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0 前言
在干法非织造布的成网生产中,梳理是关键的工序。它与棉纺、毛纺的不同之处,在于梳理机是将经过开清棉工序的纤维加工成薄薄的纤维网,以供后道针刺、水刺、缝编、热轧、热粘合加固用。

1 梳理原理
梳理机的主要作用是把经过开松的纤维团进一步打散、混合均匀、利用成对罗拉表面针布间相互作用,分梳成互相交错的单纤维,利用自身的卷曲和摩擦形成一张均匀的纤维网。

梳理过程有分梳和剥取两个基本作用。两罗拉表面针布针齿同向配置,一个针面相对另一个针面的运动方向是顺着针尖方向,纤维将从一个罗拉表面转移到另一个罗拉表面,称之为剥取;两罗拉表面针布针齿反向配置,一个针面相对另一针面的运动方向是逆对着针尖方向,纤维被两个罗拉表面的针齿所勾挂拉伸梳理,存在于两针齿面间的纤维被两个针面各带走一部分,称之为分梳。一般道夫和锡林之间的作用以分梳为主,道夫与杂乱辊、工作辊与剥取辊之间的作用以剥取为主。转移到道夫上的纤维量是锡林上总纤维量的一部分,而另一部分纤维仍留在锡林表面继续梳理,即返回负荷。返回负荷的大小与锡林和道夫间的隔距、速比、纤维状态、针布型号等因素有关。返回负荷大,可以增加梳理的混合均匀度,提高梳理质量。梳理机上将一个工作辊和一个剥取辊称为一个梳理单元。在整个梳理过程中如果我们采用的单元越多,那么棉网的梳理效果也越好。但由于机械尺寸的原因,一般现在有5个梳理单元到8个梳理单元。粗梳锡林上一般采用2~3个梳理单元,主梳锡林上通常有5个梳理单元。由喂棉箱送出的棉层通过梳理机的两组喂入罗拉、上喂入板或者下喂入板将纤网夹持喂给刺辊,同时在刺辊的高速反向运转下,由于胸锡林线速度大于刺辊速度,从而把纤维从刺辊上剥下,两者之间形成剥取作用,并使纤维层由喂入罗拉经过刺辊转移到胸锡林上。胸锡林上的纤维在工作辊和剥取辊之间形成梳理作用,同时工作辊将局部较厚棉层凝聚在针尖上,剥取辊再把工作辊上的纤维带回到胸锡林上;因此工作辊不但起到梳理作用还起到均匀和细化的作用。每一组梳理单元进行分梳和转移,在胸锡林上的几组单元与主锡林上的几组单元共同完成对纤维的梳理和剥取,最后由道夫转移出均匀纤网。

2 梳理对纤维网的影响因素
在梳理过程中对纤维网影响较大的有以下几个方面。

(1)针布的型号与状态。

(2)不同纤度原料下工艺隔距。工艺隔距的准确性也直接影响毛网的梳理质量。从原则上来说,后面的工艺部件要将前面的工艺部件上的毛层能够逐渐转移,如果后面的工艺部件不能将前面工艺部件上的毛层有效地转移,那会使前面的工艺部件上产生纤维缠结现象,影响梳理的效果。

(3)工作辊和锡林之间的速比。

(4)在梳理机上必须要有飞花吸尘装置,它直接影响纤网的均匀性。

3 梳理工艺设计基本程序
(1)明确非织造布产品的规格与性能(产品所需纤维的品种与纤度、多种纤维的配置比例、产品的克重、成品门幅等)。

(2)设定梳理设备允许的台时产量。

(3)计算梳理机生产速度:
生产线速度(m/min)

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(4)确定本台梳理机理想状态下的纤网克重。

(5)推算出梳理机道夫的出网速度。

(6)依据喂入等于输出的平衡关系,算出梳理喂棉箱吐出量,即筵棉层的克重。

(7)求出开清棉送往喂棉箱的纤维量。

(8)按产品要求与原料配比,定出原料准备量。

(9)备齐原料,按生产线2%的纤维消耗,组织生产。

4 梳理工艺参数配置
(1)通常工作辊和锡林之间的速比在1∶(20~40)。如果纤维短,速比可采用较大一点,可以有效改变梳理效果;如果纤维长的话,可采用小一点的速比,以减少梳理负荷。主锡林的速度是道夫的15~20倍;剥取辊的速度比工作辊速度快1.1~1.2倍;主锡林与工作辊速度的相对值越小,越有利于减少棉结;适当降低工作辊速度,可改善棉网均匀性,提高撕裂强力。生产速度加大;将增加主锡林的针面负荷、影响纤网的均匀性。

(2)道夫作用是将锡林上的棉层均匀凝聚在道夫表面。所以它和锡林之间的隔距至关重要。隔距过大则无法将锡林上的棉层充分转移出来。锡林上会逐渐形成棉网的沉积,影响整个梳理的效果;反之隔距过小,会造成下道夫棉层太薄,上下道夫之间的棉重差异很大,有时甚至下道夫无棉网。

(3)凝聚辊是起机械杂乱的作用,凝聚杂乱原理是把纤维推挤到凝聚罗拉的针齿上并改变纤维方向(负牵伸)。它是将道夫上的棉层进一步凝聚,同时在凝聚过程中使部分纤维改变排列方向,从而起到改变纵横向强力的作用。通常情况下杂乱辊有两根,通过两次杂乱后,棉层已全部浮在针尖表面,再由剥取罗拉将棉层完全从针尖上剥离下来,形成一张连续均匀的棉网,输送到棉网传输带上,喂入铺网机。道夫与杂乱辊的速比一般为1∶(1.2~1.4)。

(4)纤维网外观与梳理的隔距有关,与工作辊的速比、梳理负荷量有关,不同的纤维必然有其优化的隔距、速比。

(5)一般情况下,非织造布的环境条件为:T为20~30℃,RH为55%~65%,对于不同的纤维原料,环境温湿度将有不同调整,它对梳理影响较大。

(6)梳理出网结构配置与不同纤维品种和产量的关系可见表1。

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(7)梳理机单网克重与纤度的关系,可见表2。从表2中可以看出,梳理机有较大的适应范围。但实际生产中并非如此,任何产品必然有一个最佳的克重值,不能一味考虑产量,而忽视了产品质量。

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(8)梳理出网结构配置与纤网质量关系见图1。

利用各对滚筒上不同的针布配置、不同的旋转速度,使单根纤维分别作微细的方向位移,最终达到纤网CD/MD值的改善。

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图1 梳理机出网结构配制与纤网质量的关系

(9)固定盖板式梳理机的工艺调整要点
①依据纤维性能与产品要求调整针布规格。
②固定盖板上的针布型号应该由粗到细逐步加密。
③固定盖板的数量可以根据工艺要求增减。

5 梳理针布的作用与选配
梳理是干法非织造布加工的核心工序之一,它是利用包在梳理机各辊筒上的针布对纤维进行梳理。在梳理过程中,将相互纠缠、卷曲的纤维束分离成单纤维,使纤维伸直平行,使物理性能不同的纤维充分混合,均匀分布并转移成网。金属针布是梳理机的核心元件,梳理机又是整条非织造生产线的关键,对最终产品的品质起着重要的作用。针布的选用是决定梳理效果好坏的关键,直接影响到成品的质量;所以对梳理机上配置的针布型号、规格的选配应该足够的重视。目前,非织造布梳理机上配置的针布均为金属针布,并按不同纤维及不同滚筒部件直径,选配不同型号针布。下面就针布对纤维作用及针布的判别与选型进行浅要分析。

5.1 针布对纤维的作用
不同型号针布包覆在梳理机不同部位的滚筒表面上,通过其不同的齿向配置、相对速度、相对隔距及针布密度等变化,对纤维产生不同的作用。根据针齿对纤维的作用分析,两针面的作用结果可以归纳如下。

(1)分梳作用:两齿面齿尖方向相对、同向运动、线速度差5倍左右、且纤维凝聚在速度较慢的针齿上。

(2)剥取作用:两齿面齿尖方向交叉、反向运动(或者按针齿方向互为顺针尖方向)、纤维传递到速度较快的针齿上。

(3)提升(起出)作用:当两针面针齿呈平行配置,负隔距,针面针向与转向相反,纤维梳理力向针齿尖端,被称为提升(起升)作用。

通过针布的作用分析可以看出,干法非织造布产品对配置的梳理机针布性能有许多细腻的要求。

5.2 金属针布的基本要求和特点
5.2.1 针布总体的性能
(1)较强的握持能力、锋利度与合适的工作角度。

(2)粗糙度小于0.4 μm,耐磨。齿尖硬度HV720~820,淬硬深度大于2/3齿深, 2/3齿深处硬度大于HV600,齿高偏差小于0.02 mm,不能有毛刺。

(3) 良好的齿形与间隙。

(4)适当的密度:锡林250~400齿/(25.4mm)2、道夫220~300齿/(25.4mm)2;横向齿密/纵向齿密大于1.75。

(5)材质为合金钢或优质中碳钢(宝钢SWRH57B、72B、82B)

5.2.2 金属针布的具体要求
(1) 齿尖(针尖)对纤维要有良好的穿刺能力,能有效地抓取纤维进行分梳;当齿尖或针尖作用于纤维时,两相对运动的齿尖或针尖之中必须有一些齿尖或针尖能握持纤维,让纤维处于针齿尖端,否则,就不能进行良好的分梳。

(2) 根据工艺的具体要求,纤维要能适当地从一个齿面(针面)向另一个齿面(针面)转移,如锡林上的纤维能被道夫抓取转移,能对纤维有良好的转移能力。

(3)针布具有适当的齿隙或针隙以容纳纤维,具有良好的存放纤维能力,以提高交替分梳效果及均匀混合作用。

(4)针布应锋利、光洁、淬火均匀、耐磨、方正、针面平整,从而保证紧隔距、强分梳,易转移的工艺要求,并满足梳理机高速高产的发展需求。

5.2.3 金属针布的特点
(1)金属针布齿形和规格参数可根据不同纤维性能及梳理工艺要求设计,还可满足某些产品的特殊要求。

(2)金属针布在梳理的过程中不伸长、不变形、工作角不变化,能承受大的梳理力和离心力,并可采用紧隔距、强分梳工艺,为梳理机高速、高产、高质量创造条件。

(3)可以随意设计针布齿形,改善纤维的下沉阻力和上浮升力,可防止纤维充塞和改善梳理性能。

(4)对纤维握持力与穿刺、分梳能力良好,能阻止纤维下沉,减少齿间隙的充塞。

(5)针布齿浅、齿面纤维负荷轻,纤维交替作用强,不需要经常抄针。

(6)采用优质高碳钢或合金钢等制成,针布齿尖经过淬火和高频退火,耐磨性能高。

(7)由于金属针布在使用中易轧伤齿尖,不易修复,且飞花尘土较多,因此,应采用多种有效的防轧装置和吸尘装置。

5.3 针布的质量鉴别
(1)平整度:指针布总高的误差应控制在0.01~0.02 mm之间,齿条包卷后是否平整,直接影响梳理,也影响设备的安全,影响纤维被梳出网的均匀度及平整度。特别是高档产品,薄型产品影响更为明显,如网面条纹、云斑及破洞等现象。

(2)锋利度:针布要有良好的穿刺能力,充分握持,方可充分分梳,获得最多的单纤维,它是实现分梳和转移的基本要求,对纤网的清晰度、均匀度、毛粒多少起关键作用,使产品达到理想的纵横拉力强度及提高产品的平滑程度。

(3)光洁度:针布不允许有毛刺卷边、倒钩、侧弯、锈蚀等现象,光洁度好可以减少摩擦,降低静电,直接关联损伤纤维的多少,并可以迅速抓取纤维和释放纤维,既可提高质量,又可提高产量。据客户反映,光洁度好的针布,可降低绕花,提高产量8%~12%左右。

(4)耐磨度、硬度:耐磨度能使锋利度持久,使用寿命长。针布硬度也特别重要,因为有些合成纤维强度大、静电大,比棉纤维粗、长,有些有板结、杂质多,针布作用时受力大。因此针布材质预选优质高碳低合金钢,可兼顾硬度与韧性,硬而不脆,挺而不弯。表面硬度锡林应达到HV800左右,道夫HV760左右,否则将严重影响产品质量和产量。

(5)角度:角度影响穿刺、转移、握持能力,对纤维成网均匀度、清晰度、梳理度产生重大影响,针布角度贵在准确。化纤品种多变、梳理机机型也不尽相同、梳理工艺的改变等等,都对针布角度的选择带来影响。而且其角度的准确性也是鉴别针布质量好坏的一个关键,在梳理化纤原料时,静电大、转移困难,可适当选择比棉纺针布角度大一些的针布。

5.4 配置实例
梳理机在配置针布之前,必须考虑自身的几个问题:

(1)被加工的纤维品种、纤度、长度等物性指标。

(2)梳理机锡林、道夫及工作辊的规格尺寸,以及各包针布辊的正常工艺速度。

(3)纤网的克重范围及对纤网杂乱的要求。

实例1:适合原料细度为0.9~3D、长度为38 mm的涤纶及混纺纤维,出网速度20~50 m/min的双锡林双道夫非织造布梳理机,最终产品用于鞋类皮革领域,见表3。

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实例2 :适合原料细度为2~3D、长度为51~65 mm的涤纶及混纺纤维,出网速度20~60 m/min的双锡林双道夫非织造布梳理机,最终产品用于环保过滤领域,见表4。

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实例3 :适合原料细度为3~30D、长度为51~98 mm的混纺纤维,出网速度20~60 m/min的双锡林双道夫非织造布梳理机,最终产品用于汽车内饰领域,见表5。

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实例4 :适合原料细度为2.5~6D、长度为38~51 mm的涤纶纤维,出网速度20~50 m/min的双锡林双道夫非织造布梳理机,最终产品用于土木工程领域,见表6。

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作者:冯学本

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