黄佩峰
广东三辉无纺科技有限公司
摘要：近年来，经济上升式的发展加快了工业生产的发展步伐，大量的非纺织企业在获取高额利润的同时，也面临着低生产率、高原料损耗以及产品质量不统一的问题。非织造产品当中的无纺布价格低廉、可循环性强且无毒无刺激性，因此可设计无纺布自动生产线设计，包含开清装置、梳理装置以及针刺装置结构，并探究其设备的组成以及整体布局，实现无纺布原料自动化生产流程，降低人工成本和人工强度，从而开展清洁、高效非织造产品的生产。
关键词：无纺布生产线；关键装置；针刺机；研究
一、无纺布自动化生产线总体方案设计
（一）无纺布生产工艺概述
针刺法无纺布纺织工艺为：按照短小、细密的原则，选取涤纶、锦纶等纤维原料，并将纤维网有序整理后，运用固植于针板上的刺针反复穿刺，目的在于提升纤维网的韧性、强密度。具体的生产工艺流程如下图一所示：
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1.开松与混合
开清是开松与混合的总称，同时为保证纤维的分离度、伸直度和平行度符合无纺布纺织要求，可借助角钉打手的辊筒、固植针布的道夫等工具将原本纠缠在一起的纤维原料分离，并按照比例重新整合，促使纤维絮状物可有序排列[1]。
2.梳理均匀
在开清工序之后，并进入梳理环节。开清后的纤维絮状物被重新混合后，表面厚度不一，同时混合密度也参差不齐，因此需要运用固植于锡林表面的针布进行梳理，使纤维絮状物形成均匀的纤维网。
3.铺网牵伸
开展无纺布产品的自动化生产，需借助直线辊道、转弯辊道等连接不同的机器，促使各项工序无缝衔接。辊道起到运输的作用，可将产品传递到下一道工序，进而连贯有序开展自动化生产[2]。
4.针刺固结及表面平整
刺针固植于针刺机针板上，可使用刺针按预针刺、主针刺由低到高的针刺频率，重复性针刺纤维网，目的在于促使纤维网重新整合，形成强度、厚度、密度均匀地纤维网。
（二）关键问题分析
1. 纤维原料开清
首先，纤维原料在进行开清环节时，原料纠缠在一起形成团状的线球，且从外观看原料的密度以及厚度呈现不均匀的状态。为规避此类问题，需充分混合纤维原料，一方面需要控制辊筒与辊筒、辊筒与锡林之间距离，另一方面还需要深入研究辊筒内部打手的分布状况，从而选择适宜的打手种类[3]。
2.针板固植刺针
针刺工序一般会选择运用高针刺频率穿刺纤维网，相比较低针刺频率，其优势在于可以减少由于纤维原料粘连所带来的针刺阻碍。此外，针板固植刺针与无纺布产品性能有着密切的关联，刺针的数量、针刺深度、刺针的组合排列都会直接影响无纺布产品的密度强度以及表面平整度等。
3.梳理成网和针刺机速度比
一般生产针刺法无纺布，需保持梳理机输出网帘与针刺机输入网帘的同步性，产生良好的产品纵横向强力，两者之间速度差保持在0.5~1.0m/min左右，才可维持生产的连续性，进而生产高质量无纺布产品。其中，需注意的是过快的针刺速度会伤害布匹纤维网均匀，速度过慢会引发刺针的折断以及纤维网的堆块现象，因此需将梳理机速度位置在恒定范围内[4]。
4.刺针排列方式、密度
刺针排列方式以及刺针密度的选择，需要参考无纺布产品强度、质量、布克重量等相关参数，进而穿刺纤维网。
5.优化研究针刺机振动问题
目前，针刺机穿刺采用的是高针刺频率，但是在运转过程中，曲轴连杆主传动机构易引发针刺机的振动，究其原因在于受到机构运转惯力以及主要零件的动不平衡量的影响。针刺机振动不仅会产生大量的噪音，同时刺针无法深入刺入网状纤维指定位置，也可能会重复刺入相同的部位，促使纤维网表面密度不均，降低针刺频率以及机器工作效率，企业也会因此损失市场竞争力，无法获取高额收益。因此，为生产合格的无纺布产品，需通过开展计算机仿真验证方案，优化针刺机主传动机构振动问题[5]。
二、无纺布自动化生产线方案设计
（一）无纺布自动化生产线工艺流程分析
无纺布自动化生产线工艺流程分为两种模式，一为连续式，二是间断式。前者按照连续式排列方式，运用直线辊道、转弯辊道将所有机器连接用于传输半成品，串联所有工序环节，从而形成完整的流水线格局；而后者间断式工艺流程，需布置两台独立的预针刺机以及主针刺机，根据布匹的纺织要求以及种类，将退卷纤网送入不同的针刺机。其中，两台针刺机位置的布置，还需要结合产品种类性能、无纺布生产线自动化程度、厂房情况、工人素质等因素做详细的分析。本文主要采用的是连续式工艺流程，如下图所示：
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1.开清装置
开清装置中的角钉打手可以将块状纤维原料撕扯成蓬松的絮状物，同时位于打手下部的尘棒可以去除纤维原料中50~%60%的杂质颗粒，打好的纤维原料会按照一定的比例进行混合，从而制成相同重量和长度的纤维絮团，然后纤维絮状物会从打手室输出，并沿着牵伸罗拉切线方向传递至下一工序[6]。
2.梳理装置
处理装置主要是将杂乱无序的纤维絮团整理成单纤维形状，并重新组合形成网状纤维薄层的过程。其梳理过程可以分为三个部分：包含预梳理部分、主梳理部分以及成条部分。三个部分的共同点在于组成部分为罗拉、道夫以及锡林，区别在于预梳理部分拥有横向直型沟槽加压装置、除尘刀，作用在于将絮状物表面的杂质和短融进行有效去除；主梳理部分表面用针布包裹，锡林和道夫呈现中空辊简结构，最后通过成条部分梳理后，形成纤维网。
3.针刺部分
喂入机构、针刺机构、牵伸机构、机架以及辅助机构作为针刺机的主要构成部分。预针刺部分与主针刺部分区别在于，前者的针刺频率只能达到后者的40%，同时后者具有较小的针刺动程以及高密度的针板植针。两者之间在功能上的区别在于，前者主要负责纤维絮层的成型，后者可以有效的加固纤维层。
针刺加固的工艺流程为：传输辊将纤维絮状物传递到针刺区，主传动机构针板和刺针同时做往复运动，反复穿刺纤维层，便可有效加固纤维层[7]。
4、电气部分
为了保证无纺布自动化生产线的连续性及产品质量，采用同步伺服数控技术，同时调整控制梳理机喂入纤维量，调节整条生产线各单元原料的输入输出平衡，并自动调整各运动单元的速度，实现整条生产线同步协调精准的控制，从而保证制品质量的一致性，同时提高成品率。独创实时针刺轨迹模拟系统，获得国家发明专利，显示布进量优化区域预览图，优化针刺密度，提高自动化无纺布生产线的产量与品质。
（三）无纺布自动化生产线的组成及设备的布局
1.无纺布自动化生产线并列式排列
该种排列方式既有优势也有劣势，优势在于可根据不同无纺产品的要求，自动调节无纺布产品幅宽，一般调节的区间在2~4米左右；而劣势主要体现在纤维网呈现经向和纬向排列方向，上下两层纤维网所产生的夹角过小，进而引发向强力差别大问题。
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2.无纺布自动化生产线串联式排列
无纺布自动化生产线串联式的排列方式，其纤维排列方向会产生较小的经纬向强力，但是弊端在于针板宽度限制了幅宽的宽度，因此只能生产部分无纺布产品种类，同时在生产过程当中容易引发产品质量问题。
三、结论
综上所述，本文在分析传统无纺布生产工艺的基础上，设计无纺布自动化生产线总体方案，并结合无纺布生产流程，采取串联式排列布局，同步伺服数控技术，实时针刺轨迹模拟系统，提高无纺布的产量与品质，优化无纺布自动化生产线设备组成。
参考文献：
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[2]武筱婷.纺机31项目入围2017中纺联科技指导性项目[J].纺织机械， 2017(10):12-12.
[3]瞿飞，冯学本.加快非织造技术装备的开发提升-安德里茨（无锡）无纺布给我们的启示[J]，纺织机械2014(2):7-9.
[4]朱亮，张如全，陈晓林.玻璃纤维针刺非织造布的开发与工艺研究[J].上海纺织科技，2015(10):59-62.
[5]鞠永农，刘小明，徐祥.浅谈国产针刺机主传动机构的发展趋势[J].纺织机械，2011(1):16-19.
[6]徐广红，贺伟.曲柄滑块机构惯性力部分平衡的新见解[J].中国产经， 2010(9):49-50.
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