高速轉杯紡龍帶防靜電探討

徐亞龍 林 斌

高速轉杯紡對龍帶抗靜電提出更高的要求,本文分析了龍帶靜電產生機理,介紹了靜電對高速氣流電器元件的危害,對龍帶的抗靜電方法進行試驗并給出評價。

High-speed rotor spinning claims for higher antistatic property of tangential belt. This article analyzed the formation mechanism of static and its harm to electric components of high-speed rotor spinning machine. Besides, the authors have tested and evaluated several antistatic measures of tangential belt.

BD – 3系列高速轉杯紡紗機的動力都是由龍帶驅動的,龍帶在高速運行時其絕緣表面和帶輪發生頻繁的接觸 — 分離和摩擦,故容易積累較強的靜電。BD – 3系列高速轉杯紡紗機自動化程度很高,裝備眾多電器元件,過高的靜電積累所產生的放電現象極有可能擊毀機械上的電器元件和線路板,甚至引起火災。對類似BD – 3系列的高速轉杯紡紗機來說,高抗靜電等級的平面皮帶,尤其是龍帶,是提高質量、延長電器元件和線路板的使用壽命以及安全生產的關鍵。

龍帶的靜電產生機理

平面皮帶的傳動是典型的摩擦傳動,當平面皮帶的高分子材料表面(屬于非金屬材料)和帶輪表面緊貼在一起時,電子從較低能量的一方往較高的一方移動,在接觸面上互相交換電荷,當平面皮帶和帶輪高速分開時,由于平面皮帶是絕緣體,結果帶輪和皮帶其中的一個帶著多余的電子,充著負電,另一個保持充著正電。

龍帶主要采用不同性能高分子材料,有時也采用一些天然材料,經現代化工藝或織造手段復合而成。龍帶傳動是高速平皮帶傳動的一種形式,是由一個主動輪傳動數十個到數百個被動輪(錠子)的多點傳動。由于此帶長而窄,運轉時像條龍在游動,所以習慣上稱作“龍帶傳動”。BD – 3系列高速轉杯紡紗機采用典型的高速龍帶傳動。龍帶傳動系統的基本元件是主動輪、被動輪、張緊輪、導輪和壓輪等。龍帶在高速運行時,其絕緣的工作表面和以上眾多的帶輪摩擦,所以龍帶是更容易積累靜電的平面皮帶。BD – 3系列高速轉杯紡紗機的核心部件紡杯,承擔著纖維凝聚成須條的重要任務。紡紗器接頭需要制動紡杯,制動塊和紡杯龍帶在劇烈摩擦,所以BD – 3系列的紡杯龍帶是靜電積累更加嚴重的龍帶。國內不斷有紡杯龍帶不抗靜電而造成的電路板擊穿、轉杯紡變頻器燒毀的報道,研究和解決BD – 3系列的紡杯龍帶的抗靜電問題對所有高速紡機的平面皮帶的抗靜電問題有很大的指導意義。

提高平面皮帶抗靜電的方法

平面皮帶抗靜電的解決辦法很多,主要有以下 3 種。

多年來絕緣體的表面涂附導電層是抗靜電領域工作者不斷研究的課題。對平面皮帶,尤其是轉杯紡龍帶,原西北紡織工學院的兩位學者做過很多的研究和試驗。他們曾經研制出AEP抗靜電涂料,采用平面皮帶抗靜電的第一種方式,即在平面皮帶表面形成牢固連續的覆蓋層。并且在處理后的 6 個月內,對處理后的平面皮帶進行了強力摩擦 1 萬次來檢驗其牢度和耐久性試驗,試驗結果見表 1、表 2。

雖然以上的研究已經提高了轉杯紡龍帶的抗靜電性能,對于普通速度的紡織機械已經能夠滿足要求,但是還不能滿足類似BD – 3系列高速轉杯紡紗機對平面皮帶的抗靜電要求。而且導電的表面會隨著平面皮帶表面的磨損而不斷喪失抗靜電性,同時導電的表層可能會改變平面皮帶表面其他的物理性能,比如摩擦力或抗老化等等。所以采用導電的表面不適合大部分的高速紡機,尤其是BD – 3系列。

第二種方法是用織于平面皮帶布面的碳絲來提高平面皮帶的抗靜電性,這種方法較第一種抗靜電方法解決了平面皮帶永久抗靜電問題,抗靜電性能持久且穩定。同時這種方法實施起來很經濟,只需要在織布的時候織入碳絲(線)的經線即可。但是碳線經向的間斷性不能賦予平面皮帶更高的抗靜電性能,目前這種方式能夠達到的抗靜電指標最高只有 108 Ω(標準實驗條件下),也就是說只能滿足低速的平面皮帶,即線速度低于 10 m/s。比如往復抓包機覆蓋帶、多倉混棉的平簾和斜簾用這種抗靜電方式就能完全解決抗靜電的問題。

BD – 3高速轉杯紡紗機采用的抗靜電方式

瑞士Rapplon(瑞寶龍)是歷史最悠久的平面皮帶的生產廠家,最近蘇拉公司和瑞士Rapplon的專家密切合作研究出更高等級的抗靜電碳涂料,永久地把導電碳涂層在平面皮帶的中間,達到永久的導電效果。同時對于紡杯龍帶這樣要求更高的平面皮帶,采用了平面皮帶中兩層永久性導電涂層的結構,設計出超級導電平面傳動帶。

江蘇悅達紡織集團有限公司紡紗二廠轉杯紡車間曾經對Rapplon的超級導電龍帶和其他進口龍帶(以下簡稱N皮帶),在蘇拉高速轉杯紡紗機上做過 1 年的抗靜電跟蹤試驗,結果見表 3。

從表 3 可以看出Rapplon的高速轉杯紡龍帶在長期的使用中可以保持穩定的低電阻和抗靜電性能。同時Rapplon龍帶的電阻大大低于其他的進口龍帶,也就是說抗靜電性大于其他的同類產品。使用Rapplon平面皮帶降低了由于靜電而帶來的電器損傷和安全風險。

結論

(1)BD – 3系列轉杯紡紗機的高速度,使傳動平皮帶高速運轉時極易積累靜電,這對機器上面所有的電器元件都造成了嚴重威脅。

(2)平面皮帶抗靜電方法有 3 種:更低電阻的平面皮帶、導電中間層是永久的和龍帶抗靜電結構。Rapplon研發的新型平面皮帶的卓越永久抗靜電性能夠更安全地傳動BD – 3系列高速轉杯紡紗機。