重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯的開發(fā)與應(yīng)用

韓邦春 王新文 王興飛

(1.徐州金冠工業(yè)用呢有限公司，江蘇徐州，221004;2.香港亞馬遜化工有限公司，香港)

我國是造紙大國，同時(shí)也是紙漿需求大國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國紙漿制造企業(yè)約有77家，其中木竹漿制造企業(yè)約53家，非木竹漿制造企業(yè)約24家［1］。近年來我國新上了很多商品漿生產(chǎn)線，且車速越來越高、幅寬越來越寬，如山東太陽紙業(yè)股份有限公司30萬t/a商品溶解漿、安徽華泰林漿紙有限公司30萬t/a漂白商品木漿、山東日照森博漿紙有限責(zé)任公司100萬t/a漂白商品木漿等制漿項(xiàng)目，均具有規(guī)模大、幅寬寬、速度快等特點(diǎn)。

目前，漿板機(jī)分為氣墊式漿板機(jī)和轉(zhuǎn)鼓式提取機(jī)，多數(shù)為氣墊式漿板機(jī)。新型氣墊式漿板機(jī)主要由高濃流漿箱、雙網(wǎng)脫水成形機(jī)、大輥徑壓榨裝置、氣墊干燥器、傳動(dòng)控制系統(tǒng)等部分組成，主要生產(chǎn)不同品種的干漿板;轉(zhuǎn)鼓式提取機(jī)是僅有網(wǎng)部和壓榨部、沒有干燥部的簡式漿板機(jī)，主要生產(chǎn)各種半干半濕漿板。這兩類漿板機(jī)均需要配套漿板毯。

目前，國內(nèi)漿板毯已經(jīng)經(jīng)過了三代的發(fā)展過程，大致分為:第一代羊毛混紡編織型漿板毯;第二代全化纖針刺基布型漿板毯 (俗稱BOB型漿板毯);第三代全化纖針刺底網(wǎng)型漿板毯 (俗稱BOM型漿板毯)。第一代羊毛混紡編織型漿板毯目前已基本被淘汰;第二代全化纖針刺基布型漿板毯僅能用于低速普通漿板機(jī)，且用量已經(jīng)很少;目前，第三代全化纖針刺底網(wǎng)型漿板毯以其耐高線壓力、濾水速度快、使用壽命長等優(yōu)勢占據(jù)了主導(dǎo)地位，被廣泛應(yīng)用于各種類型漿板機(jī)抄造不同品種的漿板［2］。

從配套漿板機(jī)所需的漿板毯來看，粗略估算，我國年需漿板毯量約為800 t，其中約1/2以上需要使用進(jìn)口漿板毯，國內(nèi)漿板毯制造廠家大都只能生產(chǎn)為中低速、窄幅漿板機(jī)配套的漿板毯，從結(jié)構(gòu)上看只能生產(chǎn)單層底網(wǎng)漿板毯、雙層底網(wǎng)漿板毯和三層底網(wǎng)漿板毯，還不能提供承受足夠高的線壓力和高效脫水的漿板毯。顯而易見，開發(fā)和應(yīng)用取代進(jìn)口的中高端漿板毯的空間非常大。

筆者從事造紙毛毯的開發(fā)和研制工作已有數(shù)十年，近年來利用自身的技術(shù)特長以及徐州金冠工業(yè)用呢有限公司 (以下簡稱徐州金冠)的裝備優(yōu)勢，開發(fā)了一種專用于新型氣墊式漿板機(jī)的漿板毯——重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯，主要用于配套寬幅、高速漿板機(jī)以生產(chǎn)不同品種的高定量漿板，效果良好，完全可以取代進(jìn)口漿板毯，部分性能還優(yōu)于進(jìn)口同類產(chǎn)品。該產(chǎn)品已經(jīng)獲得國家實(shí)用新型產(chǎn)品專利授權(quán)。

本文就該產(chǎn)品開發(fā)、研制與應(yīng)用方面進(jìn)行介紹，希望該產(chǎn)品能夠得到更廣泛的應(yīng)用和完善。

1 重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯的制作流程

重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯的制作流程見圖1。

圖1 重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯的制作工藝流程

2 重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯分類

根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯分為兩種類型:2+2結(jié)構(gòu)和1+3結(jié)構(gòu)，如圖2、圖3所示。

圖2 2+2結(jié)構(gòu)的重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯

3 重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯的生產(chǎn)

3.1 底網(wǎng)織造

圖3 1+3結(jié)構(gòu)的重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯

底網(wǎng)層為漿板毯的核心部分，底網(wǎng)的質(zhì)量好壞直接決定漿板毯性能的優(yōu)劣，底網(wǎng)層不僅決定漿板毯承受極高線壓力的能力，同時(shí)也決定漿板毯的容水空間大小、脫水效率以及彈性回復(fù)等狀態(tài)。底網(wǎng)層的組織結(jié)構(gòu)隨著漿板的品種、使用位置及漿板機(jī)的技術(shù)參數(shù)而變化。

織造過程就是底網(wǎng)的形成過程，這個(gè)過程控制得好，底網(wǎng)的質(zhì)量才能得到保證，因此，必須注意以下幾點(diǎn):

(1)保證整經(jīng)張力的一致性。不管是分條整經(jīng)、小經(jīng)盤整經(jīng)、還是直接整經(jīng)，唯一的原則是保證整軸經(jīng)線張力的一致性。首先筒子架上每只筒子所輸出的經(jīng)線的張力基本一致，然后通過導(dǎo)紗架的張力輥使之進(jìn)一步均衡。分條整經(jīng)與小經(jīng)盤整經(jīng)還要注意條與條、經(jīng)盤與經(jīng)盤之間的張力均衡一致，特別是中途停車與啟動(dòng)時(shí)對張力的影響。

(2)織造過程中紆子張力的控制。紆子本身卷繞時(shí)的松緊程度、使用時(shí)開始與結(jié)束之間的張力差異對底網(wǎng)平整度影響很大，應(yīng)嚴(yán)格控制。一般可用雙梳箱、大小紆子交叉使用等方法加以調(diào)節(jié)。

(3)卷取張力也應(yīng)加以控制，一般宜大不宜小。

底網(wǎng)的織造采用瑞典TEXO進(jìn)口的15 m寬幅的重型織機(jī)織造，織出的底網(wǎng)具有經(jīng)緯線密度大、無端環(huán)形、無插接點(diǎn)、組織均勻厚重、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)。

3.2 毛網(wǎng)梳理預(yù)刺

毛網(wǎng)層的均勻程度直接決定漿板毯的質(zhì)地均勻程度和脫水均勻程度。毛網(wǎng)層采用33～44Dtex全粗纖維，用英國進(jìn)口梳理機(jī)梳理、鋪網(wǎng)、預(yù)刺成特定克重的毛卷備用。

纖維短纖在梳理鋪網(wǎng)過程中對其均勻度的控制是非常關(guān)鍵的，纖網(wǎng)的均勻程度直接關(guān)系到漿板毯的質(zhì)地均勻程度，同時(shí)影響到漿板毯的濾水透氣均一程度和表面平整性能。因此應(yīng)特別關(guān)注以下幾個(gè)問題。

(1)纖維原料的松散程度。纖維原料越松散，越便于梳理機(jī)梳理鋪網(wǎng)，其所形成的纖網(wǎng)越均勻。

(2)喂毛均勻程度。梳理機(jī)喂毛機(jī)構(gòu)無論是毛斗稱重式還是容積式，都存在喂入不均勻的問題。解決喂毛不均勻的問題，可以減少纖網(wǎng)的不勻程度。

(3)梳理機(jī)的工藝參數(shù)。梳理機(jī)的隔距、速比直接影響梳理效能。梳理效果良好，纖網(wǎng)梳理松散均勻，就會厚薄一致、不會出現(xiàn)云斑及破網(wǎng)等問題。

(4)梳理機(jī)的針布狀態(tài)、車間的溫濕度、油劑的加入狀態(tài)等也會影響纖網(wǎng)的不勻，應(yīng)多加關(guān)注。

3.3 針刺植絨鋪毛

針刺植絨鋪毛是將毛網(wǎng)層通過針刺工藝植入底網(wǎng)層的過程，鋪毛采用分多層鋪設(shè)。我們采用國內(nèi)一流的8.0 m寬幅四針區(qū)重型針刺機(jī)。

針刺植絨工藝是否合理將直接決定漿板毯的緊度(密度)、表面平整細(xì)膩程度以及纖維和底網(wǎng)的損傷程度。所以，對刺針的選擇、針板的開孔布針狀況、針刺的深度、針刺的遍數(shù)、送布的速度、斷針率的控制、毛網(wǎng)鋪設(shè)的狀態(tài)等都需要密切關(guān)注，嚴(yán)加控制。

(1)針刺機(jī)針床的水平程度要求盡量一致，針床不平會造成刺針在工作時(shí)的針刺深度不均，進(jìn)而影響到產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)會導(dǎo)致異常斷針現(xiàn)象。

(2)針板是用來安裝刺針的，針板上必須要有定向溝槽，而刺針的針柄與有鉤刺的棱邊有固定的角度，使有刺鉤的棱邊迎著纖維。針板的強(qiáng)度與布針的密度也將影響針刺的效果。針板有兩個(gè)重要的參數(shù)，一個(gè)是針板的植針密度，另一個(gè)是刺針在針板上的排列方式。

(3)針板的植針密度是指在機(jī)臺的寬度方向上單位長度的針板上的刺針數(shù)，這一參數(shù)是衡量一臺針刺機(jī)的重要參數(shù)，他與針板上針孔的加工精度、針板的強(qiáng)度等因素有關(guān)，我們采用的針刺密度為2000枚/m。

(4)刺針的排列方式對漿板毯的表面平整程度非常關(guān)鍵，排列不好必然導(dǎo)致毛毯表面出現(xiàn)有規(guī)律的、且明顯的針痕 (刺針點(diǎn))。刺針點(diǎn)的分布狀態(tài)與針的排列方式、針板的縱向長度、纖網(wǎng)前進(jìn)的速度等參素有關(guān)。我們采用的刺針排列方式是利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的無規(guī)則雜亂型排列。

(5)植絨刺針的選擇:植絨刺針雖小，卻是影響針刺質(zhì)量的關(guān)鍵機(jī)件。刺針在漿板毯的生產(chǎn)過程中上下往復(fù)高速穿刺，頻率較快。特別是在生產(chǎn)重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯時(shí)，刺針不僅要穿過毛毯一定的厚度，還要克服多層底網(wǎng)所形成的阻力，所以要求針體的剛性、韌性、彈性、耐磨性都要好，這樣才能承受巨大的負(fù)荷，不易折斷，而且有較長的使用壽命。從針刺工藝的角度要求，刺針還要具有較好的平直度，表面光潔，鉤刺平滑，無毛刺，幾何尺寸精確，針尖形狀一致。針桿的粗細(xì)程度會影響換針是否方便及固定性能，同時(shí)直接影響毯面效果及斷針程度。刺針工作刃的長短會影響到所要求的針刺深度，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的物理機(jī)械性能。工作刃過長易導(dǎo)致針刺深度過大，造成纖維損傷，同時(shí)也容易引起斷針等弊病。對于粗而長的工作刃，不僅對基材和纖維造成損傷，而且也容易在產(chǎn)品上留下嚴(yán)重針痕;對于短而細(xì)的刺針，刺針承受壓力的能力較低，而且對纖維的纏結(jié)有一定限制。刺針溝齒凸起的形狀、大小及數(shù)量均直接影響鉤帶纖維的量和對纖維、底網(wǎng)材料的損傷程度，因此應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和要求做出恰當(dāng)?shù)倪x擇。

(6)針刺頻率:針刺頻率應(yīng)適中，頻率過低會影響生產(chǎn)效率，但頻率過高會產(chǎn)生較大的機(jī)械震動(dòng)，不但構(gòu)成對機(jī)械的不必要損傷，而且增加了針刺對纖維的牽引力，導(dǎo)致過量斷針或纖維斷裂。我們控制針刺頻率在300次/min。

(7)針區(qū)數(shù)量:我們采用的是正面兩個(gè)針區(qū)、反面兩個(gè)針區(qū)共計(jì)四個(gè)針區(qū)，這在造紙毛毯的針刺設(shè)備中位于先進(jìn)的行列。

(8)送網(wǎng)速度:送網(wǎng)速度必須合理，送網(wǎng)速度過快，會導(dǎo)致刺針受纖網(wǎng)拉力而偏離托板針孔致使斷針，同時(shí)對毛毯骨架材料和纖維的損傷也相應(yīng)加重。

(9)針刺密度:針刺密度是指纖網(wǎng)在單位面積里所受到的總針刺數(shù) (包括重復(fù)穿刺在內(nèi))。它與針板單位長度上的植針數(shù)和纖網(wǎng)在每一個(gè)針刺循環(huán)中前進(jìn)的距離有關(guān)。

針刺密度的大小直接影響到漿板毯的植絨緊度和透氣性能。漿板機(jī)運(yùn)行中對毛毯的透氣性、濾水性和強(qiáng)力的要求很高，而漿板機(jī)上的真空吸水裝置、洗滌裝置 (尤其是高壓沖水管)及運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活的滾筒等對毛毯的摩擦作用又非常大，因此需要采用適當(dāng)針刺密度，防止所生產(chǎn)的漿板毯出現(xiàn)纖維過分疏松，耐磨性能不足，使用中纖維容易松脫等現(xiàn)象。

(10)針刺深度:針刺深度是指刺針穿過被刺產(chǎn)品后，突出在產(chǎn)品以外的長度，也就是刺針穿過托網(wǎng)板的長度。針刺深度是針刺工藝中的一個(gè)重要參數(shù)，造紙毛毯的毛網(wǎng)層與底網(wǎng) (基布)層結(jié)合的過程中，必須得到足夠的針刺深度，方能使纖維間、纖維與底網(wǎng) (基布)間得到足夠的纏結(jié)和獲得有效的抱合力。但針刺深度要適中，針刺太深，會使受刺纖網(wǎng)的斷裂纖維增多，導(dǎo)致毛毯的斷裂強(qiáng)力下降，同時(shí)也增加了設(shè)備負(fù)荷、導(dǎo)致斷針和刺針帶出毯面的纖維量;針刺深度過淺，會使纖網(wǎng)纏結(jié)不牢固，強(qiáng)度低，毛毯質(zhì)地松軟，使用中容易產(chǎn)生掉毛。

針刺深度要根據(jù)漿板毯的品種、克重、刺針的刺鉤狀態(tài)、原料的狀態(tài)及毛網(wǎng)鋪層確定。

重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯的針刺工藝見表1。

表1 重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯的針刺工藝

(11)鋪網(wǎng)方法:漿板毯正面和反面性能差異非常大。接觸造紙機(jī)導(dǎo)輥的一面為反面，毛層較薄，一般鋪設(shè)1～2層毛網(wǎng)，此毛層主要對毛毯底網(wǎng)骨架材料起保護(hù)作用;接觸漿板的一面為正面，毛層較厚，一般鋪設(shè)3～4層毛網(wǎng)。

3.4 整理定型

整理定型包括漿板毯的水洗、化學(xué)處理、加壓熱定型以及標(biāo)識的噴涂、質(zhì)量檢驗(yàn)等內(nèi)容。漿板毯的水洗和化學(xué)處理對提高其初期適應(yīng)性、去除毛毯表面的浮毛并賦予其抗粘污耐腐蝕等特殊性能等方面有很大的好處。熱定型是使?jié){板毯的尺寸 (長度伸長、寬度收縮以及厚度變化)更加穩(wěn)定、透氣度更加適合漿板機(jī)的需要、表面更加平整密實(shí)，同時(shí)還可提高漿板毯的耐磨性能。

定型是將漿板毯在一定的張力和壓力狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，使?jié){板毯獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能、表面平整性能和耐磨性能。

我們采用的定型設(shè)備是10.0 m寬幅熱油滾筒定型機(jī)，溫度控制在 (200±1)℃，轉(zhuǎn)速控制在3 m/min，橫幅溫差在±1℃范圍內(nèi)，這樣定型出的漿板毯更均勻，毛毯表面更平整［3］。

4 重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯的應(yīng)用

4.1 漿板機(jī)技術(shù)參數(shù)

重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯在山東某廠長期使用，效果良好。

漿板機(jī)型號:4200/150氣墊式漿板機(jī);設(shè)計(jì)車速:150 m/min;工作車速:145 m/min;生產(chǎn)漿種:700～1100 g/m2商品木漿板;產(chǎn)量:650 t/d(風(fēng)干漿板)。

4.2 漿板機(jī)壓榨部運(yùn)行示意圖

漿板機(jī)壓榨部運(yùn)行示意圖見圖4。

圖4 4200/150氣墊式漿板機(jī)壓榨部運(yùn)行示意圖

4.3 漿板毯的規(guī)格尺寸及技術(shù)參數(shù)表

表2為4200/150氣墊式漿板機(jī)配套漿板毯技術(shù)參數(shù)表。

表2 4200/150氣墊式漿板機(jī)配套漿板毯技術(shù)參數(shù)表

4.4 與進(jìn)口毛毯的使用壽命比較

表3為重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯與進(jìn)口毛毯的使用壽命比較。

表3 重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯與進(jìn)口毛毯的使用壽命比較

4.5 漿板毯在使用過程中的透水度測試

透水度測試是將測試儀壓在運(yùn)行的漿板毯上，漿板毯橫向和縱向的透水度以曲線分布的形式顯示在測試儀的內(nèi)置顯示屏上，這樣，就可以快速發(fā)現(xiàn)可能存在的問題 (如毛毯缺陷)，以免導(dǎo)致停機(jī)，并可以將此技術(shù)參數(shù)與其他同類產(chǎn)品的同機(jī)使用效果進(jìn)行比較。

通過定期比較毛毯透水性，可對毛毯清洗和更換進(jìn)行預(yù)測和安排計(jì)劃。比較清洗前后獲得的數(shù)據(jù)可優(yōu)化保潔劑的使用。

4.5.1 徐州金冠產(chǎn)漿板毯透水度測試情況

使用位置:第二大輥徑壓榨 (3P)下毛毯;漿板毯上機(jī)時(shí)間:2012年12月8日;漿板毯平均透水度1084 mL/min。

(1)徐州金冠產(chǎn)漿板毯橫幅透水度測試曲線圖見圖5。

(2)使用過程中不同時(shí)期該毛毯透水度的檢測數(shù)據(jù)見表4。

表4 徐州金冠產(chǎn)漿板毯使用過程中不同時(shí)期的透水度數(shù)值

圖5 徐州金冠產(chǎn)漿板毯上機(jī)140天時(shí)的橫幅透水度曲線圖

圖6 徐州金冠產(chǎn)漿板毯透水度趨勢圖

圖7 國外某公司漿板毯上機(jī)145天時(shí)的橫幅透水度曲線圖

(3)徐州金冠產(chǎn)漿板毯透水度趨勢見圖6。

注:透水度在不同時(shí)期出現(xiàn)拐點(diǎn)上揚(yáng)是因?yàn)闈{板毯經(jīng)過毛毯清洗劑(香港亞馬遜化工有限公司)洗滌后，濾水透氣性在一定程度得以提高所致。

從圖6中可以看出，徐州金冠產(chǎn)漿板毯在整個(gè)使用過程中，始終保持較高的濾水效率，也表明該漿板毯具有較高的彈性回復(fù)性能，具有較強(qiáng)的便于清洗和自潔能力。

4.5.2 國外某公司漿板毯透水度測試情況

使用位置:第二大輥徑壓榨(3P)上毛毯;漿板毯上機(jī)時(shí)間:2012年11月27日;毛毯平均透水度1064 mL/min。

(1)國外某公司漿板毯橫幅透水度測試曲線見圖7。

(2)使用過程中不同時(shí)期該毛毯透水度的檢測數(shù)據(jù)見表5。

(3)國外某公司漿板毯透水度趨勢見圖8。

圖8 國外某公司漿板毯透水度趨勢圖

表5 國外某公司漿板毯使用過程中不同時(shí)期的透水度數(shù)值

4.6 應(yīng)用效果比較

(1)徐州金冠的漿板毯的使用壽命基本與國外進(jìn)口產(chǎn)品一致，個(gè)別位置毛毯使用壽命還稍高于進(jìn)口同類產(chǎn)品，充分說明徐州金冠的產(chǎn)品在該機(jī)臺上可以完全取代進(jìn)口產(chǎn)品，加之價(jià)格較低，其性價(jià)比有明顯的優(yōu)勢。

(2)徐州金冠的漿板毯在整個(gè)壽命周期中透水度基本穩(wěn)定，透水度平均值還稍高于進(jìn)口同類產(chǎn)品，說明產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)科學(xué)、合理，具有很高的實(shí)用性和先進(jìn)性。

5 結(jié)論

通過長時(shí)間跟蹤重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯在漿板機(jī)上的使用，對實(shí)際使用天數(shù)、透水度測試等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行多方面的比較，說明研制的重型底網(wǎng)多層復(fù)合漿板毯具有良好的濾水透氣性能、抗高線壓力性能、彈性回復(fù)性能、尺寸穩(wěn)定性能、耐磨耐腐蝕性能以及較高使用壽命;與進(jìn)口產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品具有一定優(yōu)勢，完全可以取代進(jìn)口產(chǎn)品滿足高速寬幅漿板機(jī)的需求。

［1］ Li Jianhua．The report of‘2012 China Paper Industrial Development and‘2013 trend．Beijing:The national chamber of commerce for paper industry，China light industry information center，2013．李建華．2012年中國紙業(yè)發(fā)展暨2013年趨勢研究報(bào)告［M］．北京:全國工商聯(lián)紙業(yè)商會、中國輕工業(yè)信息中心，2013．

［2］ Liu Yishan，Lv Xiangyang，Han Bangchun．Technology and Application of Papermaking Felt［M］．Beijing:China Light Industry Press，2009．劉一山，呂向陽，韓邦春．造紙毛毯技術(shù)與應(yīng)用［M］．北京:中國輕工業(yè)出版社，2009．

［3］ LV Xiang-yang，HAN Bang-chun．Data Transparency and Performance Testing and Its Development Trend of Paper-making Felt［J］．China Pulp ＆ Paper，2007，26(3):52．呂向陽，韓邦春．造紙毛毯透通性等性能的測試及其發(fā)展趨勢［J］．中國造紙，2007，26(3):52．