CZ296823B6

CZ296823B6 - Zpusob kvalitativního nebo kvantitativního zjistování parametru panelu na bázi dreva a zpusob rízení procesních promenných

Info

Publication number: CZ296823B6
Application number: CZ0003198A
Authority: CZ
Inventors: Engström@Björn; Hedqvist@Mona
Original assignee: Casco Products Ab
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 2006-06-14
Also published as: ATE188033T1; JP3370681B2; EP0839317B1; CA2226727A1; IL122437A0; ZA965808B; KR19990028494A; PL181795B1; HUP9900683A3; IL122437A; NO980135D0; EA199800126A1; SE9502611D0; AU6473596A; CN1191017A; JPH11509325A; TR199800033T1; CZ3198A3; BG62533B1; EA000988B1

Abstract

Zpusob kvalitativního nebo kvantitativního zjistování parametru panelu na bázi dreva, vyrábených zesurového drevního materiálu, dodávaného do procesu výroby panelu na bázi dreva, obsahuje kroky analyzování surového drevního materiálu nebo panelu nabázi dreva, majícího obsah vlhkosti nizsí nez 10 %, spektrometrickou metodou poskytující spektrálníúdaje, a porovnávání techto spektrálních údaju sesrovnávacími spektrálními údaji, získanými spektrometrickou metodou ze srovnávacího surového drevního materiálu nebo ze srovnávacích panelu na bázi dreva, majících obsah vlhkosti nizsí nez 10 %, pricemz srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do známých parametru panelu na bázi dreva, vyrobených ze srovnávacího surového drevního materiálu nebo do známých parametru srovnávacího panelu na bázidreva prostrednictvím analýzy více náhodných promenných.

Description

Způsob kvalitativního nebo kvantitativního zjišťování parametrů panelů na bázi dřeva a způsob řízení procesních proměnných

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kvalitativního a kvantitativního zjišťování různých parametrů, týkajících se vlastností dřevotřískových desek a jiných panelů na bázi dřeva, zejména pak spektroskopické metody v kombinaci s mnohozměnovou kalibrací, prováděné na surovém dřevním materiálu, dodávaném do zpracovatelského závodu, vyrábějícího panely na bázi dřeva, zejména na bázi suchých povrchových a jádrových částic, pro okamžitou a kontinuální analýzu rozličných parametrů, odrážejících kvalitu panelů na bázi dřeva, a pro volitelné stanovení zpracování proměnných na základě získaných znalostí.

Vynález se týká zejména použití techniky blízké infračervenému záření v kombinaci s mnohozměnovou kalibrací jako nástroje pro předpovídání vlastností dřevotřískových desek a jiných panelů na bázi dřeva.

Vynález se rovněž týká způsobu zjišťování parametrů panelů na bázi dřeva prováděním analýzy samotných panelů na bázii dřeva prostřednictvím spektroskopické metody v kombinaci s mnohozměnovou analýzou.

Vynález se dále rovněž týká způsobu řízení procesních proměnných, ovlivňujících parametry panelu na bázi dřeva, vyrobeného ze surového dřevního materiálu, dodávaného do procesu výroby panelů na bázi dřeva.

Dosavadní stav techniky

Dřevotřísková deska může být vyráběna ze suchých a drobných dřevěných částic, které se promí30 chají s pojivém a vytvarují se do třískového koberce, který je dále slisován za vysoké teploty a pod vysokým tlakem do zhuštěné desky.

Přitom může být použito surového dřevního materiálu téměř všech typů a druhů. Avšak vlastnosti hotové výsledné desky, jako například její hustota, klížitelnost atd., jsou závislé na původních vlastnostech použitého dřeva.

Jako surový dřevní materiál jsou používány piliny, hobliny, třísky či odřezky z kulatého dřeva (kulatiny), které jsou v tomto popise, jakož i v patentových nárocích označovány jako „částice“. Loupání kulatiny je prováděno v bubnových loupačích zařízeních, zatímco třísky jsou vyráběny 40 v nožových loupačích zařízeních.

Po rozmělnění je veškerý dřevní materiál vysušen až na 2 až 4 % vlhkosti v sušicích zařízeních s vysokou kapacitou. Následně po vysoušecím procesu jsou částice dřevní hmoty prosáty na požadovanou velikost. Zbylý neprosátý materiál prochází kladivovými mlýny, načež je přiváděn 45 zpět do prosévacího systému. j

Jak tvar třísek nebo pilin, tak jejich rozdělování podle velikosti, má velký význam pro vlastnosti desky.

Nejběžněji používaným pojivém pro dřevotřískové desky a pro dřevovláknité desky o střední 50 hustotě je močovinoformáldehydová pryskyřice, avšak do určité míry se póužívá i melaminmočovinová pryskyřice, fenólová pryskyřice a izokyanatanová pryskyřice, a to [zejména pro výrobu desek, odolných proti povětrnostním vlivům.

-1 CZ 296823 B6

Pryskyřice, voda, tvrdící přísada a vosková emulze jsou automaticky dávkovány na hmotnostním základě. Dávkování chemikálií je propočítáno na suchou substanci v procentech suchého dřevního materiálu. Množství přidávaného pojivá kolísá a je závislé na typu pryskyřice a na požadované kvalitě desky.

Dávkování močovinoformaldehydové pryskyřice bývá běžně od 7 do 10 %, melaminmočovinové pryskyřice od 11 do 13 %, fenolové pryskyřice od 6 do 8 % a izokyanatanové pryskyřice od 2 do 5 %. Poměrně nízké dávkování fenolové pryskyřice a izokyanatanové pryskyřice svědčí o výborné pojivové schopnosti těchto pryskyřic.

Běžná dřevotřísková deska obsahuje 6 % vlhkosti, 9 % pojivového prostředku a dalších chemikálií a 85 % dřevní hmoty: Nehledě na skutečnost, že naprosto dominující složkou je zde dřevní hmota, bylo výzkumné a vývojové úsilí v oblasti dřevotřískového průmyslu zaměřeno až do polo viny osmdesátých let výlučně na zacházení s pojivý, zatímco úloha vlastního dřeva byla Opomíjena.

V průmyslu výroby papíru a celulózy je velmi dobře známo, že dřevo musí být před výrobou celulózy po určitou dobu Uskladněno, a to proto, aby se předešlo problémům s jeho kvalitou a zpracovatelností. Během uskladnění prodělává dřevo významné změny zejména z hlediska jeho chemického složení. Některé těkavé složky například vyprchají, zvýší se množství volných a vázaných kyselin, nesaturóvané vazby zoxidují, dochází k hydrolýze esterů atd.

V průmyslu výroby dřevotřískových desek však nebyla těmto skutečnostem dosud věnována patřičná pozornost, neboť Zde převládalo přesvědčení, že výrobní a kvalitativní problémy pramení spíše z kolísání kvality pojivá. '' ýzy dřevního mateAž dosud nebylo možno stanovit platné vzájemné vztahy mezi výsledky ana riálu a vlastnostmi vyrobené desky, přestože jsou zcela zřejmé určité souvislosti mezi obsahem kyselin a zpracovatelností dřeva. *

Jedním úkolem tohoto vynálezu je dosáhnout on-line, in-line a at-line měření surového dřevního materiálu, přicházejícího do zpracovatelského závodu, a to za tím účelem, aby byla získána možnost vytřídit nevhodný materiál ještě před tím, než vstoupí do výrobního procesu.

Výzkum surových dřevních částic pomocí analytické techniky podle tohoto vynálezu nyní překvapivě ukázal velmi těsný vzájemný vztah mezi naměřenými analytickými hodnotami dřeva a vlastnostmi dřevotřískové' desky, například s obsahem volných formaldehydů v desce, což je dnes mimořádně významné s ohledem na velmi naléhavé požadavky na ochranu životního prostředí, jakož i na pevnost desky a její odolnost proti vlhkosti.

Informace o dřevotřískových deskách a o způsobech jejich výroby jsou dostupné například v publikaci,, Modem Particleboard & dry-process fibreboard manufacturing“, z roku 1933, jejímž autorem je Thomas M. Maloney (zejména kapitoly 4 a 5). i i

Zásady nové infračervené spektroskopie jsou popsány v publikaci „New-Infrared Technology in the Agriculture and Food Industries. AACC, St. Paul/MIn.“, z roku 1987J jejímiž autory jsou P. Williams a K. Norris, a v publikaci „Neár Infrared Analyses (NIRA) A Technology for Ouantitative and OualitatiVe Analyses (Applied Spectroscopy Revues 22:4)“ z roku 1986, jejímiž autory jsou E. Sterk a K. Luchter.

Použitím mnohozměnové analýzy údajů pro charakteristiku vícesložkových systémů je v současné době předmětem výzkumu a vývoje. Při všeobecném uplatňování v oblasti chemie jsou tyto statistické metody rovněž'někdy nazývány chemometrické metody. Chemometrické postupy jsou blíže vysvětleny v publikaci „Chemometrics“, Anal. Chem. 62, 84R-101R, z roku 1990, jejímž autorem je S. D. Brown.

-2CZ 296823 B6

Výraz „deska“ zahrnuje v tomto popise a patentových nárocích následující deskové typy: dřevotřísková deska, dřevovláknitá deska o střední hustotě, třísková deska, orientovaná vláknitá deska, lisovaná dřevovláknitá deska a dýha.

Proměnnými veličinami, které ovlivňují kvalitu desky, jsou například:

dřevní surový materiál, druh dřeva, míra jeho uležení, složení částic, stejně ja ko jejich velikost a vlhkost;

výroba částic, jako například Hombak/Mayerovy částice;

typ sušičky, vstupní a výstupní teploty, vlhkost usušených částic;

prosévací parametry, jako jsou povrchové a jádrové částice, obsah prachu, frakce, obsah vlhkosti, teplota částic;

údaje pro nanášení lepidla, jako jsou povrchové a jádrové částice, tvoření šupin, teplota částic, množství lepidla, množství vosku, obsah vlhkosti, chladicí voda;

údaje o formovací stanici, jako je objemová hmotnost, tloušťka atd.; údaje před lisováním, jako je doba lisování a příslušné teploty; údaje pro lisování za tepla, jako je doba lisování, tlak, teplota;

údaje o chlazení, jako je například teplota;

údaje o pískování, jako je jemnost nebo zrnitost povrchu.

až 6. května 1994

Na jednání 48. výroční generální konference Appita, konané ve dnech 2.

v Melboume v Austrálii, přednesla firma Meder a spol. článek, nazvaný „Předpovídání vlastností dřevních třísek, celulózy a papíru prostřednictvím mnohozměnové analýzy spektrálních údajů“ (str. 479 až 484).

V souladu se závěrečnou částí tohoto článku (str. 484) použila firma Meder a spol. PCR analýzu FTIR, NIR a NMR spektra vzorků dřevních třísek k předpovídání chemického složení třísek (tj. ve skutečnosti k určení uvedeného složení ze spektra), a pokusila se (i když, jak je výslovně uvedeno v článku, nepříliš úspěšně) předpovědět některé fyzikální vlastnosti celulózy a papíru podle Krafta a TMP.

Článek však bohužel nenavrhuje žádný způsob kvalitativního a kvantitativního určování parametrů panelů na bázi dřeva, vyráběných ze surového dřevního materiálu, přicházejícího do procesu pro výrobu panelů na bázi dřeva, ani žádný jiný způsob řízení zpracování proměnných v daném procesu.

V článku, zveřejněném ve vědeckém časopise Holz ais Roh-und Werkstoff 50 (1992), str. 25 až 28, uvádí firma Niemz a spol., že kvalita desky je ovlivňována obsahem |pevné pryskyřice a poměrem tvrdého dřeva ku měkkému dřevu. Firma Niemz a spol. používá NIR spektroskopie pro kvantifikaci podílu močovinoformaldehydové pryskyřice v třískách a směšovacího poměru tvrdého dřeva ke dřevu měkkému. Cílem provedených testů je stanovit, žda takový proces je schopen prokázat přítomnost močovinoformaldehydů v klížených pilinách, a zjistit směšovací poměr tvrdého dřeva ke dřevu měkkému.

Ve shora zmíněném článkuje rovněž uvedeno, že způsobu NIR může být použito v kombinaci s lineární vícenásobnou regresí pro on-line a off-line kontrolu vlhkosti dřeva a pro analýzu chemikálií a zemědělských výrobků. Je zde dále uvedeno, že v roce 1962 firma Norris pro kvantitativní analýzu potravin a krmiv kombinovala způsob NIR s matematicko-statistickými metodami (chemometrie), které byly později využity pro kvantitativní analýzu v oblasti klasické chemie.

-3CZ 296823 B6

V jiném článku v témže časopise, jehož autorem je Kniest, je na str. 73 až 78 charakterizována směs pilin a lepidla prostřednictvím NIR-spektroskopie v kombinaci s lineární vícenásobnou regresí. Avšak je zde na str. 77 v odstavci 3 na druhém řádku uvedeno, že měření neslepených vzorků není možné z důvodu požadovaného rozvrhu údajů pro způsob modelující každou desku.

Z uvedených odkazů je zcela evidentní, že odborník v dané oblasti techniky nepovažoval za možné předpovídat vlastnosti desky z neslepených částic, ani stanovit tyto vlastnosti nedestrukčním způsobem z vyrobené desky, takže problém nalezení efektivní on-line, in-line nebo at-line metody na začátku procesu)pro zjištění parametrů, charakterizujících desku, zůstal nevyřešen.

Relevantní parametry, určující vlastnosti desky, jsou například hustota a hustótový profil, vnitřní vazba, tloušťka bobtnání, absorpce, propustnost, perforační hodnota, modul pevnosti v ohybu, parametry, týkající se těkavých organických sloučenin, a hodnoty emisní komory.

Hustota je v této souvislosti totéž, jako objemová neboli měrná hmotnost, přičemž se obvykle stanovuje vážením pásků désky o známém objemu a podělením hmotnosti objemem. Hodnoty se vyjadřují v kg/m³.

ky. Výsledek závisí

Vnitřní vazba je vlastnost dané desky odolávat napětí, kolmému k rovině des na obsahu pryskyřice a na hustotě desky. V obou případech jde téměř o lineární funkci.

Tloušťka bobtnání se měří tak, že se vzorek o určité velikosti ponoří do vody o teplotě 20 nebo 23 °C po dobu od 2 do 24 hodin. Tloušťka vzorku se změří před a po máčení. Rozdíl tlouštěk se podělí původní tloušťkou a vyjádří se v procentech. Tloušťka bobtnání vyjadřuje míru schopnosti desky odolat například neočekávanému dešti nebo nátěru barvami s obsahem vody apod.

Absorpční hodnota je obvykle zjišťována pomocí stejného vzorku, který byl použit pro měření tloušťky bobtnání. Vzorek; se zváží před namočením do vody a po vyjmutí z (vody. Rozdíl hmotnosti se podělí původní hmotností a vyjádří se v procentech. Absorpční hodnota může být využita k předpovídání chování desky za velmi těžkých provczních podmínek.

Hodnota propustnosti se získává tak, že skrze vzorek desky se nasává vzduch (okraje desky jsou přitom utěsněny voskem), přičemž pokles tlaku průchodem deskou se měří společně s průtokem vzduchu skrze vzorek desky. Propustnost na povrchu desky kolísá v závislosti na kolísání hustoty desky, avšak běžně bývá přijatelný vzájemný vztah mezi průměrnou hustotou desky a hodnotou vyzařování formaldehydu ;z desky. Hodnota hustoty vyjadřuje odolnost desky proti úniku formaldehydu z desky. Hodnoty se vyjadřují v centimetrech za minutu.

Perforační hodnota vyjadřuje obsah formaldehydu v desce a určitý obsah vlhkosti (6,5 %). Formaldehyd je získáván extrakcí desky v toluenu. Získaný formaldehyd je absorbován ve vodě a je určován fotometricky. Jak se dalo očekávat, existuje zde spojitost mezi perforační hodnotou a únikem formaldehydu z desky, takže perforační metoda je dnes schválenou metodou v mnoha zemích. Hodnoty se vyjadřují v mg HCHO/100 g v peci vysušené desky.

Metoda emisní komory je dnes uznávána po celém světě jako nejpřesnější způsob pro zjišťování úniku formaldehydu z panelů na základě dřeva nebo jiných materiálů. Podmínky v komoře jsou nastaveny tak, aby simulovaly běžné pokojové podmínky. Velikost komory bývá v různých zemích různá a pohybuje se od 1 m³ do 40 m³. Teplota je v rozmezí od 23 do 25 °C, náplň je v rozmezí od 0,3 m²/m³ do 1,0 m²/m³, poměrná vlhkost jev rozmezí od 45 do 50 % a intenzita výměny vzduchu je v rozmezí od 0,5 do 1,0/h.

IICZ 296823 B6

Vzorky desky jsou umístěny svisle s určitými rozestupy na stojanech v emisní komoře. Vyvětrané vzorky jsou vyjmuty až po dosažení ustáleného stavu, což obvykle trvá tři až deset dní. Hodnoty se vyjadřují v ppm HCHO nebo v mg HCHO/m³.

Hustotový profil je míra funkce formování třískového koberce a funkce tlaku a rovněž geometrie a směsi dřevních částic. Hustotový profil se dnes měří s využitím rentgenového přístroje, schopného měřit hustotu pro každou jednu desetinu milimetru od povrchu k povrchu. Obvyklý hustotový profil běžné dřevotřískové desky se pohybuje od povrchové hustoty 1100kg/m³ až do 600 kg/m³ uvnitř desky.

Z uvedeného vyplývá že v (minulosti byla vykonána celá řada výzkumných prací, aby bylo nalezeno řešení rozebíraného problému, avšak v průběhu let nebylo žádného vhodného řešení dosaženo, až do stanovení způsobu podle tohoto vynálezu.

Podstata vynálezu

Vynález je zaměřen na způsob kvalitativního a kvantitativního zjišťování rozličných parametrů, týkajících se kvality dřevotřískových desek a jiných panelů na bázi dřeva, přičemž mohou být stanoveny proměnné veličiny, týkající se tohoto způsobu, a na základě těcfito parametrů může být prováděna kontrola.

Vynález se týká zejména spektroskopické metody pro okamžitou a kontinuální analýzu rozličných parametrů, odrážejících kvalitu desek, vyráběných ze surového dřevního materiálu, zejména ze suchých povrchových a jádrových částic, nebo přímo kvalitu samotných panelů na bázi dřeva.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl tedy vyvinut způsob kvalitativního nebo kvantitativního zjišťování parametrů panelů na bázi dřeva, vyráběných ze surového ařevního materiálu, dodávaného do procesu výroby panelů na bázi dřeva, přičemž tento způsob obsahuje:

analyzování surového dřevního materiálu nebo panelu na bázi dřeva, majícího obsah vlhkosti nižší než 10 %, spektrometrickou metodou poskytující spektrální údaje, a porovnávání těchto spektrálních údajů se srovnávacími spektrálními údaji, získanými spektrometrickou metodou ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, majících obsah vlhkosti nižší než 10 %, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do známých parametrů panelů na bázi dřeva, vyrobených ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo do známých parametrů srovnávacího panelu na bázi dřeva prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.

Způsob podle tohoto vynálezu dále s výhodou obsahuje:

propojení spektrálních údajů do kombinace s procesními proměnnými, a í porovnávání této kombinace se srovnávacími kombinacemi, získanými propojením srovnávacích spektrálních údajů, získaných spektrometrickou metodou ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, majících obsah vlhkosti nižší než 10 %, se srovnávacími procesními proměnnými, přičemž srovnávací kombinace byly kalibrovány do známých parametrů panelů na bázi dřeva, vyrobených ze srovnávacího surového dřevního materiálu, nebo do známých parametrů srovnávacího panelu na bázi dřeva prostředriictvím analýzy více náhodných proměnných.

Surový dřevní materiál se s výhodou analyzuje, a spektrální údaje se porovnávají se srovnávacími spektrálními údaji, získanými ze srovnávacího surového dřevního materiálu, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do známých parametrů panelů na bázi dřeva, vyrobených z uvedeného srovnávacího surového dřevního materiálu.

-5 CZ 296823 B6

U výhodného provedení způsobu podle tohoto vynálezu se panel na bázi dřeva analyzuje, a spektrální údaje se porovnávají se srovnávacími spektrálními údaji, získanými ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do známých parametrů uvedených srovnávacích panelů na bázi dřeva prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.

Panelem na bázi dřeva je s výhodou deska, přičemž deskou je s výhodou dřevotřísková deska.

Způsob podle tohoto vynálezu je dále charakterizován tím, že v kroku (I) se vyvine kalibrační model, v kroku (I.a) se provede zaregistrování spektrometrickou metodou srovnávacích spektrálních hrubých údajů o srovnávacích vzorcích srovnávacího surového dřevního materiálu nebo srovnávacího panelu na bázi dřeva, v kroku (I.b) se zpracují srovnávací spektrální hrubé údaje za účelem zredukování šumu a seřízení kolísání a rozptylu světla, v kroku (I.c) se kalibrují zpracované srovnávací spektrální údaje se známými parametry srovnávacích vzorků provedením analýzy údajů, zahrnující analýzu více náhodných proměnných, a v kroku (II) se registrují prostřednictvím spektrometrické metody spektrální hrubé údaje o vzorku surového dřevního materiálu nebo panelu na bázi dřeva, majícího neznámé parametry, takto získané spektrální hrubé údaje se zpracovávají za účelem zredukování šumu a seřízení kolísání a rozptylu světla, a uplatňuje se vyvinutý kalibrační model na zpracované spektrální údaje za účelem stanovení neznámých parametrů.

V kroku (I.c) analýza více; náhodných proměnných s výhodou zahrnuje převedení zpracovaných srovnávacích spektrálních údajů na latentní proměnné, přičemž v kroku (II) se zpracované spektrální údaje převádějí na latentní proměnné v souladu s krokem (I.c) a vyvinutý kalibrační model se uplatňuje na latentní proměnné za účelem stanovení neznámých parametrů.

Spektrometrickou metodou je s výhodou absorpce, odrazivost, emisní nebo metrická metoda.

transmisní spektroSurový dřevní materiál nebo panel na bázi dřeva a srovnávací surový dřevní materiál nebo srovnávací panely na bázi dřeva se s výhodou suší na obsah vlhkosti nižší než 8 %, přednostně nižší než 4 %.

Surový dřevní materiál s výhodou obsahuje povrchové nebo jádrové částice nebo obojí.

Spektrometrickou metodou je s výhodou spektrometrická metoda NIR.

Zjišťované parametry desky se s výhodou vybírají ze skupiny, obsahující hustotu, hustotový profil, vnitřní vazbu, tloušťku bobtnání, absorpční hodnotu, propustnost, perforační hodnotu a hodnotu emisní komory.

I

Analýza více náhodných proměnných se s výhodou vybírá ze skupiny, obsahující základní složkovou analýzu, částečnou regresi nejmenších čtverců, základní složkovou regresi, multilineámí regresní analýzu a diskriminantní analýzu.

Použitou analýzou více náhodných proměnných je s výhodou částečná regrese nejmenších čtverců. !

-6CZ 296823 B6 ' ‘

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut způsob řízení procesních proměnných, ovlivňujících parametry panelů ná bázi dřeva, vyrobeného ze surového dřevního materiálu, dodávaného do procesu výroby panelů, na bázi dřeva, v jeho rámci se analyzuje surový dřevní materiál nebo panel na bázi dřeva, mající obsah vlhkosti nižší než 10 %, spektrometrickou metodou poskytující spektrální údaje, a se porovnávají spektrální údaje se srovnávacími spektrálními údaji, získanými spektrometrickou metodou ze srovnávacího j surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, vyrobených ze srovnávacího surového dřevního materiálu v procesu výroby panelů na bázi dřeva, majících obsah vlhkosti nižší než 10%, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do procesních proměnných v daném procesu prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.

Spektrální údaje se s výhpdou porovnávají se srovnávacími spektrálními údaji, získanými ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, vyrobených z uvedeného srovnávacího surového dřevního materiálu ve srovnávacím procesu výroby panelů na bázi dřeva, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do procesních proměnných, uplatněných v uvedeném srovnávacím procesu.

Spektrální údaje se s výhodou propojují do kombinace s požadovaným parametrem a tato kombinace se porovnává se srovnávacími kombinacemi, získanými propojením srovnávacích spektrálních údajů, získaných že srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, se známými parametry srovnávacího surového dřevního materiálu nebo srovnávacích panelů na bázi dřeva, přičemž srovnávací kombinace byly kalibrovány do známých procesních proměnných prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.

Surový dřevní materiál se s výhodou analyzuje, a kombinace se porovnává se srovnávacími kombinacemi, získanými propojením srovnávacích spektrálních údajů se známými parametry srovnávacího surového dřevního materiálu.

U výhodného provedení předmětného způsobu řízení procesních proměnných se panel na bázi dřeva analyzuje, a kombinace se porovnává se srovnávacími kombinacemi, získanými propojením srovnávacích spektrálních údajů se známými parametry srovnávacích panelů na bázi dřeva.

Tento vynález jasně ukázal, že vlastnosti desky lze předpovídat na základě parametrů, určujících procesní proměnné desky, stanovené současnou aplikací NIR spektroskopie a mnohozměnové kalibrace na surový dřevní materiál, přicházející do zpracovatelského závodu, zejména suché povrchové a jádrové částice.

Podle tohoto vynálezu je surový dřevní materiál analyzován tehdy, má-li obsah vlhkosti menší než 10 %, a to spektrometrickou metodou, poskytující spektrální údaje, které jsou poté porovnávány se srovnávacími spektrálními údaji, získanými toutéž spektrometrickou metodou ze srovnávacího surového dřevního materiálu s obsahem vlhkosti nižším než 10 %, spektrální údaje byly kalibrovány na známé parametry panelů na bázi dřeva, návacího surového dřevního materiálu, a to prostřednictvím mnohozměnové přičemž srovnávací vyrobených ze srovanalýzy.

Vlastnosti panelů na bázi dřeva mohou být rovněž stanoveny způsobem podle stejné vynálezecké koncepce, zahrnujícím provedení analýzy samotného panelu na bázi dřeva, jkterý má obsah vlhkosti nižší než 10 %, a to ispektrometrickou metodou, poskytující spektrální júdaje, a porovnáním těchto spektrálních údajů se srovnávacími spektrálními údaji, získanými touto spektrometrickou metodou ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, majících obsah vlhkosti nižší než 10 %, přičemž tyto srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány na známé parametry těchto srovnávacích panelů na bázi dřeva, prostřednictvím mnohozměnové analýzy.

i. '

Podle jednoho výhodného provedení je surový dřevní materiál nebo panel na bázi dřeva podroben analýze spektrometrickou metodou, poskytující spektrální údaje, které jsou poté zapojeny do kombinace s jednou nebo více procesních proměnných, přičemž tato kombinace je porovnávána se srovnávacími kombinacemi, získanými zapojením srovnávacích spektrálních údajů, získaných uvedenou spektrometrickou metodou ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, se srovnávacími procesními proměnnými! jejichž srovnávací kombinace byly kalibrovány na známé parametry panelů na bázi dřeva, vyrobených z uvedeného srovnávacího surového dřevního materiálu,'nebo na známé parametry uvedeného srovnávacího panelu na bázi dřeva, a to prostřednictvím mnohozměnové analýzy.

V daném kontextu výraz „zapojit do kombinace“ znamená, že tato kombinace představuje matematickou funkci spektrálních údajů a jedné nebo více procesních proměnných, které představují nezávislé proměnné ve funkci. To znamená, že uvedené nezávislé proměnné jsou obvykle určeny k tomu, aby byly dosazeny do určitých matematických výrazů nebo vzorců, má-li být závislá proměnná, tj. „kombinace“ stanovena.

Vynález se rovněž podle jednoho provedení týká uplatňování NIR-spektroskopie na suché povrchové nebo jádrové částice desky, nebo na obojí částice desky, v kombinaci) s mnohozměnovou analýzou získaného spektra pro kalibraci výroby desek.

Příklady provedení vynálezu

Podle tohoto vynálezu bylo prokázáno, že je možno přímo a kontinuálně určovat různé parametry dřevotřískové desky a jiných panelů na bázi dřeva, jakými jsou zejména hustota, hustotový profil, vnitřní vazba, tloušťka bobtnání, absorpční¹ hodnota, propustnost, perforační hodnota a veličina emisní komory, a to detekováním spektra surového dřevního materiálu panelů, který má obsah vlhkosti nižší než 10 %, a převodem tohoto spektra na uvedené parametry prostřednictvím mnohozměnové kalibrační techniky.

Této metody lze využít pro stanovení respektive ovládání procesních proměnných při postupu výroby desek. Použitými spektrometrickými metodami mohou být například absorpce, odrazivost, emisní nebo transmisní spektrometrie, která je s výhodou uplatňována v rámci tak zvaného rozsahu blízko infračervené (NIR) vlnové délky.

Bylo zejména prokázáno, že je možné přímo á kontinuálně detekovat absorpční nebo propustnostní spektra suchých povrchových a jádrových dřevních částic, představujících základ desky, a s použitím těchto hodnot v diskrétních vlnových délkách těchto spekter vypočítat různé parametry desky.

Předměty tohoto vynálezu byly vyvinuty pomocí analýzy panelů na bázi dřeva nebo jeho surového dřevního materiálu, majícího obsah vlhkosti menší než 10 %, zejména pak suchých povrchových nebo jádrových částic v procesu výroby, a to prostřednictvím spektrometrické metody, zejména v rozsahu vlnové délky od 180 do 2500 nm, s výhodou v rozmezí od 400 do 2500 nm, a zejména od 1000 nm do 2500 nm s využitím chemometrického výpočtu spektra.

Tato metoda umožňuje okamžité a kontinuální provádění analýzy různých parametrů, týkajících se kvality dřevotřískové desky nebo jiných panelů na bázi dřeva, přičemž tímto prostřednictvím lze stanovit hodnotu proměnných, ovlivňujících zpracovatelský postup. !

I

Tuto metodu je možno s výhodou uplatňovat na surový dřevní materiál á na panely na bázi dřeva, vyrobené z takového materiálu, přičemž tyto panely byly vysušeny ve vysoušecím zařízení, s výhodou v rámci závodu na výrobu desek. Panel na bázi dřeva nebo surový dřevní materiál, zejména povrchové nebo jádrové částice, byly s výhodou vysušeny za ppdmínek, které jsou

-8CZ 296823 B6 i <

, jí ' jšznámy odborníkům v dané oblasti techniky, až na hladinu vlhkosti nižší než 8 %, přednostně však nižší než 4 %.

Tento vynález je výhodný například v tom, že nízký obsah vlhkosti podporuje reprodukovatelné výsledky měření. Vlhkost však má tendenci blokovat nebo zakrývat spektrometrické informace.

Je zcela zřejmé, že těkavé složky přírodního nebo syntetického původu v surovém materiálu nebo v hotovém panelu, které by mohly rovněž blokovat nebo zakrývat spektrometrické informace, se ze surového materiálu nebo z panelů vypařují, pokud obsah vlhkosti klesá. Takže při provádění analýzy za spíše nízkého obsahu vlhkosti lze získat více spektrometrických informací a zajistit přesnější a reprodukovatelnější výsledky měření. Co se týče surového ořevního materiálu, je zde pochopitelně rovněž velkou výhodou analyzovat tento materiál ve stadiu, které je blízké předpokládanému stavu, kdy se tento materiál skutečně používá v procesu výroby, tj. kdy je dostatečně suchý.

Panelem na bázi dřeva je přednostně deska, s výhodou pak dřevotřísková deska.

Mnohozměnovou analýzou, prováděnou podle tohoto vynálezu, může být základní složková analýza (PCA), částečná regrese nejmenších čtverců (PLS), základní složková regrese (PCR), multilineámí regresní analýza (MLR) nebo diskriminantní analýza, zejména částečná regrese nejmenších čtverců.

Způsob podle tohoto vynálezu může být rovněž uplatněn u metody pro kontrolu procesních proměnných, ovlivňujících parametry panelů na bázi dřeva, vyráběných ze surového dřevního materiálu, dodávaného do procesu výroby panelů na bázi dřeva. V tomto případe může byt metody podle tohoto, vynálezu použito ke zjišťování parametrů desky, přičemž tyto informace jsou poté postupovány do systému pro řízení výrobního procesu.

Je rovněž možné navrhnout řídicí systém, vé kterém jsou získaná spektra, popřípadě po zredukování šumu nebo posunu kmitočtu, uvedena přímo do systému pro nastavení procesních proměnných, a to bez převodu spektra na parametry desky. Toho může být s výhodou dosaženo ustavením kalibračního modelu,; v němž jsou procesní proměnné vyjádřeny jako funkce parametrů panelu a spektrálních údajů, a poté využitím tohoto modelu při skutečné výrobě, kdy jsou spektrální údaje získávány ze surového dřevního materiálu, tj. kdy jde o dopřednou kontrolu, nebo z vyrobeného panelu, tj. kdy jde o zpětnou kontrolu, a propojením s požadovanými parametry panelu získat požadované procesní proměnné.

Podle jednoho výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je prováděna analýzy panelu na bázi dřeva, který má obsah vlhkosti nižší než 10 %, a to spektrometrickou metodou, poskytující spektrální údaje, přičemž získané spektrální údaje jsou porovnávány se srovnávacími spektrálními údaji, získanými uvedenou spektrometrickou metodou ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, vyrobených za známých procesních proměnných, přičemž srovnávací panel má obsah vlhkosti nižší než 10 %. Parametry těchto srovnávacích panelů na bázi dřeva jsou známé, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do uvedených známých procesních proměnných prostřednictvím mriohozměnové analýzy.

Podle jiného provedení je obdobně prováděna analýza surového dřevního materiálu nebo panelu na bázi dřeva, majícího obsah vlhkosti nižší než 10 %, a to spektrometrickou metodou, poskytující spektrální údaje, které jsou porovnávány se srovnávacími spektrálními údaji, získanými uvedenou spektrometrickou metodou na základě srovnávacího použitého surového dřevního materiálu nebo na základě srovnávacích panelů na bázi dřeva, vyrobených z uvedeného srovnávacího surového dřevního materiálu, ve srovnávacím procesu výroby panelů na bázi dřeva, majících obsah vlhkosti nižší než 10 %, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do proces-9-

nich proměnných, uplatněných v uvedeném srovnávacím procesu, a to prostřednictvím mnohozměnové analýzy.

V ještě jiném provedení podle tohoto vynálezu se analyzuje surový dřevní materiál nebo panel na bázi dřeva, a to opět při obsahu vlhkosti menším než 10 %, a to spektrometrickou metodou, poskytující spektrální údaje, přičemž získané spektrální údaje se propojují do kombinace s alespoň jedním požadovaným parametrem, a tato kombinace se porovnává se srovnávací kombinací, získanou propojením srovnávacích spektrálních údajů, získaných uvedenou spektrometrickou metodou ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva s obsahem vlhkosti nižším než 10 %, se známými parametry uvedeného [srovnávacího surového dřevního materiálu nebo uvedených srovnávacích panelů na bázi dřeva, přičemž tato srovnávací kombinace byla kalibrována do známých procesních proměnných, a to prostřednictvím mnohozměnové analýzy.

Technicky může být spektrometrická analýzy prováděna formou on-line, in-line nebo at-line, a to sondou na bázi optických vláken, nebo odejmutím samostatného vzorku pro separátní analýzu. V obou případech je spektrum předmětem pro další zpracování údajů s použitím hodnot z několika diskrétních vlnových délek u každého jednotlivého spektra. Je zcela pochopitelné, že záření, použité při spektrometrické metodě, dopadá přímo na surový dřevní materiál nebo na panel na bázi dřeva.

Spektrální informace odrážejí celou řadu vlastností. V závislosti na příslušném parametru, který je předmětem zájmu, je relevantní vybraná informace uvedena do vzájemného vztahu s tímto specifickým parametrem.

Jako příklad takové techniky lze uvést použití zařízení, kdy je toto zařízení umístěno v určité vzdálenosti od procesu, a kdy obsahuje zdroj světla, detektor,' elektronické součástky a další nezbytné součásti pro přenos signálu prostřednictvím optického vlákna ke vzorku, kde světlo prochází vzorkem, neboje vzorkem odráženo, neboje vzorkem odráženo pouze [částečně. Výsledné signály se vracejí do detektoru příslušným kabelem z optických vláken a jsou zde zaznamenávány.

Ve spektrometru je světlo převáděno na elektrický signál, který je poté veden do počítače, kde je porovnán se spektrem z předem uloženého srovnávacího snímání, to znamená, že je odečten, načež je propočítáno vzorkové spektrum a srovnávací opravené spektrum.

Jiným příkladem je manuální nebo automatické odebírání vzorků v relevantních časových intervalech a předkládání těchto vzorků k provedení analýzy v analytickém přístroji, obsahujícím zdroj světla, detektor, elektronické součástky a další nezbytné součásti. Absorpce nebo přenos spektra je poté předmětem dalšího zpracování údajů při použití hodnot z několika diskrétních vlnových délek z každého jednotlivého spektra.

Ve výhodném provedení má detektor měřicí interval nejvýše 10 nm, přednostně 2 nm, a nej výhodněji 1 nm nebo ještě méně. Detekce je prováděna ve VIS-NIR v rozsahu vlnových délek od 180 nm do 2500 nm.

Toho může být dosaženo využitím snímacího přístroje, diodové anténní soustavy, Fourierova transformačního přístroje nebo nějakého jiného obdobného zařízení, známého pro odborníka v dané oblasti techniky.

Vyhodnocení vlnových délek, které obsahují absorpci nebo transmisi, se provádí pomocí prostředků, používaných pro analýzu. Použitím chemometrických metod pro zpracování získaného spektra je potom možné ignorovat vlnové délky, které neobsahují informace, přispívající k chemické analýze, přestože měření zahrnuje veškeré informace z celého rozsahu vlnových délek.

-10CZ 296823 B6

Stanovování a kontrola parametrů panelu s využitím spektrometrického měření zahrnuje dva hlavní kroky, přičemž prvním z nich je vyvinutí kalibračního modelu, které zahrnuje dále jako podružné kroky:

vyvinutí studijních souborů;;

zpracování údajů; a provedení analýzy údajů s využitím povrchových a jádrových částic, majících známé hodnoty příslušných parametrů.

Druhým hlavním krokem je provedení spektrometrické analýzy vzorku, který má neznámé hodnoty parametrů, zpracování spektrálních údajů, popřípadě následující za provedením analýzy údajů, a uplatnění kalibračního modelu, vyvinutého v průběhu prvního hlavního kroku, na takto získané údaje.

Na základě jednoho výhodného provedení podle tohoto vynálezu je prováděna analýza spektra blízkého infračervenému v rozmezí rozsahu vlnové délky od 400 do 2500 nm, zejména pak od 1000 do 2500 nm suchýčh povrchových a jádrových částic, a provedení chemometrického vyhodnocení spektra za účelem výpočtu parametrů, jako jsou například hustota, hustotový profil, vnitřní vazba, adsorpce, propustnost, perforačnf hodnota a údaje z emisní komory.

Podle výhodného provedení tohoto vynálezu zahrnuje předmětný způsob následující kroky:

(I) vyvinutí kalibračního modelu (I.a) zaregistrování spektrometrickou metodou srovnávacích spektrálních hrubých údajů o srovnávacím vzorku srovnávacího surového dřevního materiálu nebo srovnávacího panelu na bázi dřeva, (I.b) zpracování srovnávacích spektrálních hrubých údajů za účelem zredukování šumu a seřízení kolísání a rozptylu světla, (I.c) kalibrování zpracovaných srovnávacích spektrálních údajů se známými parametry srovnávacích vzorků, ia to provedením analýzy údajů, zahrnující i mnohozměnowu analýzu, (II) zaregistrování prostřednictvím uvedené spektrometrické metody spektra nich hrubých údajů o vzorku surového dřevního materiálu nebo panelu na bázi dřeva, majícího neznámé parametry, zpracování takto získaných spektrálních hrubých údajů za účelem zredukování šumu a seřízení kolísání a rozptylu světla, a uplatnění vyvinutého kalibračního modelu na zpracované spektrální údaje za účelem stanovení neznámých parametrů.

edení zpracovaných

Mnohozměnová analýza v podružném kroku (I.c) přednostně zahrnuje přev srovnávacích spektrálních;údajů na latentní proměnné.

V podružném kroku (II) jsou zpracované spektrální údaje přednostně převedeny na latentní proměnné jako podle podružného kroku (I.c), a vyvinutý kalibrační model je aplikován na latentní proměnné za účelem stanovení neznámých parametrů.

Transformace na latentní proměnné se provádí prostřednictvím základní složkové analýzy (PCA). ;

Toto výhodné provedení zde bude nyní rozebráno podrobněji: j (I) Vyvinutí kalibračního modelu

-11 CZ 296823 B6

Parametry desky jsou měřeny tradičním způsobem u několika vzorků. Zjištěné hodnoty jsou poté využity při vývoji kalibračního modelu, přičemž jsou zde uplatněny tři dále rozebírané podružné kroky, týkající se registrované absorpce, odrazivosti nebo emisního spektra uvedených vzorků.

(I.a) Vyvinutí studijních souborů

Modelové studijní soubory, sestávají z velkého počtu absorpčních nebo transmisních spekter ze vzorků se známými hodnotami, které budou přednostně reprezentativní pro výrobní linku. Studijních souborů je využíváno v chemometrických algoritmech pro výpočet výsledných modelových parametrů.

informace, jako je (I.b) Zpracování údajů

Za účelem odstranění šumu a nastavení kolísání pro základní linku musejí být spektrální hrubé údaje zpracovány. Při tomto zpracování mohou být rovněž odhaleny skryté identita zjevně nepodobných spekter, nebo naopak neidentita zjevně velmi oodobných spekter.

A navíc předpoklady, vedoůcí k Beerovu zákonu (který stanoví, že pro daný absorpční koeficient a délku optické cesty v absorpčním médiu je celkové množství absorbovaného světla úměrné molekulární koncentraci vzorku) nejsou vždy splněny v komplexním systému!, který vzorky představují. Je to z důvodu celé řady faktorů, které se často vyskytují u průmyslových i laboratorních vzorků.

Jiným komplikujícím faktorem je různý rozptyl světla, který je závislý na částicích ve vzorku. K překonání tohoto problému byly vypracovány různé teorie, z nichž nejpoužívanější jsou:

teorie transformace Kubelka-Munk (P. Kubelka, F. Munk, Z. Těch. Physik 12, 593, 1931), která bere v úvahu absorpci a rozptyl, multiplikativní rozptylová korekce (P. Geladi, D. MacDougall, H. Martens, Appl. Spéct. 39, 491500, 1985), kdy je každé spektrum,, korigováno“ jak z hlediska ustálené odchylky, tak i z hlediska strmosti, a to jeho porovnáním s „ideálním“ spektrem (průměrným spektrem).

Jinou cestou linearizace spektrálních údajů je rovněž využití derivací, například až do čtvrté derivace (viz A. Savitzky. M. J.E. Golay. Anal. Chem. 36, 1627-1639, 1964)1 Derivací spektra se získá transformované spektrum, sestávající pouze z relativních změn mezi sousedními vlnovými délkami, přičemž bylo dokázáno, že špičkové intenzity derivovaného spektra mají tendenci být lineárnější (viz T. C. O'Haver, T. Begley, Anal. Chem. 53, 1876, 1981).

Linearizace může být rovněž dosaženo použitím Fourierovy transformace, nebo použitím standardní normální variantní transformace, popsané například v publikaci R. J. Bames, M. S.

Dhanoa a S. J. Lister, Appl. Spectrosc., díl 43, č. 5, str. 772-777, 1989.

(Lc) Analýza údajů

Analýza údajů, prováděná s využitím chemometrické techniky, potom umožní vyvinout kalibrační model. Existuje několik chemometrických technik, kterých může být použito, jako například základní složková analýza (PCA), částečná regrese nejmenších čtverců (PLS), základní složková regrese (PCR), multilineámí regresní analýza (MLR) a diskriminantní analýza. Preferovanou chemometrickou technikou podle tohoto vynálezu je metoda částečné regrese nejmenších čtverců (PLS). !

(I.c.l) Základní složková analýza (PCA)

Metodou základní složkové analýzy je soubor korelovaných proměnných [zhuštěn do menšího souboru nekorelovaných [proměnných. Tato transformace sestává z otáčení systému koordinát, které vede k narovnání informací na menší počet os, než u původního uspořádání. Tímto způso-12ČZ 296823 B6 bem budou proměnné, které jsou spolu vzájemně vysoce korelovány, zpracovány jako jediná entita.

S použitím základní složkové analýzy tak bude možno získat malý soubor nekorelovaných proměnných, ještě reprezentujících většinu informací, které byly přítomny v původním souboru proměnných, který lze mnohem snadněji použít jako model. Obecně lze říci, že dvě až pět základních složek bude představovat od 85 % do 98 % variant proměnných.

(I.c.2) Částečná regrese nejmenších čtverců (PLS)

Částečná regrese nejmenších čtverců je modelová a výpočetní metoda, s jejíž vit kvantitativní vztahy mezi bloky proměnných, například blok popisných úd. sérii vzorků, a blok odpovídajících údajů, měřených na těchto vzorcích. Na základě kvantitativního vzájemného vztahu mezi bloky je možno uložit spektrální údaje pro nový vzorek do desktriptorového bloku a provést předpověď očekávaných odpovědí.

pomocí lze ustanolajů (spektrum), pro

Jednou z velkých výhod této metody je skutečnost, že výsledky mohou být vyhodnoceny graficky, a to s pomocí různých diagramů. Ve většině případů je vizuální interpretace diagramu postačující k tomu, aby bylo možno dobře porozumět různým vzájemným vztahům mezi proměnnými. Tato metoda je založena na projekci, která je podobná jako u základní složkové analýzy (CPA). Metoda částečné regrese nejmenších čtverců (PLS) je podrobně popsána v publikacích R. Carlsson, Design and optimization in organic synthesi, B.G.M. Vandeginste, O. M. Kvalheim, Eds., Data handling in science and technology, Elsevier, 1992, díl 8.

(I.c.3) Základní složková regrese (PCR)

Základní složková regrese je ve velmi úzkém vztahu k základní složkové analýze (PCA) a k částečné regresi nejmenších Čtverců (PLS). Stejně jako u základní složkové analýzy (PCA) je zde každý objekt v deskriptorovém bloku promítán do nižšího rozměrového prostoru, poskytujícího skóre a zatížení. Skóre se poté vrací zpět proti odpovídajícímu bloku v alespoň čtvercovém postupu, vedoucím k regresnímu modelu, kterého může být využito při předpovídání neznámých vzorků.

K ověření modelu může být použito stejného statistického modelu jako u metody částečné regrese nejmenších čtverců (PLS) nebo základní složkové analýzy (PCA). Pro perfektní seznámení se s metodami základní složkové analýzy (PCA), částečné regrese nejmenších čtverců (PLS) a základní složkové regrese (PCR) může sloužit například publikace P. Geladi a další „Partial Least-Squares Regression: A. Tutoriál“, Anal. Chim. Acta, 185, 1-32, 1986.

(I.c.4) Multilineámí regresní analýza (MLR)

S pomocí multilineámí regresní analýzy (MLR) je určena ta nejlepší možná rovina pro parametry desky, jako je například funkce spektra, s použitím techniky nejmenších čtverců pro stanovení každého ohraničení roviny. Tato rovina je poté využita k uznání a potvrzení předpovězené hodnoty neznámého parametru desky. Tato technika je obecně omezena na relativně „čisté“ systémy, kde není významné množství matricové interference, a kde je na rozdíl od metody částečné regrese nejmenších čtverců (PLS) vyžadováno více objektů, než proměnných.

(I.c.5) Diskriminantní analýza ;

Toto je metoda, kde jsou s využitím spektrálních údajů známé hodnoty parametrů desky seskupovány do různých svazků, oddělených lineárním logickým rozhraním. Z tohoto spektra může potom být vybrán vzorek neznámých hodnot parametrů desky do svazku, a jako hodnota parametru desky může být potvrzena například průměrná hodnota svazku. Toto je velmi vhodná metoda z důvodu kvality snímání, avšak vyžaduje velmi širokou databázi pro získání statisticky významných výsledků.

-13 CZ 296823 B6 (II) Určování pomocí aplikace kalibračního modelu

Jakmile byl vyvinut kalibrační model, může být provedeno určování neznámých hodnot, a to formou registrace absorpčního nebo transmisního spektra v souladu s odstavcem (I.a).

Zpracování získaných spektrálních hrubých údajů lze provést v souladu s odstavcem (Lb).

Analýzu údajů zpracovaných spektrálních dat lze provést v souladu s odstavcem (Lc).

Vyvinutý kalibrační model se poté aplikuje na takto získané údaje.

Vynález bude nyní blíže osvětlen pomocí příkladů jeho provedení.

V laboratorních podmínkách bylo připraveno pět zkušebních desek, majících odlišné složení částic, avšak stejné složení pojivá. Byly použity tři různé druhy surových částic různého stáří (staré, tři měsíce, čerstvé). V laboratoři byly usušeny a prosáty na povrchové a jádrové částice. Každé stáří představovalo jednu [zkušební desku, zatímco čtvrtá zkušební deska představovala směs všech tří ostatních. Pátou zkušební deskou byl srovnávací vzorek, mající povrchové a jádrové částice z běžné komerční výroby.

Směsi částic jednotlivých zkušebních desek jsou uvedeny v tabulce I.

byly snímány šestObsah vlhkosti každého vzorku byl zjištěn standardními metodami. Měření NIR u každého typu částic bylo provedeno v AKZO NOBEL Analyscentru, Nacka, Švédsko. Použitým přístrojem byl FT-NIR instrument Bomern 160. Částice byly umístěny do kádinky a vzorky náctkrát při spektru od 1000 do 2500 nm. i

Kromě měření, prováděných známými postupy na kompletních deskách, bylo navíc provedeno měření emisí v sušicím zařízení (viz metoda EXS, jak uvedeno dále) a test, kdy je deska umístěna do boxu a skrze tuto desku je nasáván vzduch (viz metoda BOX, jak je uvedeno dále). Výsledky byly zobrazovány na monitoru.

Měření, které představuje metodu on-line ve zpracovatelském závodě, bylo provedeno na ochlazené surové desce, kdy měl vzduch ve víku sušicího zařízení teplotu zhruba 30°C, a mohl tak poskytnout informace, zda měření formaldehydu on-line správně odpovídá pokojové hodnotě. Výsledky tohoto měření jsou uvedeny v tabulce II.

vyjádřit jako

Pro získání dalších informací z normalizovaného spektra blízkého infračervenému (NIR) bylo použito programu Sirius pro mnohozměnové údaje. Odpovídající modely lze

Y=KX+M to znamená, že jde o rovnici, která v běžném konvenčním systému souřadnic X - Y představuje přímku, kde Y je předpovězený parametr,

X je právě měřený parametr,

K je korelační konstanta pro odpovídající model (vyjadřující sklon přímky), á

M vyjadřuje úsek, vyťatý;přímkou na ose Y, to znamená, že představuje hodnotu Y v okamžiku, kdy X má v modelu hodnotu nula.

V ideálním případě platí, že K = 1 a M = 0.

- 14CZ 296823 Β6

Hodnoty veličin K a M pro různá měření jsou uvedeny v tabulce III společně s korelacemi modelů s aktuálními hodnotami,, což pro ideální model činí hodnotu jedna, a to spolu s průměrnými předpovězenými chybami.

Ke stanovení hodnot parametrů desky byla dále použita spektroskopie více vlnových délek, prováděná na povrchových a jádrových částicích, a následující za linearizaci spektrálních údajů a mnohozměnovým hodnocením údajů (PLS algoritmus). Srovnávací vzorky sestávaly celkem z deseti vzorků různého původu, jak je uvedeno v tabulkách, takže měly růžnéj parametry. Vzorky byly vysušeny až na obsah vlhkosti od 0,9 do 2,3 % a prosáty na povrchové a jádrové částice.

Velikost frakcí povrchových částic: (0,5 až 2 mm)

Velikost frakcí jádrových částic: (2 až 8 mm)

Pro každou sloučeninu byl proveden jeden test, zahrnující 2x4 třívrstvé desky, a stejně byl proveden i test se směsí tří sloučenin ve stejném množství. Byl rovněž proveden jeden test s povr₇ . chovými a jádrovými srovnávacími částicemi. Ve všech testech bylo použito močovinoformaldehydové pryskyřice UF 1155 od firmy Casco Products AB. Čtyři z desek byly kombinovány na pokojovou desku. Měření emisí proběhlo v sušicím zařízení, stejně jako nasávání vzduchu deskou v boxu. Celkové testování desky pro každý test bylo provedeno až po komorovém testu.

V následujících tabulkách je použito těchto zkratek: Dens.

DB

TSW 24 h

ABS 24 h

PB

PV

REM

Em. kam

EXS 30°C

EXS 23 °C

EXS ld

BOX4d

BOX 12d

BOX 27d

BOX k-sk

Hustota, měrná hmotnost

Vnitřní vazba

Tloušťka bobtnání

Absorpce Propustnost, cm/min.

Perforační hodnota, mg HCHO/100 g

Rychlá emisní metoda, mg HCHO/1

Emisní komora, mg HCHO/m³

Poklop sušičky 0,82 dm², s páskovými odstupy mezi deskami. 3 litry vzduchu jsou nasávány deskou za minutu. Nově je vylisována surová deska. Teplota 30°C Poklop sušičky 0,82 dm², s páskovými odstupy mezi deskami. 3 litry vzduchu jsou nasávány deskou za minutu. Nově je vylisována surová deska. Teplota 23°C.

Poklop sušičky 0,82 dm², s páskovými odstupy mezi deskami. 3 litry vzduchu jsou nasávány deskou za minutu. Drsná deska, 1 den.

Deskou 4,8 dm² je nasáván vzduch 5 1/min. Drsná deska, izolované okraje, 4 dny. Deskou 4,8 dm² je nasáván vzduch 5 1/min. Drsná deska, izolované okraje, 12 dní. |

Deskou 4,8 dm² je nasáván vzduch 5 1/min. Drsná deska, izolované okraje, 27 dní.

Deskou 4,8 dm² je nasáván vzduch 5 1/min. Drsná deska, izolované okraje, měření desky testováno v komoře.

-15 CZ 296823 B6

Tabuíka I: Směs částic pro lisování

Kód panelu	Povrchové částice	Stáři	VI	nkost % \|
50185	Srovnávací částice	Normální	2	.3 \|
50186	Složeni 1	Staré	4-	.2 \|
50187	Složení 2	Čerstvé	3	³ I
50188	Složeni 3	3 měsíce	3	•^s 1
50189	Složeni 1+2+3 I .	Směs	3	•8 1
Kód panelu	I Jádrové částice	Staří	Vlhkost % \|
50185	Srovnávací Částice	Normální	2	.0 1
50186	Složení 1	Staré	2	.8
50187	Složení 2	Čerstvé	2	.9 \|
50188	Složení 3	3 měsíce	3	.2 \|
50189	Složeni 1+2+3	Směs	3	.1 \|

Tabulka II: Proměnné desky pro korelaci k NIR měření povrchových a jádrových částic

Kód panelu	Dens.	IB	TSW 24h	ABS. . 24h	PS	PV	I	IEM '	Em.kam
50185	746	1.01	8.5 '	24.7	1.0	5.3		2.4	0.112
50186	756	0.82	16.8	. 35.3	0.7	. 4.7		2.5	0.091
50187	751	0.66	15.5	32.1	1.2	4.2	2; .4	0.076
50188	760	0.76	17.2	. 3 6.5	1-3	4.5		0.081
50189	755	0.72	18.-6	39.3	0.7	4.4	2 .-6,	Q.(	)83
Kód panelu	EXS 3O°C	EXS 23°C	EXS id	P.BLbox 4d	PBLbox 12d	PBLbox 27d	PBLbox k-sk
501.85	Q . 140	^:0.055	0.085	0.240	0.16	0,. 14	0.15
5019 =	0.070	<0.055	0.055	0.225	0.19	0.17	0.16
50187	0.045	i 0.045	. 0.050	0.245	0.20	0.17	0.14
50188	0.055	0.04 5	0.040	0 . 320	0.22	0.19	0.14
\| 50199	C . 045	C.040 ί 0.045	0 .33 0	0.22 j 0.20 \|	0.1	5

Tabulka lil

Parametr	K	M	Korelace	Průměrná předvídaná	chyba
Vlhkost	0.9175.	0.078	0.987.	0.226
Dens.	0.908	69.403	0.953	2.578
IB	0.998	0.002	0.999	0.034
TSW 24h	0.996	0,057	0.998	0.467
ABS 24h	0.999	0.034	0.999	0.510
PB	0.872	0.125	0.934	0.148
Em.kam	0.984	0.001	0.992	0.003
REM	0.991	0.021	0.996	0.013
PV	0.997	0.016	0.998	0.103
EXS 30°C	0.996	0.000	0.998	0.008
EXS 23 °C	0.966	0.002	0.983	0.004
EXS Id	0.975	0.001	0.987	0.004
Box 4d	0.980	0.006	0.990	0.017
Box 12d	0.995	0.001	0-997 ’	0.005
Box 27d ;	0.997	0.000	0.999	0.005
Box k-sek	0.889	0.017	0.943	0.005

Jak lze seznat z tabulky 3, sklon K a korelace jsou všechny velmi blízké ideální hodnotě 1. Většina úseku M je velmi blízká ideální hodnotě 0, přičemž parametr hustoty je zde výjimkou. V tomto případě je však třeba poznamenat, že skutečné hodnoty měřené desky se pohybovaly v rozmezí od 745 do 760, z čehož vyplývá, žé odchylka byla ve skutečnosti zcela nepatrná ve vztahu ke skutečným hodnotám, což se rovněž projevuje v malé průměrné předvídané chybě v daném případě.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob kvalitativního nebo kvantitativního zjišťování parametrů panelů na bázi dřeva, vyráběných ze surového dřevního materiálu, dodávaného do procesu výroby panelů na bázi dřeva, vyznačující se tím, že obsahuje:

analyzování surového dřevního materiálu nebo panelu na bázi dřeva, majícího obsah vlhkosti nižší než 10 %, spektrometrickou metodou poskytující spektrální údaje, a , získanými spektrosrovnávacích panelů porovnávání těchto spektrálních údajů se srovnávacími spektrálními údaji metrickou metodou ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze na bázi dřeva, majících obsah vlhkosti nižší než 10 %, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do známých parametrů panelů na bázi dřeva, vyrobených ze srovnávacího surového

- 17CZ 296823 B6 dřevního materiálu nebo do známých parametrů srovnávacího panelu na bázi dřeva prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m, že obsahuje:

propojení spektrálních údajů do kombinace s procesními proměnnými, a porovnávání této kombinace se srovnávacími kombinacemi, získanými propojením srovnávacích spektrálních údajů, získaných spektrometrickou metodou ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, majících obsah vlhkosti nižší než 10 %, se srovnávacími procesními proměnnými, přičemž srovnávací kombinace byly Kalibrovány do známých parametrů panelů na bázi dřeva, vyrobených ze srovnávacího surového dřevního materiálu, nebo do známých parametrů srovnávacího panelu na bázi dřeva prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.
3. Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se tím , že surový dřevní materiál se ahalyzuje, a spektrální údaje se porovnávají se srovnávacími spektrálními údaji, získanými ze srovnávacího surového dřevního materiálu, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do známých parametrů panelů na bázi dřeva, vyrobených z uvedeného srovnávacího surového dřevního mate riálu.
4. Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j í c í s e tím, že panel na bázi dřeva se analyzuje, a spektrální údaje se porovnávají se srovnávacími spektrálními údaji, získanými ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do známých parametrů uvedených srovnávacích panelů na bázi dřeva prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.
5. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, panelem na bázi dřeva je deska.

vyznačuj tím, že
6.

Způsob podle nároku 5, v y z n a č u j í c í s e tím, že deskou je dřevotřísková deska.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v kroku (I) se vyvine kalibrační model, v kroku (I.a) se provede zaregistrování spektrometrickou metodou srovnávacích spektrálních hrubých údajů o srovnávacích vzorcích srovnávacího surového dřevního materiálu nebo srovnávacího panelu na bázi dřeva, v kroku (I.b) se zpracují srovnávací spektrální hrubé údaje za účelem zredukování šumu a seřízení kolísání a rozptylu světla, v kroku (I.c) se kalibrují zpracované srovnávací spektrální údaje se známými parametry srovnávacích vzorků provedením analýzy údajů, zahrnující analýzu více náhodných proměnných, a v kroku (II) se registrují prostřednictvím spektrometrické metody spektrální hrubé údaje o vzorku surového dřevního materiálu nebo panelu na bázi dřeva, majícího neznámé parametry, takto získané spektrální hrubé údaje se zpracovávají za účelem zredukování šumu a seřízeni kolísání a rozptylu světla, a uplatňuje se vyvinutý kalibrační model na zpracované spektrální údaje za účelem stanovení neznámých parametrů.
8. Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j í c í s e tím, že v kroku (I.c) analýza více náhodných proměnných zahrnuje]převedení zpracovaných srovnávacích spektrálních údajů na latentní proměnné, přičemž v kroků (II) se zpracované spektrální údaje převádějí na latentní proměnné v souladu s krokem (I.c) á vyvinutý kalibrační model se uplatňuje na latentní proměnné za 5 účelem stanovení neznámých parametrů.
9. Způsob podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že spektrometrickou metodou je absorpce, odrazivost, emisní nebo transmisní spektrometrická metoda.

io
10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že surový dřevní materiál nebo panel na bázi dřeva a srovnávací surový dřevní materiál nebo srovnávací panely na bázi dřeva se suší na obsah vlhkosti nižší než 8 %, přednostně nižší než 4 %.
11. Způsob podle nároku |1, vyznačující se povrchové nebo jádrové částice nebo obojí.

tím, že surový dřevní materiál obsahuje
12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, spektrometrická metoda NIR.

že spektrometrickou metodou je

20
13. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zjišťované parametry desky se vybírají ze skupiny, obsahující hustotu, hustotový profil, vnitřní vazbu, tloušťku bobtnání, absorpční hodnotu, propustnost, perforační hodnotu a hodnotu emisní komory.
14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že analýza více náhodných proměnných se vybírá ze skupiny; obsahující základní složkovou analýzu, částečnou regresi nejmenších čtverců, základní složkovou regresi, multilineámí regresní analýzu a diskriminantní analýzu.
15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, ných proměnných je částečná regrese nejmenších čtverců.

že použitou analýzou více náhod
16. Způsob řízení procesních proměnných, ovlivňujících parametry panelu na bázi dřeva, vyrobeného ze surového dřevního materiálu, dodávaného do procesu výroby panelů na bázi dřeva, vyznačující se tím, že se analyzuje surový dřevní materiál nebo panel na bázi dřeva, mající obsah vlhkosti nižší než 35 10 %, spektrometrickou metodou poskytující spektrální údaje, a se porovnávají spektrální údaje se srovnávacími spektrálními údaji, získanými spektrometrickou metodou ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, vyrobených ze srovnávacího surového dřevního materiálu v procesu výroby panelů na bázi dřeva, majících obsah vlhkosti nižší než 10 %, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibro40 vány do procesních proměnných v daném procesu prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.
17. Způsob řízení procesních proměnných podle nároku 16, vyznačující se tím, že spektrální údaje se porovnávají se srovnávacími spektrálními údaji, získanými ze srovnávacího 45 surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, vyrobených z uvedeného srovnávacího surového dřevního materiálu ve srovnávacím procesu výroby panelů na bázi dřeva, přičemž srovnávací spektrální údaje byly kalibrovány do procesních proměnných, uplatněných v uvedeném srovnávacím procesu.
18. Způsob řízení procesních proměnných podle nároku 16, vyznaču. spektrální údaje se propojují do kombinace s požadovaným parametrem porovnává se srovnávacími kombinacemi, získanými propojením srovn jící se tím, že a tato kombinace se ívacích spektrálních údajů, získaných ze srovnávacího surového dřevního materiálu nebo ze srovnávacích panelů na bázi dřeva, se známými parámetry srovnávacího surového dřevního materiálu nebo srovnávacích panelů na bázi dřeva, přičémž srovnávací kombinace byly kalibrovány do známých procesních proměnných prostřednictvím analýzy více náhodných proměnných.
19. Způsob řízení procesních proměnných podle nároku 18, vyznačující se tím, že /

surový dřevní materiál se analyzuje, a kombinace se porovnává se srovnávacími kombinacemi, získanými propojením srovnávacích spektrálních údajů se známými parametry srovnávacího surového dřevního materiálu.
20. Způsob řízení procesních proměnných podle nároku 16, vyznačující se tím, že panel na bázi dřeva se analyzuje, a kombinace se porovnává še srovnávacími kombinacemi, získanými propojením srovnávacích spektrálních údajů se známými parametry srovnávacích panelů na bázi dřeva.