确定三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂在利用这些树脂构成的混合物浸渍的至少一个纸层中的定量比的方法与流程

本发明涉及一种用于确定三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂在利用这些树脂构成的混合物浸渍的至少一个纸层中的定量比的方法和一种用于执行该方法的浸渍设施，以及涉及用于控制该浸渍设施的特定参数的用途。

背景技术：

1、在人造板行业中，浸渍过的纸大规模地用于人造板的表面精加工。这基本上是装饰纸、覆面纸和平衡纸(gegenzugpapiere)。这些浸渍过的纸在所谓的短周期压机(kt压机)中在高压和高温下压制到木材上。这些经覆层的板随后被用于各种各样的应用(家具、室内装修、层压地板等)。

2、水性三聚氰胺和脲树脂尤其用于对纸浸渍。在此，成本更有利的脲树脂通常用于所谓的纸的芯材浸渍，与三聚氰胺树脂混合，而纯三聚氰胺树脂通常用于纸的表面。

3、在制造浸渍物时以三聚氰胺成分涂覆脲树脂在第一浸渍池中，在该处在浸入到浸渍池中后，借助于刮板或压力辊(quetschwalzen)将树脂刮抹到限定的树脂涂覆部上。然后在悬浮式干燥器中通过热空气干燥浸渍物并且然后随着随后的再一次干燥中涂覆由三聚氰胺树脂构成的面漆。示例性地参见ep 3075906b1，其中描述了一种浸渍设施，该浸渍设施由具有下游的干燥站的第一浸渍站和具有下游的干燥站的第二浸渍站构成。

4、在浸渍过程中，只能困难地确定第一次工作后树脂的涂覆量的比。只能通过从正在进行的过程中提取样品来进行确定，其中由于设施的速度高(60至100m/min)和涉及湿润的纸的事实，存在纸撕裂的风险。此外，样品只能从卷带材料的边缘区域中提取。

5、另一可行性是首先只进行预/芯浸渍并且在该处首先检查预浸渍的参数。然而，这会导致极大材料损失，因为这些浸渍物不能使用。此外，在每次更换为强烈不同的纸时，都必须重复这个过程。

6、此外，关于总树脂量仅做出一个结论。虽然份额应经由预设的配方确定，但是可能由于各种原因(错误配方、计量和混合问题)而偏离预设。

7、当然，在对纸浸渍时，由于原材料(例如具有不同的固体含量的树脂)的波动、由于生产参数或由于生产误差也可能在浸渍物的芯中产生具有不清楚的量比的产品。这可能导致产品质量因批次而异。当然，这也会对产品的成本和质量有影响，这在批量生产的产品即浸渍物中可能是关键的。

8、由此产生的缺点是变得困难的误差分析、升高的成本和困难的质量控制。

技术实现思路

1、因此，本发明基于如下技术目的，研发一种方法，所述方法允许在经浸渍的纸中快速定量地检验脲树脂和三聚氰胺树脂之间的比。所述方法应当用于监控生产。检验应该非破坏性地进行，应当可以在整个卷带材料宽度上进行并且连续地提供数据。

2、该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

3、据此，提供一种方法，所述方法用于确定三聚氰胺和脲甲醛树脂在利用所述树脂构成的混合物浸渍的至少一个纸层中的的定量比，其中浸渍在如下设施中执行，所述设施用于浸渍穿越过所述设施的至少一个纸层。本方法包括以下步骤：

4、-通过具有分别不同的、定量限定的比的三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的树脂混合物浸渍多个纸层，作为参考样品；

5、-利用至少一个nir测量头在500nm和2500nm之间、优选在700nm和2000nm之间、尤其优选在900nm和1700nm之间和特别有利地在1450nm和1550nm之间的波长范围内记录每个所述参考样品的至少一个nir光谱；

6、-将参考样品中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的不同定量比与所述参考样品的所记录的nir光谱相关联；并且

7、-借助于多元数据分析，针对在nir光谱的光谱数据与参考样品的所属的定量比的三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂之间的关系创建校准模型；

8、-通过由三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂构成的树脂混合物浸渍至少一个纸层；

9、-利用至少一个nir测量头在500nm和2500nm之间、优选在700nm和2000nm之间、尤其优选在900nm和1700nm之间和特别有利地在1450nm和1550nm之间的波长范围内记录浸渍过的纸层的至少一个nir光谱；以及

10、-通过将针对浸渍过的纸层记录的nir光谱与所创建的校准模型进行比较，确定在浸渍过的纸层中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比。

11、因此，使用nir测量头，其允许经由记录在近红外范围(950-1650nm)中的光谱数据(光谱)来确定含有一定量或不确定量的脲树脂的经三聚氰胺树脂浸渍的纸。nir辐射与脲树脂和三聚氰胺树脂中存在的有机官能团如o-h、c-h和n-h相互作用。在相互作用期间，nir辐射通过被测量的样品散射和反射。通过经由nir检测器接收被反射的nir辐射，产生nir光谱。在测量时，一秒钟内执行数十次nir辐射，使得也确保了数值的静态保护。本方法实现定量验证经三聚氰胺树脂浸渍的纸中的脲树脂。

12、脲树脂和三聚氰胺树脂具有非常相似的nir光谱，其中脲树脂峰值位于三聚氰胺树脂峰的肩部中。通过叠加所使用的树脂，引起光谱中的脲树脂峰值的减弱，由此使分析变得困难。出于该原因，令人惊讶的是，完全可以验证经三聚氰胺树脂浸渍的纸的脲树脂。

13、尽管已知通过树脂-木材-复合材料中的nir光谱确定不同树脂类型、蜡、水分和其他添加剂的浓度(参见us2007/0131862a1)，然而在将由(分离的)木材颗粒和粘合剂构成的混合物压制成相应的木材复合材料或木材制品之前，确定所提到的组分占所述混合物的浓度。相反，本方法实现：在中间干燥后确定经浸渍的纸层中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比。

14、在本方法的一个实施方式中，在经浸渍的纸层中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比在干燥步骤之后确定，尤其是在中间干燥之后确定，其中纸层的水含量优选降低到10-20重量％。

15、在本方法的另一实施方式中，确定在至少一个利用这种树脂混合物预浸渍(或芯浸渍)的纸层中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比。

16、在本方法的又一优选的实施方式中，在离开作为设施的一部分的(第一)浸渍站之后，确定在至少一个利用所述树脂混合物预浸渍(或芯浸渍)的纸层中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比，所述设施用于浸渍至少一个穿越过所述设施的纸层。优选地，在第一浸渍站中预浸渍纸层之后，在第二浸渍站中进行预浸渍过的纸层的表面浸渍。将在下文中详细描述这样的浸渍设施。

17、三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比的确定因此在运行经过浸渍设施的纸幅的预浸渍和表面浸渍之间，即在第一和第二浸渍站之间进行。

18、本方法仅需要单一的nir测量来确定三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比。同样有利的是，对连续的纸层执行测量，即纸层未被破坏。

19、根据本方法，首先提供利用三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂构成的限定的混合物浸渍的纸层的参考样品。重要的是，参考样品必须与待测量的样品是同类的；即尤其，参考样品的树脂混合物具有与待测量的树脂混合物相同的组成。尤其在使用具有添加剂如阻燃剂、纤维、其他添加剂的树脂混合物时，待测量的样品和参考样品的同类型性是重要的。

20、从这些参考样品中，记录在500nm和2500nm之间，优选在700nm和2000nm之间，尤其优选在900nm和1700nm之间的波长范围中的至少一个nir光谱。

21、用于参考样品的树脂混合物的定量组成是已知的。因此，在用于预浸渍的树脂混合物中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比能够在90重量％：10重量％和10重量％：90重量％之间，优选在75重量％：25重量％和25重量％：75重量％之间，尤其优选在55重量％：45重量％和45重量％：55重量％之间。

22、浸渍过的纸层中的树脂比例也为>100％。如果以纸重量为基准，树脂涂覆量通常约为100-140％，例如在装饰浸渍物中那样。在更特定的浸渍物中，树脂比例能够明显更高，例如在覆盖纸浸渍物中那样。

23、然后将树脂混合物的已知的定量组成与这些参考样品的分别记录的nir光谱相关联，并且借助于多元数据分析为参考样品的nir光谱的光谱数据与所属的参数值之间的关系创建校准模型；即，对于参考样品的每个参数值对应有参考样品的nir光谱。为不同的参数创建的校准模型保存在适合的数据存储器中。

24、随后，利用三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂构成的树脂混合物(预)浸渍至少一个纸层，并且记录(预)浸渍的纸层的至少一个nir光谱。然后，能够通过将对于树脂层所记录的nir光谱与所创建的校准模型进行比较来确定(预)浸渍的纸层中的三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比。

25、在所记录的整个光谱范围内，有意义地对nir光谱进行比较和解释。这有利地利用本身已知的多元数据分析(mda)来执行。在多元分析方法中，通常以本身已知的方式同时检查多个统计学变量。为此，在这些方法中通常减少数据集中包含的变量的数量，而不同时减少其中包含的信息。

26、在当前情况下，经由偏最小二乘回归(pls，partial least squares regression)方法进行多元数据分析，由此能够创建适合的校准模型。对所获得的数据的评估优选利用适合的分析软件进行，例如利用umetrics ab公司的分析软件simca-p或camo公司的theunscrambler进行。

27、在另一个实施方式中提出，使用出自1450nm和1550nm之间的nir光谱范围的光谱数据来创建校准模型，所述光谱数据借助于适合的数学方法进行预处理并且随后被输送给多元数据分析。

28、借助于回归系数表示波长对于从nir光谱预测树脂比的重要性。在此，具有大系数数值的区域对回归模型有很大的影响。因此，pls回归模型中的回归系数的表示对于确定树脂量或树脂含量示出：波长范围在1460nm和1530之间，其中最大值为1490nm(树脂的氨基基团的吸收带)对于模型的计算是最重要的，因为在此回归系数的数值是最大的。尽管光谱的其他范围对于nir测量具有较少的信息内容，但仍然有助于考虑或最小化其他信息和/或干扰影响变量(如层的透明度、载体材料的表面性质等)。

29、为了消除干扰影响(例如载体材料的表面性质、样品的颜色、固体颗粒或其他添加剂上的光散射等)，需要利用数学预处理方法(例如导数数据预处理、根据snvt(standardnormal variate transformation，标准正态变分变换)的标准化、多信号校正(emsc，extended multiplicative signal correction)等)来处理光谱数据。在此，主要由样品的不同颜色引起的基线效应从光谱中去除，将重叠的带相互分离，并且考虑在基底表面或覆层中的固体颗粒处的光散射的相关性。在测量装饰纸层时，校准和数据预处理的重点在于基线移动的去除。

30、借助于多元数据分析，从预处理的数据中开发校准模型，所述校准模型包含在校准时所使用的所有装饰件。

31、相应地，nir光谱的比较和解释优选利用多元数据分析mda在1450nm和1550nm之间的光谱范围中进行。在多元分析方法中，通常以本身已知的方式同时检查多个统计学变量。为此，减少数据集中所包含的变量的数量，而不同时其中包含的信息。

32、如上所述，当前确定(预)浸渍过的纸层中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的比。覆盖纸、装饰纸或牛皮纸被用作为纸层。覆盖纸是通常已经利用传统的三聚氰胺树脂浸湿的薄纸。同样可获得如下覆盖纸，其中耐磨颗粒例如刚玉颗粒混合到覆盖部的树脂中或分散到浸渍过的覆盖部上，以便提高耐磨性。装饰纸是用于木质材料的表面精加工的特殊纸，其实现高的装饰多样性。因此，除了各种各样的木材结构的典型印记(aufdrucken)外，可获得几何形状的广泛的印记或艺术性的、装饰性的精心制作(ausarbeitungen)的广泛的印记。实际上，在主题选择中没有任何限制。为了确保最佳的可印刷性，所使用的纸必须具有良好的光滑度和尺寸稳定性，并且同样适合必要的人造树脂浸渍的渗透。牛皮纸具有高强度并且由纤维素纤维制成，所述纤维素纤维添加有淀粉、明矾和胶水，以便实现强度提高。

33、在一个优选的实施方式中，纸层部分地或完全地利用树脂浸渍，其中树脂浸入到载体材料或渗透到其中。当前，将术语“浸渍”理解为利用树脂完全或部分地浸透纸层。尤其地，本方法在预浸渍过或芯浸渍过的纸层中使用。

34、用于确定在预浸渍过的纸层中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比的方法能够在浸渍设施中连续地并且在线地进行。

35、相对应的用于浸渍穿越过所述设施的至少一个纸层的浸渍设施在此包括：

36、-可选地，纸展开装置和更换设备，

37、-用于利用三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂构成的树脂混合物预浸渍(芯浸渍)至少一个纸层的第一浸渍站，和

38、-用于对至少一个预浸渍过的纸层进行表面浸渍的第二浸渍站，

39、-其中在第一浸渍站和第二浸渍站之间，设有至少一个nir测量头，尤其是至少一个nir多测量头，用于记录在第一浸渍站中进行预浸渍之后浸渍过的纸层的至少一个nir光谱，

40、-可选地，剪切机和卸货台。

41、nir测量头优选设置为，使得浸渍过的纸层的上侧被照射。然而，通常也可行的是，在浸渍设施中设置另外的nir测量头，用于测量浸渍过的纸层的上侧和下侧。

42、尤其优选的是，至少一个nir测量头横跨纸层的宽度并且分析特定的问题区域(例如，在板的边缘或中间区域中等)。相应地，至少一个nir测量头横向于(预)浸渍过的纸层的行进方向移动。此外，测量值能够立即可供使用并且允许立即干预工艺。这在其他方法中是无法容易实现的。

43、在本浸渍设施的一个实施方式中，在第一浸渍站之后设有第一干燥站，其中至少一个nir测量头设置在第一干燥站之后。

44、在更具体的实施方式中，浸渍设施包括浸渍池或浸渍浴(作为浸渍站)，必要时包括呼吸段、用于去除多余树脂的刮板系统/压力辊对，可选地，包括用于分散耐磨颗粒的设备、至少一个干燥器(例如，悬浮式干燥器)，可选地，包括格栅机构和可选地第二干燥器、至少一个冷却设备(例如，冷却辊系统)。

45、因此，提供一种方法，其中能够通过使用nir测量头，更确切地说，通过非接触式测量从nir光谱中确定在(预)浸渍过的纸层中三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂的定量比。利用一个或多个测量头确定的数据在本发明的一个有利的表现形式中直接用于设施开环控制或闭环控制。

46、此外，在本发明的另一有利的表现形式中，通过存储数据实现质量控制的改进。在设施试验中，所存储的数据也能够有利地为评估提供贡献，例如在新安装时或在维护或修理之后对设施的试运转，或者为了新生产或测量方法的现场测试目的。由于测量值即时可用和测量频率高，实现设施非常紧密的检查或者开环控制或闭环控制。

47、与传统(已知的)测量方法相比，本方法实现：在短时间内(在线，优选在没有干扰性的时间延迟的情况下)提供测量值。测量数据能够用于质量保证、研究与开发、过程控制、过程闭环控制、过程开环控制等。不因测量过程降低生产速度等。原则上，由此改进了对生产的监控。此外，也减小了因质量确定和设施调整造成的停机时间。

48、本方法的优点是多方面的：非接触式多参数确定(“real time”或“实时”测量)，连带显著减少在评估经测量的参数值时的时间延迟；改进的设施开环控制或闭环控制、减少废品、改进在设施上所制造的产品的质量、改进设施可用性。

49、浸渍设施的控制系统包括至少一个计算机辅助的评估单元(或处理器单元)和数据库。在评估单元中，进行对于产品(即经压制的多孔的覆层材料)所测量的nir光谱与对于相应单个参数所创建的校准模型的对比或比较。如此确定的参数数据被存储在数据库中。

50、利用本光谱学方法确定的数据能够用于控制浸渍设施。nir多测量头的非接触式测量的参数值(“实际值”)能够如之前已经描述的那样直接并且“实时”地用于相关设施的开环控制或闭环控制，其方式为，例如所测量的实际值存储在数据库中、例如存储在关系型数据库中，并且将其与在该处存在的这些参数的期望值进行比较。所产生的差随后被用于生产线的开环控制或闭环控制。

51、为了对浸渍设施进行调整和控制，提供一种计算机实现的方法以及计算机程序，其包括指令，当通过计算机执行程序时所述指令促使执行计算机实现的方法。计算机程序存储在浸渍设施的控制系统的存储单元中。