胶辊制造和加工关键环节的探讨

胶辊、胶圈是纺纱的重要牵伸器材。胶辊和罗拉、胶圈与上下销组成两对弹性握持钳口，完成对纤维的握持和牵伸。 
很多胶辊生产厂家在推销自己的产品时，往往介绍说其胶辊采用先进的工艺配方制造，能够提升成纱水平，抗绕、抗静电性能好等等。过分夸大了胶辊、胶圈的配方作用，实际上胶辊的生产过程与纺纱过程一样，“人、机、料、法、环”五要素缺一不可，胶辊配方仅排第四位，人是完成生产、工艺的首要因素，排第一位，设备和原料依次排第二、三位。没有好的设备及完好的设备状态、优质的橡胶原料，再先进的配方工艺都不可能生产出好的胶辊、胶圈产品来。 
纺织橡胶的分类 
丁腈橡胶是制造纺织胶辊的主要原料，简称“NBR”，丁腈橡胶中丙烯腈含量（%）有42~46、36~41、31~35、25~30、18~24等五种，丙烯腈含量越高则橡胶的耐油性越好。这一特性非常适合做具有耐油性要求的纺织牵伸器材，特别是纺制含色油剂、化学油剂的纺织品种，高丙烯腈含量用于开发化纤、色纺、毛纺及氨纶包芯纱的胶辊。 
羧基丁腈橡胶：羧基丁腈橡胶是由丁二烯、丙烯腈和有机酸（丙烯酸、甲基丙烯酸等）三元共聚而成。简称XNBR，相对密度0.98—0.99。丁腈橡胶引入羧基，增加了极性，增大NBR与PVC和酚醛树脂的相容性，赋予高强度，具有良好的粘接性和耐老化性，改进耐磨性和撕裂强度，进一步提高耐油性。拉伸强度一般为25.5-26.5MPa，扯断伸长率310～380%，撕裂强度51.0～55.9kN/m。 
纺织胶辊、胶圈的主要工艺流程 
纺织丁胶腈辊生产加工一般要经过：塑炼→混胶→压延→挤出→注射→压铸→硫化→切割→倒角→粗磨→检验→包装工序。 
在整个丁胶腈辊生产流程中，硫化对产品质量具有关键性的影响，硫化是指橡胶分子链的交联，赋予橡胶各种良好的物理性能。因为橡胶在未经过硫化前，缺乏良好的机械性能（抗拉强度、定伸强度、伸长率、弹性等），实用性能不大。因此要在胶辊配方中精确计算硫化反应时硫磺的使用量，在硫化反应过程中减少游离状态硫的产生（多余未反应的硫磺），以使胶辊硬度更加稳定，在使用一年后硬度上升控制在2度以内。在促进剂的选择上采用TMTD、TMTM快速硫化促进剂，提高橡胶的交联密度，提高胶辊的弹性和抗变形能力。特别要注意挤出工艺的压力和硫化温度及硫化时间等关键工艺参数的精准掌握。 
胶辊制造过程中关键工序控制及对成纱质量的影响 
 胶辊胶料的综合分散度
胶辊胶料的综合分散度是考核胶辊内在质量的重要指标，分散度越高，胶料配方中的各组份（包括抗静电剂和补强填料）分布越均匀，其相应的各种功能充分发挥，因此胶料的强力、磨耗、弹性、抗静电性能都可得到改善。分散度高的胶辊在胶料中形成电子通道，常称隧道效应，可使体积电阻率降低、导电性能（抗静电性能）提高；反之，分散度低的胶辊，抗静电剂的分散不匀，使体积电阻率上升、导电性能下降，而且因胶料内部含有微小气孔和没有分散的块状，区域中胶料分布不均匀，易造成胶辊硬度不匀，使胶辊在运转中产生周期性握持力波动，直接影响成纱条干。因此为了保证胶辊质量，高品质胶辊要采用小批量及多次混料的方法，以使胶料达到应有的分散度。 
胶辊的质量标准过去主要是考核硬度、回弹性、恒定压缩永久变形率及几何尺寸等；而目前对胶辊的分散度越来越重视，国家标准GB 6030-85《硫化橡胶中炭黑分散度的测定》中规定分散度共分为10级，5级以下为差，5-6级为较好，7-8级为好，9-10级为极好，纺织用胶辊分散度应在8级以上。
 胶辊的表面粗糙度 
胶辊表面粗糙度可采用轮廓算术平均偏差Ra来表示，Ra可以通过粗糙度仪器来测试。 
分散度与表面粗糙度的关系
分散度高的胶辊硬度、分子密度、组织结构稳定，因而经过磨砺加工后表面粗糙度一致、均匀，成纱质量一致性好。
套差
套差是胶辊制作的一个重要工艺，套差大则胶辊的内应力大，使橡胶分子始终处于张紧状态，胶辊容易产生龟裂、老化，纺纱性能下降，从而影响胶辊外层硬度的均匀度，胶辊圆周硬度差异过大对胶辊表面粗糙度的均匀性产生影响。因而纺制质量要求高的纱线，我们推荐使用铝衬胶辊，铝衬胶辊利用金属铝的弹性将胶辊套入胶辊轴承，消除了胶辊套制的内应力，一般我们称铝衬胶辊为‘零套差’，实际上应该是微套差。由于它能够减少制作工序，提高成纱质量，目前已经是主流产品。
磨砺次数
胶辊的表面粗糙度与磨砺次数有着密切的关系；胶辊磨砺次数并不是越多越好，因为胶辊与砂轮挤压摩擦造成胶辊和砂轮发热，对胶辊表面粗糙度造成破坏，特别是当温度上升到120度以上时，还会烧伤胶辊表面的橡胶分子，致使粗糙度不匀率上升，胶辊磨砺次数普通802磨床采用三到四个往复、40-60mm大气孔宽砂轮磨床以2个往复为宜，既可提高胶辊磨砺后的表面粗糙均匀度，又兼顾了磨床的生产效率。表1为LXC-966A胶辊在FM-1磨床不同磨砺参数下实测的粗糙度值。
磨砺进刀量
胶辊磨砺进刀量的大小直接影响胶辊表面粗糙度Ra值的大小，磨砺进刀量应控制在0.15-0.20mm之间，过大胶辊与砂轮的挤压摩擦力过大，胶辊表面温度会迅速升高，甚至高达200℃，灼伤胶辊表面，会造成胶辊表面粗糙均匀度下降，而且易导致胶辊表面抗静电剂外溢。特别是在出现手盘进刀过快、磨削过多等操作不当问题时，还可能造成胶辊表面磨痕。只要磨床精度允许，我们建议采取“勤磨少磨”的方法，既可以提高成纱质量又能兼顾胶辊的消耗，达到节能增效的目的。
胶辊表面处理
胶辊表面处理不当，必然会增加胶辊表面粗糙度不匀，胶辊表面处理通常有三种方法：表面酸处理（由于对人体危害较大，同时对操作者要求很高风险较大，处理后胶辊易老化早期龟裂，现在基本不用了）、表面光照处理、表面化学涂料处理，在同一磨励工艺条件下，三种处理胶辊表面粗糙度各有差异 
胶辊表面粗糙度Ra值大小与成纱质量的关系 
胶辊内在质量不同，在同一磨励工艺条件下，其表面粗糙度Ra值也不尽相同，Ra值的大小决定了胶辊的握持力和摩擦力，胶辊的摩擦力直接影响成纱条干质量；一般纺纯棉中支纱推荐胶辊的粗糙度为0.8微米左右，一般高精度宽砂轮磨床一个往复就可以了；纺制高支纱一般推荐0.6微米左右，高精度宽砂轮两个往复也可以满足。而纺制化纤及特殊品种（如0.8旦的超细旦纤维）时，为了提高握持力，胶辊表面粗糙度Ra值不宜过小，而且要根据胶辊的处理方式和工艺条件来决定。 
牵伸倍数与胶辊表面粗糙度Ra值大小对成纱质量也有影响；纺纱生产中，对胶辊表面粗糙度Ra值大小的要求随着纺纱牵伸倍数的增大而增大，随时着牵伸倍数的减小而减小，牵伸倍数大、纤维离散度高，只有较大的胶辊动摩擦力才能保证其纤维抱合力从而减少浮游纤维。纺纱牵伸倍数小，对胶辊表面粗糙度的要求适应面较宽，如粗糙度Ra值过高对条干不理想，且细节有所增加； 在纺纱牵伸中，胶辊表面粗糙度在混纺品种中尽可能加大到0.8-1.0μm，而在纺纯棉品种中可适当的加大到0.5-0.7μm，而在生产细旦天丝品种时，尽可能增加胶辊粗糙度到1.0μm以上。但粗糙度过大会带来静电聚集，易产生绕花，但由于当前不处理胶辊的抗静电性能强，粗糙度适当加大也不会产生静电绕花，加大粗糙度对牵伸的稳定性是有好处的。但过大的粗糙度会产生缠绕现象，必须通过加覆涂层处理提高其抗缠绕性能。 
胶辊表面粗糙度不匀易造成动摩擦系数波动，摩擦力不均匀，影响对须条的握持力，进而产生粗细节，而胶辊表面粗糙度均匀，可使胶辊动态握持力相对均匀，有利于改善成纱条干。 
由于胶辊的粗糙度直接影响牵伸握持力，所以当纺纱厂在不同温湿度和不同的工艺情况下，生产不同细度、长度及不同性质的纤维时对胶辊加工的粗糙度会有不同。 
如在江苏南通某知名企业在生产0.8旦G100天丝和兰精莫代尔混11.8tex纺纱时，采用进口贝克磨床磨砺胶辊时，由于胶辊表面的粗糙度较小，成纱条干恶化、细节增加较明显，而调整磨砺参数后，提高了胶辊的粗糙度，成纱细节显著下降

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