对“节能、环保、创新”型聚氨酯纺纱牵伸胶辊的研制和应用实践及效果的探讨
金永华1 邹小祥2
摘要:由于纺织科学技术的不断进步与发展,纺纱设备的更新换代及牵伸型式的进步与变化,众多新型合成纤维的研制与投纺,高档高附加值产品的开发,优质高效工艺工作的需要,对丁腈胶辊的现有性能和适纺性受到了较大的挑战。研究开发新型原料和制造工艺的创新型纺纱牵伸胶辊已时不可待。简述了丁腈胶原料的主要弊端与局限性;介绍了聚氨酯弹性体材料具有极其优良的弹性,极佳的耐磨性和耐油性与抗臭氧性,优异的各项物理机械性能完全能适应纺纱工程的发展需要;介绍了聚氨酯胶辊的制作工艺技术要求和注意事项。
聚氨酯纺纱牵伸胶辊的适纺性能广而强,能适纺各类纤维原料和混纺生产,延长无动程纺纱胶辊的回磨周期与使用寿命,能改善成纱质量和降低锭差并保持良好的稳定性;加抗静电剂或导电成份后其抗缠绕性强,能适应车间温、湿度的突然变化而正常生产。不吸收任何涂料和清洗剂,是真正的表面不处理胶辊。其应用前景十分广阔,有利于纺织企业方便管理和降低生产成本。
关键词:丁腈橡胶原材料的缺陷;聚氨酯弹性体材料和胶辊的技术特性;制作方法和注意事项;适纺性;质量
一、研究开发聚氨酯纺纱牵伸胶辊的理论和实践状况及原因
随着世界纺织工业突飞猛进地不断发展和科学技术的进步,使得纺纱器材的应用技术从材质到设计,制造工艺均发生了巨大的转变和发展,特别是作为纺纱重要部件的胶辊与胶圈更是如此。
二十世纪前四十年,纺纱牵伸胶辊与胶圈均由牛皮或小羊皮所制,取代了软木纺纱部件无疑是一场可苦而有积极作用的技术革命,但由于接头处在牵伸运行中打顿,影响了成纱条干均匀度,而且还限制了纺纱牵伸部件难以实现“重加压、高速度、高效率”等众多纺纱工艺技术的应用。
五十年代中期,由于丁腈胶取代了牛皮或小羊皮所制成的皮辊与皮圈纺纱,解决了前纺和后纺牵伸部件适应“小隔距、重加压、紧钳口、强握持”的高速高效纺纱工艺技术,揭开了纺纱牵伸部件新的一页,实现了纺纱牵伸胶辊与胶圈材料的第二次技术革命。
八十年代中期至二十一世纪初近二十余年来,纺纱牵伸工艺的发展和设备技术的更新与改造,纺织橡胶企业又研制了高弹性低硬度丁腈胶辊与胶圈(特别是内花纹胶圈)投放市场使用,为改善成纱质量奠定了良好而坚实的基础。近十年来,羧基丁腈橡胶的应用,大幅度地提高了胶辊与胶圈的弹性和耐磨性,研制了表面不处理胶辊和微处理胶辊,不处理胶圈,为进一步改善成纱质量和保持其稳定性起到了促进作用。
近五年来,随着众多纺纱纤维原料和合成纤维的研制成功与投纺,氨纶包芯纱,紧密纺无动程纺纱工艺的要求,丁腈胶辊和羧基丁腈胶辊的适纺性、弹性、耐磨性,成纱质量的稳定性和胶辊的使用寿命等受到了极大的挑战而显示性能不足,较难适应新原料、新技术、新工艺、新设备的牵伸型式正常生产的需要。向我们提出了新的课题和期望;党中央和国务院要求开发新的产品,必须遵循“节约能源资源,保护生态环境,保证安全健康”的原则,为子孙后代造福,给各行各业研究开发新产品提出了新的思路和责任与义务,我们纺橡器材行业一定要认真严格照办。
理想的纺纱牵伸胶辊,必须具有优良的弹性,较小的压缩变形和极佳的耐磨性,良好的抗静电性和吸放湿性,抗缠绕性强,耐油性能好,稳定而均匀的硬度,适纺性能广泛而强,抗臭氧耐老化龟裂性强等。
1、对丁腈胶辊原材料丁腈胶辊主要特性弊端的简单分析
(1)丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈单体聚合而成。但丁腈橡胶在聚合时,丁二烯和丙烯腈的分子排列并不规则而显示出杂乱无章,可以认为它是由丙烯腈含量不同的分子所组成;其无规则的结构直接影响了胶辊与胶圈制品的均一性。而不饱和的丁二烯双键却注定了它的耐臭氧性能差,耐油性受到一定的影响,使丁腈胶辊与胶圈随着臭氧和油的侵袭而质量下降,产生早衰龟裂,造成成纱条干均匀度的恶化和毛羽疵点的增加,使胶辊与胶圈的使用寿命明显降低。
(2)由于丁腈橡胶原材料具有一些局限性,使其综合性能之间矛盾较多而相互制约,故在提高胶辊与胶圈的弹性和耐磨性能上“顾此失彼”。而丁腈橡胶材料本身并不同时具备优良的弹性和极佳的耐磨性,故高弹性低硬度胶管的制造和纺织企业皮辊间新制作的软胶辊在生产应用中,其弹性和耐磨性之间的差异也比较明显,还远不能满足纺纱工程的需要。
(3)不稳定的防缠绕性;纺纱时要使纤维不缠绕胶辊,却直接取决于纤维和胶辊本身的表面性能。在纺纱过程中,纤维吸附在胶辊的表面,而物理吸附和化学吸附均同时存在。当胶辊和胶圈在运转中受到挤压、拉伸、摩擦时就会产生静电效应。若电位差达不到零时就会产生纤维缠绕现象。
任何两种固体材料,由于化学的组成成份不同或物理状况相异。当两者相互接触时就会产生电荷的重新分配,在分离的过程中就会产生静电作用和产生电位差。丁腈橡胶配方中需要很多添加配合剂来提高胶辊与胶圈的耐磨性、抗静电性能;而大量的高能表面无机化合物的加入,增大了体系的表面能,故而较难用改性剂来降低其表面能来改善胶辊的抗缠绕性。客观地讲,纺织企业由于设备、纺纱原料、生产品种、管理水平不尽相同而异,不许使用进口或国产的表面不处理胶辊纺纱时(特别是合成纤维),均不能保证胶辊绝不缠绕纤维。
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