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皱纹滤纸生产工艺探究
皱纹滤纸生产工艺探究 摘要:通过实验确定了生产皱纹滤纸的原料配比、打浆工艺及起皱技术，优化了 化学助剂的使用条件，生产出了性能优良的柴油滤清器滤芯用皱纹滤纸。关键词:皱纹滤纸;生产工艺;化学助剂;起皱技术 起皱技术是使纸张产生横向皱纹的一种机械加工方法，它可以改变纸张的 一些物理性质，增加纸张的柔软性和韧性，改变纸张的吸收性和透气性等［1］。
纸张是否需要起皱由纸张的用途决定，如卫生纸和餐巾纸起皱是为了增加纸张的 柔软性和伸长性，纸袋纸起皱是为了增加纸袋纸的破裂功以适应包装的需求，滤 纸起皱主要是为了增加滤芯的有效过滤面积［2］。本研究从皱纹滤纸的原料配 比和打浆工艺、起皱原理与技术、化学助剂的使用3个方面对柴油滤清器滤芯用 皱纹滤纸进行探讨。
1皱纹滤纸的生产工艺 1.1皱纹滤纸的技术指标。汽车工业滤纸是生产滤芯器的原材料之一，其 中燃油滤纸主要是滤出燃油中的杂质粒子，保证内燃机安全有效地运行。燃油滤 纸要求具有一定的物理强度以承受流体压力，还要有一定的孔径大小和开孔率以 保证一定的流量要求［3］。根据企业和客户需求来制定柴油滤清器滤芯用皱纹 滤纸技术指标，如表1所示。1.2皱纹滤纸的生产工艺流程。柴油滤清器滤芯用皱 纹滤纸的生产工艺流程图如图1所示。由图1可知，将针叶木浆加入碎浆机碎解， 然后利用双盘磨浆机磨浆，后经匀浆分散后在调浆池中加入湿强剂。将制备好的 浆料经流浆箱上网脱水成形和压榨脱水后，当水分含量为40%～60%时，在第一 只烘缸上对纸张进行起皱处理，然后利用烘缸把纸张干燥到90%以上的干度，再 进行表面涂胶，最后经烘缸烘干至成品所需干度，再进行卷取和完成整理。1.3 纸浆配比选择。为了满足皱纹滤纸的强度、透气度和孔径要求，实验分别选择了 加拿大虹鱼牌(KAMLOOPS)针叶木浆(纤维平均长度2.5mm)、美国白金 (WHITEGOLD)短纤维针叶木浆(美国W浆，纤维平均长度1.18mm)分别与美国布 朗斯威克(GP-BUNSWICK)针叶木浆(美国G浆，纤维平均长度2.6mm)以不同配比 抄造定量为96g/m2的皱纹滤纸，实验结果如表2所示。由表2可知，采用加拿大虹 鱼浆与美国G浆配比抄造时，随着美国G浆比例的提高，滤纸的耐破度、透气度 和孔径均提高。这是由于美国G浆纤维本身较粗较长，强度较高，而加拿大虹鱼 浆也是长纤维针叶木浆，两者长度相差不大，故皱纹滤纸的强度、透气度和最大 孔径随美国G浆配比的提高而提高。当采用美国W浆与美国G浆配比抄造时，由于美国W浆纤维长度较短，本身强度较低，故其在配比为50∶50时耐破度低于 150kPa。随着美国G浆用量的增加耐破度提高，透气度和最大孔径也增大。加拿 大虹鱼浆与美国G浆以50∶50的配比抄造时，所得滤纸的耐破度、透气度和最大 孔径均达到产品质量要求，综合质量较好，故最终选择了加拿大虹鱼浆与美国G 浆以50∶50的比例混合来抄造皱纹滤纸。1.4打浆工艺。为了尽量保持原生纤维 的长度，并使纤维充分吸水润胀和细纤维化，实验使用针叶木浆生产皱纹滤纸的 打浆工艺主要采用以疏解为主的游离状打浆方式。虽然打浆有助于提高纸张强度， 但也会使纸张紧度增大，孔隙率降低，过滤效率下降，同时打浆度过高也会使纸 幅与烘缸黏附力过大而影响起皱。分别使用15°SR、17°SR、20°SR、22°SR4种不 同打浆度的纸浆进行实验，当纸浆打浆度在20°SR时，皱纹滤纸成浆的湿重为9.2g， 成纸定量是95.6g/m2，耐破度180kPa，最大孔径41.8μm，透气度45L/(m2s)，各项 指标均达到了生产要求。
2起皱原理与起皱技术的应用 2.1起皱方法。根据起皱加工时纸幅的水分大小可分为湿法起皱和干法起 皱［4］。纸幅在潮湿状态下起皱的方法，叫做湿法起皱。湿法起皱又可以分为 两种情况，即压榨起皱和烘缸起皱(也称半干法起皱)。压榨起皱是指在最后一道 压榨辊上起皱，此时纸幅的水分为60%～65%，纸幅靠水的表面张力黏附在辊面 上，且在潮湿状态下易于变形，所以起皱容易控制，起皱频度高。但起皱后的湿 纸幅一般都在无张力的条件下干燥，与烘缸接触不紧密，因此干燥效率很低，且 起皱时已发生改变的纸幅，干燥时会在新的状态下收缩并形成氢键结合，导致纸 内结合力较高，成纸柔软性和手感较差。烘缸起皱是在干燥部的前两个烘缸上完 成的，此时纸幅水分控制在20%～40%，纸幅与烘缸黏附较好，纸幅也容易变形， 所以起皱也较易控制。且后干燥过程中纸幅的水分蒸发较少，因失水产生的收缩 也小，所以柔软性和手感优于压榨起皱的纸，但这种方法由于起皱后与烘缸黏附 不紧，也存在后段干燥效率比较低的问题。干法起皱是纸张在烘缸上已干燥到产 品标准水分后进行起皱的方法，此时纸张与烘缸黏附不紧，易剥离，加上纸幅干 燥后较挺硬，不易变形，因此对起皱不利。皱纹滤纸一般采用湿法起皱技术，在 离开压榨后的第一个烘缸表面进行刮刀起皱，起皱时纸幅水分控制在45%左右， 起皱操作易于控制，成纸强度较好。2.2起皱原理。起皱过程就是用刮刀刮起黏 附在缸面上的纸幅，使得其表面产生皱纹。起皱过程的主要影响因素就是纸幅与 烘缸之间的黏附力及适当的刮刀安装角度。适宜的黏附力和刮刀角度，应该是纸 幅接触刮刀时，使刮刀的冲击力和黏附力达到平衡，纸幅形成褶子并从缸面剥离 开。当黏附力过大，虽然皱褶细微，但纸幅容易产生破洞，甚至断纸。反之，黏附力过小，与刮刀一触即剥离开，皱褶轻微而稀疏。在生产上可通过调节刮刀上 的安装角度来适应不同的黏附力，即增大接触角，可以减轻纸幅的剥离力，有利 于改善起皱频度，反之，剥离力增大，会使纸幅起皱频度下降。影响黏附力的因 素很多，其中，水分是最重要的影响因素之一。当起皱时的水分偏高，纸幅黏附 力就大，反之，起皱时水分小，纸幅收缩比较严重，与缸面的附着力将降低。另 外，打浆度高低，干燥汽压高低、纸张定量的波动，甚至毛毯的清洁程度也都会 影响纸幅水分导致黏附力发生变化。影响黏附力的另一个重要因素是烘缸表面状 态，比如烘缸表面不清洁、有锈斑、铸铁缸表面氧化层有斑剥，都会使纸幅在缸 面黏附力过大或不均匀而影响起皱。当纸幅黏附力改变时，由于刮刀都有一定弹 性，应该根据黏附力大小，调节刮刀线压力，即黏附力大时，应增大线压，否则 会因刮刀变形而出现夹纸等现象，影响起皱效果。2.3起皱技术在滤纸中的应用。
起皱程度可用起皱度和起皱频率两个参数来表示。所谓起皱度，是指起皱导致纸 张长度的收缩程度，如卫生纸的皱折度一般为15%～30%。起皱频率，即单位长 度的皱纹数，一般用个/cm表示，这是反映皱纹大小的参数，数值越大，皱纹越 细密。皱纹滤纸起皱的主要目的是为了增加滤芯的有效过滤面积。其中，刮刀的 起皱厚度与起皱角度是决定皱纹深度与效果的关键。某公司在皱纹汽车滤纸生产 时分别选取0.8、1.0、1.2mm厚度的刮刀，起皱角度分别为20°、25°、30°，对滤 纸进行起皱试验，结果如表3所示。表3不同刮刀厚度和起皱角度对起皱深度的由 表3可知，当刮刀起皱厚度为1.0mm，起皱角度是25°度时，滤纸的皱纹深度0.10mm， 粗细适当，起皱均匀，能较好地满足产品质量要求。
3化学助剂 在生产过程中，如果通过调节浆料打浆度、起皱水分、烘缸表面条件等仍 无法达到理想的纸幅与烘缸表面黏附力时，则可以采用添加化学助剂的方法来达 到目的，即是用起皱剂或脱缸剂等化学助剂来改善纸幅与烘缸表面的黏附，从而 改善起皱操作和起皱效果。如对于黏附力偏低的纸机，可以在纸料或白水中加入 少量动物胶、氧化淀粉、羧甲基纤维素等胶黏剂，来提高黏附力，而对于黏附力 过大的纸机，可以加入少量的乳化矿物油、低相对分子质量聚乙烯等憎水性物质， 以减少纸幅与烘缸表面的摩擦［1］。柴油滤清器滤芯用皱纹滤纸用于柴油的过 滤，须有一定的湿强度与抗水性。经实验表明，在生产过程中选择添加量为3%(对 绝干浆计算)的PPE树脂加入浆中用来增强，以提高纸幅湿强度。同时，两段干燥 之间采用表面喷雾的方式在纸张表面均匀喷涂一层高强度且抗水、耐油的乳胶层， 增大了皱纹滤纸的强度、挺度和耐油性，从而提高其过滤精度和寿命。4结语 选用加拿大虹鱼浆和美国G浆以50∶50的配比进行抄造，采用游离式打浆， 并采用特殊工艺(滤纸起皱，纸幅预干燥成形，抗水剂喷涂)生产皱纹滤纸质量较 好，具有孔隙率高、最大孔径小、过滤阻力小效率高、挺度高、耐湿性好、使用 寿命长等特点。目前，企业已成功开发出柴油滤清器滤芯用皱纹滤纸，成纸产品 经浙江省方圆检测集团公司检测，符合滤纸标准规定。
