重型底网多层复合浆板毯的开发与应用

韩邦春 王新文 王兴飞

(1.徐州金冠工业用呢有限公司，江苏徐州，221004;2.香港亚马逊化工有限公司，香港)

我国是造纸大国，同时也是纸浆需求大国。据统计，目前全国纸浆制造企业约有77家，其中木竹浆制造企业约53家，非木竹浆制造企业约24家［1］。近年来我国新上了很多商品浆生产线，且车速越来越高、幅宽越来越宽，如山东太阳纸业股份有限公司30万t/a商品溶解浆、安徽华泰林浆纸有限公司30万t/a漂白商品木浆、山东日照森博浆纸有限责任公司100万t/a漂白商品木浆等制浆项目，均具有规模大、幅宽宽、速度快等特点。

目前，浆板机分为气垫式浆板机和转鼓式提取机，多数为气垫式浆板机。新型气垫式浆板机主要由高浓流浆箱、双网脱水成形机、大辊径压榨装置、气垫干燥器、传动控制系统等部分组成，主要生产不同品种的干浆板;转鼓式提取机是仅有网部和压榨部、没有干燥部的简式浆板机，主要生产各种半干半湿浆板。这两类浆板机均需要配套浆板毯。

目前，国内浆板毯已经经过了三代的发展过程，大致分为:第一代羊毛混纺编织型浆板毯;第二代全化纤针刺基布型浆板毯 (俗称BOB型浆板毯);第三代全化纤针刺底网型浆板毯 (俗称BOM型浆板毯)。第一代羊毛混纺编织型浆板毯目前已基本被淘汰;第二代全化纤针刺基布型浆板毯仅能用于低速普通浆板机，且用量已经很少;目前，第三代全化纤针刺底网型浆板毯以其耐高线压力、滤水速度快、使用寿命长等优势占据了主导地位，被广泛应用于各种类型浆板机抄造不同品种的浆板［2］。

从配套浆板机所需的浆板毯来看，粗略估算，我国年需浆板毯量约为800 t，其中约1/2以上需要使用进口浆板毯，国内浆板毯制造厂家大都只能生产为中低速、窄幅浆板机配套的浆板毯，从结构上看只能生产单层底网浆板毯、双层底网浆板毯和三层底网浆板毯，还不能提供承受足够高的线压力和高效脱水的浆板毯。显而易见，开发和应用取代进口的中高端浆板毯的空间非常大。

笔者从事造纸毛毯的开发和研制工作已有数十年，近年来利用自身的技术特长以及徐州金冠工业用呢有限公司 (以下简称徐州金冠)的装备优势，开发了一种专用于新型气垫式浆板机的浆板毯——重型底网多层复合浆板毯，主要用于配套宽幅、高速浆板机以生产不同品种的高定量浆板，效果良好，完全可以取代进口浆板毯，部分性能还优于进口同类产品。该产品已经获得国家实用新型产品专利授权。

本文就该产品开发、研制与应用方面进行介绍，希望该产品能够得到更广泛的应用和完善。

1 重型底网多层复合浆板毯的制作流程

重型底网多层复合浆板毯的制作流程见图1。

图1 重型底网多层复合浆板毯的制作工艺流程

2 重型底网多层复合浆板毯分类

根据结构不同，重型底网多层复合浆板毯分为两种类型:2+2结构和1+3结构，如图2、图3所示。

图2 2+2结构的重型底网多层复合浆板毯

3 重型底网多层复合浆板毯的生产

3.1 底网织造

图3 1+3结构的重型底网多层复合浆板毯

底网层为浆板毯的核心部分，底网的质量好坏直接决定浆板毯性能的优劣，底网层不仅决定浆板毯承受极高线压力的能力，同时也决定浆板毯的容水空间大小、脱水效率以及弹性回复等状态。底网层的组织结构随着浆板的品种、使用位置及浆板机的技术参数而变化。

织造过程就是底网的形成过程，这个过程控制得好，底网的质量才能得到保证，因此，必须注意以下几点:

(1)保证整经张力的一致性。不管是分条整经、小经盘整经、还是直接整经，唯一的原则是保证整轴经线张力的一致性。首先筒子架上每只筒子所输出的经线的张力基本一致，然后通过导纱架的张力辊使之进一步均衡。分条整经与小经盘整经还要注意条与条、经盘与经盘之间的张力均衡一致，特别是中途停车与启动时对张力的影响。

(2)织造过程中纡子张力的控制。纡子本身卷绕时的松紧程度、使用时开始与结束之间的张力差异对底网平整度影响很大，应严格控制。一般可用双梳箱、大小纡子交叉使用等方法加以调节。

(3)卷取张力也应加以控制，一般宜大不宜小。

底网的织造采用瑞典TEXO进口的15 m宽幅的重型织机织造，织出的底网具有经纬线密度大、无端环形、无插接点、组织均匀厚重、结构稳定等特点。

3.2 毛网梳理预刺

毛网层的均匀程度直接决定浆板毯的质地均匀程度和脱水均匀程度。毛网层采用33～44Dtex全粗纤维，用英国进口梳理机梳理、铺网、预刺成特定克重的毛卷备用。

纤维短纤在梳理铺网过程中对其均匀度的控制是非常关键的，纤网的均匀程度直接关系到浆板毯的质地均匀程度，同时影响到浆板毯的滤水透气均一程度和表面平整性能。因此应特别关注以下几个问题。

(1)纤维原料的松散程度。纤维原料越松散，越便于梳理机梳理铺网，其所形成的纤网越均匀。

(2)喂毛均匀程度。梳理机喂毛机构无论是毛斗称重式还是容积式，都存在喂入不均匀的问题。解决喂毛不均匀的问题，可以减少纤网的不匀程度。

(3)梳理机的工艺参数。梳理机的隔距、速比直接影响梳理效能。梳理效果良好，纤网梳理松散均匀，就会厚薄一致、不会出现云斑及破网等问题。

(4)梳理机的针布状态、车间的温湿度、油剂的加入状态等也会影响纤网的不匀，应多加关注。

3.3 针刺植绒铺毛

针刺植绒铺毛是将毛网层通过针刺工艺植入底网层的过程，铺毛采用分多层铺设。我们采用国内一流的8.0 m宽幅四针区重型针刺机。

针刺植绒工艺是否合理将直接决定浆板毯的紧度(密度)、表面平整细腻程度以及纤维和底网的损伤程度。所以，对刺针的选择、针板的开孔布针状况、针刺的深度、针刺的遍数、送布的速度、断针率的控制、毛网铺设的状态等都需要密切关注，严加控制。

(1)针刺机针床的水平程度要求尽量一致，针床不平会造成刺针在工作时的针刺深度不均，进而影响到产品质量，同时会导致异常断针现象。

(2)针板是用来安装刺针的，针板上必须要有定向沟槽，而刺针的针柄与有钩刺的棱边有固定的角度，使有刺钩的棱边迎着纤维。针板的强度与布针的密度也将影响针刺的效果。针板有两个重要的参数，一个是针板的植针密度，另一个是刺针在针板上的排列方式。

(3)针板的植针密度是指在机台的宽度方向上单位长度的针板上的刺针数，这一参数是衡量一台针刺机的重要参数，他与针板上针孔的加工精度、针板的强度等因素有关，我们采用的针刺密度为2000枚/m。

(4)刺针的排列方式对浆板毯的表面平整程度非常关键，排列不好必然导致毛毯表面出现有规律的、且明显的针痕 (刺针点)。刺针点的分布状态与针的排列方式、针板的纵向长度、纤网前进的速度等参素有关。我们采用的刺针排列方式是利用计算机设计的无规则杂乱型排列。

(5)植绒刺针的选择:植绒刺针虽小，却是影响针刺质量的关键机件。刺针在浆板毯的生产过程中上下往复高速穿刺，频率较快。特别是在生产重型底网多层复合浆板毯时，刺针不仅要穿过毛毯一定的厚度，还要克服多层底网所形成的阻力，所以要求针体的刚性、韧性、弹性、耐磨性都要好，这样才能承受巨大的负荷，不易折断，而且有较长的使用寿命。从针刺工艺的角度要求，刺针还要具有较好的平直度，表面光洁，钩刺平滑，无毛刺，几何尺寸精确，针尖形状一致。针杆的粗细程度会影响换针是否方便及固定性能，同时直接影响毯面效果及断针程度。刺针工作刃的长短会影响到所要求的针刺深度，进而影响到产品的物理机械性能。工作刃过长易导致针刺深度过大，造成纤维损伤，同时也容易引起断针等弊病。对于粗而长的工作刃，不仅对基材和纤维造成损伤，而且也容易在产品上留下严重针痕;对于短而细的刺针，刺针承受压力的能力较低，而且对纤维的缠结有一定限制。刺针沟齿凸起的形状、大小及数量均直接影响钩带纤维的量和对纤维、底网材料的损伤程度，因此应结合产品的结构和要求做出恰当的选择。

(6)针刺频率:针刺频率应适中，频率过低会影响生产效率，但频率过高会产生较大的机械震动，不但构成对机械的不必要损伤，而且增加了针刺对纤维的牵引力，导致过量断针或纤维断裂。我们控制针刺频率在300次/min。

(7)针区数量:我们采用的是正面两个针区、反面两个针区共计四个针区，这在造纸毛毯的针刺设备中位于先进的行列。

(8)送网速度:送网速度必须合理，送网速度过快，会导致刺针受纤网拉力而偏离托板针孔致使断针，同时对毛毯骨架材料和纤维的损伤也相应加重。

(9)针刺密度:针刺密度是指纤网在单位面积里所受到的总针刺数 (包括重复穿刺在内)。它与针板单位长度上的植针数和纤网在每一个针刺循环中前进的距离有关。

针刺密度的大小直接影响到浆板毯的植绒紧度和透气性能。浆板机运行中对毛毯的透气性、滤水性和强力的要求很高，而浆板机上的真空吸水装置、洗涤装置 (尤其是高压冲水管)及运转不灵活的滚筒等对毛毯的摩擦作用又非常大，因此需要采用适当针刺密度，防止所生产的浆板毯出现纤维过分疏松，耐磨性能不足，使用中纤维容易松脱等现象。

(10)针刺深度:针刺深度是指刺针穿过被刺产品后，突出在产品以外的长度，也就是刺针穿过托网板的长度。针刺深度是针刺工艺中的一个重要参数，造纸毛毯的毛网层与底网 (基布)层结合的过程中，必须得到足够的针刺深度，方能使纤维间、纤维与底网 (基布)间得到足够的缠结和获得有效的抱合力。但针刺深度要适中，针刺太深，会使受刺纤网的断裂纤维增多，导致毛毯的断裂强力下降，同时也增加了设备负荷、导致断针和刺针带出毯面的纤维量;针刺深度过浅，会使纤网缠结不牢固，强度低，毛毯质地松软，使用中容易产生掉毛。

针刺深度要根据浆板毯的品种、克重、刺针的刺钩状态、原料的状态及毛网铺层确定。

重型底网多层复合浆板毯的针刺工艺见表1。

表1 重型底网多层复合浆板毯的针刺工艺

(11)铺网方法:浆板毯正面和反面性能差异非常大。接触造纸机导辊的一面为反面，毛层较薄，一般铺设1～2层毛网，此毛层主要对毛毯底网骨架材料起保护作用;接触浆板的一面为正面，毛层较厚，一般铺设3～4层毛网。

3.4 整理定型

整理定型包括浆板毯的水洗、化学处理、加压热定型以及标识的喷涂、质量检验等内容。浆板毯的水洗和化学处理对提高其初期适应性、去除毛毯表面的浮毛并赋予其抗粘污耐腐蚀等特殊性能等方面有很大的好处。热定型是使浆板毯的尺寸 (长度伸长、宽度收缩以及厚度变化)更加稳定、透气度更加适合浆板机的需要、表面更加平整密实，同时还可提高浆板毯的耐磨性能。

定型是将浆板毯在一定的张力和压力状态下进行热处理，使浆板毯获得结构稳定性能、表面平整性能和耐磨性能。

我们采用的定型设备是10.0 m宽幅热油滚筒定型机，温度控制在 (200±1)℃，转速控制在3 m/min，横幅温差在±1℃范围内，这样定型出的浆板毯更均匀，毛毯表面更平整［3］。

4 重型底网多层复合浆板毯的应用

4.1 浆板机技术参数

重型底网多层复合浆板毯在山东某厂长期使用，效果良好。

浆板机型号:4200/150气垫式浆板机;设计车速:150 m/min;工作车速:145 m/min;生产浆种:700～1100 g/m2商品木浆板;产量:650 t/d(风干浆板)。

4.2 浆板机压榨部运行示意图

浆板机压榨部运行示意图见图4。

图4 4200/150气垫式浆板机压榨部运行示意图

4.3 浆板毯的规格尺寸及技术参数表

表2为4200/150气垫式浆板机配套浆板毯技术参数表。

表2 4200/150气垫式浆板机配套浆板毯技术参数表

4.4 与进口毛毯的使用寿命比较

表3为重型底网多层复合浆板毯与进口毛毯的使用寿命比较。

表3 重型底网多层复合浆板毯与进口毛毯的使用寿命比较

4.5 浆板毯在使用过程中的透水度测试

透水度测试是将测试仪压在运行的浆板毯上，浆板毯横向和纵向的透水度以曲线分布的形式显示在测试仪的内置显示屏上，这样，就可以快速发现可能存在的问题 (如毛毯缺陷)，以免导致停机，并可以将此技术参数与其他同类产品的同机使用效果进行比较。

通过定期比较毛毯透水性，可对毛毯清洗和更换进行预测和安排计划。比较清洗前后获得的数据可优化保洁剂的使用。

4.5.1 徐州金冠产浆板毯透水度测试情况

使用位置:第二大辊径压榨 (3P)下毛毯;浆板毯上机时间:2012年12月8日;浆板毯平均透水度1084 mL/min。

(1)徐州金冠产浆板毯横幅透水度测试曲线图见图5。

(2)使用过程中不同时期该毛毯透水度的检测数据见表4。

表4 徐州金冠产浆板毯使用过程中不同时期的透水度数值

图5 徐州金冠产浆板毯上机140天时的横幅透水度曲线图

图6 徐州金冠产浆板毯透水度趋势图

图7 国外某公司浆板毯上机145天时的横幅透水度曲线图

(3)徐州金冠产浆板毯透水度趋势见图6。

注:透水度在不同时期出现拐点上扬是因为浆板毯经过毛毯清洗剂(香港亚马逊化工有限公司)洗涤后，滤水透气性在一定程度得以提高所致。

从图6中可以看出，徐州金冠产浆板毯在整个使用过程中，始终保持较高的滤水效率，也表明该浆板毯具有较高的弹性回复性能，具有较强的便于清洗和自洁能力。

4.5.2 国外某公司浆板毯透水度测试情况

使用位置:第二大辊径压榨(3P)上毛毯;浆板毯上机时间:2012年11月27日;毛毯平均透水度1064 mL/min。

(1)国外某公司浆板毯横幅透水度测试曲线见图7。

(2)使用过程中不同时期该毛毯透水度的检测数据见表5。

(3)国外某公司浆板毯透水度趋势见图8。

图8 国外某公司浆板毯透水度趋势图

表5 国外某公司浆板毯使用过程中不同时期的透水度数值

4.6 应用效果比较

(1)徐州金冠的浆板毯的使用寿命基本与国外进口产品一致，个别位置毛毯使用寿命还稍高于进口同类产品，充分说明徐州金冠的产品在该机台上可以完全取代进口产品，加之价格较低，其性价比有明显的优势。

(2)徐州金冠的浆板毯在整个寿命周期中透水度基本稳定，透水度平均值还稍高于进口同类产品，说明产品设计结构科学、合理，具有很高的实用性和先进性。

5 结论

通过长时间跟踪重型底网多层复合浆板毯在浆板机上的使用，对实际使用天数、透水度测试等技术参数进行多方面的比较，说明研制的重型底网多层复合浆板毯具有良好的滤水透气性能、抗高线压力性能、弹性回复性能、尺寸稳定性能、耐磨耐腐蚀性能以及较高使用寿命;与进口产品相比，该产品具有一定优势，完全可以取代进口产品满足高速宽幅浆板机的需求。

［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．李建华．2012年中国纸业发展暨2013年趋势研究报告［M］．北京:全国工商联纸业商会、中国轻工业信息中心，2013．

［2］ Liu Yishan，Lv Xiangyang，Han Bangchun．Technology and Application of Papermaking Felt［M］．Beijing:China Light Industry Press，2009．刘一山，吕向阳，韩邦春．造纸毛毯技术与应用［M］．北京:中国轻工业出版社，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．吕向阳，韩邦春．造纸毛毯透通性等性能的测试及其发展趋势［J］．中国造纸，2007，26(3):52．