FI77535B - Foerfarande foer maetning av massakomponenternas relativa maengder i pappermassa. - Google Patents

Description

7 7 5 3 5 MENETELMÄ PUU- TAI PAPERIMASSAN MASSAKOMPONENTTIEN SUHTEELLISTEN MÄÄRIEN ΜΙΊΤΑΑΜΙSEKSI - FÖRFARANDE FÖR MÄTNING AV MASSAKOMPONENTERNAS RELATIVA MÄNGDER I PAP-PERMASSA 5

Keksinnön kohteena on menetelmä puu- tai paperimassan eri komponenttien (esim. havupuu/lehtipuu, sellu/hioke) suhteellisten määrien mittaamiseksi.

Puu- tai paperimassa koostuu useammasta massa-10 komponentista riippuen lopputuotteelle asetetuista laatuvaatimuksista. Eri komponenttien ominaisuuserot aiheutuvat paitsi raaka-aine-eroista (esim. lehtipuu/ha-vupuu) myös kuidutusmenet.elmästä. Kemiallisessa kuidu-tuksessa (keitto) kuidut irtoavat toisistaan vahingoit-15 tumattomina ja kuidun mukautumiskyky lisääntyy. Sensi jaan mekaanisessa kuidutuksessa (hionta, kuumahierto) kuidut katkeilevat ja samalla muodostuu hienoainetta.

Lopputuotteen ominaisuuksien optimoimiseksi on tärkeää tietää eri komponenttien suhteelliset osuudet 20 seoksessa. Tähän liittyy myös jokaisen yksittäisen massakomponentin kuitusuhteiden selvittäminen, esim. kuinka paljon pitkäkuituinen havupuusellu sisältää lyhyttä lujuusominaisuuksiltaan heikompaa lehtipuusel-lua. Lisäksi selluntekijät kontrolloivat lajinvaihtoa 25 (mänty -> koivu) määrittämällä lehtipuuprosentin. Jos havu/lehtipuu -kuitusuhde pystytään määrittämään tarkasti ja nopeasti, saavutetaan huomattavat säästöt, koska seosmassan osuus pienenee ja lehtipuumassan joukossa olevan havupuukuidun määrä voidaan minimoida.

30 Perinteinen menetelmä massakomponenttien osuuk sien määrittämiseksi on laskea värjätystä kuitupreparaa-tista eri kuidut mikroskoopin avulla. Menetelmä on kuitenkin hankala, aikaavievä ja vaatii menetelmään perehtyneen henkilön.

35 Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä perustuu puumassasta kuitukohtaisesti mitattavan ominaisuuden ja mittauksista muodostettujen tiheysfunktioiden 2 77535 käyttöön raassakomponentteja määritettäessä. Massasta mitattava suure on edullisimmin kuitupituus, mutta se voi olla myös kuitukohtaisesti mitattu kuidun paksuus, seinämän paksuus, vaaleus, ligniinipitoisuus yms. riit-5 tavalla tarkkuudella eri massoista mitattavissa oleva kullekin massalle tyypillinen ominaisuus. Komponenttien suhteelliset määrät lasketaan käyttäen korrelaatiotek-niikaa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä mitataan 10 niiden massakomponenttien, joiden suhde halutaan määrittää tietyssä seoksessa, halutun ominaisuuden jakaumat eli todennäköisyystiheysfunktiot vastaavista puhtaista näytteistä ja näistä funktiosta muodostetaan laskennallisesti massaseosta vastaavat jakaumafunktiot. Lisäksi 15 mitataan tutkittavan massan vastaavan ominaisuuden jakaumafunkto ja tämän jälkeen tutkittavan massan, joka sisältää mainittuja massakomponetteja, eri massalajien suhteet määritetään laskemalla tutkittavan massan jakau-mafunktion korrelaatiot laskennallisesti muodostettuihin 20 jakaumafunktioihin.

Korrelaatioiden laskennassa voidaan käyttää Rank'n korrelaatiokaavaa 25 r™* =1-6-¾ Dj_2/N(N2 - 1), (1) jossa r*.»,** = Rankin korrelaatiokerroin (<1) 30 Dj. = jakaumakäyrien ero pituusluokassa (N±( i=l. . .N) N = pituusluokkien kokonaismäärä

Korrelaation maksimi saadaan sillä puhtaiden näytteiden suhteiden arvolla, joka on lähimpänä mitattavaa suhdet-35 ta.

Eräässä keksinnön sovellutuksessa tietyn ominaisuuden jakaumafunktioista muodostetaan erilaisia massaseoksia vastaavat jakaumat halutuilla massasuhteilla esim. 5 % välein (5/95, 10/90, 15/85, ..., 95/5). Tä-40 män jälkeen voidaan tuntemattoman mitattavan näytteen, , 77535 joka sisältää yo. massakomponetteja, eri massalajien suhteet määrittää laskemalla tutkittavan massan jakauma-funktion korrelaatiot edellämainittuihin 5 % välein laskennallisesti muodostettuihin jakaumafunktioihin.

5 Todellisessa tilanteessa ei ym. 5 % resoluutio riitä mittaustarkkuudeksi, vaan tarvitaan n. 1 % tarkkuus. Mittaus voidaan tietysti toteuttaa muodostamalla laskennalliset Pe/to-funktiot 1 % välein ja suorittamalla korrelaation laskenta kaikkien 100 funktion kanssa. Tämä 10 on kuitenkin hidasta johtuen laskettavien korrelaatioiden suuresta määrästä (100). Laskentaa voidaan huomattavasti nopeuttaa, kun tiedetään, että laskettu korrelaatiofunktio r(px/y) on paraabelin muotoinen. Tällöin voidaan korrelaatio laskea vain kolmella a/b:n arvolla 15 esim. 10/90, 50/50, 90/10 ja muodostaa näiden pisteiden r(p*i/yi), r(pX2/y2) ja r(px3/y3) kautta kulkevan paraabelin yhtälö.

r(px./y) = k-x2 + m, (2) 20 jossa k, 1, m ovat paraabelin kertoimia.

Kertoimet saadaan ratkaistuksi yhtälöryhmästä 25 r(pxl/yl) = k(xl)2 + 1·xl + m (3) r(px2/y2) = k(x2)2 + 1·χ2 + m (4) r (p_>t3/y3) = k(x3 ) 2 + 1 -x3 + m (5)

Korrelaatiofunktion maksimikohta saadaan nyt helposti 30 ja nopeasti paraabelin 1. derivaatan nollakohdasta, eli r'(p«:/y) = 2kx +1 = 0 (6) Täten x = -l/2k = -£·(1/k). (7) 35 1 ja k saadaan ratkaistua yhtälöryhmästä (3) ... (5). y voidaan ratkaista samalla tavoin, tai kun tiedetään.

4 77535 että komponenttien summa muodostaa koko massan, saadaan y(%) = 100 - x(%).

Keksinnön mukainen menetelmä on laajennettavissa myös useamman komponentin mittaukseen. Laskenta 5 suoritetaan tällöin siten, että suoritetaan kahden komponentin suhteen laskeminen yo. menetelmällä vertaamalla tuntematonta näytettä laskennalliseen kahden puhtaan näytteen seokseen ja saadaan näin ollen näiden kahden tuntemattoman suhde. Vaihtamalla näitä tutkit- 10 tavia puhtaita massoja laskennassa, saadaan riittävä määrä kahdenkeskisiä suhteita, joista kokonaissuhteet voidaan johtaa.

Esim. kolmen massakomponentin suhde x/y/z 15 Mitataan x/y = A/B

ja y/z = C/D

=> x/y/z = A/B/(B-D/C)

Mittaaminen voidaan suorittaa myös siten, että 20 esim. kolmen komponentin tapauksessa verrataan tuntematonta, mitattavaa näytettä laskennallisesti kolmesta puhtaasta näytteestä muodostettuun jakaumajoukkoon, jossa yksi näytteistä on parametrinä ja kahta muutetaan. Parametriä kolme kertaa muuttamalla saadaan kul-25 lakin parametrillä muodostetuksi korrelaatiokäyrät, joiden leikkauspiste ilmaisee nyt massalajien määrien suhteet.

Edellä keksintöä on selostettu viittaamalla eräisiin sen sovellutuksiin. Keksinnön mukainen menetel-30 mä ei kuitenkaan rajoitu yksinomaan näihin sovellutuksiin, vaan se voi vaihdella seuraavien patenttivaatimusten rajoittaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

35

Claims (4)

5 77535 1. Menetelmä puu- tai paperimassan massakompo-nenttien suhteellisten määrien mittaamiseksi, jossa 5 menetelmässä mitattavan massan sisältämistä massakom-ponenteista (a, b) mitataan jokaisesta erikseen niiden kuitukohtaisen tietyn ominaisuuden jakauma- eli toden-näköisyystiheysfunktio (ba, b^), tunnettu siitä, että saaduista jakaumafunktioista muodostetaan laskento nallisesti massaseosta vastaavat jakaumafunktiot (ba/tJ), mitataan tutkittavan massan vastaavan ominaisuuden jakaumafunktio (bx/y) sinänsä tunnetulla tavalla, ja määritetään laskemalla tutkittavan massan jakaumafunk-tion (b^./y) korrelaatiot laskennallisesti muodostettui-15 hin jakaumafuntioihin (b«y].,) eri massakomponenttien suhteiden määrittämiseksi. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massaseosta vastaavat jakaumafuntiot (bÄ/to) muodostetaan tietyin, esim. 5 % 20 välein (5/95, 10/90, ..., 95/5). 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korrelaatiot lasketaan kolmella a/b:n arvolla, joista muodostetaan korrelaatiotuntio (paraabeli), jonka maksimikohdasta 25 saadaan massakomponenttien suhde. 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että usemmman kuin kahden komponentin mittauksessa: laskenta suoritetaan ensiksi kahden komponentin suhteen vertaamalla mitat- 30 tavaa massaa näiden kahden puhtaan komponentin seokseen, jolloin saadaan näiden kahden tuntemattoman suhde; vaihdetaan tutkittavaa massaparia ja suoritetaan vastaavat mittaukset; ja (n - 1) mittauksen jälkeen (n = massakomponenttien lukumäärä) saaduista kahdenkeskisistä suh-35 teista lasketaan kokonaissuhteet. 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitattava omi- 6 77535 naisuus on kuitupituus. 6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitattava ominaisuus on kuidun paksuus, seinämän paksuus, vaaleus 5 tai ligniinipitoisuus.

1. Förfarande för mätning av relativa mängder 10 av massa komponenter i trä- eller pappersmassa, vid vilket förfarande man pä de i massan, som mäts, ingäende massakomponenterna (a, b), pä varje skilt för sig, mäter en fördelnings- eller sannolikhetstäthetsfunktion (be, bto) av en bestämd, till deras fiber sig hänförande 15 egenskap, kännetecknat därav, att de er- hällna fördelningsfunktionerna genom beräkning bildas fördelningsfunktionerna (bÄ/to), som motsvarar massa-blandningen, f ördelningsfunktionen (b,c/y) av motsvarande egenskap hos massan, som undersöks, mäts pä i och för 20 sig känt sätt, och korrelationerna av fördelnings funktionen (bx/y) för massan, som undersöks, tili de genom geräkning bildade fördelningsfunktionerna (ba</to) bestäms genom beräkning för bestämning av förhällandena mellan de olika massakomponenterna. 25

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännet ecknat därav, att fördelningsfunktionerna (ba/i>), som motsvarar massablandningen, bildas med bestämda, exempelvis 5 % mellanrum (5/95, 10/90, ..., 95/5). 30

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat därav, att korrelationerna beräknas med tre a/b - värden, av vilka bildas en kor-relationsfunktion (parabel), av vars maximipunkt för-hällandet mellan massakomponenterna erhälls. 35

4. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1- 3, kännetecknat därav, att vid mätning av flera än tvä komponenter utförs beräkningen först med