凯米拉新一代粉尘和纸毛测量分析仪

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

掉粉和掉毛是生活用纸生产商关注的主要问题之一。在生活用纸生产过程中，与掉粉和掉毛相关的问题可能带来大量的额外成本。这些问题会影响造纸过程的安全性、生产效率和成本，产品的性能以及消费者对最终产品的满意度。

掉粉发生在生活用纸生产和加工的时候，一般在扬克缸起皱、纸张复卷以及加工/压花过程中出现。生产和加工场所的掉粉至少会引起以下3个方面的问题:

（1）与安全卫生相关的问题——产生的微小空气悬浮颗粒会被操作人员吸入；

（2）火灾隐患——设备和天花板上长期积聚的灰尘是导致火灾和爆炸的主要因素之一；

（3）成本问题——粉尘过多需要频繁清洁生产区域，并可能引起意外停机，对生产效率和成本有负面影响。

纸张掉毛发生在最终使用时，纸毛从最终产品（例如面巾纸、卫生纸）上脱落。使用卫生纸时，脱落的纸毛会堆积在卫生间地板上。当纤维在纸张表面卷起时，还会发生起毛现象。使用擦拭纸清洁物体时，细小的纸毛则可能会留在物体表面。所有这些掉毛问题都会引起消费者的不满。

目前，造纸行业只有很少的仪器可以用来测定工厂生产过程或最终使用产品上脱落的粉尘和纸毛的数量或类型。且现有的仪器通常很昂贵，不易携带，获得的结果也未必准确。因此，行业需要一种性能优良的粉尘和纸毛测量仪。

粉尘和纸毛的类型包括但不限于：纤维、细小纤维、淀粉和灰分。纤维一般是所有粉尘和纸毛中最长的（约0.2～3.5mm），通常包括阔叶木纤维（如桉木、相思木）、针叶木纤维（如斯堪的纳维亚松、南方松）和回收纤维（SOP、OCC）。细小纤维一般包括薄壁组织细胞、其他小细胞和丝状纤维碎片等，可以穿过成形网（长度约0.2mm）。一种行业认可的分类方法（TAPPI T261-Britt Jar Fines）将细小纤维定义为可以通过直径为76μm圆孔的纤维。细小纤维会对生产过程产生重大影响，特别是在留着和脱水方面。淀粉颗粒长度约为1～10μm、宽度约为1.5～9μm，在某些情况下呈薄片状。灰分颗粒主要以造纸填料为代表。

拥有一种能够精确和反复测量粉尘和纸毛的测试仪，可为用户带来显著的优势，还可能为纸品生产商节省大量的成本。

KemView Gen II新一代纸张分析仪及其功用

凯米拉公司的KemView Gen II纸张分析仪（美国专利号：9,816,977）是一种易于使用、反应快速的设备，可以用来检测纸张结构、识别和量化粉尘和纸毛。KemView测试仪提供了多种纸张测量参数，可以用作实验室和生产检测工具，有效地协助纸张质量诊断。测试仪的顶部安装有数字光学探测器，用多个LED光源照亮纸张样品，只需将测试仪放置在纸张顶部并按下分析按钮，就可以对纸张样品进行分析。几秒钟就能获取纸张不同位置的图像，并轻松将数据导出到excel表进行比较分析。

图1 KemView Gen II纸张分析仪及游离纤维端图像（红色）

KemView Gen II是一种基于图像的新型测量工具，可对纸张结构进行深度3D分析，轻松测量以下参数：

• 起皱频率和皱纹个数；

• 皱纹强度和分布；

• 纸张表面粗糙度；

• 针孔比例；

• 游离纤维端（FFE）的数量；

• 标记（成形网、毛毯结构等在纸张上留下的记号）。

KemView Gen II纸张分析仪正在申请专利，不仅可以测量粉尘和纸毛的总量，还可以识别和定量化测量不同类别的粉尘和纸毛（如纤维、细小纤维、灰分和淀粉）。

通常情况下，柔软度高、干抗张强度低、短纤浆占比高、再生纤维占比高、纸张湿度低、游离纤维端数高的卫生纸和面巾纸产品最容易产生粉尘和纸毛。

粉尘和纸毛测试功能极大地扩展了KemView纸张分析仪的价值。将粉尘和纸毛测量、纸张结构分析（例如皱纹个数、游离纤维端数量、针孔比例）和生活用纸基本特性分析（如强度、柔软度）相结合，能够更好地确定粉尘和纸毛问题根源，有助于选择最佳的化学品解决方案。

图2展示了使用KemView Gen II对一种结构化卫生纸样品的粉尘和纸毛数量进行测量的结果。对产品的两面（光滑面：粉尘指数500，有结构的一面：粉尘指数900）都进行了测量，绿色代表粉尘和纸毛。从图上可以观察到，产品的光滑面和有结构一面上粉尘数量有显著差异。有结构一面的粉尘和纸毛比光滑面多出80%。该样品的粉尘量比一般结构性卫生纸产品要高。

图2 一种结构化卫生纸样品的粉尘和纸毛量的测量结果

图3展示了使用KemView Gen II测量仪分析卫生纸产品上的粉尘和纸毛数量与产品特性（如柔软度、强度）之间的关系。共测试分析了9种不同的卫生纸样品。粉尘数用粉尘指数（DI）表示，即产品单位区域内的总粉尘数。从数据可以看出，一般来说，较柔软和强度较低的产品更容易产生粉尘和纸毛。当粉尘指数大于100时，可能会出现掉粉掉毛问题。图中红点代表的两种产品测量值异常，显示出比其他产品（蓝点）高得多的粉尘指数。

图3 粉尘和纸毛量与产品特性（柔软度、强度）的关系

图4所示为使用KemView Gen II来分析粉尘和纸毛的源头。测量的两种卫生纸样品（产品A：粉尘指数140，产品B：粉尘指数130）虽然具有相近的总粉尘指数，然而，产品A中纤维数较多，产品B中细小纤维较多，需针对不同的来源进行优化。

图4 粉尘和纸毛来源分析结果

表1 掉粉掉毛的原因及解决方案

综上所述，KemView Gen II是帮助造纸企业提高产品质量、操作安全性和生产效率的有力工具。新的粉尘和纸毛检测方法结合纸张结构分析，有助于了解产品掉粉掉毛的根本原因，并找出解决问题的最佳途径。