窄幅非織造產(chǎn)品氣流成網(wǎng)試驗生產(chǎn)線

C． M?bitz， M． Herrmann， V． Niebel， T． Gries

亞琛工業(yè)大學(xué) 紡織技術(shù)研究所(德國)

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窄幅非織造產(chǎn)品氣流成網(wǎng)試驗生產(chǎn)線

C． M?bitz， M． Herrmann， V． Niebel， T． Gries

亞琛工業(yè)大學(xué) 紡織技術(shù)研究所(德國)

在已成功完成的IGF 17101N/1項目“提高短纖維氣流成網(wǎng)工藝的能源效率”中，0．5 m幅寬的氣流成網(wǎng)試驗生產(chǎn)線已成功在德國亞琛工業(yè)大學(xué)紡織技術(shù)研究所(ITA)投入使用。模塊化的試驗生產(chǎn)線設(shè)計，使得在試驗生產(chǎn)線上整合不同的創(chuàng)新型氣流成網(wǎng)成型頭理念進行測評成為可能。項目的總體目標(biāo)是提高能源效率和窄幅非織造產(chǎn)品的均勻性。氣流成網(wǎng)由于對場地的要求較小，廠房成本較低，其吸引力不斷增加，尤其是對于中小企業(yè)而言?；诶w維成網(wǎng)概念，有可能利用氣流成網(wǎng)生產(chǎn)小批量的定制產(chǎn)品，還能為生產(chǎn)廢料(如通過熱回收再利用獲得的殘留纖維)的加工提供可能。

氣流成網(wǎng)工藝； 試驗生產(chǎn)線； 窄幅產(chǎn)品； 模塊化設(shè)計

完整的氣流成網(wǎng)試驗生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括1個可變的纖維運輸系統(tǒng)、1個可變的纖維成型系統(tǒng)和1個抽吸系統(tǒng)。傳送風(fēng)機將人工堆積的、預(yù)開松的纖維抽吸至傳送帶，再通過一個擴散器運送到纖維成型系統(tǒng)的入口。模塊化的纖維入口可進行改變以適應(yīng)成型系統(tǒng)，進而確保最理想的纖維分布?；诳諝饬魅肟诤团懦隹诘慕Y(jié)構(gòu)特點，泄漏空氣可以通過泄漏空氣喂給形式再吸入系統(tǒng)中。

纖維成型區(qū)域因模塊化設(shè)計改進為寬500 mm，長900 mm，因此，可實現(xiàn)利用不同成型原理使不同成型頭融入整體系統(tǒng)中。圖1所示為沒有成型頭嵌入的成型區(qū)域，圖2所示為帶有1個完整成型頭的試驗生產(chǎn)線。由于透明的機器外殼設(shè)計，通過粒子圖像測速儀(PIV)和高速成像技術(shù)(HSV)可以觀察纖維成型的過程。此外，系統(tǒng)還安裝了幾個測試點以測定氣流的壓力和速度。

圖1 整個試驗生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)

圖2 氣流成網(wǎng)系統(tǒng)

在纖維成型系統(tǒng)的下方裝有一個能以不同速度運行的過濾帶。過濾帶下的抽吸箱采用了計算流體動力學(xué)(CFD)技術(shù)，以確保整個產(chǎn)品幅寬上排出的氣流分布均勻。抽吸箱外殼的一側(cè)可以打開，以便研究將導(dǎo)流板整合應(yīng)用于不同的系統(tǒng)中，從而改變纖維的軌跡。氣流由一個氣流量最大可達(dá)8 000 m3/h的風(fēng)機抽吸進入過濾系統(tǒng)。

作為研究項目的一部分，將成型頭集成到試驗生產(chǎn)線中，采用振蕩篩使纖維分散后分布。每個成型頭中有兩個振蕩篩，固定在每個框架結(jié)構(gòu)頂部。位于上方的振蕩篩的網(wǎng)眼尺寸比下方的大。

在成型頭的外部，兩個電子離心驅(qū)動器安裝在動態(tài)振蕩板上。由于離心器的反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生水平振動。振動頻率可在0～30 Hz間連續(xù)調(diào)節(jié)。離合器用于將水平振動導(dǎo)向振蕩篩。由于對角線配置的GPR彈簧，振動被分解為水平振動和垂直振動，因而能使纖維在振蕩篩的表面水平通過和使進入振蕩篩的纖維束被抬高。接觸脈沖信號的纖維從纖維束中分離出來，經(jīng)過振蕩篩，受氣流作用儲存于濾帶中。

通過HSV可以將纖維束的分離過程分為4個時間段(圖3)。第一個時間段為纖維束接觸振蕩篩向上運動。第二個時間段，纖維束位于其運動軌跡的最高點，此時，纖維束是松散的，并伴有單根纖維脫離纖維束的情況發(fā)生。在第三個時間段，部分已分離的纖維束慢慢回到振蕩篩；第四個時間段，被分離的纖維束穿過上方的振蕩篩，如果其已被分離成單根纖維，將穿過位于下方的網(wǎng)眼小的振蕩篩;如果其仍然為由部分纖維組成的纖維團，則纖維團將被下端的小網(wǎng)眼振蕩篩彈起，繼續(xù)進行分離。

圖3 HSV記錄的成型機理

圖4 成型的劍麻纖維網(wǎng)

成型原理作為研究項目的一部分，將通過由劍麻纖維制成的纖維網(wǎng)產(chǎn)品進行評價。在最優(yōu)的測試參數(shù)下，制得了平均面密度為278 g/m2、整個幅寬方向上產(chǎn)品不勻率值為 9%的纖維網(wǎng)。由于整個產(chǎn)品成型

原理相同，因此在產(chǎn)品整個幅寬方向上，尤其是邊緣部分，生成的纖維網(wǎng)未出現(xiàn)氣流成網(wǎng)工藝中常見的整體不勻性下降問題。因此，無需抽吸下游邊緣纖維。圖4 所示為平均面密度為120 g/m2的成型的劍麻纖維網(wǎng)。

根據(jù)待加工纖維的種類和長度，需對網(wǎng)眼尺寸及兩個振蕩篩間的距離進行調(diào)節(jié)。該成型原理的優(yōu)點是剪切效應(yīng)低、對原料損傷小?；诖?，其可加工脆性材料，如種子纖維。通過聯(lián)合使用多種成型頭，可生產(chǎn)由不同材料制成的復(fù)合非織造產(chǎn)品。

系統(tǒng)的氣流消耗量比規(guī)定基準(zhǔn)量減少了約60%。這歸因于工廠開放式的布局和較大的流動橫截面，使得工廠需供給的壓強最小化。后續(xù)的工作將根據(jù)研發(fā)計劃，進一步優(yōu)化氣流消耗和不勻率值，并重點研究纖維傳輸?shù)木鶆蛐浴?/p>

蔣湘粵 譯 顏 雪 校

Airlaid test bench with narrow production width

ChristianM?bitz，MatthiasHerrmann，VolkerNiebel，ThomasGries

Institu für Textilechnik(ITA)， RWTH Aachen University， Aachen/Germany

In the successfully completed IGF project 17101 N/1 “Increase of energy efficiency in the short fiber airlaid nonwoven forming process” an airlaid test bench with a process width of 0．5 m has been successfully put into operation at the ITA． Due to the modular design of the test bench， it is possible to integrate different， innovative airlaid forming head concepts into the test bench for evaluation． The overall aim is to increase energy efficiency and the homogeneity of the nonwovens at narrow production widths． The attractiveness of the airlaid process increase especially for SMEs， due to lower construction cost of the plant and lesser space requirement． Depending on the fiber forming concept it is thus possible， to produce niche products in the airlaid process at small quantities． Moreover， the process provides potential for the processing of production waste such as residual fibers that are previously reclaimed by thermal recycling．

airlaid process； test bench； narrow production width； modular design