C． M?bitz， M． Herrmann， V． Niebel， T． Gries

亞琛工業(yè)大學(xué) 紡織技術(shù)研究所(德國(guó))

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窄幅非織造產(chǎn)品氣流成網(wǎng)試驗(yàn)生產(chǎn)線

C． M?bitz， M． Herrmann， V． Niebel， T． Gries

亞琛工業(yè)大學(xué) 紡織技術(shù)研究所(德國(guó))

在已成功完成的IGF 17101N/1項(xiàng)目“提高短纖維氣流成網(wǎng)工藝的能源效率”中，0．5 m幅寬的氣流成網(wǎng)試驗(yàn)生產(chǎn)線已成功在德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)紡織技術(shù)研究所(ITA)投入使用。模塊化的試驗(yàn)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，使得在試驗(yàn)生產(chǎn)線上整合不同的創(chuàng)新型氣流成網(wǎng)成型頭理念進(jìn)行測(cè)評(píng)成為可能。項(xiàng)目的總體目標(biāo)是提高能源效率和窄幅非織造產(chǎn)品的均勻性。氣流成網(wǎng)由于對(duì)場(chǎng)地的要求較小，廠房成本較低，其吸引力不斷增加，尤其是對(duì)于中小企業(yè)而言。基于纖維成網(wǎng)概念，有可能利用氣流成網(wǎng)生產(chǎn)小批量的定制產(chǎn)品，還能為生產(chǎn)廢料(如通過(guò)熱回收再利用獲得的殘留纖維)的加工提供可能。

氣流成網(wǎng)工藝； 試驗(yàn)生產(chǎn)線； 窄幅產(chǎn)品； 模塊化設(shè)計(jì)

完整的氣流成網(wǎng)試驗(yàn)生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括1個(gè)可變的纖維運(yùn)輸系統(tǒng)、1個(gè)可變的纖維成型系統(tǒng)和1個(gè)抽吸系統(tǒng)。傳送風(fēng)機(jī)將人工堆積的、預(yù)開(kāi)松的纖維抽吸至傳送帶，再通過(guò)一個(gè)擴(kuò)散器運(yùn)送到纖維成型系統(tǒng)的入口。模塊化的纖維入口可進(jìn)行改變以適應(yīng)成型系統(tǒng)，進(jìn)而確保最理想的纖維分布?；诳諝饬魅肟诤团懦隹诘慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，泄漏空氣可以通過(guò)泄漏空氣喂給形式再吸入系統(tǒng)中。

纖維成型區(qū)域因模塊化設(shè)計(jì)改進(jìn)為寬500 mm，長(zhǎng)900 mm，因此，可實(shí)現(xiàn)利用不同成型原理使不同成型頭融入整體系統(tǒng)中。圖1所示為沒(méi)有成型頭嵌入的成型區(qū)域，圖2所示為帶有1個(gè)完整成型頭的試驗(yàn)生產(chǎn)線。由于透明的機(jī)器外殼設(shè)計(jì)，通過(guò)粒子圖像測(cè)速儀(PIV)和高速成像技術(shù)(HSV)可以觀察纖維成型的過(guò)程。此外，系統(tǒng)還安裝了幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)以測(cè)定氣流的壓力和速度。

圖1 整個(gè)試驗(yàn)生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)

圖2 氣流成網(wǎng)系統(tǒng)

在纖維成型系統(tǒng)的下方裝有一個(gè)能以不同速度運(yùn)行的過(guò)濾帶。過(guò)濾帶下的抽吸箱采用了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)，以確保整個(gè)產(chǎn)品幅寬上排出的氣流分布均勻。抽吸箱外殼的一側(cè)可以打開(kāi)，以便研究將導(dǎo)流板整合應(yīng)用于不同的系統(tǒng)中，從而改變纖維的軌跡。氣流由一個(gè)氣流量最大可達(dá)8 000 m3/h的風(fēng)機(jī)抽吸進(jìn)入過(guò)濾系統(tǒng)。

作為研究項(xiàng)目的一部分，將成型頭集成到試驗(yàn)生產(chǎn)線中，采用振蕩篩使纖維分散后分布。每個(gè)成型頭中有兩個(gè)振蕩篩，固定在每個(gè)框架結(jié)構(gòu)頂部。位于上方的振蕩篩的網(wǎng)眼尺寸比下方的大。

在成型頭的外部，兩個(gè)電子離心驅(qū)動(dòng)器安裝在動(dòng)態(tài)振蕩板上。由于離心器的反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生水平振動(dòng)。振動(dòng)頻率可在0～30 Hz間連續(xù)調(diào)節(jié)。離合器用于將水平振動(dòng)導(dǎo)向振蕩篩。由于對(duì)角線配置的GPR彈簧，振動(dòng)被分解為水平振動(dòng)和垂直振動(dòng)，因而能使纖維在振蕩篩的表面水平通過(guò)和使進(jìn)入振蕩篩的纖維束被抬高。接觸脈沖信號(hào)的纖維從纖維束中分離出來(lái)，經(jīng)過(guò)振蕩篩，受氣流作用儲(chǔ)存于濾帶中。

通過(guò)HSV可以將纖維束的分離過(guò)程分為4個(gè)時(shí)間段(圖3)。第一個(gè)時(shí)間段為纖維束接觸振蕩篩向上運(yùn)動(dòng)。第二個(gè)時(shí)間段，纖維束位于其運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)，此時(shí)，纖維束是松散的，并伴有單根纖維脫離纖維束的情況發(fā)生。在第三個(gè)時(shí)間段，部分已分離的纖維束慢慢回到振蕩篩；第四個(gè)時(shí)間段，被分離的纖維束穿過(guò)上方的振蕩篩，如果其已被分離成單根纖維，將穿過(guò)位于下方的網(wǎng)眼小的振蕩篩;如果其仍然為由部分纖維組成的纖維團(tuán)，則纖維團(tuán)將被下端的小網(wǎng)眼振蕩篩彈起，繼續(xù)進(jìn)行分離。

圖3 HSV記錄的成型機(jī)理

圖4 成型的劍麻纖維網(wǎng)

成型原理作為研究項(xiàng)目的一部分，將通過(guò)由劍麻纖維制成的纖維網(wǎng)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)。在最優(yōu)的測(cè)試參數(shù)下，制得了平均面密度為278 g/m2、整個(gè)幅寬方向上產(chǎn)品不勻率值為 9%的纖維網(wǎng)。由于整個(gè)產(chǎn)品成型

原理相同，因此在產(chǎn)品整個(gè)幅寬方向上，尤其是邊緣部分，生成的纖維網(wǎng)未出現(xiàn)氣流成網(wǎng)工藝中常見(jiàn)的整體不勻性下降問(wèn)題。因此，無(wú)需抽吸下游邊緣纖維。圖4 所示為平均面密度為120 g/m2的成型的劍麻纖維網(wǎng)。

根據(jù)待加工纖維的種類和長(zhǎng)度，需對(duì)網(wǎng)眼尺寸及兩個(gè)振蕩篩間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。該成型原理的優(yōu)點(diǎn)是剪切效應(yīng)低、對(duì)原料損傷小。基于此，其可加工脆性材料，如種子纖維。通過(guò)聯(lián)合使用多種成型頭，可生產(chǎn)由不同材料制成的復(fù)合非織造產(chǎn)品。

系統(tǒng)的氣流消耗量比規(guī)定基準(zhǔn)量減少了約60%。這歸因于工廠開(kāi)放式的布局和較大的流動(dòng)橫截面，使得工廠需供給的壓強(qiáng)最小化。后續(xù)的工作將根據(jù)研發(fā)計(jì)劃，進(jìn)一步優(yōu)化氣流消耗和不勻率值，并重點(diǎn)研究纖維傳輸?shù)木鶆蛐浴?/p>

蔣湘粵 譯 顏 雪 校

Airlaid test bench with narrow production width

ChristianM?bitz，MatthiasHerrmann，VolkerNiebel，ThomasGries

Institu für Textilechnik(ITA)， RWTH Aachen University， Aachen/Germany

In the successfully completed IGF project 17101 N/1 “Increase of energy efficiency in the short fiber airlaid nonwoven forming process” an airlaid test bench with a process width of 0．5 m has been successfully put into operation at the ITA． Due to the modular design of the test bench， it is possible to integrate different， innovative airlaid forming head concepts into the test bench for evaluation． The overall aim is to increase energy efficiency and the homogeneity of the nonwovens at narrow production widths． The attractiveness of the airlaid process increase especially for SMEs， due to lower construction cost of the plant and lesser space requirement． Depending on the fiber forming concept it is thus possible， to produce niche products in the airlaid process at small quantities． Moreover， the process provides potential for the processing of production waste such as residual fibers that are previously reclaimed by thermal recycling．

airlaid process； test bench； narrow production width； modular design