Particle Measurement with PM10 Impactor and Image Analysis in Polytest Project

Abstract

The Polytest project was started in 2006 in Tampere University of Applied Sciences. The aim of the project was to develop a device for measuring paper dusting and linting in both laboratory circumstances and in online measurements in paper production lines and in printing houses. Due to the application phase of patents concerning the dust collecting method the earlier thesis have been classified confidential.

There have been many development steps during the project and the focus of this thesis was to get reliable data from different paper grades and from more extensive data sets. The tests in the spring 2013 consisted of statistical data analysis and of PM10 measurements and optical data analysis. The statistical data analysis was to be discussed in further details in the thesis of Taye Hailemariam and this work concentrated on the PM10 measurements and optical data analysis.

The method based on detaching particles from paper surface with sound waves and particles were sucked through a dust collecting unit into the measuring device. In preliminary tests for statistical analysis the particles were analyzed by optical boulder counter. PM10 impactor was used in the measurements for mass and image analysis. The objective was to determine the mass distribution with both methods and the proportion of detached particles that exceeded the scale of optical boulder counter with image analysis. Also the nature of the particles was analyzed with optical methods.

In image analysis the results showed a clear difference between papers both in particle amount and different type of particles. Fiber-like particles could be recognized and counted but further analysis should be made with electronic microscope for distinguishing the nature of smaller particles. In PM10 mass measurements the size of the sample was not extensive enough for conclusive results. There should be more extensive samples used for acquiring reliable data. The results are in correlation to the properties of different paper grades thus the method is suitable for measuring linting and dusting.

Polytest -projekti aloitettiin Tampereen ammattikorkeakoulussa vuonna 2006. Tavoitteena oli kehittää laite, joka mittaa paperin pölyävyyttä sekä laboaratoriossa että reaaliaikaisesti paperitehtaissa ja painotaloissa. Patenttien hakuvaiheessa tehdyt opinnäytetyöt ovat luottamuksellisia.

Projektissa on ollut erilaisia kehitysvaiheita ja tämän työn tavoitteena oli kerätä luotettavaa tietoa eri paperilaaduista kattavalla otannalla. Keväällä 2013 tehtiin tilastollista analyysia, mittauksia PM10 impaktorilla sekä analysoitiin kuvia. Taye Hailemariam keskittyy opinnäytteessään tilastolliseen analyysiin ja tämä työ käsittelee PM10 -mittauksia ja kuva-analyysia.

Pölynmittausmenetelmässä hiukkaset irroitettiin ääniaalloilla ja imettiin pölynkeräysyksikön läpi mittauslaitteeseen. Alustavissa kokeissa ja tilastollisessa analyysissa hiukkaset analysoitiin optisella boulder counter -mittauslaitteella. PM10 impaktoria käytettiin massan mittauksessa ja kuva-analyysissa. Tavoitteena oli selvittää massajakauma molemmilla metodeilla sekä arvioida kuva-analyysilla hiukkasten määrä, joka ylittää optisen mittauslaitteen mittaskaalan.

Kuva-analyysissa havaittiin eroja hiukkasten määrässä ja laadussa eri paperilaatujen välillä. Pienten hiukkasten erottamiseksi ja tunnistamiseksi tulisi kuitenkin tehdä lisätutkimuksia elektronimikroskoopilla. Massamittauksessa luotettavan tuloksen saaminen edellyttää laajempaa otantaa.