静电技术在纤维梳理中的应用研究
曹继鹏、孙鹏子（辽东学院）
将静电技术应用在梳理中, 很早就有文献记载［1］，但并没有详细的论述。在国外有关文献［2、3］中，对静电纺纱过程中纤维与电场间的相互作用、纤维所受电场力及其运动等方面都有详细的研究。文献［4］中介绍了利用非均匀静电场来分离纤维的试验研究，试验装置是由美国新奥尔良市的南方地区研究室（SRRL）设计的，通过改变两个电极板其中一个的形状（改变曲率），进而改变不同区域的电场强度来使长短纤维得到分离，其具体装置如图1所示。前苏联学者в.ипопков和м.глазов［5］从实验和理论上对静电场纤维充电动力学和运动形式进行了较为系统的研究。国内学者［6，7］对纤维在电场与气流场共同作用下的运动规律也进行了较为详尽的分析和研究。上述国内外学者的研究都具有很高的水平，为后来的静电技术在纺织领域的应用研究打下了一定的理论基础。将静电技术应用在梳理中的研究仅仅是从近些年才有较为详尽的报道。在查阅国内外相关研究成果的基础上，我们对静电技术在纤维梳理中的应用研究情况分述如下。
1 静电影响梳理罗拉的纤维负荷和转移作用的研究
文献［8］介绍了静电技术应用到梳理机上对纤维负荷和纤维转移产生的影响的情况。通过在罗拉梳棉机上给工作罗拉提供高压静电，降低了工作罗拉上的纤维负荷，进而改善了纤维成网质量，静电工作罗拉装置如图2所示。文献［9］也对梳棉机工作罗拉加装静电对梳理效果的影响进行了研究，该研究所用的原料是聚酯纤维。通过改变工作罗拉针布规格、锡林速度及隔距等条件，研究分析了带有静电的工作罗拉的梳理效果。实验表明，工作罗拉加上静电后，罗拉上的纤维量明显减少，梳理效果增强，但是在电压值超过10 kV时，由于出现电晕放电现象而使梳理效果并不随电压值增大而增强，该机构装置如图3所示。工作罗拉加上高压静电后的握持梳理情形如图4所示。可以看出图3与图2有相似之处，都是对工作罗拉提供高压静电，但罗拉的位置和数量有所不同。
图１ 利用非均匀电场分离长短纤维示意
图2 静电工作罗拉装置
图3 工作罗拉加高压静电示意
图4 工作罗拉加高压静电后的握持梳理情形
2 在梳棉机前后罩板处加装静电装置对生条质量影响的研究
文献［10］介绍了在梳棉机前罩板处加装静电去除短绒系统的试验研究，表1给出了在梳棉机上加装该装置对短绒的去除效果。但由于加装该静电去除短绒系统，需要拆掉一组固定盖板，使清除杂质的效果略有降低，甚至杂质总数还略有增加，具体生条含杂的变化情况见表2所示。
从表1中数据可以看出，在梳棉机上加装静电去除短绒系统后，短纤维含量有明显减少的趋势，这说明该系统对生条中短绒有去除的功效。其中电频为10 Hz及20 Hz时，随着电压的增加，生条中短纤维的含量有微幅减少的趋势，这也说明电压愈大，吸附短绒的静电力愈大，所去除的短绒也愈多。而吸风电频为30 Hz时，则无此趋势。据该文作者分析，可能是吸风太大，反而不均匀所致。但这也从侧面说明了气流对于静电场中纤维运动的影响是至关重要的。
文献［11］介绍了在梳棉机后罩板处加装静电型棉网清洁器对生条质量的影响，试验结果表明，在梳棉机后罩板处加装静电型棉网清洁器与普通棉网清洁器相比，可以使生条中的棉结下降、杂质减少，其中生条中的根数短绒SFC（n）减少了4.6%~6.7%，棉结减少了10%~13.3%，杂质（trash）减少了33%，说明加装静电型棉网清洁器有利于生条质量的提高。
3 梳棉机静电去除短纤维机构的研究
文献［12~14］介绍了梳棉机静电去除短绒的一种机构，具体装置如图5所示。其工作原理主要是利用高电压低电流的静电场，使棉纤维在通过电场的过程中被感应（两端分别带上正负电荷），并竖立在被当成正负两极的上下层金属输送带中。此输送带是由不锈钢薄板冲孔衔接制成，其作用是通过吸风设备将微尘、杂屑及短绒从不锈钢薄板的网孔中吸除。
1-剥棉罗拉；2-传动罗拉；3-高压静电电源供应器；4-吸风槽；5-清洁毛刷；6-吸棉尘笼罗拉；7-金属冲孔网；8-卷出机构
图5 梳棉机静电去除短纤主要机构
这种新型梳棉机具有如下特点［15］：（1）短纤维去除率可达8%以上；（2）能使纤维所有弯钩得到消除；（3）有较强的去除微尘及细小杂质的功能。据测定用本装置生条中微尘及细小杂质含有率为0.01 %~0.02%，而一般生条为0.04%~0. 08%，精梳条为0. 03%~0. 05%，由此可见该装置优越之处；（4）采用此装置可减少5%的纤维损失；（5）使用本装置可取消预并、条卷、并卷、精梳多道工序, 极大地缩短了纺纱工艺流程。
4 利用静电技术来改善非织造布梳理机的成网质量
文献［16］介绍了静电技术在非织造布梳棉机上的应用研究，该研究是通过在罗拉梳棉机的道夫下方加装静电乱纤机构，来制造纤维呈各方向排列的棉网，以改善传统不织布横向强度不足的缺点。在此研究中，利用静电乱纤原理，使棉网纤维呈现各方向的排列效果，结果显示传统纤网的纤维排列角度集中在70°~110°，而经静电作用后的棉网纤维排列角度分布则较均匀；当棉网经静电作用后，纤维呈杂乱排列，棉网的基重与厚度有稍许的增加，而覆盖率则降低。
此外还有一些国外文献［17，18］也介绍了静电技术在非织造布梳理机中的应用，文献［17］是通过在锡林和道夫之间三角区部分安装三角形的静电板（见图6），以此来研究电压和静电板形状对纤维网随机化影响的程度。试验证明，加装此装置可以使纤维网分布更均匀，而且重量和厚度都有所增加。该文章还同时介绍了在纤维传送带上安装不同形式的静电板对纤维网的影响的研究，三种形式的静电板具体对纤维的影响效果见图7所示。在纤维经过静电场时，因受到静电力吸附而直立起来，在经过静电场以后将会随机排列。文献［18］中介绍的方法也是在锡林和道夫三角区安装静电装置，同时又安装了吸风管，以达到改善纤维随机分布的目的。采用此种技术措施，可提高纤维均匀分布的程度，缩小横向和纵向之间拉伸强力的差异，其具体装置如图8所示。
图6 静电板对锡林和道夫间纤维的影响
（1）平板静电板；（2）带有圆孔的静电板；（3）带有针齿的静电板
图7 不同静电板形式对纤维的影响
图8 静电和气流装置安装示意
5 结语
根据以上叙述可以看出，关于静电技术在纤维梳理上应用的研究报道并不多见，还有许多方面工作，如棉结和杂质在静电场与气流场中的运动规律、纤维束在静电场与气流场中的运动规律、静电型棉网清洁器对生条质量影响的机理等方面还需要我们做进一步的研究，为下一步研制在排除短绒、棉结和杂质方面具有高效能的棉网清洁器打下良好的理论基础。
参考文献：
［1］Dyson，Iredale，and Parkin. Yarn Production and properties ［Ｊ］.Textile Progress, 1974, 6 (1):8－15.
［2］ISMAIL DOGU. The Fundamentals of Electrostatic Spinning, PartⅠ：An Analysis of Forces Acting on a Single Fiber ［Ｊ］．Textile Research Journal, 1975，45（6）：521－532.
［3］ISMAIL DOGU. The Fundamentals of Electrostatic Spinning, PartⅢ：The Behavior of Textile Fibers and Randomization of Their Positions Relative to Each Other in the Electrostatic Field Zone of an Electrostatic Spinning Machine ［Ｊ］．Textile Research Journal, 1977，47（9）：780－789.
［4］J.J. Lafranca Jr.,M.Mayer Jr.,and H.W.Weller Jr. Electrostatic separation of fibers: Will it replace mechanical combing? ［Ｊ］．Textile Worl,June 1966，116（6）：58－61.
［5］в.ипопков，м.глазов.静电场中纤维充电动力学和运动形式［M］．许鉴良等,译.北京:纺织工业出版社,
［6］张渠,徐盈.纤维在电场中的运动规律,第一报:运动过程与实验方法［Ｊ］．中国纺织大学学报,1987,13 (3)：9－18.
［7］张渠,徐盈.纤维在电场中的运动规律,第二报:纤维运动与各因素间的关系［Ｊ］．中国纺织大学学报,1989,15 (2)：14－21.
［8］Kuo-Ting Kao, Wen-hao Hsing, Jia-Horng Lin, Yi-Ting Shu, and Ching-Wen Lou. Study of Electrostatic Carding Technology：Influnce of Electrostatic Electricity on Fiber Loading and Fiber Transtormation［C］．Proceedings of The Textile Institute 83rd World Conference (83rdTIWC), May 23~27，2004, Shanghai, China. 312－315.
［9］陈柏宏，邢文灏. 梳棉机工作罗拉加装静电对其梳理效果之研究［Ｊ］．华冈纺织期刊（中国台湾）,1999，6（3）：238－246.
［10］林维朋，范金土，林德顺. 梳棉机静电去除短绒系统(Ⅰ) ［Ｊ］．纺织中心期刊（中国台湾），2001，11 (4)：279－283.
［11］孙鹏子,曹继鹏,许兰杰.梳棉机加装带有静电板特殊吸风装置的试验研究［Ｊ］．纺织学报,2004 ，25 (2): 26－27.
［12］王清平, 黄金荣. 梳棉机静电去除短绒技术之发展现况［Ｊ］. 纺织中心期刊（中国台湾），1993, 3 (1) : 16－20.
［13］王清平, 黄金荣. 梳棉机静电去除短纤技术之原理及开发现况［Ｊ］. 纺织中心期刊（中国台湾），1994, 4 (2) : 94－99.
［14］H.H. Chiou, G.T. Jou, J.R. Huang. Shorter sliver preparation: a new system from Taiwan［Ｊ］． Textile Month, 1995 (4) : 33－36.
［15］孙鹏子.中国台湾地区梳棉机研究概述［Ｊ］．辽东学院学报（自然科学版），2007，14（2）：61－63.
［16］高国定，邢文灏.静电应用于梳棉机道夫对聚酯棉网纤维排列影响之研究［Ｊ］．华冈纺织期刊（中国台湾），2001,8（3）：243－253.
［17］Jia-Horng, Lin, Kuo-Ting Kao, and Chen-Hwan Lei. Static Electricity and Airflow Methods for Producing Nonwoven Fabric with a Random Fiber Arrangement［Ｊ］．Journal of Advanced Materials,
2006, 38 (1): 68－74.
［18］ Wen-Hao Hsing, Kuo-Ting Kao. Forming Random Nonwoven Webs with the Static Method［Ｊ］．Textile Res. J.,2003, 73 (9) : 823－826.
专家文集陆续推出中，目前已开通倪远、任家智、冯学本、杨巧云、欧怀林、许鑑良、肖光伟等7位专家。
联系客服
