差别化纤维用纺纱胶辊的设计与使用

邵 焕，安建江，张新焱，曹恒坤

(无锡二橡胶股份有限公司，江苏 无锡 214193)

1 胶辊制造技术研究方向

随着纺织技术的不断发展和新型纤维、纺纱型式不断涌现，对纺纱胶辊提出了更高的要求，即在满足先进纺织机械智能化、高速化发展方向的同时，更好满足纺纱型式多样化、适纺品种差异化的要求[1-2]，其性能主要体现在以下几个方面。

1.1 耐油性和抗静电性

新型差别化纤维在合成生产过程中要添加工艺助剂，如纺丝油剂、表面活性剂等进行性能优化提升，其纺纱尤其是功能性表面异型结构纤维的纺纱，对胶辊的耐油性、抗静电性提出了更高要求。

1.2 耐磨性和抗压变性

高速、高压纺纱条件下，单位时间内纤维通过胶辊的次数增加，要求胶辊弹性瞬时回复用时短；胶辊磨耗量增加，则要求其耐磨性提升。

1.3 耐撕裂和抗损伤性

高速、高压纺纱条件下，胶辊运行对须条的牵伸速率增大，胶体变形力、形变次数增大，胶辊受到剪切力和剥离力增大，要求胶辊更耐撕裂和抗损伤。

1.4 耐热性和抗老化性

橡胶体产生的热量与工作速度、受压以及摩擦量有关。在高速、高压纺纱条件下，单位时间内胶辊形变次数增多、橡胶分子键容易因不断快速蠕变而僵硬，要求胶辊具有良好的耐热性和抗老化性。

2 胶辊新产品设计与创新

为了深入研发更高质量的胶辊，满足上述要求，公司加大科研投入，在新材料和新工艺的应用、过程质量控制方面狠下功夫。

2.1 应用新材料

2.1.1 提高胶料的物理机械性能

采用新型高分子材料与进口特种丁腈橡胶、高分子专用“搭桥剂”进行三元共混改性，提高胶料的物理机械性能：扯断强力提高50%，耐磨性提高30%以上，确保每月滑动摩擦100万次以上，静压缩变形不大于0.8%，满足在高速、高压条件下瞬时(0.003 s)回复动态圆柱度要求等；在纺纱导纱动程小于4 mm时，胶辊耐久性提高50%～80%。

2.1.2 提高抗绕性

优化组合新型抗静电剂，提高胶料表面导电性、抗绕性，静电剂迁移至胶辊表面起扩散分布均质功能，并和成膜剂、抗刻划剂、防粘附剂组成均匀的抗静电弹性膜。

2.1.3 提高握持均匀性

应用高科技纳米微型胶囊化技术对橡胶交联剂、硫化活性剂进行深加工预处理(发明专利)，促使硫化交联体系分散匀称，确保产品成型硫化形成均质三维交联结构弹性体，能有效防止胶辊损伤、中凹，达到胶辊表面摩擦因数、硬度分布微观均匀，牵伸握持力均匀之目的。

2.2 应用新工艺

2.2.1 自动配料控制系统

自动配料控制系统密闭设计，主要用于配料称量，有专业程序控制磅桶自动循环、自动补料，具有速度快、精度高、防差错报警提示功能；其条形码管理系统，可防错、可追溯。

2.2.2 硫化控制系统

硫化控制系统主要采用等效硫化电脑控制系统，可根据胶料配方自动调整硫化时间、温度和压力，实时监控温度、压力波动，异常状况会自动记录、报警，手动排除。

2.2.3 密炼共混胶改性新技术

密炼共混胶改性新技术(发明专利)，通过时间、温度、压力、转子速度的精准设计及电脑系统控制，确保胶料共混改性效果，使混炼胶质量均匀、一致，减少了胶辊锭间差异及条干衰减性。

2.2.4 优化预处理工艺

优化预处理工艺(发明专利)对功能性配合剂进行纳米胶体化处理，使产品组成均质三维交联结构弹性体，提高胶辊使用寿命。

2.2.5 成型新工艺

成型新工艺(发明专利)采用新型塑性材料替代传统成型包覆材料，提高胶料与骨架层粘合强度，改善胶辊表面致密性，提高胶辊磨砺质量。

2.3 过程质量控制

2.3.1 监控手段科学

科学的监控手段是保证产品质量的前提，目前主要利用自动配料控制系统、炼胶工艺监控系统、硫化控制系统等先进的控制系统来监控。产品过程质量控制用监控系统示意见图1。

a) 自动配料控制系统 b) 硫化控制系统

2.3.2 生产工艺设备先进

采用新型密炼式混炼以及冷喂料复合挤出成型工艺。传统开放式炼胶机与密炼机工艺对比见表1，传统热喂料挤出成型与冷喂料复合挤出成型工艺对比见表2。

表1 传统开放式炼胶机与密炼机工艺

表2 传统热喂料挤出成型与冷喂料复合挤出成型工艺

经过新材料和新工艺的应用、过程质量控制的改进，WRC系列胶辊新产品性能进一步提升。首先，握持性更好：一是使用期内胶辊握持性能衰退速度慢，衰退幅度小；二是胶辊性能一致性好，使用期内可靠性、一致性、稳定性强。其次，适纺性和抗绕性更强：一种型号的胶辊适纺不同纤维、不同混纺以及多种纤维混纺，尤其提高了纺化纤的适纺性，温湿度变化敏感性小；新型抗静电剂的优化组合，提高了胶辊抗绕性。再次，使用寿命更长：在高速运转条件下，延长细纱、粗纱胶辊1次回磨周期，提高使用寿命；有利于环境保护：各型号胶辊表面采用不处理技术(特殊环境需要抗静电处理可采用稀涂料+光照处理)，连续纺纱后可以不使用化学清洗剂或酸类处理剂，不污染环境、不损害人体健康。

3 新型胶辊使用案例

3.1 WRC-S68型胶辊

3.1.1 设计亮点

WRC-S68型胶辊邵尔A硬度为68度，军绿色，适纺棉、粘胶、混纺等，适应集聚纺、赛络纺、包芯纱等无动程或小动程纺纱工艺；其表面采用光照、涂料处理，是一种抗静电耐磨胶辊。该胶辊采用新型高分子弹性主体材料、功能性助剂研制而成，胶辊弹性比同硬度胶辊提高25%，静压缩变形降低38%，抗中凹性优异，使用周期长、纺纱条干稳定；其表面的功能膜具备抗静电及抗绕等性能，对车间温湿度适应性强，上机不会带花、缠绕等，基本无走熟期。

3.1.2 使用案例

在山东某纺企青泽四罗拉集聚纺细纱机上，分别使用WRC-S68型胶辊及某进口胶辊(邵尔A硬度为68度)纺JMF C 14.6 tex品种(无导纱动程)，主牵伸胶辊直径为30.2 mm～29.2 mm，用国产紫外线光照机光照1 min。工艺参数：主牵伸胶辊压力为140 N/双锭，集聚胶辊压力为50 N/双锭；罗拉隔距为18 mm×30 mm，采用V型牵伸、气动加压。贝克磨胶辊机磨砺工艺：x轴速度为50 mm/min，y轴速度为350 mm/min，抛光量为0.01 mm，往复次数为2次。同锭、同粗纱WRC-S68型胶辊和某进口胶辊成纱质量对比，见表3；两种胶辊耐中凹情况对比，见表4；不同直径的WRC-S68型胶辊(回磨后)成纱质量对比，见表5。

表3 两种胶辊纺JMF C 14.6 tex成纱质量

表5 不同直径的WRC-S68型胶辊成纱质量

WRC-S68型胶辊替代进口胶辊，大面积推广应用1 a，成纱质量达到进口胶辊水平；在无导纱动程纺纱条件下，进口胶辊回磨周期为40 d，WRC-S68型胶辊回磨周期为75 d以上，回磨周期延长、成纱质量稳定，大大节约了生产成本。

3.2 WRC-968型铝衬管胶辊

3.2.1 设计亮点

WRC-968型铝衬管胶辊邵尔A硬度为68度，浅灰色，表面经光照、涂料处理，适纺化纤、粘胶纤维及混纺等品种，适应集聚纺、赛络纺等重加压、重定量纺纱工艺。该胶辊主要针对重定量、大牵伸、无导纱动程的使用状态而开发，抗静电性、耐磨性和耐压性能好，是一种抗静电耐磨胶辊。

3.2.2 使用案例一

在南京某纺企JW1562型细纱机上，分别使用WRC-968型铝衬管胶辊和进口某胶辊(邵尔A硬度为63度)纺R 14.6 tex AAJMF品种，粗纱定量为4 g/(10 m)，胶辊直径为30 mm，1∶5涂料配比表面处理；主牵伸胶辊压力为150 N/双锭，集聚辊压力为50 N/双锭；罗拉隔距为18 mm×36 mm，平面牵伸弹簧加压。两种胶辊成纱质量对比，见表6。

表6 两种胶辊纺R 14.6 tex AAJMF成纱质量

从表6使用效果看，WRC-968型胶辊与进口某胶辊成纱质量在同一水平，且成纱质量数据稳定。

3.2.3 使用案例二

在扬州某纺企FA506型细纱机上，分别使用WRC-968型胶辊和国产某胶辊(邵尔A硬度为67度)纺T/C 65/35 13.3 tex品种，粗纱定量为6 g/(10 m)，胶辊外径为30 mm，采用1∶6涂料处理；前档胶辊压力为150 N/双锭，罗拉隔距为18 mm×35 mm，平面牵伸弹簧加压，成纱质量对比见表7。

表7 两种胶辊纺T/C 65/35 13.3 tex成纱质量

从表7使用效果看，WRC-968型胶辊与国产某胶辊成纱质量在同一水平，且数据稳定。

3.3 WRC-ZN70型铝衬管胶辊

3.3.1 设计亮点

WRC-ZN70型铝衬管胶辊，邵尔A硬度为70度，深绿色，表面采用光照、涂料处理均可；适纺纯棉、涤棉、粘胶纤维等品种，适应重加压、重定量纺纱工艺，是一种抗静电耐磨胶辊。该胶辊采用新型高分子材料，显著提高了耐油性和品种适纺性(特种纤维)，且耐磨性、耐压变性能优异，表面抗污染性好。

3.3.2 使用案例一

在福建某纺企FA506型细纱机上，分别使用WRC-ZN70型铝衬管胶辊和国产某胶辊(邵尔A硬度为70度)纺T/C 65/35 18.2 tex品种，粗纱定量为6.5 g/(10 m)，胶辊直径为30 mm，表面用1∶4涂料处理，前档胶辊压力为155 N/双锭，成纱质量对比见表8。

表8 两种胶辊纺T/C 65/35 18.2 tex成纱质量

通过1年跟踪，WRC-ZN70型胶辊与国产某胶辊在涤棉品种成纱指标优于其他国产胶辊，且质量数据稳定。

3.3.3 使用案例二

在河北某纺企青泽细纱机上，分别使用WRC-ZN70型铝衬管胶辊和进口某胶辊(邵尔A硬度为72度)纺T 13.9 tex品种，粗纱定量为5 g/(10 m)，胶辊直径为30 mm，表面用1∶10涂料+90 s光照处理，前档胶辊压力为160 N/双锭，成纱质量见表9。

表9 两种胶辊纺T 13.9 tex成纱质量对比

通过1年跟踪，WRC-ZN70型胶辊与进口胶辊在纯涤品种的成纱技术指标略有提升，质量数据稳定、锭间差异小。

4 结语

随着纺纱生产高速化及设备自动化、连续化、智能化水平的大幅提升，用户对制造企业个性化服务需求凸显，对纺织专用基础件性能及服务要求越来越高。胶辊作为重要的牵伸器材，其可靠性、适纺性及质量一致性等，也会随着研发力度的加大越来越好。笔者公司会一如既往地对市场差异化需求及时反应，在新材料、新工艺、过程质量控制等方面狠下功夫，持续提高生产设备自动化水平和产品品质，为纺织行业高质量发展提供优质产品、优质服务。