制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置和方法，屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。該捕獲裝置包括：反應(yīng)容器，包括用于容納造紙漿液的容納腔體；吸附試件，具有吸附表面，用于吸附流經(jīng)該吸附試件的造紙漿液中的顆粒狀的膠粘物，所述吸附試件的吸附表面位于所述容納腔體內(nèi)。該捕獲裝置以反應(yīng)容器為吸附試件提供支撐，能夠經(jīng)受來自各個方向造紙漿液流動的沖擊，可以加速造紙漿液中的膠粘物的吸附過程，縮短吸附反應(yīng)時間，顯著地提高膠粘物的捕獲效率，同時也改善實驗結(jié)果的重現(xiàn)性。
【專利說明】
制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝 置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前的制漿造紙工業(yè)面臨著一個日益嚴重的問題是:如何控制混入紙漿中的膠粘 物沉積對生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量的不良影響。這些膠粘物主要來自三個方面:一是造紙纖維 中本來就存在的親脂性物質(zhì)，如脂肪酸、樹脂酸、脂肪酸酯、留醇和留醇酯等;二是以廢紙造 紙時，廢紙本身引入的涂布粘合劑、印刷油墨、熱熔膠、壓敏膠等物質(zhì);三是制漿造紙過程中 添加的某些化學(xué)藥品，如增強劑、施膠劑、消泡劑和填料等。
[0003] 當(dāng)膠粘物沉積在成形網(wǎng)上，會產(chǎn)生堵塞網(wǎng)孔，造成濾水困難，增加停機清洗時間等 問題;如果沉積在壓榨毛布和壓輥上，會縮短毛布使用壽命，并影響紙頁濾水;如果膠粘物 粘附在烘缸表面，會造成紙頁斷頭或者形成紙洞、紙孔;如果膠粘物殘留在紙頁中，會形成 污點，增加紙??；如果膠粘物聚集在白水中，成為"陰離子垃圾"，影響陽離子型助劑的使用 效果，阻礙白水的循環(huán)回用。
[0004] 因此，制漿造紙工業(yè)應(yīng)用各種方法來控制膠粘物所帶來的不良影響。這些方法主 要有機械法和化學(xué)法，此外還有生化法等。其中，機械法是應(yīng)用過篩、除渣、洗滌、浮選等工 藝將膠粘物顆粒從造紙漿料中分離出來;或者應(yīng)用揉搓、分散等工藝來減小膠粘物顆粒的 粒徑，從而減低膠粘物的危害性?；瘜W(xué)法是在造紙漿料里加入分散劑、定著劑、脫粘劑、吸附 劑等不同功能的化學(xué)試劑，以降低膠粘物染物的危害性;或者直接把清洗劑或者保潔劑應(yīng) 用于制漿造紙設(shè)備的表面，如成形網(wǎng)、壓榨毛毯、烘缸和干網(wǎng)、等等，以清除沉積在這些設(shè)備 表面的膠粘物，或者阻止膠粘物在這些設(shè)備的表面上沉積。生化法是用生物酶取代化學(xué)品 來降解或者鈍化膠粘物中的某些主要成份，從而削弱膠粘物的危害性。比如，用脂肪水解酶 可以降解膠粘物中的脂肪酸酯，用聚酯水解酶可以水解膠粘物中的聚醋酸乙烯酯，而用酰 胺酶可以水解膠粘物中的聚酰胺熱熔膠。
[0005]制漿造紙系統(tǒng)中的膠粘物根據(jù)它們的顆粒尺寸可分為兩大類:尺寸>0.10mm或者〉 0 . 1 5mm的為大膠粘物（ma cr 0 s t i c k i e S )，反之，小于這個尺寸的為微細膠粘物 (microstickies)。而根據(jù)膠粘物生成方式，又可以分為原生膠粘物(primarystickiesWPI 次生膠粘物(secondary stickies)。原生膠粘物指那些直接從制楽:造紙的原料中帶來的膠 粘物;而次生膠粘物則是分散的或者溶解的膠粘物重新聚集或者與造紙漿料中的其他組份 (如施膠劑、增強劑、助留助濾劑、消泡劑等造紙助劑)結(jié)合而形成的。大膠粘物一般情況下 可以用過篩和除渣等方法除去，微細膠粘物除了可以用洗滌的方法去除掉一部分外，往往 還需要用化學(xué)法或者生化法來控制它們的危害性。
[0006]為了有效地控制在制漿造紙過程中膠粘物的危害，人們往往需要從制漿造紙系統(tǒng) 中收集膠粘物顆粒，分析它們的物理特征和化學(xué)成份，評估紙漿的受污染的程度，為制定膠 粘物處理方案提供依據(jù)。關(guān)于從紙漿中收集膠粘物顆粒的方法，目前最常用的方法是使用 機械篩把紙漿中的膠粘物顆粒和纖維分開。比如，美國制漿造紙協(xié)會(TAPPI)的分析紙漿中 "大膠粘物"的方法T277om-〇7(Macro stickies content in pulp: the"pick_up"method)、 國際脫墨工業(yè)協(xié)會（International Association of Deinking Industry)的方法Ingede Method 4(Analysis of Macrostickies in Pulps)，以及國際標(biāo)準 15360_2(Recycled Pulp-Estimation of Stickies and Plastics-Part 2: Image Analysis Method)，都規(guī) 定：用篩縫為〇. 1mm或者0.15mm的條縫篩來分離紙漿中的"大膠粘物"。但是，這個方法只限 于能檢測大粒徑大于0.1mm或者0.15mm的大膠粘物顆粒，對于粒徑小于參數(shù)的微小膠粘物 顆粒則不在這個方法的測定范圍。此外，該方法用機械篩的裝置來分離造紙漿料中的膠黏 物顆粒，效率低，設(shè)備笨重，不利于攜帶。
[0007] 美國專利號US9280726講述了一種紙漿/白水中大膠粘物在線分析器和方法。根據(jù) 這一方法，首先用一個漿料分類器把紙漿/白水中的大膠粘物顆粒分離出來，然后把膠粘物 顆粒懸浮液在水中，并用照相機拍攝懸浮在水中的膠粘物顆粒圖像，最后用計算機軟件分 析圖像中膠粘物顆粒的數(shù)量和總量。這個方法也是只限于測定大膠粘物，而不能測定微細 膠粘物。而且，這一方法也是用機械裝置來分離造紙漿料中的膠粘物顆粒，具有設(shè)備笨重和 昂貴的缺點。
[0008] 美國專利號US8160305講述了一種用于測量制漿造紙漿料中顆粒污染物測定的方 法和裝置。根據(jù)這一方法，首先，將一片基質(zhì)插入到造紙漿料中一定時間后，取出基質(zhì)，用一 成像系統(tǒng)捕捉沉淀在基質(zhì)上的顆粒污染物圖像，然后對圖像中的顆粒進行計數(shù)和測量，最 后在漿料中加入抑制劑處理污染物。這一方法使用的成像系統(tǒng)包括光學(xué)掃描儀、數(shù)字或膠 片攝像機、或者與反射顯微鏡配合使用的數(shù)字或膠片攝像機。但是，這一方法不涉及如何區(qū) 分造紙漿料中不同顏色的污染物顆粒。并且，這一方法還有一個明顯的缺陷:使用"插入"的 方式使基質(zhì)懸掛在紙漿里，基質(zhì)難于經(jīng)受住紙漿流動所產(chǎn)生的較大的剪切力。比如，根據(jù)這 一專利的描述，基質(zhì)是插在的樣品室（samp 1 ing chamber)的中間部分。為了減少衆(zhòng)液的流 動時對基質(zhì)的沖擊，基質(zhì)在的樣品室里不得不采取與漿液流向平行的取向。這種取向不利 于基質(zhì)與漿樣的充分接觸，影響了基質(zhì)捕捉膠粘物的效率。
[0009] 美國專利號US7842165(中國專利號CN101802605B)描述了一種用石英晶體微量天 平(QCM)來測定造紙工業(yè)過程中膠粘物的沉積速率。根據(jù)這一方法，用一種不溶脹的環(huán)氧樹 脂或者含硅聚合物作為傳感器的表面涂層，可以提高傳感器感應(yīng)膠粘物的靈敏度。
[0010] 但是，總的來說，迄今為止，所有的膠粘物測定方法，不論是基于何種原理，都存在 著某些嚴重的缺陷，比如，或者是所用的儀器設(shè)備太笨重或者太昂貴，或者是分析程序太繁 瑣或者太費時，或者是分析結(jié)果缺乏足夠好的準確度和精確度等等。由于這些原因，很難用 這些方法作為日常檢測手段來監(jiān)測制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的變化情況。還有，在現(xiàn)有的方 法中，幾乎沒有一個方法涉及對單個膠粘物顆粒進行分析鑒定。此外，目前還很少人注意到 保存膠粘物顆粒樣為實物檔案資料的價值。
[0011]因此，十分有必要發(fā)明一種高效率、經(jīng)濟和使用方便的裝置和方法來捕獲制漿造 紙系統(tǒng)的膠粘物顆粒，以便為日常監(jiān)測該系統(tǒng)膠粘物的情況隨時提供樣品。而且，如果需要 的話，用這種裝置和方法收集到的膠粘物顆可以為分析和鑒定單個膠粘物顆提供樣品，或 者，為保存制漿造紙過程的記錄提供易于保存和保管的實物資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置和方 法，采用該裝置和方法，能夠較好的捕獲制漿造紙系統(tǒng)中包括大膠粘物和微細膠粘物等的 各種膠粘物，達到廣泛監(jiān)測的目的。
[0013] -種制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，包括
[0014] 反應(yīng)容器，包括用于容納造紙漿液的容納腔體；
[0015] 吸附試件，具有吸附表面，用于吸附流經(jīng)該吸附試件的造紙漿液中的顆粒狀的膠 粘物，所述吸附試件的吸附表面位于所述容納腔體內(nèi)。
[0016] 上述制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，用吸附的方法從制漿造紙系統(tǒng)的漿液里 分離出顆粒狀的膠粘物。用吸附的方法來捕獲造紙漿樣中的顆粒狀的膠粘物，可以避免因 使用機械分離法或者化學(xué)抽提法所帶來的一系列麻煩。比如說，用機械分離法需要用笨重 的分離篩，而且費時耗力；而用化學(xué)抽提法往往需要用有燃燒性和/或揮發(fā)性的有機溶劑， 而且程序也相當(dāng)繁瑣，結(jié)果缺乏代表性。
[0017]并且，采用上述制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，以反應(yīng)容器為吸附試件提供 支撐，能夠經(jīng)受來自各個方向造紙漿液流動的沖擊，可以加速造紙漿液中的顆粒狀的膠粘 物的吸附過程，縮短吸附反應(yīng)時間，顯著地提高顆粒狀的膠粘物的捕獲效率，同時也改善實 驗結(jié)果的重現(xiàn)性。
[0018] 在其中一個實施例中，所述吸附試件為允許可見光透過的透明吸附試件。
[0019] 本發(fā)明人在研究中認識到，造紙漿液中的膠粘物往往不是單一的顏色，而是五顏 六色的。這些不同顏色的顆粒狀的膠粘物往往是由于它們來源不同和性質(zhì)不同造成的。如 果只用單個背景來獲取顆粒狀的膠粘物的圖像，可能會損失掉那部分與背景顏色相似的顆 粒狀的膠粘物。比如，如果只用黑色的背景來掃描顆粒狀的膠粘物圖像，黑色或者深顏色的 顆?？赡芫蜔o法顯現(xiàn)出來;反之，如果只用白色的背景來掃描顆粒狀的膠粘物，白色或者淺 顏色的顆?？赡芫蜁p失掉。
[0020] 因此，在上述研究基礎(chǔ)上，上述裝置，選用透明的吸附試件吸附造紙漿液中的顆粒 狀的膠粘物，隨后獲取上述透明的吸附試件在至少兩種預(yù)設(shè)背景顏色條件下的圖像，能夠 提高的監(jiān)測膠粘物的精度和靈敏度。如分別用黑色和白色的背景掃描顆粒狀的膠粘物圖 像，就可以把淺色和深色兩部分的顆粒狀的膠粘物都包括進來。因此，上述方法通過獲取顆 粒狀的膠粘物在不同顏色背景下的圖像，能夠測定制漿造紙系統(tǒng)中各種膠粘物，具有監(jiān)測 效果好的優(yōu)點。
[0021] 在其中一個實施例中，所述吸附試件為薄膜狀或薄片狀，該吸附試件包括支撐層 和涂覆于該支撐層表面的吸附層。薄膜或薄片形式的吸附試件，便于在不同顏色的背景下 獲取圖像。
[0022] 在其中一個實施例中，所述支撐層的材料選自：所述支撐層選自：無色透明的聚甲 基丙烯酸甲酯層、聚碳酸酯層、聚對苯二甲酸乙二醇脂層、聚苯乙烯層、聚氯乙烯層、聚丙烯 層和聚乙烯層中的至少一種，所述吸附層選自：聚丙烯酸酯層、丁苯膠乳層、聚醋酸乙烯酯 層、聚丁二烯層、聚異戊二烯層、乙烯乙酸乙烯酯層、環(huán)氧丙烯酸酯層、苯乙烯丙烯酸層、聚 乙烯醇層、天然橡膠層、樹脂酸層、脂肪酸酯層、萜烯樹脂層、動物蠟層、植物蠟層和石蠟層 中的至少一種。
[0023] 上述透明高分子材料制成的支撐層，具有透光性好和機械度高的特點。上述吸附 層對于造紙漿液里的膠粘物有特別的親合力，能夠從漿液里迅速地吸附顆粒狀的膠粘物。
[0024] 在其中一個實施例中，如所述制漿造紙系統(tǒng)是以回收瓦楞箱紙（即0CC)為主要原 料，則所述吸附層選自：聚丙烯酸酯層、聚醋酸乙烯酯層、和乙烯乙酸乙烯酯層中的至少一 種；
[0025] 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以回收雜志紙為主要原料，則所述吸附層選自：丁苯膠乳 層、聚醋酸乙烯酯層、和乙烯乙酸乙烯酯層中的至少一種；
[0026] 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以混合回收辦公廢紙和/或報紙為主要原料，則所述吸附 層選自：環(huán)氧丙烯酸酯層、苯乙烯丙烯酸層、和聚丙烯酸酯層中的至少一種；
[0027] 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以化學(xué)漿、機械漿和/或化學(xué)機械漿為主要原料，則所述吸 附層選自：樹脂酸層、脂肪酸酯層、和萜烯樹脂層中的至少一種。
[0028] 吸附試件對顆粒狀的膠粘物的吸附力主要取決于膠粘物和吸附層各自的化學(xué)成 份。根據(jù)相似相溶的原理，如果膠粘物和吸附層有類似的化學(xué)成份，或者說，它們的化學(xué)成 份有類似的性質(zhì)，那么，吸附試件對顆粒狀的膠粘物的吸附力就強。因此，按照上述設(shè)置，選 用與制漿造紙系統(tǒng)中所要監(jiān)測的顆粒狀的膠粘物有較好吸附能力的吸附層材料，具有較好 的吸附效果。
[0029] 在其中一個實施例中，所述吸附試件固定于所述容納腔體底部，且所述吸附試件 以吸附表面朝向所述容納腔體內(nèi)部空腔。將吸附試件固定于所述容納腔體底部，使吸附試 件具有足夠的支撐，能夠經(jīng)受來自各個方向漿液流動的沖擊。并將吸附試件以吸附表面朝 向所述容納腔體內(nèi)部空腔，可以進一步促進吸附試件與造紙漿液的吸附反應(yīng)發(fā)生。
[0030] 在其中一個實施例中，所述反應(yīng)容器還包括進液管和出液管，所述容納腔體為密 閉容納腔體，其上設(shè)有進液口和出液口，所述進液管與所述進液口連通，所述出液管與所述 出液口連通，所述進液口設(shè)于所述容納腔體的上部，所述出液口設(shè)于所述容納腔體的側(cè)壁；
[0031] 或者
[0032] 所述反應(yīng)容器還包括用于促使容納腔體內(nèi)造紙漿液保持流動的攪拌器。
[0033] 利用具有進液管和出液管的反應(yīng)容器，可進行在線吸附反應(yīng)，即從預(yù)定取樣點引 出一股造紙漿液支流，從進液管引入反應(yīng)容器內(nèi)，并且維持所述造紙漿液流經(jīng)吸附試件表 面，使其發(fā)生吸附反應(yīng)，隨后再將造紙漿液由出液管排走。
[0034] 利用包括攪拌器的反應(yīng)容器，可進行離線吸附反應(yīng)，即取預(yù)定取樣點的造紙漿液， 置于上述反應(yīng)容器內(nèi)，以機械攪拌的方式保持反應(yīng)容器內(nèi)的造紙漿液在流動狀態(tài)下與所述 吸附試件反應(yīng)。
[0035] 在其中一個實施例中，所述容納腔體包括筒狀的筒體、試件架和底座，所述底座可 拆卸式的安裝于所述筒體底部，所述試件架通過所述底座夾緊固定于所述筒體和所述底座 之間，所述試件架上設(shè)有用于固定吸附試件的吸附安裝區(qū)域。通過上述設(shè)置，以試件架為吸 附試件提供對抗造紙漿液沖擊的支撐，并通過底座和筒體可拆卸式的安裝，可方便得將試 件架固定于所述容納腔體內(nèi)，從而將吸附試件安裝于所述容納腔體內(nèi)。
[0036]在其中一個實施例中，所述容納腔體的溶劑為20ml-20000ml;所述吸附試件可發(fā) 生吸附反應(yīng)的表面面積為〇 · 25cm2-600cm2 〇
[0037] 本發(fā)明還公開了一種制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲方法，包括以下步驟：
[0038] 使制漿造紙系統(tǒng)中預(yù)定取樣點的造紙漿液流經(jīng)表面能夠吸附顆粒狀的膠粘物的 吸附試件，與該吸附試件發(fā)生吸附反應(yīng)，讓造紙漿液中的顆粒狀的膠粘物吸附在該吸附試 件表面。
[0039] 在其中一個實施例中，使造紙漿液與所述吸附試件表面呈45-90度的角度流向所 述吸附試件。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，常規(guī)技術(shù)中，通常為了減少造紙漿液的流動對取樣設(shè)備的沖 擊，不得不采取取樣設(shè)備與造紙漿液流向平行的取向，但是，這種取向不利于造紙漿液與取 樣設(shè)備的充分接觸，影響了取樣設(shè)備對膠粘物的捕捉效率。而使造紙漿液與所述吸附試件 表面以一定的角度流向所述吸附試件，可以使造紙漿液與吸附試件充分接觸，從而加速了 顆粒狀的膠粘物在吸附試件表面的吸附過程。
[0040] 在其中一個實施例中，所述吸附反應(yīng)包括離線反應(yīng)和在線反應(yīng)，
[0041] 所述離線反應(yīng)為:取預(yù)定取樣點的造紙漿液，置于一預(yù)先安裝了吸附試件的反應(yīng) 容器內(nèi)，以機械攪拌、振搖、轉(zhuǎn)動、和/或翻轉(zhuǎn)的方式保持反應(yīng)容器內(nèi)的造紙漿液在流動狀態(tài) 下與所述吸附試件反應(yīng)；
[0042] 所述在線反應(yīng)為:從預(yù)定取樣點引出一股造紙漿液支流，并且維持所述造紙漿液 流經(jīng)吸附試件表面，使其發(fā)生吸附反應(yīng)。
[0043] 可根據(jù)實際應(yīng)用的需要，靈活選擇不同的方式取樣。
[0044] 在其中一個實施例中，所述吸附反應(yīng)的時間為5秒-4小時;所述吸附反應(yīng)的溫度為 1°C-99°C ;所述吸附反應(yīng)中以固體干重百分比計，造紙漿液的濃度為0.05%-15%。采用上 述條件，具有較好的吸附反應(yīng)效果，能夠促進顆粒狀的膠粘物吸附在于吸附試件表面。
[0045] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0046] 本發(fā)明的一種制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，吸附的方法從制漿造紙系統(tǒng)的 漿液里分離出顆粒狀的膠粘物，具有操作簡便，結(jié)果準確可靠的優(yōu)點。并且，以反應(yīng)容器為 吸附試件提供支撐，能夠經(jīng)受來自各個方向造紙漿液流動的沖擊，可以加速造紙漿液中的 顆粒狀的膠粘物的吸附過程，縮短吸附反應(yīng)時間，顯著地提高顆粒狀的膠粘物的捕獲效率， 同時也改善實驗結(jié)果的重現(xiàn)性。
[0047] 并且，該裝置還可選用透明的吸附試件吸附造紙漿液中的顆粒狀的膠粘物，隨后 獲取上述透明的吸附試件在至少兩種預(yù)設(shè)背景顏色條件下的圖像，能夠提高的監(jiān)測膠粘物 的精度和靈敏度。如分別用黑色和白色的背景掃描顆粒狀的膠粘物圖像，就可以把淺色和 深色兩部分的顆粒狀的膠粘物都包括進來。因此，上述方法通過獲取顆粒狀的膠粘物在不 同顏色背景下的圖像，能夠測定制漿造紙系統(tǒng)中各種膠粘物，具有監(jiān)測效果好的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0048] 圖1為本發(fā)明中用于離線反應(yīng)的捕獲裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049] 圖2為本發(fā)明中用于在線反應(yīng)的捕獲裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖3為本發(fā)明中底座可拆卸式的捕獲裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖4為本發(fā)明中圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052] 圖5為本發(fā)明中平板式背景平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053] 圖6為本發(fā)明中圓盤式背景平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054] 圖7為本發(fā)明中傳送帶式背景平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055] 圖8為實施例3中吸附試件上顆粒狀的膠粘物圖像。
[0056]其中：110.容納腔體；111.筒體；112.底座；120.進液管；130.出液管；140.攪拌器； 150.試件架；151.上底座板；152.下底座板；160.密封圈；200.吸附試件;310.圖像采集器； 320.背景平臺；321.背景平板;322.背景轉(zhuǎn)盤;323.轉(zhuǎn)軸；324.轉(zhuǎn)動輥;325.背景帶；329.背 景面;330.光源;410.淺色顆粒狀的膠粘物;420.深色顆粒狀的膠粘物。
【具體實施方式】
[0057]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹 全面。
[0058]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為"固定于"另一個元件，它可以直接在另一個元件上 或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認為是"連通"另一個元件，它可以是直接連通 到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0059] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語"和/或"包括一個或多個相 關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0060] -種制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，包括反應(yīng)容器和吸附試件。
[0061 ]所述反應(yīng)容器包括用于容納造紙漿液的容納腔體；
[0062] 所述吸附試件固定于所述容納腔體內(nèi)，用于吸附流經(jīng)該吸附試件的造紙漿液中的 顆粒狀的膠粘物，所述吸附試件的吸附表面位于所述容納腔體內(nèi)。
[0063] 適用于本發(fā)明的制漿過程包括但不限于:各種化學(xué)漿、各種機械漿和化學(xué)機械漿、 以及各種廢紙回收紙漿。適用于本發(fā)明的造紙過程包括但不限于:包裝用紙、箱紙板、瓦楞 原紙、生活用紙、新聞紙、未涂布印刷書寫紙、涂布印刷紙、白紙板、以及各種特種紙及紙板。
[0064] 本發(fā)明人在研究中注意到，造紙漿液中的膠粘物往往不是單一的顏色，而是五顏 六色的，比如包括紅色的，藍色的，黃色的，綠色的，黑色的或者深顏色的，白色的或者淺顏 色的等等。這些不同顏色的顆粒狀的膠粘物往往是由于它們來源不同和性質(zhì)不同造成的。 如果只用單個背景來獲取顆粒狀的膠粘物的圖像，可能會損失掉部分與背景顏色相似的顆 粒狀的膠粘物。比如，如果只用黑色的背景來掃描顆粒狀的膠粘物圖像，黑色或者深顏色的 顆?？赡芫蜔o法顯現(xiàn)出來;反之，如果只用白色的背景來掃描顆粒狀的膠粘物，白色或者淺 顏色的顆?？赡芫蜁p失掉。
[0065] 因此，在上述研究基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述吸附試件為允許可見光透過的透明薄膜。 選用透明的吸附試件吸附造紙漿液中的顆粒狀的膠粘物，隨后獲取上述透明的吸附試件在 至少兩種預(yù)設(shè)背景顏色條件下的圖像，能夠提高的監(jiān)測膠粘物的精度和靈敏度。如分別用 黑色和白色的背景掃描顆粒狀的膠粘物圖像，就可以把淺色和深色兩部分的顆粒狀的膠粘 物都包括進來。因此，本發(fā)明的方法通過獲取顆粒狀的膠粘物在不同顏色背景下的圖像，能 夠測定制漿造紙系統(tǒng)中各種膠粘物，具有監(jiān)測效果好的優(yōu)點。
[0066] 本發(fā)明的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置和方法，適用于捕獲各種顏色顆粒狀 的膠粘物，比如包括紅色的，藍色的，黃色的，綠色的，黑色的或者深顏色的，白色的或者淺 顏色的等等。并且適用的顆粒狀的膠粘物的尺寸包括粒度小于0.15mm或者0.1mm的微細顆 粒狀的膠粘物，和粒度大于0.1mm或者0.15mm的大顆粒狀的膠粘物。
[0067] 由于制漿造紙系統(tǒng)中的膠粘物沒有固定的化學(xué)組成，其化學(xué)成分應(yīng)造紙原材料不 同和生產(chǎn)工藝不同而有很多的變化，但本發(fā)明的方法也適用于捕獲絕大多數(shù)制漿造紙過程 中所遇到的顆粒狀的膠粘物。這些膠粘物來源包括但不限于下列物質(zhì):壓敏膠、熱熔膠、各 種天然和合成膠黏劑、涂布粘合劑、殘余油墨、天然樹脂、造紙用的消泡劑、施膠劑、或者增 強劑，以及這些物質(zhì)與細小纖維和/或者無機顆粒結(jié)合在一起的混合物。其中的無機顆粒進 一步包括:高嶺土、滑石粉、膨潤土、碳酸鈣、二氧化鈦、或者合成硅酸鹽等物質(zhì)。
[0068] 上述預(yù)定取樣點為根據(jù)捕獲的目的和要求以及制漿造紙系統(tǒng)的工藝流程特點，在 系統(tǒng)不同部位選擇的數(shù)個取樣點。這里所述的制漿造紙系統(tǒng)包括從制漿階段到紙頁烘干部 的各個階段。有些系統(tǒng)制漿部分和造紙部分是分開的，有的則是聯(lián)在一起的，均可適用于本 發(fā)明的方法。
[0069] 上述取樣點包括但不限于制漿造紙系統(tǒng)如下的部位:碎漿機出口、高濃和低濃除 渣器、粗篩和精篩機、纖維分級篩、紙漿濃縮機、磨漿機、熱分散機、漂白塔、浮選脫墨設(shè)備、 氣浮池、卸料塔、儲漿塔、成漿池、沖漿槽、壓力篩、成形網(wǎng)、流漿箱。本項發(fā)明所述的漿液包 括但不限于取自這些取樣點的進料口、出料口、排渣口和/或者這些取樣點內(nèi)部的造紙漿 液，渣衆(zhòng)、濾出液、白水，等等。
[0070] 而具體取樣點的確定首先取決于捕獲膠粘物的目的和要求。有的捕獲任務(wù)是為了 監(jiān)測整個制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的分布情況，有的只是為了監(jiān)測某個制漿造紙階段的運行 效率或者膠粘物去除率。對于前者來說，取樣點要分布整個系統(tǒng)的各個主要環(huán)節(jié)，而后者則 只需要在要監(jiān)測的部位周圍確定少數(shù)取樣點就夠了。
[0071] 取樣點的確定還取決于制漿造紙的工藝流程。不同的制漿造紙系統(tǒng)的工藝流程有 著相當(dāng)大差別。比如同樣是0CC造紙系統(tǒng)，有的從碎漿機到流漿箱，中間包括許多階段，如纖 維分級篩、多段精篩、除渣、濃縮機、磨漿機、熱分散，等等，有的只經(jīng)過簡單的除渣和粗篩。 顯然，如果要監(jiān)測整個系統(tǒng)膠粘物的分布情況，前者的取樣點要比后者多。
[0072]應(yīng)用本發(fā)明的捕獲方法來捕獲一個制漿造紙系統(tǒng)中顆粒狀的膠粘物時，當(dāng)確定了 取樣點之后，下一步是用吸附的方法將每一個取樣點的漿液中的顆粒狀的膠粘物分離出 來。
[0073]為了達到吸附顆粒狀的膠粘物的目的，吸附試件僅需具有能夠吸附顆粒狀的膠粘 物的表面即可，其形狀、大小可根據(jù)具體要求設(shè)計。但是，考慮到實操中的便利性和可行性， 優(yōu)選的，所述吸附試件為薄膜狀或薄片狀，該吸附試件包括支撐層和涂覆于該支撐層表面 的吸附層。更優(yōu)選的，所述支撐層選自：無色透明的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)層、聚碳酸酯 (PC)層、聚對苯二甲酸乙二醇脂（PET)層、聚苯乙烯層（PS)層、聚氯乙烯（PVC)層、聚丙烯 (PP)層和聚乙烯（PE)層中的至少一種，所述吸附層選自：聚丙烯酸酯（PA)層、丁苯膠乳 (SBR)層、聚醋酸乙烯酯(PVAc)層、聚丁二烯(PBD)層、聚異戊二烯(PIP)層、乙烯乙酸乙烯酯 (EVA)層、環(huán)氧丙烯酸酯(EA)層、苯乙烯丙烯酸(PSAA)層、聚乙烯醇(PVA)層、天然橡膠層、樹 脂酸層、脂肪酸酯層、萜烯樹脂層、動物蠟層、植物蠟層、和石蠟層中的至少一種。
[0074] 上述透明高分子材料制成的支撐層，具有透光性好和機械強度高的特點。上述吸 附層對于造紙漿液里的膠粘物有特別的親合力，能夠從漿液里迅速地吸附顆粒狀的膠粘 物。
[0075] 上述包括支撐層和吸附層的吸附試件可通過多種方法制備得到，在將吸附層材料 涂抹在支撐層時，可采用溶劑涂布、乳膠涂布、或者熱熔膠涂布的方法。其中，溶劑涂布法是 將吸附層材料溶解在有機溶劑中，然后將所得到的溶液均勻地涂抹在支撐層表面。待溶劑 揮發(fā)以后，進一步裁成所需的尺寸，便做成了一個吸附試件。乳膠涂布法是將吸附層材料乳 化在水里，然后將所得到的乳液涂抹在支撐層的表面，干燥之后，便可做成吸附試件。熱熔 涂布法是在沒有水或者有機溶劑參與的情況下，將吸附層材料加熱升溫，使之成為具有一 定流動性的液體，然后再將此熔融的液體涂抹在支撐層的表面，隨即冷卻，使涂層凝固。合 適的吸附層厚度可選擇?Μ?-100μηι范圍之間，更為合適的吸附層厚度在5μηι-50μηι之間。
[0076] 根據(jù)本發(fā)明的要求，所述吸附試件往往還可以用市場現(xiàn)有的各種膠帶或膠膜產(chǎn)品 來替代。這是因為這些產(chǎn)品大多具備了本發(fā)明所描述的吸附試件的基本特征。這些特征包 括合適的支撐層和吸附層。許多這類產(chǎn)品的支撐層（即支持介質(zhì))是用無色透明的高分子材 料制成的，厚度通常在〇. 〇5mm至0.5mm范圍之間，寬度從數(shù)毫米至一米以上，長度可達幾十 米，甚至上百米。而且，這些產(chǎn)品的吸附層(即粘性涂層)往往含有本發(fā)明中吸附層所需要的 成份。合適的產(chǎn)品包括但不限于:Β0ΡΡ膠帶，PE膠帶，PET膠帶，0ΡΡ膠帶，PVC膠帶等等。
[0077] -般來說，吸附試件對顆粒狀的膠粘物的吸附力主要取決于膠粘物和吸附層各自 的化學(xué)成份。根據(jù)相似相溶的原理，如果膠粘物和吸附層有類似的化學(xué)成份，或者說，它們 的化學(xué)成份有類似的性質(zhì)，那么，吸附試件對顆粒狀的膠粘物的吸附力就強。
[0078] 因此，優(yōu)選的，如所述制漿造紙系統(tǒng)是以回收瓦楞箱紙（即0CC)為主要原料，則所 述吸附層選自：聚丙烯酸酯層、聚醋酸乙烯酯層、和乙烯乙酸乙烯酯層中的至少一種；
[0079] 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以回收雜志紙為主要原料，則所述吸附層選自：丁苯膠乳 層、聚醋酸乙烯酯層、和乙烯乙酸乙烯酯層中的至少一種；
[0080] 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以混合回收辦公廢紙和/或報紙為主要原料，則所述吸附 層選自：環(huán)氧丙烯酸酯層、苯乙烯丙烯酸層、和聚丙烯酸酯層中的至少一種；
[0081] 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以化學(xué)漿、機械漿和/或化學(xué)機械漿為主要原料，則所述吸 附層選自：樹脂酸層、脂肪酸酯層、和萜烯樹脂層中的至少一種。
[0082] 按照上述設(shè)置，選用與制漿造紙系統(tǒng)中所要捕捉的顆粒狀的膠粘物有較好吸附能 力的吸附層材料，具有較好的吸附效果。
[0083] 可以理解的，在取樣步驟中，僅需使造紙漿液流經(jīng)所述吸附試件表面，即可將顆粒 狀的膠粘物吸附，而常規(guī)技術(shù)中，通常為了減少造紙漿液的流動對取樣設(shè)備的沖擊，不得不 采用取樣設(shè)備與造紙漿液流向平行的取向。但是，這種取向不利于造紙漿液與取樣設(shè)備的 充分接觸，影響了取樣設(shè)備對膠粘物的捕捉效率。優(yōu)選的，使造紙漿液與所述吸附試件表面 呈45-90度的角度流向所述吸附試件，可以使造紙漿液與吸附試件充分接觸，從而加速了顆 粒狀的膠粘物在吸附試件表面的吸附過程。
[0084] 對于如何取樣，可根據(jù)捕獲目的和要求設(shè)置，僅需達到使足夠量的造紙漿液流經(jīng) 吸附試件，使取樣具有代表性即可。
[0085] 例如，可采用如下膠粘物捕獲裝置，該膠粘物捕獲裝置包括反應(yīng)容器和吸附試件， 所述反應(yīng)容器包括用于容納造紙漿液的容納腔體，所述吸附試件的吸附表面位于所述容納 腔體內(nèi)。可以理解的，使用該膠粘物捕獲裝置時，還需要一些必要的外圍輔助設(shè)備;這些外 圍設(shè)備包括但不限于:必要的管道、管道接口、管道閥門、流體栗、流量計、機械攪拌設(shè)備或 者振搖設(shè)備等等。
[0086] 利用該膠粘物捕獲裝置，能夠提高膠粘物捕捉效率，并且該捕獲裝置結(jié)構(gòu)簡單、造 價低廉，而且操作簡便。因而可以同時使用多個這樣的捕獲裝置來捕捉一個制漿造紙系統(tǒng) 中多個紙取樣點的造紙漿液品里的膠粘物，從而降低了日常監(jiān)測制漿造紙系統(tǒng)膠粘物分布 情況的成本和操作難度。
[0087] 對于容納造紙漿液的容納腔體的體積，可以理解的，如采用離線反應(yīng)的方式，需要 較大的容納腔體以保證取樣的代表性，如采用在線反應(yīng)的方式，則相對來說較小的容納腔 體即可滿足需求。本發(fā)明中，容納腔體的體積選自20ml-20000ml的范圍之間，較為合適的容 納腔體體積選自50ml-5000ml的范圍之間，更為合適的容納腔體體積選自100ml-2000ml的 范圍之間。且容納腔體的形狀選自圓柱形、橢圓柱形、正方柱形、長方柱形、或者任何合適的 幾何形狀均可，較為合適的容納腔體形狀選自圓柱形或者正方柱形。制作該容納腔體的材 料選自金屬、玻璃和/或塑料，較為合適的反應(yīng)容器材料選自塑料。
[0088] 可以理解的，本發(fā)明使用的吸附試件可以安裝在容納腔體內(nèi)的任何位置，只要吸 附試件有足夠支撐，能夠經(jīng)受來自各個方向漿液流動的沖擊，以保證在吸附反應(yīng)時吸附試 件的吸附表面能與造紙漿液充分地接觸即可，但是，比較合適的位置是把吸附試件安裝在 容納腔體的底部，與容納腔體的底部平行，并且使吸附表面面向容納腔體的內(nèi)部，這樣可以 保證在吸附反應(yīng)時造紙漿液與吸附試件的吸附層充分地接觸，提高膠粘物的吸附效率。
[0089] 從實用的角度看，吸附試件可直接安裝在容納腔體底部的一個開口下方。此開口 的形狀與吸附試件大體相同，但尺寸略小一些。為了增加吸附試件的機械承受力，在吸附試 件下方可以再加一塊支撐板。安裝吸附試件的另一種方法是:先將吸附試件以一個框架固 定起來，然后把帶有吸附試件的框架安裝在容納腔體的底部。用來固定吸附試件的框架的 形狀與吸附試件大體相當(dāng)，外圍尺寸比吸附試件略大，但中間的開口比吸附試件略小。優(yōu)選 的框架應(yīng)該有上下兩片。這樣可以把吸附試件夾在兩片框架之間。
[0090] 而為了使顆粒狀的膠粘物與吸附試件具有足夠的吸附反應(yīng)區(qū)域，本發(fā)明所使用的 吸附試件的面積在〇.25cm2-60〇 Cm2的范圍之間，較為合適的吸附試件面積選自2cm2至 100cm 2d的范圍之間，更為合適的吸附試件面積選自從5cm2至50cm2的范圍之間。吸附試件的 形狀選自正方形、長方形、圓形、橢圓形、或者任何合適的幾何形狀均可。
[0091 ]對于取樣方案，包括離線反應(yīng)和/或在線反應(yīng)，
[0092]所述離線反應(yīng)為:取預(yù)定取樣點的造紙漿液，置于一預(yù)先安裝了吸附試件的反應(yīng) 容器內(nèi)，保持反應(yīng)容器內(nèi)的造紙漿液在流動狀態(tài)下與所述吸附試件反應(yīng)。例如，可以機械攪 拌、振搖、轉(zhuǎn)動、和/或翻轉(zhuǎn)的方式保持造紙漿液流動。
[0093]以離線反應(yīng)取樣時，可用圖1所示的膠粘物捕獲裝置取樣，該捕獲裝置包括反應(yīng)容 器和吸附試件，所述反應(yīng)容器包括用于容納造紙漿液的容納腔體110,所述吸附試件200的 吸附表面位于所述容納腔體110內(nèi)。所述反應(yīng)容器還應(yīng)包括用于促使容納腔體110內(nèi)造紙漿 液保持流動的攪拌器140。具體為:反應(yīng)容器的容納腔體110是一個兩頭敞開的圓筒。容納腔 體110的底部由上、下兩片底座板組成。上底座板151與容納腔體的底部相連，并且該上底座 板151的中間有開口，上底座板151的開口可以是圓形，正方形，長方形，或者其他形狀;其面 積可以等于或小于反應(yīng)容器的內(nèi)橫截面積。下底座板152則是通過固定螺絲或者其它方法 固定在上底座板151的下方。吸附試件200被夾在上、下兩片底座板之間，并且它的吸附層面 向反應(yīng)容器內(nèi)部。在吸附試件200的上方配有一臺槳式攪拌器140,并且攪拌軸與吸附試件 表面垂直。吸附反應(yīng)時，由于吸附層的化學(xué)吸引力和攪拌作用產(chǎn)生的機械推動力的雙重作 用，加速和加強了漿液里的顆粒狀的膠粘物在吸附試件表面的吸附，因而提高了捕獲顆粒 狀的膠粘物的效率。
[0094]所述在線反應(yīng)為:從預(yù)定取樣點引出一股造紙漿液支流，并且維持所述造紙漿液 流經(jīng)吸附試件表面，使其發(fā)生吸附反應(yīng)。
[0095]以在線反應(yīng)取樣時，可用圖2所示的膠粘物捕獲裝置取樣，該捕獲裝置包括反應(yīng)容 器和吸附試件，所述反應(yīng)容器包括用于容納造紙漿液的容納腔體110,所述吸附試件200的 吸附表面位于所述容納腔體110內(nèi)。所述反應(yīng)容器還包括進液管120和出液管130,所述容納 腔體110為密閉容納腔體，其上設(shè)有進液口和出液口，所述進液管120與所述進液口連通，所 述出液管130與所述出液口連通，所述進液口設(shè)于所述容納腔體110的上部，例如頂部或者 側(cè)壁上方，所述出液口設(shè)于所述容納腔體110的側(cè)壁。該反應(yīng)容器的底部結(jié)構(gòu)與圖1所示的 裝置基本相同。吸附反應(yīng)時，從制漿造紙系統(tǒng)中引出一股支流漿液經(jīng)過進料口流入吸附反 應(yīng)容器內(nèi)，與吸附層接觸之后從出料口流出。由于吸附層的化學(xué)吸引力和漿液流動產(chǎn)生的 機械推動力的雙重作用，加速和加強了漿液中顆粒狀的膠粘物在吸附試件表面的吸附，因 而提尚了捕獲顆粒狀的膠粘物的效率。
[0096] 為了便于安裝吸附試件，吸附反應(yīng)容器的底部可以是敞開的或者有一個開口，另 外還附有一個可裝卸的底座。例如，所述容納腔體包括筒狀的筒體、試件架和底座，所述底 座可拆卸式的安裝于所述筒體底部，所述試件架通過所述底座夾緊固定于所述筒體和所述 底座之間，所述試件架上設(shè)有用于固定吸附試件的吸附安裝區(qū)域。具體可如圖3所示，該裝 置的容納腔體主要由圓筒狀的筒體111和圓盤狀的底座112組成。使用時，先將吸附試件200 安裝在一個圓形的試件架150上，然后把此試件架150安裝在容納腔體的底座112上，再裝上 密封圈160，最后通過螺紋連接將筒體111安裝在底座112上。圓形試件架150的面積和形狀 與筒體111底部外橫截面相同，但中間有一個開口。開口的形狀可以是圓形，正方形，長方 形，或者其他形狀;其面積略小于吸附試件，以便吸附試件可以覆蓋整個開口。
[0097] 可以理解的，膠粘物與吸附試件發(fā)生吸附反應(yīng)需要一定的反應(yīng)時間，合適的吸附 反應(yīng)的反應(yīng)時間選自5秒-4小時之間，較為合適的吸附反應(yīng)時間選自10秒-20分鐘的范圍之 間，更為合適的吸附反應(yīng)時間選自20秒-10分鐘的范圍之間。所需吸附反應(yīng)時間的長短主要 取決于漿液的濃度和吸附反應(yīng)的溫度。這里所說的漿液濃度是指漿液中固體干重百分含 量，本發(fā)明中所述的紙漿濃度或漿液濃度等均是指漿液中固體干重百分含量。
[0098]而適合的造紙漿液濃度范圍在0.05 %-10 %之間，較為合適的漿液濃度范圍是 0.2%-5 %之間，更加合適的漿液濃度范圍是0.5 %-4%之間。漿液濃度太低時，顆粒狀的膠 粘物的吸附反應(yīng)速率慢，影響吸附效率;反之，如果漿液濃度太高，漿液在反應(yīng)容器里的流 動性差，也不利于顆粒狀的膠粘物的吸附。
[0099 ] 適合的吸附反應(yīng)溫度范圍在1°C -99 °C之間，較為合適的反應(yīng)溫度范圍是10 °C -60 °C之間，更加合適的反應(yīng)溫度范圍是20°C-5(TC之間。造紙漿液的溫度太高或者太低都不利 于顆粒狀的膠粘物在吸附試件表面的吸附。
[0100] 在吸附反應(yīng)結(jié)束后，吸附了顆粒狀的膠粘物的吸附試件經(jīng)過適當(dāng)?shù)牧芟?，去除?著在試件上的纖維和無關(guān)雜物，并干燥后，就可用于進一步的用途。
[0101] 這些進一步的用途包括但不限于：用圖像采集和處理技術(shù)或者重量分析法來分析 漿液里膠粘物的相對含量；用光學(xué)顯微鏡觀察顆粒狀的膠粘物的形態(tài)、顏色、大小等特征； 用相應(yīng)的化學(xué)分析技術(shù)，如顯微紅外光譜儀和激光顯微拉曼光譜儀，來鑒定單個顆粒狀的 膠粘物的化學(xué)組份;或者，作為制漿造紙生產(chǎn)過程的實物資料存檔保管，以便將來復(fù)查。
[0102] 在本發(fā)明中，以圖像采集和處理技術(shù)來分析漿液里膠粘物的相對含量，具體為獲 取上述吸附試件在至少兩種預(yù)設(shè)背景顏色條件下的圖像;并且進一步用圖像處理系統(tǒng)來分 析和測量中顆粒狀的膠粘物的數(shù)量和大小等性質(zhì)。最后，列出各個取樣點顆粒狀的膠粘物 的相對含量，從而得到膠粘物在所述制漿造紙系統(tǒng)中的分布情況。
[0103] 可以理解的，采用本發(fā)明的方法直接得到的是造紙漿液中有害部分的膠粘物顆 粒，而不是全部膠粘物。對于一個制漿造紙系統(tǒng)來說，并非系統(tǒng)中的所有膠粘物都會對造紙 生產(chǎn)過程造成危害。比如，當(dāng)膠粘物經(jīng)過膠粘物控制劑處理之后，其表面的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了 變化，因而不再會沉積在紙機的表面對生產(chǎn)造成危害。所以，從實用的角度看，監(jiān)測系統(tǒng)中 的膠粘物全量意義并不大。有效的監(jiān)測應(yīng)該是集中在監(jiān)測膠粘物中的有害部分，也就是說， 集中監(jiān)測對造紙生產(chǎn)過程會造成危害的那部分膠粘物。這對制漿造紙過程中的膠粘物控制 才有意義。本發(fā)明的方法正是如此。本發(fā)明的方法所捕獲得到的就是制漿造紙系統(tǒng)中有害 膠粘物顆粒的部分。
[0104] 對于背景顏色的選取，優(yōu)選采用與顆粒狀的膠粘物顏色互補的互補色作為背景顏 色，可以顯著改善掃描圖像的質(zhì)量，提高掃描的分辨率。或所述背景顏色至少包括白色和黑 色。白色和黑色的背景顏色具有較好的通用性，能夠?qū)\色和深色的顆粒狀的膠粘物在圖 像中明顯的突出，也能改善掃描圖像的質(zhì)量，提高掃描的分辨率。
[0105] 在分析和處理顆粒狀的膠粘物的圖像時，還進一步包括對圖像處理結(jié)果進行過 濾，除去不屬于顆粒狀的膠粘物。比如，最常見的非膠粘物顆粒是纖維或者細小纖維。這些 物體之所以會吸附在吸附試件的表面，說明它們的表面也或多或少帶有膠粘物雜質(zhì)。因此， 有時也把這些物體當(dāng)成是膠粘物組成的一部分。不過，有時也需要將它們從檢測到的顆粒 中除去。由于與顆粒狀的膠粘物相比，這些纖維和細小纖維顆粒通常有比較小的圓度和比 較大的顆粒長徑比。如果需要除去這些物體的顆粒，可以應(yīng)用圖像處理系統(tǒng)根據(jù)選定的參 數(shù)來過濾顆粒圖像。如以圖像處理系統(tǒng)判斷，去除圓度小于0.1和/或長徑比大于10的造紙 纖維，計算得到顆粒狀的膠粘物的含量。
[0106] 為了提高操作的簡便性，所述檢測步驟中，優(yōu)選以圖像采集裝置獲取吸附試件在 預(yù)設(shè)背景顏色條件下的圖像，所述圖像采集裝置包括圖像采集器和背景平臺，所述圖像采 集器用于采集上述吸附試件的圖像，所述背景平臺用于配合所述吸附試件，例如將吸附試 件放置在背景平臺上，圖像采集裝置由吸附試件上方獲取圖像，或者以背景平臺覆蓋吸附 試件，而圖像采集裝置由吸附試件下方獲取圖像。該背景平臺包括至少兩種預(yù)設(shè)背景顏色 的背景面，且至少兩個所述背景面可相互切換。
[0107] 上述圖像采集裝置還包括光源，為所述圖像采集器提供照明；適合用于本發(fā)明圖 像采集裝置的光源包括但不限于:LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管）、焚光燈、鹵素 燈、金屬鹵化物燈、氙燈。光源的照明方式可以是透射、鏡面反射或者是漫反射。
[0108] 上述圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖4所示，一個帶有框形試件架150的吸附 試件200從造紙漿液中吸附了不同顏色膠的粘物顆粒(淺色顆粒狀的膠粘物410和深色顆粒 狀的膠粘物420)，被放在一個有黑白兩色的背景平臺320上。由光源330發(fā)出的光線照射在 吸附試件200上，由此產(chǎn)生漫反射和/或鏡面反射由圖像采集器310(照相機)接受并形成圖 像。
[0109] 為了降低操作難度，能夠方便、快捷的實現(xiàn)不同顏色背景的轉(zhuǎn)換，可采用專用的背 景平臺。例如，所述背景平臺可選自：平板式背景平臺，圓盤式背景平臺、或傳送帶式背景平 臺。
[0110] 如圖4-5所示，所述平板式背景平臺包括可滑動的背景平板，所述背景平板上設(shè)有 至少兩種顏色的背景329面。背景平臺有一滑動器(末標(biāo)出）使背景平臺能夠沿著水平方向 來回滑動，變換背景的顏色。當(dāng)固定于試件架150上的吸附試件200放置在該背景平臺后，對 同一組顆粒狀的膠粘物(淺色顆粒狀的膠粘物410和深色顆粒狀的膠粘物420)，分別產(chǎn)生了 以白色和黑色為背景的不同圖像。
[0111] 如圖6所示，所述圓盤式背景平臺包括背景轉(zhuǎn)盤322和轉(zhuǎn)軸323,所述背景轉(zhuǎn)盤322 安裝于所述轉(zhuǎn)軸323上，并可圍繞該轉(zhuǎn)軸323轉(zhuǎn)動，所述背景轉(zhuǎn)盤322上設(shè)有至少兩種顏色 (圖中為四種）的背景面329;通過電動的或者機械的方式驅(qū)動背景轉(zhuǎn)盤以轉(zhuǎn)軸為軸心轉(zhuǎn)動 一定的角度，便可以變換背景的顏色，對同一組顆粒狀的膠粘物(淺色顆粒狀的膠粘物410 和深色顆粒狀的膠粘物420)，分別產(chǎn)生了以不同顏色背景面329為背景的不同圖像。
[0112] 如圖7所示，所述傳送帶式背景平臺包括轉(zhuǎn)動輥324和背景帶325,所述背景帶325 可在轉(zhuǎn)動輥324的帶動下圍繞轉(zhuǎn)動輥324轉(zhuǎn)動，所述背景帶325上設(shè)有至少兩種顏色的背景 面329。通過電動的或者機械的方式驅(qū)動兩個轉(zhuǎn)動輥324中的其中一個轉(zhuǎn)動，由轉(zhuǎn)動輥帶動 多色背景帶325轉(zhuǎn)動一定的距離，使背景從一個顏色轉(zhuǎn)換到另外一個顏色。多色背景帶可以 只配有黑和白兩種顏色，或者根據(jù)需要，配置更多種的顏色，使同一組顆粒狀的膠粘物(淺 色顆粒狀的膠粘物410和深色顆粒狀的膠粘物420)，分別產(chǎn)生以不同顏色背景面329為背景 的不同圖像。
[0113]適合用于本發(fā)明圖像采集裝置的圖像采集器為攝像機，該攝像機選自分辨率在 500像素以上的黑白或者彩色線陣攝像機，或者，分辨率在200，000像素以上的黑白或者彩 色面線陣攝像機。適合用于本發(fā)明的攝像機包括CCD(Charge Coupled Device，電荷親合元 件）攝像機和CMOS (Complementary Meta l-〇xide Semiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體 元件)攝像機。
[0114]采用上述裝置和方法得到的顆粒狀的膠粘物圖像，可以作為制漿造紙生產(chǎn)過程的 圖形記錄或者實驗結(jié)果的圖形資料保存起來。這增加生產(chǎn)記錄和實驗結(jié)果的可靠性和可信 度。
[0115]優(yōu)選的，以圖像處理系統(tǒng)分析圖像中顆粒的各項性質(zhì)，所述圖像處理系統(tǒng)選自PC Based系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)，或者嵌入式系統(tǒng)。分析過程包括預(yù)處理、圖像測量和分類步驟；
[0116] 所述預(yù)處理步驟包括:亮度補正、顏色提取、對比度轉(zhuǎn)換、邊緣增強、二值化處理中 的至少一種；
[0117] 所述圖像測量步驟包括:顆粒定位、斑點確定、邊緣確定、面積測量、點-點距離測 量、點-邊距離測量、邊-邊距離測量、圓直徑測量、角度測量、圓度測量、和長寬比測量中的 至少一種；
[0118] 所述分類步驟中，通過顆粒尺寸、顆粒圓度、和/或顆粒長徑比進行分類。
[0119] 可以理解的，還可根據(jù)需要，在圖像測量步驟之后，通過分析顆粒圓度和/或顆粒 長徑比，排除造紙纖維；
[0120] 以上述圖像處理系統(tǒng)分析圖像中顆粒的各項性質(zhì)，所述性質(zhì)包括但不限于:顆粒 總數(shù)、各個顆粒的面積、各個顆粒的圓直徑、各個顆粒圓度、各個顆粒長度、各個顆粒寬度、 各個顆粒長徑比、顆粒總面積、顆粒平均面積、顆粒平均圓直徑、顆粒平均長度、顆粒平均寬 度、顆粒平均圓度、顆粒平均長徑比、顆粒的粒度分布、顆粒圓度分布、顆粒長度分布、顆粒 長徑比分布、顆?？偯娣e百分比等等。
[0121] 實施例1
[0122] 一、實驗條件。
[0123] 1、準備制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置。
[0124] 本實施例的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置包括反應(yīng)容器、吸附試件和電動攪 拌器，所述反應(yīng)容器包括用于容納造紙漿液的容納腔體，所述吸附試件固定于所述容納腔 體內(nèi)。
[0125] 所述容納腔體包括筒狀的筒體、試件架和底座，所述底座通過螺紋連接可拆卸式 的安裝于所述筒體底部，所述試件架通過所述底座夾緊固定于所述筒體和所述底座之間， 所述試件架上設(shè)有用于固定吸附試件的吸附安裝區(qū)域。
[0126] 本實施例中的筒體內(nèi)徑為100mm，高度為150mm，吸附試件是用長約60mm的"3M Scotch Packaging Tape"透明封箱膠帶(購自：美國Costco店，支撐層為聚丙稀膜，吸附層 為聚丙稀酸酯粘結(jié)劑)替代，將該透明封箱膠帶粘貼在中間開口面積是5 4mm X 4 0mm試件架 的下方，并將粘貼了透明封箱膠帶的試件架通過底座和筒體的螺紋擰緊固定于筒體底部， 并使吸附層向上面對筒體內(nèi)腔。隨后在吸附試件上方安裝一臺槳式攪拌器(型號:JB90-D， 上海標(biāo)本模型廠），其直徑為50mm的四葉漿的攪拌器，其中攪拌槳離吸附試件表面的距離約 為10mm，即得制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置。
[0127] 2、紙漿的準備·
[0128] 取國廢舊瓦楞紙(0CC)加入足夠量的自來水，用PL12-00型高濃水力碎漿機(咸陽 泰思特)碎漿10分鐘，制得濃度約為13% (以固體干重百分比計)的紙漿;使用時再用自來水 稀釋至1 %濃度。
[0129] 3、吸附試驗。
[0130] 把要測試的造紙漿液樣品調(diào)到所需的漿濃。取上述造紙漿液600g置于上述安裝有 吸附試件的反應(yīng)容器里。然后，在室溫條件下，按要求的攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌時間攪動反應(yīng)容器 內(nèi)的漿液。吸附反應(yīng)結(jié)束后，取出吸附試件，用洗瓶輕輕淋洗掉附著在試件上的纖維和無關(guān) 雜物。待試件風(fēng)干后，供下一步的圖像采集使用。
[0131] 4、圖像采集和分析。
[0132] 本實施采用的圖像采集裝置是以佳能(Canon)LiDE120掃描儀改裝而成，改裝部分 是用一個平板式背景平臺取代掃描儀原來的蓋板，黑白雙色背景分別由黑色和白色的塑料 片組成。采集膠粘物圖像時，把處理好的吸附試件插入專用圖像采集裝置的窗口內(nèi)，以下述 圖像采集的參數(shù)采集圖像:背景分別為黑白兩色，色彩模式為黑白，圖像區(qū)域為2500X1800 像素，圖像分辨率為1200dpi。用黑色背景掃描時，閾值為40,得到的圖像主要是白色或者淺 色的顆粒狀的膠粘物；而用白色背景掃描時，閾值為128,得到的圖像主要是黑色或者暗色 的顆粒狀的膠粘物。
[0133] 完成圖像采集之后，用圖像分析軟件imagej 1.4如測量圖像中顆粒的數(shù)量和面 積。然后，根據(jù)以下的公式來計算紙漿的膠粘物相對量C:
[0134]
[0135] 其中:AP是掃描圖像里顆粒的總面積(像素）;At是吸附試件的掃描面積。
[0136] 二、實驗方法
[0137] 本實施例考察用本發(fā)明的捕獲裝置來捕獲造紙漿液中的膠粘物時，吸附反應(yīng)時間 對吸附效率的影響。
[0138] 在一系列的吸附反應(yīng)中，攪拌轉(zhuǎn)速固定在450rpm，但反應(yīng)時間從30秒到300秒不 等。
[0139] 三、實驗結(jié)果。
[0140]實驗結(jié)果如下表所示。
[0141 ]表1.吸附反應(yīng)時間對吸附效率的影響情況
[0142]
[0143] 從上述結(jié)果可以看出，本發(fā)明的捕獲裝置具有相當(dāng)高的效率，即使只有30秒的攪 拌時間，就已經(jīng)從試驗的漿液中捕獲的顆粒狀的膠粘物達2100個，膠粘物量達35800ppm。隨 著吸附反應(yīng)時間的增加，吸附試件捕獲的膠粘物也相應(yīng)增加。
[0144] 實施例2
[0145] 一、實驗條件。
[0146] 參照實施例1。
[0147] 二、實驗方法。
[0148] 本實施例考察用本發(fā)明的捕獲裝置來捕獲造紙漿液中的膠粘物時，攪拌速度對吸 附效率的影響。
[0149] 在一系列的吸附反應(yīng)中，吸附反應(yīng)時間固定在120秒，但攪拌轉(zhuǎn)速從150rpm到 1400rpm 不等。
[0150]三、實驗結(jié)果。
[0151]實驗結(jié)果如下表所示。
[0152] 表2.攪拌轉(zhuǎn)速對吸附效率的影響情況
[0153]
[0154] 從上述結(jié)果可以看出，溫和的轉(zhuǎn)速有利于吸附試件捕獲顆粒狀的膠粘物。攪拌轉(zhuǎn) 速過快反而使捕獲的膠粘物下降。
[0155] 實施例3
[0156] 一、實驗條件。
[0157] 1、制備膠粘物捕獲裝置。
[0158] 本實施例的膠粘物捕獲裝置包括反應(yīng)容器和吸附試件，所述反應(yīng)容器包括用于容 納造紙漿液的容納腔體，所述吸附試件固定于所述容納腔體內(nèi)。
[0159] 考慮到吸附試件應(yīng)具有一定的抗造紙漿液沖擊強度，還設(shè)有一對框形試件架，該 框形試件架的外緣尺寸為70_ X 70mm，其中間的開口為54_ X 54mm。
[0160] 吸附試件包括支撐層和涂覆于該支撐層表面的吸附層，是用"明庭"透明封箱膠帶 (購自：Wal-mart店，支撐層為聚丙烯，吸附層為聚丙烯酸酯粘結(jié)劑)替代。。
[0161] 將透明封箱膠帶作為吸附試件，取一段長度約為60mm的透明封箱帶貼在其中一片 試件架中間的開口上，然后裝上另外一片試件架，使上、下兩片試件架中間夾著膠帶，即將 吸附試件安裝至試件架上。
[0162] 在將上述安裝了吸附試件的試件架安裝在一個容積為600ml的反應(yīng)容器的容納腔 體底部，即得膠粘物捕獲裝置。
[0163] 2、吸附試驗。
[0164] 把要測試的造紙漿液樣品調(diào)到所需的漿濃，并預(yù)熱到所需的溫度。取500g上述造 紙漿液置于上述安裝有吸附試件的反應(yīng)容器（即膠粘物捕獲裝置)里。然后，用振搖的方式 保持反應(yīng)一定時間。吸附反應(yīng)結(jié)束后，除去反應(yīng)容器內(nèi)的造紙漿液，取出吸附試件，用洗瓶 輕輕淋洗掉附著在試件上的纖維和無關(guān)雜物。待試件風(fēng)干后，供下一步的圖像采集使用。
[0165] 3、圖像采集和分析。
[0166] 參照實施例1。
[0167] 二、實驗方法。
[0168] 本實施例考察用本發(fā)明的捕獲裝置來捕獲造紙漿液中的膠粘物時，將透明的吸附 試件配合不同背景顏色，獲取顆粒狀的膠粘物在不同背景顏色條件下的圖像。
[0169] 本實施例所用的紙漿由90 %的舊瓦楞紙(0CC)和10 %的含有熱熔膠的碎紙粉組 成。0CC是"美廢12#"廢紙;碎紙粉是用帶有熱熔膠回收廢紙，經(jīng)微型粉碎機FT 102 (天津泰斯 特)粉碎而成。
[0170] 將這兩種原料與去離子水按一定比例混合后，加入到PL12-00型高濃水力碎漿機 (咸陽泰思特），經(jīng)15分鐘碎漿制得濃度約為13%的紙漿，再用去離子水將紙漿稀釋至4%濃 度（以固體干重百分比計）。吸附反應(yīng)實驗取500克4%的漿液紙漿在35°C下進行10分鐘。
[0171] 圖像采集分別用白色和黑色作背景，色彩模式為黑白，圖像區(qū)域為2500X2400像 素，圖像分辨率為1200dpi。白色背景掃描的閾值為40，黑色背景掃描的閾值為140。
[0172] 三、實驗結(jié)果。
[0173] 實驗結(jié)果如圖8和下表所示，從圖中可以看出，在黑色背景下所捕獲的圖像主要是 白色的或者偏淺色顆粒狀的膠粘物，而在白色背景下所捕獲的圖像主要是黑色或者偏深色 的顆粒狀的膠粘物。即在這一漿液樣品中同時存在著數(shù)量相當(dāng)?shù)臏\色類的和深色類的顆粒 狀的膠粘物。
[0174] 表3.膠粘物濃度 [01751
[0176] 由上述結(jié)果可以進一步看出，不論是白色背景的圖像，還是黑色背景的圖像，兩個 實驗之間的圖像分析結(jié)果有比較好的重現(xiàn)性。所以，用本發(fā)明的方法和裝置來獲取造紙漿 液中的膠粘物圖像，具有比較高的可靠性。
[0177] 以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實 施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認為是本說明書記載的范圍。
[0178] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【主權(quán)項】
1. 一種制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，其特征在于，包括 反應(yīng)容器，包括用于容納造紙漿液的容納腔體； 吸附試件，具有吸附表面，用于吸附流經(jīng)該吸附試件的造紙漿液中的顆粒狀的膠粘物， 所述吸附試件的吸附表面位于所述容納腔體內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，其特征在于，所述吸附試 件為允許可見光透過的透明吸附試件。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，其特征在于，所述吸附試 件為薄膜狀或薄片狀，該吸附試件包括支撐層和涂覆于該支撐層表面的吸附層。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，其特征在于，所述支撐層 的材料選自：所述支撐層選自：無色透明的聚甲基丙烯酸甲酯層、聚碳酸酯層、聚對苯二甲 酸乙二醇脂層、聚苯乙烯層、聚氯乙烯層、聚丙烯層和聚乙烯層中的至少一種，所述吸附層 選自：聚丙烯酸酯層、丁苯膠乳層、聚醋酸乙烯酯層、聚丁二烯層、聚異戊二烯層、乙烯乙酸 乙烯酯層、環(huán)氧丙烯酸酯層、苯乙烯丙烯酸層、聚乙烯醇層、天然橡膠層、樹脂酸層、脂肪酸 酯層、萜烯樹脂層、動物蠟層、植物蠟層和石蠟層中的至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，其特征在于，如所述制漿 造紙系統(tǒng)是以回收瓦楞箱紙為主要原料，則所述吸附層選自：聚丙烯酸酯層、聚醋酸乙烯酯 層、和乙烯乙酸乙烯酯層中的至少一種； 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以回收雜志紙為主要原料，則所述吸附層選自：丁苯膠乳層、聚 醋酸乙烯酯層、和乙烯乙酸乙烯酯層中的至少一種； 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以混合回收辦公廢紙和/或報紙為主要原料，則所述吸附層選 自：環(huán)氧丙烯酸酯層、苯乙烯丙烯酸層、和聚丙烯酸酯層中的至少一種； 如所述制漿造紙系統(tǒng)是以化學(xué)漿、機械漿和/或化學(xué)機械漿為主要原料，則所述吸附層 選自：樹脂酸層、脂肪酸酯層、和萜烯樹脂層中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，其特征在于，所述吸附試 件固定于所述容納腔體底部，且所述吸附試件以吸附表面朝向所述容納腔體內(nèi)部空腔。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，其特征在于，所述反應(yīng)容 器還包括進液管和出液管，所述容納腔體為密閉容納腔體，其上設(shè)有進液口和出液口，所述 進液管與所述進液口連通，所述出液管與所述出液口連通，所述進液口設(shè)于所述容納腔體 的上部，所述出液口設(shè)于所述容納腔體的側(cè)壁； 或者 所述反應(yīng)容器還包括用于促使容納腔體內(nèi)造紙漿液保持流動的攪拌器。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的捕獲裝置，其特征在于，所述容納腔 體包括筒狀的筒體、試件架和底座，所述底座可拆卸式的安裝于所述筒體底部，所述試件架 通過所述底座夾緊固定于所述筒體和所述底座之間，所述試件架上設(shè)有用于固定吸附試件 的吸附安裝區(qū)域。9. 一種捕獲制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的方法，其特征在于，包括以下步驟： 使制漿造紙系統(tǒng)中預(yù)定取樣點的造紙漿液流經(jīng)表面能夠吸附顆粒狀的膠粘物的吸附 試件，與該吸附試件發(fā)生吸附反應(yīng)，讓造紙漿液中的顆粒狀的膠粘物吸附在該吸附試件表 面。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的捕獲制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的方法，其特征在于，使造紙漿 液與所述吸附試件表面呈45-90度的角度流向所述吸附試件。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的捕獲制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的方法，其特征在于，所述吸附 反應(yīng)包括離線反應(yīng)和在線反應(yīng)， 所述離線反應(yīng)為：取預(yù)定取樣點的造紙漿液，置于一預(yù)先安裝了吸附試件的反應(yīng)容器 內(nèi)，以機械攪拌、振搖、轉(zhuǎn)動、和/或翻轉(zhuǎn)的方式保持反應(yīng)容器內(nèi)的造紙漿液在流動狀態(tài)下與 所述吸附試件反應(yīng)； 所述在線反應(yīng)為：從預(yù)定取樣點引出一股造紙漿液支流，并且維持所述造紙漿液流經(jīng) 吸附試件表面，使其發(fā)生吸附反應(yīng)。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的捕獲制漿造紙系統(tǒng)中膠粘物的方法，其特征在于，所述吸附 反應(yīng)的時間為5秒-4小時;所述吸附反應(yīng)的溫度為rC-99°C;所述吸附反應(yīng)中以固體干重百 分比計，造紙漿液的濃度為0.05%-15%。
【文檔編號】D21G9/00GK105887551SQ201610398559
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】張福山, 王祥槐, 楊春才
【申請人】瑞辰星生物技術(shù)（廣州）有限公司