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干法造纸技术设备的前世今生

作者:陕西理工    时间:2017-06-22    来源:陕西理工

干法造纸技术设备的前世今生

无纸之前

文字信息的载体:

中国:竹简 ,缣帛

外国: 莎草 ,羊皮

269年前形成手工制浆、手工抄纸

中国是世界造纸的中心

1、公元105年东汉和帝时的尚书令蔡伦在总结民间经验的基础上,改进技术,成功地用树皮、破布、麻等植物纤维原料,造出了当时非常著名的蔡侯纸;

2、中国造纸技术的传播:

中国造纸技术的传播

269年后进入制浆、抄纸全部机械化

西方逐渐成为世界造纸的中心

1750年(269年前)由多名荷兰工匠发明的荷兰式打浆机,实现了制浆机械化;

1796年法国罗伯特发明了世界第一台模型抄纸机;

1804年英国的福太尼亚兄弟出资6万英镑,由工程师唐金在罗伯特纸机模型的基础上设计成福太尼亚纸机,实现了抄纸机械化;

1858年英国人乔丹发明了能连续打浆的锥型精浆机,实现了机械制浆机连续化;

北欧的芬兰现已成为世界的造纸中心,发明了立式中浓碎浆机、转鼓式碎浆机等现代化的制浆设备;成功研制了高速抄纸机(车速2500m∕min ,纸幅宽10m),实现了纸机自动化和智能化。

气流成型造纸技术的起源

气流成型造纸的定义

气流成型造纸在欧洲和日本被称为air-laid paper,在美国则称之为 dryformed paper(干法造纸),即我们常说的无尘纸(严格意义上讲,指以100%绒毛浆生产的干法纸)。由于使用原料的不同,也可称为干法成形纸布或无纺布。

第一阶段:欧美对空气纸的实验室探索,验证干法造纸的可能

A)、20世纪30年代,Dimtrier和Bonderenk首先利用人造纤维和空气, 发明了干法成形技术, 并取得专利。

B)、20世纪50年代初,Clark也发展了所谓纤维干法抄纸, 并经不断改良, 相继有不同的产品问世, 并奠定了其所属的美国Scott Paper Inc.的干法纸在世界擦拭纸市场的牢固地位。

C)、20世纪60年代中期,Karl Kroyer最先利用木浆为原料,设计了一种干法成形技术,经丹麦Moller &Jochunsen(M&J)公司即现在的Niro Separation Fibretech公司研究改进,于1979年取得美国专利,其成形技术为垂直轴心多旋转头箱平网成形法,即/Kroyer System,使之成为当今世界干法成形技术最先进、最流行的抄纸机,全球共安装了十几台。

第二阶段:空气纸技术快速更新丰富,从实验室走向市场

a)、20世纪60年代初,日本本州制纸公司开始研究干法成形技术,经过近20年的努力和完善,开发出了一套以木浆和合成纤维为原料的特有的干法成形长网和圆网造纸机,即所谓的/Honshu Process,使其确立了在世界特种纸领域的地位。

B)、1985年2月,芬兰(UPM)是世界上最大的干法纸制造商,该公司与Dan-Web公司合作,2月在芬兰的Kotka造纸厂,建成了世界上第一条现代干法成形纸生产线,产量为2500~3000t/a。随后于80年代末90年代初,先后在德国和美国共建了3条生产线。

第三阶段:干法造纸技术在世界范围内的传播

a) 、1987年,丹麦的Dan-Web InternationalA/s公司,开发出了以水平圆网成形技术为核心的抄纸法,即/Dan-WebAir Forming System,取得美国专利。目前在丹麦、日本和美国有4家工厂采用这种方法生产。

b)、1989年9月,加拿大第一台干法纸机在加拿大的不列颠哥伦比亚省的Merfin卫生用品股份有限公司投产,该生产线以绒毛浆为原料、采用丹麦M&J公司的设备,生产原纸,年产量为9000t。

c)、1991年,芬兰的Rauma-Repola公司与丹麦Dan-Web公司合作建成了世界第一条以绒毛浆和化学短纤维为原料的干法造纸生产线,生产能力为7000t/a。

气流成型造纸技术在中国的传播,促成了理工科技的诞生和发展

1989年10月,我国台湾省兴利纸业公司从丹麦M & J公司引进了一条年产7000 t的干法造纸生产线, 以绒毛浆为原料生产用于医疗和卫生用品的干法成形纸,并首次以中文将其命名为无尘纸。

1994年“陕西干法成型技术研究会”在西安成立,主要研究气流成型造纸技术,做深度探讨与研究。

 “陕西干法成型技术研究会”就是理工科技的前身。从此,理工科技和气流成型结下了不解之缘。

1996年6月,我国大陆地区最早一条干法造纸生产线,安装在宁夏吴忠瑞特纸业有限公司。该生产线是从瑞典引进的丹麦M&J公司制造的二手机,该机于1996年6月底正式投产,年产4500t。生产线以绒毛浆为原料,生产系列生活用纸、医院用纸和工业擦拭纸。而理工科技的主要成员就全程参与其中。

1996年以后,理工科技,用了20年的时间,传承和发展了气流成型平台技术的行业应用

 气流成型技术和行业的缔造者——理工科技的二十年发展之路

诞生

1998年,研究会成功研发出热合无尘纸生产工艺,并投入生产。

1999年,研究会成功设计制造中国第一条热合无尘纸专用生产线。

2000年,研究会开发出中国第一条具有三个成型头的热合无尘纸生产线,生产速度大幅提高。

2008年,研究会设计制造中国第一条折叠式胶合热合两用干法生产线。

2009年,研究会设计制造中国第一条幅宽2米热合纸生产线。同年6月注册成立陕西理工机电科技有限公司

发展

2011年,公司设计制造中国第一条幅宽2.4米热合无尘纸生产线。

2012年9月,公司利用气流成型造纸技术成功攻克干法再造烟叶薄片生产关键技术,使气流成型造纸技术成功运用在烟草领域。同年与广东省金叶烟草薄片技术开发有限公司签订《干法再造烟叶薄片试验生产线》采购合同。

2013年8月,公司成功设计制造出了国际上第一条1.2米干法再造烟叶薄片生产线。

2013年8月-9月,公司取得“一种双筛网多通道气流筛粉成型装置”、“气流输送相向旋转筛网打粉筛粉输送装置”、“多通道均压气流铺网成型装置”等多项实用新型专利。

2013年12月,公司在广东某烟草企业投资建设的 “干法再造烟叶薄片试验生产线” 成功投产。

2014年2月-9月,公司取得“叶轮式风道空气净化分离装置”等实用新型专利。

2015年5-7月,公司取得“风量风压可调的热风穿透式烘箱”、“一种双筛网多通道筛粉气流铺网成型装置”等发明和实用新型专利。

2015年12月,公司在广东某烟草企业投资建设的 “干法再造烟叶薄片试验生产线”获得国家烟草局鉴定验收,结论为“世界领先,行业推广”,公司持有的专利技术——“一种新型干法纤维织物成型设备”被中国高科技产业化研究会评为“2015年度中国优秀科技创新发明成果奖”;

2016年7月,陕西高端装备基金投资理工科技,第一笔国家级产业引导基金的股权投资到位。

2016年8月,全球首台干法造纸及再造烟叶薄片整装设备在西安正式启动生产制造。

2016年10月,公司投资的江苏帝森特纸业有限公司在江苏省丹阳市陵口镇萧梁工业园注册成立。标志着公司生产制造的具有独立知识产权的干法造纸整装生产线完成了在江苏市场的试点落户。

2017年3月,公司与中国双维投资有限公司联合投资组建西安双维环保纸业有限公司,正式开启和央企合作发展无尘纸产业园的序幕。同月,西安中维特种纸业有限公司成立。

2017年10月,理工科技利用气流成型造纸技术成功攻克炮弹壳纸生产关键技术,并通过兵器工业专家、军代表、造纸专家研讨论证。论证结果一致认为“气流成型造纸炮弹壳纸技术属于国际首创技术,对提高国防装备力量、改善和;せ肪尘哂刑厥夤毕,可以进行后续实质性研究和试验”。该技术的成功论证使气流成型造纸技术成功运用在军工领域。

2017年10月,“中烟西安环?萍疾翟”首个产业项目——“中国气流造纸示范基地”在西安经开区签订协议,中国双维投资有限公司与公司签订“中国气流纸制品加工生产基地基地建设项目”合作投资协议书,成为“中烟西安环?萍疾翟”第一个进入实质性建设阶段的产业项目。

2018年6月,四川中烟工业有限责任公司新型烟草制品中心与公司开始新项目合作的洽谈;

2019年3月,陕西金莎新材料有限公司对中维特种纸业有限公司增资,产业项目发展进入新阶段。

2019年5月 ,“中烟西安环?萍疾翟” 三宗用地成功摘牌。

气流成型技术的成型原理及基本工序

成型原理

气流成型技术是利用空气代替水分散纤维、输送纤维,通过空气沉降技术在成型网上形成纤维层,再用专用粘合剂粘合成型的一种特殊的方法。它与传统方法不同之处在于纤维是在无水情况下形成。

工艺方法

干法成形技术基本上有两种工艺方法,一种为化学粘合法(喷胶法),另一种为热熔法。

基本工序

基本工序

应用领域

气流成型技术已经在造纸业、烟草业推广使用,正在向皮革业、票证业、耐磨材料业、航空业、汽车船舶业、兵器工业等行业逐步推广,其产品已经广泛应用于生活、工业、医疗、国防等领域。

气流成型技术的特点及发展现状

气流成型的特点

气流成型因其具有吸收能力强(如胶粘型产品能吸收自身重量8~ 10倍的水),透气性高,柔软性好,湿强度高,无静电( 胶粘型产品) ,无掉毛掉粉,可压花、染色或印刷,可层压或复合,可添加多种纤维或粉末物质, 而实现纸的功能化。因此,已在日常生活、医疗、装饰及服饰、汽车等方面获得了广泛的应用。

气流成型造纸与传统造纸工艺的不同

与传统的造纸工艺不同之处:

1、制造过程用空气代替水作为分散、输送纤维的介质,在成形时不是脱水而是抽吸空气,使纤维在成形网上形成纸幅;

2、 纤维之间的结合不是靠氢键结合,而是靠高分子粘合剂或热熔性纤维本身加热、熔融结合。

因此,气流成型造纸不会对水源造成污染,这也是气流成型造纸近几十年得到迅速发展的重要原因。

气流成型造纸市场的现状

1、目前全球无尘纸的产量约150-165万t,其中,50%市场在欧洲,28%市场在美国东部,14%在远东。芬兰联合纸业公司(UPM)是世界上最大的干法纸制造商。我国在干法成形纸的开发、生产和应用方面起步较晚。在造纸行业九五计划和2010年规划的“发展重点和主要措施中”,特别提到努力开发干法系列纸。用无尘纸生产的系列生活用纸在欧洲和北美等地区,由于人民的环境;ひ馐兜奶岣吆投越】档闹厥,正普遍被人们所接受。因此80%以上的消费量主要在这些地区,并以每年15%的速度增长。

2、另外,由于干法无尘纸生产比湿法造纸更容易加入合成纤维和添加剂(如去污剂、超吸收剂( SAP)、滑石粉、除臭剂等) ,其成品抗静电,可加热、消毒、复合和印染,实现纸的特种功能用途,因此,应用范围已涉及到各方面。

3、由于现代的无尘纸技术和设备在 80 年代后期刚刚成熟起来,因此,发展我国自己的干法造纸技术具有非常重要的意义:不仅使我国轻工业装备行业有机会了解和跟踪世界最先进的技术,提高自我开发能力和研究能力,发展我国自己的无尘纸生产设备;而且还有利于促进我国绒毛浆生产和技术及相关化工原料工业的发展和提高。

总之,随着现代干法成形技术、化工化纤和绒毛浆技术的日趋完善,随着全球环保意识的增强,以及物质生活水平的提高,气流成型造纸将进入发展快车道。

技术难点

产品整体结构的设计、工艺及控制系统的匹配是复杂设备最大的难点。尤其在成型网、烘箱、风机的匹配、喷涂系统、在线洗网、整装设备的控制系统等方面,一直是难题。

公司已经掌握的核心技术

1、纸浆纤维的破碎技术:

如何利用空气,均匀的破碎绒毛浆,提高筛选效率和纸张质量,是成型的基础;

2、成型技术:

 气流造纸的关键技术在于成型质量的好坏,成型头的构造决定干法生产线的成败。在对气流造纸多年的研究中,先后经过四次大的技术改进,研发了一种多通道筛粉气流铺网装置。该装置通过内部各通道风量的自动调节所形成的稳定负压和筛网的转动作用,可使打散的纤维团充分扩散到气流中,并从网笼中均匀下落在传送网带上,形成最初的纸幅。该装置气流筛粉时的产量大、下落均匀,有助于提高造纸质量和效率。同时,散热器的选择是难点。

3、喷胶工艺 :

喷胶过程中,如何准确计量,实现定量喷胶,使残胶和回流的胶液经由接胶槽由胶泵打入回流罐,重新利用是难点。

4、热风除尘技术 :

气流造纸的过程中,由于用的是空气,因此将空气中的粉尘分离实现空气的循环利用一直是一个难点。在线自动洗网解决了这一难题。

5、烘干技术:烘箱的机构设计决定产品品质

6、控制系统:如何根据产品的需求,匹配最合适的电控系统,是整装设备顺利运行的关键。

理工科技在技术方面的绝对优势,使其成为最早捕捉商机的企业

1、日常生活领域: 干湿纸巾、餐巾、清洁用布、桌布、卸妆用纸、厨房擦拭用纸、婴儿尿布、失襟垫、超薄型卫生巾以及卫生棉、纸尿裤等;

2、医疗卫生领域: 手术服、面罩、一次性手术床单、敷裹与包扎材料、吸湿纱巾、医护棉等;装饰及服饰领域: 衬料、鞋衬、合成革基布、服装的絮料和填料、墙布、装潢布、台布、地毯衬布、垫褥套面布等;

3、汽车工业领域及其它方面: 绝缘材料、涂层基布、车内壁面料 ( 代替毛毯作绝热防潮用) 等; 工业擦拭布、吸油吸墨和吸音材料、过滤材料(气体、空气、液体)、包装材料(水果或易损物) 、电缆绝缘材料、禾苗生长基垫(含化肥, 用于工厂育苗)、干燥材料 (含硅胶) 等。

 

理工科技对技术本身的掌握、本地化的消化与发展及掌握全部设备的技术能力,核心设备的唯一技术拥有人,奠定了其在行业里的绝对技术优势,也使其成为最早可能捕捉商机的企业。

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陕西理工机电科技有限公司
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