科创中国

行业领域

新材料技术,高新技术改造传统产业,新型机械,工业生产过程控制系统,先进制造技术

需求背景

目前废纸作为重要的二次纤维来源，不仅可有效缓解造纸纤维原料匮乏与能源短缺间的矛盾，也有助于减轻日趋严重的环境污染问题，研究开发植物纤维多次长久的回用技术具有显著的社会意义和经济效益。但在废纸回用过程中，木材中的天然树脂及在纸张生产、加工和使用过程中引入的各类胶黏剂、涂布粘合剂以及油墨粘结料等杂质均会大量释放到浆水系统中，形成了胶黏物，对纸机的正常运行产生了严重的危害。瓦楞纸板是市场上应用最广泛的纸质包装材料。而生产原料高度依耐于国内废旧箱板纸。因此，胶黏物问题势必是影响瓦楞纸板生产的一个重大难题。

需解决的主要技术难题

瓦楞纸板生产线的门幅和平均速度跟产量息息相关，随着这几年瓦楞纸板生产线平均速度、门幅的提高，设备维护却越来越成为瓦楞纸生产线的产能瓶颈。生产线的长时间生产会在烘干机热板和辊筒上面沾有较多的污垢（即胶渣），如不及时清理，污垢会变硬，与棉织带长期摩擦，会加剧棉织带磨损，并在棉织带上形成条状纹路。生产工艺导致正常生产过程中无法清理污垢，只能在停机后，棉织带抬起进行清理。但受空间限制，热板与棉织带之间距离很小，热板中间部位的污垢不易清理，铲刮类的工具既难伸进去，又易刮伤热板。同时为保证纸板产量以及停机成本较高，无法随时进行停机清理污垢，污垢清理时污垢已经变硬，增大了清理难度。因此，迫切亟需1）分析胶渣组成成分；2）研究胶渣形成与聚集原因；3）研发工业可行的胶渣清洗剂配方，帮助清理热板表面胶渣。

期望实现的主要技术目标

(1) 降低胶黏物在纸机系统的沉积，从而提高网和毛毯的使用寿命，并提高其脱水效率。

(2) 通过清洁纸浆纤维的表面，提高纤维间的结合力，进而增加纸张的抗张强度和撕裂强度；并提高纸面的清洁度，实现成纸外观和内在物理性能的双重提高。

(3) 减少胶体类物质在管道和纸机系统的累积, 提高纸机网部脱水速率，减少断纸，提高纸机车速，提高生产效率。

(4) 降低胶粘物在烘干机热板和辊筒表面的积累，可提高烘干机效率，降低蒸汽能耗，降低生产成本。

(5) 减少了因胶黏物粘住的纸毛掉落到纸幅上而形成的孔洞、黑斑等纸病，提高了产品质量；并有效缓解了其产生的断纸问题。

(6) 清洁白水系统，降低系统中阴离子垃圾，有利于浆内施胶、染色，减少其它化工辅料的应用。

3、产品目标和具体技术参数要求

目标1 分析胶渣组成成分，具体如下：

1）完成胶渣成分分析，建立胶渣主要成分含量清单。

2）完成胶渣物理、化学性质分析，建立胶渣不同成分在不同温度下的关键物理化学参数关系。

技术参数要求1 胶渣成分分析

为清洗烘干机热板和辊筒上的胶渣，首先需要了解胶渣的组成成分，通过组成成分初步判断其物理、化学性质，为胶渣清洗剂的研发提供基础条件及方向。

1) 胶渣成分检测

胶渣组成成分不同、含量不同均会影响胶渣的物理、化学性质，造成对热板和辊筒等金属的粘合力，清理难度也有差异。采用相关专业仪器及方法检测分析，胶渣的主要成分，以及主要组成的百分比范围。

2) 胶渣物理化学性能研究

胶渣的物理化学性能直接影响到对热板和辊筒等金属的粘合力，为清洗剂方案的制定提供，而且为湖北京山轻工机械股份有限公司瓦楞生产线上相关的污垢清理提供有效的理论依据。

***) 物理性能分析

通过相关专业仪器分析不同成分、温度胶渣的密度、硬度、吸水性、胶渣间的粘结力等指标，筛选出影响胶渣清理难度的关键指标。

***) 化学性能分析

通过相关专业仪器及方法分析不同成分、温度胶渣的溶剂溶解性，如水的溶解性等，包括溶解时间、溶解效果等，提供多种溶剂降低胶渣清理难度的方法。

目标2 研究胶渣的形成与聚集原因，具体如下：

1) 研究胶渣形成以及聚集原因、形成以及聚集过程，建立不同温度的胶渣形成聚集过程以及关键参数的时间曲线。

2) 完成胶渣粘结金属分析，建立温度、粗糙度等因素与胶渣粘结的关系。

技术参数要求2 胶渣形成与聚集研究

胶渣对金属粘结力强，难以清理，研究胶渣的形成过程、聚集粘结原理，有助于合理开发清洗剂，为湖北京山轻工机械股份有限公司瓦楞生产线设计、运行、维护多过程优化提供理论依据。

1) 胶渣形成聚集过程研究

采用相关专业仪器及方法分析胶水糊化干燥过程中胶渣的形成过程，研究不同温度下胶渣的形成与聚集原因、过程曲线以及物化性能变化，筛选出考虑生产的便于清理最佳时间以及物理性能稳定时的时间。

2) 胶渣粘接金属研究

采用专业仪器设备及方法分析不同温度、不同表面粗糙度等情况下胶渣对金属的粘结性能等，筛选出最佳清理温度、最佳金属表面粗糙度等。

目标3 初步研发1-2种工业可行的胶渣清洗剂配方，帮助清理热板表面胶渣。

技术参数要求3 胶渣清洗剂研发

热板与棉织带之间距离很小，热板中间部位的污垢不易清理，铲刮类的工具既难伸进去，又易刮伤热板，研发胶渣清洗试剂，用于停机后胶渣的清洗。

初步研发一种化学类的清洗试剂类产品，直接喷洒（或其他方式）在胶渣上面后较易清除，简化清理过程，降低胶渣清理难度。与此同时，胶渣清洗剂还应具有以下特性：

（1）闪点高、耐高温，抗高寒、耐氧化，可以在高温环境中长时间使用；

（2）黏温性良好，黏度不会随温度的变化而变化；

（3）具有良好的透气性、憎水防潮性、低挥发性；

（4） 彻底解决炒制过程中的粘缸问题，保持缸面和干网清洁，有良好的剥离和润滑作用；

（5）产品无毒、无腐蚀，具有生理惰性，易降解，不会造成环境污染；

（6）用量少，效果优异。

需求解析

解析单位：“科创中国”华中科技大学智能制造专业科技服务团（华中科技大学） 解析时间：2023-08-24

王正伦

华中科技大学科协

主任

综合评价

该技术需求背景介绍和需要解决的主要技术难题分析比较清晰，研发内容和期望实现的技术目标明确。但研发有一定难度，建议请相关领域专家协同攻关。

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