真空上料機在彩色再生纖維素膜生產過程中的應用

趙學杰 王新 劉敏

(1.山東恒聯投資集團有限公司，山東 濰坊 261061；2.山東恒聯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，是經特殊著色工藝處理過的再生纖維素膜。

真空上料機又稱真空輸送機，是一種借助于真空壓力來輸送顆粒和粉末狀物料的設備。利用真空上料機上料可大大減少車間內的粉塵污染，提高清潔度，顯著提高生產能力；輔助計量程序能夠實現精準計量，穩定生產狀態；并大量節約人力，減輕粉塵對人體帶來的危害，減少產品污染，安全可靠。目前已廣泛應用于食品、藥品、化工等生產領域。

1 彩色再生纖維素膜生產工藝及色粉原料

1.1 彩色再生纖維素膜生產工藝

目前，彩色再生纖維素膜的色彩可以有兩種方法產生。一種是將顏料研磨做成的色漿直接注進粘膠原液中，經成型干濕部處理后得到彩色玻璃紙產品，也就是我們常說的“注色”。這種方法雖然有產品不易褪色、色彩均勻，在生產上易更換不同顏色品種，浪費少，沒有有色污水連續排放，但對注射和計量系統要求很高。二是將直接染料制備成染料溶液，通過染料浴浸涂實現在線連續著色，也就是我們常說的“染色”。染料與纖維素結合具有直接性，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，連續生產穩定性強，設備可操作性強。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需求量較大，相對比色漿注色工藝而言，非聯苯胺類直接色粉染料染色色澤通透且價格相對低廉，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移，而色漿注色顏色穩固，無法實現顏色轉移，這就需要我們選用一些食品級色粉對再生纖維素膜進行染色。

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間后，經干燥、調濕處理得到的帶有特定顏色的再生纖維素膜。由于車間連續生產，再生纖維素膜的染色過程也必須是連續進行的。膜在著色過程中不斷地帶走染液，為了保證染色的均勻穩定性，必須持續向染色浴槽中補加染液，以維持槽子染液濃度穩定。這就需要不斷地配制染液，以保證持續的染液供應。

1.2 色粉原料

“染色”是最傳統的彩色再生纖維素膜著色工藝。再生纖維素膜染色多數應用直接染料，直接染料色澤鮮艷，易溶于水，性價比高，使用方便等優點，一直被同行業廣泛應用。根據應用分類，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(以聯苯胺類為主，牢度偏低，大部分為非環保型染料)；

(2)直接耐曬染料(和高級直接染料基本同類)；

(3)高級直接染料(主要以二芳基脲、二惡唑、三聚氰胺、酞箐結構為主，牢度較為優異)；

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

(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(為近年來開發的環保型直接染料)。

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，染液配制過程中色粉粉塵容易散落在周圍環境中。

2 色粉原料在生產過程中造成環境和水污染

傳統彩色再生纖維素膜生產過程中的染色浴配制，從色粉稱量、制備到染料輸送，全是人工操作，因為色粉比重輕，在開包裝稱區過程，那面造成染料粉塵漂浮到周圍環境中，污染工作環境，對操作工健康造成危害；同時染料粉塵飄落到地面，需用大量清水沖洗處理，造成廠區排水污染，增加污水處理壓力。

染料粉塵還能造成多方面的危害，如染料粉塵對人體、生產過程、產品質量、安全等。

2.1 對人體的危害

長期接觸染料粉塵的操作人員，因長期吸入粉塵，使肺內粉塵的積累逐漸增多，當達到一定數量時即可引發塵肺病。塵肺是生產性粉塵對人體的最主要的危害之一。長期接觸生產性粉塵還可引發鼻炎、咽炎、支氣管炎等呼吸道疾病以及皮膚黏膜損害、皮疹、皮炎、眼結膜損害。吸入有害物質粉塵還可引起急性或慢性中毒。

2.2 對生產的危害

生產車間內生產線一般不是單一的，規?；a要有數條線在同一廠區并列運轉，且往往會有不同顏色的品種同時生產，再加上再生纖維素膜后處理需要敞開式連續槽體次第處理，漂浮的染料粉塵如果落到不需要染色的透明產品的生產線上，鑒于其易溶解性，會造成產品表觀污染，這種質量缺陷將在出廠前直接會判定不合格。因此生產環境有漂浮染料粉塵，嚴重影響整體生產和質量穩定性。

2.3 安全隱患

易燃易爆危險物品，一般習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源。2014 年8 月2 日江蘇昆山特大粉塵爆炸事故，教訓是慘痛的，隱患在于常識的缺失和無畏。易燃易爆粉塵的分類，在2015 年《國家工貿行業重點可燃性粉塵目錄》里面進行詳細歸類，其中染料被明確列為第38 項，爆炸指數低，屬于高風險易燃易爆危險源。如果公司染料母液制備間達到一定的粉塵濃度，那這種危險一觸即發，危機人生生命安全和企業財產損失。

綜上，在經濟、社會日益發展的今天，為了實現生態環境的可持續發展，降低作業空間粉塵濃度，實現工廠的“無塵作業”理念便凸顯的尤為重要。

3 真空上料機原理、選型及在彩色再生纖維素膜生產過程中的應用

3.1 真空上料機的工作原理

真空上料機是一種借助于真空壓力來傳送粉末狀物料的無塵密閉管道輸送設備，利用真空與環境空間的氣壓差，形成管道內氣體流動，帶動粉狀物料運動，從而完成粉體的輸送。

3.2 真空上料機的選型原則

(1)根據我公司實際情況，如輸送效率、 輸送距離、輸送高度等具體狀況對上料機進行大體咨詢選型。

(2)因我們前期未在染料稱量、制備染料浴液過程使用過真空上料機，為保證操作的可行性，我們聯系真空上料機生產廠家進行了帶料稱取、輸送實驗，以確定該物料利用真空上料的可行性。同時，根據生產實際需要，與對方技術人員討論和實驗相關上料參數，為系統適宜性設計奠定基礎。

(3)具體工藝設備流程方面，注意對吸料口和出料口進行封閉性設計，確保其密閉性，在不影響系統使用性能特點情況下，實現全密閉連接，實現負壓吸料，有效地控制染料粉塵泄露漂浮，污染操作環境。

(4)圍繞真空上料機，進行上料系統設計。針對具體使用環境和條件，對設備罐體大小、管路流程、連接、自動清洗等進行特殊設計，以達到最佳吸料、計量、輸送和染料母液制備的效果。

3.3 真空上料機在彩色再生纖維素膜生產過程中的應用

(1)彩色再生纖維素膜生產車間的真空上料系統。該系統包括真空泵、上料機、染料制備罐、染料色粉桶、閥門、計量裝置、吸料管和真空管幾部分。密閉的色粉上料機與負壓管路系統相連接，自帶粉塵過濾系統，作用是隔斷真空管路和染料制備罐。利用真空泵對上料機抽真空，使上料機內負壓增大，吸料管一端連接上料機，另一端插入染料色粉桶，使得染料色粉桶中色粉在負壓的作用下，被吸入上料機計料倉，真空泵進行連續抽氣，染料色粉桶中的色粉在負壓的作用下不斷被吸至上料機計料倉，直至上料機計料倉料量達到預設值，在染料制備罐中加入設定量的軟化水并加溫，待水溫達到生產工藝要求后，開啟攪拌，打開上料機中的原料放空閥門，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)真空上料系統關聯染料包裝改進。由于前期采用人工上料，需首先考慮到勞動強度問題。為便于上料我公司采購的染料色粉均為小紙箱包裝，整箱重量在25～30kg 左右。真空上料機初步應用后，發現小紙箱拆箱頻繁，而且上料過程中紙箱內袋容易產生靜電影響上料，且方形紙箱內角落處容易形成上料死角，色粉無法全部被吸入真空上料機，需再次使用人工倒箱，較為繁瑣。為了便于自動化稱量，需要改變包裝重量單位和包裝形式，對比原來小紙箱25～30kg 重包裝，我們直接改用了大桶包裝，一次拆開一桶夠一天使用，避免了頻繁拆包。而且，包裝桶使用不帶靜電材質，設計為圓筒形，避免了直角死角。

染料色粉包裝方式更改后，真空上料機使用正常。配制過程省去了傳統人工上料環節，計量準確，自動化程度高，生產速度快，省時省力、安全環保。

4 結語

真空上料機應用于彩色再生纖維素膜生產，采用真空負壓輸送原理，通過管路密閉輸送染料色粉，即解決了彩色再生纖維素膜生產中染液配制染料色粉上料過程產生的粉塵對人體健康和環境污染帶來的危害，又可節省大量人力搬運；設備自動計量上料，較人工稱料更為快速、準確，避免了人工稱料所帶來的誤差，使染液濃度更易于控制，生產更加穩定。

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