WRC-MF65型紡紗用牽伸膠輥的研制與應用

趙德平，王　玉，朱春龍

(無錫二橡膠股份有限公司,江蘇 無錫　214193)

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?生產實踐

WRC-MF65型紡紗用牽伸膠輥的研制與應用

趙德平，王玉，朱春龍

(無錫二橡膠股份有限公司,江蘇 無錫214193)

摘要：為滿足現代紡制中細號精梳棉紗的工藝要求，通過分析棉纖維性能、紡紗工藝要點及其紡紗過程中棉纖維的靜電、粘附特征，膠輥磨損形式及其走熟期、后效應形成機理，研制成功WRC-MF65型紡紗牽伸膠輥用膠管。生產應用表明：WRC-MF65型膠輥不僅耐磨損、抗靜電、抗纏繞，利于改善中凹、變形，而且成紗質量優、錠間差異小、粗細節少，紡中細號紗的優勢明顯，完全可以替代進口產品。

關鍵詞：WRC-MF65型；膠輥；膠管；中細號精梳棉紗；靜電；粘附；纏繞；磨損；變形；后效應

0引言

棉纖維是天然纖維，具有以下特點。

a)吸濕性強：棉纖維具有較好的吸濕性，其含水率可達到8%～10%；當其接觸人的皮膚時使人感到柔軟、舒適。而當棉布濕度增大，周圍溫度升高時則纖維中含的水分會逐漸被蒸發，使織物含水率保持平衡狀態。

b)保濕性佳：棉纖維具有多孔性、彈性高的優點，纖維之間能積存大量空氣，也是熱和電的不良導體，使純棉纖維紡織品具有良好的保濕、保暖性。

c)耐熱性能良：純棉紡織品耐熱性能良好，在溫度110 ℃以下時，只會引起織物上水分蒸發而不會損傷纖維，使純棉織物適應洗滌印染后加工。

d)耐堿性強：棉纖維對堿的抵抗能力較強，纖維在堿溶液中不被破壞，從而利于純棉織物進行染色、印花等后整理工藝，以開發更多棉織新品種。

e)天然衛生：棉纖維主要成分是纖維素，僅有少量的蠟質、含氮物、果膠，純棉織物經多種應用的實踐，對人體無任何刺激和副作用。

鑒于以上優點，人們更加崇尚自然、環保和舒適，回歸純棉時代已成為當今的時尚潮流。研制WRC-MF65型紡紗膠輥用膠管就是順應這種發展趨勢，以適應現代紡紗工藝紡制純棉紗，其特點是適用集聚紡紡制中細號精梳棉紗，且膠輥表面可免處理或紫外線光照處理。

1膠管的研制

1.1靜電特征

原棉纖維與膠輥及羅拉摩擦產生的靜電量遠少于化學纖維，因其含水率較高而使靜電散逸較快；但原棉纖維長度參差不齊、質地細而輕，對靜電感應敏感，受到外力易從纖維束中游離出來。

在靜電電位序列表中，鋼鐵、丁腈橡膠占中心位置，白呢、原棉纖維列于左側，腈綸、滌綸列于右側。當兩種材料的物體相摩擦時，則位于左側的材料帶正電，位于右側的材料帶負電。在膠輥紡紗過程中，推理棉纖維帶正電荷，白呢絨輥同樣帶正電荷，同種電荷相斥有利于減少絨輥花；如果是靜電植腈綸絨輥則帶負電荷，和棉纖維帶異種電荷相吸引，將增加絨輥花產生，導致有效纖維減重。

精梳棉紡紗靜電防護，首先要通過控制溫濕度以改善工藝條件，選用鋁襯管膠輥，清潔絨輥包覆帶以白呢、丁腈橡膠發泡類材料為佳，膠管配方體系組份關鍵是最大限度減少纖維和膠輥表面摩擦產生的靜電量，其次是提高膠料表面導電性。

1.2粘附特征

棉纖維中含有果膠、油脂和蠟。果膠含有單糖碳水化合物，呈粘狀物，在一定溫濕度下與膠輥表面接觸形成溶解狀態污垢；油脂是高級脂肪酸的甘油酯，植物油脂熔點較低；蠟主要成分是由高級飽和脂肪酸和高級一元醇組成的酯，它們在一定溫度下與膠輥表面接觸熔融形成覆蓋膜狀污垢。

在溫濕度波動變化下，棉纖維中的棉糖、棉蠟混合物粘附在膠輥表面的形態有所不同，高溫高濕條件下易形成溶解、熔融狀粘性膜，隨著量的積聚，繞花、斷頭增加；當溫度下降到一定程度則硬化成覆蓋膜，惡化條干，發生紗疵質量事故。

當生產環境相對濕度較高時，空氣中的水分容易受溫度波動的影響，在膠輥表面凝聚形成水霧，而水霧微小的液滴產生液橋，由液橋產生的作用力增強了纖維對膠輥表面的吸附力，這種問題在開冷車時較為明顯。隨著膠輥表面因纖維摩擦升溫與周圍環境達到平衡，使水霧逐漸消失，紡紗趨于正常。

1.2.1機械波成因

新型集聚紡紗技術以其“減小加捻三角區、負壓吸風槽集聚”功能使所紡紗線結構緊密、外觀光潔、毛羽少、單紗強度增大，改善了紡紗的抗繞性，減少斷頭率，提高了紗線可紡性。若片面追求成紗條干(選用膠輥硬度過低、表面摩擦因數太大)、過量使用棉糖、棉蠟含量高的原棉以降低成本，則膠輥表面易積聚過量棉糖、棉蠟熔融形成的粘性覆蓋膜，促使摩擦因數變大，發展到一定程度其粘附力將破壞紗條在正常牽伸過程中纖維的有序排列分布，造成有規律的機械波，繼續發展下去甚至產生諧波。

1.2.2波譜圖實例分析

邵爾A硬度為65度的細紗牽伸免處理膠輥，紫外線光照90 s，磨礪上車直徑為32 mm，集聚紡紡制14.58 tex精梳棉紗，10個樣紗實例波譜圖分析見圖1、圖2。

1.2.2.1現象：新膠輥上車紡紗15 d后，在波譜圖中波長靠近10 cm對應處出現機械波(主波)，相對高度大于該處正常波幅的1/2，形成嚴重紗疵，再過約7 d即產生譜波(次波)。

1.2.2.2初步判斷：波譜圖中波長與膠輥周長(3.2×π=10.048 cm)基本吻合處，重復出現有規律的機械波，是膠輥缺陷造成的機械波。

1.2.2.3排查：① 從外觀看，膠輥無破損、缺膠，膠管與鋁襯管結合良好、無脫膠，鋁襯管內徑與套制均正常。② 從物理性能看，膠輥硬度正常，無中凹，表面粗糙度正常。

1.2.2.4表面輔助處理：膠輥經紫外線光照90 s，生產質量指標符合規定；紫外線光照延長至120 s，條干CV值超標。

1.2.2.5膠輥表面摩擦因數變化：上車15 d，摩擦因數急劇上升，手感明顯粘澀。

1.2.2.6復磨回用：將造成機械波的膠輥經復磨、光照處理后再上車使用，初期紡紗狀況正常，后期又產生機械波。

通過對機械波表象分析，全面排查影響膠輥使用的內外因素，表明膠輥表面摩擦因數明顯升高與表面微處理、棉花含糖量高有關。在搖架加壓狀態下膠輥由前羅拉帶動作勻速運行，其積聚的粘附力足夠大時破壞了握持力與牽伸力的正常配置關系，促使紗條產生嚴重周期性條干不勻[1]。

精梳棉紡紗抗粘附，主要通過溫濕度控制以改善工藝條件，合理控制原棉成分配比、膠輥表面輔助處理狀態與回磨周期。膠管配方設計應降低膠輥表面張力，直接減弱棉糖、棉蠟對膠輥表面粘附力以減少積聚量，極大地減小膠輥表面對水的潤濕接觸角，使水在膠輥表面充分散開以抑制液橋的產生。

1.3磨損形式

1.3.1油性磨損

雖然原棉纖維中不含礦物油劑，但是色紡會添加工藝油劑，若潤滑軸承的鋰基脂加油方法不合理，潤滑鋰基脂本身質量問題造成分油，羅拉接頭潤滑油脂溢出，都會在遷移膠輥表面后發生局部溶脹、發粘，導紗動程產生卷狀物剝離磨損。

1.3.2層狀磨損

當膠輥硬度偏低、免處理膠輥表面摩擦因數偏大時，雖然對提高成紗質量有利，但易發生層狀磨損。發生層狀磨損的機理是：膠輥本身是粘彈體，硬度偏低的膠輥能加大與下羅拉溝槽蠕變貼合的受力面，表面摩擦因數偏大增加了啟動運行阻力，在紡機啟動的瞬間因橫向剪切力較大而啃傷膠輥，這種初始破壞發生在膠輥表層下(分子隱性斷裂)，并逐步向表層擴展，直至膠輥被剝離掉膠。

1.3.3撕裂磨損

撕裂磨損主要發生在導紗動程，集聚紡已由微動程加大到5 mm～6 mm。若免處理膠輥硬度偏低、表面摩擦因數太大，易造成紗條橫動失效、膠輥磨損起槽，且溝槽邊緣呈放射性裂紋，加上碎粒磨損而加劇[2]。

1.3.4疲勞磨損

膠輥在紡紗運行過程中存在周期性載荷，被重復壓縮、拉伸、剪切等。免處理膠輥硬度偏低，表面摩擦因數過大，會加大橡膠表面疲勞磨損，導紗動程內有規律的花紋小裂縫(龜裂)。

磨損防護需要控制溫濕度以改善工藝條件，同時規范潤滑脂使用方法，合理選擇膠管硬度，正確控制膠輥表面摩擦因數；而膠管配方應從丁腈橡膠韌性、耐油性、耐磨功能助劑的運用等綜合改性，可全面防止膠料早期磨損。

1.4中凹形變

膠輥硬度是其硫化膠彈性、強度、韌性等力學性能的綜合指標，也是膠輥在紡紗過程中抵抗彈性變形、損壞的能力，膠輥硬度高則其抵抗彈性變形、損壞的能力強，硬度低則反之。在長期的紡紗生產實踐中證實，中細號精梳棉選用細紗膠輥邵爾A硬度為65度時，其適紡性能(抗壓變形量、牽伸握持力、適紡范圍)、成紗質量最佳。

由于紡紗膠輥主體材料丁腈橡膠是典型的粘彈體高分子材料，所以紡紗丁腈膠輥用膠管的配方體系、混煉膠工藝，應確保膠管通過硫化組成勻質三維交聯結構彈性體，在一定的使用條件下防止由粘性引起的力學松馳(靜態為應力松弛、蠕變；動態為滯后、力學損耗)產生不可逆的變形[3]。

1.5使用后效應

優質免處理紡紗膠輥必須具備穩定的使用后效應，主要表現為膠輥硬度、表面摩擦因數、回磨后走熟期的變化穩定性。

a)硬度穩定性：配方設計體系首要保持膠輥用膠管硬度的穩定性，尤其要防止不利因素對膠輥硬度穩定性造成危害。如防止以下因素：① 使用溫度升高，硬度下降，引起膠輥綜合力學性能下降，摩擦因數增大，磨損明顯；② 由于制造缺陷而產生硬度回性期(硫化后效應)及使用后期膠輥老化，表面硬度升高、彈性下降，影響成紗質量。

b)表面摩擦因數變化：免處理膠輥經磨礪上車運行，其多功能助劑將緩慢遷移至表面達到平衡狀態，在羅拉摩擦力作用下，膠輥表面同時發生物理化學變化，有機官能團相互作用發生游離基反應，逐漸形成致密光潔的摩擦聚合膜(再生膜)，促使膠輥表面呈現滋潤、低表面能、摩擦因數適中，組成一個抗繞、耐磨適合紡紗的柔彈性功能界面。

c)回磨后走熟期變化：免處理膠輥在磨礪后上車紡紗，都有長短不同的走熟期，走熟期越短越佳；隨著回磨次數增多，膠輥內部含有的多功能助劑逐漸消耗減少，遷移表面效率減緩，這是走熟期延長的主因。膠管配方設計可以通過高效功能助劑選用，結合控制遷移速率，提高使用效能并避免意外損耗來遏止走熟期延長；也可以通過紫外線光照輔助處理，直接消除走熟期，間接節省功能助劑，是提高紡紗膠輥后效應的一種可靠捷徑[4]。

2生產實踐

2.1WRC-MF65型膠管

WRC-MF65型膠管，邵爾A硬度為65度；顏色為桔紅色；耐磨、抗靜電型；適紡中細號精梳棉；膠輥表面狀態為免處理或紫外線光照；摩擦因數、硬度均勻，紡紗條干和粗細節較優，特別適紡中細號精梳棉及低模量軟質纖維。

2.2生產實踐一

紡紗機型為豐田RX220型集聚紡細紗機；紡紗品種為CF 11.66 tex-LO、CF 7.29 tex/2-FX；膠輥直徑為30 mm；膠輥表面免處理；細紗膠輥回磨周期為使用30 d～45 d；回磨量為0.2 mm；牽伸膠輥使用2個月。

MF65型膠輥在豐田RX220型集聚紡細紗機臺上應用2年來，表明完全可以替代原裝進口免處理膠輥，其抗纏繞、抗變形、耐磨、成紗質量穩定性、外觀色澤等綜合性能較優。

在12號機臺生產精梳棉集聚紡，抽樣測試烏斯特條干數據見表1。

表112號機臺生產精梳棉集聚紡抽樣測試烏斯特條干數據

2.3生產實踐二

MF65型紡紗牽伸膠輥用膠管具有高彈性、低硬度、壓縮變形小、表面功能膜手感滋潤等特點，在紡紗生產推廣應用3年過程中相對穩定；同時，采用光照處理膠輥有效發揮了其原有使用特性，良好的一致性和穩定性，大大縮小了錠間差，從而改善了成紗質量、減少了斷頭，進而提高了生產效率，并因回磨周期(2個月)的延長使生產成本大幅度降低。

應用條件如下。

紡紗機型為青澤集聚紡細紗機；紡紗品種為70%的長絨棉；搖架壓力為160 N(前區用壓力棒隔距塊)；錠速為16 kr/min；鋁襯管膠輥表面紫外線光照3 min。

2.3.1對比測試

表2和表3是MF65型紡紗牽伸膠輥與原生產用邵爾A硬度為65度免處理膠輥在紡CJ 11.66 tex紗、CJ 7.29 tex紗時的試驗數據。

表2不同膠輥紡CJ 11.66 tex紗成紗質量對比

表3不同膠輥紡CJ 7.29 tex紗成紗質量對比

從表2、表3可看出如下。

a)MF65型鋁襯管膠輥紡中細號紗的成紗條干優于其他膠輥，且錠間差異較小，有效保證成紗質量及成紗一致性，且紗號越細其優勢越明顯。

b)MF65型鋁襯管膠輥在同樣處理方法的基礎上，成紗的粗節、細節也優于其他膠輥，從而保證后道工序的順利進行，有利于提高布面質量。

c)經過長期的試驗觀察，在同紗號、同樣處理方法的情況下，MF65型鋁襯管膠輥的回磨周期比其他膠輥的回磨周期約長10 d～15 d，從而有效降低操作工的勞動強度及生產成本。

2.3.2生產抽樣檢測

生產CJ 7.29 tex紗抽樣測試烏斯特條干數據見表4，生產CJ 5.83 tex抽樣測試烏斯特條干數據見表5。

表4生產CJ 7.29 tex紗抽樣檢測對比

表5生產CJ 5.83 tex紗抽樣檢測對比

2.3.3膠輥不同回磨周期生產抽樣檢測

在膠輥不同回磨周期，抽樣測試烏斯特條干數據匯總見表6。

表6膠輥不同回磨周期抽樣測試烏斯特條干數據匯總

3結語

WRC-MF65型紡紗膠輥具有抗靜電、抗粘附纏花能力；對改善磨損、中凹變形有利，增強了使用后效應，其研制將理論與紡紗生產實踐相結合，優化膠管用膠料的配方體系與制造工藝，滿足現代紡紗生產對中細號精梳棉產品要求。經過長期生產實踐驗證表明，MF65型紡紗膠輥是近期開發成功的、適紡中細號精梳棉的優質細紗牽伸膠輥。

參考文獻：

[1] 胡樹衡，王柏潤，劉榮清，等.紗疵分析與防治[M].北京：中國紡織出版社，1997：12-13.

[2] 張嗣偉．橡膠磨損原理[M].北京：石油工業出版社，1998：10-25.

[3] 胡萬春，趙德平，邵煥.紡紗膠輥膠圈配方設計與產品創新[C]//“五愛·潛陽杯”2014’紡織器材制造、應用及新技術交流研討會論文集.咸陽：全國紡織器材科技信息中心，2014：101-105.

[4] 朱興學，安建江，趙德平，等.雙組份涂料輔助處理免處理低硬度膠輥的應用[J].紡織器材，2015，42(1)：46-49.

Development and Application of Spinning Drafting Rollers WRC-MF65

ZHAO Deping,WANG Yu,ZHU Chunlong

(Wuxi No.2 Rubber Co.，Ltd.,Wuxi 214193，China)

Abstract:In order to meet the requirements of the modern process spinning medium or fine combed cotton yarn,through the analysis of the cotton fiber properties,spinning essentials,fiber electrostatic,adhesion characteristics,roller wear form and run-in period,after-effect mechanism,and on the basis of the basic theory,spinning drafting roller WRC-MF65 is successfully developed.The production application shows that spinning drafting rollers WRC-MF65 is not only wear resistance,antistatic,anti-lapping,improving the concave effect and deformation,good yarn quality,small spindle differences,less thin and thick,good edge in spinning fine count yarn,consequently a substitution of the overseas products.

Key Words:WRC-MF65;rollers;tube;fine combed cotton yarn;electrostatic;adhesion;lapping;wear;deformation;after-effect

收稿日期：2015-07-24

作者簡介：趙德平(1956—)，男，江蘇無錫人，總工程師，主要從事橡膠制品工藝及應用方面的研究。

中圖分類號：TS103.82+3

文獻標志碼：B

文章編號：1001-9634(2016)02-0013-05

網絡出版時間：2015-10-20 10∶30

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.20151020.1030.014.html