新型非织造布梳理机的结构与性能

新型非织造布梳理机的结构与性能

1非织造布梳理机分类是提取非织造布网的生产区的一个重要过程，是短纤维法制网的核心。它将开松混合的纤维梳理成由单纤维组成的薄纤网,或铺叠成网,或直接进行纤网固结,或经气流成网制成呈三维杂乱排列的纤网。纤维的均匀性和网中纤维排列方向均与梳理有关,这对非织造产品的性能和用途有直接的影响。在非织造布发展的初级阶段,梳理是采用棉、毛纺行业中原有的盖板式梳理机和罗拉梳理机经改进后完成。从梳理机出来的薄网,再经过铺叠成网或直接进行纤网固结。但这种梳理机门幅窄、产量低、成网质量差,产品品种也较单一。近年来,在非织造布生产中已较少采用盖板梳理机,多数使用罗拉梳理机。非织造布梳理机的工作幅宽发展趋势越来越大,一些著名非织造机械生产商的梳理机幅宽已由2m左右增大到4m以上,甚至有些公司的梳理机工作幅宽达到了6m。其产量也是越来越高,非织造布梳理机经过改进后产量已经由原来的100kg/h/m增加到400kg/h/m以上。这些发展明显反映出非织造布梳理机正在向着高产高速的方向发展,这也是未来非织造布梳理机的一个总的发展趋势。2款-型非织造布梳理机本文通过介绍分析一款新型非织造布高速高产梳理机的结构和性能来探讨高速高产非织造布梳理机的工艺和发展方向。这款△-σ型非织造布梳理机为纤网质量与生产能力建立了新的标准,其生产能力提高了约20%。由于该机独特的设计而被授予TextileWorld2004年度创新奖。梳理机采用上喂入方式、双锡林、三道夫以及独特的△杂乱转移系统和σ多道夫剥网系统,如图1。此梳理机杂乱效果好,适合成网后直接固结,具有门幅宽、产量高、速度快的特点。3产品1.5%生产产品最大幅宽:3800mm;出网速度:12m/min～110m/min;产品面密度:30g/m2～100g/m2;最大产量:300kg/m/h;适合生产纤维规格:脱脂棉,化纤,粘胶,细度>1.1d,长度38mm～51mm。4立式机的不同部件的分类4.1刺辊转移到胸径如图2、图3所示,纤网通过1个喂入罗拉,由上盖板和喂入罗拉夹持送入刺辊。刺辊高速反向运转,纤维层被刺辊上的金属针布从喂入罗拉上剥下来,然后被转移到胸锡林上。由于胸锡林线速度大于刺辊速度,两者之间形成剥取作用,能使纤维顺利地从刺辊转移到胸锡林。喂入方式采用上给棉板喂入,与传统的下给棉板喂入方式相比具有以下特点:(1)罗拉直径大,刚性好,给棉在喂入区段较为平坦,喂入均匀性更好,握持力强,更有利于刺辊消除束丝、僵片;(2)刺辊相对喂入方向顺向打击纤维,减少纤维的损伤量和牵伸;(3)上给棉板调节机构,可根据纤维长度不同灵活调节给棉握持点与刺辊打击点的距离。4.2工作辊和剥取辊的分离采用胸锡林加主锡林双锡林梳理,共有8个梳理单元(工作辊+剥取辊为1个梳理单元),分梳效果好。在胸锡林的接收点,线速度高于刺辊,从而把纤维从刺辊上剥出。预梳部分有4对工作辊和剥取辊。胸锡林上的纤维在工作辊和剥取辊之间经过梳理,其间有部分纤维被工作辊转移到对应的剥取辊上,剥取辊再把从工作辊上剥取的纤维带回到胸锡林上,每一个梳理单元都是这样进行着分梳和混合。在接下来的梳理阶段,越来越多的纤维被分离出来平行排列。主锡林也装有4对工作辊和剥取辊。主锡林上的工作辊和剥取辊梳理单元与预梳部分具有相同的功能和工作原理。4.3混合转移系统4.3.1通过设置规则来加强纤维转移率所谓△是指胸锡林与主锡林之间的1个高速杂乱辊、1个△道夫和1个转移辊呈△形排列,这就是△梳理机名称的由来。该部分的高速杂乱辊、△道夫和△转移辊同时将胸锡林上的纤维转移到主锡林上,纤维转移率大为提高,同时增加了反复梳理的机会,增强了梳理效果。3个△形排列的罗拉把胸锡林和主锡林之间的纤维导入两个转移系统,从而纤维量会增加。安装在胸锡林和△杂乱辊之间的盖板使这里形成封闭的三角区,随着△杂乱辊和锡林的高速转动,三角区形成旋转气流,部分纤维随气流产生旋转,达到更好的混合杂乱效果。其中,胸锡林的速度一般在1100m/min左右,而△杂乱辊为1200～1300m/min,V杂乱辊>V胸锡林,并且△杂乱辊的针齿密度大于胸锡林。△杂乱辊的作用除了更好地分梳纤维,充分地杂乱,还应该尽可能使经过杂乱后的纤维向着△杂乱辊方向转移,这样也就是提高了纤维转移率(见图5)。此台梳理机胸锡林的速度一般在1100m/min左右,是一般非织造布梳理机的1.5倍以上。胸锡林速度的提高意味着单位时间内从刺辊剥取下的纤维量增多,为了使增加的纤维顺利地转移到主锡林上,需要增加胸锡林到主锡林的纤维转移量,这一新的设计就是△杂乱转移系统。4.3.2杂辊设计及结果这里的△道夫+△转移辊其实就是道夫转移原理,所以根据道夫转移率公式发现:r=π×Dd×nd×e×G5nc×Q⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)r=π×Dd×nd×e×G5nc×Q⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)其中:r——道夫转移率;Dd——道夫直径(m);nd——道夫转速(转/min);e——道夫的张力牵伸倍数;G——棉网面密度(g/m2);nc——锡林转速(转/min);Q——自由纤维量(g)。即停止喂入后,锡林、工作罗拉所能继续转移给道夫的纤维总量。△道夫直径是550mm,是一般棉纺道夫直径的4倍以上。根据转移率公式,大的直径可以更好地提高纤维的转移率。△道夫的线速度是90m/min左右,是上道夫线速度1.5倍以上,根据公式可得知△道夫速度的提高也能提高纤维转移率。△杂乱转移系统的关键就是△杂乱辊,它的设计使增加纤维转移量成为可能。由于杂乱辊的作用,每转1圈,胸锡林上都有部分纤维被△杂乱辊带走,同时另外一部分被下面的△道夫剥取。胸锡林上的纤维分两部分进入主锡林,纤维的转移率比只有道夫或转移辊的设计大出很多。根据实际测量发现,胸锡林上转移到主锡林上的纤维,总体上有55%～65%是通过杂乱辊转移到主锡林上,说明在△杂乱转移系统中,由于杂乱辊的存在,使得纤维的转移率提高了1.5倍左右,使得胸锡林转速提高、产量增加成为可能。由梳理机的梳理度表示公式(2)可知,单位时间内纤维转移量增加,即产量P增加,分梳效果减小。而增加1个杂乱辊,加大了分梳和转移,弥补了由于纤维转移量增加产生的分梳效果降低。C=Kc×Nc×nc×L×rP×NB⋯⋯⋯⋯⋯(2)C=Κc×Νc×nc×L×rΡ×ΝB⋯⋯⋯⋯⋯(2)其中:C——1根纤维的平均作用齿数,即梳理度(齿/根);Nc——锡林针布的齿密(齿尖数/mm2);nc——锡林转速(转/min);NB——纤维细度(d);r——纤维转移率(%);P——梳理机产量[kg/(台·h)];Kc——比例系数;L——纤维长度(mm)。△杂乱辊的设计不仅使纤维转移增加,而且改善了纤维分梳度。这是因为胸锡林上的纤维只有一部分能被△杂乱辊和△道夫剥取,而另外一部分继续返回到胸锡林梳理单元重新进行分梳。被△道夫剥取的纤维全部转移到主锡林,而被△杂乱辊剥取的纤维只有一部分转移到主锡林,另外一部分重新经△杂乱辊返回到胸锡林,再进入胸锡林梳理单元分梳。甚至有部分经过主锡林梳理后的纤维被△杂乱辊剥下,再返回到胸锡林进行分梳,使得纤维的分梳效果更加明显。经实际测量,每转1圈,主锡林上约有50%的纤维被△杂乱辊剥取,20%的纤维被△道夫剥取。同时又有20%的纤维经杂乱辊回转再次被胸锡林剥取,重新进入胸锡林分梳单元分梳,也就是说每转1圈,△杂乱辊剥取胸锡林上50%的纤维,又返回20%的纤维重新分梳,增加了纤维的分梳次数,改善了分梳效果。纤维分两层进入主锡林,可以改善棉网的布面效果,提高棉网均匀度。辊子采用碳纤维制成,因为辊子之间的隔距只有0.4mm左右,而辊子的长度为4m,所以如果采用一般材料会产生较大的挠度,不能保证隔距的一致,故采用刚性很好的碳纤维材料。碳纤维辊具有重量轻、强度高的特点,有利于高速运转。4.4多道夫交换系统4.4.1纤网的剥削阶段σ多道夫系统(见图6)由表面带网孔的辊、抽吸系统和1个带网孔的网帘组成。杂乱辊在主锡林的后面使纤网产生杂乱效果。道夫收集杂乱辊上的纤维并把他们凝聚在一起,成为具有一定宽度的连续网,这样就形成了纤网。纤网被剥取辊从前面的罗拉上剥下,然后快速转移到带有传送带的真空抽吸罗拉上。该过程没有牵伸,从而保持了纤维的杂乱方向和低的纵横向强力比。这里的杂乱辊工作原理和△杂乱辊工作原理一样,只是作用更加强烈,都是为了能够使纤维在纤网中杂乱排列,提高纤网横向强力,改善产品质量。根据后道水刺固结的产品物性指标测试发现,产品的纵横向断裂强力比始终在5∶1以内。在生产5∶5粘胶/涤纶的40g/m2产品时,纵横向强力比甚至达到1∶1.8,充分体现了这台梳理机的杂乱凝聚效果。4.4.2杂辊上的纤维转移经过主锡林分梳后的纤维输出后转移到上下两个杂乱辊上进行杂乱,使最终成网具有很好的杂乱效果。而根据实际生产发现,转移到上杂乱辊上的纤维占总转移纤维量的55%～65%,而下杂乱辊上输出的纤维全部转移到下道夫上。转移到上杂乱辊上的纤维分别被上、中道夫剥取,由于上道夫直径大,速度快,并且在中道夫前剥取,所以剥取纤维量较大,约占65%左右。因此,根据总的纤维转移率分布,我们不难看出,从主锡林转移到上、中、下三个道夫纤维量的比例大约为40∶20∶40。4.4.3道夫和道夫之间的转移各部件的速度分布为:V道夫>V凝聚辊,V上道夫>V中下道夫,V上凝聚辊>V下凝聚辊。纤网的密度取决于道夫的速度,因为道夫转得越慢,就有越多的纤维在一个点上被转移。第一个上道夫比第二个上道夫从杂乱辊上转移较多的纤维(主要部分),这是因为影响道夫转移率最大的因素是锡林和道夫的接触弧长,而上道夫的直径大于中下道夫,所以接触弧长也大,转移率大,剥下的棉层就厚。上道夫的纤网被凝聚辊转移,它们和道夫有相同的刺角,但转动方向不同,转速也比道夫慢。第一个凝聚辊比第二个凝聚辊转速快,结果纤网在转移时被压缩。凝聚辊相对于道夫转速越慢压缩的程度越大。4.4.4吸风量与通气速度的关系(1)采用负压抽吸剥棉,比机械剥棉更加容易;(2)棉网被网帘吸附后不再移动,可以减少或消除牵伸,不破坏棉网纤维排列;(3)抽吸风量可以进行调节,有利于棉网伸头和品种更换。其中抽吸风量与进气速度的关系见公式(3)。V气=k×QR1×R2×θ×L×T⋯⋯⋯(3)=k×QR1×R2×θ×L×Τ⋯⋯⋯(3)其中:V气——气流穿过棉网的速度(m/min);Q——抽吸风量(m3/min);k——系数;R1——网帘开孔率(%);R2——抽吸辊开孔率(%);θ——内辊开孔角度;L——抽吸辊长度(m);T——棉网厚度(m)。(4)负压抽吸辊剥棉使棉网在任意角度都可被轻易剥取,这样就可以实现3层棉网在1个网帘上叠加。在3层棉网中,最上一层棉网最容易剥取,牵伸最少,直接影响整个棉网质量。最下一层棉网最厚,由于重力作用最难剥取,牵伸也较大。4.5清除理片杂高速高产梳理机对纤维的抽吸系统提出了更为严格的要求,具体说来就是要能去除梳理机上的飞花纤尘,清理梳理区域的飞花纤尘,防止脏污,最大限度地清除掉梳理纤维时的杂物,保持棉网整洁。配备先进的除尘(见图7、图8)和气流控制系统(见图9),可解决多辊高速旋转产生的大量飞花以及紊乱气流,提高产品均匀度,改善产品布面效果。5直接成网工艺的应用根据△-σ型梳理机实际生产时发现,对于常规产品,纵横向强力比始终维持在3.5左右,甚至部分可以达到2以内,不匀率<4%。说明梳理后直接成网的产品也能达到很好的纵