纸张重量及水分量的测定方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供纸张重量及水分量的测定方法和装置。使用微波共振器测定共振频率偏差量Δf和峰值水平变化量ΔP，根据V1＝(Δf·ε”2/Kf-Δp·ε’2/Kp)/(ε’1·ε”2-ε”1·ε’2)、V2＝(Δf·ε”1/Kf-Δp·ε’1/Kp)/(ε”1·ε’2-ε’1·ε”2)求出V1及V2，进而根据绝干纸张重量＝β·V1、水分量＝γ·V2求出绝干纸张重量及水分量。常数Kf、Kp、ε’1、ε’2、ε”1及ε”2以Kf及Kp的分散值变得小于规定值的方式确定ε’1、ε’2、ε”1及ε”2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以联机方式测定片状物质、尤其是纸片的纸张重量(每I平方米的重量)及水分量的方法和装置。
技术介绍
在纸的制造工序中，以联机方式测定纸张重量(每I平方米的重量)及水分率是非常重要的，纸张重量(grammage :坪量平方米克重)是在纸的品质方面及商业交易中重要的管理項目。目前，通常使用 BM 计(Basis Weight & Moisture Measurement System 纸张定量&湿度测量系统)，根据P线的透射衰减量求出纸的纸张重量，根据近红外线的吸 收量求出纸的水分。通过BM计得到的纸张重量测定值被认为可靠性最高。在测定纸张重量时，使用从Kr85(氪)或Pml47(钷)等放射线源得到的P线。当纸张重量大时，P线的衰减量大，当纸张重量小时，衰减量小，因此，P线的透射量与纸张重量处于接近反比例的关系。为了正确地求出纸张重量，使用表示P线的透射量和纸张重量的关系的校准线。作为测量水分的近红外线，通常使用基准光、测定光及修正光这三种。基准光的波长为I. 8 ii m,该波长光不会因水分而衰减。测定光的波长为I. 9 ii m,该波长光因水分而衰减。修正光的波长为2.1pm，该波长光不受到纤维素的影响。通过以校准线的方式预先研究出基于水分确定的测定光的衰减量和水分量的关系，从而能够求出正确的水分量。在现有的BM计的纸张重量测定使用P线，因此作为线源必须使用氪85或钷147等放射线源。放射线源可能对人体造成不良影响。因此，必须在测定时设立禁止通行区域以避免靠近线源，或使在附近作业机会多的人带有携带胶片式射线计量器的义务，定期检测接受的放射线量。另外，要需要配备能够处理放射线的负责技术人员，其要求充分注意放射线的处理并具有处理放射线的专业知识。作为避免使用放射线源而导致的上述课题的方法，本专利技术人等提出了以不使用放射线的方式来测定纸等的片状物质的纸张重量及水分的方法(参照专利文献I)。该提出的方法是使用微波电介体共振器来同时测定纸张重量和水分的方法，作为以联机的方式测量纸的纤维取向等的采样的电感应的各向异性的装置的应用，示出了除了纤维取向以外还能够同时测定纸张重量及水分量的技术。根据该提出的方法，纸张重量根据未配置采样时的共振频率和配置了采样时的共振频率的差即共振频率偏差量来求出，水分量根据未配置采样时的共振频率下的峰值水平和配置了采样时的共振频率下的峰值水平的差即共振峰值水平变化量来求出。先行技术文献专利文献专利文献I日本特开2006-349425号公报(美国专利第7、423、435B2号公报)在通过提出使用微波电介体共振器的方法同时测定纸张重量和水分量的情况下，若水分量恒定，则如图19所示，能够以非常高的测定精度来测定纸张重量。图19是在使长条的纸采样相对于微波电介体共振器以760m/分的速度进行供给的同时进行联机测定得到的结果，其测定了在将水分量保持成恒定的情况下纸张重量从60. Og/m2变化至49. 3g/m2的部分。另外，若水分量恒定，则如图20的上图所示，对于纸张重量不同的各种纸的品种而言，在共振频率偏差量和基于BM计的纸张重量的测定结果之间表现出很强的相关关系。因此可知，通过对共振频率偏差量乘以系数，如图20的下图所示，能够正确地测定纸张重量。然而，不仅仅是电介体共振器，在为空洞共振器的情况下，在使用微波共振器测定纸张重量时，测定的纸张重量的值受水分量的影响这一情况也得以明确。例如，图21是使用电介体共振器通过与图19同样的联机测定来测定纸张重量和水分率时的显示画面。这种情况下，虽然为纸张重量恒定的纸的采样，但在使水分率从2. 7%变化至5. 8%时，纸张重量的测定值也发生了变化。图21的显示画面的纸张重量作为与共振频率偏差量成比例的数据算出，水分率根据共振峰值水平变化量算出。进而，在图21中，用于比较的基于BM 计的纸张重量(B)和水分率(M)的测定结果也以数值的方式被表示。需要说明的是，在本说明书中，作为与水分的量相关的用语将“水分率”和“水分量”作为相同的用语而均进行使用。“水分率”和“水分量”存在下述关系水分率=(水分量/ (绝干纸张重量+水分量)X 100 (% )(绝干纸张重量为水分率是0%时的纸张重量)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于能够排除使用微波共振器测定纸张重量时的水分量(水分率)的影响而正确测定纸张重量。用于解决课题的手段在使用了微波共振器的纸张重量测定中，对纸张重量受到水分量的影响的原因进行研究的结果是，该原因在于，纸张重量由共振频率偏差量计算，该共振频率偏差量与从绝干(水分率为0)的纸的介电常数减去I得到的值和纸的厚度的乘积成比例，在计算上没有考虑水分造成的影响。在共振频率偏差量的测定结果上增加了基于纸的绝干部分的共振频率偏差量，因水的介电常数而产生的共振频率偏差量被加算。水的介电常数大，在4GHZ下约为80左右，因此无法忽视其对共振频率偏差量的结果造成的影响。本专利技术基于上述考虑，通过计算来排除因水的介电常数产生的共振频率偏差量而从纸张重量测定值中排除水分的影响。首先，说明测定纸张重量及水分量(或水分率)的装置的简要情况。在使用微波共振器不测定纸的纤维取向而测定纸的纸张重量和水分量的情况下，必须消除介电常数的各向异性。作为消除方法，具有使用例如一个微波共振器的方法。微波共振器可以为空洞共振器，也可以为电介体共振器。此时，在为空洞共振器的情况下，使用圆筒空洞共振器或球形空洞共振器等，如例如电场向量成为环状的TEtlll模式那样，选择电场向量不向某一方向偏斜的共振模式。在为电介体共振器的情况下，当然优选渐逝波的电场向量不向某一-〖亘定方向偏向，而使用圆柱型电介体共振器选择成为朝向四面八方的电场分布或成为环状的电场分布等的电场分布的共振模式。这种情况下，可以直接使用无采样时和有采样时的通过共振器得到的共振频率偏差量和共振峰值水平变化量来算出纸张重量和水分量。在作为以联机的方式计测纸的纤维取向等采样的电感应的各向异性的装置的应用来同时测定纸张重量及水分量时，反而存在受到采样的介电常数各向异性的影响的问题。介电常数为张量因此根据方向不同其值也不同，但纸张重量和水分量为标量，因此不会因方向不同而值不同。在测定纸张重量或水分量时，如何消除该介电常数各向异性成为课题。说明在计测采样的电感应的各向异性的装置中消除采样的介电常数各向异性的方法。图2A和图2B中示出矩形的微波电介体共振器的示意外观图。图2A为俯视图，图2B为通过其天线2a、2b的位置处的垂直剖视图。电介体共振器I通过一方的天线2a激发，从另一方的天线2b进行输出。共振器I和天线2a、2b收容在屏蔽壳体4内。 大部分的共振能被封闭在共振器I的内部，但一部分作为渐逝波向表面渗出。在为矩形的电介体共振器的情况下，通过适当选择共振模式，能够使向共振器表面渗出的电场分布与长边方向平行。在此，使用电场分布成为与长边方向平行那样的共振模式。渐逝波6的电场向量的几乎全部平行，能够测定采样8的介电常数各向异性即取向性。在使采样8与电介体共振器I的上表面接近或接触配置时，如图3那样，共振频率与渐逝波6的电场向量方向的介电常数对应地向低频率侧偏移。使该共振频率偏差量为Af0共振频率偏差量定义为从无采样情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：永田绅一，泽本英忠，黑泽雅宏，
申请(专利权)人：王子制纸株式会社，
类型：发明
国别省市：