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原创 2016-08-29 陆宗源 纺织器材在线

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编者按：

2016年8月26日晚，“《纺织器材》技术交流”微信群讨论了网格圈的相关议题，安徽八一纺织器材有限公司技术顾问陆宗源老师将其多年来对网格圈的研究成果，分享给众群友，陆老师从网格圈的基本结构和性能特点入手，分析网格圈的负荷和主要破坏模式，进而引申到如何做好网格圈的使用、保养等方面；提出了目前集聚纺传动网格圈存在的问题；并指出新型网格圈的原理、特点和发展方向。此外，还帮助群友答疑解惑，反响良好。由于陆老师分享的知识非常全面，知识量大，小编先将部分内容分享给大家，后续更精彩！关注本号，群策群力，携手并进！

网格圈是集聚纺的核心部件，历来受到业内同仁的重视，在几年前就制定了行业标准。但是对网格圈的功能、结构原理、性能要求、技术规格等重要问题的认识还有很大差异，有必要业内进行一定的技术讨论，以统一认识，提高行业对集聚纺和网格圈的更好使用。

网格圈的空隙率

首先，谈一下目前常用的网格圈的指标——目数或空隙率。

在行业标准中建议，网格圈指标采用“空隙率”，但是多年下来，流行的是“目数”。

在集聚纺机构中，网格圈的作用是运载纱线絮条，以前罗拉表面线速度同步前进，让气流对纤维束进行集束。那么，除了机械性能以外，最重要的技术指标应该是透气性。直观上认识：网格圈的透气性与其空隙率相关。

目数是引用筛网标准，定义是“每一英寸内的线数”。虽然网格圈外形酷似筛网，然而两者的功能是有天壤之别的。筛网的功能是筛选物料，是一个计量工具，要求精确区分物料的粒度，它的网孔必需是正方形，尺寸严格准确和均匀，经纬密度必须相同，设计制造必需精确；筛网标准中，对每一个目数还规定了所用的经、纬丝的直径，因此目数和网孔的“开度”数值（被筛物的颗粒大小）是唯一对应的。

而网格圈是要求稳定地通过气流，气流对网孔大小和形状没有要求，不必像筛网那样严格正方形（见图1）。网格圈要研究的是透气性、减少空气阻力和运行阻力（因为它是运动件），力求均匀稳定。因此，有国产网格圈采用不同大小的矩形孔(经、纬线密度不同)，甚至可以采用菱形等特殊孔型，以得到较小的空气阻力和较好的“排屑”功能。

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目数不科学

现在业内采用“目数”术语来标志网格圈的规格，这是不科学的，因为它和透气性没有关联的唯一性，不要求其网孔是严格的正方形。事实上国产网格圈的经向和纬向的线密度都是不同的，因此无法用筛网标准的“目”来定义。即使是日本丰田公司的网格圈，声称是80目，因为它的经、纬线密度都是31.5根/cm（80根/inch）。但是按筛网标准，它应该用直径0.137 5 mm的单丝，而实际上丰田采用0.16 mm的尼龙单丝。所以说丰田公司用“80目”，是不符合筛网标准的，因此这种引用也是不恰当的。

网格圈标准建议采用空隙率有二个原因，一是它和透气性大致相关；二是它可以测量，可以计算。（遗憾的是标准中没有指出）

空隙率/%=（10—经丝直径×经向线密度）（10—纬丝直径×纬向线密度）

经、纬丝直径单位用mm；线密度单位用根/cm；空隙率单位是百分比。

当然，如果标准里还规定了网孔形状的“修正系数”（可以通过计算和实验室实验来决定），就能做到空隙率和透气性的唯一对应性，那么标准就完善和科学了。

网格圈的机械性能要求

要研究网格圈的性能要求，先要研究它的负荷（受力）情况。

先分析它的受力情况：网格圈套在负压管上，不管是外传动还是内传动，原动力都是压棍或罗拉的摩擦传动；负载也只有一个，就是克服网格圈和负压管的摩擦阻力，所以网格圈的摩擦性能就格外受到重视和着意研究。

外传动方式网格圈在工作时，压辊压力P是唯一的原动外力，负压管必然产生方向相反、大小相同的反作用力N。由P产生的摩擦力Q是驱动力；由N产生的摩擦力F是主要的阻力之一。显然，由于内外不同材料的摩擦系数的相差悬殊，Q和F相差也很大，所以网格圈就能够被传动。Q和F的相差数还必须要克服网格圈其他部位和负压管之间的摩擦阻力，下面就来分析这个阻力的性质和大小。

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网格圈受力分析

网格圈是柔性体，除了上述压力点以外，其他部位没有外力。网格圈和被包容体之间的摩擦力，除了摩擦因数以外，取决于两个参数：张力和被包围弧的曲率。而网格圈各部位的张力都不一样，和摩擦阻力之间又有比较复杂的因果关系。如果网格圈张力不变，被包围弧的曲率越大（曲率半径小），那么网格圈对被包围弧的压力就越大，摩擦力也就越大。而在网格圈的直线部分，不管张力多大，因为没有曲率（曲率半径为无穷大），摩擦力也为零。

图2是网格圈受力分析图，左边是张力图，右边是摩擦力图（矢量方向均转了90度）。网格圈从传动点开始，离开传动点后，走上负压管的圆弧部分，在这里的网格圈是松边，所受的张力很小，因此这部分的摩擦力很小。再后面网格圈进入直线区，摩擦力等于零，网格圈的张力也不会增加。

网格圈进入后面的曲率很大的“尖角”区，这个“尖角”在集聚纺结构上是很重要的，它越是“尖”，就能使负压管上的窄缝上开口越是接近输出罗拉的钳口，对絮条的控制就越好。可是网格圈在绕过这个尖角的时候，从直线状态突然变成曲率很大的弯曲状态，一方面网格圈会增加很大的张力来克服自身的抗弯力；另一方面网格圈对“尖角”的压力也显著加大，造成了最大的摩擦阻力，这里称它为“尖角阻力”,用“J”来代表。再往后，网格圈进入集聚工作区，尽管网格圈张力达到最大（紧边），但是由于曲率很小，因此摩擦力也是很小的（虽然由于负压作用，也会增加一定的摩擦力）。由此可见，“尖角阻力”J是网格圈的主要阻力之一（另一个是F，但它是传动不可避免地），在数值上占绝大比例。这是网格圈受力的一个重要概念。

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如何减小“尖角阻力”？

唯一办法就是要尽量减小网格圈的周向抗弯刚度，因为不可能要求损失工艺性能而加大尖角的半径。因此要求采用抗弯刚度小的锦纶丝，这是因为涤纶和其他化纤丝的抗弯刚度要大得多；要采用小直径的尼龙丝，0.08 mm的绪森网格圈（国产基本都是）比0.16 mm的丰田网格圈要好；斜纹组织的要比平纹组织的要好……

对于“稳定通过气流”这一要求，网格圈要耐磨，不起毛，不变形（少变形）。这和原料丝的性能和网格圈制造工艺有关，这里有许多学问。

网格圈的选购原则

因为没有明确的技术指标，在网格圈选购中一般用户将美观放在第一位，因此导致网格圈制造者不是从性能、效果、寿命和抗堵性能等物理指标上下功夫，而是一味追求美观。

网格圈选购首先考虑的应该是性能、寿命和少维护等因素。

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不易发现的问题

一般用户和制造商不易看到的有关网格圈机械性能的重要问题：

网格圈是由经纬交织的织物，因此它的挠性要比同一材料、相同厚度的薄膜好得多。这是因为网格圈经过负压管尖角出的时候，经纬交织点之间会发生“蠕动滑移”。

为分析这一原理，请看在放大很多倍的图示：从小曲率向大曲率进行时，一根经线从位置a相继移动到a’、a”时，在a-a’之间和a’-a’’之间的纬纱长度显然是不一样的，此时纬纱在经纱表面向后滑移；再往前行，曲率大变为曲率小变动（平坦）过程相反，纬纱向前滑移。因此，网格圈每旋转一次，经、纬纱之间就往返蠕动一次，如图3所示。

图3是新（左）、旧（右）五星网格圈的显微图，新网格圈碳膜完整，不透光；用过一段时间后，可以看出，经、纬交织点上全部透光了，经、纬纱上、下四层碳膜全磨掉了，这证明了蠕动摩擦的存在。

这个现象很重要，它减小了网格圈的弯曲阻力，减小传动阻力。如果不让它蠕动（例如把它们熔接在一起）势必产生内应力，就会影响网格圈的寿命。

丰田网格圈采用粗丝（直径为0.15 mm～0.16 mm），可能是为了美观，在网格圈上“烫”上了有规律排列的圆形“熔点”。这些熔点处的经纬丝没有了蠕动可能，增加了弯曲刚度，网格圈运行时造成很大的交变内应力。此外，网格圈热定型的增强效果在熔点处丧失殆尽，会很快起毛。

有的国产网格圈制造商为了美观，在切割之前在切割区“烫”一条2 mm～3mm的宽边，然后用锋利的切刀切割，切割边非常光滑好看。但是这种做法使两边经纬线板结成块，线间无法蠕动，抗弯力提高，在交变应力作用下很容易产生裂纹而损坏。

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切边的方法

熔切边应该是采用超声波法，这是一种冷切割，即割刀和网格圈都是处在常温下工作。因为网格圈的热定型有对尼龙原丝的增强作用，最怕接触高温，若超过玻璃化温度，会使它回到处理前的原始状态，强度和耐磨性损失。而熔切边宽度不必太大，只要能锁住纬丝不脱散就可以了。几种不同切边方法示意见图4。

早期采用热割法（电热和激光），由于温度太高难于控制，熔边比较粗大，而且边的机械性能和本体的差异大，遇水就变形，所以绪森规定网格圈不能水洗。

现在普遍采用超声波切割，质量好的网格圈应该是可以水洗的，这是应该一个技术性能，一般质量不到位的网格圈水洗后还是会产生荷叶边，见图5。

（未完，待续）

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