纸和纸板 杂质的估算检测

因业务调整，部分个人测试暂不接受委托，望见谅。

纸和纸板杂质估算检测技术综述

简介

纸和纸板作为重要的包装和印刷材料，其质量直接影响产品的性能及用户体验。杂质的存在不仅会影响纸张的外观均一性，还可能降低其机械强度、印刷适性甚至引发安全隐患。例如，金属或硬质颗粒可能损坏生产设备，而纤维束或胶黏物则会干扰印刷过程的油墨附着。因此，杂质检测是造纸行业质量控制的关键环节，贯穿原材料筛选、生产过程监控及成品验收全流程。通过科学检测，企业可优化生产工艺、减少资源浪费，并满足下游客户对高品质产品的需求。

检测适用范围

杂质估算检测主要适用于以下场景：

1. 包装材料：瓦楞纸板、卡纸、牛皮纸等；
2. 印刷用纸：铜版纸、胶版纸、新闻纸；
3. 生活用纸：卫生纸、面巾纸、餐巾纸；
4. 特种工业用纸：绝缘纸、滤纸、装饰纸等。 检测对象涵盖原料浆料、半成品及成品，尤其针对回收纤维占比较高的产品（如环保包装材料），因回收原料中杂质种类复杂，需强化检测频次。

检测项目及简介

纸和纸板中的杂质按来源可分为内源性（生产过程中产生）和外源性（原料带入），按形态可分为可见杂质与不可见杂质。主要检测项目包括：

1. 纤维性杂质

   • 定义：未充分疏解的纤维束、树皮残留等。
   • 影响：导致纸张表面粗糙、定量不均，印刷时易出现斑点或断墨。
   • 检测重点：通过纤维形态分析区分杂质来源（如针叶木与阔叶木纤维差异）。

2. 矿物杂质

   • 定义：碳酸钙、滑石粉等填料团聚体，或砂粒、煤渣等无机颗粒。
   • 影响：加速设备磨损，降低纸张白度和抗张强度。
   • 检测重点：区分功能性填料与有害杂质，控制粒径分布。

3. 金属杂质

   • 定义：铁屑、铝箔碎片等金属异物。
   • 影响：可能引发火灾（如高速分切时产生火花），损坏压光辊等精密部件。
   • 检测重点：磁性金属与非磁性金属的分类检测。

4. 胶黏物

   • 定义：热熔胶、压敏胶等黏性物质。
   • 影响：造成纸机断纸、印刷糊版，尤其在再生纸生产中问题突出。
   • 检测重点：通过热稳定性测试判断胶黏物软化温度范围。

5. 油墨残留

   • 定义：脱墨工艺未完全去除的印刷油墨颗粒。
   • 影响：降低白度，影响后续印刷色彩还原度。
   • 检测重点：检测粒径小于50μm的微细油墨粒子分布。

检测参考标准

国际及国内主要标准体系包括ISO、TAPPI、GB等，常用标准如下：

1. ISO 5350-1:2022 《纸浆—可见杂质估算—第1部分：反射光法》 规定利用标准光源箱进行目视检测的流程，适用于浆板及未涂布纸张。

2. TAPPI T563 pm-16 《纸和纸板中胶黏物的红外光谱测定法》 采用FTIR技术鉴别胶黏物化学成分，区分天然树脂与合成聚合物。

3. GB/T 3332-2021 《纸浆、纸和纸板 灰分的测定》 通过高温灼烧法量化无机杂质总量，区分碳酸盐与硅酸盐含量。

4. ISO 15320:2021 《纸浆、纸和纸板—水提取液中金属元素的测定》 采用ICP-MS检测可迁移重金属，评估食品接触材料安全性。

检测方法及仪器

根据杂质特性采用多技术联用策略，主要方法包括：

1. 目视检测法

   • 方法：在D65标准光源下（照度2000±500 lx），将试样置于黑色背景板上，用镊子挑出可见杂质并分类称重。
   • 仪器：标准光源箱（如BYK-Gardner SpectraLight III）、电子分析天平（精度0.1mg）。
   • 适用场景：快速筛查直径>0.5mm的宏观杂质。

2. 显微镜分析法

   • 方法：制备纤维悬浮液，用染色剂（如Herzberg试剂）增强对比度，通过光学显微镜观察杂质形态。
   • 仪器：偏振光显微镜（如Olympus BX53）、图像分析软件（ImagePro Plus）。
   • 进阶应用：扫描电镜-能谱联用（SEM-EDS）分析微区元素组成。

3. 灰分测定法

   • 方法：称取2g试样置于坩埚中，于525℃马弗炉中灼烧4小时，计算灼烧残留物占比。
   • 仪器：程控马弗炉（如Nabertherm L5/11）、微量天平。
   • 数据解读：灰分异常升高提示矿物杂质超标，需结合XRD进行物相分析。

4. X射线荧光光谱法（XRF）

   • 方法：无需前处理，直接测定试样中金属元素种类及含量，检出限可达ppm级。
   • 仪器：台式XRF光谱仪（如Thermo Scientific Niton XL5）。
   • 优势：可现场快速筛查铅、镉等受限物质。

5. 磁性分离检测

   • 方法：将试样破碎后通过磁选机（磁场强度≥8000高斯），收集磁性物质并称重。
   • 仪器：永磁滚筒分选机、高梯度磁选装置。
   • 改进方向：结合涡电流分选技术分离有色金属。

技术发展趋势

随着智能制造推进，在线检测技术快速发展。例如：

• 高光谱成像系统：在造纸机干燥部安装线阵相机，实时捕捉杂质光谱特征（如胶黏物在近红外的特征吸收峰）；
• 机器学习算法：训练CNN神经网络自动识别显微镜图像中的杂质类别，准确率可达95%以上；
• 微型传感器网络：在浆料管道中部署压电式颗粒传感器，动态监测杂质浓度波动。

未来，杂质检测将向更高灵敏度（如纳米级污染物识别）、更快响应速度（毫秒级在线剔除）及多维度数据融合（工艺参数与杂质分布的关联分析）方向发展，为造纸行业提质增效提供关键技术支撑。