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    浅析BOM毛毯尺寸的稳定性及其影响因素 发布者: 工业用呢 来源: 本站 发布时间: 2009-07-11 已访问: 5899 次
    韩邦春1 吕向阳2
    (1. 徐州金冠工业用呢有限公司 江苏 徐州  221009)
    (2. 太仓嫦娥工业用呢有限公司  江苏 太仓  215437)
    摘  要:简述BOM毛毯尺寸稳定性的内涵,对生产造成的影响等;分析影响毛毯尺寸稳定性的因素及控制途径。
    主题词:BOM毛毯、尺寸稳定性、影响因素、控制方法。
         BOM毛毯(即高线压底网针刺造纸毛毯)是造纸机上的贵重易耗品之一,它特别适用于中高速造纸机抄造中高档次的纸种。随着造纸行业的迅猛发展,对与其配套的造纸毛毯的性能要求也愈加细化和严格起来,因此造纸毛毯在设计和生产过程中必须严格控制影响其性能的诸多因素。在造纸毛毯的众多性能中,尺寸稳定性能是其重要的基础性能之一,不容忽视。本文针对影响BOM毛毯尺寸稳定性能的因素作以分析,并提出提高其尺寸稳定性能的控制方法。
    一、BOM毛毯尺寸稳定性的定义
          BOM毛毯尺寸的稳定性通常是指其在使用前后尺寸的变化情况,是衡量其尺寸变化量的主要性能指标。在谈到BOM毛毯尺寸的稳定性时,我们往往指其长度和宽度的变化,但却忽略了毛毯厚度的变化,但是厚度的变化对毛毯的性能却有着较大的影响。因此,BOM毛毯尺寸的稳定性应该包括长度、宽度和厚度的变化情况。
    BOM毛毯尺寸的变化过程分为两个阶段:第一个阶段是指毛毯上机展平张紧后相对其制作完成后在定型机上张紧状态下长度、宽度的变化;第二阶段是指毛毯在下机前相对其上机展平张紧后正常出纸前长度、宽度和厚度的变化。
         在实际生产使用过程中,人们往往只注重毛毯的第二阶段尺寸变化而忽视第一阶段的尺寸变化。第一阶段的尺寸变化是第二阶段的基础,如果第一阶段尺寸变化很小,那么第二阶段尺寸变化的可能性将不大;如果第一阶段尺寸变化很大,将直接影响到第二阶段的尺寸变化。
         1、长度的伸长率
         BOM毛毯的长度变化一般表现为长度的伸长,很少有毛毯长度收缩的现象,因此,长度的变化情况通常用伸长率来衡量。
         BOM毛毯长度的伸长率是指在一定张力状态下,两个不同时期(状态)下的长度差异与前一时期(状态)下长度的百分比。这里所说的不同时期(状态)是指毛毯在定型机上张紧状态、毛毯上机展平张紧状态和毛毯下机前的状态。可见,BOM毛毯长度的伸长率分两个阶段,一般情况下,我们特别关注第二阶段的伸长率,即毛毯在使用过程中,下机前的长度与上机初期展平张紧下长度的差与毛毯上机初期展平张紧下长度的百分比。以第二阶段为例,用公式表述伸长率为:

     
    其中:L1-表示毛毯上机初期展平张紧(正常产纸的张紧状态)下的长度,单位:米。
            L2-表示毛毯下机前的长度,单位:米。
        
     2、宽度的收缩率
         宽度的收缩率是指BOM毛毯在一定张力状态下,两个不同时期(状态)下的宽度收缩量与前一时期(状态)下宽度的百分比。这里所说的两个不同时期(状态)的内容与上述长度的伸长率所表述的内容相同。宽度的收缩率可用下面公式计算:

     
    其中:W1-表示毛毯上机前的宽度,单位:厘米。
            W2-表示毛毯下机后的宽度,单位:厘米。
         造纸毛毯宽度的变化表现为两个方面:一方面是毛毯宽度的变宽,一般表现在上述的第一阶段,毛毯受水分、张力大小和内应力重新分布的影响,宽度相应的有变宽的趋势;在第二阶段中,只有部分因工艺处理不当的全化纤针刺无纬造纸毛毯会时有变宽现象,而BOM毛毯却极少有变宽现象,通常是毛毯在张力较大的情况下宽度会发生收缩。
    从另外一个角度来讲,宽度变化又分为毛毯整体宽度的变化和局部宽度的变化,局部宽度的变化同样会导致造纸毛毯的整体尺寸不稳定。
         不同品种的BOM毛毯其宽度收缩率也不同,单层BOM毛毯在正常使用过程中收缩率最大,而底网层数越多、越稳定的BOM毛毯,其在正常使用过程中横向收缩率越小。
         3、厚度的压缩率
        厚度的压缩率是指BOM毛毯上机前的厚度和下机时厚度的差与上机前厚度的百分比,是衡量BOM毛毯弹性回复和滤水状态的重要参数。以公式表述如下:

        其中:Z1-表示毛毯上机前的厚度,单位:毫米。
                Z2-表示毛毯下机后的厚度,单位:毫米。
         在BOM毛毯的使用过程中,我们不希望其厚度压缩率过大,厚度压缩率大就意味著毛毯在使用过程中密度变化过大,也就说明毛毯的透气度和滤水性能变化过大,这一点是我们不希望看到的。
    二、BOM毛毯尺寸的稳定性对生产造成的影响
          BOM毛毯尺寸的稳定性直接关系着诸多使用性能的好坏,其主要危害有:
    1、 长度的伸长率
         BOM毛毯长度的伸长率过大会导致毛毯本身断裂强力下降、滤水孔隙变小、滤水效率降低、宽度收缩等危害,同时也会导致毛毯长度超出张紧器的调节范围而使毛毯张不紧,给实际操作带来很多麻烦。
    2、宽度的收缩率
         BOM毛毯宽度的收缩率过大将会导致其有效宽度不够用、真空箱(辊)漏气、毛毯滤水孔隙变小、滤水效率下降、毛毯运行不稳定、引纸困难、湿纸页水分波动、湿纸页频繁断头等问题,毛毯局部收缩量过大还会导致调偏器频繁大范围工作、容易出现跑偏打折等现象。
    3、 厚度的压缩率
         BOM毛毯厚度的压缩率过大将会导致其失去弹性、毛毯板结、透气度下降、容水孔隙率下降、滤水性能降低、纸页脱水困难、纸页脱水不均匀等问题。
         图1、2所示:在车速为400m/min的造纸机上使用1200g/m2双层BOM毛毯时透气度的变化和对应厚度的变化,以此为例说明BOM毛毯厚度的变化与透气度的变化关系:


          在日常工作中,我们必须保持毛毯尺寸的稳定性,减少危害的产生。保持毛毯尺寸的稳定性是保证造纸机生产稳定、效率提高、生产出高品质纸张的必要条件;保持造纸毛毯尺寸的稳定性,不仅需要在造纸毛毯的制作过程中加以严格控制,还需要在使用中去正确的操作和维护。
    三、BOM毛毯尺寸的稳定性标准
          众所周知,FZ/T 25002.5-2000标准中所讲述的BOM毛毯尺寸变化参数是指成品在自然状态下的长、宽度与实际订货尺寸的偏离值。却没有规定BOM毛毯在使用以后其长、宽度相对其未使用前的数值变化状况,也没有详细的列出不同品种BOM毛毯其长、宽变化的参数。对毛毯的厚度,可能是因为导致其变化的外因比重较大,且只有在毛毯上机使用以后才能产生厚度方面的变化,所以也没有专门列入标准。分析和讨论BOM毛毯在使用过程中的尺寸变化更有利于对其本质性能做出正确的判断和分析,更有利于指导毛毯的生产,对毛毯使用者来讲就更直观和实用了。
    部颁标准考核指标中对BOM毛毯的长、宽度规定见下表1:

    四、影响BOM毛毯尺寸稳定性的因素及其控制途径
         影响BOM毛毯尺寸稳定性的因素很多,既有原材料、制作工艺等毛毯自身的内在因素,也有储运、维护和使用等方面的外在因素,下面分别加以分析:
    (一)  原材料的影响
    BOM毛毯是由纤维层和底网层两部分组成。毛毯纤维层所用的原料主要有涤纶和锦纶两种,底网层所用的原料主要为锦纶综丝,这些原料的选择和使用对BOM毛毯尺寸的稳定性起到一定的作用。
    1、纤维原料:不同纤维原料对成品毛毯尺寸的稳定性影响不同,相对而言,涤纶的吸湿性要小于锦纶,所以用涤纶所生产的造纸毛毯,其尺寸的稳定性相对要好于锦纶。
    2、纤维长度:纤维长度越长,所生产出的毛毯尺寸越不稳定。
    3、纤维粗细度:纤维的旦数越大,纤维就越粗,所生产出的毛毯尺寸稳定性就越差。
    4、纤维卷曲度:纤维的卷曲度越小,所生产出的毛毯尺寸稳定性就越差。
    3、锦纶综丝伸长率:锦纶综丝的伸长率越大,所生产出的毛毯尺寸就越不稳定。
    (二)  制作工艺的影响
    1、底网的影响
        BOM毛毯的底网层在毛毯中起到重要的骨架结构,是决定毛毯众多性能好坏的关键所在,底网层尺寸的稳定性直接影响到成品毛毯的尺寸稳定性。
    1)底网的组织结构
        构成BOM毛毯底网层的组织结构很多,有无结点复合、1/1平纹、3/1破斜纹、5/1破斜纹、2/2(破)斜纹、经双层组织、叠层复合组织结构等等。相对而言,平纹组织比斜纹组织尺寸稳定;经密大、线径粗、合股数多比经密小、线径细、合股数少的底网层尺寸稳定;合股纬线比单丝纬线的尺寸稳定;纬密大比纬密小的尺寸稳定;经双层比同层数的叠层复合尺寸稳定;底网层数越大尺寸越稳定。
    2)底网的织造
        在织造底网时,整经、打纬、卷布的力量越大,织出的底网越密实平整,尺寸越稳定。为高车速、高宽幅、高线压、高档次纸种的造纸机配套的BOM毛毯,其底网必须用宽幅重型织机生产。
    3)底网的预定型
        BOM毛毯的底网在铺毛针刺之前必须经过预定型,以便消除底网的应力,稳定底网经纬线的位置,使底网网面更加平整,纵向伸长率和横向收缩率更接近和满足成品毛毯对此参数的要求。底网的预定型通常采用低温慢速定型,以免损伤底网。
    2、针刺工艺的影响
        针刺植绒工艺是否合理将直接影响成品毛毯的紧度(密度)、表面平整细腻程度以及纤维和底网的损伤程度,也将影响到毛毯的滤水透气度、脱毛掉毛状态、表面出丝状态、密度均一状态和纤维底网强力损耗状态等性能,对毛毯尺寸的稳定性同样起到非常重要的作用。所以,对刺针的选择、针板的布针形式、植针密度、针刺的深度、针刺的遍数、送布的速度、断针率的控制、毛网铺设的状态等都需要密切关注,严加控制。
    实践证明,针刺植绒过程中,刺针对底网的损伤越小、针刺的深度越深、针刺的遍数越多、断针率越小,所生产出的毛毯紧度越大,尺寸就越稳定。
    3、后序整理工艺的影响
         BOM毛毯的后序整理包括毛毯的水洗、化学处理、热定型、裁边、封边、标识的喷涂、尺寸检查、质量检验、卷布打包等工序。在这些工序中,毛毯的定型工艺控制尤为重要。
    BOM毛毯的定型工艺控制是使其纤维层中的纤维之间结合更稳定、表面更平整,同时使底网得到又一次的定型和牵伸,使毛毯中的内应力得到更均衡的分布,从而达到稳定的组织结构。对定型工艺的控制主要包括温度、速度、张力及压力等参数的控制。
    1)定型温度、速度的控制:热定型温度不能偏低,在可能条件下以高为好,偏低的温度会影响定型效果,相对高的温度可使纤维迅速达到定型要求。采用远红外定型的热穿透效果差,需通过适当的方式加以调整;热风定型的热穿透效果好,但毯面平整性差;用油热定型既具有良好的热穿透效果又能得到良好的毯面平整性。定型温度、速度之间是互相联系的,需通过测定才能确定出一个合适的数据,这样不仅能使毛毯得到良好的定型效果,而且还能保证毛毯的滤水透气性能。
    2)定型张力的控制: BOM毛毯定型时,定型张力应大于纸机正常使用时的张力,否则毛毯会出现伸长率偏大等现象。
    3)定型压力的控制:BOM毛毯在定型过程中适当地施加一定的压力,将有利于提高毛毯的定型效率、尺寸稳定性和初期适应性,降低毛毯厚度的变化幅度。
    4)其他:在BOM毛毯后序整理过程中,裁边要求平齐,不许有凹凸不齐和“蛇形摆动”现象;封边要均匀牢固;卷布要两边平齐且紧实;包装要防水防潮。以上工序的变化都会对毛毯尺寸的稳定性造成一定影响。
    4、结构比例的设置
         BOM毛毯的结构比例是指纤维层的重量与底网层的重量之比,结构比例的设置应根据造纸机的车速、线压力、毛毯使用位置、洗涤状态以及生产的纸种来确定。结构比例越大,纤维层所占的比重越大,毛毯在使用中厚度的减少越多,反之,则厚度变化越小。
    (三)  运输储存的影响
         在BOM毛毯的运输和储存过程中,要防止外包装物破损,要防水、防潮、防火、防化学品腐蚀。通常在通风阴凉处储存,从而防止毛毯受损或其它性能发生变化而给上机操作带来不必要的麻烦。毛毯储存期不宜过长,否则毛毯的性能将有所改变。
    (四)  使用维护的影响


    图3:造纸毛毯标准线左右倾斜



    图4:造纸毛毯标准线凸前
     


          在使用过程中有许多因素会影响BOM毛毯尺寸的稳定性能,如果使用和维护不当,必然会导致毛毯长度、宽度以及厚度方面的过度变化,从而使毛毯的性能大打折扣。因此,造纸毛毯的正确使用和维护,不仅有利于毛毯自身的尺寸稳定性,而且有利于毛毯性能的发挥,以期达到延长毛毯使用寿命等效果。
         
    1、张力的影响
         在纸机上使用的部位不同,BOM毛毯所使用的张力也不同。对BOM毛毯来说,一般要求上机后一次性张紧,无需同BOB毛毯(即全化纤针刺造纸毛毯)上机那样,需先期松弛运行,后期逐步张紧运行。BOM毛毯上机后的运行张力一般要求在2.5~4.5kgf/cm之间。张力过大,容易导致毛毯长度伸长率、宽度收缩率过大,毛毯和辊子易于断裂,运行负荷增加;张力过小,容易导致毛毯过度松弛,含水量大,纸页脱水困难,毛毯运行不稳定,也容易打折。
    2、标准线的影响

    图5:造纸毛毯标准线凹后
    图6:造纸毛毯标准线呈S形
         为了便于观察和掌握毛毯在运行过程中的滤水孔隙变化状态,有效控制毛毯宽度的变化,每一条毛毯均设置有标准线。标准线是置于毛毯正面(贴纸面)的与毛毯的经向中心线相垂直的一条醒目的宽线条,正常生产过程中,我们要求尽可能保持标准线的平直,防止标准线变形导致毛毯的滤水孔隙变小、横向宽度收缩、滤水性能下降等问题出现,严重时甚至会毛毯运行不稳定、打折等现象,从而减少毛毯的使用寿命,影响产品质量和正常的生产秩序。


    1)毛毯标准线变形情况有许多种,归纳起来有如下几种类型:
    (1)标准线左斜右斜,如图3所示。
    (2)标准线凸前,如图4所示。
    (3)标准线凹后,如图5所示。
    (4)标准线呈S形,如图6所示。
    (5)其他不规则变形。
    上述标准线变形的状态均能导致BOM毛毯宽度收缩,变形范围越大,宽度收缩越多。
    对于标准线变形引起毛毯缩幅,我们以标准线前凸、凹后为例,用简单的数学模型来加以解释和测算,如下图所示:


    2)引起毛毯标准线变形的主要原因及其预防措施:
    (1)毛毯两边张力不一致,一边大一边小。在毛毯上机以后张紧时,必须使毛毯两边张力一致,发现不一致时应及时调整。
    (2)压榨辊两边线压力不一致。压榨辊在加压过程中,必须保证两边同时加压,线压力的大小应保持一致。在新毛毯上机空运转过程中,应尽快将线压力调整到正常生产时的线压力,尽量避免长时间低压空运转。
    (3)压榨辊、伏辊、挤水辊等两边偏心距不一致。在生产过程中应经常校验各道压榨辊的偏心距大小是否适中一致,特别是更换毛毯以后更应该重视这一点。
    (4)压榨辊中高设置不合理,中高偏大或者偏小,线压力过大或过小。新压榨辊的中高设置要合理准确,在使用过程中应经常检验压榨辊的中高磨损变化和压区压力的一致性,防止出现不正常磨损给生产带来麻烦。压榨辊的中高过大或中高正确而加压力度不够造成毛毯标准线出现中间前凸,如图4所示,因为辊面中间的线速度比两边的大,则与辊面中间接触的毛毯线速度较快,从而使毛毯的标准线中间前凸。毛毯标准线出现中间后凹,主要是由于下压辊的中高不足或是中高正确而加压力度过大造成。也就是说,辊面中间的线速度小于两边线速度,则与辊面中间接触的毛毯线速度较慢,从而使毛毯的标准线中间出现后凹,如图5所示。
    (5)辊面缠浆没有及时清理掉。随时保持各道辊面的清洁,对减少和杜绝毛毯跑偏、打折和标准线变形很有好处。
    (6)压辊有移位现象,轴承损坏没及时更换。在正常生产中必须密切注视各辊的定位状态和润滑状态,发现螺丝松动、轴承发热损坏应及时采取措施加以紧固、润滑和更换,特别是扬基缸的托毯辊。
    (7)托毯辊、压榨辊等辊子局部不均匀的磨损。发现有不均匀磨损的辊子首先查明原因并及时更换之。
    (8)造纸毛毯底网(基网)局部张力不均匀。生产造纸毛毯时必须保证底网(基布)张力均匀一致,不允许将有局部松懈或松紧带的底网(基网)用于毛毯的制作中去。
    3、分毯辊的影响
         分毯辊的作用是使毛毯在使用过程中,每运转一圈将受到分毯辊的展分作用,使毯面更加平整、幅宽更稳定、运行更平稳、滤水孔隙更通畅。
         一般分毯辊有钢管辊、包铜或镀铜辊、包防腐蚀物辊、衬橡胶辊等。分毯辊的螺旋条有铜、胶、涂防腐蚀物等几种,常用橡胶条分毯辊。螺旋条螺距由中央向两边逐渐增大,螺距一般在200~300mm;螺旋条高度在5~15mm;毛毯在分毯辊上的包角在90~1800。螺距越小、螺旋条高度越高、毛毯包角越大,分毯辊分毯效果越好,毛毯恢复宽度的效果越好,但是对毛毯的磨损也较大。毛毯的宽度恢复还与分毯辊的个数及摆放的位置有关,一般毛毯设置一个分毯辊,特别长的毛毯可设置两个分毯辊。
    4、使用部位的影响
         BOM毛毯的使用部位不同,其长度、宽度和厚度的变化是不一样的。对于相同品种和克重的毛毯,当用于成型部(如园网纸机、超成型纸机等)时,毛毯因负载较大,其伸长率也较大;当用于压榨部时,其长、宽度变化率要小一些。随着线压力的增大,毛毯的厚度变化将增大;当用于扬基缸当托压毛毯时,由于受高温、高压的作用,其宽度的收缩和厚度的减少将更突出,更容易使毛毯滤水孔隙变小、板结。这些状态要求我们在设计和制作BOM毛毯时就应充分考虑。
    5、洗涤系统设置的影响
        BOM毛毯洗涤的好坏,不仅影响到毛毯的滤水性能,同时也影响到毛毯弹性回复,即厚度的弹性回复率,如果洗涤不好,必然导致毛毯被压死板结、厚度降低、密度增大、滤水透气性下降等。高压移动喷淋管其中一个重要的作用就是提高毛毯的松厚度。BOM毛毯对高压水的要求一般在10~25kgf/cm2。
    6、非正常磨损的影响
         BOM毛毯在使用过程中应减少和杜绝非正常的磨损,非正常磨损来源于真空箱面板、托毯辊、分毯辊、压榨辊等辊面及润滑水设置不合理等等。非正常磨损必然导致毛毯厚度的非正常下降和滤水不均匀。
        五、结论:
        BOM毛毯尺寸的稳定性应该包括长度伸长率、宽度收缩率和厚度收缩率。毛毯尺寸的稳定性直接影响到毛毯的使用性能,对延长其使用寿命,保证纸机的正常生产起到重要的作用。影响BOM毛毯性能的因素较多,我们必须对其做出准确的分析和正确的判断,并严加控制,只有这样,才能使BOM毛毯的综合性能得以充分的发挥。
    参考文献:
    [1]中华人民共和国纺织工业标准,FZ/T 25002.5—2000
    [2]郭秉臣主编.《非织造布的性能与测试》,北京,中国纺织出版社,1998
    [3]隆言泉主编.《造纸原理与工程》,北京,中国轻工出版社,2002