王立平
中丝（上海）新材料科技有限公司 上海 201507
摘要：本文通过研究在线检测系统，主要是表面疵点检测系统和金属探测系统，探讨如何利用这些在线检测系统对无尘纸表面质量进行有效管控，达到提高无尘纸表面质量水平，提高生产效率，降低企业成本的目的。
关键词：无尘纸、干法造纸、表面疵点检测系统、金属探测系统、质量管控、质量控制、外观质量。
前言
无尘纸又叫干法纸，英文名称AirLaid Paper或Dry Forming Paper，通过气流成网工艺生产出的一种特殊纸品，属于非织造布生产工艺的一种。无尘纸属于一次性卫生用品行业，绝大部分终端产品为一次性卫生用品或医疗用品，且与人体直接接触，所以，无尘纸表面质量的优劣极为重要。
无尘纸和其他无纺布相比，表面质量的管控尤为困难。主要原因有：一是无尘纸所用原料为绒毛浆、ES纤维和乳胶，原料品种较多；二是绒毛浆为天然木制品，其中的木屑等无法避免；三是无尘纸生产线较长，从投料到成品产出，不可避免地会出现一些机器油污、脏污等异物；四是无尘纸从投料到成型均为管道输送，管道死角的清洁难度较大；五是无尘纸只能使用短纤维为原料，特别是木浆，生产时会产生粉尘等，生产环境、设备等易积累粉尘，粉尘累积后也会成为污染物。
正文
1 工艺流程
无尘纸主要采用长度小于等于6mm的短纤维为原料， 用于生产无尘纸的主要纤维是由针叶木生产的绒毛浆（绒毛浆在粉碎机中被破碎开松成松散的单根纤维），也可以使用其他天然纤维或长度较短的合成纤维，采用空气代替水作为分散、输送纤维的载体，成型时不是脱水而是抽吸空气，使纤维铺在成型网上形成纸幅，成型过程中纤维之间的结合不是靠氢键，而是靠高分子粘合剂或热熔纤维本身受热熔融加固。
无尘纸的关键工艺成型工艺是将纤维输送风机输送过来的纤维进行真空抽吸，将纤维吸附在成型网上，经粉碎机破碎后的绒毛浆纤维随机均匀地铺在成型网上，破碎时产生的粉尘被真空风机抽离，而后进入除尘系统，除尘净化后的空气通过一定的雾化加湿处理再次循环到成型部，对纤维铺网形成气流闭环，不断循环，往复上压下吸。
无尘纸的工艺流程图如下：
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2 在线检测系统在无尘纸生产中的作用
目前无尘纸生产中应用较多的在线检测系统主要有无尘纸表面疵点检测系统和金属探测系统。
无尘纸表面疵点检测系统主要通过检查无尘纸的全部表面，借助成像工具，以较低的成本、较高的检测速度和检测精度，可以使生产人员在生产过程中及早的判别出无尘纸表面的疵点类型，尽早地去分析疵点，进而追溯疵点产生的原因，快速地进行措施整改，降低不合格品的数量，减少企业的损失。
金属探测系统主要检测无尘纸的金属混入，无尘纸的使用领域主要为卫生护理用品、擦拭用品、医用等领域，最终产品的使用用途决定了无尘纸生产过程中坚决杜绝金属异物的混入，金属异物一旦进入终端产品，将对消费者产生极大的安全隐患，所以金属探测系统在无尘纸生产过程中的作用尤为重要。
3 无尘纸表面疵点检测系统工作原理简介
本文以本公司无尘纸表面检测系统设备为例，来介绍无尘纸表面检测系统的工作原理。
表面疵点检测系统一般主要由一定高像素的高速行扫描摄像机、系统软件、光源等组成。摄像机分为两组，一组为透射视角，一组为反射视角，根据生产线幅宽的不同，每组相机数量会有差异。对应透射和反射的两组光源，光源灯管选用专用荧光灯源，为保证检测效果，灯管一般一年更换一次。
表面疵点检测系统是基于每种物质的灰度值均不同的原理来识别正常无尘纸和有疵点无尘纸的，所有物质均有其特定的灰度值，灰度值在0-255之间，255为最黑。实际检测中，基于动态阈值来判断表面疵点，同时运用高像素的高速行扫描摄像机实时拍摄，以保证检测的精度，提高检测的可靠性。
在实际生产中，需为不同规格的无尘纸建立产品目录。
4 金属探测仪检测系统工作原理简介
金属探测器主要由水平或者垂直的线圈组成。金属探测器的线圈产生一个电磁场，当一个金属体进入此电磁场时，测量信号会朝一个方向产生偏转，当金属体离开此磁场时，测量信号会朝另一个方向产生偏转，当测量信号的两个触发极限均被超越时，则触发金属。
探测器线圈产生的是不均匀的电磁场，其结果是，在通行口之内会出现不同的灵敏度，探测口最不灵敏的地方是探测器通行口的中央。如下图所示：
5 无尘纸常见的表面疵点类型及处理措施
5.1 有色异物
有色异物，即无尘纸表面出现的明显的脏点或外来污染物、杂质或蚊虫等。
有色异物在表面疵点检测系统中识别为黑缺陷，为透射相机和反射相机同时识别出或者单独只有反射相机识别出，其对比度≤-设定标准值。
首先根据异物的照片信息判断其是否为蚊虫，若为蚊虫，则要尤为警惕，后道分切时务必扒除蚊虫前后两层无尘纸，因为蚊虫会导致其所在的无尘纸微生物超标。然后分析蚊虫的种类，是内部滋生还是外部飞入，如果是内部滋生，需寻找滋生地，消灭滋生条件。若是外部飞入，则要对门、缝隙等进行管控和封堵。
若异物不是蚊虫，则在后道分切剔除后，看其是在无尘纸上表面、下表面还是纸幅中间层。如果异物在无尘纸纸幅中间，则此异物是在成型前混入，来源有可能为成型器、进料管道、粉碎机、其他进料设备、原材料等。具体来源哪里还要根据异物的材质、形状等进行再次分析，例如，一般木屑污染来源为木浆原材料，化纤丝来源为ES化纤或化纤进料设备或管道。根据异物来源进行设备清洁、设备改造或者要求原材料供应商改善。
如果异物在无尘纸上、下表面，则此异物是在成型后混入，来源有可能为成型后的一切环节，如网带、刮刀、烘箱、传动辊、高空落入等。每个环节的产生的异物一般都有其特点，网带上产生的异物一般为灰黑色，刮刀上产生的异物一般较硬，烘箱中产生的异物一般为烤的黄色纤维团等等。确定异物来源后，制定相应的异物消除措施，如网带清洁、烘箱清洁或者加装相关附属工具减少甚至杜绝异物的产生。
实际生产中会出现各种来源不明的异物，需要生产人员认真分析，清洁设备时对各个设备清洁出来的脏污足够熟悉，来源排查时不放过任何死角。
5.2 桨团
桨团，即无尘纸上出现成团的不均匀的纤维团。桨团在表面疵点检测系统中识别为黑缺陷，一般为透射相机设别出，其对比度≤-设定标准值。
无尘纸常见的桨团分为两种，一种为直接可以取掉的纤维团；另一种为夹在纸中间的三明治形式的纤维团。
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第一种直接可以取掉的纤维团来源为三层铺网之后的某个设备，积累的粉尘掉落到已成型之后的无尘纸表面，需对铺网后的所有设备、网带、机台、管道等进行排查，制定相应的清洁措施减少粉尘的积累。
第二种是夹在纸中间的三明治形式的纤维团，无法直接去掉，后道分切时需做接头处理。此种桨团来源为三层铺网之前的某个环节，来源为网带翻料或湿度不够导致，清洁网带或者通过增加环境湿度来改善桨团问题。
5.3 薄点
薄点，即由于某种原因导致某点原料不足的现象。薄点在表面疵点检测系统中识别为白缺陷，为透射相机识别出，其对比度≥设定标准值。
薄点的来源一般为网带、压辊，网点污染或者压辊粘料，也有可能为成型器内部真空调整不当。通过网带、压辊清洁或工艺设定来改善薄点。
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5.4 孔洞
孔洞，即由于某种原因导致某点原料缺失的现象。薄点在表面疵点检测系统中识别为白缺陷，为透射相机识别出，其对比度≥设定标准值。
无尘纸上孔洞有两种来源，第一种是生产时产生的孔洞，第二种是后期开卷导致的孔洞。第一种来源可能为网带缺陷、压辊粘料等导致，通过清洁网带、更换网带，或者清洁压辊来改善。第二种来源为滴胶导致，通过更换喷头或加强巡检来杜绝滴胶，进而改善孔洞。
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5.5 金属
通过金属检测仪后识别出金属异物，后道分切时找出金属，然后分析金属的材质、形状等，追溯金属的来源，进而制定措施杜绝金属的再次出现。
5.6 高速标签机的应用
表面疵点检测系统和金属探测系统实现连接，在实际生产中，结合高速标签机的使用，将三者完美搭配，将实现疵点、金属识别后，利用高速打标机在无尘纸上进行标识，有利于后道分切进行疵点的查找和剔除。
6 结语
6.1无尘纸，由于其生产设备和工艺等的特殊性，在生产中使用表面疵点检测系统和金属探测系统进行表面质量管控相当重要，在线检测仪器的作用是人工无法替代的。
6.2表面疵点检测系统和金属探测系统能实现无尘纸的表面质量全检，在外观质量管控中发挥重要的作用，提高最终成品的外观质量，提高客户满意度，降低终端产品质量投诉。
6.3表面疵点检测系统和金属探测系统能在生产过程中及时发现表面缺陷，指引生产快速响应，减少不合格品的产生，降低企业成本。
6.4表面疵点检测系统和金属探测系统通过识别疵点，标识疵点，剔除疵点，分析疵点来源，制定改善措施等一系列的工作，不断指引生产人员进行设备清洁计划、清洁方法的优化，提高生产效率。
6.5质量是企业的根本，表面疵点检测系统和金属探测为企业引进高端客户建立必要的保障。可以说，企业如果没有表面疵点检测系统和金属探测系统，将无法满足中高端客户的需求。
参考文献
1 无纺布成品表面污渍机器视觉检测系统的设计 张谦 裴海龙 史步海 赵运基 2012,40（03）
2热合无尘纸生产技术及其产品应用 万士哲 上海造纸 2001,(04)
3合成纤维在无尘纸中的应用 曹琳瑞 中华纸业 2000，（09）
4绒毛纤维在无尘纸中的应用 曹琳瑞 上海造纸 2000，（04）