成形網的概覽

王國東　張艷妮

（河北省安平縣瑞晟絲網有限公司，　河北　安平　053605）

成形網的概覽

王國東張艷妮

（河北省安平縣瑞晟絲網有限公司，河北安平053605）

濕法造紙成型網以前都是用銅絲、不銹鋼絲等金屬絲作原料織成網。在使用中暴露出了金屬網使用壽命短、換網時間長等問題。隨著造紙技術發展迅猛，化纖網替代了金屬網，解決了金屬網的缺陷，具有使用壽命長、耐腐蝕、易操作、耐強折、換網方便等優勢。著重介紹成型網的種類和使用中的優缺點，并對各種網的技術指標進行了探討。

成形網濕法造紙化纖網金屬網

0　前　言

造紙技術發展了千年，現在仍以濕法造紙為主。但是為濕法造紙成型部配套的成形網這幾年在中國市場上品種發展迅猛，各種品種層出不窮，讓不同的設備都發揮著不同的作用。就現有市場上產品，進行匯總和探討，為織網行業提供一些參考資料。

1　使用領域的競爭

1.1金屬網

1.1.1銅網

銅網是金屬網中的一大品種，最初廣泛使用在造紙圓網機、長網機上。之后隨著紙機和造紙工藝的發展、造紙網的發展，現在已經基本退出長網機、疊網機市場，僅少量單長網還使用銅網。

銅網伴隨其原有領域（長網紙機等）的退出，卻在防偽要求高的特殊紙種上開辟了市場，如鈔票紙、發票紙、防偽特種紙等。目前，國內外都有從事化纖網防偽生產工藝研究，期望完全取代銅網。直到現在，銅網因其特殊的可塑性而未被取代。取得突破性的技術是采用長網（使用化纖網）配水印銅網生產防偽紙，因化纖網和銅網的同步配合，滿足了防偽清晰度等要求。雖然這類長網紙機車速較圓網紙機高，但是速度的提高卻有限，一般都在350 m/min以下，與一般長網紙機、夾網紙機等速度的提升相比相去甚遠。

銅三絲網，因其獨特的細線高目數，在生產電容器紙、超薄紙上仍大量使用。單織銅網因其特殊的易壓縮性和塑性，能輕易實現特殊壓痕處理并保持穩定，同時其挺度強，保證了紙機運轉中的平穩性，因此大量用于抄造鈔票紙、發票紙、水印防偽紙，同時也用于壓機脫水等過程。

從銅圓網使用經驗得知:高目數（密度，經×緯）細線網，留著率高、成紙性能優，能抄造克重范圍大的低克重優質紙張，相對不耐磨。低目數粗線網能夠抄造高克重、質量要求較低的紙種，其使用壽命較長，因而圓網紙機上充分發揮多層網優勢。面網用高目數網、底層用低目數網，若有襯層則選用中間目數網，實現從面層到底層由高目數向低目數逐漸過渡。這種配置實現了低克重、高質量紙抄造要求，同時避免了面網與網籠的直接接觸、減少磨損，提高了面網使用壽命，由耐磨的底網直接與網籠接觸，避免了因面網不耐磨頻繁上下機，從而整體提高了紙機運行效率。

銅長網卻無法發揮這種多層網配置優勢，因使用壽命短，生產商只能從銅線鍍層、加耐磨微量元素等方面提高銅線的耐磨性能，同時改善線材配比、織造工藝。如:經線均采用不同成分的錫青銅線，緯線部分用錫青銅線代替黃銅線等；所有這些方法雖能延長銅網使用時間，但是不能有效克服銅網使用壽命短的缺點。

銅網因為其線材的性能決定了其堅挺度、疏水性等，是化纖網（化學纖維）很長一段時間內達不到的。金屬網可無限次重復利用也是化纖網暫時無法達到的。銅網（不同的銅合金線材織造）的信號屏蔽性也是化纖網、不銹鋼網等不具有的，故而其使用范圍不僅僅局限于造紙，亦可用于軍工等其他用途。

1.1.2不銹鋼網

不銹鋼網是在克服了銅網酸性環境下不耐磨損、不耐腐蝕基礎上發展起來的。在國內近幾年發展迅猛，在衛生紙等領域已經大面積推廣并取代銅網。衛生紙領域圓網紙機主要使用不銹鋼網，少量使用銅網；而生產生活用紙的夾網紙機使用化纖網，有進一步吞噬圓網紙機此市場空間的趨勢。

不銹鋼網因其特殊的抗高溫、防氧化，所以廣泛使用在玻璃紙等特種紙抄造中。

1.1.3其他金屬網

因為特殊性能要求而開發的特種金屬絲網，在國內市場也有出現，但是量少，如鈦絲網等。

1.2化纖網

因為金屬線的性能缺陷，聚酯單絲、尼龍單絲等耐磨性能優越的化學纖維因其易織造加工、運輸和修復性能而被認識和大量使用，因此化纖網也就迅猛發展起來。現今我國市場上主要分為化纖網和尼龍網，其他網量少，生產量也少。

我國化纖網生產在超細目網方面還無法與銅網相比。隨著技術的發展進步，聚酯產品的更精細、多樣化，會進一步壓縮圓網紙機上銅網的使用空間，如在衛生紙機上可能被完全取代。

近幾年在夾網、長網等紙機上大量使用的SSB、IWB三層成形網均采用多經緯組，實現了面、底層的有機結合，完全克服了銅長網成紙和耐磨不調和等缺點，其產品類似于圓網紙機多層網配置，同時發揮出化纖網質量輕、耐腐蝕、易操作、耐碰折、網體軟、使用壽命長等優勢。當然也存在化纖網較金屬網挺度差、防偽印痕處理難、耐熱低等缺點。也曾展望用化纖網自身的圖案實現防偽功能，那就需要小提花或大提花織造工藝的突破；同時還需構成網的層次差，在現有織機和后加工整理工藝上看，國內尚沒有一家取得實踐性的突破。隨著環織工藝在現有化纖網產品領域的采用和推廣，或許具有金屬斜焊網的優勢，進而取代金屬網。這也暫時是一種可期待的展望。

現在的造紙成形網市場，應是多樣化的品種共存，金屬網和化纖網各自都有優缺點。各種網的進一步細化、小批量化、多品種、高質量、低成本（或易重復加工）會使其在各自優勢領域廣泛存在和發展。

1.3復合網

復合網是在金屬網和化纖網的基礎上結合而發展起來的。經線采用聚酯或其他化學纖維、金屬絲等，緯線采用化學纖維、銅絲、不銹鋼絲等金屬絲，通過機織而成。經緯線可單絲或多股加捻而成的復絲，網目可粗可細。根據其使用的特殊性，進行一定的織造，以滿足客戶的需要。

考慮到銅線在氧化后會形成一層耐磨損保護層，因此銅網最初在電容器紙和高壓紙板生產中大量使用。因銅網中線材金屬特性造成極易掉渣在漿中，因此經線采用聚酯纖維的復合網隨之而出現。它的出現完全克服了紙板中形成金屬渣的現象，可有效避免高壓擊穿，同時在紙板上形成特有的網紋印和凹點。

復合網也廣泛使用在裝飾特種紙、瓦楞原紙及高克重紙板生產中，可以滿足其他抄紙的特殊要求。

1.4小結

因為線材的多樣化，所以造紙成形網分類繁多，此處僅以廣泛使用中的成形網進行概要簡單分類。

從實踐中看，化纖網產品競爭最激烈，設備功能發展最快、用途也最廣，適應了高速紙機的迅猛發展。金屬網，也在一定的市場范圍內使用。成型網的主要分類見表1。

表1　造紙用成形網主要分類

2　工藝的發展

2.1金屬網的接口工藝

造紙濕部用成形網最終是環形網，而現有織機織成的是片網，因此必須采用適當的方法將片網變成環形網。片網依一定的規格進行縫合的部位呈接口或插口。金屬網接口形式的改變是隨著焊接工藝進步有所改進，從電熱熔方式到電流激光方式，焊接經驗也積累豐富。焊口最開始是直焊方式，即網經向與紙機運轉方向一致，焊口線與紙機方向呈垂直關系。后又增加了斜焊方式，即網經向與紙機運轉方向成45°夾角。斜焊方式突破了紙張成形支撐理論前提，即假定紙纖維沿縱向排列；斜焊網有效調和縱橫向紙纖維支撐性能，使紙張縱橫向強度比更接近，減小了紙張橫向低強度弱點。生活中的部分衛生紙因為縱橫向強度均衡而讓消費者認可為高檔產品。當然斜焊網浪費大，加大了制造商生產成本。

銅網在原加工工藝基礎上，為適應客戶的需求，增加了成品退火工藝，在實際操作中又分有氧退火和無氧退火。在酸堿腐蝕大、經濟許可條件和無特殊水印防偽情況下，不銹鋼網完全取代銅網能極大地降低停機換網時間、提高勞動生產率。

2.2化纖網的工藝發展

2.2.1化纖網原材料的變化

隨著紙機生產時，造紙化學品的用量增加、紙機車速的提升，化纖網由最初的純聚酯單絲到采用聚酯、尼龍單絲配合織造化纖網；尼龍單絲品種也不斷增加，以達到尼龍和聚酯熱性能等接近、更耐磨。同時也在研究聚酯纖維成分，欲使其耐磨性能接近尼龍纖維，從而使化纖網全用聚酯單絲，以能提高網體的挺度（或稱剛度），進一步提高網使用壽命。生產化纖網的織機為多綜，因此其產品迅速由單層簡單網發展出多重經緯線系統網，如俗稱的兩層、三層、多層成形網。化纖網相對銅網優勢，有更強的抗壓折痕、抗機械損傷、抗撓曲、耐疲勞及耐腐蝕的能力，從而減少換網停機時間，提高勞動生產效率。

2.2.2檢測工作要適應化纖網的發展需要

化纖網原材料因為各生產商設備、工藝、批次的不同而質量也有差異，同時化纖網制織造設備和加工工藝也存在差異。這些差異性將單絲檢驗工作推向了多元化，要求單絲檢驗提供有價值的實測數據，以便工藝調整、發揮線材最佳性能，為穩定、高質量網生產打下基礎。對成形網性能要求的追求，將過程監視、測量系統在原單純生產控制的同時要求為產品設計、客戶技術服務提供有價值數據，因此檢驗工作變得多樣化。

2.3成型網產品概況

在圓網紙機中最簡單有面層、底層兩種不同網目的銅網，面網的細膩度、高經緯是保證成紙的勻度、形成足夠脫水量。而底層粗目網在起支撐面網的過程中，脫水面積更大，同時避免了面網直接與網籠形成擠壓或松動磨損，從而提高面網使用壽命，從整體上提高成形網壽命，延長開機時間、降低生產成本。在長網紙機上卻不能通過多層配置來延長壽命，而化纖網因材料的改變形成的長網卻能延長其使用壽命。銅網紙機因設備和線材限制，很難發展復雜組織網；而化纖網因設備的先進性，國內二十幾年的時間就發展出單經系單層網、1.5層網、單經系雙層網、2.5層網、3.5層網，雙經系單接結三層網、緯線雙接結三層SSB網、經線雙接結三層IWB網、緯線自接結三層網。現在為了更好地發揮經線雙接結效果，已經開始采用三經系經線雙接結方式織造三層網。銅網和不銹鋼網均為單經、緯線系統織造，雖然線材會采用圓線或扁線。

到目前為止使用中的雙層組織、緯線僅兩重，論述較多?，F就三重雙層組織進行理論探討。緯線采用三重，經線相應發展出三重，表經獨立形成紙纖維平整面，里經形成機械耐磨面，而接結經在與中間緯線形成一層的同時與成紙面和機械面綁接，這在一定程度上加強了脫水微管效應、網體應具有一定的可壓縮和回復性（對脫水影響尚待實踐證實）。當然此類組織在濕部有其獨特優勢時會使用。如果優勢較現SSB、IWB三層成形網優勢不明顯，而其生產效率更低（現織機上）就不會大量生產。如果優勢明顯而使用價值高，為提高織機生產效率，則雙梭口織機就可能發展起來。那就可能是行業的新突破。

2.4成型網的發展推動其行業設備工藝的進步

成形網的實用價值決定其存在、發展，也決定著生產技術和織機裝備的存在和發展。

造紙成形網因為產品的發展而對設備和工藝產生推動，使我們在設備方面有了進步，但是總體來看，這種進步僅是局部、小范圍的，對整個系統性的設備主要依靠進口。軟件方面的產品設計，從原材料到成品都實現了一定的理論系統化。但是對設計成品的確認卻仍然主要依靠檢測指標和經驗感知，即停留在非實際使用或試用階段，因而產品的整體適應性和最佳使用建議等就很難提供。從整體看，我國造紙脫水器材行業雖然大小廠各處林立、欣欣向榮，在1 000 m/min車速以下市場國內廠商占領巨大份額。同樣的網紋組織和線徑設計配合最優的設備，產品使用效果和穩定性與國外大企業相距甚遠。伴隨大量夾網紙機和高速疊網紙機的發展、中國知識產權保護的進步，化纖網產品企業需要越來越多的創新性，需要國內企業有突破性的進展，才能讓從20世紀90年代就提出了與國外企業同臺競爭變成現實。

單絲原料的創新軟肋、設備的進口依賴性、設計產品反饋的延遲性等因素是我們發展道路上的層層障礙，是跟從國外走？還是創新性發展。雖然銅網從原料到成品的成套技術都已建立，對工序設備、工藝的增減都能有的放矢，但是隨著國內老廠的解體，這種優越性正逐步喪失，很多人才都改行從事建筑等賺錢快的行業，少量的從事本行業的私營企業主要從事一線產品質量管理工作、使用原老技術，所以銅網的技術發展和創新受到一定的限制。

3　指標與兩個機理探討

3.1指標的多樣化

（1）編織網紋。金屬網多為平紋、三枚斜紋，而化纖網卻多種多樣。

（2）目數也稱經緯密度。分總密度表示和分層密度表示，一般很多表示為總經密×總緯密。金屬網和化纖網都有粗目網、中目網、細目網、超細目網，銅網還有以經線3根為一組的更細目網。

（3）線材原料和尺寸。如PETΦ0.18 mm表示聚酯圓單絲Φ為0.18 mm。金屬網和化纖網都可能部分采用扁絲線材。

（4）定量g/m2。網重量的理論計算依據。

（5）網抗張力和抗張強度。國內一般僅進行經向(縱向)測量，少量廠商進行過緯向（橫向）測量。

（6）伸長率。分定力伸長率和斷裂伸長率，定力伸長率常用的測試條件為50 N/cm、80 N/cm、100 N/cm。

（7）透氣量。采用手動或自動透氣測量儀，對國內外不同廠家采用透氣單位m3/m2h、l/min/dm2、l/s、cfm等的比較和認識加深，并實現其自由轉化。

（8）濾水度(水滲透性)。對s/5L與l/min/10 cm2等測試條件和單位間的換算。脫水指數（DI）的意義及局限性的認識。這些參數讓我們能從數值上評估網的潛在脫水能力。

（9）網厚度。揭示成形網脫水路徑、平整度和磨損性。一般厚度值越均勻則網平整度越高，一般用網磨損厚度值表示網使用壽命極限。

（10）網成紙面對紙纖維支撐性能。纖維支撐指數（FSI）、接觸點數（CP），當然也有在此基礎上發展起來的經、緯單位支撐長度、長度比，以及浮長等。

（11）成紙面網孔的投影幾何尺寸及開孔率。網容水體積和脫水方式等揭示脫水結構和潛在能力。

（12）耐熱性、耐酸堿性指標。

（13）網挺度值或剛度值。這與網體的耐磨性和理論設計緊密相關。

（14）接口斷裂強度及各指標率（接口指標值與網體實測值的百分比率）。

在以上指標的基礎上，各企業還發展了其他有效指標來評價和判斷成形網的使用性能和價值，當然并不是每張網或每種網都提供以上指標值。指標的多樣化與數值化，讓我們認識和評價成形網從定性提升到定量，為不同網種間比較、使用和產品設計提供了實際數據。各種指標的恰當使用和發展，可以更準確地表示成形網的平整性、成紙性能、脫水性、穩定性、抗皺性、清洗性及剝離性等。當然以上在制造商處提供的數據并不能完全展示成形網的實際使用價值，還需有紙廠使用的相關數據才更準確、全面，讓成形網在紙機上發揮最大的功用和效率。

各種指標的消化、吸收和建立是國內造紙成形網生產技術的發展結果，為行業提供了一定的理論和實際生產基礎，也需要行業內人士更多的交流和完善。

3.2脫水價值的機理探討

從單位面積（cm2）內脫水面積來看，脫水效果與脫水面積呈正比關系，這是僅從一個因素考慮。脫水容積和路徑跟流體黏性有關，微管效應能加大其脫水能力（因發揮了流體的黏性）。纖維和填料的形態和尺寸也與紙纖維墊成形直接相關，可能堵塞網孔而降低脫水性能。

成形網對初始脫水量要大，但又不能流速過快，過快流速會攜帶大量填料和短纖維進入網孔；如果排除不暢會嚴重影響網脫水效果和使用壽命。

成形網的脫水性能與網結構的容水體積、水流路徑結構、壓力、運行長度和阻礙等相關。

脫水孔的理論投影尺寸能一定程度上反映脫水能力，但網在與紙漿接觸面形成的立體脫水形態能更準確反映其脫水能力（不考慮有堵塞等情況時）。因為經緯線在成紙面形成的z軸落差，也即網孔立體程度高，則易在紙基上形成表面松軟層，會增強紙張松厚度、粗糙度，會降低紙張的平滑性和光潔度。當然這就形成了一個多元體，對衛生紙等要求松厚度高的紙張，在成形網設計、生產中應盡量增加其經緯z軸落差；而對紙張平滑性要求高的就需要降低經緯z軸落差，也即網孔立體程度低。對成紙面，一般理論上要所有經線高點或低點在同一水平面，所有緯線高、低點在一水平面。當然，z 軸落差可以通過經緯線直徑性能配比工藝參考數調整。

z 軸落差是指成形網垂直于成紙面或機械磨損面方向上的經緯線高低點間距離差。

現在主要有以下方面指標來進行定量表示和分析:

（1）透氣量；

（2）脫水指數；

（3）濾水度；

（4）開孔面積率；

（5）容水率；

（6）脫水網孔尺寸及勻度；

（7）網經緯線平行差；

（8）網體厚度及整體變化情況；

（9）網挺度（緊度）值。

現有聚酯成形網在國家標準中經常用到的是透氣量、脫水指數和濾水度，單層網、化纖網則涉及開孔面積率、脫水網孔尺寸及勻度；而對金屬網和復合網則多是開孔面積率、網孔尺寸及勻度等指標。

伴隨著紙張制造技術發展、漿料的變化等，其評價指標也越來越體現其他指標的重要性。就國內供800 m/min左右車速紙機看，僅從透氣量、脫水指數、濾水度無法完全評價同種成形網是否滿足使用要求；同時在供網中，同種網因為經緯線平行差、脫水網孔尺寸及勻度、網厚度、網挺度的不同而造成實際脫水不同，也就具有了不同的脫水價值。

3.3使用壽命的機理探討

現在更多的關注到化纖網的使用壽命，需要提供實際數據，實現定量化；生產商也從各種方面進行檢測，以便能定量評價其耐磨損性能?，F在主要從以下方面來定量表示:

（1）磨損厚度變化。

式中:h——網耐磨損厚度率，%；

H ——試樣網原始厚度值，mm；

H0——測試條件下網磨損到失去使用價值時

厚度值，mm。

這也是紙廠能根據數值進行網使用壽命評價的常用方法，直接進行網體的測量而確定下機時間。

（2）重量變化。定力載荷、測試條件下，網基本失去使用價值時重量損失量變化率。

式中:w——網耐磨損厚度率，%；

W ——試樣網原始厚度值，g；

W0——測試條件下網磨損到失去使用價值時厚度值，g。

式中: w——網耐磨損厚度率，g/cm2；

W ——試樣網原始厚度值，g；

W0——測試條件下網磨損到失去使用價值

時厚度值，g；

S——測試網樣面積，cm2。

這種方法在紙廠的實用價值較低，但對生產商而言卻為網耐磨性能評價提供了一種有益的方法。

（3）體積變化。定力載荷、測試條件下，網基本失去使用價值時體積損失量變化率。

這種方法考慮到線材變化和網容水情況變化，其理論推導公式也是產品設計時的理論依據。

各種指標的多元化和實用，讓我們可以實現產品理論設計的計算化或程序化，從而提高產品設計效率和實用準確性。當然不同的廠商對網樣的實際測試方法、規程等不盡相同，有些還沒有統一的標準；同時國內環境壓力和生態理念的發展，造紙成形網在使用中的品種選擇、各種相互配置有待形成自己的體系和理論，也是造紙網行業的新挑戰和發展方向。

4　結束語

國內造紙成形網是造紙行業的一重要成分，其生產又涉及很多的相關知識和設備。從成形網廠商的角度對成形網進行了局部的總攬式探討，簡單討論了造紙成型用銅網、不銹鋼網、化纖網和復合網的主要使用領域、優缺點，同時介紹了成形網主要指標和紙廠關心的兩個重要機理。

[1] 美國阿爾巴尼國際公司.造紙機網毯織物 [M].王佩君, 譯,北京:輕工業出版社，1987.

[2] 王國東.成形網表面開孔率的探討 [J]。上海造紙,2009(3),68-69,74.

白俄羅斯40 萬t產能漂白漿線投產

白俄羅斯Svetlogorsk漿廠40 萬t商品漿漿線已經正式投產。該漿線原定2015年12月份開始投入生產。

該漿廠為白俄羅斯斯威特洛戈爾斯克紙業股份有限公司和中國中工國際合作營建，其中中工國際投資額為9.03億歐元(9.81億美元)，計劃生產漂針、漂闊及溶解漿，是目前為止中國和白俄羅斯最大的合作項目之一。

據悉，該漿廠年產能為40 萬t，年圓木使用量約為240 萬m3，其紙漿產量的75%用于出口，主要出口地則為歐洲、中東及中國。