[发明专利]一种在线无损检测纸张性能的方法

说明书

技术领域

本发明是关于建立纸张各种性能预测模型，并利用该模型测定纸张性能的方法。

背景技术

随着纸及纸板消费的要求的提高，对造纸工业产品质量提出了更高的要求。要求纸张性能有很好的一致性。现在由于市场木片短缺，制浆厂不得不选择不同的木片来制浆，这使得纸浆的质量不稳地，最终导致成品纸张质量不稳地。如果能快速测定成品纸张的各项性能，并反馈到抄纸工艺，可以极大的稳定纸张性能，提高纸张质量。目前对纸张各种性能的检测，都需要取一定量的纸张，送到质检部门用相应的仪器测定其性能，这需要花费较长的时间，并且是破坏性测量，不能在线动态连续检测，无法快速反映纸张质量，无法及时反馈质量问题，存在分析结果滞后的缺陷。这些不利于纸张的快速质量分析，提高生产效率，不适合现代化生产发展的需要。因此，当前迫切需要研究一种快速、高效、准确的新的分析检测方法。

近红外光(Near Infrared，NIR)是介于可见光(VIS)和中红外光(MIR)之间的电磁波，ASTM定义的近红外光谱区的波长范围为780～2526nm(12820～3959cm-1)，习惯上又将近红外区划分为近红外短波(780～1100nm)和近红外长波(1100～2526nm)两个区域。近红外光谱分析是将近红外谱区(800-2500nm)的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术，主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时，通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数(用标准或认可的参比方法测得的)，采用化学计量学技术加以关联，建立待测量的校正模型；然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型，来快速预测样品待测量。近年来，近红外技术应用于造纸工业主要是在原料的化学组成测定方面以及测定浆料卡伯值等。

从中国知识产权局专利检索数据库的检索表明，只有利用红外或近红外技术测定纸张的水分和定量(CN 100501374C)，没有利用近红外在线测量纸张白度、抗张强度、撕裂强度、耐破强度、耐折度、平滑度、施胶度、透明度等专利。另外，国外有报道通过测定机械浆生产线上浆料的近红外谱图，来预测纸浆的游离度、浆浓、撕裂指数、抗张指数和光散射性能。而没有关于通过纸张的近红外光谱图来预测纸张的各项指标。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于近红外光谱技术的无损检测纸张物理性能的方法，采用近红外光谱技术，与传统的测试手段相比，具有快速、省时、省力和可以在线检测等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案步骤如下：a、在纸机上不定时取一定量具有代表性的纸张样品。b、采用近红外光谱仪测量样品在12000cm^-1-4000cm^-1的漫反射光谱或投射光谱，仪器分辨率为2-128cm^-1，扫描1-128次平均成为一个光谱数据。c、采用现在常规方法测定纸张样品的各项指标。d、对光谱数据进行校正和预处理，用现代多元回归算法建立光谱数据与制浆性能之间的近红外光谱分析数学模型，并将其存入存储器中。e、将未知样的纸张按步骤b的方法获取其光谱数据，把未知样品的光谱数据经步骤d中的预处理方法处理后，将光谱的特征送入校正模型，即可测定未知样品的纸张性能。所述纸张性能包括白度、抗张强度、撕裂强度、耐破强度、耐折度、平滑度、施胶度、透明度等。附图1所示装置为本发明建立模型的装置。

本发明具有以下优点：

1.用近红外方法在线测量纸张的定量，可实现生产线纸张物理性能的适时检测。

2.用一台设备实现了多种性能的测定，且整个过程时间短、速度快，提高了工作效率，降低了设备成本。

具体实施方式

本发明典型的测量纤维材料制浆得率和卡伯值方法的实例

(1)样品选择；首先选择具有代表性的不同品系和不同树龄的相思树16株，沿树高方向每隔1.5m取一圆盘，根据树高不同每颗树取4-6个圆盘。从将圆盘上取一3cm×3cm×3cm的小木块，要求小木块表面光滑整洁，粗糙度一直。取一定量的刨花，磨成木粉。其余的加工成20mm(长)×10mm(宽)×3mm(高)的木片。

(2)扫描谱图；将样品在4000cm-1-12000cm-1谱区内，扫描64次平均成为一个光谱数据，分辨率8cm^-1，采用旋转台以增加采样面积，采集木粉、刨花和木块的漫反射光谱。

(3)制浆性能；将制好的木片进行蒸煮试验，用国标中的方法测定制浆得率和浆料卡伯值。