一種新型喂棉機的結構和性能分析

郭超鋒 馬月雙 靳向煜 韓 旭

(1.東華大學產業用紡織品教育研究工程中心，上海，201600; 2.紹興縣和中合纖有限公司，紹興，312000)

一種新型喂棉機的結構和性能分析

郭超鋒1馬月雙1靳向煜1韓 旭2

(1.東華大學產業用紡織品教育研究工程中心，上海，201600; 2.紹興縣和中合纖有限公司，紹興，312000)

介紹了非織造喂棉機的發展現狀，并分析了一種新型氣壓型振動喂棉機(Multifeed喂棉機)的工作原理和結構，雙側氣流輸送管道系統、抽吸裝置和稱量系統是該機的創新點。產品面密度的測試結果說明，用該新型喂棉機生產的水刺非織造布面密度的CV值在3%～6%范圍內，而傳統喂棉機生產的水刺非織造布面密度的CV值為5%～12%，產品的均勻性有很大程度的提高。

非織造布，氣壓型振動喂棉機，纖網均勻度

非織造布的生產工藝流程短，纖網質量的均勻性直接影響最終產品的質量。在梳理成網非織造工藝中，喂棉機是介于開清系統和梳理系統之間的重要設備，喂棉系統均衡、穩定地輸出筵棉對纖網的質量(面密度以及長、短片段不勻率等)至關重要，喂棉機輸出筵棉的均勻性直接決定了梳理纖網的均勻度。

1 喂棉機的發展現狀

在非織造布的生產企業中，最常見的喂棉機有容量式振動喂棉機和氣壓式喂棉機兩種，其在結構和性能上都有各自的優缺點。

振動喂棉機目前多采用光電控制和容量式振動給棉，以實現儲料密度均勻和穩定地以定量形式給梳理機供棉。生產實踐證明，這種振動喂棉機存在一定的問題。在振動板的振動和擠壓下，經過開松后的纖維，因合成纖維抱合力差、彈性大等性能的影響，纖維塊之間不能很好地貼實，導致纖維層密度穩定性差，直接造成纖網的長片段不勻;同時，在振動作用下，纖維易形成中間高，兩側低的堆積形式，較高位置的纖維層易遮擋棉箱內控制纖維亮度的光電控制器，導致喂入羅拉停止供棉，使纖維層密度較低，且呈現中間高兩側低的形態，造成筵棉質量不穩定，特別是幅寬方向質量不勻率較高，影響最終產品質量。因此，這種振動喂棉機在非織造布企業中的應用越來越少。

近年來氣壓式喂棉機已逐漸成為喂棉機的主流，該機采用現代的自動化控制技術，且在使用性能和節能方面均優于容量式振動喂棉機。氣壓式喂棉機有德國特呂茨勒(Trutzschler)公司的FBK539喂棉機和法國蒂博(Thibeau)公司的TCF喂棉機等，在設計上采用上下配置的復式儲棉箱結構，利用氣流輸送纖維，由于采用了氣壓以及自調勻整的控制方式，纖維層的密度和均勻度得到改善。從生產實踐情況看，氣壓式喂棉機的纖網不勻率比振動喂棉機的纖網不勻率降低了50%左右。

隨著對非織造布生產線優質、高產需求的增強，喂棉機的結構也在不斷發展和完善，本文介紹一種新型氣壓型振動喂棉機(Multifeed喂棉機)。

2 新型喂棉機的工作原理和結構

圖1是新型喂棉機的結構示意圖。該喂棉機上半部分為氣壓式喂棉機機構，下半部分為振動式喂棉機機構。此種機型為了保證纖網均勻度，并適應高產的要求，采取了振動與氣流抽吸相結合的方式，筵棉輸出網簾采用透氣編織網簾，在其下方設置抽吸機構［1］。

圖1 新型喂棉機結構示意

新型喂棉機的工作原理是:纖維在氣流作用下進入喂棉機儲料槽，氣流可從槽壁上的網孔逸出。儲料槽底部裝有喂入羅拉1及給棉板，原料在喂入羅拉及給棉板的握持下(喂棉羅拉與給棉板隔距在12 mm內，可調)，由開松羅拉2開松成細小均勻的纖維簇進入下棉箱(開松羅拉和給棉板隔距在5 mm內，可調);與此同時，在下棉箱中，通過振動板8和透氣網簾7下面的抽吸裝置3，散纖維被進一步壓縮、混合;在透氣網簾7和溝槽羅拉9間形成密實而均勻的筵棉。

3 新型喂棉機的創新點

3.1 雙側氣流輸送管道系統

目前氣流式喂棉機均采用單側氣流輸送纖維管道結構。這種結構容易導致纖維在氣流的作用下進入儲料槽后，出現在靠近進棉端纖維少而遠端纖維多的現象，即在上棉箱橫向方向上纖維分布嚴重不勻的現象，且當纖維團較大時容易堵棉，最后導致喂棉機輸出筵棉橫向質量不勻。本文介紹的新型Multifeed喂棉機通過改進結構設計和技術創新，采用了雙側氣流輸送管道結構，見圖2。

圖2 雙側氣流輸送纖維管道示意

Multifeed系統的儲料槽上裝配一個雙纖維輸入系統，連接喂棉機儲料槽的兩個交叉平行輸棉管道采用流線下傾的結構，互不影響各自的輸入，如圖3所示。由于兩側同時進棉，使得儲料槽內的棉層在幅寬方向高度均衡穩定，避免了儲料槽內棉層中間高、兩側低現象的發生，使得上棉箱內纖維層密度均勻，從而保證棉層經開松羅拉2開松后落入下棉箱時，纖維在整個幅寬方向的下落量均衡，提高了喂棉機輸出筵棉幅寬方向的均勻度，從而提高最終產品質量。

圖3 輸棉管道流線下傾結構剖面示意

3.2 抽吸裝置

由于合成纖維抱合力差、彈性好等性能的影響，纖維塊之間不能很好地相互靠實，導致筵棉密度穩定性差，在下棉箱中設置抽吸機構，經抽吸風機的加壓，纖維層被進一步壓縮，纖維在下棉箱中的密度及均勻性得到提高。

3.3 控制纖網均勻度的稱量系統

為改善纖網縱向均勻度，目前先進的非織造布干法生產線在筵棉進入梳理機前對筵棉進行檢測。如法國蒂博公司的TCF喂棉機配置了Servo-X射線檢測裝置［1］來檢測筵棉的面密度，可及時調整工藝參數，使輸出纖網面密度在控制范圍內。如圖4所示，新型喂棉機配置一個稱量系統，在輸送筵棉的網簾下方裝配稱重裝置，即時檢測筵棉的重量。輸送筵棉的網簾每前進10 mm，稱重裝置將進行一次稱重，并實時將網簾上的筵棉重量數據傳輸給控制系統，數據經控制系統處理后，將反饋信號傳遞給喂棉機的喂入羅拉1及梳理機的喂入羅拉，以對兩者線速度進行相應的調整。

圖4 稱量系統示意

同時，稱量系統在筵棉輸送網簾兩端各有一個稱重裝置，可通過兩端稱重裝置稱重數據的對比，來判斷幅寬方向筵棉的重量偏差，從而可通過調節下棉箱前壁罩板兩側的可調節罩板的前后位置來適當調節筵棉的橫向重量不勻。

4 面密度測試與數據分析

4.1 試樣面密度的測定

用圓盤取樣機和電子天平測定試樣的面密度。圓盤取樣機取樣的固定面積是0.01 m2;每組成品水刺非織造布按幅寬方向(橫向)取20個樣，沿縱向共取5組;用電子天平測定試樣的面密度，然后求得平均值和均方差，計算不勻率CV值。

4.2 數據分析

被測試的用新型喂棉機生產的水刺非織造布的設計面密度是38 g/m2;纖維配比是50%滌綸，50%粘膠。取樣方法是:從距離布邊約2 cm處開始取樣，橫向自左至右每5 cm取樣一次，縱向每50 cm取樣一次，測試數據見表1。

表1 樣品面密度測試數據 單位:(g·m－2)

由表1數據計算得到各組編號的橫向面密度均勻度分析結果，見表2。

在表1橫向的20列數據中隨機選取5列數據，按橫向編號分別計算5個數據的均方差、平均值和CV值，得到縱向面密度均勻度分析結果，見表3。

表2 橫向面密度均勻度分析結果

表3 縱向面密度均勻度分析結果

由測試結果可知:用新型喂棉機生產的水刺非織造布的橫向面密度CV值在6%左右，縱向面密度CV值在3%左右;而用傳統喂棉機生產的產品面密度CV值一般為5% ～12%，可見新型喂棉機使產品均勻度得到進一步改善。

5 結語

新型喂棉機雙側送料裝置以及下棉箱的振動給棉和抽吸裝置保證了筵棉優異的喂入質量，從而增加了梳理纖網的均勻度，減少了纖維消耗;Multifeed喂棉機經過較短時間的調整即可達到高度均勻喂入，停開機造成的低質纖網數量很小［2］。因此，新型氣壓型振動喂棉機是符合優質、高產梳理成網非織造布生產線要求的一種設備。

［1］馬月雙，靳向煜，袁興婕，等.高產非織造氣流式喂棉機機構及性能特點分析［J］.產業用紡織品，2010，28(11):27.

［2］DiloSpinnbau水刺非織造布梳理系統開啟新紀元［J］.紡織導報，2010(1):73.

Analysis on structure and properties of a new type of feeder

Guo Chaofeng1，Ma Yueshuang1，Jin Xiangyu1，Han Xu2
(1.Engineering Research Center of Technical Textiles，Ministry of Education，Donghua University;2.Shaoxing Hezhong Fibre Co.，Ltd.)

The current development of nonwoven feeder was introduced and the working principle and structure of a new type of vibration feeder with air pressure were analyzed，and the innovations of it was double air flow pipe system，suction device and scale system.Product density test results indicated that CV value of weight per square meter of the spunlaced nonwovens produced by new type of feeder was from 3%to 6%，and had improvement at large degree than that of spunlaced nonwovens produced by traditional feeder at range of 5%to 12%.

nonwovens，vibration feeder with air pressure，fiber web uniformity

TS173.2

A

1004－7093(2011)09－0037－04

20110－06－13;修改稿:2011－08－08

郭超鋒，男，1985年生，在讀碩士研究生。研究方向是水刺非織造材料的產品開發和工藝。