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无尘纸常见质量问题分析

宁夏吴忠市瑞特纸业有限公司于1995年从丹麦、瑞典等地引进一台二手干法纸机,由于干法造纸产品具有纺织品的属性,其柔软性能好,干湿强度高,吸液性能强,产品范围广泛,具有良好的二次开发性(如复膜、印花、多种原材料层合等),因此无尘纸系列产品越来越受到广大用户的青睐。但由于宁夏的特殊气候环境,加之干法造纸在内地就此一家,还存在一个逐步摸索的过程,在生产中也曾经出现过各种各样的产品质量问题,虽然目前基本上都已进行很好的解决,但对此进行系统的分析和总结,对以后的工作仍然是非常必要的。

1、无尘纸的工艺流程

绒毛浆—→纤维分离机-→成形部-→压花机(传递网)-→上喷胶-→1#烘箱热熔纤维-→开松计量——↑-→下喷胶-→2#烘箱-→3#熟化箱-→整饰卷纸

2、基于物理特性指标范畴质量问题分析

无尘纸的物理特性指标包括定量、干湿抗张强度、柔软度、膨松度、横向吸水速度和吸水能力等。对于每一个物理特性指标,其影响因素都是多方面的,下面对此逐一进行分析。

2.1定量误差

与普通湿法纸相比,无尘纸的定量误差是比较大的。企业标准中规定无尘纸的定量允许误差为±5%,然而在少数情况下仍有超出此范围的情况发生。定量误差又分为纵向误差和横向误差。纵向误差一般为绒毛浆的进料速度偏移所致(热合纸中还包括热熔纤维的计量误差)其影响的程度较小,相对来讲也比较易于调整;而横向误差则主要与空气成形有关,影响程度也最大。在成形部的每个成形箱下面是真空箱,要保证定量的分布均匀,则必须保证沿成形网横向的每点真空度大小保持一致,真空度的分布调节是通过真空箱内的一块隔板来完成的。气流从隔板下穿过,每点的真空度大小不仅与隔板和箱底的距离有关,也与风机口到该点的的距离有关,每点的真空度大小一般须由空气动力学原理计算获得,此外,横向定量误差与喷胶系统也有关系,喷胶部的方一般是由交错分布的两排喷嘴同时喷雾,以消除两支喷嘴的交叉与非交叉部分的胶量不一致的现象。

2.2抗张强度

无尘纸中出现强度不足的现象为数较少,但还是部分存在。强度不足在分切和后加工中极易引起断裂,影响生产效率,严重时根本无法正常使用。

对胶合纸而言,影响强度的因素主要有:(1)绒毛浆因素:一般来说,纤维越长,强度越好;针叶材的比阔叶材的强度好;硫酸盐法制浆比亚硫酸盐制浆的强度好;使用未处理浆比处理浆强度要好;(2)粘合剂因素:喷胶量越大,强度越好;(3)与压花机压力有关,在不考虑其它指标的情况下,压花机压力越大,纸幅越紧密,强度越好;(4)与所用的传递网(压花网)的网纹有关,使用平纹网生产的纸比用其它网纹的纸强度更好一些;(5)与网子的清洁程度和喷胶部的真空度大小有关,网子不干净会使透气性变差,胶乳不能很好的穿透纸幅;喷胶部的真空度太小时,胶乳停留在纸表面很快成膜,易使纸页分层,影响强度;如真空度太大时,抽吸力太强,可能使胶乳粒子穿过纸幅被抽吸到风道,这胶乳在纸页中的留着率太低,也同样会影响强度。

对热合无尘纸而言,强度主要由热合纤维的表层融化粘结作用获得,胶粘剂用量极小,只起整饰纸页表面,避免产生掉毛掉粉现象的作用,所以影响热合无尘纸强度的主要因素是:(1)热辊的温度与压力:经试验热熔纤维在60℃上其表层就有少量融化粘结作用,考虑到温度太高,易产生粘辊现象,所以热辊的温度一般在90-100℃间最佳;至于热辊的压力并非越大强度越好,因为热熔纤维的弹性较大,通过热压时也只有极少量的粘结,如压力太大,通过热辊以后,纸页因反弹作用而变得太蓬松,影响强度;(2)烘箱的温度:我们使用的热熔纤维一般为外层聚乙烯内层聚丙烯的双组份纤维,包层熔点为135℃内层熔点为155-160℃烘箱温度一般定在内、外层熔点温度之间。温度太低,热熔粘结效果不理想,影响强度;温度太高,热熔纤维外层全部融化流失,内层也有少量融化,失去其骨架支撑作用,不仅内强度很差,还会造成纸幅的局部大量收缩开裂;(3)与热熔纤维通过烘箱的时间有关。一般认为热熔纤维在烘箱中通过时间为12秒时各荐指标性能均最佳;(4)在工艺允许范围内,热熔纤维用量越大,其强度也越好。

2.3湿强度指标

在无尘纸的后加工中,如做湿纸巾,或进行印花、染色进一般对湿强度指标有特定要求。

对胶合无尘纸而言,湿强度主要与粘合剂的类型关系较大,我们一般使用无尘纸专用胶乳,其主要成分为乙烯-醋酸乙烯共聚物,内部添加有抗温(180-220℃的湿强剂,最终纸幅的湿强度较好,可达到50%左右甚至更高。而一些国产VAE胶乳,虽然干强度好,但湿强度太差,达不到使用要求。

对热合无尘纸而言,湿强度主要取决于热熔纤维的加入量、热熔粘结的好坏;值得一提的是热合无尘纸的湿强度相对较高,一般都在50-60%以上,如热熔纤维量加入较大时,甚至可以达到100%,和干强度保持一致,这也是热合无尘纸的一大优势。

2.4厚度和膨松度指标

此两项指标基本上是一致的,相同定量下,厚度越大,膨松度也越好。在卫生材料领域如做小护垫、卫生巾等,往往提出对厚度的要求,因为相同定量的纸页厚度越大,最终产品的单位成本就会大幅降低。

对胶合无尘纸而言,影响因素主要有:(1)绒毛浆因素:绒毛浆纤维越长,粗糙度越高,最终纸页的膨松度也越好;硫酸盐浆比亚硫酸盐浆的膨松度好;针叶木浆比阔叶木浆的膨松度好;未处理浆比处理浆的膨松度好。(2)压紧机、压花机的温度和压力越高,纸页被压得越紧密,膨松度越差,厚度越??;(3)与成形部细小纤维的留着率有关:生产过程中我们一般采用80目的碳网,1.0mm以下的细小纤维占总量的5%左右,如果控制成形部的真空度,使细小纤维流失降低或者对其进行循环利用,均可使纸页的膨松度提高;(4)与所用的传递网(压花网)网纹有关系,使用平纹网生产的纸膨松度比其它大网纹的要好;(5)高定量的纸页膨松度比低定量的要好,一方面是因为高定量的纸页在成形时细小纤维的留着率高,另一方面高定量纸页单位用胶量相对要低得多。

对热合无尘纸而言,除了以上因素外,影响膨松度和厚度指标的主要因素还在于烘箱温度,在工艺允许范围内,温度越高,热熔粘结情况越好,膨松度与厚度都越高。当然一部分用户在订货时间可能会提出厚度要求,那么在生产过程中就必须根据情况合理调节。

2.5柔软度指标

柔软度主要取决于两方面的因素:一是纸页的挺度,二是纸页表面的磨擦力。 对胶合无尘纸而言,影响柔软度指标的主要因素有:(1)绒毛浆因素:绒毛浆纤维粗糙度越大,挺度也越大,最终纸页表面磨擦力也大,纸页柔软度越差;从不同种类的绒毛浆对比来看,一般情况是使用亚硫酸盐浆比硫酸盐浆的柔软度要好;使用处理过的绒毛浆(包括半处理和全处理)比未处理浆的柔软度要好;(2)与成形过程中细小纤维的留着率也有关系,细小纤维保留较多时,纸页较为膨松,手感也较柔软;(3)热压的压力较大时,纸页较紧密,柔软性能较差;(4)粘合剂因素:一是粘合剂的种类,必须是无尘纸专用胶乳,手感才较好,一些国产VAF胶乳干燥后,纸页表面发硬,柔软性很差;二是粘合剂的用量,在可以保证强度的情况下,胶乳用量应越低越好,不仅提高柔软性能,还可以降低成本;三是粘合剂在纸页中的分布,如喷胶时在整个纸幅内外层均匀分布,柔软性较好;粘合剂在两个表面分布较多时,将使纸页表面粗糙发硬,柔软性能急剧下降。

对热合无尘纸而言,因所含胶乳量较少,且热熔纤维本身相当柔软、弹性好,整个纸页结构松散,其柔软度一般普遍好于胶合无尘纸,其影响因素除绒毛浆外主要是热熔纤维的影响,:一是热熔纤维本身的柔软程度;二是热熔温度。在工艺范围内,烘箱温度越低,热熔粘结点适当较少时,热熔纤维外层高部融化,内层结构完好,仍能保持其自身性能,因此柔软性能良好;烘箱温度较高时,特别是超出外层熔点温度较多,随着外层熔化粘结点增多,纸页逐渐变厚,挺度加大,柔软性能有所降低。

此外,无论是胶合纸还是热合纸,在整饰卷纸时经适当压光和加湿处理后,柔软性能均有不同程度提高。

2.6吸液能力

一般包括两个方面,即横向吸水速度和饱和吸水能力。横向吸水速度是指液体在一定时间内沿纸页扩散的高度;饱和吸水能力是指单位质量的纸页能够吸收的液体倍数。无尘纸作为高吸收性产品,广泛应用在卫生吸收材料领域,如作为卫生巾、看护垫、卫生护垫、婴儿尿片等的吸收芯层,因此产品的吸液能力倍受关注。对于饱和吸水能力,目前胶合纸一般可达7-9倍,热合纸在不加SAP的情况下可达15倍。影响吸液能力的主要因素有:(1)绒毛浆因素:绒毛浆纤维越长、粗糙度越高,可使最终产品获得高的膨松度,、吸液容量和吸收速度;绒毛浆的纤维化程度越高,细小纤维含量越低,则吸液能力越强;如细小纤维和纤维结含量太高,将严重影响吸液容量和吸收速度。此外绒毛浆因其材质、制浆方法和处理程度不同,吸液性能差异也较大。一般来讲,硫酸盐浆吸液性能优于亚硫酸盐浆;针叶木浆吸液性能优于阔叶木浆;未处理浆吸液性能优于处理浆(处理浆因为添加了软化剂、膨松剂等化学处理剂,致使抽提物含量增加,而吸液能力降低)。(2)粘合剂因素:一般选用亲水性能较好的胶乳,产品才会有好的吸收性, 如选用憎水性强的胶乳,纸页很可能会不吸水。此外,胶乳用量越大,产品的吸液性越差。(3)要获得好的吸收性,热压压力必须适当降低,以使纸页尽可能的蓬松,增加吸液空间。(4)对热合纸而言,热熔纤维融化粘结情况的好坏将严重影响到吸液性能。因此,应尽可能的提升产品的厚度和蓬松度。

在胶合纸中,吸液容量越大,横向吸收速度也越快;在热合纸中,纸页的垂直吸收速度(Z向)较快,而横向吸收速度(X、Y向)较慢,这可能是因为热合纸中热熔纤维结点较多,特别是在Z向也存在大量的粘结,所以扩散速度较低。胶合纸中胶乳粒子主要粘结到X、Y两个方向,Z向几乎没有胶乳粒子的粘结,扩散较为容易。

3.外观方向的常见质量问题分析

3.1浆团现象

在无尘纸中出现浆团现象的比例还是比较大的。究其根源,浆团问题实质上是静电问题。绒毛浆纤维在粉碎分离时高速旋转会产生磨擦;分离后经风机传送至成形筛鼓内,传送过程中风速较高,与管壁也有一定的磨擦;纤维自身相互间也存在着磨擦;生产热合纸时还存在着热熔纤维相互间的磨擦以及热熔纤维与绒毛浆纤维的磨擦碰撞。因此在当各种纤维原料到达成形头时,积累了大量的静电,如果不能很好的解决消除,必然造成纤维的静电絮聚成团现象,特别是纸幅两面尤为严重。解决的办法主要有以下几点:

3.1.1合理选择原材料,在绒毛浆的选择上要注意选择处理浆,因为未处理浆中未加抗静电剂、软化剂等,此外纤维一般也比较粗糙,生产过程中易产生静电,而处理浆则较柔软,抗静电性能强;在热熔纤维的选择上也应注意它的抗静电性能,为防止使用过程中出现静电问题,生产厂家一般在生产热熔纤维的同时加入一定比例的抗静电剂后再抽丝、切短,所以热熔纤维生产厂家的处理水平和处理程度如何至关重要。 3.1.2外部添加抗静电剂:抗静电剂绝大多数是表面活性剂,一般是通过减少静电的发生、加快静电的逸散,或通过上述两者相结合的方式而起到消电作用的。其一,抗静电剂添加到绒毛浆纤维或合成纤维表面上,使纤维之间不能充分直接地接触、磨擦,从而减少了电荷的转移,起到润滑磨擦表面的作用。其二,抗静电剂加到纤维表面,抗静电剂的极性亲水基团与合成纤维(或绒毛浆纤维)的极性基团的相互作用,而使抗静电剂的亲水基朝向空气,从而在纤维界面上形成连续的亲水表层,有利于吸收水分而使纤维的电阻值下降。其三,抗静电剂本身具有良好的导电性,在表层水分作用下发生电离,显著提高了纤维表面的导电性,也起到泄漏电荷的作用。目前生产过程中我们一般采用在纤维分离前给绒毛浆表面喷抗静电剂的办法,来减少静电的产生,浆团现象明显减少。

3.1.3加湿(增加水份含量):纤维的静电效应主要取决于其比电阻,而比电阻随纤维的含水量上升而急剧下降。材料含水量一方面取决于纤维本身的吸湿能力,另一方面则在很大程度上与环境相对湿度有关。相对湿度越高,则水汽分子作热运动撞击到纤维表面的越大,越容易被吸收或附着在表面形成一层水膜,所以一般采用提高空气湿度的方法消除静电。干法造纸一般要求相对湿度达到80%rH以上,而宁夏气候干燥,特别是在冬季,相对湿度只在30rH左右,因此必须做好车间内部加湿。对于纤维分离机房,因空气流量较小,一般采用蒸汽加湿;对于成形部,因风量较大,必须设计专门的加湿箱,以充分提高外界空气的湿度。这样当纤维在成形过程中始终处于要求湿度的空气中时,静电成团现象基本上可以完全消除。

3.1.4在不能启动加湿系统时,我们还可以在成形筛鼓两侧的档板上贴满抗静电胶布,其作用也很明显。为保持其效用,必须按时清理或更换抗静电胶布。 3.1.5干法造纸所用成形网为聚酯碳网,属导电材料,也可泄漏电荷。此外,在不能启动加湿箱时,采用对成形网单独加湿的办法消除其上的残余静电荷,也是相当必要的。

3.2纸页分层问题

纸页分层一般出现在高定量的胶合纸中,因纸页分层进而引起纸页无强度、掉毛掉粉现象,造成无法使用。引起的原因有以下几点:

(1)气候太干燥,湿度太低,绒毛浆纤维因太干而显得粗糙挺拔,初步成形的纸页经过热压时因缺乏水分而难以形成氢键连接,热压后因纤维太干还可能有反弹现象,因此纸页过于蓬松,以致在喷胶部不能很好的粘结;

(2)喷胶部真空抽吸力不够或网眼堵塞严重,则可能引起胶乳粒子停留在纸幅的两个表面,中间缺乏良好的粘结,甚至根本没有粘结,势必造成分层;

(3)此外还必须调节好上下喷胶的比例,如上喷胶太多,粘结层太厚,到下喷胶时,真空抽吸难度加大,胶乳粒子难以渗透到纸幅内层。因此生产高定量胶合纸时,上喷胶部分喷胶量适当低一些,并采用穿透力适中的环形喷头,在下喷胶则采用穿透力强的扇形喷头;

(4)引起分层的另一重要原因是胶粘剂的迁移现象。经过喷胶后的湿纸幅进入热风干燥箱以除去水分。在干燥中因纸页内外的温度和湿度差过大,极易引起胶粘剂的迁移现象(即胶粘剂从内部向外表面迁移),使胶粘剂主要集中于纸幅表面,内层结合不好,以致在外力作用下极易分层。胶粘剂固化所需温度越高,时间越长,越易发生迁移现象。解决的办法一是可以加入一些化学助剂以增加胶粘剂吸附于纤维表面的能力,或者是使胶乳在较低的温度下即能凝聚以防迁移;二是从工艺上注意开始时温度低些,当水分降低到一定程度时再适当升温,以减少迁移现象的发生。 3.3其他外观纸病

3.3.1折皱与裂口:一般为传递网与1#备胶网车速不协调,1#备胶网速度偏低时,易产生拆皱;速度偏高时,易产生裂口。此外,压花机压力太大时,也易产生裂口,因此生产过程中必须勤观察,根据情况进行调整。 3.3.2脏物粘附和污点:一般因胶网不净或外来异物(如飞虫等)所致,所以加强车间环境管理是相当重要的。

4、结论

4.1无尘纸的主要质量问题是定量误差、强度指标、吸液性能以及外观方面的浆团现象和高定量胶合纸的分层问题。

4.2解决无尘纸的质量问题应从设备状况、工艺参数以及原辅材料的性能等多方面综合考虑。

4.3实施有效的质量控制体系和方法(如全面质量控制)是解决质量问题的重要手段。

摘自《纸业资讯》

 

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