谈湿度对干法纸气流铺网及其产品的影响

王杨杨

摘要：从原料水分、气流成网工艺、环境温湿度、相对湿度和露点温度等角度论述了湿度对干法造纸技术的影响,介绍了干法造纸技术的工艺和原料种类和特点以及合理控制湿度生产无尘纸,并对无尘纸的外观、指标等工艺过程中湿度的调整及最佳范围提出了应该注意的问题。

关键词：气流成网、干法纸、温度、湿度、静电、露点

前言：

干法造纸主要是依靠气流铺网的方式来获得最初的纸幅 ,再经过一系列的后续工艺处理以得到性能要求的纸。它的主要原理是以气流铺网技术来替代传统的水流铺网方式 ,用超短纤维来获取均匀的纤维层，在此工艺铺网过程中，铺网成型部铺网的温湿度控制尤为重要，本文拟就湿度控制对干法造纸技术及其产品，浅谈些许看法。

正文

1. 干法造纸

1. 1. 干法造纸的定义及原理

干法造纸是以绒毛浆为主要原料，绒毛浆板在粉碎机中被开松成松散的单根纤维，再通过气流输送到成型部进行铺网，添加热熔性双组分热粘合纤维或者功能纤维，在成型网上形成纤网并通过后续喷、熟化等固化成纸。它的最突出特点是适于加工木浆纤维、天然纤维、人造纤维和合成纤维等纤度小于 6dex的 纤 维 以 及 无 机 纤 维 和 再生纤维等较短的纤维 。纤维铺网时成随机分布，气流成网所加工出的产品纵 、横向性的差异小、透气性高具有三维立体结构，柔软蓬松吸收性能优良。

干法造纸与传统湿法造纸方法相比，绒毛浆纤维没有经过吸水润涨和脱水收缩的过程，产品不像湿法生产的纸张那样紧密，所以干法纸产品厚度较大，蓬松程度高，柔软性能好，吸液能力和强度较高，即使在吸湿后也是如此，并具有与纸相近的外观而与布相近的性能手感。

1. 2. 干法造纸工艺流程

成型部

绒毛浆

干法造纸主要的工艺流程如下：

计量塔

粉碎机

上喷胶

传递部

热熔性纤维

分切

卷取

冷却

预热烘箱

固化烘箱

下喷胶

成型部是将纤维输送风机输送来的纤维进行真空抽吸，将纤维吸附在成型网上，绒毛浆破碎后的纤维随机均匀的铺在成型网上，破碎过程中的粉尘被真空风机抽离进入除尘系统，除尘净化后的空气通过一定的雾化加湿处理再次循环纸成型部，对纤维铺网形成气流闭环、往复上压下吸。

干法造纸所用的成型头式气流成网法，目前用于生产无尘纸的 成型头式气流成网设备有三种即丹 麦 Mj Fiberteaeh和 Danwe- bintemational及日本的Honshu．干法造纸成型技术的关键就是使成网后的纤维呈随机均匀分布，空气成型必须满足两个基本条件即：使纤维充分分离为单根纤维和分离后的单根纤维均匀成网。本文主要以Dan-web成型方式进行阐述。

1. 3. 干法造纸的种类

干法造纸产品按生产工艺处理、原料使用等不同可分为胶合无尘纸、热合无尘纸和综合无尘纸三大类；

胶合无尘纸的英文名称为 Latex Bind Air- Laid,是绒毛浆成型后经过喷胶的方式粘合在一起生产而成的无尘纸。其具有干湿强度高、粉尘少等特点。

热合无尘纸的英文名称为 Tempera te BindAir- Laid,是绒毛浆与低熔点热熔性 ES纤维等复合粘结纤维按一定比例混合成型 (无须喷胶 ,主要依靠热粘合纤维的熔化粘结固化 )而生产出来的无尘纸。具有工艺简单、柔软度好、膨松、厚度较高和吸水性强等优点 ,但是掉粉尘现象严重 ,强度低 ,干湿强度变化较大。

综合无尘纸的英文名称为 Mix-Bind Air- Laid,是介于胶合无尘纸和热合无尘纸之间的一种产品 ,对绒毛桨的粘结有采用热粘合纤维加少量喷胶的方式 ,或者纸层间使用非织造布等织物进行复合工艺处理的方式 ,产品性能兼有上述两种产品特点。

2. 湿度的变化关系

2.1 温度、湿度对应关系

相对湿度，用RH表示。表示空气中的绝对湿度与同温度和气压下的饱和绝对湿度的比值，得数是一个百分比。即指某湿空气中所含水蒸气的质量与同温度和气压下饱和空气中所含水蒸气的质量之比，这个比值用百分数表示。例如，某车间平常所说的湿度为60%，即指相对湿度。计算方法有以下方式：单位体积空气内实际所含的水气密度和同温度下饱和水气密度的百分比；另一种计算方法是：实际的空气水气压强和同温度下饱和水气压强的百分比。

2.2 露点温度

露点温度指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。即空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值，也可作为相对应的湿度来参考，这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。气温降到露点以下是水汽凝结的必要条件。在一定的空气压力下，逐渐降低空气的温度，当空气中所含水蒸气达到饱和状态，开始凝结形成水滴时的温度叫做该空气在空气压力下的露点温度。

3. 湿度对干法造成的工艺影响

在干法造纸成型过程中，木浆浆板自身含水破碎时所需要的湿度，决定了纤维分散均匀性，热熔性纤维的湿度控制会导致纤维自身表面电阻比的变化，ES纤维本身是拒水，所以湿度的变化对于ES纤维管道的输送非常重要；另外湿度的变化也影响着无尘纸产品本身的性能指标。

3.1 湿度对干法造纸产品的影响

干法纸产品的主要性能特征有：

高吸收性能，干法纸的吸水性能可达到自身重量的9-12倍，添加功能纤维后更能达到30倍，甚至更高。

高湿强度，产品吸水后，强度仍能达到干态下80%左右；

柔软性及极好的蓬松度，在相同的重量下，其蓬松度是生活纸的5-6倍；

高吸水性在一定程度上取决于产品的蓬松性能，即在基重一样的前提下，蓬松空间越大，则吸收水分的空间越大，所以蓬松性能即厚度指标是为干法纸很关键的一项性能指标。

湿度对产品的蓬松度和厚度影响较大，以50克综合干法纸为例，以下是湿度不同、其他工艺条件一致(车间温度26℃)的情况下，MB50克干法纸厚度指标变化：

厚度 湿度	50%	55%	58%	62%	65%
厚度mm	1.05	1.0	0.95	0.89	0.87

上图可以看出，其他工艺条件不变的情况下，一定范围内，随着湿度的提高，厚度呈现下降趋势，到达一定程度后，厚度下降趋势减缓。

3.2 湿度对原料种类属性的工艺影响

干法造纸主要原料为绒毛浆和低熔点热熔性ES纤维，绒毛浆经过粉碎机将浆板进行破碎成单根纤维后进行输送至成型部，ES纤维经过开松机开松处理后，再按照一定的配比通过计量装置进行输送至成型部。

绒毛浆在绒毛浆的选择上一般选择处理浆。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，且绒毛浆的含水率也影响破碎效果，一般采取的处理绒毛浆的水分在8%-9.5%，含水率过低，破碎绒毛浆板所需破碎能量大，同等粉碎机的情况下，破碎效果打折，破碎飞刀及底刀寿命降低，且破碎的单纤维状抱团，不易分散，外部提高粉碎机房的湿度是必然需求；另一方面，如果绒毛浆浆板的含水率过高，在破碎浆板的过程中，飞刀刀片和底刀极易产生纤维素吸水后粘刀，附着在刀片上，尤其是上刀即飞刀刀片上，对高速运转的飞刀辊产生动平衡影响，且在生产过程中附着到一定程度后会断断续续的脱落对产品造成黄灰色的硬质颗粒污染。故在选定绒毛浆原料进行投料后，需视绒毛浆选型及温度变化进行湿度控制，不易过高亦不能低。在选定水分为8.5%半处理绒毛浆浆板投料时，温度在30℃情况下，湿度控制在60%左右为佳。

低熔点热熔纤维的选择上，需注意其抗静电性能，为防止使用过程中出现静电问题，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。在干法造纸的生产中采用的超短热熔性纤维，主要作为热粘合成分，纤维纤度小，单位质量的纤维比表面积大，纤维粘结点多，同样强度的无尘纸，纤维在纸中比例小；纤维纤度大，使用效率低，纤维的掺加比例高，但是纤度过细，绒毛效应增强，分散困难，容易出现白点。纤维纤度以1.67-2.5dtex，长度一般选择3-5mm比较适中。以PE/PP为例，多选用50/50 比例的低熔点热熔纤维，纤维本身不具有亲水基团，为充分均匀的和绒毛浆纤维进行混合，且管道输送降低静电的影响，纤维表面会加一定比例的抗静电油剂以消除一部分静电聚集；另外在生产过程中，由于四季温湿度变化不一，在春冬季，温度较低，相对湿度升高的情况下，ES纤维在输送和混合绒毛浆纤维时仍然会有大量静电聚集，严重时会导致纤维自身抱团，堵塞管道，不能正常被输送，更何谈混合绒毛浆纤维进行铺网。故在极端天气的情况下，一般会在ES纤维房进行加湿处理（由于纤维管道输送，换风量很大，提高湿度相对提高温度更易、更快实现），且温度如果低于16℃，加湿处理后，相对湿度需达到65%左右，纤维输送及混合会更好的进行持续生产；但另一方面如果湿度过高，温度又较低情况下，会出现露点温度导致纤维表面出现冷凝结水，这样纤维同样会粘附在管道壁上造成堵塞不能输送及铺网。

3.3 湿度对成型部铺网的工艺影响

当绒毛浆、ES超短纤维都成功的输送至成型部时，成型部的湿度控制是铺网工艺起着决定性的因素。

以温度25℃为例，当相对湿度低于55%左右时，木浆纤维单纤与单纤之间开始出现抱团，出现浆点即纸面上直观看是小白点，ES纤维和木浆纤维分散结合过程受静电聚集影响，分散混合收到影响，圆筒筛、成型侧壁、有机玻璃密封板陆续将出现由小变大的浆团（静电聚集吸附的纤维团状），变大到一定程度后掉落至纸面上，大小不一的浆团出现，产生不良品；如果湿度继续下降，成型部两侧侧壁会出现大量纤维聚集后集体掉落形成滑料，会出现连续的特大奖团，严重时会卡导辊造成断纸。当湿度高于65%左右时，铺网时的纤维需求湿度基本处于饱和状态，在提高相对湿度时，纤维自身的自由水外漏，导致纤维粘辊，影响小的时候纸幅会产生薄点，当湿度持续增加，纸幅外观随之出现孔洞、大孔洞等，湿度再增加时，空气及纤维表面皆出现滴水现象，造成大面积孔洞，粘连产生不良品。

4. 结论

湿度控制在干法造纸生产过程中，从原料开松、输送以及真空气流铺网时都至关重要，一定温度下，湿度较低时，产生静电聚集，影响纤维分散混合，不利于正常被吸附在成型网上；湿度较大时，达到露点温度后，会出现冷凝现象，导致滴水，铺网时出现孔洞、断纸等。故在干法造纸生产过程中，正常生产且合理厚度指标范围的湿度控制中，较适合的温湿度大约为25℃左右，相对湿度60±5%。

参考文献：

1. 严和平，干法造纸及其产品应用，宁夏，非织造布 Nonwovens；

2. 曹琳瑞，谈影响干法造纸空气成型技术的因素，湖北省通山佳洁纸业有限公司，437600.

3. 沈新元 高分子材料加工原理 北京 中国纺织出版[M], 2000.

4. 汪曼霞，干法纸和湿巾的概况和展望[M]，中国生活用纸年鉴，2006/2007 北京，中国石化出版社出版，2007.