郭超鋒 馬月雙 靳向煜 韓 旭

(1.東華大學(xué)產(chǎn)業(yè)用紡織品教育研究工程中心，上海，201600; 2.紹興縣和中合纖有限公司，紹興，312000)

一種新型喂棉機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能分析

郭超鋒1馬月雙1靳向煜1韓 旭2

(1.東華大學(xué)產(chǎn)業(yè)用紡織品教育研究工程中心，上海，201600; 2.紹興縣和中合纖有限公司，紹興，312000)

介紹了非織造喂棉機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了一種新型氣壓型振動(dòng)喂棉機(jī)(Multifeed喂棉機(jī))的工作原理和結(jié)構(gòu)，雙側(cè)氣流輸送管道系統(tǒng)、抽吸裝置和稱量系統(tǒng)是該機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)。產(chǎn)品面密度的測(cè)試結(jié)果說明，用該新型喂棉機(jī)生產(chǎn)的水刺非織造布面密度的CV值在3%～6%范圍內(nèi)，而傳統(tǒng)喂棉機(jī)生產(chǎn)的水刺非織造布面密度的CV值為5%～12%，產(chǎn)品的均勻性有很大程度的提高。

非織造布，氣壓型振動(dòng)喂棉機(jī)，纖網(wǎng)均勻度

非織造布的生產(chǎn)工藝流程短，纖網(wǎng)質(zhì)量的均勻性直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。在梳理成網(wǎng)非織造工藝中，喂棉機(jī)是介于開清系統(tǒng)和梳理系統(tǒng)之間的重要設(shè)備，喂棉系統(tǒng)均衡、穩(wěn)定地輸出筵棉對(duì)纖網(wǎng)的質(zhì)量(面密度以及長、短片段不勻率等)至關(guān)重要，喂棉機(jī)輸出筵棉的均勻性直接決定了梳理纖網(wǎng)的均勻度。

1 喂棉機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

在非織造布的生產(chǎn)企業(yè)中，最常見的喂棉機(jī)有容量式振動(dòng)喂棉機(jī)和氣壓式喂棉機(jī)兩種，其在結(jié)構(gòu)和性能上都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

振動(dòng)喂棉機(jī)目前多采用光電控制和容量式振動(dòng)給棉，以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)料密度均勻和穩(wěn)定地以定量形式給梳理機(jī)供棉。生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種振動(dòng)喂棉機(jī)存在一定的問題。在振動(dòng)板的振動(dòng)和擠壓下，經(jīng)過開松后的纖維，因合成纖維抱合力差、彈性大等性能的影響，纖維塊之間不能很好地貼實(shí)，導(dǎo)致纖維層密度穩(wěn)定性差，直接造成纖網(wǎng)的長片段不勻;同時(shí)，在振動(dòng)作用下，纖維易形成中間高，兩側(cè)低的堆積形式，較高位置的纖維層易遮擋棉箱內(nèi)控制纖維亮度的光電控制器，導(dǎo)致喂入羅拉停止供棉，使纖維層密度較低，且呈現(xiàn)中間高兩側(cè)低的形態(tài)，造成筵棉質(zhì)量不穩(wěn)定，特別是幅寬方向質(zhì)量不勻率較高，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。因此，這種振動(dòng)喂棉機(jī)在非織造布企業(yè)中的應(yīng)用越來越少。

近年來氣壓式喂棉機(jī)已逐漸成為喂棉機(jī)的主流，該機(jī)采用現(xiàn)代的自動(dòng)化控制技術(shù)，且在使用性能和節(jié)能方面均優(yōu)于容量式振動(dòng)喂棉機(jī)。氣壓式喂棉機(jī)有德國特呂茨勒(Trutzschler)公司的FBK539喂棉機(jī)和法國蒂博(Thibeau)公司的TCF喂棉機(jī)等，在設(shè)計(jì)上采用上下配置的復(fù)式儲(chǔ)棉箱結(jié)構(gòu)，利用氣流輸送纖維，由于采用了氣壓以及自調(diào)勻整的控制方式，纖維層的密度和均勻度得到改善。從生產(chǎn)實(shí)踐情況看，氣壓式喂棉機(jī)的纖網(wǎng)不勻率比振動(dòng)喂棉機(jī)的纖網(wǎng)不勻率降低了50%左右。

隨著對(duì)非織造布生產(chǎn)線優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)需求的增強(qiáng)，喂棉機(jī)的結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)展和完善，本文介紹一種新型氣壓型振動(dòng)喂棉機(jī)(Multifeed喂棉機(jī))。

2 新型喂棉機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)

圖1是新型喂棉機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。該喂棉機(jī)上半部分為氣壓式喂棉機(jī)機(jī)構(gòu)，下半部分為振動(dòng)式喂棉機(jī)機(jī)構(gòu)。此種機(jī)型為了保證纖網(wǎng)均勻度，并適應(yīng)高產(chǎn)的要求，采取了振動(dòng)與氣流抽吸相結(jié)合的方式，筵棉輸出網(wǎng)簾采用透氣編織網(wǎng)簾，在其下方設(shè)置抽吸機(jī)構(gòu)［1］。

圖1 新型喂棉機(jī)結(jié)構(gòu)示意

新型喂棉機(jī)的工作原理是:纖維在氣流作用下進(jìn)入喂棉機(jī)儲(chǔ)料槽，氣流可從槽壁上的網(wǎng)孔逸出。儲(chǔ)料槽底部裝有喂入羅拉1及給棉板，原料在喂入羅拉及給棉板的握持下(喂棉羅拉與給棉板隔距在12 mm內(nèi)，可調(diào))，由開松羅拉2開松成細(xì)小均勻的纖維簇進(jìn)入下棉箱(開松羅拉和給棉板隔距在5 mm內(nèi)，可調(diào));與此同時(shí)，在下棉箱中，通過振動(dòng)板8和透氣網(wǎng)簾7下面的抽吸裝置3，散纖維被進(jìn)一步壓縮、混合;在透氣網(wǎng)簾7和溝槽羅拉9間形成密實(shí)而均勻的筵棉。

3 新型喂棉機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 雙側(cè)氣流輸送管道系統(tǒng)

目前氣流式喂棉機(jī)均采用單側(cè)氣流輸送纖維管道結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致纖維在氣流的作用下進(jìn)入儲(chǔ)料槽后，出現(xiàn)在靠近進(jìn)棉端纖維少而遠(yuǎn)端纖維多的現(xiàn)象，即在上棉箱橫向方向上纖維分布嚴(yán)重不勻的現(xiàn)象，且當(dāng)纖維團(tuán)較大時(shí)容易堵棉，最后導(dǎo)致喂棉機(jī)輸出筵棉橫向質(zhì)量不勻。本文介紹的新型Multifeed喂棉機(jī)通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新，采用了雙側(cè)氣流輸送管道結(jié)構(gòu)，見圖2。

圖2 雙側(cè)氣流輸送纖維管道示意

Multifeed系統(tǒng)的儲(chǔ)料槽上裝配一個(gè)雙纖維輸入系統(tǒng)，連接喂棉機(jī)儲(chǔ)料槽的兩個(gè)交叉平行輸棉管道采用流線下傾的結(jié)構(gòu)，互不影響各自的輸入，如圖3所示。由于兩側(cè)同時(shí)進(jìn)棉，使得儲(chǔ)料槽內(nèi)的棉層在幅寬方向高度均衡穩(wěn)定，避免了儲(chǔ)料槽內(nèi)棉層中間高、兩側(cè)低現(xiàn)象的發(fā)生，使得上棉箱內(nèi)纖維層密度均勻，從而保證棉層經(jīng)開松羅拉2開松后落入下棉箱時(shí)，纖維在整個(gè)幅寬方向的下落量均衡，提高了喂棉機(jī)輸出筵棉幅寬方向的均勻度，從而提高最終產(chǎn)品質(zhì)量。

圖3 輸棉管道流線下傾結(jié)構(gòu)剖面示意

3.2 抽吸裝置

由于合成纖維抱合力差、彈性好等性能的影響，纖維塊之間不能很好地相互靠實(shí)，導(dǎo)致筵棉密度穩(wěn)定性差，在下棉箱中設(shè)置抽吸機(jī)構(gòu)，經(jīng)抽吸風(fēng)機(jī)的加壓，纖維層被進(jìn)一步壓縮，纖維在下棉箱中的密度及均勻性得到提高。

3.3 控制纖網(wǎng)均勻度的稱量系統(tǒng)

為改善纖網(wǎng)縱向均勻度，目前先進(jìn)的非織造布干法生產(chǎn)線在筵棉進(jìn)入梳理機(jī)前對(duì)筵棉進(jìn)行檢測(cè)。如法國蒂博公司的TCF喂棉機(jī)配置了Servo-X射線檢測(cè)裝置［1］來檢測(cè)筵棉的面密度，可及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，使輸出纖網(wǎng)面密度在控制范圍內(nèi)。如圖4所示，新型喂棉機(jī)配置一個(gè)稱量系統(tǒng)，在輸送筵棉的網(wǎng)簾下方裝配稱重裝置，即時(shí)檢測(cè)筵棉的重量。輸送筵棉的網(wǎng)簾每前進(jìn)10 mm，稱重裝置將進(jìn)行一次稱重，并實(shí)時(shí)將網(wǎng)簾上的筵棉重量數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)經(jīng)控制系統(tǒng)處理后，將反饋信號(hào)傳遞給喂棉機(jī)的喂入羅拉1及梳理機(jī)的喂入羅拉，以對(duì)兩者線速度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

圖4 稱量系統(tǒng)示意

同時(shí)，稱量系統(tǒng)在筵棉輸送網(wǎng)簾兩端各有一個(gè)稱重裝置，可通過兩端稱重裝置稱重?cái)?shù)據(jù)的對(duì)比，來判斷幅寬方向筵棉的重量偏差，從而可通過調(diào)節(jié)下棉箱前壁罩板兩側(cè)的可調(diào)節(jié)罩板的前后位置來適當(dāng)調(diào)節(jié)筵棉的橫向重量不勻。

4 面密度測(cè)試與數(shù)據(jù)分析

4.1 試樣面密度的測(cè)定

用圓盤取樣機(jī)和電子天平測(cè)定試樣的面密度。圓盤取樣機(jī)取樣的固定面積是0.01 m2;每組成品水刺非織造布按幅寬方向(橫向)取20個(gè)樣，沿縱向共取5組;用電子天平測(cè)定試樣的面密度，然后求得平均值和均方差，計(jì)算不勻率CV值。

4.2 數(shù)據(jù)分析

被測(cè)試的用新型喂棉機(jī)生產(chǎn)的水刺非織造布的設(shè)計(jì)面密度是38 g/m2;纖維配比是50%滌綸，50%粘膠。取樣方法是:從距離布邊約2 cm處開始取樣，橫向自左至右每5 cm取樣一次，縱向每50 cm取樣一次，測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。

表1 樣品面密度測(cè)試數(shù)據(jù) 單位:(g·m－2)

由表1數(shù)據(jù)計(jì)算得到各組編號(hào)的橫向面密度均勻度分析結(jié)果，見表2。

在表1橫向的20列數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取5列數(shù)據(jù)，按橫向編號(hào)分別計(jì)算5個(gè)數(shù)據(jù)的均方差、平均值和CV值，得到縱向面密度均勻度分析結(jié)果，見表3。

表2 橫向面密度均勻度分析結(jié)果

表3 縱向面密度均勻度分析結(jié)果

由測(cè)試結(jié)果可知:用新型喂棉機(jī)生產(chǎn)的水刺非織造布的橫向面密度CV值在6%左右，縱向面密度CV值在3%左右;而用傳統(tǒng)喂棉機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品面密度CV值一般為5% ～12%，可見新型喂棉機(jī)使產(chǎn)品均勻度得到進(jìn)一步改善。

5 結(jié)語

新型喂棉機(jī)雙側(cè)送料裝置以及下棉箱的振動(dòng)給棉和抽吸裝置保證了筵棉優(yōu)異的喂入質(zhì)量，從而增加了梳理纖網(wǎng)的均勻度，減少了纖維消耗;Multifeed喂棉機(jī)經(jīng)過較短時(shí)間的調(diào)整即可達(dá)到高度均勻喂入，停開機(jī)造成的低質(zhì)纖網(wǎng)數(shù)量很小［2］。因此，新型氣壓型振動(dòng)喂棉機(jī)是符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)梳理成網(wǎng)非織造布生產(chǎn)線要求的一種設(shè)備。

［1］馬月雙，靳向煜，袁興婕，等.高產(chǎn)非織造氣流式喂棉機(jī)機(jī)構(gòu)及性能特點(diǎn)分析［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2010，28(11):27.

［2］DiloSpinnbau水刺非織造布梳理系統(tǒng)開啟新紀(jì)元［J］.紡織導(dǎo)報(bào)，2010(1):73.

Analysis on structure and properties of a new type of feeder

Guo Chaofeng1，Ma Yueshuang1，Jin Xiangyu1，Han Xu2
(1.Engineering Research Center of Technical Textiles，Ministry of Education，Donghua University;2.Shaoxing Hezhong Fibre Co.，Ltd.)

The current development of nonwoven feeder was introduced and the working principle and structure of a new type of vibration feeder with air pressure were analyzed，and the innovations of it was double air flow pipe system，suction device and scale system.Product density test results indicated that CV value of weight per square meter of the spunlaced nonwovens produced by new type of feeder was from 3%to 6%，and had improvement at large degree than that of spunlaced nonwovens produced by traditional feeder at range of 5%to 12%.

nonwovens，vibration feeder with air pressure，fiber web uniformity

TS173.2

A

1004－7093(2011)09－0037－04

20110－06－13;修改稿:2011－08－08

郭超鋒，男，1985年生，在讀碩士研究生。研究方向是水刺非織造材料的產(chǎn)品開發(fā)和工藝。