高速多层环织工业造纸毛毯的研制开发

2023-03-07唐继春吕香香

纺织报告 2023年1期

唐继春，吕香香

（1.徐州市检验检测中心，江苏徐州 221009；2.徐州三环工业用呢科技有限公司，江苏徐州 221141）

工业造纸毛毯是应用于造纸机压榨部位的脱水织物，其主要功能是脱去造纸生产过程中湿纸页的水分，承托和转移纸页，并起到修饰纸面的作用。当前，造纸机械不断朝着宽幅、高车速、高线压等方向发展，而造纸毛毯性能又与造纸机的生产效率、产品质量和生产成本密切相关，因此，研究开发满足造纸工业要求的耐高压、耐磨、高回弹造纸毛毯是工业用呢生产企业的重要课题。

1 高速造纸机对造纸毛毯性能的要求

（1）毛毯在大拉力、高负载作用下不易被拉伸变形或撕裂，不打折，尺寸稳定性足够；（2）毛毯能满足车速在12 m/s以上、压榨部线压力在150 kN/m以上的造纸机械需求；（3）毛毯具有多孔性，保证湿纸页脱出的水不仅可以横向流动，还能纵向流动；（4）毛毯的初期使用性能好，初始提速快，能保证造纸机在高车速条件下稳定运行；（5）毛毯表面平整、无明显针刺痕迹，以改善纸张外观质量[1]。

2 高速多层环织工业造纸毛毯研制方案

2.1 产品设计及工艺流程

在设计高速多层环织系列工业造纸毛毯时，主要考虑压辊压力、纸页水分含量、车速、压榨形式、纸种等。产品结构由4个部分组成，包括贴纸面纤维层、中间纤维层、底网层、底层纤维层。生产工艺流程如图1所示。

图1 生产工艺流程

2.2 毛毯纤维层原料的选择

为了提高造纸毛毯的初期适应性和引纸顺畅性，表面纤维层采用17 dtex和22 dtex锦纶66。锦纶66纤维具有较高的强度、优良的耐磨性和稳定性，根据不同纸种的生产要求，表面纤维层定量为200～240 g/m2，17 dtex和22 dtex锦纶66质量分数之比为60%∶40%。

为了提高毛毯的耐磨性和抗污性，中间纤维层和反面纤维层采用33 dtex和44 dtex锦纶66，两者比例为30%∶70%。每层纤维的定量根据纸张种类的不同设计为200～260 g/m2不等。

2.3 底网组织结构

底网层数的设置主要采取以下4种形式：单层底网、双层底网、三层底网和叠层复合底网，一般底网层数越多，其赋予造纸毛毯的耐高线压性能越好、弹性回复越好、容水空间越大、强力越高、尺寸越稳定、滤水性能越好[2]。

针对高速多层环织系列工业造纸毛毯的生产特点，底网采用1+2结构基网设计，利用重型织机，采用环形织造技术，生产无端底网，解决底网插头部位强力不高、滤水不好的问题。

2.4 针刺工艺

采用双面复合针刺工艺，主针刺机上梁两个针区、下梁一个针区，3个针区可对毛毯正反面同时针刺，使毛毯生产能一次完成，无需翻布。这种工艺不仅能提高植绒强度，在一定程度上提高纤维与纤维、纤维与底网之间的固结程度，还可以减少掉毛，提高毛毯的耐磨性，大大延长造纸毛毯的使用寿命[3]。

2.5 定型工艺

采用喷水式双面低速高温定型方式。喷水的目的是提高毛毯的初期使用性能，使造纸机更快、更平稳地出纸，提高生产效率[4]。双面低速高温定型的目的是使毛毯充分定型，毯面更加平整、更加细腻密实，加强纤维之间的抱合力，提高毛毯的稳定性，延长毛毯的使用寿命，最终达到设计要求的成品透气度指标。在定型工序，重点对定型温度、速度和次数以及方法进行试验和优选，以确定最佳工艺组合，保证成品毛毯的各项技术指标达到项目预先设计的技术指标，适用于高速宽幅造纸机的生产，满足客户的需求。

3 产品技术指标

高速多层环织系列工业造纸毛毯的各项技术指标执行行业标准FZ/T 25005—2021《底网造纸毛毯》，经检验，产品各项指标均符合标准规定的要求。技术指标检验结果如表1所示。

表1 主要技术指标检测值

经国内大型纸厂使用发现，该系列产品能满足造纸机械高速、宽幅、高线压的需要，适合造纸机车速在12～20 m/s的牛皮箱板纸、高强瓦楞纸、白卡纸的生产。

4 关键技术及解决方案

4.1 织造工序

（1）保证经、纬纱张力均匀，基布表面平整。首先，控制经纱张力。筒子架上每只筒子输出的经线张力必须保持一致，然后通过导纱架的张力辊动态调控微张力，保证整经过程中纱线张力均匀。其次，控制纬纱张力。为了解决纡子纱张力不匀的问题，卷纬机采用了张力调节器的机械调节和张力传感元件电子调节相结合，有效控制纡子纬纱张力，确保纡子在织造过程中退绕时张力始终一致。

（2）提高环形底网织造质量。织造时，织机上的经纱实际是环形底网的纬纱，纬纱实际是环形底网的经纱。为了解决纬纱收缩和经纱磨损的问题，设计了环形底网边纱装置，通过控制边纱送经的张力及送经量来保证与环形底网张力一致，达到边线经纱与底网张力一致，消除边线收缩问题。

4.2 针刺工序

在和毛工序，为了充分混合并避免化学纤维的静电影响，和毛时加入一定量的和毛油及抗静电剂。和毛油的添加配方：水/油/静电剂为97%/1%/2%，混合开松时的回潮率一般控制在9%～10%。

在主针刺工序，针对高速多层环织系列工业造纸毛毯的特殊要求，采用三针区主针刺机，经过多次试验和改进，设计了以下主针刺工艺：（1）反面短纤铺毛，针深分别为7、7、8 mm；（2）中间短纤铺毛，针深分别为8、8、7 mm；（3）表面短纤铺毛，针深分别为9、9、8 mm；（4）空刺遍数：5遍；（5）空刺针深分别为12、11、10、8、6 mm；（6）针刺频率为500次/min。

针刺深度是使毛网短纤和底网之间更好结合的关键，针刺过深会使受刺底网断裂；若针刺过浅，会因为纤维之间、纤维和底网之间的结合不牢固，在造纸机上使用的过程中容易产生起毛和掉毛现象，使用寿命短。若针刺遍数太少，造纸毛毯的针刺紧度不够，会导致纤维间抱合不紧，毛毯容易起毛、脱毛。若针刺遍数过多，会导致毛毯过于密实，滤水性能变差，底网受损较严重，影响造纸毛毯的使用寿命。研究合理的针刺工艺方案，对项目的顺利实施至关重要。

4.3 热定型工序

定型工序的主要任务是使毛毯的规格尺寸进一步稳定、纤维之间的结合更加牢靠、毛毯表面更加平整密实，同时还可提高毛毯的耐磨性能。

本研究设计了两次定型工艺流程，第一次是底网织造完成后的初始定型，目的是保证底网的经纬线交织成型且稳定，使底网更加平整、尺寸更加稳定，为毛毯的整体平整度提供保障；第二次是成品毛毯的最终定型，首先用喷水设备将特别制备的水溶液均匀喷洒在造纸毛毯上，待毛毯充分浸湿，采用热油滚筒定型机对毛毯进行定型，采用双面定型方式，目的是进一步加强纤维之间的抱合力和成品毛毯的规格稳定性。主要参数如下：（1）定型张力为6～7 kg/m；（2）定型速度为1.2 m/min；（3）定型温度为180～190 ℃；（4）定型4遍（反面2遍，正面2遍）。

在一定的张力和压力下，毛毯平稳运行能保证毛毯定型充分、毯面平整细腻，提高毛毯的稳定性，达到设计的透气度要求[5]。