韓邦春 (徐州金冠工業(yè)用呢有限公司，江蘇徐州，221009)
摘要：闡述拒污耐磨化學(xué)處理造紙毛毯的生產(chǎn)過程，對造紙毛毯的拒污耐磨和自潔性能進(jìn)行了研究，得出了經(jīng)過拒污耐磨化學(xué)處理的造紙毛毯其性能得到很大的提高。
關(guān)鍵詞：造紙毛毯，化學(xué)處理，拒污耐磨，自潔性能，性能提高。
隨著造紙工業(yè)的迅猛發(fā)展，一些寬幅、高速、高線壓造紙機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，我國造紙企業(yè)不僅在生產(chǎn)規(guī)模上增長很快，而且在技術(shù)裝備水平也得到不斷更新?lián)Q代，新建造紙生產(chǎn)線大多采用國際上最先進(jìn)的技術(shù)裝備。據(jù)2003年有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國造紙機(jī)幅寬超過5M以上、車速超過1000m/min以上的約有16臺左右，生產(chǎn)的紙種有銅版紙、高檔掛面箱板紙、生活用紙、新聞紙、涂布白板紙、瓦楞紙等，采用大輥徑高沖量壓榨、靴式壓榨等先進(jìn)的新概念壓榨形式，一般線壓力在300KN/M左右，最高線壓力可達(dá)1000KN/M。
從紙及紙板生產(chǎn)能力方面統(tǒng)計(jì)資料如下：
生產(chǎn)能力10萬噸／年以上的制漿造紙企業(yè)已達(dá)到89家；生產(chǎn)能力20萬噸／年以上的制漿造紙企業(yè)已達(dá)到33家；生產(chǎn)能力30萬噸／年以上的制漿造紙企業(yè)已達(dá)到20家；生產(chǎn)能力50萬噸／年以上的制漿造紙企業(yè)已達(dá)到8家。
然而，這類寬幅、高速、高線壓造紙機(jī)對與之相配套的脫水器材，特別是造紙毛毯卻提出了更高的要求，它不僅要求造紙毛毯有很好的濾水性能、尺寸穩(wěn)定性能、耐磨性能，還要求其具有良好的抗高線壓力性能、彈性恢復(fù)性能、鋪層均一平整性能、拒污性能和自潔性能。目前，與這類造紙機(jī)相配套的造紙毛毯基本上完全依賴進(jìn)口。據(jù)中國海關(guān)總署有關(guān)資料顯示：每年進(jìn)口造紙網(wǎng)毯數(shù)量逐年大幅上升。2003年進(jìn)口造紙用網(wǎng)毯外匯額已經(jīng)是1998年的7.6倍。1998～2003六年合計(jì)進(jìn)口造紙網(wǎng)毯用外匯高達(dá)1.642億美元。而這一事實(shí)無疑給國內(nèi)造紙網(wǎng)毯制造商敲響一個警鐘。
我國大多數(shù)造紙毛毯企業(yè)起步較晚，技術(shù)水平相對滯后，創(chuàng)新開發(fā)能力薄弱，新產(chǎn)品升級換代緩慢。近年來，為了能滿足造紙行業(yè)對造紙毛毯更高的需求，一些造紙毛毯生產(chǎn)商已經(jīng)意識到問題的嚴(yán)重性，相繼投入大批資金，引進(jìn)大批國際先進(jìn)的造紙毛毯生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，直接采購國際上品質(zhì)一流的造紙毛毯專用原料，加大了對設(shè)備技術(shù)改造的力度，并在某些產(chǎn)品和設(shè)備上獲得了自己的知識產(chǎn)權(quán)。在提高造紙毛毯的抗高線壓性能、濾水性能、尺寸穩(wěn)定性能等基礎(chǔ)性能方面確實(shí)取得了一些效果。個別在產(chǎn)品開發(fā)方面走在前列的造紙毛毯廠商相繼開發(fā)出了一大批新型技術(shù)含量高的造紙毛毯，如：1＋1復(fù)合雙層BOM造紙毛毯、1＋2（2＋1）復(fù)合三層BOM造紙毛毯、大輥徑壓榨專用造紙毛毯、靴式壓榨專用造紙毛毯等等。但是，與國際先進(jìn)的造紙毛毯相比，我們的產(chǎn)品在使用壽命、抗沾污自潔性能、彈性恢復(fù)性能等方面差距還很大。還不能滿足高速、寬幅造紙機(jī)的需求。國外造紙毛毯生產(chǎn)商為了生產(chǎn)出適應(yīng)高車速的造紙機(jī)的造紙毛毯，早在上個世紀(jì)末不僅對產(chǎn)品基礎(chǔ)性能研究很深，而且在造紙毛毯的后序化學(xué)處理方面已經(jīng)做了大量的工作，并相繼開發(fā)出一些性能優(yōu)越，技術(shù)含量高的產(chǎn)品投放市場。實(shí)踐證明，經(jīng)過不同的化學(xué)處理后，這類造紙毛毯的性能與未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯相比，不僅在拒污耐磨、抗起毛等性能方面得到很大提高，而且在表面軟化、硬化、平整細(xì)膩、初期適應(yīng)性等方面性能也得到大大的提高。這種性能的完善更有助于造紙毛毯適應(yīng)高速、寬幅造紙機(jī)的需求。
我國對化學(xué)處理造紙毛毯的研究處于剛剛起步階段。相關(guān)對此研究的文章偶見報(bào)端，但實(shí)際生產(chǎn)出的產(chǎn)品卻不多見。
為了趕上國際造紙毛毯行業(yè)前進(jìn)的步伐，滿足中高速造紙機(jī)對造紙毛毯性能的需求。我們研制開發(fā)了一種新型化學(xué)處理造紙毛毯――拒污耐磨化學(xué)處理造紙毛毯。本文僅從拒污耐磨化學(xué)處理造紙毛毯的生產(chǎn)過程、拒污耐磨性能的試驗(yàn)等方面出發(fā)，結(jié)合該產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)中的使用效果，來對提高造紙毛毯的使用性能、延長造紙毛毯的使用壽命進(jìn)行探討。
1 拒污耐磨原理
1.1拒污耐磨概況：
拒污耐磨化學(xué)處理造紙毛毯是采用含氟化合物表面活性劑或含硅環(huán)氧樹脂涂料，對造紙毛毯進(jìn)行化學(xué)處理，這種化學(xué)物質(zhì)與毛毯的聚酯或尼龍纖維產(chǎn)生鍵合，使?jié)窦堩撛诿撍^程中產(chǎn)生的細(xì)小纖維、填料等污物不易與聚酯纖維結(jié)合，從而達(dá)到提高造紙毛毯的抗沾污、抗磨損性能。經(jīng)抗沾污化學(xué)處理后的造紙毛毯能達(dá)到兩方面的抗污性能：一方面造紙毛毯的纖維具有良好的防沾污性能，即漿料中的填料、細(xì)小纖維、膠料等污物不容易吸附在纖維表面；另外一方面，吸附在毛毯中污物很容易被清水或洗滌劑清洗掉，從而保持毛毯良好的濾水通道和彈性恢復(fù)性能。同時可以提高毛毯纖維間的結(jié)合力，有效調(diào)整毛毯表面的密度，使其在初期使用時毛毯的含水量及濾水性更適合造紙機(jī)抄造紙張的要求，并能有效提高造紙毛毯的剪切穩(wěn)定性及強(qiáng)力，能適合更高線壓力和車速的造紙機(jī)使用。
1.2拒污耐磨原理分析 ：
污物是否易沾污纖維或很容易從纖維表面脫離，除了洗滌條件等相關(guān)因素外，主要與纖維表面的臨界張力，也就是說與纖維表面的能量情況有關(guān)。若設(shè)纖維上所包圍的油的界面能為E1，則：
E1＝Afγfo＋Asγow
式中：Af――油／纖維之間的界面面積；As――停留在纖維上的油和水之間的界面面積；γfo――油／纖維的界面張力；γow――油／水的界面張力。
當(dāng)油污從纖維上去處后，其界面能E2為：
E2＝ Afγfw＋Aoγow
式中：Ao――水中微小油滴的面積；γfw――水／纖維的界面張力。
在去污過程中，當(dāng)去污的作用為自發(fā)進(jìn)行時，去污后的能量必定要低于去污前的能量，即去污前后能量的變化ΔE＝E2-E1<0，將上面兩公式代入得：
ΔE＝E2-E1＝Af (γfw－γfo)＋γow(Ao-As)
假設(shè)從纖維上去除的污物是球形的，則Ao 小于As，若γfw、γow減少，γfo增大，使γfw－γfo<0就可以滿足上式的要求。
γow的大小決定于水以及所使用洗滌劑的品種和濃度，一般情況下其值是小的。對于極性纖維而言，由于它與水有強(qiáng)烈的相互作用，γfw的值也小，而γfo值較大，滿足上述分析中污物與纖維分離的要求。而對于非極性合成纖維而言，其與水的相互作用僅有色散力，故γfo值低，而γfw值高。因此要想使異物易于沖洗掉，纖維表面必須具有低的γfw值和高的γfo值。也就是說非極性纖維表面引進(jìn)新的親水團(tuán)基因或親水性聚合物進(jìn)行表面處理，可以減少污物與纖維之間的結(jié)合力，提高纖維的去污物能力，這就是對造紙毛毯進(jìn)行拒污耐磨化學(xué)處理所要達(dá)到的目的。
2 拒污耐磨化學(xué)處理造紙毛毯的生產(chǎn)
2.1生產(chǎn)工藝流程:
2.2生產(chǎn)工藝參數(shù)（以1300g/m2的1＋1復(fù)合雙層BOM造紙毛毯為例）：
混合開松工藝、織造工藝、針刺工藝等在此不作贅述，重點(diǎn)分析化學(xué)處理工藝情況。
2.2.1化學(xué)處理工藝：
2.2.1.1工藝要求：
此工序要求化學(xué)溶液浸涂在造紙毛毯上要均勻一致、并能使化學(xué)成分充分與纖維之間產(chǎn)生鍵合。
2.2.1.2化學(xué)處理系統(tǒng)配置：
由化學(xué)品儲存槽、輸液泵、高位儲液箱、涂布輥、真空箱、回流管、熱油滾筒、預(yù)加壓等組成。化學(xué)品由生產(chǎn)商提供，真空箱真空度在0.03～0.04MPa。涂布化學(xué)品總量受運(yùn)轉(zhuǎn)速度、化學(xué)品濃度、造紙毛毯的克重和涂布輥涂液量等因素的影響，一般要求毛毯必須被化學(xué)溶液均勻浸透。運(yùn)轉(zhuǎn)速度：500轉(zhuǎn)／分。熱有滾筒烘培溫度：180～200℃，定型溫度：210℃～220℃。預(yù)壓輥壓力：20KN/M左右。
2.2.1.3化學(xué)處理系統(tǒng)配置圖：化學(xué)處理系統(tǒng)配置圖如下：
2.2.2定型工藝：
此工序主要是使化學(xué)成分與PA纖維及PA綜絲之間在一定的溫度、一定時間的條件下，更好的產(chǎn)生鍵合；使造紙毛毯的PA纖維之間在高溫狀態(tài)下更好的熔融結(jié)合，使造紙毛毯表面更加平整；同時、使造紙毛毯的水份含量達(dá)到10％左右，以便運(yùn)輸及儲存。此工序工藝要求定型溫度要均勻穩(wěn)定，毛毯運(yùn)轉(zhuǎn)速度要穩(wěn)定，成品定型下機(jī)前水份控制要準(zhǔn)確。溫度：210℃～220℃；運(yùn)轉(zhuǎn)速度：500轉(zhuǎn)／分；預(yù)加壓壓力：20KN/M；成品水份：10％±1。
3 實(shí)驗(yàn)方法
3.1試驗(yàn)材料：
模擬污液（自制）。
造紙毛毯：1300GSM、10cmx10cm大小、（1＋1）復(fù)合雙層BOM造紙毛毯，經(jīng)拒污耐磨化學(xué)處理和未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯各一塊。
3.2自潔能力（便于洗滌）試驗(yàn) ：
3.2.1模擬污液配制：
取炭黑5g、棉籽油60g、石蠟40g、四氯乙烯5L。
3.2.2沾污方法：
用一滴污液（0.02ml）加與兩塊樣品上（一塊已化學(xué)處理、一塊未化學(xué)處理），而后覆蓋一層玻璃紙，加上1.6kg的重錘，30秒后取出洗滌。
3.2.3洗滌方式：
用皂粉6g，按1：50，溫度60℃，將兩塊試樣同時放入洗滌液中，用玻璃棒不停攪拌10分鐘。
3.2.4評級：
對兩塊試樣的污色狀態(tài)，根據(jù)GB251－1995《評定沾色用灰色樣卡》進(jìn)行（1－5級）評級。其結(jié)果是：未化學(xué)處理的小樣達(dá)2級，經(jīng)化學(xué)處理的小樣達(dá)4級。
3.3拒污（油）試驗(yàn) ：
3.3.1試驗(yàn)材料：
機(jī)油。
造紙毛毯：1300GSM、20cmx20cm大小、（1＋1）復(fù)合雙層BOM造紙毛毯，經(jīng)拒污耐磨化學(xué)處理和未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯各一塊。
3.3.2沾油方法：
將兩塊試樣（一塊經(jīng)化學(xué)處理、一塊未經(jīng)化學(xué)處理）分別稱重量（W1），然后注入機(jī)油0.5L，放置5分鐘后，用餐巾紙擦去表面油跡后，用三層餐巾紙加壓1.6kg，吸油30秒，而后取出分別稱重（W2）。依此得出吸油量（W吸油量）：
3.3.3對比：經(jīng)稱重得出：未經(jīng)化學(xué)處理的試樣吸油0.34g，已經(jīng)化學(xué)處理的試樣吸油為0.1g。3.4抗脫毛耐磨試驗(yàn)[i]： 采用耐磨試驗(yàn)儀器,試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)按試驗(yàn)規(guī)范,以自動計(jì)數(shù)器讀出耐磨次數(shù),取出三次算術(shù)平均值,為本次試驗(yàn)結(jié)果.3.4.1試驗(yàn)儀器：耐磨性試驗(yàn)儀；運(yùn)動頻率:180次/min；壓力:10～20kPa；磨料：金剛砂220＃；規(guī)格：140mm× 220mm；載荷：10N。3.4.2試驗(yàn)材料：造紙毛毯：1300GSM、?120mm大小、（1＋1）復(fù)合雙層BOM造紙毛毯，經(jīng)拒污耐磨化學(xué)處理和未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯各四塊。3.4.3試驗(yàn)操作：
3.4.4對比：經(jīng)化學(xué)處理的試樣摩擦次數(shù)比未經(jīng)化學(xué)處理的試樣高23.9%。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
4.1自潔能力（便于洗滌）效果分析：由上述自潔能力實(shí)驗(yàn)得出：通過合理的化學(xué)處理，造紙毛毯的污物更便于洗滌，說明經(jīng)過拒污耐磨化學(xué)處理以后，污物與纖維間的結(jié)合力確實(shí)減小了，在同等洗滌情況下，經(jīng)過化學(xué)處理的造紙毛毯自潔能力得到很大的提高，更便于洗滌了。
4.2拒污效果分析：由上述拒污試驗(yàn)得出:經(jīng)過拒污化學(xué)處理的造紙毛毯對油的吸附量明顯低于未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯的量。說明經(jīng)化學(xué)處理后的造紙毛毯，其與污物的吸附能力明顯降低，拒污能力明顯提高。
4.3抗脫毛耐磨效果分析： 上述試驗(yàn)表明：經(jīng)化學(xué)處理的毛毯的摩擦次數(shù)比未經(jīng)化學(xué)處理的試樣高23.9%。說明經(jīng)過化學(xué)處理的造紙毛毯，纖維間結(jié)合狀況得到明顯改善，其抗起毛性能、耐磨性能得到明顯提高。
5 化學(xué)處理造紙毛毯在造紙機(jī)上的使用效果
5.1造紙機(jī)：跟蹤使用在山東某廠的3200／500疊網(wǎng)造紙機(jī)上進(jìn)行。該造紙機(jī)車速：450m/min；生產(chǎn)200g/m2白卡紙；壓榨形式：兩道Φ1500mm大輥徑壓榨；線壓力：220KN/M。
5.2使用結(jié)果：
5.3使用結(jié)果分析：
從以上使用結(jié)果可以看出,經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯的使用壽命明顯大于未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯；上下機(jī)厚度:因經(jīng)過化學(xué)處理的造紙毛毯使用周期長于未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯，所以兩者在對應(yīng)的厚度上無多大差異，不能充分說明兩者間的彈性恢復(fù)差異；從兩者對應(yīng)的上下機(jī)克重變化上看,變化也不大。但對下機(jī)后所采集的舊毛毯小樣進(jìn)行分析得出：經(jīng)化學(xué)處理后的造紙毛毯里面堵塞的污物明顯少于未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯，后者的表面磨損、起毛狀態(tài)明顯重于前者。由此基本上能得出：經(jīng)過化學(xué)處理后的造紙毛毯具有拒污和自潔方面的良好性能，其耐磨性能的提高也能得到充分的應(yīng)證。
6 結(jié)論通過上述分析，我們可以得出以下結(jié)論：
1) 防沾污化學(xué)處理造紙毛毯是對造紙毛毯進(jìn)行進(jìn)一步加工和處理過程，是使造紙毛毯的性能更加完善的一種方法。
2) 經(jīng)過防沾污化學(xué)處理的造紙毛毯具有抗沾污性能。
3) 經(jīng)過防沾污化學(xué)處理的造紙毛毯具有良好的自潔能力，在同等洗滌條件下，更能便于洗滌。
4) 經(jīng)過防沾污化學(xué)處理的造紙毛毯具有良好的耐磨和抗起毛性能。
5) 盡管在抗高線壓力、彈性恢復(fù)、適應(yīng)高車速等性能方面沒有得出直接的結(jié)論，但從使用壽命的差別上已經(jīng)能夠在一定程度上說明：經(jīng)過拒污耐磨化學(xué)處理的造紙毛毯在這幾方面的性能上，要高于未經(jīng)化學(xué)處理的造紙毛毯。今后，還需在這方面多加強(qiáng)試驗(yàn)，以期得出更有據(jù)、更可靠的結(jié)論。
參考文獻(xiàn)：[1] 劉建勇 造紙毛毯的抗沾污整理研究 產(chǎn)業(yè)用紡織品 2004.（10）[1] FZ/T01066---1999 涂層織物耐沾污性測定方法
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