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    拒污耐磨化学处理造纸毛毯及使用效果 发布者: 工业用呢 来源: 本站 发布时间: 2009-07-11 已访问: 5601 次

    韩邦春  (徐州金冠工业用呢有限公司,江苏徐州,221009)
    摘要:阐述拒污耐磨化学处理造纸毛毯的生产过程,对造纸毛毯的拒污耐磨和自洁性能进行了研究,得出了经过拒污耐磨化学处理的造纸毛毯其性能得到很大的提高。
    关键词:造纸毛毯,化学处理,拒污耐磨,自洁性能,性能提高。
     
         随着造纸工业的迅猛发展,一些宽幅、高速、高线压造纸机应运而生,我国造纸企业不仅在生产规模上增长很快,而且在技术装备水平也得到不断更新换代,新建造纸生产线大多采用国际上最先进的技术装备。据2003年有关资料统计,我国造纸机幅宽超过5M以上、车速超过1000m/min以上的约有16台左右,生产的纸种有铜版纸、高档挂面箱板纸、生活用纸、新闻纸、涂布白板纸、瓦楞纸等,采用大辊径高冲量压榨、靴式压榨等先进的新概念压榨形式,一般线压力在300KN/M左右,最高线压力可达1000KN/M。
         从纸及纸板生产能力方面统计资料如下:
    生产能力10万吨/年以上的制浆造纸企业已达到89家;生产能力20万吨/年以上的制浆造纸企业已达到33家;生产能力30万吨/年以上的制浆造纸企业已达到20家;生产能力50万吨/年以上的制浆造纸企业已达到8家。
         然而,这类宽幅、高速、高线压造纸机对与之相配套的脱水器材,特别是造纸毛毯却提出了更高的要求,它不仅要求造纸毛毯有很好的滤水性能、尺寸稳定性能、耐磨性能,还要求其具有良好的抗高线压力性能、弹性恢复性能、铺层均一平整性能、拒污性能和自洁性能。目前,与这类造纸机相配套的造纸毛毯基本上完全依赖进口。据中国海关总署有关资料显示:每年进口造纸网毯数量逐年大幅上升。2003年进口造纸用网毯外汇额已经是1998年的7.6倍。1998~2003六年合计进口造纸网毯用外汇高达1.642亿美元。而这一事实无疑给国内造纸网毯制造商敲响一个警钟。
         我国大多数造纸毛毯企业起步较晚,技术水平相对滞后,创新开发能力薄弱,新产品升级换代缓慢。近年来,为了能满足造纸行业对造纸毛毯更高的需求,一些造纸毛毯生产商已经意识到问题的严重性,相继投入大批资金,引进大批国际先进的造纸毛毯生产设备和技术,直接采购国际上品质一流的造纸毛毯专用原料,加大了对设备技术改造的力度,并在某些产品和设备上获得了自己的知识产权。在提高造纸毛毯的抗高线压性能、滤水性能、尺寸稳定性能等基础性能方面确实取得了一些效果。个别在产品开发方面走在前列的造纸毛毯厂商相继开发出了一大批新型技术含量高的造纸毛毯,如:1+1复合双层BOM造纸毛毯、1+2(2+1)复合三层BOM造纸毛毯、大辊径压榨专用造纸毛毯、靴式压榨专用造纸毛毯等等。但是,与国际先进的造纸毛毯相比,我们的产品在使用寿命、抗沾污自洁性能、弹性恢复性能等方面差距还很大。还不能满足高速、宽幅造纸机的需求。国外造纸毛毯生产商为了生产出适应高车速的造纸机的造纸毛毯,早在上个世纪末不仅对产品基础性能研究很深,而且在造纸毛毯的后序化学处理方面已经做了大量的工作,并相继开发出一些性能优越,技术含量高的产品投放市场。实践证明,经过不同的化学处理后,这类造纸毛毯的性能与未经化学处理的造纸毛毯相比,不仅在拒污耐磨、抗起毛等性能方面得到很大提高,而且在表面软化、硬化、平整细腻、初期适应性等方面性能也得到大大的提高。这种性能的完善更有助于造纸毛毯适应高速、宽幅造纸机的需求。
         我国对化学处理造纸毛毯的研究处于刚刚起步阶段。相关对此研究的文章偶见报端,但实际生产出的产品却不多见。
         为了赶上国际造纸毛毯行业前进的步伐,满足中高速造纸机对造纸毛毯性能的需求。我们研制开发了一种新型化学处理造纸毛毯――拒污耐磨化学处理造纸毛毯。本文仅从拒污耐磨化学处理造纸毛毯的生产过程、拒污耐磨性能的试验等方面出发,结合该产品在实际生产中的使用效果,来对提高造纸毛毯的使用性能、延长造纸毛毯的使用寿命进行探讨。
    1 拒污耐磨原理
    1.1拒污耐磨概况:
         拒污耐磨化学处理造纸毛毯是采用含氟化合物表面活性剂或含硅环氧树脂涂料,对造纸毛毯进行化学处理,这种化学物质与毛毯的聚酯或尼龙纤维产生键合,使湿纸页在脱水过程中产生的细小纤维、填料等污物不易与聚酯纤维结合,从而达到提高造纸毛毯的抗沾污、抗磨损性能。经抗沾污化学处理后的造纸毛毯能达到两方面的抗污性能:一方面造纸毛毯的纤维具有良好的防沾污性能,即浆料中的填料、细小纤维、胶料等污物不容易吸附在纤维表面;另外一方面,吸附在毛毯中污物很容易被清水或洗涤剂清洗掉,从而保持毛毯良好的滤水通道和弹性恢复性能。同时可以提高毛毯纤维间的结合力,有效调整毛毯表面的密度,使其在初期使用时毛毯的含水量及滤水性更适合造纸机抄造纸张的要求,并能有效提高造纸毛毯的剪切稳定性及强力,能适合更高线压力和车速的造纸机使用。
    1.2拒污耐磨原理分析 :
         污物是否易沾污纤维或很容易从纤维表面脱离,除了洗涤条件等相关因素外,主要与纤维表面的临界张力,也就是说与纤维表面的能量情况有关。若设纤维上所包围的油的界面能为E1,则:
    E1=Afγfo+Asγow
    式中:Af――油/纤维之间的界面面积;As――停留在纤维上的油和水之间的界面面积;γfo――油/纤维的界面张力;γow――油/水的界面张力。
         当油污从纤维上去处后,其界面能E2为:
    E2= Afγfw+Aoγow
    式中:Ao――水中微小油滴的面积;γfw――水/纤维的界面张力。
         在去污过程中,当去污的作用为自发进行时,去污后的能量必定要低于去污前的能量,即去污前后能量的变化ΔE=E2-E1<0,将上面两公式代入得:
    ΔE=E2-E1=Af (γfw-γfo)+γow(Ao-As)
         假设从纤维上去除的污物是球形的,则Ao 小于As,若γfw、γow减少,γfo增大,使γfw-γfo<0就可以满足上式的要求。
         γow的大小决定于水以及所使用洗涤剂的品种和浓度,一般情况下其值是小的。对于极性纤维而言,由于它与水有强烈的相互作用,γfw的值也小,而γfo值较大,满足上述分析中污物与纤维分离的要求。而对于非极性合成纤维而言,其与水的相互作用仅有色散力,故γfo值低,而γfw值高。因此要想使异物易于冲洗掉,纤维表面必须具有低的γfw值和高的γfo值。也就是说非极性纤维表面引进新的亲水团基因或亲水性聚合物进行表面处理,可以减少污物与纤维之间的结合力,提高纤维的去污物能力,这就是对造纸毛毯进行拒污耐磨化学处理所要达到的目的。
    2 拒污耐磨化学处理造纸毛毯的生产

    2.1生产工艺流程:
     2.2生产工艺参数(以1300g/m2的1+1复合双层BOM造纸毛毯为例):
    混合开松工艺、织造工艺、针刺工艺等在此不作赘述,重点分析化学处理工艺情况。
    2.2.1化学处理工艺:
    2.2.1.1工艺要求:
    此工序要求化学溶液浸涂在造纸毛毯上要均匀一致、并能使化学成分充分与纤维之间产生键合。
    2.2.1.2化学处理系统配置:
         由化学品储存槽、输液泵、高位储液箱、涂布辊、真空箱、回流管、热油滚筒、预加压等组成。化学品由生产商提供,真空箱真空度在0.03~0.04MPa。涂布化学品总量受运转速度、化学品浓度、造纸毛毯的克重和涂布辊涂液量等因素的影响,一般要求毛毯必须被化学溶液均匀浸透。运转速度:500转/分。热有滚筒烘培温度:180~200℃,定型温度:210℃~220℃。预压辊压力:20KN/M左右。
    2.2.1.3化学处理系统配置图:化学处理系统配置图如下:

     2.2.2定型工艺:
         此工序主要是使化学成分与PA纤维及PA综丝之间在一定的温度、一定时间的条件下,更好的产生键合;使造纸毛毯的PA纤维之间在高温状态下更好的熔融结合,使造纸毛毯表面更加平整;同时、使造纸毛毯的水份含量达到10%左右,以便运输及储存。此工序工艺要求定型温度要均匀稳定,毛毯运转速度要稳定,成品定型下机前水份控制要准确。温度:210℃~220℃;运转速度:500转/分;预加压压力:20KN/M;成品水份:10%±1。
    3 实验方法
    3.1试验材料:
    模拟污液(自制)。
    造纸毛毯:1300GSM、10cmx10cm大小、(1+1)复合双层BOM造纸毛毯,经拒污耐磨化学处理和未经化学处理的造纸毛毯各一块。
    3.2自洁能力(便于洗涤)试验 :
    3.2.1模拟污液配制:
    取炭黑5g、棉籽油60g、石蜡40g、四氯乙烯5L。
    3.2.2沾污方法:
    用一滴污液(0.02ml)加与两块样品上(一块已化学处理、一块未化学处理),而后覆盖一层玻璃纸,加上1.6kg的重锤,30秒后取出洗涤。
    3.2.3洗涤方式:
    用皂粉6g,按1:50,温度60℃,将两块试样同时放入洗涤液中,用玻璃棒不停搅拌10分钟。
    3.2.4评级:
    对两块试样的污色状态,根据GB251-1995《评定沾色用灰色样卡》进行(1-5级)评级。其结果是:未化学处理的小样达2级,经化学处理的小样达4级。
    3.3拒污(油)试验 :
    3.3.1试验材料:
    机油。
    造纸毛毯:1300GSM、20cmx20cm大小、(1+1)复合双层BOM造纸毛毯,经拒污耐磨化学处理和未经化学处理的造纸毛毯各一块。
    3.3.2沾油方法:
    将两块试样(一块经化学处理、一块未经化学处理)分别称重量(W1),然后注入机油0.5L,放置5分钟后,用餐巾纸擦去表面油迹后,用三层餐巾纸加压1.6kg,吸油30秒,而后取出分别称重(W2)。依此得出吸油量(W吸油量):

     3.3.3对比:经称重得出:未经化学处理的试样吸油0.34g,已经化学处理的试样吸油为0.1g。3.4抗脱毛耐磨试验[i]:    采用耐磨试验仪器,试验技术参数按试验规范,以自动计数器读出耐磨次数,取出三次算术平均值,为本次试验结果.3.4.1试验仪器:耐磨性试验仪;运动频率:180次/min;压力:10~20kPa;磨料:金刚砂220#;规格:140mm× 220mm;载荷:10N。3.4.2试验材料:造纸毛毯:1300GSM、ø120mm大小、(1+1)复合双层BOM造纸毛毯,经拒污耐磨化学处理和未经化学处理的造纸毛毯各四块。3.4.3试验操作:

    3.4.4对比:经化学处理的试样摩擦次数比未经化学处理的试样高23.9%。

    4   实验结果分析

    4.1自洁能力(便于洗涤)效果分析:由上述自洁能力实验得出:通过合理的化学处理,造纸毛毯的污物更便于洗涤,说明经过拒污耐磨化学处理以后,污物与纤维间的结合力确实减小了,在同等洗涤情况下,经过化学处理的造纸毛毯自洁能力得到很大的提高,更便于洗涤了。

    4.2拒污效果分析:由上述拒污试验得出:经过拒污化学处理的造纸毛毯对油的吸附量明显低于未经化学处理的造纸毛毯的量。说明经化学处理后的造纸毛毯,其与污物的吸附能力明显降低,拒污能力明显提高。

    4.3抗脱毛耐磨效果分析:    上述试验表明:经化学处理的毛毯的摩擦次数比未经化学处理的试样高23.9%。说明经过化学处理的造纸毛毯,纤维间结合状况得到明显改善,其抗起毛性能、耐磨性能得到明显提高。

    5 化学处理造纸毛毯在造纸机上的使用效果

    5.1造纸机:跟踪使用在山东某厂的3200/500叠网造纸机上进行。该造纸机车速:450m/min;生产200g/m2白卡纸;压榨形式:两道Φ1500mm大辊径压榨;线压力:220KN/M。

    5.2使用结果:

    5.3使用结果分析:

    从以上使用结果可以看出,经化学处理的造纸毛毯的使用寿命明显大于未经化学处理的造纸毛毯;上下机厚度:因经过化学处理的造纸毛毯使用周期长于未经化学处理的造纸毛毯,所以两者在对应的厚度上无多大差异,不能充分说明两者间的弹性恢复差异;从两者对应的上下机克重变化上看,变化也不大。但对下机后所采集的旧毛毯小样进行分析得出:经化学处理后的造纸毛毯里面堵塞的污物明显少于未经化学处理的造纸毛毯,后者的表面磨损、起毛状态明显重于前者。由此基本上能得出:经过化学处理后的造纸毛毯具有拒污和自洁方面的良好性能,其耐磨性能的提高也能得到充分的应证。

    6  结论通过上述分析,我们可以得出以下结论:

    1)   防沾污化学处理造纸毛毯是对造纸毛毯进行进一步加工和处理过程,是使造纸毛毯的性能更加完善的一种方法。

    2)   经过防沾污化学处理的造纸毛毯具有抗沾污性能。

    3)   经过防沾污化学处理的造纸毛毯具有良好的自洁能力,在同等洗涤条件下,更能便于洗涤。

    4)   经过防沾污化学处理的造纸毛毯具有良好的耐磨和抗起毛性能。

    5)   尽管在抗高线压力、弹性恢复、适应高车速等性能方面没有得出直接的结论,但从使用寿命的差别上已经能够在一定程度上说明:经过拒污耐磨化学处理的造纸毛毯在这几方面的性能上,要高于未经化学处理的造纸毛毯。今后,还需在这方面多加强试验,以期得出更有据、更可靠的结论。
    参考文献:[1] 刘建勇  造纸毛毯的抗沾污整理研究  产业用纺织品  2004.(10)[1] FZ/T01066---1999    涂层织物耐沾污性测定方法