聚氨酯膠輥在緊密色紡紗中的應(yīng)用分析

張毅 嚴日榮

摘 要：探討中瑞聚氨酯膠輥在緊密色紡生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，分析了緊密色紡對膠輥的技術(shù)要求，介紹了聚氨酯膠輥的特性，并與丁腈膠輥進行了紡紗對比測試。結(jié)果表明：聚氨酯膠輥具有良好的抗靜電性、耐磨性和彈性，對零動程或小動程緊密色紡紗有良好的適應(yīng)性和較長的使用壽命等優(yōu)良特性，其紗線條干均勻度也優(yōu)于同硬度的其他膠輥，可降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：緊密紡；聚氨酯膠輥；丁腈膠輥；色紡紗；條干均勻度

中圖分類號：TS103.823

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2017）03-0065-07

Analaysis on Application of PU Rubber role in Compact Color-Spun Yarn

ZHANG Yi， YAN Rirong

（Zhejiang Changshan Textile Co.， ltd.， Changshan， Zhejiang， 324200）

Abstract：This paper discussed the application effect of PU rubber roller in compact color-spun yarn， analyzed technical requirements of compact color-spun yarn for rubber roller， introduced the characteristics of PU rubber roller and carried out contrast test with butadiene-acrylonitrile rubber roller. The results show that PU rubber roller has good antistatic property， abrasive resistance and elasticity， ands shows favorable adaptive property and long service life for compact color-spun yarn with zero stroke or small stroke. PU rubber roller is also superior to other rubber rollers with the same hardness in terms of yarn evenness. PU rubber roller can reduce production cost and improve production efficiency.

Key words：compact spinning； PU rubber roller； butadiene-acrylonitrile rubber roller； color-spun yarn； yarn evenness

20世紀40年代前，紡紗經(jīng)歷了由牛皮或小羊皮所制的紡紗牽伸膠輥與膠圈取代了軟木紡紗部件的第一次技術(shù)革命；50年代中期，丁腈橡膠取代了牛皮或小羊皮所制成的皮輥與皮圈紡紗的第二次技術(shù)革命，促進了紡紗質(zhì)量發(fā)生了質(zhì)的飛躍[1]。

如今新型紡紗工藝技術(shù)諸如氨綸包芯紗，賽絡(luò)紡、緊密紡、渦流紡等出現(xiàn)，對膠輥的耐磨性、適紡性、彈性以及使用壽命提出更高的要求[2-4]。因此，一種新穎的聚氨酯膠輥進入了紡紗牽伸領(lǐng)域，被紡織業(yè)內(nèi)人士認為紡紗牽伸膠輥材料的第三次技術(shù)革命。

1 問題的提出

1.1 四羅拉緊密紡牽伸裝置特點

負壓式四羅拉緊密紡牽伸裝置如圖1所示，主要工作區(qū)域分集聚區(qū)和牽伸區(qū)。其中，集聚區(qū)由導(dǎo)向膠輥、導(dǎo)向羅拉、異形吸管、網(wǎng)格圈、前膠輥和前羅拉組成；牽伸區(qū)由前膠輥、前羅拉、上銷結(jié)合件、中羅拉及下膠圈組成。緊密色紡與傳統(tǒng)環(huán)錠紡牽伸機構(gòu)工作原理不同，因此，對膠輥要求也有所區(qū)別。

1.2 緊密紡膠輥的特點

1.2.1 膠輥表面紡紗通道磨損大

為保證集聚效果，緊密紡牽伸時須條橫向動程很小甚至零動程，因此受牽伸須條長時間在膠輥同一接觸位置摩擦運動的影響，膠輥表面的紡紗通道磨損大。

1.2.2 導(dǎo)向膠輥加壓小

負壓式四羅拉緊密紡導(dǎo)向膠輥和前膠輥合用一個分壓器，導(dǎo)向膠輥與前膠輥中心距41 mm，導(dǎo)向膠輥距加壓點9 mm，前膠輥距加壓點32 mm，導(dǎo)向膠輥壓力只有前膠輥壓力的30%。

1.2.3 膠輥承擔(dān)功能多

導(dǎo)向膠輥與導(dǎo)向羅拉組成輸出鉗口，與前膠輥和前羅拉組成的前鉗口之間有1.01倍的集聚牽伸。承擔(dān)著輸出集聚緊密須條和控制集聚區(qū)運動纖維的作用，同時阻止加捻區(qū)捻度向前鉗口傳遞，保證網(wǎng)格圈運行平穩(wěn)，防止網(wǎng)格圈丟轉(zhuǎn)打滑、集聚須條滑移。前膠輥作為牽伸區(qū)膠輥，前羅拉鉗口要有效地握持受牽伸須條使之均勻地拉長抽細，同時要控制輸出纖維進入集聚區(qū)進行集聚牽伸。

1.2.4 色纖維易繞、纏膠輥、粘附污染重

纖維經(jīng)染色后，基本去除了化學(xué)纖維表面的抗靜電劑、棉纖維表面棉蠟，染色后雖然又進行抗靜電油劑表面處理，但抗靜電性能大大降低。另外，色纖維與膠輥高速摩擦發(fā)熱后易出現(xiàn)掉色現(xiàn)象，污染膠輥表面紗線通道，造成膠輥抗靜電性能降低，纖維易纏膠輥。

針對以上問題，為了提高緊密色紡紗的品質(zhì)和色纖維可紡性，同時降低膠輥消耗和色紡紗品種翻改工作量，本文以紗線條干均勻度為質(zhì)量指標，對新 材料聚氨酯膠輥在緊密色紡中的主要紡紗特性及成紗質(zhì)量作了專題對比試驗和批量跟蹤實驗。

2 試驗部分

2.1 試驗設(shè)備

試驗機型：HFJA506緊密紡裝置（江陰市華方新技術(shù)科研有限公司）。

試驗?zāi)z輥：新制丁腈膠輥65A°、68A°、70A°，新制聚氨酯膠輥63A°、68A°、70A°，車上使用的68A°丁腈膠輥和聚氨酯膠輥。

2.2 紗線規(guī)格

試紡品種：緊密色紡紗14～30 tex。

配棉方案：新疆阿瓦提137，纖維纖度1.82 dtex；新疆沙雅229，纖維纖度1.84 dtex，新疆疏附229；纖維纖度1.83 dtex；新疆沙雅137A，纖維纖度1.77 dtex；新疆庫車229，纖維纖度1.87 dtex；新疆伽師229A，纖維纖度1.86 dtex。

投料方式：以上原棉按比例投料加工成梳棉網(wǎng)和精梳棉網(wǎng)，部分梳棉網(wǎng)或精梳棉網(wǎng)染色，根據(jù)色樣和品質(zhì)要求，用染色梳棉網(wǎng)和染色精梳棉網(wǎng)，與梳棉網(wǎng)和精梳棉網(wǎng)混合。

2.3 紗線條干測試

測試儀器：YG135G條干均勻度儀（陜西長嶺紡織機電科技公司）；測試速度400 m/min；測試時間0.5 min；測試數(shù)量為每組10只管紗。

試樣要求：專項試驗10錠，同錠同粗紗紡紗，整機試驗每臺車左右面隨機各抽10只管紗。

3 結(jié)果及分析

3.1 紗線條干均勻度

為了分析聚氨酯膠輥對紗線條干均勻度的影響，在紡制緊密色紡純棉19-4028藏青14.1 tex時，分3組紡紗試驗，第1組：導(dǎo)向丁腈68A°膠輥，前聚氨酯68A°膠輥；第2組：導(dǎo)向聚氨酯68A°膠輥，前丁腈68A°膠輥；第3組：導(dǎo)向丁腈68A°膠輥，前丁腈68A°膠輥；試驗結(jié)果見表1。

從表1數(shù)據(jù)來看，前膠輥選用聚氨酯68A°膠輥時，與都用丁腈68A°膠輥紗線條干均勻度相比，成紗條干CV%值減少0.44%，千米細節(jié)下降41.7%；千米粗節(jié)下降25.9%；千米棉結(jié)下降1.0%。導(dǎo)向膠輥選用聚氨酯68A°膠輥時，與都用丁腈68A°膠輥相比，成紗條干CV%值減少0.04%，千米細節(jié)下降50%；千米粗節(jié)下降3.3%；千米棉結(jié)下降8.1%。

3個月后筆者對同期上機的聚氨酯膠輥（僅用于前膠輥）和丁腈膠輥，在緊密紡機臺上隨機抽樣，試驗品種緊密色紡純棉B03 18.5 tex，抽樣試驗結(jié)果見表2。

試驗表明，與同硬度丁腈膠輥相比，不管導(dǎo)向膠輥還是前膠輥使用聚氨酯膠輥，都有較好的紗線條干均勻度水平，其原因分析如下：

a）聚氨酯膠輥有較大的表面摩擦系數(shù)，一般在0.5以上；丁腈膠輥表面摩擦系數(shù)在0.3～0.7范圍內(nèi)。在牽伸區(qū)鉗口握持力的大小取決于鉗口對須條的壓力及上下羅拉與須條間的摩擦系數(shù)[5]，握持力大小直接影響成紗條干水平。

b）聚氨酯膠輥彈性好。同硬度膠輥在相同加壓的情況下，聚氨酯膠輥變形大，對羅拉包圍弧長，膠輥與須條接觸面積大，須條單位接觸面積上的力分布更均勻，紗線條干均勻度也就越好。表3是實測各種膠輥對羅拉的包圍弧長。

3.2 膠輥使用周期

膠輥通過摩擦力握持被牽伸粗紗條。須條長時間摩擦膠輥，表面紗線通道會出現(xiàn)深槽，圖2（a）、圖2（b）是兩種不同材質(zhì)的緊密紡膠輥運行4個月后的表面起槽情況。為了分析膠輥起槽對成紗條干均勻度的影響程度，將受牽伸須條對準起槽位置紡紗，然后變換位置紡紗，如圖2（c）、圖2（d）所示。

表4所示是紡制緊密紡純棉19-4028藏青14.1 tex紗線時紗線條干均勻度測試結(jié)果。從表4可以看出，聚氨酯膠輥表面紗線通道雖然起槽，但對紗線條干均勻度影響沒有丁腈膠輥大，說明聚氨酯膠輥耐磨性優(yōu)于丁腈膠輥。在使用中雖有微小的變形，但對紗線條干均勻度影響不大，因此可延長膠輥回磨期降低紡紗企業(yè)的膠輥消耗，降低噸紗生產(chǎn)成本。

3.3 膠輥適紡品種

在緊密紡機臺上用聚氨酯膠輥68A°生產(chǎn)14～30 tex范圍內(nèi)的紗，與不同硬度聚氨酯膠輥和丁腈膠輥作試驗分析，聚氨酯膠輥68A°具有較好的紗線條干均勻度，結(jié)果見表5。聚氨酯膠輥68A°適用范圍廣，減少了品種翻更換膠輥次數(shù)，適應(yīng)色紡紗小批量、多品種的特點。

3.4 膠輥抗粘附能力

在牽伸區(qū)和集聚區(qū)內(nèi)，纖維與膠輥高速摩擦后溫度升高，色纖維表面染料殘留物和表面活性劑等容易在膠輥表面接觸處形成熔觸膜狀污垢。由于膠輥表面紗線通道受污染，使膠輥抗靜電性能降低，纖維纏膠輥現(xiàn)象嚴重，使色紡紗生產(chǎn)難度增加，割膠輥現(xiàn)象嚴重，增加了膠輥消耗。圖3是3種不同膠輥上機一星期后的積污情況，可以看出，聚氨酯膠輥表面紗線通道最整潔，說明自潔性強，抗污染性能好。因此，聚氨酯膠輥用于緊密色紡紗，對提高色紡紗可紡性和產(chǎn)質(zhì)量方面效果明顯。

3.5 膠輥抗繞性

在緊密紡機臺上相鄰錠子分組試驗，選用新絨輥放在試驗?zāi)z輥上面，正常紡紗72 h后稱取各10錠絨輥花重量。結(jié)果為：聚氨酯膠輥24.2 mg，丁腈膠輥102.1 mg。聚氨酯膠輥的絨輥花較丁腈膠輥降低了53.3%，表明聚氨酯膠輥的抗靜電性能和抗纖維纏繞性能都好于丁腈膠輥[6]。

4 緊密紡膠輥使用注意問題

在集聚區(qū)，既要使須條張緊伸直，又不能引起纖維間相對位移；在牽伸區(qū)，要保證前鉗口有效握持須條均勻地拉長抽細，同時控制輸出須條進入集聚區(qū)進行張力牽伸。對于導(dǎo)向膠輥和牽伸膠輥的材質(zhì)選擇、硬度選配和表面處理等都至關(guān)重要。

4.1 膠輥材質(zhì)、硬度的選擇

根據(jù)牽伸理論，前擋膠輥的單位面積的壓力應(yīng)略大于后擋膠輥的單位面積的壓力，才能達到同樣的握持力[7]，針對導(dǎo)向膠輥單位面積的壓力小，在集聚區(qū)實現(xiàn)導(dǎo)向膠輥與前膠輥的握持力相同，可采用以下方法：a）增加前膠輥對羅拉的包圍弧長；b）減少導(dǎo)向膠輥對羅拉的包圍弧長，即提高膠輥的硬度或減小導(dǎo)向羅拉的直徑，導(dǎo)向羅拉直徑已減至19mm；c）選用較大摩擦系數(shù)的導(dǎo)向膠輥。

在生產(chǎn)緊密色紡棉毛混紡H130-13W 14.1 tex（13%羊毛）紗機臺上，導(dǎo)向膠輥和前膠輥分別選用多種膠輥進行對比試驗，膠輥規(guī)格和試驗結(jié)果見表6、表7。

由表6可見，前膠輥選用聚氨酯68A°膠輥，與丁腈68A°、70A°膠輥相比，前膠輥對羅拉的較大的包圍弧長，紗線條干均勻度好；前膠輥選用丁腈65A°膠輥和聚氨酯63A°膠輥，降低前膠輥硬度，在同樣加壓下，膠輥變形量大，提高膠輥對羅拉的包圍弧長，因此紗線條干均勻度也較好。

從表7可見，導(dǎo)向膠輥選用聚氨酯68A°膠輥紗線條干均勻度最好，因為聚氨酯68A°膠輥摩擦系數(shù)大，增加了鉗口對須條的握持力；丁腈70A°膠輥也有不錯的紗線條干均勻度，相比丁腈68A°膠輥，減少了對導(dǎo)向膠輥對羅拉的包圍弧長。前膠輥用聚氨酯63A°成紗紗線條干均勻度最差，原因是由于須條經(jīng)集聚后變得窄而厚，摩擦力界強度強和擴張范圍大而使牽伸力較大，聚氨酯63A°膠輥雖然有較大的摩擦系數(shù)，但由于對導(dǎo)向羅拉包圍弧大，此時摩擦力界分布曲線的長度擴大，致使對須條單位面積上的壓力減少，摩擦力界分布峰值也隨之降低。因此，導(dǎo)向膠輥應(yīng)選用摩擦系數(shù)大，且硬度要高于或等于前膠輥硬度。

4.2 導(dǎo)向膠輥和前膠輥對紗線條干均勻度

的影響

為了分析膠輥不同位置對紗線條干均勻度的影響，在紡制緊密紡純棉19-4028藏青14.1 tex時，車上已用的丁腈68A°膠輥，分別換上新丁腈68A°膠輥，以分析膠輥對紗線條干均勻度影響程度，試驗結(jié)果見表8。

從表8可見，與原膠輥相比，前膠輥換為新丁腈68A°膠輥時，條干CV%值減少0.39%，千米細節(jié)下降25%、千米粗節(jié)下降27.3%，千米棉結(jié)下降9%；導(dǎo)向膠輥換用新丁腈68A°時，條干CV%值減少0.27%，千米細節(jié)未改善、千米粗節(jié)下降12.5%，千米棉結(jié)下降1.7%。以上數(shù)據(jù)表明，導(dǎo)向膠輥和前膠輥都影響紗線條干均勻度，但前膠輥影響更大。

通過以上試驗分析，選擇聚氨酯68A°膠輥比較適宜紡制14～30 tex范圍內(nèi)紗；導(dǎo)向膠輥選用摩擦系數(shù)大，硬度與前膠輥相同或高一點的膠輥，可選擇丁腈68A°膠輥或丁腈70A°膠輥，當然有條件的話，選擇聚氨酯68A°膠輥或聚氨酯70A°膠輥則更好。

4.3 膠輥直徑搭配

紡制緊密色紡純棉19-4028藏青14.1 tex，用不同直徑導(dǎo)向膠輥和前膠輥進行對比試驗，分析不同直徑膠輥對紗線條干均勻度的影響，試驗結(jié)果見表9。

在同樣壓力下，膠輥直徑會影響到對羅拉的包圍弧長。從表9可見，導(dǎo)向膠輥直徑29.8 mm與前膠輥直徑30.2 mm組合時，成紗條干水平最好，30.2 mm等直徑膠輥次之，29.8 mm等直徑時最差。如果以30.2 mm為導(dǎo)向膠輥和前膠輥基本配置，那么導(dǎo)向膠輥用29.8 mm，減小了膠輥直徑，使導(dǎo)向膠輥對前羅拉的包圍弧長縮短，提高單位面積的壓力，有利于提高紗線條干水平；前膠輥用29.8 mm時，前膠輥對前羅拉的包圍弧長減小，對紗線條干不利，因此導(dǎo)向膠輥直徑應(yīng)小于或等于前膠輥直徑。

4.4 膠輥表面紗線通道

為了延長緊密紡膠輥使用周期，在膠輥的一個端蓋做好標識，在品種翻改時，調(diào)換導(dǎo)向膠輥、前膠輥的方向，實現(xiàn)二個紡紗通道交替紡紗，以達到延長導(dǎo)向膠輥、前膠輥使用壽命。

在紡緊密紡08 N純棉米色19.5 tex膠輥運行半個月后，改紡緊密紡HD416紫羅蘭29.5 tex運行1個月，再改紡緊密紡深蘭20.7 tex運行1個月，品種翻改后調(diào)換膠輥方向，對比成紗條干水平，表10、表11和表12為紗線條干均勻度對比結(jié)果。

從表10、表11和表12試驗數(shù)據(jù)來分析，膠輥與羅拉長期在加壓狀態(tài)下運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生磨損，特別是紡紗動程部位即紗線通道易形成中凹，從而減弱了鉗口對纖維的握持。緊密紡零動程或小動程，纖維須條對膠輥的磨損更為集中，在膠輥表面形成紗線通道比較狹窄，更容易磨損膠輥[8]，本試驗理論上分析可以延長膠輥使用壽命，但實際上效果不明顯，而且?guī)砉芾砩喜槐恪?/p>

4.5 膠輥表面粗糙度

相同膠輥材質(zhì)，在不同磨床或不同工藝磨礪后膠輥表面粗糙度不一樣，膠輥磨勵后的聚氨酯膠輥表面，用電子顯微鏡放大450倍成像如圖4所示。從圖4看出，膠輥廠家磨勵的表面細膩平整，公司磨勵的表面要粗糙一些。用不同表面粗糙度的聚氨酯膠輥紡制緊密紡19-4028藏青14.1 tex紗，結(jié)果見表13。

膠輥表面的粗糙度對牽伸鉗口的握持力和摩擦力有很大影響，膠輥對被牽伸粗紗的握持力直接影響成紗的條干水平[9]。在足夠握持力的前提下，表面光潔平整的膠輥表面粗糙度小，能均勻握持受牽伸須條，因此對成紗條干CV%值有利，但握持力不如粗糙度大的，因此成紗細節(jié)會多些，如何把握膠輥磨勵后的表面粗糙度是十分關(guān)鍵的。

5 結(jié) 論

a）與丁腈膠輥相比，聚氨酯膠輥應(yīng)用于緊密色紡，膠輥更換少、使用周期長，質(zhì)量穩(wěn)定，適應(yīng)色紡產(chǎn)品多元化和時尚化的需求，對提高色紡紗生產(chǎn)經(jīng)濟效益成效顯著。

b）聚氨酯膠輥具有良好回彈性、耐磨性、抗繞性和優(yōu)越抗粘附性，有利于提高緊密色紡紗的條干均勻度和延長膠輥使用壽命；能改善色纖維的可紡性，降低員工工作強度。

c）緊密紡的導(dǎo)向膠輥和前膠輥的搭配，對紗線條干均勻度影響大，導(dǎo)向膠輥直徑應(yīng)小于或等于前膠輥，硬度等于或高于前膠輥，選用聚氨酯膠輥對提高紗線條干均勻度作用明顯。

d）聚氨酯膠輥磨勵工藝對表面粗糙度影響大，合理控制表面粗糙度能提高成紗條干水平，控制成紗細節(jié)。

參考文獻：

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