东芬兰大学正在寻找一个更详细的了解纤维反应性和分析纤维与产品性能的关系与维美德纤维图像分析仪的新超高清成像和分类功能。
凭借37年的实验室和在线光纤测量经验，Valmet于2019年6月为Valmet FS5分析仪推出了完全重新设计的光学模块。超高清光学可以以更高的分辨率测量更多的光纤，扩大分析应用领域，提高测量精度。
自2013年推出以来，维美德纤维图像分析仪提供了精确的标准化纤维形态测量，无需特殊培训，样品制备或实验室设施。新的光学元件现在具有更宽的测量单元，以改进刨花颗粒测量，更大的图像区域，以测量更多和更长的纤维，以及超高清相机，提供更快的纤维分析和更高的清晰度，以显著更好的纤维和小颗粒检测。
维美德与东芬兰大学(UEF)合作，在新光学模块的开发阶段研究新的测量应用。目标是验证新的超高清(UHD)光学系统在识别各种细颗粒方面的能力。
该大学现在正在继续寻求对纤维反应性的更详细的了解，并分析纤维与产品性能的关系。
UEF森林科学学院是国际知名的高等教育和研究单位。它提供的林业和木材产品相关教育在当代研究中具有坚实的基础，UEF培养负责全球林业、土地利用、环境和材料科学问题的专家。木材材料科学硕士课程，与相关研究和博士培训，建立了木材和最终产品之间的联系，如生物基材料，化学品和来自可再生生物资源的能源。可用原料资源的性质、性能和多功能性是研究的基础，其中生物质转化过程正在开发中。对木细胞的研究范围从与木组织生长、材料产量和机械性能相关的基本解剖研究，到纸张、包装、纺织品和纳米纤维素中定制纤维材料的制造和性能
研究工作的适用性更广，这意味着研究结果通常也可以推广用于其他领域。例如，纤维材料易于制造生物材料和化学品，具有广泛的最终用途，从生物复合材料、粘合剂和絮凝剂到流变稳定剂和其他几种。它们也有可能提供新的功能，以增强木质建筑材料的强度、耐腐蚀性和耐火性。
与本世纪初购买的设备相比，我们可以看到的细节要小得多。
快速可靠的纤维特征分析已经有几十年了，但由于光学和摄像系统的限制，小颗粒和不同类型的细颗粒的识别一直受到限制。以前可以用显微镜手动测量这些不同的粒子，这是一项缓慢而乏味的工作，并且很难获得足够数量的粒子和纤维以获得可靠的结果。
“我们正在寻找纤维和细颗粒中的小细节，这些细节很难观察到，并且在光学检测和颗粒分类方面都需要高度的复杂性，”他说Antti HaapalaUEF副教授。UEF老式分析仪的技术缺乏“看到”和/或识别小颗粒的能力，如纤维原纤维和薄壁细胞。Haapala教授继续说道:“与本世纪初购买的设备相比，我们现在可以看到更小的细节。”
从Valmet FS5最初的高清到超高清光学的飞跃使更小的颗粒可见。被测粒子的最小尺寸接近1 μm。这种准确性可以很好地从木质纸浆中识别不同的细颗粒。然而，光有光学测量能力是不够的。木质和植物性纸浆还含有纤维以外的其他颗粒(植物学家称之为管胞细胞)，如血管细胞、薄壁细胞等，它们通常非常不规则。试图根据尺寸、透明度和圆度等固定参数来识别这些粒子，往往会导致错误检测和检测到不感兴趣的属性。Valmet FS5内置了一个独特的基于神经网络的功能，称为Teach Tool。有了这种直观和易于使用的功能，可以教分析仪通过用户输入希望测量的颗粒类型来识别不同的非纤维样颗粒。
Haapala教授和他的团队利用这一特征从他们的样本中获取更多信息。“新的Valmet FS5在检测分类颗粒类型方面的功能正被应用于检测不同的树细胞类型，例如管胞、血管和薄壁组织。后两者通常只被视为罚款，”Haapala教授解释道。在完成对分析仪的训练后，很容易获得分类颗粒的结果。使用典型的Valmet FS5分析，可以测量数十或数百个这样的颗粒，平均只需5分钟即可完成分析并从样品中获得结果。手工分析这些颗粒，其中一些信息可能丢失，或在显微镜样品中可能有不足的颗粒，通常不能提供足够的可靠性。Haapala教授在描述Valmet FS5的优点时表示:“当我们分析浸渍的茎木标本时，会发现非常少量的切割纤维和其他碎片，因此Teach Tool允许我们检测这些特定树种的解剖特征。”
“维美德FS5的设置很简单，一切都很顺利。安装设备的工作人员知识非常丰富，Valmet FS5基于linux的系统被配置为在运行Windows的大学服务器上共享数据，这是我一开始有点担心的。但我没必要。在验证纤维检查和用户层面问题的简报之后，我们的实验室技术人员在同一天开始对我们的样品进行工作，并且已经对几个案例进行了评估，”Haapala教授说。同时，设备的可用性必须简单和健壮，因为它偶尔会被学生使用。Haapala教授继续说道:“主要的差异，也需要从旧的纤维分析工具过渡到实验室协议的修改，与自动化一致性控制和平衡图像上正确数量的颗粒有关，以实现教学工具的最佳使用。”
纸浆细粉的分类和成分分析对于监测工业过程，如筛分和研磨，以及量化一些产品性能是有意义的。细纤维的形态也描述了它们是如何从纤维中产生的，纤维细纤维的检测可以分析纤维细胞壁的分层。在制备各种微纳米纤维素产品时，同样的方法已经被证明在评估化学预处理对纤维结构的影响方面是有效的。对纤维变质程度的分析是预处理效率和反应动力学的一个很好的标志，这表明有足够的处理时间进行进一步的微粉化过程。
分析的要求根据所分析的材料而有所不同:在植物样品中，可能最重要的是区分细胞类型或详细评估一些解剖特征;在纤维纤维的纤维性颤动中，兴趣在于观察纤维在这一过程中如何膨胀或分层。“总的来说，我们关心的是纤维如何对化学系统、机械研磨或其他微粉化过程产生反应。细粒分析在许多工业应用中被认为是重要的。因此，通用性和定制分析的能力对我们来说非常重要，”Haapala教授微笑着总结道。
除了在生产设施的日常使用外，Valmet FS5还被许多工业研究机构和大学选择，以其先进的功能提供有关纤维性能的基本数据和新的见解。维美德正在与客户合作研究，以提高测量应用和更小颗粒测量以及新的工业应用的标准。
如果您有兴趣了解Valmet光纤测量可以为您做什么，请联系Valmet FS5产品经理Tommi Niskanen (tommi.niskanen@valmet.com)。
萨马尔·雅各布和安蒂·哈帕拉
