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，而軟化浴實際使用周期與產品品質和公司經濟效益直接掛鉤；同時，軟化是再生纖維素膜在濕部處理的最后一道工序，軟化浴變質出現異味，會直接影響最終再生纖維素膜的氣味，存在此類質量問題的產品，往往在終端客戶開包起用時就會很容易發現，因此會造成不良產品反饋或索賠。因此，延長再生纖維膜軟化浴實際使用周期也是公司成本控制、節約增效和保持產品感官質量穩定的重要管理內容。在此背景下，本文以公司延長軟化浴使用周期為目標的實例研究，對該行業再生纖維素膜軟化浴使用周期延長有著重要指導價值。

1 軟化浴變質

2012 年7 月份，山東恒聯新材料股份有限公司完成A 廠區到B 廠區的整體搬遷工作，而在B 廠區實際工業投產后，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臭變質情形，而A 廠區工業生產并不存在該類情況。軟化浴使用周期較短，且存在變質這一不良情況，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用增加2000 元以及影響產量約4 噸，直接影響了公司B 廠區生產的連續性和質量的穩定。

軟化浴變質，說明菌類超標，但因為軟化浴成分較多，生產環境較復雜，菌落培養檢測也不能確定攜帶途徑。我司通過不斷的對比實驗，最終確定了影響軟化浴使用周期的因素。

2 影響軟化浴變質的因素[1,2]

從人員、方法、原料、設備和環境五個方面進行影響因素羅列和初步排除，并就關鍵控制工序涉及的幾個方面重點分析。

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，微生物對介質的pH 值的反應是很靈敏的，微生物在最適的pH 值中能正常生長和繁殖。大多數細菌在中性或弱堿性的環境中生長較適宜，霉菌和酵母則在弱酸的環境中較適宜。若培養基過酸或過堿，都能影響微生物對于營養物質的攝取。

因抗粘劑及其他組分的要求，軟化浴pH 值要求不同。我們發現只要軟化浴pH 值是酸性的，都未發生變質，使用周期也未發生影響。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

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

筆者對2012 年1 到3 月A 廠區軟化浴實際使用情況和2012 年8 到12 月B 廠區軟化浴實際使用情況進行調查，如圖2。B 廠區實際藥液更換主要集中于201 機、203 機和206 機這三臺車，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 廠區實際工業生產產品性能要求，甘油＋抗粘劑A 并不能用其他軟化劑和抗粘劑進行有效替換。

圖2 各機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，我們對比發現甘油作為單一軟化劑，變質最快。這可能甘油富含微生物滋生的養分。

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，采取單組分高溫殺菌，軟化浴使用周期略有延長，但最終仍出現了變質問題，未達到我們對使用周期的要求。軟化浴單組分實驗，并不會很快變質，這也說明微生物污染是在生產中帶入的。

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行調查時了解到，供應A 廠和B 廠生產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地水庫資源，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。實驗室中使用甘油+兩種水質進行對比，變質時間有很大不同。甘油和A 廠區軟化水，變質時間10 天；甘油+B 廠軟化水，變質時間60 天。水質的不同，對軟化浴使用周期影響很大。

2.6 環境因素

軟化劑在制備、傳輸、貯存、使用過程中，頻繁與空氣、不潔凈的機械接觸，增加了微生物污染的風險。這些都需要嚴格控制和把關。原因分析過程，模擬軟化劑制備流程，離線在實驗室進行不潔凈罐體實驗，發現用有異味的底部有殘渣的罐體儲存生產用軟化浴溶液，恒溫23℃下，72 小時后整個罐體出現異味變質。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。

在實驗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，不加鎂鹽殺菌劑10 天后變質，證明鎂鹽殺菌劑能起到一定效果，但并不能達到目標要求；加入鈉鹽殺菌劑的試樣，軟化浴25 天后變質，而不加鈉鹽殺菌劑的軟化浴10 天后變質。

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，連續加入；方式二是直接將濃的殺菌劑每隔6 小時加入一次(十分鐘內在槽體內循環均勻)。在實際生產中，對比連續加入方式和間歇性加入方式，軟化浴使用周期出現明顯差異，連續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間至平均48 天。

3 鞏固措施

(1)軟化劑接觸罐體保持潔凈。因為連續在線生產，對化工助劑需要連續制備，以每個班次8 小時為單位時間。因此有條件對軟化劑制備罐體、計量工具和儲存罐等接觸設備進行及時刷洗和保持清潔，要把罐體清潔工作規定到改流程的作業指導書中，由班長監督組員嚴格執行，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加入，間歇性一次加入殺菌劑殺菌效果最佳，為此要根據菌落生長周期，采取每6 小時加入一次的方法；為達到十分鐘內混合均勻的效果，需要選擇在軟化浴循環加入口一起加入，確保最短時間循環有效。

(3)開發新工藝，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，發現弱酸性環境的軟化浴不容易變質，同時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，實現弱酸性環境的軟化浴處理條件，對延遲軟化浴變質時間有輔助作用。例如開發和應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定性。具體鞏固措施工作實施分工見表1。

表1 鞏固措施實施表

4 結語

這次軟化浴變質問題，最終確定是生產用水中微生物導致，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。

在實際生產中，影響軟化浴微生物增多的因素很多，在生產控制中，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。