高速多層環織工業造紙毛毯的研制開發

唐繼春，呂香香

（1.徐州市檢驗檢測中心，江蘇 徐州 221009；2.徐州三環工業用呢科技有限公司，江蘇 徐州 221141）

工業造紙毛毯是應用于造紙機壓榨部位的脫水織物，其主要功能是脫去造紙生產過程中濕紙頁的水分，承托和轉移紙頁，并起到修飾紙面的作用。當前，造紙機械不斷朝著寬幅、高車速、高線壓等方向發展，而造紙毛毯性能又與造紙機的生產效率、產品質量和生產成本密切相關，因此，研究開發滿足造紙工業要求的耐高壓、耐磨、高回彈造紙毛毯是工業用呢生產企業的重要課題。

1 高速造紙機對造紙毛毯性能的要求

（1）毛毯在大拉力、高負載作用下不易被拉伸變形或撕裂，不打折，尺寸穩定性足夠；（2）毛毯能滿足車速在12 m/s以上、壓榨部線壓力在150 kN/m以上的造紙機械需求；（3）毛毯具有多孔性，保證濕紙頁脫出的水不僅可以橫向流動，還能縱向流動；（4）毛毯的初期使用性能好，初始提速快，能保證造紙機在高車速條件下穩定運行；（5）毛毯表面平整、無明顯針刺痕跡，以改善紙張外觀質量[1]。

2 高速多層環織工業造紙毛毯研制方案

2.1 產品設計及工藝流程

在設計高速多層環織系列工業造紙毛毯時，主要考慮壓輥壓力、紙頁水分含量、車速、壓榨形式、紙種等。產品結構由4個部分組成，包括貼紙面纖維層、中間纖維層、底網層、底層纖維層。生產工藝流程如圖1所示。

圖1 生產工藝流程

2.2 毛毯纖維層原料的選擇

為了提高造紙毛毯的初期適應性和引紙順暢性，表面纖維層采用17 dtex和22 dtex錦綸66。錦綸66纖維具有較高的強度、優良的耐磨性和穩定性，根據不同紙種的生產要求，表面纖維層定量為200～240 g/m2，17 dtex和22 dtex錦綸66質量分數之比為60%∶40%。

為了提高毛毯的耐磨性和抗污性，中間纖維層和反面纖維層采用33 dtex和44 dtex錦綸66，兩者比例為30%∶70%。每層纖維的定量根據紙張種類的不同設計為200～260 g/m2不等。

2.3 底網組織結構

底網層數的設置主要采取以下4種形式：單層底網、雙層底網、三層底網和疊層復合底網，一般底網層數越多，其賦予造紙毛毯的耐高線壓性能越好、彈性回復越好、容水空間越大、強力越高、尺寸越穩定、濾水性能越好[2]。

針對高速多層環織系列工業造紙毛毯的生產特點，底網采用1+2結構基網設計，利用重型織機，采用環形織造技術，生產無端底網，解決底網插頭部位強力不高、濾水不好的問題。

2.4 針刺工藝

采用雙面復合針刺工藝，主針刺機上梁兩個針區、下梁一個針區，3個針區可對毛毯正反面同時針刺，使毛毯生產能一次完成，無需翻布。這種工藝不僅能提高植絨強度，在一定程度上提高纖維與纖維、纖維與底網之間的固結程度，還可以減少掉毛，提高毛毯的耐磨性，大大延長造紙毛毯的使用壽命[3]。

2.5 定型工藝

采用噴水式雙面低速高溫定型方式。噴水的目的是提高毛毯的初期使用性能，使造紙機更快、更平穩地出紙，提高生產效率[4]。雙面低速高溫定型的目的是使毛毯充分定型，毯面更加平整、更加細膩密實，加強纖維之間的抱合力，提高毛毯的穩定性，延長毛毯的使用壽命，最終達到設計要求的成品透氣度指標。在定型工序，重點對定型溫度、速度和次數以及方法進行試驗和優選，以確定最佳工藝組合，保證成品毛毯的各項技術指標達到項目預先設計的技術指標，適用于高速寬幅造紙機的生產，滿足客戶的需求。

3 產品技術指標

高速多層環織系列工業造紙毛毯的各項技術指標執行行業標準FZ/T 25005—2021《底網造紙毛毯》，經檢驗，產品各項指標均符合標準規定的要求。技術指標檢驗結果如表1所示。

表1 主要技術指標檢測值

經國內大型紙廠使用發現，該系列產品能滿足造紙機械高速、寬幅、高線壓的需要，適合造紙機車速在12～20 m/s的牛皮箱板紙、高強瓦楞紙、白卡紙的生產。

4 關鍵技術及解決方案

4.1 織造工序

（1）保證經、緯紗張力均勻，基布表面平整。首先，控制經紗張力。筒子架上每只筒子輸出的經線張力必須保持一致，然后通過導紗架的張力輥動態調控微張力，保證整經過程中紗線張力均勻。其次，控制緯紗張力。為了解決紆子紗張力不勻的問題，卷緯機采用了張力調節器的機械調節和張力傳感元件電子調節相結合，有效控制紆子緯紗張力，確保紆子在織造過程中退繞時張力始終一致。

（2）提高環形底網織造質量?？椩鞎r，織機上的經紗實際是環形底網的緯紗，緯紗實際是環形底網的經紗。為了解決緯紗收縮和經紗磨損的問題，設計了環形底網邊紗裝置，通過控制邊紗送經的張力及送經量來保證與環形底網張力一致，達到邊線經紗與底網張力一致，消除邊線收縮問題。

4.2 針刺工序

在和毛工序，為了充分混合并避免化學纖維的靜電影響，和毛時加入一定量的和毛油及抗靜電劑。和毛油的添加配方：水/油/靜電劑為97%/1%/2%，混合開松時的回潮率一般控制在9%～10%。

在主針刺工序，針對高速多層環織系列工業造紙毛毯的特殊要求，采用三針區主針刺機，經過多次試驗和改進，設計了以下主針刺工藝：（1）反面短纖鋪毛，針深分別為7、7、8 mm；（2）中間短纖鋪毛，針深分別為8、8、7 mm；（3）表面短纖鋪毛，針深分別為9、9、8 mm；（4）空刺遍數：5遍；（5）空刺針深分別為12、11、10、8、6 mm；（6）針刺頻率為500次/min。

針刺深度是使毛網短纖和底網之間更好結合的關鍵，針刺過深會使受刺底網斷裂；若針刺過淺，會因為纖維之間、纖維和底網之間的結合不牢固，在造紙機上使用的過程中容易產生起毛和掉毛現象，使用壽命短。若針刺遍數太少，造紙毛毯的針刺緊度不夠，會導致纖維間抱合不緊，毛毯容易起毛、脫毛。若針刺遍數過多，會導致毛毯過于密實，濾水性能變差，底網受損較嚴重，影響造紙毛毯的使用壽命。研究合理的針刺工藝方案，對項目的順利實施至關重要。

4.3 熱定型工序

定型工序的主要任務是使毛毯的規格尺寸進一步穩定、纖維之間的結合更加牢靠、毛毯表面更加平整密實，同時還可提高毛毯的耐磨性能。

本研究設計了兩次定型工藝流程，第一次是底網織造完成后的初始定型，目的是保證底網的經緯線交織成型且穩定，使底網更加平整、尺寸更加穩定，為毛毯的整體平整度提供保障；第二次是成品毛毯的最終定型，首先用噴水設備將特別制備的水溶液均勻噴灑在造紙毛毯上，待毛毯充分浸濕，采用熱油滾筒定型機對毛毯進行定型，采用雙面定型方式，目的是進一步加強纖維之間的抱合力和成品毛毯的規格穩定性。主要參數如下：（1）定型張力為6～7 kg/m；（2）定型速度為1.2 m/min；（3）定型溫度為180～190 ℃；（4）定型4遍（反面2遍，正面2遍）。

在一定的張力和壓力下，毛毯平穩運行能保證毛毯定型充分、毯面平整細膩，提高毛毯的穩定性，達到設計的透氣度要求[5]。

5 結語

高速多層環織系列工業造紙毛毯具有普通造紙毛毯無法替代的毯面平整度、較高的彈性回復率、良好的尺寸穩定性及較高的耐磨性。產品在高速造紙機使用過程中初期出紙快、提速快，具有較強的抗壓性，在高速、強壓條件下運行平穩，仍能保持較高的孔隙率和脫水性能，提高了造紙企業的生產效率。