干法非織造前道工序設備及工藝分析

怡星（無錫）汽車內(nèi)飾件有限公司 李學彥/文

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干法非織造前道工序設備及工藝分析

怡星（無錫）汽車內(nèi)飾件有限公司 李學彥/文

摘要：為滿足干法成網(wǎng)的非織造布產(chǎn)品逐漸細分的需求，不同纖維原料和產(chǎn)品要求的生產(chǎn)設備與工藝也在不斷優(yōu)化，本文主要對干法非織造布生產(chǎn)線前道工序的開清和成網(wǎng)具體設備配置要求和關鍵工藝進行分析和闡述。

關鍵詞：非織造，開清，開松機，梳理機，鋪網(wǎng)機，針布

非織造行業(yè)在紡織領域起步較晚，主要設備都是專用設備。隨著非織造布種類的增多、產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升，其設備的具體配置不斷細化、改進。目前，干法非織造布主要的生產(chǎn)工藝過程為：開松→混合→梳理成網(wǎng)系統(tǒng)→鋪網(wǎng)系統(tǒng)→針刺固結(jié)系統(tǒng)→成卷打包。

本文以特呂茨施勒的典型設備為例，對干法非織造布前道工序設備及工藝，并結(jié)合在特呂茨施勒的技術服務經(jīng)驗，對不同原料、不同產(chǎn)品的開松、梳理、鋪網(wǎng)設備以及工藝要求進行分析。

1 混合系統(tǒng)的配置

1.1回棉箱

開清棉系統(tǒng)設備的配置細節(jié)，由于在干法生產(chǎn)線循環(huán)系統(tǒng)中會有可回收的回用纖維，可以在開包機組之前（或之后）配加一臺回棉箱，其配用的喂入輥針布要求適應各種纖維，相對比較和潤通用，針布結(jié)構無須過于鋒利，其作用以均勻輸送添加為主，配合開包機組一起將纖維送入粗開松機。

1.2針釘打手

粗開松機上一般配置針釘打手，但不同產(chǎn)品生產(chǎn)線配置不一，如：廢紡生產(chǎn)線的粗開松輥要求逐臺配不同的針布，針點密度值逐臺加大。

1.3混棉倉喂棉風口

對大混棉箱中纖維往往側(cè)面多，中間少的普遍現(xiàn)象，可以在大混棉箱中配兩個喂棉風口，一個旋風分離器結(jié)構，另一個為豎直下落結(jié)構，其目的是使在斜簾上的纖維在喂入精開松針布輥時均勻不擁棉。（如圖1所示）

圖1　開清混合配置圖

2 粗開松和精開松

一 開松混合系統(tǒng)

粗開松機也要依據(jù)纖維性能品種及規(guī)格來選擇打手結(jié)構，一般為12根或24根垂直針釘針條的打手開松，也有不同規(guī)格型號的針布包覆，需先確定產(chǎn)品所用纖維的品種規(guī)格再做選擇，如果是四輥精開松結(jié)構，則針布是逐輥加細，針點密度值逐步加大。對于高品質(zhì)產(chǎn)品宜考慮配置針布結(jié)構的精開松輥，以達到最佳開松效果。

圖2　粗開松示意圖

3 末道棉箱

精開松后的末道棉箱結(jié)構是應用于氣壓棉箱前的配置，其作用是穩(wěn)定氣壓，確保氣壓喂棉箱的氣壓穩(wěn)定，其結(jié)構為2根喂棉輥和1根開松輥。該系統(tǒng)的功能是穩(wěn)壓、儲棉、開松、喂棉。打手輥的結(jié)構也應依據(jù)纖維的性能特點來選用角釘或者合適的針布，但對于震動式喂棉的配置可以不考慮末道棉箱。

通過對開清棉混合系統(tǒng)設備中各輥包覆針布的細化分析，完善針布合理配置，使干法非織造生產(chǎn)線運行環(huán)境、設備穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量等有所提高，

二 梳理成網(wǎng)系統(tǒng)

梳理機是干法非織造生產(chǎn)線中的核心設備，也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵點，更是機械結(jié)構、裝配關系、加工精度要求最高的設備，在此對其結(jié)構作細化分析。

以干法針刺生產(chǎn)線為例，梳理成網(wǎng)系統(tǒng)如下（梳理系統(tǒng)示意圖見圖3、圖4）：

開松混合→梳理成網(wǎng)系統(tǒng)→交叉鋪網(wǎng)系統(tǒng)→……

梳理機對產(chǎn)品的作用是使束狀纖維進一步的開松成單纖維、梳理出來的纖網(wǎng)克重減輕、纖維的取向得到優(yōu)化、纖網(wǎng)的均勻性得到提升以達到產(chǎn)品品質(zhì)得到提升。

纖維進入梳理機，經(jīng)過多次的分梳、混合，在此轉(zhuǎn)移的過程中每個輥面上纖維的數(shù)量有很大差別，輥筒針布的針面上纖維密度計算公式如下：

D：每平方米的纖維根數(shù)；

P：梳理機產(chǎn)量，Kg/h；

d：纖維纖度，dtex；

W：梳理機工作寬度，m；

V：輥筒或輸送簾的表面速度，m/min；

L：單根短纖維的長度，mm；

根據(jù)上述公式，對梳理原理進行微觀量化分析：

選用2.2dtex、40mm長的滌綸短纖維作原料，當喂入1000g/m2棉層時，每平方米約有1.15億根單纖維；而轉(zhuǎn)移到梳理主錫林上的纖維網(wǎng)為1.85g/m2時，則每平方米僅有21萬根單纖維，當梳理機出口纖網(wǎng)為20g/m2 、出網(wǎng)速度為70m/min時，每平方米約有227.3萬根單纖維。在梳理過程中，纖維的疊加數(shù)量在不斷起著變化，這就要求對進入梳理機的纖維開松度要求非常高，否則就無法確保纖維網(wǎng)的均勻性，整個梳理過程全要依托各高速旋轉(zhuǎn)輥上針布的精確合理配置。

1 梳理機設計配置

圖3　梳理機示意圖

非織造梳理機一般可分為喂入、胸錫林、轉(zhuǎn)移輥、主錫林、道夫、雜亂輥、凝聚輥等七個部分，根據(jù)客戶的不同要求（如對纖維網(wǎng)要求是平行的、雜亂的還是凝聚的不同），而采用不同的配置。這是梳理機設計配置的基本點。

圖4　梳理機示意圖

梳理機的不同配置，使纖維的取向發(fā)生變化，取向的不同將直接影響到非織造布產(chǎn)品的物性指標、手感、風格的差異不同的設備配置同時也會影響設備的產(chǎn)能。目前梳理機上的雜亂、凝聚裝置往往是可以靈活拆卸的，便于不同產(chǎn)品的不同配置。

通過調(diào)節(jié)梳理機凝聚輥的速度可以改變凝聚比，能獲得的不同的MD/CD纖維分布和產(chǎn)品物性指標，凝聚比計算公式如下：

ac= a1+a2

ac：總的凝聚比；

a1：第一凝聚比；

a2：第二凝聚比；

其中，第一凝聚比是道夫和第一凝聚輥的速比，這兩個輥筒分別由不同的電機驅(qū)動，可以自由調(diào)節(jié)兩臺電機的速度來改變第一凝聚效果，計算公式如下：

Vdoffer：道夫速度，m/min；

Vc1：第一凝聚輥速度，m/min；

第二凝聚比是第一凝聚輥速度和第二凝聚輥速度的比值通常會提供兩對同中心距但不同齒數(shù)比例的齒輪，來獲得不同的速比，特呂茨施勒一般提供的速比有1.19和1.32兩種高配的機型中兩個凝聚輥由兩臺電機分別驅(qū)動，第二凝聚比可以自由調(diào)節(jié)，計算公式如下：

Vc2：第二凝聚輥速度，m/min。

圖5　雜亂纖網(wǎng)與凝聚纖網(wǎng)對比圖

2 喂入形式

對于纖維喂入形式，目前推薦下喂入和上喂入兩種，四輥喂入已經(jīng)不宜采納。

從圖6、圖7中我們可以看到，二種結(jié)構形式的喂入輥的轉(zhuǎn)動方向是不一樣的，纖維網(wǎng)的路徑也不同，由于纖維網(wǎng)的路徑帶來了在喂入過程中對纖維的損傷度不一樣，下喂入損傷大，上喂入損傷小。采用上給棉板的喂棉系統(tǒng)，喂入輥和刺輥的順向旋轉(zhuǎn)，使得纖維的喂入較為平順，而且根據(jù)纖維長度不同，可調(diào)上給棉板的位置，調(diào)節(jié)依據(jù)為纖維長度：

Sk＝Lfiber

Sk：喂棉板頂尖到喂棉輥和開松輥中心線的距離，mm；

Lfiber：原料短纖維的單纖長度，mm。

圖6　纖維下喂入

圖7　纖維上喂入

3 梳理點及其針布配置

梳理機胸錫林上配2個工作輥，主錫林上配4個（或5個）工作輥，這是一種標準態(tài)的配置，但在錫林上也可以有更多梳理組的（如可共計9個梳理點），它取決于對纖網(wǎng)品質(zhì)和產(chǎn)能的要求，此時在胸錫林和主錫林之間配置的轉(zhuǎn)移輥的尺寸和位置可以作不同考慮，同時必須將梳理封板作個性化設計，以達到穩(wěn)定氣流的效果，各輥上的針布配置在相關非織造機械針布資料中多有介紹，在此不作闡明，但其配置的基本原則是針布從粗到細、隔距從大到小。

不同纖維原料和不同的產(chǎn)品，針布的配置也有所不同。

圖8　給面板的位置Sk

圖9　梳理機標準配置

4 漏底和封板

漏底、封板的作用與要求是梳理結(jié)構中十分重要的核心零部件，它直接影響到梳理機纖網(wǎng)的均勻性，它既是要保證纖網(wǎng)均一出來，又要阻止梳理中氣流的影響，而且弧度加工要求極高。

5 軸頭密封問題

在輥子針布上堆積纏繞纖維，其實質(zhì)是由于各軸頭都是處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，其產(chǎn)生的離心風力給梳理工況帶來飛花纏繞、卡棉，它是梳理機普偏存在的疑難問題，也是飛花影響產(chǎn)品質(zhì)量的源頭，在兩端采取密封結(jié)構是重要的。除了軸頭密封外，對于整個梳理機內(nèi)腔我們希望是微負壓狀態(tài)，它可以避免和減少飛花對纖網(wǎng)的影響。

圖10　各輥筒工作寬度設計

6 梳理機各輥筒工作寬度設計

對于梳理機各輥筒寬度尺寸的合理設計，也是我們需要細化考慮的問題，梳理機所謂的寬度一般是指輸出寬度，也是公稱的工作寬度，我們設計時可以依纖網(wǎng)從喂入口開始考慮逐步加寬尺寸，具體尺寸如下：

W

C = Ww+100；

Wt= Ww+170；

Wb= Ww+240；

Wc：凝聚輥工作寬度，mm；

Wt：剝網(wǎng)輥工作寬度，mm；

Wb：輸出簾工作寬度，mm；

Ww：梳理機公稱寬度，mm；

7 梳理機各單元的分體與組裝

梳理機上對針布的定期清潔工作是非織造生產(chǎn)車間的常規(guī)操作環(huán)節(jié)，對整臺梳理機的分體清潔與組裝顯得格外重要。

在對梳理機的分體過程中，要求無需重新連接線纜、驅(qū)動、吸風管道等，達到便捷而快速的效果，它對梳理機的定期清理工作帶來極大的方便，同時對維修也提供了便利。

圖11　隔距調(diào)節(jié)

圖12　轉(zhuǎn)移剝?nèi)D

8 纖網(wǎng)的分梳與轉(zhuǎn)移

Cc：二次分梳比，%；

m2：錫林上參與二次分梳纖維的數(shù)量，g/m2；

mt：錫林上總的纖維數(shù)量，g/m2；

主錫林到剝棉羅拉的配置不適應于玻璃纖維、PTFE、高模量長纖維等，可以采用斬刀剝棉形式來解決。

9 輸送簾配置

與交叉鋪網(wǎng)機銜接的水平傳輸纖網(wǎng)的簾子針對不同產(chǎn)品不同纖維可以分為光面（白色面、有色面）、毛面、網(wǎng)格面等梳理機上的網(wǎng)簾可以配抽吸箱吸風，使纖網(wǎng)位移牽伸最小確保最佳的纖網(wǎng)轉(zhuǎn)移。

10 梳理機針布配置

非織造梳理機針布配置細化分析參考下圖，這里的角度指的是針布的前角（即工作角），針齒密度指的是每平方英寸的輥筒表面上針布針尖的數(shù)量：

PPSI：每平方英寸的輥筒表面上針布針尖的數(shù)量；

F：針布的齒距，mm；

H：針布的基部厚度。

11 氣壓棉箱與連續(xù)稱重系統(tǒng)

梳理機氣壓棉箱喂入結(jié)構目前大家都公認的，它是從末道棉箱開始控制的，通過調(diào)節(jié)風機來控制、穩(wěn)定氣壓。各部位的輸送輥上的針布均是以均勻柔和將開松后的纖維送往下道設備。

在氣壓混合棉箱到喂入梳理機之間，對喂入的纖維原料進行連續(xù)監(jiān)控（裝配有連續(xù)稱重系統(tǒng)），確保梳理纖網(wǎng)的克重穩(wěn)定。稱重系統(tǒng)根據(jù)如下公式計算生產(chǎn)速度目標值：

P1= mb×vb×ww10-6

P1：梳理機設定產(chǎn)量，kg/min；

mb：設定的出網(wǎng)克重，g/m2；

vb：出網(wǎng)簾速度，m/min；

ww：梳理機有效工作寬度，mm。

根據(jù)生產(chǎn)速度的目標值、秤上的實際克重，皮帶秤會自動的動態(tài)調(diào)節(jié)輸入梳理機的實際速度，確保整個生產(chǎn)過程克重均勻。

三 鋪網(wǎng)系統(tǒng)

高速交叉鋪網(wǎng)機從設備整體上講要求控制網(wǎng)邊平齊，控制上網(wǎng)簾網(wǎng)孔要排出空氣，要求往復簾減少往復慣性沖擊。在交叉鋪網(wǎng)后還可以配置牽伸機，其目的就是希望纖維網(wǎng)克重一致，縱、橫向強力均勻。至今，牽伸機組有兩種結(jié)構，比較獨特的是全部為正三角結(jié)構，配一排無需動力過渡輥,各輥針布的作用是改變纖維網(wǎng)的取向方位，并牽伸拉薄纖維網(wǎng)。

交叉鋪網(wǎng)機的布置圖沒有大的區(qū)別，它對于產(chǎn)品的作用是可以將梳理網(wǎng)寬度增加、纖網(wǎng)克重可以增加、纖維取向發(fā)生變化、纖網(wǎng)均勻性提高、品質(zhì)提升、纖網(wǎng)體積增加。

圖14　交叉鋪網(wǎng)原理

1 交叉鋪網(wǎng)機工作原理：

交叉鋪網(wǎng)機小車向梳理機方向運行的過程中也是儲存纖網(wǎng)的過程，小車遠離梳理機運行的過程也是將儲存的纖網(wǎng)釋放的過程，通過這兩個過程將梳理機喂入的纖網(wǎng)均勻的堆疊在底簾上，由底簾將多層的厚纖網(wǎng)輸送至下一道工序。

2 網(wǎng)簾

采用帶網(wǎng)孔的蓋網(wǎng)簾，夾持式纖網(wǎng)導入，在運行過程中纖維網(wǎng)中的空氣通過網(wǎng)簾排出，使纖維網(wǎng)相對穩(wěn)定。

3 鋪網(wǎng)形式

可分為凝聚纖網(wǎng)和低克重平行纖網(wǎng)。

4 勻整控制系統(tǒng)

在鋪網(wǎng)寬度的兩個方向上各分布有多個鋪網(wǎng)小車速度控制點，可以根據(jù)設定控制鋪網(wǎng)效果：中間下凹效果、中間凸起的截面形狀效果、接近矩形的截面，多層整形處理的纖網(wǎng)層疊后的效果等。

如何解決鋪網(wǎng)機兩側(cè)拐點的變速帶來的積累誤差是鋪網(wǎng)機的核心要點。要力求兩側(cè)厚薄一致，CV值均一。

Dr1：第一牽伸比；

Vt1：第一組牽伸輥表面線速度（即喂如速度），m/min；

Vt2：第二組牽伸輥表面線速度，m/min。

Dr：總牽伸比；

Vtn：最后一組牽伸輥表面線速度（即輸出速度），m/ min。

綜上所述，是干法非織造生產(chǎn)線前道工序的簡要工藝分析，其中各道工序（特別是梳理機）中的針布作用、要求都不同，需根據(jù)產(chǎn)品的不同要求來分別進行配置。也可以通過專業(yè)的針布制造企業(yè)為客戶作各案分析并提供一份配置建議書，對保障產(chǎn)品正常生產(chǎn)和質(zhì)量的穩(wěn)定有利。參考文獻

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