邵 煥，安建江，張新焱，曹恒坤

(無(wú)錫二橡膠股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214193)

0 引言

在用高效工藝紡粗號(hào)紗過(guò)程中，受各種化學(xué)纖維、混紡生產(chǎn)特性以及重定量、大牽伸、微動(dòng)程等因素影響，牽伸膠圈表面需承受纖維須條高速變速剪切、摩擦升溫以及特種紡紗工藝用油劑的侵蝕；而且粗紗須條較粗，對(duì)膠圈表面施加的壓力增加，易發(fā)生碎粒磨損與油性磨損引起溝槽，或壓縮形變發(fā)生中凹、木耳邊導(dǎo)致膠圈報(bào)廢，使膠圈損耗增加、紡紗質(zhì)量穩(wěn)定性下降，膠圈維護(hù)保養(yǎng)難度加大。為適應(yīng)粗號(hào)紗及其紡織品的發(fā)展需求，亟需研制耐特種紡紗油劑的紡粗號(hào)紗用膠圈。

1 耐特種紡紗油劑紡粗號(hào)紗用膠圈研制思路

紡紗時(shí)，要求膠圈表面具有一定的彈性握持力(表面摩擦因數(shù))、耐曲撓、抗龜裂、抗形變、高耐磨、耐腐蝕、防帶花、運(yùn)轉(zhuǎn)同步性好等特性。傳統(tǒng)橡塑配方體系，使膠圈在常溫下?lián)碛袃?yōu)良的物理化學(xué)性能，但隨著溫度和應(yīng)用條件改變，膠圈硬度變化范圍增大、物理化學(xué)性能下降，嚴(yán)重影響膠圈使用的穩(wěn)定性和壽命。因此，膠圈配方設(shè)計(jì)與制造工藝須從提高紡紗膠圈的剛性及韌性、抗壓變、高耐熱、抗磨損、抗靜電、耐腐蝕等性能入手，才能適應(yīng)高效紡紗工藝生產(chǎn)粗號(hào)紗的特定要求。

2 耐特種紡紗油劑紡粗號(hào)紗用膠圈技術(shù)亮點(diǎn)

新研制WRA-S25L型膠圈(83 mm×30 mm×1 mm)，外層黑色，內(nèi)層深綠色，是一種耐特種紡紗油劑的紡粗號(hào)紗用膠圈。它選用新型主體材料及新工藝，主要為重定量、大牽伸工藝下紡粗號(hào)紗而研發(fā)，內(nèi)層膠料耐磨、自潤(rùn)，外層膠料耐油、抗中凹、抗污性能優(yōu)異，使用壽命長(zhǎng)，適紡棉、粘膠、混紡等品種。

2.1 剛性強(qiáng)度好

2.1.1 采用新型高分子材料改性橡塑體系

該膠圈采用新型高分子材料改性耐油丁腈橡膠的橡塑體系共混膠，通過(guò)添加高分子專(zhuān)用交聯(lián)劑參與橡膠硫化體系高溫同步硫化，在原有橡塑硫化膠抗曲撓性能好的基礎(chǔ)上，提高剛性強(qiáng)度，形成強(qiáng)韌性橡膠彈性體，使膠圈在受壓牽伸時(shí)不易形變、中凹。

2.1.2 采用高強(qiáng)低伸骨架線

WRA-S25L型膠圈的骨架線采用高強(qiáng)低伸合股浸漿線，與內(nèi)外層硫化膠組成三位一體結(jié)構(gòu)，在運(yùn)轉(zhuǎn)牽伸過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)意外伸長(zhǎng)，膠圈周長(zhǎng)幾何尺寸穩(wěn)定性好，間接提高了整圈的剛性強(qiáng)度，可明顯提高膠圈的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，對(duì)握持、牽伸以及輸送纖維均衡性起到了積極作用。

2.2 高耐熱

2.2.1 采用耐熱交聯(lián)體系

橡塑膠料的硫磺硫化體系，具有動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良的特點(diǎn)，但耐熱性能較差；通過(guò)專(zhuān)用交聯(lián)劑的活性基團(tuán)與新型高分子材料分子鏈上的羥基、羧基、氨基等反應(yīng)形成化學(xué)交聯(lián)鍵，從而形成新型高分子材料與丁腈橡塑兩種交聯(lián)體系，由化學(xué)鍵與含硫鍵組成動(dòng)態(tài)曲撓、剛性強(qiáng)度、耐熱性互補(bǔ)的優(yōu)質(zhì)硫化膠。

2.2.2 耐熱硫化膠特征

新型高分子材料改性丁腈橡塑體系硫化膠，優(yōu)化成具有抗曲撓、一定剛性強(qiáng)度的高耐熱橡塑彈性體，成品硫化膠工作溫度適應(yīng)范圍寬、制品尺寸穩(wěn)定，永久變形小、高溫下耐化學(xué)油劑的滲透性強(qiáng)，老化進(jìn)程緩慢，有利于降低表面磨損與化學(xué)侵蝕。

2.3 高耐磨

2.3.1 抗機(jī)械性磨損

膠圈表面磨損主要分為撕裂磨損(碎粒磨損)和疲勞磨損[1]。撕裂磨損主要發(fā)生在導(dǎo)紗動(dòng)程內(nèi)，紡紗大牽伸剪切(纖維變速)應(yīng)力大，橡膠分子鏈來(lái)不及松弛恢復(fù)，受熱、氧化降解造成分子鏈斷裂，溝槽邊緣呈現(xiàn)放射性裂紋，又因碎粒磨損而加??；疲勞磨損是由于存在周期性載荷、重復(fù)壓縮、拉伸、剪切等應(yīng)力導(dǎo)致，表現(xiàn)為膠圈表面有規(guī)律的花紋小裂縫(即龜裂)。

經(jīng)過(guò)新型高分子材料改性的橡塑體系硫化膠，具有一定剛性強(qiáng)度和高耐熱化學(xué)交聯(lián)鍵，形成強(qiáng)韌性好、耐熱性佳的橡膠彈性體，能防止膠圈發(fā)生早期機(jī)械性磨損。

2.3.2 抗化學(xué)性磨損

化學(xué)纖維含有加工助劑(和毛油)，在紡紗過(guò)程中會(huì)侵蝕膠圈表面，在膠圈受壓牽伸、摩擦發(fā)熱時(shí)影響更甚。初期表現(xiàn)為膠圈表面導(dǎo)紗動(dòng)程受油劑浸潤(rùn)發(fā)粘，隨著油劑進(jìn)一步擴(kuò)散進(jìn)入膠圈內(nèi)部，使導(dǎo)紗動(dòng)程膠料體積膨脹鼓出，此時(shí)油劑已對(duì)膠料交聯(lián)鍵產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的破壞——呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，致使導(dǎo)紗動(dòng)程內(nèi)產(chǎn)生卷狀物剝離的油性磨損。

經(jīng)過(guò)新型高分子材料改性的橡塑體系硫化膠，具有高耐油、高耐熱特性，在特種橡膠防護(hù)助劑作用下形成抗油劑滲透保護(hù)膜，通過(guò)綜合技術(shù)設(shè)計(jì)可以防止膠圈發(fā)生早期化學(xué)油性磨損。

2.4 抗夾帶短纖維

2.4.1 抗靜電吸附

紡紗纖維與膠圈相互受壓、牽伸后產(chǎn)生摩擦，表面層的分子基團(tuán)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，偶極基團(tuán)受剪切力發(fā)生取向，同時(shí)兩個(gè)摩擦的表面間發(fā)生電荷激化，使電荷由一個(gè)表面向另一表面遷移形成接觸電位差后產(chǎn)生靜電，是造成膠圈表面吸附夾帶短纖維的主要原因之一[2]。

經(jīng)過(guò)新型高分子材料改性的橡塑體系硫化膠，復(fù)配長(zhǎng)效抗靜電劑，最大限度降低纖維和膠圈表面摩擦產(chǎn)生的靜電量，提高膠料表面導(dǎo)電性，達(dá)到消除由靜電引起的膠圈表面吸附夾帶短纖維的問(wèn)題。

2.4.2 抗粘附

由上、下膠圈與牽伸纖維組成的摩擦副體系中，上膠圈周長(zhǎng)小于下膠圈周長(zhǎng)，同步運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)上膠圈的線速度明顯高于下膠圈，單位面積在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的摩擦功大于下膠圈，導(dǎo)致上膠圈表面溫度明顯高于下膠圈表面溫度。因此，纖維中的工藝助劑較易遷移至溫度較高的上膠圈表面，形成覆蓋膜狀粘性污垢，導(dǎo)致上膠圈粘附、夾帶短纖維；溫升較高的上膠圈也更易受纖維油劑滲透產(chǎn)生淺表溶脹，同樣會(huì)出現(xiàn)上膠圈粘附夾帶短纖維問(wèn)題[3]。

經(jīng)過(guò)新型高分子材料改性的橡塑體系硫化膠，可大幅提高膠圈高溫狀況下的耐油性，復(fù)配低表面能活性劑，可降低膠圈表面能與摩擦因數(shù)，增大膠圈表面極性排斥非極性油劑污垢粘附，又能協(xié)同減小膠圈表面摩擦產(chǎn)生的熱量，達(dá)到全面防止上膠圈由粘附發(fā)生的夾帶短纖維問(wèn)題。

2.5 運(yùn)轉(zhuǎn)同步性好

根據(jù)紡紗滑溜牽伸機(jī)理，首先要提高紡紗膠圈與羅拉運(yùn)轉(zhuǎn)的同步性。新型高分子材料改性的橡塑體系硫化膠具有“增摩減磨”功能，在成品硫化膠中可定向分布成交錯(cuò)相接的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，促使下膠圈內(nèi)表面與中羅拉夾絲在加壓運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中增加摩擦結(jié)合力，類(lèi)似于“亞嚙合”傳動(dòng)，同時(shí)膠圈內(nèi)表面與羅拉的相對(duì)滑溜率較小，能有效減小滑動(dòng)磨損；下膠圈內(nèi)層特定的“網(wǎng)格結(jié)構(gòu)”在經(jīng)過(guò)銷(xiāo)板、擺銷(xiāo)時(shí)接觸平移滑動(dòng)阻力變小，有利于提高整圈回轉(zhuǎn)的有效牽伸輸送率，可以消除內(nèi)周長(zhǎng)意外伸長(zhǎng)或運(yùn)轉(zhuǎn)抖動(dòng)(吊圈)；通過(guò)“增摩減磨”能提高膠圈的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性及延長(zhǎng)使用壽命。

3 應(yīng)用案例

3.1 案例一

FA506型細(xì)紗機(jī)紡T/R 90/10 36.44 tex+70 D賽絡(luò)包芯紗，粗紗定量為5 g/(10 m)，羅拉隔距為19 mm×40 mm，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.25，使用平面牽伸彈簧加壓，下膠圈張力為4孔，WRA-S25L型膠圈與國(guó)產(chǎn)某型膠圈成紗質(zhì)量和使用周期對(duì)比見(jiàn)表1和表2。

表1 2種膠圈成紗質(zhì)量對(duì)比

表2 2種膠圈使用周期對(duì)比

從表1和表2可以看出，WRA-S25L型膠圈比國(guó)產(chǎn)某型膠圈的成紗質(zhì)量和使用周期具有明顯優(yōu)勢(shì)。

3.2 案例二

使用JWF1562型細(xì)紗機(jī)，紡R 11.66 tex集聚賽絡(luò)紗，中羅拉表面線速度為3.235 mm/s，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.175，上膠圈同型號(hào)，WRA-S25L型下膠圈每轉(zhuǎn)5圈記錄1次時(shí)間，算出各自運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度。WRA-S25L型菱形下膠圈與進(jìn)口下膠圈滑溜率對(duì)比見(jiàn)表3；WRA-S25L型菱形下膠圈與進(jìn)口下膠圈紡R 11.66 tex紗成紗質(zhì)量對(duì)比見(jiàn)表4。

表3 不同下膠圈滑溜率對(duì)比

表4 不同下膠圈成紗質(zhì)量對(duì)比

從表3和表4可以看出，WRA-S25L型菱形下膠圈與中羅拉之間的滑溜率明顯小于進(jìn)口膠圈，成紗質(zhì)量方面也優(yōu)于進(jìn)口下膠圈。

3.3 應(yīng)用小結(jié)

通過(guò)案例對(duì)比可見(jiàn)，WRA-S25L型膠圈運(yùn)行速度明顯高于進(jìn)口膠圈，接近中羅拉線速度；與中羅拉之間的滑溜率明顯小于進(jìn)口膠圈；膠圈開(kāi)冷車(chē)運(yùn)行無(wú)后區(qū)涌紗、夾圈問(wèn)題；WRA-S25L型膠圈成紗質(zhì)量穩(wěn)定，使用周期延長(zhǎng)，使用期內(nèi)膠圈內(nèi)、外表面無(wú)明顯磨損及中凹。

4 結(jié)語(yǔ)

耐特種紡紗油劑紡粗號(hào)紗用膠圈，采用高強(qiáng)低伸、耐腐抗磨、抗夾帶花衣、增摩減磨等技術(shù)，從紡紗實(shí)踐可以看出，在重加壓大牽伸紡紗過(guò)程中不易伸長(zhǎng)；膠圈表面耐熱抗腐性能好，導(dǎo)紗動(dòng)程不易產(chǎn)生機(jī)械磨損；膠圈具備低表面能，可有效改善靜電及粘附引起的夾帶短纖維問(wèn)題；膠圈內(nèi)表面的增摩減磨功能，可有效減小膠圈運(yùn)轉(zhuǎn)滑溜率，提高了膠圈運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，因此耐特種紡紗油劑紡粗號(hào)紗用膠圈能有效適應(yīng)粗號(hào)紗紡制工藝要求。