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如何选择适合造纸压榨的毛毯?

【摘要】:(一)概述造纸毛毯的作用:①滤水作用:作为脱水媒介,当纸幅在真空箱和压榨区脱水时,造纸毛毯吸收和滤出纸页脱出的水分。毛毯的材料、编织方法影响毛毯的吸水性、滤水性、弹性及其使用性能。抗压毛毯是指不可压缩的、或很容易压缩但回弹性很好的毛毯。一般造纸压榨都改用针刺毛毯,编织毛毯已逐渐趋于淘汰。BOM造纸毛毯是目前普及面最广的一种造纸毛毯,其使用普及率已经达到95%以上。

(一)概述

造纸毛毯的作用:

①滤水作用:作为脱水媒介,当纸幅在真空箱和压榨区脱水时,造纸毛毯吸收和滤出纸页脱出的水分。

②平整作用:在纸幅传递及脱水过程中,对纸张表面起平整及修饰作用。

传送带的作用:将纸页由网部通过压榨部再传递到烘干部,并带动被动辊及网笼运转。

毛毯的材料、编织方法影响毛毯的吸水性、滤水性、弹性及其使用性能。羊毛吸水性好,弹性好。但羊毛耐磨性较差、抵抗细菌化学腐蚀能力较低,伸长率较大,使用寿命短,价格高。合成纤维强度高和滤水性好,但吸水性和弹性差。合成纤维和羊毛混纺毛毯兼有两种纤维的优点。以锦纶纤维为原料,采用现代最新工艺和技术生产的全化纤针刺毛毯,已经获得广泛的应用。

(二)毛毯的特性

定量:每平方米毛毯的质量。

厚度:在一定压力下毛毯的厚度。

透气度:在一定压差下,单位时间穿过毛毯的空气体积。

空隙容积:在一定负荷作用下毛毯的最大含水能力。

流动阻力:是指水流在三个方向(纵向、横向和垂向)穿过毛毯所受的阻力。流动阻力越低,越易在压区接受水分和在真空洗涤器处脱去水分。

可压缩性:是指在一定压力下,压缩毛毯的容易程度。

回弹性:是毛毯从压缩状态回复原状的能力。抗压毛毯是指不可压缩的、或很容易压缩但回弹性很好的毛毯。

压力分布的均一性:从压榨毛毯传递到纸页的压力不均,会导致纸页横幅水分不均。压力分布的均一性要求毛毯的底布纱线较细、表面编织图纹平滑。

图4-108 压榨毛毯分类

其他特性:如稳定性、耐久性、滤水性、外观、洁净度和柔韧性,等等。

其中空隙容积、流动阻力、可压缩性、回弹性、压力分布的均一性和其他特性与纸机条件(诸如速度、压榨负荷、压榨形式、毛毯所用的洗涤设施)和纸张品种有关。

(三)毛毯的结构与性能

造纸行业使用毛毯已经有1000多年了,发展到今天经历了编织毛毯、针刺毛毯BOB(Batt-On-Base)和如今使用最多的底网针刺毛毯BOM(Batt-On-Mesh),其分类如图4-108所示。

1.编织毛毯(第一代造纸毛毯)

这是最早使用的造纸专用毛毯,使用的品种为编织毛毯。编织毛毯一般用羊毛纱线或混纺纱线通过织造方法,经纺纱、捻合、整经、织造、缩呢、洗呢、拉毛、烧毛定型整理等传统工艺过程制成。其结构特点是纵向和横向均由细纱通过编织而成,然后再用机械方法缩绒,做成最终状态的成品,纱线纤维含量以羊毛为主,加少量的合成纤维。目前,这类毛毯除部分老纸机生产特殊纸张(如条纹牛皮纸)作上毯使用外,一般很少使用。其主要原因是强力低,使用寿命短。

编织毛毯是用10%~15%的锦纶纤维和羊毛通过混纺、织毯、缩呢、拉毛制成的。

平织是最简单的织法,纬线逐根间隔地与每根经线上下交织。

2/2破斜纹是隔一根纬线像平织一样上下交织,另两根纬线则通过两根经线的上方或下方。

1/3破斜纹:是纬线通过一根经线的下面,再通过三根经线的上面。

2/2斜纹是纬线交替地在两根经线上下通过。

不同的毛毯织法所表现的基本性能如表4-18所示。

表4-18 不同的毛毯织法所表现的基本性能

普通的编织毛毯对造纸的要求存在着难以解决的矛盾:提高毛毯的平滑性,毛毯应紧密,绒面平整致密,但滤水性差。提高滤水性,毛毯应疏松,但绒面不够致密,平滑性及强韧性降低。

普通编织毛毯在使用上存在着一定的局限性。

2.针刺毛毯(第二代造纸毛毯BOB)

为了提高造纸毛毯的性能,延长毛毯的使用寿命,研制生产了第二代造纸毛毯,主要是针刺植绒毛毯,也称为BOB毛毯。针刺植绒毛毯由基布层和纤维层两部分组成。根据使用纤维原料的不同,可分为混纺针刺植绒毛毯和全化纤针刺织绒造纸毛毯。根据基布结构的不同,又可分为有纬针刺植绒造纸毛毯和无纬针刺植绒造纸毛毯。

针刺植绒毛毯(BOB)是以锦纶和混纺毛纱为经线,再以混纺毛线为纬线织成很松的底布,底布为单层、双层或三层以上的毛毯。然后在两面植上大量的羊毛或羊毛与聚酰胺,经洗缩、烧毛而成。基布与毛层的比例是基布占30%~50%。

针刺毛毯的基布很疏松,毛绒的纤维又是垂直插入基布,有利于垂直方向脱水,滤水性能好。特别适用于沟纹压榨或真空压榨的纸机。

针刺毛毯的两面都植有厚层绒毛,毛毯表面平滑,纸张表面的毯痕少。同时背面的毛层作为摩擦保护层,使底布不受磨损,毛毯的使用寿命长。

大量使用合成纤维,其强度和耐磨性都较羊毛高,因此针刺毛毯的使用寿命一般可较普通编织毛毯延长1~4倍。

针刺毛毯的经纱为高强度、低拉伸的锦纶长丝,强度大,伸长小,运行中的尺寸稳定,毯面平整挺立,不易打褶起拱,易接纸。

一般造纸压榨都改用针刺毛毯,编织毛毯已逐渐趋于淘汰。

3.底网针刺毛毯(第三代造纸毛毯BOM)

目前第三代造纸毛毯应用已经有很多年了,这种毛毯为高线压底网针刺毛毯,也称为BOM造纸毛毯。BOM造纸毛毯是目前普及面最广的一种造纸毛毯,其使用普及率已经达到95%以上。高线压底网针刺造纸毛毯由底网层和纤维层两部分组成,其结构特点是,底网层由纵向和横向运用不同织造技术制作的不同组织结构的网,分单层、双层、多层或多层叠合而成,纵向采用复丝化纤材料,横向采用单丝或复丝合股化纤材料,再在底网的两面刺上毛网而制成毛毯,底网和毛网均为100%合成纤维。因此,高线压底网针刺造纸毛毯又可分为单层、双层、多层、叠层底网针刺造纸毛毯以及无结点底网针刺造纸毛毯等。

4.单层BOM毛毯

因其底网的组织结构不同,又可分为:1/1平纹结构、2/2斜纹结构、1/3破斜纹结构、1/5破斜纹结构,等等。如图4-109所示为单层BOM造纸毛毯中的一种结构。

5.双层BOM毛毯

因其底网的组织结构不同,可分为:1+1复合双层、经双层结构造纸毛毯。图4-110所示为双层BOM造纸毛毯中的一种。

图4-109 单层BOM造纸毛毯

图4-110 双层BOM造纸毛毯

6.多层BOM毛毯

根据底网结构不同,可分为:1+2复合三层、1+1+1复合三层、2+2复合等多层结构BOM造纸毛毯。图4-111为多层BOM造纸毛毯中的其中之一种类型。

7.无结点BOM毛毯

其经线和纬线有交叉但无肘节,采用不织的方式铺设而成,其底网层更加平整,所采用的线径和合股数更加灵活。如图4-112所示。

图4-111 为多层BOM造纸毛毯

图4-112 无结点BOM毛毯

用锦纶综丝合股或复丝为经线,锦纶综丝合股或单丝为纬线,以特定的工艺织成单层、双层、多层、叠层等结构作基网,上铺化纤毛层经针刺而成。它的主要特性来源于底网部分,底网部分的特殊用料和它的特殊结构,保证了毛毯在通过压区时横截面的几何形状保持不变,因此疏水渠道畅通,脱水快,有利于提高车速。构成底网的综丝材料表面光滑,不易黏附杂物,在洗涤条件保证的条件下,使用寿命相对较长。底网毛毯的强力一般都比较大,在大负荷或高线压条件下,仍能保持稳定的使用规格,一般伸长率不超过1%。毯面平整,在纸张上不易留毯痕,适用范围较广。

(四)毛毯的选择

压榨毛毯的选用,还取决于所抄造的纸种、纸张定量与整饰要求、纸机形式以及毛毯所用的洗涤设施。见表4-19所示。

表4-19 毛毯的选择

第一压湿纸含水量大,要求滤水性好,多采用平织毛毯,定量为600~700g/m2

第二压也多用平织毛毯,但定量应略大一些,一般为685~750g/m2

第三压要消除第一、二压毛毯纹,要求平滑性好,多采用800~850g/m2的破斜纹毛毯。

高级书写纸和证券纸纸料的滤水较困难。这些纸又要求高的平滑度,因此所用的毛毯有很好的滤水性和一定的平滑性。一般都采用破斜纹毛毯或极细致的平织毛毯。

普通薄纸的毛毯是破斜纹或平织的,孔眼比较细,表面长绒毛很少。

用于新闻纸的毛毯应十分透气而不易堵塞,由于新闻纸的毯痕较少,后面压榨的毛毯的定量可稍低些。应选择与所加线压相应的定量和厚度的多层针刺毛毯。

毛毯长度按纸机压榨部的设计而定。保证有充分的调节余量。毛毯的宽度应较压辊面宽出100~150mm。毛毯纵向张紧以后仍然要比湿纸宽出150~200mm。

对普通编织毛毯,有在第一压使用一段时间后,改做第二压毛毯使用。但对针刺植绒毛毯,可先在第二压使用一段时间,再移到第一压或第三压,使用效果较好。

(五)毛毯的安装和运行

把压榨毛毯放到纸机上,并均匀地铺开,要求全幅上褶子越少越好。然后移动张紧辊使毛毯平整,但不要拉紧。在低速时调直“标准线”,再用喷水管湿润毛毯,使其充分吸饱水分。

1.操作压力

毛毯湿润后,可用张紧辊进行调节,直至它运行时达到标签上所注明的长度。当在其建议长度运行时,即达到了其设计张力,此时应为长度、宽度和滤水度的最佳点。

2.绳子捆绑

因为目前所用的大多数压榨毛毯都是合成纤维制成的,它们不应用绳子捆绑;或尽量少捆绑,并应避免过分皱褶。

3.停机时注意事项

当压榨部较长时间(超过4~6h)停机时,应该用千斤顶将毛毯放松运行长度的3%~4%,以防止张力过分积聚。如果纸机是周末停机,一定要在停机前将毛毯彻底冲洗干净。

(六)压榨毛毯的洗涤

必须将积存在毛毯结构中的污垢物或填塞物清除干净。因为毛毯被填塞或压缩,使其不能使用。抄纸所用的各种原料和助剂都是潜在的污垢物。

1.填塞压榨毛毯中的最常见物质可分成五大类

碱性可溶物:可借溶解于强碱溶液而从毛毯中脱除的物质均称为碱性可溶物。它们一般都是有机物质,诸如木浆中的木素或配料中的助剂(诸如淀粉和树脂)。

细小纤维:它们不能被对毛毯无损的任何化学品所溶解;最好用高压喷水管和真空吸水管等机械办法消除。

无机物质(灰分):无机物质是由不活泼的矿物质(诸如二氧化钛、瓷土、砂子与其他矾土、碳酸钙等酸不溶物质)和其他硬水金属络合物组成。一般用酸性溶液清除这类填塞物。

可抽提物:溶解在有机溶剂中的含脂物或聚合物称为可抽提物。松脂、焦油、沥青、乳胶和油墨都是可抽提物。

树脂:用于改进纸张湿强度的合成聚合物,分成酸性和中性两大类,均称为湿强度树脂。可借助于碱洗涤系统将这类树脂清除掉。

填充物和助剂:它们起黏合剂和胶黏剂的作用,易于跟毛毯的毛网纤维黏在一起。加上压榨压区的压缩作用,将毛毯压紧。

2.洗涤方法

由于目前大量使用再生纤维、填料用量日益增加、实现白水封闭循环等原因,毛毯易堵塞,易脏污,使毛毯变得板结而失去弹性,因此必须经常清洗,保持毛毯的清洁和弹性,保证压榨脱水的效率,延长毛毯的使用寿命。通常用机械和化学洗涤两种方法洗涤毛毯,停机洗涤毛毯时,要除去压力,放松毛毯,把它集成一束,以爬行速度开动压榨部使其空转,往毛毯上浇洗涤剂,并用清水连续洗涤,洗好之后从中间向边缘逐渐展开毛毯。

(1)机械洗涤

所有压榨毛毯,从上机到下机,均应连续地进行机械洗涤,机械洗涤系统是利用高压和低压喷水管的水压力,使毛毯结构中的污垢物松动,然后利用真空吸引管将其除去。真空管也从毛毯脱去水分,在选择真空管结构和开孔面积时,必须考虑毛毯结构、纸机速度和在真空管缝口的停留时间。

(2)化学洗涤

新型压榨毛毯通过良好的机械洗涤系统是可以充分洗涤干净的,但还不能免除使用化学洗涤法。连续的、间歇的或停机进行的化学清洗,对保持压榨毛毯有效运行往往是十分重要的。确定污垢种类后,就可选定相应化学清洗剂与pH条件,并用真空管协助将污垢从毛毯中清除掉。洗涤的时间不应超过20min。对于特别脏的毛毯,必须把毛毯从纸机上卸下来洗涤。

3.化学清洗剂

这些清洗剂是一种高效洗涤剂,也可加入其他成分和溶剂配制成清洗剂以除去特定的填塞物。还可加入缓蚀剂以最大限度地减少与溶液相接触的机械部件的腐蚀。当前广泛使用的三种主要清洗剂为酸性、中性和具有溶解力的清洗液。

酸性清洗液一般为非离子型洗涤剂,再加上盐酸、硫酸、磷酸或氨基磺酸。

碱性清洗液一般为非离子型洗涤剂,也可以是阳离子型。洗涤增强剂可以是强碱(诸如氢氧化钠、氢氧化钾)或弱碱(诸如碳酸钠、碳酸钾)。它们帮助除去松脂、非固化树脂和碱溶性物质。

具有溶解力的清洗液,含有洗涤剂和用有机溶剂混合的乳化剂。它们主要用于除去高浓度含脂填塞物和其他可用有机溶剂抽提的物质。

必须注意保证清洗液跟纸机配比和pH条件的协调一致。清洗液不应使毛毯结构降级。

(七)压榨毛毯的维护与修复

1.毛毯的维护

润湿毛毯很重要,如不注意会使毛毯的收缩不一,引起压花或缩短寿命。新毯上机后,应在压榨辊的轻压之下使其在松弛状态下空转。使用喷水管均匀地加水润湿,使之充分均匀湿透,然后调整毛毯所必须的张力,以避免新毛毯上机后出现的不正常象(例如新毛毯尺寸收缩达不到正常运行尺寸,新毯受张力不当而使强度下降等)。

在毛毯的运行过程中,还要注意毛毯的松紧。毛毯的滤水性和它的松紧有密切的关系,毛毯在较松的情况下可以降低磨损。但太松会使毛毯的孔眼缩小,影响滤水性,甚至出现打褶。因此,在实际生产中,应在保持适当的滤水能力,在不产生压花的条件下,偏松对运行比较有利。

2.毛毯的修复

压榨毛毯的成分和强度使它们完全能够不被戳破、撕开和裂边。在许多情况下所产生的损伤都是可以修复的,不必停机去更换毛毯。使用纱线、缝针和黏合剂,即可将小面积的损伤修补好。

(八)存在的问题、原因和解决办法

下面列举出许多常见问题的原因及其解决办法。

1.掉毛

掉毛是指毛毯纤维黏附到纸页表面。掉毛的原因是毛毯被机器部件擦伤和化学品损伤。如果在整个使用期都掉毛,很可能是机械性或摩擦性磨损太严重了。

2.毯痕

新型毛毯的毯痕问题明显减轻,但毛毯磨损可造成毯痕。纵向毯痕的外观非常直,平行于纸边,形状似长条形的山脊和山沟。横向毯痕较难发现。

3.印痕

印痕是由真空、沟纹压榨的孔眼、沟纹所造成。真空、沟纹压榨的压力太大,就造成纸页上的孔痕或沟痕。解决印痕问题的措施:

①更改操作条件,如降低压榨负荷、减小孔眼或沟纹规格、磨制成碟形孔或环形孔或降低压区前的毛毯含水量。

②采用定量较大的多层毛毯,在压区可提供较厚的垫层,使印痕大大减轻。

4.压溃

压溃的原因:

①由纸机条件所引起,如真空辊孔眼堵塞或喷水管喷嘴不合理造成的条斑。

②进入压榨部的纸页水分过高。

③系统中加入了过量的喷淋水。

④毛毯由以下原因造成的低空隙容积和(或)高流体阻力:毛毯太细、太薄或太密实;毛毯太脏,不能很好地脱除水分;毛毯磨损变薄,不能很好地容纳水分。

5.鼓破

鼓破是指浆料或毛毯带入的空气局部积聚而在毛毯与纸页之间形成气泡而鼓破纸页。

新毛毯容易发生鼓破。密实、表面平滑的毛毯,可消除鼓破现象。

毛毯运行一段时间后发生鼓破现象,可能是毛毯太脏或太密实了,应改变毛毯设计或改进毛毯的清洗方法。

6.纸页剥离

纸页一般趋向于最平滑而且水膜均一的辊面或毛毯表面,纸页不按设计预定路线剥离,如在扬克纸机上生产薄型纸时,纸页可能跟着真空压榨压区出口的下毯走。

原因:

①在双毯压榨压区,是受毛毯之间的水的分配和毛毯表面性能影响。解决方法是清洗毛毯和消除毯孔填塞。

②降低毛毯含水量,将真空压榨辊中的真空箱重新定位,降低压榨负荷以及改变压区出口侧的纸页与毛毯的几何形状也有助于减轻这种异常情况。

7.压榨振动

在高速纸机中,压榨可能产生严重振动。这与纸机状况或毛毯的定量波动有关。

①由纸机状况造成的压榨振动:压榨辊没找好平衡,液力压榨加压装置的气压不正常,挂胶辊上有软点。

②毛毯引起的压榨振动,可通过改变毛毯含水量、压榨负荷和纸机速度来减轻。

8.垫絮燃烧

垫絮燃烧是由于在压榨压区入口处纸絮堵塞而产生很大的摩擦力,使毛毯表面的合成纱线熔化而起火。

原因是:a.引纸时断纸堆积;b.压辊刮刀维护不良,使纸料聚集形成垫絮。

措施:a.改变压榨的设计不良的结构,在压区断纸的同时偏移纸页,或降低压区线压。b.利用表面抗高温的纤维和(或)羊毛压榨毛毯,但抗高温纤维或羊毛没有聚酰胺(尼龙)抗磨,使磨损速率加快。

9.鼓泡

纸页与烘缸之间形成蒸汽而产生鼓泡,使小块纸页脱离于烘缸面,生产有光纸时会产生麻点状外观。

鼓泡问题通常是由于烘缸表面太热或纸幅(毛毯)有湿条纹而产生的。烘缸镀层不均,横向分布问题,引纸毛毯堵塞或有湿条纹都有可能产生鼓泡。