武汉三维

对于锦纶66浸胶帘子布生产中张力的控制与分析，文主着重在帘子布生产中张力的作用及各区段的张力情况进行了分析了解。张力应该根据生产的品种以及浸胶帘子布的内在质量要求来选择, 一般张力设定依据为拉伸区张力是干燥区张力的1倍, 定型区张力是拉伸区张力的0.65倍。同时应控制好各区段的温度, 降低拉伸应力使锦纶66帘子布拉伸均匀, 提高帘子布的物理性能。

生产中帘子布浸胶机张力、速度、温度是浸胶工艺控制的三要素, 而张力则是三要素的核心。张力选择对帘子布内在质量影响最大, 因此有必要对帘子布浸胶机工艺中的张力与控制问题进行全面分析。

1.张力作用

1.1　提高帘子布强度

　　纤维在原丝生产中经高度拉伸, 使强度提高,但在捻线、织布和浸胶过程中, 经长期机械摩擦,强力有所下降。为弥补强力损失, 在浸胶过程中给予较大张力, 使帘子布在高温下拉伸、定型。

1.2　满足帘子布机械加工的需要

为了保证浸胶机的连续生产,在帘子布浸胶机长400m的生产线中,应当根据需要分配不同张力,来保证帘子布的正常生产和内外质量要求。特别是在热拉伸风速较大情况下,为使帘子布不折叠和保证正常运转,其张力应在7840N以上。如不加张力,帘子布收缩将会导致强度下降,伸长率增加,影响帘子布物理性能。如张力过大,造成断裂伸长和定伸(中间伸度)变小,疲劳性能下降。经实验浸胶帘子布在工艺条件相同情况下与不加张力处理的白坯帘子布相比,其强力增大,断裂伸长和定伸减小(见表1) 。

表1　白坯帘子线和浸胶帘子线比较

帘子布	断裂伸长/%	定伸/%	热收缩率/%	强力/N·根﹣1
白坯	26.5	13	9	＞211.7
浸胶	21.5	8.5	≤5	＞217.6

  注: 定伸张力为66.6 N; 帘子线规格为1400dtex/2f。

2.温度对张力的影响

　　浸胶帘子线在热拉伸处理过程中,温度对张力影响极大,正确选择温度是浸胶生产重要一环。适当提高拉伸温度,可降低拉伸应力,从而减少拉伸所需张力,使帘子线拉伸更加均匀, 并能增加拉伸倍数。锦纶66帘子线软化点235℃,熔点260℃,生产中选择干燥温度150℃,拉伸定型两区温度230℃。

锦纶66 帘子线在软化状态下进行拉伸,可使大分子顺外力作用方向有序排列,从而获得较好结晶度和取向度。实践证明热拉伸温度越高,拉伸越容易,但温度不能超过235℃,否则容易破坏帘子线结构。在温度不变情况下,张力应控制在一定范围内,否则过分拉伸将损伤帘子线的塑性,使强力下降。在一定的温度下,用适当的张力处理帘子线,可较大提高帘子线的物理性能。

3.张力分析

3.1　从导开到浸胶区张力

该部分张力主要是满足白坯布平稳退卷和适应贮布架贮布需要而设定的, 张力选择一般在1470N以下。导开架的张力是靠气闸摩擦片的阻力来产生, 张力大小由空气压力自动调节,该部分张力属调整张力。而贮布架内张力是由机架本身自重和配重铁的重量来产生, 张力为1470N,该部分张力属不变张力。

在浸胶区张力大小对帘子布附胶量有影响,进口张力1470N,出口张力在9806～39226N

设定,随帘子布品种不同而异。为提高帘子布附胶量, 挤压辊挤压力为49000N。

3.2　3#张力架到卷取装置张力

　　该部分张力是浸胶帘子布卷取成形需要而设置的。其后贮布架张力同前贮布架张力都属不变张力。后牵引到卷取之间张力因对成品外观有重要影响, 张力开始设定较大为2450N 左右,以后随布卷增大而减小到981N, 该部分张力属变动张力。

3.3　浸胶区到3#张力架张力

 

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3.3.1　干燥区张力

帘子布经浸胶后进入干燥区, 蒸发大部分水分后, 胶液进行缩合。帘子布在烘房内受到高速风吹情况下, 为保证帘子布不折叠, 防止脱辊并要产生足够摩擦力, 从内在质量考虑, 对帘子布施加一定张力, 防止帘子布在干燥区内产生收缩, 张力选择主要符合帘子布内在质量要求。

3.3.2　热拉伸区张力

含有2%水分帘子线由干燥区进入拉伸区,其张力选择要比干燥区大一倍,使帘子线在该区段内应有较大拉伸,并使帘子线达到最大拉伸点,从而产生较大应力。减少帘子线变形,并提高模量,最终使帘子线强力略有提高。锦纶66大分子在高温、高张力下沿施加外力方向整齐排列,提高了大分子取向度和结晶度。

    3.3.3　热定型区张力

帘子线由热拉伸进入热定型区,在张力架的张力作用下,保持帘子线热拉伸处理效果。使大分子进行高度取向,并使拉紧的帘子线有所松弛,产生一定收缩。为稳定品质,消除拉伸时帘子线产生的内应力,其张力选择应比拉伸区小,比干燥区大,使帘子线在该区段在一定张力下重新热定型,进一步达到降低热收缩目的。

    3.3.4　冷却区张力

帘子布由定型区进入冷却区时采用和定型区一样的张力,而温度则由230℃降到60℃以下。使帘子布在张力不变情况下,性能有较大改善。如在冷却区降低张力,帘子布强力将会下降。经过冷却处理后帘子布进入3#张力架,其含水率小于1%。

4　张力设定

　　浸胶帘子布在各区段张力是从已知品种帘子布中的帘子线根数, 先求出总纤度后, 再根据特定已知张力值求出每分特张力。以锦纶66帘子布1400dtex/2f,V1(1450根)为例,总纤度为4060000dtex,已知1400dtex/2f,在干燥区张力19894N,相当0.49cN/dtex,拉伸区张力为

39788N,相当于0.98cN/dtex,定型区张力25872N,相当于0.64cN/dtex。生产中张力设定以2# 张力架张力基数为1,定为基准,1#张力架张力为0.5,3#张力架张力0.65。即张力设定依据为1#,2#,3#张力架张力比为0.5:1:0.65,拉伸区张力是干燥区1倍,定型区张力是拉伸区0.65 倍。

例:1870dtex/2f,V1 帘子布,总根数1276根,总纤度4772240dtex,已知干燥区张力0.49cN/dtex,拉伸区张力0.98cN/dtex,定型区0.64cN/dtex,则在拉伸区总张力(0.98×4772240÷100)为46768N。同理,干燥区张力23384N(为拉伸区张力一半),定型区张力30542N(约为拉伸区张力0.65倍)。

　　在生产中因工艺已定,张力设定是以每根帘子线张力进行计算的。

表2为锦纶66帘子布浸胶机在70m/min和230℃条件下,每根帘子线的张力值,如工艺条件不同,则张力有所不同。

表2　各规格帘子布设定张力值

规格(dtex/2f)	干燥区	拉伸区	定型区
930	8.82	17.64	11.46
1400	13.72	27.44	17.84
1870	18.33	36.65	23.52
2100	20.58	41.16	26.75

　表中930dtex/2f和1870dtex/2f两个品种的张力因定伸原因在定型区有较小误差外, 其余均在范围内。生产中浸胶帘子布定伸应控制在(8.5±0.6)%,根据定伸的大小来调节张力的大小,定伸大则加大张力,定伸小则减小张力,一直到浸胶帘子布定伸合格为止。

生产中要根据品种设定张力,先设定静止张力,再设定速度,当运转速度到达要求后,再设定品种张力，提高帘子布张力,可提高帘子布强度,并可降低定伸,但热收缩会增加。解决这一矛盾的办法是在提高拉伸区张力的同时,保证帘子布不过分伸长,以提高拉伸区和定型区温度来减少收缩。但就帘子布强度而言,极端提高拉伸区温度和张力,会使帘子布劣化,神马帘子布公司在生产中把某些品种温度定在232℃。

5　张力的控制

　　文中张力控制均指浸胶机中心部分恒张力控制, 即3 个张力架恒张力运行时控制原理是一样的。

　　帘子布浸胶机由7台BL电机(日本东洋电机生产的交流调速电机)组成一个完整典型的电力拖动自控系统,在整个浸胶控制系统中参与作用的电信号变化,最后归结为电机转速的变化,根据调速原理,可将7台BL电机转速控制分为下列类型。

前牵引和后牵引的速度控制线速度基本一样,在正常运转时,前牵引和挤压辊线速度保持一致;后牵引机和第三张力架线速度保持一致。而挤压辊速度控制属单一型速度控制,它的线速度设定值为整个浸胶机设定速度基准。生产中速度和张力是联系在一起的, 挤压辊速度是全线基准速度, 挤压辊速度变化时, 1# , 2# , 3# 张力架BL电机速度也同步变化。在浸胶机每区段设有张力检测和速度检测装置,把检出信号返回到张力计和速度比计,从而进行张力和速度比计算。张力计和速度比是分析张力的依据。

5.1　速度比( 伸长率)

　　是检测布的速度、计算布伸长率的一种仪器,是安装在自由辊端面的传感器。导辊每转动一圈,给接近开关一个脉冲信号,然后反馈到速度比计盘上,从而显示出每一区段布的伸长率。在浸胶机全段共有4处,即挤压辊到1# 张力架(SQ-1T),1# 张力架到2# 张力架(1T-2T),2# 张力架到3#张力架(2T-3T),3# 张力架到卷取系统(3T -W)。布的伸长率因品种不同而异,如1400 dtex/2f V1 帘子布的4段伸长率分别为5.5%,2.5%,0.6%,-1.5%,则帘子布的总的伸长率为7.1%。式中5.5%表示1# 张力架比挤压辊前部分帘子布伸长了5.5%,后卷取负值表示帘子布在低温低张力下布回缩了1.5%。其余各品种帘子布总的布伸长率一般均在7%～8% 。

5.2　张力检测

张力检测是由分布在浸胶机各区间导辊上的测力传感器来测定张力值。其张力首先由测力传感器输出荷重信号, 然后输入到模拟转换器转换成数字信号, 由计算机运算处理后转换成模拟控制信号反映到张力显示盘上。

5.3　1# 张力架的张力控制

在浸胶机主操作盘上数字设定器设定1# 张力架张力( 见图2 数字式张力设定器是利用信号反馈的方法去指令BL 电机速度差, 以维持恒定张力) 。设定后的张力输入到演算器进行演算, 同时1# 张力架的张力检测器检测的张力也输入到演算器经演算后, 如设定张力和实际张力不一样,则控制系统将发出改变BL 电机的速度指令,从而靠BL电机前后速度差去维持恒定张力。最后使布面张力和设定张力相吻合。其它各张力架控制方法与此相同。

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 8.仪表盘  9.1#张力架

5.4　浸胶区的速度控制

　　由浸胶机主操作盘设定器设定速度, 设定后的速度输入到演算器, 而速度检测器检测的速度信号反馈到演算器。如全线速度和设定速度不一致, 则速度信号改变频率信号, 频率信号改变电压信号然后反馈到演算器, 演算器对发来和回去的信号进行演算后向BL 电机发出改变速度的指令, 从而使BL 电机改变速度, 最后使浸胶区到3# 张力速度一致。

生产中调整1# 张力架张力, 会引起2# 张力架张力变化, 调节2# 张力架张力又会影响到3#张力架张力变化, 从而形成多级串联耦合, 即前级张力调节引起末级张力变化。挤压辊基准速度变化会引起3# 张力架速度同步变化。为保持各区张力稳定。所以生产中张力设定要从1# 张力架到3# 张力架以每980 N 为一个级数从前到后去设定, 切勿大级数乱加张力。

　　帘子布浸胶机整个张力控制系统其原理属经典的反馈控制, 其中的控制回路极其复杂。其电气控制回路中使用元件已全部集成化。如数字设定器本身就是一个微型计算机, 系统里参与作用的控制信号都是模拟信号。其参与作用的电信号变化最后归结为BL 电机转速的变化,从而提高张力、速度的控制精度, 保证帘子布质量。

6　张力异常与防止

　　帘子布浸胶机张力控制是难度最大的控制系统之一。随着帘子布的品种不同, 控制难度加大,原因是帘子布本身质地柔软, 在浸胶过程中有伸有缩, 同时导辊表面光洁度高, 为保证帘子布与导辊之间有足够摩擦力, 防止帘子布在辊上打滑, 在生产中必须稳定控制张力, 使帘子布在张力架中形成较大包角。

生产中出现张力异常, 往往是1～3# 张力架速度超差。由于张力控制计算机化, 增加了控制的复杂性, 出现张力波动时要从电气、仪表、机械、工艺方面去分析, 要查明异常原因, 同时需要取得浸胶机各部分在正常和异常工作状态下的有关数据,并进行分析、整理、比较。例如测定静止和运转时的张力状况及运转时BL电机的电压、电流、频率、转数等数据, 准确记录, 以备研究, 分析。

我们通过实验对锦纶66浸胶帘子布生产中张力的控制进行了详细的分析，总而言之，在生产过程中通过检测机制或者合理的运行是对锦纶66浸胶帘子布最佳的运行机制。

 

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