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论文汇编

干法纸粉尘控制

来源：上海嘉翰轻工　　作者：田晓辉

近几年来，干法纸在国内生活用纸领域取得飞速的发展和普及，特别是热合、综合、含SAP吸收芯材在妇幼卫生护理方面的成功应用，已经代替了传统的卫生护理用品吸液材料。在这些卫生护理产品中，气流成网吸收芯材更能赋予产品轻巧、纤薄但更具有普遍意义的防护功能，而且对消费者来说使用简单，携带方便，价格低廉；对生产厂商来讲，可以简化生产过程、降低能耗、减少包装成本、运输费用和生产成本，更便捷地控制产品质量和产量。
能够提供应用于妇幼卫生护理用品的干法纸吸收芯材的国内厂商，在保证产品定量、抗张强度、厚度、吸液能力等质量指标方面，基本上可以达到卫生用品厂商提出的质量要求，满足生产的需要。勿庸置疑的是对于绝大多数生产和使用热合、综合、含SAP吸收芯材的厂商来讲，现存的问题是如何在达到国家产品标准的前提下，进一步降低产品重量，增加厚度，保证产品包装丰满，在这一过程中，只有热合纸能够比较容易地达到要求，但随着厚度的增加，带来的是操作环境更多的粉尘和产品特性的某些变化。
1 产品特性比较
1．1热合纸热合纸的主要原材料是双组分热熔纤维和绒毛浆纤维，经过均匀混合，形成纤维网，在保持一定温度的烘箱中加热到一定温度，靠着PP熔化后与其它纤维的粘合形成产品强度，而后通过厚度控制和冷却系统得到客户需求的产品，表面不经过粘合剂处理。下面以某干法纸厂50g／㎡、60g／㎡热合纸技术
参数为例，加以说明：

(1)厚度测量以4层为测量基准，量砧压力1g／c㎡，再换算成单层厚度；
(2)抗张强度使用GB/T453—2002规定的检测方法进行测试；
(3)吸水倍数按照GB15979—2002中规定的方法进行测试；
(4)粉尘等级按国家标准有其检测方法，但一般干法纸厂没有仪器；在此只对其进行比较主观的目测，结果用X表示，数量越多，表示粉尘越多。
(5)以上数据仅为一般案例，不适宜作为某些普遍项目的参考。
从表中可以看出，要保证足够的产品强度，在同等定量下要求的厚度越高，则热熔纤维添加的量就会越多，从而引起粉尘量的增加，吸水倍数稍有增长，对供货商而言，产品成本会有所增加，材料耗损增加；对用户而言，材料既保证了强度、吸水倍数的要求，又降低了定量，增加了产量，会进一步的降低生产成本；以上对比的结果，用户是比较欢迎和乐于大量接受的。这对于供需双方都是非常有利的，至于粉尘增加会带来怎样的严重后果，采
取主动的措施，防止或者进行必要的粉尘处理的生产线不多。
1．2其它种类干法纸
除了热合纸以外，其它的干法纸产品也存在不同程度粉尘，其生产环境暂不作考虑。

(1)粉尘程度表示与表1、2相同；(2)热合纸以特性B为参照；(3)含SAP吸水芯材不作比较；(4)个案数据，仅供参考。
从以上对比中可以看到，使用胶乳粘合剂进行过表面处理的干法纸产品表面的粉尘是比较少的，特别是胶合纸，几乎没有粉尘存在；在分切过程中，粉尘量会有所增加，纵切的速度越快，则空气中所含的粉尘越多，特别是在纵切刀周围；所以许多厂家都在纵切刀上方配有抽风罩，以便及时处理含尘空气，保证产品分切质量，保护操作环境和人员身体健康；卷筒状产品在用户使用中的运行速度是不一样的，其中胶合纸的后加工速度较慢，粉尘也较少，综合纸和热合纸多用于妇女卫生巾和护垫的吸收芯材，卷材中的接头较少，强度较好，能够保证设备高速运转的需要，同样由于高速，会存在大量的粉尘飞扬和沉降聚集，影响产品质量和环境卫生。
厚度方面，相同定量的胶合纸最薄，综合纸和热合纸厚度相差不大，明显要厚于胶合纸。所以它们就成为卫生巾和护垫吸收芯材的首选，资质不同的用户会选择不同价位和特性的产品。
1．3产品群体

注：(1)设备数量和生严能力根据所搜集剑的贤料估算，与买际可能会有出入
(2)综合纸设备指能够用于生产胶合纸、综合纸的干法纸设备。
从表中可以看出，在国内市场上销售的大部分是由国产设备生产的热合纸和含SAP吸水纸，粉尘较大，在市场上处于中、低端位置，产品同质化比较严重，价格较低，已经进入竞争和价格战之中；占总产量31．5％的进口设备产品出口较多，对国内市场压力不大，这部分产品粉尘少，质量稳定，在市场上居于高端位置，销售价格也比较高。采购综合纸和热合纸
特性A、B的多属于大、中型企业，采购少量综合纸和热合纸特性B、c的多属于中小型企业，采购热合纸特性c、D的多属于小型企业和零散用户。
2 粉尘危害
2．1粉尘的危害在几乎所有国产干法纸企业，特别是热合纸的生产和加工车间里，随着生产的进行，大量的纤维粉尘不断漂浮在空气中，沉降在设备、地面和操作人员的身上，一方面通过操作人员的呼吸，沉积在人的口腔、鼻腔、咽喉和呼吸系统内，破坏组织粘膜，造成健康伤害；另一方面，粉尘大量沉降聚集在高温区域设备上，极易发生火灾，对生产安全构成威胁；粉尘沉降聚集在电气、机械设备上，会增加维修保养的难度，导致设备运转异常和电气设备的损坏，影响生产效率，缩短设备使用周期。
2．2 轻纺行业的粉尘要求众所周知我国是纺织大国，也是纺织强国，在轻纺行业长期的发展过程中，我国人民很早就注意到纤维粉尘对人身体的损害和对环境的危害，也一贯注重对纤维粉尘的治理和对员工身体健康的保护。建国以来，纺织工业先后制定过多部法规和要求，除了对车间空气湿度和温度的控制有所要求外，对车间粉尘的含量也作了明确的规定。一般认为大于5μm的粉尘可以通过痰液等排出，而小于5μm的粉尘则会长期沉积，对人的身体健康直接造成伤害。1985年轻纺行业提出了一个当时处于世界中等水平的控制、设计参考数据，允许棉纺车间的质量含尘浓度为2．5mg／㎡，质量含尘浓度按采样中粉尘微粒的大小可以分为总尘浓度和动力直径在15μm以下的呼吸陛微尘浓度。干法纸生产与棉纺行业对生产条件的要求和控制在许多方面是相同和相似的，所以当我们借鉴这个标准来衡量实际的生产环境状况，就会发现空气中的粉尘含量已经超标，必须要进行综合治理，采取控制措施。
3 粉尘来源及粉尘控制方案
通过对采集到的沉降粉尘观察分析发现，生产车间不同位置的粉尘含量不同，而且成分和长短的差别也比较大，干法纸用户在使用中飘落的粉尘成分和长度基本上是保持不变的；这样根据不同位置粉尘的特点，就可以采取不同的措施进行控制。
3．1原材料种类我们发现在备料部分的粉尘中，含有的PP／PE材料是比较少的，在这个区域空气中漂浮的大多是直径较小的绒毛浆粉尘。通过对使用处理级和未处理级绒毛浆生产时的比较，使用处理级绒毛浆时，空气中所含的微尘比较少；由于使用不同等级的绒毛浆可以改变最终产品的物理化学指标，导致终端产品性能的改变，相对于比较稳定的产品品种和市场状况，轻易改变原料的做法是不理智的。在这个区域里，可以适当增加新鲜空气和湿热空气的循环次数，增加通风量和纤维回潮率；
3.2机疏解强度经过疏解的绒毛浆纤维中含有纤维微尘的数量与粉碎疏解设备的疏解方式、气流通道设置、空气湿度、绒毛浆种类、浆料速度等因素有关。疏解后纤维的长度在一定程度上影响着产品的强度、柔软度、厚度以及表面特性等，选择绒毛浆疏解设备一般根据最终产品的品种、市场定位和企业自身资源和技术状况等来决定，就如同在湿法纸机抄纸前的纤维打浆处理一样，要根据产品确定合适的打浆度，选择合理的打浆工艺和设备；目前在国内干法纸生产线上使用的疏解设备主要有锤片式、针布式、针盘式和羊角破碎、圆锯片疏解的二级粉碎机等，这些设备大小各异，所消耗的功率也各不相同，由于疏解时对绒毛浆的作用方式不同，粉碎效果也存在很大的差异，在此暂时不做讨论；如果在疏解设备中的气流通道顺畅，纤维在其中停留的时间较短，受到的作用力也小，保留的纤维长度要相对长一些，但较短的通过时间和小的作用力，可能会存在未被疏解开来的纤维束，在产品中形成白色浆点，因其吸液速度较慢，从而影响产品的外观和使用性能；纤维在粉碎机中停留时间过长，纤维束会减少，但疏解后的纤维中含有的微尘量会增加；各厂家应根据各自设备的不同特点，控制合理的疏解时间和疏解能耗。适当增加进入粉碎设备的空气湿度和温度，可以增加纤维回潮和含水率，使纤维伸长率、柔软度增加，硬度和脆性降低，易塑性变强，使纤维在疏解过程中受到较小的作用力，能够完全疏解，减少微尘的产生，同时增加湿度还可以有效地防止强机械作用下产生的静电。在疏解设备确定以后，应独立安装在有加湿系统的房间内，便于及时补充新鲜湿热空气，有效降低粉尘漂浮和静电。
3．3增加并保持车间湿度与温度，从而改善可能漂浮
纤维的吸湿状态纤维吸湿的多少会影响到重量、导电性能。木浆纤维的纤维大分子亲水基团较多，亲水性能较强，纤维的结晶度和纤维内空隙对于吸湿都是非常有利的，所以绒毛浆纤维的吸湿回潮率是比较高的，在具体的外部环境中，改变环境的温、湿度，对于增加回潮率关系密切，而且对减少静电危害也是有利的。纤维吸湿回潮以后，会导致质量的增加，根据纤维的空气动力学原理，纤维沉降速度与纤维的质量和密度成正比，吸湿后纤维粉尘的质量会增加，相应其自由沉降的终末速度就会增加，这样就会缩短沉降时间。同样有部分粉尘是因为干燥空气所引起的静电而产生的，在纤维吸湿后静电得到了有效的控制，由该原因引起的粉尘也会明显减少。
一一条干法造纸生产线需要配备众多的风机，总抽风量一般可以达到数万立方米，而且大多是向室外排出空气，在运转的时候，大量的外部新鲜空气要进入车间，参与流动需要。显然对所有这些空气都进行温、湿度处理，成本费用是比较高的，所以，可以有选择地在需要湿、热空气的区域重点对空气进行处理，一般部位，经过净化和一般加湿处理的空气基本可以满足要求。
3．4成形器的密封在成形器区域空气中漂浮的纤维粉尘，各种长度和成分的纤维都有，主要来源是成形器的密封性能不够、环境干燥等。成形器是生产线的重点和技术核心，安装的设备部件比较多，而且相对集中，空气流动状态复杂，要求有一定的设备加工和安装精度。在实际生产过程中，由于气流控制不够稳定，产生涡流；安装精度不够，设备运转时发生较大的抖动，甚至共振，都会造成含尘空气飘散到周围环境中，如果密封罩和进料管部位密封状态不好，存在很大的间隙，更会增加纤维逸出的成形系统的机会和数量，造成大量的粉尘。同时如果在此环境中没有足够的湿度，静电将会比较大，在生产现场可以看到纤维在电荷吸附的作用下，会从已经成形的纸幅中飘出，吸附聚集在机架，甚至操作人员的脸上。
3．5成形抽真空粉尘成形真空风机的主要作用是通过真空抽吸作用分离纤维和分散介质空气，使纤维在成形网带上形成均一的纤维网纸幅。成形网有一定的透气量和网孔大小，在真空抽吸的作用下，空气和能够通过网孔的细小纤维被抽出，是生产线上排出和携带粉尘数量最多的部位，成分主要是绒毛浆粉尘。在这部分空气中，含有大量的致病微尘颗粒，应该及时有效地对其进行处理。通常处理方式有以下几种，设备其它部位排出的含尘空气也可以采取以下方式进行处理。
3．5．1锥形旋风除尘器也称离心集尘器。是一种使用普遍，技术成熟的除尘设备，由筒体、锥体、排气管和集尘闭风输送器组成，工作原理与锥形除渣器相同，不再复述；除尘效率随着旋风除尘器锥体长度、圆筒直径的增大而增大，随排气管直径的减小而增大，其中起到主要作用的因素是切向速度。设备结构简单，占地面积小，维护管理方便，防火性能好，处理量大，阻力较小，工作稳定性好，但动能消耗较大，用电量较多，除尘效率一般。
3．5．2静电除尘器悬浮在气流中的纤维粉尘一般都会带有一定的电荷，利用这一特性，通过高压电场使带电的纤维粉尘在静电力的作用下，被吸附在带有异性电荷的电极板上，从而完成除尘过程。静电除尘器能处理很细小的纤维微尘，除尘效率达到95％而且阻力损失较小，处理能力比较大，但设备结构复杂庞大，一次性投资较高，技术要求严格。多用在国内进口干法纸机上配置。
3．5．3布袋滤尘器该类型除尘器结构简单，安装方便，使用维护费用也比较低，除尘效果较为理想，但存在处理量小，占地面积大，容易发生火灾的问题；间歇式处理设备，需要停机后进行人工清理，影响生产效率，而且处理效果随着布袋的干净程度在变化，排风中含有没被过滤掉的粉尘，会继续影响周围的空气质量状况。
3．5．4鼓式除尘机组该机组由一级过滤盘过滤器和二级鼓式过滤器组成。一级圆盘过滤器网采用1．6~2．4目／mm不锈钢丝网，二级鼓式过滤器采用毛茸形状高效过滤材料。一级、二级吸嘴均为条缝吸嘴，分别通过减速器作回转运动。同时机组配套纤维分离压紧器及排尘风机，粉尘旋风分离压实器排尘风机，通过管道将它们合理地组合成一体，并由电器控制箱集中控制。该机组占地面积小，过滤面积大，结构合理，安装方便，系统阻力较小，运行稳定，过滤效率较高等特点。
3．5．5水幕洗剂除尘一般是利用密集雾状液体或多段水幕，捕捉和吸附待处理含尘空气中的纤维粉尘，含尘水滴落在集尘室内，空气在压力作用下排出，完成除尘过程。水幕集尘室的制作比较简单，其收集的粉尘含湿量比较大，发生粉尘爆炸和火灾的机率比较小。需要停机清理，但周期较长，可安排在维修或休息时进行，一般不会影响生产；集尘室的大小要根据抽风量、风速、含尘浓度、喷雾和水幕配置、出风口位置等客观条件，加以计算和确定。
3．6输送管道和其它设备的密封性能在干法纸生产车间，除了纸机，就是大量用于输送疏解混合后的纤维原料和含有各种粉尘微粒的管道、风机。管道中的流体都具有一定的速度和压力，管道一般使用金属片材经过卷制、对接而成，包括大量的金属对接弯管等，还有一些接头为了维修方便，使用活动卡环。在这些零件的制作过程中，会存在接口密封性能不好的问题，导致具有一定能量的含尘气流从这些孔缝中飞出，形成纤维粉尘的结果，不仅会影响环境，而且造成原材料的不必要耗损。有的风机在运行时，会存在一些抖动，在风机进口、出口的连接部位容易出现裂口，产生漏风、粉尘大量飞散现象。保持管道连接的密封以及风机运转的平稳和连接牢固，保持各种罩、盖密封结合良好，管道气流通畅，是减少车间粉尘的必要措施。
3．7 产品密度从表1、表2可以看出，同定量产品的厚度越大，密度越小，粉尘含量越大，吸水倍数则基本没有变化，都能够保证终端产品符合GB15979—2002、GB8939—1999的吸水性能要求。选择尽可能厚和尽可能低定量的原材料，供需双方都会面临产品中更多的粉尘和由此造成的后果问题。不同的是对供应商增加了生产成本和生产难度，出现产品质量的波动；对于芯材用户来讲，则意味着相同吨位更高的产量、单片更低的成本和相对饱满的产品包装；对于消费者来讲，能够充分享受更加纤薄的无感觉体验和较低价位的实惠；在满足吸水倍数的前提下，卫生巾、护垫产品越来越轻，高分子吸水剂添加在低定量干法纸中的可行性较小，产品的吸液量也会越来越少。所以一直注重产品质量和品牌维护的卫生用品生产商坚持选择定量较高、密度较大、粉尘较少的干法纸作为原材料，保护消费者的利益，保护从业人员的健康和延长设备使用周期。
3．8 设备布置车间生产设备的排列和定位，可以使不同工段之间产生相互影响。车间进风通道位置确定和生产厂区的季节风向同样会影响到车间内的粉尘浓度。容易产生粉尘的部位和很少产生粉尘的部位，尽可能地能够进行隔离，便于在小区域控制粉尘，有效降低治理费用；在设备工艺走向和设备定位时，应该把含尘量相对较高的工段放在长年风向的下方，进风通道和物料、人员通道选择在上风向；含尘空气的外排风管出口要有一定的高度，使粉尘在随风自然沉降的过程中不至于影响其它部门的工作。
3．9 生产速度较高的生产速度是工艺技术成熟、设备状态良好、产品质量稳定的具体表现，更能够进一步降低生产成本的保证，但无论是何种干法纸产品，在较高的生产、加工速度下，所产生的粉尘就会明显增多。在生产环节，可以进行必要的表面处理和厚度控制，降低粉尘数量。幅状材料生产中通过的导辊越多，产生粉尘的可能性就越大，所以应尽量减少导辊的数量，特别是减少无网带依托时导纸辊的数量，简化工艺过程。干法纸产品经过干燥以后，一般纸幅所含水分是很低的，远达不到湿法产品含水量标准，也是形成较多粉尘的原因，为了有效减低粉尘，可以在卷取之前，对纸幅进行少量均匀的加湿处理，产品成卷后，纸幅自然回潮，吸收水分，而且比较均匀，这样在进行分切时产生的粉尘数量就会明显减少，再加上分切机吸尘罩的防护作用，就会把粉尘危害降到最低点。在芯材高速使用时，可以把设备分成原料段和产品加工操作段，进行一些隔离，对集中产生粉尘的地方采取加湿、增设吸尘罩等方法，
进行处理，可以起到一定的效果。
4 结论
要有效控制和减少车间粉尘，净化工作环境，保护从业人员的健康，首先要研究如何减少粉尘产生源，做到生产统筹规划，设备合理配置使用和实施综合治理，还应该将除尘系统和空调通风系统紧密结合起来考虑，把防尘和除尘结合起来考虑。只有充分认识到粉尘存在所引起的危害，粉尘问题才能进一步得到关注和治理。

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