延長再生纖維素膜軟化浴使用周期

邱金江 李萌 李瑞豐(山東恒聯(lián)新材料股份有限公司，山東 濰坊 261100)

0 引言

軟化工藝是確保再生纖維素膜使用性能的重要條件，而軟化浴實(shí)際使用周期與產(chǎn)品品質(zhì)和公司經(jīng)濟(jì)效益直接掛鉤；同時(shí)，軟化是再生纖維素膜在濕部處理的最后一道工序，軟化浴變質(zhì)出現(xiàn)異味，會直接影響最終再生纖維素膜的氣味，存在此類質(zhì)量問題的產(chǎn)品，往往在終端客戶開包起用時(shí)就會很容易發(fā)現(xiàn)，因此會造成不良產(chǎn)品反饋或索賠。因此，延長再生纖維膜軟化浴實(shí)際使用周期也是公司成本控制、節(jié)約增效和保持產(chǎn)品感官質(zhì)量穩(wěn)定的重要管理內(nèi)容。在此背景下，本文以公司延長軟化浴使用周期為目標(biāo)的實(shí)例研究，對該行業(yè)再生纖維素膜軟化浴使用周期延長有著重要指導(dǎo)價(jià)值。

1 軟化浴變質(zhì)

2012 年7 月份，山東恒聯(lián)新材料股份有限公司完成A 廠區(qū)到B 廠區(qū)的整體搬遷工作，而在B 廠區(qū)實(shí)際工業(yè)投產(chǎn)后，遇到軟化浴使用周期由50 天左右減少至7 天左右、且存在部分軟化浴發(fā)臭變質(zhì)情形，而A 廠區(qū)工業(yè)生產(chǎn)并不存在該類情況。軟化浴使用周期較短，且存在變質(zhì)這一不良情況，直接造成了頻繁更換軟化浴藥液、增加停車頻次，造成每次更換藥液成本費(fèi)用增加2000 元以及影響產(chǎn)量約4 噸，直接影響了公司B 廠區(qū)生產(chǎn)的連續(xù)性和質(zhì)量的穩(wěn)定。

軟化浴變質(zhì)，說明菌類超標(biāo)，但因?yàn)檐浕〕煞州^多，生產(chǎn)環(huán)境較復(fù)雜，菌落培養(yǎng)檢測也不能確定攜帶途徑。我司通過不斷的對比實(shí)驗(yàn)，最終確定了影響軟化浴使用周期的因素。

2 影響軟化浴變質(zhì)的因素[1,2]

從人員、方法、原料、設(shè)備和環(huán)境五個(gè)方面進(jìn)行影響因素羅列和初步排除，并就關(guān)鍵控制工序涉及的幾個(gè)方面重點(diǎn)分析。

圖1 影響因素魚刺圖

2.1 軟化浴pH值

我們咨詢專家和查閱資料了解到，微生物對介質(zhì)的pH 值的反應(yīng)是很靈敏的，微生物在最適的pH 值中能正常生長和繁殖。大多數(shù)細(xì)菌在中性或弱堿性的環(huán)境中生長較適宜，霉菌和酵母則在弱酸的環(huán)境中較適宜。若培養(yǎng)基過酸或過堿，都能影響微生物對于營養(yǎng)物質(zhì)的攝取。

因抗粘劑及其他組分的要求，軟化浴pH 值要求不同。我們發(fā)現(xiàn)只要軟化浴pH 值是酸性的，都未發(fā)生變質(zhì)，使用周期也未發(fā)生影響。但由于軟化劑中功能性組分的使用條件限制，不能使所有品種的軟化浴pH 都是酸性。在軟化浴各組分使用條件允許的情況下，提高pH 值至9-10，但沒有什么改善。

2.2 軟化浴溫度

溫度是微生物生長和繁殖的重要條件之一，各種微生物各有其生長所需的溫度，超過其所需溫度范圍，就會停止生長，甚至死亡。此溫度范圍對某種微生物而言，又可分為最低溫度、最適溫度和最高溫度。微生物在最適溫度生長速度最快，由于微生物種類的不同，其最適溫度的界限也不同。

提高軟化浴溫度，有利于軟化劑的吸附，一般控制在50～ 60℃。我們嘗試將軟化浴溫度提高至70℃，軟化浴使用周期也沒有改善。同時(shí)我們也試圖降低溫度以打破微生物的適宜生長溫度，將溫度由50～60℃降低至40℃，但仍沒有什么效果。

2.3 軟化劑種類

每種微生物對營養(yǎng)物的吸收均有選擇性，如酵母菌喜歡糖類物質(zhì)，不喜歡脂肪；而一些腐敗菌則需要蛋白質(zhì)營養(yǎng)物。

筆者對2012 年1 到3 月A 廠區(qū)軟化浴實(shí)際使用情況和2012 年8 到12 月B 廠區(qū)軟化浴實(shí)際使用情況進(jìn)行調(diào)查，如圖2。B 廠區(qū)實(shí)際藥液更換主要集中于201 機(jī)、203 機(jī)和206 機(jī)這三臺車，而該三臺車的軟化浴成分均為甘油加抗粘劑A，也就是使用甘油加抗粘劑A 配比的軟化浴使用周期最短。但按照B 廠區(qū)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品性能要求，甘油＋抗粘劑A 并不能用其他軟化劑和抗粘劑進(jìn)行有效替換。

圖2 各機(jī)臺軟化浴更換頻次排列圖

再生纖維素薄膜的軟化劑主要使用甘油、二甘醇、三甘醇等，我們對比發(fā)現(xiàn)甘油作為單一軟化劑，變質(zhì)最快。這可能甘油富含微生物滋生的養(yǎng)分。

2.4 原材料本身的污染

軟化浴組分較多，來源廣泛，微生物污染的程度因不同的品種和來源而異。我們在制備軟化浴時(shí)，采取單組分高溫殺菌，軟化浴使用周期略有延長，但最終仍出現(xiàn)了變質(zhì)問題，未達(dá)到我們對使用周期的要求。軟化浴單組分實(shí)驗(yàn)，并不會很快變質(zhì)，這也說明微生物污染是在生產(chǎn)中帶入的。

2.5 軟化水

我司軟化浴使用的水是軟化水，水源是自來水廠。我們在對原材料上游進(jìn)行調(diào)查時(shí)了解到，供應(yīng)A 廠和B 廠生產(chǎn)用水的自來水公司水源不同，A 廠自來水公司水源多使用當(dāng)?shù)厮畮熨Y源，B 廠自來水公司水源使用了黃河水資源。這可能是造成軟化浴使用周期不同的主要因素。實(shí)驗(yàn)室中使用甘油+兩種水質(zhì)進(jìn)行對比，變質(zhì)時(shí)間有很大不同。甘油和A 廠區(qū)軟化水，變質(zhì)時(shí)間10 天；甘油+B 廠軟化水，變質(zhì)時(shí)間60 天。水質(zhì)的不同，對軟化浴使用周期影響很大。

2.6 環(huán)境因素

軟化劑在制備、傳輸、貯存、使用過程中，頻繁與空氣、不潔凈的機(jī)械接觸，增加了微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)。這些都需要嚴(yán)格控制和把關(guān)。原因分析過程，模擬軟化劑制備流程，離線在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行不潔凈罐體實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用有異味的底部有殘?jiān)墓摅w儲存生產(chǎn)用軟化浴溶液，恒溫23℃下，72 小時(shí)后整個(gè)罐體出現(xiàn)異味變質(zhì)。因此軟化浴組份接觸容器的潔凈程度也會影響其儲存周期。

2.7 殺菌劑的選擇

通過咨詢和查閱資料，我們選擇了鎂鹽殺菌劑和鈉鹽殺菌劑，而且確定鈉鹽殺菌劑對延長軟化浴使用周期有更好的效果。

在實(shí)驗(yàn)室中加入鎂鹽殺菌劑和不加入鎂鹽殺菌劑的試樣中，加入鎂鹽殺菌劑后的試樣，軟化浴21 天后變質(zhì)，不加鎂鹽殺菌劑10 天后變質(zhì)，證明鎂鹽殺菌劑能起到一定效果，但并不能達(dá)到目標(biāo)要求；加入鈉鹽殺菌劑的試樣，軟化浴25 天后變質(zhì)，而不加鈉鹽殺菌劑的軟化浴10 天后變質(zhì)。

殺菌劑的加入方式對殺菌效果也有明顯不同。方式一是按要求將殺菌劑稀釋到一定濃度，連續(xù)加入；方式二是直接將濃的殺菌劑每隔6 小時(shí)加入一次(十分鐘內(nèi)在槽體內(nèi)循環(huán)均勻)。在實(shí)際生產(chǎn)中，對比連續(xù)加入方式和間歇性加入方式，軟化浴使用周期出現(xiàn)明顯差異，連續(xù)性加入方式僅維持軟化浴使用周期至26 天，而加入方式可延長軟化浴使用時(shí)間至平均48 天。

3 鞏固措施

(1)軟化劑接觸罐體保持潔凈。因?yàn)檫B續(xù)在線生產(chǎn)，對化工助劑需要連續(xù)制備，以每個(gè)班次8 小時(shí)為單位時(shí)間。因此有條件對軟化劑制備罐體、計(jì)量工具和儲存罐等接觸設(shè)備進(jìn)行及時(shí)刷洗和保持清潔，要把罐體清潔工作規(guī)定到改流程的作業(yè)指導(dǎo)書中，由班長監(jiān)督組員嚴(yán)格執(zhí)行，保持罐體和器具潔凈、密閉；

(2)選擇殺菌劑正確的加入方法和加入位置。殺菌劑正確的加入方法是間歇性循環(huán)加入，間歇性一次加入殺菌劑殺菌效果最佳，為此要根據(jù)菌落生長周期，采取每6 小時(shí)加入一次的方法；為達(dá)到十分鐘內(nèi)混合均勻的效果，需要選擇在軟化浴循環(huán)加入口一起加入，確保最短時(shí)間循環(huán)有效。

(3)開發(fā)新工藝，使用新的功能性材料，改變微生物滋生條件，主要是改變軟化浴pH。文中提到，發(fā)現(xiàn)弱酸性環(huán)境的軟化浴不容易變質(zhì)，同時(shí)軟化劑采用非甘油多元醇組合。因此，選擇合適的軟化劑和抗粘劑，實(shí)現(xiàn)弱酸性環(huán)境的軟化浴處理?xiàng)l件，對延遲軟化浴變質(zhì)時(shí)間有輔助作用。例如開發(fā)和應(yīng)用納米級親水陽性二氧化硅抗粘劑，保持其溶液的弱酸性，并確保與軟化劑的混合穩(wěn)定性。具體鞏固措施工作實(shí)施分工見表1。

表1 鞏固措施實(shí)施表

4 結(jié)語

這次軟化浴變質(zhì)問題，最終確定是生產(chǎn)用水中微生物導(dǎo)致，由于不方便在源頭殺菌和改變水源，采用了在軟化浴中間歇性加入適合的殺菌劑解決延長使用周期。

在實(shí)際生產(chǎn)中，影響軟化浴微生物增多的因素很多，在生產(chǎn)控制中，盡量隔絕微生物的攜帶途徑，從源頭減少微生物帶入軟化浴，同時(shí)研究不同軟化浴工藝條件對微生物滋生速度的影響，需要我們一直研究和杜絕。