謝家祥

(夏津縣潤(rùn)通紡織有限公司，山東 夏津 253200)

0 引言

膠輥是關(guān)鍵的紡紗牽伸器材，直接影響紗線質(zhì)量、生產(chǎn)生活強(qiáng)度以及生產(chǎn)過程的環(huán)境適應(yīng)性等。目前，尚未找到更合適的產(chǎn)品替代膠輥的牽伸握持作用。膠輥的使用與管理，是紡織企業(yè)的重點(diǎn)工作之一，筆者從選購(gòu)與選用、制作與維護(hù)、應(yīng)用與分析3個(gè)方面進(jìn)行探討交流。

1 選購(gòu)與選用

1.1選購(gòu)

膠輥的主要原料是羧基丁腈橡膠，簡(jiǎn)稱XNBR。它是由丁二烯、丙烯腈和有機(jī)酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸)等乳液聚合法三元共聚而成。原膠質(zhì)量對(duì)膠輥質(zhì)量起決定性作用：原膠中是否摻入再生橡膠及其摻入量都會(huì)直接影響到膠輥質(zhì)量(再生橡膠經(jīng)過脫硫處理成橡膠粉，稱為綠色環(huán)保橡膠，雖然“環(huán)?！保窃偕鹉z的品質(zhì)比原膠差)；而丙烯腈可增加橡膠的耐油性，加入羧基能增強(qiáng)橡膠的強(qiáng)度、耐老化性和耐磨性等。

制造膠輥時(shí)還會(huì)在橡膠中添加多種輔料，如抗靜電劑可增加橡膠的抗靜電性，補(bǔ)強(qiáng)填料可增加橡膠的硬度；膠料配方中各組分的分散度是保證這些性能穩(wěn)定、一致的關(guān)鍵。分散度高的膠料制成的膠輥中可形成電子通道，常稱“隧道效應(yīng)”，使膠輥體積電阻率降低、導(dǎo)電性能提高；而膠料內(nèi)部含有微小氣孔和未分散的塊狀料，則使膠料局部分布不均勻，造成硬度不勻，其制成的膠輥在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生周期性握持力波動(dòng)，直接影響成紗條干。因此，高品質(zhì)膠輥要采用大批量混料及多次攪拌的方法，以使膠料達(dá)到應(yīng)有的分散度。

硫化是橡膠生產(chǎn)加工過程中的一個(gè)非常重要的階段，也是最后的一道工序，能提高丁腈橡膠的交聯(lián)密度，使膠輥的彈性和抗變形能力增強(qiáng)。高質(zhì)量膠輥，不僅要求橡膠原料質(zhì)量好、配料量大(穩(wěn)定)、輔料添加量準(zhǔn)確，還要通過多次攪拌充分保證配料成分的離散度，精確控制硫化反應(yīng)時(shí)硫磺的使用量、硫化時(shí)間等，以保證制造膠輥的強(qiáng)度、硬度、彈性、耐老化性、耐磨性和抗靜電性等更穩(wěn)定。因此，一定要選用規(guī)模大、產(chǎn)銷量大的制造企業(yè)生產(chǎn)的膠輥。

1.2選用

不同原料、不同紡紗方法、不同紡紗速度以及不同工序、不同環(huán)境溫濕度所用膠輥的牽伸力、握持力、搖架壓力、耐熱性、耐磨性、抗繞性均不同。精梳、并條及粗紗工序速度高、壓力大，通常選用邵爾A硬度約為80度的膠輥，以增加耐磨性、耐熱性、抗繞性和抗變形性；尤其是高速并條機(jī)用膠輥，工作溫度高(60 ℃～70 ℃)、速度快，對(duì)膠輥耐熱性、抗繞性能要求更高，故在高速精梳機(jī)、并條機(jī)上應(yīng)用進(jìn)口邵爾A硬度65度～75度膠輥，效果很好。

細(xì)紗工序膠輥的選用原則：紡純棉品種，為取得較好的條干CV值，通常選用邵爾A硬度65度的低硬度高彈性免處理膠輥；在紡粘膠、莫代爾等纖維素纖維時(shí)，通常選用可表面處理的低硬度膠輥，該膠輥相比純棉用低硬度膠輥改變了添加劑(輔料)的用量，增加了抗靜電性能；紡化纖類品種則選用耐磨性和抗繞性好、硬度大的膠輥；部分包芯紗、色紡紗品種由于其要求的特殊性，應(yīng)選用添加特殊輔料而制作的膠輥，如：解決膠輥起鼓問題，丙烯腈的含量會(huì)不同[1]。

集聚紡用膠輥由于沒有橫動(dòng)動(dòng)程，通常需選用耐磨性較好的中硬度膠輥，并做適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，以增加其耐磨性[2]。

此外，紡紗企業(yè)還應(yīng)根據(jù)原料質(zhì)量、產(chǎn)品要求、生產(chǎn)環(huán)境、操作管理水平以及勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本等綜合考慮，選用適合的膠輥。

2 制作與維護(hù)

2.1制作

膠輥制作步驟一般分為套制、磨礪和表面處理；而單層膠管是根長(zhǎng)管，需增加切管和壓圓工序，磨礪也分為粗磨和細(xì)磨?，F(xiàn)多采用氣動(dòng)套膠輥機(jī)套制、自動(dòng)磨床磨礪，以實(shí)現(xiàn)膠輥表面的光、滑、燥、爽。要特別注意的是，套制氣壓不穩(wěn)定會(huì)造成膠輥套制損壞率大、磨礪直徑差異大和出現(xiàn)大小頭等問題。

從一定意義上講，膠輥表面粗糙度與握持力互為矛盾，因此實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)所紡原料和品種、紡紗方法、生產(chǎn)環(huán)境等要求，靈活掌握并尋求二者之間的最佳平衡點(diǎn)。膠輥表面粗糙度需要用儀器測(cè)量，掌握砂輪的目數(shù)、氣孔清潔、磨礪壓力、磨礪速度、磨礪次數(shù)、磨礪量(即進(jìn)刀量)等，這些工藝參數(shù)對(duì)膠輥制作質(zhì)量尤其重要[3]。

2.2表面處理

膠輥的表面處理通常有3種方法：酸處理(基本不用)、化學(xué)涂料處理和紫外線光照處理。

2.2.1化學(xué)涂料處理

化學(xué)涂料處理是最常用的表面處理方法，它對(duì)增加膠輥的光、滑、燥、爽有積極作用。涂料一般分為A、B兩組分：A組分主要成分是二氯甲烷(占80%)和三異氫酸苯酚硫代磷脂(約占20%)；B組分外觀為無(wú)色透明溶液，主要成分是三氯乙烯(約占95%)。A組被覆，B組稀釋、滲透；A∶B比例越小，膠輥表面硬度增加越多，反之硬度增加少。需注意，涂料處理的膠輥磨礪時(shí)，不可磨得太光。

上涂料的方法有板涂和筆涂?jī)煞N。筆涂相對(duì)均勻，購(gòu)買或自制筆涂機(jī)，操作熟練后效率會(huì)大幅提高；而板涂快但均勻度差。無(wú)論選擇哪種上涂料方法，操作都是關(guān)鍵，涂料越薄越要精細(xì)操作，否則會(huì)因涂料不均勻出現(xiàn)條干機(jī)械波。

2.2.2紫外線光照處理

利用紫外線光照機(jī)對(duì)膠輥表面進(jìn)行光照處理，紫外線轉(zhuǎn)化的能量可使橡膠表面的分子鏈排列更加整齊，既能降低其表面粗糙度又不會(huì)增加表面硬度，從而提高抗繞性、抗靜電性和耐磨性等。在放大鏡下觀察膠輥表面就能看出光照前后的區(qū)別。20世紀(jì)90年代的紫外線光照技術(shù)，由于污染工作環(huán)境等因素，未能大面積推廣；而目前的紫外線光照技術(shù)已經(jīng)成熟，不僅紫外線燈管發(fā)射紫外線的效率提高，而且解決了紫外線泄露以及臭氧(O3)無(wú)法及時(shí)排出(臭氧對(duì)橡膠危害較大)的問題，使該技術(shù)得到大面積推廣應(yīng)用。

雖然紫外線光照膠輥與免處理膠輥紡紗的條干CV值基本一致，但會(huì)降低A1、A2、B1類小紗疵，生產(chǎn)生活好做，絨輥花以及膠輥纏繞損壞率降低[4]。

不同方法處理膠輥表面對(duì)比，見圖1。

a) 未處理的新制膠輥表面

b) 紫外線光照新制膠輥表面

c) 光照后上車1個(gè)月膠輥表面

d) 1∶10涂料處理膠輥表面

2.3維護(hù)管理

2.3.1周期管理

膠輥一定要有專人管理：制定登記表格，詳細(xì)記錄每批膠輥的使用周期，根據(jù)不同品種和生產(chǎn)環(huán)境等制定維護(hù)周期，并嚴(yán)格按期進(jìn)行復(fù)磨與表面處理。

2.3.2清潔清洗

并條膠輥和精梳膠輥要嚴(yán)格執(zhí)行每掃車清洗或酒精擦拭，并條工序清潔周期最好為7 d，特殊品種由值車工每班(最長(zhǎng)1 d)擦拭；粗紗和細(xì)紗工序嚴(yán)格執(zhí)行每月清洗一遍的制度，以減少纏繞、損壞和小紗疵的發(fā)生，從而降低操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)膠輥使用壽命。

2.3.3區(qū)域化管理

膠輥頻繁清洗或更換，會(huì)造成機(jī)臺(tái)膠輥直徑差異增大，而調(diào)整搖架高度和壓力、浮游區(qū)大小都是基于膠輥直徑不變的基礎(chǔ)上。膠輥直徑更換前后差異較大，會(huì)影響這些工藝參數(shù)，進(jìn)而影響紗線質(zhì)量或生產(chǎn)生活(如吐硬頭、條干CV值升高等)。為了避免這種情況的發(fā)生，把整個(gè)車間分成3個(gè)或多個(gè)區(qū)域(按品種分)，新制或復(fù)磨1次的膠輥只在1號(hào)區(qū)域重復(fù)更換，避免機(jī)臺(tái)膠輥在頻繁更換過程中差異過大，以保證生產(chǎn)過程與成紗質(zhì)量的穩(wěn)定。

2.3.4膠輥檔案制度

膠輥清洗后使用機(jī)臺(tái)號(hào)會(huì)不斷更換，這給膠輥復(fù)磨周期管理增加了難度，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)賬、物不相符的問題，導(dǎo)致周期混亂。推薦引入倉(cāng)庫(kù)管理方法，即1臺(tái)套膠輥1張檔案卡(檔案卡上注明膠輥型號(hào)、顏色、新制時(shí)間、復(fù)磨時(shí)間等)，卡跟物走，再給每臺(tái)車設(shè)立一小型檔案袋(盒)，無(wú)論是新制還是復(fù)磨、清洗的膠輥，一進(jìn)入膠輥間就將相應(yīng)機(jī)臺(tái)檔案袋里的卡片放到該組膠輥盤上，處理完畢上車時(shí)，再把卡片放入相應(yīng)機(jī)臺(tái)檔案袋內(nèi)，做到賬、卡、物相符。

2.3.5壞膠輥管理

長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，膠輥不可避免地出現(xiàn)損傷(安裝有單錠檢測(cè)和單錠停喂粗紗系統(tǒng)的、自動(dòng)化程度較高的細(xì)紗機(jī)，這種情況可能較少)，應(yīng)該在運(yùn)轉(zhuǎn)員工中樹立壞膠輥、壞膠圈不能紡紗的理念，建立全員參與或?qū)Ｈ硕ㄆ谏宪嚸z輥制度，杜絕壞膠輥上車運(yùn)行，并統(tǒng)計(jì)分析膠輥損傷原因。

3 應(yīng)用與分析

3.1應(yīng)用問題

近些年，不斷出現(xiàn)的新材料、新工藝，為膠輥原料、性能帶來了一些變化，有些促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量的提升，有些卻在使用過程中影響了生產(chǎn)生活質(zhì)量。

3.1.1聚氨酯膠輥

聚氨酯膠輥具有較高的摩擦因數(shù)，優(yōu)良的彈性和耐磨性，在集聚紡中應(yīng)用會(huì)延長(zhǎng)磨勵(lì)周期，但重復(fù)回磨難度較大。因此，制造企業(yè)不斷改進(jìn)原材料配方，添加其它輔料以改善其膠輥的抗氧化性和可重復(fù)處理性能[5]。

3.1.2大直徑膠輥

大直徑膠輥實(shí)際是通過加大膠管壁厚(由6 mm增加到9 mm)和減小膠輥工作寬度(由25 mm減小到23 mm)來增加膠輥彈性和工作面壓強(qiáng)，以降低搖架壓力，達(dá)到節(jié)能的目的。如果膠輥直徑保持不變，其軸承直徑就應(yīng)相應(yīng)減小，這會(huì)給使用帶來一些技術(shù)難題：前羅拉直徑為25 mm時(shí)，YJ2-142系列搖架支桿定位隔距為176.5 mm，前膠輥前沖量為2 mm，其前提是保證搖架高度定位標(biāo)準(zhǔn)為3 mm(搖架體端部凸肩與前加壓桿的間隙)，見圖2。

搖架高度影響搖架壓力的大小與前膠輥前沖量的大小。因此，當(dāng)使用大直徑膠輥且搖架加壓力不變時(shí)，搖架高度必須抬高；否則，搖架彈簧壓縮幅度增加，搖架壓力增大，甚至造成搖架彈簧壓縮在一起，使搖架處于近似壓死的狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)u架原來的定位標(biāo)準(zhǔn)不再適用；如果再按之前的參數(shù)定位搖架，那么前膠輥的前沖量就會(huì)發(fā)生變化。實(shí)際上，根據(jù)圖2a)相關(guān)尺寸推算的膠輥前沖量只是理論數(shù)據(jù)(未考慮搖架高度、膠輥直徑、羅拉直徑等變化的影響，甚至某些因素還會(huì)造成膠輥水平中心線與羅拉水平中心線不再平行)。

筆者介紹一種測(cè)量搖架前沖量的方法，如圖3所示。首先，做一把兩個(gè)直角邊厚度不小于3 mm的直角尺，以保證與前下羅拉和前上羅拉相抵時(shí)有足夠?qū)挼慕佑|面，避免發(fā)生歪斜。然后，把前上膠輥換成與前下羅拉直徑相同的前上羅拉軸承(或膠輥)，再用直角尺的一邊靠緊3根下羅拉的下表面(3點(diǎn)確定在一條直線上)，直角拐尺的另一邊靠緊前上羅拉的前表面，這時(shí)用塞尺測(cè)量直角尺垂直邊(與羅拉中心線垂直)與前下羅拉前表面的間隙，測(cè)得的數(shù)值即搖架的實(shí)際前沖量。

a) YJ2-142系列搖架使用示意

b) 搖架高度定位方法示意

圖3 膠輥前沖量測(cè)量示意

3.1.3膠輥損傷

膠輥損傷包括纏繞、中凹、壓傷、溝痕、碰傷和刀割等。其中，纏繞、中凹、壓傷和刀割原因很好查找：生產(chǎn)環(huán)境、原料不合適，膠輥選用錯(cuò)誤、制作處理不當(dāng)，可能會(huì)引起纏繞問題；壓力過大、橫動(dòng)動(dòng)程小(集聚紡無(wú)動(dòng)程、賽絡(luò)紡微動(dòng)程)、長(zhǎng)時(shí)間停車未做適當(dāng)處理，可能會(huì)引起膠輥中凹、壓傷問題；生產(chǎn)生活不好做、管理不到位，可能會(huì)引起刀割問題。如圖4所示的損傷，是落紗機(jī)落紗時(shí)，恰逢個(gè)別錠子搖架掀起，落紗機(jī)碰到膠輥造成的。此外，膠輥表面溝痕一般認(rèn)為是粗紗吐硬頭所致，也有觀點(diǎn)認(rèn)為是清潔捻?xiàng)U造成的，而經(jīng)筆者分析查找原因認(rèn)為是羅拉臟污引起：羅拉溝槽里面嵌入硬雜，長(zhǎng)時(shí)間摩擦，導(dǎo)致膠輥表面刻出一圈細(xì)紋溝痕。

圖4 損傷膠輥

3.2應(yīng)用案例

3.2.1案例一

將原紡其他品種的WRC-965型膠輥，用1∶10雙組分涂料進(jìn)行表面處理后上車紡T/C 40/60 CVC品種。使用初始無(wú)問題，進(jìn)入夏季后纏繞嚴(yán)重，每周上車前檢查都會(huì)摸出大量損傷膠輥。改換1075型膠輥，進(jìn)行90 s的紫外線光照處理，纏繞問題基本消失，值車工生活好做、勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低，膠輥損傷率大幅下降，條干CV值、100 km A1、A2紗疵也明顯趨好，具體見表1。

表1 不同膠輥成紗質(zhì)量對(duì)比

膠輥型號(hào)條干CV/%細(xì)節(jié)粗節(jié)棉結(jié)個(gè)·km-1條干CVb/%損傷數(shù)量/[個(gè)·(臺(tái)·5 d) -1 ]WRC-96513.05043943.2110107512.98136912.465

3.2.2案例二

紡純棉品種時(shí)，一般采用表面不處理的WRC-965型膠輥。夏季高溫高濕天氣，個(gè)別機(jī)臺(tái)纏繞嚴(yán)重，在膠輥表面輕涂涂料以提高其抗繞性，采用1∶20涂料、1遍板涂(先水濕板清潔1遍膠輥)，上車使用后出現(xiàn)批量不大的吐硬頭問題(粗紗捻度比較大)。

排查原因：一是按之前不處理時(shí)的要求進(jìn)行了膠輥復(fù)磨(即高精度寬砂輪磨床2個(gè)往復(fù))，膠輥表面粗糙度值較低、涂料處理后膠輥表面異常光滑，摩擦因數(shù)降低，握持力不足；二是涂料濃度較低，1遍板涂不均勻?qū)е履z輥的握持力不均勻。后經(jīng)改變復(fù)磨方法，磨1個(gè)往復(fù)后涂料上車，該問題再未發(fā)生。目前，已不再使用此方法應(yīng)對(duì)夏季高溫高濕氣候，改為紫外線光照60 s處理。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1生產(chǎn)中遇到問題，只要細(xì)心觀察、認(rèn)真走訪就一定能發(fā)現(xiàn)原因所在，嚴(yán)格細(xì)致的過程管控、質(zhì)量管控以及人員管理是做好產(chǎn)品的關(guān)鍵。

4.2選用紡織器材一定要樹立這樣的理念——在實(shí)際生產(chǎn)中，除非客戶有特殊要求，否則控制宏觀質(zhì)量疵病的產(chǎn)生比片面追求高質(zhì)量指標(biāo)實(shí)用；穩(wěn)定控制比取得極致的質(zhì)量指標(biāo)重要。

4.3原料是決定紗線質(zhì)量的第一要素，當(dāng)質(zhì)量管控達(dá)到較高水平時(shí)，選配優(yōu)良的紡織器材不會(huì)使原料性能優(yōu)勢(shì)遭到破壞，反而能將原料性能優(yōu)勢(shì)延續(xù)到最終產(chǎn)品上，但絕不會(huì)增加原料的性能優(yōu)勢(shì)。