新型非織造布梳理機的結(jié)構(gòu)與性能

新型非織造布梳理機的結(jié)構(gòu)與性能

1非織造布梳理機分類是提取非織造布網(wǎng)的生產(chǎn)區(qū)的一個重要過程，是短纖維法制網(wǎng)的核心。它將開松混合的纖維梳理成由單纖維組成的薄纖網(wǎng),或鋪疊成網(wǎng),或直接進行纖網(wǎng)固結(jié),或經(jīng)氣流成網(wǎng)制成呈三維雜亂排列的纖網(wǎng)。纖維的均勻性和網(wǎng)中纖維排列方向均與梳理有關(guān),這對非織造產(chǎn)品的性能和用途有直接的影響。在非織造布發(fā)展的初級階段,梳理是采用棉、毛紡行業(yè)中原有的蓋板式梳理機和羅拉梳理機經(jīng)改進后完成。從梳理機出來的薄網(wǎng),再經(jīng)過鋪疊成網(wǎng)或直接進行纖網(wǎng)固結(jié)。但這種梳理機門幅窄、產(chǎn)量低、成網(wǎng)質(zhì)量差,產(chǎn)品品種也較單一。近年來,在非織造布生產(chǎn)中已較少采用蓋板梳理機,多數(shù)使用羅拉梳理機。非織造布梳理機的工作幅寬發(fā)展趨勢越來越大,一些著名非織造機械生產(chǎn)商的梳理機幅寬已由2m左右增大到4m以上,甚至有些公司的梳理機工作幅寬達到了6m。其產(chǎn)量也是越來越高,非織造布梳理機經(jīng)過改進后產(chǎn)量已經(jīng)由原來的100kg/h/m增加到400kg/h/m以上。這些發(fā)展明顯反映出非織造布梳理機正在向著高產(chǎn)高速的方向發(fā)展,這也是未來非織造布梳理機的一個總的發(fā)展趨勢。2款-型非織造布梳理機本文通過介紹分析一款新型非織造布高速高產(chǎn)梳理機的結(jié)構(gòu)和性能來探討高速高產(chǎn)非織造布梳理機的工藝和發(fā)展方向。這款△-σ型非織造布梳理機為纖網(wǎng)質(zhì)量與生產(chǎn)能力建立了新的標(biāo)準(zhǔn),其生產(chǎn)能力提高了約20%。由于該機獨特的設(shè)計而被授予TextileWorld2004年度創(chuàng)新獎。梳理機采用上喂入方式、雙錫林、三道夫以及獨特的△雜亂轉(zhuǎn)移系統(tǒng)和σ多道夫剝網(wǎng)系統(tǒng),如圖1。此梳理機雜亂效果好,適合成網(wǎng)后直接固結(jié),具有門幅寬、產(chǎn)量高、速度快的特點。3產(chǎn)品1.5%生產(chǎn)產(chǎn)品最大幅寬:3800mm;出網(wǎng)速度:12m/min～110m/min;產(chǎn)品面密度:30g/m2～100g/m2;最大產(chǎn)量:300kg/m/h;適合生產(chǎn)纖維規(guī)格:脫脂棉,化纖,粘膠,細度>1.1d,長度38mm～51mm。4立式機的不同部件的分類4.1刺輥轉(zhuǎn)移到胸徑如圖2、圖3所示,纖網(wǎng)通過1個喂入羅拉,由上蓋板和喂入羅拉夾持送入刺輥。刺輥高速反向運轉(zhuǎn),纖維層被刺輥上的金屬針布從喂入羅拉上剝下來,然后被轉(zhuǎn)移到胸錫林上。由于胸錫林線速度大于刺輥速度,兩者之間形成剝?nèi)∽饔?能使纖維順利地從刺輥轉(zhuǎn)移到胸錫林。喂入方式采用上給棉板喂入,與傳統(tǒng)的下給棉板喂入方式相比具有以下特點:(1)羅拉直徑大,剛性好,給棉在喂入?yún)^(qū)段較為平坦,喂入均勻性更好,握持力強,更有利于刺輥消除束絲、僵片;(2)刺輥相對喂入方向順向打擊纖維,減少纖維的損傷量和牽伸;(3)上給棉板調(diào)節(jié)機構(gòu),可根據(jù)纖維長度不同靈活調(diào)節(jié)給棉握持點與刺輥打擊點的距離。4.2工作輥和剝?nèi)≥伒姆蛛x采用胸錫林加主錫林雙錫林梳理,共有8個梳理單元(工作輥+剝?nèi)≥仦?個梳理單元),分梳效果好。在胸錫林的接收點,線速度高于刺輥,從而把纖維從刺輥上剝出。預(yù)梳部分有4對工作輥和剝?nèi)≥仭Ｐ劐a林上的纖維在工作輥和剝?nèi)≥佒g經(jīng)過梳理,其間有部分纖維被工作輥轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的剝?nèi)≥伾?剝?nèi)≥佋侔褟墓ぷ鬏伾蟿內(nèi)〉睦w維帶回到胸錫林上,每一個梳理單元都是這樣進行著分梳和混合。在接下來的梳理階段,越來越多的纖維被分離出來平行排列。主錫林也裝有4對工作輥和剝?nèi)≥?。主錫林上的工作輥和剝?nèi)≥伿崂韱卧c預(yù)梳部分具有相同的功能和工作原理。4.3混合轉(zhuǎn)移系統(tǒng)4.3.1通過設(shè)置規(guī)則來加強纖維轉(zhuǎn)移率所謂△是指胸錫林與主錫林之間的1個高速雜亂輥、1個△道夫和1個轉(zhuǎn)移輥呈△形排列,這就是△梳理機名稱的由來。該部分的高速雜亂輥、△道夫和△轉(zhuǎn)移輥同時將胸錫林上的纖維轉(zhuǎn)移到主錫林上,纖維轉(zhuǎn)移率大為提高,同時增加了反復(fù)梳理的機會,增強了梳理效果。3個△形排列的羅拉把胸錫林和主錫林之間的纖維導(dǎo)入兩個轉(zhuǎn)移系統(tǒng),從而纖維量會增加。安裝在胸錫林和△雜亂輥之間的蓋板使這里形成封閉的三角區(qū),隨著△雜亂輥和錫林的高速轉(zhuǎn)動,三角區(qū)形成旋轉(zhuǎn)氣流,部分纖維隨氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),達到更好的混合雜亂效果。其中,胸錫林的速度一般在1100m/min左右,而△雜亂輥為1200～1300m/min,V雜亂輥>V胸錫林,并且△雜亂輥的針齒密度大于胸錫林?！麟s亂輥的作用除了更好地分梳纖維,充分地雜亂,還應(yīng)該盡可能使經(jīng)過雜亂后的纖維向著△雜亂輥方向轉(zhuǎn)移,這樣也就是提高了纖維轉(zhuǎn)移率(見圖5)。此臺梳理機胸錫林的速度一般在1100m/min左右,是一般非織造布梳理機的1.5倍以上。胸錫林速度的提高意味著單位時間內(nèi)從刺輥剝?nèi)∠碌睦w維量增多,為了使增加的纖維順利地轉(zhuǎn)移到主錫林上,需要增加胸錫林到主錫林的纖維轉(zhuǎn)移量,這一新的設(shè)計就是△雜亂轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。4.3.2雜輥設(shè)計及結(jié)果這里的△道夫+△轉(zhuǎn)移輥其實就是道夫轉(zhuǎn)移原理,所以根據(jù)道夫轉(zhuǎn)移率公式發(fā)現(xiàn):r=π×Dd×nd×e×G5nc×Q??????(1)r=π×Dd×nd×e×G5nc×Q??????(1)其中:r——道夫轉(zhuǎn)移率;Dd——道夫直徑(m);nd——道夫轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/min);e——道夫的張力牽伸倍數(shù);G——棉網(wǎng)面密度(g/m2);nc——錫林轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/min);Q——自由纖維量(g)。即停止喂入后,錫林、工作羅拉所能繼續(xù)轉(zhuǎn)移給道夫的纖維總量?！鞯婪蛑睆绞?50mm,是一般棉紡道夫直徑的4倍以上。根據(jù)轉(zhuǎn)移率公式,大的直徑可以更好地提高纖維的轉(zhuǎn)移率?！鞯婪虻木€速度是90m/min左右,是上道夫線速度1.5倍以上,根據(jù)公式可得知△道夫速度的提高也能提高纖維轉(zhuǎn)移率?！麟s亂轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的關(guān)鍵就是△雜亂輥,它的設(shè)計使增加纖維轉(zhuǎn)移量成為可能。由于雜亂輥的作用,每轉(zhuǎn)1圈,胸錫林上都有部分纖維被△雜亂輥帶走,同時另外一部分被下面的△道夫剝?nèi)　Ｐ劐a林上的纖維分兩部分進入主錫林,纖維的轉(zhuǎn)移率比只有道夫或轉(zhuǎn)移輥的設(shè)計大出很多。根據(jù)實際測量發(fā)現(xiàn),胸錫林上轉(zhuǎn)移到主錫林上的纖維,總體上有55%～65%是通過雜亂輥轉(zhuǎn)移到主錫林上,說明在△雜亂轉(zhuǎn)移系統(tǒng)中,由于雜亂輥的存在,使得纖維的轉(zhuǎn)移率提高了1.5倍左右,使得胸錫林轉(zhuǎn)速提高、產(chǎn)量增加成為可能。由梳理機的梳理度表示公式(2)可知,單位時間內(nèi)纖維轉(zhuǎn)移量增加,即產(chǎn)量P增加,分梳效果減小。而增加1個雜亂輥,加大了分梳和轉(zhuǎn)移,彌補了由于纖維轉(zhuǎn)移量增加產(chǎn)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根纖維的平均作用齒數(shù),即梳理度(齒/根);Nc——錫林針布的齒密(齒尖數(shù)/mm2);nc——錫林轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/min);NB——纖維細度(d);r——纖維轉(zhuǎn)移率(%);P——梳理機產(chǎn)量[kg/(臺·h)];Kc——比例系數(shù);L——纖維長度(mm)?！麟s亂輥的設(shè)計不僅使纖維轉(zhuǎn)移增加,而且改善了纖維分梳度。這是因為胸錫林上的纖維只有一部分能被△雜亂輥和△道夫剝?nèi)?而另外一部分繼續(xù)返回到胸錫林梳理單元重新進行分梳。被△道夫剝?nèi)〉睦w維全部轉(zhuǎn)移到主錫林,而被△雜亂輥剝?nèi)〉睦w維只有一部分轉(zhuǎn)移到主錫林,另外一部分重新經(jīng)△雜亂輥返回到胸錫林,再進入胸錫林梳理單元分梳。甚至有部分經(jīng)過主錫林梳理后的纖維被△雜亂輥剝下,再返回到胸錫林進行分梳,使得纖維的分梳效果更加明顯。經(jīng)實際測量,每轉(zhuǎn)1圈,主錫林上約有50%的纖維被△雜亂輥剝?nèi)?20%的纖維被△道夫剝?nèi)?。同時又有20%的纖維經(jīng)雜亂輥回轉(zhuǎn)再次被胸錫林剝?nèi)?重新進入胸錫林分梳單元分梳,也就是說每轉(zhuǎn)1圈,△雜亂輥剝?nèi)⌒劐a林上50%的纖維,又返回20%的纖維重新分梳,增加了纖維的分梳次數(shù),改善了分梳效果。纖維分兩層進入主錫林,可以改善棉網(wǎng)的布面效果,提高棉網(wǎng)均勻度。輥子采用碳纖維制成,因為輥子之間的隔距只有0.4mm左右,而輥子的長度為4m,所以如果采用一般材料會產(chǎn)生較大的撓度,不能保證隔距的一致,故采用剛性很好的碳纖維材料。碳纖維輥具有重量輕、強度高的特點,有利于高速運轉(zhuǎn)。4.4多道夫交換系統(tǒng)4.4.1纖網(wǎng)的剝削階段σ多道夫系統(tǒng)(見圖6)由表面帶網(wǎng)孔的輥、抽吸系統(tǒng)和1個帶網(wǎng)孔的網(wǎng)簾組成。雜亂輥在主錫林的后面使纖網(wǎng)產(chǎn)生雜亂效果。道夫收集雜亂輥上的纖維并把他們凝聚在一起,成為具有一定寬度的連續(xù)網(wǎng),這樣就形成了纖網(wǎng)。纖網(wǎng)被剝?nèi)≥亸那懊娴牧_拉上剝下,然后快速轉(zhuǎn)移到帶有傳送帶的真空抽吸羅拉上。該過程沒有牽伸,從而保持了纖維的雜亂方向和低的縱橫向強力比。這里的雜亂輥工作原理和△雜亂輥工作原理一樣,只是作用更加強烈,都是為了能夠使纖維在纖網(wǎng)中雜亂排列,提高纖網(wǎng)橫向強力,改善產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)后道水刺固結(jié)的產(chǎn)品物性指標(biāo)測試發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品的縱橫向斷裂強力比始終在5∶1以內(nèi)。在生產(chǎn)5∶5粘膠/滌綸的40g/m2產(chǎn)品時,縱橫向強力比甚至達到1∶1.8,充分體現(xiàn)了這臺梳理機的雜亂凝聚效果。4.4.2雜輥上的纖維轉(zhuǎn)移經(jīng)過主錫林分梳后的纖維輸出后轉(zhuǎn)移到上下兩個雜亂輥上進行雜亂,使最終成網(wǎng)具有很好的雜亂效果。而根據(jù)實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)移到上雜亂輥上的纖維占總轉(zhuǎn)移纖維量的55%～65%,而下雜亂輥上輸出的纖維全部轉(zhuǎn)移到下道夫上。轉(zhuǎn)移到上雜亂輥上的纖維分別被上、中道夫剝?nèi)?由于上道夫直徑大,速度快,并且在中道夫前剝?nèi)?所以剝?nèi)±w維量較大,約占65%左右。因此,根據(jù)總的纖維轉(zhuǎn)移率分布,我們不難看出,從主錫林轉(zhuǎn)移到上、中、下三個道夫纖維量的比例大約為40∶20∶40。4.4.3道夫和道夫之間的轉(zhuǎn)移各部件的速度分布為:V道夫>V凝聚輥,V上道夫>V中下道夫,V上凝聚輥>V下凝聚輥。纖網(wǎng)的密度取決于道夫的速度,因為道夫轉(zhuǎn)得越慢,就有越多的纖維在一個點上被轉(zhuǎn)移。第一個上道夫比第二個上道夫從雜亂輥上轉(zhuǎn)移較多的纖維(主要部分),這是因為影響道夫轉(zhuǎn)移率最大的因素是錫林和道夫的接觸弧長,而上道夫的直徑大于中下道夫,所以接觸弧長也大,轉(zhuǎn)移率大,剝下的棉層就厚。上道夫的纖網(wǎng)被凝聚輥轉(zhuǎn)移,它們和道夫有相同的刺角,但轉(zhuǎn)動方向不同,轉(zhuǎn)速也比道夫慢。第一個凝聚輥比第二個凝聚輥轉(zhuǎn)速快,結(jié)果纖網(wǎng)在轉(zhuǎn)移時被壓縮。凝聚輥相對于道夫轉(zhuǎn)速越慢壓縮的程度越大。4.4.4吸風(fēng)量與通氣速度的關(guān)系(1)采用負壓抽吸剝棉,比機械剝棉更加容易;(2)棉網(wǎng)被網(wǎng)簾吸附后不再移動,可以減少或消除牽伸,不破壞棉網(wǎng)纖維排列;(3)抽吸風(fēng)量可以進行調(diào)節(jié),有利于棉網(wǎng)伸頭和品種更換。其中抽吸風(fēng)量與進氣速度的關(guān)系見公式(3)。V氣=k×QR1×R2×θ×L×T???(3)=k×QR1×R2×θ×L×Τ???(3)其中:V氣——氣流穿過棉網(wǎng)的速度(m/min);Q——抽吸風(fēng)量(m3/min);k——系數(shù);R1——網(wǎng)簾開孔率(%);R2——抽吸輥開孔率(%);θ——內(nèi)輥開孔角度;L——抽吸輥長度(m);T——棉網(wǎng)厚度(m)。(4)負壓抽吸輥剝棉使棉網(wǎng)在任意角度都可被輕易剝?nèi)?這樣就可以實現(xiàn)3層棉網(wǎng)在1個網(wǎng)簾上疊加。在3層棉網(wǎng)中,最上一層棉網(wǎng)最容易剝?nèi)?牽伸最少,直接影響整個棉網(wǎng)質(zhì)量。最下一層棉網(wǎng)最厚,由于重力作用最難剝?nèi)?牽伸也較大。4.5清除理片雜高速高產(chǎn)梳理機對纖維的抽吸系統(tǒng)提出了更為嚴格的要求,具體說來就是要能去除梳理機上的飛花纖塵,清理梳理區(qū)域的飛花纖塵,防止臟污,最大限度地清除掉梳理纖維時的雜物,保持棉網(wǎng)整潔。配備先進的除塵(見圖7、圖8)和氣流控制系統(tǒng)(見圖9),可解決多輥高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的大量飛花以及紊亂氣流,提高產(chǎn)品均勻度,改善產(chǎn)品布面效果。5直接成網(wǎng)工藝的應(yīng)用根據(jù)△-σ型梳理機實際生產(chǎn)時發(fā)現(xiàn),對于常規(guī)產(chǎn)品,縱橫向強力比始終維持在3.5左右,甚至部分可以達到2以內(nèi),不勻率<4%。說明梳理后直接成網(wǎng)的產(chǎn)品也能達到很好的縱