針對(duì)紡織纖維材料多元化和化纖差別化對(duì)紡紗膠輥膠圈性能的特殊要求，分析了膠輥表面耐化學(xué)溶劑溶脹和彈性恢復(fù)性能的實(shí)質(zhì)，指出要正確選擇膠輥硬度，磨好膠輥，選好表面處理方法，包括涂料配比，提高膠輥抗繞性，才能紡好各種新型纖維。

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1、膠輥表面的耐溶脹性能

膠輥表面的耐溶脹性能，也就是耐化學(xué)溶劑腐蝕性能，主要表現(xiàn)在差別化纖維紡紗的過(guò)程中。所謂差別化纖維，就是在原化學(xué)纖維的基礎(chǔ)上，用物理或化學(xué)方法進(jìn)行改性。化學(xué)纖維在改性的工藝過(guò)程中，都必須添加一定量的增塑、軟化、擴(kuò)鏈、防紫外線、耐老化、抗靜電等化學(xué)溶劑。特別是帶油性的化學(xué)溶劑(化纖油漬)，對(duì)橡膠有較強(qiáng)的滲透性能即溶脹。加之膠輥在加壓運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，由于不斷地摩擦、屈撓等應(yīng)力生熱，橡膠的大分子結(jié)構(gòu)相對(duì)松馳，使動(dòng)程內(nèi)溶脹的速度來(lái)得較快、較嚴(yán)重。而表面溶脹后的膠輥其綜合紡紗性能均有所降低，同時(shí)嚴(yán)重地影響了其使用壽命。提高耐溶脹性能的主要技術(shù)措施如下：

a) 在膠輥生產(chǎn)配合及工藝過(guò)程中，并用一定量的耐化學(xué)腐蝕性能好的彈性體，或其它線型高分子材料，相對(duì)增強(qiáng)膠輥表面的耐溶脹性能。紡紗過(guò)程中，膠圈與膠輥相比較與纖維的摩擦次數(shù)相對(duì)要少，但到目前為止，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)膠圈出現(xiàn)動(dòng)程內(nèi)溶脹現(xiàn)象。其主要原因是材料配合上的不同，所以提高膠輥表面的耐溶脹性能一定程度上是可行的。

b) 膠輥上車前的表面處理。由于化學(xué)涂料對(duì)膠輥表面的滲透，主要是靠流動(dòng)來(lái)完成的。較大比例的筆涂二遍到三遍，填充橡膠表面的微孔和增強(qiáng)涂料對(duì)橡膠表面的滲透力——附著力。化學(xué)涂料的主體材料(成膜物質(zhì))單異氰酸酯或多異氰酸酯，也是合成聚氨酯橡膠的主體材料之一，耐油性能較丁腈橡膠類相比要好。所以，能有效地增強(qiáng)膠輥表面的耐溶脹性能。但是，醇、酯、酮類等有機(jī)化學(xué)溶劑，仍對(duì)涂料有一定的滲透溶脹或降解作用。因此，探討與研究還須繼續(xù)，增強(qiáng)或提高膠輥表面自身的耐溶脹性能是主要的。

2、膠輥的彈性恢復(fù)性能

膠輥*關(guān)鍵的技術(shù)性能之一，就是在紡紗牽伸不斷加壓運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，回轉(zhuǎn)時(shí)一瞬間的彈性恢復(fù)(只有零點(diǎn)幾秒)。然而，許多新型纖維(比如竹纖維、大豆纖維、莫代爾纖維等)與純棉纖維相比較，其纖維表面光滑、抱合力差，紡紗工藝中一般采用重加壓、強(qiáng)控制的技術(shù)措施。所以，膠輥瞬間的彈性恢復(fù)能否轉(zhuǎn)換或保證其穩(wěn)定的握持能力，是成紗工藝的關(guān)鍵技術(shù)因素之一。

橡膠彈性的技術(shù)含義，主要是指橡膠交聯(lián)反應(yīng)后軟性鏈段與硬性鏈段的分體狀態(tài)。一般來(lái)講，橡膠軟性鏈段分布越廣或數(shù)量越多，彈性越好。但分子間的內(nèi)聚能越小，模量低。氨綸是高彈性材料，全稱為聚氨基甲酸酯纖維。其大分子結(jié)構(gòu)是以軟性鏈段為母體，由非結(jié)晶性分子量在1 000～3 000的聚酯或聚醚鏈段所組成。所以其彈性幾乎高于丁腈橡膠類膠輥的一倍。但氨綸纖維整個(gè)分子的內(nèi)聚能小，模量低、交聯(lián)度(分子鏈支化度)相對(duì)也較低。所以，靜態(tài)外力作用下彈性恢復(fù)率大約在90％。橡膠彈性的另一層技術(shù)含義，是指橡膠交聯(lián)反應(yīng)后其分子鏈分布三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，支化度越高，強(qiáng)度越高，彈性相對(duì)越低。但膠輥是處在一個(gè)不斷加壓運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，如果說(shuō)在相同壓力的作用下，橡膠分子鏈分布的支化度越高，硬性鏈段分布越廣。

同時(shí)橡膠的強(qiáng)度越高，彈性模量越大，瞬間的恢復(fù)性能就越好(速度、體積)。所以，橡膠的強(qiáng)度是支撐動(dòng)態(tài)彈性恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)性能指標(biāo)。我們研究的橡膠彈性應(yīng)該是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的恢復(fù)性能，同時(shí)可理解為有效彈性(橡膠彈性的滯后性能)。目前國(guó)內(nèi)丁腈橡膠類邵爾A65度免處理膠輥，就其有效彈性性能而言，無(wú)論是分子鏈支化度合理分布的程度，還是硬性鏈段與軟性鏈段合理分布的狀態(tài)，歷經(jīng)多年的技術(shù)積累，應(yīng)該說(shuō)都在掌控之中，瞬間的彈性恢復(fù)幾乎是100％，而且這一性能需持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。所以完成烏斯公報(bào)5％的條干水平，無(wú)論是變異系數(shù)、細(xì)節(jié)、粗節(jié)、強(qiáng)力不勻等指標(biāo)，特別是CV值控制約為1.5％，是完全可以勝任的。

3、膠輥硬度的選擇

新型纖維重加壓、強(qiáng)控制的工藝技術(shù)措施，直接關(guān)系到膠輥硬度的相應(yīng)選擇。所以，對(duì)膠輥硬度的技術(shù)概念，**應(yīng)該有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。橡膠在工藝流程中，由于材料、溫度、濕度、機(jī)械應(yīng)力等多種因素的影響，有可能產(chǎn)生取向應(yīng)力不勻、體積應(yīng)力不勻和結(jié)構(gòu)應(yīng)力不勻等現(xiàn)象。因此，膠輥圓周同時(shí)會(huì)產(chǎn)生硬度不勻。實(shí)踐證明，膠輥圓周任意一點(diǎn)，硬度差異達(dá)邵爾A3度，紡細(xì)號(hào)紗就表現(xiàn)出較明顯的機(jī)械波(膠輥波)。

這種機(jī)械波的特點(diǎn)：（1） 隨硬度差異的加大，機(jī)械波嚴(yán)重程度增大；（2）隨使用時(shí)間的推移、機(jī)械波嚴(yán)重程度越明顯；（3）機(jī)械波往往是8 cm、9 cm、10 cm連續(xù)性的。因?yàn)閺椥泽w彈性能量釋放的過(guò)程，要比剛性體長(zhǎng)。通俗地理解，棉紗記錄了彈性能量釋放(振動(dòng))的全過(guò)程。所以，膠輥圓周任意一點(diǎn)硬度的均勻性，是紡紗工藝所要求的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。橡膠的彈性滯后性能，主要取決于橡膠分子間的相互作用(內(nèi)聚能)。在0.1％～10％變形范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)彈性模量隨著變形幅度增加而急劇降低。橡膠在交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程中，隨著支化程度的增加，硬性鏈段同時(shí)增加，硬度增加，強(qiáng)度上升，分子間的內(nèi)聚能增強(qiáng)。所以，可理解為膠輥的硬度，其中一項(xiàng)重要的技術(shù)作用，是支撐瞬間彈性恢復(fù)性能的指標(biāo)。另外，丁腈橡膠雖然有*優(yōu)良的耐熱性能，但生熱與動(dòng)態(tài)截荷有關(guān)，并隨交聯(lián)密度增加而降低，生熱會(huì)導(dǎo)致硫化膠性能的降低或喪失。因此，在重加壓、嚴(yán)控制紡紗工藝技術(shù)要求的同時(shí)，膠輥硬度的選擇，應(yīng)根據(jù)壓力、速度、纖維品種、溫濕度環(huán)境等多種工藝參數(shù)認(rèn)真對(duì)待，以求得穩(wěn)定的紡紗狀態(tài)以及成紗的綜合質(zhì)量水平。

4、膠輥、膠圈的表面狀態(tài)

新型纖維與純棉纖維相比較：表面光滑、抱合力差、斷裂伸長(zhǎng)小，紡紗過(guò)程易脆斷，回潮率大，對(duì)溫濕度較敏感，導(dǎo)電性能相對(duì)較差等。因此，膠輥、膠圈的可紡性能與適紡性能，必須配合重加壓強(qiáng)控制的紡紗工藝措施。要求膠輥、膠圈表面抗纏繞性能與握持性能，均處在一個(gè)*佳的綜合水平狀態(tài)，穩(wěn)定紡紗生活，穩(wěn)定條干水平。

4.1 膠圈

一是同批膠圈的內(nèi)外摩擦因數(shù)應(yīng)處在一個(gè)相對(duì)均勻的狀態(tài)，內(nèi)周長(zhǎng)幾何尺寸相對(duì)穩(wěn)定，力求上下膠圈的同步性；二是上下膠圈的硬度配合適宜，相對(duì)回彈性好，在強(qiáng)控制的紡紗工藝狀態(tài)下，充分地發(fā)揮其彈性鉗口的作用；三是上下膠圈外層表面結(jié)構(gòu)緊密，無(wú)砂眼、氣孔、雜質(zhì)，以避免對(duì)纖維的黏附和掛帶。

4.2 膠輥

膠輥的磨礪: **應(yīng)該明確的技術(shù)觀念，是新型纖維的線密度向超細(xì)方向發(fā)展。就目前而言，比如生產(chǎn)普通粘膠纖維的噴絲孔為0.06 mm，高濕模量(莫代爾)粘膠纖維孔徑變小。所以，膠輥表面一定要精磨好，理論上膠輥表面粗糙度Ra值小于0.3 um，即肉眼看不到表面磨紋，十倍放大鏡可見(jiàn)均勻細(xì)密的磨紋。并且，膠輥精磨后表面應(yīng)無(wú)明顯的砂眼、氣孔、雜質(zhì)；因?yàn)椋衬z或其它新型纖維雖然不存在短纖維，但膠輥表面對(duì)相對(duì)較長(zhǎng)纖維的掛帶，更加容易引起纏繞而影響紡紗生活狀態(tài)。膠輥表面粗糙度Ra值加大能增強(qiáng)膠輥表面對(duì)纖維握持能力的說(shuō)法，沒(méi)有實(shí)際意義。導(dǎo)紗動(dòng)程內(nèi)精磨后留下的磨紋，由于與羅拉和紗條不斷地摩擦，一周左右就消失得無(wú)影無(wú)蹤。所以，膠輥表面原則上一定要磨好。

膠輥表面處理：針對(duì)大多數(shù)新型纖維的特性，特別是工藝過(guò)程中纖維回潮率大，對(duì)溫、濕度反映敏感，導(dǎo)電性能相對(duì)較差等現(xiàn)狀，為避免紡紗過(guò)程中膠輥表面由于纖維放濕所引起的吸濕性黏附，靜電聚集所引起的靜電吸附，膠輥表面應(yīng)該進(jìn)行處理；而且此處理可視為對(duì)膠輥表面性能結(jié)構(gòu)狀態(tài)的改性微量調(diào)整，同時(shí)可視為紡紗工藝參數(shù)的調(diào)整，并彌補(bǔ)某些技術(shù)因素的欠缺。

4.3 化學(xué)涂料處理的幾個(gè)主要技術(shù)觀念

膠輥精磨后其表面結(jié)構(gòu)是無(wú)數(shù)個(gè)微孔呈均勻排列的狀態(tài)。在砂輪在不再推進(jìn)的前提下，隨著往復(fù)次數(shù)的增加，膠輥微孔只是變小而不會(huì)消除。并且在相同磨礪的條件下，隨著膠輥硬度的降低，其表面微孔的直徑增大。這是橡膠經(jīng)砂輪磨礪后所表現(xiàn)的一種特性。

涂料對(duì)膠輥的滲透性：化學(xué)涂料對(duì)橡膠(膠輥)表面的滲透主要是物理行為，而非化學(xué)作用。稀釋異氰酸酯的化學(xué)溶劑，主要是屬非根性有機(jī)脂肪族烴類或鹵素衍生物。短時(shí)間內(nèi)通過(guò)化學(xué)作用打開(kāi)丁腈橡膠類的表面結(jié)構(gòu)滲透幾乎不存在。所以，化學(xué)涂料對(duì)膠輥表面的滲透主要靠流動(dòng)來(lái)完成。

涂料對(duì)膠輥表面的附著力：涂料干燥成膜后，對(duì)膠輥表面附著力的相對(duì)強(qiáng)與弱，主要取決于涂料工藝過(guò)程中的流動(dòng)性和流平性。流動(dòng)性能好的涂料滲透到膠輥表面所有的微孔，流平性能好的涂料成膜后均勻一致，耐磨、耐屈撓。如果涂料配比的濃度太大，流動(dòng)、流平性能相對(duì)較差，干燥成膜后一是不均勻，二是浮在表面，由于紗條不斷的摩擦特別是屈撓應(yīng)力，動(dòng)程內(nèi)的深層會(huì)出現(xiàn)早期龜裂脫落而失去作用。

涂料可微量調(diào)節(jié)膠輥表面的可紡性能與適紡性能：膠輥表面經(jīng)涂料處理后，摩擦因數(shù)產(chǎn)生了變化，可減少或降低因摩擦產(chǎn)生的靜電。膠輥表面微孔的填平和均勻的涂膜，可減少或避免對(duì)纖維的黏附和掛帶。另外，隨著涂料配比增大濃度降低，干燥成膜后涂料與橡膠空間排列的距離拉大。同時(shí)膠輥表面的摩擦因數(shù)增大，握持纖維的能力增強(qiáng)。因此，化學(xué)涂料的工藝和配比，可根據(jù)纖維品種的有關(guān)性能，紡紗工藝狀態(tài)，溫、濕度工藝環(huán)境以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇和應(yīng)對(duì)。

5、紫外線光照處理的實(shí)質(zhì)作用

膠輥表面經(jīng)紫外線光照處理后，表皮的硬度上升，摩擦因數(shù)減小。主要實(shí)質(zhì)作用是減少或降低摩擦靜電的產(chǎn)生，提高其抗纏繞性。可選擇光照工藝時(shí)間的短與長(zhǎng)，來(lái)調(diào)節(jié)膠輥表面摩擦因數(shù)的大與小，握持力的強(qiáng)與弱。（錦坤盈紡織）