基于低定量高强度涂布白板纸的制备工艺
阅读说明：本技术 基于低定量高强度涂布白板纸的制备工艺 (Preparation process based on low-basis-weight high-strength coated white board paper ) 是由 胡鑫 于 2021-04-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于低定量高强度涂布白板纸的制备工艺,包括如下步骤：步骤1：打浆；步骤2：形成基纸并监测；步骤3：判断基纸是否符合质量要求；步骤4：对通过步骤3的纸基进行表面施胶、涂布；步骤5：通过在线成品表面性状监测装置进行表面监测；步骤6：若发现完成涂布的纸张表面性状异常,则发出警报,并判断异常状态；本申请在纸张基纸成形后首先对其进行表面形状监测；时时发现异常情况；避免在完成涂布后由于基纸的质量问题造成废品；且可大大减少资源浪费及其对环境的污染；同时,对涂布后成品纸张进行同步监测；便于发现由于涂布工艺造成的废品问题；保证产线整体质量；实现自动化监测。(The invention discloses a preparation process based on low-basis-weight high-strength coated white board paper, which comprises the following steps of: step 1: pulping; step 2: forming a base paper and monitoring; and step 3: judging whether the base paper meets the quality requirement; and 4, step 4: carrying out surface sizing and coating on the paper base passing through the step 3; and 5: carrying out surface monitoring through an online finished product surface property monitoring device; step 6: if the surface properties of the coated paper are found to be abnormal, an alarm is given, and the abnormal state is judged; according to the method, after paper base paper is formed, the surface shape of the paper base paper is monitored; abnormal conditions are discovered constantly; waste products caused by the quality problem of the base paper after coating is finished are avoided; the resource waste and the pollution to the environment can be greatly reduced; meanwhile, synchronously monitoring the coated finished paper; the waste product problem caused by the coating process is convenient to find; the overall quality of a production line is ensured; and automatic monitoring is realized.)
技术领域
本发明涉及白板纸的制作
技术领域
，具体为基于低定量高强度涂布白板 纸的制备工艺。背景技术
目前，造纸企业采取了种种举措进行低碳经济的尝试。目前，国内行业 普遍的共识是合理利用非木材纤维资源、提高废纸的回收和利用率。但在积 极意义层面上的另外一种趋势，即提高纤维资源的利用率，降低纸单位面积 重量，让有限的纸浆原料生产更多面积的纸或纸板。在不影响纸张各种物理 性能、光学性能、运转特性的前提下，尽可能降低纸张定量，成为了许多造 纸企业的选择。
低定量高强度就是指通过生产技术的创新和改进，使包装产品的用纸定 量明显降低，而产品的整体强度保持不变或有所提高，且产品的生产成本得 到一定程度的下降，使企业的经济效益得到提高。纸包装生产的创新和改进 包括生产设计、生产技术、生产工艺、生产设备和原材料等方面。原纸定量 降低了，生产成本也降低了，但成品的质量还是达到了符合标准的基本要求。 这就是纸包装产品低定量高强度的定义，也是循环经济的必然发展趋势。纸 和纸板低定量化，将导致厚度降低，最终造成书写印刷纸的强度、不透明度、挺度降低及透印问题；使纸板的挺度及环压强度无法满足后续加工或使用要 求等。特别是纸定量的降低，也给生产企业原有工艺技术提出了更高的要求。
现有中国专利一种低定量高强度涂布白板纸及其制备工艺，其申请号为CN201410486116.0；公开了一种低定量白板纸的制作工艺，其表示在原纸经 涂布干燥后采用可控中高的软压光机对纸面光泽度、粗糙度均匀性进行控制， 其中软压光温度100-150℃，线压力15-35KN/M；众所周知，由于白板纸基纸 的克重降低，将更容易导致白板纸整体厚薄不均匀；若白板纸基纸厚薄不均 匀则很容易在后续涂胶过程中造成涂胶不均匀，影响其光泽度及粗糙度，甚 至透印；造成废品率提高，且涂胶后的纸张废品较涂胶前的纸张废品对环境 污染及资源浪费更大；因此在制备低定量白板纸时，需要在产线的前端及时 发现纸张异常；并及时进行处理；才可保证纸张的整体强度；
但是，现有的造纸厂在制备纸张过程中，大多还是依靠有经验的产线师 傅肉眼进行观察，或者，在固定时间段内对产线的产品进行抽检，而这种检 验方式往往不能及时发现纸张问题；从而造成大量纸张废品。
针对以上问题，实有必要进行研究，以提供一种低定量高强度涂布白板 纸及其制备工艺，使得低定量高强度白板纸的生产过程稳定，纸品质量高。
发明内容
本发明的目的在于提供基于低定量高强度涂布白板纸的制备工艺，用以 解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于低定量高强度涂布白板纸的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：取打浆原料包括漂白阔叶木浆和漂白阔叶木浆按照质量比50-70： 30-50比例进行配浆，浆料打浆后的打浆度：漂白阔叶木浆60-80°SR,漂白 阔叶木浆20～40°SR；
步骤2：在浆料中加入包括助留剂和增强剂的辅料；再经变频调速浆泵送 入纸机机外白水槽与浓白水混合稀释，通过冲浆泵送到压力筛进行筛选，然 后进入流浆箱至少形成第一纸基层及第二纸基层；将第一纸基层及第二纸基 层经二叠网成形、压榨、前段干燥后形成基纸，将基纸输入在线基纸表面性 状监测装置进行表面监测；
步骤3：通过在线基纸表面性状监测装置得到基纸表面性状数据；判断该 基纸表面性状数据是否在预设标准数据范围内；若在预设标准数据范围内则 将基纸输送至后续工序中；若得到的基纸表面性状数据不在预设标准数据范 围内；则发出警报并将基纸输入至回收区，用于步骤1的打浆原料；同时得 出异常纸张的异常区域并显示；便于工作人员判断异常形成的原因；
步骤4：对通过步骤3的纸基进行表面施胶；施胶量为1-2g/m2，后进 行后段干燥；在完成后段干燥后进行压光；并进入涂布系统完成涂布；
步骤5：将步骤4中完成涂布的纸张经过热风干燥箱干燥后通过在线成品 表面性状监测装置进行表面监测；
步骤6：若发现完成涂布的纸张表面性状异常，则发出警报，并判断异常 状态；便于工作人员排查原因。
优选的，通过在线基纸表面性状监测装置对基纸进行表面监测的方法， 包括如下步骤：
S1：取基纸样品纸张，通过厚度测量装置获取样品纸张上若干组纸张厚 度数据，每组纸张厚度数据分别形成纸张厚度曲线；其中，每组纸张厚度数 据包括若干沿垂直于纸张的输送方向，对应于纸张上单位点的厚度数值；
S2：将各组纸张厚度数据求取平均值，得到纸张沿垂直于纸张的输送方 向的各单位点的平均厚度曲线；作为标准对比曲线；
S3：正常生产时，通过厚度测量装置在与样品纸张同一批次的纸张上获 取若干组纸张厚度数据；其中每组的纸张厚度数据包括若干沿垂直于纸张的 输送方向，对应于纸张上单位点的厚度数值；每组纸张厚度数据形成实际厚 度曲线；
S4：将各组实际厚度曲线求取平均值；得到实际生产中纸张上沿垂直于 纸张的输送方向的各单位点的实际平均厚度曲线；
S5：将实际平均厚度曲线与标准对比曲线对比，当实际平均厚度曲线的 数值超出标准对比曲线的阈值时；发出警报的同时；通过高清照相摄像头装 置拍摄待测纸张的表面性状图像；
S6：将得到的表面性状图像转换为实际灰度值图像；找出实际灰度值图 像中差异性区域；从而得到纸张表面异常区域。
优选的，找出实际灰度值图像中差异性区域的方法为包括如下步骤：
D1:在实际灰度值图像上建立位置坐标系；以纸张输送方向为Y轴；垂直 于纸张输送方向为X轴；
D2:将实际平均厚度曲线与标准对比曲线对比得到的异常曲线范围位置 对应于坐标系中；
D3:根据异常曲线范围得出异常图像范围区域；
具体的；由于实际平均厚度曲线是以以纸张输送方向为Y轴；垂直于纸 张输送方向为X轴,记录纸张厚度数据；当得出异常曲线范围位置时；即可根 据异常曲线范围判断发生异常的位置在Y轴上的区域；从而缩小需判断范围；
D4:获取异常图像范围区域的基准点像素灰度值，以中心点为圆心向外呈 圆周辐射；将相邻点像素灰度值与中心点灰度值做差值比较运算，得到差值 为T1；并记录对比数量为S1；若T1≤10；则记录该相邻点灰度值；若T1＞ 10，则舍弃该相邻点灰度值；依此类推，当S1值大于图像像素点的50％时， 将记录的各相邻点的灰度值求取平均值，得到标准灰度值；若S1数量无法达 到图像像素点的50％，则重新寻找基准点，以该基准点为基础，得到标准灰 度值；
D5:以标准灰度值形成一与实际灰度值图像尺寸相同的标准灰度图；
D6:将标准灰度图像与第一待测灰度图像做“与”运算，得到第一待测灰 度图像中区别于标准灰度图像的像素点，并框选区别像素点的所在位置做好 标记，继而得到纸张表面异常区域。
优选的，厚度测量装置设置在基纸出口处；包括第一旋转厚度测量单元、 第二旋转厚度测量单元、第三旋转厚度测量单元以及第四旋转厚度测量单元； 第一旋转厚度测量单元、第二旋转厚度测量单元、第三旋转厚度测量单元以 及第四旋转厚度测量单元依次沿纸张传输方向排列；
第一旋转厚度测量单元的测量区域为垂直于纸张传输方向的第一直线待 测区；第二旋转厚度测量单元的测量区域为垂直于纸张传输方向的第二直线 待测区；第三旋转厚度测量单元的测量区域为垂直于纸张传输方向的第三直 线待测区；第四旋转厚度测量单元的测量区域为垂直于纸张传输方向的第四 直线待测区；其中；第一直线待测区、第二直线待测区、第三直线待测区以 及第四直线待测区沿纸张传输方向由前往后等距间隔排列。
优选的，第一直线待测区、第二直线待测区、第三直线待测区以及第四 直线待测区均包括至少3组直线待测单元。
优选的，所述第一旋转厚度测量单元、第二旋转厚度测量单元、第三旋 转厚度测量单元以及第四旋转厚度测量单元的结构一致；均包括测量辊组件 以及支撑辊；所述测量辊组件包括测量辊本体，所述测量辊本体上设置有至 少三组厚度测量组件；所述厚度测量组件包括固定板，所述固定板的两端固 定连接于测量辊本体的内壁两端上，所述固定板上依次等距间隔排列有若干 测量顶针，所述测量顶针穿过所述固定板其顶部连接有反射板；所述测量顶 针的下端部上连接有连板，还包括弹性件，所述弹性件套接在顶针上其一端抵至连板上，另一端抵至固定板的底壁上；还包括微型激光发射器，所述微 型激光发射器固定在测量辊本体的内壁上，并与顶针在同一轴线上，所述固 定板上设置有陀螺仪传感器。
优选的，所述测量辊本体上包括三组厚度测量组件；三组所述厚度测量 组件等距排列设置。
优选的，初始状态时，顶针端部至测量辊本体切线处的距离和未施胶纸 张表面至测量辊本体切线处的距离相同。由此可以检测出纸张的厚度。
优选的，厚度测量组件测量厚度的方法，包括如下步骤：
A1：微型激光发射器发射激光至反射板上；获得初始距离；
A2：测量辊本体旋转，当陀螺仪传感器检测到位于水平状态时；微型激 光发射器再次发射激光至反射板上；获得测量距离；
A3：通过初始距离减去测量距离，则获得纸张厚度值。
优选的；在线成品表面性状监测装置对完成涂布的纸张表面性状进行监 测的方法与在线基纸表面性状监测装置对基纸进行表面监测的方法相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供基于低定量高强度涂布白板纸的制备工艺，本申请在纸张基 纸成形后首先对其进行表面形状监测；时时发现异常情况；避免在完成涂布 后由于基纸的质量问题造成废品；且可大大减少资源浪费及其对环境的污染； 同时，对涂布后成品纸张进行同步监测；便于发现由于涂布工艺造成的废品 问题；保证产线整体质量；实现自动化监测。
附图说明
图1为本发明的厚度测量装置的安装结构示意图；
图2为本发明的实际厚度曲线的结构示意图；
图3为本发明的测量区域的结构示意图；
图4为本发明的厚度测量装置的结构示意图；
图5为图4的A的放大的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
步骤1：取打浆原料包括漂白阔叶木浆和漂白阔叶木浆按照质量比50-70： 30-50比例进行配浆，浆料打浆后的打浆度：漂白阔叶木浆60-80°SR,漂白 阔叶木浆20～40°SR；
步骤2：在浆料中加入包括助留剂和增强剂的辅料；再经变频调速浆泵送 入纸机机外白水槽与浓白水混合稀释，通过冲浆泵送到压力筛进行筛选，然 后进入流浆箱至少形成第一纸基层及第二纸基层；将第一纸基层及第二纸基 层经二叠网成形、压榨、前段干燥后形成基纸，将基纸输入在线基纸表面性 状监测装置进行表面监测；
步骤3：通过在线基纸表面性状监测装置得到基纸表面性状数据；判断该 基纸表面性状数据是否在预设标准数据范围内；若在预设标准数据范围内则 将基纸输送至后续工序中；若得到的基纸表面性状数据不在预设标准数据范 围内；则发出警报并将基纸输入至回收区，用于步骤1的打浆原料；同时得 出异常纸张的异常区域并显示；便于工作人员判断异常形成的原因；
步骤4：对通过步骤3的纸基进行表面施胶；施胶量为1-2g/m2，后进 行后段干燥；在完成后段干燥后进行压光；并进入涂布系统完成涂布；
步骤5：将步骤4中完成涂布的纸张经过热风干燥箱干燥后通过在线成品 表面性状监测装置进行表面监测；
步骤6：若发现完成涂布的纸张表面性状异常，则发出警报，并判断异常 状态；便于工作人员排查原因。
通过在线基纸表面性状监测装置对基纸进行表面监测的方法，包括如下 步骤：
S1：取基纸样品纸张，通过厚度测量装置获取样品纸张上若干组纸张厚 度数据，每组纸张厚度数据分别形成纸张厚度曲线；其中，每组纸张厚度数 据包括若干沿垂直于纸张的输送方向，对应于纸张上单位点的厚度数值；
S2：将各组纸张厚度数据求取平均值，得到纸张沿垂直于纸张的输送方 向的各单位点的平均厚度曲线；作为标准对比曲线；
S3：正常生产时，通过厚度测量装置在与样品纸张同一批次的纸张上获 取若干组纸张厚度数据；其中每组的纸张厚度数据包括若干沿垂直于纸张的 输送方向，对应于纸张上单位点的厚度数值；每组纸张厚度数据形成实际厚 度曲线；
S4：将各组实际厚度曲线求取平均值；得到实际生产中纸张上沿垂直于 纸张的输送方向的各单位点的实际平均厚度曲线；
S5：将实际平均厚度曲线与标准对比曲线对比，当实际平均厚度曲线的 数值超出标准对比曲线的阈值时；发出警报的同时；通过高清照相摄像头装 置拍摄待测纸张的表面性状图像；
S6：将得到的表面性状图像转换为实际灰度值图像；找出实际灰度值图 像中差异性区域；从而得到纸张表面异常区域。
找出实际灰度值图像中差异性区域的方法为包括如下步骤：
D1:在实际灰度值图像上建立位置坐标系；以纸张输送方向为Y轴；垂直 于纸张输送方向为X轴；
D2:将实际平均厚度曲线与标准对比曲线对比得到的异常曲线范围位置 对应于坐标系中；
D3:根据异常曲线范围得出异常图像范围区域；
具体的；由于实际平均厚度曲线是以以纸张输送方向为Y轴；垂直于纸 张输送方向为X轴,记录纸张厚度数据；当得出异常曲线范围位置时；即可根 据异常曲线范围判断发生异常的位置在Y轴上的区域；从而缩小需判断范围；
D4:获取异常图像范围区域的基准点像素灰度值，以中心点为圆心向外呈 圆周辐射；将相邻点像素灰度值与中心点灰度值做差值比较运算，得到差值 为T1；并记录对比数量为S1；若T1≤10；则记录该相邻点灰度值；若T1＞ 10，则舍弃该相邻点灰度值；依此类推，当S1值大于图像像素点的50％时， 将记录的各相邻点的灰度值求取平均值，得到标准灰度值；若S1数量无法达 到图像像素点的50％，则重新寻找基准点，以该基准点为基础，得到标准灰 度值；
D5:以标准灰度值形成一与实际灰度值图像尺寸相同的标准灰度图；
D6:将标准灰度图像与第一待测灰度图像做“与”运算，得到第一待测灰 度图像中区别于标准灰度图像的像素点，并框选区别像素点的所在位置做好 标记，继而得到纸张表面异常区域。
具体的：厚度测量装置设置在基纸出口处；包括第一旋转厚度测量单元1、 第二旋转厚度测量单元2、第三旋转厚度测量单元3以及第四旋转厚度测量单 元4；第一旋转厚度测量单元、第二旋转厚度测量单元、第三旋转厚度测量单 元以及第四旋转厚度测量单元依次沿纸张传输方向排列；
第一旋转厚度测量单元的测量区域为垂直于纸张传输方向的第一直线待 测区5；第二旋转厚度测量单元的测量区域为垂直于纸张传输方向的第二直线 待测区6；第三旋转厚度测量单元的测量区域为垂直于纸张传输方向的第三直 线待测区7；第四旋转厚度测量单元的测量区域为垂直于纸张传输方向的第四 直线待测区8；其中；第一直线待测区、第二直线待测区、第三直线待测区以 及第四直线待测区沿纸张传输方向由前往后等距间隔排列。第一直线待测区、 第二直线待测区、第三直线待测区以及第四直线待测区均包括至少3组直线 待测单元，所述第一旋转厚度测量单元、第二旋转厚度测量单元、第三旋转 厚度测量单元以及第四旋转厚度测量单元的结构一致；均包括测量辊组件9 以及支撑辊10；所述测量辊组件包括测量辊本体11，所述测量辊本体上设置 有至少三组厚度测量组件；所述厚度测量组件包括固定板12，所述固定板的 两端固定连接于测量辊本体的内壁两端上，所述固定板上依次等距间隔排列 有若干测量顶针13，所述测量顶针穿过所述固定板其顶部连接有反射板14； 所述测量顶针的下端部上连接有连板15，还包括弹性件16，所述弹性件套接 在顶针上其一端抵至连板上，另一端抵至固定板的底壁上；还包括微型激光 发射器17，所述微型激光发射器固定在测量辊本体的内壁上，并与顶针在同 一轴线上，所述固定板上设置有陀螺仪传感器，所述测量辊本体上包括三组 厚度测量组件；三组所述厚度测量组件等距排列设置，初始状态时，顶针端 部至测量辊本体切线处的距离和未施胶纸张表面至测量辊本体切线处的距离 相同。由此可以检测出纸张的厚度，厚度测量组件测量厚度的方法，包括如 下步骤：
A1：微型激光发射器发射激光至反射板上；获得初始距离；
A2：测量辊本体旋转，当陀螺仪传感器检测到位于水平状态时；微型激 光发射器再次发射激光至反射板上；获得测量距离；
A3：通过初始距离减去测量距离，则获得纸张厚度值。
在线成品表面性状监测装置对完成涂布的纸张表面性状进行监测的方法 与在线基纸表面性状监测装置对基纸进行表面监测的方法相同；其需要的厚 度测量装置设置在完成涂布纸张的出口处；通过厚度测量装置将测量得到的 数据传输至处理系统中；并将异常结果在显示屏中显示；便于工作人员根据 测量结构排查在哪道工序出现问题；问题原因是什么，而无需像现有制作工 序中只能凭经验反复验证是否为该因素引起的异常；可大大提高产线质量以 及异常处理效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。
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