真空上料機(jī)在彩色再生纖維素膜生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

趙學(xué)杰 王新 劉敏

(1.山東恒聯(lián)投資集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 261061；2.山東恒聯(lián)新材料股份有限公司，山東 濰坊 261100)

0 引言

再生纖維素膜(regenerated cellulose film)，俗稱玻璃紙(cellophane)、賽璐玢，是一種以棉漿、木漿等天然纖維素為原料，用粘膠法經(jīng)噴膜成型等特殊工藝加工制得的再生纖維素薄膜。彩色再生纖維素膜，顧名思義就是帶有顏色的再生纖維素膜，是經(jīng)特殊著色工藝處理過(guò)的再生纖維素膜。

真空上料機(jī)又稱真空輸送機(jī)，是一種借助于真空壓力來(lái)輸送顆粒和粉末狀物料的設(shè)備。利用真空上料機(jī)上料可大大減少車間內(nèi)的粉塵污染，提高清潔度，顯著提高生產(chǎn)能力；輔助計(jì)量程序能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)；并大量節(jié)約人力，減輕粉塵對(duì)人體帶來(lái)的危害，減少產(chǎn)品污染，安全可靠。目前已廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域。

1 彩色再生纖維素膜生產(chǎn)工藝及色粉原料

1.1 彩色再生纖維素膜生產(chǎn)工藝

目前，彩色再生纖維素膜的色彩可以有兩種方法產(chǎn)生。一種是將顏料研磨做成的色漿直接注進(jìn)粘膠原液中，經(jīng)成型干濕部處理后得到彩色玻璃紙產(chǎn)品，也就是我們常說(shuō)的“注色”。這種方法雖然有產(chǎn)品不易褪色、色彩均勻，在生產(chǎn)上易更換不同顏色品種，浪費(fèi)少，沒(méi)有有色污水連續(xù)排放，但對(duì)注射和計(jì)量系統(tǒng)要求很高。二是將直接染料制備成染料溶液，通過(guò)染料浴浸涂實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)著色，也就是我們常說(shuō)的“染色”。染料與纖維素結(jié)合具有直接性，均勻地染成特定的顏色，這種方法上色飽滿、通透，染料成本低，連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定性強(qiáng)，設(shè)備可操作性強(qiáng)。目前，用于煙花爆竹包裝等用途的中低端彩色再生纖維素膜市場(chǎng)需求量較大，相對(duì)比色漿注色工藝而言，非聯(lián)苯胺類直接色粉染料染色色澤通透且價(jià)格相對(duì)低廉，能夠滿足客戶使用需求。另外，還有一些食品包裝客戶為了追求美觀需要彩色纖維素膜的顏色一定程度的向食品中轉(zhuǎn)移，而色漿注色顏色穩(wěn)固，無(wú)法實(shí)現(xiàn)顏色轉(zhuǎn)移，這就需要我們選用一些食品級(jí)色粉對(duì)再生纖維素膜進(jìn)行染色。

彩色再生纖維素膜染色是以棉漿、木漿等天然纖維素為原料，用粘膠法經(jīng)噴膜成型制得透明再生纖維素膜后，在特定的溫度下將透明再生纖維素膜在染色浴中浸染一定的時(shí)間后，經(jīng)干燥、調(diào)濕處理得到的帶有特定顏色的再生纖維素膜。由于車間連續(xù)生產(chǎn)，再生纖維素膜的染色過(guò)程也必須是連續(xù)進(jìn)行的。膜在著色過(guò)程中不斷地帶走染液，為了保證染色的均勻穩(wěn)定性，必須持續(xù)向染色浴槽中補(bǔ)加染液，以維持槽子染液濃度穩(wěn)定。這就需要不斷地配制染液，以保證持續(xù)的染液供應(yīng)。

1.2 色粉原料

“染色”是最傳統(tǒng)的彩色再生纖維素膜著色工藝。再生纖維素膜染色多數(shù)應(yīng)用直接染料，直接染料色澤鮮艷，易溶于水，性價(jià)比高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，一直被同行業(yè)廣泛應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用分類，常用的直接染料色粉原料主要有以下幾種：

(1)普通型直接染料(以聯(lián)苯胺類為主，牢度偏低，大部分為非環(huán)保型染料)；

(2)直接耐曬染料(和高級(jí)直接染料基本同類)；

(3)高級(jí)直接染料(主要以二芳基脲、二惡唑、三聚氰胺、酞箐結(jié)構(gòu)為主，牢度較為優(yōu)異)；

(4)含銅直接染料(一種為染色后經(jīng)銅鹽處理;另一種為合成染料是已制為銅絡(luò)合染料)；

(5)直接重氮染料(冰染染料；一種在紡織品上直接合成的染料，濕牢度較好)；

(6)d 型直接混紡染料(環(huán)保型染料，可與分散染料同浴法染滌/棉織物，耐弱酸及高溫)；

(7)n 型直接染料(為近年來(lái)開(kāi)發(fā)的環(huán)保型直接染料)。

以上色粉原料多為密度較小的粉末，體積普遍較輕，易飛濺、漂浮，染液配制過(guò)程中色粉粉塵容易散落在周圍環(huán)境中。

2 色粉原料在生產(chǎn)過(guò)程中造成環(huán)境和水污染

傳統(tǒng)彩色再生纖維素膜生產(chǎn)過(guò)程中的染色浴配制，從色粉稱量、制備到染料輸送，全是人工操作，因?yàn)樯郾戎剌p，在開(kāi)包裝稱區(qū)過(guò)程，那面造成染料粉塵漂浮到周圍環(huán)境中，污染工作環(huán)境，對(duì)操作工健康造成危害；同時(shí)染料粉塵飄落到地面，需用大量清水沖洗處理，造成廠區(qū)排水污染，增加污水處理壓力。

染料粉塵還能造成多方面的危害，如染料粉塵對(duì)人體、生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量、安全等。

2.1 對(duì)人體的危害

長(zhǎng)期接觸染料粉塵的操作人員，因長(zhǎng)期吸入粉塵，使肺內(nèi)粉塵的積累逐漸增多，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)即可引發(fā)塵肺病。塵肺是生產(chǎn)性粉塵對(duì)人體的最主要的危害之一。長(zhǎng)期接觸生產(chǎn)性粉塵還可引發(fā)鼻炎、咽炎、支氣管炎等呼吸道疾病以及皮膚黏膜損害、皮疹、皮炎、眼結(jié)膜損害。吸入有害物質(zhì)粉塵還可引起急性或慢性中毒。

2.2 對(duì)生產(chǎn)的危害

生產(chǎn)車間內(nèi)生產(chǎn)線一般不是單一的，規(guī)?；a(chǎn)要有數(shù)條線在同一廠區(qū)并列運(yùn)轉(zhuǎn)，且往往會(huì)有不同顏色的品種同時(shí)生產(chǎn)，再加上再生纖維素膜后處理需要敞開(kāi)式連續(xù)槽體次第處理，漂浮的染料粉塵如果落到不需要染色的透明產(chǎn)品的生產(chǎn)線上，鑒于其易溶解性，會(huì)造成產(chǎn)品表觀污染，這種質(zhì)量缺陷將在出廠前直接會(huì)判定不合格。因此生產(chǎn)環(huán)境有漂浮染料粉塵，嚴(yán)重影響整體生產(chǎn)和質(zhì)量穩(wěn)定性。

2.3 安全隱患

易燃易爆危險(xiǎn)物品，一般習(xí)慣思維只局限于氣體，但是易燃易爆粉塵，更是讓人不容忽視的危險(xiǎn)源。2014 年8 月2 日江蘇昆山特大粉塵爆炸事故，教訓(xùn)是慘痛的，隱患在于常識(shí)的缺失和無(wú)畏。易燃易爆粉塵的分類，在2015 年《國(guó)家工貿(mào)行業(yè)重點(diǎn)可燃性粉塵目錄》里面進(jìn)行詳細(xì)歸類，其中染料被明確列為第38 項(xiàng)，爆炸指數(shù)低，屬于高風(fēng)險(xiǎn)易燃易爆危險(xiǎn)源。如果公司染料母液制備間達(dá)到一定的粉塵濃度，那這種危險(xiǎn)一觸即發(fā)，危機(jī)人生生命安全和企業(yè)財(cái)產(chǎn)損失。

綜上，在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)日益發(fā)展的今天，為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，降低作業(yè)空間粉塵濃度，實(shí)現(xiàn)工廠的“無(wú)塵作業(yè)”理念便凸顯的尤為重要。

3 真空上料機(jī)原理、選型及在彩色再生纖維素膜生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

3.1 真空上料機(jī)的工作原理

真空上料機(jī)是一種借助于真空壓力來(lái)傳送粉末狀物料的無(wú)塵密閉管道輸送設(shè)備，利用真空與環(huán)境空間的氣壓差，形成管道內(nèi)氣體流動(dòng)，帶動(dòng)粉狀物料運(yùn)動(dòng)，從而完成粉體的輸送。

3.2 真空上料機(jī)的選型原則

(1)根據(jù)我公司實(shí)際情況，如輸送效率、 輸送距離、輸送高度等具體狀況對(duì)上料機(jī)進(jìn)行大體咨詢選型。

(2)因我們前期未在染料稱量、制備染料浴液過(guò)程使用過(guò)真空上料機(jī)，為保證操作的可行性，我們聯(lián)系真空上料機(jī)生產(chǎn)廠家進(jìn)行了帶料稱取、輸送實(shí)驗(yàn)，以確定該物料利用真空上料的可行性。同時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要，與對(duì)方技術(shù)人員討論和實(shí)驗(yàn)相關(guān)上料參數(shù)，為系統(tǒng)適宜性設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

(3)具體工藝設(shè)備流程方面，注意對(duì)吸料口和出料口進(jìn)行封閉性設(shè)計(jì)，確保其密閉性，在不影響系統(tǒng)使用性能特點(diǎn)情況下，實(shí)現(xiàn)全密閉連接，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓吸料，有效地控制染料粉塵泄露漂浮，污染操作環(huán)境。

(4)圍繞真空上料機(jī)，進(jìn)行上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)。針對(duì)具體使用環(huán)境和條件，對(duì)設(shè)備罐體大小、管路流程、連接、自動(dòng)清洗等進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳吸料、計(jì)量、輸送和染料母液制備的效果。

3.3 真空上料機(jī)在彩色再生纖維素膜生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

(1)彩色再生纖維素膜生產(chǎn)車間的真空上料系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括真空泵、上料機(jī)、染料制備罐、染料色粉桶、閥門、計(jì)量裝置、吸料管和真空管幾部分。密閉的色粉上料機(jī)與負(fù)壓管路系統(tǒng)相連接，自帶粉塵過(guò)濾系統(tǒng)，作用是隔斷真空管路和染料制備罐。利用真空泵對(duì)上料機(jī)抽真空，使上料機(jī)內(nèi)負(fù)壓增大，吸料管一端連接上料機(jī)，另一端插入染料色粉桶，使得染料色粉桶中色粉在負(fù)壓的作用下，被吸入上料機(jī)計(jì)料倉(cāng)，真空泵進(jìn)行連續(xù)抽氣，染料色粉桶中的色粉在負(fù)壓的作用下不斷被吸至上料機(jī)計(jì)料倉(cāng)，直至上料機(jī)計(jì)料倉(cāng)料量達(dá)到預(yù)設(shè)值，在染料制備罐中加入設(shè)定量的軟化水并加溫，待水溫達(dá)到生產(chǎn)工藝要求后，開(kāi)啟攪拌，打開(kāi)上料機(jī)中的原料放空閥門，將色粉放至染料制備罐中，攪拌直至色粉充分溶解即可，這樣就完成了一批染料的配制。

(2)真空上料系統(tǒng)關(guān)聯(lián)染料包裝改進(jìn)。由于前期采用人工上料，需首先考慮到勞動(dòng)強(qiáng)度問(wèn)題。為便于上料我公司采購(gòu)的染料色粉均為小紙箱包裝，整箱重量在25～30kg 左右。真空上料機(jī)初步應(yīng)用后，發(fā)現(xiàn)小紙箱拆箱頻繁，而且上料過(guò)程中紙箱內(nèi)袋容易產(chǎn)生靜電影響上料，且方形紙箱內(nèi)角落處容易形成上料死角，色粉無(wú)法全部被吸入真空上料機(jī)，需再次使用人工倒箱，較為繁瑣。為了便于自動(dòng)化稱量，需要改變包裝重量單位和包裝形式，對(duì)比原來(lái)小紙箱25～30kg 重包裝，我們直接改用了大桶包裝，一次拆開(kāi)一桶夠一天使用，避免了頻繁拆包。而且，包裝桶使用不帶靜電材質(zhì)，設(shè)計(jì)為圓筒形，避免了直角死角。

染料色粉包裝方式更改后，真空上料機(jī)使用正常。配制過(guò)程省去了傳統(tǒng)人工上料環(huán)節(jié)，計(jì)量準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)速度快，省時(shí)省力、安全環(huán)保。

4 結(jié)語(yǔ)

真空上料機(jī)應(yīng)用于彩色再生纖維素膜生產(chǎn)，采用真空負(fù)壓輸送原理，通過(guò)管路密閉輸送染料色粉，即解決了彩色再生纖維素膜生產(chǎn)中染液配制染料色粉上料過(guò)程產(chǎn)生的粉塵對(duì)人體健康和環(huán)境污染帶來(lái)的危害，又可節(jié)省大量人力搬運(yùn)；設(shè)備自動(dòng)計(jì)量上料，較人工稱料更為快速、準(zhǔn)確，避免了人工稱料所帶來(lái)的誤差，使染液濃度更易于控制，生產(chǎn)更加穩(wěn)定。

同時(shí)，該設(shè)備在彩色再生纖維素膜生產(chǎn)中的成功應(yīng)用可延伸借鑒于其他顆粒、粉末化工助劑的輸送、上料，提高了生產(chǎn)車間的自動(dòng)化水平。且密閉化的生產(chǎn)作業(yè)流程使的生產(chǎn)車間更為潔凈、整齊。