毛毯适应新型高速纸机的关键技术

毛毯适应新型高速纸机的关键技术 圈2010FEATURES 毛毯适应新型高速纸机的关键技术 .中国院院士西安工程大学教授姚穆 l前言 造纸是中国在2000年前发明的 重要产业,那时没有造纸毛毯,但有 抄纸网.机械造纸机诞生后,使用绵 羊毛生产的毛毯,承托纸浆快速排出 纸浆中的水,形成纸张基本形态及结 构.中国在20世纪初开始建设造纸毛 毯J广=为中国造纸机提供造纸毛毯. 传统的造纸机车速在1O0米/分 以下,近20年逐步提高~qsoo米/分 以上,近年又突破1000米/分甚至 1600,1800米/分.这种高速造纸机 对造纸毛毯提出了极高的要求,已 不是原来造纸毛毯所能承担的,出 现了新型造纸毛毯的要求. 2高速纸机用造纸毛毯的关 键技术 2.1纺织纤维材料和主要加工技术 为了适应造纸机高速运行的长 期张力,造纸毛毯所用纺织纤维必 须要承受大张力下的蠕变极小,同 时能承受大压力后能充分回弹,保 持蓬松状态,快速大量吸收纸浆中 的水分,在有效时间内使纸张成形. 传统的造纸毛毯是用绵羊毛生产, 但绵羊毛比强度较低,拉伸断裂伸 长率30%以上,蠕变变形量大,低速 造纸机上没有问题,高速造纸机上 使用寿命太短. 现代高速造纸毛毯及造纸网 中,造纸网均用化学纤维长丝或化 28中华钗?第31卷第21期2.1.年11月 关键词:高速纸机;造纸毛毯; 关白斟支术 中图分类号:F40783;TS7文献标志码:c 文章编号:1007—9211(2010)210028—02 学纤维单丝经复杂的织纹组织多层 织造,形成三维立体多方向孔眼吸 取纸浆液,初步漏出部分水液.造纸 毛毯过去用绵羊毛纤维,经粗梳纺 纱方法纺制较粗的毛纱,织造后经 强烈缩绒加工技术,缩绒,毡化成较 致密,平坦但蓬松,具有多方向(沿 毯切线方向,垂直方向及各种倾斜方 向)的导孔,便于液体水分离,更有 良好的弹性恢复性,在压缩回弹中 利用膨胀恢复中空隙真空压缩,快速 吸水使纸浆中水分离,因此,传统称 为造纸毛毯.但这种造纸毛毯无法 适应高速,大张力,强压条件.现代 高速造纸毛毯均为复合结构,以化 学纤维长丝束或合成纤维单丝为经 纬线,织成增强毯芯,同时将绵羊毛 纱织在增强层两面,将此织物缩绒 毡化形成蓬松厚层架构或者增强毯 芯为基底,将绵羊毛纤维或较细的 化学短纤维经分梳铺网再经非织造 针刺,水刺等方法,与增强毯芯复合 或其它方法生产,使造纸毛毯运行中 的拉伸张力由增强毯承受,而两面面 层纤维形成具有多方向空隙的导水 通道和形成蓬松,高弹性恢复性能 的压缩后回弹吸水层. 2.2造纸毛毯织造设备必须专用及 超级幅宽 传统织布机,常规幅宽为I.6 米,宽幅为3米,超宽幅为5米,传统 织造方法将造纸毛毯圆周方向的连 接采取经纱交又串接方式,如图1所 示.这种方法使接头分散在一定长 度区域中,低速造纸机上无明显的 影响,高速造纸机上运行时,将造成 震动甚至跳动,影响产品质量. 新的生产方法转移90度在这些织 布机上要保证造纸毛毯成连续周长, 对一般产业用纺织品采用多层织造方 法.例如,要织造周长28米的连续毯, 如在5米宽的织机上采用6层织造,如 图2所示.每层平均宽度在4.67米,或 者在4米宽的织机上采用8层织造,如 图3所示,每层平均宽度在3.50米.这 种方法对于一般产业用纺织品,例如 土工织物,建筑用织物没有多大问题, 但用于造纸毛毯,则极难做到左右每 一 折边处织纹屈曲波与中央完全一 致,导致造纸毛毯沿周长出现多处厚 薄,松紧,受力不匀及极易磨损破坏等 疵点.因此,一般造纸毛毯均采用双 层织法,如图4所示.此时,织布机的 幅宽将达14米,这是世界极少有的织 布机,问题极多.不仅如此特宽幅机器 需要有多层机架支持,传动轴过长延 时会影响同步周期而只能用极慢速度 运行,而且纬纱在制造中输送将特别 困难,这类织机全球只有数台.如果要 求造纸毛毯周长50米以上,则织布机 幅宽要求在25米以上,则更为困难. 3造纸毛毯必须保证的基本 图1传统造纸毛毯示意图 —— _ 三三三三(I 三三三三三 图2宽幅6层织造示意图 —一. srn—_—- 图3宽幅8层织造示意图 —————一 14rn——__——_ 图4特宽幅织2层织造示意图 性能 超高速造纸毛毯的性能要求非 常复杂,从一般概念出发,至少应包 括以下两个方面: 3.1基本规格和要求 (1)幅宽:目前国际造纸机用造 纸毛毯幅宽在1.3,16.0米,目前国 内使用的大多在3,4米. (2)周长:适应不同造纸机速 度,为保证纸浆中脱水完成,速度越 快,脱水时间越长,总周长越长.目 前国内常用方法之一是采取多段压 毯脱水方式,采用一压脱水,二压 脱水,三压脱水,四压脱水等.国际 上超高速造纸机最长造纸毛毯周长 130米,一般抄纸速度1000米/分, 需要保证压缩吸水时间不少于2秒 时,造纸毛毯半周长为33.5米,周长 67米.同理,抄纸速度为I800米/分 时,造纸毛毯周长为120,130米. 在这种条件下,为提高效率,保证稳 定,也可以分几段连续压吸,分为二 段,三段,四段等,这时每段造纸毛 毯周长可以显着缩短. (3)单位重量(克/米):造纸网 重量较轻,造纸干毯单位重量一般在 1200,1800克/米,视生产品种,用 途,纸的定量及要求而定.一般生产 复印纸,打印机纸时为1350,1640克 /米.多段式造纸毛毯单位重量,各 段不一定相同,按实际需要选定. (4)使用寿命:现在一般高速造 纸机,造纸毛毯要求连续使用寿命 为90,180天,即可连续承受压缩次 数200万,400万次. 3.2性能要求 (1)面:特别是正面,要求平整 光洁,细腻,无针刺痕,无凹凸疵点, 无长毛羽.(2)孔隙率:孔隙体积率 高,具有纵向,横向,切向,垂向孔, 便于液态水快速传输.(3)耐压缩性 2010 FEATURES 优良:承受力在压缩辊作用下,单位 宽度(沿压辊轴向)的承压力不小于 100N/cm.(4)压缩回弹性优良:稳定 弹性恢复正常厚度的时间不大于0.5 秒,回弹中毡内孔隙形成真空,快速 吸水,并在压缩200万次至400万次保 持回弹性.(5)化学稳定性优良:耐水 解,耐腐蚀,耐高温(120~C).(6)尺 寸稳定性优良:幅宽,周长,厚度在压 缩200万,400万次中保持稳定,并不 会产生褶皱,褶裥,特别不会产生螺 旋性纹痕.(7)耐污性优良:一般不易 沾污,不易着色,以保证纸张洁白. 4实现的某些技术条件 (1)选用适当的纤维原料.增强 用基材使用耐高温,高强度,高模量 纤维;膨体材料选用耐热,耐腐蚀, 纤细或扁平截面,保证毯面平整,细 腻,无长毛羽. (2)选用专用造纸毛毯织机织 造.这方面,中国已有一定基础,江 苏常州飞龙无纺机械有限公司2008 年曾生产一台FLZM3"-900型特宽 幅造纸毛毯针刺联合机,有效幅宽 8.5米,在基布上梳理,铺网,双面针 刺,毛毯最高单位重量2500克/米. 该台设备售给美国奥伯尼公司. (3)选用专用后整理设备进行修 饰表面,定形,稳定化处理. 总之,虽然目前已有初步基础, 但还有大量工作要做,我们必须综 合材料,机械,工艺,造纸,纺织, 电工,电子等跨学科,跨行业,"产, 学,研,用"相结合,合力攻关,努力 做好工作,为中国高速造纸机的实 现贡献力量.圆 (据作者在首届中国造纸装备发展 论坛上的演讲录音和幻灯4综合整理,整 理后未经作者审阅.) N.v,2010Vol31,No.21ChinaPulp&PaperIndustry29