1. 造紙工業(yè)簡介
造紙工業(yè)是制造各種紙張及紙板的工業(yè)部門。它包括用木材、蘆葦、甘蔗渣、稻草、麥秸、棉秸、麻桿、棉花等原料制造紙漿的紙漿制造業(yè)，制造紙和紙板業(yè)以及生產(chǎn)涂層、上光、上膠、層壓等加工紙及字型用紙版的加工紙制造業(yè)幾個(gè)方面。造紙是我國的四大發(fā)明之一。早在公元前32年到16年西漢成帝時(shí)已能制造薄小紙，至公元105年，東漢和帝時(shí)蔡倫用樹皮、麻頭、破布、破魚網(wǎng)等代替縑帛和絮作原料，大大推動了手工造紙業(yè)的發(fā)展。世界機(jī)器造紙業(yè)則開始于18世紀(jì)末。
造紙工業(yè)是一個(gè)與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會文明建設(shè)息息相關(guān)的重要產(chǎn)業(yè)。
在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，紙及紙板消費(fèi)量增長速度與其國內(nèi)生產(chǎn)總值增長速度同步。在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用已越來越多地引起世人矚目，被國際上公認(rèn)為"永不衰竭"的工業(yè)，在美國、加拿大、日本、芬蘭、瑞典等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，造紙工業(yè)已成為其國民經(jīng)濟(jì)十大支柱制造業(yè)之一?，F(xiàn)代造紙工業(yè)的特點(diǎn)不同于一般日用消費(fèi)品工業(yè)，而是技術(shù)、資金、資源、能源密集型，規(guī)模效益顯著，連續(xù)、高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料工業(yè)。在產(chǎn)品總量中，80%以上作為生產(chǎn)資料用于新聞、出版、印刷、商品包裝和其他工業(yè)領(lǐng)域，不足20%用于人們直接消費(fèi)。造紙產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大，涉及林業(yè)、農(nóng)業(yè)、機(jī)械制造、造紙、熱電、交通運(yùn)輸、環(huán)保等產(chǎn)業(yè)，對上下游產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)有一定拉動作用。當(dāng)今世界各國已將紙及紙板的生產(chǎn)和消費(fèi)水平，作為衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化水平和文明程度的重要標(biāo)志之一。
行業(yè)產(chǎn)品范圍有：紙漿、機(jī)制紙及紙板、加工紙、手工紙等。為了適應(yīng)激烈的市場競爭，實(shí)現(xiàn)制漿造紙工業(yè)的現(xiàn)代化，在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還要在生產(chǎn)的過程中盡可能地減少污染、降低消耗、保護(hù)環(huán)境。
2. 水分對紙張的影響
紙張主要由纖維素組成的，而纖維束是親水性很強(qiáng)的物質(zhì)，同時(shí)其他造紙?jiān)?，同時(shí)其他造紙?jiān)弦捕喟胧怯H水性很強(qiáng)的物質(zhì)，所以紙張是一種很容易吸水的材料，紙張含水量的變化會引起如下問題。水分是指紙張中的含水量，即按照規(guī)定方法烘干后，紙張中所減少的重量（質(zhì)量）與取樣時(shí)的重量（質(zhì)量）之比，一般以百分?jǐn)?shù)（%）表示。
2.1 產(chǎn)生荷葉邊/緊邊問題
當(dāng)紙張纖維吸水膨脹時(shí)，纖維橫截面方向的尺寸變化很大，而長度方向則幾乎沒有變化。因此，印刷過程中紙張絲縷橫向上的伸縮率較縱向大。由于紙張存放過程中邊緣與空氣接觸較多，中部接觸較少，當(dāng)環(huán)境濕度低于紙張濕度時(shí)，紙張吸濕產(chǎn)生"荷葉邊"現(xiàn)象；當(dāng)環(huán)境濕度低于紙張濕度時(shí)，紙張放濕產(chǎn)生"緊邊"現(xiàn)象。如果紙張?jiān)谟∷⑶耙延?quot;荷葉邊"或"緊邊"現(xiàn)象，印刷時(shí)紙張承受壓力產(chǎn)生不同的受壓形變，會造成印刷圖文套印不準(zhǔn)的問題，嚴(yán)重時(shí)紙張易產(chǎn)生印刷折皺。
2.2 產(chǎn)生單銅卷曲的問題
含水量的變化也會引起紙張卷曲的問題。由于單面銅版紙一面是涂料，另一面為吸水性很強(qiáng)的纖維，涂料基本不伸縮，而纖維伸縮程度較大，所以單面銅版紙的卷曲問題相對雙面銅版紙而言較為突出。在濕度相對較高的環(huán)境中單銅紙吸濕容易向涂布面卷曲；在濕度相對較低的環(huán)境中單銅紙放濕容易向纖維面卷曲。
2.3 對印刷其它方面的影響
單銅紙?jiān)谟∷⑦^程中，如果含水量發(fā)生了變化（過度干燥或過度潤濕），纖維和涂料的水分平衡被破壞，失去水分就會向未涂布面卷曲，吸收水分就會向涂布面卷曲。如果紙張?jiān)谟∷⑶熬痛嬖诰砬鷨栴}，會影響印刷的順暢性和印刷效率；如果紙張?jiān)谟∷⑦^程中或印刷后出現(xiàn)卷曲問題，將對后序的加工、包裝等作業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，紙張水分是不可缺少的項(xiàng)目之一。
3. 加熱失重法（烘干法）水分儀在造紙行業(yè)中的應(yīng)用
烘干法又叫"加熱失重法"，采用物理分析方法測定水分含量值，利用加熱對水分揮發(fā)的影響，將物料中的水分烘干。傳統(tǒng)比較通用的水分測定方法是烘箱法，是將物料樣品放入烘箱烘干，利用電子天平對物料烘干前后分別進(jìn)行稱重后，人工計(jì)算得出水分值…… 了解烘干法水分儀原理詳情
烘干法水分測定儀原理
烘干法又叫"加熱失重法"，采用物理分析方法測定水分含量值，利用加熱對水分揮發(fā)的影響，將物料中的水分烘干。傳統(tǒng)比較通用的水分測定方法是烘箱法，是將物料樣品放入烘箱烘干，利用電子天平對物料烘干前后分別進(jìn)行稱重后，人工計(jì)算得出水分值。該方法測定一個(gè)樣品需要2~4個(gè)小時(shí)，對于一些高節(jié)奏生產(chǎn)的企業(yè)，烘箱法嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，已達(dá)不到該類企業(yè)的使用需求。
采用鹵素加熱技術(shù)，升溫比市場上傳統(tǒng)紅外加熱技術(shù)快40%
在該背景下，維科美拓水分儀采用一種高效率的烘干加熱器—高品質(zhì)環(huán)狀鹵素?zé)簦ㄟh(yuǎn)紅外水分快速測定儀采用遠(yuǎn)紅外暗場加熱器）對樣品進(jìn)行加熱，替代傳統(tǒng)烘箱加熱，該種方法加熱速度快、加熱均勻。維科美拓烘干法水分快速測定儀將烘箱干燥法進(jìn)行一體化升級，將加熱模塊、稱重模塊、操作模塊、人機(jī)智能模塊完美的結(jié)合在一起，系統(tǒng)可根據(jù)測定趨勢智能停機(jī)并分析樣品水分值，將結(jié)果結(jié)果直接顯示在屏幕上，實(shí)現(xiàn)一鍵啟動即可獲取可靠結(jié)果，測定結(jié)果與烘箱法具有良好的一致性，一般樣品的測定僅需幾分鐘即可完成，工作效率遠(yuǎn)高于烘箱法，廣受企業(yè)用戶的青睞與好評。
根據(jù)用戶的不同需求，我們可以提供以下解決方案：
4. 卡爾費(fèi)休法水分儀在造紙行業(yè)中的應(yīng)用
卡爾費(fèi)休法有滴定法（容量法）和庫侖法(電量法)兩種方法，是卡爾·費(fèi)休(Karl Fischer)提出的測定水分的分析方法。卡爾費(fèi)休法是測定物質(zhì)水分的各類化學(xué)方法中，對水最為專一、最為準(zhǔn)確的方法?？栙M(fèi)休法經(jīng)過近年市場改進(jìn)，提高了準(zhǔn)確度，擴(kuò)大了測量范圍，已被列為許多物質(zhì)中水分測定的標(biāo)準(zhǔn)方法……了解卡爾費(fèi)休水分儀原理詳情
卡爾費(fèi)休水分儀原理與發(fā)展
卡爾費(fèi)休法簡稱費(fèi)休法，是1935年卡爾·費(fèi)休(Karl Fischer)提出的測定水分的容量分析方法。費(fèi)休法是測定物質(zhì)水分的各類化學(xué)方法中，對水最為專一、最為準(zhǔn)確的方法。雖屬經(jīng)典方法但經(jīng)過近年改進(jìn)，提高了準(zhǔn)確度，擴(kuò)大了測量范圍，已被列為許多物質(zhì)中水分測定的標(biāo)準(zhǔn)方法。
費(fèi)休法有滴定法與庫侖電量法兩種方法。 適用于許多無機(jī)化合物和有機(jī)化合物中含水量的測定。 是世界公認(rèn)的測定物質(zhì)水分含量的經(jīng)典方法?？煽焖贉y定液體、固體、氣體中的水分含量，是最專一、最準(zhǔn)確的化學(xué)方法，為世界通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析方法。廣泛應(yīng)用在石油、化工、電力、醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)及院?？蒲械仍?。
利用卡爾費(fèi)休法測定物質(zhì)中水分是一種重要而靈敏的化學(xué)分析方法，但除了有一個(gè)非常好的測定儀器外,必須對測定的物質(zhì)中有無干擾物質(zhì)存在，根據(jù)物質(zhì)中水分的含量確定適當(dāng)?shù)倪M(jìn)樣量，克服各種影響測定精度的因素,細(xì)心操作，才能得到好的測定結(jié)果。1935年卡爾－費(fèi)休（KarlFischer）首先提出了利用容量分析測定水分的方法，這種方法即是GB6283《化工產(chǎn)品中水分含量的測定》中的目測法。目測法只能測定無色液體物質(zhì)的水分。后來，又發(fā)展為電量法。隨著科技的發(fā)展，繼而又將庫侖計(jì)與容量法結(jié)合起來推出庫侖法。這種方法即是GB7600《運(yùn)行中變壓器油水分含量測定法（庫侖法）》中的測試方法。分類目測法和電量法統(tǒng)稱為容量法?？ㄊ戏椒ǚ譃榭ㄊ先萘糠ê涂ㄊ蠋靵龇▋纱蠓椒ā煞N方法都被許多國家定為標(biāo)準(zhǔn)分析方法，用來校正其他分析方法和測量儀器。
水分反應(yīng)原理
碘氧化二氧化硫時(shí)，需要一定量的水參加反應(yīng)：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4 ，該反應(yīng)是可逆的。為了使反應(yīng)向正方向移動并定量進(jìn)行，須加入堿性物質(zhì)。因此，試劑必須加進(jìn)甲醇或另一種含活潑OH基的溶劑，使硫酸酐吡啶轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的甲基硫酸氫吡啶。
KF庫侖滴定法中，電解質(zhì)電化學(xué)法直接電解產(chǎn)生所需的碘。利用電荷與碘之間嚴(yán)格的定量關(guān)系，測量計(jì)算水的含量。當(dāng)有很少量的游離碘時(shí)，Pt指示電極兩端的電壓差急劇降低，利用這一變化確定滴定終點(diǎn)。
電解反應(yīng)（法拉第電解定律）
在電解過程中,電極反應(yīng)如下：
陽極：2I--2e→I2
陰極：I2+2e→2I- ，2H++2e→H2↑
從以上反應(yīng)中可以看出，1mol的碘氧化1mol的二氧化硫，需要1mol的水，相當(dāng)于是1mol碘與1mol水的當(dāng)量反應(yīng)，電解1mol碘需要2×96493C電量（法拉第恒量9.6493×10000C/mol ），1mol碘可消耗水的質(zhì)量為18g。
由法拉第電解定律可得 M×10-6/18=Q×10-3/2*9.6493，故M=Q/10.722
式中：W--樣品中的水分含量（μg）； Q--電解電量（mC）；18--水的分子量。
根據(jù)用戶的不同需求，維科美拓可以為用戶提供以下解決方案：
5. 在線水分測定儀在造紙行業(yè)中的應(yīng)用
在線水分儀是指在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品水分進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測并實(shí)時(shí)顯示的儀器，在造紙行業(yè)主要以微波法和紅外法兩種方案為主，在線水分測定儀也屬于一種快速檢測水分的方案，與便攜式水分測定儀不同的是，它可以直接安裝在作業(yè)現(xiàn)場，對物料水分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，企業(yè)可通過分析歷史數(shù)據(jù)去完善生產(chǎn)工藝，也可以通過水分預(yù)警功能進(jìn)行現(xiàn)場水分超標(biāo)的快速處理，助力企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，在企業(yè)生產(chǎn)活動中占據(jù)十分重要的地位……了解在線水分儀原理詳情
近紅外在線水分儀原理
紅外光吸收原理物質(zhì)內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)，如水中的氧-氫鍵和有機(jī)物中的碳-氫鍵，會吸收特定波長的近紅外光線。在特定波長下，所反射的近紅外線能量和它所包含的吸收近紅外線的分子的數(shù)量成反比。水分儀是根據(jù)近紅外波長會被水分子吸收的原理，分析某特定波長的近紅外能量變化。
水分子不是靜止的：當(dāng)遇到特定的能量帶時(shí)，它們會振動。水分子中兩個(gè)氫原子與氧原子的鍵會伸展、收縮、或以其它形態(tài)扭曲。需要外來的能量引起這些振動，需要的能量遍及整個(gè)電磁光譜的特定波段。在整個(gè)光譜的不同部位，有一些吸收波段十分強(qiáng)烈，有一些十分微弱。在光譜的近紅外部位，該部分波段對于水分子特別強(qiáng)烈，同時(shí)儀器在發(fā)射、過濾和接收這能量方面更容易實(shí)現(xiàn)。使用近紅外光能量的特定波長，以提供適量的能量給被測產(chǎn)品中的水分。一般用以測量水分的波長保持在 1 至 2.5 微米范圍。
特定波長能量被吸收的多少，取決于近紅外能量束所遇到的水分子多少和在該特定波長的吸收強(qiáng)度。能量束所遇到的水分子數(shù)量是與所測物質(zhì)中水分成正比。同時(shí)因?yàn)樗謨x是反射比的形式，測量的光束亦被受測物質(zhì)的反射和吸收特性所影響。近紅外線水分測量技術(shù)是一種非破壞性，非接觸式的實(shí)時(shí)水分檢測技術(shù)。
在線近紅外水分監(jiān)測系統(tǒng)工作原理
紅外在線水分測定儀把多個(gè)波長的近紅外線光束聚集到被測物表面上，其表面反射的近紅外線的光束被一個(gè)高級紅外光學(xué)探測系統(tǒng)接收和處理。這種高級紅外光學(xué)探測系統(tǒng)能快速處理數(shù)據(jù)。一個(gè)內(nèi)嵌式的超性能微型數(shù)字信號處理芯片用來處理、儲藏和顯示所需要的數(shù)據(jù)。其精確度和穩(wěn)定性非常出眾。
在線紅外水分測定儀利用的現(xiàn)象是：許多的物質(zhì)在特定波長下吸收紅外能量，而不吸收在其它波長下的紅外能量。當(dāng)測量受測物質(zhì)的水含量時(shí)，最少選擇兩種波長。一種是為參照波長，不會被受測物質(zhì)或水強(qiáng)烈吸收。另一種是為測量波長，它不會被受測物質(zhì)強(qiáng)烈吸收，但會被水強(qiáng)烈吸收。
在線紅外水分測量儀使用裝嵌在轉(zhuǎn)輪上的精密紅外濾光片。這種安裝允許參照光和測量光的脈沖交替地通過濾光片。被保留的光束會被聚焦在受測試的樣品上。首先是參照光被投影在樣品上，然后是測量光被投影在樣品上。這兩個(gè)具有時(shí)序的光能脈沖會被反射回到一個(gè)探測器上，依次轉(zhuǎn)換成兩個(gè)電信號。參考通道表示預(yù)計(jì)的反射能量的多少。測量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量將出現(xiàn)衰減。這兩個(gè)信號結(jié)合形成一個(gè)比率。這比率與一些從不同含水程度樣品中獲得的其它比率的差，是與兩者含水量的差成正比例。
兩種通道的信號強(qiáng)度結(jié)合成以下的方程式：R/M X M1/R1=比率
其中：R--代表產(chǎn)品光束的參照通道
M--代表產(chǎn)品光束的測量通道
M1--代表補(bǔ)償光束的測量通道
R1--代表補(bǔ)償光束的參照通道
如果有漂移狀況出現(xiàn)，諸如測量波長的光的強(qiáng)度改變，M和M1值會同時(shí)相稱地受影響，對于比率來說，漂移的結(jié)果被抵消，保持了測量結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。
微波在線水分儀原理
微波是一種高頻電磁波，微波透射介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的衰減、相位改變主要由介質(zhì)的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角正切值決定。水是一種極性分子，水的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值都遠(yuǎn)高于一般介質(zhì)。通常情況，含水介質(zhì)的介電常數(shù)和損耗角正切值的大小主要由它的水分含量決定。微波透過物料后被微波接收器接收，根據(jù)微波功率的衰減和相位移的改變，即可計(jì)算物料中的水分含量。
由于微波完全穿透過程物料，所以所有的物理性水份都能被測定。這不僅適用于表面的水份，而且也適于內(nèi)部的水份。該技術(shù)保證了裝置很高的測量準(zhǔn)確性和精度，物料的顏色和表面結(jié)構(gòu)不會影響測量結(jié)果。可以廣泛運(yùn)用于煤、燒結(jié)（球團(tuán)）混合料、鐵礦石、化學(xué)品、鋁土礦、鎳礦、糖、煙草、蔗渣、谷物、硅、木料、羊毛、造紙、砂、聚合物、棉花和其他非傳導(dǎo)材料。
微波在線水分儀詳解
根據(jù)不同的物料和它的屬性，傳感器探頭可達(dá)到約150mm至200mm測量深度。產(chǎn)品的總水分即該物料的核心水分以及表面水分，將被測量分析，有時(shí)表層水分并不是真實(shí)值。傳感器具有較高的穿透性，所以物料表面堆積的污物是不影響測量的。
每種物料的介電常數(shù)或相對介電常數(shù)的變化，這是重要的測量原理。為了更好地理解工作原理，下面是一個(gè)非常簡單的解釋：
水的相對介電常數(shù)εr=80左右，大部分其他材料約為εr=1-10左右。例如，沙礫εr值在3-4之間。這意味著，有一個(gè)大的可測量的差異，水（80）和被測量（1-10）的物料的相對介電常數(shù)εr。
根據(jù)這種差異可以直接測量相關(guān)物料的水分值。然后以質(zhì)量百分比的物料水分含量作為一個(gè)值的標(biāo)準(zhǔn)信號的形式輸出。
換句話說：越多的水或濕氣包含在物料中，其相對介電常數(shù)εr的值就越接近80.
在線式實(shí)時(shí)測量，當(dāng)物料通過傳感器時(shí)即可獲得測量信號，即使是在快速流動的生產(chǎn)線上，靜止實(shí)體物料的測量也是可以的。
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6. 便攜式水分測定儀在造紙行業(yè)中的應(yīng)用
便攜式水分測定儀實(shí)際上是一種快速檢測物料水分的儀器，整體精度不如實(shí)驗(yàn)室水分測定儀，但比“老師傅”的觸感和經(jīng)驗(yàn)更靠譜、準(zhǔn)確，經(jīng)過校準(zhǔn)的便攜式水分測定儀可在作業(yè)現(xiàn)場快速測定出樣品的含水率，如檢測出造紙材料水分含量超出預(yù)警，則送往專業(yè)實(shí)驗(yàn)室采用實(shí)驗(yàn)室水分測定儀進(jìn)行分析確認(rèn)。便攜式水分測定儀因攜帶方便、檢測快速等特點(diǎn)，在造紙行業(yè)來料、生產(chǎn)現(xiàn)場、抽檢等場景得到廣泛應(yīng)用。
7. 露點(diǎn)法水分測定儀在造紙行業(yè)中的應(yīng)用
露點(diǎn)測定采用的是阻容法，當(dāng)傳感器與氣體充分接觸時(shí)，可以快速的顯示氣體的露點(diǎn)/濕度參數(shù)。露點(diǎn)儀可以安裝應(yīng)用在生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可以便攜式攜帶至現(xiàn)場隨機(jī)監(jiān)測，無需耗材，經(jīng)濟(jì)方便。氣體露點(diǎn)濕度的檢測主要有兩方面應(yīng)用，一是倉儲、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的環(huán)境氣體的水分檢測；二是生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)用氣的水分檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以便采取有效的措施，降低這些氣體濕度的干擾及原材料或成品的含水率。
