专利名称：用于测量制浆造纸浆料中颗粒污染物沉淀的方法和装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种方法，其用于测量浆液或者造纸厂流体流中颗粒污染物的沉淀能 力，并且进一步帮助估计浆液或者造纸厂流体流中颗粒污染物与其它污染物之间的相互作 用。在该方法中，在合适的基质上收集污染物，通过借助具有至少2000点每英寸分辨率 (“DPI”)的图像分析技术分析基质来对所收集的污染物数量进行定量。该方法还适于确 定对浆液或者造纸厂流体流或者模拟浆液或者造纸厂流体流的液体或者浆料中进行沉淀 抑制处理的有效性。本发明进一步涉及用于在基质上收集颗粒污染物的装置。
背景技术：
众所周知，在造纸工艺中设备表面上的有机污染物(即树脂和胶粘物)沉淀对产 品质量和造纸工艺的效率都很不利。一些污染组分天然存在于木头中，并且在各种制浆和 造纸工艺过程中被释放。该问题的两个具体表现被认为是树脂(Pitch)(主要是天然树脂) 以及胶粘物(来自回收纸的黏合剂或者涂料)。树脂和胶粘物具有导致造纸工艺中沉淀、质 量和效率问题的可能。术语“树脂(pitch) ”这里指的是由有机成分组成的沉淀，所述有机成分可能来源 于天然木头树脂、它们的盐、以及可能在浆液中发现的涂层黏合物、上浆剂，以及去除泡沫 的化学制品。此外，树脂经常包含无机组分，例如碳酸钙、云母、黏土、钛以及相关材料。“胶粘物”这个术语现在越来越多地描述在使用回收纤维的系统中出现的沉淀。这 些沉淀经常包含在“树脂”中发现的相同材料，并且还可能包含黏合剂、热熔物、蜡和油墨。当有机污染物，例如树脂和胶粘物，在造纸中沉淀在表面上时，浆液或者造纸厂的 质量和操作效率可能会被影响或者降低。有机污染物可以沉淀在造纸系统中的工艺设备上 从而导致系统操作困难。当有机污染物沉淀在稠度调节器和其它仪器探针上时，这些部件 会不可靠或不可用。在筛机(screens)上的沉淀会降低系统的生产能力和并使系统操作不 正常(upset operation)。这种沉淀不仅会发生在系统中的金属表面上，同样也发生在塑料 和合成物表面上，例如机器线、毛毡、贴箔(foil)、Uhle箱、机头箱部件等。历史上，有机沉淀问题的子集，“树脂”和“胶粘物”，它们已经被清楚地区分开来， 并且被分开区别处理。从物理的角度来说，“树脂”沉淀通常由原料中黏性材料(天然或者人 造)的微观颗粒堆积在造纸或者浆液设备上形成。在原料箱壁、造纸机贴箔、Uhle箱、纸机 线、湿压榨毛毡、烘缸毛毡(dryer felts)、烘缸罐(dryer cans)、以及日常堆积(calendar stacks)上很容易找到这些沉淀。关于这些沉淀的问题包括直接干扰被污染表面的效率，导 致产量减少，以及降低用于例如涂施、转化或者印刷操作的纸张质量和实用性的孔洞、污垢 以及其它纸张缺陷。从物理的角度来说，“胶粘物”通常为来源于回收纤维原料中可视或者接近可视尺 寸的颗粒。这些沉淀趋于在许多能够发现“树脂”的相同表面上堆积，并且导致许多与“树 脂”所导致的问题相同的问题。然而，最严重的“胶粘物”所形成的沉淀趋于在造纸机线、湿 毛毡、烘缸毛毡和烘缸罐上发现。
阻止沉淀在浆液和造纸厂设备和表面上积累的方法在工业上具有重要意义。纸机 要关闭以做清洁，但是为了清洁而停止操作是不推荐的，因为会引起生产的损失。当沉淀脱 离并且合并到纸张中时，沉淀还会导致不良的产品质量。因此能够有效地阻止沉淀是非常 优选地。过去，胶粘物沉淀和树脂沉淀更典型地是出现在不同系统中。这是因为造纸厂通 常仅使用原始纤维或者仅使用回收纤维，而不将这些配料浆料混合在一起。经常使用非常 不同的处理化学制品和策略来控制这些独立的问题。现在的趋势是增加回收纤维在所有造纸系统中的强制使用。这会导致在原有的造 纸厂中胶粘物和树脂的问题共同出现。此外，随着纤维回收次数的增加，朝向“微胶粘物”的 趋势会令人担忧地增长，所述微胶粘物定义为直径小于150 μ m的胶粘物。由于微胶粘物的 小尺寸和大表面积，它具有很大的沉淀和/或凝聚的趋势。为了建立最好的设备以处理或阻止这种问题，期望得到一种方法可以预告颗粒污 染物沉淀的可能性，并且能够对它的效果和可能实施的各种处理的效果进行定量。为了确定浆液中的污染物含量，已经使用通过重量分析测量特定基质上有机污染 物沉淀的方法。美国专利文件NO. 6，090, 905教导了一种方法，其中利用放置在不锈钢隔板 中的包装泡沫在暴露至浆液之前和之后的重量差来估计所沉淀的胶粘物含量。欧洲专利文 件NO. 0922475A1公开了一种机构，其在由旋转盘引起的切变场下堆积沉淀。一种对沉淀定量的重量分析法的变型是使用对沉淀重量作出响应的传感器。美国 专利文件NO. 5，646，338教导了一种装置，其将围绕悬臂探针枢轴的侧向挠度与在所述探 针的突出部上积累的沉淀联系起来。美国专利申请公开NO. 2006/0281191A1教导使用石英 晶体天平，它的振动频率和幅度受到晶体暴露侧上沉淀形成的影响。使用测量沉淀量的重量分析方法的缺陷是，由于基质上沉淀的重量很小，在实际 测量具有较高的变化可能性。重量分析方法还典型地确定污染物的总量，但这可能与所沉 淀的数量不对应。当传感器被引入高切变环境或者在流体中有机械振动时，传感器也会出 现问题。因此，这些方法可能不能描述沉淀处理程序效能的特征。J. Dyer ^ Progress in Paper Recycling 第 44—51 页(1997 年 8 月summary of Stickies Quantification Methods”中描述了具体对浆液中的胶粘物进行定量的方 法。这些方法包括图像分析技术，例如使用设计成将纤维从包括胶粘物和碎片的污染物 中机械分离出来的低稠度筛机机构Pulmae MasterScreen(美国，VT, Montpelier, Pulmac International)。R. Blanco 等人在 Pulp & Paper Canada (2000)第 40-43 页 101 (9) "New System to Predict Deposits due to DCM Destabilization in Paper Mills，，中公开了 在使用图像分析技术的欧洲专利文件NO. 0922475A1中所公开设备的改型。K. Cathie等人 在Pulp & Paper Canada，(1992)，第 157-160 页 93(12)“Understanding the Fundamental Factors Influencing Stickies Formation and Deposition，，中公开了一禾中方法，其中在 形成线上的胶粘物沉淀由图像分析进行定量。一些图像分析技术在不同类型污染物之间进行辨别，以对那些具体导致沉淀的污 染物进行定量。然而，它们典型地不能对微胶粘物进行定量。仍然在继续寻找收集颗粒污 染物、诊断胶粘物和树脂形成以及评估阻止沉淀处理有效性的改进方法和装置。发明目的
一方面，一种用于测量浆液或造纸厂流体流中出现的颗粒污染物沉淀能力的方法 包括在基质上收集污染物，然后借助具有至少2000点每英寸(“DPI”)分辨率的图像分析 技术分析基质从而对收集到的污染物的数量进行定量。第二方面，一种用于对浆液或造纸厂沉淀抑制处理的效能进行评估的方法包括在 基质上收集出现在浆液或造纸厂流体流中的污染物，然后如同第一方面所述，借助具有至 少2000DPI分辨率的图像分析技术分析基质，以对收集到的污染物数量进行定量。在方法 的第二方面中，实施沉淀抑制程序，随后重新测量在基质上收集的出现在浆液或造纸厂流 体流中的污染物的数量，所述基质在沉淀抑制处理开始之后被添加到浆液或造纸厂流体流 中。还可通过在基质上收集颗粒污染物然后借助具有至少2000DPI分辨率的图像分析技术 分析扫描出的基质图像，对出现在模拟浆液或造纸厂流体流的液体或浆料中的污染物的数 量进行定量来评估浆液或造纸厂沉淀抑制处理的效能。响应于图像分析的结果，可以在模 拟液体或浆料中实施沉淀抑制程序，随后可通过插入第二基质收集颗粒污染物重新测量颗 粒污染物，其结果(沉淀抑制处理之后)可与第一结果(沉淀抑制处理之前)进行对比。第三方面中，用于在管线中颗粒污染物收集的装置包括具有入口和出口的采样 室，包含流体或浆料或工艺水的浆液流的一部分被引入所述采样室内。基质薄片被引入所 述采样室内并且在所述薄片的至少一个表面上收集颗粒污染物。电机或者其它驱动设备控 制基质薄片行进通过采样室的速度，使得所述基质薄片维持与包含流体或浆料或工艺水的 浆液接触至少大约五分钟。冲洗机构冲洗已经收集了颗粒污染物的表面，并且干燥机构干 燥冲洗好的表面。数字成像系统对干燥好的表面进行扫描或者摄影。成像系统通过借助具 有至少2000点每英寸(“DPI”)分辨率的图像分析技术分析基质从而对收集到的污染物数 量进行定量。
将参考下面的附图对本发明的其它目的、有利特征和可能应用进行描述。图1 用于执行本发明方法的示范性连续在线/在线上监控机构的示意图。图2 浆料的污染物颗粒尺寸占总面积比例的曲线图。图3 使用分辨率为4000DPI的扫描仪和65倍放大率的显微镜所得到的图像中沉 淀所占面积百分比的对比。图4 在对浆液添加沉淀抑制处理之前和之后，对于不同浆液浓度基质颗粒污染 物所得到的沉淀所占面积百分比的对比。图5 用于执行本发明方法的可替换示范性的在管线中监控机构的示意图。
具体实施例方式—种用于测量在造纸厂和浆液厂中颗粒污染物沉淀能力的方法的一个实施例包 括三个步骤1)将一个或多个合适的基质插入所感兴趣的流体流(例如造纸配料)内，颗 粒污染物可以沉淀在所述合适的基质上；2)以至少2000DPI的分辨率捕捉所沉淀颗粒的一 幅或多幅图像；并且3)计数和确定沉淀颗粒的尺寸。最佳地，在捕捉图像之前清洗和干燥 颗粒污染物沉淀在其上的基质。可在其上收集沉淀的合适基质包括，但不限于，具有机加工表面的金属；形式为形成线和毛毡的塑料或者塑料薄膜；涂有来自回收纤维源的有机污染物组分涂层的任何大体 上不透液体材料的表面；以及涂有来自原始纤维表面的有机污染物组分涂层的任何大体上 不透液体材料的表面。后两种类型的基质表面模拟已经形成颗粒污染物形式沉淀的生长。示范性的合适塑料或者塑料薄膜基质包括，但不限于，聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯 或聚二氯乙烯、或者聚酯，例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。优选为允许可见光通过的透明塑料薄膜。这些塑料薄膜基质大体上不透液体并且 可在其上载有涂层。示范性的合适金属基质包括，但不限于，不锈钢或者碳钢。这些金属基质大体上不 透液体并且可在其上载有涂层。在本发明的另一方面中，合适基质可以包括与颗粒组分或者其它有机沉淀相似或 者相同组分的层或者薄膜。例如，涂有不溶水黏合剂涂层的透明塑料基质，例如由3M(美 国，MN，St.Paul)制造的Scotch牌透明黏性胶带，是合适基质。污染物材料，或者污染物材 料的混合，可被用于形成薄膜，优选通过将所述污染物材料或多种污染物材料溶解在适当 的挥发溶剂中并且将溶液均勻涂施到基质上随后蒸发溶剂，以作为在透明基质的一个或多 个表面上的涂层。所述污染物可以包括，但不限于，木纤维(树脂)、甘油三酸酯、脂肪酸、固 醇、萜烯酸(terpenoic acids)、胶乳或者用于造纸的木头固有的有机材料。其它产生于回 收流的污染物材料，例如带有涂层的废纸、黏合剂、油墨和类似物也被包括，作为可被用于 制备基质的污染物材料。除了污染物材料之外，其它感兴趣的材料也可以被涂在作为薄膜的基质上。这些 可以包括钝化材料或者处理浆液流而添加的化学制品以改进产品质量。可以使用不同方法将材料薄膜涂施在基质上。如果材料具有低粘度，可以使用刷 子或者刀片涂施薄膜材料。高粘度流体、涂胶和固体可以溶解或者分散在挥发溶剂中，然后 被涂施到基质上。在浆液或者造纸厂流体流中出现的颗粒污染物粘附到涂有污染物的薄膜上的能 力是(a)在这些污染物之间的相互吸引作用和(b)开始沉淀和供沉淀生长的能力的指数。在本发明的方法中的对基质涂施涂层的一个变型是将来自一种浆液或者造纸厂 流体流中的沉淀收集到基质上。在使用图像分析记录下来自该第一流的沉淀的特征之后， 涂上一层“污垢”的基质被引入可能具有不同组污染物的第二浆液或者造纸厂流体流内。随 后进行第二图像分析。在第二浆液或造纸厂流体流中发生在污垢基质上的沉淀是对第一和 第二浆液流中的污染物之间相互作用的测量。对于离线或者某种在线的监控，基质可以被原样使用或者安装在保持器上，以便 于引入浆液或者造纸厂流体流。为了进行图像扫描，将基质安装在35mm载玻片保持器上是 有用的。通过将基质与浆液或者造纸厂流体流一致地(对齐地)插入管线中，或者通过将 一些配料从造纸厂分出并且运行搅拌单元来进行沉淀步骤，在单元中配置有基质。基质留 在浆液或者造纸厂流体流或者搅拌单元中期望的一段时间以堆积沉淀。感兴趣的浆液流可 以为造纸厂中实际感兴趣的任何稠度。它也可以在可包含颗粒沉淀的白水(white water) 或者其它废液流中执行。在一些例子中，可能需要或者期望在造纸工艺中从浆液或者造纸 厂流体流分出侧流并且对其进行适当稀释。可以用不同方法在基质上收集沉淀。在沉淀收集的离线实施例中，相信包含有感兴趣污染物的浆液样品被收集和放入容器内。基质悬浮在容器内，而浆液被强力 (vigorously)搅拌一段期望的沉淀时间。浆液可以被适当地稀释以使搅拌步骤可以进行。 这种方法也可以被用于模拟浆液和污染物。沉淀测量的一个在线实施例是通过将基质与流动浆液流接触实现的。实现该实施 例的优选方法是使用采样端口和阀使少量的流动浆液流改道。可以通过将改道后的浆液流 锚固(anchoring)在流动机构(例如管道)内使所述改道后的浆液流与基质接触。允许浆 液以适当的流速接触和流过基质(例如模拟造纸工艺中的流速)一段期望的时间以收集颗 粒或者污染物沉淀。对于收集颗粒或者污染物沉淀的任何优选方法，沉淀时间可以在几秒到几小时之 间变化。然而，我们已经发现为了减少测量的变化性，沉淀时间应该为至少五分钟。在沉淀时间结束之后，基质被去除并且彻底地在水中冲洗以将非黏性材料从基质 冲走。基质被干燥然后用于图像捕捉和分析。以上所述的测量和分析方法也可以被用于创立连续和自动化的在线监控机构10， 例如图1中所示。参考图1，机构10包括具有入口 14和出口 16的采样室12。入口 14可 包括侧流样品流动控制(图1中未示出)以连续地允许所要求数量的浆液(由箭头40表 示)流入采样室12内。基质20是连续薄片(web)，在所述连续薄片上优选具有黏性涂层。 图1中示出了涂有黏性涂层的一侧22。基质20或者连续薄片从供应卷轴或者辊18供给进 入采样室12。一系列辊和滑轮24允许基质20穿行(threaded)进入和离开采样室12至提 升(take-up)卷轴或辊32。提升辊32被电机34驱动，例如步进电机，其控制基质10在采 样室12中的行进速度。电机34的速度直接与所期望的停留时间或沉淀时间相关，在所述 停留时间或沉淀时间期间，基质10与采样室12中的样品浆液流接触。一旦基质10离开采 样室12，其优选被喷水口或者喷水嘴26喷出的水冲洗，然后被喷气嘴28喷出的空气干燥。 干燥后的基质然后被装配有微距镜头的数码相机或者扫描仪30采集图像或者摄影。图像 被传送至数据采集系统(图1中未示出)，在该处使用图像分析程序测量例如例子中所描述 的那些沉淀参数。不管使用离线或者在线颗粒污染物沉淀方法，都对沉淀形成在其上的基质采集图 像。图像捕捉的理想方法基于基质的本质特性。对于非透明基质(例如金属和金属贴箔)， 照相机可以或者直接或者通过反射光显微镜捕捉图像。如果照相机图像是非数字的，则优 选使用扫描仪对图像进行数字化。对于透明基质(例如透明塑料薄膜或者胶带)，优选的方 法是使用具有至少2000DPI分辨率的薄膜/载玻片扫描仪，但是也可以使用其它类型的高 分辨率扫描仪。2000DPI对应于12. 7 μ m的像素尺寸。为了具有对于单个颗粒合理的分辨 率，单个颗粒的图像可以包括至少四个像素，相当于25 μ m χ 25 μ m的尺寸。低于2000DPI 的分辨率将使最小分辨的胶粘物尺寸增大，在较小胶粘物上的信息可能会丢失。较低的分 辨率将不能区别“微胶粘物”的小尺寸颗粒污染物特征。为了捕捉较小尺寸颗粒，可以通过 显微镜采集图像，在这种情况中，可能需要若干图像以描绘整个基质。在某些情况中，颗粒 可能不能光学区分，它们的可探测性可以通过对沉淀作用和使用适当的扫描仪来促进。一旦捕捉到图像或者一系列图像，可以通过不同方法确定颗粒尺寸和数目特征。 一种方法是手动计算，但是手动计算非常乏味。市场中有若干种可以在平面光学场中识别颗粒的有效图像处理软件包。一种图像
8分析软件程序是 Verity IA(美国，WI，Oshkosh，Verity IA LLC)。另一种是 Image-Pro (美 国，MD, Bethesda, Media Cybernetics) 0通过识别与大多数像素强度不同的像素，然后通 过对不同强度的邻近像素进行编组，软件就可以限定颗粒的边界。一旦单个颗粒的边界被 限定，软件可以对每个颗粒进行计数和确定尺寸。由此，可以获得沉淀在基质上的颗粒总数 目，以及沉淀颗粒的尺寸分布。此外，图像处理软件可以进行尺寸和形状过滤以忽略非常大 或者具有高纵横比的颗粒，例如可能出现在浆液流中的纤维素纤维。为了对比良好的和不 良的样品，可以限定不同的参数以捕捉沉淀的数量和质量。一个参数是沉淀颗粒的数目。因 为凝聚颗粒沉淀的可能性，另一个有用的尺度是颗粒覆盖基质的面积分数。但是，对沉淀进 行定量的任何几何性质都可以使用。为了得到沉淀在整个基质上的统计学抽象，图像可以被分为多于一个的感兴趣面 积(“Α0Ι”)。可以在每个面积内执行颗粒计数，可以舍弃具有过高或过低计数的面积。然 后可以得到在剩余面积上的平均计数。此外，多个基质收集机构可以同时放置在浆液或者 造纸厂流体流中以对沉淀的颗粒污染物数量进行统计量化。现在将参考多个具体例子进一步描述本发明，这些例子仅作为示范而不限制本发 明的范围。例子例 1具有可提取水平7gm/Kg 二氯甲烷(“DCM”)的来自回收浆液厂的办公室分类废 品(“SOW”)，以及具有不可检出DCM的漂白硬木硫酸盐浆液，均被稀释至0. 5%稠度浓度 200ppm。以氯化钙的形式加入钙。这两种浆料然后被以各种比率混合(见下面的表1)并 且被加入装有磁性搅拌器和加热器的烧杯。然后浆料混合物被加热至50°C并伴以混合。3M 黏性胶带175-0 (美国，MN，St. Paul，3M)安装到两个35mm的摄影载玻片保持器作为基质，基 质随后悬浮在浆料中一个小时的时间。载玻片以这样的方式被安装，即基质的方位平行于 浆料的流动。在停留的一个小时时间之后，从加热的浆料中将载玻片去除，用冷水冲洗，然 后在无尘环境中用空气干燥。然后使用Nikon CoolScan V ED(美国，CA，San Diego,Nikon USA)以4000DPI扫描每个载玻片，禁用灰尘排除选项。扫描出的图像存储为jpeg格式。使用Verity IA(美国，WI，Oshkosh，Verity ΙΑ, LLC.)图像分析软件对颗粒进行 计数和确定尺寸。具有强度值比清晰背景的强度值低60单位(值的范围从O至256)的像 素被考虑计数。当这样的像素互相邻近时，软件自动将它们编组以限定颗粒。一旦颗粒被限 定，两种资格被用来排除颗粒(1)从收集物中去除面积小于0. 001平方毫米或者大于1. 2 平方毫米的任何颗粒；(2)具有根据方程1 (下面)所限定的圆度大于30的任何颗粒。这 些资格排除了遗留在基质上的大多数纤维素纤维。圆度=[周长f方程1
面积从每个36x24mm的基质选择三个感兴趣面积(“Α0Ι”)，并在被限定的参数内分析 颗粒。在每个面积内，计算沉淀颗粒所占的面积百分比，并且报告三个感兴趣面积之间的平 均面积百分比，以及来自三个测量结果的标准偏差。该分析的结果总结在表1中。表 1 测量结果显示随着在SOW/硫酸盐浆液浆料中的回收SOW配料的增加(即，胶粘物 含量增加)，计算得出的沉淀所占面积百分比值也增加。例 2从例子1中的75% SOW/25%漂白硬木硫酸盐浆液数据可以分析颗粒尺寸分布。图 2中示出了沉淀颗粒的频率分布与颗粒尺寸的比值的图表。在该例子中，可以看出沉淀的大 多数面积是由于微胶粘物，并且检测到了小至20 μ m的颗粒。例 3在四种不同条件下使用100% SOW重复例1，该四种条件如表2中所示变化温度和 沉淀时间。使用例1中提到的Nikon CoolScan V ED扫描仪和65倍放大的透射光显微镜生 成图像。对于透射光显微镜，每个载玻片获取16张图像。使用Verity IA软件分析从所有 载玻片得到的图像，并且对每组数据平均得到结果。该分析的概要在图3中示出。显微镜 图像检查出了扫描仪没有检测出的大量非常小颗粒尺寸的沉淀颗粒。对于给定的数据组， 当显微镜图像的绝对值大于Nikon CoolScan V ED时，各个载玻片之间的总趋势是一致的。 这进一步论证了在这种浆液配料中的颗粒污染物由大量微胶粘物构成。表2 例 4将SOW回收浆液与漂白硬木浆液混和以创造四种具有不同回收物含量(10%， 25%，50%和100% )的浆液。这些浆液的每种被稀释至稠度0.5%，在这些浆液上进行如 例1所述的沉淀测试。对于每种浆液，进行四种分离测试，每种测试包含不同剂量的处理化 学制品。在该实验中使用的处理化学制品为88%的水解聚乙烯醇，并且所用的剂量为基于 全部浆液的0. 2ppm、5ppm和lOppm。图像生成和数据分析都如例1中所描述的那样执行。 对每个基质上沉淀面积百分比进行计算，数据在图4中标绘。参考图4，我们发现(i)随着处理水平的增加，所有浆液中颗粒污染物沉淀减少； (ii)当浆液的回收物含量减少时，需要较少剂量的处理化学制品并且颗粒沉淀减少。例 5包括占重量 20% 的 Pamak Tp (美国，TN，Kingsport，Eastman Chemical Company)、 占重量 30% 的 Sylvatol 40 (美国，FL，Jacksonville，Arizona Chemical)，以及占重量 50%的松香酸(美国，WI，Milwaukee，Aldrich Chemical Company)的合成树脂组合物在丙 酮中被稀释至各种水平(见表3)。聚丙烯基质安装到35mm载玻片保持器上，然后浸入溶液 内并允许空气干燥。通过210nm的紫外光吸收对沉淀在载玻片上的树脂数量进行定量。然 后，载玻片如同根据例1具有100% SOff的基质那样被使用。表 3 无涂层的聚丙烯基质本身不导致沉淀。可以观察到随着树脂涂层变厚，基于210nm 的吸光率，沉淀的面积百分比增加。因此，在例子中观察到的沉淀增加是由于回收颗粒污染 物和涂层树脂的相互作用。该例子还论证了非颗粒污染物，例如树脂，可以通过用紫外光吸 收技术分析适合的透明基质来进行定量。例 6图5示出了在线采样装置50的可替换实施例，其通过使用12"(英寸)丙烯酸导管52制成。如例1中所述，矩形不锈钢框架54被拧紧到导管52的壁上并且定位成使得被 框架54保持的载玻片平面在与导管52的长度相同的方向中，矩形不锈钢框架54可以使用 黏性胶带74安装35mm摄影载玻片保持器。12"(英寸)长的丙烯酸导管52的端部被罩 有柔性缩径接头56、58，所述缩径接头带有连接到软管(图5中未示出)一端的快速脱开件 60、62。软管(图5中未示出)的自由端连接到回收报刊厂的机箱排放端上的采样端口。 这是浆液在风扇泵(fan pump)处被稀释和进入机头箱(headbox)之前的最后存储罐。两 个35mm的载玻片通过形成在导管52中的凹槽66被插入，使得它们进入形成在不锈钢框架 54中的保持凹槽或沟槽68。基质的黏性侧面向外，即朝向浆液流。盖子70枢转地关闭在 凹槽66上并且在一端处啮合到销72。浆液管线上的采样阀打开使得浆液以大约5千克/ 分钟流动通过导管。在浆液流动5分钟以后，阀关闭将载玻片去除并冲洗。扫描和分析程序与例1中所述的扫描和分析程序相似。提取5个样品并加以平均。将不同水平的污染物控制剂(20%乳清蛋白溶液)添加到脱墨浆液，然后流动通 过脱墨箱的排放端上的导管。在每个剂量水平提取五个样品。然后对每5个一组的测量作 以平均。这些测量的结果在表4中示出表 4 可以观察到颗粒污染物沉淀量随着污染物控制剂剂量的增加而减少。由此，该测 试和在线采样装置可以用于证实某种处理化学制品的响应，以及研究处理的剂量响应。从以上例子可以看出，这里所述的技术都可以测量颗粒污染物的沉淀并可以帮助 对沉淀污染物的尺寸和尺寸分布进行定量。因为可以在准备有相同或不同污染物的薄膜上 测量颗粒污染物的沉淀，本发明的方法允许估计和测量具体污染物和事先沉淀好生产环境 中污染物的薄膜上颗粒沉淀堆积之间的相互影响。尽管本发明相对于这里的颗粒实施例进行描述，但是本领域技术人员应当理解多 种其它形式和改型也是显而易见的。所附的权利要求和本发明大体上应当解读为覆盖所有 这些在本发明真实范围内的显而易见的形式和改型。
权利要求
一种用于测量制浆造纸系统中颗粒污染物沉淀能力的方法，其包括以下步骤a.将基质插入包含流体或浆料或工艺水的浆液内；b.允许所述基质与所述包含流体或浆料或工艺水的浆液接触期望的时间；c.在将所述基质从所述包含流体或浆料或工艺水的浆液中去除之后，对沉淀在所述基质上的颗粒捕捉一张或多张图像；以及d.分析所述一张或多张图像以对沉淀在所述基质上的颗粒进行计数和确定尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在捕捉所述一张或多张图像之前清洗和 干燥所述基质。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基质被插入包含流体或浆料或工艺水的连 续流动浆液内。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述颗粒污染物包括油墨、胶乳、黏合剂、有机 填充物、树脂和它们的组合物。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过化学功能化处理所述包含流体或浆料 或工艺水的浆液，用于促进进行计数和确定尺寸的有机沉淀检测，所述化学功能化包括PH 或离子强度调整、染色、紫外光处理，或者其它化学改性。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基质包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚二 氯乙烯、聚酯，或者其它聚合物薄膜。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基质在插入包含流体或者浆料或者工艺水 的浆液内之前涂上污染物涂层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，将有机污染物和溶剂涂层涂施在所述基质上。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基质在插入所述包含流体或浆料或工艺水 的浆液内之前涂上污染物涂层，这通过首先将所述基质插入包含流体或浆料或工艺水的不 同浆液中实现。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基质包括金属或金属合金。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，使用光学扫描仪、数字或胶片摄影、或者通过反 射光显微镜的数字或胶片摄影捕捉所述一张或多张图像。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，使用图像分析软件对沉淀颗粒进行计数和确定 尺寸。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括e.对所述包含流体或浆料或工艺水的浆 液添加沉淀抑制处理；f.在添加沉淀抑制处理之后插入第二基质，在所述第二基质上收集 颗粒污染物；g.捕捉所述第二基质的一张或多张图像；以及h.分析所述一张或多张图像以 对所述第二基质上的沉淀颗粒进行计数和确定尺寸。
14.用于在线颗粒污染物收集的装置，包括a.具有入口和出口的采样室，包含流体或浆料或工艺水的浆液流的一部分被引入所述 采样室；b.基质薄片，其被引入所述采样室内并且在所述基质薄片的至少一个表面上收集颗粒 污染物；c.电机或其它驱动设备，用于控制基质薄片行进通过所述采样室的速度，使得所述基 质薄片维持与包含流体或浆料工艺水的浆液接触至少大约五分钟；d.冲洗机构，用于冲洗在其上收集有颗粒污染物的所述表面；e.干燥机构，用于干燥冲洗好的表面；以及f.数字成像系统，用于对干燥好的表面进行扫描或者摄影。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述颗粒污染物包括油墨、胶乳、黏合剂、有 机填充物、树脂和它们的组合物。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述基质包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚 二氯乙烯、聚酯，或者其它聚合物薄膜。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述基质在插入包含流体或者浆料或者工艺 水的所述浆液之前涂上污染物涂层。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，对所述基质涂施有机污染物和溶剂涂层。
19.根据权利要求14所述的装置，其中，所述基质在插入所述包含流体或浆料或工艺 水的浆液内之前涂上污染物涂层，这首先通过将所述基质插入包含流体或浆料或工艺水的 不同浆液中实现。
20.根据权利要求14所述的装置，其中，所述基质包括金属或金属合金。
21.根据权利要求14所述的装置，其中，所述数字成像系统使用光学扫描仪、数字或胶 片摄影、或者通过反射光显微镜的数字或胶片摄影以至少2000点每英寸的图像分辨率捕 捉一张或多张图像。
22.根据权利要求14所述的装置，其中，所述数字成像系统包括用于对沉淀颗粒进行 计数和确定尺寸的图像分析软件。
全文摘要
用于测量出现在浆液或造纸厂流体流中颗粒污染物沉淀能力，并且评估该颗粒污染物与其它污染物之间相互影响的方法和装置在适合的基质上收集污染物，所述适合的基质例如涂有黏合剂涂层或者涂有有机污染物涂层的塑料薄膜，被置于与浆液或造纸厂流体流接触至少五分钟至几个小时。图像分析技术以至少2000点每英寸(DPI)分辨率采集一张或多张基质的扫描图像并分析所述扫描图像以对在基质上收集的污染物的数量进行定量和评估。
文档编号D21H23/78GK101910515SQ200880123624
公开日2010年12月8日 申请日期2008年11月26日 优先权日2007年11月30日
发明者C·L·凯利, L·洛博, M·劳里恩特 申请人:赫尔克里士公司