[發(fā)明專利]一種在線無損檢測紙張性能的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010188758.4
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101900673A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚勝;蒲俊文;陳誠;宋淑萍;周舒珂;邢勉;武國峰;姜亦飛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于建立紙張各種性能預(yù)測模型，并利用該模型測定紙張性能的方法。

背景技術(shù)

隨著紙及紙板消費的要求的提高，對造紙工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。要求紙張性能有很好的一致性。現(xiàn)在由于市場木片短缺，制漿廠不得不選擇不同的木片來制漿，這使得紙漿的質(zhì)量不穩(wěn)地，最終導(dǎo)致成品紙張質(zhì)量不穩(wěn)地。如果能快速測定成品紙張的各項性能，并反饋到抄紙工藝，可以極大的穩(wěn)定紙張性能，提高紙張質(zhì)量。目前對紙張各種性能的檢測，都需要取一定量的紙張，送到質(zhì)檢部門用相應(yīng)的儀器測定其性能，這需要花費較長的時間，并且是破壞性測量，不能在線動態(tài)連續(xù)檢測，無法快速反映紙張質(zhì)量，無法及時反饋質(zhì)量問題，存在分析結(jié)果滯后的缺陷。這些不利于紙張的快速質(zhì)量分析，提高生產(chǎn)效率，不適合現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展的需要。因此，當(dāng)前迫切需要研究一種快速、高效、準(zhǔn)確的新的分析檢測方法。

近紅外光(Near?Infrared，NIR)是介于可見光(VIS)和中紅外光(MIR)之間的電磁波，ASTM定義的近紅外光譜區(qū)的波長范圍為780～2526nm(12820～3959cm-1)，習(xí)慣上又將近紅外區(qū)劃分為近紅外短波(780～1100nm)和近紅外長波(1100～2526nm)兩個區(qū)域。近紅外光譜分析是將近紅外譜區(qū)(800-2500nm)的光譜測量技術(shù)、化學(xué)計量學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)與基礎(chǔ)測試技術(shù)交叉結(jié)合的現(xiàn)代分析技術(shù)，主要用于復(fù)雜樣品的直接快速分析。近紅外分析復(fù)雜樣品時，通常首先需要將樣品的近紅外光譜與樣品的結(jié)構(gòu)、組成或性質(zhì)等測量參數(shù)(用標(biāo)準(zhǔn)或認(rèn)可的參比方法測得的)，采用化學(xué)計量學(xué)技術(shù)加以關(guān)聯(lián)，建立待測量的校正模型；然后通過對未知樣品光譜的測定并應(yīng)用已經(jīng)建立的校正模型，來快速預(yù)測樣品待測量。近年來，近紅外技術(shù)應(yīng)用于造紙工業(yè)主要是在原料的化學(xué)組成測定方面以及測定漿料卡伯值等。

從中國知識產(chǎn)權(quán)局專利檢索數(shù)據(jù)庫的檢索表明，只有利用紅外或近紅外技術(shù)測定紙張的水分和定量(CN?100501374C)，沒有利用近紅外在線測量紙張白度、抗張強度、撕裂強度、耐破強度、耐折度、平滑度、施膠度、透明度等專利。另外，國外有報道通過測定機械漿生產(chǎn)線上漿料的近紅外譜圖，來預(yù)測紙漿的游離度、漿濃、撕裂指數(shù)、抗張指數(shù)和光散射性能。而沒有關(guān)于通過紙張的近紅外光譜圖來預(yù)測紙張的各項指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種基于近紅外光譜技術(shù)的無損檢測紙張物理性能的方法，采用近紅外光譜技術(shù)，與傳統(tǒng)的測試手段相比，具有快速、省時、省力和可以在線檢測等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案步驟如下：a、在紙機上不定時取一定量具有代表性的紙張樣品。b、采用近紅外光譜儀測量樣品在12000cm^-1-4000cm^-1的漫反射光譜或投射光譜，儀器分辨率為2-128cm^-1，掃描1-128次平均成為一個光譜數(shù)據(jù)。c、采用現(xiàn)在常規(guī)方法測定紙張樣品的各項指標(biāo)。d、對光譜數(shù)據(jù)進行校正和預(yù)處理，用現(xiàn)代多元回歸算法建立光譜數(shù)據(jù)與制漿性能之間的近紅外光譜分析數(shù)學(xué)模型，并將其存入存儲器中。e、將未知樣的紙張按步驟b的方法獲取其光譜數(shù)據(jù)，把未知樣品的光譜數(shù)據(jù)經(jīng)步驟d中的預(yù)處理方法處理后，將光譜的特征送入校正模型，即可測定未知樣品的紙張性能。所述紙張性能包括白度、抗張強度、撕裂強度、耐破強度、耐折度、平滑度、施膠度、透明度等。附圖1所示裝置為本發(fā)明建立模型的裝置。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.用近紅外方法在線測量紙張的定量，可實現(xiàn)生產(chǎn)線紙張物理性能的適時檢測。

2.用一臺設(shè)備實現(xiàn)了多種性能的測定，且整個過程時間短、速度快，提高了工作效率，降低了設(shè)備成本。

具體實施方式

本發(fā)明典型的測量纖維材料制漿得率和卡伯值方法的實例

(1)樣品選擇；首先選擇具有代表性的不同品系和不同樹齡的相思樹16株，沿樹高方向每隔1.5m取一圓盤，根據(jù)樹高不同每顆樹取4-6個圓盤。從將圓盤上取一3cm×3cm×3cm的小木塊，要求小木塊表面光滑整潔，粗糙度一直。取一定量的刨花，磨成木粉。其余的加工成20mm(長)×10mm(寬)×3mm(高)的木片。

(2)掃描譜圖；將樣品在4000cm-1-12000cm-1譜區(qū)內(nèi)，掃描64次平均成為一個光譜數(shù)據(jù)，分辨率8cm^-1，采用旋轉(zhuǎn)臺以增加采樣面積，采集木粉、刨花和木塊的漫反射光譜。

(3)制漿性能；將制好的木片進行蒸煮試驗，用國標(biāo)中的方法測定制漿得率和漿料卡伯值。