浅析胶辊表面粗糙度不匀对纺纱质量的影响

蔡志勇  陈名均  涂志武  聂发辉

（华源江西江纺有限公司）

摘  要：本文对胶辊表面粗糙度不匀产生的原因进行了分析，并运用数据就各种表面粗糙度对各品种的纺纱的适应性进行了论述，阐述了表面粗糙度不匀对成纱质量的影响与解决方法。

关键词：胶辊粗糙度  胶辊动摩擦力  纺纱质量

胶辊表面粗糙是纺纱工艺中的一个重要参数，粗糙度Ra值的大小，表面粗糙度均匀度，都直接对成纱质量造成影响，本文就胶辊表面粗糙度不匀产生的原因及对纺纱质量的影响进行分析、探讨。

一、胶辊表面粗糙度的形貌特征

胶辊属橡胶体，由于橡胶属弹性物体，加之其表面大量柔性分子基因的存在，在磨削过程中，有一个经向挤压产生变形与粘着摩擦状态，造成其表面几何状不平度原因，主要是由不同高度和间距和峰谷形成，通过挤压摩擦，必然会使胶辊表面产生微观几何形状特征，胶辊表面粗糙度的认定是采用Ｒa为轮廓算术平均偏差。它是取样长度内轮廓偏距**值的算术平均值方法来测算出胶辊其表面光洁情况。

二、表面粗糙度不匀产生的原因

胶辊表面粗糙度不匀产生的原因是多方面的，胶辊表面粗糙度也是胶辊内在质量和磨励工艺，表面处理工艺综合质量的一个重要特征。

1、分散度对表面粗糙度不匀的影响

胶辊胶料，综合分散度是考核胶辊内在质量的重要指标，高分散度的胶辊其胶料补强填料分散均匀。而分散度低的胶辊，胶料内部含有微小气孔和没有分散的块状，区域中填料密集，胶料相应减少，产生压力集中硬度不匀，易造成结构破裂产生气孔，毛刺胶辊表面和粗度不匀，很大部分是由于胶料分散度影响，若胶辊胶料分散度低，会产生单只胶辊圆周粗糙度值大小差异过大，使胶辊运转产生圆周运动、握持力稳定性差，波动大，直接影响成纱条干。

2、胶辊套差对粗糙度不匀的影响。

胶辊的套差是胶辊制作一个重要工艺，套差大小均对胶辊圆周硬度产生影响，套差过大会使胶辊的内应力外溢，对外层胶辊硬度产生变化，特别是过大的套差，必然会影响胶辊外层硬度的均匀率，胶辊圆周硬度差异过大对胶辊表面粗糙度均匀度产生影响，为此，我们对不处理胶辊，和普通胶辊及不同套差胶辊进行测试，测试是单只三点，１０只胶辊３０个数值在同一磨励工艺条件下，胶辊表面粗糙度的差异和硬度不匀情况及不同粗糙度不匀率对成纱条干质量的影响（品种C14.5tex）。

粗糙均匀度

硬度均匀度

从表中数据可以看出胶辊表面粗糙度Ｒa值不匀率，随着胶辊套差、胶辊硬度、胶辊综合分散度的改变而变化，综合分散度高，胶料填料，分散均匀，应力分散圆周硬度均匀，表面粗糙度不匀率就小，这是不处理胶辊内在质量的一个重要标志，而普通胶辊胶料填料集中，胶料混合不匀，而产生应力集中，胶辊圆周硬度不匀致使胶辊表面粗糙均匀度下降，所以说胶辊分散度、套差是造成胶辊表面粗糙度不匀的主要原因。

３、磨励工艺对胶辊表面粗糙均匀度的影响。

3.1磨励往复次数对粗糙均匀度的影响。

胶辊的磨励次数与表面粗糙度有着密切的关系，胶辊磨励次数并不是越多越好，胶辊是橡胶物体，它通过与砂轮的挤压摩擦造成胶辊和砂轮发热，通过往复磨励，胶辊与砂轮的磨削量是随着磨励次数增加而变冷，胶辊通过磨励处于热胀冷缩的状态，由于磨励往复次数增多，而胶辊冷却退缩，此时增加往复，胶辊与砂轮就处于似接触和非接触状态，对胶辊表面粗糙度造成破坏，致使粗糙度不匀率上升，胶辊磨励次数应掌握在胶辊未冷却之前，以三到四个往复为宜，这样可提高表面粗糙均匀度。

3.2磨励进刀量与操作不良对表面粗糙均匀度的影响。

胶辊磨励进刀量的大小，直接影响胶辊表面粗糙度Ｒa值的大小，而由于操作不良必然会对胶辊表面粗糙均匀度产生影响，磨励进刀量应控制在0.15——0.20之间，过大易产生胶辊与砂轮挤压摩擦，对胶辊表面温度高达近200℃左右，对胶辊表面产生灼伤，且易导致胶辊表面抗静电剂外溢，由于表面烧伤，也会造成胶辊表面粗糙均匀率下降，由于操作不良磨励胶辊手盘过快，过多，造成胶辊表面磨痕致使表面度下降。

三、胶辊表面处理与胶辊表面粗糙均匀度。

胶辊表面处理不当，必然会增加胶辊表面粗糙度不匀，胶辊表面处理通常有三种方法：表面酸处理、表面光照处理、表面化学涂料处理，在同一磨励工艺条件下，三种处理胶辊表面粗糙度各有差异。为此，我们对目前常用的处理方法，光照，化学涂料处理，其中涂料处理三种涂料配比，进行表面粗糙度Ｒa值测试，并对单只三点10只皮辊，30个数值进行表面粗糙度不匀率的测试，见下表：

从以上数据可以看出，表面处理方法光照表面粗糙度不匀率明显小于化学涂料，而涂料配比大明显小于涂料配比小的处理方法，由于光照处理其胶辊表面是通过较大能量的光量子，使胶辊表面橡胶分子链进行物理化学的再交链，形成一种新化合物薄层，它能保持胶辊表面弹性、光滑、使胶辊表面具备了以往任何处理方法中所不曾有过的良好物理性能，其表面粗糙度均匀。化学涂料AB组份大比例比小比例表面粗糙度好，除了涂料配比影响胶辊表面粗糙均匀度外，涂料处理方法仍是粗糙度不匀的主要原因，笔涂由于机械转动胶辊，胶辊转动均匀，笔沾涂料较均匀，表面粗糙度均匀度好。。而扳涂，由于扳沾涂料均匀度差胶辊在胶辊架上胶辊转动不灵活，使胶辊表面涂料均匀差，如操作不当，扳涂使表面粗糙度不匀率增大。

四、胶辊表面粗糙度Ra值大小 与成纱质量的关系。

胶辊内在质量不同，在同一磨励工艺条件下，其表面粗糙度Ra值不尽一样，Ra值的大小决定了胶辊握持力和摩擦力，胶辊的摩擦力直接影响成纱条干质量，我们在绦棉、精梳纯棉吕种上结全绦、棉纤维的表面摩擦系数，采用四种表面粗糙度Ra值的胶辊在Jtc13.5tex、Jc21tex、Jc7.3tex等品种在同粗纱、同锭、压力相同、皮辊直径一至的条件下进行试纺，其数据如下表：

以上试验均采用NFR888-2胶辊，磨励后不作任何处理上车。

通过不同表面粗糙度Ra值与不同品种纺纱数据分析，粗糙度大小与品种的适纺性和成纱条干水平关系密切，应根据纤维的摩擦系数来决定胶辊的表面粗糙度，据有关资料显示，棉纤维的动摩擦系数为0.24—0.26，绦纤维的动摩擦系数为0.26—0.29，绦纤维的动摩擦系数大于纯棉，从胶辊握持力的角度分析纤维的动摩擦系数大，则胶辊的表面粗糙度大，这样能加强胶辊的握持能力，增强对纤维的摩擦力界，有利于条干。从表中Jc13.5tax数据可以看出，粗糙度1.0、0.8Ra值条干明显好于0.2、0.5Ra值，粗糙度的大小对纤维的握持较为重要，粗糙度小，胶辊动摩擦力小，削弱了对纤维的控制，易产生滑溜，而由于棉纤维的摩擦系数较绦棉的小，相应胶辊的表面摩擦系数要求适中，只要满足牵伸钳口的压力采用0.5—0.8Ra值均能满足纺纱要求。

纺纱的牵伸倍数与胶辊表面粗糙度Ra值大小对成纱质量也有关系，Jc7.3tex其牵伸倍数均在50倍左右，Jc27.8tex其牵伸倍数均在30倍左右，而纺绦棉混纺要求其胶辊握持力在纱纯棉基础上要加大1/5。握持力大就要求胶辊表面粗糙度大，在表中0.8、1.0Ra值比0.2Ra值条干好0.3个百分点，而细节减少近1/3。所以说胶辊表面粗糙度Ra值大小随着纺纱牵伸倍数增大而增大，随时着牵伸倍数的减小而减小，牵伸倍数大、纤维离散度高，只有较大的胶辊动摩擦力才能保证其纤维抱合力减少浮游纤维。从表中可以看出Jc7.3tex粗糙度Ra值0.8、1.0明显好于0.2、0.5，而Jc27.8tex由于纱支低，牵伸倍数小，对胶辊表面粗糙度的要求适应面较宽，如粗糙度Ra值过高对条干不理想，且细节有所增加。

在纺纱牵伸中，胶辊表面粗糙度在混纺品种中尽可能加大到0.8—1.0Ra值，而在纺纯棉品种中可适当的加大到0.5—0.7Ra值，粗糙度过大会带来静电聚集易产生绕花，但由于当前不处理胶辊其抗静电性能强，粗糙度适当加大不会产生静电绕花，加大粗糙度对牵伸的稳定是有好处的。

五、胶辊表面粗糙度不匀与动摩擦系数的关系。

胶辊表面粗糙度不匀易产生动摩擦系数波动，摩擦力不均匀，影响对须条的握持力，进而产生粗细节，胶辊表面粗糙广东省匀，对动态握持力的稳定性，由于表面粗糙度不匀造成胶辊圆周运动，周期变化大，对成纱条干*为不利，而由于胶辊圆周粗糙度不匀，造成胶辊表面动摩擦系数，圆周差异大影响对须条的握持，由于胶辊受压变形，横截面积大，会由于胶辊表面摩擦系数差异大而产生条干不匀率上升，影响成纱质量，而胶辊表面粗糙度均匀，使胶辊动态握持力均匀，使握持力的*小值大于牵伸力*大值的机率更高，有利于改善成纱条干。

六、消除胶辊表面粗糙度不匀的几点措施。

1、应用不处理胶辊，能保证胶辊的内在质量，胶辊综合分散度高，有利于胶辊表面粗糙均匀度。

2、建议使用小套差和无套差胶辊，由于胶辊套差小，直接影响胶辊的应力分散，有利于胶辊表面粗糙均匀度。

3、表面处理采用扳涂时，操作要得当，扳涂均匀可减少胶辊表面粗糙度不匀。

4、胶辊磨励，处理后要及时上车，如不上车需用布盖好，以免由于阳光照射，臭氧侵蚀造成胶辊表面阴阳面，使摩擦系数均匀度下降。

5、胶辊表面粗糙度不匀率，控制应越小越好，这样有利于胶辊对须条握持力的稳定性，提高成纱水平。

6、尽可能的加大胶辊的表面粗糙度，对稳定牵伸减小握持力不匀，对成纱条干有利。

参考文献：

1、《纺纱胶辊表面粗糙度被探》 樊世庆等纺织器材2002.1

2、《浅析胶辊“三度”对纺纱质量的影响》 查培泉、刘建军、扈益民、吴国轩等   纺织器材2001.2