任務一 機械成網的機構特點和成網質量

知識準備

在梳理成網過程中，除極少數產品將梳理機輸出的薄網直接進行加固外，更多的是把梳理機輸出的薄網通過一定方法鋪疊成一定厚度的纖網，再進行加固。鋪網的作用：增加纖網厚度，即增加單位面積質量；增加纖網寬度；調節纖網縱橫向強力比；通過纖維層之間的混和，改善纖網均勻度；獲得不同規格、不同色彩的纖維分層排列的纖網結構。

鋪網方式有平行式鋪疊、交叉式鋪疊、組合式鋪疊以及垂直式鋪疊。還有一種是機械雜亂式成網，它是在梳理機基礎上加裝特殊機構或將纖網進行牽伸，使纖網中的纖維達到一定程度的雜亂排列。

一、纖網的類型及特性

（一）纖網類型

纖網中纖維的排列方向，一般以纖維定向性（度）來表示。纖維多數按機器輸出方向排列的稱為縱向排列，與機器輸出方向垂直排列的稱之為橫向排列，纖維排列各個方向均有則稱為雜亂排列。纖網中呈縱向或橫向排列的纖維量所占比例稱為定向度。如縱向定向度好的纖網，其縱向強力遠大于橫向強力。定向度太高的纖網最后會造成非織造布縱橫強力差異大，嚴重影響其產品的應用范圍。直接從梳理機道夫剝下來的纖維網，纖維呈縱向平行排列的程度高，稱為平行網，縱橫向強力差異大。在道夫后面加裝凝聚輥，使某些纖維改變了平行向前的方向而往橫向有一些移動，這種纖網稱為凝聚網。在梳理機的錫林和道夫之間插入高速旋轉的雜亂輥，能顯著改善纖網的縱橫向強力差異大的缺點，這種纖網稱為雜亂網。采用空氣流輸送纖維，可以形成纖維雜亂排列的均勻纖網，這種生產方式可用于加工重量較大、厚度較厚的產品，而生產薄型纖網的均勻度不好。不同的纖網類型與非織造布的縱橫向強力比值見表4-1。

表4-1 不同的纖網類型與非織造布的縱橫向強力比值

纖網的質量與纖網中纖維排列的方向性有很大的關系。例如平行網，因為光線的折射或散射的影響，顯示出均勻的外觀，即使纖網存在一定的不勻率，肉眼也不太可能看得出來。但是對雜亂網，當面密度為15～40g/m²、不勻率>5%～6%和面密度為60～120g/m²、不勻率>10%時，則憑肉眼就能分辨其均勻度優劣。

（二）纖網定向性的改變

由纖維運動時的加速或減速可改變纖網的類型。當纖網中的纖維處于加速運動時，即頭快尾慢，快速的頭部要將尾部從纖網中拉伸出來，即發生牽伸運動，這有利于纖維的伸直，纖網的定向度提高。反之，當纖網中的纖維處于減速運動時，即頭慢尾快，這是牽伸運動的反義，快速的尾部要推動頭部發生偏移運動，使纖網的定向度降低，卻使非織造布的縱橫向強力比值減小。在錫林和道夫之間插入雜亂輥，先將纖維進行升速，再經道夫降速，纖維往橫向偏移，雜亂的效果更好。

1.由平行網→凝聚網 由道夫出來的纖維→經過比道夫速度慢2～3倍的凝聚輥→纖維頭慢尾快，迫使纖維向橫向偏移→凝聚網。

2.由平行網→雜亂網 錫林→高速旋轉的雜亂輥（升速）→道夫（降速）→雜亂網。在錫林和道夫之間插入雜亂輥這種方法，在進口設備上稱為帶高速的雜亂裝置。雜亂輥高轉速產生的離心力，使雜亂羅拉表面的纖維從張緊拉直狀態變為懸浮在齒尖上的松弛狀態。此外，高轉速產生的空氣渦流，促使纖維隨機分布。

3.由平行網→氣流雜亂網 道夫→氣流輸送管道→文丘利管（先加速后減速）→塵籠凝聚成網。

二、平行式鋪疊成網

（一）串聯式鋪疊成網

從梳理機輸出的薄網很輕，根據所需纖網的厚度，將梳理機前后串聯排列，使輸出的薄網鋪疊成一定厚度的纖網，如圖4-1所示。

（二）并列式鋪疊成網

并列式鋪疊成網就是將若干臺梳理機并列排列，各臺梳理機輸出的纖網通過光滑的金屬表面轉過90°，鋪疊在成網簾上，如圖4-2所示。

圖4-1 串聯式鋪疊成網

1—梳理機 2—鋪網簾 3—薄網

圖4-2 并列式鋪疊成網

1—梳理機 2—薄網 3—成網簾 4—鋪疊后的纖網

用這兩種方法制得的纖網，稱為平行纖網，其外觀均勻度高，并可獲得不同規格、不同色彩的纖維分層排列的纖網結構。但缺點是產品的幅寬受梳理機寬度的限制。其中一臺梳理機出故障，就要停工，生產效率低。另外，要求纖網很厚時，梳理機臺數也要相應增多，不經濟。如果沒有選用帶雜亂羅拉或凝聚羅拉的梳理機，纖維呈單向（即縱向）排列，纖網的縱橫向強力差異大，為（10～15）∶1，因此在生產中平行鋪疊較少采用。

三、交叉式鋪疊成網

采用交叉式鋪疊成網可以克服平行鋪疊成網存在的一些不足，它將梳理機輸出的纖維由縱向排列變為橫向交叉。纖維在纖網中的排列方向如圖4-3所示。

圖4-3 纖維在纖網中的排列狀態

交叉式鋪疊成網的方式有立式、四簾式、雙簾夾持式等幾種。交叉式鋪疊成網在生產中應用較多，這種成網方法是使梳理機輸出的纖維網方向與成網簾上纖網的輸出方向呈直角配置。交叉式鋪疊所制得的纖網，其均勻度比平行鋪疊差。

（一）立式鋪疊成網

將梳理機輸出的纖網，用斜簾帶到頂端的橫簾上，然后進入一對來回擺動的立式夾持簾之間，使薄網在成網簾上進行橫向往復運動，鋪疊成一定厚度的纖網，如圖4-4所示。成網機的纖網寬度，由來回擺動的夾持簾動程決定，而這種運動方式不僅限制了成品寬度提高，也限制了鋪疊速度的提高，因此立式鋪疊成網在實際生產中使用較少。

（二）四簾式鋪疊成網

四簾式鋪疊成網是工廠使用最多的一種鋪網方法，它由四只簾子組成，如圖4-5所示。梳理機輸出的薄網由輸網簾送到儲量調節簾和鋪網簾之間，儲量調節簾和鋪網簾不但回轉，而且來回運動，于是薄網就被鋪到成網簾上，成網簾的輸出方向與鋪網簾垂直。這種成網方法所制得的纖網，其定量大小可由成網簾的輸出速度和梳理機輸出薄網的定量來調節。

圖4-4 立式鋪疊成網

1—梳理機道夫 2—斜簾 3、6—成網簾 4、5—立式夾持簾

圖4-5 四簾式鋪疊成網立體圖

1—梳理機道夫輸出的薄網 2—輸網簾 3—儲量調節簾 4—鋪網簾 5—成網簾 6—鋪疊后的纖網

成網簾上鋪疊的纖維網層數M可近似由下面公式計算：

式中：W——道夫輸出的薄網寬度，m；

v₂——鋪網簾往復運動速度，m/min；

v₃——成網簾的輸出速度，m/min；

L——鋪疊后的纖網寬度，m。

交叉鋪疊成網的鋪疊層數應不少于6～8層，層數越多，纖網的均勻度越好。四簾式鋪疊比立式鋪疊優越，但是隨著成網簾輸出速度的提高，鋪網簾往復運動應加快，必須設法減輕鋪網簾的重量。如將鋪網簾上木質實心棒改為塑料空心棒，或把竹片組成的鋪網簾改用合成膠帶或錦綸交織網帶替代，這樣鋪網簾的速度可提高20%～40%。但是隨著鋪網簾速度的再提高，薄網在往復鋪網運動時要受到高速產生的氣流影響，易發生飄網現象而導致纖網紊亂，從而影響纖網的質量。上述原因造成四簾式鋪疊成網的生產速度不能大幅度提高。另外，在將薄網從一簾輸送到另一簾時，會出現一邊滯留、另一邊進入鋪網簾內部的現象，從而產生黏附不分離后果。

（三）雙簾夾持式交叉鋪疊成網

為了防止高速鋪網時薄網的漂移，法國阿薩林（Asselin）公司制造了雙層平面塑料網簾夾持薄網的350型鋪疊成網機，如圖4-6所示。薄網從梳理機道夫輸出后，經斜簾被送到前簾1的上部，進入前簾1和后簾2的夾口中，因兩簾呈傾斜狀態，逐漸將薄網夾緊。在逐漸夾緊的過程中，夾持在薄網里面的纖維之間的空氣被排出來，空氣由后簾的孔隙被排出機外。通過兩簾夾持的纖網經傳動羅拉9后又改變方向，在下導網裝置4處被一對羅拉夾持，隨下導網裝置的往復運動被鋪疊在成網簾上。空氣的存在會妨礙夾持簾對纖網的夾持和鋪網，所以在上、下導網裝置處均設有排除空氣的空隙。而且下導網裝置的下端與成網簾的間距很小，以防止空氣阻力對薄網的影響而使薄網發生漂移。這種鋪網方法，由于薄網始終在雙簾夾持下運動，不致受到意外張力和氣流的干擾，因此既可達到高速成網要求，又可改善纖網的均勻度。在這組鋪疊成網機中，只有上、下兩組導網裝置不但回轉，而且往復移動，其余羅拉都只做回轉運動。導網裝置還設有一套反轉裝置幫助迅速換向。

圖4-6 阿薩林公司的350型鋪疊成網機

1—前簾 2—后簾 3—上導網裝置 4—下導網裝置 5、6、7—張力調節系統 8—成網簾 9—傳動羅拉

圖4-7 改進后的夾持式鋪疊成網機

1—被鋪疊的薄網 2—前簾 3—上導網裝置 4—后簾 5—下導網裝置

雙簾夾持式鋪疊成網機在薄網經過傳動羅拉9后又發生反轉，這也是影響薄網均勻度的一個因素。現在阿薩林公司對這種鋪網機又作了改進，取消了纖網翻轉這一點，把傳動羅拉處直接變為鋪網點，如圖4-7所示。這樣改進后，更適應細特合成纖維的薄網鋪疊，而且整個過程由電子計算機控制。

阿薩林公司鋪網裝置的夾持簾帶由滌綸長絲交織而成（經絲細，緯絲粗），厚度為0.7～1mm。簾帶表面用合成橡膠涂層，涂層料中混有少量碳粉，以防止簾帶上靜電積聚。簾帶采用斜面搭接（搭頭長度100～200mm），用黏合劑固著，以保證簾帶回轉平衡。機上還裝有簾帶整位裝置，防止簾帶歪斜跑偏。

（四）交叉鋪網新技術

1.德國奧特法公司的鋪網機 傳統鋪網機生產出來的是一種兩端較厚、中間較薄的產品，而且生產的非織造布重量越厚，邊部和中間的厚度差異越大。為使最終產品的重量分布均勻，必須將兩邊切去，因而浪費很多纖維原料。造成這種問題的主要原因有兩點：一是鋪網小車在鋪網到邊部時，速度應逐漸降為零，然后反向再加速，但梳理機單位時間內恒速地輸出薄網，因而造成鋪疊后的纖網兩邊變重。其二是，即使鋪疊后的纖網重量分布是均勻的，但在后面的加工中，由于張力因素而使纖網產生橫向收縮以及針刺機對纖網中部針刺作用強的緣故，也造成最終產品邊部重量較重。這說明在鋪網時，若將邊部鋪較薄、中間鋪較厚，經過纖網的橫向收縮以及后面的針刺加工，就能得到橫向均勻的非織造布。

針對這一問題，德國奧特法（Autefa）公司開發了儲網裝置和纖網輪廓整形系統。

奧特法公司研制了具有儲網功能裝置的交叉鋪網機，如圖4-8所示。鋪網小車在兩端減速停頓時，儲網裝置中垂直簾子向下運動，將梳理機輸入的薄纖網儲存起來。當鋪網小車完成換向加速時，垂直簾子向上運動，恢復薄纖網的供給，以保證整個鋪疊纖網在寬度方向上重量一致，這樣就解決了上面提到的第一個問題。

圖4-8 奧特法儲網裝置示意圖

1—儲網裝置 2—上部鋪網小車 3—下部鋪網小車

奧特法公司還開發了計算機控制的纖網橫截面輪廓整形系統，采用小車鋪網到邊部時速度加快15%，在中間速度減慢15%的方法，相當于在兩端鋪網時進行了網的牽伸，中間進行了網的凝聚，因此鋪疊后的纖網呈兩邊輕中間重。在后續加工中，纖網產生橫向收縮以及針刺機對纖網中部針刺作用強的緣故，可使最終產品在厚度分布上更均勻。

奧特法公司鋪網機與傳統鋪網機產品比較見表4-2。

2.法國阿薩林（Asselin）公司的交叉鋪網機 見前面雙簾夾持式交叉鋪網機。

圖4-9為傳統鋪網機不帶截面輪廓整形功能的鋪網效果，圖4-10為帶截面輪廓整形功能的鋪網效果。

表4-2 奧特法公司鋪網機與傳統鋪網機產品比較

圖4-9 傳統鋪網機不帶輪廓整形功能的鋪網效果

圖4-10 傳統鋪網機和帶輪廓整形功能的鋪網效果

交叉鋪疊成網的特點如下。

（1）纖網的寬度由鋪網簾的往復動程決定，不再受梳理機幅寬的限制。

（2）如果在梳理機后面不加裝凝聚羅拉和雜亂羅拉，產品的縱橫向強力仍然差異很大。纖網中纖維由梳理機輸出時的沿縱向排列變為橫向交叉，產品的橫向強力會大于縱向。

（3）交叉鋪疊形成的纖網稱為交叉纖網，比平行纖網的均勻度差，纖維表面有斜向折痕，交叉纖網表面折痕的斜度及纖網的鋪層數取決于鋪網簾往復運動速度和輸出簾輸出速度之比。

（4）可獲得很大單位面積質量的纖網。

隨著鋪網速度和纖網輕定量要求的不斷提高，對鋪網機的要求也越來越高。現在的水平鋪網機都帶有邊網調節裝置，以補償在高速下所引起的纖網扭曲變形，使纖網的橫向收縮降到最低，同時控制邊網定量。現在鋪網機的鋪網速度和幅度都大幅度提高，如阿薩林公司生產的鋪網機，最大鋪網速度可達150m/min，最大鋪網寬度可達15.7m。

四、組合式鋪疊成網

交叉鋪疊形成的纖網上往往留有各層折疊痕跡，影響纖網的均勻度和外觀。組合鋪疊就是將平行鋪疊、交叉鋪疊組合應用，即在交叉纖網的上、下兩面再鋪上一層平行網，以改善外觀。這種組合式鋪疊成網，因其使用機臺多、占地面積大，產品幅寬受到限制，所以應用較少。

五、垂直式鋪疊成網

平行式和交叉式鋪網機都是將輸出的纖網進行平面鋪疊，即單層的梳理網一層一層平攤地鋪放，特點是原來單層纖網中纖維的方向在鋪成的纖網中仍為二維平面型結構。這種纖網如果經過針刺工藝，各單層纖網的纖維之間可以相互纏結，但這種纖網若是經過熱黏合或噴膠黏合，成布后容易發生分層現象。

此外，平行和交叉纖網所制成非織造布在其他各項力學性能，如蓬松度、抗壓縮性、彈性回復性等方面也不夠理想。

在垂直式鋪網中，單層纖網中的纖維在鋪成網后趨于垂直，其鋪網原理如圖4-11所示。梳理機輸出的梳理網1在導板6和鋼絲柵5的引導下，成形梳3作上下擺動，使輸出薄網進行折疊，經過帶針壓板4的擺動，鋪成上下曲折的厚網。由于帶針壓板的作用，各層曲折單網之間的纖維有一定的纏結，最后鋪成網中的纖維處于與布面近似垂直的狀態。

圖4-11 往復移動垂直鋪網機

1—梳理網 2—垂直鋪成的纖網 3—成形梳 4—帶針壓板 5—鋼絲柵 6—導板 7—烘房輸送帶

還有一種回轉式的垂直鋪網機，如圖4-12所示。梳理機輸出纖網經喂給板喂入鋪網機，經過一個帶齒的工作盤，配合鋼絲柵的作用，使薄網形成上下反復曲折的折疊方式。鋪成網的結構與往復移動式的相似。

圖4-12 回轉式垂直鋪網機

1—纖網喂給板 2—薄網 3—帶齒工作盤 4—垂直鋪成的纖網 5—鋼絲柵

由于纖維對于布面近似垂直狀態，因此這種非織造布具有較好的壓縮剛度和經受反復加壓后的高度回彈性。它可以用來替代聚氨酯泡沫做汽車工業的襯墊，可以作為成衣的保溫、隔熱和充填料；裝飾用品類如毯子、絎縫被和枕芯；建筑用的保溫、隔音材料等。垂直式鋪疊成網在設備投資、機器占地面積和能耗方面都比平面鋪疊少。

六﹑機械雜亂式成網

從梳理機道夫下來的纖維網，縱向定向性高，采用平行鋪疊方法得到的非織造布縱、橫向強力之比為（10～12）∶1。要使成品的縱、橫向強力差異很小，即定向性差，目前采用的方法是機械雜亂式成網和氣流成網。機械雜亂式成網方法是將梳理機輸出的薄網通過凝聚或牽伸，而使纖維達到某種程度的雜亂排列，這種成網工藝克服了氣流成網存在的纖網厚度不勻和生產率低的缺陷。機械雜亂成網有兩種不同的雜亂方式，即雜亂輥式成網和雜亂牽伸式成網。

（一）雜亂輥式成網

在道夫之后加裝的雜亂輥，稱為凝聚羅拉，比道夫速度低；在錫林和道夫之間加裝的雜亂輥，稱為雜亂羅拉，比道夫的速度高，還可以將凝聚羅拉和雜亂羅拉聯合使用。這些都稱為雜亂輥式成網。

1.采用凝聚羅拉的雜亂梳理機 在道夫后面安裝一組凝聚羅拉，凝聚羅拉和道夫以及凝聚羅拉之間針尖為交叉配置，同向轉動，如圖4-13所示。道夫的線速度比第一凝聚羅拉的線速度快2～3倍，

圖4-13 采用凝聚羅拉的雜亂梳理機

1—錫林 2—道夫 3—第一凝聚羅拉 4—第二凝聚羅拉 5—剝離輥

第一凝聚羅拉的線速度又比第二凝聚羅拉的線速度快1.5倍。道夫上任一根纖維的前部嵌入凝聚羅拉時，它的速度立即減慢，而它的后部則被道夫的高速推動向前，纖維就改變了原來平行向前的方向，使纖維網變為三向雜亂的纖維網，這樣制得的雜亂纖網其縱向、橫向強力比為（5～6）∶1。

很多機器上設置專門機構，可以使輸出棉網在凝聚網和平行網之間轉換，將凝聚羅拉上移或下移，就可以選擇性輸出平行網或凝聚網，如圖4-14所示。

圖4-14 平行網和凝聚網之間的快速轉換

2.采用雜亂羅拉的雜亂梳理機 在錫林和道夫間插入高速旋轉的雜亂羅拉，雜亂羅拉比錫林的表面線速大，雜亂羅拉和錫林的針尖相對且同向轉動，如圖4-15所示。雜亂羅拉能將錫林針齒內的纖維提升到針面，另外它和錫林氣流附面層之間的三角區形成的渦流，使纖維卷曲、變向。纖維從雜亂羅拉向道夫轉移時，尾部和頭部的速度差異更大，纖維往橫向偏移更多，因此制得的纖網縱橫向強力比為（3～4）∶1。這種雜亂裝置又稱為帶高速的雜亂系統。

3.凝聚羅拉和雜亂羅拉聯合應用 采用凝聚或雜亂羅拉生產的纖網，其外觀結構是不一樣的，但從改善纖網的縱、橫向強力來看，效果又是相同的，也可以將這兩種方式聯合使用，如圖4-16所示。

圖4-15 采用雜亂羅拉的雜亂梳理機

1—錫林 2—擋風輥 3—雜亂羅拉 4—道夫

圖4-16 凝聚羅拉和雜亂羅拉聯合應用

1—錫林 2—雜亂羅拉 3—道夫 4—凝聚羅拉

雜亂梳理機按道夫的數量，可分為單道夫和雙道夫梳理機。生產較厚產品時，可在錫林上設置雙道夫，同時上、下道夫的直徑可調節。以法國蒂博（Thibeau）公司的CA11系列25PPL型雜亂梳理機為例（圖4-17），它的上道夫2的直徑小且無凝聚羅拉配置，則上面取得的纖網定量輕且得到的是平行纖網；下道夫3的直徑大，同時配有凝聚羅拉4，則下面取得的纖網定量重且獲得的是雜亂纖網。將上下道夫取得的纖網再進行并合，即在雜亂纖網的上面再鋪上一層平行纖網，可改善非織造布的外觀。又如圖4-18所示（25XPP型），在錫林和上下道夫之間配置上下兩個雜亂輥，將兩個道夫剝取的纖維網重疊以后再進行鋪網，可使纖網的均勻度得以改善。

圖4-17 蒂博公司CA11系列25PPL型雜亂梳理機

1—錫林 2—上道夫 3—下道夫 4—凝聚羅拉

圖4-18 蒂博公司CA11系列25XPP型雜亂梳理機

1—錫林 2—雜亂羅拉 3—道夫

（二）雜亂牽伸式成網

纖維網牽伸機的工作原理為：道夫輸出縱向排列纖網→折疊后變為橫向交叉纖網→經纖維網牽伸機→纖網［縱、橫向強力比（3～4）∶1］。

將梳理機輸出的纖維網采用網片疊置機構，通過纖維網牽伸機可制得各向同性的纖網。雜亂牽伸式成網的工作原理就是通過多極小倍數的牽伸，使纖網中原來呈縱向排列的部分纖維朝橫向移動，從而減小纖網的縱、橫強力差異。實質是，纖網經折疊后，纖維由縱向排列變為橫向交叉，通過牽伸后又向縱向偏移部分。

如圖4-19所示為德國斯賓寶公司的雜亂牽伸式成網機。

圖4-19 德國斯賓寶公司的雜亂牽伸式成網機

1—喂入簾 2、3、6、7—光羅拉 4、5—鋸齒羅拉 8—成網簾

圖4-20 纖維網牽伸機

（1）通常3根牽伸羅拉構成一個牽伸區，由一個電動機驅動。牽伸區內3根牽伸羅拉傳動件的齒數比，決定牽伸區的固定牽伸倍數。每個區的牽伸倍數不一樣。

（2）前后羅拉鉗口隔距遠大于纖維長度，纖維在牽伸區內浮游長度太長，采取在羅拉鉗口間距內增加小羅拉，以加強對纖維的控制。

（3）纖網牽伸的目的是改變纖維的排列方向，牽伸倍數大會造成纖維移動量太大而破網。因此牽伸倍數較小，一般為1～3倍。牽伸羅拉采用自重加壓。

圖4-20所示纖維網牽伸機可調節縱橫向強力比接近1∶1的要求，應用于高要求的土工布、過濾氈等非織造布。

技能訓練

一、目標

綜合分析，用盡量小的改造成本，降低梳理機輸出纖網的縱橫向強力差異。

二、器材或設備

四簾式鋪網機或雙簾式鋪網機。