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干法造紙技術設備的前世今生

作者:陜西理工    時間:2017-06-22    來源:陜西理工

干法造紙技術設備的前世今生

無紙之前

文字信息的載體:

中國:竹簡 ,縑帛

外國: 莎草 ,羊皮

269年前形成手工制漿、手工抄紙

中國是世界造紙的中心

1、公元105年東漢和帝時的尚書令蔡倫在總結民間經驗的基礎上,改進技術,成功地用樹皮、破布、麻等植物纖維原料,造出了當時非常著名的蔡侯紙;

2、中國造紙技術的傳播:

中國造紙技術的傳播

269年后進入制漿、抄紙全部機械化

西方逐漸成為世界造紙的中心

1750年(269年前)由多名荷蘭工匠發明的荷蘭式打漿機,實現了制漿機械化;

1796年法國羅伯特發明了世界第一臺模型抄紙機;

1804年英國的福太尼亞兄弟出資6萬英鎊,由工程師唐金在羅伯特紙機模型的基礎上設計成福太尼亞紙機,實現了抄紙機械化;

1858年英國人喬丹發明了能連續打漿的錐型精漿機,實現了機械制漿機連續化;

北歐的芬蘭現已成為世界的造紙中心,發明了立式中濃碎漿機、轉鼓式碎漿機等現代化的制漿設備;成功研制了高速抄紙機(車速2500m∕min ,紙幅寬10m),實現了紙機自動化和智能化。

氣流成型造紙技術的起源

氣流成型造紙的定義

氣流成型造紙在歐洲和日本被稱為air-laid paper,在美國則稱之為 dryformed paper(干法造紙),即我們常說的無塵紙(嚴格意義上講,指以100%絨毛漿生產的干法紙)。由于使用原料的不同,也可稱為干法成形紙布或無紡布。

第一階段:歐美對空氣紙的實驗室探索,驗證干法造紙的可能

A)、20世紀30年代,Dimtrier和Bonderenk首先利用人造纖維和空氣, 發明了干法成形技術, 并取得專利。

B)、20世紀50年代初,Clark也發展了所謂纖維干法抄紙, 并經不斷改良, 相繼有不同的產品問世, 并奠定了其所屬的美國Scott Paper Inc.的干法紙在世界擦拭紙市場的牢固地位。

C)、20世紀60年代中期,Karl Kroyer最先利用木漿為原料,設計了一種干法成形技術,經丹麥Moller &Jochunsen(M&J)公司即現在的Niro Separation Fibretech公司研究改進,于1979年取得美國專利,其成形技術為垂直軸心多旋轉頭箱平網成形法,即/Kroyer System,使之成為當今世界干法成形技術最先進、最流行的抄紙機,全球共安裝了十幾臺。

第二階段:空氣紙技術快速更新豐富,從實驗室走向市場

a)、20世紀60年代初,日本本州制紙公司開始研究干法成形技術,經過近20年的努力和完善,開發出了一套以木漿和合成纖維為原料的特有的干法成形長網和圓網造紙機,即所謂的/Honshu Process,使其確立了在世界特種紙領域的地位。

B)、1985年2月,芬蘭(UPM)是世界上最大的干法紙制造商,該公司與Dan-Web公司合作,2月在芬蘭的Kotka造紙廠,建成了世界上第一條現代干法成形紙生產線,產量為2500~3000t/a。隨后于80年代末90年代初,先后在德國和美國共建了3條生產線。

第三階段:干法造紙技術在世界范圍內的傳播

a) 、1987年,丹麥的Dan-Web InternationalA/s公司,開發出了以水平圓網成形技術為核心的抄紙法,即/Dan-WebAir Forming System,取得美國專利。目前在丹麥、日本和美國有4家工廠采用這種方法生產。

b)、1989年9月,加拿大第一臺干法紙機在加拿大的不列顛哥倫比亞省的Merfin衛生用品股份有限公司投產,該生產線以絨毛漿為原料、采用丹麥M&J公司的設備,生產原紙,年產量為9000t。

c)、1991年,芬蘭的Rauma-Repola公司與丹麥Dan-Web公司合作建成了世界第一條以絨毛漿和化學短纖維為原料的干法造紙生產線,生產能力為7000t/a。

氣流成型造紙技術在中國的傳播,促成了理工科技的誕生和發展

1989年10月,我國臺灣省興利紙業公司從丹麥M & J公司引進了一條年產7000 t的干法造紙生產線, 以絨毛漿為原料生產用于醫療和衛生用品的干法成形紙,并首次以中文將其命名為無塵紙。

1994年“陜西干法成型技術研究會”在西安成立,主要研究氣流成型造紙技術,做深度探討與研究。

 “陜西干法成型技術研究會”就是理工科技的前身。從此,理工科技和氣流成型結下了不解之緣。

1996年6月,我國大陸地區最早一條干法造紙生產線,安裝在寧夏吳忠瑞特紙業有限公司。該生產線是從瑞典引進的丹麥M&J公司制造的二手機,該機于1996年6月底正式投產,年產4500t。生產線以絨毛漿為原料,生產系列生活用紙、醫院用紙和工業擦拭紙。而理工科技的主要成員就全程參與其中。

1996年以后,理工科技,用了20年的時間,傳承和發展了氣流成型平臺技術的行業應用

 氣流成型技術和行業的締造者——理工科技的二十年發展之路

誕生

1998年,研究會成功研發出熱合無塵紙生產工藝,并投入生產。

1999年,研究會成功設計制造中國第一條熱合無塵紙專用生產線。

2000年,研究會開發出中國第一條具有三個成型頭的熱合無塵紙生產線,生產速度大幅提高。

2008年,研究會設計制造中國第一條折疊式膠合熱合兩用干法生產線。

2009年,研究會設計制造中國第一條幅寬2米熱合紙生產線。同年6月注冊成立陜西理工機電科技有限公司

發展

2011年,公司設計制造中國第一條幅寬2.4米熱合無塵紙生產線。

2012年9月,公司利用氣流成型造紙技術成功攻克干法再造煙葉薄片生產關鍵技術,使氣流成型造紙技術成功運用在煙草領域。同年與廣東省金葉煙草薄片技術開發有限公司簽訂《干法再造煙葉薄片試驗生產線》采購合同。

2013年8月,公司成功設計制造出了國際上第一條1.2米干法再造煙葉薄片生產線。

2013年8月-9月,公司取得“一種雙篩網多通道氣流篩粉成型裝置”、“氣流輸送相向旋轉篩網打粉篩粉輸送裝置”、“多通道均壓氣流鋪網成型裝置”等多項實用新型專利。

2013年12月,公司在廣東某煙草企業投資建設的 “干法再造煙葉薄片試驗生產線” 成功投產。

2014年2月-9月,公司取得“葉輪式風道空氣凈化分離裝置”等實用新型專利。

2015年5-7月,公司取得“風量風壓可調的熱風穿透式烘箱”、“一種雙篩網多通道篩粉氣流鋪網成型裝置”等發明和實用新型專利。

2015年12月,公司在廣東某煙草企業投資建設的 “干法再造煙葉薄片試驗生產線”獲得國家煙草局鑒定驗收,結論為“世界領先,行業推廣”,公司持有的專利技術——“一種新型干法纖維織物成型設備”被中國高科技產業化研究會評為“2015年度中國優秀科技創新發明成果獎”;

2016年7月,陜西高端裝備基金投資理工科技,第一筆國家級產業引導基金的股權投資到位。

2016年8月,全球首臺干法造紙及再造煙葉薄片整裝設備在西安正式啟動生產制造。

2016年10月,公司投資的江蘇帝森特紙業有限公司在江蘇省丹陽市陵口鎮蕭梁工業園注冊成立。標志著公司生產制造的具有獨立知識產權的干法造紙整裝生產線完成了在江蘇市場的試點落戶。

2017年3月,公司與中國雙維投資有限公司聯合投資組建西安雙維環保紙業有限公司,正式開啟和央企合作發展無塵紙產業園的序幕。同月,西安中維特種紙業有限公司成立。

2017年10月,理工科技利用氣流成型造紙技術成功攻克炮彈殼紙生產關鍵技術,并通過兵器工業專家、軍代表、造紙專家研討論證。論證結果一致認為“氣流成型造紙炮彈殼紙技術屬于國際首創技術,對提高國防裝備力量、改善和保護環境具有特殊貢獻,可以進行后續實質性研究和試驗”。該技術的成功論證使氣流成型造紙技術成功運用在軍工領域。

2017年10月,“中煙西安環?萍籍a業園”首個產業項目——“中國氣流造紙示范基地”在西安經開區簽訂協議,中國雙維投資有限公司與公司簽訂“中國氣流紙制品加工生產基地基地建設項目”合作投資協議書,成為“中煙西安環?萍籍a業園”第一個進入實質性建設階段的產業項目。

2018年6月,四川中煙工業有限責任公司新型煙草制品中心與公司開始新項目合作的洽談;

2019年3月,陜西金莎新材料有限公司對中維特種紙業有限公司增資,產業項目發展進入新階段。

2019年5月 ,“中煙西安環?萍籍a業園” 三宗用地成功摘牌。

氣流成型技術的成型原理及基本工序

成型原理

氣流成型技術是利用空氣代替水分散纖維、輸送纖維,通過空氣沉降技術在成型網上形成纖維層,再用專用粘合劑粘合成型的一種特殊的方法。它與傳統方法不同之處在于纖維是在無水情況下形成。

工藝方法

干法成形技術基本上有兩種工藝方法,一種為化學粘合法(噴膠法),另一種為熱熔法。

基本工序

基本工序

應用領域

氣流成型技術已經在造紙業、煙草業推廣使用,正在向皮革業、票證業、耐磨材料業、航空業、汽車船舶業、兵器工業等行業逐步推廣,其產品已經廣泛應用于生活、工業、醫療、國防等領域。

氣流成型技術的特點及發展現狀

氣流成型的特點

氣流成型因其具有吸收能力強(如膠粘型產品能吸收自身重量8~ 10倍的水),透氣性高,柔軟性好,濕強度高,無靜電( 膠粘型產品) ,無掉毛掉粉,可壓花、染色或印刷,可層壓或復合,可添加多種纖維或粉末物質, 而實現紙的功能化。因此,已在日常生活、醫療、裝飾及服飾、汽車等方面獲得了廣泛的應用。

氣流成型造紙與傳統造紙工藝的不同

與傳統的造紙工藝不同之處:

1、制造過程用空氣代替水作為分散、輸送纖維的介質,在成形時不是脫水而是抽吸空氣,使纖維在成形網上形成紙幅;

2、 纖維之間的結合不是靠氫鍵結合,而是靠高分子粘合劑或熱熔性纖維本身加熱、熔融結合。

因此,氣流成型造紙不會對水源造成污染,這也是氣流成型造紙近幾十年得到迅速發展的重要原因。

氣流成型造紙市場的現狀

1、目前全球無塵紙的產量約150-165萬t,其中,50%市場在歐洲,28%市場在美國東部,14%在遠東。芬蘭聯合紙業公司(UPM)是世界上最大的干法紙制造商。我國在干法成形紙的開發、生產和應用方面起步較晚。在造紙行業九五計劃和2010年規劃的“發展重點和主要措施中”,特別提到努力開發干法系列紙。用無塵紙生產的系列生活用紙在歐洲和北美等地區,由于人民的環境保護意識的提高和對健康的重視,正普遍被人們所接受。因此80%以上的消費量主要在這些地區,并以每年15%的速度增長。

2、另外,由于干法無塵紙生產比濕法造紙更容易加入合成纖維和添加劑(如去污劑、超吸收劑( SAP)、滑石粉、除臭劑等) ,其成品抗靜電,可加熱、消毒、復合和印染,實現紙的特種功能用途,因此,應用范圍已涉及到各方面。

3、由于現代的無塵紙技術和設備在 80 年代后期剛剛成熟起來,因此,發展我國自己的干法造紙技術具有非常重要的意義:不僅使我國輕工業裝備行業有機會了解和跟蹤世界最先進的技術,提高自我開發能力和研究能力,發展我國自己的無塵紙生產設備;而且還有利于促進我國絨毛漿生產和技術及相關化工原料工業的發展和提高。

總之,隨著現代干法成形技術、化工化纖和絨毛漿技術的日趨完善,隨著全球環保意識的增強,以及物質生活水平的提高,氣流成型造紙將進入發展快車道。

技術難點

產品整體結構的設計、工藝及控制系統的匹配是復雜設備最大的難點。尤其在成型網、烘箱、風機的匹配、噴涂系統、在線洗網、整裝設備的控制系統等方面,一直是難題。

公司已經掌握的核心技術

1、紙漿纖維的破碎技術:

如何利用空氣,均勻的破碎絨毛漿,提高篩選效率和紙張質量,是成型的基礎;

2、成型技術:

 氣流造紙的關鍵技術在于成型質量的好壞,成型頭的構造決定干法生產線的成敗。在對氣流造紙多年的研究中,先后經過四次大的技術改進,研發了一種多通道篩粉氣流鋪網裝置。該裝置通過內部各通道風量的自動調節所形成的穩定負壓和篩網的轉動作用,可使打散的纖維團充分擴散到氣流中,并從網籠中均勻下落在傳送網帶上,形成最初的紙幅。該裝置氣流篩粉時的產量大、下落均勻,有助于提高造紙質量和效率。同時,散熱器的選擇是難點。

3、噴膠工藝 :

噴膠過程中,如何準確計量,實現定量噴膠,使殘膠和回流的膠液經由接膠槽由膠泵打入回流罐,重新利用是難點。

4、熱風除塵技術 :

氣流造紙的過程中,由于用的是空氣,因此將空氣中的粉塵分離實現空氣的循環利用一直是一個難點。在線自動洗網解決了這一難題。

5、烘干技術:烘箱的機構設計決定產品品質

6、控制系統:如何根據產品的需求,匹配最合適的電控系統,是整裝設備順利運行的關鍵。

理工科技在技術方面的絕對優勢,使其成為最早捕捉商機的企業

1、日常生活領域: 干濕紙巾、餐巾、清潔用布、桌布、卸妝用紙、廚房擦拭用紙、嬰兒尿布、失襟墊、超薄型衛生巾以及衛生棉、紙尿褲等;

2、醫療衛生領域: 手術服、面罩、一次性手術床單、敷裹與包扎材料、吸濕紗巾、醫護棉等;裝飾及服飾領域: 襯料、鞋襯、合成革基布、服裝的絮料和填料、墻布、裝潢布、臺布、地毯襯布、墊褥套面布等;

3、汽車工業領域及其它方面: 絕緣材料、涂層基布、車內壁面料 ( 代替毛毯作絕熱防潮用) 等; 工業擦拭布、吸油吸墨和吸音材料、過濾材料(氣體、空氣、液體)、包裝材料(水果或易損物) 、電纜絕緣材料、禾苗生長基墊(含化肥, 用于工廠育苗)、干燥材料 (含硅膠) 等。

 

理工科技對技術本身的掌握、本地化的消化與發展及掌握全部設備的技術能力,核心設備的唯一技術擁有人,奠定了其在行業里的絕對技術優勢,也使其成為最早可能捕捉商機的企業。

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陜西理工機電科技有限公司
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