氨纶丝饼端面不齐的成因及解决方法

张星明，张 磊

（连云港杜钟新奥神氨纶有限公司，江苏 连云港 222047）

在氨纶生产过程中，丝饼端面不齐是常见异常。所谓端面不齐，是指氨纶在卷绕成型过程中端面出现一道或多道深浅不一的楞痕，端面看起来凹凸不平（图1）。关于氨纶丝饼端面不齐的成因及解决方法鲜有报道，本研究以天明卷绕机为例，重点探讨导致氨纶丝饼端面不齐的主要原因，并提出解决方案，为氨纶丝生产提供参考依据。

图1 端面异常

1 氨纶丝饼的卷绕机理

1.1 卷绕路径

丝饼在卷绕过程中，丝束的摆动路径由两个方面提供：横动装置的来回摆动产生横向速度，摩擦辊转动产生纵向速度。横向速度和纵向速度的合速度共同作用形成了丝束的路径，同时由于兔子头的往复运动，丝卷形成网格状形态[1]。

1.2 卷绕机的扰动

通过调整卷绕机的扰动，使卷绕角发生变化。横动的摆动速度在时刻发生变化，因此，往复运动的路径不会发生重叠，可防止出现叠丝。

1.3 卷绕角设定

通过分段设定卷绕角，使丝卷的端面成型满足使用要求。由于氨纶是高弹性纤维，在卷绕过程中任何一个参数发生波动都会导致丝饼的端面不齐，需要关注氨纶卷绕速度、张力等数值的变化。导致氨纶丝饼端面不齐的原因有很多，大致可以分为卷绕设备原因、工艺原因、卷绕面板原因和环境原因。图2是通过调查分析得出的丝饼端面不齐的主要原因。本研究主要从卷绕设备、卷绕工艺、卷绕面板3个方面进行分析，并提出解决方法。

图2 端面不齐降等帕累托图

2 卷绕设备对氨纶丝饼端面的影响

2.1 卷绕机摩擦辊

卷绕机的摩擦辊提供丝饼纵向卷绕速度，当摩擦辊速度发生波动时，合速度就会发生波动，丝束的卷绕路径就会发生变化，导致丝饼端面不齐[2]。在实际生产过程中，导致卷绕机摩擦辊速度发生异常波动的主要原因如下：（1）摩擦辊前轴承缠丝，导致摩擦阻力增加，速度产生波动（图3）；（2）摩擦辊前后轴承被损坏时，导致摩擦辊速度发生波动，实际运行速度与设定速度不一致；（3）摩擦辊同步带出现磨损时，同步带出现裂痕、同步带齿轮发生磨损，导致摩擦辊速度产生波动（图4）；（4）当同步带轮出现异常、键槽出现磨损、齿轮表面有异物时，摩擦辊速度产生波动（图5）。

图3 摩擦辊前轴承缠丝

图4 摩擦辊同步带

图5 摩擦辊连接件键槽

解决方法：定期、及时处理轴承的缠丝，定期检查、更换同步带，定期检查键槽的磨损情况，及时清理异物。

2.2 卷绕机横动装置

卷绕机的横动速度发生异常波动时，合速度就会发生波动，丝束的卷绕路径就会发生变化，导致丝饼端面不齐。卷绕机的横动装置包括槽筒、兔子头、电机、同步带和连接件等。在实际生产过程中，导致横动速度发生异常波动的主要原因如下：（1）槽筒槽内有异物、碎丝等，阻碍兔子头运动，使横动速度发生波动；（2）兔子头磨损，使运动过程中速度发生波动；（3）当槽筒前后轴承损坏时，横动速度发生波动，实际运行速度与设定速度不一致；（4）横动装置的同步带出现磨损时，同步带出现裂痕、同步带齿轮发生磨损，导致横动速度产生波动；（5）槽筒与横动电机的连接件发生破损时，速度产生波动。

解决方法：检查兔子头磨损情况，及时更换；定期清理槽筒沟槽中的异物；定期检查连接件的磨损情况，或者考虑使用尼龙材质的连接件；定期检查、更换同步带。横动连接件（母头）如图6所示，横动连接件（公头）如图7所示。

图6 横动连接件（母头）

图7 横动连接件（公头）

2.3 前支撑

卷绕机的前支撑（图8）是易磨损部件，由于卷绕轴上的丝饼多，承受力较大，在卷绕过程中，前支撑的铜头经常会出现磨损情况，使丝饼在卷绕过程中出现意外牵伸，卷绕张力波动增加，导致端面不齐。

图8 卷绕机的前支撑

2.4 涨紧器

卷绕轴（图9）的涨紧器（图10）是丝饼卷绕的重要部件之一。涨紧器的关键部件是凸件、O型圈、轴芯，当凸件、O型圈缺失时，会导致丝饼的卷绕速度发生波动，造成合速度波动；当轴芯出现异常时，会使凸件沉降不到位，导致丝饼无法取出，损坏凸件和O型圈（图11）。

图9 卷绕轴凸键完整

图10 涨紧器

图11 卷绕轴凸键缺失

解决方法：检查O型圈是否有裂痕，建议全部更换；补齐缺失的凸键，若凸键有磨损，也需要全部更换；用专用工具解体涨紧器，抽出芯轴，分别清理芯轴前、后、中3个部分的污垢，其中，前端污垢需要通过打磨才能去除；污垢是从缺失的凸键孔洞进入芯轴，会增加芯轴动作的摩擦力，造成凸键沉降不到位，导致丝饼无法取出。

3 工艺对丝饼端面不齐的影响

3.1 卷绕工艺

卷绕工艺对丝饼的成型至关重要，卷绕角的设定及分段直接影响丝饼的端面。当分段设定不合理、衔接出现问题时，丝饼的端面就会出现楞痕，这种楞痕一般会出现在丝饼端面固定位置。当丝饼端面不齐出现得毫无规律时，卷绕角的分段就不是主要因素[3]。

3.2 上油率

丝饼上油率会影响丝束的表面性能，一般而言，上油率越高，丝束越滑，对丝饼的端面越不利，因此，需要关注丝饼的上油率。从图12可以看出，对中细旦丝而言，含油率对端面不齐的影响不大，当含油率较低时，端面不齐丝饼的数量反而多，只有当含油率过高时，才会引起成型的变化。

图12 端面不齐降等数量

3.3 卷绕机接触压力

卷绕机接触压力的大小也会影响丝饼的成型，当接触压力偏小时，丝饼松软，不利于后道退绕；当接触压力过大时，丝饼会出现“鼓肚子”现象[4]。因此，合适的接触压力有利于丝饼成型。

4 卷绕面板对丝饼端面不齐的影响

氨纶的卷绕面板包括导丝器、卷绕罗拉、上油罗拉、卷绕机等，相对位置和状况对丝饼的成型有较大影响。当导丝器中有异物时，丝束的卷绕张力发生波动，引起丝饼端面不齐；当卷绕罗拉振荡较大时，丝饼的卷绕张力发生波动，导致丝饼端面不齐；当卷绕面板的位置出现异常时，卷绕张力也会出现波动，导致丝饼端面不齐。

5 结语

要想减少生产过程中端面不齐氨纶丝饼的数量，除了设计合适的分段卷绕工艺外，日常的管理和设备维护必不可少。一般而言，当产品的卷绕工艺定型以后，在设备方面需要关注日常的检修与维护，尤其是卷绕机的连接件和易磨损部件，需要做好及时保养与更换，同时还要考虑材质的改变，减少磨损情况；在硬件方面尽量避免卷绕面板的震动；在工艺方面要稳定聚合体的黏度，选择合适的油剂，保持好卷绕间的温湿度等。以上都是保证丝饼成型良好的重要因素。