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膠輥制造和加工關鍵環節的探討

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。 
很多膠輥生產廠家在推銷自己的產品時，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，實際上膠輥的生產過程與紡紗過程一樣，“人、機、料、法、環”五要素缺一不可，膠輥配方僅排第四位，人是完成生產、工藝的首要因素，排第一位，設備和原料依次排第二、三位。沒有好的設備及完好的設備狀態、優質的橡膠原料，再先進的配方工藝都不可能生產出好的膠輥、膠圈產品來。 
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、化學油劑的紡織品種，高丙烯腈含量用于開發化纖、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 
紡織丁膠腈輥生產加工一般要經過：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流程中，硫化對產品質量具有關鍵性的影響，硫化是指橡膠分子鏈的交聯，賦予橡膠各種良好的物理性能。因為橡膠在未經過硫化前，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時硫磺的使用量，在硫化反應過程中減少游離狀態硫的產生（多余未反應的硫磺），以使膠輥硬度更加穩定，在使用一年后硬度上升控制在2度以內。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鍵工藝參數的精準掌握。 
膠輥制造過程中關鍵工序控制及對成紗質量的影響 
 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在質量的重要指標，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，其相應的各種功能充分發揮，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，可使體積電阻率降低、導電性能（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、導電性能下降，而且因膠料內部含有微小氣孔和沒有分散的塊狀，區域中膠料分布不均勻，易造成膠輥硬度不勻，使膠輥在運轉中產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量，高品質膠輥要采用小批量及多次混料的方法，以使膠料達到應有的分散度。 
膠輥的質量標準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，國家標準GB 6030-85《硫化橡膠中炭黑分散度的測定》中規定分散度共分為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系
分散度高的膠輥硬度、分子密度、組織結構穩定，因而經過磨礪加工后表面粗糙度一致、均勻，成紗質量一致性好。
套差
套差是膠輥制作的一個重要工藝，套差大則膠輥的內應力大，使橡膠分子始終處于張緊狀態，膠輥容易產生龜裂、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生影響。因而紡制質量要求高的紗線，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應力，一般我們稱鋁襯膠輥為‘零套差’，實際上應該是微套差。由于它能夠減少制作工序，提高成紗質量，目前已經是主流產品。
磨礪次數
膠輥的表面粗糙度與磨礪次數有著密切的關系；膠輥磨礪次數并不是越多越好，因為膠輥與砂輪擠壓摩擦造成膠輥和砂輪發熱，對膠輥表面粗糙度造成破壞，特別是當溫度上升到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，膠輥磨礪次數普通802磨床采用三到四個往復、40-60mm大氣孔寬砂輪磨床以2個往復為宜，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效率。表1為LXC-966A膠輥在FM-1磨床不同磨礪參數下實測的粗糙度值。
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，而且易導致膠輥表面抗靜電劑外溢。特別是在出現手盤進刀過快、磨削過多等操作不當問題時，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，既可以提高成紗質量又能兼顧膠輥的消耗，達到節能增效的目的。
膠輥表面處理
膠輥表面處理不當，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險較大，處理后膠輥易老化早期龜裂，現在基本不用了）、表面光照處理、表面化學涂料處理，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值大小與成紗質量的關系 
膠輥內在質量不同，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，而且要根據膠輥的處理方式和工藝條件來決定。 
牽伸倍數與膠輥表面粗糙度Ra值大小對成紗質量也有影響；紡紗生產中，對膠輥表面粗糙度Ra值大小的要求隨著紡紗牽伸倍數的增大而增大，隨時著牽伸倍數的減小而減小，牽伸倍數大、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。紡紗牽伸倍數小，對膠輥表面粗糙度的要求適應面較寬，如粗糙度Ra值過高對條干不理想，且細節有所增加； 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的加大到0.5-0.7μm，而在生產細旦天絲品種時，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，易產生繞花，但由于當前不處理膠輥的抗靜電性能強，粗糙度適當加大也不會產生靜電繞花，加大粗糙度對牽伸的穩定性是有好處的。但過大的粗糙度會產生纏繞現象，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波動，摩擦力不均勻，影響對須條的握持力，進而產生粗細節，而膠輥表面粗糙度均勻，可使膠輥動態握持力相對均勻，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，所以當紡紗廠在不同溫濕度和不同的工藝情況下，生產不同細度、長度及不同性質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在生產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、細節增加較明顯，而調整磨礪參數后，提高了膠輥的粗糙度，成紗細節顯著下降

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