热风热轧ES纤维非织造布梳理机道夫针布防缠绕研究
本文发表在2015年出版的第29期《梳理技术》杂志上，更多好文章期待您的投稿。投稿、咨询邮箱：shulijishu@geron-china.com
热风热轧ES纤维非织造布梳理机道夫针布防缠绕研究
陈天红、高勤超、王海
［金轮针布（江苏）有限公司］
0 前言
ES 纤维是一种皮芯结构的双组分纤维，属于差别化纤维中的高端品种。由于 ES 纤维独特的双组分特性，用ES 纤维制成的非织造布，其纤维网呈现一种“点状粘合”而非“区状粘合”的特点，因此和普通非织造布相比，其显著的特征是产品膨松、柔软、强度高、渗透性好、吸附能力强，能够适应新型卫生巾、纸尿片生产线的高速生产，特别适合用作一次性卫生产品的非织造布包覆材料，全球最主要的纸尿片、卫生巾等卫生用品生产厂家如宝洁、金佰利、强生、尤妮佳和花王等都越来越多地采用ES 纤维制成的新型非织造布替代原有的普通非织造布生产一次性卫生用品。2010年中国ES纤维需求量达到18万吨，保守判断2015年将达到32万吨，年增长率在16％，而整个行业的需求量将更大。但是，先期通过市场走访和客户普遍反馈，ES纤维在梳理成网时，梳理机道夫针布极易缠绕纤维，尤其是细旦纤维和一些采用特殊油剂的ES纤维，道夫针布缠绕纤维现象更为突出。
1 道夫针布缠绕ES纤维现象及后果
热风非织造布是指利用烘房加热纤网使之得到粘合加固。热轧非织造布是指利用一对加热辊对纤网进行加热，同时加以一定的压力使纤网得到热粘合加固。
热轧粘合和热风粘合的区别在于，热轧粘合适用于薄型和中厚型产品，产品单位面积质量大多在15~100 g/m2，而热风粘合适合于生产薄型、厚型以及蓬松型产品，产品质量为15~1000 g/m2，两者产品的粘合结构和风格存在一定的差异。虽然后道粘合的方式不一样，但两者的梳理成网机构相同，都是由梳理前准备机构和梳理成网机构组成。一般的梳理成网机构由喂棉罗拉、刺辊、胸锡林、胸工作辊、胸剥取辊、中道夫、转移辊、主锡林、主工作辊、主剥取辊、道夫、凝聚辊、剥棉罗拉等部件组成（见图1），各部件上一般都包有金属针布，通过各部件间针布的相互作用，实现对纤维的分梳、提升和剥取作用。其中道夫上的针布通过分梳作用，抓取锡林上部分已分梳好的纤维，并通过与凝聚辊的作用，将道夫上的纤维转移到凝聚辊上。
图1 非织造梳理机示意（纤维流向从左往右）
ES纤维尤其是细旦ES纤维和添加了特殊油剂的ES纤维在梳理成网过程中，通常用的道夫针布不能顺利地将道夫上的纤维转移至凝聚辊，造成道夫针布缠绕上白白的一层ES纤维（如图2），道夫上的纤维应该从道夫下方完全转移给凝聚辊，肉眼看到道夫的上半部应该是清洁没有纤维或很微量的纤维。缠绕在道夫针布上的ES纤维在生产过程中不断有局部回入纤网，同时又不断地增加缠绕的厚度，影响纤网质量。当道夫针布上缠绕纤维量达到一定厚度的时候，纤网质量严重恶化，布面上会产生较多较大的粒子，布面手感和舒适性较差，最终严重影响产品的质量档次。
图2 道夫针布上缠满了ES纤网
因此，很多ES纤维非织造布生产厂家不得不经常用刷子等清理道夫上缠绕的纤维层，最短的几个小时就得清理一次。如此缠绕，不仅影响产品质量和生产效率，也增加了工作量，甚至导致生产无法顺利进行。
2 问题分析与讨论
2.1 ES纤维的特性
ES纤维由聚丙烯和高密度聚乙烯复合而成（即PE/PP纤维，也有PE/PET复合的ES纤维），其中高密度聚乙烯作为热熔粘结成分，有芯壳式和并列式两种结构，常用结构为芯壳式，主要性能如下：
细度 （1.5~6 dtex）×（38～51 mm）
组分分离特性 不可分离
断裂强度 2.5~3.5 g/dtex
断裂伸长 40%~120%
卷曲度 0.1~13 r/25.4mm
含湿率 ＜ 1%（RH60%，20℃）
软化点 110~120 ℃（HDPE）/150~160 ℃（PP）
熔点 130 ℃（HDPE）/163 ℃（PP）
热收缩率 ＜ 5%
2.2 分析与讨论
如图2，道夫针布上缠绕过多的ES纤维，表明道夫上部分纤维与针布粘附力大于凝聚辊从道夫上转移纤维时施加的纤维间的转移力，以至于道夫上纤维在向凝聚辊转移输送过程不能彻底完成。根据ES纤维的特性，其与针布产生高粘附力的原因有以下5点。
（1）ES纤维本身比较柔软、抱合力大，与针齿粘附力大。最主要的原因是，为了满足产品功能的要求，ES纤维往往需要经过特殊油剂的处理，根据施加的油剂不同，产品功能有超柔、增白、多清、增白多清、拒水等等。由于ES纤维表面施加了特殊的油剂，导致纤维对针布的粘附力大，同时梳理过程中纤维与道夫针布的摩擦，油剂又会在道夫针布上集聚，这样由于纤维本身的油剂再加上道夫针布上集聚的油剂就更容易导致纤维缠绕在道夫针布上，从而使纤维强力吸附在道夫针布上而难以转移给凝聚辊。
（2）在梳理过程中，由于各梳理单元相对速度大、隔距紧、针布密度大等因素，造成纤维损伤大，短纤维变多，短纤维相比长纤维更容易在道夫针布上沉积和缠绕。或在梳理过程中，由于针布配置不合理、速比不合理等，形成大量的棉粒，棉粒不仅自身粘在道夫针布上，而且还引起周边的纤维一起粘在道夫针布上。
（3）普通ES纤维软化点 （110～120 ℃(HDPE)/150～160 ℃(PP)） 和熔点（130 ℃(HDPE)/163 ℃(PP)）比较低，在梳理过程中，部分纤维与针布的反复多次剧烈摩擦，瞬间温度过高导致部分纤维局部软化或熔化和变形，纤维表面软化或熔化后极易粘在道夫针布上，尤其是点状的熔结，不仅自身粘在道夫针布上，而且还引起周边的纤维一起粘在道夫针布上。
（4）普通ES纤维含湿率小于1%(RH60%，20℃)，故普通ES纤维比电阻很高，在梳理成网过程中，纤维与针布的剧烈摩擦极易产生静电，使纤维强力吸附在道夫针布上而难以转移给凝聚辊。
（5）因为ES纤维属于复合纤维，由芯层和皮层组成，据很多非织造布厂家生产一线人员讲，生产ES纤维非织造布时梳理机下方会有大量的碎屑物。认为ES纤维在梳理过程中，由于纤维与针齿的剧烈摩擦，纤维表皮层局部会产生脱皮的现象，从而增加纤维表面的摩擦因数，增大纤维与道夫针布的粘附力。
3 改善道夫针布缠绕ES纤维的几个措施
3.1 主要措施
针布是梳理机的心脏，决定梳理机成网质量的好坏和生产能否顺利进行。针对ES纤维通常配置的大工作角、大总高、大齿深、大密度道夫针布已不能满足要求，所以，应结合ES纤维特性合理选择道夫针布（道夫针布结构示意见图3），具体措施如下。
（1）选择低齿密度道夫针布（齿密度表示1平方英寸内齿的个数），道夫针布的齿密度PPSI=25.4×25.4/齿距P×基部b1，选择低齿密实际就是选择稍大一点的齿距P或稍大一点的基厚b1，这样不仅可以减少纤维与道夫针布的剧烈摩擦，减少油剂在针布上的集聚，重要的是可以减少道夫上多个齿对同一根纤维的握持和控制，从而减小道夫针布对ES纤维的高粘附力。
（2）选择合适总高h1和齿深h6的道夫针布，总高h1不要超过4.0 mm，齿深h6不要超过2.2 mm，目的使道夫上纤维不产生较深下沉，让绝大部分纤维能处于道夫针布的上半部，甚至要让纤维绝大部分的身体处于齿尖外部，这样有利于道夫上的ES纤维顺利向凝聚辊转移。
（3）选择合适工作角α的道夫针布，道夫针布的工作角α不宜超过30°，目的是降低道夫针布对纤维的握持和控制，使道夫上的纤维能顺利的释放出来。
（4）选择表面抛光处理道夫针布，表面抛光处理能消除普通针布表面的氧化皮和毛刺等，改善针布表面光洁度，减小纤维与道夫针布的高粘附力，增强道夫向凝聚辊转移纤维的能力。
图3 道夫针布结构示意
3.2 辅助措施
（1）合理选配主锡林、主工作辊等各梳理单元的针布型号和齿形参数，通过全配套选用表面抛光针布、调整隔距和速比等，使梳理力适当，梳理过程不损伤纤维、不产生或少产生棉粒。
（2）选择合适的道夫与凝聚辊的速比，通过将道夫和凝聚辊的速度调节到合适的范围内，使道夫针布上的纤维能顺利的向凝聚辊转移，从而部分改善道夫针布缠绕纤维的现象。
（3）有条件的厂家，控制好车间温湿度，可以减少静电现象，减少纤维上的油剂在道夫针布上的集聚，从而降低ES纤维与道夫针布的高粘附力，达到部分改善道夫针布缠绕纤维的现象。
4 成功配套案例推荐
表1中上下道夫针布均采用ND4025×02090，该针布齿密度为358齿/（25.4mm）2、工作角为25°、总高为4 mm、齿深为2.2 mm、表面采用抛光工艺，减小了ES纤维与道夫针布的高粘附力，增强了道夫针布上ES纤维的转移能力。通过大量的客户试用，表1针布配套适合热风热轧ES纤维非织造布梳理机使用，道夫针布基本没有缠绕ES纤维的现象。
5 结论
由于ES纤维柔软、抱合力大、功能性油剂含量大、回潮率低等特性，在热风热轧非织造布梳理成网过程中，通常选择的道夫针布极易缠绕纤维，影响产品质量和生产的顺利进行。所以，ES纤维热风热轧非织造布在梳理机针布选型配套时，一定要优选道夫针布，尤其要对道夫针布的密度、前角、总高和齿深等齿形参数进行认真的筛选并采取表面抛光工艺，必要时可再辅助其他一些措施设法减少道夫针布缠绕ES纤维的现象。
参考文献：
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