1. 前言
造紙機(jī)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(shí)，普通BOB干毯和BOM復(fù)合干毯雖然具有毯面平整細(xì)膩、無網(wǎng)痕產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)，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(jì)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(shí) 植入一定細(xì)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(diǎn)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(jī)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(jī)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(jìn)口。
目前國內(nèi)有個(gè)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(shí)際使用過程中盡管具有透氣度大、無網(wǎng)痕等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)，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(shí)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(xì)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(yán)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(jī)件。針桿的粗細(xì)程度會影響換針的方便與固定性能，同時(shí)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(jìn)而影響產(chǎn)品的物理機(jī)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(shí)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(yán)重針痕;對于短而細(xì)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?yàn)楦删W(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(tuán)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(jī)械震動，不但構(gòu)成對機(jī)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(shí)無法在線反布，因此，我們采用國內(nèi)最先進(jìn)的5.6M三針區(qū)雙面鋪毛重型針刺機(jī)。
(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(shí)對干網(wǎng)和纖維的損傷也相應(yīng)增強(qiáng)。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(qiáng)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(dāng)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(shí)，甚至影響到干網(wǎng)的強(qiáng)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(qiáng)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(xì)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(shí)，同 時(shí)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(jìn)的6.2M熱油滾筒定型機(jī)，這種定 型設(shè)備集加壓、水洗、化學(xué)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(qiáng)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(qiáng)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(yàn)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
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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(xì)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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-
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30D/120
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斷裂強(qiáng)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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-
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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(qiáng)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(jī)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(yán)重的毯痕，所以抗壓顯性能也是毛毯重要的性 能指標(biāo)。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(yán)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(jī)的干燥部上。紙機(jī)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(fēng)導(dǎo)輥或熱風(fēng)箱)加強(qiáng)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(yán)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(yuǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(jī)干燥部生產(chǎn)特種紙使用。
