AutomatisierteFaserform-Analyse

im Laborund online.

Neue Tendenzen anhand des Morfi Neo

von Techpap J. SPRÖSSER (Techpap)

Die Morfi-Familie

1999 20042002 2013 2019

20 Jahre Morfi, oder:

aus Alt mach Neo

Morfi Neo

Fasereigenschaftsbestimmung 1915 bis ca. 1990

Schopper-Riegler

Labor-Mikroskopfür menschli-chen Be-trachter

Der grundsätzliche Aufbau eines Morfi

Verschluss-deckel mit Bullauge links (Ka-meraseite)

Mess-zelle

Hohlkörper aus zwei innen gefrästen Edelstahl-platten

Rechtes Bullauge mit Lichtquelle

+ Vorratstank

+ Umwälzpumpe

+ Steuerung

+ PC mit Software

+ Probennehmer

+ Schlauchleitungen

+ Ventilsteuerung

+ Spezialsoftware

Online-Version

Bestimmung der Fa-serlänge über auto-matisierte optische Analyse; Verfahren mit unpolarisiertem Licht

Der französische Beitrag zur Faserformbestimmung

ISO 16065-2:2014

Stoffgemisch-Grobanalyse : Anteile

• Fasern

• Feinstoffelemente

• Splitter

• Gefäßzellen

• FasernBei Fasermischungen können die prozentualen Anteile der Beigaben ermittelt werden.

Stoffgemisch-Feinanalyse

• Fasern• Länge

• Breite

• Curl

• Coarseness

• Knicke

• Bruch-Enden

• u.a.m.

• Feinstoffelemente• Länge

• Breite

• Statistik• Mittelwert

• Standardabweichung

• Klassenverteilung (Histogramm)

Ursache-Wirkungs-Beziehungen (schematisch)

Faserlänge

Coarseness

Fibrillierung

Feinstoff

Mahl-Energie

Faser-

ursprungReißlänge

Opazität / Transparenz

Softness (Sanftheit bei Hygienepapieren)

Klassische Anwendungsfelder : QS und F&E – hier QS:

Morfi-Kunde in Lothringen:

Kalibriernormal für ein On-line-Gerät eines anderen Herstel-lers, und Überwachung der Anteile an Gefäßzellen (Ver-meidung von Picking)

Morfi-Kunde im Elsass:

Zentrallabor. Wareneingangs-prüfung konzernweit an zuge-liefertem Marktzellstoff

Morfi-Kunde im Rheinland:

Labor. Steuerung der Mahlung zwecks Erzeugung von Trans-parentpapier

Morfi-Kunde in Westfrankreich:

Onlinemessung zur Steuerung der Mahlung (Schonung der Fa-sern und der Mahlplatten, Ein-sparung von Energie)

Klassische Anwendungsfelder : QS und F&E – hier F&E:

Morfi-Kunde in Deutschland:

Dekorpapiere. Neuprodukt-entwicklung, Fasereigenschaf-ten in Pflichtenheft.

Morfi-Kunde

Morfi-Kunde

Morfi-Kunde in Österreich

Zentrallabor für Konzern…

div.Sens.

Neueste Tendenz („Fabrik 4.0“)

Faserlänge, -breite

Coarseness

Fibrillierung

Feinstoffanteil, -maße

Knicke

Curl

Faserwandstärke

...

Mahl-Energie

Faser-

ursprung

Reiß-länge

Soft-ness (Hygi-ene-papie-re)

Modell(Kd. X in AT)

Chem.Sens.

Modell(Kd. Y

in USA)

Morfi TSSA

Neueste Tendenz : Faserwandstärke messen

Fibrillierung

Faserwandstärke

Faserwandstärke

LumenWandstärke

e

Der Stand der Technik hat große Fortschritte gemacht im Bereich...

• Bessere CPU, beispielsweise intel Mehrkern-iCore anstelle von ur-sprünglich verwendeten intel Pentium III (1999-2000).

• Betriebssystem (Windows 10 statt Windows 2000), das die Mehrkern-fähigkeit unterstützt.

• Künstliche Intelligenz.

• Beleuchtung (flächige statt punktförmige LED-Lichtquellen ).

• Marktverfügbarkeit optischer Komponenten/Subsysteme (bislang Eigenbau).

• Optische Sensoren (rauscharme CMOS statt bislang CCD, mit mehr Pixeln), getrieben vom Smart-phonemarkt.

So entstand ein radikal neuer, ein „neo“-Morfi

Optik 100%

ersetzt

• Auflösung: 1,5 – 10 µmin drei Stufen

• Rauscharme, dadurch schnellere Messung

• Fibrillierung (+)

• Wandstärke (+++)

Wir schließendie Lücke zwi-schen Forschungund Fertigung

OptiFracOptimisation of fractionation for better stratification

P.Huber, B.Carré, S.Kumar, D.Soysouvanh

Jan. 28th 2019

-

OptiFracVerbesserung der Sortierung im Dien-ste einer verbesserten Mehrlagigkeit

Hintergrund

18

Flotation

f1

f2

F1

F2

Micro-hole

fractionation

Bindestarke Feinelemente

Grobe Feinstoffelemente

Bindestarke Fasern

Grobe Fasern

Hydro-

cylone

Hydro-

cylone

Sortierung / DIP Strukturiert-mehrlagige Blattbildung

Hohe Bindekraft

Niedrige Bindekraft

3-lagiges Blatt

mit verbesserten Eigenschaftenfines (f)

Fibres (F)

Patent WO2014041286 (A1), EP2895654 (B1), FR2995325 (B1) B.Carré, S.Kumar, F.Julien Saint Amand, B.Fabry, P.Huber

Vergleich Theorie-Praxis

• s = relevant combination of morphological parameters

• Diameter (d) & wall thickness (e)

19

𝑈2 =4

3

𝑑

𝐶𝐷𝛲𝛾

Migration speed U

virtual fibre morphology index sgoverns velocity slip

𝑈 ∝ 𝑑−14 𝑒 𝑑 − 𝑒

34

𝒔 = 𝒅−𝟏𝟒 𝒆 𝒅 − 𝒆

𝟑𝟒

𝑈2 =4

3

𝑑

1 +10

𝑈𝑑𝜌𝐿𝜇

23

4𝑒

𝑑1 −

𝑒

𝑑

𝜌𝐶𝜌𝐿

− 1 𝛾

d

e e

Experimenteller Aufbau mit 3 Morfi-Geräten

Neues Messgerät (Morfi Neo)• Durchmesser (d) und Wandstärke (e) gemeinsam an derselben Faser ermittelt

20

Micro-hole Hydrocyclone

fines (f)

Fibres (F)

RmRm

Rm

Morfi Morfi Neo

Pixel size =

1.5 µm

d

e e

Merci