差別化纖維用紡紗膠輥的設計與使用

邵 煥，安建江，張新焱，曹恒坤

(無錫二橡膠股份有限公司，江蘇 無錫 214193)

1 膠輥制造技術研究方向

隨著紡織技術的不斷發展和新型纖維、紡紗型式不斷涌現，對紡紗膠輥提出了更高的要求，即在滿足先進紡織機械智能化、高速化發展方向的同時，更好滿足紡紗型式多樣化、適紡品種差異化的要求[1-2]，其性能主要體現在以下幾個方面。

1.1 耐油性和抗靜電性

新型差別化纖維在合成生產過程中要添加工藝助劑，如紡絲油劑、表面活性劑等進行性能優化提升，其紡紗尤其是功能性表面異型結構纖維的紡紗，對膠輥的耐油性、抗靜電性提出了更高要求。

1.2 耐磨性和抗壓變性

高速、高壓紡紗條件下，單位時間內纖維通過膠輥的次數增加，要求膠輥彈性瞬時回復用時短；膠輥磨耗量增加，則要求其耐磨性提升。

1.3 耐撕裂和抗損傷性

高速、高壓紡紗條件下，膠輥運行對須條的牽伸速率增大，膠體變形力、形變次數增大，膠輥受到剪切力和剝離力增大，要求膠輥更耐撕裂和抗損傷。

1.4 耐熱性和抗老化性

橡膠體產生的熱量與工作速度、受壓以及摩擦量有關。在高速、高壓紡紗條件下，單位時間內膠輥形變次數增多、橡膠分子鍵容易因不斷快速蠕變而僵硬，要求膠輥具有良好的耐熱性和抗老化性。

2 膠輥新產品設計與創新

為了深入研發更高質量的膠輥，滿足上述要求，公司加大科研投入，在新材料和新工藝的應用、過程質量控制方面狠下功夫。

2.1 應用新材料

2.1.1 提高膠料的物理機械性能

采用新型高分子材料與進口特種丁腈橡膠、高分子專用“搭橋劑”進行三元共混改性，提高膠料的物理機械性能：扯斷強力提高50%，耐磨性提高30%以上，確保每月滑動摩擦100萬次以上，靜壓縮變形不大于0.8%，滿足在高速、高壓條件下瞬時(0.003 s)回復動態圓柱度要求等；在紡紗導紗動程小于4 mm時，膠輥耐久性提高50%～80%。

2.1.2 提高抗繞性

優化組合新型抗靜電劑，提高膠料表面導電性、抗繞性，靜電劑遷移至膠輥表面起擴散分布均質功能，并和成膜劑、抗刻劃劑、防粘附劑組成均勻的抗靜電彈性膜。

2.1.3 提高握持均勻性

應用高科技納米微型膠囊化技術對橡膠交聯劑、硫化活性劑進行深加工預處理(發明專利)，促使硫化交聯體系分散勻稱，確保產品成型硫化形成均質三維交聯結構彈性體，能有效防止膠輥損傷、中凹，達到膠輥表面摩擦因數、硬度分布微觀均勻，牽伸握持力均勻之目的。

2.2 應用新工藝

2.2.1 自動配料控制系統

自動配料控制系統密閉設計，主要用于配料稱量，有專業程序控制磅桶自動循環、自動補料，具有速度快、精度高、防差錯報警提示功能；其條形碼管理系統，可防錯、可追溯。

2.2.2 硫化控制系統

硫化控制系統主要采用等效硫化電腦控制系統，可根據膠料配方自動調整硫化時間、溫度和壓力，實時監控溫度、壓力波動，異常狀況會自動記錄、報警，手動排除。

2.2.3 密煉共混膠改性新技術

密煉共混膠改性新技術(發明專利)，通過時間、溫度、壓力、轉子速度的精準設計及電腦系統控制，確保膠料共混改性效果，使混煉膠質量均勻、一致，減少了膠輥錠間差異及條干衰減性。

2.2.4 優化預處理工藝

優化預處理工藝(發明專利)對功能性配合劑進行納米膠體化處理，使產品組成均質三維交聯結構彈性體，提高膠輥使用壽命。

2.2.5 成型新工藝

成型新工藝(發明專利)采用新型塑性材料替代傳統成型包覆材料，提高膠料與骨架層粘合強度，改善膠輥表面致密性，提高膠輥磨礪質量。

2.3 過程質量控制

2.3.1 監控手段科學

科學的監控手段是保證產品質量的前提，目前主要利用自動配料控制系統、煉膠工藝監控系統、硫化控制系統等先進的控制系統來監控。產品過程質量控制用監控系統示意見圖1。

a) 自動配料控制系統 b) 硫化控制系統

2.3.2 生產工藝設備先進

采用新型密煉式混煉以及冷喂料復合擠出成型工藝。傳統開放式煉膠機與密煉機工藝對比見表1，傳統熱喂料擠出成型與冷喂料復合擠出成型工藝對比見表2。

表1 傳統開放式煉膠機與密煉機工藝

表2 傳統熱喂料擠出成型與冷喂料復合擠出成型工藝

經過新材料和新工藝的應用、過程質量控制的改進，WRC系列膠輥新產品性能進一步提升。首先，握持性更好：一是使用期內膠輥握持性能衰退速度慢，衰退幅度小；二是膠輥性能一致性好，使用期內可靠性、一致性、穩定性強。其次，適紡性和抗繞性更強：一種型號的膠輥適紡不同纖維、不同混紡以及多種纖維混紡，尤其提高了紡化纖的適紡性，溫濕度變化敏感性小；新型抗靜電劑的優化組合，提高了膠輥抗繞性。再次，使用壽命更長：在高速運轉條件下，延長細紗、粗紗膠輥1次回磨周期，提高使用壽命；有利于環境保護：各型號膠輥表面采用不處理技術(特殊環境需要抗靜電處理可采用稀涂料+光照處理)，連續紡紗后可以不使用化學清洗劑或酸類處理劑，不污染環境、不損害人體健康。

3 新型膠輥使用案例

3.1 WRC-S68型膠輥

3.1.1 設計亮點

WRC-S68型膠輥邵爾A硬度為68度，軍綠色，適紡棉、粘膠、混紡等，適應集聚紡、賽絡紡、包芯紗等無動程或小動程紡紗工藝；其表面采用光照、涂料處理，是一種抗靜電耐磨膠輥。該膠輥采用新型高分子彈性主體材料、功能性助劑研制而成，膠輥彈性比同硬度膠輥提高25%，靜壓縮變形降低38%，抗中凹性優異，使用周期長、紡紗條干穩定；其表面的功能膜具備抗靜電及抗繞等性能，對車間溫濕度適應性強，上機不會帶花、纏繞等，基本無走熟期。

3.1.2 使用案例

在山東某紡企青澤四羅拉集聚紡細紗機上，分別使用WRC-S68型膠輥及某進口膠輥(邵爾A硬度為68度)紡JMF C 14.6 tex品種(無導紗動程)，主牽伸膠輥直徑為30.2 mm～29.2 mm，用國產紫外線光照機光照1 min。工藝參數：主牽伸膠輥壓力為140 N/雙錠，集聚膠輥壓力為50 N/雙錠；羅拉隔距為18 mm×30 mm，采用V型牽伸、氣動加壓。貝克磨膠輥機磨礪工藝：x軸速度為50 mm/min，y軸速度為350 mm/min，拋光量為0.01 mm，往復次數為2次。同錠、同粗紗WRC-S68型膠輥和某進口膠輥成紗質量對比，見表3；兩種膠輥耐中凹情況對比，見表4；不同直徑的WRC-S68型膠輥(回磨后)成紗質量對比，見表5。

表3 兩種膠輥紡JMF C 14.6 tex成紗質量

表5 不同直徑的WRC-S68型膠輥成紗質量

WRC-S68型膠輥替代進口膠輥，大面積推廣應用1 a，成紗質量達到進口膠輥水平；在無導紗動程紡紗條件下，進口膠輥回磨周期為40 d，WRC-S68型膠輥回磨周期為75 d以上，回磨周期延長、成紗質量穩定，大大節約了生產成本。

3.2 WRC-968型鋁襯管膠輥

3.2.1 設計亮點

WRC-968型鋁襯管膠輥邵爾A硬度為68度，淺灰色，表面經光照、涂料處理，適紡化纖、粘膠纖維及混紡等品種，適應集聚紡、賽絡紡等重加壓、重定量紡紗工藝。該膠輥主要針對重定量、大牽伸、無導紗動程的使用狀態而開發，抗靜電性、耐磨性和耐壓性能好，是一種抗靜電耐磨膠輥。

3.2.2 使用案例一

在南京某紡企JW1562型細紗機上，分別使用WRC-968型鋁襯管膠輥和進口某膠輥(邵爾A硬度為63度)紡R 14.6 tex AAJMF品種，粗紗定量為4 g/(10 m)，膠輥直徑為30 mm，1∶5涂料配比表面處理；主牽伸膠輥壓力為150 N/雙錠，集聚輥壓力為50 N/雙錠；羅拉隔距為18 mm×36 mm，平面牽伸彈簧加壓。兩種膠輥成紗質量對比，見表6。

表6 兩種膠輥紡R 14.6 tex AAJMF成紗質量

從表6使用效果看，WRC-968型膠輥與進口某膠輥成紗質量在同一水平，且成紗質量數據穩定。

3.2.3 使用案例二

在揚州某紡企FA506型細紗機上，分別使用WRC-968型膠輥和國產某膠輥(邵爾A硬度為67度)紡T/C 65/35 13.3 tex品種，粗紗定量為6 g/(10 m)，膠輥外徑為30 mm，采用1∶6涂料處理；前檔膠輥壓力為150 N/雙錠，羅拉隔距為18 mm×35 mm，平面牽伸彈簧加壓，成紗質量對比見表7。

表7 兩種膠輥紡T/C 65/35 13.3 tex成紗質量

從表7使用效果看，WRC-968型膠輥與國產某膠輥成紗質量在同一水平，且數據穩定。

3.3 WRC-ZN70型鋁襯管膠輥

3.3.1 設計亮點

WRC-ZN70型鋁襯管膠輥，邵爾A硬度為70度，深綠色，表面采用光照、涂料處理均可；適紡純棉、滌棉、粘膠纖維等品種，適應重加壓、重定量紡紗工藝，是一種抗靜電耐磨膠輥。該膠輥采用新型高分子材料，顯著提高了耐油性和品種適紡性(特種纖維)，且耐磨性、耐壓變性能優異，表面抗污染性好。

3.3.2 使用案例一

在福建某紡企FA506型細紗機上，分別使用WRC-ZN70型鋁襯管膠輥和國產某膠輥(邵爾A硬度為70度)紡T/C 65/35 18.2 tex品種，粗紗定量為6.5 g/(10 m)，膠輥直徑為30 mm，表面用1∶4涂料處理，前檔膠輥壓力為155 N/雙錠，成紗質量對比見表8。

表8 兩種膠輥紡T/C 65/35 18.2 tex成紗質量

通過1年跟蹤，WRC-ZN70型膠輥與國產某膠輥在滌棉品種成紗指標優于其他國產膠輥，且質量數據穩定。

3.3.3 使用案例二

在河北某紡企青澤細紗機上，分別使用WRC-ZN70型鋁襯管膠輥和進口某膠輥(邵爾A硬度為72度)紡T 13.9 tex品種，粗紗定量為5 g/(10 m)，膠輥直徑為30 mm，表面用1∶10涂料+90 s光照處理，前檔膠輥壓力為160 N/雙錠，成紗質量見表9。

表9 兩種膠輥紡T 13.9 tex成紗質量對比

通過1年跟蹤，WRC-ZN70型膠輥與進口膠輥在純滌品種的成紗技術指標略有提升，質量數據穩定、錠間差異小。

4 結語

隨著紡紗生產高速化及設備自動化、連續化、智能化水平的大幅提升，用戶對制造企業個性化服務需求凸顯，對紡織專用基礎件性能及服務要求越來越高。膠輥作為重要的牽伸器材，其可靠性、適紡性及質量一致性等，也會隨著研發力度的加大越來越好。筆者公司會一如既往地對市場差異化需求及時反應，在新材料、新工藝、過程質量控制等方面狠下功夫，持續提高生產設備自動化水平和產品品質，為紡織行業高質量發展提供優質產品、優質服務。