胶辊性能与纺纱工艺的对应关系(一)

maomao

文　皖

1  胶辊硬度

1.1  胶辊硬度的概念

1.1.1  垂直施加于橡胶表面作用力的显示值，称为橡胶的硬度。在恒定外力的条件下，显示值越大则其硬度越低；反之硬度越高。

1.1.2  胶辊硬度越低，纺纱过程中相对适应性或稳定性越差（压力与锭差压力、环境温湿度的波动，相同磨砺条件、表面粗糙度等条件相关）。

1.1.3  硬度为邵尔A65度左右的胶辊为高弹性低硬度胶辊；(70～76)度属中硬度高弹性胶辊；78度以上属高硬度低弹性胶辊。

1.2  硬度与纺纱工艺的对应关系

1.2.1  胶辊硬度的均匀性

胶辊周向邵尔A硬度差异不小于3度时，纺细号纱就表现出明显的机械波。由硬度差异产生的机械波图像见图1，产生机械波的具体位置见图2。

    这种机械波的特点：一是随着硬度值差异的加大，机械波严重程度增大；二是随着使用时间的推移，机械波严重程度越明显；三是机械波在波谱图上的反映，往往呈连续性的8 cm，9 cm，10 cm。

机械振动在介质中的传播过程称为机械波。压力与罗拉的同时作用为振源，振动（跳动）由胶辊引起，棉纱为波传播的介质。振动的过程，实质上就是弹性能量瞬间释放的过程。由于橡胶柔性大分子的结构状态，释放的过程比刚性体要长。图1所反映的振动频率，是1个振动过程中连续3次的反映。能量释放的过程，就是胶辊压缩变形后，回转瞬间（约0.3 s）的弹性恢复。振动是由胶辊引起的，在变形或策动力最大处（约为2 mm），波谱图所显示的峰值最高（约为9 cm）。棉纱的机械波记录了能量释放全过程。

胶辊圆周硬度不均匀，主要有3个方面的原因：① 材料间分散度的问题；② 工艺过程中混入其它型号胶体所形成的颗粒或包块；③ 圆周某一处较严重的缺损。

1.2.2  橡胶的弹性滞后性能

    硬度与弹性滞后性能的关系，主要取决于橡胶分子间的相互作用（内聚能）。在0.1%～10%的变形范围内，动态弹性模量随着变形幅度增大而急剧下降。同品种胶辊硬度越低，则其变形越大、弹性恢复性能相对越差。在纺纱工艺大牵伸、紧钳口、小隔距及重加压的状态下，以上性能特征尤为突出。

    在橡胶交联反应的过程中，随着支化程度的增加，硬性链段同时增加；硬度增大，强度上升，分子间的内聚能增强；所以，胶辊硬度的一项重要技术作用，是支撑其回转过程中瞬间的弹性恢复。橡胶的生热与动态载荷紧密相关，载荷越大、生热越大；但相同载荷条件下，橡胶交联密度越大，生热越小；生热会导致硫化胶性能降低或衰退速度加快，尤其是弹性变差。因此，在重加压、强控制的纺纱工艺要求下，胶辊的硬度应根据压力、速度、纤维品种、环境温湿度等工艺参数认真选择，以得到稳定的纺纱状态，并提高成纱的综合技术性能水平。