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、高線壓造紙機應(yīng)運而生，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，我國造紙機幅寬超過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。1998～2003六年合計進(jìn)口造紙網(wǎng)毯用外匯高達(dá)1.642億美元。而這一事實無疑給國內(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端，但實際生產(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等方面出發(fā)，結(jié)合該產(chǎn)品在實際生產(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)定性及強力，能適合更高線壓力和車速的造紙機使用。
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?；瘜W(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，以便運輸及儲存。此工序工藝要求定型溫度要均勻穩(wěn)定，毛毯運轉(zhuǎn)速度要穩(wěn)定，成品定型下機前水份控制要準(zhǔn)確。溫度：210℃～220℃；運轉(zhuǎn)速度：500轉(zhuǎn)／分；預(yù)加壓壓力：20KN/M；成品水份：10％±1。
3 實驗方法
3.1試驗材料：
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 ：
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 ：
3.3.1試驗材料：
機油。
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[i]： 采用耐磨試驗儀器,試驗技術(shù)參數(shù)按試驗規(guī)范,以自動計數(shù)器讀出耐磨次數(shù),取出三次算術(shù)平均值,為本次試驗結(jié)果.3.4.1試驗儀器：耐磨性試驗儀；運動頻率: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 實驗結(jié)果分析
4.1自潔能力（便于洗滌）效果分析：由上述自潔能力實驗得出：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上的使用效果
5.1造紙機：跟蹤使用在山東某廠的3200／500疊網(wǎng)造紙機上進(jìn)行。該造紙機車速：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)的上下機克重變化上看,變化也不大。但對下機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試驗，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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