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程中作為脫水元件。20世紀50年代前，絨狀羊毛毯主要由細紗編織，以機械方法制成，其透氣度低，使用壽命短。20世紀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年出現了無緯底布植絨毛毯、多層復合毛毯、無紡織毛毯。隨著造紙產業的發展，新型毛毯一代又一代地改進?，F代造紙過程中大量再生纖維的使用，以及白水封閉循環程度的提高，使得毛毯表面和內部黏附了種類繁多的污垢物，堵塞了毛毯纖維間孔隙，嚴重影響了毛毯的使用壽命，給紙機的正常生產帶來了困擾。

1 毛毯運行中變臟的原因

廢紙再生纖維造紙中的毛毯是非常容易沾染上污染物質的，所有進入紙機系統的物質都有可能沉淀在毛毯上，造成對毛毯的污染。

1.1 可溶性有機物的積累

廢水接近零排放的封閉循環后，大量可溶性有機物在水系統中逐漸積累，水溫升高為微生物生長繁殖創造了有利條件。成團的帶黏液的微生物與造紙纖維一起形成腐漿，它是封閉循環水處理中的首要污染物。在某些情況下，那些原來是水溶性的物質也會隨著時間的推移而轉變成不溶于水的沉積物，并導致毛毯運行效果不良。

1.2 膠粘物

膠粘物是指制漿造紙工藝過程中形成的具有膠粘性的憎水性物質，細小的膠粘物在漿料或白水系統中結聚成塊，并形成離散的沉積物，它會存在于水中或沉積于設備表面，雖然憎水，但大部分卻帶有電荷，可以暫時穩定于水中。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、濕強樹脂、表面活性劑、熱熔物和油墨等，它也會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

廢紙再生纖維造紙廢水中含有鈉鹽、鈣鹽等，CaCO3來自廢紙中的填料和涂布層，它會與微生物產生的揮發酸緩慢地進行反應，生成CO2和Ca2+，Ca2+與 SO42-生成CaSO4，在紙機網部成型網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的對造紙過程有害的陰離子，具有親水性、較大相對分子質量且帶有較高電荷，其主要來自于半纖維素和木質素的降解組分，以及淀粉、油墨等其他物質。它往往同帶陽離子的濕強劑等造紙化學品相結合，形成初始沉淀物堵塞毛毯，使紙機運行故障接踵而至。

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組成。

（1）堿可溶性物質:一般都是有機物質，如堿化木素、各類淀粉、松香膠等。

（2）可抽提物:如樹脂、瀝青、焦油、石蠟、膠乳、油墨和熱熔膠等[1]。

（3）無機物:主要是不活潑的礦物質，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。

（4）紙沫:漿料中的細小纖維、雜細胞等物質。

（5）添加劑:濕強劑、干強劑、消泡劑和氧化型殺菌劑等。

（6）其他雜物:泄漏的潤滑油、動植物殘骸、其他外來物質等。

3 毛毯臟污的害處

20世紀70年代以后，國外開發了由經梳理的尼龍纖維層與由單絲交織而成的無端雙層底網經針刺結合而成的高線壓底網造紙毛毯（BOM）。這種高線壓底網造紙毛毯具有較好的濾水性能、良好的彈性、表面平整厚實、結構穩定挺度好、毛毯剪切穩定性及強度高、耐腐蝕耐磨損等優點。

以廢紙為原料的再生漿中，由于廢紙的多次循環使用和大量造紙化學品的添加，導致造紙毛毯被污垢污染變臟的原因增多。毛毯使用初期，毛纖維交織處會被膠粘物搭橋黏附，此時毛纖維和毛孔填充物的結合力較弱，紙張會出現輕度“壓花”，采取毛毯張緊、強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合力逐漸變大，難以依靠高壓水和真空系統去除，紙張會出現“壓花”，只有采取加入洗衣粉、堿液或毛毯保潔劑等化學洗滌辦法；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合，使毛毯逐漸板結而脫水濾水性能陡然下降，同時毛毯的機械磨損加劇，紙張出現嚴重“壓花”，甚至潰破，當化學洗滌法無效時只有毛毯下機。

4 毛毯洗滌的核心方案

廢紙再生纖維造紙的壓榨毛毯95%是因為纖維孔縫被污垢堵塞下機的，在處理毛毯的污染物時，一個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，可以采取機械法洗滌和真空抽吸相結合的辦法；解決毛毯里面堵塞問題的最佳方案是利用化學噴淋洗滌，將化學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，會降低毛毯作為濕紙脫水媒介的功效。

4.1 洗滌用水水質要求

（1）過濾后的清水:w[固體懸浮物（SS）]≤0.5×10-6時，噴嘴直徑沒有要求；w（SS）=50×10-6～70×10-6時，噴嘴d≥1.0 mm；w（SS）=71×10-6～100×10-6時，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的白水。

圖2 毛毯經緯線織造結構示意

（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，它們對中性施膠的產品，效果非常好，因為這種產品在配料中無機物含量很高。

（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溶劑，用于去除黏附于毛毯上的高濃度的樹脂性污垢和其他可用有機溶劑抽提的物質。

4.3 機械法洗滌

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

（2）高壓水洗滌:運用隨紙機車速變化相匹配的數控步進伺服電機來控制高壓水管往復移動速度，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]，高壓水管橫向移動范圍通常是噴嘴間距的2倍，噴水方向與毛毯運行方向相反，噴射夾角60～75°（如圖 3）。

圖3 毛毯洗滌水管布置示意

4.4 化學法洗滌

酸性洗滌劑使用濃度不大于3%質量分數，pH≥1.8，洗滌時間約20 min，洗滌溫度小于40℃。堿性洗滌劑使用濃度約5%質量分數，10＜pH＜14，洗滌時間約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品混合器降低使用濃度，運用扇形噴嘴低壓全幅噴洗毛毯，噴洗點在毛毯真空吸水箱前2～3 m處，藥劑泵為可調隔膜計量泵或變頻控制，一般每隔1.5～2 h，化學品混合液工作15～20 min。

4.5 真空吸水箱參數

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

（2）毛毯在真空吸水箱上的標準停留時間為3～4 ms，高速紙機為 2 ms。

（3）毛毯的開放區每立方分米氣流指標約是10 m3/min[3]。

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

（5）真空吸水箱面板材質，見表1。

表1 真空吸水箱面板材質

5 結束語

通過對造紙毛毯的在線洗滌，清除了毛毯表面及內部的有機和無機污垢物，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象，同時提高了紙機干燥能力，降低了生產制造成本。