Обзор
Были разработаны новые методы измерения свойств волокна для улучшения коммуникации между производителями целлюлозно-бумажной продукции и потребителями бумаги.
Колебания качества сырья могут быть тесно связаны с качеством конечного продукта — бумаги. Это означает, что можно оптимизировать как процесс, так и продукт.
Частый отбор проб
Автоматическое измерение целлюлозы позволяет определять качество чаще и с меньшими затратами, снижая зависимость от ручных методов. Традиционные методы не обеспечивали достаточной частоты измерений для гарантии качества целлюлозы. ABB’s L&W Freeness and Fiber Online, специально разработанная автоматизированная система отбора проб, позволяет контролировать несколько точек измерения с помощью одной и той же системы. Это дает возможность обнаруживать отклонения качества в совершенно ином масштабе, чем это было доступно ранее.
Свойства волокна
К важным измеряемым свойствам волокна относятся длина, ширина, коэффициент формы, содержание мелочи, сосудистые клетки, щепа и грубость.
Длина — Длина волокна влияет на прочность листа, но также может оказывать негативное влияние на формование листа. Анализаторы волокна ABB’s L&W были разработаны для измерения длины волокна независимо от степени деформации; эта информация важна, поскольку деформации волокна ослабляют лист.
Ширина — Более тонкие волокна обеспечивают лучшее и более равномерное формование листа. Химические волокна тоньше механических, поскольку ширина волокон уменьшается при удалении лигнина, и волокна частично коллапсируют.
Расчеты длины и ширины
На основе информации о площади поверхности и периметре волокна рассчитываются длина и ширина для эквивалентного прямоугольного объекта. Для расчета используются данные всех пикселей изображения волокна. Этим объясняется, почему разрешение при измерении ширины намного выше, чем размер пикселя на изображении. Длина и ширина описывают модель реального волокна, которое само по себе имеет менее определенную форму.
Коэффициент формы — Кажущееся небольшим изменение коэффициента формы с 81 до 85 процентов может привести к разнице в 30% индекса прочности на разрыв. Эта разница сохраняется после рафинирования с постоянной энергией, даже если индекс прочности на разрыв увеличился из-за фибрилляции поверхности волокна.
Грубость — Грубость используется для выражения толщины стенки волокна и определяется как вес на единицу длины волокна. Лабораторный прибор ABB’s L&W Fiber Tester Plus, в частности, рассчитывает грубость и отражает ее в стандартном лабораторном отчете. Поскольку анализаторы также измеряют ширину волокна, можно рассчитать и вес на единицу площади поверхности волокна.
Мини-щепа, сосуды и изгибы
Сосуды — В целлюлозе из лиственных пород сосуды могут вызывать проблемы, поскольку они могут ограничивать пригодность целлюлозы в определенных областях применения. Типичный сосуд, например, клетка древесины эвкалипта, обычно имеет размер около 200×200×20 мкм. Типичное волокно эвкалипта имеет размер 800×20×20 мкм. Измеряется соотношение количества сосудистых клеток к количеству волокон, а также распределение сосудистых клеток по длине/ширине. Также можно измерить количество сосудов на грамм и т. д.
Мини-щепа — Программное обеспечение для анализа сосудистых клеток включает общие инструменты анализа пятен (blob analysis), что позволяет использовать его для измерения других объектов с помощью других настроек. Это означает, что можно измерять мелкую щепу, которая обычно не измеряется традиционным оборудованием, таким как PQM или PEX.
Изгиб (Kink) — Локальные деформации могут вызвать локальное ослабление волокна. Исходные данные могут быть сохранены для последующего изучения отдельных волокон и рассчитанных углов изгиба. Длины сегментов рассчитываются в соответствии с рисунком. Информация об изгибах может быть важнее, чем длина волокна.
Щепа, степень помола и смесь
Щепа — Щепа часто рассматривается как волокна, которые не разделились и имеют ширину более 75 мкм и длину более 0,3 мм. Щепа может привести к дефектам поверхности бумаги и тем самым ослабить ее. Кроме того, это может вызвать остановки бумагоделательной машины и проблемы при послепечатной обработке, например, в печатном станке. Щепа образуется при производстве небеленой химической целлюлозы и механической массы.
Степень помола (Freeness) — Неравномерные свойства обезвоживания могут привести к эксплуатационным проблемам на бумагоделательной машине. Степень помола — это показатель скорости, с которой вода стекает из пробы целлюлозы. Стандартный тест на степень помола основан на гравитационном дренаже через сетчатую пластину. L&W Freeness Online имеет модули для автоматического стандартного теста на степень помола в соответствии с канадским стандартом (CSF) и методом Шоппер-Риглера (SR). Включена компенсация истинной концентрации и температуры.
Смесь — Двумерные распределения волокон. Программное обеспечение для смесей рассчитывает компоненты волокон, присутствующие в пробе целлюлозы. Соотношение коротких волокон к длинным в смеси или соотношение химически произведенных длинных волокон в смеси с термомеханической массой (ТММ) может быть рассчитано и использовано в режиме онлайн для управления процессом. Например, смесь коротких волокон в армирующей целлюлозе снижает ценность целлюлозы, в то время как химические волокна в макулатурной массе делают бумагу прочнее.
