监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法

监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法
【专利摘要】本发明涉及一种监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，属于及制浆造纸技术领域。该方法包括以下步骤：取样：使制浆造纸系统中预定取样点的造纸浆液流经表面能够吸附颗粒状的胶粘物的吸附试件，与该吸附试件发生吸附反应，让造纸浆液中的颗粒状的胶粘物吸附在该吸附试件表面；所述吸附试件由允许可见光透过的透明材料制得；检测：获取上述吸附试件在至少两种预设背景颜色条件下的图像；分析各图像中颗粒的各项性质，计算得到颗粒状的胶粘物在该取样点的含量，从而得到胶粘物在所述制浆造纸系统中的分布情况。采用上述方法，能够测定制浆造纸系统中各种颜色的胶粘物，提高的监测胶粘物的精度和灵敏度，且该方法能够提供胶粘物在整个系统的分布情况。
【专利说明】
监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及制浆造纸技术领域，特别是涉及一种监测制浆造纸系统中胶粘物分布 情况的方法。
【背景技术】
[0002] 胶粘物沉积是影响制浆造纸过程产率和产品质量最重要的因素之一。这些胶粘物 主要来自三个方面:一是造纸纤维中本来就存在的亲脂性物质，如脂肪酸、树脂酸、脂肪酸 酯、甾醇和留醇酯等;二是以废纸造纸时，废纸本身引入的涂布粘合剂、印刷油墨、热熔胶、 压敏胶等物质;三是制浆造纸过程中添加的某些化学药品，如增强剂、施胶剂、消泡剂和填 料等。
[0003] 当胶粘物沉积在成形网上，会堵塞网孔，造成滤水困难，增加停机清洗时间等问 题;如果沉积在压榨毛布和压辊上，会缩短毛布使用寿命，并影响纸页滤水;如果胶粘物粘 附在烘缸表面，会造成纸页断头或者形成纸洞、纸孔;如果胶粘物残留在纸页中，会形成污 点，增加纸病；如果胶粘物聚集在白水中，成为"阴离子垃圾"，影响阳离子型助剂的使用效 果，阻碍白水的循环回用。
[0004] 因此，制浆造纸工业应用各种方法来控制胶粘物所带来的不良影响。这些方法主 要有机械法和化学法，此外还有生化法等。其中，机械法是应用过筛、除渣、洗涤、浮选等工 艺将胶粘物颗粒从造纸浆料中分离出来;或者应用揉搓、分散等工艺来减小胶粘物颗粒的 粒径，从而减低胶粘物的危害性。化学法是在造纸浆料里加入分散剂、定着剂、脱粘剂、吸附 剂等不同功能的化学试剂，以降低胶粘物的危害性;或者直接把清洗剂或者保洁剂应用于 制浆造纸设备的表面，如成形网、压榨毛毯、烘缸和干网等等，以清除沉积在这些设备表面 的胶粘物，或者阻止胶粘物在这些设备的表面上沉积。生化法是用生物酶取代化学品来降 解或者钝化胶粘物中的某些主要成份，从而削弱胶粘物的危害性。比如，用脂肪水解酶可以 降解胶粘物中的脂肪酸酯，用聚酯水解酶可以水解胶粘物中的聚醋酸乙烯酯，而用酰胺酶 可以水解胶粘物中的聚酰胺热熔胶。
[0005]制浆造纸系统中的胶粘物根据它们的颗粒尺寸可分为两大类:尺寸>0.10mm或者〉 0 . 1 5mm的为大胶粘物（ma cr 〇 s t i c k i e s )，反之，小于这个尺寸的为微细胶粘物 (microstickies)。而根据胶粘物生成方式，又可以分为原生胶粘物(primarystickiesWPI 次生胶粘物(secondary stickies)。原生胶粘物指那些直接从制楽:造纸的原料中带来的胶 粘物;而次生胶粘物则是分散的或者溶解的胶粘物重新聚集或者与造纸浆料中的其他组份 (如施胶剂、增强剂、助留助滤剂、消泡剂等造纸助剂)结合而形成的。大胶粘物一般情况下 可以用过筛和除渣等方法除去，微细胶粘物除了可以用洗涤的方法去除掉一部分外，往往 还需要用化学法或者生化法来控制它们的危害性。
[0006]监测制浆造纸系统中的胶粘物对于控制胶粘物的危害十分必要。M.R.Doshi在"A Review of Stickies Measurement Methods"[Progress in Paper Recycling,Vol.18 (3 )，2009，20-30 ] -文中综述了各种不同的测试方法。目前被广泛接受和认可方法有:美国 制楽造纸协会（TAPPI)的方法T277om-〇7(Macro stickies content in pulp: the "pick-up"method)、国际脱墨工业协会（International Association of Deinking Industry)的 方法 Ingede Method 4(Analysis of Macrostickies in Pulps)，以及国际标准 15360-2 (Recycled Pulp-Estimation of Stickies and Plastics-Part 2：Image Analysis Method)。这些方法是将含有胶粘物的纸浆通过筛缝为0.1mm或者0.15mm的条缝筛，使大胶 粘物颗粒与纸浆的纤维分开，并把分离出来的大胶粘物颗粒过滤在黑色的滤纸上。然后使 胶粘物覆盖上白色的涂层，再用扫描仪扫描胶粘物的图像。最后对扫描图像中的胶粘物颗 粒进行计数和测量。这些方法最大的局限性是，它们只限于能检测粒径>〇. 1_或者>〇. 15_ 的大胶粘物颗粒，对于粒径小于这一尺寸的微小胶粘物颗粒就不在这个方法的测定范围之 内。此外，这个方法在扫描大胶粘物图像时先把所有胶粘物颗粒转化成白色的，因而无法区 别不同颜色的胶粘物颗粒。还有，这些方法用机械筛的装置来分离造纸浆料中的胶粘物颗 粒，具有效率低，设备笨重，不利于携带的问题。
[0007] 美国专利号US9280726讲述了一种纸浆/白水中大胶粘物在线分析器和方法。根据 这一方法，首先用一个浆料分类器把纸浆/白水中的大胶粘物颗粒分离出来，然后把胶粘物 颗粒悬浮液在水中，并用照相机拍摄悬浮在水中的胶粘物颗粒图像，最后用计算机软件分 析图像中胶粘物颗粒的数量和总量。这个方法也是只限于测定大胶粘物，而不能测定微细 胶粘物。而且，这一方法也是用机械装置来分离造纸浆料中的胶粘物颗粒，具有设备笨重和 昂贵的缺点。
[0008] 美国专利号US8160305(中国专利号CN101910515B)讲述了一种用于测量制浆造纸 浆料中颗粒胶粘物测定的方法和装置。根据这一方法，首先，将一片基质插入到造纸浆料中 一定时间后，取出基质，用成像系统捕捉沉淀在基质上的颗粒胶粘物图像，然后对图像中的 颗粒进行计数和测量，最后在浆料中加入抑制剂处理胶粘物。这一方法使用的成像系统包 括光学扫描仪、数字或胶片摄像机、或者与反射显微镜配合使用的数字或胶片摄像机。但 是，这一方法不涉及如何区分造纸浆料中不同颜色的污染物颗粒。并且，这一方法还有一个 明显的缺陷：使用"插入"的方式使基质悬挂在纸浆里，基质难于经受住纸浆流动所产生的 较大的剪切力。比如，根据这一专利的描述，基质是插在的样品室(samp 1 ing chamber)的中 间部分。为了减少浆液的流动时对基质的冲击，基质在的样品室里不得不采取与浆液流向 平行的取向。这种取向不利于基质与浆样的充分接触，影响了基质捕捉胶粘物的效率。
[0009] Suvajit Das等人在《Real-time in-line measurement of stickies in recycled pulp》（PEERS 2014，Tacoma,Washington)-文中描述了一种在线实时测量回收 纸浆胶粘物的方法和装置。这一方法是让造纸浆液通过一个观察池，同时用高速数字相机 拍摄造纸浆液的图像，然后用专门的计算机软件来分析造纸浆液图像，从而检测出造纸浆 液中的胶粘物颗粒。这一方法需要依赖复杂的计算机处理软件来分辨造纸浆液图像中的异 物是胶粘物还是气泡或者其它杂物，而且这种专用的计算机软件需要经过人工的"培训"。 美国专利（申请号US20140293040)也讲述了一种与此类似的方法和装置，所不同的是，这一 方法可以只拍摄沉积在观察池窗口上的颗粒的图像，而不是造纸浆液的图像。美国专利号 US7842165(中国专利号CN101802605B)描述了一种用石英晶体微量天平(QCM)来测定造纸 工业过程中胶粘物的沉积速率。根据这一方法，用一种不溶胀的环氧树脂或者含硅聚合物 作为传感器的表面涂层，可以提高传感器感应胶粘物的灵敏度。
[0010] 但是，总的来说，迄今为止，在所有的胶粘物测定方法中，不论是基于何种原理，几 乎没有一种方法可以用作日常的检测方法来监测胶粘物在整个制浆造纸系统中的分布情 况。这是因为这些方法或者由于所用的仪器设备太笨重或者太昂贵，或者由于分析程序太 繁琐或者太费时。然而，为了更有效地控制制浆造纸过程中胶粘物的危害，单单分析个别样 品胶粘物的含量，或者单单观察制浆造纸系统中个别点的胶粘物变化情况，这是远远不够 的。
[0011] 因此，十分有必要发明一种方法，可以随时和有效的监测一个制浆造纸系统中胶 粘物的分布情况。因为，一旦了解胶粘物在整个制浆造纸系统中的分布情况，不但对胶粘物 在系统中的来龙去脉可以一目了然，还可以确定系统中各个环节去除胶粘物的效率。这些 信息对于制定经济和有效的胶粘物控制方案是必不可少的。
[0012] 而为了测定一个制浆造纸系统中胶粘物的分布情况，测定方法应具备如下的特 点:首先，测定的范围要广，测定的胶粘物应当包括大胶粘物和微细胶粘物;其次，分析步骤 应当尽量简单、快速和效率高，避免使用化学提取或者机械分离这些繁琐和笨拙的方法来 分离纸浆中的胶粘物，以便在较短的时间内迅速给出整个制浆造纸系统各个观察点的胶粘 物相对含量;还有，这个方法分析数据除了要可靠、重现性好之外，还应与纸机上胶粘物的 危害程度有较紧密的相关性。

【发明内容】

[0013] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的 方法，采用该方法，能够测定制浆造纸系统中包括大胶粘物和微细胶粘物等的各种胶粘物， 达到广泛监测的目的。
[0014] -种监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，包括以下步骤：
[0015] 取样:使制浆造纸系统中预定取样点的造纸浆液流经表面能够吸附颗粒状的胶粘 物的吸附试件，与该吸附试件发生吸附反应，让造纸浆液中的颗粒状的胶粘物吸附在该吸 附试件表面;所述吸附试件由允许可见光透过的透明材料制得；
[0016] 检测：获取上述吸附试件在至少两种预设背景颜色条件下的图像;分析各图像中 颗粒的各项性质，计算得到颗粒状的胶粘物在所述预定取样点的含量，从而得到胶粘物在 所述制浆造纸系统中的分布情况。
[0017] 本发明人在研究中注意到，造纸浆液中的胶粘物往往不是单一的颜色，而是五颜 六色的。这些不同颜色的颗粒状的胶粘物往往是由于它们来源不同和性质不同造成的。如 果只用单个背景来获取颗粒状的胶粘物的图像，可能会损失掉那部分与背景颜色相似的颗 粒状的胶粘物。比如，如果只用黑色的背景来扫描颗粒状的胶粘物图像，黑色或者深颜色的 颗粒可能就无法显现出来;反之，如果只用白色的背景来扫描颗粒状的胶粘物，白色或者浅 颜色的颗粒可能就会损失掉。
[0018] 因此，在上述研究基础上，上述监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，选用 透明的吸附试件吸附造纸浆液中的颗粒状的胶粘物，随后获取上述透明的吸附试件在至少 两种预设背景颜色条件下的图像，能够提高的监测胶粘物的精度和灵敏度。如分别用黑色 和白色的背景扫描颗粒状的胶粘物图像，就可以把浅色和深色两部分的颗粒状的胶粘物都 包括进来。因此，上述方法通过获取颗粒状的胶粘物在不同颜色背景下的图像，能够测定制 浆造纸系统中各种胶粘物，具有监测效果好的优点。
[0019] 在其中一个实施例中，所述吸附试件为薄膜状或薄片状，该吸附试件包括支撑层 和涂覆于该支撑层表面的吸附层。薄膜或薄片形式的吸附试件，便于在不同颜色的背景下 获取图像。
[0020] 在其中一个实施例中，所述支撑层选自：无色透明的聚甲基丙烯酸甲酯层、聚碳酸 酯层、聚对苯二甲酸乙二醇脂层、聚苯乙烯层、聚氯乙烯层、聚丙烯层和聚乙烯层中的至少 一种;所述吸附层选自：聚丙烯酸酯层、丁苯胶乳层、聚醋酸乙烯酯层、聚丁二烯层、聚异戊 二烯层、乙烯乙酸乙烯酯层、环氧丙烯酸酯层、苯乙烯丙烯酸层、聚乙烯醇层、天然橡胶层、 树脂酸层、脂肪酸酯层、萜烯树脂层、动物蜡层、植物蜡层和石蜡层中的至少一种。
[0021] 上述透明高分子材料制成的支撑层，具有透光性好和机械强度高的特点。上述吸 附层对于造纸浆液里的胶粘物有特别的亲合力，能够从浆液里迅速地吸附颗粒状的胶粘 物。
[0022] 在其中一个实施例中，如所述制浆造纸系统是以回收瓦楞箱纸（即0CC)为主要原 料，则所述吸附层选自：聚丙烯酸酯层、聚醋酸乙烯酯层、和乙烯乙酸乙烯酯层中的至少一 种；
[0023] 如所述制浆造纸系统是以回收杂志纸为主要原料，则所述吸附层选自：丁苯胶乳 层、聚醋酸乙烯酯层、和乙烯乙酸乙烯酯层中的至少一种；
[0024] 如所述制浆造纸系统是以混合回收办公废纸和/或报纸为主要原料，则所述吸附 层选自：环氧丙烯酸酯层、苯乙烯丙烯酸层、和聚丙烯酸酯层中的至少一种；
[0025] 如所述制浆造纸系统是以化学浆、机械浆和/或化学机械浆为主要原料，则所述吸 附层选自：树脂酸层、脂肪酸酯层、和萜烯树脂层中的至少一种。
[0026] 吸附试件对颗粒状的胶粘物的吸附力主要取决于胶粘物和吸附层各自的化学成 份。根据相似相溶的原理，如果胶粘物和吸附层有类似的化学成份，或者说，它们的化学成 份有类似的性质，那么，吸附试件对颗粒状的胶粘物的吸附力就强。因此，按照上述设置，选 用与制浆造纸系统中所要监测的颗粒状的胶粘物有较好吸附能力的吸附层材料，具有较好 的吸附效果。
[0027]在其中一个实施例中，所述取样步骤中，使造纸浆液与所述吸附试件表面呈45-90 度的角度流向所述吸附试件。本发明人发现，常规技术中，通常为了减少造纸浆液的流动对 取样设备的冲击，不得不采取取样设备与造纸浆液流向平行的取向，但是，这种取向不利于 造纸浆液与取样设备的充分接触，影响了取样设备对胶粘物的捕捉效率。而使造纸浆液与 所述吸附试件表面以一定的角度流向所述吸附试件，可以使造纸浆液与吸附试件充分接 触，从而加速了颗粒状的胶粘物在吸附试件表面的吸附过程。
[0028] 在其中一个实施例中，所述取样步骤中，所述吸附反应包括离线反应和/或在线反 应，
[0029] 所述离线反应为:取预定取样点的造纸浆液，置于一预先安装了吸附试件的反应 容器内，保持反应容器内的造纸浆液在流动状态下与所述吸附试件反应；
[0030] 所述在线反应为:从预定取样点引出一股造纸浆液支流，并且维持所述造纸浆液 流经吸附试件表面，使其发生吸附反应。
[0031] 在离线反应中，例如可以机械搅拌、振摇、转动、和/或翻转的方式保持造纸浆液流 动。可根据实际应用的需要，灵活选择不同的方式取样。
[0032] 在其中一个实施例中，所述取样步骤中，所述吸附反应的时间为5秒-4小时;所述 吸附反应的温度为l°c-99°c;所述吸附反应中以固体干重百分比计，造纸浆液的浓度为 0.05%-15% ;所述吸附试件可发生吸附反应的表面面积为0.25cm2-600cm2。采用上述条件， 具有较好的吸附效果，能够促进颗粒状的胶粘物吸附于吸附试件表面。
[0033] 在其中一个实施例中，所述取样步骤中，以胶粘物捕获装置捕捉造纸浆液中的颗 粒状的胶粘物，所述胶粘物捕获装置包括反应容器和所述吸附试件，所述反应容器包括用 于容纳造纸浆液的容纳腔体，所述吸附试件的吸附表面位于所述容纳腔体内。利用该胶粘 物捕获装置，能够提高胶粘物捕捉效率，并且该捕获装置结构简单、造价低廉，而且操作简 便。因而可以同时使用多个这样的捕获装置来捕捉一个制浆造纸系统中多个取样点的造纸 浆液品里的胶粘物，从而降低了日常监测制浆造纸系统胶粘物分布情况的成本和操作难 度，提高了监测的工作效率。
[0034] 在其中一个实施例中，所述检测步骤中，所述至少两种预设背景颜色中至少有一 种背景颜色为与一种颗粒状的胶粘物颜色互补的互补色。分别利用不同颜色颗粒状的胶粘 物的互补色做背景来扫描图像，可以显著改善扫描图像的质量，提高扫描的分辨率。
[0035] 在其中一个实施例中，所述检测步骤中，所述背景颜色至少包括白色和黑色。白色 和黑色的背景颜色具有较好的通用性，能够将浅色和深色的颗粒状的胶粘物在图像中明显 的突出，从而改善扫描图像的质量，提高扫描的分辨率。
[0036] 在其中一个实施例中，所述检测步骤中，分析图像中颗粒的圆度和/或长径比，去 除圆度小于0.1和/或长径比大于10的造纸纤维，计算得到颗粒状的胶粘物的含量。本发明 人在研究中发现，吸附试件也会吸附一些不属于胶粘物的颗粒，比如，最常见的非胶粘物颗 粒是纤维或者细小纤维。这些物体之所以会吸附在吸附试件的表面，说明它们的表面也或 多或少带有胶粘物杂质。因此，有时也把这些物体当成是胶粘物组成的一部分。不过，有时 也需要将它们从检测到的颗粒中除去。如果需要除去这些物体的颗粒，可以应用图像处理 系统根据选定的参数来过滤颗粒图像。由于与颗粒状的胶粘物相比，这些纤维和细小纤维 颗粒通常有比较小的圆度和比较大的颗粒长径比，因此，可通过上述方法判断，去除图像中 的造纸纤维，以提高计算得到颗粒状胶粘物含量的准确性。
[0037] 在其中一个实施例中，所述检测步骤中，以图像采集装置获取吸附试件在预设背 景颜色条件下的图像，所述图像采集装置包括图像采集器和背景平台，所述图像采集器用 于采集上述吸附试件的图像，所述背景平台用于配合所述吸附试件，该背景平台包括至少 两种所述预设背景颜色的背景面，且至少两个所述背景面可相互切换。以上述可切换背景 面颜色的图像采集装置获取吸附试件在不同背景颜色条件下的图像，例如将吸附试件放置 在背景平台上，图像采集装置由吸附试件上方获取图像，或者以背景平台覆盖吸附试件，而 图像采集装置由吸附试件下方获取图像。以能够切换背景颜色的设备配合采集图像，具有 方便、快捷和操作简单的优点。
[0038] 在其中一个实施例中，所述检测步骤中，分析图像中颗粒的各项性质，分析过程包 括预处理、图像测量和分类步骤；
[0039] 所述预处理步骤包括:亮度补正、颜色提取、对比度转换、边缘增强、二值化处理中 的至少一种；
[0040] 所述图像测量步骤包括:颗粒定位、斑点确定、边缘确定、面积测量、点-点距离测 量、点-边距离测量、边-边距离测量、圆直径测量、角度测量、圆度测量、和长宽比测量中的 至少一种；
[0041] 所述分类步骤中，通过颗粒尺寸、颗粒圆度、和/或颗粒长径比进行分类。
[0042]所述图像处理系统可选用PC Based系统，PLC系统，或者嵌入式系统等，并通过上 述步骤和方式对不同背景颜色下胶粘物的图像进行分析，具有较好的分析效果。
[0043] 在其中一个实施例中，所述检测步骤中，所述颗粒的各项性质包括:颗粒总数、各 个颗粒的面积、各个颗粒的圆直径、各个颗粒圆度、各个颗粒长度、各个颗粒宽度、各个颗粒 长径比、颗粒总面积、颗粒平均面积、颗粒平均圆直径、颗粒平均长度、颗粒平均宽度、颗粒 平均圆度、颗粒平均长径比、颗粒的粒度分布、颗粒圆度分布、颗粒长度分布、颗粒长径比分 布、和颗粒总面积百分比中的至少一种。以上述性质表征颗粒，既能够很好的区分颗粒状的 胶粘物和非胶粘物颗粒，又能为颗粒状的胶粘物进行分类、分析提供数据。
[0044] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0045] 本发明的一种监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，选用透明的吸附试件 吸附造纸浆液中的颗粒状的胶粘物，随后获取上述透明的吸附试件在至少两种预设背景颜 色条件下的图像，能够测定制浆造纸系统中各种颜色的胶粘物，提高的监测胶粘物的精度 和灵敏度。
[0046] 并且，由于本发明的方法具有操作简单、成本低、可靠性高的优点，与当前已有的 各种胶粘物测定方法不同，本发明的方法所提供的不仅仅是制浆造纸系统中某个部位的胶 粘物情况，而是能够提供胶粘物在整个系统的分布情况。这样的信息不但可以帮助全面地 了解胶粘物在整个系统中的流向，而且还可以帮助分析系统中各个主要环节去除胶粘物的 效率，因而可以为有效地控制胶粘物的危害提供更有力的帮助。
[0047] 尽管从理论上说，当前现有的各种分析和测定胶粘物的方法也可以用于测定胶粘 物在整个制浆造纸系统中的分布情况，但是，这些方法或者由于所用的仪器设备太笨重或 者太昂贵，或者由于分析程序太繁琐或者太费时，在实际应用中，几乎不可能把这些方法用 作日常的检测手段来随时地监测胶粘物在纸机造纸系统中的分布情况。
[0048] 特别是，该方法还克服了当前胶粘物分析和测定方法中存在的费时、耗力和仪器 笨重或者昂贵的诸多缺点，可使用胶粘物捕获装置离线或在线捕捉一个制浆造纸系统中多 个取样点的造纸浆液品里的胶粘物。利用该胶粘物捕获装置，能够提高胶粘物捕捉效率，并 且该捕获装置结构简单、造价低廉，而且操作简便。因而可以同时使用多个这样的捕获装置 来捕捉一个制浆造纸系统中多个取样点的造纸浆液品里的胶粘物，从而降低了日常监测胶 粘物在制浆造纸系统胶粘物分布情况的成本和操作难度。
【附图说明】
[0049] 图1为本发明中用于离线反应的捕获装置结构示意图；
[0050] 图2为本发明中用于在线反应的捕获装置结构示意图；
[0051 ]图3为本发明中底座可拆卸式的捕获装置结构示意图；
[0052] 图4为本发明中图像采集装置的结构示意图；
[0053] 图5为本发明中平板式背景平台的结构示意图；
[0054] 图6为本发明中圆盘式背景平台的结构示意图；
[0055] 图7为本发明中传送带式背景平台的结构示意图；
[0056] 图8为实施例1中的颗粒状的胶粘物图像。
[0057]其中：110.容纳腔体；111.筒体；112.底座；120.进液管；130.出液管；140.搅拌器； 150.试件架；151.上底座板；152.下底座板；160.密封圈；200.吸附试件;310.图像采集器； 320.背景平台；321.背景平板;322.背景转盘;323.转轴；324.转动辊;325.背景带；329.背 景面;330.光源;410.浅色颗粒状的胶粘物;420.深色颗粒状的胶粘物。
【具体实施方式】
[0058]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻 全面。
[0059]需要说明的是，当元件被称为"固定于"另一个元件，它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是"连通"另一个元件，它可以是直接连通 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0060]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语"和/或"包括一个或多个相 关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0061 ] -种监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，包括以下步骤：
[0062] 取样:使制浆造纸系统中预定取样点的造纸浆液流经表面能够吸附颗粒状的胶粘 物的吸附试件，与该吸附试件发生吸附反应，让造纸浆液中的颗粒状的胶粘物吸附在该吸 附试件表面;所述吸附试件由允许可见光透过的透明材料制得；
[0063] 检测：获取上述吸附试件在至少两种预设背景颜色条件下的图像;分析各图像中 颗粒的各项性质，计算得到颗粒状的胶粘物在所述预定取样点的含量，从而得到胶粘物在 所述制浆造纸系统中的分布情况。
[0064] 适用于本发明的制浆过程包括但不限于:各种化学浆、各种机械浆和化学机械浆、 以及各种废纸回收纸浆。适用于本发明的造纸过程包括但不限于:包装用纸、箱纸板、瓦楞 原纸、生活用纸、新闻纸、未涂布印刷书写纸、涂布印刷纸、白纸板、以及各种特种纸及纸板。
[0065] 本发明人在研究中注意到，造纸浆液中的胶粘物往往不是单一的颜色，而是五颜 六色的，比如包括红色的，蓝色的，黄色的，绿色的，黑色的或者深颜色的，白色的或者浅颜 色的等等。这些不同颜色的颗粒状的胶粘物往往是由于它们来源不同和性质不同造成的。 如果只用单个背景来获取颗粒状的胶粘物的图像，可能会损失掉部分与背景颜色相似的颗 粒状的胶粘物。比如，如果只用黑色的背景来扫描颗粒状的胶粘物图像，黑色或者深颜色的 颗粒可能就无法显现出来;反之，如果只用白色的背景来扫描颗粒状的胶粘物，白色或者浅 颜色的颗粒可能就会损失掉。
[0066] 因此，在上述研究基础上，优选的，所述吸附试件为允许可见光透过的透明薄膜。 选用透明的吸附试件吸附造纸浆液中的颗粒状的胶粘物，随后获取上述透明的吸附试件在 至少两种预设背景颜色条件下的图像，能够提高的监测胶粘物的精度和灵敏度。如分别用 黑色和白色的背景扫描颗粒状的胶粘物图像，就可以把浅色和深色两部分的颗粒状的胶粘 物都包括进来。因此，本发明的方法通过获取颗粒状的胶粘物在不同颜色背景下的图像，能 够测定制浆造纸系统中各种胶粘物，具有监测效果好的优点。
[0067] 本发明的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，适用于各种颜色颗粒状的 胶粘物的监测，比如包括红色的，蓝色的，黄色的，绿色的，黑色的或者深颜色的，白色的或 者浅颜色的等等。并且适用的颗粒状的胶粘物的尺寸包括粒度小于0.15mm或者0.1mm的微 细颗粒状的胶粘物，和粒度大于0.1mm或者0.15mm的大颗粒状的胶粘物。
[0068] 由于制浆造纸系统中的胶粘物没有固定的化学组成，其化学成分因造纸原材料不 同和生产工艺不同而有很多的变化，但本发明的方法也适用于监测绝大多数制浆造纸过程 中所遇到的颗粒状的胶粘物。这些胶粘物来源包括但不限于下列物质:压敏胶、热熔胶、各 种天然和合成胶黏剂、涂布粘合剂、残余油墨、天然树脂、造纸用的消泡剂、施胶剂、或者增 强剂，以及这些物质与细小纤维和/或者无机颗粒结合在一起的混合物。其中的无机颗粒进 一步包括:高岭土、滑石粉、膨润土、碳酸钙、二氧化钛、或者合成硅酸盐等物质。
[0069] 上述预定取样点为根据监测的目的和要求以及制浆造纸系统的工艺流程特点，在 系统不同部位选择的数个取样点。这里所述的制浆造纸系统包括从制浆阶段到纸页烘干部 的各个阶段。有些系统制浆部分和造纸部分是分开的，有的则是联在一起的，均可适用于本 发明的方法。
[0070] 上述取样点包括但不限于制浆造纸系统如下的部位:碎浆机出口、高浓和低浓除 渣器、粗筛和精筛机、纤维分级筛、纸浆浓缩机、磨浆机、热分散机、漂白塔、浮选脱墨设备、 气浮池、卸料塔、储浆塔、成浆池、冲浆槽、压力筛、成形网、流浆箱。本项发明所述的浆液包 括但不限于取自这些取样点的进料口、出料口、排渣口和/或者这些取样点内部的造纸浆 液，渣衆、滤出液、白水，等等。
[0071] 而具体取样点的确定首先取决于监测的目的和要求。有的监测任务是要求监测整 个制浆造纸系统中胶粘物的分布情况，有的只是为了监测某个制浆造纸阶段的运行效率或 者胶粘物去除率。对于前者来说，取样点要分布整个系统的各个主要环节，而后者则只需要 在要监测的部位周围确定少数取样点就够了。
[0072] 取样点的确定还取决于制浆造纸的工艺流程。不同的制浆造纸系统的工艺流程有 着相当大差别。比如同样是0CC造纸系统，有的从碎浆机到流浆箱，中间包括许多阶段，如纤 维分级筛、多段精筛、除渣、浓缩机、磨浆机、热分散，等等，有的只经过简单的除渣和粗筛。 显然，如果要监测整个系统胶粘物的分布情况，前者的取样点要比后者多。
[0073] 应用本发明的监测方法来监测一个制浆造纸系统中颗粒状的胶粘物的分布情况 时，当确定了取样点之后，下一步是用吸附的方法将每一个取样点的浆液中的颗粒状的胶 粘物分离出来。
[0074] 为了达到吸附颗粒状的胶粘物的目的，吸附试件仅需具有能够吸附颗粒状的胶粘 物的表面即可，其形状、大小可根据具体要求设计。但是，考虑到实操中的便利性和可行性， 优选的，所述吸附试件为薄膜状或薄片状，该吸附试件包括支撑层和涂覆于该支撑层表面 的吸附层。更优选的，所述支撑层选自：无色透明的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层、聚碳酸酯 (PC)层、聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET)层、聚苯乙烯层（PS)层、聚氯乙烯（PVC)层、聚丙烯 (PP)层和聚乙烯（PE)层中的至少一种，所述吸附层选自：聚丙烯酸酯（PA)层、丁苯胶乳 (SBR)层、聚醋酸乙烯酯(PVAc)层、聚丁二烯(PBD)层、聚异戊二烯(PIP)层、乙烯乙酸乙烯酯 (EVA)层、环氧丙烯酸酯(EA)层、苯乙烯丙烯酸(PSAA)层、聚乙烯醇(PVA)层、天然橡胶层、树 脂酸层、脂肪酸酯层、萜烯树脂层、动物蜡层、植物蜡层、和石蜡层中的至少一种。
[0075]上述透明高分子材料制成的支撑层，具有透光性好和机械强度高的特点。上述吸 附层对于造纸浆液里的胶粘物有特别的亲合力，能够从浆液里迅速地吸附颗粒状的胶粘 物。
[0076]上述包括支撑层和吸附层的吸附试件可通过多种方法制备得到，将吸附层材料涂 抹在支撑层时，可采用溶剂涂布、乳胶涂布、或者热熔胶涂布的方法。其中，溶剂涂布法是将 吸附层材料溶解在有机溶剂中，然后将所得到的溶液均匀地涂抹在支撑层表面。待溶剂挥 发以后，进一步裁成所需的尺寸，便做成了一个吸附试件。乳胶涂布法是将吸附层材料乳化 在水里，然后将所得到的乳液涂抹在支撑层表面，干燥之后，便可做成吸附试件。热熔涂布 法是在没有水或者有机溶剂参与的情况下，将吸附层材料加热升温，使之成为具有一定流 动性的液体，然后再将此熔融的液体涂抹在支撑层的表面，随即冷却，使涂层凝固。合适的 吸附层厚度可选择lym-lOOwii范围之间，更为合适的吸附层厚度在5wii-50iim之间。
[0077] 根据本发明的要求，所述吸附试件往往还可以用市场现有的各种胶带或胶膜产品 来替代。这是因为这些产品大多具备了本发明所描述的吸附试件的基本特征。这些特征包 括合适的支撑层和吸附层。许多这类产品的支撑层（即支持介质)是用无色透明的高分子材 料制成的，厚度通常在〇. 〇5mm至0.5mm范围之间，宽度从数毫米至一米以上，长度可达几十 米，甚至上百米。而且，这些产品的吸附层(即粘性涂层)往往含有本发明中吸附层所需要的 成份。合适的产品包括但不限于:B0PP胶带，PE胶带，PET胶带，0PP胶带，PVC胶带等等。
[0078] -般来说，吸附试件对颗粒状的胶粘物的吸附力主要取决于胶粘物和吸附层各自 的化学成份。根据相似相溶的原理，如果胶粘物和吸附层有类似的化学成份，或者说，它们 的化学成份有类似的性质，那么，吸附试件对颗粒状的胶粘物的吸附力就强。
[0079] 因此，优选的，如所述制浆造纸系统是以回收瓦楞箱纸（即0CC)为主要原料，则所 述吸附层选自：聚丙烯酸酯层、聚醋酸乙烯酯层、和乙烯乙酸乙烯酯层中的至少一种；
[0080] 如所述制浆造纸系统是以回收杂志纸为主要原料，则所述吸附层选自：丁苯胶乳 层、聚醋酸乙烯酯层、和乙烯乙酸乙烯酯层中的至少一种；
[0081] 如所述制浆造纸系统是以混合回收办公废纸和/或报纸为主要原料，则所述吸附 层选自：环氧丙烯酸酯层、苯乙烯丙烯酸层、和聚丙烯酸酯层中的至少一种；
[0082] 如所述制浆造纸系统是以化学浆、机械浆和/或化学机械浆为主要原料，则所述吸 附层选自：树脂酸层、脂肪酸酯层、和萜烯树脂层中的至少一种。
[0083] 按照上述设置，选用对制浆造纸系统中所要监测的颗粒状的胶粘物有较好吸附能 力的吸附层材料，具有较好的吸附效果。
[0084] 可以理解的，在取样步骤中，仅需使造纸浆液流经所述吸附试件表面，即可将颗粒 状的胶粘物吸附，而常规技术中，通常为了减少造纸浆液的流动对取样设备的冲击，不得不 采用取样设备与造纸浆液流向平行的取向。但是，这种取向不利于造纸浆液与取样设备的 充分接触，影响了取样设备对胶粘物的捕捉效率。优选的，使造纸浆液与所述吸附试件表面 呈45-90度的角度流向所述吸附试件，可以使造纸浆液与吸附试件充分接触，从而加速了颗 粒状的胶粘物在吸附试件表面的吸附过程。
[0085] 对于如何取样，可根据监测目的和要求设置，仅需达到使足够量的造纸浆液流经 吸附试件，使取样具有代表性即可。
[0086] 例如，可采用如下胶粘物捕获装置，该胶粘物捕获装置包括反应容器和吸附试件， 所述反应容器包括用于容纳造纸浆液的容纳腔体，所述吸附试件的吸附表面位于所述容纳 腔体内。可以理解的，使用该胶粘物捕获装置时，还需要一些必要的外围辅助设备;这些外 围设备包括但不限于:必要的管道、管道接口、管道阀门、流体栗、流量计、机械搅拌设备或 者振摇设备等等。
[0087]利用该胶粘物捕获装置，能够提高胶粘物捕捉效率，并且该捕获装置结构简单、造 价低廉，而且操作简便。因而可以同时使用多个这样的捕获装置来捕捉一个制浆造纸系统 中多个取样点的造纸浆液品里的胶粘物，从而降低了日常监测制浆造纸系统胶粘物分布情 况的成本和操作难度。
[0088] 对于容纳造纸浆液的容纳腔体的体积，可以理解的，如采用离线反应的方式，需要 较大的容纳腔体以保证取样的代表性，如采用在线反应的方式，则相对来说较小的容纳腔 体即可满足需求。本发明中，容纳腔体的体积选自20ml-20000ml的范围之间，较为合适的容 纳腔体体积选自50ml-5000ml的范围之间，更为合适的容纳腔体体积选自100ml-2000ml的 范围之间。且容纳腔体的形状选自圆柱形、椭圆柱形、正方柱形、长方柱形、或者任何合适的 几何形状均可，较为合适的容纳腔体形状选自圆柱形或者正方柱形。制作该容纳腔体的材 料选自金属、玻璃和/或塑料，较为合适的反应容器材料选自塑料。
[0089] 可以理解的，本发明使用的吸附试件可以安装在容纳腔体内的任何位置，只要吸 附试件有足够支撑，能够经受来自各个方向浆液流动的冲击，以保证在吸附反应时吸附试 件的吸附表面能与造纸浆液充分地接触即可，但是，比较合适的位置是把吸附试件安装在 容纳腔体的底部，与容纳腔体的底部平行，并且使吸附表面面向容纳腔体的内部，这样可以 保证在吸附反应时造纸浆液与吸附试件的吸附层充分地接触，提高胶粘物的吸附效率。
[0090] 从实用的角度看，吸附试件可直接安装在容纳腔体底部的一个开口下方。此开口 的形状与吸附试件大体相同，但尺寸略小一些。为了增加吸附试件的机械承受力，在吸附试 件下方可以再加一块支撑板。安装吸附试件的另一种方法是:先将吸附试件以一个框架固 定起来，然后把带有吸附试件的框架安装在容纳腔体的底部。用来固定吸附试件的框架的 形状与吸附试件大体相当，外围尺寸比吸附试件略大，但中间的开口比吸附试件略小。优选 的框架应该有上下两片。这样可以把吸附试件夹在两片框架之间。
[0091] 而为了使颗粒状的胶粘物与吸附试件具有足够的吸附反应区域，本发明所使用的 吸附试件的面积在〇.25cm2-60〇 Cm2的范围之间，较为合适的吸附试件面积选自2cm2至 100cm 2d的范围之间，更为合适的吸附试件面积选自从5cm2至50cm2的范围之间。吸附试件的 形状选自正方形、长方形、圆形、椭圆形、或者任何合适的几何形状均可。
[0092] 对于取样方案，包括离线反应和/或在线反应，
[0093] 所述离线反应为:取预定取样点的造纸浆液，置于一预先安装了吸附试件的反应 容器内，保持反应容器内的造纸浆液在流动状态下与所述吸附试件反应。例如，可以机械搅 拌、振摇、转动、和/或翻转的方式保持造纸浆液流动。
[0094]以离线反应取样时，可用图1所示的胶粘物捕获装置取样，该捕获装置包括反应容 器和吸附试件，所述反应容器包括用于容纳造纸浆液的容纳腔体110,所述吸附试件200的 吸附表面位于所述容纳腔体110内。所述反应容器还应包括用于促使容纳腔体110内造纸浆 液保持流动的搅拌器140。具体为:反应容器的容纳腔体110是一个两头敞开的圆筒。容纳腔 体110的底部由上、下两片底座板组成。上底座板151与容纳腔体的底部相连，并且该上底座 板151的中间有开口，上底座板151的开口可以是圆形，正方形，长方形，或者其他形状;其面 积可以等于或小于反应容器的内横截面积。下底座板152则是通过固定螺丝或者其它方法 固定在上底座板151的下方。吸附试件200被夹在上、下两片底座板之间，并且它的吸附层面 向反应容器内部。在吸附试件200的上方配有一台桨式搅拌器140,并且搅拌轴与吸附试件 表面垂直。吸附反应时，由于吸附层的化学吸引力和搅拌作用产生的机械推动力的双重作 用，加速和加强了浆液里的颗粒状的胶粘物在吸附试件表面的吸附，因而提高了捕获颗粒 状的胶粘物的效率。
[0095]所述在线反应为:从预定取样点引出一股造纸浆液支流，并且维持所述造纸浆液 流经吸附试件表面，使其发生吸附反应。
[0096]以在线反应取样时，可以用图2所示的胶粘物捕获装置取样，该捕获装置包括反应 容器和吸附试件，所述反应容器包括用于容纳造纸浆液的容纳腔体110,所述吸附试件200 的吸附表面位于所述容纳腔体110内。所述反应容器还包括进液管120和出液管130,所述容 纳腔体110为密闭容纳腔体，其上设有进液口和出液口，所述进液管120与所述进液口连通， 所述出液管130与所述出液口连通，所述进液口设于所述容纳腔体110的上部，例如顶部或 者侧壁上方，所述出液口设于所述容纳腔体110的侧壁。该反应容器的底部结构与图1所示 的装置基本相同。吸附反应时，从制浆造纸系统中引出一股支流浆液经过进料口流入吸附 反应容器内，与吸附层接触之后从出料口流出。由于吸附层的化学吸引力和浆液流动产生 的机械推动力的双重作用，加速和加强了浆液中颗粒状的胶粘物在吸附试件表面的吸附， 因而提尚了捕获颗粒状的胶粘物的效率。
[0097] 为了便于安装吸附试件，吸附反应容器的底部可以是敞开的或者有一个开口，另 外还附有一个可装卸的底座。例如，所述容纳腔体包括筒状的筒体、试件架和底座，所述底 座可拆卸式的安装于所述筒体底部，所述试件架通过所述底座夹紧固定于所述筒体和所述 底座之间，所述试件架上设有用于固定吸附试件的吸附安装区域。具体可如图3所示，该装 置的容纳腔体主要由圆筒状的筒体111和圆盘状的底座组成112。使用时，先将吸附试件200 安装在一个圆形的试件架150上，然后把此试件架150安装在容纳腔体的底座112上，再装上 密封圈160，最后通过螺纹连接将筒体111安装在底座112上。圆形试件架150的面积和形状 与筒体111底部外横截面相同，但中间有一个开口。开口的形状可以是圆形，正方形，长方 形，或者其他形状;其面积略小于吸附试件，以便吸附试件可以覆盖整个开口。
[0098] 可以理解的，胶粘物与吸附试件发生吸附反应需要一定的反应时间，合适的吸附 反应的反应时间选自5秒-4小时之间，较为合适的吸附反应时间选自10秒-20分钟的范围之 间，更为合适的吸附反应时间选自20秒-10分钟的范围之间。所需吸附反应时间的长短主要 取决于浆液的浓度和吸附反应的温度。这里所说的浆液浓度是指浆液中固体干重百分含 量，本发明中所述的纸浆浓度或浆液浓度等均是指浆液中固体干重百分含量。
[0099]而适合的造纸浆液浓度范围在0.05%-10%之间，较为合适的浆液浓度范围是 0.2%-5 %之间，更加合适的浆液浓度范围是0.5 %-4%之间。浆液浓度太低时，颗粒状的胶 粘物的吸附反应速率慢，影响吸附效率;反之，如果浆液浓度太高，浆液在反应容器里的流 动性差，也不利于颗粒状的胶粘物的吸附。
[01 00] 适合的吸附反应温度范围在1°C -99 °C之间，较为合适的反应温度范围是10 °c -60 °C之间，更加合适的反应温度范围是20°C-5(TC之间。造纸浆液的温度太高或者太低都不利 于颗粒状的胶粘物在吸附试件表面的吸附。
[0101] 在吸附反应结束后，吸附了颗粒状的胶粘物的吸附试件经过适当的淋洗，去除附 着在试件上的纤维和无关杂物，并干燥后，就可用于进一步的用途。
[0102] 这些进一步的用途包括但不限于：用图像采集和处理技术或者重量分析法来分析 浆液里胶粘物的相对含量；用光学显微镜观察颗粒状的胶粘物的形态、颜色、大小等特征； 用相应的化学分析技术，如显微红外光谱仪和激光显微拉曼光谱仪，来鉴定单个颗粒状的 胶粘物的化学组份;或者，作为制浆造纸生产过程的实物资料存档保管，以便将来复查。
[0103] 在本发明中，以图像采集和处理技术来分析浆液里胶粘物的相对含量，具体为获 取上述吸附试件在至少两种预设背景颜色条件下的图像;并且进一步用图像处理系统来分 析和测量中颗粒状的胶粘物的数量和大小等性质。最后，列出各个取样点颗粒状的胶粘物 的相对含量，从而得到胶粘物在所述制浆造纸系统中的分布情况。
[0104] 可以理解的，采用本发明的方法直接得到的是造纸浆液中胶粘物的相对含量，而 且是胶粘物有害部分的相对含量，而不是全部胶粘物的相对含量。对于一个制浆造纸系统 来说，并非系统中的所有胶粘物都会对造纸生产过程造成危害。比如，当胶粘物经过胶粘物 控制剂处理之后，其表面的化学性质发生了变化，因而不再会沉积在纸机的表面对生产造 成危害。所以，从实用的角度看，监测系统中的胶粘物全量意义并不大。有效的监测方法应 该是集中在监测胶粘物中的有害部分，也就是说，集中监测对造纸生产过程会造成危害的 那部分胶粘物。这对制浆造纸过程中的胶粘物控制才有意义。本发明的方法正是如此。本发 明的方法所检测的就是制浆造纸系统中有害胶粘物的部分。
[0105] 对于背景颜色的选取，优选采用与颗粒状的胶粘物颜色互补的互补色作为背景颜 色，可以显著改善扫描图像的质量，提高扫描的分辨率。或所述背景颜色至少包括白色和黑 色。白色和黑色的背景颜色具有较好的通用性，能够将浅色和深色的颗粒状的胶粘物在图 像中明显的突出，也能改善扫描图像的质量，提高扫描的分辨率。
[0106] 在分析和处理颗粒状的胶粘物的图像时，还进一步包括对图像处理结果进行过 滤，除去不属于颗粒状的胶粘物。比如，最常见的非胶粘物颗粒是纤维或者细小纤维。这些 物体之所以会吸附在吸附试件的表面，说明它们的表面也或多或少带有胶粘物杂质。因此， 有时也把这些物体当成是胶粘物组成的一部分。不过，有时也需要将它们从检测到的颗粒 中除去。由于与颗粒状的胶粘物相比，这些纤维和细小纤维颗粒通常有比较小的圆度和比 较大的颗粒长径比。如果需要除去这些物体的颗粒，可以应用图像处理系统根据选定的参 数来过滤颗粒图像。如以图像处理系统判断，去除圆度小于0.1和/或长径比大于10的造纸 纤维，计算得到颗粒状的胶粘物的含量。
[0107] 为了提高操作的简便性，所述检测步骤中，优选以图像采集装置获取吸附试件在 预设背景颜色条件下的图像，所述图像采集装置包括图像采集器和背景平台，所述图像采 集器用于采集上述吸附试件的图像，所述背景平台用于配合所述吸附试件，例如将吸附试 件放置在背景平台上，图像采集装置由吸附试件上方获取图像，或者以背景平台覆盖吸附 试件，而图像采集装置由吸附试件下方获取图像。该背景平台包括至少两种预设背景颜色 的背景面，且至少两个所述背景面可相互切换。
[0108] 上述图像采集装置还包括光源，为所述图像采集器提供照明；适合用于本发明图 像采集装置的光源包括但不限于:LED(Light Emitting Diode，发光二极管）、焚光灯、卤素 灯、金属卤化物灯、氙灯。光源的照明方式可以是透射、镜面反射或者是漫反射。
[0109] 上述图像采集装置的结构及工作原理如图4所示，一个带有框形试件架150的吸附 试件200从造纸浆液中吸附了不同颜色胶的粘物颗粒(浅色颗粒状的胶粘物410和深色颗粒 状的胶粘物420)，被放在一个有黑白两色的背景平台320上。由光源330发出的光线照射在 吸附试件200上，由此产生漫反射和/或镜面反射由图像采集器310(照相机)接受并形成图 像。
[0110] 为了降低操作难度，能够方便、快捷的实现不同颜色背景的转换，可采用专用的背 景平台。例如，所述背景平台可选自：平板式背景平台，圆盘式背景平台、或传送带式背景平 台。
[0111] 如图4-5所示，所述平板式背景平台包括可滑动的背景平板，所述背景平板上设有 至少两种颜色的背景329面。背景平台有一滑动器(末标出）使背景平台能够沿着水平方向 来回滑动，变换背景的颜色。当固定于试件架150上的吸附试件200放置在该背景平台后，对 同一组颗粒状的胶粘物(浅色颗粒状的胶粘物410和深色颗粒状的胶粘物420)，分别产生了 以白色和黑色为背景的不同图像。
[0112] 如图6所示，所述圆盘式背景平台包括背景转盘322和转轴323,所述背景转盘322 安装于所述转轴323上，并可围绕该转轴323转动，所述背景转盘322上设有至少两种颜色 (图中为四种）的背景面329;通过电动的或者机械的方式驱动背景转盘322以转323轴为轴 心转动一定的角度，便可以变换背景的颜色，对同一组颗粒状的胶粘物(浅色颗粒状的胶粘 物410和深色颗粒状的胶粘物420)，分别产生了以不同颜色背景面329为背景的不同图像。
[0113] 如图7所示，所述传送带式背景平台包括转动辊324和背景带325,所述背景带325 可在转动辊324的带动下围绕转动辊324转动，所述背景带325上设有至少两种颜色的背景 面329。通过电动的或者机械的方式驱动两个转动辊324中的其中一个转动，由转动辊带动 多色背景带325转动一定的距离，使背景从一个颜色转换到另外一个颜色。多色背景带可以 只配有黑和白两种颜色，或者根据需要，配置更多种的颜色，使同一组颗粒状的胶粘物(浅 色颗粒状的胶粘物410和深色颗粒状的胶粘物420)，分别产生以不同颜色背景面329为背景 的不同图像。
[0114] 适合用于本发明图像采集装置的图像采集器为摄像机，该摄像机选自分辨率在 500像素以上的黑白或者彩色线阵摄像机，或者，分辨率在200，000像素以上的黑白或者彩 色面线阵摄像机。适合用于本发明的摄像机包括CCD(Charge Coupled Device，电荷親合元 件）摄像机和CMOS (Complementary Meta l-〇xide Semiconductor，互补金属氧化物半导体 元件)摄像机。
[0115] 采用上述装置和方法得到的颗粒状的胶粘物图像，可以作为制浆造纸生产过程的 图形记录或者实验结果的图形资料保存起来。这增加生产记录和实验结果的可靠性和可信 度。
[0116]优选的，以图像处理系统分析图像中颗粒的各项性质，所述图像处理系统选自PC Based系统，PLC系统，或者嵌入式系统。分析过程包括预处理、图像测量和分类步骤；
[0117] 所述预处理步骤包括:亮度补正、颜色提取、对比度转换、边缘增强、二值化处理中 的至少一种；
[0118]所述图像测量步骤包括:颗粒定位、斑点确定、边缘确定、面积测量、点-点距离测 量、点-边距离测量、边-边距离测量、圆直径测量、角度测量、圆度测量、和长宽比测量中的 至少一种；
[0119] 所述分类步骤中，通过颗粒尺寸、颗粒圆度、和/或颗粒长径比进行分类。
[0120] 可以理解的，还可根据需要，在图像测量步骤之后，通过分析颗粒圆度和/或颗粒 长径比，排除造纸纤维；
[0121] 以上述图像处理系统分析图像中颗粒的各项性质，所述性质包括但不限于:颗粒 总数、各个颗粒的面积、各个颗粒的圆直径、各个颗粒圆度、各个颗粒长度、各个颗粒宽度、 各个颗粒长径比、颗粒总面积、颗粒平均面积、颗粒平均圆直径、颗粒平均长度、颗粒平均宽 度、颗粒平均圆度、颗粒平均长径比、颗粒的粒度分布、颗粒圆度分布、颗粒长度分布、颗粒 长径比分布、颗粒总面积百分比等等。
[0122] 实施例1
[0123] 一、实验条件。
[0124] 1、制备胶粘物捕获装置。
[0125] 本实施例的胶粘物捕获装置包括反应容器和吸附试件，所述反应容器包括用于容 纳造纸浆液的容纳腔体，所述吸附试件固定于所述容纳腔体内。
[0126] 考虑到吸附试件应具有一定的抗造纸浆液冲击强度，还设有一对框形试件架，该 框形试件架的外缘尺寸为70_ X 70mm，其中间的开口为54_ X 40mm。
[0127] 吸附试件包括支撑层和涂覆于该支撑层表面的吸附层，如可利用透明的封箱胶带 作为吸附试件。
[0128] 将透明封箱胶带作为吸附试件，其宽度为60mm或者48mm。取一段长度约为60mm的 透明封箱带贴在其中一片试件架中间的开口上，然后装上另外一片试件架，使上、下两片试 件架中间夹着胶带，即将吸附试件安装至试件架上。
[0129] 将上述安装了吸附试件的试件架安装在一个容积为600ml的反应容器的容纳腔体 底部，即得胶粘物捕获装置。
[0130] 2、吸附试验。
[0131] 把要测试的造纸浆液样品调到所需的浆浓，并预热到所需的温度。取500ml上述造 纸浆液置于上述安装有吸附试件的反应容器（即胶粘物捕获装置)里。然后，用搅拌或者振 摇的方式保持反应一定时间。吸附反应结束后，除去反应容器内的造纸浆液，取出吸附试 件，用洗瓶轻轻淋洗掉附着在试件上的纤维和无关杂物。待试件风干后，供下一步的图像采 集使用。
[0132] 3、图像采集和分析。
[0133] 把上述处理好的吸附试件插入图像采集装置的窗口内，在适当的背景颜色、光圈、 焦距和必要的参数条件下，采集试件的图像。完成图像采集之后，用图像分析软件imagej 1.4如测量图像中颗粒的数量和面积。然后，根据以下的公式来计算纸浆的胶粘物相对量C:
[0135] 其中:AP是扫描图像里颗粒的总面积(像素）;At是吸附试件的扫描面积。
[0136] 制浆造纸系统中各个取样点的胶粘物去除率心由以下公式计算：
[0138] 其中：Co和Ci分别是碎浆机出口（或者，粗筛出口）和取样点i的相对胶粘物浓度，i 代表碎浆机出口（或者，粗筛出口）以后的各个取样点。
[0139] 分离筛或者除渣器的胶粘物分离率E由以下公式计算：
[0141 ]此处，Cr和(^分别是渣浆和良浆的胶粘物相对浓度。当E = 0时，它意味着良浆和尾 渣的胶粘物浓度相同，也就是说，分离筛或者除渣器完全没有起到分离效果；相反，当E = 100 %时，它意味着良浆的胶粘物浓度等于零，也就是说，胶粘物被完全从良浆中分离出来。
[0142] 二、实验方法。
[0143] 本实施例中展示应用本发明的方法来测定胶粘物在一个造纸系统中的分布情况。
[0144] 试验是在华中地区某纸厂的三号纸进行的。该纸机用0CC作原料，日产约1200吨牛 卡纸。该纸机的芯层和底层生产线包括以下主要阶段:碎浆机、高浓除渣器、卸浆塔、粗筛 机、分级筛;在分级筛之后，长纤浆线经过重质除渣器、四段精筛、多盘浓缩机、热分散机、磨 盘机、长纤浆塔、配浆池、流浆箱;短纤浆线经过重质除渣器、多盘浓缩机、长纤浆塔、配浆 池、流浆箱。试验的取样点包括:碎浆机出口、粗筛良浆出口、分级筛长纤出口、分级筛短纤 出口、精筛良浆出口、精筛尾浆出口、热分散机出口、底层流浆箱、芯层流浆箱。
[0145] 测试的具体做法如下：先用造纸浆液过200目网筛，使纤维和白水分离，然后再把 纤维和白水按比例重新混合配成浓度为2% (以固体干重百分比计）的浆液，然后取其中500 克衆液在35°C下做吸附反应实验。用"Scotch Packaging Tape"透明封箱胶带(购自：美国 Costco店，支撑层为聚丙烯膜，吸附层为聚丙烯酸酯粘结剂)作为吸附试件。吸附反应时间 为10分钟。
[0146] 图像采集的设置是：黑白双色背景分别由黑色和白色的塑料片组成，色彩模式为 黑白，图像区域为2500X1800像素，图像分辨率为1200dpi。用黑色背景扫描时，阈值为40， 得到的图像主要是白色或者浅色的颗粒状的胶粘物;而用白色背景扫描时，阈值为128,得 到的图像主要是黑色或者暗色的颗粒状的胶粘物。
[0147] 三、实验结果。
[0148] 以上述方法得到了如图8所示的颗粒状的胶粘物图像，分析这些图像所得到的结 果如下表所示。
[0149] 表1.不同取样点颗粒状的胶粘物的分析结果
[0151] 从这些结果可以看出，该制浆造纸系统中的胶粘物以浅色的为主，暗色的胶粘物 相对较少。浆料经过粗筛之后，颗粒的尺寸(胶粘物平均面积）明显变小。经过分级筛之后， 大部分的颗粒状的胶粘物流向长纤浆线，只有小部分留在短纤浆线。经过长纤浆线的四段 精筛，有部分胶粘物被从渣浆中排除。再经过热分散之后，胶粘物的数量显著减少，尺寸也 显著变小。
[0152] 实施例2
[0153] 一、实验条件。
[0154] 参照实施例1。
[0155] 二、实验方法。
[0156] 本实施例中展示应用本发明的方法来监测造纸过程各个主要阶段的胶粘物相对 量和去除率，以及监测在造纸过程中加入胶粘物控制剂对纸机胶粘物分布情况和去除率的 影响。
[0157] 试验是在华南地区某纸厂的二号纸进行的。该纸机用0CC作原料，日产约650吨瓦 楞纸。该纸机制浆、备浆过程的主要阶段包括:碎浆机、高浓除渣器、卸浆塔、粗筛机、多盘浓 缩机、磨盘机、抄前池、压力筛、流浆箱，等等。试验时所用的胶粘物控制剂是增加洁净酶 ?SC_3588[瑞辰星生物技术(广州)有限公司产品]。试验期间，每天(第二天除外)从该纸机 以下位置取样测试:碎浆机出口、粗筛出口、精筛良浆、磨盘出口、流浆箱。
[0158] 测试的具体做法如下：先用纸浆过200目网筛，将纤维和白水分离，然后再把纤维 和白水按比例重新混合配成浓度为4%的纸浆，然后取其中500克纸浆在35°C下做吸附反应 实验。用"明庭"透明封箱胶带(购自：Wal-mart店，支撑层为聚丙烯膜，吸附层为聚丙烯酸酯 粘结剂)作为吸附试件。吸附反应时间为10分钟。
[0159] 图像采集的设置是：黑白双色背景分别由黑色和白色塑料片组成，色彩模式为黑 白，图像区域为2500 X 2400像素，图像分辨率为1200dpi。
[0160] 三、实验结果。
[0161] 以上述方法得到了颗粒状的胶粘物图像，分析这些图像所得到的结果如下表所 不。
[0162] 表2.胶粘物相对量(ppm)和去除率
[0163]
[0164] 从该表的结果可以看出，从碎浆机出口开始，经粗筛、精筛、多盘浓缩/磨盘等阶段 的分离和洗涤，最后到达流浆箱，胶粘物相对含量依次下降，去除率依次提高。而且，自从在 纸机的碎浆机加入胶粘物控制剂洁净酶控后，纸机各个观察点的胶粘物相对含量也随之显 著下降。
[0165] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0166] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于，包括以下步骤： 取样:使制浆造纸系统中预定取样点的造纸浆液流经表面能够吸附颗粒状的胶粘物的 吸附试件，与该吸附试件发生吸附反应，让造纸浆液中的颗粒状的胶粘物吸附在该吸附试 件表面;所述吸附试件由允许可见光透过的透明材料制得； 检测：获取上述吸附试件在至少两种预设背景颜色条件下的图像;分析各图像中颗粒 的各项性质，计算得到颗粒状的胶粘物在所述预定取样点的含量，从而得到胶粘物在所述 制浆造纸系统中的分布情况。2. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于，所 述吸附试件为薄膜状或薄片状，该吸附试件包括支撑层和涂覆于该支撑层表面的吸附层。3. 根据权利要求2所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于，所 述支撑层选自：无色透明的聚甲基丙烯酸甲酯层、聚碳酸酯层、聚对苯二甲酸乙二醇脂层、 聚苯乙烯层、聚氯乙烯层、聚丙烯层和聚乙烯层中的至少一种;所述吸附层选自：聚丙烯酸 酯层、丁苯胶乳层、聚醋酸乙烯酯层、聚丁二烯层、聚异戊二烯层、乙烯乙酸乙烯酯层、环氧 丙烯酸酯层、苯乙烯丙烯酸层、聚乙烯醇层、天然橡胶层、树脂酸层、脂肪酸酯层、萜烯树脂 层、动物蜡层、植物蜡层和石蜡层中的至少一种。4. 根据权利要求3所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于，如 所述制浆造纸系统是以回收瓦楞箱纸为主要原料，则所述吸附层选自：聚丙烯酸酯层、聚醋 酸乙烯酯层、和乙烯乙酸乙烯酯层中的至少一种； 如所述制浆造纸系统是以回收杂志纸为主要原料，则所述吸附层选自：丁苯胶乳层、聚 醋酸乙烯酯层、和乙烯乙酸乙烯酯层中的至少一种； 如所述制浆造纸系统是以混合回收办公废纸和/或报纸为主要原料，则所述吸附层选 自：环氧丙烯酸酯层、苯乙烯丙烯酸层、和聚丙烯酸酯层中的至少一种； 如所述制浆造纸系统是以化学浆、机械浆和/或化学机械浆为主要原料，则所述吸附层 选自：树脂酸层、脂肪酸酯层、和萜烯树脂层中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于，所 述取样步骤中，使造纸浆液与所述吸附试件表面呈45-90度的角度流向所述吸附试件。6. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于，所 述取样步骤中，所述吸附反应包括离线反应和/或在线反应， 所述离线反应为：取预定取样点的造纸浆液，置于一预先安装了吸附试件的反应容器 内，保持反应容器内的造纸浆液在流动状态下与所述吸附试件反应； 所述在线反应为：从预定取样点引出一股造纸浆液支流，并且维持所述造纸浆液流经 吸附试件表面，使其发生吸附反应。7. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于，所 述取样步骤中，所述吸附反应的时间为5秒-4小时;所述吸附反应的温度为1Γ-9%~;所述 吸附反应中以固体干重百分比计，造纸浆液的浓度为〇.〇5%-15%;所述吸附试件可发生吸 附反应的表面面积为0 · 25cm2-600cm2。8. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于，所 述取样步骤中，以胶粘物捕获装置捕捉造纸浆液中的颗粒状的胶粘物，所述胶粘物捕获装 置包括反应容器和所述吸附试件，所述反应容器包括用于容纳造纸浆液的容纳腔体，所述 吸附试件的吸附表面位于所述容纳腔体内。9. 根据权利要求1-8任一项所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特 征在于，所述检测步骤中，所述至少两种预设背景颜色中至少有一种背景颜色为与一种颗 粒状的胶粘物颜色互补的互补色。10. 根据权利要求1-8任一项所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特 征在于，所述检测步骤中，所述背景颜色至少包括白色和黑色。11. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于， 所述检测步骤中，分析图像中颗粒的圆度和/或长径比，去除圆度小于0.1和/或长径比大于 10的造纸纤维，计算得到颗粒状的胶粘物的含量。12. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于， 所述检测步骤中，以图像采集装置获取吸附试件在预设背景颜色条件下的图像，所述图像 采集装置包括图像采集器和背景平台，所述图像采集器用于采集上述吸附试件的图像，所 述背景平台用于配合所述吸附试件，该背景平台包括至少两种所述预设背景颜色的背景 面，且至少两个所述背景面可相互切换。13. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于， 所述检测步骤中，分析图像中颗粒的各项性质，分析过程包括预处理、图像测量和分类步 骤； 所述预处理步骤包括:亮度补正、颜色提取、对比度转换、边缘增强、二值化处理中的至 少一种； 所述图像测量步骤包括:颗粒定位、斑点确定、边缘确定、面积测量、点-点距离测量、 点-边距离测量、边-边距离测量、圆直径测量、角度测量、圆度测量、和长宽比测量中的至少 一种； 所述分类步骤中，通过颗粒尺寸、颗粒圆度、和/或颗粒长径比进行分类。14. 根据权利要求1所述的监测制浆造纸系统中胶粘物分布情况的方法，其特征在于， 所述检测步骤中，所述颗粒的各项性质包括:颗粒总数、各个颗粒的面积、各个颗粒的圆直 径、各个颗粒圆度、各个颗粒长度、各个颗粒宽度、各个颗粒长径比、颗粒总面积、颗粒平均 面积、颗粒平均圆直径、颗粒平均长度、颗粒平均宽度、颗粒平均圆度、颗粒平均长径比、颗 粒的粒度分布、颗粒圆度分布、颗粒长度分布、颗粒长径比分布、和颗粒总面积百分比中的 至少一种。
【文档编号】G01N15/02GK106053301SQ201610395180
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】张福山, 王祥槐, 马长明
【申请人】瑞辰星生物技术（广州）有限公司