WRC-KS82型渦流紡用膠輥的研發(fā)與應用

安建江 ,沈 絨,邵 煥,曹恒坤

(1.無錫二橡膠股份有限公司,江蘇 無錫 214192;2.蘇州普路通紡織科技有限公司,江蘇 蘇州 215200)

0 引言

渦流紡技術是一種新型紡紗技術,與傳統(tǒng)環(huán)錠紡技術相比,具有諸多優(yōu)點:① 紡紗速度快、產量高;②自動化程度高、工藝流程短、占地面積小;③ 紡紗產品耐磨性好、毛羽少;④ 操作簡單、維護方便等。此外,渦流紡技術能有效緩解當前紡織企業(yè)用地緊張、用工難及能耗高等問題,深受紡織企業(yè)青睞,市場占有率日益提高[1-2]。近十多年來,渦流紡技術快速發(fā)展,紡紗速度不斷提高,紡紗品種持續(xù)增加。膠輥作為關鍵牽伸器材,其性能對紡紗質量影響較大,而目前的渦流紡用膠輥普遍存在回磨周期偏短導致消耗增加、效率降低等問題[3]。因此,研發(fā)渦流紡用膠輥以滿足企業(yè)需求迫在眉睫。

1 渦流紡用膠輥技術研發(fā)關鍵

為適應渦流紡設備智能化、高速化,紡紗工序高效化,適紡品種多樣化的需求,渦流紡用膠輥開發(fā)設計技術關鍵如下。

1.1 渦流紡紡紗工藝基本要求

渦流紡紡紗工藝的基本要求:① 紡紗速度達450 m/min～550 m/min,約為環(huán)錠紡紡紗速度的25～30倍,約為轉杯紡紡紗速度的3～5倍;② 總牽伸倍數(shù)達200～300,約為環(huán)錠紡總牽伸倍數(shù)的5～6倍;③ 渦流紡紡紗時,牽伸膠輥溫度達60 ℃～90 ℃。

1.2 渦流紡用膠輥技術研發(fā)要點

渦流紡用膠輥技術研發(fā)要點為考慮以下因素對成紗質量、膠輥使用周期的影響:① 渦流紡用膠輥的狀態(tài),如表面粗糙度、摩擦握持力、抗污性、耐熱性;② 渦流紡用膠輥的硬度、直徑、凸臺工作寬度、偏心率等參數(shù);③ 渦流紡用膠輥混煉膠的抗壓縮永久變形性、抗熱老化性、抗靜電性、耐介質性。

綜上所述,渦流紡用膠輥在超大牽伸、高速、高溫紡紗條件下,應在滿足差別化纖維紡紗質量要求的同時,具備更強的抗繞性、適紡性和更長的使用壽命。其所用膠料必須具備優(yōu)異的耐熱性、耐介質性,在使用溫度下的抗拉強度、抗撕裂強度要好,耐磨損失率和壓縮變形率要低。

2 渦流紡用膠輥性能創(chuàng)新要點

2.1 耐紫外光性、抗熱老化性

橡膠體工作中產生的熱量與工作速度、受壓力以及摩擦量有關。在高速、超大牽伸條件下,工作溫度增加,單位時間內膠輥形變量增大,橡膠分子鍵易因不斷快速蠕變而僵硬老化。因此,應提升膠輥的耐紫外光性和抗熱老化性。

2.2 耐撕裂性、抗壓縮永久變形性

高速、超大牽伸倍數(shù)條件下,單位時間內須條的牽伸速率增大,纖維通過膠輥的次數(shù)增加,膠體受到的剪切力和剝離力增大。因此,應提升膠輥的耐撕裂性、抗壓縮永久變形性。

2.3 耐介質性、抗靜電性

對于差別化纖維、品種多樣化的紡紗工藝,膠輥在高溫、超大牽伸倍數(shù)條件下產生摩擦、靜電量增大,加之受壓牽伸摩擦發(fā)熱,加快了膠輥導紗動程受油劑浸潤體積膨脹鼓出的速度,因此,應提升膠輥的耐油性、抗繞性。

2.4 新材料應用

2.4.1 高性能合金材料體系

采用進口特種丁腈橡膠與新型高分子材料、改性超導熱金屬氧化物三元共聚改性,通過專用功能性材料配伍,提高硫化橡膠在70 ℃～90 ℃長期使用的綜合物理機械性能保留率,形成強韌性橡膠彈性體。

2.4.2 耐熱、高效硫化交聯(lián)體系

通過專用交聯(lián)劑的活性基團使特種丁腈橡膠與新型高分子材料分子鏈上的基團反應形成穩(wěn)定的高耐熱化學交聯(lián)鍵,由化學鍵與低硫鍵組成具有高耐油、高耐熱性互補特征的優(yōu)質硫化膠。成品硫化膠可長期在70 ℃～90 ℃使用,耐化學油劑滲透性強,抗中凹,老化進程緩慢。

2.4.3 高效抗靜電劑、表面功能膜體系

采用新型長效抗靜電劑與功能性助劑(如防粘附劑、抗刻劃劑、自潤滑劑)優(yōu)化組合應用,提高膠料表面導電性、抗繞性?？轨o電劑、自潤滑功能性助劑遷移至膠輥表面起擴散分布均質功能,并和其他助劑組成均勻的抗靜電彈性膜[4]。

2.4.4 耐光照、耐老化體系

釆用新型紫外光吸收劑、高效防老劑優(yōu)化組合應用,提高膠料耐光照、耐臭氧老化、耐熱空氣老化性。

3 WRC-KS82型膠輥應用案例

依據(jù)以上設計要求,無錫二橡膠股份有限公司研發(fā)設計了WRC-KS82型膠輥。該膠輥邵爾A硬度為84度,顏色為綠色,適應高速,耐熱、抗靜電,適紡純滌綸、滌綸/粘膠混紡等品種,適紡紗線號數(shù)為16.40 tex～84.36 tex,采用光照、涂料+光照2種表面處理方式均可。

3.1 案例1

3.1.1蘇州某紡企用村田870EX型渦流紡紗機紡T 59.05 tex,T 22.71 tex,T 19.68 tex,T/R 19.68 tex紗。紡紗速度依次設為500 m/min,540 m/min,530 m/min,530 m/min。采用WRC-KS82型膠輥和進口某膠輥,邵爾A硬度均為84度,膠輥直徑為30 mm～29 mm(29 mm以下報廢),采用國產2 kW光照機光照8 min。

3.1.22種膠輥同錠同熟條成紗質量對比試驗,結果見表1。

表1 2種膠輥同錠同熟條成紗質量對比

從表1使用效果看,WRC-KS82型膠輥相比進口某型膠輥成紗指標略有提升,使用周期明顯優(yōu)于進口某型膠輥。

3.1.32種膠輥耐中凹情況對比試驗,隨機各測10只管紗取平均值,結果見表2。

表2 2種膠輥耐中凹情況對比

從表2使用效果看,相比進口某型膠輥,WRC-KS82型膠輥在不同紡紗品種上的抗中凹、回磨周期明顯較優(yōu)。

3.1.4以同錠同熟條紡T 22.71 tex 紗為例,2種膠輥不同表面處理方式同錠同熟條成紗質量對比試驗,結果見表3。

表3 2種膠輥不同表面處理方式同錠同熟條成紗質量對比

從表3使用效果看,WRC-KS82型膠輥與進口某型膠輥分別采用光照和涂料+光照表面處理,二者成紗質量在同一水平,實際使用溫度接近,但WRC-KS82型膠輥回磨周期明顯優(yōu)于進口某型膠輥。

3.1.5以同錠同熟條紡T 19.68 tex紗為例,同只WRC-KS82型膠輥使用8 d后,用專用清洗劑揩洗表面后繼續(xù)使用,將其成紗指標與前期數(shù)據(jù)進行對比,結果見表4。

表4 WRC-KS82型膠輥清洗前后成紗質量對比

從表4可知,用清洗劑揩洗膠輥表面前后成紗質量基本處于同一水平,由此可延長揩車保養(yǎng)周期。

3.1.6以紡T 19.68 tex紗為例,不同直徑、不同硬度WRC-KS82型膠輥的成紗質量指標見表5。

表5 不同直徑、不同硬度WRC-KS82型膠輥成紗質量對比

從表5使用效果看,WRC-KS82型膠輥在規(guī)定的使用尺寸范圍內,隨著膠輥直徑逐漸變化,成紗質量數(shù)據(jù)穩(wěn)定,且仍在同一水平。由此可見,在一定范

圍內,膠輥直徑變化對成紗條干衰減性影響較小。

3.1.7以同錠同熟條紡T 19.68 tex紗為例,WRC-KS82型膠輥不同凸臺工作寬度的成紗質量對比,結果見表6。

表6 WRC-KS82型膠輥不同凸臺工作寬度成紗質量對比

從表6可知,對于不同凸臺工作寬度的WRC-KS82型膠輥,從使用效果看,16 mm工作寬度比18 mm工作寬度的成紗指標略優(yōu),但二者的回磨周期相同。

3.1.8以紡T 28.11 tex紗為例,不同寬度集棉器對膠輥回磨周期和成紗條干CV值的影響見表7和表8。

表7 不同寬度集棉器對膠輥回磨周期的影響 單位:d

表8 不同寬度集棉器對成紗條干CV值的影響 單位:%

從表7可知,不同寬度集棉器對膠輥回磨周期有一定的影響。在相同紡紗工藝下,使用7 mm集棉器,膠輥回磨周期優(yōu)于使用5 mm集棉器。與進口某型膠輥對比,WRC-KS82型膠輥使用不同寬度集棉器,回磨周期差距很大。從表8可知,不同寬度集棉器對紡紗質量水平有一定影響,使用5 mm集棉器成紗質量水平優(yōu)于使用7 mm集棉器。綜合表7、表8可知,WRC-KS82型牽伸膠輥在不同寬度的集棉器下質量相對穩(wěn)定,耐中凹性能優(yōu)異、使用周期長。

3.2 案例2

山東某紡紗企業(yè)采用村田870EX型渦流紡紗機紡MVS-T/R 70/30 19.68 tex紗,紡紗速度為480 m/min,分別采用WRC-KS82型膠輥和進口某型膠輥,邵爾A硬度均為84度,直徑為30 mm～29 mm,用國產2 kW光照機光照3 min。2種膠輥同錠同熟條成紗質量對比試驗,結果見表9。

表9 2種膠輥同錠同熟條成紗質量對比

4 渦流紡膠輥的使用管理及注意事項

4.1 膠輥選用

4.1.1 硬度

目前,渦流紡用膠輥主要根據(jù)所紡品種、紗號作區(qū)分。紡粘膠、天絲、莫代爾等纖維時,可選用邵爾A硬度約為75度的膠輥,如WRC-KS75型;紡純滌、滌粘混紡、滌棉混紡等中低號品種時,可選用邵爾A硬度約為84度的膠輥,如WRC-KS82型。

4.1.2 凸臺工作寬度

根據(jù)所紡紗線品種、號數(shù)不同,選用不同凸臺工作寬度的膠輥。紡純化纖及混紡品種,渦流紡用膠輥的凸臺工作寬度一般為18 mm,臺階直徑為27 mm;紡純粘膠及細號紗,選用膠輥的凸臺工作寬度為16 mm;紡59.05 tex以上的純滌或滌/粘紗,推薦選用膠輥的凸臺工作寬度為20 mm。

4.2 膠輥磨礪

使用一段時間后,膠輥表面會出現(xiàn)磨損,影響其對纖維的握持作用,從而導致紗線質量指標日趨惡化,HD報警、紗疵剪切增多,生產效率降低。因此,需要根據(jù)原料特性、紡紗品種、羅拉速度、加壓大小、膠輥內在質量和表面處理情況等因素,合理制定膠輥的磨礪周期。

渦流紡用膠輥紡滌綸和滌/粘混紡紗的回磨周期一般為5 d～30 d,磨礪直徑以0.2 mm～0.3 mm為一檔,表面粗糙度Ra值應控制在0.7 μm～0.9 μm為宜。

4.3 膠輥表面處理方式

目前渦流紡用膠輥表面光照處理的較多。視紡紗品種不同,一般采用2 kW光照機光照3 min～15 min即可滿足生產需求,但采用涂料+光照表面處理的方式能延長使用壽命。

5 結語

5.1WRC-KS82型渦流紡用膠輥耐磨、抗壓、抗纏繞,試驗證明該膠輥成紗質量達到甚至超過進口某型膠輥,完全滿足渦流紡生產需要,特別是對滌綸、滌/粘混紡紗具有良好的適紡性,目前已大面積推廣應用。

5.2在確保產品質量前提下,WRC-KS82型渦流紡用膠輥的使用周期優(yōu)勢明顯。在同等條件下一般進口膠輥的回磨周期為5 d～14 d,而WRC-KS82型膠輥回磨周期可達28 d以上,大幅降低消耗、節(jié)約成本。

5.3WRC-KS82型渦流紡膠輥成紗質量穩(wěn)定,抗中凹和耐磨性優(yōu)于進口某型膠輥。同等條件下,WRC-KS82型渦流紡膠輥能完全替代進口膠輥,性價比較優(yōu)。

5.4紡紗生產時,應選擇具有合適硬度、凸臺工作寬度的膠輥,制定合理的回磨周期,配套適當寬度的集棉器,以達到紗線質量要求與使用周期的平衡。