紫外線光照技術(shù)在膠輥表面處理上的應(yīng)用

魏俊虎，周國(guó)平

(1.無(wú)錫市蘭翔膠業(yè)有限公司，江蘇 無(wú)錫　214171；2.江蘇三機(jī)環(huán)保工程設(shè)備有限公司，江蘇 宜興　214200)

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紫外線光照技術(shù)在膠輥表面處理上的應(yīng)用

魏俊虎1，周國(guó)平2

(1.無(wú)錫市蘭翔膠業(yè)有限公司，江蘇 無(wú)錫214171；2.江蘇三機(jī)環(huán)保工程設(shè)備有限公司，江蘇 宜興214200)

分析采用紫外線光照技術(shù)對(duì)膠輥表面處理的原理及特點(diǎn)，并與傳統(tǒng)涂料處理方法進(jìn)行對(duì)比；探討紫外線光照技術(shù)在精梳、并條、粗紗工序，以及在純棉細(xì)號(hào)紗等不同品種上的應(yīng)用，給出了光照處理分離、牽伸、并條膠輥和細(xì)紗膠輥的技術(shù)參數(shù)及不同表面處理方式時(shí)膠輥表面粗糙度、成紗質(zhì)量間的差異。指出：紫外線光照技術(shù)并非無(wú)局限性，實(shí)際使用中要根據(jù)紡紗品種、方式及環(huán)境等，與復(fù)合處理方法結(jié)合使用；其在聚氨酯膠輥和段彩紗紡制用膠輥方面的應(yīng)用仍需探索和創(chuàng)新。

膠輥；紫外線光照；涂料；表面處理；復(fù)合處理；表面硬度；表面粗糙度；光照參數(shù)；精梳；并條；粗紗；成紗質(zhì)量；聚氨酯；段彩紗

隨著生活水平的提高，人們對(duì)紡織服裝質(zhì)量的要求也在不斷提高，高質(zhì)量、細(xì)號(hào)紗和多組分差別化紗線應(yīng)用于服裝面料比例越來(lái)越大，因而對(duì)紗線質(zhì)量的一致性要求越來(lái)越高。采用化學(xué)涂料對(duì)膠輥表面進(jìn)行處理的方法存在一些弊端，如操作不當(dāng)造成涂料不勻，形成機(jī)械波，嚴(yán)重惡化條干，且長(zhǎng)時(shí)間操作，對(duì)操作者健康不利。而使用免處理膠輥，如果表面不做任何處理，膠輥存在走熟期，在配棉較差、溫濕度變化波動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生纏繞，采用涂料處理仍會(huì)使膠輥握持力下降，條干、常發(fā)性紗疵及管間CVb值惡化，同時(shí)易受操作人員的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害的9 cm、10 cm機(jī)械波。

采用紫外線光照技術(shù)處理膠輥表面，操作簡(jiǎn)便、處理速度較快、成本小，減少了因膠輥對(duì)涂料吸收不勻而產(chǎn)生的錠差問(wèn)題，對(duì)人體無(wú)毒副作用，且能提高膠輥抗繞性，延長(zhǎng)使用周期，明顯解決高溫、高濕條件下質(zhì)量波動(dòng)等問(wèn)題。

1　紫外線光照處理膠輥的原理及特點(diǎn)

1.1基本原理

波長(zhǎng)在200 nm～300 nm的紫外線照射到物體表面，可使被照物體分子吸收能量而變得非常活潑，從而發(fā)生分解、交聯(lián)和聚合作用。正是利用這一原理，采用紫外線照射可以改變膠輥的橡膠分子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)抗繞花和抗靜電性能，是一種無(wú)毒環(huán)保的表面處理方法。

1.2紫外線光照處理膠輥的特點(diǎn)

1.2.1紫外線光照處理后，膠輥表面光、滑、爽、燥，高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，摩擦產(chǎn)生的靜電能被延緩并能阻礙其表面吸附纖維，避免因此而產(chǎn)生紗疵，這是采用紫外線光照處理后的膠輥具有的一個(gè)顯著特點(diǎn)。

1.2.2膠輥表面光滑，柔潤(rùn)感強(qiáng)，能更好地握持纖維，避免膠輥中凹、打滑，有利于提高紡紗質(zhì)量。

1.2.3膠輥具有很好的耐油污、抗老化和耐磨性能，使用周期較長(zhǎng)，損耗率低。

1.2.4由于紫外線光照處理后的膠輥只改變其表層性能，而對(duì)內(nèi)層的摩擦因數(shù)沒(méi)有影響，因此可以確保膠輥內(nèi)層摩擦因數(shù)穩(wěn)定不變，更合理地解決膠輥紡紗運(yùn)行的矛盾，使須條在牽伸過(guò)程中更加穩(wěn)定，有利于成紗質(zhì)量的進(jìn)一步提高。

1.3紫外線光照處理與傳統(tǒng)涂料處理方法對(duì)比

采用紫外線光照處理膠輥，每次可處理54只(108錠)膠輥，對(duì)于細(xì)紗免處理膠輥而言，480錠短車膠輥處理只需15 min，1 008錠長(zhǎng)車也只需30 min，普通膠輥視情況適當(dāng)延長(zhǎng)處理時(shí)間。通過(guò)技術(shù)不斷升級(jí)，紫外線光照設(shè)備可廣泛應(yīng)用于純棉、混紡、化纖品種用膠輥的表面處理，同樣也適合生產(chǎn)差別化、渦流紡和噴氣紡膠輥的表面處理。普通膠輥和免處理膠輥使用紫外線光照處理后，可以穩(wěn)定生產(chǎn)、降低消耗、減少膠輥房用工[1]。以480錠細(xì)紗機(jī)為例，表1列出了兩種不同方法處理膠輥的特點(diǎn)及使用情況等。

表1紫外線光照和涂料處理膠輥的質(zhì)量對(duì)比

處理方法表面特點(diǎn)使用情況處理費(fèi)用/(元·臺(tái)?1)毒副作用操作時(shí)間/min紫外線光照均勻無(wú)走熟期，生產(chǎn)非常穩(wěn)定1．21無(wú)22涂料不均勻，有機(jī)械波有走熟期，適紡性差35．00有筆涂45，板涂30

2　紫外線光照處理膠輥的應(yīng)用

2.1在精梳工序中的應(yīng)用

精梳工序中對(duì)膠輥要求較高的是分離膠輥，其次是牽伸膠輥。分離膠輥的工作長(zhǎng)度長(zhǎng)、纖維伸直度好、抱合力變差，其使用性能直接決定棉網(wǎng)質(zhì)量。因此要求其握持性好，即彈性好，表面硬度均勻，抗纏繞力強(qiáng)。采用涂料對(duì)膠輥進(jìn)行表面處理后表面涂層不均勻，易造成局部硬塊，在握持纖維時(shí)，纖維量極不均勻，棉網(wǎng)易出現(xiàn)云斑。將邵爾A硬度為75度的精梳分離膠輥精磨光照后上車使用，有很好的抗干擾能力，其效果可與進(jìn)口分離膠輥相媲美。牽伸膠輥采用紫外線光照處理后，纏繞問(wèn)題也明顯改善。表2為紫外線光照處理分離膠輥和牽伸膠輥的技術(shù)參數(shù)。

表2紫外線光照處理分離膠輥和牽伸膠輥的技術(shù)參數(shù)

膠輥類型光照指針高度/mm光照時(shí)間/min光照溫度/℃喂入根數(shù)/(根·格?1)分離膠輥804651牽伸膠輥1007701

2.2在并條工序中的應(yīng)用

由于并條膠輥在使用過(guò)程中受到的壓力及牽伸力較大，直接回磨后采用紫外線光照，上車使用時(shí)間約為1個(gè)月。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，對(duì)其采用涂料處理后，再進(jìn)行紫外線光照，適紡時(shí)間更長(zhǎng)、效果更佳，減少了纖維纏繞概率，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。表3為紫外線光照處理并條膠輥的技術(shù)參數(shù)。

表3紫外線光照處理并條膠輥的技術(shù)參數(shù)

項(xiàng)目指標(biāo)光照指針高度/mm70光照時(shí)間/min6箱體溫度/℃70喂入并條根數(shù)/(根·格?1)1

2.3在粗紗工序中的應(yīng)用

粗紗工序?qū)?、濕度的要求較高，南方紡紗廠夏季為高溫、高濕環(huán)境，粗紗膠輥表面處理不好，返花增多、清潔絨套極易粘附一層短纖維，很容易進(jìn)入牽伸區(qū)，形成粗紗紗疵，影響成品質(zhì)量。而北方紗廠冬季則為低溫、低濕環(huán)境，易產(chǎn)生靜電繞花和返花問(wèn)題。在使用過(guò)程中，將磨好的粗紗膠輥采用紫外線光照處理后，膠輥繞花、帶花問(wèn)題基本杜絕[2]。表4為紫外線光照處理粗紗膠輥的技術(shù)參數(shù)。

膠輥回磨后，采用涂料進(jìn)行表面微處理，涂料固化后(約12 h)，再進(jìn)行紫外線光照，效果更好。

表4紫外線光照處理粗紗膠輥的技術(shù)參數(shù)

項(xiàng)目指標(biāo)光照指針高度/mm70光照時(shí)間/min5箱體溫度/℃70

2.4在紡制純棉細(xì)號(hào)紗線上的應(yīng)用

由于純棉細(xì)號(hào)紗紗線截面積上的棉纖維根數(shù)較少，紡制時(shí)膠輥的表面粗糙度值偏小，一般控制在約0.6 μm。采用涂料處理時(shí)不易涂抹均勻而導(dǎo)致?tīng)可煲龑?dǎo)力突變，增加紗線條干CV值及細(xì)節(jié)。

采用貝克全自動(dòng)磨床，選用Y100×60參數(shù)，實(shí)際磨礪后測(cè)試膠輥的平均表面粗糙度為0.585 μm，分別采用雙組分涂料和紫外線光照微處理后，測(cè)試膠輥的表面粗糙度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表5。

表5采用涂料和紫外線光照處理膠輥的表面粗糙度對(duì)比

處理方法表面粗糙度/μm實(shí)測(cè)值平均值最大值最小值極差涂料左右1．0950．9501．0751．2900．9981．0041．0151．1251．1741．3531．1061．3530．9500．403紫外線光照左右0．6500．5700．5600．6320．4870．5620．5210．4980．4960．4780．5450．6500．4780．172　　注：雙組分涂料配比為1∶20，紫外線光照處理時(shí)間為40s。

從表5數(shù)據(jù)可以看出：采用涂料處理后的膠輥表面粗糙度惡化較大，而采用紫外線光照處理后的膠輥表面粗糙度略有下降。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，排除取樣的原因，仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)了膠輥經(jīng)涂料處理后表面光滑，表面粗糙度應(yīng)下降這一認(rèn)識(shí)誤區(qū)。其原因?yàn)椋弘p組分涂料具有滲透和覆蓋的雙重性，采用涂料處理實(shí)際上是在膠輥表面增加了一層覆蓋層；而采用紫外線光照處理是通過(guò)改善膠輥表面的分子結(jié)構(gòu)，將大顆粒分解成小顆粒。從對(duì)比數(shù)據(jù)還可看出：采用紫外線處理后的膠輥表面粗糙度極差明顯優(yōu)于采用涂料處理后膠輥。膠輥表面粗糙度直接關(guān)系著膠輥的表面摩擦因數(shù)，進(jìn)而決定牽伸膠輥的握持力，這也是膠輥經(jīng)過(guò)紫外線光照處理后的錠差要優(yōu)于涂料處理后的膠輥的理論依據(jù)。

表6為山東某企業(yè)分別采用雙組分涂料與紫外線光照處理膠輥后的紡紗指標(biāo)對(duì)比。

2.5在幾種不同紗線品種上的應(yīng)用

差別化、多組分纖維品種的纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)，牽伸力大，且部分纖維含有一定量的油劑，紡紗時(shí)容易纏壞膠輥。尤其遇到含糖量大、短絨多、棉蠟多，纖維長(zhǎng)度、粗細(xì)不均勻等棉纖維，斷頭和絨輥花問(wèn)題較多。很多企業(yè)在紡制差別化、多組分纖維、氨綸包芯紗品種時(shí)，常采用復(fù)合處理法，即采用兩種或者兩種以上方法對(duì)膠輥進(jìn)行表面處理，可以大大提高膠輥的適紡性，穩(wěn)定正常生產(chǎn)，減少膠輥消耗。該法同樣適合高溫、高濕環(huán)境下紡紗，以及噴氣紡、渦流紡、色紡，能改善國(guó)產(chǎn)膠輥抗繞性能、抗靜電性能，穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗，使國(guó)產(chǎn)膠輥替代進(jìn)口膠輥[3]。

表6膠輥經(jīng)不同處理工藝的紡紗技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

紗線品種/tex處理方法CVm/%細(xì)節(jié)粗節(jié)棉結(jié)個(gè)·km?1CVb/%JMF7．3涂料紫外線光照13．1012．845325．523．51041022．103．09JMF11．6涂料紫外線光照10．109．852．01．831．530．034．529．52．301．90　　注：采用純棉精梳集聚紡，雙組分涂料配比為1∶18，紫外線光照處理時(shí)間為1min。

部分企業(yè)采用雙組分涂料A∶B=1∶(8～20)比例先行處理，隔夜后再使用紫外線光照處理2 min～3 min，該法先利用化學(xué)涂料滲透性，再利用紫外線光照在膠輥表面形成一薄層硬化層，大大提高了膠輥的抗繞性能，減少了膠輥的損耗。

3　紫外線光照處理膠輥表面的常見(jiàn)誤區(qū)

3.1關(guān)于膠輥表面硬度

誤區(qū)：使用紫外線光照處理后，膠輥表面硬度增加，會(huì)產(chǎn)生龜裂，影響膠輥使用壽命和成紗質(zhì)量。

采用紫外線光照處理膠輥表面必須采用相適應(yīng)的光照工藝，揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮紫外線光照處理的優(yōu)勢(shì)。主要考慮以下幾方面(以ZJ91-6型紫外光照機(jī)為例)：

a)燈管總功率為1 600×3=4 800 (kW)。

b)燈管與膠輥表面的距離一般為5 cm；紡制純棉品種，處理時(shí)間一般建議為1 min～3 min，色紡及混紡品種因要求差異，處理時(shí)間一般為3 min～6 min。

c)燈箱溫度一般設(shè)定為65 ℃～75 ℃自控，光桿旋轉(zhuǎn)速度要均勻，且不能太快。

d)根據(jù)硬度，膠輥分為低硬度高彈性膠輥、中彈性膠輥和高硬度膠輥，目前紫外線光照處理技術(shù)僅適用于低硬度高彈性及中彈性膠輥。

綜上所述，必須根據(jù)紡紗品種、溫濕度環(huán)境、工藝及質(zhì)量要求，選用合理處理時(shí)間，燈管高度及烘箱溫度，以達(dá)到良好的適紡性，同時(shí)又不要過(guò)度處理使得膠輥產(chǎn)生早期老化、龜裂。因此，需在良好的抗繞效果和膠輥老化性能中間找到合理的平衡點(diǎn)，優(yōu)化紫外線處理工藝設(shè)置，否則會(huì)給企業(yè)帶來(lái)不必要的損失[4]。

另外，紫外線燈管離膠輥越遠(yuǎn)，對(duì)被照射物體所產(chǎn)生的效果就越差；膠輥硬度越大，處理時(shí)間需相應(yīng)延長(zhǎng)。處理過(guò)量會(huì)影響紡紗條干CV值及膠輥的使用周期；處理不夠達(dá)不到應(yīng)有的紡紗效果和紡紗質(zhì)量?？傊庹仗幚砗蟮哪z輥表面必須達(dá)到“光、滑、爽、燥”，表面均勻一致，又不破壞膠輥本身的彈性，這樣才能達(dá)到最佳的紡紗質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

3.2關(guān)于使用范圍

誤區(qū)：認(rèn)為紫外線光照處理能解決膠輥使用中的任何問(wèn)題，是一種操作簡(jiǎn)易、效果明顯的方法。

差別化纖維及混紡用膠輥，采用化學(xué)雙組分涂料微處理加紫外線光照復(fù)合處理，效果很好。有的企業(yè)還在膠輥磨礪周期中間增加一次1 min～2 min紫外線光照對(duì)膠輥進(jìn)行微處理，在保養(yǎng)膠輥時(shí)將其清洗干凈后再光照處理一次，以確保持久良好的紡紗性能。目前了解到紫外線光照技術(shù)存在一定局限性：對(duì)免處理和微處理的邵爾A硬度70度以下的膠輥進(jìn)行紫外線光照處理效果良好，對(duì)普通的高硬度膠輥處理效果不理想；在純棉品種上應(yīng)用效果不錯(cuò)，單一的光照處理對(duì)于混紡、差別化纖維及色紡效果不太明顯。

4　紫外線光照技術(shù)的應(yīng)用拓展

聚氨酯膠輥彈性、耐磨性能和抗靜電性能等優(yōu)于普通丁腈膠輥，隨著其技術(shù)不斷發(fā)展和完善，不少企業(yè)已經(jīng)規(guī)模推廣使用。但是聚氨酯膠輥幾乎不吸收涂料，在溫濕度環(huán)境較差的企業(yè)難以推廣，因而需要采用紫外線光照對(duì)聚氨酯膠輥的適紡性能進(jìn)行彌補(bǔ)。

紡制段彩花色特種纖維時(shí)，一般都會(huì)遇到纖維粘附膠輥表面難于清理，處理不及時(shí)會(huì)形成紗疵，影響紗線條干CV值等性能。我們對(duì)紡制段彩紗的膠輥工藝配方、酸處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到細(xì)紗揩車周期(一般為7 d～10 d)后更換新膠輥上車，對(duì)下車后膠輥進(jìn)行清洗，之后將其套入專用芯棒放進(jìn)紫外線光照機(jī)進(jìn)行2 min～3 min光照處理，以達(dá)到均勻光照的目的，再次使用時(shí)粘花問(wèn)題明顯減少。實(shí)踐證明，將紫外線光照技術(shù)創(chuàng)造性的應(yīng)用于紡制段彩紗用膠輥上，可取得較顯著效果。

5　結(jié)語(yǔ)

采用紫外線光照技術(shù)對(duì)膠輥進(jìn)行表面處理，相比傳統(tǒng)涂料處理方法能夠保證膠輥使用性能，節(jié)約人力、降低成本，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，在膠輥表面粗糙度和成紗質(zhì)量上具有一定優(yōu)勢(shì)，該方法在紡織企業(yè)不同工序、不同品種上得到了廣泛應(yīng)用。但是紫外線光照處理技術(shù)也存在一定局限性，在使用中要針對(duì)不同紡紗品種、紡紗方式及紡紗環(huán)境，對(duì)膠輥表面處理采用合適的光照處理工藝及復(fù)合處理方法，以期達(dá)到最佳使用效果。隨著紫外線光照技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣。

[1] 鄒小祥，顏衛(wèi)珍.緊密紡膠輥的選用實(shí)踐[J].棉紡織技術(shù)，2011，39(1)：10-12.

[2] 魏俊虎.惡劣條件下皮輥保養(yǎng)的應(yīng)對(duì)措施[C]//2011中國(guó)棉紡織總工程師論壇論文集.北京：中國(guó)棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì)，2011：263-264.

[3] 魏俊虎.賽絡(luò)緊密紡皮輥選型、管理和經(jīng)濟(jì)效益分析[C]//2012中國(guó)棉紡織總工程師論壇論文集.北京：中國(guó)棉紡行業(yè)協(xié)會(huì)，2012：177-180.

[4] 歐懷林.正確使用細(xì)紗膠輥，穩(wěn)定提高成紗質(zhì)量[J].紡織器材，2010，37(6)：33-36.

Application of the UV Illumination Technology in Surface Treatment of Rollers

WEI Junhu1,ZHOU Guoping2

(1.Wuxi City Lanxiang Plastic Co.,Ltd.,Wuxi 214171,China;2.Jiangsu Sanji Engineering Equipment Co.,Ltd.,Yixing 214200,China)

Analysis is done to the work-how and the characteristics of the UV illumination technology in surface treatment of rollers comparing with the conventional method.Probing is done into the application of UV illumination technology in processes of combing,roving and drawing,plus the application in fine count cotton yarn of different varieties.The processing technical parameters are figured out including roller of separation, drafting,and drawing,and more,the difference is found between the roughness of roller and yarn quality with different surface treated rollers.It is pointed out that the UV illumination technology is not infinite in application.Application of the UV illumination technology should be in conformity with yarn varieties and application method and environment integrated with the composite processing method.There is still quite a distance to go to do exploration and innovation of the polyurethane rollers and rollers in colored slub production.

roller;UV illumination;coating;surface treatment;combined treatment;surface hardness;surface roughness;illumination parameters;combing;drawing;roving;yarn quality;polyurethane;colored slub

2015-11-15

魏俊虎(1974—)，男，江蘇泰州人，工程師，主要從事膠輥工藝方面的研究。

TS103.82+3

B

1001-9634(2016)04-0018-04