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短纤维切断技术简介

2014-03-21 11:46:34点击:
短纤维产品主要的质量就是纤维的切断长度的均匀和准确,这很容易理解,如果切38mm长时,可能39mm长度也属正常,但3mm和4 mm就是两个品种了。但如果是用于增强材料的短纤维,除了切断长度的性外,分散性是其主要的指标。但分散性一般是通过添加分散剂的方法来。因此作为生产短纤维的设备,关键的就是如何能连续稳定的的切断到所需要的纤维长度。
一、几种短纤维切断:
1、铡刀式切断机:
铡刀式切断机是采用1对垂直平面方向进行直线运动的刀片,同步带动进给装置的送料导辊将被切的丝束喂入切断口,采用挡块固定所需的切断长度,完成剪切工作。
特点:
(1)、设备结构简单,切断长度的调整范(短甚至可达.1mm);
(2)、对所切断的丝束要求不高,可加工规格形式的材料,甚至是不同类型的边角余料。
(3)、切断效率较低,切断长度的性较差;
由于该切断机结构简单,价格较低,目前,许多工程纤维生产厂家大都使用这种切断设备。

2、平行刀片式切断:
即刀盘上切断刀片的刃口是在一个平面方向上排布,刃口朝上,刃口之间的距离即是所需的切断长度,采用一个倾斜的压轮将丝束喂入刀盘,刀盘回转,碾压式地将丝束切断成所需要的切断长度。
特点:
(1)、纤维被切断后以自由状态垂直落下,落棉比较顺畅;
(2)、采用压轮带动丝束喂入, 切断精度较高;
(3)、压轮同时和多把刀片接触,形成切断,切断效率高;
(4)、设备结构复杂,维护要求较高;
(5)、刃口外边和内边长度有差异,使刀片实际可工作长度降低,影响其切断能力;
目前世界上主要是德国纽玛格(NEUMAG)的切断机采用这种切断,也有一些制造厂在仿制这种短切断机。


2、放射式切断刀盘切断:
即刀盘上刀片沿圆周垂直排列,刃口朝外,呈放射式排布,刀片刃口之间的距离即是所需的切断长度。刀盘回转带动丝束喂入,平行的压轮与刀片刃口接触产生切断。
特点:
(1)、刀片的刃口相互平行,切断长度没有差异,切断精度较高;
(2)、刀片工作长度较大,切断能力较高;
(3)、刀盘设计简单,维护容易,可种切断要求;
(4)、同样的规模下刀盘所需要的刀片数量较少;
目前世界上大多数的切断机制造商都采用这种放射式刀盘切断,包括美国DM&E,鲁姆斯(LUMMUS),德国FLIESSNER,意大利FARE,日本帝人、东阳纺等等。

二、美国DM&E的短切断:
美国丹姆意(DM&E)公司是世界上一家以短纤维丝束切断为主要的制造公司,在短纤维(指切断长度小于20mm)的切断上,其专有的,可短3mm的切断长度。目前在美国DM&E的实验室中,已经完成了短1.5mm的切断长度的刀盘设计,并可相当的生产能力。
丹姆意切断机的特点就是可以提供柔性化的生产条件,其切断长度的适用范围,可切断从短3mm到2mm长度的纤维,并能均匀的切断长度,您短纤维产品的切断质量。
短纤维产品主要的质量控制之一就是纤维的切断长度的均匀和准确,这很容易理解,如果切38mm长时,可能39mm长度也属正常范围,但3mm长和4 mm长就是两个品种了。作为生产短纤维的设备,关键的就是切断设备和张力控制。
丹姆意公司自7年代起,就加工制造切断机刀盘,其采用的是放射式刀盘的切断原理,该原理是目前在短纤维切断方面使用普遍、成熟的。目前其铸铝合金的放射式刀盘结构设计,已获得美国的,其用于短切断(3mm,4mm,5mm,6mm等)的刀盘----聚集式刀盘 (Flock Reel)设计,该刀盘的刀片直接安放在刀盘的圆周上,整个刀盘通过几个单独的支持柱固定,设计的刀片和内腔结构可避免被切断纤维的熔合堵塞。而且通过调整刀片的数量,一个刀盘可切断多种长度的纤维,具有很大的灵活性。
德国NEUMAG的短切断机大家应该很熟悉了,他是采用平行刀片的设计结构。据NEUMAG介绍,之所以采用此结构,主要是为被切断的短纤维不会在刀盘中被堵住,使其能以自由状态落下。但我们可以分析,为什么纤维会在刀盘中被堵住?丹姆意认为:纤维之所以会在刀盘中被堵住,两刀片的间距小并不是主要问题,因为纤维是有弹性的,而且经压力轮挤压后,被切断的纤维是被一股力量推向刀盘的,只要刀盘的制造不挂丝,纤维将自然而然地落下。丹姆意认为,纤维之所以被堵,的问题应该是纤维被粘结在一起,而产生了堵塞。而纤维的粘结主要原因有:
1、刀片钝了,使切断负载增大,切断产生大量热量,使纤维因热而熔融粘结在一起;是处理低熔点纤维时,这是很容易产生的问题。
2、切断机或刀盘的质量问题,使切断时有多次切割,切口使纤维被挂住,产生粘结。
3、切断机或刀盘设计有问题,使切断时长、长纤维很多,而使狭小的刀缝被堵住。
可以理解,如果是以上的原因而产生堵塞,我想平行刀片的设计也是不能避免这个问题的。我们的刀盘的内腔是上下开放的,这使正常的纤维被切断后,很容易通过刀缝而落下。而且,在实际生产中也证明了,丹姆意的放射式刀盘设计,完纤维通过刀缝而无困难地落下。虽然它是经过了一个直角路线。
对于短纤维的切断,丹姆意认为:关键的,是控制丝束的张力,以长、长纤维的产生。而这些,主要是通过以下设计来的:
1、丹姆意的切断机中是采用了大直径的气控压力轮,其压力轮直径比通常的压力轮大了近。大直径的压力轮将能减少长纤维的产生。一般,长纤维主要是由于丝束在进入切断前有膨松态,因此一般在普通切断时我们会将丝束在刀盘上多绕2-3圈,且通过自紧方式以降低这个蓬松态。但在短纤维切断时,我们多能绕1圈半在刀盘上,如果张力再控制不好,蓬松态会使长大量产生,长纤维就会使纤维堵在刀盘中。而大直径的压力轮就可改善这个蓬松态区域。降低长的产生。
2、丹姆意的切断机还设计了精密的导丝系统,通过一个设计的喇叭口导丝器,能使丝束紧贴于切断外圆上,以帮助长的产生。
3、丹姆意设计了一套的张力站系统--31系列张力站,以的张力控制。31系列张力站是丹姆意参照造纸工业中的纸张张力控制而设计的,。31系列张力站有三组气缸,包括张力气缸、夹持气缸和刹车气缸。2个张力辊是整合在一根支杆上,并用一个张力气缸拉动,以提供所需的张力要求(可提供11kg的张力)。 并且张力辊支杆还装有一个电位器,用于检测输入的张力大小变化,并反馈到控制系统中,以控制刹车气缸动作以调整进入的张力大小。夹持气缸则提供丝条的阻力,以增加张力。通过张力杆摆动的信号反馈及刹车气缸的配合动作,31系列张力站能提供稳定均衡的输出张力到切断机,切断长度的均匀性。另外,如果输入输出的张力差距很大,丹姆意公司的31系列张力站还能采用电机主动式驱动,以提供大的张力调整范围。
另外,丹姆意公司还可提供一套有特色的在线切断负载实时显示(CLI)电脑系统,它的原理是:通过一个安装在刀盘上的敏感的压力传感器,可以将每把刀片实际切断时的力的大小,即负载情况通过计算机中的软件进行显示和监控。因此,甚至是哪把刀片断了或钝了,都可提供警报并作停机处理。由于一般在做短纤维切断生产时,一个刀盘上将会有几百把刀片。有了丹姆意的CLI系统,就能实时检测把刀片在做切断时的受力情况,断刀等意外事故。而且可以刀片的使用寿命。另外,它还可辨别其它一些工艺的变化情况,如丝束张力的变化、总的丝束旦数的变化、单纤旦数的变化、卷曲的变化、伸长强度的变化和上油型号及上油量的变化等情况。总之,对于短纤维的生产工艺监控来说,它是一个有用的工具。
纤维切断的产量问题,应该是大家比较关心的。因为这和生产的成本有很大关系。对于切断产量的问题,可以说,就算在切断3mm长度的短纤维的条件下,丹姆意公司也能可处理7万旦的丝束。这主要是我们的短刀盘设计来的。丹姆意的刀盘是采用铝合金的材料,不强度,而且重量降低。这使我们的短刀盘的刀位宽(即刀片实际的工作宽度)可达19mm(3、4mm)和25mm(5mm以上)。另外,我们的切断原理与NEUMAG不同,由于NEUMAG的刀片是在一个平面呈放射状排列,在间距很小的情况下(如3mm时),由于放射式排列使其两刀片间的一头宽度(外径)要大与另一头(内径)的宽度,为切断长度的性,其能用于切断的刀片实际工作宽度将降低。而我们的刀片是竖直排列的,上下刀片的间距是完全一致的,因此,我们能的19mm宽的刀片实际工作宽度,从而能处理大的丝束总旦数。在实际生产中已经被证实,同样的切断条件下,我们的切断机所能处理的总旦数将比NEUMAG高2-3。并且,在我们丹姆意的美国实验室内,切3mm时,的丝束总旦数可达2万旦。如果在处理38mm以上的普通长度纤维切断时,丹姆意公司的12系列切断机,能处理8万旦的纤维丝束,完全可单条6万吨年产生产线的切断要求。目前世界上许多的化纤企业,如杜邦,Wellman,三菱人造丝等其制造的切断设备,美国康泰斯(Chemtex)工程公司甚至德国纽玛格(Neumag)公司都在其提供的生产线中选用了丹姆意的切断设备。在中国,目前丹姆意公司的切断设备的使用厂家包括:上海金山石化塑料事业部,上海泽太化纤企业、江阴长隆化纤、甘肃兰港石化,广州艺爱丝纤维,苏州维顺、宁波丽阳化纤、山东齐鲁石化腈纶厂、洛阳实华合纤等。

三、短纤维生产的其它注意要求:
1、打包要考虑密封的要求
2、卷曲
3、油剂
4、刀片质量
5、张力控制