專利名稱:用于在造紙工藝中監(jiān)測表面添加劑的熒光法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及監(jiān)測和任選地控制將一種或多種表面添加劑添加到造紙工藝中。
背景技術(shù):
用于測量表面添加劑的量的當(dāng)前措施通常由紙頁離解(sheetdisintegration) 的手動技術(shù)和/或質(zhì)量平衡計算組成,它們本質(zhì)上是相關(guān)的。在施膠壓榨處的淀粉收集的情形中,造紙商(如,紙板制造商)將會在許多情況下 過多施用添加到造紙工藝中的淀粉的量,以便確保足夠的淀粉被維持在紙頁的表面上用于 官能目的。過去的試驗包括計量施膠壓榨應(yīng)用,這允許經(jīng)由葉片施用技術(shù)來減少淀粉。雖 然這允許將淀粉顯著減少在50% -70%的范圍內(nèi),但是與因淀粉收集的不能預(yù)測的且不受 控制的變化引起的失效相關(guān)的風(fēng)險太大而無法克服。因此,許多造紙商恢復(fù)至搗拌型施膠 壓榨(puddle style size press),以便確保足夠的淀粉被添加到紙頁。因此,期望更準(zhǔn)確且更及時地測量紙頁上的表面添加劑的量。這可能將會允許造 紙商驅(qū)使添加速率至非常低的水平,同時能夠快速預(yù)測并控制統(tǒng)計學(xué)上超出規(guī)范的添加速 率。發(fā)明概述本公開內(nèi)容提供了一種監(jiān)測和任選地控制將一種或多種表面添加劑添加到造紙 工藝中的方法,所述方法包括以下步驟(a)單獨地或按照與已知量的一種或多種惰性熒 光示蹤劑的已知比例,將已知量的一種或多種表面添加劑添加到造紙工藝中,其中當(dāng)表面 添加劑能夠發(fā)熒光時,可以只單獨添加表面添加劑;(b)在添加表面添加劑后和在已經(jīng)形 成紙頁后的位置(point)處,測量表面添加劑和/或一種或多種惰性熒光示蹤劑的熒光,其 中當(dāng)表面添加劑能夠發(fā)熒光時,可以只測量表面添加劑,且其中用基于反射率的熒光計測 量熒光;(c)使紙頁上的當(dāng)表面添加劑能夠發(fā)熒光時的表面添加劑和/或惰性熒光示蹤劑 的熒光的量與紙頁上的涂層內(nèi)的表面添加劑的濃度和/或紙頁上的涂層的厚度相關(guān)聯(lián);以 及(d)任選地,通過調(diào)節(jié)被添加到造紙工藝中的表面添加劑的量來控制將一種或多種表面 添加劑添加到造紙工藝中,以響應(yīng)紙頁上的涂層厚度和/或紙頁上的涂層內(nèi)的表面添加劑 的濃度。一種監(jiān)測和任選地控制將一種或多種表面添加劑添加到造紙工藝中的方法,所述 方法包括以下步驟a)單獨地或按照與已知量的一種或多種惰性熒光示蹤劑的已知比例, 將已知量的包含一種或多種表面添加劑的組合物添加到造紙工藝中,其中當(dāng)所述表面添加 劑能夠發(fā)熒光時,可以只單獨添加包含所述表面添加劑的所述組合物;b)在紙頁形成之前 的位置處,測量所述表面添加劑和/或一種或多種惰性熒光示蹤劑的熒光;c)在添加所述 表面添加劑之后和在已經(jīng)形成紙頁后的位置處,任選地測量包含所述表面添加劑的所述組合物和/或一種或多種惰性熒光示蹤劑的熒光,其中當(dāng)所述表面添加劑能夠發(fā)熒光時可以 僅測量所述表面添加劑,且其中所述熒光用基于反射率的熒光計測量;d)使當(dāng)表面添加劑 能夠發(fā)熒光時的表面添加劑和/或惰性熒光示蹤劑的熒光的量與所述表面添加劑的濃度 相關(guān)聯(lián),且如果步驟c)發(fā)生,那么使紙頁上的當(dāng)表面添加劑能夠發(fā)熒光時的表面添加劑和 /或惰性熒光示蹤劑的熒光的量與紙頁上的涂層內(nèi)的所述表面添加劑的濃度和/或紙頁上 的涂層的厚度相關(guān)聯(lián);以及e)任選地,通過調(diào)節(jié)被添加到造紙工藝中的所述表面添加劑的 量來控制將包含一種或多種表面添加劑的組合物添加到所述造紙工藝中,以響應(yīng)所述表面 添加劑的濃度,且如果步驟c)發(fā)生,那么任選地,通過調(diào)節(jié)被添加到造紙工藝中的表面添 加劑的量來控制將包含一種或多種表面添加劑的所述組合物添加到所述造紙工藝中,以響 應(yīng)紙頁上的所述涂層的厚度和/或紙頁上的涂層內(nèi)的所述表面添加劑的濃度。一種監(jiān)測和任選地控制將一種或多種表面添加劑添加到造紙工藝中的方法,所述 方法包括以下步驟a)單獨地或按照與已知量的一種或多種惰性熒光示蹤劑的已知比例, 將已知量的包含一種或多種表面添加劑的組合物添加到造紙工藝中,其中當(dāng)所述表面添加 劑能夠發(fā)熒光時,可以只單獨添加包含所述表面添加劑的所述組合物;b)在用來容納含水 的組合物或?qū)⒑慕M合物供給或應(yīng)用到所述造紙工藝中的裝置內(nèi)測量所述表面添加劑 和/或一種或多種惰性熒光示蹤劑的熒光;C)在添加所述表面添加劑之后且在已經(jīng)形成紙 頁之后的位置處,任選地測量包含表面添加劑的組合物和/或一種或多種惰性熒光示蹤劑 的熒光,其中當(dāng)所述表面添加劑能夠發(fā)熒光時可以僅測量所述表面添加劑,且其中所述熒 光用基于反射率的熒光計測量;d)使當(dāng)表面添加劑能夠發(fā)熒光時的表面添加劑和/或惰性 熒光示蹤劑的熒光的量與所述表面添加劑的濃度相關(guān)聯(lián),且如果步驟c)發(fā)生,那么使紙頁 上的當(dāng)表面添加劑能夠發(fā)熒光時的表面添加劑和/或惰性熒光示蹤劑的熒光的量與紙頁 上的涂層內(nèi)的所述表面添加劑的濃度和/或紙頁上的涂層的厚度相關(guān)聯(lián);以及e)任選地, 通過調(diào)節(jié)被添加到造紙工藝中的所述表面添加劑的量來控制將包含一種或多種表面添加 劑的組合物添加到造紙工藝中,以響應(yīng)所述表面添加劑的濃度;且如果步驟c)發(fā)生,那么 任選地,通過調(diào)節(jié)所述裝置中的所述表面添加劑的濃度來控制將包含一種或多種表面添加 劑的組合物添加到造紙工藝中,以響應(yīng)紙頁上的涂層厚度和/或紙頁上的涂層中的所述表 面添加劑的濃度。附圖簡述
圖1顯示了在本發(fā)明的一個實施方案中,基于反射率的熒光計是如何工作的示意 圖。圖2顯示了由淀粉和惰性熒光示蹤劑的組合顯示的單個熒光對單種淀粉干涂層 量(dry pick-up)的圖。發(fā)明詳述定義“造紙工藝(papermaking process),,/ “造紙工藝(papermakingprocesses),,指 的是由紙漿制造任何種類的紙制品(如,紙、薄紙、紙板等)的方法,該方法包括形成含水的 纖維素造紙配料,使配料濾水以形成紙頁并干燥紙頁。形成造紙配料、濾水和干燥的步驟可 以按照本領(lǐng)域的技術(shù)人員通常已知的任何常規(guī)方式來實施。造紙工藝還可以包括制漿階段 (即,由木質(zhì)原材料制造紙漿)和漂白階段(即化學(xué)處理紙漿以便改善亮度)。而且,造紙
5工藝包括應(yīng)用于紙張直到在使用紙制品之前,最終用戶獲得且任選地分析紙張的所有工藝步驟?!凹堩?sheet) ” / “紙頁(sheets) ”指的是因造紙工藝或在造紙工藝過程中形成 的紙頁?!氨砻嫣砑觿?surface additive) ”/ “表面添加劑(surface additives) ”指的 是在紙頁表面上賦予一種或多種化學(xué)和/或物理(如,機械)性能的造紙?zhí)砑觿?。例如,?頁可以是紙張(paper sheet)、薄紙頁、紙板頁(boardsheet)或由造紙工藝產(chǎn)生的任何其 他類型的紙頁。例如,所賦予的化學(xué)性能可以允許“油墨”以更有效的方式粘結(jié)到紙上。“NADH”指的是還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸和/或其衍生物。“ATP”意指腺苷三磷酸。優(yōu)選的實施方案如上所述,通過基于熒光的方案來示蹤被添加到造紙工藝中的一種或多種表面添 加劑。這要求暴露于熒光的介質(zhì)適于熒光測量,如受激涂層的整個膜深度和所收集的其發(fā) 射。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)Υ诉M(jìn)行確定而無需過多的試驗。熒光方案包括下面的方法(1) 一種或多種表面添加劑能夠發(fā)熒光,固有地發(fā)熒 光和/或被改性以發(fā)熒光,如具有熒光部分或通過與系統(tǒng)內(nèi)的分子反應(yīng)或通過除了固有特 征之外的其他方式,(2)按照與表面添加劑的已知比例添加一種或多種惰性熒光示蹤劑,或 ⑶其組合。當(dāng)表面添加劑能夠發(fā)熒光時,熒光可以與涂層內(nèi)的表面添加劑的濃度/包含表面 添加劑的涂層的厚度直接相關(guān)聯(lián),如通過用表面添加劑的濃度和/或包含表面添加劑的涂 層的厚度來校準(zhǔn)熒光強度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┐诉^程,而無需過多的試驗。在一個實施方案中,表面添加劑本身是發(fā)熒光的。在另一個實施方案中,熒光部分可以共價地連接到非熒光表面添加劑。因此,官能 化的表面添加劑具有熒光特性。當(dāng)包括惰性熒光示蹤劑時,按照與表面添加劑的已知比例添加惰性熒光示蹤劑。 表面添加劑的量或包含表面添加劑的涂層的厚度可以從惰性熒光示蹤劑的熒光推出,如通 過用紙頁上的涂層內(nèi)的添加劑的濃度和/或紙頁上的包含添加劑的涂層的厚度來校準(zhǔn)熒 光強度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┐诉^程而無需過多的試驗。在一個實施方案中,可以按照特定的已知濃度將惰性熒光示蹤劑添加到涂層制劑 中,使得可以通過測量惰性熒光示蹤劑的濃度推出紙頁上的涂層的量或紙頁上的涂層內(nèi)的 表面添加劑的量。還可以監(jiān)測發(fā)熒光的表面添加劑和惰性熒光示蹤劑兩者。通過用紙頁上的涂層內(nèi) 的添加劑的濃度和/或紙頁上的包含添加劑的涂層的厚度來校準(zhǔn)熒光強度,可以從惰性熒 光示蹤劑的熒光和表面添加劑的熒光推出紙頁上的涂層的量或紙頁上的涂層內(nèi)的表面添 加劑的量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┐诉^程而無需過多的試驗。 不同類型的一種或多種惰性熒光示蹤劑可以用于本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道惰性熒光示蹤劑是什么。在一個實施方案中,惰性熒光示蹤劑是一種與造紙工藝中的任何組分不發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)且本身不會隨時間降解的物質(zhì)。所有相關(guān)濃度水平的惰性熒光示蹤劑在系統(tǒng)中都是完全可溶的。惰性熒光示蹤劑的熒光強度與其濃度總是/基本上是成比例的且不會被系統(tǒng)抑 制或以其他方式被減小。在另一個實施方案中,惰性熒光示蹤劑是不會顯著或明顯受到造紙工藝中的任何 其他化學(xué)的影響的惰性熒光示蹤劑。為了量化“不會顯著或明顯受到影響”所表示的意思, 此表述意指在造紙工藝中經(jīng)常遇到的條件下,惰性熒光化合物的熒光信號具有不超過10% 的變化。造紙工藝中經(jīng)常遇到的條件對造紙工藝領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是已知的。在另一個實施方案中,惰性熒光示蹤劑的期望的特征優(yōu)選包括高的水溶解度、極 佳的化學(xué)穩(wěn)定性、可管控的波長下的良好的熒光特性(如,不會因紙頁/紙張/紙板組分中 的其他添加劑而被抑制),且可以在常用的光學(xué)增亮劑存在下被監(jiān)測,如在光學(xué)增亮劑的波 長外以防止光學(xué)增亮劑與惰性熒光示蹤劑之間的干擾。在另一個實施方案中,惰性熒光示蹤劑是FDA批準(zhǔn)的示蹤劑,這是,如食品包裝所 要求的。在一個實施方案中,一種或多種惰性熒光示蹤劑選自由下述物質(zhì)中的至少一種組 成的組熒光素或熒光素衍生物、若丹明或若丹明衍生物、萘的磺酸鹽、芘的磺酸鹽、芪的磺 酸鹽、聯(lián)苯的磺酸鹽、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、維生素A(視黃醇)、維生素B2 (核黃素)、 維生素B6 (吡哆醇)、維生素E ( α -生育酚)、NADH、ΑΤΡ、乙氧喹啉、咖啡堿、香草醛、萘磺酸 鹽甲醛縮合物、苯磺酸鹽甲醛縮合物、磺化木質(zhì)素、包含下述部分中的至少一種的聚合物 萘磺酸鹽、芘磺酸鹽、聯(lián)苯磺酸鹽或芪磺酸鹽。根據(jù)造紙工藝,惰性熒光示蹤劑的最佳濃度將會變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員無需過 多的試驗就可以確定惰性熒光示蹤劑的量。優(yōu)選地,如在淀粉的情形中,較高濃度的惰性熒 光示蹤劑比較低濃度的惰性熒光示蹤劑工作得更好。當(dāng)測量紙張或固體表面時,所采用的熒光計應(yīng)該是基于反射率的熒光計,這是因 為期望確定施用到不透明紙頁的表面上的薄涂層的厚度??梢圆捎靡粋€或多個。
基于反射率的熒光計可從Nalco Company或Ocean optics, Dunedin, FI得到。圖1中給出了基于反射率的熒光計的一個實施方案的圖。反射率熒光計采用光導(dǎo) 纖維來激發(fā)紙頁上的示蹤劑并監(jiān)測其反射熒光。諸如LED、氙閃光燈或放電燈的合適的光源 提供了激發(fā)光。原始來源的光被合適的激發(fā)濾光片(從Semrock,Inc. /Andover, Inc.得 到)過濾以去除熒光發(fā)射區(qū)內(nèi)的不期望的波長。光在90度被反射并另外通過二向色濾光 片(dichroic filter)過濾以沿著不同的方向產(chǎn)生新的光束。光束被合適的透鏡聚焦到纖 維光纜的芯(core)上。光導(dǎo)纖維的其他端被設(shè)置靠近或接觸紙張的表面,以便照亮其表面 的區(qū)域,引起熒光發(fā)射。由相同的纖維俘獲發(fā)射,相同的纖維將反射光載回到透鏡,反射光 在透鏡處被變平行并被引導(dǎo)回到二向色濾光片上。反射的激發(fā)光被反射回到源,而熒光直 穿到達(dá)發(fā)射濾光片。諸如光電二極管或光電倍增管的合適的光學(xué)檢測器檢測過濾的光。任 選的參考檢測器可以用于校正變化的光源強度。基于反射率的熒光計的其它設(shè)計對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是明顯的??梢允褂闷渌愋偷臒晒庥?,尤其在測量非_固體表面的熒光的情況下。在一個實施方案中,當(dāng)在紙頁形成之前測量造紙工藝的濕部時,或在測量裝置中 的表面添加劑的含水組合物的熒光時,可以使用手持或臺式熒光計,其中收集樣品且將樣 品置于被放入到熒光計中的比色杯(cuvette)中??蛇x擇地,可以使用基于光纖的手持或臺式熒光計,其中將探針浸沒在收集的樣品中以便得到熒光讀數(shù)。在另一個實施方案中,當(dāng)在紙頁形成之前測量造紙工藝的濕部時,或在測量裝置 中的表面添加劑的含水組合物的熒光時,可以使用內(nèi)嵌式(in-line)熒光計,其中樣品流 過合適的流動池(flow cell),其中可以連續(xù)地測量樣品的熒光??蛇x擇地,可以使用基于 光纖的內(nèi)嵌式熒光計,其中安裝探針,使得探針浸沒在樣品中或?qū)⑻结槹惭b在流動池內(nèi)以 便得到熒光測量。不同類型的表面添加劑可以用在本發(fā)明中。在一個實施方案中,表面添加劑選自由下述物質(zhì)中的至少一種組成的組淀粉、顏 料、粘結(jié)劑、增塑劑以及改善紙張/紙板頁的物理特性的其他添加劑,這些物理特性包括表 面強度、亮度、可印刷性、耐水性或隨后涂層的粘附力(adhesion)。在另一個實施方案中,表面添加劑包含共價鍵合的熒光部分。在另一個實施方案中,淀粉包含共價鍵合的熒光部分??梢栽谠旒埞に嚨牟煌A段添加表面添加劑。在一個實施方案中,在造紙工藝的成形段(forming section)與造紙工藝的壓榨 段(press section)之間添加表面添加劑。在一個實施方案中,在造紙工藝的濕部添加表面添加劑。在一個實施方案中,在水箱與紙頁之間,或在水箱處和紙頁處向造紙工藝中添加 表面添加劑??梢栽谠旒埞に嚨牟煌恢锰帨y量紙頁的熒光。在一個實施方案中,在壓榨段之后的一些位置處測量熒光。在另一個實施方案中,在造紙工藝的干燥段之后測量熒光。在另一個實施方案中,在成形段中的干燥線之后測量熒光。在另一個實施方案中,在最接近壓榨段處測量熒光。在另一個實施方案中,在將紙轉(zhuǎn)化為最終用途前的窄紙幅或紙頁之后,在造紙工 藝中測量熒光。在另一個實施方案中,在造紙工藝的干燥段之后且在造紙工藝的涂布段之前,測 量包含共價鍵合的熒光部分的淀粉的熒光和/或按照與淀粉的已知比例添加的惰性熒光 示蹤劑的熒光。在另一個實施方案中,在造紙工藝的涂布段之后,測量表面添加劑的熒光和/或 按照與不包括淀粉的所述表面添加劑的已知比例添加的惰性熒光示蹤劑的熒光。可以在固定位置(一個位置)處測量熒光,如機器方向的測量,或在多個位置處測 量熒光,如以相對于紙頁的前行方向橫向的方式掃描遍布紙頁的多個位置。可以按照各種 方式來采用反射熒光計以實施此任務(wù)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解實施此任務(wù)的多種方 式。在一個實施方案中,在一個位置處或多個位置處測量熒光。在另一個實施方案中,熒光計可以被構(gòu)建成在機器方向測量,如被設(shè)置在固定位置處。在另一個實施方案中,通過在所述造紙工藝中,以相對于所述紙頁的方向橫向的 方式掃描熒光計來發(fā)生多個位置的測量,這類似于諸如亮度或基重探針的其他紙頁監(jiān)測儀器的做法。在另一個實施方案中,熒光計被構(gòu)建成可以進(jìn)行在線測量。控制器可以用于實施上述方案。一個或多個控制器與熒光計通信并且用算法編程以收集所述熒光測量結(jié)果,使紙 頁上的當(dāng)表面添加劑能夠發(fā)熒光時的表面添加劑和/或惰性熒光示蹤劑的熒光的量與紙 頁上的涂層內(nèi)的表面添加劑的濃度和/或紙頁上的涂層的厚度相關(guān)聯(lián);并且任選地,調(diào)節(jié) 添加到造紙工藝中的表面添加劑的量,以根據(jù)預(yù)先確定的方案響應(yīng)紙頁上的涂層厚度和/ 或紙頁上的涂層內(nèi)的表面添加劑的濃度。為響應(yīng)紙頁上的涂層厚度和/或紙頁上的涂層內(nèi)的表面添加劑的濃度,可以采用 多種方式來調(diào)節(jié)被添加到造紙工藝的表面添加劑的量。如上所述,控制器可以實施此響應(yīng)或可以通過造紙工藝操作員手動進(jìn)行。
調(diào)節(jié)可以通過各種方式進(jìn)行。在一個實施方案中,通過使用噴桿來進(jìn)行調(diào)節(jié),其中可以調(diào)節(jié)表面添加劑到紙頁 的供給速率。在另一個實施方案中,可以基于熒光讀數(shù),通過以相對于所述造紙工藝中的所述 紙頁的方向橫向的方式掃描熒光計來獨立地調(diào)節(jié)遍布紙頁的多個區(qū)域內(nèi)的添加劑進(jìn)料速率。在另一個實施方案中,可以調(diào)節(jié)造紙工藝參數(shù),例如通過造紙機的紙頁速度,和/ 或紙的濕度。在另一個實施方案中,可以調(diào)節(jié)計量施膠壓榨的設(shè)定值,以響應(yīng)紙頁上的涂層 厚度和/或紙頁上的涂層內(nèi)的表面添加劑的濃度,以維持期望的厚度或使生產(chǎn)噸數(shù)速率 (production tonnage rate)最大或使添加劑或能量的超出用量最少。在另一個實施方案中,通過以下的一個或多個機構(gòu)將表面添加劑添加到紙頁 上噴涂系統(tǒng)、輥涂機、刮刀涂布機、涂鑄機、棒式涂布機、氣刀涂布機、幕涂機、柔版涂布機 (flexo coater)、傳遞凹印輥涂布機和絲網(wǎng)涂布機。在另一個實施方案中,裝置在造紙工藝中還可包括造紙機的一個或多個部件,其 中表面添加劑在造紙工藝中與紙頁接觸。在另一個實施方案中,可以調(diào)節(jié)裝置中的表面添加劑的濃度以響應(yīng)由手持熒光 計、臺式熒光計、內(nèi)嵌式熒光計或其組合對來自裝置的一個或多個樣品進(jìn)行的熒光測量。關(guān)于測量用來容納或?qū)⒑慕M合物供給到造紙工藝中的裝置,該裝置可以是本 領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的各種類型。具體地,裝置還可包括造紙機的部件,其中表面添加劑與 紙頁接觸。在一個實施方案中,裝置是容納一種或多種化學(xué)品的化學(xué)品進(jìn)料器或容器。在進(jìn)一步的實施方案中,化學(xué)品是表面添加劑。就供給到工藝中的化學(xué)品的類型 而言,它們可以是各種類型,包括但不限于上述的類型。以下實施例并不是限制性的。
實施例方案
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依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測試方案進(jìn)行了涂層重量(coat weight)或涂層厚度的測試。將包含不 同量的涂層固體的若干種涂層溶液施用到測試樣品紙頁的表面。優(yōu)選地,所有溶液的固體 含量和惰性熒光示蹤劑的比保持恒定。采用不同的涂布技術(shù),可以在涂層施用時間時改變 每一個樣品紙頁上的涂層重量。干燥之后,通過重量差測量了干涂層重量或干涂層量。在 施用涂層之前或之后,稱重每一個單獨的樣品紙頁,并通過重量差來計算干的涂層重量。對 給定的樣品紙頁來說,在若干位置處測量干的淀粉膜的熒光強度。然后,求一系列熒光強度 的平均值以得出每一個樣品紙頁的單獨的熒光強度值。兩個不同的熒光計用于測量每一個 樣品紙頁的熒光強度。實施例1依據(jù)上述方案以三種淀粉溶液運行測試,三種淀粉溶液包含逐漸增大的淀粉固 體,同時保持淀粉與惰性熒光示蹤劑的比恒定。每一次測試的基材是未涂布的21點紙板 頁。經(jīng)由手動施用方法,以四種不同的厚度將每一種溶液施用到單獨的樣品紙頁上。將不 包含惰性熒光示蹤劑的第四種淀粉溶液也施用到一系列樣品紙頁上以便與示蹤溶液進(jìn)行 比較。此試驗中使用的空白樣品是未涂布的樣品紙頁。圖2顯示了相對于熒光強度(任意單位-相對熒光單位(“RFU”))以圖繪制的 淀粉的干涂層重量(涂層量,以g/cm2表示)。每一個點對應(yīng)于單個樣品紙頁。圖2顯示出 所測量的整個系列樣品紙頁的所測量的熒光強度落在了沿著繪制區(qū)域的對角線的線上。對 所有點進(jìn)行的線性回歸非常清楚地顯示了,淀粉的干涂層量與由熒光強度測量的存在于層 中的惰性熒光示蹤劑的量之間的直接且可靠的相關(guān)性。趨勢線具有非常接近于0的y截距 和大于0.96的R2因子。在一些情形中,從線中明顯地去掉一個點。用兩個單獨的熒光計 觀察到相同的偏離點(stray point),表明了這是相同紙頁的性質(zhì),而不是與儀器相關(guān)的誤 差。這種點可能是由于紙幅上的淀粉層中的缺陷。此數(shù)據(jù)證明了用要求保護(hù)的發(fā)明的方法 可以檢測到涂層缺陷。
權(quán)利要求
一種監(jiān)測和任選地控制將一種或多種表面添加劑添加到造紙工藝中的方法,所述方法包括以下步驟a.單獨地或按照與已知量的一種或多種惰性熒光示蹤劑的已知比例,將已知量的包含一種或多種表面添加劑的組合物添加到造紙工藝中,其中當(dāng)所述表面添加劑能夠發(fā)熒光時,可以只單獨添加包含所述表面添加劑的所述組合物;b.在紙頁形成之前的位置處,測量所述表面添加劑和/或所述一種或多種惰性熒光示蹤劑的熒光;c.在添加所述表面添加劑之后和在已經(jīng)形成紙頁后的位置處,任選地測量包含所述表面添加劑的所述組合物和/或所述一種或多種惰性熒光示蹤劑的熒光,其中當(dāng)所述表面添加劑能夠發(fā)熒光時可以僅測量所述表面添加劑,且其中熒光用基于反射率的熒光計測量;d.使當(dāng)所述表面添加劑能夠發(fā)熒光時的所述表面添加劑和/或惰性熒光示蹤劑的熒光的量與所述表面添加劑的濃度相關(guān)聯(lián),且如果步驟c)發(fā)生,那么使紙頁上的當(dāng)所述表面添加劑能夠發(fā)熒光時的所述表面添加劑和/或惰性熒光示蹤劑的熒光的量與紙頁上的涂層內(nèi)的所述表面添加劑的濃度和/或紙頁上的涂層的厚度相關(guān)聯(lián);以及e.任選地,通過調(diào)節(jié)被添加到造紙工藝中的所述表面添加劑的量來控制將包含一種或多種表面添加劑的所述組合物添加到所述造紙工藝中,以響應(yīng)所述表面添加劑的濃度,且如果步驟c)發(fā)生,那么任選地,通過調(diào)節(jié)被添加到造紙工藝中的所述表面添加劑的量來控制將包含一種或多種表面添加劑的所述組合物添加到所述造紙工藝中,以響應(yīng)紙頁上的所述涂層的厚度和/或紙頁上的涂層內(nèi)的所述表面添加劑的濃度。
2.一種監(jiān)測和任選地控制將一種或多種表面添加劑添加到造紙工藝中的方法,所述方 法包括以下步驟a.單獨地或按照與已知量的一種或多種惰性熒光示蹤劑的已知比例,將已知量的包 含一種或多種表面添加劑的組合物添加到造紙工藝中,其中當(dāng)所述表面添加劑能夠發(fā)熒光 時,可以只單獨添加包含所述表面添加劑的所述組合物;b.在用來容納含水的組合物或?qū)⑺龊慕M合物供給或應(yīng)用到所述造紙工藝中的 裝置內(nèi)測量所述表面添加劑和/或所述一種或多種惰性熒光示蹤劑的熒光;c.在添加所述表面添加劑之后且在已經(jīng)形成紙頁之后的位置處,任選地測量包含所 述表面添加劑的所述組合物和/或所述一種或多種惰性熒光示蹤劑的熒光,其中當(dāng)所述表 面添加劑能夠發(fā)熒光時可以僅測量所述表面添加劑,且其中熒光用基于反射率的熒光計測 量;d.使當(dāng)所述表面添加劑能夠發(fā)熒光時的所述表面添加劑和/或惰性熒光示蹤劑的熒 光的量與所述表面添加劑的濃度相關(guān)聯(lián),且如果步驟C)發(fā)生,那么使紙頁上的當(dāng)所述表面 添加劑能夠發(fā)熒光時的所述表面添加劑和/或惰性熒光示蹤劑的熒光的量與紙頁上的涂 層內(nèi)的所述表面添加劑的濃度和/或紙頁上的涂層的厚度相關(guān)聯(lián);e.任選地,通過調(diào)節(jié)被添加到造紙工藝中的所述表面添加劑的量來控制將包含一種或 多種表面添加劑的組合物添加到所述造紙工藝中,以響應(yīng)所述表面添加劑的濃度;且如果 步驟c)發(fā)生,那么任選地,通過調(diào)節(jié)所述裝置中的所述表面添加劑的濃度來控制將包含一 種或多種表面添加劑的組合物添加到造紙工藝中,以響應(yīng)紙頁上的涂層的厚度和/或紙頁 上的涂層中的所述表面添加劑的濃度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其中所述裝置是容納一種或多種化學(xué)品的化學(xué)品進(jìn)料器 或容器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法,其中所述化學(xué)品是表面添加劑。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其中在將紙轉(zhuǎn)化為最終用途前的窄紙幅或紙頁之后,在 造紙工藝中測量所述熒光。
6.如權(quán)利要求2所述的方法,其中在將紙轉(zhuǎn)化為最終用途前的窄紙幅或紙頁之后,在 造紙工藝中測量所述熒光。
7.如權(quán)利要求2所述的方法,其中通過以下的一個或多個機構(gòu)將所述表面添加劑添加 到所述紙頁上噴涂系統(tǒng)、輥涂機、刮刀涂布機、涂鑄機、棒式涂布機、氣刀涂布機、幕涂機、 柔版涂布機、傳遞凹印輥涂布機和絲網(wǎng)涂布機。
8.如權(quán)利要求2所述的方法,其中所述裝置在造紙工藝中還可包括造紙機的一個或多 個部件,其中所述表面添加劑在所述造紙工藝中與紙頁接觸。
9.如權(quán)利要求2所述的方法,所述方法還包括調(diào)節(jié)所述裝置中的所述表面添加劑的 濃度,以響應(yīng)由手持熒光計、臺式熒光計、內(nèi)嵌式熒光計或其組合對來自所述裝置的一個或 多個樣品進(jìn)行的熒光測量。
全文摘要
公開了一種通過熒光方式來監(jiān)測和任選地控制將一種或多種表面添加劑添加到造紙工藝中的方法。
文檔編號G01N21/64GK101970755SQ200980108785
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者張志義, 羅德尼·H·班克斯 申請人:納爾科公司