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无锡嘉元非织造技术研究所总工程师冯学本:优化定形工艺增益非织造布功能 | 远信杯定形机技术优秀论文选登

2018/8/31 11:31:00 来源: 中国纺织报评论(1)31 举报

无锡嘉元工程师冯学本非织造布拉幅热定形

  冯学本,无锡嘉元非织造技术研究所总工程师(已退休),“863”国家项目及省部级项目鉴定专家,数届ITMA亚洲纺机展评估专家、中国纺织工程学会专家委员、中国非织造机械分会专家顾问、中国产业用纺织品专家委员,参与编写“十三五”非织造机械发展规划,主编《针刺非织造布工艺技术与产品控制》教材;发表《非织造布后整理设备》、《发展非织造布后整理设备迫在眉睫》、《后整理设备分类及工艺设备》等文章

  拉幅热定形是通过对流传热方式使非织造布内外温度一致,同时利用冷却辊使非织造布迅速冷却定形。冷却辊利用非织造布的热量提高织物表面光洁度,并通过调节两只轧辊间隙使非织造布达到客户要求的厚度值。

  对于产业用纺织品,拉幅热定形机主要适用于车用地毯背胶、覆底、发泡涂层,酒店数码印花发色、水洗、烘干,纺粘非织造布的功能性后整理。

  拉幅热定形是通过对流传热方式使非织造布内外温度一致,同时利用冷却辊使非织造布迅速冷却定形。冷却辊利用非织造布的热量提高织物表面光洁度,并通过调节两只轧辊间隙使非织造布达到客户要求的厚度值。拉幅热定形过程中,非织造布整个幅宽要受热均匀,温度一致,定形速度可以按需要调速控制,烘箱出口能迅速均匀地冷却,加热能耗尽可能低,以达到降低成本的目的。

依据产品需求完善定形流程

  拉幅热定形其实是热在基布中吸收、平衡和转移的过程。采用对流形式对基布加热定形,其过程由鼓风机以强制对流的方式使加热过的空气在烘房内,将热能转移到基布上,起到平衡收缩作用,并用轧辊统一定形厚度。

  拉幅热定形加热方式分为分间接加热和直接加热两种;内循环空气与补充新空气比为10∶1;并以分区的形式分别控制烘燥温度;基布输送形式采用的是布铗式拉幅。烘干热源有蒸汽加热、导热油加热、燃油热风炉加热、天然气热风炉加热、电热管加热多种形式。一般情况下,蒸汽加热温度范围为120℃~160℃; 导热油加热温度范围为120℃~220℃; 燃油热风炉加热温度范围为120℃~250℃;天然气热风炉加热温度范围为120℃~250℃;电热管加热温度范围控制在50℃~300℃。

  以合成纤维为原料制备针刺非织造布,经过拉幅热定形后,其尺寸稳定性得到了明显提高,虽然与针刺的工艺有关,但本质上还是取决于纤维的性能。热定形的过程就是使纤维先发生应力松弛现象,并随后发生某种稳定形态的加工过程。

  在定形过程中,由于纤维分子链段进行了重排,因此纤维的微结构也发生了相应的变化。要想达到预期的定形效果,除施以张力外,热定形温度必须在纤维的玻璃化温度以上,软化点温度以下。

  除此之外,针刺非织造布的热定形温度应比使用温度高30℃左右。热定形过程中所需时间大约可分为四个阶段:加热时间,将表面加热到定形温度所需时间;热渗透时间,内外各部分的纤维具有相同的温度所需时间,针刺非织造布一般比较致密,所需时间会更长;分子调整时间,纤维内大分子按热定形条件进行调整重排所需时间;冷却时间,出烘房后,使形态、尺寸固定下来进行冷却所需时间。通常所指的热定形时间是前三项之和,大约需要3~4分钟。一般以热收缩率的检测结果来确定,若热收缩率不能达到要求,可适当延长定形时间。

  在针刺非织造布后整理加工中,应当依据产品的不同要求来配置设备与制定相应合理的生产工艺。例如,超细高仿真人工皮革生产线是以聚酰胺与水溶聚酯组合为代表的定岛海岛短纤维针刺非织造布,将PVA/PU作为树脂,形成的海岛超细纤维,其纤维细腻、纤度均匀而成为目前最高档次针刺合成革基布的代表。为了使针刺合成革基布的密度、尺寸保持稳定,首先要对基布通过拉幅热定形加以收缩定形,并用压光机固定厚度尺寸;为使针刺基布在弯折时不产生皱痕,并在纤维与树脂之间形成多空质空隙,便于透气,应作PVA与PU的浸渍处理,再作碱减量处理而成为“贝斯”;最后根据客户的具体要求作磨毛、贴膜、染色整理。

  在超细高仿真人工皮革各个工序中,特别应注意以下5项技术点。一是海岛纤维的纤维断面要清晰不粘岛、纤维的卷曲数与卷曲度要稳定、相应的油剂要得当。二是针刺非织造布梳理机前喂棉箱的结构要确保纤维落棉通畅均匀、梳理针布与针刺机刺针的合理选用、针刺胚布外观,密度,克重与厚度的均一性。三是PU树脂加工过程应当严格控制设备的走布张力、树脂的正确选择、PVA与PU的合理处理。四进行是碱减量处理时,应当及时调整设备的无张力、减量工艺中的温度与时间。五是染色过程中要加强染料的选用以保证色牢度。

调整工艺参数消除设备故障

  由于针刺非织造布材料普遍比较厚重、拉伸强度大、热定形温度又很高,所以,该种设备很容易发生故障,此时应该及时调整工艺参数。

  由于被烘干定形的产品克重高,特别需要进行拒油拒水处理的针刺非织造布,因化学助剂的重量增加故针夹的负荷很大,加上链条的幅宽设置与实际产品的幅宽相差较大时,很容易发生调幅小车拉坏的事故,一旦某个或某几个调幅小车被拉坏,生产将无法正常进行。为防止该类事故的发生,生产前一定要确定好链条幅宽,实际操作以布料不下垂为宜,并严禁用链条来拉伸布料的幅宽。

  由于部分产品的定形温度很高,例如聚苯硫醚的定形温度高达220℃、聚酰亚胺高达280℃,因此,烘箱的保温显得特别重要。这时烘箱内和烘箱外(即室内)的温度相差巨大,烘箱热量的损失非常大。有研究人员曾经做过实验,在烘箱内的温度达到了200℃以上时,将烘箱保温门板的密封条去除10公分~20公分,这时再开启散热器风机,烘箱的温度不升反降。查找原因,发现散热器风机吸入了烘箱外的冷空气导致烘箱内的温度不升反而下降。

密封正常烘箱侧视图

  拉幅热定形后产品还容易出现手感发硬、丰满感差的现象。这种现象往往是由于分区烘燥温度控制不当所致,应该对照纤维的各临界温度,再分析各区温度的设定值的合理性。

  此外,若拉幅热定形后产品幅宽有波动,首先应查看成卷走布路线的张力是否有波动;再复查针刺胚布的密度CV值,它将影响后道热定形出来的基布张力。出现产品厚度偏差时,及时查看两只轧辊间隙调节是否得当,针刺胚布密度CV值是否偏大。拉幅热定形出来后成卷走偏时,及时检查看成卷机安装是否有松动,对中装置是否失灵。

  总体来说,对于拉幅热定形生产线的机台,要经常巡回检查有无异响、抖动;电机有无温升发热;机台有无漏油漏水;手感张力是否稳定一致;各分区烘燥温度是否稳定;前后联络信号是否同步一致。

定形机不停车储布装置

  目前,国内拉幅热定形机具备进出布根据工艺需要带不停车储布装置;背胶、覆底、发泡涂层后应尽可能快的进烘房。传统拉幅热定形机追求的高效蒸发,还应同时调整以满足涂层的要求。

江苏海大纺织机械股份公司研发的拉幅定形机

  随着环保要求的日益严格,在非织造后整理领域都纷纷在考虑如何解决环保污染问题。举例来说,江苏海大纺织机械股份有限公司开发出的新型节能环保加热方式,涉及天然气的间接加热方式等一系列很有前瞻性的课题,为业内拉幅热定形机的提升带来了诸多亮点,为国内外非织造布及产业用纺织品的高温拉幅定形产品提供了更有竞争力的选择依据。

责任编辑:郝林霞
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