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1、第2 7 卷第7 期 2 0 0 6 年7 月 纺织学报 J o u m a lo fT 色x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 7N o 7 J u l 2 0 0 6 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 6 ) 0 7 0 0 7 9 一0 4 水针板清洗技术的理论探讨 焦晓宁1 ，王旭1 ，梁淑林2 ( 1 天津工业大学纺织学院，天津3 0 0 1 6 0 ；2 天津工业大学材料科学与化学工程学院，天津3 0 0 1 6 0 ) 摘要为了找到一种适合水针板清洗的有效方法，简要介绍了水针板的基本情况，分析了堵塞水针板的主要物 质及3 种堵塞
2、形式，列举了3 种水针板化学清洗浸泡液以及具有一定功能、适合添加到浸泡液的化学试剂。详细介 绍了水针板高压清洗技术的清洗机理，清洗方法和技术优点，并对运用超声波技术和激光技术清洗水针板进行了 分析。 关键词水刺；水针板；清洗技术 中图分类号：r 1 1 s 1 7 3 4 5文献标识码：A T h e o r e t i c a li n V e s t i g a t i O nO fc l e a I l i n gt e c h I l i q u ef b rt h ew a t e rn e e d l ep l a t e J I A OX i a o n i n 9 1 ，W A
3、 N GX u l ，U A N GS h u 1 i n 2 ( 1 s c b o Z 旷z h i k ，死。彬nP o 咖砒n i c 踟觇m 蚵，彬n3 0 0 1 6 0 ，醌打m ； 2 b D z 矿肘口e r 缸如s c 拓w e 蒯吼e m 如口fE n g i ，聊r i 昭，彬，lP D 蜘e c n 如觇m 妙，彬n3 0 0 1 6 0 ，劬i M ) A b s t r a c tW i t ha na 上t e m p tt of i n das u i t a b l em e t h o df o rc l e a n i n gt h ew a t e r
4、n e e d l ep l a 土e ， t h ep a p e rm a d ea g e n e r a li n t m d u c t i o no ft h ew a t e rn e e d l ep l a t e ，a n a l y z e dt h ec h i e fm a t e r i a l sw h i c hw o u l dc a u s eb l o c k i n gu po f t h en e e d l ep l a t ea n dt h r e ef o n I l so fb l o c k i n gu p ，a n dp r e s e
5、 n t e d 山r e ek i n d so fr e p r e s e n t a t i v ec h e m i c a lc l e a n i n g s o l u t i o na n ds u i t a b l ec h e m i c a lr e g e n t s T h ec l e a n i n gm e c h a n i s mo ft h eh i g h p r e s s u r ew a t e rc l e a n i n gt e c h n o l o g y f o rt h ew a t e rn e e d l ep l a t e
6、w a se l a b o “n e da sw e l la si t sm e t h o da I l da d V a n t a g e s U 1 t r a s o n i ca n dl a s e rc l e a n i n g t e c h n o l o g i e sf b ri t w e r ea l s od i s c u s s e d K e yw o r l l ss p u n l a c e d ； w a t e rn e e d l ep l a t e ； c l e a n i n gt e c h n o l o g y 水针板是水刺非
7、织造机械的关键部件。实际生 产中，水针板极易发生堵塞或腐蚀损伤，导致“水针” 散射性提高，穿透性下降，纤维缠结效果不明显，水 刺布表面形成稀密路或起毛现象，严重影响产品质 量，因此必须对水针板定期进行清洗、保养。本文对 水针板的清洗工作进行研究分析。 l 水针板及其堵塞情况分析 1 1 水针板的基本情况 水针板为开有一排或两排小孔的长条状金属 板，厚约8 0 0 10 0 0 肚m ，宽由水刺生产线的宽度而 定，现多为1 6 、1 8 、2 、2 1 、2 5 、3 4m ，水针板上的 针孔孔径在8 0 1 8 0 肚m 之间，生产中根据纤维性 能、纤维网定量以及产品要求来选择合适的水针板。
8、由于水针板的制作过程是先在上面打孔然后镀 层最后再打磨，这样针孔中没有镀层，因此要增加针 孑L 的抗腐蚀性就需要通过改变水针板的材质而不是 靠镀层来实现。 1 2 产品对水针板清洗时间的影响 在生产水刺非织造织物时，由于原料和工艺的 不同，水针头堵塞的情况有所不同，造成水针头堵塞 的物质也不同。一般情况下，生产粘胶、涤纶、锦纶 纤维制品时，水针板每8h 就需要清洗，但当生产纯 棉制品时，水针板约使用4h 就要清洗，这是因为棉 收稿日期：2 0 0 5 一0 9 2 8修回日期：2 0 0 6 一0 3 0 7 作者简介：焦晓宁( 1 9 5 8 一) ，女，教授。主要从事非织造布工艺和产品的研
9、发。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【8 0 】 纺织学报第2 7 卷 纤维中的短纤比粘胶、涤纶、锦纶中的短纤多。 1 3 水质及堵塞物分析 1 3 1 水质要求 在实际生产中，对补充进去的新鲜水或者循环 水的水质均有较严格的要求，见表l 。 表1 水刺工艺对水质的要求 新鲜水的水质要求循环水的水质要求 接近中性；不含微细粒子物质； 含铁量低；不含细菌； 无有机物；无易起泡添加物 混浊度 6 度；没有异味； 水中所含微粒直径5 0 肛m ； p
10、H 值在6 8 ；硬度1 5 0 m g L 菌落总数10 0 0c F u ，m L 1 3 2 堵塞物 水循环系统中含有纤维屑、纤维素胶状体、微生 物及其粘泥、污垢、油剂、水垢、沙土以及尘埃等物 质。尽管经过气浮、砂滤、袋式过滤、筒式过滤、安全 过滤网等多道多级水处理系统过滤，但水中仍会含 有少量微细的、难以过滤掉的微粒物质。 1 3 2 1 纤维屑纤维网中的纤维屑随着高压水 流进入水循环系统。纤维越短，相互缠结作用越弱； 托网帘的孔隙越大，纤维越容易流失。尤其在生产 短纤、极短纤( 如木浆纤维) 时这种现象更明显。 1 3 2 2 微生物及其粘泥微生物在水系统中大 量存在，并且繁殖迅速。
11、部分微生物的存在会引 发金属或非金属材料的腐蚀。粘泥是纤维屑、尘埃、 菌藻的尸体及其粘性分泌物堆积形成的软泥性物 质，粘泥是造成水刺头堵塞的主要原因之一。 1 3 2 3油剂 水系统中的油剂主要来自纤维 原料。另外，水针头油路的垫圈破损时产生的漏油 也会进入水系统。油剂附着在水针板表面，与不锈 钢水针板形成固一液界面，产生表面张力。高压水必 须克服这层表面张力才能通过水针板产生水针。因 此由于固一液界面的存在会使水针能量有一部分损 失，降低水针缠结的质量。同时，因为油剂还是微生 物生长的营养来源，故油剂的存在会加速水质的 恶化。 此外，存在于水系统中的水垢、泥沙、尘土等也 是造成水针头堵塞的原
12、因之一。在实际生产时，循 环水流速变化产生的流速差容易将污垢及粘泥剥离 构件表面，随循环水流动，造成水系统通路堵塞。 1 4 水针板堵塞的几种形式 水针板堵塞分为完全堵塞、部分堵塞和表面附 着3 种形式，见表2 ，产生的原因及对水针的影响不 尽相同。 表2 水针板发生堵塞的情况 种类针孔外观产生原因对水针的影响 完全堵塞不透光 鬈景釜交孝芜妻套萎薹譬萎秉葬零 部分堵塞透光 巢篆釜交弄曩砉喜霎薹譬垂謇主檗针 表面附着无明显变化 婆裂薹霉笺婴面鍪奎爵柔釜銮詈璧菜针 当水针板发生堵塞时，布面上会产生稀密路、起 毛等现象，严重影响布面质量。根据经验，当整条水 针板的针孔堵塞达到2 0 时，纤网强力明显
13、下降， 必须更换新针板。 2 清洗水针板的化学浸泡液 2 1 浸泡液配方 在清洗水针板时，为了获得更好的清洗效果，在 清洗前需将水针板放人化学溶液进行浸泡。浸泡液 既能去除堵塞水针板的大部分物质，又不会对水针 板产生腐蚀。以下几种浸泡液的配方，经过实际生 产检验，效果很好。 1 ) 法国P E R F o J E T 公司提供的浸泡液，其配方 是9 8 0m L 清水加2 0m L 清洗剂。每周更换一次新鲜 的清洗液，该配方对水针板的清洗以及保护有很好 的效果。 2 ) 英国c e l 公司提供的n 叩h a s e l 4 5 是一种无 毒、非酸性的清洗液，主要成分：氢氧化钠1 5 ，磷酸1
14、 0 1 5 ，N T A1 5 2 0 ，表面活性剂 1 5 。配成5 清洗液进行清洗，水针板最多 浸泡2 4h 。 3 ) 由氨水、氯化铵和E D T A ( 乙二胺四乙酸) 配成 清洗液，使用时配成1 0 1 5 的溶液作为清洗 剂，为保持清洗效果，清洗液需每周更换一次。 E D T A 是一种四元弱酸，它在很宽的p H 值范围内易 与多种金属离子生成结构为5 个五元环的稳定络合 物，并且E D T A 对基体金属侵蚀小、无氢脆和晶间腐 蚀。由于其在1 5 0 以上开始分解，故使用时温度 不能高于1 4 0 。考虑到温度越高，反应速度越快， 故清洗温度多控制在1 3 0 1 4 0 之间
15、。 由于溶液的碱性越强，E D T A 4 一含量越高，其配 位能力、除垢能力也越强，因此E D T A 清洗应在碱性 条件下完成，但p H 值不宜超过8 5 。这是因为p H 值若超过9 ，三价铁就不是以络合物的形式沉淀，而 是以氢氧化铁的形式沉淀下来，失去络合作用。所 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第7 期焦晓宁等：水针板清洗技术的理论探讨 【8 1 】 敬，剥用氨水和氯化铵组成的缓冲潦液来配合 E D ，r A 类清洗液使用，能保持溶液p
16、H 值稳定淄。 2 2 化学试剂的添加 根据清洗对象的不同要添加一些有针对性的化 学试剂。下面简要介绍几种能有效去除微生物及其 糕泥且慰环境无污染或羝污染的纯学试剂。 2 2 1攀铵盐类 季铵盐类杀菌剂杀菌作用强，能杀灭大多数微 生物，特剐适震予在糙泥程嚣蟾下滋生的沃氧蕊的 杀灭，具有相当良好的渗透能力和分散熊力，化学性 质稳定，能在较宽的p H 值范围内使用，易降解，污 染较少。 2 2 2 黔噻唑啉酮 异噻唑啉酮是一种非氧化型杀菌灭藻剂，具有 嵩效、广谱、毒性小、穿透性强、对环境秃污染鹃特 点，对细菌、藻类、软体动物、粘泥等具有良好的杀灭 效果。在正常浓度下使用，能囱然降解炎无毒物质， 对
17、环境无影响。它混溶性好，麓与氯等各舞| 缓冲裁、 阻垢分散剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性 剂混溶并发挥协同效应b3 。 2 。2 3 大蒜素 大蒜中具有杀菌能力的是大蒜素，大蒜素质量 浓度为3 0 0 酬L 时，杀菌率可达9 9 。大蒜素是天 然植物大蒜的提取物，不存在毒害和环境污染闯题。 2 2 4 污泥剥离剂 采用污泥剥离剂清除附豢在设备上的各种微生 物粘泥，使设备清洁畅通，同样可以减少微生物、菌 藻的大量繁殖所造成的危害。常用的松香胺污泥剥 离剂不但具有污泥剥离的作用，同时还爨有缓冲、杀 菌的功效l 。 3 水针板清洗技术的现状 常用的工业清洗技术分为物理清洗和化学清 洗，包括离匾
18、水射流清洗、传统承射流瀵洗、超声波 清洗、激光清洗、蒸汽清洗、紫外线清洗、等离子体清 洗、爆炸与爆破清洗等，其中高压水射流清洗是目前 承铮叛清洗中广泛使耀的技术”1 。 3 1高压水射流清洗技术 高压水嵝射清洗主要是依靠喷射时携带的动熊 产生冲击力来切割、破碎、剥离、穿透污垢杂质，达到 清洗的目的。在喷嘴中由于压力急剧降低，水中的 气体将分离出来形成空混，喷射过程中外郝气体也 会被卷吸进来形成空泡，这样当射流冲击到清洗物 时，压力急剧变化，喷射中形成的气体或蒸汽空泡迅 速淡灭，圭戴产生鳇微射流空蚀作用也会提褒承射 流的清洗效果。 水针板附着层与水针板的粘附方式可分为机械 糙附、特殊糙附、诧学糙
19、驸。援披糕辩是指附罄层靠 机械方式粘附于基体的孔隙和缝隙中，粘附强度比 较低；特殊粘附是靠附着材料与基体之间产生偏振 效应程静电力薅粘附，箕糕附强寝高于税械糕附，约 为2 0 0N m m 2 ；化学粘附是利用化学试剂的作用，使 基体金属表面活化发射出的电子在粘附过程中发生 纯攀反应，其糕附强度受高，约荛5 0 羹x ，m 蠢。对予 硬质水垢来说，高压水射流的冲击力与剪切应力超 过污垢强度与粘接力时即可将其击碎、剥离，对于硬 质嚣泥来说，爻靠承滚的净击力帮可将其去除。 高压水射流清洗工作压力的选择十分重要，既 要考虑在除掉附着物的同时不损伤基体表面，还要 考虑蘩清洗蘸力对射流特性豹影噙。国际上
20、对永射 流压力等级的划分是：中高压7 0 1 4 0M P a ，高压 1 4 0 4 0 0M P a ，超高压大于4 0 0M P a 。大多数清洗作 遭使耀7 0 磁魏泼下的水射流即可完成，只有缀少量 清洗作业需要2 7 0M P a 或疆高的压力。 高压水针板清洗是先将水针板放入清洁网篮内 浸泡2 4l l ，浸泡溢度力3 5 ，沥予水分。用疆力秀 2 0 0M P a 的间断式高压水在清洗速度为1 5I l l m i n 的 条件下，对水针板的反蕊、正面分别进行清洗，然后 再用高压压缩空气去除水针板针孔内裁余的水分， 最后将干燥完毕的水针板放人洁净的塑料管内保存 以备使用。 高压水
21、射流清洗是一种常用整有效的清洗方 法，与传统水射流清洗、机械清洗以及化学方式清洗 枢纥，具有以下特点：清洗能力强，工作效率巍，笈用 成本低；压力等级适当时，不会损伤被清洗基件；不 会造成二次污染，清洗过后如无特殊要求，不需要进 行滚净处理；熊清洗形状程结梅复杂的物件，麓在空 间狭窄场合进行作业。 3 2 其它清洗技术 3 2 1 超声波清洗 超声波清洗是利用超声波发生器的超声空化作 矮，使滚薅中的微气泡迅速变大后又突然闭合，从两 产生几千个大气压力来破坏不溶性污物，并使它们分 散在清洗液中，以达到除去沉积物和粘附物的豳的。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : P
22、urchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【8 2 】 纺织学报第2 7 卷 超声波清洗的工作机理有两方面。一是超声波 在传媒液体中传播时，把熊麓传递给传媒质点，传媒 质点再将能量传递到清洗对象物表面并使污垢分离 解散。二是利用空穴破坏时释放的熊量，由予怒声 波以正聪和负压熏复交替的方式向前传播，负藤阶 段传播时在媒液巾形成微小的真空洞穴，媒液中的 气钵进入空穴并形成气泡；正压阶段传播时，空穴气 泡被绝热压缩丽破裂，对空穴周围形成巨大的瞬间 冲击，空穴附近的液体或固体受到上千个大气聪的 僖用，浮垢薄膜被毒玻，达到去污的效果。
23、当使用的超声波频率在2 6 l o ok H z 范围内时， 超声波的上述2 种工作机理都存在，嬲使用的超声 波频率谯特高频范围时，并不产生空穴，主要菝靠本 身的巨大能量，对污垢进行清洗。 超声波清洗的特点是速度快、效果好、易于实现 自动他，特别适震于存在空穴、狭缝、隧槽、微魏及碴 洞等表砸形状复杂的工件，比如纺丝组件中的喷丝 头。可见将超声波清洗技术运用于水针板的清洗中 理论上楚完全霹行豹强3 。 3 2 2 激光清洗技术 激光清洗技术是利用激光的高功率脉冲来去除 霉律或液体表露污染耪的漶洗方法。激竞清洗的原 理之一是利用被清洁基体与污染物对某一特定波长 的激光吸收系数的显著差别，污物吸收激
24、光能量后， 或汽化撵发，或瞬阕受热彩歇并被蒸汽带离基体表 面，从而达到清洗的目的。这时激光波长的选择和 激光能量的控制是清洗的关键。 激炎清洗酶特点是工俸效率高，鸯羹工能力强，适 用范围广。激光清洗不产生有毒气体和噪声，气化 物易于收集，环保性能好；激光清洗装置操作方便， 可以远距离实时监控，并通过固体表面反射测量系 统采控制清洗效果。理论上可用于水针板清洗围。 4结论 1 ) 水系统中的纤维屑、微生物及其粘泥、油剂、 水垢和泥沙等是堵塞水铮板的主要物质，清洗的强 的就是要除去沉积在水针板上的这些物质。 2 ) 水针板在清洗之前需要浸泡，所用浸泡液必 须溉能去除大部分堵塞物质，又对承豺叛不腐蚀
25、或 低腐蚀。 3 ) 高压水射流清洗技术是广泛应用的水针板清 浚技术。通过高压承射漉清洗时产生翦冲击力程空 泡作用能有效去除水针板上的污物。 4 ) 其它清洗技术，如超声波、激光清洗技术都是 薪兴的环保高效清洗技术，是未蓉承针板清洗技术 发展的方向。黼 参考文献： 1 佟玉衡实用废水处理技术 M 北京：化学工业出版 社，1 9 9 8 1 5 7 2 】窦照荚。实矮他学潘洗按术 醒】1 寨：纯攀王堑出薮 社1 9 9 8 6 3 6 5 3 陆柱水处理技术 M 上海：华东理工大学出版社， 2 0 3 7 5 3 8 5 。 1 时文玉水处理纯学醢 M j E 窳：化学工娥出版柱， 2 0 0 2 2 0 6 2 0 8 5 任建耨物理清洗 M 北京：化学工业出版享士，2 0 0 0 。 4 6 5 2 。3 2 6 3 2 7 4 3 2 4 3 5 6 梁治齐清洗技术 M 北京：中国轻工业出版社， 1 9 9 81 7 6 1 8 3 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark