1. 前言
造紙機干燥部使用的織物包含干毯和干網(wǎng)兩大類，干毯有造紙帆布、羊毛混紡編織干毯、針刺干毯(BOB干毯)、底網(wǎng)復(fù)合干 毯(BOM復(fù)合干毯);干網(wǎng)有聚酯螺旋干網(wǎng)、聚酯編織干網(wǎng)等類型，聚酯螺旋干網(wǎng)分為大環(huán)、中環(huán)、小環(huán)等品種，近來又出現(xiàn)聚酯扁絲螺旋干網(wǎng)。聚酯編織干網(wǎng)又 分為聚酯圓絲干網(wǎng)和聚酯扁絲干網(wǎng)。帆布作為首代干毯已經(jīng)基本上離開了歷史的舞臺，BOB干毯目前使用者也甚少，現(xiàn)常用的是BOM復(fù)合干毯和聚酯編織干網(wǎng)。 在紙張的干燥時，普通BOB干毯和BOM復(fù)合干毯雖然具有毯面平整細膩、無網(wǎng)痕產(chǎn)生的優(yōu)點，但是由于其結(jié)構(gòu)的原因，仍然存在密度過大、厚度過大、尺寸變形 過大、透氣度極低等缺點，導(dǎo)致紙幅干燥不均勻、干燥速率過低、毯內(nèi)易聚集水汽，造成“泡泡紗”、汗斑”等紙病，且蒸汽使用量極大。普通聚酯編織干網(wǎng)雖然透 氣度高，但是紙面出現(xiàn)的干網(wǎng)痕是無法解決問題，即使采用聚酯扁絲干網(wǎng)還是不能徹底解決問題，這是高檔次紙種特別是特殊性能紙種所不能允許的。
國 外20世紀80年代出現(xiàn)了植絨干毯(其結(jié)構(gòu)如圖1所示)，它是一種復(fù)合的新型干燥部織物。植絨干網(wǎng)從基網(wǎng)的結(jié)構(gòu)上可分為聚酯螺旋植絨干網(wǎng)(如圖2所示)和 聚酯編織植絨干網(wǎng)(如圖1所示);從類型上分為無端和有端植絨干網(wǎng);從鋪毛狀態(tài)上又分為單面鋪毛和雙面鋪毛植絨干網(wǎng)，有端接縫型植絨干網(wǎng)因接縫處理技術(shù)含 量高、便于安裝等特性代表著植絨干網(wǎng)的高端產(chǎn)品。植絨干網(wǎng)主要采用聚酯螺旋干網(wǎng)或聚酯編織干網(wǎng)(無端或接縫型)作為基網(wǎng)，然后在基網(wǎng)的正面或者正反面同時 植入一定細度和量的耐高溫短纖維，因此，它是將針刺型干毯和聚酯干網(wǎng)的優(yōu)點集于一體的復(fù)合高性能產(chǎn)品。
圖1 聚酯編織植絨干毯
圖2 聚酯螺旋植絨干網(wǎng)
植 絨干網(wǎng)不僅具有良好的透氣性能，而且能夠徹底消除紙面網(wǎng)痕、不易脫毛掉毛，使用壽命長久，是一種更新?lián)Q代的產(chǎn)品。主要用于中高速造紙機干燥部的關(guān) 鍵部位來生產(chǎn)中高檔次紙種，特別適合一些高檔次薄頁紙、特種紙等使用。近年來，國內(nèi)高速、寬幅造紙機愈來愈多，紙的品種不斷增多，檔次也越來越高，因而對 干燥部高性能織物的需求也越來越大。特別是生產(chǎn)特種紙的設(shè)備，其干燥部必須使用性能優(yōu)越的植絨干網(wǎng)，而這種產(chǎn)品基本上全部依賴于從Albany、 Hyck、Voith等國外知名大公司進口。
目前國內(nèi)有個別造紙毛毯廠家已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)出聚酯螺旋植絨干網(wǎng)，該產(chǎn)品在實際使用過程中盡管具有透氣度大、無網(wǎng)痕等優(yōu)點，但是由于結(jié)構(gòu)的局限性導(dǎo)致纖維之間及纖維與基網(wǎng)之間的結(jié)合不牢，從而使得該產(chǎn)品在使用中容易出現(xiàn)脫毛掉毛現(xiàn)象，局限了其使用范圍、降低了其生命周期。
筆者從2005年開始對植絨干網(wǎng)作了研究和開發(fā)，得出一種新型植絨干網(wǎng)-聚酯編織植絨干網(wǎng)則具有更優(yōu)良的特性。現(xiàn)就對聚酯編織植絨干網(wǎng)的研制情況做一些介紹。
2. 聚酯編織植絨干毯的試制
2.1聚酯編織植絨干網(wǎng)的生產(chǎn)工藝流程
生產(chǎn)的工藝流程如圖3所示。
圖3 植絨干網(wǎng)工藝流程圖
2.2 試制工藝
2.2.1干網(wǎng)織造
利用德國尤根公司的3000型重型織機，經(jīng)線和緯線均為Ф0.5mm的聚酯單絲，干網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)為雙層四棕，經(jīng)線密度為22根·cm-1，緯線密度為11根·cm-1。
2.2.2和毛
將40% 30D×86mm滌綸短纖和60% 30D×98mm錦綸短纖均勻混合，加入一定量的和毛油，和毛油的配比為水:油:防靜電劑=100:1:2，混合開松時的回潮率一般控制在9~10%。
2.2.3針刺
針刺工藝是否合理將直接決定植絨干網(wǎng)的緊度(密度)、表面平整細膩程度以及纖維和干網(wǎng)的損傷程度。所以，對刺針的選擇、針板的開孔布針狀況、針刺的深度、針刺的遍數(shù)、送布的速度、斷針率的控制、毛網(wǎng)鋪設(shè)的狀態(tài)等都需要密切關(guān)注，嚴加控制。
(1) 植絨刺針
植 絨刺針雖小，卻是影響針刺質(zhì)量的關(guān)鍵性機件。針桿的粗細程度會影響換針的方便與固定性能，同時直接影響毯面效果及斷針程度。刺針工作刃的長短會影 響針刺深度，進而影響產(chǎn)品的物理機械性能。工作刃過長會導(dǎo)致針刺深度過大，造成纖維損傷，同時也容易引起斷針等弊病。對于粗而長的工作刃，不僅對基材和纖 維造成損傷，而且也容易在產(chǎn)品上留下嚴重針痕;對于短而細的刺針，刺針承受壓力的能力較低，而且對纖維的纏結(jié)有一定限制。刺針溝齒凸起的形狀、大小及數(shù)量 均直接影響鉤帶纖維的量和對纖維、骨架材料的損傷程度。因為干網(wǎng)的線徑又粗線材又硬，極易導(dǎo)致線材被刺傷和大量斷針，據(jù)此，我們選擇了德國Groz Beckert集團生產(chǎn)的三棱單面帶齒的植絨刺針，問題迎刃而解，效果極佳。
(2) 針刺頻率
針刺頻率應(yīng)適中，頻率過低會影響生產(chǎn)效率，但頻率過高會產(chǎn)生較大的機械震動，不但構(gòu)成對機械的不必要損傷，而且增加了針刺對纖維的牽引力和干網(wǎng)的損傷，導(dǎo)致過量斷針或纖維斷裂。我們選擇針刺頻率為400n·/min-1。
(3) 針區(qū)數(shù)量
植絨干網(wǎng)的基網(wǎng)是聚酯編織干網(wǎng)，材質(zhì)硬挺，在植絨過程中特別是生產(chǎn)雙面植絨干網(wǎng)時無法在線反布，因此，我們采用國內(nèi)最先進的5.6M三針區(qū)雙面鋪毛重型針刺機。
(4) 送網(wǎng)速度
輸網(wǎng)速度必須合理，送網(wǎng)速度過快，會導(dǎo)致刺針受纖網(wǎng)拉力而偏離托板針孔致使斷針，同時對干網(wǎng)和纖維的損傷也相應(yīng)增強。因此，我們選擇了2~3m·min-1的輸網(wǎng)速度。
(5) 針刺密度
植 絨干網(wǎng)的透氣性和強力要求很高，這與針刺密度有著重要關(guān)系，因此需要采用適當針刺密度。針刺密度過大會導(dǎo)致針刺過程中大量斷針、使干網(wǎng)表面針痕過 重、結(jié)構(gòu)過于硬實，甚至影響到干網(wǎng)的強力;針刺密度太小，所生產(chǎn)的植絨干網(wǎng)的纖維層過分疏松，耐磨性能不足，使用中纖維容易松脫。因此，我們選擇了4 000s·m-1的植針密度。
(6) 針刺深度
針刺深度是使纖維和基網(wǎng)之間更好的結(jié)合的關(guān)鍵，針刺太深，會使受刺纖網(wǎng)的 斷裂纖維增多、干網(wǎng)刺傷加重、斷針幾率加大，而且被帶出網(wǎng)面的纖維增多而導(dǎo) 致毯面不平;針刺深度過淺，纖維之間、纖維和干網(wǎng)之間纏結(jié)不牢固，強度低，干網(wǎng)毛層質(zhì)地松軟，使用中容易產(chǎn)生起毛、掉毛，詳細針刺深度工藝見表1。
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表1針刺深度 （單位: mm）
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第1遍
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第2遍
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第3遍
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正面鋪毛針刺
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10
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9
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反面鋪毛針刺
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10
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正面空刺
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9
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8
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7
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反面空刺
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9
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8
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2.2.4鋪網(wǎng)工藝
試 制的聚酯編織植絨干網(wǎng)為雙面無端植絨干網(wǎng)。接觸紙頁的一面為正面，毛層稍厚，另一面植絨量相對較少，目的是增加正面纖維的抱合力和提高耐磨性。根 據(jù)植絨干網(wǎng)所使用的位置不同要求其透氣度的不同，其植絨量也隨之而改變，一般在150~400g·m-2。本方案正面鋪毛量為240g·m-2，反面為 120g·m-2。
2.2.5定型工藝
熱定型是使植絨干網(wǎng)的尺寸(長度伸長、寬度收縮 以及厚度的變化)更加穩(wěn)定、纖維之間結(jié)合更加牢靠、使植絨干網(wǎng)內(nèi)應(yīng)力重新分配、表面更加平整密實，同 時還可提高植絨干網(wǎng)的耐磨性能。本案定型過程有兩次，一次是聚酯干網(wǎng)織造完成后的干網(wǎng)定型，目的使干網(wǎng)的經(jīng)緯線肘結(jié)交織成型、穩(wěn)定，使干網(wǎng)更加平整，干網(wǎng) 的內(nèi)應(yīng)力重新分配、尺寸更加穩(wěn)定;一次是植絨干網(wǎng)的最終定型，使植絨纖維間結(jié)合更加緊密，網(wǎng)面更加平整。采用國內(nèi)最先進的6.2M熱油滾筒定型機，這種定 型設(shè)備集加壓、水洗、化學處理、熱定型于一體。熱定型工藝詳見下表2、3。
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表2 定型工藝控制
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聚酯編織干網(wǎng)
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聚酯編織植絨干網(wǎng)
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定型張力/kg·cm-1
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2.5～4.5
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2.5～4.5
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定型速度/m·min-1
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1.2～1.5
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6～10
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定型溫度/℃
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180～190
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180～190
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2.3 產(chǎn)品性能
利 用YG(B)141D型數(shù)字式織物厚度儀、YG(B)026D型電子織物強力儀、YG461H型全自動透氣量儀分別對BOM復(fù)合干毯、無端聚酯編 織干網(wǎng)和無端聚酯編織雙面植絨干網(wǎng)的厚度、斷裂強力和透氣度作了檢測(如表3所示)。分別將試制聚酯編織植絨干網(wǎng)和聚酯編織干網(wǎng)裁成8×12cm的小樣， 使用10kg·cm-2的壓力獲得抗壓顯試驗圖片如圖4、圖5。
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表3 三種干燥部織物技術(shù)參數(shù)對比表
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品名
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雙層BOM復(fù)合干毯
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無端聚酯編織干網(wǎng)
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無端雙面聚酯編織植絨干網(wǎng)
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品號
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67501
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JW22504
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82001
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基網(wǎng)技術(shù)參數(shù)
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經(jīng)線
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直徑/mm
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0.20
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0.5
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0.5
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密度/根·cm-1
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90
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22
|
22
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緯線
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直徑/mm
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0.4
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0.5
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0.5
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密度/根·cm-1
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40
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11
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11
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網(wǎng)重/g·m-2
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650
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1050
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1050
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毛網(wǎng)細度和重量
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正面/(D/ g·m-2)
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30D/580
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-
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30D/240
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反面/(D/ g·m-2)
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30D/220
|
-
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30D/120
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斷裂強力(N/cm)
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毯面
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880
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1030
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855
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插接口
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710
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820
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725
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斷裂伸長率/%
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28
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19
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17
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總平米克重/g·m-2
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1450
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-
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1403
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結(jié)構(gòu)比例(毛網(wǎng)重/干網(wǎng)重)
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1.23
|
-
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0.34
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透氣度(CFM)
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73.8
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355
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172
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厚度/mm
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2.6
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2.1
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2.5
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圖4 聚酯編織干網(wǎng)抗壓顯性能
圖5 聚酯編織植絨干網(wǎng)抗壓顯性能
從表3看出，聚酯編織植絨干網(wǎng)的透氣度是雙層BOM復(fù)合干毯透氣度的2.4倍，是聚酯編織干網(wǎng)透氣度的一半，這是我們期望的結(jié)果;三者斷裂強力基本接近，雙層BOM復(fù)合干毯的斷裂伸長率較大。
抗 壓顯性能是是衡量干毯在壓區(qū)機械壓力和真空抽吸作用下能減輕或消除自身以及壓榨輥對紙頁所產(chǎn)生印痕的能力，如在表面產(chǎn)生的毛痕、基布(底網(wǎng))所產(chǎn) 的基布(底網(wǎng))痕、溝紋輥產(chǎn)生的溝紋痕、真空輥產(chǎn)生真空痕、盲孔輥產(chǎn)生的盲孔痕等。痕跡明顯會在紙幅表面產(chǎn)生嚴重的毯痕，所以抗壓顯性能也是毛毯重要的性 能指標。從圖4和圖5可以看出，聚酯編織植絨干網(wǎng)和BOM復(fù)合干毯一樣無“網(wǎng)痕”產(chǎn)生，但聚酯編織干網(wǎng)的“網(wǎng)痕”是非常嚴重的。所以，聚酯編織干網(wǎng)的抗壓 顯性能極差，網(wǎng)痕極重，而聚酯編織植絨干網(wǎng)看不到基網(wǎng)痕跡，抗壓顯性能較好。
3.試用情況
將 雙層BOM復(fù)合干毯、聚酯編織干網(wǎng)和試制的聚酯編織植絨干網(wǎng)在山東某特種紙有限公司的PM3號長網(wǎng)多缸造紙機的干燥部上。紙機的主要參數(shù)：型號 1880/300;生產(chǎn)產(chǎn)品為14~30g·m-2薄頁紙;車速250~280m·min-1;使用位置為第一、二組烘缸和表面施膠后第一組烘缸。
之 前，使用普通針刺干毯由于透氣度不夠、干燥效率低，毯內(nèi)易集聚蒸汽和水份，尤其是冬季，必須要用烘毯缸(熱風導(dǎo)輥或熱風箱)加強烘干，否則會導(dǎo)致 紙頁干燥不均勻、紙面“泡泡紗”問題加重、干燥曲線不穩(wěn)定、無故斷頭次數(shù)增多等問題。聚酯編織干網(wǎng)雖透氣度很高、干燥效率明顯增大，但是紙面網(wǎng)痕是解決不 掉的頭痛病，特別在第一組烘缸和表面施膠后的第一組烘缸問題更加嚴重。聚酯編織植絨干網(wǎng)的透氣度比聚酯干網(wǎng)表現(xiàn)出略低、干燥效率略低于聚酯干網(wǎng)，但是遠高 于BOM復(fù)合干毯，如表4所示，噸紙用汽量低于BOM復(fù)合干毯，基本接近于聚酯編織干網(wǎng)，有明顯節(jié)省蒸汽用量的效果;從使用壽命上看，聚酯編織植絨干網(wǎng)使 用壽命遠遠大于BOM復(fù)合干毯，也高于聚酯編織干網(wǎng);從產(chǎn)紙面上看，用聚酯編織植絨干網(wǎng)后紙面明顯平整、細膩、無網(wǎng)痕;使用過程中很少有起毛、掉毛現(xiàn)象。
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表4 使用效果對比
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噸紙用汽/(t·t-1)
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使用壽命/d
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產(chǎn)紙外觀狀態(tài)
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雙層BOM復(fù)合干毯
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4.23
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215
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紙面細膩、無網(wǎng)痕
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聚酯編織干網(wǎng)
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4.05
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275
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有網(wǎng)痕
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聚酯編織植絨干網(wǎng)
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4.08
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318
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紙面細膩、無網(wǎng)痕
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4. 結(jié)語
聚酯編織植絨干網(wǎng)是一種透氣度高、高效節(jié)能、無網(wǎng)痕的新型干燥部織物，抄造的紙張表面平整細膩，能完全取代聚酯螺旋植絨干網(wǎng)、BOM復(fù)合干毯和聚酯編織干網(wǎng)，特別適合造紙機干燥部生產(chǎn)特種紙使用。
