（制浆造纸工程专业论文）成形网在造纸生产过程中性能变化的研究.pdf

成形网在造纸生产过程中性能变化的研究 摘要 近年来，中国造纸工业得到了飞速的发展，不仅出现了很多新型的制浆造 纸科技，而且制浆造纸设备也在不断地更新换代。纸机装备不断向现代化迈进。 宽幅和高速是其主要标志。纸张产品的定量越来越低，而且由于制浆造纸科技技 术的飞速发展，使得造纸原料中填料和二次纤维的含量越来越高。为了满足人 们日益增长的对纸张品质的要求，造纸化学品用量激增：用水循环封闭度日益 提高。上述这些变化使得造纸成形网作为网部重要的脱水成形器材，必须要具 有如下的性能，( 1 ) 稳定而快速的脱水能力；( 2 ) 好的细小纤维和填料的保留 性能；( 3 ) 良好的运行稳定性；( 4 ) 高的成形网使用寿命 而目前国内成形网由于人力、物力和财力方面的缺乏以及国内网厂间以价 格取胜的低水平竞争的原因，使得由国内网厂所生产的成形网在上述性能的获 得上往往是顾此失彼，很难达到平衡。然而国外的成形网生产科技已得到了很 好的发展，他们不仅能够为高速、宽幅纸机设计s s b 成形网，而且还可以根据 不同的纸机生产线进行量体裁衣，为纸厂选用合理的成形网。鉴于此，结合造 纸生产过程特点和成形网织造方面知识，积极探索成形网在造纸过程中的性能 变化很有意义。 成形网在使用过程中，由于其内在和使用环境方面的原因，外观结构发生 了变化，从而导致使用性能改变。成形网的磨损、收缩和延伸是经常发生的， 除此之外，还可能会由于纤维和填料堵塞滤水孔而产生。起拱”或。糊网”。 成形网的磨损会导致成形网表面的平整性和滤水性下降；延伸和收缩会使成 形网表面的纤维支持性和滤水性改变；“起拱或者糊网”会导致成形网对细小 纤维和填料的保留性下降。成形网这些性能的改变对造纸生产过程和成纸质量 有很大的影响。表现为：纸机车速降低，白水浓度增加，单程留着率降低，网 部脱水元件真空度加大，纸张传递过程中由于干度下降而容易引起断纸现象。 这一切都会增加造纸生产成本，降低生产效率 纸张的质量也会因成形网性能的改变而受到严重的影响。表现为，造纸成 形网随着透气度的增加，滤水性也增加，使得滤水速度加快，从而可以缩短纤 维絮凝时间。纤维交联越多，形成的纸张强度就越大然而随着滤水速度的增 加，堵塞效应也增加，因此滤水性降低，纸张强度也降低；随着纤维支持的增 加，更多的纤维被支撑在由节点所形成的成形网表面的平面上，则意味着更多 的纤维可以保持在同一平面上。节点数越多，纤维支持越多。这不仅可以降低 厚度，还可以增加纤维交联作用，从而可以提高成纸抗张强度和撕裂度；成形 网经密和纬密的增加，可以增加成形网表面的纤维支撑，从而可以提高成纸的 抗张强度和撕裂度。而且成形网密度的增加可以降低成纸的纸张厚度；成形网 的平行差和纸张厚度间有一个直接的关系。如果平行差大，那么有足够的空间 为纤维进行z 向排列，纸张厚度增加。除此之外，随着平行差的增加，纸张密 度( 定量) 降低，可以导致纸张松厚度的增加。 成形网服务有助于提高成形网的使用性能和寿命。完善的成形网服务应该 分售前、售中、售后三阶段进行。首先要根据造纸生产工艺特点和成纸性能要 求，由织物供应商向纸厂推荐合适类型的造纸成形网。在选定好成形网后，成 形网的正确安装，开启是成形网发挥和增加使用性能的前提。在使用过程中， 针对成形网的类型，对成形网进行有效合理的清洗是必要的，以维护和保持成 形网的性能。成形网从纸机上退下来后，应通过先进的实验仪器来发现和分析 成形网的微观和宏观变化，结合成形网生产工艺和造纸工艺特点来找出使成性 网性能发生改变的原因。最后本论文通过“平衡项目”的介绍，向业内人士展 示了一种比较新颖的夹网纸机用成形网设计思想和方法。除此之外，通过该方 法我们还可以获得一些关于如何调整湿部以改善纸张的特性以及提高纸机效 率方面的重要信息。 关键词：成形网，造纸过程，性能要求，性能变化，技术服务，平衡成形网 t 日es t u d ya b o u tc h a n g eo ff o r n gf a j b m c c l l u r a c t e ri np a p e r 司讧a k 卫v gp r o c e s s a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，c h i n ap a p e ri n d u s t r yh a sc o m et h r o u g har a p i d d e v e l o p m e n t w i t h t h e d e v e l o p m e n t ，m a n yn e wt e c h n o l o g i e sa n d e q u i p m e n ti np u l pa n dp a p e r - m a k i n ga f e a a r ei n v e n t e da n dh a v eb e e n u s e di nt h ep a p e r m a k i n gp r o c e s s t h e i ra p p l i c a t i o ni nt h ep a p e r m a k i n g h a sm a d es o m ec h a n g ei nt h ep r o d u c t i o n f o re x a m p l e ，p a p e rm a c h i n e s p e e db e c o m e sh i g h e ra n dp a p e rw i d t hi sb i g g e r p a p e rw e i g h tb e c o m e s s m a l l e r , t h e c o n t e n to f s e c o n d a r y f i b e ra n df i l l i n gm a t e r i a l si n p a p e r m a k i n gp r o c e s sb e c o m el a r g e ra n dl a r g e r b e s i d e s ，i no r d e rt o m e e tt h er e q u i r e m e n tf o rp a p e rq u a l i t y ，l a r g eq u a n t i t yo fp a p e r m a k i n g c h e m i c a l sh a sb e e nu s e d t h e s ec h a n g e sa b o v eh a v eb r o u g h ts o m e n e c e s s a r yr e q u i r e m e n t sf o rf o r m i n gf a b r i c f o r m i n gf a b r i c ss h o u l db e c h a r a c t e r i z e db y g o o dd r a i n a g e ，g o o dr e t e n t i o no fm i c r o f i b e ra n df i l l i n g m a t e r i a l s ，s t a b l ed i m e n s i o na n dl o n gl i f e a sar e s u l to ft h ep o o rt e c h n o l o g ya n df u n d ，p a p e rm a c h i n e c l o t h i n gm a n u f a c t u r e rh a r d l ym a k ea n ds u p p l yf o r m i n gf a b r i c sw i t ht h e p e r f o r m a n c e m e n t i o n e d a b o v e m e a n w h i l e ，一f a m o u si n t e r n a t i o n a l f o r m i n gf a b r i c sc o m p a n i e sc a nd e s i g na n dm a k es u i t a b l ef o r m i n g f a b r i c sf o rt h e ma c c o r d i n gt o e v e r yp a p e rm i l l sc o n d i t i o n sa n d r e q u i r e m e n t s ，e s p e c i a l l yf o rl a r g ep a p e rm i l lw i t ht h ep a p e rm a c h i n eo f h i g hs p e e da n db i gp a p e rw i d t h t h e r e f o r e ，i ti sv e r ye s s e n t i a lf o ru st o h a v eas t u d yo nf o r m i n gf a b r i cc h a n g ei np a p e r m a k i n gp r o c e s s t h ea p p e a r a n c eo ff o r m i n gf a b r i cc h a n g e sa sar e s u l to fi t si n t e r n a l c a u s ea n da p p l i c a t i o na t m o s p h e r e t h i sw o u l dh a v el otl e a dt ot h e c h a n g eo ff o r m i n gf a b r i c sp r o p e r t y a m o n gt h ec h a n g e so ff o r m i n g f a b r i c sa p p e a r a n c e ，t h ea b r a s i o n ，c o n t r a c t i o na n d e l o n g a t i o na r eu s u a l l y s e e n b e s i d e s ，f o r m i n gf a b r i cm i g h tb ec u s h i o n e db yt h es t u f fo f m i c r o f i b e ra n df i l l i n g t h ea b r a s i o no ff o r m i n gf a b r i cw o u l dr e d u c 。lt h e d r a i n a g ea n df l a t t n e s so fs u r f a c e ；t h ee l o n g a t i o na n dc o n t r a c t i o nw o u l d c h a n g et h es u p p o r ti n d e xa n dd r a i n a g ei n d e x ；t h er e t e n t i o no f h i m i c r o f i b e ra n df i l l i n gw o u l db er e d u c e dw h e nf o r m i n g f a b r i ci s c u s h i o n e d h ec h a n g e so ff o r m i n gf a b r i cw o u l da f f e c tt h ee f f i c i e n c yo f p a p e rm a k i n gp r o c e s sa n dp a p e rq u a l i t yg r e a t l y f o re x a m p l e ，t h el o w s p e e do fp a p e rm a c h i n e ，l o wf i r s tp a s sr e t e n t i o na n dh i g hw h i t ew a t e r c o n s i s t e n c ya r et h em a i np r e s e n t a t i o n s p a p e rq u a l i t yw o u l d b ea f f e c t e db yt h ec h a n g eo ff o r m i n gf a b r i c s p r o p e r t y w i t ht h ei n c r e a s eo fc f md r a i n a g ei n d e xi n c r e a s e s 。i nt u r nt h e s p e e do fd r a i n a g ea c c e l e r a t e d t h em o r et h ee n t a n g l e m e n ti sb e t w e e n f i b e ra n df i b e r , t h eb i g g e rp a p e rs t r e n g t h h o w e v e r , t h ec h a n c eo ft h e b l o c k i n g i sa l s oi n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fd r a i n a g es p e e d 。o n c et h i s h a p p e n s ，p a p e rs t r e n g t hw o u l d b er e d u c e d ；t h ei n c r e a s eo ff i b e rs u p p o r t i n d e xw o u l dl e a dt om u c hm o r ef i b e rr e t a i n i n go nt h es u r f a c eo ff o r m i n g f a b r i c ，m u c hm o r ef i b e rs t a y i n go nt h es a m es u r f a c ew h i c hc a nr e d u c e t h ed e n s i t y i na d d i t i o n ，t h i sc a ni m p r o v ep a p e rt e n s i l ea n dt e a r i n g s t r e n g t ht h r o u g ht h ei n c r e a s e o ff i b e re n t a n g l e m e n t ；t h e r ei sal i n e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep l a n ed i f f e r c n c ea n dp a p e rt h i c k n e s s p a p e r t h i c k n e s si n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fp l a n ed i f f e r e n c e ，m o r e o v e r , t h e i n c r e a s eo fp l a n ed i f f e r e n c ew o u l dl e a dt ol o wp a p e rd e n s i t ya n dh i g h p a p e rb u l k ， ap e r f e c ta n df u l ls e r v i c ec a nh e l pm a i n t a i nt h ep r o p e r t ya n d i m p r o v ef o r m i n gf a b r i c sl i f e t h es e r v i c e c a nb ed i v i d e di n t ot h r e e p a r t s f i r s t l y ，a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n to fp a p e rq u a l i t ya n dp a p e r m a k i n gp r o c e s si t i sn e c e s s a r yt oc h o o s eas u i t a b l ek i n do ff o r m i n g f a b r i c a f t e rt h a t ，t h ei n s t a l l a t i o na n ds t a r t u po ff o r m i n gf a b r i ca r et h e m o s ti m p o r t a n ti nt h i sp a r t i no r d e rt om a i n t a i nt h ep r o p e r t yo ff o r m i n g f a b r i c ，i ti sn e c e s s a r yt om a k ef o r m i n gf a b r i cc l e a n e dd u r i n gi t sr u n n i n g o nt h ep a p e rm a c h i n e t h e r ea r et h r e ec l e a n i n gm e t h o d s t h es u i t a b l e m e t h o ds h o u l db eu s e da c c o r d i n gt ot h et y p eo ff o r m i n gf a b r i c a f t e r f o r m i n gf a b r i cr e t i r e df r o mi t sp a p e rm a c h i n e ，ac a r e f u li n s p e c t i o na n d a n a l y s i ss h o u l db ec a r r i e do u to nt h eu s e df o r m i n gf a b r i c a tl a s t ，t h e t h e s i s p r e s e n t s a u n i q u ed e s i g n m i n da n dm e t h o dt h r o u g ht h e i n t r o d u c t i o no f b a l a n c ep r o g r a m m e ”w i t ht h eh e l po ft h ep r o g r a m m e ， b o t hp a p e rm a c h i n ec l o t h i n gs u p p l i e ra n dp a p e rw o r k e r sc a nb e n e f i ta i v l o t t h i sa l ld e p e n d so nt h ec l o s ec o o p e r a t i o no ft w os i d e s k e y w o r d s ：f o r m i n gf a b r i c ，p a p e r m a k i n gp r o c e s s ，c h a r a c t e r i s t i c r e q u i r e m e n t ，p r o p e r t yc h a n g e ，t e c h n i c a ls e r v i c e ，b a l a n c ep r o g r a m m e v 陕西科技大学硕士学位论文 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅矛口借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，- - f 以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：导师签名： 成形网在造纸生产过程中性能变化的研究 l 绪论 1 1 造纸工业的发展及前景展望 1 , 1 1 造纸工业现状 2 0 0 5 年，我国纸及纸板产量达5 6 0 0 万吨，比上年增长1 3 1 3 ，消费量为5 9 3 0 刀 吨；较上 年增长9 0 3 ；纸及纸板的进口量为5 2 4 万吨，比上年减少1 4 6 6 ，出口量为1 9 3 9 0 万吨， 比上年增加5 5 3 9 ；目前，我国已经成为世界上仅次于美国的第二大纸张生产和消费大 国。 从2 0 0 5 年的生产和消费形势分析来看。全年生产和消费均呈现升高的走势，并保持 了较高的增长速度。而且还呈现出如下的几大特点： l 纸及纸板生产的区域集中趋势逐步显著，东部地区已经成为造纸工业的主要生产 基地。2 0 0 5 年，我国东部纸及纸板产量占全国的7 3 3 ，中部为2 1 5 ，西部5 2 。山东、浙 江、广东、江苏、河南、河北、湖南、福建、安徽、四川和广西壮族自治区等1 1 个省的 产量均已超过l o o 万吨，合计达到4 7 8 9 万吨，占全国纸及纸扳总产量的8 8 6 2 。 2 大型企业数量增加明显，生产集中度有一定提高。1 9 9 5 年，全国纸及纸板生产企业年 产量在l o 万吨以上的只有1 4 家：2 0 0 0 年增至4 4 家。据不完全统计, 2 0 0 3 2 0 0 5 年建 成、在建、计划建设的年产l o 万吨以上的造纸企业有9 5 家。2 0 0 0 年全国最大规模制浆 造纸企业的年产量为7 0 万吨；2 0 0 5 年增至年产2 3 0 万吨。 3 外资增长迅猛，造纸工业初步形成各种经济成分共存的所有制结构。截至2 0 0 5 年底。 国有及国有控股企业有2 3 3 家占6 9 7 ，较上年减少3 2 个百分点：三资 造纸企业数量达 到3 4 7 家，占全部规模以上造纸企业的1 0 3 8 较上年增长1 7 7 个百分点；集体及其他企 业有2 7 6 2 家占8 2 6 5 ：在纸和纸板产品销售收入总额中，国有占2 3 6 2 ，较上年减少i 2 2 个百分点；三资”企业占3 2 8 3 ，较上年增加4 2 3 个百分点；集体及其他企业占4 3 5 5 较上年减少3 0 1 个百分点。在利税总额中他们所占的比例分别为2 4 2 2 、2 9 ，7 5 和 4 6 0 3 。利润总额分别占至f j 2 1 ，7 6 、3 3 3 8 和4 4 8 7 。在市场竞争中，外资大量进入。有 效弥补了造纸工业建设资金不足的问题，国内造纸能力大幅提高：有力推动了全行业整 体技术水平的提高，带动了产品结构状况的改善：促进了国内造纸企业的管理优化和规 模扩张。 4 非木浆在原料结构中的比重持续下降。废纸浆增幅加尢纤维原料结构有所改善。 2 0 0 5 年，全国年耗纸浆总量5 2 0 0 万吨，较上年增长1 6 7 2 。其中木浆l1 3 0 万吨。较上年 增长1 6 4 9 ，占纸浆总量的2 2 非木浆1 2 6 0 万吨，较上年增长6 7 8 ，比例占2 4 ， 较上年下降2 个百分点；废纸浆2 8 1 0 万吨，较上年增长2 1 9 1 ，比例占5 4 ，较上年增加 陕西科技大学硕士学位论文 2 个百分点：非木浆中，禾草浆、苇( 获、芒秆) 及蔗渣浆消耗量均比上年有所增加，但 所占纸浆消耗总量的比例继续呈降低趋势。 5 产品结构正在由数量型向质量型转变。近几年来，通过结构调整，淘汰了部分低档书 刊纸、书写纸、包装纸及纸板，开发出胶印新闻纸、彩印书刊纸、胶版印刷纸、高级文 化用纸、中高档生活用纸等市场急需产品。与此同时。产品质量有很大提高，优等品率达 到3 0 以上，中高档产品比重由3 0 增至4 0 。 6 技术进步速度加快，新技术运用水平明显提高。目前。全世界新纸机中2 3 被我国 订购。福建南平、山东晨鸣、红塔仁恒、镇江金东、广东维达等企业新上的生产线，技 术装备水平已达到国际一流水平；青州纸厂、南宁纸厂等制浆生产线也在国际先进水平 之列。此外，国产麦草浆连续蒸煮技术装备及碱回收设备的成功运用，也有力推动了麦草 制浆及环保技术的进步。 7 制浆造纸企业环境治理力度加大，废水治理效果显著。2 0 0 4 年，造纸及纸制品行业废 水摔放量3 1 9 亿吨，占全国工业总摔放量1 6 i ，其中达标量2 8 6 亿吨，达标率8 9 7 。比 上年提高3 8 。c o d ( 水中主要污染物化学耗氧量) 排放量1 4 8 8 万吨。占全国工业c o d 排放总量的3 3 o ，比上年降低2 5 。造纸业万元产值化学需氧量捧放强度为0 0 7 5 吨， 万元，比上年的0 0 9 4 t r t 卧万元下降了0 0 1 9 吨历元1 1 1 1 1 2 前景展望 中国造纸工业自改革开放以来得到了长足发展，目前中国纸产品的产量和消费量都 居世界第二位，但由于我国经济欠发达，人均消费量仍很低。随着经济的发展和生活水 平的提高，中国纸和纸板的消费量将会快速增长。在今后相当长的一个时期，中国纸和 纸板的进口量会保持在较高的水平，同时纤维资源的进口将会对国际造纸业的供求平衡 产生十分重要的影晦作用。 l 纸和纸板消费量的预测 纸和纸板的消费量与许多因素有关，但权威机构的研究表明，最简单的方法就是将 纸和纸板的消费量与经济的发展水平相关联。最新出版的芬兰造纸工程师学会的制浆造 纸技术丛书中，把人均g d p 和人均耗纸量相关联，结果发现二者有良好的相关性，即人 均耗纸量( k g ) - 2 9 8 8 5 * 人均g d p + 8 9 0 5 1 。即在我国目前的经济发展阶段，人均g d p 每 增加1 0 0 0 元人民币，人均耗纸量将增加3 k g 。如果我国在今后一段时间内的g d p 总量以 每年7 的速度增长，同时，取过去1 2 年的年均人口增长率0 9 1 作为今后的年人口净增 长率，将上述回归方程矫推到2 0 1 0 年，我国的人均g d p 将会达到1 3 8 9 0 元人民币，届时 人均耗纸量可以达到5 0 k g 。从而，可以预测，至l j 2 0 1 0 年，总消费量可达6 8 5 0 万t 。根据 国家经贸委公布的我国造纸工业叶五”规划，到2 0 0 5 年纸和纸板的消费量将达n 5 0 0 0 万 2 成形网在造纸生产过程中性能变化的研究 t ，2 0 1 0 年达到6 5 0 0 万t 。根据目前中国经济发展的良好状况，年平均经济增长率将会保 持在7 - 8 的水平因此，我国造纸工业“十五”规划的预测是有充分的科学依据的，是 完全可以实现的。 2 纸和纸板产量和进口量的预测 根据国家造纸工业十五”规划，将2 0 0 2 - 2 0 1 0 年问的产量进行分解可以发现，在经 济增长保持在7 时，纸和纸板产量的增长要保持在6 的速度才能达到规划的发展要求。 前面提到，1 9 9 5 - 2 0 0 1 年间，我国造纸工业的产量年平均增长率只有3 8 ，尽管在这期 间由于我国统计口径的变化可能较低地统计了纸和纸板产量的增长，但是要在近期内达 到并且保持在6 的速度，的确有较大困难如果产量的提高不能与经济发展同步，进口 量也就难免再次上升 2 1 。 1 2 国内纸机现状及发展趋势 全国单机年产l o 万吨以上纸机和纸板机已有5 0 余台。年产能力达到8 0 0 万吨左右， 约占全国造纸总产能的l 5 。但是，大部分纸机仍处于上世纪中叶装备水平，其构成多盍 为低速长网纸机、圆网纸板机，幅宽仅为2 3 米，车速2 0 0 米分左右。国内自制的各 类纸机、纸板机已从前几年的幅宽4 米以下、车速4 0 0 米分，向幅宽4 s 米以上，车 速6 0 0 米分以上发展。不同形式的叠网、高线压大径辊压榨、袋式通风、全数字高精 度控制系统已被广泛应用，造纸机制造厂可为年产2 0 万吨的纸板生产线提供先进的机 型。 随着我国国民经济的高速发展，近年来多条高速纸机生产线相继建成，加速了我国， 造纸工业现代化的步伐。例如金东纸业的幅宽为9 7 m ，车速为1 7 0 0 m m i n 的文化用纸生 产线；芬欧汇川的幅宽为8 7 m , 车速为1 5 0 0 m m i n 的文化用纸生产线；福建南纸的幅宽 为6 1 m , 车速为1 8 0 0 m m i n 的新闻纸生产线；江苏金红叶的幅宽为5 6 m , 车速为2 0 0 0 m m i n 的生活用纸生产线等；高速纸机生产线是现代科技在造纸工业中应用的集中体现，其生 产规模大，管理、控制水平高，产品质量好，在高质量产品方面具有较强的竞争力。 未来3 0 年，纸机制造技术与形式会保持相对稳定。从发展的眼光看，推测出新一代 纸机的特点：首先，速度将增加很多，但宽度增加不大。3 0 年前，新闻纸机车速为7 5 0 m m i n 。但今天已达：2 0 0 0 m m i n 。预计未来l o 年内，车速将有新的攀升，达n 3 0 0 0 m m m 实验性纸机已研制出来并在这一速度范围内进行测试。纸机幅宽仍将维持在l o m 左右， 在如此宽度下，横梁及辊子产生挠度形变，但运行时依然能保持正常工作性能。若再进 一步增加幅宽，对设备从材料到结构性能有很高要求，这使设备造价高，并不易维护岬 陕西科技大学硕士学位论文 1 3 造纸成形网的发展及前景展望 成形网是造纸机上的贵重器材，是对从流浆箱来的纸浆悬浮液的脱水、成形和将纸 幅运行至后续工段起着重要作用的抄纸工具。浆料在纸机网部分布的均匀性、纸页成形 状况、表面平整性，对最终成纸性能起着决定性的作用。现代造纸企业纷纷向规模化发 展，造纸生产逐步向宽幅、高速、低定量化的方向发展，对成形网性能提出了更高的要 求。为更好的满足造纸生产的需要，成形网技术不断发展，经历了几个不同的阶段。 1 3 1 成形网材料的发展 1 3 1 1 铜网 在机器造纸初始阶段，主要采用铜网作为纸页成形、脱水的器件。用铜网取代手工 抄纸年代竹帘做的网子，应该说有了质的飞跃，但铜网自身也存在很多缺点。首先，铜 网由于其本身的金属性质，上机容易起折印，耐磨性差；其次，铜网不耐腐蚀，易生锈。 在实际生产中往往由于铜网磨损或腐蚀严重，两者交互作用，使铜网失去强度，以致被 迫停机换网。由于铜网的这些缺点，限制了纸机车速、幅宽的进一步提高，阻碍了造纸 技术的发展。 1 3 1 2 聚酯网 随着科学技术的进步，造纸设备、技术不断发展，幅宽进步扩大，车速也越来越 快。到了2 0 世纪中叶，造纸成形网逐步由铜网过度到合成纤维编织的聚酯成形网。聚酯 材料应用于成形网制造，对造纸生产和成形网的发展来说，具有划时代的意义。聚酯成 形网的比重轻、耐腐蚀、耐磨损，其使用寿命一般比铜网长三至五倍甚至更长。它能改 善成纸匀度，减轻网痕和两面差，提高平滑度及减少纤维和填料的流失，减少换网次数 以及因换网带来的各种障碍因使用聚酯网技术经济效益显著，推广十分迅速。在应用 过程中，还引入了更耐磨的尼龙作为部分原料，其制造工艺更是不断深入发展，编织方 法逐渐从单层发展到多层。 1 3 2 成形网结构的发展 1 3 2 1 单层聚酯成形网 单层聚酯成形网在编织方法上和铜网类似， 比，其最大的特点就是使用寿命长，易于洗涤， 易碰伤等，大大提高了造纸生产效率。 主要区别在于所用材料不同，与铜网相 网子重量轻，易于操作，网身柔软，不 单层网由单个纬线系统和单个经线系统相互交织而成。高密度经纬线的细网。适用 4 成形网在造纸生产过程中性能变化的研究 于生产对表面性能要求较高的纸种，它的留着率高，成纸性能好，缺点是网子不耐磨， 使用寿命较低。而低密度经纬线的租网，留着率低，成纸性能较差，但耐磨，使用寿命 长。由于单层网在设计结构上的特点，它不能克服满足成纸性能和使用寿命两者的矛盾。 为此，也曾出现一种加强的单层网( 如图l - l 【e ) 。这种网子的特点是增加了一组线径较 小的纬线，这组细纬与较粗的纬线交换着与经线交织。其目的就是为了增强横向稳定性， 增加纤维留着率，提高成形性能。目前，单层网在车速2 0 0 米以下、幅宽较窄的纸机上 应用比较多 图i - i 加强的单层网 f i g u r e l is i n g l el a y e rs u p p o r ts b u t ef a b r i c 虽然，这种方法在一定程度上克服了单层网的缺点，但对于现在造纸生产高速度商 品质的要求来说，并不能从根本上解决问题。在这种情况下，很快出现了多层编织方法。 1 3 2 2 多层聚酯成形网 l 两层系列 两层系列成形网是在单层网的基础上，根据成形性能、纤维留着、使用寿命等多个 指标相互影响的矛盾，从编织方法上考虑，达到使面层和底层同时得到加强的目的。其 具体做法是在横向引入多个纬线系统，根据面层和底层的不同作用，相对独立地设计编 织结构。 ( 1 ) 双层网 如图2 所示，从双层网的c d 方向看，有两个纬线系统，也就是面纬和底纬是分开的， 这样就能实现各自不同的作用。由于采用两个横向纬线系统，不仅使网子的横向稳定性 增加，而且挺度也得到了加强。通常，面纬和底纬的密度不同。面纬的线径比较小，这 样面层就比较细，有利于提高纤维留着率和降低成纸两面差；而底纬的线径比较粗，为 的是使网子更加耐磨，延长使用寿命。为了提高使用寿命，底纬也部分采用更耐磨的尼 龙纱线。 图1 2 双层罔 f i g u r e1 2d o u b l el a y e rf a b r i c 5 陕西科技大学硕士学位论文 ( 2 ) 加强双层网 所谓的加强双层网，就是通常说的两层半网，其本质上属于双层网。这种网子的编 织原理和加强的单层网一样，都是增加了一组面纬。这样做的目的是为了增加纤维留着 率，同时，使得面层结构更加紧凑、细腻，大大减少了纸页两面差，有利于提高纸页成 形性能。加强双层网，从运行稳定性、成纸性能等方面综合考虑，具有很大的优势。它 的适用范围比较广泛，应用于速度在3 0 0 米以上、生产各种类型纸种的中高速纸机，是 目前市场上的主流产品之一。 当然，加强双层网，只是从某一个方面对双层网有所改进。其单一的纵向经线系统， 限制了面层和底层同时满足不同造纸生产过程的需求。 ( 3 ) 三层纬线网 三层纬线网是双层网的另一种变化形式，这种网子具有三层纬线结构，网子比较厚， 最大的优势是挺度高、横向稳定性好。但是，也正是由于其具有三层纬线结构，而只有 一个纵向经线系统，整体紧凑性差，横向的三个层面容易产生相对滑动，使得网子的内 部结构遭到破坏，不仅成形效果、脱水能力受到很大的影响，更甚者造成网子断裂，被 迫下机。这种网子因综合性价比较差，目前使用量很小 由此可见，无论是加强双层网，还是三层纬线网，其单一的纵向经线系统没有改变， 它并没有从根本上彻底地解决双层网存在的问题。 2 三层系列 为了使成形网面层和底层能同时获得最优的性能，造纸织物生产者开发出了三层网。 这种网子的特点是具有多个横向纬线系统和多个纵向经线系统。这样就可以完全分开改 进面层和底层的性能。为了达到理想的使用效果，通常面纬和底纬采用2 ：l 或3 ：2 的 比例，同时底纬部分采用更耐磨的尼龙单丝来代替聚酯单丝i t - i l l 。 ( 1 ) 传统三层网 图3 为传统三层网c d 方向的截面图。从图中可以看出，面层和底层经、纬线各自 相互交织，形成两个独立的层。中间红色的纱线代表横向单纬线缝合系统，连接上下两 个层，其唯一的作用就是缝合较细的面层和较粗的底层。 图1 - 3 传统三层网横向轮廓 f i g u r ei - 3t r a d i t i o n a lt r i p l el a y e rc dp r o f i l e 这种设计结构，网子内部磨损比较严重，常常需要采用尼龙纱线缝合，而这样也只 能起到延缓磨损的作用【1 1 i 。 6 成形网在造纸生产过程中性能变化的研究 ( 2 ) s s b 网 s s b 网采用横向双纬线缝合系统( 如图1 4 所示) ，两条毗邻的缝合线轮换着在面层 和底层交织。从面层上看似乎只有一条线，这样面层编织结构就近似于最理想的平织， 使面层平整性达到了最优化。这种更有效的结合方法，缝合线不仅起到缝合面层和底层 的作用，还在面层起到支撑纤维的作用。它的好处在于增加了纤维支撑度以及使网子整 体上更紧密。因为限制了面层和底层的相对运动，内部磨损减少了，但并没有彻底消除。 图1 - 4s s b 网横向轮廓 f i g u r e1 - 4s s bf o m l i n gf 柚o r cc dp r o f i l e 通过上述分析，无论是传统的三层网，还是s s b 网，都是采用横向纬线缝合技术。 这种缝合技术，由于网子在运行过程中，受到的是纵向张力，这样面层和底层就会产生 相对运动，会出现内部磨损的问题。长时间的这种相对运动，会破坏缝合纱线以及面层 和底层之间的内部结构。由于面层和底层可以相对运动，网子的相对几何形状和纱线的 堆积状况都发生了变化，一旦缝合纱线磨坏了，不仅危害到成形网，同时也影响到了网 子的脱水性能。网子横向上这些结构的变化通常是不均匀的，因此，随着网子在纸机上 运行时问的增加，后期会出现网子变形的问题。 ( 3 ) i w b 网 r w b 网同上述传统三层网和s s b 网采用的横向纬线缝合技术不一样，它采用的是经， 线缝合技术，这是结构上的一个重大改变。如图5 所示，展示了m d 方向编织的结构， 两条缝合经线共同作用编织在网子面层中，与横向双纬线缝合一样，增加面层的纤维支 撑度。 图1 - 5i w b 网纵向轮廓 f i g u t e i - 5i w bf o r m r i gf a b i i cm dp r o f i l e 不同的是经线缝合系统与纵向一致。纬线缝合的网子因受到纸机上张力的拉伸而带 来内部结构破坏的问题，而经线缝合的网子恰恰利用了这种张力，使整个网子的结构更 加紧密，增加了网子的强度。由于经线缝合技术，使得网子的面层和底层不再相对运动， 消除了内部磨损，在使用过程中，保持了网子结构的紧密性和稳定性。由于结构上的变 化带来网子强度的增加，因此可以采用优质细纱线，提高经、纬密度，增加纤维支撑度 7 陕西科技大学硕士学位论文 以及减少厚度，提高了成纸和脱水性能。 三层网主要应用在生产板纸、新闻纸等千米以上的高速纸机上，当前，s s b 网是市 场上的主流产品。而i w b 网则是新开发出来的产品，在国外渐渐得到推广使用，国内还 没有该种网子应用的先例，相信在不久的将来，i w b 网也必将在高速纸机领域得到广泛 使用。 1 3 3 发展前景 造纸成形网的发展，到了目前的三层网系列，以s s b 网和i w b 网为代表，就设计 结构而言，已经达到了很理想的效果。鉴于目前造纸技术、设备的发展状况及材料的限 制，在应用上，在相当长一段时间内，两层半网和三层系列网将占据主导地位。今后， 三层网技术将进一步得到推广并发展完善。首先，根据不同类型纸机、不同纸种生产的 实际需要，成形网结构设计将会更加有针对性，在细节方面的设计更具合理性。其次， 成形网制造者与造纸企业及相关科研单位、院校的紧密配合，将共同对这一交叉领域进 行深入研究，进一步完善技术服务系统。 1 4 国内造纸成形网现状 我国造纸网毯行业的现状：与目前的世界先进水平相比，我国造纸网毯的质量还存 在较大差距，水平不高，设备简陋，原材料档次低，工艺技术落后，大多数是小规模低水 平的重复。由于资金的缺乏和体制上的原因，整个行业都处在一个低水平的状态，与造 纸技术的发展相比，网毯技术的差距越来越大。同时，网毯制造所需的人才的匮乏，造 纸厂使用国产网毯的迟疑，也加大了网毯企业发展的难度。其主要原因表现在两个方面： 1 低水平的竞争，影响了行业的技术发展速度。我国目前造纸网的生产能力远远大 于造纸网的实际消耗量，但主要产品为中低档网，一方面大型纸机需要的高档网大量依 赖进口，另一方面中低网供过于求，形成了在价格上的持续走低，使得国内造纸网厂的 利润越来越少，造成在资金上无力进行大规模、高层次的技术改造与产品开发，阻碍了 成形网行业的技术发展速度。 2 与造纸技术的发展相比，成形网的技术差距越来越来越大。改革开放以来，我国 实行引进外资与国外先进设备的政策，大量先进造纸机在中国落户。当代先进的造纸技 术大大地改善了我国造纸工业的面貌，反观我国造纸网毯的技术发展就明显落后了。因 资金的匮乏和体制上的原因，使得国内造纸网厂没能引进国外先进设备和技术，从而制 造出适应现代纸机生产要求的高性能造纸成形网。同时，造纸网毯所需要的复合型人才 的匮乏和造纸厂使用国产新成形网的迟疑，也加大了我国造纸网业发展的难度。 根据中国海关总署信息资料统计中心提供的资料，2 0 0 3 年全国进口造纸网毯数量为 8 成形网在造纸生产过程中性能变化的研究 1 1 3 9 0 0 5 t ，进口用外汇5 7 8 1 2 2 8 7 万美元，与上年相比分别增加了2 7 和4 7 随着我 国造纸工业的飞速发展和技术水平的不断提高，近几年进口网毯数量逐年大幅度上升。 2 0 0 3 年进口造纸用网毯外汇额度已经是1 9 9 8 年的7 6 倍。1 9 9 8 - - - 2 0 0 3 年6 年合计进口 用外汇已高达1 6 4 2 亿美元嗍。 目前在1 0 0 0 m m i n 以上车速的纸机上，所用的造纸