魏俊虎，周國平

(1.無錫市蘭翔膠業(yè)有限公司，江蘇 無錫　214171；2.江蘇三機環(huán)保工程設備有限公司，江蘇 宜興　214200)

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紫外線光照技術在膠輥表面處理上的應用

魏俊虎1，周國平2

(1.無錫市蘭翔膠業(yè)有限公司，江蘇 無錫214171；2.江蘇三機環(huán)保工程設備有限公司，江蘇 宜興214200)

分析采用紫外線光照技術對膠輥表面處理的原理及特點，并與傳統(tǒng)涂料處理方法進行對比；探討紫外線光照技術在精梳、并條、粗紗工序，以及在純棉細號紗等不同品種上的應用，給出了光照處理分離、牽伸、并條膠輥和細紗膠輥的技術參數(shù)及不同表面處理方式時膠輥表面粗糙度、成紗質(zhì)量間的差異。指出：紫外線光照技術并非無局限性，實際使用中要根據(jù)紡紗品種、方式及環(huán)境等，與復合處理方法結合使用；其在聚氨酯膠輥和段彩紗紡制用膠輥方面的應用仍需探索和創(chuàng)新。

膠輥；紫外線光照；涂料；表面處理；復合處理；表面硬度；表面粗糙度；光照參數(shù)；精梳；并條；粗紗；成紗質(zhì)量；聚氨酯；段彩紗

隨著生活水平的提高，人們對紡織服裝質(zhì)量的要求也在不斷提高，高質(zhì)量、細號紗和多組分差別化紗線應用于服裝面料比例越來越大，因而對紗線質(zhì)量的一致性要求越來越高。采用化學涂料對膠輥表面進行處理的方法存在一些弊端，如操作不當造成涂料不勻，形成機械波，嚴重惡化條干，且長時間操作，對操作者健康不利。而使用免處理膠輥，如果表面不做任何處理，膠輥存在走熟期，在配棉較差、溫濕度變化波動時容易產(chǎn)生纏繞，采用涂料處理仍會使膠輥握持力下降，條干、常發(fā)性紗疵及管間CVb值惡化，同時易受操作人員的影響，嚴重時會產(chǎn)生有害的9 cm、10 cm機械波。

采用紫外線光照技術處理膠輥表面，操作簡便、處理速度較快、成本小，減少了因膠輥對涂料吸收不勻而產(chǎn)生的錠差問題，對人體無毒副作用，且能提高膠輥抗繞性，延長使用周期，明顯解決高溫、高濕條件下質(zhì)量波動等問題。

1　紫外線光照處理膠輥的原理及特點

1.1基本原理

波長在200 nm～300 nm的紫外線照射到物體表面，可使被照物體分子吸收能量而變得非?；顫?，從而發(fā)生分解、交聯(lián)和聚合作用。正是利用這一原理，采用紫外線照射可以改變膠輥的橡膠分子結構，實現(xiàn)抗繞花和抗靜電性能，是一種無毒環(huán)保的表面處理方法。

1.2紫外線光照處理膠輥的特點

1.2.1紫外線光照處理后，膠輥表面光、滑、爽、燥，高速運轉(zhuǎn)后，摩擦產(chǎn)生的靜電能被延緩并能阻礙其表面吸附纖維，避免因此而產(chǎn)生紗疵，這是采用紫外線光照處理后的膠輥具有的一個顯著特點。

1.2.2膠輥表面光滑，柔潤感強，能更好地握持纖維，避免膠輥中凹、打滑，有利于提高紡紗質(zhì)量。

1.2.3膠輥具有很好的耐油污、抗老化和耐磨性能，使用周期較長，損耗率低。

1.2.4由于紫外線光照處理后的膠輥只改變其表層性能，而對內(nèi)層的摩擦因數(shù)沒有影響，因此可以確保膠輥內(nèi)層摩擦因數(shù)穩(wěn)定不變，更合理地解決膠輥紡紗運行的矛盾，使須條在牽伸過程中更加穩(wěn)定，有利于成紗質(zhì)量的進一步提高。

1.3紫外線光照處理與傳統(tǒng)涂料處理方法對比

采用紫外線光照處理膠輥，每次可處理54只(108錠)膠輥，對于細紗免處理膠輥而言，480錠短車膠輥處理只需15 min，1 008錠長車也只需30 min，普通膠輥視情況適當延長處理時間。通過技術不斷升級，紫外線光照設備可廣泛應用于純棉、混紡、化纖品種用膠輥的表面處理，同樣也適合生產(chǎn)差別化、渦流紡和噴氣紡膠輥的表面處理。普通膠輥和免處理膠輥使用紫外線光照處理后，可以穩(wěn)定生產(chǎn)、降低消耗、減少膠輥房用工[1]。以480錠細紗機為例，表1列出了兩種不同方法處理膠輥的特點及使用情況等。

表1紫外線光照和涂料處理膠輥的質(zhì)量對比

處理方法表面特點使用情況處理費用/(元·臺?1)毒副作用操作時間/min紫外線光照均勻無走熟期，生產(chǎn)非常穩(wěn)定1．21無22涂料不均勻，有機械波有走熟期，適紡性差35．00有筆涂45，板涂30

2　紫外線光照處理膠輥的應用

2.1在精梳工序中的應用

精梳工序中對膠輥要求較高的是分離膠輥，其次是牽伸膠輥。分離膠輥的工作長度長、纖維伸直度好、抱合力變差，其使用性能直接決定棉網(wǎng)質(zhì)量。因此要求其握持性好，即彈性好，表面硬度均勻，抗纏繞力強。采用涂料對膠輥進行表面處理后表面涂層不均勻，易造成局部硬塊，在握持纖維時，纖維量極不均勻，棉網(wǎng)易出現(xiàn)云斑。將邵爾A硬度為75度的精梳分離膠輥精磨光照后上車使用，有很好的抗干擾能力，其效果可與進口分離膠輥相媲美。牽伸膠輥采用紫外線光照處理后，纏繞問題也明顯改善。表2為紫外線光照處理分離膠輥和牽伸膠輥的技術參數(shù)。

表2紫外線光照處理分離膠輥和牽伸膠輥的技術參數(shù)

膠輥類型光照指針高度/mm光照時間/min光照溫度/℃喂入根數(shù)/(根·格?1)分離膠輥804651牽伸膠輥1007701

2.2在并條工序中的應用

由于并條膠輥在使用過程中受到的壓力及牽伸力較大，直接回磨后采用紫外線光照，上車使用時間約為1個月。經(jīng)過試驗，對其采用涂料處理后，再進行紫外線光照，適紡時間更長、效果更佳，減少了纖維纏繞概率，提高了設備運轉(zhuǎn)率。表3為紫外線光照處理并條膠輥的技術參數(shù)。

表3紫外線光照處理并條膠輥的技術參數(shù)

項目指標光照指針高度/mm70光照時間/min6箱體溫度/℃70喂入并條根數(shù)/(根·格?1)1

2.3在粗紗工序中的應用

粗紗工序?qū)?、濕度的要求較高，南方紡紗廠夏季為高溫、高濕環(huán)境，粗紗膠輥表面處理不好，返花增多、清潔絨套極易粘附一層短纖維，很容易進入牽伸區(qū)，形成粗紗紗疵，影響成品質(zhì)量。而北方紗廠冬季則為低溫、低濕環(huán)境，易產(chǎn)生靜電繞花和返花問題。在使用過程中，將磨好的粗紗膠輥采用紫外線光照處理后，膠輥繞花、帶花問題基本杜絕[2]。表4為紫外線光照處理粗紗膠輥的技術參數(shù)。

膠輥回磨后，采用涂料進行表面微處理，涂料固化后(約12 h)，再進行紫外線光照，效果更好。

表4紫外線光照處理粗紗膠輥的技術參數(shù)

項目指標光照指針高度/mm70光照時間/min5箱體溫度/℃70

2.4在紡制純棉細號紗線上的應用

由于純棉細號紗紗線截面積上的棉纖維根數(shù)較少，紡制時膠輥的表面粗糙度值偏小，一般控制在約0.6 μm。采用涂料處理時不易涂抹均勻而導致牽伸引導力突變，增加紗線條干CV值及細節(jié)。

采用貝克全自動磨床，選用Y100×60參數(shù)，實際磨礪后測試膠輥的平均表面粗糙度為0.585 μm，分別采用雙組分涂料和紫外線光照微處理后，測試膠輥的表面粗糙度，試驗數(shù)據(jù)對比見表5。

表5采用涂料和紫外線光照處理膠輥的表面粗糙度對比

處理方法表面粗糙度/μm實測值平均值最大值最小值極差涂料左右1．0950．9501．0751．2900．9981．0041．0151．1251．1741．3531．1061．3530．9500．403紫外線光照左右0．6500．5700．5600．6320．4870．5620．5210．4980．4960．4780．5450．6500．4780．172　　注：雙組分涂料配比為1∶20，紫外線光照處理時間為40s。

從表5數(shù)據(jù)可以看出：采用涂料處理后的膠輥表面粗糙度惡化較大，而采用紫外線光照處理后的膠輥表面粗糙度略有下降。經(jīng)過多次測試，排除取樣的原因，仔細分析后發(fā)現(xiàn)了膠輥經(jīng)涂料處理后表面光滑，表面粗糙度應下降這一認識誤區(qū)。其原因為：雙組分涂料具有滲透和覆蓋的雙重性，采用涂料處理實際上是在膠輥表面增加了一層覆蓋層；而采用紫外線光照處理是通過改善膠輥表面的分子結構，將大顆粒分解成小顆粒。從對比數(shù)據(jù)還可看出：采用紫外線處理后的膠輥表面粗糙度極差明顯優(yōu)于采用涂料處理后膠輥。膠輥表面粗糙度直接關系著膠輥的表面摩擦因數(shù)，進而決定牽伸膠輥的握持力，這也是膠輥經(jīng)過紫外線光照處理后的錠差要優(yōu)于涂料處理后的膠輥的理論依據(jù)。

表6為山東某企業(yè)分別采用雙組分涂料與紫外線光照處理膠輥后的紡紗指標對比。

2.5在幾種不同紗線品種上的應用

差別化、多組分纖維品種的纖維長度長，牽伸力大，且部分纖維含有一定量的油劑，紡紗時容易纏壞膠輥。尤其遇到含糖量大、短絨多、棉蠟多，纖維長度、粗細不均勻等棉纖維，斷頭和絨輥花問題較多。很多企業(yè)在紡制差別化、多組分纖維、氨綸包芯紗品種時，常采用復合處理法，即采用兩種或者兩種以上方法對膠輥進行表面處理，可以大大提高膠輥的適紡性，穩(wěn)定正常生產(chǎn)，減少膠輥消耗。該法同樣適合高溫、高濕環(huán)境下紡紗，以及噴氣紡、渦流紡、色紡，能改善國產(chǎn)膠輥抗繞性能、抗靜電性能，穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗，使國產(chǎn)膠輥替代進口膠輥[3]。

表6膠輥經(jīng)不同處理工藝的紡紗技術指標對比

紗線品種/tex處理方法CVm/%細節(jié)粗節(jié)棉結個·km?1CVb/%JMF7．3涂料紫外線光照13．1012．845325．523．51041022．103．09JMF11．6涂料紫外線光照10．109．852．01．831．530．034．529．52．301．90　　注：采用純棉精梳集聚紡，雙組分涂料配比為1∶18，紫外線光照處理時間為1min。

部分企業(yè)采用雙組分涂料A∶B=1∶(8～20)比例先行處理，隔夜后再使用紫外線光照處理2 min～3 min，該法先利用化學涂料滲透性，再利用紫外線光照在膠輥表面形成一薄層硬化層，大大提高了膠輥的抗繞性能，減少了膠輥的損耗。

3　紫外線光照處理膠輥表面的常見誤區(qū)

3.1關于膠輥表面硬度

誤區(qū)：使用紫外線光照處理后，膠輥表面硬度增加，會產(chǎn)生龜裂，影響膠輥使用壽命和成紗質(zhì)量。

采用紫外線光照處理膠輥表面必須采用相適應的光照工藝，揚長避短，發(fā)揮紫外線光照處理的優(yōu)勢。主要考慮以下幾方面(以ZJ91-6型紫外光照機為例)：

a)燈管總功率為1 600×3=4 800 (kW)。

b)燈管與膠輥表面的距離一般為5 cm；紡制純棉品種，處理時間一般建議為1 min～3 min，色紡及混紡品種因要求差異，處理時間一般為3 min～6 min。

c)燈箱溫度一般設定為65 ℃～75 ℃自控，光桿旋轉(zhuǎn)速度要均勻，且不能太快。

d)根據(jù)硬度，膠輥分為低硬度高彈性膠輥、中彈性膠輥和高硬度膠輥，目前紫外線光照處理技術僅適用于低硬度高彈性及中彈性膠輥。

綜上所述，必須根據(jù)紡紗品種、溫濕度環(huán)境、工藝及質(zhì)量要求，選用合理處理時間，燈管高度及烘箱溫度，以達到良好的適紡性，同時又不要過度處理使得膠輥產(chǎn)生早期老化、龜裂。因此，需在良好的抗繞效果和膠輥老化性能中間找到合理的平衡點，優(yōu)化紫外線處理工藝設置，否則會給企業(yè)帶來不必要的損失[4]。

另外，紫外線燈管離膠輥越遠，對被照射物體所產(chǎn)生的效果就越差；膠輥硬度越大，處理時間需相應延長。處理過量會影響紡紗條干CV值及膠輥的使用周期；處理不夠達不到應有的紡紗效果和紡紗質(zhì)量?？傊?，光照處理后的膠輥表面必須達到“光、滑、爽、燥”，表面均勻一致，又不破壞膠輥本身的彈性，這樣才能達到最佳的紡紗質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

3.2關于使用范圍

誤區(qū)：認為紫外線光照處理能解決膠輥使用中的任何問題，是一種操作簡易、效果明顯的方法。

差別化纖維及混紡用膠輥，采用化學雙組分涂料微處理加紫外線光照復合處理，效果很好。有的企業(yè)還在膠輥磨礪周期中間增加一次1 min～2 min紫外線光照對膠輥進行微處理，在保養(yǎng)膠輥時將其清洗干凈后再光照處理一次，以確保持久良好的紡紗性能。目前了解到紫外線光照技術存在一定局限性：對免處理和微處理的邵爾A硬度70度以下的膠輥進行紫外線光照處理效果良好，對普通的高硬度膠輥處理效果不理想；在純棉品種上應用效果不錯，單一的光照處理對于混紡、差別化纖維及色紡效果不太明顯。

4　紫外線光照技術的應用拓展

聚氨酯膠輥彈性、耐磨性能和抗靜電性能等優(yōu)于普通丁腈膠輥，隨著其技術不斷發(fā)展和完善，不少企業(yè)已經(jīng)規(guī)模推廣使用。但是聚氨酯膠輥幾乎不吸收涂料，在溫濕度環(huán)境較差的企業(yè)難以推廣，因而需要采用紫外線光照對聚氨酯膠輥的適紡性能進行彌補。

紡制段彩花色特種纖維時，一般都會遇到纖維粘附膠輥表面難于清理，處理不及時會形成紗疵，影響紗線條干CV值等性能。我們對紡制段彩紗的膠輥工藝配方、酸處理工藝進行了優(yōu)化，達到細紗揩車周期(一般為7 d～10 d)后更換新膠輥上車，對下車后膠輥進行清洗，之后將其套入專用芯棒放進紫外線光照機進行2 min～3 min光照處理，以達到均勻光照的目的，再次使用時粘花問題明顯減少。實踐證明，將紫外線光照技術創(chuàng)造性的應用于紡制段彩紗用膠輥上，可取得較顯著效果。

5　結語

采用紫外線光照技術對膠輥進行表面處理，相比傳統(tǒng)涂料處理方法能夠保證膠輥使用性能，節(jié)約人力、降低成本，通過試驗對比，在膠輥表面粗糙度和成紗質(zhì)量上具有一定優(yōu)勢，該方法在紡織企業(yè)不同工序、不同品種上得到了廣泛應用。但是紫外線光照處理技術也存在一定局限性，在使用中要針對不同紡紗品種、紡紗方式及紡紗環(huán)境，對膠輥表面處理采用合適的光照處理工藝及復合處理方法，以期達到最佳使用效果。隨著紫外線光照技術的不斷發(fā)展，其應用范圍會越來越廣。

[1] 鄒小祥，顏衛(wèi)珍.緊密紡膠輥的選用實踐[J].棉紡織技術，2011，39(1)：10-12.

[2] 魏俊虎.惡劣條件下皮輥保養(yǎng)的應對措施[C]//2011中國棉紡織總工程師論壇論文集.北京：中國棉紡織行業(yè)協(xié)會，2011：263-264.

[3] 魏俊虎.賽絡緊密紡皮輥選型、管理和經(jīng)濟效益分析[C]//2012中國棉紡織總工程師論壇論文集.北京：中國棉紡行業(yè)協(xié)會，2012：177-180.

[4] 歐懷林.正確使用細紗膠輥，穩(wěn)定提高成紗質(zhì)量[J].紡織器材，2010，37(6)：33-36.

Application of the UV Illumination Technology in Surface Treatment of Rollers

WEI Junhu1,ZHOU Guoping2

(1.Wuxi City Lanxiang Plastic Co.,Ltd.,Wuxi 214171,China;2.Jiangsu Sanji Engineering Equipment Co.,Ltd.,Yixing 214200,China)

Analysis is done to the work-how and the characteristics of the UV illumination technology in surface treatment of rollers comparing with the conventional method.Probing is done into the application of UV illumination technology in processes of combing,roving and drawing,plus the application in fine count cotton yarn of different varieties.The processing technical parameters are figured out including roller of separation, drafting,and drawing,and more,the difference is found between the roughness of roller and yarn quality with different surface treated rollers.It is pointed out that the UV illumination technology is not infinite in application.Application of the UV illumination technology should be in conformity with yarn varieties and application method and environment integrated with the composite processing method.There is still quite a distance to go to do exploration and innovation of the polyurethane rollers and rollers in colored slub production.

roller;UV illumination;coating;surface treatment;combined treatment;surface hardness;surface roughness;illumination parameters;combing;drawing;roving;yarn quality;polyurethane;colored slub

2015-11-15

魏俊虎(1974—)，男，江蘇泰州人，工程師，主要從事膠輥工藝方面的研究。

TS103.82+3

B

1001-9634(2016)04-0018-04