新型干網(wǎng)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)

焦成運(yùn)

(安徽太平洋特種網(wǎng)業(yè)有限公司，安徽太和，236600)

接觸干燥是造紙機(jī)的主要干燥方式，壓網(wǎng)干燥區(qū)是每個(gè)烘缸干燥最主要的區(qū)域，傳熱量最多，蒸發(fā)水量也最多，因此干網(wǎng)作為紙幅與烘缸之間的介質(zhì)，在使用過(guò)程中的選擇直接影響干燥效率和紙張的品質(zhì)。

1 干網(wǎng)的作用和要求

干網(wǎng)的主要作用是在將濕紙幅引導(dǎo)通過(guò)干燥部的過(guò)程中，改善紙幅與烘缸的接觸，獲得高的產(chǎn)量和降低能耗，以及賦予紙張表面好的性能。這就要求干網(wǎng)具有足夠的強(qiáng)度、合適的透氣、良好的尺寸穩(wěn)定性和平滑的網(wǎng)面。隨著造紙機(jī)車速的提高、再生漿料的使用和特種紙張的大量生產(chǎn)，一般圓絲干網(wǎng)和普通扁絲干網(wǎng)已經(jīng)不能滿足使用。而新型干網(wǎng)在運(yùn)行穩(wěn)定性、提高紙張質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命方面所表現(xiàn)出的優(yōu)越性，使其在各類包裝紙、文化紙、特種紙?jiān)斓募垯C(jī)上的用量迅速擴(kuò)大。

2 新型干網(wǎng)的生產(chǎn)

新型干網(wǎng)指的是經(jīng)線采用高抗水解扁絲或其他特殊性能扁絲所生產(chǎn)的干網(wǎng)。新型干網(wǎng)與一般圓絲干網(wǎng)或普通扁絲干網(wǎng)相比，不只是品種或某一個(gè)因素的變化，而是在生產(chǎn)的每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)都有創(chuàng)新和改進(jìn)，用木桶原理來(lái)形容各環(huán)節(jié)對(duì)新型干網(wǎng)使用效果的影響最為恰當(dāng)。

2.1 干網(wǎng)的組織結(jié)構(gòu)

具有與紙幅盡可能大的接觸面積、同時(shí)具有最佳的透氣量，是干網(wǎng)產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一直追求的目標(biāo)。大的接觸面積可以提供給紙幅較好的表面性能，也意味著有足夠大的磨損面積從而延長(zhǎng)使用壽命。但在設(shè)計(jì)中要盡量避免減少蒸發(fā)濕氣排放的通道，避免引起干燥效率的降低。

2.1.1 雙層組織

采用雙層組織生產(chǎn)的干網(wǎng)是最常見的干網(wǎng)品種，雙層組織干網(wǎng)縱向剖面圖見圖1。從圖1可見，干網(wǎng)接觸紙面與非接觸紙面的組織相同，有比較大的厚度和比較寬的透氣量范圍。但該干網(wǎng)可以生產(chǎn)的紙種有限，并多用于低車速、非高檔紙的造紙機(jī)。雙層組織干網(wǎng)使用的原料以圓形單絲為最多。

2.1.2 單層組織

采用單層組織生產(chǎn)的扁絲干網(wǎng)是理想的用于干燥部前組單掛干燥的干網(wǎng)品種，圖2列舉了其中兩個(gè)具有代表性的產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)。采用單層組織生產(chǎn)的干網(wǎng)網(wǎng)面細(xì)密平整，透氣度小，厚度小，易清洗，能夠滿足紙機(jī)干燥部單掛干燥結(jié)構(gòu)對(duì)干網(wǎng)的要求。

圖1 雙層組織干網(wǎng)縱向剖面圖

圖2 單層組織干網(wǎng)縱向剖面圖

2.1.3 1.5層組織

采用1.5層組織生產(chǎn)的扁絲干網(wǎng)是新型干網(wǎng)的主要品種之一，其組織結(jié)構(gòu)縱向剖面圖見圖3。從圖3可見，其接觸紙面與非接觸紙面的組織相比，經(jīng)線幅長(zhǎng)更長(zhǎng)和接觸區(qū)域更多，成紙表面光滑平整，網(wǎng)痕輕，有好的傳熱通道，厚度薄，尺寸穩(wěn)定性好。可以使用在紙機(jī)干燥部的各個(gè)位置，適用各類紙種、各種造紙機(jī)的生產(chǎn)。

圖3 1.5層組織干網(wǎng)縱向剖面圖

2.1.4 雙經(jīng)組織

采用雙經(jīng)組織生產(chǎn)的扁絲干網(wǎng)是新型干網(wǎng)的另一個(gè)主要品種，其組織結(jié)構(gòu)縱向剖面圖見圖4。從圖4可見，其接觸紙面與非接觸紙面的組織相同，兩組經(jīng)線規(guī)格相同，使得自生環(huán)接口與網(wǎng)體同源。雙經(jīng)扁絲干網(wǎng)的強(qiáng)度大，透氣通道多，干燥效率高。適應(yīng)高定量紙張、高速造紙機(jī)的生產(chǎn)，尤其在包裝紙的生產(chǎn)中使用量最大。

圖4 雙經(jīng)組織干網(wǎng)縱向剖面圖

2.2 單絲原料

生產(chǎn)干網(wǎng)所用的原料一般為聚酯圓絲或聚酯扁絲，干燥部高溫高濕的特殊環(huán)境，容易造成聚酯分子鏈的破壞，引起單絲表面細(xì)纖維化。所以影響干網(wǎng)使用壽命的決定性因素不是機(jī)械磨損，而是由于濕熱空氣、酸、堿或其他化學(xué)藥品的降解作用。采用抗水解、抗污染等特殊性能的單絲品種是解決這一問(wèn)題的根本途徑。

2.2.1 抗水解單絲

抗水解單絲是在聚酯單絲生產(chǎn)過(guò)程中添加抗水解劑而得來(lái)的。圖5為抗水解單絲與普通單絲的老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以比較抗水解單絲與普通單絲的性能差別。

老化實(shí)驗(yàn)條件:抗老化高壓實(shí)驗(yàn)釜內(nèi)部加水后封閉加熱至125～135℃，壓力200～300 kPa。

圖5 抗水解單絲與普通單絲的斷裂強(qiáng)度比較

從圖5中可以看出，普通單絲在高溫、高濕條件下，經(jīng)過(guò)3天老化后，斷裂強(qiáng)度開始急劇下降;而抗水解單絲經(jīng)過(guò)1周后，斷裂強(qiáng)度仍然保留了50%以上。

據(jù)單絲生產(chǎn)廠家介紹，抗水解劑在160℃以上會(huì)揮發(fā)，對(duì)人體有害，故生產(chǎn)與食品有關(guān)的紙張要慎用。

2.2.2 抗污染單絲

干網(wǎng)的臟污會(huì)引起紙幅黑斑、橫幅水分不均、干燥效率降低等問(wèn)題。添加氟成分的聚酯單絲織成的干網(wǎng)，抗污染能力明顯提高。如用德國(guó)Nextrusion公司生產(chǎn)的Easykleen?單絲、Albany公司使用的Thermonetics單絲、Voith公司使用的Synstron單絲生產(chǎn)的干網(wǎng)在以廢紙漿為原料的造紙機(jī)上使用壽命延長(zhǎng)、紙張質(zhì)量得以保障。AstonJohnson公司還開發(fā)使用了獨(dú)特的帶有溝槽的抗污染扁絲。

2.3 干網(wǎng)加強(qiáng)邊PPS單絲

抗水解單絲在干網(wǎng)網(wǎng)體的使用，實(shí)現(xiàn)了干網(wǎng)持續(xù)較高的斷裂強(qiáng)度和較長(zhǎng)使用壽命。在運(yùn)行過(guò)程中，寬度方向上干網(wǎng)兩邊的實(shí)際溫度要高于和濕紙幅接觸的中間部分，而且網(wǎng)邊一直與擋邊器摩擦，使得干網(wǎng)邊部單絲在高溫濕熱環(huán)境下更容易分解裂斷，雖然網(wǎng)體中間大多還完好，卻也不得不結(jié)束使用。于是，PPS(Polyphenylene sulfide，聚亞苯基硫醚)單絲加強(qiáng)邊干網(wǎng)得以應(yīng)用。

PPS也稱為聚苯硫醚。其具有好的耐化學(xué)腐蝕性能，完全抗水解。PPS單絲價(jià)格昂貴 (目前價(jià)格大約是聚酯單絲的4倍)，材質(zhì)軟、耐磨性差，織造性能不好，一般只作為干網(wǎng)邊部加強(qiáng)使用。在雙經(jīng)扁絲干網(wǎng)的產(chǎn)品中，一般是用在接觸紙面的干網(wǎng)邊部。

2.4 接縫螺旋環(huán)

接縫和網(wǎng)體高度的差異、接縫和網(wǎng)體強(qiáng)度的差異，使接縫成為干網(wǎng)運(yùn)行中最薄弱、對(duì)紙幅質(zhì)量影響最直接的環(huán)節(jié)。無(wú)端網(wǎng)的接縫與網(wǎng)體相同，成紙不留任何印痕，但在紙機(jī)上安裝困難，現(xiàn)在只有一些生產(chǎn)特種紙的小紙機(jī)使用。銷環(huán)接縫是新型雙經(jīng)扁絲有端干網(wǎng)常用的方式，受網(wǎng)體本身單絲決定。新型1.5層扁絲有端干網(wǎng)采用的是螺旋環(huán)接縫。

網(wǎng)體抗水解單絲和加強(qiáng)邊PPS單絲的使用，需要更好性能的螺旋環(huán)匹配。PEEK(Polyetheretherketone，聚醚醚酮)在高溫下能保持較高的強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定性較好，有優(yōu)異的耐化學(xué)品性，耐腐蝕性與鎳鋼相近，目前是生產(chǎn)螺旋環(huán)的理想材料。PEEK螺旋環(huán)接縫與抗水解聚酯單絲、加強(qiáng)邊PPS的完美結(jié)合，造就了新型干網(wǎng)的優(yōu)越品質(zhì)。

3 新型干網(wǎng)的選用

目前高速造紙機(jī)干燥部前邊一組或幾組烘缸以及施膠后一組烘缸，一般都采用單網(wǎng)干燥，在單掛烘缸結(jié)構(gòu)中紙幅始終能夠接觸干網(wǎng)，使含水分大的紙幅在干網(wǎng)的支撐下，消除運(yùn)行過(guò)程中的抖動(dòng)，減少紙幅斷頭次數(shù)，提高紙機(jī)的生產(chǎn)效率。單掛干網(wǎng)宜選用平整度好、細(xì)密、透氣量小、接縫處和網(wǎng)體差異小的新型干網(wǎng)品種。單掛干網(wǎng)透氣量過(guò)小，容易產(chǎn)生成紙橫幅水分不均勻的問(wèn)題。如果干網(wǎng)透氣量過(guò)大，蒸發(fā)的大量濕熱空氣則容易造成紙幅抖動(dòng)。

濕紙幅中的雜質(zhì)容易粘到網(wǎng)子上，在單掛干燥階段宜選用抗污染能力強(qiáng)的新型干網(wǎng)。

干燥部中段為紙幅水分蒸發(fā)的主要階段，溫度最高，應(yīng)選用透氣量大的干網(wǎng)以提高干燥效率。由于濕熱空氣從氣罩的上部排出，上層烘缸干網(wǎng)比下層干網(wǎng)處于高溫、高濕的時(shí)間更長(zhǎng)，所以上下網(wǎng)的選擇要有區(qū)別。

從干網(wǎng)品種的角度講，最理想的選網(wǎng)應(yīng)該是前組烘缸用單層或1.5層扁絲干網(wǎng)，中后部烘缸使用雙經(jīng)扁絲干網(wǎng)。隨著新型干網(wǎng)品種的豐富和使用的細(xì)分，這種差異化、針對(duì)性強(qiáng)的的選網(wǎng)使用會(huì)越來(lái)越多。

4 結(jié)語(yǔ)

及時(shí)了解造紙機(jī)發(fā)展新的需求、設(shè)計(jì)干網(wǎng)新的組織結(jié)構(gòu)、使用新功能單絲和對(duì)生產(chǎn)細(xì)節(jié)的重視以及選用合理，都是新型干網(wǎng)使用成功不可缺少的要素。干網(wǎng)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)多，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)問(wèn)題，造紙網(wǎng)生產(chǎn)制造者對(duì)此一定要有清楚的認(rèn)識(shí)，干網(wǎng)生產(chǎn)的難度不亞于成形網(wǎng)。加強(qiáng)高端干網(wǎng)的研發(fā)生產(chǎn)，把品種做全、把每個(gè)品種做精，更好地滿足造紙企業(yè)的需求，是造紙網(wǎng)生產(chǎn)企業(yè)努力的方向。

［1］ Cao Bangwei，Zhang Zhouhong．Fourdrinier papermaking［M］．Beijing:China Light Industry Press，1998．曹邦威，張周宏．長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)抄造［M］．北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998．

［2］ Long Yanquan．Dry fabric(cont．1)［J］．Paper and Paper-Making，1989(3):36．隆言泉．聚酯干網(wǎng)(續(xù)一)［J］．紙和造紙，1989(3):36.