高速转杯纺龙带防静电探讨

徐亚龙 林 斌

高速转杯纺对龙带抗静电提出更高的要求,本文分析了龙带静电产生机理,介绍了静电对高速气流电器元件的危害,对龙带的抗静电方法进行试验并给出评价。

High-speed rotor spinning claims for higher antistatic property of tangential belt. This article analyzed the formation mechanism of static and its harm to electric components of high-speed rotor spinning machine. Besides, the authors have tested and evaluated several antistatic measures of tangential belt.

BD – 3系列高速转杯纺纱机的动力都是由龙带驱动的,龙带在高速运行时其绝缘表面和带轮发生频繁的接触 — 分离和摩擦,故容易积累较强的静电。BD – 3系列高速转杯纺纱机自动化程度很高,装备众多电器元件,过高的静电积累所产生的放电现象极有可能击毁机械上的电器元件和线路板,甚至引起火灾。对类似BD – 3系列的高速转杯纺纱机来说,高抗静电等级的平面皮带,尤其是龙带,是提高质量、延长电器元件和线路板的使用寿命以及安全生产的关键。

龙带的静电产生机理

平面皮带的传动是典型的摩擦传动,当平面皮带的高分子材料表面(属于非金属材料)和带轮表面紧贴在一起时,电子从较低能量的一方往较高的一方移动,在接触面上互相交换电荷,当平面皮带和带轮高速分开时,由于平面皮带是绝缘体,结果带轮和皮带其中的一个带着多余的电子,充着负电,另一个保持充着正电。

龙带主要采用不同性能高分子材料,有时也采用一些天然材料,经现代化工艺或织造手段复合而成。龙带传动是高速平皮带传动的一种形式,是由一个主动轮传动数十个到数百个被动轮(锭子)的多点传动。由于此带长而窄,运转时像条龙在游动,所以习惯上称作“龙带传动”。BD – 3系列高速转杯纺纱机采用典型的高速龙带传动。龙带传动系统的基本元件是主动轮、被动轮、张紧轮、导轮和压轮等。龙带在高速运行时,其绝缘的工作表面和以上众多的带轮摩擦,所以龙带是更容易积累静电的平面皮带。BD – 3系列高速转杯纺纱机的核心部件纺杯,承担着纤维凝聚成须条的重要任务。纺纱器接头需要制动纺杯,制动块和纺杯龙带在剧烈摩擦,所以BD – 3系列的纺杯龙带是静电积累更加严重的龙带。国内不断有纺杯龙带不抗静电而造成的电路板击穿、转杯纺变频器烧毁的报道,研究和解决BD – 3系列的纺杯龙带的抗静电问题对所有高速纺机的平面皮带的抗静电问题有很大的指导意义。

提高平面皮带抗静电的方法

平面皮带抗静电的解决办法很多,主要有以下 3 种。

多年来绝缘体的表面涂附导电层是抗静电领域工作者不断研究的课题。对平面皮带,尤其是转杯纺龙带,原西北纺织工学院的两位学者做过很多的研究和试验。他们曾经研制出AEP抗静电涂料,采用平面皮带抗静电的第一种方式,即在平面皮带表面形成牢固连续的覆盖层。并且在处理后的 6 个月内,对处理后的平面皮带进行了强力摩擦 1 万次来检验其牢度和耐久性试验,试验结果见表 1、表 2。

虽然以上的研究已经提高了转杯纺龙带的抗静电性能,对于普通速度的纺织机械已经能够满足要求,但是还不能满足类似BD – 3系列高速转杯纺纱机对平面皮带的抗静电要求。而且导电的表面会随着平面皮带表面的磨损而不断丧失抗静电性,同时导电的表层可能会改变平面皮带表面其他的物理性能,比如摩擦力或抗老化等等。所以采用导电的表面不适合大部分的高速纺机,尤其是BD – 3系列。

第二种方法是用织于平面皮带布面的碳丝来提高平面皮带的抗静电性,这种方法较第一种抗静电方法解决了平面皮带永久抗静电问题,抗静电性能持久且稳定。同时这种方法实施起来很经济,只需要在织布的时候织入碳丝(线)的经线即可。但是碳线经向的间断性不能赋予平面皮带更高的抗静电性能,目前这种方式能够达到的抗静电指标最高只有 108 Ω(标准实验条件下),也就是说只能满足低速的平面皮带,即线速度低于 10 m/s。比如往复抓包机覆盖带、多仓混棉的平帘和斜帘用这种抗静电方式就能完全解决抗静电的问题。

BD – 3高速转杯纺纱机采用的抗静电方式

瑞士Rapplon(瑞宝龙)是历史最悠久的平面皮带的生产厂家,最近苏拉公司和瑞士Rapplon的专家密切合作研究出更高等级的抗静电碳涂料,永久地把导电碳涂层在平面皮带的中间,达到永久的导电效果。同时对于纺杯龙带这样要求更高的平面皮带,采用了平面皮带中两层永久性导电涂层的结构,设计出超级导电平面传动带。

江苏悦达纺织集团有限公司纺纱二厂转杯纺车间曾经对Rapplon的超级导电龙带和其他进口龙带(以下简称N皮带),在苏拉高速转杯纺纱机上做过 1 年的抗静电跟踪试验,结果见表 3。

从表 3 可以看出Rapplon的高速转杯纺龙带在长期的使用中可以保持稳定的低电阻和抗静电性能。同时Rapplon龙带的电阻大大低于其他的进口龙带,也就是说抗静电性大于其他的同类产品。使用Rapplon平面皮带降低了由于静电而带来的电器损伤和安全风险。

结论

(1)BD – 3系列转杯纺纱机的高速度,使传动平皮带高速运转时极易积累静电,这对机器上面所有的电器元件都造成了严重威胁。

(2)平面皮带抗静电方法有 3 种:更低电阻的平面皮带、导电中间层是永久的和龙带抗静电结构。Rapplon研发的新型平面皮带的卓越永久抗静电性能够更安全地传动BD – 3系列高速转杯纺纱机。