基于动物纤维的土豆纸韧性提升方法及系统

本发明涉及造纸，尤其涉及一种基于动物纤维的土豆纸韧性提升方法及系统。

背景技术：

1、基于动物纤维的土豆纸韧性提升的过程为在造纸过程中加入动物纤维以提升土豆纸的断裂韧性的过程。

2、目前，现有技术通过加入碳纤维来提升纸张韧性，且造纸过程中大多使用植物纤维，较少使用动物纤维，其次，现有技术中分析纤维长度与纤维强度对于断裂韧性的影响，但并未给出适合于能够显著提升纸张韧性的最佳纤维长度与最佳纤维强度。因此，由于造纸过程中缺乏对纤维的调整，导致造纸效果不够好。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于动物纤维的土豆纸韧性提升方法及系统，可以实现造纸过程中对纤维的调整，从而提升造纸效果。

2、第一方面，本发明提供了一种基于动物纤维的土豆纸韧性提升方法，包括：

3、从预先采集的土豆中分离植物纤维，并从预先采集的动物纤维原料中分离动物纤维，利用所述植物纤维与所述动物纤维制备所述土豆的土豆纸浆，划分所述土豆纸浆中的第一纸浆与第二纸浆；

4、识别所述第一纸浆中动植物纤维的纤维长度与纤维强度，基于所述纤维长度与所述纤维强度，利用所述第一纸浆制备所述土豆的土豆纸；

5、构建所述纤维长度与所述土豆纸的断裂韧性之间的第一关系图，并构建所述纤维强度与所述断裂韧性之间的第二关系图，从所述第一关系图与所述第二关系图中选取所述第二纸浆的目标纤维长度与目标纤维强度；

6、利用所述目标纤维长度，对所述第二纸浆中的动植物纤维进行纤维第一筛选，得到第一筛选纤维，利用所述目标纤维强度，对所述第一筛选纤维进行纤维第二筛选，得到第二筛选纤维；

7、利用所述第二筛选纤维对所述土豆纸进行土豆纸韧性提升，得到土豆纸韧性提升结果。

8、在第一方面的一种可能实现方式中，所述从预先采集的土豆中分离植物纤维，包括：

9、对所述土豆进行土豆沤浸处理，得到土豆纤维；

10、捶捣所述土豆纤维，得到帚化纤维，并将所述帚化纤维作为所述植物纤维。

11、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述植物纤维与所述动物纤维制备所述土豆的土豆纸浆，包括：

12、分别获取所述植物纤维与所述动物纤维的植物打浆度与动物打浆度，分别配置所述植物纤维与所述动物纤维的植物占比与动物占比；

13、基于所述植物打浆度与所述动物打浆度，混合所述植物纤维与所述动物纤维，得到第一混合纤维；

14、基于所述植物占比与所述动物占比，对所述第一混合纤维中的植物占比与动物占比进行占比调整，得到第二混合纤维；

15、利用预设的添加剂将所述第二混合纤维转换为所述土豆的初始纸浆；

16、检测所述初始纸浆的断裂韧性；

17、基于所述初始纸浆的断裂韧性，从所述初始纸浆中选取所述土豆的土豆纸浆。

18、在第一方面的一种可能实现方式中，所述检测所述初始纸浆的断裂韧性，包括：

19、将所述初始纸浆转换为初始土豆纸；

20、利用下述公式计算所述初始土豆纸进行纸断裂处理时的断裂韧性：

21、w1＝w2+w3＝lαw2+αβw3l2

22、

23、其中，w2表示所述断裂韧性，w3表示所述初始土豆纸进行纸断裂处理时在外部塑性区所消耗的非基功，α表示所述初始土豆纸的厚度，β表示外部塑性区的形状系数，取决于外部塑性区的几何形状，l表示所述初始土豆纸进行纸断裂处理时断裂过程区的长度。

24、在第一方面的一种可能实现方式中，所述识别所述第一纸浆中动植物纤维的纤维长度与纤维强度，包括：

25、采集所述第一纸浆的纸浆图像；

26、对所述纸浆图像进行边缘检测，得到所述纸浆图像中的检测边缘；

27、在所述检测边缘上的像素点与其他像素点不处于同一直线上时，对所述检测边缘进行边缘分割，得到分割边缘；

28、从所述分割边缘中选取最长边缘；

29、将所述最长边缘上两个端点之间的直线距离作为所述纤维长度；

30、利用下述公式计算所述动植物纤维进行纤维拉伸时的拉伸强度：

31、

32、其中，σ表示所述拉伸强度，f表示所述动植物纤维进行纤维拉伸时受到的最大轴向拉力值，s表示所述动植物纤维进行纤维拉伸时受拉截面的面积。

33、在第一方面的一种可能实现方式中，所述构建所述纤维长度与所述土豆纸的断裂韧性之间的第一关系图，包括：

34、利用预设的插值法对所述纤维长度进行缺失值插补，得到插补缺失值；

35、构建所述纤维长度与所述断裂韧性之间的回归模型；

36、将所述插补缺失值输入至所述回归模型中，以利用所述回归模型计算所述插补缺失值对应的断裂韧性；

37、以所述纤维长度和所述插补缺失值为横轴数据、以所述断裂韧性和所述插补缺失值对应的断裂韧性为纵轴数据，构建所述横轴数据与所述纵轴数据之间的长度-韧性曲线图，并将所述长度-韧性曲线图作为所述第一关系图。

38、在第一方面的一种可能实现方式中，所述从所述第一关系图与所述第二关系图中选取所述第二纸浆的目标纤维长度与目标纤维强度，包括：

39、利用下述公式计算所述第一关系图中每两个纤维长度对应的两个断裂韧性的第一韧性差值：

40、δe＝ei+1-ei

41、其中，δe表示所述第一韧性差值，ei+1表示第i+1个纤维长度对应的断裂韧性，ei表示第i个纤维长度对应的断裂韧性；

42、利用下述公式计算所述第二关系图中每两个纤维强度对应的两个断裂韧性的第二韧性差值：

43、δr＝rj+1-rj

44、其中，δr表示所述第一韧性差值，rj+1表示第j+1个纤维强度对应的断裂韧性，rj表示第j个纤维强度对应的断裂韧性；

45、利用所述第一韧性差值和所述第二韧性差值选取所述第二纸浆的目标纤维长度与目标纤维强度。

46、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述目标纤维长度，对所述第二纸浆中的动植物纤维进行纤维第一筛选，得到第一筛选纤维，包括：

47、识别所述目标纤维长度与预设的纤维筛分组分之间的长度-组分映射关系；

48、从所述长度组分映射关系中查询所述目标纤维长度对应的目标纤维筛分组分；

49、利用所述目标纤维筛分组分对所述第二纸浆中的动植物纤维进行纤维第一筛选，得到第一筛选纤维。

50、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述第二筛选纤维对所述土豆纸进行土豆纸韧性提升，得到土豆纸韧性提升结果，包括：

51、获取所述第二筛选纤维对应的第二纸浆；

52、将所述第二纸浆中的动植物纤维替换为所述第二筛选纤维，得到替换纤维的纸浆；

53、将所述替换纤维的纸浆转换为替换纤维的土豆纸，并将所述替换纤维的土豆纸作为所述土豆纸韧性提升结果。

54、第二方面，本发明提供了一种基于动物纤维的土豆纸韧性提升系统，所述系统包括：

55、纸浆划分模块，用于从预先采集的土豆中分离植物纤维，并从预先采集的动物纤维原料中分离动物纤维，利用所述植物纤维与所述动物纤维制备所述土豆的土豆纸浆，划分所述土豆纸浆中的第一纸浆与第二纸浆；

56、纸制备模块，用于识别所述第一纸浆中动植物纤维的纤维长度与纤维强度，基于所述纤维长度与所述纤维强度，利用所述第一纸浆制备所述土豆的土豆纸；

57、目标选取模块，用于构建所述纤维长度与所述土豆纸的断裂韧性之间的第一关系图，并构建所述纤维强度与所述断裂韧性之间的第二关系图，从所述第一关系图与所述第二关系图中选取所述第二纸浆的目标纤维长度与目标纤维强度；

58、纤维筛选模块，用于利用所述目标纤维长度，对所述第二纸浆中的动植物纤维进行纤维第一筛选，得到第一筛选纤维，利用所述目标纤维强度，对所述第一筛选纤维进行纤维第二筛选，得到第二筛选纤维；

59、韧性提升模块，用于利用所述第二筛选纤维对所述土豆纸进行土豆纸韧性提升，得到土豆纸韧性提升结果。

60、与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：

61、本发明实施例通过利用所述植物纤维与所述动物纤维制备所述土豆的土豆纸浆，以用于将植物纤维的吸湿性和透气性等优点和动物纤维的纤维强度高等优点相结合，进一步地，本发明实施例通过识别所述第一纸浆中动植物纤维的纤维长度与纤维强度，以用于在后续分析不同大小的纤维长度与纤维强度下，纸张的断裂韧性受影响的程度，本发明实施例通过构建所述纤维长度与所述土豆纸的断裂韧性之间的第一关系图，以用于分析所述纤维长度所述断裂韧性的影响程度，进一步地，本发明实施例通过从所述第一关系图与所述第二关系图中选取所述第二纸浆的目标纤维长度与目标纤维强度，以用于选取能够显著提升土豆纸的韧性的纤维长度与纤维强度，本发明实施例通过利用所述目标纤维长度，对所述第二纸浆中的动植物纤维进行纤维第一筛选，以用于将所述第二纸浆中的动植物纤维中纤维长度不符合所述目标纤维长度的动植物纤维去除，保留符合所述目标纤维长度的动植物纤维，从而提升土豆纸的韧性，本发明实施例通过利用所述第二筛选纤维对所述土豆纸进行土豆纸韧性提升，以用于在选取好能够显著提升土豆纸韧性的纤维后，利用所选取的纤维制造土豆纸。因此，本发明实施例提出的一种基于动物纤维的土豆纸韧性提升方法及系统，可以实现造纸过程中对纤维的调整，从而提升造纸效果。