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２００６年第８期 产业用纺织品 专论 铺网均匀度及设备研究 钟刚 （仪征市海润纺织机械有限公司，仪征，２１１４００） 摘要：从多方面详细深入分析了梳理、铺网系统纤网成型均匀度误差产生的原因和机理，针对性地提出了切 实可行的解决办法，并提出了储网自匀整控制的新概念。 关键词：非织造布，纤网成型，交叉折叠铺网，均匀度误差，储网自匀整控制 中图分类号：ＴＳ１７３．３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—７０９３（２００６）０８—００２３—０３ 均匀度是非织造布产品质量中一项很重要的 均匀度主要由以下几种因素产生。 指标。纤网的均匀度对产品的后继加工性能以及 （１）给棉定量的周期性波动，即棉箱输出的棉 最终使用性能都有不可忽视的影响。事实上，在目 层重量随时问而变化。这种给棉量的波动或不稳 前大多数采用梳理、铺网的生产线中，纤网的均匀 定程度是由开松一给棉环节的定量控制形式和控 度都不甚理想，在很大程度上影响了产品的品质。 制精度所决定的。 因此，如何提高非织造布产品的均匀度，一直是非 （２）棉箱输出棉层的横向均匀度误差。这是 织造布制造领域同仁们孜孜探求、努力攻关的课 由棉箱的结构和性能所决定的。旧式的振动棉箱 题。 出棉均匀度相对较差，而新型的全自动气压棉箱由 从上世纪８０年代初以来，我们就致力于各种 于采用了先进的等压控制，棉箱内纤维分布均匀一 非织造机械的开发制造与研究，对于非织造布的均 致，从而输出棉层的均匀度较好。 匀度问题亦作了大量的研究和实践，最近研究取得 （３）梳理纤网的缺陷性均匀度误差。梳理机 了突破性进展。我们将推出铺网自匀整伺服系统， 在工作中由于多种因素的扰动，使输出的纤网可能 为广大用户提供一种高均匀度的铺网设备，其铺网 出现条纹、局部破损等缺陷。这种缺陷常常具有随 不匀率ＣＶ值可小于１．５，可用于像合成革基布等 机性。 均匀度要求较高的产品的生产，也非常适合高品质 （４）机械交叉折叠铺网的特征性均匀度误差。 水剌非织造布的生产要求。下面详细介绍我们的 铺网机在将梳理机输出的横向纤网折叠成多层宽 研究与经验，与业界同仁们分享。 幅厚重纤网纵向输出时，其纤网的折叠运行轨迹是 连续的走“ｚ”形，每一往复行程即每相邻两层纤网 １ 纤网成型不均匀的原因分析 总是交叉一定角度，也就是说相邻层纤网是不完全 重合的。很显然，这种纤网的不重合最终造成了铺 关于非织造布生产过程中产品不均匀度产生 网的不均匀。不重合度越大，铺网均匀性越差。 的原因，我们这里仅讨论开松、给棉、梳理、铺网这 （５）机械交叉折叠铺网的运动性均匀度误差。 样的纤网成型系统，在这个系统中，纤网成型的不 所谓运动性均匀度误差，顾名思义就是指铺网机自 身的往复运动所造成的铺网不均。铺网机籍其储 收稿日期：２００５—０５—２１ 存帘小车和铺网帘小车的往复运动来完成纤网折 作者简介：钟刚，男，１９５２年生，高级工程师。主要从事非织 叠过程。当铺网机运动部件换向时，其速度的转换 造机械设备的研究设计。 由于机械惯性的存在而必然有一个时问过程。这 一２３— 维普资讯 http://www.cqvip.com
专论 产业用纺织品 总第１９１期 也就意味着在换向过程中，铺网速度是一个随时间 而变化的因变量。但是，在整个铺网过程中，铺网 决呢？走“Ｚ”形轨迹是交叉折叠铺网的固有特点， 各层纤网的不完全重合是很难避免的。但是，这并 机的回转运动则是恒速的，其结果也就造成了折叠 纤网层沿幅宽方向的两边厚重中间轻薄的不匀现 象。 不是说这种均匀度误差是不可的。相反，我们 在仔细分析了这种误差现象产生的机理和特点后， 通过工艺选择能够将这种不匀率减小到很小的程 当然机组中各单机运行速度的控制精度也会 在不同程度上影响纤网成型的均匀度，但上述几种 因素则是最主要的。 度，如果掌握得当甚至能够基本消除。 设铺网机的输入纤网幅宽为Ａ，每铺网单程底 帘输出量为Ｓ。为叙述方便，这里我们引入一个比 例因子Ｃ，令Ｃ：Ａ／Ｓ。 图１是一组比例因子为不同数值情况下的交 对于前三种影响产品不均匀度因素，应根据非 织造布产品对均匀度的要求，选择技术性能适合的 开松、给棉、梳理设备和控制系统。 而对于铺网机的特征性均匀度误差，又如何解 叉折叠铺网轨迹的效果图。图中的数字表示其所 在区域纤网的层数。 Ａ／Ｓ＝３ Ａ／Ｓ＝５ Ａ／Ｓ＝４ Ａ／Ｓ＝４．２８ Ｗ 图１ 铺网折叠轨迹图 通过对这一组轨迹效果图进行对比分析，可以 大不匀程度达到二层。其小数部分越小，不匀的区 域也越小。 （４）Ｃ为小数且其整数部分为奇数时，纤网均 匀度差异为一层。其小数部分越大，不匀的区域则 越小。 得到以下的结论。 （１）Ｃ为整数且是偶数时，各层纤网完全均匀 重叠。 （２）Ｃ为整数且是奇数时，纤网最大不匀程度 达到两层。 由以上的结论，我们可以认为，在满足产品相 关指标的前提下，通过铺网机往复速度和底帘速 （３）Ｃ为小数且其整数部分为偶数时，纤网最 一２４一 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００６年第８期 产业用纺织品 专论 度的合理搭配，可以将铺网的结构性均匀度误差控 制在尽可能小的程度，甚至可能基本接近于消除之。 机理。既然铺网机要不停地进行往复运动，就必然 存在换向过程。如果要将换向过程缩短到对铺网 引伸开来，为了减小铺网轨迹带来的均匀度误 差，铺网的速度应该越快越好，输入纤网的宽度应 该越宽越好。因为这样铺网轨迹就比较密集，重叠 均匀度的影响微不足道的程度，那么为满足刚度设 计、强度设计以及抗振设计，机器就可能变得很笨 重，换向功率也需要很大；或者大量采用碳纤维复 层数就比较多。当然，这也要受到经济条件和技术 合材料以减轻运动机件的重量，这必将大幅度地增 加设备投资。特别对于高速铺网机，这个问题就更 显得突出。 条件的。另外，目前很多非织造布生产线倾向 于配置双道夫梳理机，目的是提高梳理机的生产能 力。但是，其弊端是显而易见的。由于双道夫梳理 我们设想，在铺网机的输入端增设一储网自匀 机输出的纤网较厚重，当铺网过程中不能完全消除 特征性均匀度误差时，那么纤网层的重量均匀度必 整装置。该装置由两条相互垂直的帘子组成，垂直 帘一端嵌套于水平帘之中并且可以垂直运动。因 为水平帘的回转速度是固定的，而当垂直帘改变嵌 入深度时，水平帘与铺网机相接的一侧的帘子表面 的复合速度将发生变化。如果这种变化和纤网均 匀度分布规律相对应，就可以有效地改善铺网的均 匀度。这一储网自匀整装置功能的实现需要由一 套智能伺服系统进行控制。用户可以根据事先检 测或者在线检测的产品均匀度结果，人工或自动地 输入控制程序，系统即可按给定规律自动运行，实 现铺网的自匀整控制。 然随单层纤网重量的增大而趋于严重。因此说，对 于产品均匀度要求比较高的生产线，配置宽幅单道 夫高速梳理机和铺网机是较为明智的。 我们常常听到用户抱怨产品出现中间轻薄两 头厚重的现象。这种现象一般是由铺网机引起的， 也就是上面提及的铺网机运动性均匀度误差。这 个问题已困惑设备制造厂家多年。各设备生产厂 作了不少努力，采取了不少措施，推出了一些新的 机型。这些设备在机械结构上出现了二帘夹持交 替传动型以及三帘四车多点传动型等形式；在控制 上提出了分段速度控制和伺服速度控制等电控方 案。但尽管如此，铺网均匀度问题仍然没有得到根 本解决，有时不得不忍痛采取加大切边宽度的办 法。 上面介绍的这个储网自匀整控制系统研制成 功就推向市场。 ３ 结语 提高梳理、铺网系统的纤网成型均匀度，选择 ２ 全新的铺网均匀度解决方案 前面已分析铺网机运动性均匀度误差产生的 宽幅单道夫高速梳理机是理想之举，铺网速度与底 帘速度的优化选配至关重要，储网自匀整控制系统 是解决横向均匀度的最佳方案。 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｅｖｅｎ Ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ Ｗｅｂ Ｆｏｒｍｉｎｇ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｚｈｏｎｇ Ｇａ， （Ｙｉｚｈｅｎｇ Ｈａｉｒｕｎ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎ ｍａｎｙ ｗａｙｓ，ｉｎｔｅｎｓｉｖｌｙ ａｎａｌｙｓｅｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｅｖｅｎ ｅｘｔｅｎｔ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｗｅｂ ｆｏｒｍｉｎｇ ｉｎ ｃａｒｄｉｎｇ， ｃｒｏｓｓ—ｌａｐｐｅｄ ｓｙｓｔｅｍ，ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｓｏｌｖｅｎｔ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｏｎｃｅｐｔ ｔｈａｔ ｉｓ ｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ｌａｙｉｎｇ ｕｐ ｗｅｂ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ，ｗｅｂ ｆｏｒｍｉｎｇ，ｃｒｏｓｓ—ｌａｐｐｅｄ，ｅｖｅｎ ｅｘｔｅｎｔ ｅｒｒｏｒ，ｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ｌａｙｉｎｇ ｕｐ ｗｅｂ
