碳纖維輥在無紡布制造設(shè)備中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
無紡布制造專用設(shè)備包括梳理機(jī)、交叉鋪網(wǎng)機(jī)、卷繞機(jī)等,隨著應(yīng)用越來越廣,這類非織造設(shè)備正向加大寬幅、提高工藝速度和設(shè)備可靠性等方向發(fā)展。
非織造設(shè)備中的輥類結(jié)構(gòu)常采用金屬材料,但隨著設(shè)備幅寬的不斷加大,輥體的撓度變形呈數(shù)倍增加,給設(shè)備的高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了障礙。理論上可以通過加大輥體直徑來減少撓度,但是實(shí)際上這樣必然會(huì)增加設(shè)備的重量,并且使用戶的安裝和操作增加了難度。碳纖維復(fù)合材料輥的應(yīng)用可以很好地解決上述問題,還有助于提升設(shè)備的整體性能。下文就針對(duì)幾種無紡布典型設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用,簡(jiǎn)單介紹一下碳纖維輥的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。
交叉鋪網(wǎng)機(jī)移動(dòng)輥:
交叉鋪網(wǎng)機(jī)是非織造設(shè)備中的一種專用機(jī)械,它將梳理機(jī)輸出的薄網(wǎng)經(jīng)交叉鋪疊得到較厚的纖網(wǎng),同時(shí)可以不受梳理機(jī)工作幅寬的限制,從而使鋪后的纖網(wǎng)寬度減小或加大。簡(jiǎn)單地說,鋪網(wǎng)的過程就是由幾個(gè)水平移動(dòng)的輥?zhàn)訋?dòng)鋪網(wǎng)簾來回移動(dòng)完成的。在此過程中,這些輥?zhàn)蛹扔行D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有水平往復(fù)運(yùn)動(dòng),要想提高鋪網(wǎng)的速度,就要提高輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速和往復(fù)的速度。然而,一旦輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)慣量和整體慣性加大,鋪網(wǎng)小車在兩端轉(zhuǎn)彎時(shí)減速和加速過程就會(huì)難以控制,就會(huì)導(dǎo)致鋪出的纖網(wǎng)兩邊比中間厚。
在此情況下,我們無錫智上新材料科技有限公司根據(jù)客戶的實(shí)際要求,對(duì)鋪網(wǎng)機(jī)中所使用的移動(dòng)輥進(jìn)行了全面升級(jí),替換后的碳纖維輥體重量降低了80%,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和整體慣性隨之明顯減小,鋪網(wǎng)速度成倍提升,與此同時(shí),碳纖維輥體高強(qiáng)高模的特性使其很好地承受住了網(wǎng)簾對(duì)輥體的拉力。
梳理機(jī)用碳纖維輥:
作為無紡布生產(chǎn)主要成網(wǎng)設(shè)備之一,梳理機(jī)的主要作用是將纖維經(jīng)開送混合后分梳成單纖維狀態(tài),進(jìn)而形成薄網(wǎng),梳理成網(wǎng)的效果將直接影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量,所以,梳理機(jī)本身的工作狀態(tài)對(duì)干法無紡布生產(chǎn)來說具有重要的意義。
梳理機(jī)主要包括錫林、工作輥、剝?nèi)≥伒冉Y(jié)構(gòu)部件,這些部件外表面都包有金屬針布,所謂梳理就是利用大量針齒與纖維間的相互作用來消除纖維間的橫向聯(lián)系,從而使纖維束分離成單纖維狀態(tài)。各針輥間隔距離需要盡量小,這樣才能使針齒更好地插入纖維中,一般梳理區(qū)的間隔距離是0.3-0.4mm。工作輥和剝?nèi)≥伒闹睆絼t在100-200mm之間,其中,剝?nèi)≥伒霓D(zhuǎn)速最高能達(dá)到600轉(zhuǎn)/分鐘,這就對(duì)輥體本身的撓度和動(dòng)態(tài)平衡提出了較高的要求。
特別是在梳理機(jī)工作幅寬不斷加大的情況下,一定的轉(zhuǎn)速就會(huì)對(duì)梳理機(jī)中的輥體撓度變形量產(chǎn)生明顯的影響,鋼制的輥體在工作幅寬超過一定量時(shí),往往會(huì)表現(xiàn)出撓度變形量方面的缺陷。
在此情況下,使用碳纖維復(fù)合材料制作這類輥體就能避免這個(gè)缺陷。我公司又仔細(xì)研究了客戶對(duì)梳理機(jī)性能方面的要求,制定出最優(yōu)化的碳纖維輥替代方案。該方案一方面利用碳纖維材料自身高模、高強(qiáng)度的性能優(yōu)勢(shì),另一方面在碳纖維輥的制造過程中通過控制碳纖維輥內(nèi)部材質(zhì)的均勻性,選用合適的纏繞角度,并采用恒定的包卷張力,使包卷針布后針輥的同柱度和直線度更完美,使之能夠更好地承受住由輥體表面包卷針布而帶來的徑向收縮力,從而有效地實(shí)現(xiàn)了大幅寬梳理機(jī)的高效能生產(chǎn)需求。事實(shí)證明,碳纖維輥的這種優(yōu)勢(shì)在幅寬超過3.5m的梳理機(jī)上表現(xiàn)得尤為明顯。
無紡布生產(chǎn)流程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)就是對(duì)無紡布進(jìn)行恒張力卷取,卷繞機(jī)就承擔(dān)了這一環(huán)節(jié)的主要任務(wù)。要做到張力恒定,就要使布在進(jìn)入卷軸前保持張力恒定,因此,卷繞機(jī)上的張力輥裝置就是關(guān)鍵的部件。
張力輥屬于浮動(dòng)輥,靠輥體重量使布保持張力。但是,無紡布的結(jié)構(gòu)比較特殊,它與傳統(tǒng)織布相比,自身的布強(qiáng)力很小,斷裂伸長(zhǎng)卻比較大,因此張力輥的重量必須很輕,當(dāng)無紡布的幅寬達(dá)到甚至超過4米時(shí),張力輥的重量影響就顯得很突出。因?yàn)?,傳統(tǒng)的鋼制輥體在長(zhǎng)度加倍的情況下,重量也會(huì)增加很多。不過,采用碳纖維復(fù)合材料制作張力輥,即便長(zhǎng)度增加幾米,整體重量也是很有限的。這樣不僅能滿足幅寬加大的生產(chǎn)需要,還能給操作人員減輕一定的勞動(dòng)強(qiáng)度。
對(duì)我們無錫智上新材為客戶提供的用于幅寬2500mm的一款碳纖維張力輥進(jìn)行測(cè)量,其直徑為140mm,壁厚4mm,整個(gè)輥重量?jī)H為20kg,與同等要求的鋼制張力輥相比,重量減輕了78%。
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