Основные функции формовочных тканей для изготовления бумаги заключаются в том, чтобы позволить воде, удаленной из листа, течь через ткань; поддерживать, удерживать и формировать лист; и транспортировать лист из напорного ящика в прессовую секцию. Верхняя поверхность формовочной ткани действует как фильтровальная ткань, создавая основу для отложения волокон с образованием волокнистого мата. Геометрия поверхности формирующей ткани влияет на свойства листа, включая следы проволоки, ворс и гладкость листа. Улучшенная поддержка улучшает качество волокнистого мата и удерживает мелкие частицы, наполнители и волокна на поддерживаемой стороне мата, одновременно уменьшая двусторонность листа.

Нижняя сторона формовочной ткани придает характеристики конвейерной ленты. Наибольший износ, сокращающий срок службы, происходит на нижней стороне ткани, поскольку она контактирует с элементами, вызывающими износ, такими как рулоны, фольга и крышки плоских коробок. Для машин с высокими нагрузками сопротивления требуются прочные ткани, способные противостоять силам растяжения и износу формовочных плит, фольги, вакуумного оборудования и валков. Сопротивление, износ ткани и жизнь взаимосвязаны. Механически формирующие ткани должны иметь:

• Хорошая износостойкость
• Устойчивость к растяжению, сужению, перекосу, сморщиванию, образованию выступов и складок.
• Хорошая способность направлять
• Хорошая способность к вождению
• Устойчивость к чистящему душу под высоким давлением
• Возможность очистки и сбивания листа.

Компромиссы в конструкции формовочной ткани сделаны для того, чтобы наилучшим образом удовлетворить требования для каждой позиции формовочной секции.

Рисунок 1демонстрирует однослойную, очень открытую конструкцию ткани, обеспечивающую максимальный дренаж.

Рисунок 2показана ткань, предназначенная для обеспечения максимальной поддержки простыни.

Рисунок 3показывает ткань с очень грубой пряжей, обеспечивающую максимальную транспортировку листов и длительный срок службы.

Цели производства бумаги для формирования тканей включают:

• Хорошее удержание при первом проходе
• Хорошее формирование
• Низкое энергопотребление привода
• Низкий ворс
• Минимальная двусторонность листа
• Хорошие прочностные характеристики
• Правильная верхняя поверхность для достижения желаемых свойств бумаги

Формовочные тканиткут на ткацких станках текстильного типа из полиэфирных и полиамидных нитей. Типичный диаметр пряжи для формирования тканей составляет от 0,10 до 0,60 мм. Формирующие ткани можно соткать в плоском виде и соединить (сшить), чтобы получить бесконечную ткань для использования на бумагоделательных машинах, или соткать бесконечную ткань. Большинство современных тканей ткут плоско и имеют швы. Для плоских тканых материалов направление основы на ткацком станке становится машинным направлением (MD) на бумагоделательной машине, а направление наполнения на ткацком станке становится поперечным направлением машины (CD) на бумагоделательной машине. Для тканей, сотканных бесконечно, направление основы на ткацком станке становится CD на бумагоделательной машине, а направление наполнения становится MD. Нити CD обычно являются износостойкими, а нити MD несут нагрузку на бумагоделательную машину. В MD используются нити с более высоким модулем, чтобы уменьшить растяжение ткани на бумагоделательной машине. Нити поперечного машинного направления при ткачестве шовных тканей называются «шутовыми» нитями. Термин «шутэ» происходит от пробрасывания пряжи по ткацкому станку с помощью челнока или рапиры. В текстильной промышленности для обозначения наполнительной пряжи используется термин «уток». Сетка и счет характеризуют формирующие ткани. См. терминологию в таблице 1 ниже.

ТАБЛИЦА 1. Терминология для шовных тканей

• Основа пряжи: направление MD
• Уточная или короткая пряжа: направление CD.
• Сетка: количество нитей на дюйм в продольном направлении.
• Счет или стук: количество нитей на дюйм в направлении CD.
• Сарай или вал: количество нитей до повторения рисунка плетения.
• Связующее: прядь в тройном слое, которая скрепляет верхний и нижний слои.

На рисунке 4 показана сетка и счетчик. На рисунке 5 изображен зев в разрезе двухслойной ткани.

Сформовочные тканиоказывают большее влияние на конечные свойства бумаги, чем прессовые или сушильные ткани; проектирование и производство имеют решающее значение для качества бумаги и производительности бумагоделательной машины. Базовые конструкции формирующих тканей однослойные (серия SL), двойной слой (Серии DL и DAL) и тройной слой (серия ССБ). Однослойные ткани представляют собой компромисс между хорошими характеристиками изготовления бумаги и длительным сроком службы при низкой скорости.Крафт и упаковкамашина или какая-нибудь высокоскоростнаяКлассы тканеймашина. Тонкая пряжа необходима для достижения хорошего качества, но она несовместима с хорошей транспортировкой и длительным сроком службы. Однослойные ткани состоят из одного слоя нитей основы и одного слоя уточных нитей.

Однослойные конструкции характеризуются длинными отверстиями, ориентированными в направлении машины. Эти отверстия позволяют внедрять и терять относительно длинные волокна при формировании исходного волокнистого полотна, создавая шероховатую поверхность с низким содержанием мелких частиц. Производство более тонких тканей для уменьшения этих недостатков приводит к снижению стабильности и срока службы ткани. Некоторые изображения рисунков однослойного переплетения показаны на рисунках 6, 7 и 8. На рисунке 9 показана схема однослойной ткани.

Добавление очень тонких поперечно-направленных (CD) поддерживающих нитей на бумажной стороне к однослойной структуре создает 1,5-слойную структуру (Серия SLA), который обычно используется на низких и средних скоростях.Крафт и упаковкаиОценки публикациибумагоделательные машины со скоростью до 500 м/мин. Эта запатентованная конструкция обеспечивает лучшее удержание волокон и поддержку листа, хороший дренаж и улучшенное высвобождение листа, чем однослойная конструкция.

Двухслойные ткани обеспечивают два набора характеристик поверхности. Верхний слой изготавливается из пряжи меньшего диаметра для достижения хороших характеристик при изготовлении бумаги. В нижнем слое используются нити большего диаметра, чтобы обеспечить хорошую износостойкость и более длительный срок службы. Верхние слои могут мигрировать на нижнюю поверхность и изнашиваться. Двухслойные ткани труднее чистить, чем однослойные. Преимущества по сравнению с однослойными тканями включают более гладкую поверхность листов и лучшую пригодность для печати. Двухслойные ткани состоят из одного слоя нитей основы и двух слоев нитей наполнителя.

Двухслойные ткани имеют отверстия, ориентированные в направлении машины, аналогично однослойным тканям. Происходит залипание волокон и потеря мелочи. Двухслойное переплетение обеспечивает возможность изготовления более тонких переплетений без серьезных потерь в стабильности и сроке службы. Дополнительная поддержка двухслойных конструкций (также известных как 2,5-слойная,серия ДЛА) являются продолжением двухслойных разработок. Добавление дополнительных нитей на поверхность бумаги улучшает поддержку волокон и удержание мелких частиц. Улучшенная поверхность бумаги достигается без ущерба для стабильности и жизненного потенциала. В настоящее время двойной слой (серия ДЛ) и 2,5 слоя (серия ДЛА) в основном используются в бумагоделательных машинах с особыми требованиями (например, в некоторых машинах Gap Former, которые очень чувствительны к толщине ткани) или при производствеОценки публикации,Крафт и упаковка, иКлассы тканейна некоторых низко- и среднескоростных бумагоделательных машинах при рассмотрении затрат.

Некоторые изображения схем двухслойного переплетения показаны на рисунках 10, 11 и 12. На рисунках 13 и 14 показаны схемы двухслойных и двухслойных тканей с дополнительными прядями.

Трехслойные ткани состоят из двух независимых слоев. Бумажная сторона имеет тонкую пряжу, обеспечивающую хорошие характеристики изготовления бумаги. Верхняя поверхность с мелкой сеткой поддерживает лист и увеличивает удержание при первом проходе. На нижней стороне используются нити большого диаметра, чтобы обеспечить длительный срок службы ткани. Нижний слой обеспечивает устойчивость к растяжению, хорошую поперечную устойчивость машины и снижение мощности привода. Верхний и нижний слои сшиваются между собой связующей нитью посередине. Трехслойные ткани легче чистить, чем двухслойные, но они стоят примерно на 75% дороже, чем однослойные.

Трехслойные ткани обеспечивают наиболее равномерные отверстия. Сочетание тонкой поверхности бумаги и относительно грубой поверхности износа обеспечивает превосходную поверхность листа и стабильно высокий срок службы. Некоторые схемы трехслойного переплетения показаны на рисунке 15. Схема трехслойной ткани показана на рисунке 16.

В настоящее время наиболее продвинутой конструкцией трехслойного покрытия является SSB.(Связующее устройство для листов)в котором используются независимые верхний и нижний слои, связанные специальными связующими нитями. Ткани SSB необходимы для высокоскоростных машин (>800 м/мин), обеспечивая максимальную поддержку волокон и минимальную маркировку проводов для премиум-класса.крафт и упаковочные сортаиоценки публикации.

Инструменты дизайна ткани включают сетку и количество, узоры переплетения, а также диаметр и тип пряжи. Некоторые свойства ткани, которые инженеры-разработчики изменяют для оптимизации характеристик формовочной ткани, включают:

• Общая площадь дренажа на бумажной стороне ткани — один из лучших способов охарактеризовать ткань. Выражается в процентах от доступной площади.
• Общая длина опоры CD, выраженная в дюймах на квадратный дюйм, также считается отличным способом характеристики ткани.
• Открытая зона связана с возможностью очистки воды и может быть изменена путем изменения диаметра пряжи и расстояния между ней.
• Воздухопроницаемость является хорошим показателем повторяемости производства тканей одного и того же дизайна и имеет отношение к проникновению душа и очистке.
• Длина отверстий в раме зависит от длины волокон, которые будут сохранены.
• Объем и распределение пустот зависит от количества воды, которое может выдержать ткань.
• Разница в плоскостях используется для определения разницы в высоте суставов MD и CD и относится к маркировке провода.
• Положение при движении связано с преобладанием суставов пряжи в направлении MD или CD на стороне листа, отметкой проволоки и опорой волокна.
• Точки опоры относятся к границе раздела верхней части ткани и простыни.
• Индекс поддержки волокна — это среднее количество точек опоры на поверхности ткани на единицу длины волокна. Однако корреляция между FSI и формированием низкая.
• Индекс дренажа — это расчет, позволяющий оценить эффективность дренажа ткани. Однако существует низкая корреляция между индексом дренажа и фактическим дренажом на бумагоделательных машинах.
• Жесткость ткани прямо пропорциональна диаметру пряжи – чем больше, тем лучше. Однако большие диаметры пряжи ухудшают свойства бумаги.
• Износостойкость прямо пропорциональна диаметру пряжи CD со стороны машины. Используемый материал пряжи и извитость нижних нитей CD также важны для срока службы ткани. Ткани обычно следует снимать, когда половина нижней поперечной пряди изнашивается. Тканое переплетение может потребовать использования другой цели износа. На рис. 17 показан объем износа.
• Маркировка листов — это функция заделки волокон в ткань. Характеризуется CD-поддержкой ткани.

Оптимизация формовочной ткани для каждой позиции включает в себя множество факторов, в том числе стоимость формовочной ткани, срок службы, качество конечного листа, конфигурацию секции формования, применение вакуума, душ и вероятность повреждения, среди других.

	Рис. 15: Иллюстрация вверху — SSB с зевом 2/5 и соотношением CD 2:1. Средняя иллюстрация: 2/10 навеса SSB с соотношением CD 3:2. Внизу: SSB с переплетом MD.

1. Проектирование и оптимизация формовочной ткани, К. Бонгерс и А. Перфект, Краткий курс TAPPI по операциям на мокрой части.
2. Формирующие ткани: соображения практического применения, Р. Дэнби ​​и М. Конден, Краткий курс TAPPI по операциям с мокрой частью.
3. Все цифры в этой статье любезно предоставлены Albany International, AstenJohnson, Huachen и Jinni.

Физическое расположение формовочного участка принципиально определяет механику дренажа. Независимо от того, является ли машина формовочной машиной Фурдринье, гибридной формовочной машиной или формовочной машиной с зазором, зависит то, как вода удаляется из листа. Длина стола, расположение фольги, углы фольги, расстояние и нагрузка определяют интенсивность и частоту импульсов давления, прикладываемых к заготовке. Положение всасывающей камеры, ширина щелей и уровень вакуума дополнительно влияют на скорость осушения и консолидацию листа.

Параметры конструкции ткани, такие как толщина, объем пустот, проницаемость, структура плетения и диаметр пряжи, должны быть согласованы с этой дренажной средой. Если ткань слишком открыта для доступной конфигурации вакуума и фольги, в зоне раннего формования может возникнуть чрезмерный дренаж, что потенциально может привести к запечатыванию листов и плохому формованию. И наоборот, недостаточная проницаемость может препятствовать дренажу, ограничивать скорость машины или увеличивать потребность в вакууме.

Характеристики сорта бумаги сильно влияют на структуру ткани. Диапазон базового веса влияет на требования к поддержке, особенно для легких марок, где поддержка волокон и контроль маркировки имеют решающее значение. Состав отделки, включающий твердую и мягкую древесину, переработанные волокна и содержание наполнителя, определяет дренажные свойства, чувствительность к удержанию мелких частиц и потенциал к истиранию.

Оценки публикациииСпециальностьобычно требуется улучшенная поддержка волокон и контроль гладкости поверхности, что требует более тонкой конструкции верхнего слоя в многослойных тканях.Крафт и упаковкаможет выдерживать более открытые структуры, но требует более высокой механической прочности из-за более высокой нагрузки наполнителя и абразивных условий.Классы тканейобычно требуется контролируемое образование дренажа, низкий уровень переноса волокон и уменьшение количества микропор.Марки целлюлозынеобходимо определить в зависимости от того, формирует ли это целлюлозу или пресс для целлюлозы, чтобы гарантировать, что ткань должна выдерживать высокое давление двухпроволочного пресса. Короче говоря, ткань должна сбалансировать дренаж, удержание, качество поверхности и срок службы в соответствии с целевыми показателями.

Скорость машины является основным фактором проектирования. По мере увеличения скорости время дренажа уменьшается, а стабильность листа становится более чувствительной к однородности ткани и структурной целостности. Более высокие скорости также увеличивают динамические силы, действующие на ткань, что делает стабильность размеров и целостность шва более важными.

Консистенция напорного ящика, содержание твердых частиц в сточной воде и температура также влияют на эффективность дренажа и тенденцию к загрязнению. Повышенное содержание наполнителя может увеличить риск истирания и закупоривания, что требует соответствующих материалов пряжи и конструкции конструкции для поддержания долгосрочной проницаемости.

Формирующая ткань не работает самостоятельно, она функционирует как часть дренажной системы. Уровень вакуума, применяемый в присосках и гауч-валах, должен соответствовать воздухопроницаемости ткани и объему пустот. Несоответствие между открытостью ткани и интенсивностью вакуума может привести к чрезмерному потреблению энергии, плохому удержанию или двустороннему образованию листов.

Поэтому конструкция ткани должна быть оптимизирована с учетом фактического профиля вакуума, а не теоретических значений. Понимание того, как энергия дренажа распределяется по секции формования, необходимо для правильного выбора.

Проницаемость ткани должна сохраняться на протяжении всего срока ее эксплуатации. Тип душа, давление, расположение и режим химической очистки — все это влияет на очищаемость. Машины, в которых используется переработанная целлюлоза или материалы с высоким содержанием липких веществ, особенно подвержены загрязнению.

Дизайн ткани влияет на то, насколько легко выделяются загрязнения. Диаметр пряжи, топология поверхности и структура переплетения влияют на накопление мусора. При выборе необходимо учитывать как дренажные характеристики, так и возможность очистки в долгосрочной перспективе.

Абразивные наполнители, фольгированные материалы и уровни натяжения способствуют износу ткани. Высокое содержание наполнителя или агрессивная загрузка фольги увеличивают истирание, особенно со стороны машины. Характер износа кромок часто отражает проблемы с выравниванием или распределением натяжения. Производитель должен оценить ожидаемый срок службы и выбрать подходящие полимерные материалы, стратегии армирования пряжи и геометрию конструкции, чтобы обеспечить стабильность размеров и долговечность без ущерба для характеристик пласта.

Подводя итог, можно сказать, что для производителей выбор формовочной ткани — это инженерная задача, основанная на данных. Чем полнее и точнее информация о машине и процессе, тем точнее можно спроектировать ткань для достижения эксплуатационных целей и целей качества.

Отбор начинается с ясности требований к оценкам. Качество формования, характеристики удержания, целевые показатели гладкости и характеристики пористости — все это влияет на выбор ткани. Легкие сорта, такие какОценки публикации,СпециальностьиКлассы тканейтребуют превосходной поддержки волокон для предотвращения маркировки и двусторонности. Более тяжелые сорта, такие какКрафт и упаковкаиМарки целлюлозымогут отдавать предпочтение дренажной способности и долговечности.

Без четко определенных приоритетов производительности выбор ткани становится скорее реактивным, чем стратегическим.

Дренаж в секции формования происходит поэтапно: первоначальный гравитационный дренаж через фольгу с последующим вакуумным обезвоживанием. Чрезмерно быстрый ранний дренаж может вызвать миграцию мелких частиц и плохое формирование. Недостаточный дренаж ограничивает скорость и увеличивает потребность в энергии.

Производителям бумаги следует оценить, обеспечивает ли нынешнее распределение дренажа равномерную консолидацию листов. Если целевые показатели сухости на гаушечном валке не достигаются без чрезмерного вакуума, может потребоваться корректировка конструкции формовочной ткани.

Открытость ткани напрямую влияет на удержание мелких частиц и консистенцию белой воды. Сильно открытые ткани улучшают дренаж, но могут уменьшить удержание, если химические системы не оптимизированы. И наоборот, очень плотные ткани могут увеличить удержание, но ограничить дренаж.

Поэтому при выборе следует учитывать взаимодействие между структурой ткани и химическими веществами, способствующими удержанию. Изменения в составе отделки часто требуют переоценки дизайна ткани.

По мере увеличения скорости машины стабильность листа становится более чувствительной к однородности ткани и стабильности в продольном направлении. Многослойные формовочные ткани часто используются в высокоскоростных приложениях для улучшения поддержки волокон при сохранении дренажной способности.

Стабильность размеров необходима для предотвращения проблем с отслеживанием и износа кромок. Характеристики растяжения ткани должны соответствовать условиям натяжения машины.

Потеря проницаемости со временем указывает на закупорку или загрязнение. Расположение душа и давление следует периодически проверять. Протоколы химической очистки должны быть совместимы с тканевыми материалами.

Если проницаемость быстро снижается, несмотря на правильную очистку, возможно, конструкция ткани не оптимальна для характеристик отделки.

Систематический мониторинг характера износа дает ценную диагностическую информацию. Неравномерный межмашинный из