中国制造业的发展促进了纺纱器材的不断进步,目前市场上胶辊胶圈绝大多数为国产品牌,以无锡二橡胶股份有限公司、无锡兰翔胶业有限公司、安徽八一纺织器材有限公司等器材制造商为主,他们生产的胶辊胶圈占市场总和的80%以上。胶辊由单层、双层结构发展到目前的铝衬结构,胶辊的硬度由高硬度(邵尔A83度)发展到中低硬度(邵尔A65度~邵尔A72度),使低硬度高弹性胶辊在纯棉精梳纱上得到广泛的应用,改善了纺纱的质量;胶辊的表面处理也在逐步发展,由酸处理、涂料处理(紫外光照处理)到免处理(微处理)等;胶辊胶圈由牛羊皮发展到丁腈橡胶、聚氨酯等。这些技术的应用发展,提升了纺纱的整体水平。但在实际生产应用中,由于纺纱品种的不断变化,器材制造商生产的胶辊胶圈有多种型号,纺纱企业不可能对每一种型号的胶辊胶圈都熟悉,有的造成了纺纱生产中纤维缠绕胶辊胶圈、胶辊胶圈提前凹心、须条牵伸不开等问题,甚至造成胶辊胶圈损坏,使胶辊胶圈没有到使用周期而提前报废,不仅影响纺纱质量,也增加了器材的消耗。本文针对各工序胶辊胶圈使用中存在的问题进行分析。 1 胶辊胶圈的硬度和弹性 胶辊胶圈的硬度是指垂直施加于胶辊胶圈表面作用力的显示值。在恒定外力作用下,显示值越大,硬度越高,反之硬度越低。一般用邵尔硬度表示。 胶辊胶圈的弹性是指橡胶交联反应后软性链段与硬性链段分布状态。橡胶软性链段分布或数量越多则弹性越好。 硬度和弹性是胶辊胶圈最基本的物理机械性能,对纺纱牵伸非常重要,也是纺纱优良的一个重要指标,其冲击弹性应大于31%,胶辊在静态时套差应力要小,动态应力要分布均匀。 胶辊的硬度、弹性和表面摩擦因数的关系。同一种胶辊一般以表面不处理的摩擦因数最大,经过处理的胶辊一般随着硬度降低而增加其表面摩擦因数。硬度主要影响胶辊的变形,硬度高变形小,反之则大。胶辊的弹性主要影响摩擦力界的分布,钳口的接触面对须条边缘纤维控制,高弹性胶辊受压变形大,使钳口接触面积增加,提高钳口的纵向握持力,减少受罗拉沟槽凹凸部位的波动。低硬度胶辊一般控制在邵尔A60度以上,在摇架压力作用下转动后,能够迅速恢复其弹性形变,保持胶辊有良好的弹性。因为在相同的摇架压力下,胶辊对纤维须条握持的越好,就越能改善和提高纺纱的质量。低硬度高弹性胶辊对设备状态、工艺要求等方面要求较高,纺纱企业要充分认识到低硬度高弹性胶辊的特性,选择适合本企业纺纱用的胶辊。 2 胶辊的选型与应用 胶辊是重要的牵伸器材之一,各个生产工序要根据纺纱品种的要求、纤维的特性、设备状态等方面,合理选择胶辊的型号、硬度、弹性,胶辊上机要求耐磨性好、适纺性强,既能符合纺纱的质量指标,又不缠绕胶辊。 2.1 并条、精梳胶辊 并条、精梳胶辊选用首先考虑其缠绕性、耐磨性等。并条、精梳胶辊在高速运转下发热量大,胶辊表面温度高(达50 ℃~60 ℃),容易缠绕和磨损;胶辊的耐磨性不好,容易损坏胶辊。并条铁芯最好采用免维护铁芯,铁芯轴头与套筒摩擦因数小、发热量小、振动也小,对纺纱质量和胶辊的维护有很大的好处。磨砺后的胶辊表面要滑爽、细腻,特别是主牵伸胶辊表面粗糙度要小(≤0.5 μm),以减少缠绕。纺纯棉精梳纱品种,主牵伸胶辊一般选用HA65S型胶辊(邵尔A65度)、Accotex⁃121型胶辊(邵尔A72度)、新制作或回磨的胶辊上机,可先在末道磨合几个班次,再调到头道并条使用,有利于减少缠绕。精梳分离胶辊由于运动的特殊性(间歇往复回转),它长度长、直径小,一般选用HA65S型胶辊(邵尔A65度),有利于分离钳口对纤维的握持和棉网的质量,其他一般选HA74T型胶辊(邵尔A74度)、WRC⁃GB78型胶辊(邵尔A78度)、J⁃490A型胶辊(邵尔A83度)等。纺化纤或其他混纺品种,胶辊的耐磨性要好,应选用中高硬度J⁃490A型胶辊(邵尔A83度)、WRC⁃GB83型胶辊(邵尔A83度)。为防止胶辊表面绕花,可对胶辊表面进行微处理,胶辊表面使用涂料A∶B=1∶10~1∶15,或紫外光照处理(光照时间3 min~5 min)。特别是在高温高湿季节,值车工应每隔一段时间用胶辊清洁剂擦拭胶辊的表面,将表面的杂质和棉蜡清除干净,有利于减少须条缠绕胶辊。 2.2 粗纱胶辊 粗纱胶辊一般选择抗绕性好、对纤维握持力强、耐磨性好、硬度适中的铝衬胶辊。粗纱要求其摇架压力大(主牵伸胶辊压力达200 N),胶辊耐磨性要好。胶辊的硬度一般选择邵尔A72度~邵尔A83度),如WRC⁃975型胶辊(邵尔A72度)、J⁃490A型胶辊(邵尔A83度)等。 2.3 细纱胶辊 细纱胶辊的选型非常重要,如果选型不当,不但影响到纺纱的质量、造成缠绕胶辊,还影响到细纱机的效率、产量和专件器材的消耗。由于细纱工序纺纱品种多,品种翻改频繁,造成了胶辊的型号和种类多。我公司纯棉精梳纱产品定位高,一般选用J⁃463A型胶辊(邵尔A63度左右)和WRC⁃365型胶辊(邵尔A65度左右)。采用全自动磨胶辊机,磨砺后的胶辊粗糙度一般在0.5 μm~0.7 μm,上机后的胶辊无缠绕现象,纺纱质量指标稳定,符合纯棉精梳纱的要求。 在纺纱牵伸区中,一般后胶辊的硬度要高于前胶辊的硬度,主要是为了前后牵伸区的摩擦力界的合理分布,前胶辊硬度低,有利于加强对浮游纤维的控制,以更好地握持纤维。前后胶辊直径要合理搭配,一般前胶辊直径大于后胶辊直径(两者相差0.5 mm~1.5 mm)有利于摇架压力的合理分布。随着磨砺次数的增加,直径变小、硬度增大,胶辊直径小到一定程度,应及时报废,以稳定纺纱的质量。低硬度高弹性免处理胶辊是纺纱企业纺纯棉精梳纱应用最多的一种胶辊。 加大胶辊直径,有利于纺纱质量的改善。在相同的摇架压力下,采用大直径胶辊(一般直径在29 mm~30.5 mm),可得到较大握持长度,适当缩小胶辊的宽度,可增加胶辊与罗拉钳口处须条纤维的接触单位压强,增加胶辊与罗拉的握持面长度,有利于降低条干CV值、减少细纱断头、改善细纱毛羽。加大胶辊直径,要合理地调整摇架压力,防止胶辊因不到使用周期而提前凹心,造成须条纤维牵伸不开。在生产实践中,应根据纺纱品种的要求,采用相适应的不同硬度胶辊,才能改善纺纱的质量,减少胶辊的缠绕。纺纯棉品种,一般采用邵尔A63度左右的高弹性胶辊;纺涤棉或正常比例的混纺品种,一般采用中硬度胶辊;纺化纤品种或其他化纤原料,一般采用高硬度胶辊。在纺氨纶包芯纱时,由于无导纱横动动程,纱条固定在一个位置,通过胶辊胶圈的氨纶纤维含油剂高,胶辊胶圈表面易起槽,在使用中可采取胶辊上机5天~7天后,下机更换到其他品种上使用,避免纱条固定在一个位置,以延长胶辊胶圈的使用寿命。 3 优化胶辊的磨砺和表面处理工艺 在纺纱过程中,胶辊的表面状态和性能对纺纱的质量影响较大。胶辊磨砺后有的纺纱品种可直接上机使用,而有的品种胶辊磨砺后需要对表面进行一定处理才可上机使用,否则容易造成缠绕和纱线质量指标的恶化。特别是纯棉与化纤混纺品种或化纤品种,由于化纤本身的摩擦因数较大,在运动中容易产生静电而导致胶辊的缠绕现象。为减少对胶辊的缠绕,要对胶辊表面进行处理。胶辊磨砺后在上机使用前要经过表面处理,一要根据胶辊本身的硬度,一般低硬度高弹性胶辊磨砺后可直接上机使用;二要根据纺纱品种、纤维的性能、纺纱工艺的要求、车间温湿度的变化等因素来确定。纺纯棉精梳纱一般采用低硬度高弹性胶辊,可采用提高胶辊磨砺的精度,使胶辊表面状态达到纺纱工艺的要求,可对胶辊表面不进行处理;一般采用大气孔砂轮(80目),砂轮表面要锋利、平整、手感光滑;现在企业为减少用工,一般都采用全自动磨胶辊机,要合理调整磨砺工艺、磨削量和往复次数,使磨砺后的胶辊表面能适应纺纱品种的要求。胶辊的磨砺质量和表面处理方法对纺纱质量指标和生产状态都有影响,在实际生产中,要根据纺纱的实际情况,掌握好胶辊的磨砺工艺和胶辊的表面处理,达到稳定和提高纺纱质量的目的。 4 胶圈的选型与应用 胶圈也是纺纱中重要的牵伸器材,需具有良好的弹性和硬度,它的选型、使用和日常的管理都影响到纺纱的质量。一般根据纺纱品种的特性和要求选择合适型号的胶圈。胶圈牵伸的目的是要更好地控制牵伸区纤维运动的速度,使纤维变速点分布更加合理,双胶圈牵伸能阻止纤维提早变速,上下胶圈工作面与纺纱直线接触,产生较好的摩擦力界,胶圈借助摩擦传动而得以同步运转,胶圈表面具有一定的摩擦因数,外层表面摩擦因数一般应控制在0.30~0.32[1],有利于须条的稳定运行。无锡兰翔的LX⁃62系列胶圈、安徽八一的BYC⁃791系列胶圈、无锡二橡胶的S系列胶圈等都能适应纺纱品种的要求。 4.1 上下胶圈的一般使用原则 硬度要求:一般上胶圈比下胶圈软一些(上胶圈可选择邵尔A63度左右、下胶圈可选择邵尔A68度左右,根据品种要求来选择)。弹性要求:一般上胶圈的弹性比下胶圈大一些。内径尺寸:上胶圈松一些,下胶圈紧一些。胶圈厚度:一般上胶圈薄,下胶圈厚一些(上下胶圈的总厚度一般≤2.0 mm)。 4.2 胶圈的日常管理 要建立胶圈的使用台账、标示卡,注明胶圈的上机时间、规格、型号等。对保养调换下机的胶圈进行挑拣、清洗,上下胶圈在调换时要新旧搭配使用,同一品种尽量使用同一厂家的,减少锭差,掌握好胶圈的淘汰周期。 5 胶辊胶圈出现缠绕、凹心、牵伸不开的解决措施 根据纺纱品种,可对胶辊表面进行微处理,合理掌握AB组涂料的配比,提高胶辊的抗绕性;合理调节车间的温湿度,合适的温湿度要与纺纱工艺相匹配,特别是高温高湿季节,更应该关注温湿度的变化,以保持胶辊的弹性和握持力,减少牵伸不开的现象;选择最佳的纺纱工艺,合理选择纺纱工艺参数,由胶辊胶圈与罗拉组成的钳口的握持力要与牵伸力相适应,避免牵伸力过大,出现“吐硬头”的现象,胶辊胶圈、上下销摇架压力、压力棒隔距块等牵伸部件和工艺配置相适应;规范清洁管理和运转操作,要定期检查胶辊胶圈的使用状况和缠绕现象,纱条是否跑出集聚区、集聚区是否积花,纺纱断头后,引起前胶辊、罗拉缠花,导致前钳口握持力下降,牵伸力增加,缠坏胶辊、夹下胶圈等;值车工应加强巡回,及时接头,做好清洁;特别是胶辊胶圈出现凹心的问题要及时调整牵伸工艺和更换凹心的胶辊胶圈,检查导纱横动装置,保持良好的运行状态,以减少纺纱的断头。 6 胶辊胶圈的展望 随着新型合成纤维原料的纺纱应用,氨纶包芯纱、赛络集聚纺无动程纺纱工艺的要求,配棉等级的差异,丁腈胶辊胶圈的现有性能和适纺性受到一定的挑战[2]。专件器材制造商要及时调整结构,运用新工艺、技术创新的方法,开发新型的胶辊胶圈,以适应新的纺纱要求。现在新研发的聚氨酯胶辊具有良好的性能。一是具有良好的弹性和吸振性,握持力强有利于加强对纤维的控制作用,有利于对浮游纤维运动的有序控制,进而改善成纱条干的均匀度。正是由于聚氨酯胶辊对纤维须条有很强的握持力,在确保成纱质量的前提下,可降低牵伸摇架压力15%~25%,使细纱机整体节电3%~8%[3],可进一步减少锭差,纺纱质量比较稳定。二是具有较佳的耐磨性能,在使用中变形较小而耐用,使它的回磨周期延长,进一步降低了纺纱企业器材的消耗和成本[4]。通过我公司的使用情况来看,它的使用周期是丁腈胶辊的2倍~3倍,断头较少。聚氨酯胶辊在磨砺方面还有待改进,成纱细节方面还有待提升,通过试验来选择磨砺工艺、提高胶辊的磨砺质量和对胶辊表面进行化学涂料处理来降低成纱细节等。试验表明:聚氨酯胶辊在纯棉精梳纱上要经过AB组双组分的合理配比(A∶B=1∶12),可进一步降低细节。聚氨酯胶辊的一些特性已经超越了丁腈胶辊的性能,但有些特性还有待通过技术创新和新的工艺措施更好地适应纺纱的要求,进一步提高纺纱的质量。 有资料显示,胶辊胶圈消耗的费用约占纺纱成本的0.4%,但对纺纱质量的影响程度可达到60%左右,对纺纱质量起着关键的作用,纺纱企业应关注胶辊胶圈的应用。现代纺纱对胶辊胶圈的技术提出了新的要求,要提高其耐磨性和适纺性,延长其使用寿命,有利于节能环保,胶辊胶圈的发展要紧跟主机的发展趋势,更好适应纺纱主机的高速发展,为主机服务。智能制造是企业未来发展的趋势,器材制造商要加强运用新材料、新工艺的研发能力,开发出更加适合纺纱企业使用的胶辊胶圈。 7 结语 胶辊胶圈作为重要的纺纱牵伸器材,选型和应用非常重要。在纺纱生产过程中,要根据纺纱品种、纤维的性能、纺纱工艺的要求等方面合理选用适合本企业纺纱用的胶辊胶圈。对纺纱实际出现的胶辊胶圈的缠绕、中凹、牵伸不开、质量指标等方面的问题,要根据实际情况具体分析。胶辊胶圈的应用应注意其配套性和统一性,胶辊胶圈和所纺品种、各工序的工艺配置应合理,相同工序所纺相同品种牵伸器材应一致。目前纺纱企业使用的胶辊胶圈主要以丁腈橡胶为主,部分纺纱企业已尝试使用聚氨酯胶辊。器材制造商要通过技术升级、工艺创新等方面,不断开发出新型的胶辊胶圈,适应纺纱的新要求。

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