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膠輥制造和加工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的探討
膠輥、膠圈是紡紗的重要牽伸器材。膠輥和羅拉、膠圈與上下銷組成兩對彈性握持鉗口，完成對纖維的握持和牽伸。
很多膠輥生產(chǎn)廠家在推銷自己的產(chǎn)品時，往往介紹說其膠輥采用先進的工藝配方制造，能夠提升成紗水平，抗繞、抗靜電性能好等等。過分夸大了膠輥、膠圈的配方作用，實際上膠輥的生產(chǎn)過程與紡紗過程一樣，“人、機、料、法、環(huán)”五要素缺一不可，膠輥配方僅排第四位，人是完成生產(chǎn)、工藝的首要因素，排第一位，設(shè)備和原料依次排第二、三位。沒有好的設(shè)備及完好的設(shè)備狀態(tài)、優(yōu)質(zhì)的橡膠原料，再先進的配方工藝都不可能生產(chǎn)出好的膠輥、膠圈產(chǎn)品來。
紡織橡膠的分類
丁腈橡膠是制造紡織膠輥的主要原料，簡稱“NBR”，丁腈橡膠中丙烯腈含量（%）有42~46、36~41、31~35、25~30、18~24等五種，丙烯腈含量越高則橡膠的耐油性越好。這一特性非常適合做具有耐油性要求的紡織牽伸器材，特別是紡制含色油劑、化學(xué)油劑的紡織品種，高丙烯腈含量用于開發(fā)化纖、色紡、毛紡及氨綸包芯紗的膠輥。
羧基丁腈橡膠：羧基丁腈橡膠是由丁二烯、丙烯腈和有機酸（丙烯酸、甲基丙烯酸等）三元共聚而成。簡稱XNBR，相對密度0.98—0.99。丁腈橡膠引入羧基，增加了極性，增大NBR與PVC和酚醛樹脂的相容性，賦予高強度，具有良好的粘接性和耐老化性，改進耐磨性和撕裂強度，進一步提高耐油性。拉伸強度一般為25.5-26.5MPa，扯斷伸長率310～380%，撕裂強度51.0～55.9kN/m。
紡織膠輥、膠圈的主要工藝流程
紡織丁膠腈輥生產(chǎn)加工一般要經(jīng)過：塑煉→混膠→壓延→擠出→注射→壓鑄→硫化→切割→倒角→粗磨→檢驗→包裝工序。
在整個丁膠腈輥生產(chǎn)流程中，硫化對產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響，硫化是指橡膠分子鏈的交聯(lián)，賦予橡膠各種良好的物理性能。因為橡膠在未經(jīng)過硫化前，缺乏良好的機械性能（抗拉強度、定伸強度、伸長率、彈性等），實用性能不大。因此要在膠輥配方中精確計算硫化反應(yīng)時硫磺的使用量，在硫化反應(yīng)過程中減少游離狀態(tài)硫的產(chǎn)生（多余未反應(yīng)的硫磺），以使膠輥硬度更加穩(wěn)定，在使用一年后硬度上升控制在2度以內(nèi)。在促進劑的選擇上采用TMTD、TMTM快速硫化促進劑，提高橡膠的交聯(lián)密度，提高膠輥的彈性和抗變形能力。特別要注意擠出工藝的壓力和硫化溫度及硫化時間等關(guān)鍵工藝參數(shù)的精準(zhǔn)掌握。
膠輥制造過程中關(guān)鍵工序控制及對成紗質(zhì)量的影響
膠輥膠料的綜合分散度
膠輥膠料的綜合分散度是考核膠輥內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)，分散度越高，膠料配方中的各組份（包括抗靜電劑和補強填料）分布越均勻，其相應(yīng)的各種功能充分發(fā)揮，因此膠料的強力、磨耗、彈性、抗靜電性能都可得到改善。分散度高的膠輥在膠料中形成電子通道，常稱隧道效應(yīng)，可使體積電阻率降低、導(dǎo)電性能（抗靜電性能）提高；反之，分散度低的膠輥，抗靜電劑的分散不勻，使體積電阻率上升、導(dǎo)電性能下降，而且因膠料內(nèi)部含有微小氣孔和沒有分散的塊狀，區(qū)域中膠料分布不均勻，易造成膠輥硬度不勻，使膠輥在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生周期性握持力波動，直接影響成紗條干。因此為了保證膠輥質(zhì)量，高品質(zhì)膠輥要采用小批量及多次混料的方法，以使膠料達到應(yīng)有的分散度。
膠輥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)過去主要是考核硬度、回彈性、恒定壓縮永久變形率及幾何尺寸等；而目前對膠輥的分散度越來越重視，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6030-85《硫化橡膠中炭黑分散度的測定》中規(guī)定分散度共分為10級，5級以下為差，5-6級為較好，7-8級為好，9-10級為極好，紡織用膠輥分散度應(yīng)在8級以上。
膠輥的表面粗糙度
膠輥表面粗糙度可采用輪廓算術(shù)平均偏差Ra來表示，Ra可以通過粗糙度儀器來測試。
分散度與表面粗糙度的關(guān)系
分散度高的膠輥硬度、分子密度、組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因而經(jīng)過磨礪加工后表面粗糙度一致、均勻，成紗質(zhì)量一致性好。
套差
套差是膠輥制作的一個重要工藝，套差大則膠輥的內(nèi)應(yīng)力大，使橡膠分子始終處于張緊狀態(tài)，膠輥容易產(chǎn)生龜裂、老化，紡紗性能下降，從而影響膠輥外層硬度的均勻度，膠輥圓周硬度差異過大對膠輥表面粗糙度的均勻性產(chǎn)生影響。因而紡制質(zhì)量要求高的紗線，我們推薦使用鋁襯膠輥，鋁襯膠輥利用金屬鋁的彈性將膠輥套入膠輥軸承，消除了膠輥套制的內(nèi)應(yīng)力，一般我們稱鋁襯膠輥為‘零套差’，實際上應(yīng)該是微套差。由于它能夠減少制作工序，提高成紗質(zhì)量，目前已經(jīng)是主流產(chǎn)品。
磨礪次數(shù)
膠輥的表面粗糙度與磨礪次數(shù)有著密切的關(guān)系；膠輥磨礪次數(shù)并不是越多越好，因為膠輥與砂輪擠壓摩擦造成膠輥和砂輪發(fā)熱，對膠輥表面粗糙度造成破壞，特別是當(dāng)溫度上升到120度以上時，還會燒傷膠輥表面的橡膠分子，致使粗糙度不勻率上升，膠輥磨礪次數(shù)普通802磨床采用三到四個往復(fù)、40-60mm大氣孔寬砂輪磨床以2個往復(fù)為宜，既可提高膠輥磨礪后的表面粗糙均勻度，又兼顧了磨床的生產(chǎn)效率。表1為LXC-966A膠輥在FM-1磨床不同磨礪參數(shù)下實測的粗糙度值。
磨礪進刀量
膠輥磨礪進刀量的大小直接影響膠輥表面粗糙度Ra值的大小，磨礪進刀量應(yīng)控制在0.15-0.20mm之間，過大膠輥與砂輪的擠壓摩擦力過大，膠輥表面溫度會迅速升高，甚至高達200℃，灼傷膠輥表面，會造成膠輥表面粗糙均勻度下降，而且易導(dǎo)致膠輥表面抗靜電劑外溢。特別是在出現(xiàn)手盤進刀過快、磨削過多等操作不當(dāng)問題時，還可能造成膠輥表面磨痕。只要磨床精度允許，我們建議采取“勤磨少磨”的方法，既可以提高成紗質(zhì)量又能兼顧膠輥的消耗，達到節(jié)能增效的目的。
膠輥表面處理
膠輥表面處理不當(dāng)，必然會增加膠輥表面粗糙度不勻，膠輥表面處理通常有三種方法：表面酸處理（由于對人體危害較大，同時對操作者要求很高風(fēng)險較大，處理后膠輥易老化早期龜裂，現(xiàn)在基本不用了）、表面光照處理、表面化學(xué)涂料處理，在同一磨勵工藝條件下，三種處理膠輥表面粗糙度各有差異
膠輥表面粗糙度Ra值大小與成紗質(zhì)量的關(guān)系
膠輥內(nèi)在質(zhì)量不同，在同一磨勵工藝條件下，其表面粗糙度Ra值也不盡相同，Ra值的大小決定了膠輥的握持力和摩擦力，膠輥的摩擦力直接影響成紗條干質(zhì)量；一般紡純棉中支紗推薦膠輥的粗糙度為0.8微米左右，一般高精度寬砂輪磨床一個往復(fù)就可以了；紡制高支紗一般推薦0.6微米左右，高精度寬砂輪兩個往復(fù)也可以滿足。而紡制化纖及特殊品種（如0.8旦的超細旦纖維）時，為了提高握持力，膠輥表面粗糙度Ra值不宜過小，而且要根據(jù)膠輥的處理方式和工藝條件來決定。
牽伸倍數(shù)與膠輥表面粗糙度Ra值大小對成紗質(zhì)量也有影響；紡紗生產(chǎn)中，對膠輥表面粗糙度Ra值大小的要求隨著紡紗牽伸倍數(shù)的增大而增大，隨時著牽伸倍數(shù)的減小而減小，牽伸倍數(shù)大、纖維離散度高，只有較大的膠輥動摩擦力才能保證其纖維抱合力從而減少浮游纖維。紡紗牽伸倍數(shù)小，對膠輥表面粗糙度的要求適應(yīng)面較寬，如粗糙度Ra值過高對條干不理想，且細節(jié)有所增加； 在紡紗牽伸中，膠輥表面粗糙度在混紡品種中盡可能加大到0.8-1.0μm，而在紡純棉品種中可適當(dāng)?shù)募哟蟮?.5-0.7μm，而在生產(chǎn)細旦天絲品種時，盡可能增加膠輥粗糙度到1.0μm以上。但粗糙度過大會帶來靜電聚集，易產(chǎn)生繞花，但由于當(dāng)前不處理膠輥的抗靜電性能強，粗糙度適當(dāng)加大也不會產(chǎn)生靜電繞花，加大粗糙度對牽伸的穩(wěn)定性是有好處的。但過大的粗糙度會產(chǎn)生纏繞現(xiàn)象，必須通過加覆涂層處理提高其抗纏繞性能。
膠輥表面粗糙度不勻易造成動摩擦系數(shù)波動，摩擦力不均勻，影響對須條的握持力，進而產(chǎn)生粗細節(jié)，而膠輥表面粗糙度均勻，可使膠輥動態(tài)握持力相對均勻，有利于改善成紗條干。
由于膠輥的粗糙度直接影響牽伸握持力，所以當(dāng)紡紗廠在不同溫濕度和不同的工藝情況下，生產(chǎn)不同細度、長度及不同性質(zhì)的纖維時對膠輥加工的粗糙度會有不同。
如在江蘇南通某知名企業(yè)在生產(chǎn)0.8旦G100天絲和蘭精莫代爾混11.8tex紡紗時，采用進口貝克磨床磨礪膠輥時，由于膠輥表面的粗糙度較小，成紗條干惡化、細節(jié)增加較明顯，而調(diào)整磨礪參數(shù)后，提高了膠輥的粗糙度，成紗細節(jié)顯著下降
很多膠輥生產(chǎn)廠家在推銷自己的產(chǎn)品時，往往介紹說其膠輥采用先進的工藝配方制造，能夠提升成紗水平，抗繞、抗靜電性能好等等。過分夸大了膠輥、膠圈的配方作用，實際上膠輥的生產(chǎn)過程與紡紗過程一樣，“人、機、料、法、環(huán)”五要素缺一不可，膠輥配方僅排第四位，人是完成生產(chǎn)、工藝的首要因素，排第一位，設(shè)備和原料依次排第二、三位。沒有好的設(shè)備及完好的設(shè)備狀態(tài)、優(yōu)質(zhì)的橡膠原料，再先進的配方工藝都不可能生產(chǎn)出好的膠輥、膠圈產(chǎn)品來。
紡織橡膠的分類
丁腈橡膠是制造紡織膠輥的主要原料，簡稱“NBR”，丁腈橡膠中丙烯腈含量（%）有42~46、36~41、31~35、25~30、18~24等五種，丙烯腈含量越高則橡膠的耐油性越好。這一特性非常適合做具有耐油性要求的紡織牽伸器材，特別是紡制含色油劑、化學(xué)油劑的紡織品種，高丙烯腈含量用于開發(fā)化纖、色紡、毛紡及氨綸包芯紗的膠輥。
羧基丁腈橡膠：羧基丁腈橡膠是由丁二烯、丙烯腈和有機酸（丙烯酸、甲基丙烯酸等）三元共聚而成。簡稱XNBR，相對密度0.98—0.99。丁腈橡膠引入羧基，增加了極性，增大NBR與PVC和酚醛樹脂的相容性，賦予高強度，具有良好的粘接性和耐老化性，改進耐磨性和撕裂強度，進一步提高耐油性。拉伸強度一般為25.5-26.5MPa，扯斷伸長率310～380%，撕裂強度51.0～55.9kN/m。
紡織膠輥、膠圈的主要工藝流程
紡織丁膠腈輥生產(chǎn)加工一般要經(jīng)過：塑煉→混膠→壓延→擠出→注射→壓鑄→硫化→切割→倒角→粗磨→檢驗→包裝工序。
在整個丁膠腈輥生產(chǎn)流程中，硫化對產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響，硫化是指橡膠分子鏈的交聯(lián)，賦予橡膠各種良好的物理性能。因為橡膠在未經(jīng)過硫化前，缺乏良好的機械性能（抗拉強度、定伸強度、伸長率、彈性等），實用性能不大。因此要在膠輥配方中精確計算硫化反應(yīng)時硫磺的使用量，在硫化反應(yīng)過程中減少游離狀態(tài)硫的產(chǎn)生（多余未反應(yīng)的硫磺），以使膠輥硬度更加穩(wěn)定，在使用一年后硬度上升控制在2度以內(nèi)。在促進劑的選擇上采用TMTD、TMTM快速硫化促進劑，提高橡膠的交聯(lián)密度，提高膠輥的彈性和抗變形能力。特別要注意擠出工藝的壓力和硫化溫度及硫化時間等關(guān)鍵工藝參數(shù)的精準(zhǔn)掌握。
膠輥制造過程中關(guān)鍵工序控制及對成紗質(zhì)量的影響
膠輥膠料的綜合分散度
膠輥膠料的綜合分散度是考核膠輥內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)，分散度越高，膠料配方中的各組份（包括抗靜電劑和補強填料）分布越均勻，其相應(yīng)的各種功能充分發(fā)揮，因此膠料的強力、磨耗、彈性、抗靜電性能都可得到改善。分散度高的膠輥在膠料中形成電子通道，常稱隧道效應(yīng)，可使體積電阻率降低、導(dǎo)電性能（抗靜電性能）提高；反之，分散度低的膠輥，抗靜電劑的分散不勻，使體積電阻率上升、導(dǎo)電性能下降，而且因膠料內(nèi)部含有微小氣孔和沒有分散的塊狀，區(qū)域中膠料分布不均勻，易造成膠輥硬度不勻，使膠輥在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生周期性握持力波動，直接影響成紗條干。因此為了保證膠輥質(zhì)量，高品質(zhì)膠輥要采用小批量及多次混料的方法，以使膠料達到應(yīng)有的分散度。
膠輥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)過去主要是考核硬度、回彈性、恒定壓縮永久變形率及幾何尺寸等；而目前對膠輥的分散度越來越重視，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6030-85《硫化橡膠中炭黑分散度的測定》中規(guī)定分散度共分為10級，5級以下為差，5-6級為較好，7-8級為好，9-10級為極好，紡織用膠輥分散度應(yīng)在8級以上。
膠輥的表面粗糙度
膠輥表面粗糙度可采用輪廓算術(shù)平均偏差Ra來表示，Ra可以通過粗糙度儀器來測試。
分散度與表面粗糙度的關(guān)系
分散度高的膠輥硬度、分子密度、組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因而經(jīng)過磨礪加工后表面粗糙度一致、均勻，成紗質(zhì)量一致性好。
套差
套差是膠輥制作的一個重要工藝，套差大則膠輥的內(nèi)應(yīng)力大，使橡膠分子始終處于張緊狀態(tài)，膠輥容易產(chǎn)生龜裂、老化，紡紗性能下降，從而影響膠輥外層硬度的均勻度，膠輥圓周硬度差異過大對膠輥表面粗糙度的均勻性產(chǎn)生影響。因而紡制質(zhì)量要求高的紗線，我們推薦使用鋁襯膠輥，鋁襯膠輥利用金屬鋁的彈性將膠輥套入膠輥軸承，消除了膠輥套制的內(nèi)應(yīng)力，一般我們稱鋁襯膠輥為‘零套差’，實際上應(yīng)該是微套差。由于它能夠減少制作工序，提高成紗質(zhì)量，目前已經(jīng)是主流產(chǎn)品。
磨礪次數(shù)
膠輥的表面粗糙度與磨礪次數(shù)有著密切的關(guān)系；膠輥磨礪次數(shù)并不是越多越好，因為膠輥與砂輪擠壓摩擦造成膠輥和砂輪發(fā)熱，對膠輥表面粗糙度造成破壞，特別是當(dāng)溫度上升到120度以上時，還會燒傷膠輥表面的橡膠分子，致使粗糙度不勻率上升，膠輥磨礪次數(shù)普通802磨床采用三到四個往復(fù)、40-60mm大氣孔寬砂輪磨床以2個往復(fù)為宜，既可提高膠輥磨礪后的表面粗糙均勻度，又兼顧了磨床的生產(chǎn)效率。表1為LXC-966A膠輥在FM-1磨床不同磨礪參數(shù)下實測的粗糙度值。
磨礪進刀量
膠輥磨礪進刀量的大小直接影響膠輥表面粗糙度Ra值的大小，磨礪進刀量應(yīng)控制在0.15-0.20mm之間，過大膠輥與砂輪的擠壓摩擦力過大，膠輥表面溫度會迅速升高，甚至高達200℃，灼傷膠輥表面，會造成膠輥表面粗糙均勻度下降，而且易導(dǎo)致膠輥表面抗靜電劑外溢。特別是在出現(xiàn)手盤進刀過快、磨削過多等操作不當(dāng)問題時，還可能造成膠輥表面磨痕。只要磨床精度允許，我們建議采取“勤磨少磨”的方法，既可以提高成紗質(zhì)量又能兼顧膠輥的消耗，達到節(jié)能增效的目的。
膠輥表面處理
膠輥表面處理不當(dāng)，必然會增加膠輥表面粗糙度不勻，膠輥表面處理通常有三種方法：表面酸處理（由于對人體危害較大，同時對操作者要求很高風(fēng)險較大，處理后膠輥易老化早期龜裂，現(xiàn)在基本不用了）、表面光照處理、表面化學(xué)涂料處理，在同一磨勵工藝條件下，三種處理膠輥表面粗糙度各有差異
膠輥表面粗糙度Ra值大小與成紗質(zhì)量的關(guān)系
膠輥內(nèi)在質(zhì)量不同，在同一磨勵工藝條件下，其表面粗糙度Ra值也不盡相同，Ra值的大小決定了膠輥的握持力和摩擦力，膠輥的摩擦力直接影響成紗條干質(zhì)量；一般紡純棉中支紗推薦膠輥的粗糙度為0.8微米左右，一般高精度寬砂輪磨床一個往復(fù)就可以了；紡制高支紗一般推薦0.6微米左右，高精度寬砂輪兩個往復(fù)也可以滿足。而紡制化纖及特殊品種（如0.8旦的超細旦纖維）時，為了提高握持力，膠輥表面粗糙度Ra值不宜過小，而且要根據(jù)膠輥的處理方式和工藝條件來決定。
牽伸倍數(shù)與膠輥表面粗糙度Ra值大小對成紗質(zhì)量也有影響；紡紗生產(chǎn)中，對膠輥表面粗糙度Ra值大小的要求隨著紡紗牽伸倍數(shù)的增大而增大，隨時著牽伸倍數(shù)的減小而減小，牽伸倍數(shù)大、纖維離散度高，只有較大的膠輥動摩擦力才能保證其纖維抱合力從而減少浮游纖維。紡紗牽伸倍數(shù)小，對膠輥表面粗糙度的要求適應(yīng)面較寬，如粗糙度Ra值過高對條干不理想，且細節(jié)有所增加； 在紡紗牽伸中，膠輥表面粗糙度在混紡品種中盡可能加大到0.8-1.0μm，而在紡純棉品種中可適當(dāng)?shù)募哟蟮?.5-0.7μm，而在生產(chǎn)細旦天絲品種時，盡可能增加膠輥粗糙度到1.0μm以上。但粗糙度過大會帶來靜電聚集，易產(chǎn)生繞花，但由于當(dāng)前不處理膠輥的抗靜電性能強，粗糙度適當(dāng)加大也不會產(chǎn)生靜電繞花，加大粗糙度對牽伸的穩(wěn)定性是有好處的。但過大的粗糙度會產(chǎn)生纏繞現(xiàn)象，必須通過加覆涂層處理提高其抗纏繞性能。
膠輥表面粗糙度不勻易造成動摩擦系數(shù)波動，摩擦力不均勻，影響對須條的握持力，進而產(chǎn)生粗細節(jié)，而膠輥表面粗糙度均勻，可使膠輥動態(tài)握持力相對均勻，有利于改善成紗條干。
由于膠輥的粗糙度直接影響牽伸握持力，所以當(dāng)紡紗廠在不同溫濕度和不同的工藝情況下，生產(chǎn)不同細度、長度及不同性質(zhì)的纖維時對膠輥加工的粗糙度會有不同。
如在江蘇南通某知名企業(yè)在生產(chǎn)0.8旦G100天絲和蘭精莫代爾混11.8tex紡紗時，采用進口貝克磨床磨礪膠輥時，由于膠輥表面的粗糙度較小，成紗條干惡化、細節(jié)增加較明顯，而調(diào)整磨礪參數(shù)后，提高了膠輥的粗糙度，成紗細節(jié)顯著下降
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