针布基本要点与TCC新技术

针布基本要点与TCC新技术

冯学本（无锡嘉元非织造技术研究所）

 

0     前言

针布在干法非织造生产中应用得相当普遍，无论在开松、清棉、梳理各单元辊以及牵伸辊等都有不同规格的选用，它能起到开纤、除杂、除尘、握持、梳理、剥取以及搓揉等功能。经历了几十年非织造布发展的中国，业内同行也都看清了一点：干法非织造生产线领域内影响产品质量的重要环节，也容易被人疏忽的是纺织器材——针布。

针布是开松梳理系统的重要器材，要达到理想的开松梳理效果，尚需要与原料、工艺、开清梳设备及产品要求等多方面的有效结合。那么研究纤维特征，工艺组合，开松打击点数量、打击（软硬）形式、梳理点及气流系统等针布运行环境就显得十分重要，其中对针布的细化更显关键。

梳理工艺是干法非织造布加工的重要工艺，它是利用包在梳理机各辊筒上的针布对纤维进行梳理加工，在梳理过程中，将相互纠缠、卷曲的纤维束分离成单纤维，将纤维伸直平行，使各种物理性能不同的纤维充分混合，均匀分布并转移成网（图1）。

 

 

图1    纤维通过梳理的演变过程

金属针布是梳理机的核心元件，梳理机又是整条非织造生产线的关键，对最终产品的品质起着重要的作用，针布的选用是决定梳理效果好坏的关键，直接影响到成品的质量；所以对梳理机上配置的针布型号、规格的选择应该足够的重视。目前，非织造布梳理机上配置的针布均为金属针布，并按不同纤维及不同功能，选择不同型号针布。现就针布对纤维作用及针布基本要点进行浅要分析。

不同型号针布包覆在梳理机不同部位的滚筒表面上，通过其不同的齿向配置、相对速度、相对隔距及针布密度等变化，对纤维产生不同的作用（图2）。根据针齿对纤维的作用分析，两针面的作用结果可以归纳如下。

（1）分梳作用：针尖方向相对，相对运动方向逆对着针尖方向，足够小的隔距，相对速度差五倍左右、两针面均抓取一部分纤维。

（2）剥取作用：针尖方向交叉，一个针面的运动方向顺着另一个针面的针尖方向，足够小隔距，纤维从一个针面转移至另一针面上。

（3）提升（起出）作用：两针面针齿方向交叉配置，相对运动方向顺着针尖方向，负隔距（一个针面针齿插入另一针面针齿内），纤维由针根移向针尖，被称为提升（起升）作用。

通过针布的作用分析可以看出，干法非织造布产品对配置的梳理机针布性能有许多细腻的要求。

 

图2    梳理单元示意

 

1     针布的总体性能

（1）较强的握持能力、锋利度与合适的前角。

（2）粗糙度小于0.4 μm，耐磨。齿尖硬度HV720～820，淬火深度大于2/3齿深，2/3齿深处硬度大于HV600，齿高偏差小于0.02 mm，不能有毛刺。

（3）良好的齿形与间隙。

（4）适当的密度：

锡林250~400 齿/(25.4mm)²、道夫220~300齿/(25.4mm)²；横密/纵密大于1.75。

（5）材质为合金钢或优质中碳钢(宝钢SWRH57B、72B、82B)

 

2     针布的具体要求

（1）齿尖（针尖）对纤维要有良好的穿刺能力，能有效地抓取纤维进行分梳；当齿尖或针尖作用于纤维时，两相对运动的齿尖或针尖之中必须有一些齿尖或针尖能握持纤维（图3），让纤维处于针齿尖端，否则，就不能进行良好的分梳。

 
 

图3    针尖有效抓取纤维

（2）根据工艺的具体要求，纤维要能适当地从一个齿面（针面）向另一个齿面（针面）转移，如锡林上的纤维能恰当地被道夫抓取转移过去，能对纤维有良好的转移能力。

（3）针布具有适当的齿隙或针隙以容纳纤维，并具有良好的存放纤维能力，以提高交替分梳效果及均匀混合作用。

（4）针布应锋利、光洁、淬火均匀、耐磨、方正、针面平整，从而保证紧隔距、强分梳，易转移的工艺要求（图4），并满足梳理机高速高产的发展需求。

 
图4    针布锋利、适当齿隙

 

3     金属针布的特点

（1）金属针布齿形和规格参数可根据不同纤维性能及梳理工艺要求设计，还可满足某些产品的特殊要求。

（2）金属针布在梳理的过程中不伸长、不变形、前角不变化，能承受大的梳理力和离心力，并可采用紧隔距、强分梳工艺，为梳理机高速、高产、高质量创造条件。

（3）由于可以有效设计针布齿形，从而改善纤维的下沉阻力和上浮升力，可防止纤维充塞和改善梳理性能。

（4）对纤维握持力与穿刺、分梳能力良好，能阻止纤维下沉，减少齿隙的充塞。

（5）齿浅、齿面纤维负荷轻，纤维交替作用强，不需要经常抄针。

（6）采用优质高碳钢或合金钢等制成，针布齿尖经过淬火和高频退火，耐磨性能高。

（7）由于金属针布在使用中易轧伤齿尖，不易修复，且飞花尘土较多，因此，应采用多种有效的防轧装置和吸尘装置。

 

4    针布的质量

（1）平整度：指针布总高的误差应控制在0.01~0.02 mm，各齿尖完好无损（图5），齿条包卷后是否平整,直接影响梳理，也影响设备的安全，并影响纤维被梳出网的均匀度及平整度，

特别是高档产品，薄型产品影响更为明显，如网面条纹、云斑及破洞等现象。

 

图5    齿尖有损造成针布总高误差

（2）锋利度：针布要有良好的穿刺能力，充分握持，方可充分分梳，获得最多的单纤维，它是实现分梳和转移的基本要求，对纤网的清晰度、均匀度、毛粒多见少起关键作用，使产品理想的纵横拉力强度及提高产品的平滑程度。见图6。

 

图6    针尖不锋利

（3）光洁度：针布不允许有毛刺卷边、倒钩、侧弯、锈蚀等现象。光洁度好可以减少摩擦，降低静电，直接关联损伤纤维的多少，并可以迅速抓取纤维和释放纤维，既可提高质量，又可提高产量。据客户反映，光洁度好的针布，可降低绕花，提高产量8%~12%左右。见图7。

 

图7    针尖毛刺倒钩

（4）耐磨度、硬度：耐磨度能使锋利度持久，使用寿命长。针布硬度也特别重要，因为有些合成纤维强度大、静电多，比棉纤维粗、长，有些有板结、杂质多。针布作用时受力大，因此针布材质预选优质高碳低合金钢，可兼顾硬度与韧性，防止断裂，硬而不脆，挺而不弯。锡林针布表面硬度应达到HV800℃左右，道夫HV760℃左右，否则将严重影响产品质量和产量。见图8。

 

图8    针尖断裂

（5）前角：前角影响穿刺、转移、握持能力，对纤维成网均匀度、清晰度、梳理度产生重大影响，针布前角贵在准确。化纤纤维品种多变、梳理机机型也不尽相同、梳理工艺的改变等，都对针布前角的选择带来影响。角度的准确性也是鉴别针布质量好坏的一个关键。在梳理化纤原料时，静电大、转移困难，可适当选择比棉纺针布前角大一些的针布。

在各种规格的针布设计中，将对齿距、齿厚、齿密、齿角、齿深、齿高等参数作重要设计，针对各部位的作用，如决定开纤和剥取握持力的是针布前角、影响横向密度是齿基部厚、影响纵向密度是齿距、影响纤维握持面是针齿深度，以及针布表面硬度处理及磨针等有关基本概念，都涉及针布的设计。因为针布一旦包覆后就无法调整改变，所以针布的配置是提高质量和稳定生产的重中之重。

下面就以特吕茨勒针布制造商近两年的新技术为案例做简要介绍。特吕茨勒本身是开清棉和梳理机的制造者，TCC针布的生产和研发都是以与特吕茨勒开清棉和梳理紧密合作为基础的, 因此TCC针布的品质是经过开清梳理整机不断实践和证明的，形成了针布与整机的完美结合。

针布在梳理机上的作用可以分解为：单纤维、纤维混合、纤维取向、形成纤网几步，每个针齿握持的纤维数量一般是恒定的，纤维在转移运行过程中是否正常，可以辩别针布的损伤度。主锡林工作辊剥取辊三者为一个梳理单元；辊与辊之间作用的正牵伸是纤维完全转移、负牵伸是纤维混合和凝聚。见图9。

 

图9    辊与辊之间作用

TCC金属针布的优势在于：① 特殊的合金钢材，寿命长；② 针齿结构优化；③低公差以及高品质的针齿表面处理，尤其是独有的“消鳞处理”（图10）及砂洗针布（图11）；④全流程的自动化质量监控，保证了针布始终如一的高品质。

 

图10    针布消鳞

图11    砂洗针布

不同型号的TCC针布，其齿形和截面形状（如自锁或平基）、结构（如沟槽）或表面处理方式（如机械处理或化学处理、消鳞）都不相同，根据梳理罗拉的配置、所加工的原料品种、产量和一些其他工艺参数，TCC有400余种针布供梳理机上的每一根罗拉选择。客户可根据自己机器的结构有针对性的选用针布，以确保机器达到最佳运转效果。

TCC最新研发的梳理机针布有双面细齿（C18-40K-143XX，C28-40J-286XX）针布，它能增大产能、减少飞花。以下是没有用双面细齿工作辊针布的运行状态，飞花严重，辊筒上纤维分布不匀（见图12），当使用双面细齿工作辊针布的工作辊运行状态，飞花明显改善，纤维分布均匀（见图13）。

 

图12    飞花严重，纤维分布不匀

 

图13    飞花改善，纤维分布均匀

在材料方面应用了含有对耐磨性有帮助的合金元素的高碳素合金钢，并实施适当的热处理，把含有合金元素的未溶解的碳化物有效提取出来，呈现细微组织，以进一步提高针布的稳定性和耐磨性。其效果与以前的产品相比，使产品长期稳定，寿命延长、减少更换针布的周期，降低生产成本。

在钢材选用上须严格控制，其独特的合金钢Novostar+具有保密配方，微量元素的添加改善了随后的切削淬火等制造性能。针布制造全过程的工艺，设备和在线检测和监控功能均由TCC自行研发和实现，过程中得到特吕茨勒机械制造的支撑。

独有的表面处理Scale Free突破了传统的刷光抛光等模式，实现了完美的表面光洁度的同时保证了针布的锋利度。

另一款最细的自锁型主锡林针布C32-15E-452HA，其优点是：提供最好的安全性、长寿命合金钢，提高使用寿命30%、100%的表面消鳞处理。

Double Serration 双面横纹针布的问世，明显提高纤维间抱合力，解决了困扰使用者的飞花、不匀等问题，保证出网质量的同时总产能得到显著提高。

非织造行业应用的广泛范围和加工工艺，对针布型号选择是个不小的挑战，同时梳理机制造商的设计理念的不同，致使不同梳理机上的罗拉有非常多的变化， TCC针布因为拥有梳理机部门的全力技术支援，以至清楚了解何种情况需要何种针布，包括纤维变化，梳理机变化，工艺变化，成品变化等方面。

据称TCC针布在中国拥有100多家高端客户的使用经验，涉及水刺、针刺、热风等加工方式，覆盖卫生材料、医疗、革基布、汽车内饰、工业滤材、工业用料等多领域产品。特吕茨勒上海，始终保持大量的TCC针布以备客户的随时紧急需求，同时他们有专用服务车，配备经验丰富的服务工程师巡回于全国，7天24小时的技术保障，高品质的针布包卷工作,确保每一个案例都能获得最完美的结果。

如此的操作模式，能给国内同行带来新的启发，故以此文与大家分享。

《梳理技术》创刊于2000年，由金轮针布公司和原上海纺科院部分老专家，在梅自强院士（已故）的指导下联合创办。黄锡畴、许鑑良、孙鹏子（已故）、周建平先后任主编。并拥有一支国内外学界权威、行业技术专家组成的编委队伍。《梳理技术》每期发行一万多份，读者覆盖高校、科研机构、纺织企业各层面。成为纺织行业梳理领域内公认的具有极高专业性、权威性的技术刊物。《梳理技术》的宗旨是助力纺织行业进步，致力于行业技术的突破与提升，积极倡导学术争鸣，为技术交流提供平台，坚持免费提供给读者的原则，愿与广大客户和各界朋友携手共创梳理技术美好未来！