MC尼龍條卷筒管的性能及紡紗實踐

王顯方，宋永生，苗自忠，董 潔

（1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽 712000；2.陜西昌榮紡織有限責(zé)任公司，陜西寶雞 721004；3.河南平棉紡織集團(tuán)有限公司，河南平頂山 467021；4.咸陽工業(yè)尼龍材料廠，陜西咸陽 712000）

MC尼龍條卷筒管的性能及紡紗實踐

王顯方1，宋永生2，苗自忠3，董 潔4

（1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽 712000；2.陜西昌榮紡織有限責(zé)任公司，陜西寶雞 721004；3.河南平棉紡織集團(tuán)有限公司，河南平頂山 467021；4.咸陽工業(yè)尼龍材料廠，陜西咸陽 712000）

為了改善條卷機(jī)用鋁合金筒管壽命短、耐磨性差、易氧化、制作工藝復(fù)雜的問題，分析了MC尼龍的性能，探討了MC尼龍條卷筒管的制作工藝過程及結(jié)構(gòu)特征，測試了其性能與紡紗效果。與鋁合金筒管對比試驗表明：MC尼龍筒管具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐磨性、耐腐蝕性，其結(jié)構(gòu)性能與成紗質(zhì)量較優(yōu)，使用性價比較高。

MC尼龍；條卷筒管；鋁合金筒管；筒管制作；性能檢測；韌性；紡紗試驗

表1 兩種材料性能的比較

由表1可知，與鋁合金相比，MC尼龍摩擦因數(shù)比鋁合金低約10倍，質(zhì)量比鋁合金低約3倍，MC尼龍具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、自潤滑、耐磨、防腐、抗蠕變、耐沖擊等特點［4－5］，尼龍的熔點低、聚合溫度低、結(jié)晶度高、分子量大、流動性好，成品制作工藝簡單，因此，其制品可代替銅、鐵、鋁在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。

2 MC尼龍條卷筒管制作工藝過程

選用一定質(zhì)量的原料，在高溫下溶解，通過減壓蒸餾去除水分，加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的催化劑和活化劑，攪拌均勻后，迅速注入預(yù)熱過的模具中，經(jīng)過一段時間聚合反應(yīng)后，冷卻脫模，經(jīng)過數(shù)控車床加工，生產(chǎn)出滿足條卷機(jī)和精梳機(jī)工藝要求的筒管。

3 MC尼龍條卷筒管性能測試

3.1 試樣制備

通過上述配方和成型方法制成的條卷機(jī)筒管112mm×80mm×225mm（外徑×內(nèi)徑×長度）試樣2份，試樣一保持干燥狀態(tài)，試樣二放置在溫度25℃、相對濕度65%左右的環(huán)境中（模擬紡織廠環(huán)境）吸水達(dá)到飽和狀態(tài)，分別對吸水前和吸水后的試樣按照相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能對比試驗［6］。

3.2 試驗設(shè)備

YAW－2000型全自動壓力試驗機(jī)：濟(jì)南永科；WDW－100型微控電子萬能試驗機(jī)：濟(jì)南高盛；XJJ－50型簡支梁沖擊試驗機(jī)：深圳三思。

3.3 性能測試

壓縮強(qiáng)力測試引用GB／T 1043—1993標(biāo)準(zhǔn)；拉伸力學(xué)性能參照GB／T 1448—2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；彎曲性能執(zhí)行GB／T 2301—2004標(biāo)準(zhǔn)；懸臂梁沖擊強(qiáng)度按GB／T 9341—2000標(biāo)準(zhǔn)測試。

4 結(jié)果與討論

4.1 兩種狀態(tài)下試樣的晶相分析

采用JSM－6490LV型掃描電鏡對MC尼龍條卷筒管的斷面形貌進(jìn)行分析，結(jié)果見圖1。

圖1 筒管斷面形貌的SEM照片

由圖1可以看到，MC尼龍筒管飽和吸水后比干燥狀態(tài)晶粒均勻，無分層和縮孔；而干燥的MC尼龍筒管有輕微的分層和微孔出現(xiàn)。這是因為MC尼龍中的基團(tuán)與水分子反應(yīng)后生成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，交聯(lián)結(jié)構(gòu)破壞了原來分子空間排列的規(guī)整性，減少了氫鍵的數(shù)量，使MC尼龍結(jié)晶度下降，降低了反應(yīng)時形成的內(nèi)應(yīng)力，從而減少了材料的內(nèi)部缺陷［7－8］。

4.2 兩種狀態(tài)下試樣的力學(xué)性能比較

應(yīng)用上述試驗設(shè)備，采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在常溫常壓下，分別對兩種試樣進(jìn)行壓縮、拉伸、彎曲和沖擊性能進(jìn)行試驗，所得的力學(xué)性能結(jié)果見表2。

表2 兩種試樣力學(xué)性能對比試驗結(jié)果

5 MC尼龍筒管在紡織上的應(yīng)用

5.1 在A191型條卷機(jī)上的應(yīng)用

在A191型條卷機(jī)使用MC尼龍筒管時，采用與鋁質(zhì)筒管完全相同的尼龍筒管尺寸形狀，外形尺寸見圖2所示，不同的是把筒管兩端的堵頭去掉，將MC尼龍筒管改為直通管，把堵頭用優(yōu)質(zhì)鋼加工如圖3所示的尺寸，然后通過3個螺釘將堵頭固定在A191型條卷機(jī)的盤片上，開關(guān)車時，通過壓力使盤片分開，放入空筒管和取出滿筒管。

圖2 MC尼龍筒管外形尺寸

圖3 堵頭外形尺寸

MC尼龍的抗沖擊強(qiáng)度是鋁合金的數(shù)倍，經(jīng)過一段時間使用后未出現(xiàn)裂痕和破碎問題，沒有一例破損，壽命較長。MC尼龍筒管質(zhì)量較輕，大大地減輕了操作人員工作強(qiáng)度；尼龍筒管可根據(jù)需要制作成不同顏色，而且絲毫不污染棉卷，為生產(chǎn)帶來了很大的方便，且價格低于鋁合金筒管。

5.2 在A201D型精梳機(jī)上的紡紗試驗

試驗設(shè)備：A201D型精梳機(jī)，小卷定量為45g／m，鉗板速度為165鉗次／min，精梳落棉率為16%，精梳條定量為15g／（5m）［11］。

試驗儀器：Y301型條粗測長儀，電子天平，Y311型條粗條干均勻度儀。

試紡品種：CJ 14.5tex。

試驗方法：在上述6眼精梳機(jī)上，采用相同的工藝參數(shù)和試驗方法，分別用6個MC尼龍筒管和6個鋁合金筒管進(jìn)行試紡，并檢驗精梳條重量不勻率和條干不勻率，試驗結(jié)果如表3。

表3 兩種筒管在A201D型精梳機(jī)上紡紗試驗對比

由表3可知：使用MC尼龍筒管后，精梳條的重量不勻率和條干不勻率均降低1個百分點；重量偏差降低了2個百分點，半制品質(zhì)量得到提高。這是由于MC尼龍筒管質(zhì)量比鋁合金筒管輕2倍，滿筒和空筒之間的重量差異減少，減小了棉層在退繞時的摩擦力，避免了棉層的意外伸長，降低了精梳條的不勻率，提高了精梳條質(zhì)量。在A201D型精梳機(jī)上使用一段時間后，精梳條質(zhì)量穩(wěn)定，同時因MC筒管質(zhì)量較輕，減輕了值車工勞動強(qiáng)度。另外，為了滿足精梳空管自停的需要，設(shè)計MC筒管時在筒管外徑兩側(cè)制作了兩個寬為30mm的金屬導(dǎo)電環(huán)（見圖2所示），完成空管自停，為值車工的操作也帶來了方便［12］。

6 結(jié)論

新購置的MC尼龍精梳系列筒管在運輸時應(yīng)注意輕拿輕放，避免擠壓；使用時應(yīng)在車間里放置24h～48h后再上車使用。經(jīng)過有關(guān)部門鑒定和部分紡織廠使用，該筒管使用壽命長達(dá)8a～10a。

MC尼龍材料具有機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕、自潤滑、噪聲低、耐磨性能好、使用壽命長等特點，可成功取代銅、鋁、鋼、鐵等金屬材料應(yīng)用在紡織領(lǐng)域。經(jīng)國內(nèi)上百家棉紡織企業(yè)使用，MC尼龍精梳系列筒管紗線質(zhì)量穩(wěn)定，性價比較高，綜合效益顯著，現(xiàn)已暢銷國內(nèi)外。

［1］樊學(xué)龍.A191型條卷機(jī)筒管的改造［J］.棉紡織技術(shù)，2007，35（3）：62.

［2］張海燕，李根臣，王樹倫，等.MC尼龍的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.工程塑料應(yīng)用，2010，38（12）：88－90.

［3］李春梅，孫友松，周先輝，等.高效重載螺旋傳動技術(shù)的研究開發(fā)綜述［J］.機(jī)械設(shè)計與制造，2011（2）：252－254.

［4］李梟，黃伯芬，楊桂生，等.澆鑄尼龍6／ABS聚合物合金的研究［J］.塑料工業(yè)，2011，39（11）：52－55.

［5］侯連龍，楊桂生.改性澆鑄尼龍的研究進(jìn)展［J］.高分子通報，2007（6）：15－23.

［6］吳鵬，劉景梅，吳紅燕.尼龍制品含水率對其質(zhì)量判定的影響［J］.機(jī)車車輛工藝，2011（5）：40－41.

［7］劉詩樂，李陳郭，趙京波，等.基于己內(nèi)酰胺和乙醇胺的聚酯酰胺合成及表征［J］.高分子學(xué)報，2012（1）：33－35.

［8］王麗娥，于杰，何敏，等.短玻璃纖維增強(qiáng)低熔點尼龍6復(fù)合材料的性能研究［J］.膠體與聚合物，2010，28（1）：29－31.

［9］魏珊珊，姚峰，劉亦武，等.尼龍6／改性MCA復(fù)合材料的力學(xué)性能研究［J］.礦冶工程，2009，29（3）：88－91.

［10］張紗，王世博，葛世榮.鑄型尼龍端面扭動與滑動摩擦學(xué)行為研究［J］.摩擦學(xué)學(xué)報，2011，31（4）：375－378.

［11］徐少范.棉紡質(zhì)量控制［M］.北京：中國紡織出版社，2007：28－30.

［12］任家智.紡織工藝與設(shè)備［M］.北京：中國紡織出版社，2008：104－105.

TS103.22＋4

B

1001－9634（2012）05－0029－03

條卷機(jī)筒管是精梳準(zhǔn)備和精梳工序的關(guān)鍵器材之一，由鋁合金鑄造而成，使用中缺點較多：一是壽命短，鋁合金材料較脆，經(jīng)不起摔打撞擊，使用一段時間后會出現(xiàn)裂痕或端蓋脫落；二是耐磨性差，特別是筒管兩端易磨損，產(chǎn)生毛邊，棉卷退繞時易粘連，嚴(yán)重影響精梳條質(zhì)量；三是易氧化，在紡織廠高溫高濕環(huán)境下，鋁筒管的表面易產(chǎn)生黑色氧化鋁層污染棉卷，使成紗質(zhì)量下降，夏季最為嚴(yán)重；四是鋁合金價格高，制作工藝復(fù)雜，使用成本較高［1］。咸陽尼龍材料廠用己內(nèi)酰胺聚合物制作了MC尼龍條卷機(jī)筒管，強(qiáng)度高、韌性好、耐沖擊性能好、耐腐蝕性好、耐磨性好，經(jīng)多年使用，受到好評。但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要是產(chǎn)品樣品在測試時符合技術(shù)條件要求，但有些廠家使用時卻出現(xiàn)成批破損問題。為此筆者根據(jù)尼龍吸濕性較大的特點，進(jìn)行了兩種極端條件（即干燥和飽和含水率條件）下吸濕性對其性能影響的研究。

1 MC尼龍的含義及性能

MC尼龍是尼龍6的一種，又稱澆鑄尼龍，結(jié)構(gòu)式為［NH（CH2）mCO］n，式中m和n可為5、10、11等［2］，是利用己內(nèi)酰胺單體為原料，在常壓下，將原料熔融后通過加入一定量的堿性催化劑和活化劑等助劑發(fā)生陰離子開環(huán)聚合反應(yīng)，制成待聚單體，然后直接注入預(yù)熱的模具中，使其很快地進(jìn)行聚合反應(yīng)，凝結(jié)成堅韌的固體胚件；再經(jīng)過有關(guān)工藝處理，得到預(yù)定制品。MC尼龍材料與鋁合金材料的物理、力學(xué)、熱學(xué)、摩擦和磨損性能比較見表1（以下數(shù)據(jù)由廠家提供）［3］。

2012－04－29

王顯方（1966—），男，內(nèi)蒙赤峰人，副教授，主要從事新型紡紗技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)及新型紡織器材開發(fā)技術(shù)的研究。