論析再生纖維造紙中毛毯洗滌的核心方案

陳傳勇，吳飛燕，童含信

（浙江金龍紙業(yè)有限公司，浙江龍游 324401）

公元900年前，希臘人把毛毯用在造紙過(guò)程中作為脫水元件。20世紀(jì)50年代前，絨狀羊毛毯主要由細(xì)紗編織，以機(jī)械方法制成，其透氣度低，使用壽命短。20世紀(jì)50—60年代，成功研究了布基針刺毛毯，使用了高比例的合成纖維。1967年出現(xiàn)了無(wú)緯底布植絨毛毯、多層復(fù)合毛毯、無(wú)紡織毛毯。隨著造紙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新型毛毯一代又一代地改進(jìn)。現(xiàn)代造紙過(guò)程中大量再生纖維的使用，以及白水封閉循環(huán)程度的提高，使得毛毯表面和內(nèi)部黏附了種類繁多的污垢物，堵塞了毛毯纖維間孔隙，嚴(yán)重影響了毛毯的使用壽命，給紙機(jī)的正常生產(chǎn)帶來(lái)了困擾。

1 毛毯運(yùn)行中變臟的原因

廢紙?jiān)偕w維造紙中的毛毯是非常容易沾染上污染物質(zhì)的，所有進(jìn)入紙機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)都有可能沉淀在毛毯上，造成對(duì)毛毯的污染。

1.1 可溶性有機(jī)物的積累

廢水接近零排放的封閉循環(huán)后，大量可溶性有機(jī)物在水系統(tǒng)中逐漸積累，水溫升高為微生物生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了有利條件。成團(tuán)的帶黏液的微生物與造紙纖維一起形成腐漿，它是封閉循環(huán)水處理中的首要污染物。在某些情況下，那些原來(lái)是水溶性的物質(zhì)也會(huì)隨著時(shí)間的推移而轉(zhuǎn)變成不溶于水的沉積物，并導(dǎo)致毛毯運(yùn)行效果不良。

1.2 膠粘物

膠粘物是指制漿造紙工藝過(guò)程中形成的具有膠粘性的憎水性物質(zhì)，細(xì)小的膠粘物在漿料或白水系統(tǒng)中結(jié)聚成塊，并形成離散的沉積物，它會(huì)存在于水中或沉積于設(shè)備表面，雖然憎水，但大部分卻帶有電荷，可以暫時(shí)穩(wěn)定于水中。膠粘物中除了包含漿料中的溶解物和膠體物外，往往還含有聚合物、濕強(qiáng)樹(shù)脂、表面活性劑、熱熔物和油墨等，它也會(huì)黏附在造紙毛毯纖維上且容易堵塞毛毯孔隙（如圖1），使毛毯脫水濾水困難。

圖1 毛毯孔隙示意

1.3 鹽的積累

廢紙?jiān)偕w維造紙廢水中含有鈉鹽、鈣鹽等，CaCO3來(lái)自廢紙中的填料和涂布層，它會(huì)與微生物產(chǎn)生的揮發(fā)酸緩慢地進(jìn)行反應(yīng)，生成CO2和Ca2+，Ca2+與 SO42-生成CaSO4，在紙機(jī)網(wǎng)部成型網(wǎng)和壓榨毛毯中形成垢層，堵塞孔眼而影響脫水。

1.4 陰離子垃圾

陰離子垃圾是指溶解的或膠體狀態(tài)的對(duì)造紙過(guò)程有害的陰離子，具有親水性、較大相對(duì)分子質(zhì)量且?guī)в休^高電荷，其主要來(lái)自于半纖維素和木質(zhì)素的降解組分，以及淀粉、油墨等其他物質(zhì)。它往往同帶陽(yáng)離子的濕強(qiáng)劑等造紙化學(xué)品相結(jié)合，形成初始沉淀物堵塞毛毯，使紙機(jī)運(yùn)行故障接踵而至。

2 毛毯充塞物和污染物的組成

毛毯充塞物和污染物由以下物質(zhì)組成。

（1）堿可溶性物質(zhì):一般都是有機(jī)物質(zhì)，如堿化木素、各類淀粉、松香膠等。

（2）可抽提物:如樹(shù)脂、瀝青、焦油、石蠟、膠乳、油墨和熱熔膠等[1]。

（3）無(wú)機(jī)物:主要是不活潑的礦物質(zhì)，如瓷土、滑石粉、二氧化鈦、泥沙、硫酸鋁、碳酸鈣及硬水中含有Ca2+、Mg2+等離子的礦物質(zhì)。

（4）紙沫:漿料中的細(xì)小纖維、雜細(xì)胞等物質(zhì)。

（5）添加劑:濕強(qiáng)劑、干強(qiáng)劑、消泡劑和氧化型殺菌劑等。

（6）其他雜物:泄漏的潤(rùn)滑油、動(dòng)植物殘骸、其他外來(lái)物質(zhì)等。

3 毛毯臟污的害處

20世紀(jì)70年代以后，國(guó)外開(kāi)發(fā)了由經(jīng)梳理的尼龍纖維層與由單絲交織而成的無(wú)端雙層底網(wǎng)經(jīng)針刺結(jié)合而成的高線壓底網(wǎng)造紙毛毯（BOM）。這種高線壓底網(wǎng)造紙毛毯具有較好的濾水性能、良好的彈性、表面平整厚實(shí)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定挺度好、毛毯剪切穩(wěn)定性及強(qiáng)度高、耐腐蝕耐磨損等優(yōu)點(diǎn)。

以廢紙為原料的再生漿中，由于廢紙的多次循環(huán)使用和大量造紙化學(xué)品的添加，導(dǎo)致造紙毛毯被污垢污染變臟的原因增多。毛毯使用初期，毛纖維交織處會(huì)被膠粘物搭橋黏附，此時(shí)毛纖維和毛孔填充物的結(jié)合力較弱，紙張會(huì)出現(xiàn)輕度“壓花”，采取毛毯張緊、強(qiáng)化高壓水洗滌或加入毛毯保潔劑洗滌等辦法；毛毯使用中期，毛纖維表面的污垢層加厚，毛纖維和毛孔填充物的結(jié)合力逐漸變大，難以依靠高壓水和真空系統(tǒng)去除，紙張會(huì)出現(xiàn)“壓花”，只有采取加入洗衣粉、堿液或毛毯保潔劑等化學(xué)洗滌辦法；毛毯使用后期，毛孔填充物在壓榨壓力作用下與毛纖維緊密結(jié)合，使毛毯逐漸板結(jié)而脫水濾水性能陡然下降，同時(shí)毛毯的機(jī)械磨損加劇，紙張出現(xiàn)嚴(yán)重“壓花”，甚至潰破，當(dāng)化學(xué)洗滌法無(wú)效時(shí)只有毛毯下機(jī)。

4 毛毯洗滌的核心方案

廢紙?jiān)偕w維造紙的壓榨毛毯95%是因?yàn)槔w維孔縫被污垢堵塞下機(jī)的，在處理毛毯的污染物時(shí)，一個(gè)非常重要的方面是污染物的具體位置，與在毛毯里面的污染物相比較，在毛毯表面的污染物是容易去除的，可以采取機(jī)械法洗滌和真空抽吸相結(jié)合的辦法；解決毛毯里面堵塞問(wèn)題的最佳方案是利用化學(xué)噴淋洗滌，將化學(xué)品滲透到毛毯的里面（如圖2，圖中:“A”表示毛毯上層單層基布；“B”表示毛毯底層雙層基布；“1、2、4”分別表示上、中、下層纖維層；“3”表示基布層）。如毛毯清洗不干凈，臟物堵塞毛毯孔隙，會(huì)降低毛毯作為濕紙脫水媒介的功效。

4.1 洗滌用水水質(zhì)要求

（1）過(guò)濾后的清水:w[固體懸浮物（SS）]≤0.5×10-6時(shí)，噴嘴直徑?jīng)]有要求；w（SS）=50×10-6～70×10-6時(shí)，噴嘴d≥1.0 mm；w（SS）=71×10-6～100×10-6時(shí)，噴嘴d≥1.4 mm。

（2）白水中固體粒子d≤30 μm 且w（SS）≤250×10-6，不建議使用封閉循環(huán)的白水。

圖2 毛毯經(jīng)緯線織造結(jié)構(gòu)示意

（3）水溫控制在20～50℃，有益于改善毛毯的洗滌效果。

4.2 洗滌化學(xué)品選型

（1）酸性洗滌劑:主要是鹽酸、硫酸、磷酸或氨基磺酸等，它們對(duì)中性施膠的產(chǎn)品，效果非常好，因?yàn)檫@種產(chǎn)品在配料中無(wú)機(jī)物含量很高。

（2）堿性洗滌劑:主要是碳酸鈉和氫氧化鈉等，主要用于酸性施膠中。

（3）溶劑型洗滌劑:主要是由洗滌劑和乳化劑混合后的有機(jī)溶劑，用于去除黏附于毛毯上的高濃度的樹(shù)脂性污垢和其他可用有機(jī)溶劑抽提的物質(zhì)。

4.3 機(jī)械法洗滌

（1）常壓水洗滌:使用低壓扇形噴水管連續(xù)洗滌，噴水管置于毛毯帶紙的一側(cè)，水壓約0.3 MPa，噴嘴縫隙1 mm，噴洗寬度160～200 mm，噴水方向和毛毯運(yùn)行方向相反且?jiàn)A角為90～120°，噴嘴間距及和毯面距離以毯面清水全覆蓋、無(wú)重疊為宜。

（2）高壓水洗滌:運(yùn)用隨紙機(jī)車速變化相匹配的數(shù)控步進(jìn)伺服電機(jī)來(lái)控制高壓水管往復(fù)移動(dòng)速度，水壓1.5～4.0 MPa，針形噴嘴直徑為1 mm，噴嘴間距10～15 mm，噴嘴和毯面間距75～150 mm[2]，高壓水管橫向移動(dòng)范圍通常是噴嘴間距的2倍，噴水方向與毛毯運(yùn)行方向相反，噴射夾角60～75°（如圖 3）。

圖3 毛毯洗滌水管布置示意

4.4 化學(xué)法洗滌

酸性洗滌劑使用濃度不大于3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，pH≥1.8，洗滌時(shí)間約20 min，洗滌溫度小于40℃。堿性洗滌劑使用濃度約5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，10＜pH＜14，洗滌時(shí)間約20 min，洗滌溫度小于55℃。毛毯酸性或堿性洗滌劑原液需要在線和清水使用化學(xué)品混合器降低使用濃度，運(yùn)用扇形噴嘴低壓全幅噴洗毛毯，噴洗點(diǎn)在毛毯真空吸水箱前2～3 m處，藥劑泵為可調(diào)隔膜計(jì)量泵或變頻控制，一般每隔1.5～2 h，化學(xué)品混合液工作15～20 min。

4.5 真空吸水箱參數(shù)

（1）依據(jù)毛毯的透氣度，真空度一般選擇0.03～0.05 MPa，車速越快，真空度要求越高，但真空度太高會(huì)加大對(duì)毛毯的磨損。

（2）毛毯在真空吸水箱上的標(biāo)準(zhǔn)停留時(shí)間為3～4 ms，高速紙機(jī)為 2 ms。

（3）毛毯的開(kāi)放區(qū)每立方分米氣流指標(biāo)約是10 m3/min[3]。

（4）真空吸水箱面板單縫寬度12～25 mm，縫內(nèi)的氣流速度一般是4～14 m/s。

（5）真空吸水箱面板材質(zhì)，見(jiàn)表1。

表1 真空吸水箱面板材質(zhì)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)造紙毛毯的在線洗滌，清除了毛毯表面及內(nèi)部的有機(jī)和無(wú)機(jī)污垢物，增加了毛毯的濾水性能和柔韌性能，從而大大減少由于“壓花”等紙病引起的斷紙現(xiàn)象，同時(shí)提高了紙機(jī)干燥能力，降低了生產(chǎn)制造成本。