淺談天絲紡絲機(jī)側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

高占勇

(邯鄲宏大化纖機(jī)械有限公司，河北 邯鄲 056046)

淺談天絲紡絲機(jī)側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

高占勇

(邯鄲宏大化纖機(jī)械有限公司，河北 邯鄲 056046)

為了加快天絲紡絲機(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，詳細(xì)介紹了天絲紡絲機(jī)的結(jié)構(gòu)及新型側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。指出：新型側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)主要由矩形風(fēng)道和風(fēng)管組成，具有制作、安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)天絲紡絲機(jī)連續(xù)高效運(yùn)行，送風(fēng)速度均勻，毛絲和斷頭少，在使用過(guò)程中取得良好的吹風(fēng)效果，能滿足天絲紡絲機(jī)紡絲工藝要求；需突破制造天絲短纖維某些關(guān)鍵設(shè)備的制造技術(shù)。

天絲；紡絲機(jī)；側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)；風(fēng)道；風(fēng)管；吹風(fēng)機(jī)構(gòu)

0 引言

天絲纖維被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色纖維，它是以N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)為溶劑紡制的再生纖維素纖維。溶劑NMMO毒性極低，且不污染環(huán)境[1-2]。天絲纖維可純紡或與棉、麻、絲、毛、合成纖維和粘膠纖維混紡，可改善其他纖維的性能。其織物富有光澤，柔軟光滑，具有優(yōu)良的懸垂性、良好的透氣性和穿著舒適性；還可采用針刺法、水刺法、濕鋪、干鋪和熱粘法等工藝制成各種性能的非織造

布[3-4]。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的天絲短纖維生產(chǎn)企業(yè)有上海里奧發(fā)展企業(yè)有限公司、保定恒天天鵝股份有限公司和山東英利實(shí)業(yè)有限公司等，正在籌建中的有中紡院綠色纖維股份公司等。

雖然，我國(guó)在天絲短纖維生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備制造方面取得了重大進(jìn)展，但是一些關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的制造技術(shù)仍被外國(guó)公司掌握，如天絲紡絲機(jī)。目前，國(guó)內(nèi)一些化纖企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)了天絲紡絲機(jī)，但由于各種原因，普遍缺乏將其盡快國(guó)產(chǎn)化的意愿。中紡院綠色纖維股份公司自主研發(fā)、自行制造的紡絲機(jī)，尚未投入使用，性能有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。

側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)是天絲紡絲機(jī)的重要組成部分，以下重點(diǎn)對(duì)其結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行分析和探討。

1 天絲紡絲機(jī)結(jié)構(gòu)

天絲紡絲機(jī)的分類：按出絲方式可分為上出絲式和下出絲式；按紡絲操作面數(shù)量可分為單面式和雙面式，單面式只能為一條生產(chǎn)線紡制絲束，雙面式可同時(shí)為兩條生產(chǎn)線紡制絲束。雙面式天絲紡絲機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其出絲方式為下出絲式，主要由機(jī)架部件、紡絲部件、側(cè)吹風(fēng)部件、凝固浴部件、熱水保溫部件等組成；具體可分為紡絲組件、可升降的凝固浴槽、導(dǎo)絲棒、導(dǎo)絲輥、接液槽、凝固浴進(jìn)液管、凝固浴回液管、電動(dòng)推桿、側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)、側(cè)吹風(fēng)總管、原液總管、保溫水管、機(jī)架等。

在紡絲過(guò)程中，天絲紡絲機(jī)凝固浴的溫度和濃度、側(cè)吹風(fēng)溫度和濕度等參數(shù)都會(huì)對(duì)紡絲成形、成品纖維的性能產(chǎn)生影響。通常情況下，凝固浴溫度應(yīng)控制在5 ℃～15 ℃，凝固浴質(zhì)量分?jǐn)?shù)(濃度)應(yīng)控制在15%～20%，側(cè)吹風(fēng)溫度不高于20 ℃[5]。

側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)是天絲紡絲機(jī)上一個(gè)非常重要的機(jī)構(gòu)，側(cè)吹風(fēng)送風(fēng)速度不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致纖維條干不勻；側(cè)吹風(fēng)送風(fēng)溫度波動(dòng)會(huì)造成纖維條干不勻，染色均勻性下降，毛絲和斷頭增多；側(cè)吹風(fēng)應(yīng)保持一定的相對(duì)濕度，相對(duì)濕度太高會(huì)造成纖維在紡絲成形過(guò)程中產(chǎn)生靜電、飄絲；側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和制造精度也會(huì)對(duì)紡絲過(guò)程產(chǎn)生影響。

2 側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)化纖企業(yè)的部分進(jìn)口天絲紡絲機(jī)，在使用過(guò)程中出現(xiàn)不少問(wèn)題。如：側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)送風(fēng)速度不穩(wěn)定，導(dǎo)致天絲纖維條干不勻、毛絲和斷頭增多等。究其原因，除了紡絲工藝外，側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理也是導(dǎo)致上述問(wèn)題的因素。為解決這些問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了一種新型側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖2。

圖2所示側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)主要由風(fēng)管和矩形風(fēng)道組成，使用時(shí)在矩形風(fēng)道上的環(huán)形溝槽內(nèi)放入O形密封圈，然后安裝上壓蓋，使矩形風(fēng)道內(nèi)部形成一個(gè)相對(duì)密封、能夠承受一定壓力的腔體。矩形風(fēng)道總長(zhǎng)度為638 mm，寬度和高度均為35 mm，設(shè)有一排微型小孔，孔徑為φ2.6 mm，孔距為3.25 mm，孔數(shù)為194個(gè)。194個(gè)風(fēng)管安裝在這些小孔內(nèi)，并用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠粘接牢固，同時(shí)保證在0.1 MPa氣壓下不漏氣。風(fēng)管規(guī)格為φ2.5 mm×0.35 mm，長(zhǎng)度為77 mm。此外，在矩形風(fēng)道內(nèi)腔兩側(cè)專門設(shè)計(jì)了若干個(gè)圓弧。

風(fēng)管材質(zhì)選用0Cr18Ni9型不銹鋼管。矩形風(fēng)道為鑄件，材質(zhì)選用進(jìn)口6061-T651型鋁合金；該材料經(jīng)熱處理預(yù)拉伸工藝生產(chǎn)，品質(zhì)高，主要合金元素為鎂和硅，具有極佳的加工性，優(yōu)良的焊接性，良好的抗腐蝕性、韌性，加工后不變形、材料致密無(wú)缺陷，且易于拋光，上色、氧化效果極佳[6]。

為了控制精度，設(shè)計(jì)時(shí)首先對(duì)比較重要的尺寸規(guī)定了公差，如環(huán)形溝槽寬度尺寸和深度尺寸的偏差均不大于0.1 mm，每只風(fēng)管的直線度偏差不大于0.3 mm。其次，對(duì)表面質(zhì)量也提出了嚴(yán)格要求，如風(fēng)管兩端需加工出R0.1 mm的圓角，矩形風(fēng)道棱邊需加工出C0.3 mm的倒角，矩形風(fēng)道的表面必須進(jìn)行拋光處理等[7-8]。

該側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)的工作原理如下：將一定溫度和濕度的空氣通過(guò)進(jìn)風(fēng)口持續(xù)地通入矩形風(fēng)道內(nèi)，并在矩形風(fēng)道內(nèi)形成靜壓腔，靜壓腔內(nèi)的空氣通過(guò)各個(gè)風(fēng)管均勻地吹向初生的天絲絲束。

3 側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

目前，圖2所示的側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)已在某些進(jìn)口天絲紡絲機(jī)上成功應(yīng)用，該機(jī)構(gòu)具以下特點(diǎn)：① 制作安裝簡(jiǎn)單；② 維護(hù)方便；③ 可實(shí)現(xiàn)天絲紡絲機(jī)的連續(xù)高效運(yùn)行；④ 送風(fēng)速度均勻，毛絲和斷頭很少，能滿足天絲的質(zhì)量要求；⑤ 風(fēng)管的長(zhǎng)徑比合理，保證了矩形風(fēng)道內(nèi)靜壓腔的壓力以及必要的風(fēng)管阻力；⑥ 矩形風(fēng)道上密集排布的一排微型小孔具有較高的直線度要求，同時(shí)對(duì)每只風(fēng)管的直線度也有嚴(yán)格的要求，從而保證了風(fēng)向的一致性和風(fēng)管吹風(fēng)的均勻性；⑦ 矩形風(fēng)道內(nèi)腔兩側(cè)專門設(shè)計(jì)了若干個(gè)圓弧，可減少空氣在兩側(cè)產(chǎn)生渦流，從而進(jìn)一步保證了風(fēng)管吹風(fēng)的均勻性。

4 結(jié)語(yǔ)

大力發(fā)展天絲產(chǎn)業(yè)是中國(guó)化纖行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一。雖然我國(guó)在天絲短纖維的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備制造方面都取得了一系列進(jìn)步，但一些關(guān)鍵設(shè)備的制造技術(shù)還有待突破。天絲紡絲機(jī)是天絲短纖維生

產(chǎn)線上最關(guān)鍵的設(shè)備之一，對(duì)其各組成單元進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)、加工制造和工藝改進(jìn)都具有重要意義。側(cè)吹風(fēng)機(jī)構(gòu)作為天絲紡絲機(jī)上的核心部件，目前已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化且批量生產(chǎn)，在使用過(guò)程中滿足了天絲紡絲機(jī)的工藝要求。

[1] 高占勇.天絲水洗機(jī)壓輥機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，2015，43(12)：10-12.

[2] 劉洪太，馮建永，段亞峰.再生纖維素纖維的開(kāi)發(fā)進(jìn)展[J].合成纖維，2009，38(9)：11-13.

[3] 房迪.國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)用粘膠纖維的發(fā)展[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2015，43(8)：57-59.

[4] 季柳炎，趙麗君.2014—2017年纖維素纖維市場(chǎng)現(xiàn)狀與展望[J].人造纖維，2015，44(2)：29-30.

[5] 王新，姜琨.Lyocell纖維紡絲工藝的探討[J].合成纖維，2009，38(4)：45-47.

[6] 王愛(ài)珍.工程材料及成形技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[7] 鄧文英.金屬工藝學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1991.

[8] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

Design of the Side Blower Mechanism for Tencel Spinning Frame

GAO Zhanyong

(Handan Grand Chemical Fibre Machinery Co.,Ltd.,Handan 056046,China)

To speed up the localization process of Tencel spinning frame,introduction is made to the structure and characteristics of the Tencel spinning frame and the new designed side blower mechanism.It is pointed out that the new designed side blower mechanism is mainly composed of a rectangular duct and an air pipe.It is easy accessible in fabrication,installation and maintenance.The Tencel spinning frame can realize continuous and efficient operation with uniform air velocity,and less hair and end breakage with good blasting effect，meeting the requirements of the spinning process.Something must be done for breakthrough in manufacturing some key equipments for short Tencel fiber.

Tencel;spinning frame;side blower mechanism;air duct;ventilation pipe;blower mechanism

2016-04-20

高占勇(1975—)，男，河北邯鄲人，高級(jí)工程師，主要從事化纖機(jī)械設(shè)備的研發(fā)。

TS152

B

1001-9634(2016)06-0019-02