1.東華大學產業(yè)用紡織品教育研究工程中心， 上海 201620；2.福建南紡有限責任公司， 福建 南平 353000；3.福建省合成革基布與非織造新材料工程研究中心， 福建 南平 353000

近年來，非織造技術快速發(fā)展，原料、生產工藝和產品不斷更新。非織造干法成網過程中所用的梳理機在機構與性能上也發(fā)生了顯著變化，其正朝著高速高產方向快速發(fā)展。當前，一些高速高產型非織造梳理機的出網速度可達250～300 m/min，是普通非織造梳理機最大出網速度的2～3倍，產能≥500 kg/(h·m)，符合當前非織造梳理機的生產工藝要求，也反映出未來非織造梳理技術的總體趨勢走向。

本文將就一種新型高速高產非織造全轉移輸出輥梳理機(簡稱“TT梳理機”)的機構與特征進行詳細探討。TT梳理機采用雙錫林、全轉移輸出輥(簡稱“TT輥”)、雙道夫、凝聚輥設計，成網系統新穎，并擁有多項發(fā)明專利。其中，TT輥是設置在主錫林與雙道夫間的、具有全轉移纖維功能的高速輸出輥，直徑大、速度快，逆時針旋轉，可順向剝取主錫林上的纖維，起到高速轉移輸出纖維的作用?！癟T”是英文“Tambour Transfer”的首字母縮寫，意為“轉移”，本文根據TT輥的作用與功能，將其定義為“全轉移輸出輥”。

1 梳理機的基本結構及技術參數

如圖1所示：梳理機采用“S”形喂入路徑；胸錫林(7)與主錫林(14)分別配置5對與6對梳理單元，可充分梳理、混合纖維；胸錫林(7)與主錫林(14)之間為單一轉移輥(11)，用于轉移纖維；主錫林(14)后設置一TT輥(16)；TT輥(16)后配置兩道由道夫(17、18)、凝聚輥(19、20)、剝棉輥(22)和毛刷(21)組成的成網機構，并配備透氣輸網簾與纖網抽吸裝置。該梳理機寬門幅、高速高產，機器部件模塊化，拆卸靈活自由，易清理，大大了降低勞動強度，縮短了維修保養(yǎng)時間，進一步提高了生產線的效率。

TT梳理機工作幅寬3 750.00 mm，出網速度可設定為250 m/min，產能最高可達2 300 kg/(h·m)，纖網縱橫向強力比(MD∶CD)為3∶1～4∶1，產品面密度為25～60 g/m2，適合線密度為1.7～3.3 dtex、長度為38.00～51.00 mm的聚酯纖維、黏膠纖維的生產。TT梳理機主要部件直徑見表1。

表1 TT梳理機主要部件直徑

2 梳理機的構造與原理

2.1 喂入系統

如圖2所示，梳理機喂入系統采用“S”形喂入路徑。喂入羅拉上針齒方向朝向機前，順向給棉，棉層喂給方向與刺輥運動方向相同，可較大程度地減少纖維的損傷量；上蓋板可加強對纖維的束縛作用，避免纖維在高速喂入的情況下產生大量的飛花[1]。筵棉從喂入羅拉喂入，纖維被喂棉板與喂入羅拉夾持送至刺輥，刺輥順時針高速運轉，將纖維從喂入羅拉上剝落，再經轉移輥轉移至胸錫林上[2]。刺輥、轉移輥與胸錫林上的針布互為反向配置，且V胸錫林>V轉移輥>V刺輥(V表示轉速，下同)，可實現高速大量轉移纖維，適合非織造布高速生產的工藝要求。

圖2 TT梳理機的喂入系統

TT梳理機的喂入系統配置：刺輥與轉移輥的針布工作角分別為70°與60°；喂入羅拉、刺輥、轉移輥的齒密分別為24、 40和111齒/(25.40 mm)2；上蓋板與刺輥、刺輥與轉移輥、轉移輥與胸錫林的隔距分別為5.00、1.00和0.70 mm；喂入羅拉線速度達16 m/min，刺輥線速度達180 m/min，轉移輥線速度達360 m/min。喂入系統可高速喂入筵棉，這為梳理機的高速高產提供了可能。

2.2 轉移系統

TT梳理機采用傳統單輥轉移機構，也稱為“O”形轉移機構，結構較簡單，胸錫林與主錫林之間僅配置一轉移輥，如圖3所示。轉移輥與胸錫林的針齒呈交叉配置，且V轉移輥>V胸錫林；主錫林與轉移輥的針齒呈交叉配置，且V主錫林>V轉移輥。這樣，纖維便能從胸錫林快速轉移到轉移輥，再由轉移輥轉移到主錫林上。另外，轉移輥與胸錫林、轉移輥與主錫林的三角區(qū)內設置有擋風輥或擋風板，可改變氣流運動軌跡，防止飛花過多。

圖3 “O”形轉移機構

“O”形轉移機構可將胸錫林上的纖維一次性轉移到轉移輥上，且經轉移輥剝取轉移后，胸錫林上幾乎無重復梳理的纖維，這樣當喂入大量纖維時可避免出現胸錫林繞棉等狀況，達到提高梳理機生產效率的目的，適合非織造布高速高產的工藝要求[3]。

2.3 梳理系統

TT梳理機采用雙錫林羅拉式梳理，共計11組梳理單元，分梳、混合效果優(yōu)良，能夠滿足產品質量對纖維分梳、混合的要求，為成網系統高速全轉移纖維提供了保障。預梳理部分配置有5對工作輥和剝取輥，主梳理部分配置有6對工作輥和剝取輥，其中有1對工作輥和剝取輥直徑相同，這在增加了梳理單元的同時，又節(jié)約了空間。胸錫林與主錫林上梳理部分的工作原理與功能相同，均是利用工作輥的分梳和凝聚作用、剝取輥的剝取和返回作用，對纖維進行優(yōu)良的分梳與混合。此外，羅拉式梳理對纖維的損傷程度較小，短纖維利用率高，這有利于節(jié)約成本，實現高速高產[4]。

2.4 成網系統

2.4.1 成網系統結構與特點

TT梳理機成網系統采用單一TT輥、雙道夫、凝聚輥設計，可形成雙層纖網(圖4)。主錫林上的纖維經TT輥完全并快速地轉移、凝聚到道夫上，再經凝聚輥凝聚雜亂后，由剝棉輥剝取并轉移到透氣輸網簾上，形成雙層纖網。

圖4 TT梳理機成網系統及纖維運動流程示意

剝棉輥下方均配置有纖網抽吸裝置，其利用負壓作用使纖網貼伏在透氣輸網簾表面，可高速轉移纖網，減輕意外牽伸，保持纖網原有結構。此外，為平衡纖網抽吸裝置的空氣抽吸，確保氣壓穩(wěn)定，使纖網網絡邊緣干擾最小化，TT梳理機的兩道夫間安置有抽吸補風裝置，可提供持久的低速空氣壓力。

同時，該成網系統輸出的雙層纖網存在一定的路徑差，這使得不同時間輸出的纖網疊加在一起，提高了纖維混合的機會，具有較好的覆蓋性，可彌補纖網折痕、破洞、不平整等缺陷，改善了纖網片段不勻，提高了纖網質量。且以單網簾傳送纖網，不會產生因雙網簾速率不同而出現纖網被牽伸(下網簾較快)或褶皺(上網簾較快)的狀況，有利于降低能耗。

2.4.2 成網系統原理

TT梳理機成網系統設計新穎、獨特，其核心理念是在主錫林之后、道夫之前增設了1個大直徑、高速度的TT輥，而其他非織造梳理機的成網系統大多是在主錫林后直接配置道夫或雜亂輥，作用原理均與TT梳理機成網系統中的TT輥有所不同。TT梳理機成網系統的作用有3個方面：

(1) TT輥對纖維高速全剝取、轉移；

(2) 雙道夫系統對纖網剝取、凝聚與混合；

(3) 凝聚輥對纖網凝聚、雜亂。

TT輥逆時針高速旋轉，且VTT輥>V主錫林，與主錫林上的針齒呈交叉配置，以產生剝取作用。且由于作用力的原因，主錫林上的針齒不具備抓取纖維的能力，而TT輥上的針齒具備抓取能力，故TT輥上的針齒剝取主錫林上的纖維，且因是順向剝取，纖維損傷度小。TT輥可一次性完全剝取纖維，大大提升了纖維轉移率，為高速高產提供了可能。

TT輥線速度最高達2 000 m/min，通常設置為1 550 m/min，TT輥高速運轉。上、下道夫線速度最高達300 m/min，通常均設置為220 m/min，盡管該速度是普通非織造梳理機道夫線速度的3～4倍，但道夫線速度與TT輥線速度的速比約為7∶1，道夫線速度遠小于TT輥線速度。纖維經TT輥轉移至道夫時，由于速度的急劇變化，TT輥針面上的纖維會在較強離心力的作用下，一端拋起被相對低速旋轉的道夫針齒握持住，使得轉移到道夫針面的柔性纖維呈立體狀態(tài)。

成網系統設置為兩道成網機構，每道成網機構中均采用單凝聚輥配置，而非雙凝聚輥(圖4)。這是因為在可滿足產品設計縱橫向強力比的前提下，高速生產時雙凝聚輥會阻礙纖網的輸出速度，影響網面外觀，故采用單凝聚輥。凝聚輥起凝聚與雜亂的作用，道夫與凝聚輥的線速度關系為V道夫>V凝聚輥。該TT梳理機凝聚輥線速度最高達150 m/min，通常設置為100 m/min，凝聚比D(即V道夫∶V凝聚輥)約為2～3，纖維在此轉移過程中為負牽伸，因此道夫上呈現立體狀態(tài)的纖維很容易受到擠壓作用而改變纖維的取向，使纖網MD∶CD約為3∶1～4∶1。

從表面上看，道夫的作用似乎只是將纖維剝取后轉移出去。但實際上，1個道夫每轉動1圈會帶走TT輥表面約30%～45%的纖維 (則雙道夫約帶走TT輥表面約60%～90%的纖維)，余下的纖維保留在TT輥上與后續(xù)纖維混合，因此道夫與TT輥之間存在著混合作用，可增強纖維間的混合均勻程度[5]。

2.4.3 TT輥設計原理

TT輥的高速轉移原理與道夫的轉移原理相同。在TT梳理機成網系統中，TT輥直徑為700.00 mm、VTT輥通常為1 550 m/min，道夫直徑為500.00 mm、V道夫通常為220 m/min，TT輥與道夫在直徑與線速度方面均較其他非織造梳理機有大幅度提高。以此道夫為例，其直徑約為傳統道夫直徑的3倍，線速度是傳統道夫線速度的3～4倍。式(1)為道夫轉移率計算式[6]38。由式(1)可知提高道夫直徑和速度都可以更好地提高纖維轉移率，故大直徑、高速度的TT輥可使纖維轉移率大幅度提升，以實現非織造材料高速高產的生產要求。

(1)

式中：r——道夫轉移率；

Dd——道夫直徑，m；

nd——道夫轉速，r/min；

e——道夫的張力牽伸倍數；

G——棉網面密度，g/m2；

nc——錫林轉速，r/min；

Q——自由纖維量，即停止喂入后，錫林、工作輥所能繼續(xù)轉移給道夫的纖維總量，g。

同時，依據梳理度計算式(2)可知，單位時間內纖維轉移量增加，即梳理機產量(P)提升，則纖維的分梳、混合程度降低[6]38。為彌補此現象，TT梳理機的梳理部分設計了11組梳理單元，其與成網系統中的TT輥前后相互配合設計，在大幅提高纖維轉移量的同時未使纖維的分梳、混合效果下降。

(2)

式中：C——梳理度(即每根纖維的平均作用齒數)，齒/根；

Kc——比例系數；

Nc——錫林針布的齒密，齒/(25.40 mm)；

nc——錫林轉速，r/min；

L——纖維長度，mm；

r——纖維轉移率，%；

P——梳理機產量，kg/(臺·h)；

NB——纖維線密度，dtex。

如此，TT輥的設計便是在對纖維分梳、混合程度影響不大，且保障產品質量的情況下，大幅提高了纖維的轉移度和生產速度。

2.4.4 各部件針齒配置

TT梳理機成網系統各部件針齒配備具體如表2所示。TT輥的針齒密度較主錫林大，這一方面有助于主錫林上的纖維向TT輥上轉移，另一方面會有較多的單纖維或小纖維束懸掛在TT輥針齒上，這有利于改變纖維取向，降低纖網縱橫向強力比，改善纖網質量。同時，在成網系統中不難發(fā)現，NTT輥>N上、下道夫>N凝聚輥>N剝棉輥(N表示針齒密度)，即隨著纖網的輸出方向，各部件的針齒密度逐漸降低，這有助于在不破壞纖網結構情況下成網[7]。

表2 TT梳理機成網系統各部件針齒配置

2.5 氣流控制系統

TT梳理機設置有合理的氣流控制系統。如圖5所示，Q1、Q2、Q3分別表示在胸錫林、轉移輥與主錫林方位上向外抽吸纖塵飛花的氣流量，其和為7 280 m3/h；Q4表示向胸錫林、轉移輥與主錫林內部輸入的氣流量，為2 520 m3/h；Q5表示向TT輥及抽吸補風裝置輸入的氣流量，為1 620 m3/h；Q6表示纖網抽吸裝置抽吸的氣流量，其范圍為1 500～5 400 m3/h。Q1+Q2+Q3>Q4+Q5，即抽吸的氣流量大于輸入的氣流量，且由于合理的密封措施，能夠使得整個梳理工作區(qū)內腔始終處于負壓狀態(tài)，解決了多輥高速旋轉產生的大量飛花及紊亂氣流問題，能更好地將纖塵飛花抽吸出去，保證了纖維梳理、轉移的穩(wěn)定性和環(huán)境的清潔性，提高了產品的均勻度，改善了產品的布面效果[6]40。

同時，輸入的氣流向各輥提供了一個正向氣壓，使得短纖、纖塵不會再回落到工作區(qū)域，可減少疵點、提高產品質量。TT梳理機內腔壁采用有機玻璃材質，表面涂覆專用膜，可視；抗靜電，機器高速運轉下飛花既不黏附，也不會散到機外，大大改善了生產環(huán)境。

圖5 TT梳理機氣流控制系統內氣流流動示意

3 結語

綜上所述，TT梳理機綜合性能良好，可實現非織造布的高速高產，其反映了未來非織造布梳理技術高速度、高產量、系統化、模塊化、易清理的總體發(fā)展趨勢，是高速高效生產水刺非織造布的良好解決方案。但高速會帶來纖網不平整、產品棉結數量增多等問題，故生產高質產品需適當地降低機器速度，因此，在實際生產中，應科學地設置TT梳理機的工藝參數，以滿足最終產品的質量要求。

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