetty polaroijaa 21, ja näh dään, että orientaatioindeksiluvut (a) korreloivat voimakkaasti tavanomaisella me- • « · ';*/ netelmällä saatujen vastaavien arvojen kanssa ja orientaatiokulmat (b) ovat samaa • · · '· *· ’ suuruusluokkaa kuin tavanomaisella menetelmällä saadut. Tämän pohjalta voidaan • *« 25 todeta, että näytteiden kuituorientaatio-ominaisuudet määritettiin lähes yhtä tarkasti ,,!·* tämän keksinnön mukaisella kuituorientaation mittauslaitteella, ja suoran linjan (a) :T: gradientti muuttuu jyrkemmäksi kulman 0r kasvaessa. Voidaan siis todeta, että pa- perinäytteistä riippuvat eri kuituorientaatio-ominaisuudet paljastuivat selkeästi tä-*; · män keksinnön laitteella. Kuten näiden kuvioiden tiedoista ilmenee sekä tulokset, ". 30 jotka saatiin käyttämällä polaroijaa 21, jonka tehtävä on erottaa polaroitu valokeila, ; ’ joka värähtelee kohtisuoraan tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja ’··' heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, kuten kuvioissa 7-9 on esitetty, et- ": tä tulokset, jotka saatiin käyttämällä polaroijaa 21, jonka tehtävä on erottaa polaroi- tu valokeila, joka värähtelee saman suuntaisesti tasoon nähden, kohdistetun valo- < »· · 35 keilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, kuten kuvioissa 10-12 on esitetty, ovat samankaltaisia kuin tapauksissa, joissa ei käytetty polaroijaa 21.
114877 13
Tavanomaisella menetelmällä tehty määritys on suora menetelmä, jossa kunkin kuidun orientaatio sekä samaa orientaatiota edustavien kuitujen lukumäärä itse asiassa määritetään, ja tämän keksinnön mukainen määritys on epäsuora menetelmä, jossa kuituorientaatiosta heijastuvan valon voimakkuus mitataan. Kussakin 5 kuviossa orientaatioindeksiluvut vastaavat eri lukuja määritykseen käytetystä menetelmästä riippuen, mutta tämä on merkityksetöntä tarkkuuden osalta niin kauan kun määritetään paperinäytteestä riippuvien kuituorientaatio-ominaisuuksien eroja. Orientaatiokulmien suhteen tavanomaisella menetelmällä saatujen arvojen on oltava samaa luokkaa keksinnön laitteella saavutettujen arvojen kanssa.
10 Mainittujen kolmen tapauksen vertailu, ts. tapauksen, joissa yhdessä ei käytetty lainkaan polaroijaa 21, toisessa käytettiin polaroijaa 21, jonka tehtävä on erottaa polaroitu valokeila, joka värähtelee kohtisuoraan tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, ja kolmannessa käytettiin polaroijaa 21, jonka tehtävä on erottaa polaroitu valokeila, joka värähte-15 lee saman suuntaisesti tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, vertailu kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisellä tietyllä kulmalla 0r osoittaa, että kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisestä kulmasta 0r riippumatta sellaisen polaroijan 21 käyttö, jonka tehtävä on erottaa polaroitu valokeila, joka värähtelee kohtisuoraan tasoon nähden, 20 kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, . jyrkentää suoran viivan gradienttia ja tekee paperinäytteistä riippuvan kuituorien- [.,* taatio-ominaisuuksien eron selkeämmäksi. Toisin sanoen, kokeen 2 tuloksen mu- • · · ' kaan kuituorientaation mittauslaitteen tulisi edullisesti sisältää valovastaanottimia, v joihin sisältyy polaroija 21, jonka tehtävä on erottaa polaroitu valokeila, joka väräh- • I · 25 telee kohtisuoraan tasoon nähden, kohdistetun valokeilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, ja kohdistetun ja heijastuneen valokeilan kul-:’!': man 0r tulisi olla mahdollisimman suuri.
Koe 3 */”: Kuituorientaatio-ominaisuudet PPC-paperille, jonka neliömassa oli 64 g/m2 ja joka ,··, 30 liikkui pitkäviiraisessa paperikoneessa nopeudella 620 m/min, määritettiin rainan I”. molemmin puolin, ts. sekä viira- että huopapuolelta, käyttämällä kokeessa 1 käyte tyn kaltaista kuituorientaation mittauslaitetta, mutta tässä laitteessa oli kahdeksan : valovastaanotinta 20, joissa kussakin oli polaroija 21, jonka tehtävä on erottaa po- laroitu valokeila, joka värähtelee kohtisuoraan tasoon nähden, kohdistetun valo-35 keilan Li akseli ja heijastuneen valokeilan Lr akseli mukaan lukien, kohdistetun ja heijastuneen valokeilan välisen kulman 0r ollessa 50°. Tässä kokeessa saadut ori- 14 1 1 4877 entaatioindeksiluvut ja orientaatiokulmat on esitetty kuvioissa 13 ja 14. Näissä kuvioissa 13 ja 14 paperin viirapuolen mittausarvot on esitetty paksulla yhtenäisellä viivalla ja huopapuolen mittausarvot ohuella yhtenäisellä viivalla.
Mittausarvot osoittavat, että viirapuolen orientaatioindeksiluvut ovat suurempia kuin 5 huopapuolen ja orientaatiokulmat ovat suurempia huopapuolella kuin viirapuolella.
Kuten edellisestä kuvauksesta ilmenee, tämän keksinnön mukainen menetelmä ja laite paperin kuituorientaation määrittämiseksi ei ainoastaan salli pyörivän osan poistamista optisesta järjestelmästä, vaan myös nopeasti suoritettavan määrityksen, sillä keksinnön mukaan polaroimaton valokeila kohdistetaan suoraan paperin 10 pintaan ja paperin pinnalta heijastuvan valokeilan vastaanottavat lukuisat valovas-taanottimet, jotta kuituorientaatio-ominaisuudet voitaisiin määrittää. Tämän keksinnön mukainen laite on lisäksi helposti pienennettävissä, koska se ei vaadi pyörivää osaa. Tämän keksinnön laitteella aikaansaadaan lisäksi haluttu määritys koskettamatta tai vahingoittamatta paperirainaa.
15 Koska tämän keksinnön mukainen laite mahdollistaa määritykseen kuluvan ajan huomattavan lyhentämisen, laitteella voidaan helposti ja nopeasti määrittää paperikoneessa suurella nopeudella liikkuvan paperirainan kuituorientaatio-ominaisuudet, ja laite voidaan asentaa paperikoneeseen on-line määrityksen aikaansaamiseksi. Lisäksi paperikoneeseen voidaan asentaa kaksi laitetta paperikoneen kummallekin 20 puolelle keskenään vastakkaiseen asemaan, jotta voitaisiin määrittää ja samalla vertailla kuituorientaatio-ominaisuuksia paperirainan kummallakin puolella, ts. sekä viira- että huopapuolella. Määrityksen tulos on mahdollista palauttaa nopeasti ta-.M kaisin paperikoneen senhetkiseen toimintatilaan, ja sen myötä parantaa valmis- ’ * ’; * tettavan paperin laatua.
: ; 25 Kuituorientaation jakautuma haluttuun suuntaan voidaan lisäksi määrittää kullekin näytearkille ja, kun määritys tehdään samanaikaisesti tietyn näytteen sekä viira- et-tä huopapuoleile, saadaan kyseisen näytearkin kummankin puolen kuituorientaa-”, tiojakautuman välinen ero määritettyä. Näitä keksinnön ominaisuuksia voidaan • * käyttää tehokkaasti hyväksi näytearkin laadun mittaamiseen ja valvontaan.
> · : 30 114877 15 s ύ c 5 A φ .S2 o — f i>!5|§g
«ÖS3c"cS
a.ÄS-si *! .
«o®ico»« gc ticHrt©^5*©©
*3-5 8 c£ c .s — OCUOCMCTi·»-· CMCMCMCMCMOO
5 O 5 <D « 3 (0 CB o 9 o" 00 o' lO 00 lO tO LO LO ΙΟ- ιθ“ io"
J-> —* ^ 4-· —- U -X I I I I I I I I I I
.2 3 c , φ «s
m -n £ (B W . e ”2 ONNCDOQONOD(£)(DNN
2.2 :© £“= O « C -* O'tfCOCOCOCOCOCOCOCOCOCO
•SLo-fflC^S-Sm Φ © OCM^CMCMCMCMCMCMCMCMCM
g ϋ 5 o £ W « .g 'Z Ό OOOOOOOOOOOO
2 — CB © 9 CO Z. 3 O .E w o" o o o" o o o o" o' o' o" ~T Λ O ^ C Φ C OaÖ3C(tj(D- aS“T©.2=eä5 λ ε5πϊ=^©3(0 .2 ;nj ti m C -C 4-1 v* +i <—* ro o = o :«3 o « m © 2 ^ m ϊ c ~ n »o odiS^^iSirccse ti_irQ)C>Q)ro<UmP .
•m .* — .© ° c -c ss 5 - — οοοοοτ-Ρ,οοοοοο S .2. > 5) w 3 .2. is Ξ Ö ϋ o co o 'f Y “? up Y in up' up up' .2 3 «5 S3 w ONi-Mnwaor-ooo
C * OT-i-lOCOCDinCDtDiOCOtO
Φ Φ ocor^cococococococococo
CO OOOOOOOOOOOO
<B O .£ cm" o' o' o" o' o" o' d o' o' o' o' o «δ .2
"Γ Φ* x—V
O (B o :: ο. ce w c c © * * * *J! E p : : 2 .*£ oooowncoww^^n “! _ o 3 o' co" o' id Tt lo' id' io' ui lo" lo' lo'
, , hi W JC I I I I I I I I I I
: .2 3 «5 , & w oss^MnwT-r-ooo
... C-^Oi-OOCMOOOOOOO
,.: ©®OCOLOOOCOCOCOCOCOCOCOCO
-C"3 0^00000000000 : : Ο .Ξ cm' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' : : c
T- Φ :<B
n <B »-
:·*: 5 w = IS
3 « © !S
3 > Έ © 3 O .E 3 “ ’ ! |f5 >^3WCO^lfiCDOOa5°^|^®^ * ·
Claims (10)
114877 16
1. Menetelmä paperin (1) kuituorientaation määrittämiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: suunnataan polaroimaton valonsäde (Li) kohtisuorasti paikallaan olevan tai liikku-5 van paperin pintaan (1a); vastaanotetaan paperin pinnalta heijastuva valonsäde (Lr) suurin piirtein samanaikaisesti kahdeksassa tai useammassa ympyrän kehän eri kohdassa (20a-20h), joka ympyrä sijaitsee mainitun polaroimattoman valonsäteen (Li) tulopuolella paperin pinnan (1a) suuntaisessa tasossa ja ympäröi pistettä, jossa tulevan valonsäteen 10 akseli leikkaa mainitun tason; ja lasketaan paperin kuituorientaatio-ominaisuudet, kuten kuituorientaatioindeksiluku ja kuituorientaatiokulma, heijastuneen valonsäteen (Lr) voimakkuuden pohjalta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä paperin kuituorientaation määrittämiseksi, tunnettu siitä, että määritys suoritetaan on-line -määrityksenä paperiko- 15 neessa liikkuvasta paperista (1) ja että menetelmässä ennen paperin kuituorientaa-tio-ominaisuuksien laskemista annetaan polaroimattoman valonsäteen (Li) valaiseman paperin pinnan (1a) kohdan pyyhkäistä paperin poikki paperikoneen poikki-suunnassa. , 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä paperin kuituorientaation • * * t » 20 määrittämiseksi, tunnettu siitä, että polaroimattomat valonsäteet (Li) suunnataan ‘ kohtisuorasti paperin (1) molemmille, huovan ja viiran vastaisille puolille, ja paperin :. v heijastamat valonsäteet (Lr) vastaanotetaan paperin molemmilla puolilla. * < I • ·
4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä paperin kui-tuorientaation määrittämiseksi, tunnettu siitä, että mitattavan heijastuneen valon-25 säteen (Lr) voimakkuus on sen polaroidun valonsäteen voimakkuus, joka värähte-lee kohtisuorasti tulevan valonsäteen (Li) akselin ja heijastuneen valonsäteen (Lr) ·;;; akselin määräämään tasoon nähden, tai sen polaroidun valonsäteen voimakkuus, *·;·" joka värähtelee tulevan valonsäteen (Li) akselin ja heijastuneen valonsäteen (Lr) akselin määräämän tason suuntaisesti, polaroidun säteen ollessa erotettu paperin • · 30 pinnalta (1 a) heijastuvasta säteestä (Lr).
5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä paperin kui- : : tuorientaation määrittämiseksi, tunnettu siitä, että paperin pinnalta (1a) heijastuva valonsäde (Lr) vastaanotetaan kohdissa (20a-20h), jotka ovat lähes tasavälein jakautuneet ympyrän kehälle, joka sijaitsee polaroimattoman valonsäteen (Li) tulo 114877 17 puolella paperin pinnan (1a) suuntaisessa tasossa ja ympäröi pistettä, jossa tulevan valonsäteen (Li) akseli leikkaa mainitun tason.
6. Laite paperin (1) kuituorientaation määrittämiseksi, tunnettu siitä, että siihen sisältyy: 5 projektori (10) polaroimattoman valonsäteen (Li) suuntaamiseksi kohtisuorasti paikallaan olevan tai liikkuvan paperin pintaan (1a); kahdeksan tai useampia valovastaanottimia (20a-20h), jotka ovat jakautuneina ympyrän kehälle, joka sijaitsee polaroimattoman valonsäteen (Li) tulopuolella paperin pinnan (1a) suuntaisessa tasossa ja joka ympäröi pistettä, jossa tulevan valon-10 säteen akseli leikkaa mainitun tason, ja joista kussakin on valokenno (22a-22h), joka vastaanottaa paperin pinnalta (1a) heijastuvan valonsäteen; valoinformaatioprosessori (31), joka sopivalla tavalla prosessoi kunkin valovas-taanottimen (20a-20h) mittaaman, heijastuneen valonsäteen (Lr) voimakkuutta vastaavan signaalin ja antaa ulostulona valon voimakkuudesta informoivan signaalin; 15 ja aritmeettinen piiri (32), joka laskee kuituorientaatio-ominaisuudet, kuten kuituorien-taatioindeksiluvun ja kuituorientaatiokulman mainitun valoinformaatioprosessorin (31) ulostulosignaalin pohjalta.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite paperin kuituorientaation määrittämi- : 20 seksi, tunnettu siitä, että projektori (10) on järjestetty suuntaamaan polaroimatto- man valonsäteen (Li) kohtisuorasti paperikoneessa liikkuvan paperin (1) pintaan ja että projektori (10) ja mainitut valovastaanottimet (20a-20h) pyyhkäisevät paperin i> (1) yli paperikoneen poikkisuunnassa. • $
8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite paperin kuituorientaation määrittäni'; 25 miseksi, tunnettu siitä, että paperilla (1) on huovanpuoleinen pinta ja viiranpuolei- nen pinta ja että paperin kummallakin puolella on projektori (10) paperin kumman- * > · kin pinnan valaisemiseksi ja valovastaanottimet (20a-20h) paperin kummankin pin- , · * , nan heijastamien valonsäteiden vastaanottamiseksi.
9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite paperin kuituorientaa-•:» j 30 tion määrittämiseksi, tunnettu siitä, että kukin valovastaanottimista (20a-20h) sisältää polaroijan (21a-21h), joka erottaa heijastuneesta valonsäteestä (Lr) polaroidun * » ; valonsäteen, joka värähtelee kohtisuorasti tai samansuuntaisesti tulevan valonsä teen (Li) akselin ja heijastuneen valonsäteen (Lr) akselin määräämään tasoon nähden. 114877 18
10. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite paperin kuituorientaa-tion määrittämiseksi, tunnettu siitä, että mainitut vähintään kahdeksan valovas-taanotinta (20a-20h) ovat jakautuneina tasavälein ympyrän kehälle, joka sijaitsee polaroimattoman valonsäteen (Li) tulopuolella paperin pinnan (1a) suuntaisessa 5 tasossa ja ympäröi pistettä, jossa tulevan valonsäteen (Li) akseli leikkaa mainitun tason.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5062581A JP2720370B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 紙の繊維配向測定方法及び繊維配向測定装置 |
| JP6258193 | 1993-02-26 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI940891A0 FI940891A0 (fi) | 1994-02-25 |
| FI940891A FI940891A (fi) | 1994-08-27 |
| FI114877B true FI114877B (fi) | 2005-01-14 |
Family
ID=13204435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI940891A FI114877B (fi) | 1993-02-26 | 1994-02-25 | Menetelmä ja laite paperin kuituorientaation määrittämiseksi |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5475233A (fi) |
| EP (1) | EP0612977B1 (fi) |
| JP (1) | JP2720370B2 (fi) |
| CA (1) | CA2116265C (fi) |
| DE (1) | DE69418505T2 (fi) |
| FI (1) | FI114877B (fi) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2704704B2 (ja) * | 1994-04-06 | 1998-01-26 | 日本製紙株式会社 | 紙の表面の繊維配向性測定方法 |
| US5729349A (en) * | 1995-02-10 | 1998-03-17 | Ricoh Company, Ltd. | Method and device for determining fiber orientation of paper, and apparatus for removing image forming substance from paper |
| US5640244A (en) * | 1995-11-02 | 1997-06-17 | Abb Industrial Systems, Inc. | Method and apparatus for on-line determination of fiber orientation and anisotropy in a non-woven web |
| US6123882A (en) * | 1996-08-19 | 2000-09-26 | Kawasaki Steel Corporation | Fiber reinforced thermoplastic resin sheet and method of wet manufacturing |
| FI108675B (fi) * | 1998-06-23 | 2002-02-28 | Ambertec Oy | Menetelmä ja laite kuituorientaation määrittämiseen paperinäytteestä |
| DE19913924A1 (de) * | 1999-03-26 | 2000-09-28 | Voith Sulzer Papiertech Patent | Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen der Faserorientierung in Faserstoffbahnen |
| JP3734247B2 (ja) | 2002-01-22 | 2006-01-11 | キヤノン株式会社 | 被記録媒体の種類の判別装置、判別方法、および記録装置 |
| JP4514471B2 (ja) * | 2003-02-20 | 2010-07-28 | キヤノン電子株式会社 | シート材情報検知装置、斜行補正ユニット及びシート材処理装置 |
| US7695592B2 (en) | 2005-04-21 | 2010-04-13 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for measuring fiber orientation of a moving web |
| US7164145B2 (en) * | 2005-05-12 | 2007-01-16 | Honeywell International Inc. | Measuring fiber orientation by detecting dispersion of polarized light |
| US7545971B2 (en) | 2005-08-22 | 2009-06-09 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for measuring the crepe of a moving sheet |
| CA2636495C (en) * | 2006-01-17 | 2016-09-06 | University Of Northern British Columbia | Methods and apparatus for determining fibre orientation |
| DE102007028014B4 (de) * | 2007-06-14 | 2018-11-29 | Airbus Defence and Space GmbH | Steuerverfahren zur Steuerung der Ablegung von Fasern in bestimmten Orientlerungen |
| JP5982337B2 (ja) * | 2013-08-20 | 2016-08-31 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像形成装置 |
| EP3795731A1 (de) * | 2019-09-17 | 2021-03-24 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover | Verfahren zum bestimmen einer orientierung von fasern eines vlieses und faserorientierungs-messgerät |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4092068A (en) * | 1976-05-05 | 1978-05-30 | Domtar Inc. | Surface sensor |
| DE2727927C3 (de) * | 1977-06-21 | 1980-01-24 | Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch | Vorrichtung zur getrennten Erfassung von Lichtstrahlen |
| US4180830A (en) * | 1977-06-28 | 1979-12-25 | Rca Corporation | Depth estimation system using diffractive effects of the grooves and signal elements in the grooves |
| GB2081894A (en) * | 1980-08-01 | 1982-02-24 | Sw Ind Inc | Optically determining the orientation of weft threads |
| US4730931A (en) * | 1986-05-23 | 1988-03-15 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for optically monitoring fiber orientation in nonwoven webs |
| DE3633439A1 (de) * | 1986-10-01 | 1988-04-14 | Mahlo Gmbh & Co Kg | Verfahren und vorrichtung zur messung der schussfaden- oder maschenreihenlage bei textilien |
| JP2886299B2 (ja) * | 1990-09-03 | 1999-04-26 | 日本製紙株式会社 | 紙シートの繊維配向測定方法および装置 |
| US5252836A (en) * | 1991-03-07 | 1993-10-12 | U.S. Natural Resources, Inc. | Reflective grain defect scanning |
| JP2929787B2 (ja) * | 1991-07-25 | 1999-08-03 | 石川島播磨重工業株式会社 | 紙、不織布等の配向方向計測装置 |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP5062581A patent/JP2720370B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-02-23 CA CA002116265A patent/CA2116265C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-02-24 DE DE69418505T patent/DE69418505T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-02-24 EP EP94102815A patent/EP0612977B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-02-25 FI FI940891A patent/FI114877B/fi not_active IP Right Cessation
- 1994-02-25 US US08/202,530 patent/US5475233A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06257092A (ja) | 1994-09-13 |
| CA2116265C (en) | 1999-06-22 |
| EP0612977A2 (en) | 1994-08-31 |
| DE69418505D1 (de) | 1999-06-24 |
| EP0612977A3 (en) | 1995-11-02 |
| FI940891A0 (fi) | 1994-02-25 |
| CA2116265A1 (en) | 1994-08-27 |
| US5475233A (en) | 1995-12-12 |
| JP2720370B2 (ja) | 1998-03-04 |
| FI940891A (fi) | 1994-08-27 |
| EP0612977B1 (en) | 1999-05-19 |
| DE69418505T2 (de) | 1999-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI114877B (fi) | Menetelmä ja laite paperin kuituorientaation määrittämiseksi | |
| JP2004184203A (ja) | 光学式物体識別装置、それを用いた印刷装置および物体種類分類装置 | |
| KR920003534B1 (ko) | 핀홀 광탐지 장치 | |
| EP1880198A1 (en) | Method and apparatus for measurement of fiber orientation | |
| JP6089532B2 (ja) | パターン検出装置、パターン検出方法 | |
| US6643022B1 (en) | Method and device for determining fibre orientation in a paper sample | |
| JPS6234097B2 (fi) | ||
| US5699163A (en) | Method of determining the orientation of fibers on the surface of paper | |
| JPH09161121A (ja) | 物体の表面状態検出装置 | |
| JP3926409B2 (ja) | 表面プラズモンセンサー | |
| JP2007085739A (ja) | 配向計 | |
| JP2801144B2 (ja) | 紙の繊維配向測定方法及び繊維配向測定装置 | |
| JP2855073B2 (ja) | 紙の繊維配向測定方法及び繊維配向測定装置 | |
| JP3325117B2 (ja) | 紙の繊維配向測定方法及び繊維配向測定装置 | |
| SE9000937L (sv) | Anordning foer bestaemning av fiberorientering | |
| JP2801143B2 (ja) | 紙の繊維配向測定方法及び繊維配向測定装置 | |
| JP2878232B2 (ja) | 紙の繊維配向測定方法及び繊維配向測定装置 | |
| JPH1137740A (ja) | 紙葉類の損傷検知装置 | |
| JP3723823B2 (ja) | 紙の繊維配向測定方法及び繊維配向測定装置 | |
| JP2890699B2 (ja) | 非接触式配向計 | |
| KR100409204B1 (ko) | 금속표면의 확산계수 측정장치 및 그 측정방법 | |
| CN1894576B (zh) | 用于执行表面等离子共振测量的方法和装置 | |
| JP3245002B2 (ja) | 紙葉類の判別装置 | |
| JPH08122058A (ja) | 物体端位置検出センサー | |
| JPH08338785A (ja) | 表面検査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 114877 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |