[发明专利]用于在造纸工艺中监测表面添加剂的荧光法

说明书

发明领域

本发明涉及监测和任选地控制将一种或多种表面添加剂添加到造纸工艺中。

发明背景

用于测量表面添加剂的量的当前措施通常由纸页离解(sheetdisintegration)的手动技术和/或质量平衡计算组成，它们本质上是相关的。

在施胶压榨处的淀粉采集的情形中，造纸商(如，纸板制造商)将会在许多情况下过多施用添加到造纸工艺中的淀粉的量，以便确保足够的淀粉被维持在纸页的表面上用于官能目的。过去的试验包括计量施胶压榨应用，这允许经由叶片施用技术来减少淀粉。虽然这允许将淀粉显著减少在50％-70％的范围内，但是与因淀粉采集的不能预测的且不受控制的变化引起的失效相关的风险太大而无法克服。因此，许多造纸商恢复至捣拌型施胶压榨(puddle style size press)，以便确保足够的淀粉被添加到纸页。

因此，期望更准确且更及时地测量纸页上的表面添加剂的量。这可能将会允许造纸商驱使添加速率至非常低的水平，同时能够快速预测并控制统计学上超出规范的添加速率。

发明概述

本公开内容提供了一种监测和任选地控制将一种或多种表面添加剂添加到造纸工艺中的方法，该方法包括下述步骤：(a)单独地或按照与已知量的一种或多种惰性荧光示踪剂的已知比例，将已知量的一种或多种表面添加剂添加到造纸工艺中，其中当表面添加剂能够发荧光时，可以只单独添加表面添加剂；(b)在添加表面添加剂后和在已经形成纸页后的位置处，测量表面添加剂和/或一种或多种惰性荧光示踪剂的荧光，其中当表面添加剂能够发荧光时，可以只测量表面添加剂，且其中用基于反射率的荧光计测量荧光；(c)使纸页上的当表面添加剂能够发荧光时的表面添加剂和/或惰性荧光示踪剂的荧光的量与纸页上的涂层内的表面添加剂的浓度和/或纸页上的涂层的厚度相关联；以及(d)任选地通过调节被添加到造纸工艺中的表面添加剂的量来控制将一种或多种表面添加剂添加到造纸工艺中，以响应纸页上的涂层厚度和/或纸页上的涂层内的表面添加剂的浓度。

附图简述

图1显示了在本发明的一个实施方案中，基于反射率的荧光计是如何工作的示意图。

图2显示了由淀粉和惰性荧光示踪剂的组合显示的单个荧光对单种淀粉干涂层量(dry pick-up)的图。

发明详述

定义：

“造纸工艺(papermaking process)”/“造纸工艺(papermakingprocesses)”指的是由纸浆制造任何种类的纸制品(如，纸、薄纸、纸板等)的方法，该方法包括形成含水的纤维素造纸配料，使配料滤水以形成纸页并干燥纸页。形成造纸配料、滤水和干燥的步骤可以按照本领域的技术人员通常已知的任何常规方式来实施。造纸工艺还可以包括制浆阶段(即，由木质原材料制造纸浆)和漂白阶段(即化学处理纸浆以便改善亮度)。

“纸页(sheet)”/“纸页(sheets)”指的是因造纸工艺或在造纸工艺过程中形成的纸页。

“表面添加剂(surface additive)”/“表面添加剂(surface additives)”指的是在纸页表面上赋予一种或多种化学和/或物理(如，机械)性能的造纸添加剂。例如，纸页可以是纸张(paper sheet)、薄纸页、纸板页(boardsheet)或由造纸工艺产生的任何其他类型的纸页。例如，所赋予的化学性能可以允许“油墨”以更有效的方式粘结到纸上。

“NADH”指的是还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和/或其衍生物。

“ATP”意指腺苷三磷酸。

优选的实施方案：

如上所述，通过基于荧光的方案来示踪被添加到造纸工艺中的一种或多种表面添加剂。这要求暴露于荧光的介质适于荧光测量，如激发涂层的整个膜深度并收集其发射。本领域的普通技术人员能够对此进行确定而无需过多的试验。

荧光方案包括下面的方法：(1)一种或多种表面添加剂能够发荧光，固有地发荧光和/或被改性以发荧光，如具有荧光部分或通过与系统内的分子反应或通过除了固有特征之外的其他方式，(2)按照与表面添加剂的已知比例添加一种或多种惰性荧光示踪剂，或(3)其组合。

当表面添加剂能够发荧光时，荧光可以直接与涂层内的表面添加剂的浓度/包含表面添加剂的涂层的厚度直接相关联，如通过用表面添加剂的浓度和/或包含表面添加剂的涂层的厚度来校准荧光强度。本领域的普通技术人员能够实施此过程，而无需过多的试验。

在一个实施方案中，表面添加剂本身是发荧光的。