胶辊全流程管理及应用案例分析

2019-02-26谢家祥

纺织器材 2019年1期

谢家祥

(夏津县润通纺织有限公司，山东夏津 253200)

0 引言

胶辊是关键的纺纱牵伸器材，直接影响纱线质量、生产生活强度以及生产过程的环境适应性等。目前，尚未找到更合适的产品替代胶辊的牵伸握持作用。胶辊的使用与管理，是纺织企业的重点工作之一，笔者从选购与选用、制作与维护、应用与分析3个方面进行探讨交流。

1 选购与选用

1.1选购

胶辊的主要原料是羧基丁腈橡胶，简称XNBR。它是由丁二烯、丙烯腈和有机酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸)等乳液聚合法三元共聚而成。原胶质量对胶辊质量起决定性作用：原胶中是否掺入再生橡胶及其掺入量都会直接影响到胶辊质量(再生橡胶经过脱硫处理成橡胶粉，称为绿色环保橡胶，虽然“环保”，但是再生橡胶的品质比原胶差)；而丙烯腈可增加橡胶的耐油性，加入羧基能增强橡胶的强度、耐老化性和耐磨性等。

制造胶辊时还会在橡胶中添加多种辅料，如抗静电剂可增加橡胶的抗静电性，补强填料可增加橡胶的硬度；胶料配方中各组分的分散度是保证这些性能稳定、一致的关键。分散度高的胶料制成的胶辊中可形成电子通道，常称“隧道效应”，使胶辊体积电阻率降低、导电性能提高；而胶料内部含有微小气孔和未分散的块状料，则使胶料局部分布不均匀，造成硬度不匀，其制成的胶辊在运转中会产生周期性握持力波动，直接影响成纱条干。因此，高品质胶辊要采用大批量混料及多次搅拌的方法，以使胶料达到应有的分散度。

硫化是橡胶生产加工过程中的一个非常重要的阶段，也是最后的一道工序，能提高丁腈橡胶的交联密度，使胶辊的弹性和抗变形能力增强。高质量胶辊，不仅要求橡胶原料质量好、配料量大(稳定)、辅料添加量准确，还要通过多次搅拌充分保证配料成分的离散度，精确控制硫化反应时硫磺的使用量、硫化时间等，以保证制造胶辊的强度、硬度、弹性、耐老化性、耐磨性和抗静电性等更稳定。因此，一定要选用规模大、产销量大的制造企业生产的胶辊。

1.2选用

不同原料、不同纺纱方法、不同纺纱速度以及不同工序、不同环境温湿度所用胶辊的牵伸力、握持力、摇架压力、耐热性、耐磨性、抗绕性均不同。精梳、并条及粗纱工序速度高、压力大，通常选用邵尔A硬度约为80度的胶辊，以增加耐磨性、耐热性、抗绕性和抗变形性；尤其是高速并条机用胶辊，工作温度高(60 ℃～70 ℃)、速度快，对胶辊耐热性、抗绕性能要求更高，故在高速精梳机、并条机上应用进口邵尔A硬度65度～75度胶辊，效果很好。

细纱工序胶辊的选用原则：纺纯棉品种，为取得较好的条干CV值，通常选用邵尔A硬度65度的低硬度高弹性免处理胶辊；在纺粘胶、莫代尔等纤维素纤维时，通常选用可表面处理的低硬度胶辊，该胶辊相比纯棉用低硬度胶辊改变了添加剂(辅料)的用量，增加了抗静电性能；纺化纤类品种则选用耐磨性和抗绕性好、硬度大的胶辊；部分包芯纱、色纺纱品种由于其要求的特殊性，应选用添加特殊辅料而制作的胶辊，如：解决胶辊起鼓问题，丙烯腈的含量会不同[1]。

集聚纺用胶辊由于没有横动动程，通常需选用耐磨性较好的中硬度胶辊，并做适当的表面处理，以增加其耐磨性[2]。

此外，纺纱企业还应根据原料质量、产品要求、生产环境、操作管理水平以及劳动强度、生产成本等综合考虑，选用适合的胶辊。

2 制作与维护

2.1制作

胶辊制作步骤一般分为套制、磨砺和表面处理；而单层胶管是根长管，需增加切管和压圆工序，磨砺也分为粗磨和细磨。现多采用气动套胶辊机套制、自动磨床磨砺，以实现胶辊表面的光、滑、燥、爽。要特别注意的是，套制气压不稳定会造成胶辊套制损坏率大、磨砺直径差异大和出现大小头等问题。

从一定意义上讲，胶辊表面粗糙度与握持力互为矛盾，因此实际生产中要根据所纺原料和品种、纺纱方法、生产环境等要求，灵活掌握并寻求二者之间的最佳平衡点。胶辊表面粗糙度需要用仪器测量，掌握砂轮的目数、气孔清洁、磨砺压力、磨砺速度、磨砺次数、磨砺量(即进刀量)等，这些工艺参数对胶辊制作质量尤其重要[3]。

2.2表面处理

胶辊的表面处理通常有3种方法：酸处理(基本不用)、化学涂料处理和紫外线光照处理。

2.2.1化学涂料处理

化学涂料处理是最常用的表面处理方法，它对增加胶辊的光、滑、燥、爽有积极作用。涂料一般分为A、B两组分：A组分主要成分是二氯甲烷(占80%)和三异氢酸苯酚硫代磷脂(约占20%)；B组分外观为无色透明溶液，主要成分是三氯乙烯(约占95%)。A组被覆，B组稀释、渗透；A∶B比例越小，胶辊表面硬度增加越多，反之硬度增加少。需注意，涂料处理的胶辊磨砺时，不可磨得太光。

上涂料的方法有板涂和笔涂两种。笔涂相对均匀，购买或自制笔涂机，操作熟练后效率会大幅提高；而板涂快但均匀度差。无论选择哪种上涂料方法，操作都是关键，涂料越薄越要精细操作，否则会因涂料不均匀出现条干机械波。

2.2.2紫外线光照处理

利用紫外线光照机对胶辊表面进行光照处理，紫外线转化的能量可使橡胶表面的分子链排列更加整齐，既能降低其表面粗糙度又不会增加表面硬度，从而提高抗绕性、抗静电性和耐磨性等。在放大镜下观察胶辊表面就能看出光照前后的区别。20世纪90年代的紫外线光照技术，由于污染工作环境等因素，未能大面积推广；而目前的紫外线光照技术已经成熟，不仅紫外线灯管发射紫外线的效率提高，而且解决了紫外线泄露以及臭氧(O3)无法及时排出(臭氧对橡胶危害较大)的问题，使该技术得到大面积推广应用。

虽然紫外线光照胶辊与免处理胶辊纺纱的条干CV值基本一致，但会降低A1、A2、B1类小纱疵，生产生活好做，绒辊花以及胶辊缠绕损坏率降低[4]。

不同方法处理胶辊表面对比，见图1。

a) 未处理的新制胶辊表面

b) 紫外线光照新制胶辊表面

c) 光照后上车1个月胶辊表面

d) 1∶10涂料处理胶辊表面

2.3维护管理

2.3.1周期管理

胶辊一定要有专人管理：制定登记表格，详细记录每批胶辊的使用周期，根据不同品种和生产环境等制定维护周期，并严格按期进行复磨与表面处理。

2.3.2清洁清洗

并条胶辊和精梳胶辊要严格执行每扫车清洗或酒精擦拭，并条工序清洁周期最好为7 d，特殊品种由值车工每班(最长1 d)擦拭；粗纱和细纱工序严格执行每月清洗一遍的制度，以减少缠绕、损坏和小纱疵的发生，从而降低操作工劳动强度，延长胶辊使用寿命。

2.3.3区域化管理

胶辊频繁清洗或更换，会造成机台胶辊直径差异增大，而调整摇架高度和压力、浮游区大小都是基于胶辊直径不变的基础上。胶辊直径更换前后差异较大，会影响这些工艺参数，进而影响纱线质量或生产生活(如吐硬头、条干CV值升高等)。为了避免这种情况的发生，把整个车间分成3个或多个区域(按品种分)，新制或复磨1次的胶辊只在1号区域重复更换，避免机台胶辊在频繁更换过程中差异过大，以保证生产过程与成纱质量的稳定。

2.3.4胶辊档案制度

胶辊清洗后使用机台号会不断更换，这给胶辊复磨周期管理增加了难度，有时会出现账、物不相符的问题，导致周期混乱。推荐引入仓库管理方法，即1台套胶辊1张档案卡(档案卡上注明胶辊型号、颜色、新制时间、复磨时间等)，卡跟物走，再给每台车设立一小型档案袋(盒)，无论是新制还是复磨、清洗的胶辊，一进入胶辊间就将相应机台档案袋里的卡片放到该组胶辊盘上，处理完毕上车时，再把卡片放入相应机台档案袋内，做到账、卡、物相符。

2.3.5坏胶辊管理

长期运行过程中，胶辊不可避免地出现损伤(安装有单锭检测和单锭停喂粗纱系统的、自动化程度较高的细纱机，这种情况可能较少)，应该在运转员工中树立坏胶辊、坏胶圈不能纺纱的理念，建立全员参与或专人定期上车摸胶辊制度，杜绝坏胶辊上车运行，并统计分析胶辊损伤原因。

3 应用与分析

3.1应用问题

近些年，不断出现的新材料、新工艺，为胶辊原料、性能带来了一些变化，有些促进了产品质量的提升，有些却在使用过程中影响了生产生活质量。

3.1.1聚氨酯胶辊

聚氨酯胶辊具有较高的摩擦因数，优良的弹性和耐磨性，在集聚纺中应用会延长磨励周期，但重复回磨难度较大。因此，制造企业不断改进原材料配方，添加其它辅料以改善其胶辊的抗氧化性和可重复处理性能[5]。

3.1.2大直径胶辊

大直径胶辊实际是通过加大胶管壁厚(由6 mm增加到9 mm)和减小胶辊工作宽度(由25 mm减小到23 mm)来增加胶辊弹性和工作面压强，以降低摇架压力，达到节能的目的。如果胶辊直径保持不变，其轴承直径就应相应减小，这会给使用带来一些技术难题：前罗拉直径为25 mm时，YJ2-142系列摇架支杆定位隔距为176.5 mm，前胶辊前冲量为2 mm，其前提是保证摇架高度定位标准为3 mm(摇架体端部凸肩与前加压杆的间隙)，见图2。

摇架高度影响摇架压力的大小与前胶辊前冲量的大小。因此，当使用大直径胶辊且摇架加压力不变时，摇架高度必须抬高；否则，摇架弹簧压缩幅度增加，摇架压力增大，甚至造成摇架弹簧压缩在一起，使摇架处于近似压死的状态，导致摇架原来的定位标准不再适用；如果再按之前的参数定位摇架，那么前胶辊的前冲量就会发生变化。实际上，根据图2a)相关尺寸推算的胶辊前冲量只是理论数据(未考虑摇架高度、胶辊直径、罗拉直径等变化的影响，甚至某些因素还会造成胶辊水平中心线与罗拉水平中心线不再平行)。

笔者介绍一种测量摇架前冲量的方法，如图3所示。首先，做一把两个直角边厚度不小于3 mm的直角尺，以保证与前下罗拉和前上罗拉相抵时有足够宽的接触面，避免发生歪斜。然后，把前上胶辊换成与前下罗拉直径相同的前上罗拉轴承(或胶辊)，再用直角尺的一边靠紧3根下罗拉的下表面(3点确定在一条直线上)，直角拐尺的另一边靠紧前上罗拉的前表面，这时用塞尺测量直角尺垂直边(与罗拉中心线垂直)与前下罗拉前表面的间隙，测得的数值即摇架的实际前冲量。

a) YJ2-142系列摇架使用示意

b) 摇架高度定位方法示意

图3 胶辊前冲量测量示意

3.1.3胶辊损伤

胶辊损伤包括缠绕、中凹、压伤、沟痕、碰伤和刀割等。其中，缠绕、中凹、压伤和刀割原因很好查找：生产环境、原料不合适，胶辊选用错误、制作处理不当，可能会引起缠绕问题；压力过大、横动动程小(集聚纺无动程、赛络纺微动程)、长时间停车未做适当处理，可能会引起胶辊中凹、压伤问题；生产生活不好做、管理不到位，可能会引起刀割问题。如图4所示的损伤，是落纱机落纱时，恰逢个别锭子摇架掀起，落纱机碰到胶辊造成的。此外，胶辊表面沟痕一般认为是粗纱吐硬头所致，也有观点认为是清洁捻杆造成的，而经笔者分析查找原因认为是罗拉脏污引起：罗拉沟槽里面嵌入硬杂，长时间摩擦，导致胶辊表面刻出一圈细纹沟痕。

图4 损伤胶辊

3.2应用案例

3.2.1案例一

将原纺其他品种的WRC-965型胶辊，用1∶10双组分涂料进行表面处理后上车纺T/C 40/60 CVC品种。使用初始无问题，进入夏季后缠绕严重，每周上车前检查都会摸出大量损伤胶辊。改换1075型胶辊，进行90 s的紫外线光照处理，缠绕问题基本消失，值车工生活好做、劳动强度明显降低，胶辊损伤率大幅下降，条干CV值、100 km A1、A2纱疵也明显趋好，具体见表1。

表1 不同胶辊成纱质量对比

胶辊型号条干CV/%细节粗节棉结个·km-1条干CVb/%损伤数量/[个·(台·5 d) -1 ]WRC-96513.05043943.2110107512.98136912.465

3.2.2案例二

纺纯棉品种时，一般采用表面不处理的WRC-965型胶辊。夏季高温高湿天气，个别机台缠绕严重，在胶辊表面轻涂涂料以提高其抗绕性，采用1∶20涂料、1遍板涂(先水湿板清洁1遍胶辊)，上车使用后出现批量不大的吐硬头问题(粗纱捻度比较大)。

排查原因：一是按之前不处理时的要求进行了胶辊复磨(即高精度宽砂轮磨床2个往复)，胶辊表面粗糙度值较低、涂料处理后胶辊表面异常光滑，摩擦因数降低，握持力不足；二是涂料浓度较低，1遍板涂不均匀导致胶辊的握持力不均匀。后经改变复磨方法，磨1个往复后涂料上车，该问题再未发生。目前，已不再使用此方法应对夏季高温高湿气候，改为紫外线光照60 s处理。