窄幅非织造产品气流成网试验生产线

C． Möbitz， M． Herrmann， V． Niebel， T． Gries

亚琛工业大学 纺织技术研究所(德国)



窄幅非织造产品气流成网试验生产线

C． Möbitz， M． Herrmann， V． Niebel， T． Gries

亚琛工业大学 纺织技术研究所(德国)

在已成功完成的IGF 17101N/1项目“提高短纤维气流成网工艺的能源效率”中，0．5 m幅宽的气流成网试验生产线已成功在德国亚琛工业大学纺织技术研究所(ITA)投入使用。模块化的试验生产线设计，使得在试验生产线上整合不同的创新型气流成网成型头理念进行测评成为可能。项目的总体目标是提高能源效率和窄幅非织造产品的均匀性。气流成网由于对场地的要求较小，厂房成本较低，其吸引力不断增加，尤其是对于中小企业而言。基于纤维成网概念，有可能利用气流成网生产小批量的定制产品，还能为生产废料(如通过热回收再利用获得的残留纤维)的加工提供可能。

气流成网工艺； 试验生产线； 窄幅产品； 模块化设计

完整的气流成网试验生产线结构如图1所示，其包括1个可变的纤维运输系统、1个可变的纤维成型系统和1个抽吸系统。传送风机将人工堆积的、预开松的纤维抽吸至传送带，再通过一个扩散器运送到纤维成型系统的入口。模块化的纤维入口可进行改变以适应成型系统，进而确保最理想的纤维分布。基于空气流入口和排出口的结构特点，泄漏空气可以通过泄漏空气喂给形式再吸入系统中。

纤维成型区域因模块化设计改进为宽500 mm，长900 mm，因此，可实现利用不同成型原理使不同成型头融入整体系统中。图1所示为没有成型头嵌入的成型区域，图2所示为带有1个完整成型头的试验生产线。由于透明的机器外壳设计，通过粒子图像测速仪(PIV)和高速成像技术(HSV)可以观察纤维成型的过程。此外，系统还安装了几个测试点以测定气流的压力和速度。

图1 整个试验生产线的结构

图2 气流成网系统

在纤维成型系统的下方装有一个能以不同速度运行的过滤带。过滤带下的抽吸箱采用了计算流体动力学(CFD)技术，以确保整个产品幅宽上排出的气流分布均匀。抽吸箱外壳的一侧可以打开，以便研究将导流板整合应用于不同的系统中，从而改变纤维的轨迹。气流由一个气流量最大可达8 000 m3/h的风机抽吸进入过滤系统。

作为研究项目的一部分，将成型头集成到试验生产线中，采用振荡筛使纤维分散后分布。每个成型头中有两个振荡筛，固定在每个框架结构顶部。位于上方的振荡筛的网眼尺寸比下方的大。

在成型头的外部，两个电子离心驱动器安装在动态振荡板上。由于离心器的反向旋转，产生水平振动。振动频率可在0～30 Hz间连续调节。离合器用于将水平振动导向振荡筛。由于对角线配置的GPR弹簧，振动被分解为水平振动和垂直振动，因而能使纤维在振荡筛的表面水平通过和使进入振荡筛的纤维束被抬高。接触脉冲信号的纤维从纤维束中分离出来，经过振荡筛，受气流作用储存于滤带中。

通过HSV可以将纤维束的分离过程分为4个时间段(图3)。第一个时间段为纤维束接触振荡筛向上运动。第二个时间段，纤维束位于其运动轨迹的最高点，此时，纤维束是松散的，并伴有单根纤维脱离纤维束的情况发生。在第三个时间段，部分已分离的纤维束慢慢回到振荡筛；第四个时间段，被分离的纤维束穿过上方的振荡筛，如果其已被分离成单根纤维，将穿过位于下方的网眼小的振荡筛;如果其仍然为由部分纤维组成的纤维团，则纤维团将被下端的小网眼振荡筛弹起，继续进行分离。

图3 HSV记录的成型机理

图4 成型的剑麻纤维网

成型原理作为研究项目的一部分，将通过由剑麻纤维制成的纤维网产品进行评价。在最优的测试参数下，制得了平均面密度为278 g/m2、整个幅宽方向上产品不匀率值为 9%的纤维网。由于整个产品成型

原理相同，因此在产品整个幅宽方向上，尤其是边缘部分，生成的纤维网未出现气流成网工艺中常见的整体不匀性下降问题。因此，无需抽吸下游边缘纤维。图4 所示为平均面密度为120 g/m2的成型的剑麻纤维网。

根据待加工纤维的种类和长度，需对网眼尺寸及两个振荡筛间的距离进行调节。该成型原理的优点是剪切效应低、对原料损伤小。基于此，其可加工脆性材料，如种子纤维。通过联合使用多种成型头，可生产由不同材料制成的复合非织造产品。

系统的气流消耗量比规定基准量减少了约60%。这归因于工厂开放式的布局和较大的流动横截面，使得工厂需供给的压强最小化。后续的工作将根据研发计划，进一步优化气流消耗和不匀率值，并重点研究纤维传输的均匀性。

蒋湘粤 译 颜 雪 校

Airlaid test bench with narrow production width

ChristianMöbitz，MatthiasHerrmann，VolkerNiebel，ThomasGries

Institu für Textilechnik(ITA)， RWTH Aachen University， Aachen/Germany

In the successfully completed IGF project 17101 N/1 “Increase of energy efficiency in the short fiber airlaid nonwoven forming process” an airlaid test bench with a process width of 0．5 m has been successfully put into operation at the ITA． Due to the modular design of the test bench， it is possible to integrate different， innovative airlaid forming head concepts into the test bench for evaluation． The overall aim is to increase energy efficiency and the homogeneity of the nonwovens at narrow production widths． The attractiveness of the airlaid process increase especially for SMEs， due to lower construction cost of the plant and lesser space requirement． Depending on the fiber forming concept it is thus possible， to produce niche products in the airlaid process at small quantities． Moreover， the process provides potential for the processing of production waste such as residual fibers that are previously reclaimed by thermal recycling．

airlaid process； test bench； narrow production width； modular design