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设备与工厂 Equipment &Factory收稿日期:2008206214气流成网机在汽车内饰生产线中的实际应用白 莹,王 斌,石 亮(郑州纺织机械股份有限公司,河南郑州450053)摘要:结合汽车内饰生产线的特点,阐述了气流成网机在这种生产线中的重要作用,并介绍了其工作原理及工艺特点。
关键词:非织造布;气流成网机;汽车内饰;应用中图分类号:TS173132 文献标识码:A 文章编号:100522054(2008)0420045203 我国近年来汽车工业迅速发展,汽车采用的复合材料也越来越多。
车用纺织材料的增长速度高于汽车生产的增长速度,而车用纺织品中非织造布的应用比例不断上升,因为应用非织造布即可满足汽车不同部件的功能性要求,也有利于减轻汽车自重及产品的回收再利用,采用非织造布用作汽车内饰材料是当前国际发展趋势[1]。
非织造布在汽车上可用于车顶衬垫和覆盖材料、车门内侧模压板、绝热和隔音材料、轿车后部行李仓衬垫和覆盖材料等。
据介绍,一辆轿车应用非织造布最多为20m 2～25m 2,总重量在20kg 以上。
汽车内饰用无纺毡的生产流程一般如下:称量机(2～3台)→混棉帘子开棉机→豪猪开棉机→锯齿辊筒开棉机→气压棉箱喂棉机(或振动棉箱)→气流成网机→热风烘箱(或针刺机)→冷却箱→分切机→模压定型→后处理生产线是以再生纤维(含有棉、化纤和少量羊毛)、丙纶为主体,采用酚醛树脂粉末或PP/ES 短纤维,用热风加热粘结加固制成无纺毡。
其产品特性是吸音、隔热、防震及阻燃,纤网重量一般为500～3000g/m 2。
再生纤维由多种纤维混合而成,纤维长短不一,粗细不均,在其中配比一定量的阻燃纤维,经气流成网机成网后,形成无定向杂乱纤维网,纤维网经过热风粘合后,就形成了汽车隔音件和内饰件用无纺毡。
汽车内饰用无纺毡是由热风工艺或针刺法加工制成的。
热风工艺是由输出纤网直接进入热风烘箱,在基本无压的状态下热熔粘接的,所以纤网的好坏直接影响成品的质量,包括其均匀度、纵横向强力、柔软性、蓬松度等。
气流成网非织造布工艺技术气流成网非织造布工艺技术，是近年来发展较快的一种无纺布生产技术。
该工艺利用高速气流对纤维进行搬移和定向排列，然后在网帘骨架上形成网状结构，最后通过热定型或化学处理使纤维相互粘合固定，从而制成无纺布。
气流成网非织造布工艺技术具有许多独特的优势。
首先，该工艺可以制备各种不同厚度、不同纤维类型、不同功能的非织造布。
其次，由于纤维的横断面积减小、分布更加均匀，使得气流成网非织造布的手感更加柔软，质地更加均匀，具有较好的透气性和透湿性。
此外，气流成网非织造布还具有优良的拉伸强度、耐磨损性和耐撕裂性能，具有良好的抗菌性和防水性能。
气流成网非织造布的制备过程相对简单，主要包括纤维的输送、纤维的搬移和定向排列、网状结构的形成和纤维的固定。
首先，通过纤维的输送机构将纤维送入工艺流水线，并通过调控空气流速和纤维流量来控制纤维的密度和厚度。
然后，采用高速气流将纤维搬移到网帘骨架上，并形成网状结构。
最后，通过热定型或化学处理，使纤维相互粘合固定，完成无纺布的制备。
气流成网非织造布工艺技术的应用领域广泛。
在医疗卫生领域，气流成网非织造布可用于一次性医疗用品，如手术衣、口罩和消毒布等。
在家居用品领域，气流成网非织造布可制备床上用品、窗帘和沙发套等。
在建筑工程领域，气流成网非织造布可以用于防水材料、装饰材料和隔热材料等。
此外，气流成网非织造布还可以广泛应用于汽车、农业、服装、环保和过滤等领域。
总之，气流成网非织造布工艺技术是一种发展迅速、应用广泛的无纺布生产技术。
该工艺具有许多优势，制备过程简单，应用领域广泛。
随着技术的不断发展和创新，相信气流成网非织造布工艺技术将在未来得到进一步的推广和应用。
§3-4 气流成网一、气流成网原理纤维经过开松、除杂、混和后喂入主梳理机构，得到进一步的梳理后呈单纤维状态，在锡林高速回转产生的离心力和气流的共同作用下，纤维从针布锯齿上脱落，由气流输送并凝聚在成网帘(或尘笼)上，形成纤维三维杂乱排列的纤网。
气流成网纤网中纤维呈三维杂乱排列，MD : CD=1.1~1.5，最终产品基本各向同性。
气流成网通常要求纤维长度不大于80mm，纤维过长会破坏纤网外观和均匀度。
气流成网可有效地处理短纤维，如长度小于10mm的木浆粕纤维。
气流成网中为提高纤维在最终纤网中排列的杂乱度，输送管道在结构上往往采用文丘利管。
这种管道实际上是一种变截面管道，即管道中任意二个截面的截面积不相等，且管道从入口到出口逐步扩大。
按流体力学原理，气体在常压下可视为不可压缩的。
即：Q1 = Q2，Q1 = S1V1, Q2 = S2V2∵S1 < S2，∴V1 > V2式中：Q1——流入气流量Q2——流出S1——截面1的面积V1——截面1处的气流速度V2——截面2处的气流速度由于纤维有一定长度，在文丘利管中，其头、尾端处于两不同截面，因此纤维头、尾端速度是不同的，头端速度低于尾端速度，于是纤维产生变向，形成杂乱排列。
气流成网中的输送管道二、气流成网方式自由飘落式离心力+ 纤维自重压入式离心力+ 气流吹入抽吸式离心力+ 气流抽吸封闭循环式离心力+ 上吹下吸(一台风机)压吸结合式离心力+ 上吹下吸(二台风机)自由飘落式压入式封闭循环式抽吸式压吸结合式三、典型气流成网机组国产SW-63型气流成网机奥地利Fehrer公司V21/K12气流成网机组奥地利Fehrer公司K21气流成网机美国Rando公司40B气流成网机组奥地利DOA公司气流成网机组国产SW-63型气流成网机由传统梳棉机改造，锡林离心力和提升罗拉使纤维进入风道，然后吸附在成网帘上形成杂乱排列纤网。
适用范围：纤维细度为1.65~6.6dtex，纤维长度25~55mm，纤网单位面积质量12~70g/m2，生产速度2~3m/min，幅宽1m。
浆粕气流成网法非织造技术应用浆粕气流成网技术是以木浆纤维为主要原料通过气流成网及不同固结方法生产非织造布的一种新方法。
这种方法由于使用的纤维接近造纸所用的纤维，在欧洲和日本被称为Air-laidpaper，在美国则被称之为dry-formedpaper，即我们常说的无尘纸，又可称为无水造纸或干法造纸，而国际上浆粕与造纸协会（TAPPI）和非织造布协会（INDA或EDANA）都称之为Air Laid Pulp Nonwoven 即浆粕气流成网非织造布。
这种短纤成网不同于常规的如美国蓝多公司(Randoweber)气流成网，它使用的木浆纤维原料纤维极短，可到几个毫米，而Randoweber气流成网采用3.8～4.5cm的涤纶和人造纤维等化学纤维。
正由于浆粕气流成网非织造布所用的原料大部分是木浆纤维，因此具有吸水能力好、柔软性好、蓬松性好以及原料成本低的特点。
此外，浆粕气流成网技术还可用乳胶、热熔纤维或其他一些能成网或固网的材料，可生产出各种不同厚薄、不同柔软度、不同吸湿性的材料，主要应用于婴儿纸尿裤、妇女卫生巾、高档桌布和揩拭布等方面。
国内外发展现状浆粕气流成网技术主要发展地区是北美、欧洲和日本，这三个地区的总产量和消费量占世界总产量的90％，除了这三个地区以外还有南美、中东和中国。
北美的市场主要在美国和加拿大，这是世界范围内的最大市场。
因为靠近木浆供应地及几个早期发展起来的生产厂，北美有9家浆粕气流成网厂，估计20条生产线，但产品还是求大于供，所以需要进口，主要集中在妇女卫生巾、揩拭布上。
由于需求大促进了发展及新产品的增加。
上世纪90年代是北美浆粕气流成网非织造布产量迅速增长期。
欧洲是浆粕气流成网技术的发源地，在西欧重要生产厂和几个小型公司共16条生产线，2005年产量约12万吨，德国、法国、意大利和爱尔兰已拥有这种技术。
欧洲与北美形势相近，生产能力不断提高，市场需求增大，揩拭布小于北美。
在欧洲，浆粕气流成网产品正在与水刺产品竞争。
纺粘法无纺布狭缝式牵伸的气流成网与工艺金晖 刘峰(中国纺织科学技术有限公司100176)摘 要 本文介绍了狭缝牵伸装置在纺粘法无纺布生产线中的结构特点,对影响气流牵伸的因素和效果进行了分析,并提出了牵伸与成网工艺的常见问题及解决措施。
关键词 纺粘法无纺布 狭缝牵伸装置 成网工艺 布面均匀性 在纺粘无纺布生产线狭缝牵伸装置中,经冷风气流牵伸后的纤维通过扩散风道均匀铺成纤网的技术,我们简单称为纺粘法气流成网,它是纺粘法无纺布生产工艺中的技术难点,也是影响纺粘无纺布布面质量的关键。
气流牵伸按所采用牵伸器的类型不同可分为喷嘴牵伸和狭缝牵伸两种,其中狭缝牵伸应用较广泛,我国引进的德国莱芬豪舍公司纺粘法无纺布生产线即采用该技术。
本文主要讨论狭缝牵伸装置的气流成网技术与工艺。
1 纺粘法无纺布生产线工艺流程PP 切片(原料)送入螺杆挤出机,经熔融挤压、过滤、计量后再经模头均匀分配从喷丝孔喷出形成初生纤维;初生纤维经气流冷却牵伸后,通过扩散风道均匀铺放在成网机网帘上,由此形成的长丝纤网,经热轧、卷绕,分切后成为无纺布(产品)。
其设备工艺流程见图1。
图1 设备工艺流程图2 狭缝式气流牵伸与成网装置的结构狭缝式气流牵伸分正压牵伸和负压牵伸两种,见图2所示。
牵伸风道进口宽度与喷丝板宽度相等,牵伸风道的出口宽度要根据牵伸气流速度计算,一般情况下负压牵伸的出口比正压牵伸的出口要宽。
牵伸高度方面,负压牵伸装置的高度比正压牵伸装置的高度要小。
扩散风道的进口宽度要大于牵伸风道出口宽度,扩散风道出口宽度在负压牵伸装置中较宽,在正压牵伸装置中较窄。
牵伸风道与扩散风道之间的幅宽方向留有自然补风间隙,此间隙的大小决定补风量的多少,补风是由于牵伸气流高速经过牵伸风道产生负压场而吸入的,补风的均匀性直接影响铺丝,对布面的均匀性影响较大。
封闭外棉纺织设备的技术进步与发展[J].现代纺织技术,2010(6):52-55.[3] 李秋香,陈红娟,张怡,等.细号高密弹力贡缎织物的生产体会[J].棉纺织技术,2009,37(6):56-58.[4] 商景泰.通风机手册[M ].北京:机械工业出版社,1994:22-24.[5] 孙柏林.低碳经济是自动化发展的机遇与挑战[J].现代制造,2010(1):24-26.[6] 张宝忠,李乃明,薄明伏,等.环绕式巡回清洁机:中国,ZL 200820075288.9[P].2009-07-15.式扩散风道是文丘里式结构,扩散风道进口位置对应文丘里的喉部位置,该处宽度尺寸可在线调节,此处在负压牵伸装置中的气流速度最高。
§3-4 气流成网一、气流成网原理纤维经过开松、除杂、混和后喂入主梳理机构，得到进一步的梳理后呈单纤维状态，在锡林高速回转产生的离心力和气流的共同作用下，纤维从针布锯齿上脱落，由气流输送并凝聚在成网帘(或尘笼)上，形成纤维三维杂乱排列的纤网。
气流成网纤网中纤维呈三维杂乱排列，MD : CD=1.1~1.5，最终产品基本各向同性。
气流成网通常要求纤维长度不大于80mm，纤维过长会破坏纤网外观和均匀度。
气流成网可有效地处理短纤维，如长度小于10mm的木浆粕纤维。
气流成网中为提高纤维在最终纤网中排列的杂乱度，输送管道在结构上往往采用文丘利管。
这种管道实际上是一种变截面管道，即管道中任意二个截面的截面积不相等，且管道从入口到出口逐步扩大。
按流体力学原理，气体在常压下可视为不可压缩的。
即：Q1 = Q2，Q1 = S1V1, Q2 = S2V2∵S1 < S2，∴V1 > V2式中：Q1——流入气流量Q2——流出S1——截面1的面积V1——截面1处的气流速度V2——截面2处的气流速度由于纤维有一定长度，在文丘利管中，其头、尾端处于两不同截面，因此纤维头、尾端速度是不同的，头端速度低于尾端速度，于是纤维产生变向，形成杂乱排列。
气流成网中的输送管道二、气流成网方式自由飘落式离心力+ 纤维自重压入式离心力+ 气流吹入抽吸式离心力+ 气流抽吸封闭循环式离心力+ 上吹下吸(一台风机)压吸结合式离心力+ 上吹下吸(二台风机)自由飘落式压入式封闭循环式抽吸式压吸结合式三、典型气流成网机组国产SW-63型气流成网机奥地利Fehrer公司V21/K12气流成网机组奥地利Fehrer公司K21气流成网机美国Rando公司40B气流成网机组奥地利DOA公司气流成网机组国产SW-63型气流成网机由传统梳棉机改造，锡林离心力和提升罗拉使纤维进入风道，然后吸附在成网帘上形成杂乱排列纤网。
适用范围：纤维细度为1.65~6.6dtex，纤维长度25~55mm，纤网单位面积质量12~70g/m2，生产速度2~3m/min，幅宽1m。
奥地利Fehrer公司V21/K12气流成网机组由V21预成网机和K12气流成网机组成。
经过预开松的纤维定量喂到V21预成网机的喂料箱中，被具有压实、均匀作用的双层帘带夹持着进入一对给棉罗拉与2000rpm转速的刺辊组成的第一开松区。
然后纤维进入第二和第三开松区。
第三开松区刺辊上的纤维被来自其上侧的风机的气流分离，并经风道吸附在纤维横向分配装置的多孔帘带上。
纤维横向分配装置可保证输入K12气流成网机纤维层的横向均匀性，其有一回转的多孔帘带，下有一台风机，用以吸附集棉风道送来的纤维。
回转刮板和多孔帘带相配合，当多孔帘带行经K12气流成网机的一个工作宽度时，刮板回转一次，将带状纤维层推入精开松装置的喂入槽。
这种“横铺直取”的方法可有效地改善纤维层的横向均匀性。
这里的纤维层的单位面积质量约为500~1000g/m2。
纤维经精开松装置开松后，被气流吸附在由压辊和尼龙网帘组成的气流凝网喂入装置上。
这里的纤维层的单位面积质量约为200~400g/m2，cv值已降至3~4%。
如此均匀的纤维层喂入K12气流成网机，为制得均匀的纤网创造了良好的条件。
K12气流成网机的主梳理部分有2对直径为140mm的工作罗拉和剥棉罗拉，锡林直径450mm，转速高达2300rpm，可使针布锯齿表面的纤维量减少到0.2~0.5 g/m2。
纤维分梳后，在高速回转锡林产生的离心力和上方横流风机产生的高速气流的作用下从锡林齿尖脱落，并随气流经输棉风道而凝聚在成网帘上。
V21/K12气流成网机组适用于长度小于100mm，细度在50d以下的各种纤维原料。
但纤维的最大长度受到细度的严格限制，如1.5d为38mm；3d为50mm；6d为60mm；15d为75mm。
纤网单位面积质量范围为20~2000 g/m2时，输出速度为0.5~50m/min。
常用纤网单位面积质量范围为60~220 g/m2，输出速度为7~20m/min。
纤网单位面积质量在30 g/m2以下时，输出速度很少超过20m/min，否则将影响纤网的均匀性。
K12气流成网机的最大工作宽度为5.4m。
V21预成网机K12气流成网机K21气流成网机由数个梳理辊筒组成，增加梳理辊筒的数量，可增加该机的产量。
每个梳理辊筒配有一对工作罗拉和剥取罗拉。
适合加工的纤维细度为1.87~3.63dtex，纤维长度为38~40mm，成网后单位面积质量范围为10~100 g/m2，输出速度为50~150m/min。
工作宽度为1~2.6m。
K21气流成网机美国Rando公司40B气流成网机组由前置给棉机、四辊开松机、棉箱给棉机和成网系统组成。
纤维经前置给棉机和四辊开松机开松后喂入棉箱给棉机。
棉箱给棉机的斜帘角钉所携带的纤维经均棉帘的作用后，被气流吸引到由尘笼和输送罗拉组成的锲形空间(又称空气桥)内，杂质从罗拉间隙中排出。
尘笼表面凝聚的纤维层的厚度，由锲形空间内的纤维量的多少来调节。
锲形空间内纤维量↓→气流阻力↓→气流速度↑→气流吸引力↑→进入锲形空间纤维量↑→尘笼表面凝聚纤维层的厚度↑。
尘笼表面凝聚的纤维层被剥取罗拉剥下，进入给棉板，然后由喂棉罗拉喂入线速度高达25m/s的刺辊。
被分梳成单纤维状态的纤维由刺辊下部吹入的气流剥离，经文氏管形输棉风道吸附在成网帘上。
刺辊下部吹入的气流和成网帘下的吸引气流由一台风机产生，呈闭路循环系统。
该机组适合加工的纤维长度为15~55mm，成网后单位面积质量范围为20~1000 g/m2，一般以生产34~68 g/m2纤网为主，产量15~136kg/h，工作宽度为1020，1520，2030mm。
40C型可生产10~20 g/m2的杂乱纤网，输出速度达到40m/min，40D型更有较多改进。
Rando公司40B气流成网机组奥地利DOA公司气流成网机组封闭循环式气流成网，采用双尘笼凝聚纤维，可避免不同密度纤维产生的分层现象，可生产高达2500 g/m2的厚纤网，特别适合于废纤维成网。
法国LAROCHE公司气流成网机组采用单尘笼凝聚纤维，适合于废纤维或长粗纤维成网，料仓较大，可配称重输送帘，产量：2.4m幅宽为1.5吨；3.9m幅宽为2.4吨。
Hiloft气流成网机纤网定量与纤网厚度的比较四、影响气流成网均匀度因素(一)喂入纤维层的均匀性(二)纤维在气流中的均匀分布和输送(三)纤维在成网帘上的凝聚条件(一)喂入纤维层的均匀性气流成网中使用的气流输送纤维管道通常很短，而气流的速度很高（>15m/s），纤维在管道中逗留时间很短，而且气流主要对纤维起输送、扩散作用，对纤维量的均匀分布调节作用非常弱，而且后道往往不配置铺网系统，难以通过薄纤网铺叠来弥补质量均匀度的差异。
因此喂入气流成网机的纤维层均匀与否，对纤网均匀度有着直接的、决定性的影响，所以严格控制并改善喂入纤维层的均匀度是获得气流成网均匀性的首要途径。
(二)纤维在气流中的均匀分布和输送纤维在气流中的均匀分布和输送，取决于以下三个因素：1、单纤维程度2、剥离纤维的气流速度和方向剥离气流应循锡林表面的切线方向，V剥离≥3~4V道夫，从锡林上剥取时，V剥离≥2.3V锡林。
3、输送纤维气流流量和均匀流动纤维输送过程中，应有足够的空气包容每一根纤维，使其不与相邻纤维缠结。
如假想以纤维长度为直径的球体去包容每一根纤维，即可估算所需的空气流量。
空气流量可按下式估算：式中：k －系数P －纤网产量L －纤维长度D－纤维细度由上式可知，L↑，Q↑↑，呈平方关系P↑，Q↑D↓，Q↑纤维流密度一定体积的流体中所含纤维的重量，通常称为纤维流密度。
纤维在流体中的密度超出某一数值，原有的单纤维会重新“絮凝”成纤维束、纤维团，在纤网上出现“云斑”、束纤维现象，破坏纤网均匀度。
试验表明纤维在流体中的分布，除与纤维的几何尺寸有关外，还受其它性状的影响，如种类，静电性能等，不同的纤维，要求的纤维流密度也不同，如棉纤维，最大纤维流密度为1.2～1.5 g/m3；聚酰胺纤维，可达3～4 g/m3。
虽然气流流量大，可降低纤维流密度，但也带来了产量低、能耗大等问题。
(三)纤维在成网帘上的凝聚条件1、气流与成网帘(尘笼凝聚面)夹角不宜接近90°，防止纤维冲入网眼。
2、气流速度输送管道可采用弓形扩管，减弱气流冲力，有利于纤维均匀吸附。
3、成网帘(尘笼)表面吸附条件网眼大小和分布影响气流成网均匀度。
对于同样的气流吸口，曲面尘笼比平面的成网帘具有更大的展开面积，纤网局部在气流吸口处停留时间延长，纤维多次重合凝聚机会高，有利于提高纤网均匀性。
4、抽吸气流的均匀流动五、干法造纸干法造纸是采用气流成网技术加工木浆纤维网的一种新工艺。
1、工艺流程﹡木浆纤维＋热溶纤维→气流成网→热粘合加固→非织造材料﹡木浆纤维→气流成网→喷洒粘合剂→烘燥→非织造材料﹡木浆纤维(气流成网)＋常规纤维(梳理成网)→水刺加固→烘燥→非织造材料2、性能与用途其产品主要是医用卫生材料，特别是高吸水性的一次性卫生用品（如尿片、卫生巾、湿面巾、擦布等），其特点是蓬松度好、手感柔软、湿强度和耐磨性优于纸张，吸湿性能超强。
作为一次性用品，消耗量大，当采用木浆纤维作主要原料，还具有可生物降解的优点，为废弃物处理也提供了方便。
3、典型的干法造纸生产线该生产线由丹麦的Dan-Web公司开发的。
由木纤维制取的浆粕板A经粉碎机C中的高速回转钢锤打击粉碎，粉碎的木浆纤维从筛网小孔中漏出，经气流输送到成网机D；同时热熔纤维也经纤维开松机B开松后也由气流输送到成网机D。
成网机是由两只金属园网滚筒、成网帘、以及位于成网帘下方的抽吸装置组成。
金属圆网滚筒内有一根回转轴，轴上装有许多条状金属打手，其转动方向与园网滚筒转向相反，木浆纤维和热熔纤维从园网滚筒一侧由气流输入，在高速回转的打手作用下，再次被开松成单纤维状态，在成网帘下方抽吸装置对圆网滚筒产生自上而下的气流作用下，将单纤维吸出圆网滚筒，凝集到成网帘上，形成纤网。
Dan-Web生产线上配置了四套成网机，由四层纤网叠合形成最终的纤网。
Dan-Web干法造纸生产线Dan-Web干法造纸气流成网单元。
