新型纤维对胶辊胶圈主要技术性能的要求

针对纺织纤维材料多元化和化纤差别化对纺纱胶辊胶圈性能的特殊要求，分析了胶辊表面耐化学溶剂溶胀和弹性恢复性能的实质，指出要正确选择胶辊硬度，磨好胶辊，选好表面处理方法，包括涂料配比，提高胶辊抗绕性，才能纺好各种新型纤维。

牋

1、胶辊表面的耐溶胀性能

胶辊表面的耐溶胀性能，也就是耐化学溶剂腐蚀性能，主要表现在差别化纤维纺纱的过程中。所谓差别化纤维，就是在原化学纤维的基础上，用物理或化学方法进行改性。化学纤维在改性的工艺过程中，都必须添加一定量的增塑、软化、扩链、防紫外线、耐老化、抗静电等化学溶剂。特别是带油性的化学溶剂(化纤油渍)，对橡胶有较强的渗透性能即溶胀。加之胶辊在加压运转的同时，由于不断地摩擦、屈挠等应力生热，橡胶的大分子结构相对松驰，使动程内溶胀的速度来得较快、较严重。而表面溶胀后的胶辊其综合纺纱性能均有所降低，同时严重地影响了其使用寿命。提高耐溶胀性能的主要技术措施如下：

a) 在胶辊生产配合及工艺过程中，并用一定量的耐化学腐蚀性能好的弹性体，或其它线型高分子材料，相对增强胶辊表面的耐溶胀性能。纺纱过程中，胶圈与胶辊相比较与纤维的摩擦次数相对要少，但到目前为止，没有发现胶圈出现动程内溶胀现象。其主要原因是材料配合上的不同，所以提高胶辊表面的耐溶胀性能一定程度上是可行的。

b) 胶辊上车前的表面处理。由于化学涂料对胶辊表面的渗透，主要是靠流动来完成的。较大比例的笔涂二遍到三遍，填充橡胶表面的微孔和增强涂料对橡胶表面的渗透力——附着力。化学涂料的主体材料(成膜物质)单异氰酸酯或多异氰酸酯，也是合成聚氨酯橡胶的主体材料之一，耐油性能较丁腈橡胶类相比要好。所以，能有效地增强胶辊表面的耐溶胀性能。但是，醇、酯、酮类等有机化学溶剂，仍对涂料有一定的渗透溶胀或降解作用。因此，探讨与研究还须继续，增强或提高胶辊表面自身的耐溶胀性能是主要的。

2、胶辊的弹性恢复性能

胶辊*关键的技术性能之一，就是在纺纱牵伸不断加压运转的过程中，回转时一瞬间的弹性恢复(只有零点几秒)。然而，许多新型纤维(比如竹纤维、大豆纤维、莫代尔纤维等)与纯棉纤维相比较，其纤维表面光滑、抱合力差，纺纱工艺中一般采用重加压、强控制的技术措施。所以，胶辊瞬间的弹性恢复能否转换或保证其稳定的握持能力，是成纱工艺的关键技术因素之一。

橡胶弹性的技术含义，主要是指橡胶交联反应后软性链段与硬性链段的分体状态。一般来讲，橡胶软性链段分布越广或数量越多，弹性越好。但分子间的内聚能越小，模量低。氨纶是高弹性材料，全称为聚氨基甲酸酯纤维。其大分子结构是以软性链段为母体，由非结晶性分子量在1 000～3 000的聚酯或聚醚链段所组成。所以其弹性几乎高于丁腈橡胶类胶辊的一倍。但氨纶纤维整个分子的内聚能小，模量低、交联度(分子链支化度)相对也较低。所以，静态外力作用下弹性恢复率大约在90％。橡胶弹性的另一层技术含义，是指橡胶交联反应后其分子链分布三维网状结构，支化度越高，强度越高，弹性相对越低。但胶辊是处在一个不断加压运转的状态，如果说在相同压力的作用下，橡胶分子链分布的支化度越高，硬性链段分布越广。

同时橡胶的强度越高，弹性模量越大，瞬间的恢复性能就越好(速度、体积)。所以，橡胶的强度是支撑动态弹性恢复的关键技术性能指标。我们研究的橡胶弹性应该是运动状态下的恢复性能，同时可理解为有效弹性(橡胶弹性的滞后性能)。目前国内丁腈橡胶类邵尔A65度免处理胶辊，就其有效弹性性能而言，无论是分子链支化度合理分布的程度，还是硬性链段与软性链段合理分布的状态，历经多年的技术积累，应该说都在掌控之中，瞬间的弹性恢复几乎是100％，而且这一性能需持续很长时间。所以完成乌斯公报5％的条干水平，无论是变异系数、细节、粗节、强力不匀等指标，特别是CV值控制约为1.5％，是完全可以胜任的。

3、胶辊硬度的选择

新型纤维重加压、强控制的工艺技术措施，直接关系到胶辊硬度的相应选择。所以，对胶辊硬度的技术概念，**应该有一个明确的认识。橡胶在工艺流程中，由于材料、温度、湿度、机械应力等多种因素的影响，有可能产生取向应力不匀、体积应力不匀和结构应力不匀等现象。因此，胶辊圆周同时会产生硬度不匀。实践证明，胶辊圆周任意一点，硬度差异达邵尔A3度，纺细号纱就表现出较明显的机械波(胶辊波)。

这种机械波的特点：（1） 随硬度差异的加大，机械波严重程度增大；（2）随使用时间的推移、机械波严重程度越明显；（3）机械波往往是8 cm、9 cm、10 cm连续性的。因为弹性体弹性能量释放的过程，要比刚性体长。通俗地理解，棉纱记录了弹性能量释放(振动)的全过程。所以，胶辊圆周任意一点硬度的均匀性，是纺纱工艺所要求的一项重要技术指标。橡胶的弹性滞后性能，主要取决于橡胶分子间的相互作用(内聚能)。在0.1％～10％变形范围内，动态弹性模量随着变形幅度增加而急剧降低。橡胶在交联反应的过程中，随着支化程度的增加，硬性链段同时增加，硬度增加，强度上升，分子间的内聚能增强。所以，可理解为胶辊的硬度，其中一项重要的技术作用，是支撑瞬间弹性恢复性能的指标。另外，丁腈橡胶虽然有*优良的耐热性能，但生热与动态截荷有关，并随交联密度增加而降低，生热会导致硫化胶性能的降低或丧失。因此，在重加压、严控制纺纱工艺技术要求的同时，胶辊硬度的选择，应根据压力、速度、纤维品种、温湿度环境等多种工艺参数认真对待，以求得稳定的纺纱状态以及成纱的综合质量水平。

4、胶辊、胶圈的表面状态

新型纤维与纯棉纤维相比较：表面光滑、抱合力差、断裂伸长小，纺纱过程易脆断，回潮率大，对温湿度较敏感，导电性能相对较差等。因此，胶辊、胶圈的可纺性能与适纺性能，必须配合重加压强控制的纺纱工艺措施。要求胶辊、胶圈表面抗缠绕性能与握持性能，均处在一个*佳的综合水平状态，稳定纺纱生活，稳定条干水平。

4.1 胶圈

一是同批胶圈的内外摩擦因数应处在一个相对均匀的状态，内周长几何尺寸相对稳定，力求上下胶圈的同步性；二是上下胶圈的硬度配合适宜，相对回弹性好，在强控制的纺纱工艺状态下，充分地发挥其弹性钳口的作用；三是上下胶圈外层表面结构紧密，无砂眼、气孔、杂质，以避免对纤维的黏附和挂带。

4.2 胶辊

胶辊的磨砺: **应该明确的技术观念，是新型纤维的线密度向超细方向发展。就目前而言，比如生产普通粘胶纤维的喷丝孔为0.06 mm，高湿模量(莫代尔)粘胶纤维孔径变小。所以，胶辊表面一定要精磨好，理论上胶辊表面粗糙度Ra值小于0.3 um，即肉眼看不到表面磨纹，十倍放大镜可见均匀细密的磨纹。并且，胶辊精磨后表面应无明显的砂眼、气孔、杂质；因为，粘胶或其它新型纤维虽然不存在短纤维，但胶辊表面对相对较长纤维的挂带，更加容易引起缠绕而影响纺纱生活状态。胶辊表面粗糙度Ra值加大能增强胶辊表面对纤维握持能力的说法，没有实际意义。导纱动程内精磨后留下的磨纹，由于与罗拉和纱条不断地摩擦，一周左右就消失得无影无踪。所以，胶辊表面原则上一定要磨好。

胶辊表面处理：针对大多数新型纤维的特性，特别是工艺过程中纤维回潮率大，对温、湿度反映敏感，导电性能相对较差等现状，为避免纺纱过程中胶辊表面由于纤维放湿所引起的吸湿性黏附，静电聚集所引起的静电吸附，胶辊表面应该进行处理；而且此处理可视为对胶辊表面性能结构状态的改性微量调整，同时可视为纺纱工艺参数的调整，并弥补某些技术因素的欠缺。

4.3 化学涂料处理的几个主要技术观念

胶辊精磨后其表面结构是无数个微孔呈均匀排列的状态。在砂轮在不再推进的前提下，随着往复次数的增加，胶辊微孔只是变小而不会消除。并且在相同磨砺的条件下，随着胶辊硬度的降低，其表面微孔的直径增大。这是橡胶经砂轮磨砺后所表现的一种特性。

涂料对胶辊的渗透性：化学涂料对橡胶(胶辊)表面的渗透主要是物理行为，而非化学作用。稀释异氰酸酯的化学溶剂，主要是属非根性有机脂肪族烃类或卤素衍生物。短时间内通过化学作用打开丁腈橡胶类的表面结构渗透几乎不存在。所以，化学涂料对胶辊表面的渗透主要靠流动来完成。

涂料对胶辊表面的附着力：涂料干燥成膜后，对胶辊表面附着力的相对强与弱，主要取决于涂料工艺过程中的流动性和流平性。流动性能好的涂料渗透到胶辊表面所有的微孔，流平性能好的涂料成膜后均匀一致，耐磨、耐屈挠。如果涂料配比的浓度太大，流动、流平性能相对较差，干燥成膜后一是不均匀，二是浮在表面，由于纱条不断的摩擦特别是屈挠应力，动程内的深层会出现早期龟裂脱落而失去作用。

涂料可微量调节胶辊表面的可纺性能与适纺性能：胶辊表面经涂料处理后，摩擦因数产生了变化，可减少或降低因摩擦产生的静电。胶辊表面微孔的填平和均匀的涂膜，可减少或避免对纤维的黏附和挂带。另外，随着涂料配比增大浓度降低，干燥成膜后涂料与橡胶空间排列的距离拉大。同时胶辊表面的摩擦因数增大，握持纤维的能力增强。因此，化学涂料的工艺和配比，可根据纤维品种的有关性能，纺纱工艺状态，温、湿度工艺环境以及实践经验来选择和应对。

5、紫外线光照处理的实质作用

胶辊表面经紫外线光照处理后，表皮的硬度上升，摩擦因数减小。主要实质作用是减少或降低摩擦静电的产生，提高其抗缠绕性。可选择光照工艺时间的短与长，来调节胶辊表面摩擦因数的大与小，握持力的强与弱。（锦坤盈纺织）