淺析濕法無紡布壁紙制造工藝

王 莉 李曉春 朱 明

（河南工程學(xué)院，河南鄭州，450007）

濕法無紡布是水、纖維和化學(xué)助劑在專門的成形器中脫水而制成的纖維網(wǎng)狀物，再經(jīng)物理或化學(xué)加工處理后獲得的具有布的外觀和某些性能的非織造布。它起源于長纖維造紙技術(shù)，沿用了許多造紙工藝和設(shè)備，而且與紙的外觀和某些性能非常相似，更確切地說應(yīng)該稱“無紡紙”。無紡布壁紙產(chǎn)品源于歐洲，從法國流行，是新一代環(huán)保材料，稱為“會(huì)呼吸的壁紙”，具有防潮、透氣、柔韌、質(zhì)輕、不助燃、易分解、無毒無刺激性［1］、色彩豐富、耐用、抗擦洗、可循環(huán)再用、生產(chǎn)速度快等特點(diǎn)，成本僅比純紙壁紙稍高，是一種市場潛力巨大的壁紙，目前在國內(nèi)只有極少數(shù)廠家生產(chǎn)，主要依賴進(jìn)口。本文主要介紹了濕法非織布壁紙的制造工藝，以此為國內(nèi)壁紙生產(chǎn)提供參考。

無紡布壁紙有兩種類型，一種是通體無紡布壁紙，另一種是純紙表層和無紡布基層相結(jié)合的壁紙，本文重點(diǎn)研究通體無紡布壁紙。通體無紡布壁紙采用濕法加工工藝，其制造工藝流程為：原料選擇→懸浮液制備→濕法成形→干燥、熱軋加固→印花、軋花→積料裁切、卷取包裝。

1 原料選擇

無紡布壁紙的原紙是由植物纖維和合成纖維混抄而成，但為獲得透氣性好、強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、不發(fā)霉發(fā)黃、無毒環(huán)保且易加工的壁紙，纖維原料選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面。

（1）纖維長度與分布 纖維長度大，可以提高非織造布的強(qiáng)度，一般在25mm以下，纖維長度與直徑之比大于300的纖維應(yīng)占纖維總質(zhì)量的50％以上，且長度分布范圍盡量窄；

（2）纖維線密度 在相同面密度條件下，采用細(xì)度小的纖維，可獲得強(qiáng)度較高的無紡布，纖維細(xì)度應(yīng)為0.1～0.5dtex；

（3）纖維卷曲度 一定的卷曲度可保證成纖維形時(shí)的抱合力，能獲得較好的手感和彈性；

（4）纖維的濕模量 纖維濕模量越大，在水中的剛度越大，越易濕法成形，應(yīng)選用高濕模量的纖維，如麻、聚酯纖維、聚丙烯纖維等；

（5）纖維中應(yīng)含有低熔點(diǎn)熱塑性纖維 此纖維可作為黏合纖維，利于熱黏合加固成網(wǎng)，如低熔點(diǎn)聚丙烯纖維。

因此，濕法無紡布壁紙通常采用纖維如植物纖維（棉、麻）、聚酯纖維、聚丙稀纖維等，各種纖維的配比視壁紙性能要求而定，如強(qiáng)調(diào)壁紙的環(huán)保及手感就以植物纖維為主，增強(qiáng)壁紙的強(qiáng)度就需增加低熔點(diǎn)的黏接纖維含量。

除了主體成分纖維之外，制造無紡布壁紙還需化學(xué)助劑（過程助劑和功能性助劑），過程助劑有分散劑、消泡劑、防腐劑、網(wǎng)部清洗劑等；功能性助劑有濕強(qiáng)劑、干強(qiáng)劑、色料（染色壁紙）和阻燃劑等。選擇助劑時(shí)除了考慮助劑的主要功能，還要考慮環(huán)保性。

例如，分散劑很重要，因?yàn)闈穹o紡布壁紙?jiān)现械暮铣衫w維是疏水性纖維，長度比傳統(tǒng)造紙用植物纖維長得多、憎水性強(qiáng)、游離度高、不容易細(xì)纖維化、纖維交織不好，因此需要添加分散劑。常用的分散劑如刺梧桐、古爾膠等天然樹脂膠或聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯等。分散劑的作用機(jī)理是使?jié){液的黏度增高，限制纖維在水中的自由運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在纖維表面形成一層膠黏劑組成的水化膜，使纖維不易相互接觸及纏結(jié)，減少了纖維間的絮聚，具有良好的懸浮性，改善了纖維成形交織的能力。

2 懸浮液制備

懸浮液的制備是將纖維和助劑以水為介質(zhì)制成懸浮物，利用機(jī)械力或流體的剪切力的摩擦作用，將原料充分混合并分散成單根纖維，去除雜質(zhì)，制成適合濕法成形并達(dá)到產(chǎn)品性能要求的懸浮物，然后把此懸浮液通過輸送管道送入濕法成形機(jī)中的過程。懸浮液制備的主要工藝是碎漿與打漿、凈化與篩選、貯存與輸送等（見圖1）［2］。

圖1 濕法無紡布懸浮液制備工藝流程圖

2.1 碎漿與打漿

碎漿的目的是使纖維疏解，為打漿做準(zhǔn)備，一般采用水力碎漿機(jī)（見圖2），其主要部件是裝有葉片和刀片的轉(zhuǎn)盤以及裝有篩板和底刀的槽體。當(dāng)轉(zhuǎn)盤由電機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)時(shí)，刀片強(qiáng)烈地撞擊與它相接觸的、經(jīng)過潤濕的纖維束；同時(shí)葉片產(chǎn)生強(qiáng)力渦旋，在轉(zhuǎn)盤輪緣周圍形成一個(gè)速度很高的湍流區(qū)，接近槽體內(nèi)壁處的速度較低，會(huì)產(chǎn)生水力剪切作用，使纖維及其他物料相互摩擦，物料得到碎解，纖維得到疏解。

圖2 立式水力碎漿機(jī)示意圖

濕法無紡布壁紙的打漿采用精漿機(jī)，對纖維進(jìn)行疏解（為主）、壓潰、帚化與縱向分絲。打漿很重要，能影響無紡布壁紙的物理性能，因?yàn)橥ㄟ^打漿，增加了纖維之間的結(jié)合力，破除了纖維細(xì)胞的初生壁和次生壁，使纖維細(xì)胞壁產(chǎn)生了不同程度的移位和變形，保證無紡壁紙具有布感、透氣度大、吸收性好、撕裂度和耐破度好、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，一般采用連續(xù)式錐形精漿機(jī)，以滿足無紡布壁紙的長纖維打漿及連續(xù)化、自動(dòng)化控制生產(chǎn)的要求。

2.2 凈化與篩選

紙漿貯存、中轉(zhuǎn)及助劑的添加在貯漿池中進(jìn)行，以利于連續(xù)生產(chǎn)。貯漿池中的紙漿濃度一般為3％～5％，紙漿從貯漿池到上網(wǎng)成形，需在調(diào)節(jié)箱中調(diào)濃至0.01％～0.02％，且上網(wǎng)前需要凈化與篩選。凈化與篩選的目的是去除纖維性雜質(zhì)（纖維束、木節(jié)等）和非纖維性雜質(zhì)（樹脂、泥沙、碎石、金屬等），以提高紙漿質(zhì)量和保護(hù)設(shè)備。凈化與篩選要求有效地去除各種雜質(zhì)，且纖維流失要最少。

2.3 輸送

濕法無紡布壁紙是連續(xù)性生產(chǎn)，經(jīng)碎漿、精漿、凈化、篩選并稀釋后的漿料（一般在貯漿池中）通過輸送管道進(jìn)入濕法成形機(jī)中的漿料流送設(shè)備中。漿料流送設(shè)備（是濕法成形的起始部分，也稱流漿箱）使已被稀釋到低濃度的漿料均勻地、連續(xù)不斷地輸送到成形網(wǎng)上。無紡布壁紙漿料的輸送是利用攪動(dòng)、加速、摩擦等，使?jié){流中產(chǎn)生流體剪切場，分布漿流并使纖維均勻分散，使上網(wǎng)的漿料橫向流速一致，以免纖維沉積。同時(shí)要求輸送管道的內(nèi)壁都應(yīng)光滑沒有阻礙，避免出現(xiàn)掛漿現(xiàn)象。尤其是沖漿泵應(yīng)具有較好的機(jī)械加工性能及對漿料流量很好的控制能力，使?jié){液形成湍流并保持一定的能量才能上網(wǎng)。

3 濕法成形

濕法非織布的成形在成形器中進(jìn)行，由于成形網(wǎng)對纖維懸浮液的機(jī)械攔阻而沉積在網(wǎng)面上，水和一些細(xì)小物質(zhì)通過成形網(wǎng)的網(wǎng)眼流走（脫水），隨著脫水過程的進(jìn)行，留在成形網(wǎng)簾上的錯(cuò)綜交織的纖維層增厚，過濾速度降低，細(xì)微物質(zhì)的沉積不斷增加，形成均勻的濕網(wǎng)。

濕法無紡布壁紙成形采用斜網(wǎng)成形器，雖然其作用與一般造紙一樣，斜網(wǎng)成形器使纖維懸浮液在網(wǎng)上逐步脫水而成網(wǎng)，但它的成形機(jī)理不同于一般造紙，斜網(wǎng)成形器纖維成形既不像長網(wǎng)成形器那樣噴漿成形，也不像圓網(wǎng)成形器那樣掛漿成形，而是兼容長網(wǎng)、圓網(wǎng)成形的特點(diǎn)，使纖維很少受到網(wǎng)前進(jìn)方向上的外力而改變纖維的方向，僅受到在垂直方向的較大的真空抽吸力，使纖維處于充分懸浮狀態(tài)，無明顯的方向性，纖維均勻分布，成紙縱橫向拉力比較小（1.1～2.8）∶1。所以斜網(wǎng)成形器能在較小區(qū)域內(nèi)使?jié){料大量脫水（流漿箱內(nèi)紙漿濃度一般為0.01％～0.02％，上網(wǎng)濃度為0.1％～1.0％，離網(wǎng)時(shí)濕纖維網(wǎng)的干度為10％～20％）并垂直沉積，形成纖維均勻分布的濕網(wǎng)。

斜網(wǎng)成形器的結(jié)構(gòu)形式很重要，例如，成網(wǎng)簾的傾斜角度以10°～15°為好，成形區(qū)長度根據(jù)纖維脫水難易來設(shè)計(jì)（難脫水纖維的成形區(qū)應(yīng)長些），以保證網(wǎng)區(qū)具有較大的橫截面，快速脫水，并且成形工藝采用循環(huán)水路，能大大節(jié)約能源。斜網(wǎng)成形器的結(jié)構(gòu)如圖3所示［2］。成形器既影響網(wǎng)部的脫水能力（總脫水量約96％，非織布的脫水與成形同時(shí)進(jìn)行），又影響無紡布壁紙的定量、厚度、強(qiáng)度、緊度、勻度、透氣度及其他方面的性能。

4 干燥、熱軋加固

濕法成形后，纖維網(wǎng)需加固，濕法無紡布壁紙的加固宜采用熱軋法加固。熱軋法的原理是利用高分子材料（合成纖維）具有熱塑性的特點(diǎn)，當(dāng)加熱到一定溫度后部分纖維軟化、熔融，變成具有一定流動(dòng)性的黏流體，冷卻后使纖維相互黏結(jié)在一起而固化。操作時(shí)在無紡布濕法成網(wǎng)后，首先經(jīng)干燥使纖維網(wǎng)具有一定的強(qiáng)度，然后采用熱軋方法（纖維網(wǎng)通過熱軋輥，溫度根據(jù)熱熔纖維的熔點(diǎn)決定），使纖維網(wǎng)中的低熔點(diǎn)熱融纖維熱熔并相互連接軋薄而直接加固成布，一種典型的熱軋無紡布生產(chǎn)線如圖4所示。熱軋輥的表面一般需進(jìn)行鍍鉻處理、滲氮處理等，以防止粘連。無紡布壁紙采用光輥與光輥組合熱軋。熱軋時(shí)在纖維交叉點(diǎn)處黏合，產(chǎn)生“面黏合”結(jié)構(gòu)，黏合點(diǎn)多，壁紙較密實(shí)、表面光滑平整。

熱軋前干燥使用接觸式烘缸干燥，升溫時(shí)加熱不能過快，否則會(huì)破壞濕法無紡布壁紙的結(jié)構(gòu)，引起纖維間結(jié)合力下降，從而影響壁紙的物理強(qiáng)度。無紡布壁紙的干燥速度主要取決于烘缸內(nèi)部蒸汽性質(zhì)及干燥部通風(fēng)能力。干燥過程中需不斷排除烘缸內(nèi)的空氣和冷凝水，并保持烘缸內(nèi)外表面的清潔，促使烘缸傳熱正常，才能提高干燥效率。

5 印花、軋花

經(jīng)過熱軋加固的無紡布壁紙一般具有良好的印刷適性，為增強(qiáng)表面裝飾性，需進(jìn)行印花或軋花加工（見圖5）。

5.1 印花

印花就是通過印刷工藝在無紡布壁紙表面產(chǎn)生豐富多彩的花紋圖案，增強(qiáng)其觀賞性，提高產(chǎn)品檔次與附加值。壁紙印花的傳統(tǒng)方式是凹版印刷或絲網(wǎng)印刷，但現(xiàn)在應(yīng)采用環(huán)保的柔性版印刷。

柔性版印刷是使用柔性印版，通過網(wǎng)紋傳墨輥傳遞油墨的印刷方式。柔性版是一種樹脂型的凸印版，具有柔軟可彎曲富于彈性的特點(diǎn)，肖氏硬度一般在25～60，對印墨的傳遞性能好，屬于輕壓力印刷，承印材料廣泛。印刷時(shí)使用無污染、干燥快的水性環(huán)保油墨，適應(yīng)高速多色的印刷（印刷速度一般高于凹印機(jī)）。由于使用高質(zhì)量的樹脂版、陶瓷網(wǎng)紋輥等材料，使印刷精度已達(dá)到175線/in（1 in=2.54cm），并且具有飽滿的墨層厚度，使產(chǎn)品層次豐富，色彩鮮艷，滿足包裝印刷的要求，其醒目的色彩效果往往是平版膠印所不能達(dá)到的，它兼有凸版印刷的清晰、膠印的色彩柔和、凹印的墨層厚實(shí)和高光澤、制版速度快（約5h）、制版成本低（約是凹版制版費(fèi)用的1/15）、耐印率高（耐印率在50萬印到幾百萬?。?、設(shè)備成本低（只是同色組凹印機(jī)投資的30％～50％）、適用材料廣泛、操作維護(hù)簡便等特點(diǎn)。目前美國柔性版印刷的市場份額在軟包裝印刷領(lǐng)域占70％，已成為包裝印刷的主流［3］。

5.2 軋花

對于染色后的無紡布壁紙，可采用軋花工藝使壁紙表面產(chǎn)生有凹凸感的花紋圖案，如圖5（b）所示。對于印刷后的壁紙，表面已產(chǎn)生五顏六色的花紋圖案，成卷后即可使用，但如果進(jìn)一步增強(qiáng)外觀效果，還可采用軋花工藝進(jìn)行加工。

軋花就是采用刻有花紋的壓花輥，在無紡布壁紙的表面壓出花紋，如木紋、布紋、石紋、云紋等，同時(shí)加強(qiáng)了印花花紋的立體感，改善外觀，使壁紙更高貴大方，提高使用價(jià)值。軋花設(shè)備由刻有花紋的凹凸加熱輥和一彈性軋輥組成，軋花時(shí)無紡布壁紙?jiān)谵D(zhuǎn)動(dòng)著的兩輥間通過，刻花輥上凸起部分與壁紙接觸，纖維受到熱與壓力的作用而變形，經(jīng)冷卻定形后，即在壁紙表面留下與花輥上花紋相反的花紋圖案（見圖6）［4］。

6 積料檢驗(yàn)、裁切、卷取及包裝

6.1 積料檢驗(yàn)、裁切和卷取

積料就是利用較長的平臺對壁紙起到減緩走速的作用，便于工作人員對壁紙表面瑕疵進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)瑕疵應(yīng)立即做記號，將該部分在卷取時(shí)剔除。檢驗(yàn)時(shí)查看壁紙外觀品質(zhì)、顏色、印花效果、產(chǎn)品直徑、有無刀痕、污垢、套印精度等。

圖6 軋花機(jī)示意圖

裁切是通過裁切刀將壁紙裁為一定寬度或長度規(guī)格，方便使用及包裝運(yùn)輸。裁切時(shí)裁邊應(yīng)平整、不毛、無損傷。裁切一般有以下3種規(guī)格［5］：

（1）幅寬530～600mm，長10～12m，每卷為5～6m2的窄幅小卷；

（2）幅寬760～900mm，長25～50m，每卷為20～45m2的中幅中卷；

（3）幅寬920～1200mm，長50m，每卷為46～90m2的寬幅大卷。

卷取就是利用卷取機(jī)按需要尺寸將產(chǎn)品卷成單支產(chǎn)品，每卷壁紙一般10m，或按照客戶要求的尺寸卷取。收卷時(shí)產(chǎn)品的兩端拉力要平衡，卷曲要齊，不能有進(jìn)出的情況，避免收卷不齊。

6.2 包裝

一般壁紙包有收縮膜，而寬幅成品無需收縮膜，收縮膜需用合適的型號，根據(jù)產(chǎn)品直徑選用大中小膜，不能過大，也不能過小，包裝膜收縮后要求兩端平整，膜頭裁切干凈，膜收縮整體服帖無翻邊、翹角現(xiàn)象。包裝時(shí)必須按照產(chǎn)品的種類選用正確的標(biāo)頭，標(biāo)頭與產(chǎn)品一端必須平齊，不能松，并在標(biāo)頭上打印該產(chǎn)品型號、批號。最后按照壁紙類型選用合適大小的包裝箱包裝入庫，裝箱時(shí)須選用該產(chǎn)品品種規(guī)定的紙箱、型號，在紙箱上刻印產(chǎn)品型號、批號、箱號時(shí)要求字體端正清晰，避免裝混。

［1］余 勇.無紡布壁紙引領(lǐng)壁紙生態(tài)潮流［J］.中國纖檢，2010（5）：72.

［2］郭秉臣.非織造布學(xué)［M］.北京：中國紡織出版社，2002.

［3］陳文革，蔣文燕，黃學(xué)林.柔印基礎(chǔ)知識［M］.北京：印刷工業(yè)出版社，2008.

［4］焦曉寧，劉建勇.非織造布后整理［M］.北京：中國紡織出版社，2008.

［5］李 芬，陳 港.壁紙的生產(chǎn)工藝特性及應(yīng)用［J］.上海造紙，2008，39（1）：47.