水刺法非织造布表面缺陷检测及控制探究

摘要：水刺法非织造布表面缺陷直接影响成品的质量。本文通过对水刺法非织造布表面缺陷监测系统的原理及影响因素进行介绍，结合水刺法非织造布生产线主要设备可能产生缺陷的类型和消除方法，对水刺法非织造布表面缺陷检测及控制进行探讨。

关键词：表面缺陷检测系统；表面缺陷的生产控制

近年来，水刺非织造布行业发展迅速。一方面，水刺法非织造布受到市场的高度青睐，从事水刺法非织造布生产的客户数量不断增加，有的大企业拥有十几条水刺法非织造布生产线，也有的企业刚刚起步，拥有一条水刺法非织造布生产线，但这也不断加剧市场的激烈竞争。另一方面，水刺法非织造布设备厂商不断增加资金和技术投入，研发新的绿色高效节能水刺法非织造布生产设备，特别是随着高速梳理机的问世，成网速度更快，从而大大提高了水刺生产效率，使得水刺法非织造布市场的竞争更加激烈。面对激烈的市场竞争，水刺法非织造布的产品性能和质量控制被极大的关注，表面缺陷的检测及控制也是重要项目之一。

常见的水刺法非织造布表面缺陷的主要类型如图1-1所示。目前大部分生产线配置表面缺陷在线检测系统，能够很好的监测缺陷的种类和定位缺陷的位置， 人工进行剔除。除了配备缺陷在线监测系统外，还可以从缺陷产生的原因着手，尽量控制缺陷的产生，从而提高非织造布表面质量。

一、表面缺陷在线监测系统

表面缺陷在线检测系统是通过光学原理进行检测，水刺法非织造布通过表面缺陷在线检测系统时光源照射其表面，会形成一幅均匀变化的光图象，相机实时采集此光图象传输到数据处理中心计算，当材料上有异物或缺棉等问题时，会影响到光图象的均匀性，导致图像局部剧烈变化，数据处理中心发现异常对缺陷位置拍照传到工作站里计算尺寸并储存下来。

表面缺陷在线检测系统主要由相机、光源、数据处理中心、工作站、报警/贴标系统（选配）等组成，如图1-2所示。

表面缺陷检测系统的性能与所配相机分辨率、相机扫描频率、行扫描相机的可视范围和检测精度[包括横向（CD）精度和纵向（MD）精度]、光源及运行速度等有关。相机的分辨率是制约表面缺陷在线检测系统整体性能的关键因素，其像素的大小直接影响相机的扫描频率、可视范围等指标。相机的扫描频率是指相机单位时间内能够获得线性图像的条数，与相机固有的数据产生频率和相机的分辨率有关。线周期表示一定扫描频率的行扫描相机每扫描一条线所需的最短时间。行扫描相机的可视范围是指每台相机所能扫描到的最大幅宽。在水刺法非织造布生产线一定的情况下，非织造布生产厂家通常根据每个行扫描相机的可视范围，确定表面缺陷在线检测系统中所需的相机个数。

在实际生产过程中，可以根据生产线成品种类和产量，设定适当的横向（CD）精度和纵向（MD）精度（见公式1-1和公式1-2），以平衡离线分切时，挑出表面缺陷所需的降速时间。有的将分切机控制系统与表面缺陷检测系统联成一个网络，读取每一成卷的监测信息，在分切时可在有缺陷点的地方停车处理。每完成一卷水刺法非织造布时，系统清零并重新进行新一卷的检测和计算。为了保持同步，系统接收生产线的速度信号和换卷信号，以保证每卷成品上的每个缺陷的检测能够准确无误。

二、表面缺陷的生产控制

水刺法非织造布生产车间一般为封闭式设计，无尘化车间，保证整个生产过程在一个稳定适宜的环境中进行，避免蚊虫、毛发等缺陷产生。

1.建立严格的管理制度

生产过程中的人流、物流各行其道，员工要走卫生、消毒通道：进入车间前要经过风淋、脱鞋、换鞋、更衣、戴帽等程序。采用防蚊，蝇、昆虫措施：如在通道或大门悬挂吊帘、风闸、装设自动门；车间内装设诱灭蚊绳的灯具；进人生产车间的各种电线、电缆、管道桥架、地沟要采用防鼠措施等。

2.良好的设备维护保养

水刺法非织造布生产工艺多种多样，流程配置也各不相同。从原料到成品常规流程如图1-3所示，需要经过多台设备，每个设备的运行状况对水刺法非织造布的表面缺陷都会产生影响，应引起重视，避免水刺非织造布表面破洞、油污、杂质、棉团、水针纹等缺陷。

（1）开清混合设备

开清混合设备通常由喂棉设备、粗开松设备、混棉设备、精开松设备、风机、吸铁装置、金属火星重杂物探除器等组成。

喂棉设备、混棉设备多采用角钉打手、角钉帘、输送帘结构，与设备两侧墙板间隙较小，运行过程中易积花，因此在设计时各单元机与纤维直接接触的机件，除机架墙板以外，其余均采用不锈钢、铝合金、工程塑料等材料，尽量减少油漆、铁锈对纤维的污染。角钉帘一般为倾斜布置，方便抓取纤维，为了防止纤维钻入角钉帘内部，加设吹起装置，在角钉帘内形成正压。角钉帘一般较长，两侧与机架墙板间容易不一致，内部容易进入纤维，虽大都设有密封装置，需加强日常巡视。粗开松设备、精开松设备的给棉罗拉、刺辊、打手多采用针布辊，运转速度高，飞花易进入端面形成积花，在严格控制辊子端面与墙板间隙的同时，采用适宜的护木和辊面包针宽度，也可有效避免端面积花。精开松设备运行时，内部为负压，易将端部轴承或链传动油污或杂质吸入，引起表面缺陷，需加强补风口周围清洁，防止污物进入设备内部。喂棉设备多采用敞口喂入，增加设备上方杂物落入危险，在上方增加防护罩的同时需加强对周边区域清洁。混棉设备一般配2或3台喂棉设备，飞花及尘杂易落入混棉道内，需在密封的同时考虑泄风。风机叶片多为铸造后加工，与机壳间隙较小，需背部打磨光滑， 以免引起黑点或明火。

（2）梳理成网设备

梳理成网设备主要功能是对经过开松混合工序开松、除杂、混合后的纤维作进一步地开松、混合、分梳成为单纤维状态并输出平行网、凝聚网、杂乱网等不同形式的纤网供后续设备使用，纤网中存在的瑕疵（破洞、棉团等）对水刺法非织造布表面瑕疵的影响较为严重。

纤网常见缺陷及可能出现的原因、解决方法如表1-1所示。

（3）水刺设备

水刺设备是将输送过来的纤网进，通过预湿、预刺及起网等低压水刺工序初步加固后，进入主刺区域，经过多个抽吸辊筒上多个高压水刺头作用，使纤网相互缠结加固，成为柔软性好，强度高的水刺布。

水刺设备对水刺法非织造布表面缺陷较常见为水针纹，一般为水刺头漏针造成，造成漏针的原因，可能是针孔堵塞，需要更换滤芯和水针板进行清洗，装入干净的水针板。如果是大量水针发散，排除堵塞的原因，用放大镜观察水针孔，是否磨损严重，如果是磨损造成的针孔不圆，考虑更换新水针板。

（4）烘干卷绕设备

水刺法非织造布烘干设备主要对水刺加固的非织造布进行干燥以去除水份。卷绕设备是将烘干后的水刺法非织造布成卷，便于分切。生产线中表面缺陷在线监测系统位于烘干和卷绕设备之间，能够有效监测水刺法非织造布卷绕前表面缺陷，但其后造成的表面缺陷无法检测，特别是多数卷绕设备配置回轴系统或行吊，也需加强对其运行过程中可能出现的锈渍、磨损、油污掉落等缺陷类型的防护。

三、结束语

随着计算机技术的不断发展，计算机图像处理技术和CCD相机技术的日益成熟，表面缺陷在线检测系统正朝着适应性更广、纵横向检测精度更高、速度更快、能耗更低、投入成本更小等方向多元化发展。

水刺法非织造布表面缺陷监测与控制是一个系统工程，在实际生产过程中，除了应用表面缺陷监测系统进行监测外，还应根据缺陷出现的现象及设备工作原理来分析产生的各种原因，并寻找最佳的解决措施。通过研究常见水刺法非织造布表面缺陷的监测和控制方法，不仅能够提高车间生产人员的技能和工作效率，更重要的是有利于提高水刺法非织造布的产品质量，提升产品竞争力，为水刺法非织造布生产商和客户带来双赢的局面。

参考文献

[1] 吕宏斌. 在线监测与控制技术[M]. 非织造材料与工程手册：水刺非织造布手册，2024.6：838-850.

[2] 黄潇玲.孙科.李子椠.祝晶晶.汤晓芸.王玉欣.表面疵点在线检测技术在非织造领域的应用[J]. 产业用纺织品；测试技术，2009（5）：39-43.