凱米拉新一代粉塵和紙毛測量分析儀

Clay Campbell,Tiago De Assis,Lucyna Pawlowska,Chris Nurse 凱米拉（Kemira）公司

掉粉和掉毛是生活用紙生產商關注的主要問題之一。在生活用紙生產過程中，與掉粉和掉毛相關的問題可能帶來大量的額外成本。這些問題會影響造紙過程的安全性、生產效率和成本，產品的性能以及消費者對最終產品的滿意度。

掉粉發生在生活用紙生產和加工的時候，一般在揚克缸起皺、紙張復卷以及加工/壓花過程中出現。生產和加工場所的掉粉至少會引起以下3個方面的問題:

（1）與安全衛生相關的問題——產生的微小空氣懸浮顆粒會被操作人員吸入；

（2）火災隱患——設備和天花板上長期積聚的灰塵是導致火災和爆炸的主要因素之一；

（3）成本問題——粉塵過多需要頻繁清潔生產區域，并可能引起意外停機，對生產效率和成本有負面影響。

紙張掉毛發生在最終使用時，紙毛從最終產品（例如面巾紙、衛生紙）上脫落。使用衛生紙時，脫落的紙毛會堆積在衛生間地板上。當纖維在紙張表面卷起時，還會發生起毛現象。使用擦拭紙清潔物體時，細小的紙毛則可能會留在物體表面。所有這些掉毛問題都會引起消費者的不滿。

目前，造紙行業只有很少的儀器可以用來測定工廠生產過程或最終使用產品上脫落的粉塵和紙毛的數量或類型。且現有的儀器通常很昂貴，不易攜帶，獲得的結果也未必準確。因此，行業需要一種性能優良的粉塵和紙毛測量儀。

粉塵和紙毛的類型包括但不限于：纖維、細小纖維、淀粉和灰分。纖維一般是所有粉塵和紙毛中最長的（約0.2～3.5mm），通常包括闊葉木纖維（如桉木、相思木）、針葉木纖維（如斯堪的納維亞松、南方松）和回收纖維（SOP、OCC）。細小纖維一般包括薄壁組織細胞、其他小細胞和絲狀纖維碎片等，可以穿過成形網（長度約0.2mm）。一種行業認可的分類方法（TAPPI T261-Britt Jar Fines）將細小纖維定義為可以通過直徑為76μm圓孔的纖維。細小纖維會對生產過程產生重大影響，特別是在留著和脫水方面。淀粉顆粒長度約為1～10μm、寬度約為1.5～9μm，在某些情況下呈薄片狀。灰分顆粒主要以造紙填料為代表。

擁有一種能夠精確和反復測量粉塵和紙毛的測試儀，可為用戶帶來顯著的優勢，還可能為紙品生產商節省大量的成本。

KemView Gen II新一代紙張分析儀及其功用

凱米拉公司的KemView Gen II紙張分析儀（美國專利號：9,816,977）是一種易于使用、反應快速的設備，可以用來檢測紙張結構、識別和量化粉塵和紙毛。KemView測試儀提供了多種紙張測量參數，可以用作實驗室和生產檢測工具，有效地協助紙張質量診斷。測試儀的頂部安裝有數字光學探測器，用多個LED光源照亮紙張樣品，只需將測試儀放置在紙張頂部并按下分析按鈕，就可以對紙張樣品進行分析。幾秒鐘就能獲取紙張不同位置的圖像，并輕松將數據導出到excel表進行比較分析。

圖1 KemView Gen II紙張分析儀及游離纖維端圖像（紅色）

KemView Gen II是一種基于圖像的新型測量工具，可對紙張結構進行深度3D分析，輕松測量以下參數：

? 起皺頻率和皺紋個數；

? 皺紋強度和分布；

? 紙張表面粗糙度；

? 針孔比例；

? 游離纖維端（FFE）的數量；

? 標記（成形網、毛毯結構等在紙張上留下的記號）。

KemView Gen II紙張分析儀正在申請專利，不僅可以測量粉塵和紙毛的總量，還可以識別和定量化測量不同類別的粉塵和紙毛（如纖維、細小纖維、灰分和淀粉）。

通常情況下，柔軟度高、干抗張強度低、短纖漿占比高、再生纖維占比高、紙張濕度低、游離纖維端數高的衛生紙和面巾紙產品最容易產生粉塵和紙毛。

粉塵和紙毛測試功能極大地擴展了KemView紙張分析儀的價值。將粉塵和紙毛測量、紙張結構分析（例如皺紋個數、游離纖維端數量、針孔比例）和生活用紙基本特性分析（如強度、柔軟度）相結合，能夠更好地確定粉塵和紙毛問題根源，有助于選擇最佳的化學品解決方案。

圖2展示了使用KemView Gen II對一種結構化衛生紙樣品的粉塵和紙毛數量進行測量的結果。對產品的兩面（光滑面：粉塵指數500，有結構的一面：粉塵指數900）都進行了測量，綠色代表粉塵和紙毛。從圖上可以觀察到，產品的光滑面和有結構一面上粉塵數量有顯著差異。有結構一面的粉塵和紙毛比光滑面多出80%。該樣品的粉塵量比一般結構性衛生紙產品要高。

圖2 一種結構化衛生紙樣品的粉塵和紙毛量的測量結果

圖3展示了使用KemView Gen II測量儀分析衛生紙產品上的粉塵和紙毛數量與產品特性（如柔軟度、強度）之間的關系。共測試分析了9種不同的衛生紙樣品。粉塵數用粉塵指數（DI）表示，即產品單位區域內的總粉塵數。從數據可以看出，一般來說，較柔軟和強度較低的產品更容易產生粉塵和紙毛。當粉塵指數大于100時，可能會出現掉粉掉毛問題。圖中紅點代表的兩種產品測量值異常，顯示出比其他產品（藍點）高得多的粉塵指數。

圖3 粉塵和紙毛量與產品特性（柔軟度、強度）的關系

圖4所示為使用KemView Gen II來分析粉塵和紙毛的源頭。測量的兩種衛生紙樣品（產品A：粉塵指數140，產品B：粉塵指數130）雖然具有相近的總粉塵指數，然而，產品A中纖維數較多，產品B中細小纖維較多，需針對不同的來源進行優化。

圖4 粉塵和紙毛來源分析結果

表1 掉粉掉毛的原因及解決方案

綜上所述，KemView Gen II是幫助造紙企業提高產品質量、操作安全性和生產效率的有力工具。新的粉塵和紙毛檢測方法結合紙張結構分析，有助于了解產品掉粉掉毛的根本原因，并找出解決問題的最佳途徑。