紫外线光照技术在胶辊表面处理上的应用

魏俊虎，周国平

(1.无锡市兰翔胶业有限公司，江苏 无锡　214171；2.江苏三机环保工程设备有限公司，江苏 宜兴　214200)



紫外线光照技术在胶辊表面处理上的应用

魏俊虎1，周国平2

(1.无锡市兰翔胶业有限公司，江苏 无锡214171；2.江苏三机环保工程设备有限公司，江苏 宜兴214200)

分析采用紫外线光照技术对胶辊表面处理的原理及特点，并与传统涂料处理方法进行对比；探讨紫外线光照技术在精梳、并条、粗纱工序，以及在纯棉细号纱等不同品种上的应用，给出了光照处理分离、牵伸、并条胶辊和细纱胶辊的技术参数及不同表面处理方式时胶辊表面粗糙度、成纱质量间的差异。指出：紫外线光照技术并非无局限性，实际使用中要根据纺纱品种、方式及环境等，与复合处理方法结合使用；其在聚氨酯胶辊和段彩纱纺制用胶辊方面的应用仍需探索和创新。

胶辊；紫外线光照；涂料；表面处理；复合处理；表面硬度；表面粗糙度；光照参数；精梳；并条；粗纱；成纱质量；聚氨酯；段彩纱

随着生活水平的提高，人们对纺织服装质量的要求也在不断提高，高质量、细号纱和多组分差别化纱线应用于服装面料比例越来越大，因而对纱线质量的一致性要求越来越高。采用化学涂料对胶辊表面进行处理的方法存在一些弊端，如操作不当造成涂料不匀，形成机械波，严重恶化条干，且长时间操作，对操作者健康不利。而使用免处理胶辊，如果表面不做任何处理，胶辊存在走熟期，在配棉较差、温湿度变化波动时容易产生缠绕，采用涂料处理仍会使胶辊握持力下降，条干、常发性纱疵及管间CVb值恶化，同时易受操作人员的影响，严重时会产生有害的9 cm、10 cm机械波。

采用紫外线光照技术处理胶辊表面，操作简便、处理速度较快、成本小，减少了因胶辊对涂料吸收不匀而产生的锭差问题，对人体无毒副作用，且能提高胶辊抗绕性，延长使用周期，明显解决高温、高湿条件下质量波动等问题。

1　紫外线光照处理胶辊的原理及特点

1.1基本原理

波长在200 nm～300 nm的紫外线照射到物体表面，可使被照物体分子吸收能量而变得非常活泼，从而发生分解、交联和聚合作用。正是利用这一原理，采用紫外线照射可以改变胶辊的橡胶分子结构，实现抗绕花和抗静电性能，是一种无毒环保的表面处理方法。

1.2紫外线光照处理胶辊的特点

1.2.1紫外线光照处理后，胶辊表面光、滑、爽、燥，高速运转后，摩擦产生的静电能被延缓并能阻碍其表面吸附纤维，避免因此而产生纱疵，这是采用紫外线光照处理后的胶辊具有的一个显著特点。

1.2.2胶辊表面光滑，柔润感强，能更好地握持纤维，避免胶辊中凹、打滑，有利于提高纺纱质量。

1.2.3胶辊具有很好的耐油污、抗老化和耐磨性能，使用周期较长，损耗率低。

1.2.4由于紫外线光照处理后的胶辊只改变其表层性能，而对内层的摩擦因数没有影响，因此可以确保胶辊内层摩擦因数稳定不变，更合理地解决胶辊纺纱运行的矛盾，使须条在牵伸过程中更加稳定，有利于成纱质量的进一步提高。

1.3紫外线光照处理与传统涂料处理方法对比

采用紫外线光照处理胶辊，每次可处理54只(108锭)胶辊，对于细纱免处理胶辊而言，480锭短车胶辊处理只需15 min，1 008锭长车也只需30 min，普通胶辊视情况适当延长处理时间。通过技术不断升级，紫外线光照设备可广泛应用于纯棉、混纺、化纤品种用胶辊的表面处理，同样也适合生产差别化、涡流纺和喷气纺胶辊的表面处理。普通胶辊和免处理胶辊使用紫外线光照处理后，可以稳定生产、降低消耗、减少胶辊房用工[1]。以480锭细纱机为例，表1列出了两种不同方法处理胶辊的特点及使用情况等。

表1紫外线光照和涂料处理胶辊的质量对比

处理方法表面特点使用情况处理费用/(元·台⁃1)毒副作用操作时间/min紫外线光照均匀无走熟期，生产非常稳定1．21无22涂料不均匀，有机械波有走熟期，适纺性差35．00有笔涂45，板涂30

2　紫外线光照处理胶辊的应用

2.1在精梳工序中的应用

精梳工序中对胶辊要求较高的是分离胶辊，其次是牵伸胶辊。分离胶辊的工作长度长、纤维伸直度好、抱合力变差，其使用性能直接决定棉网质量。因此要求其握持性好，即弹性好，表面硬度均匀，抗缠绕力强。采用涂料对胶辊进行表面处理后表面涂层不均匀，易造成局部硬块，在握持纤维时，纤维量极不均匀，棉网易出现云斑。将邵尔A硬度为75度的精梳分离胶辊精磨光照后上车使用，有很好的抗干扰能力，其效果可与进口分离胶辊相媲美。牵伸胶辊采用紫外线光照处理后，缠绕问题也明显改善。表2为紫外线光照处理分离胶辊和牵伸胶辊的技术参数。

表2紫外线光照处理分离胶辊和牵伸胶辊的技术参数

胶辊类型光照指针高度/mm光照时间/min光照温度/℃喂入根数/(根·格⁃1)分离胶辊804651牵伸胶辊1007701

2.2在并条工序中的应用

由于并条胶辊在使用过程中受到的压力及牵伸力较大，直接回磨后采用紫外线光照，上车使用时间约为1个月。经过试验，对其采用涂料处理后，再进行紫外线光照，适纺时间更长、效果更佳，减少了纤维缠绕概率，提高了设备运转率。表3为紫外线光照处理并条胶辊的技术参数。

表3紫外线光照处理并条胶辊的技术参数

项目指标光照指针高度/mm70光照时间/min6箱体温度/℃70喂入并条根数/(根·格⁃1)1

2.3在粗纱工序中的应用

粗纱工序对温、湿度的要求较高，南方纺纱厂夏季为高温、高湿环境，粗纱胶辊表面处理不好，返花增多、清洁绒套极易粘附一层短纤维，很容易进入牵伸区，形成粗纱纱疵，影响成品质量。而北方纱厂冬季则为低温、低湿环境，易产生静电绕花和返花问题。在使用过程中，将磨好的粗纱胶辊采用紫外线光照处理后，胶辊绕花、带花问题基本杜绝[2]。表4为紫外线光照处理粗纱胶辊的技术参数。

胶辊回磨后，采用涂料进行表面微处理，涂料固化后(约12 h)，再进行紫外线光照，效果更好。

表4紫外线光照处理粗纱胶辊的技术参数

项目指标光照指针高度/mm70光照时间/min5箱体温度/℃70

2.4在纺制纯棉细号纱线上的应用

由于纯棉细号纱纱线截面积上的棉纤维根数较少，纺制时胶辊的表面粗糙度值偏小，一般控制在约0.6 μm。采用涂料处理时不易涂抹均匀而导致牵伸引导力突变，增加纱线条干CV值及细节。

采用贝克全自动磨床，选用Y100×60参数，实际磨砺后测试胶辊的平均表面粗糙度为0.585 μm，分别采用双组分涂料和紫外线光照微处理后，测试胶辊的表面粗糙度，试验数据对比见表5。

表5采用涂料和紫外线光照处理胶辊的表面粗糙度对比

处理方法表面粗糙度/μm实测值平均值最大值最小值极差涂料左右1．0950．9501．0751．2900．9981．0041．0151．1251．1741．3531．1061．3530．9500．403紫外线光照左右0．6500．5700．5600．6320．4870．5620．5210．4980．4960．4780．5450．6500．4780．172　　注：双组分涂料配比为1∶20，紫外线光照处理时间为40s。

从表5数据可以看出：采用涂料处理后的胶辊表面粗糙度恶化较大，而采用紫外线光照处理后的胶辊表面粗糙度略有下降。经过多次测试，排除取样的原因，仔细分析后发现了胶辊经涂料处理后表面光滑，表面粗糙度应下降这一认识误区。其原因为：双组分涂料具有渗透和覆盖的双重性，采用涂料处理实际上是在胶辊表面增加了一层覆盖层；而采用紫外线光照处理是通过改善胶辊表面的分子结构，将大颗粒分解成小颗粒。从对比数据还可看出：采用紫外线处理后的胶辊表面粗糙度极差明显优于采用涂料处理后胶辊。胶辊表面粗糙度直接关系着胶辊的表面摩擦因数，进而决定牵伸胶辊的握持力，这也是胶辊经过紫外线光照处理后的锭差要优于涂料处理后的胶辊的理论依据。

表6为山东某企业分别采用双组分涂料与紫外线光照处理胶辊后的纺纱指标对比。

2.5在几种不同纱线品种上的应用

差别化、多组分纤维品种的纤维长度长，牵伸力大，且部分纤维含有一定量的油剂，纺纱时容易缠坏胶辊。尤其遇到含糖量大、短绒多、棉蜡多，纤维长度、粗细不均匀等棉纤维，断头和绒辊花问题较多。很多企业在纺制差别化、多组分纤维、氨纶包芯纱品种时，常采用复合处理法，即采用两种或者两种以上方法对胶辊进行表面处理，可以大大提高胶辊的适纺性，稳定正常生产，减少胶辊消耗。该法同样适合高温、高湿环境下纺纱，以及喷气纺、涡流纺、色纺，能改善国产胶辊抗绕性能、抗静电性能，稳定生产、节能降耗，使国产胶辊替代进口胶辊[3]。

表6胶辊经不同处理工艺的纺纱技术指标对比

纱线品种/tex处理方法CVm/%细节粗节棉结个·km⁃1CVb/%JMF7．3涂料紫外线光照13．1012．845325．523．51041022．103．09JMF11．6涂料紫外线光照10．109．852．01．831．530．034．529．52．301．90　　注：采用纯棉精梳集聚纺，双组分涂料配比为1∶18，紫外线光照处理时间为1min。

部分企业采用双组分涂料A∶B=1∶(8～20)比例先行处理，隔夜后再使用紫外线光照处理2 min～3 min，该法先利用化学涂料渗透性，再利用紫外线光照在胶辊表面形成一薄层硬化层，大大提高了胶辊的抗绕性能，减少了胶辊的损耗。

3　紫外线光照处理胶辊表面的常见误区

3.1关于胶辊表面硬度

误区：使用紫外线光照处理后，胶辊表面硬度增加，会产生龟裂，影响胶辊使用寿命和成纱质量。

采用紫外线光照处理胶辊表面必须采用相适应的光照工艺，扬长避短，发挥紫外线光照处理的优势。主要考虑以下几方面(以ZJ91-6型紫外光照机为例)：

a)灯管总功率为1 600×3=4 800 (kW)。

b)灯管与胶辊表面的距离一般为5 cm；纺制纯棉品种，处理时间一般建议为1 min～3 min，色纺及混纺品种因要求差异，处理时间一般为3 min～6 min。

c)灯箱温度一般设定为65 ℃～75 ℃自控，光杆旋转速度要均匀，且不能太快。

d)根据硬度，胶辊分为低硬度高弹性胶辊、中弹性胶辊和高硬度胶辊，目前紫外线光照处理技术仅适用于低硬度高弹性及中弹性胶辊。

综上所述，必须根据纺纱品种、温湿度环境、工艺及质量要求，选用合理处理时间，灯管高度及烘箱温度，以达到良好的适纺性，同时又不要过度处理使得胶辊产生早期老化、龟裂。因此，需在良好的抗绕效果和胶辊老化性能中间找到合理的平衡点，优化紫外线处理工艺设置，否则会给企业带来不必要的损失[4]。

另外，紫外线灯管离胶辊越远，对被照射物体所产生的效果就越差；胶辊硬度越大，处理时间需相应延长。处理过量会影响纺纱条干CV值及胶辊的使用周期；处理不够达不到应有的纺纱效果和纺纱质量。总之，光照处理后的胶辊表面必须达到“光、滑、爽、燥”，表面均匀一致，又不破坏胶辊本身的弹性，这样才能达到最佳的纺纱质量和生产效率。

3.2关于使用范围

误区：认为紫外线光照处理能解决胶辊使用中的任何问题，是一种操作简易、效果明显的方法。

差别化纤维及混纺用胶辊，采用化学双组分涂料微处理加紫外线光照复合处理，效果很好。有的企业还在胶辊磨砺周期中间增加一次1 min～2 min紫外线光照对胶辊进行微处理，在保养胶辊时将其清洗干净后再光照处理一次，以确保持久良好的纺纱性能。目前了解到紫外线光照技术存在一定局限性：对免处理和微处理的邵尔A硬度70度以下的胶辊进行紫外线光照处理效果良好，对普通的高硬度胶辊处理效果不理想；在纯棉品种上应用效果不错，单一的光照处理对于混纺、差别化纤维及色纺效果不太明显。

4　紫外线光照技术的应用拓展

聚氨酯胶辊弹性、耐磨性能和抗静电性能等优于普通丁腈胶辊，随着其技术不断发展和完善，不少企业已经规模推广使用。但是聚氨酯胶辊几乎不吸收涂料，在温湿度环境较差的企业难以推广，因而需要采用紫外线光照对聚氨酯胶辊的适纺性能进行弥补。

纺制段彩花色特种纤维时，一般都会遇到纤维粘附胶辊表面难于清理，处理不及时会形成纱疵，影响纱线条干CV值等性能。我们对纺制段彩纱的胶辊工艺配方、酸处理工艺进行了优化，达到细纱揩车周期(一般为7 d～10 d)后更换新胶辊上车，对下车后胶辊进行清洗，之后将其套入专用芯棒放进紫外线光照机进行2 min～3 min光照处理，以达到均匀光照的目的，再次使用时粘花问题明显减少。实践证明，将紫外线光照技术创造性的应用于纺制段彩纱用胶辊上，可取得较显著效果。

5　结语

采用紫外线光照技术对胶辊进行表面处理，相比传统涂料处理方法能够保证胶辊使用性能，节约人力、降低成本，通过试验对比，在胶辊表面粗糙度和成纱质量上具有一定优势，该方法在纺织企业不同工序、不同品种上得到了广泛应用。但是紫外线光照处理技术也存在一定局限性，在使用中要针对不同纺纱品种、纺纱方式及纺纱环境，对胶辊表面处理采用合适的光照处理工艺及复合处理方法，以期达到最佳使用效果。随着紫外线光照技术的不断发展，其应用范围会越来越广。

[1] 邹小祥，颜卫珍.紧密纺胶辊的选用实践[J].棉纺织技术，2011，39(1)：10-12.

[2] 魏俊虎.恶劣条件下皮辊保养的应对措施[C]//2011中国棉纺织总工程师论坛论文集.北京：中国棉纺织行业协会，2011：263-264.

[3] 魏俊虎.赛络紧密纺皮辊选型、管理和经济效益分析[C]//2012中国棉纺织总工程师论坛论文集.北京：中国棉纺行业协会，2012：177-180.

[4] 欧怀林.正确使用细纱胶辊，稳定提高成纱质量[J].纺织器材，2010，37(6)：33-36.

Application of the UV Illumination Technology in Surface Treatment of Rollers

WEI Junhu1,ZHOU Guoping2

(1.Wuxi City Lanxiang Plastic Co.,Ltd.,Wuxi 214171,China;2.Jiangsu Sanji Engineering Equipment Co.,Ltd.,Yixing 214200,China)

Analysis is done to the work-how and the characteristics of the UV illumination technology in surface treatment of rollers comparing with the conventional method.Probing is done into the application of UV illumination technology in processes of combing,roving and drawing,plus the application in fine count cotton yarn of different varieties.The processing technical parameters are figured out including roller of separation, drafting,and drawing,and more,the difference is found between the roughness of roller and yarn quality with different surface treated rollers.It is pointed out that the UV illumination technology is not infinite in application.Application of the UV illumination technology should be in conformity with yarn varieties and application method and environment integrated with the composite processing method.There is still quite a distance to go to do exploration and innovation of the polyurethane rollers and rollers in colored slub production.

roller;UV illumination;coating;surface treatment;combined treatment;surface hardness;surface roughness;illumination parameters;combing;drawing;roving;yarn quality;polyurethane;colored slub

2015-11-15

魏俊虎(1974—)，男，江苏泰州人，工程师，主要从事胶辊工艺方面的研究。

TS103.82+3

B

1001-9634(2016)04-0018-04