文/魏俊虎 无锡兰翔胶业有限公司
周国平 江苏三机设备有限公司
摘要：本文通过对紫外线光照处理胶辊的原理及其与涂料处理对比优势的分析，探讨了紫外线光照技术在各个工序的具体应用方案。阐述了棉纺企业在紫外线处理胶辊时存在的误区，探索了新型纺纱形式及聚氨酯胶辊在应用紫外线光照技术方面的创新。
关键词：紫外线；机械波；微处理；走熟期；效率；复合处理
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紫外线光照处理胶辊的原理及特点
1.1 紫外线光照处理胶辊的原理
紫外线照射到物体表面，易被物质吸收而变成内能，当波长为200-300nm的短波紫外线时，可激发被照物体分子的活跃度，并造成分解交联和聚合。正是利用这一原理，用紫外线照射胶辊可以改变胶辊的橡胶分子结构，提高抗绕花和抗静电性能，是一种新型无毒环保的胶辊表面处理方法，可有效解决化学处理涂料时吸收不匀的问题，降低胶辊处理成本，减少胶辊锭差问题。其优势主要表现在：
（1）紫外线处理后的胶辊表面光滑爽燥，高速运转后磨擦产生的静电能被延缓，可有效阻碍胶辊表面吸附纤维，避免因胶辊粘带纤维而产生纱疵，这是紫外线处理后的胶辊区别于普通涂料处理方法的一个显著特点。
（2）紫外线处理后的胶辊表面柔润，能更好地握持纤维，避免胶圈中凹、滑溜，有利于提高纺纱质量。
（3）紫外线处理后的胶辊具有很好的耐油污、抗老化和耐磨性能，使用周期较长，损耗率低。
（4）紫外线处理后的胶辊只改变表层性能，而对内层的磨擦系数没有影响，可以确保内层磨擦系数的稳定性，使须条在牵伸过程中更加稳定，也有利于提高成纱质量。
1.2 紫外线光照处理的优势和经济指标
使用表面不做任何处理的免处理胶辊纺纱，胶辊新上车后存在走熟期，在配棉较差、温湿度波动时容易产生缠绕现象。很多工厂采用涂料处理，而这种处理方式容易造成胶辊握持力下降，条干、常发性纱疵及管间CVb恶化，也容易受操作者的技术和情绪影响，处理不当时成纱会产生9-10cm机械波。而紫外线光照处理容易操作，处理胶辊速度快、成本低，对人体无毒副作用，可以提高胶辊抗绕性，延长胶辊的使用周期，尤其是在高温高湿季节，可以有效解决生活波动问题。
随着生活水平的提高，人们对纺织服装质量的要求也在不断提高，高质量、高支纱和多组分差别化纱线应用于服装面料的比例越来越大，对纱线质量的一致性要求也越来越提高。传统的胶辊处理方法存在很多问题：板涂法容易受操作师傅手法及责任心等因素的影响而造成涂料不匀，形成机械波，严重恶化条干；笔涂法也不能完全杜绝机械波问题，而且效率低，对操作者身体健康不利。
江苏宜兴三机公司开发生产的 ZJ91-6型胶辊紫外线光照机，可广泛应用于光照处理纯棉、混纺、化纤、差别化、涡流纺和喷气纺胶辊，每次可处理54支（108锭）胶辊，处理一台车细纱短车（480锭）的免处理胶辊只需15分钟，见表1， 处理一台车细纱长车（1008锭）的免处理胶辊只需30分钟，普通胶辊可视情况适当延长处理时间。
表1 480锭细纱机胶辊紫外线光照处理和涂料处理的经济、质量对比
处理方法 |
处理特点 |
上车情况 |
处理费用 |
毒副作用 |
用 时 |
光照处理 |
处理均匀 |
无走熟期、生活非常稳定 |
1.2元/台 |
无 |
22min |
涂料处理 |
不均匀，有机械波 |
有走熟期、适纺性差 |
35元/台 |
有 |
笔涂需45min，板涂30min |
光照处理：总功率1.6×3+2.0+1.0=7.8kW，每次处理108锭，时间1-3min，每度电以0.7元计算，总费用=480/108×3×7.8×0.70/60=1.2(元）
化学涂料处理：每台耗用涂料350ml，每500ml涂料按50元计算，总费用=350/500×50=35（元）
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紫外线光照处理胶辊在纺企的应用
2.1 紫外线光照处理在并条工序中的应用
经过尝试，我们将并条胶辊上车光照，由于并条胶辊受到的压力及牵伸力较大，直接回磨后光照上车使用时间为一个月左右。如涂料处理后再进行光照，则使用时间更长、效果更佳，可有效减少缠绕机率，提高设备运转率。并条胶辊光照处理参数见表2。
表2 光照并条胶辊选用的参数
光照指针高度 |
光照时间 |
箱体温度 |
胶辊根数 |
备注 |
70mm |
6min |
70度 |
1 |
每格喂入1根 |
2.2 紫外线光照机在粗纱工序中的应用
由于南方纺纱厂在高温高湿的“黄梅季节”，前纺普遍存在温度高、湿度大、粗纱胶辊如表面处理不好，返花增多、清洁绒套极易粘附一层短纤维（北方地区在冬季容易产生低温低湿，前纺车间容易产生静电绕花和返花现象），很容易在运转过程中进入牵伸区而形成纱疵。为此将磨好的粗纱胶辊进行紫外线光照处理后，胶辊绕花、带花现象基本杜绝。粗纱胶辊光照处理参数见表3。
表3 粗纱胶辊光照处理参数
光照指针高度 |
光照时间 |
箱体温度 |
70mm |
5min |
70度 |
粗纱胶辊回磨后，表面涂料微处理，涂料固化后（约12小时），在进行光照，效果更好。
2.3 紫外线光照机在精梳工序中的应用
在整个精梳工序中，要求最高的是分离胶辊，其次是牵伸胶辊。精梳工序纤维伸直度好、抱合力变差，分离胶辊工作长度较长，其工作性能直接决定棉网质量的好坏。对分离胶辊的要求一是握持要好，即要有很好的弹性。二是表面硬度要均匀。三是抗缠绕力强。采用涂料处理很难达到要求，且易造成局部硬块，使棉网出现云斑现象。我们将硬度为75°的精梳分离胶辊精磨光照处理后上车使用，效果可与进口分离胶辊媲美。在精梳房温度较低的情况下，有很好的抗绕能力。牵伸胶辊经光照处理后，缠绕现象也明显减少。精梳机胶辊光照处理参数见表4。
表4 精梳机胶辊光照处理参数
胶辊类型 |
光照指针高度 |
光照时间 |
光照温度 |
喂入根数每格 |
分离胶辊 |
80mm |
4min |
65度 |
1根 |
牵伸胶辊 |
100mm |
7min |
70度 |
1根 |
2.4 紫外线光照机在纺制纯棉高支纱线上的应用
生产纯棉高支纱时，由于纱线截面纤维根数较少，胶辊的粗糙度也要偏小掌握，一般控制在0.6微米左右。采用涂料处理容易形成表面摩擦力不匀，造成成纱粗细节偏高。我们在贝克全自动磨床上选用Y100×60参数，磨砺后经测试，胶辊表面的实际平均粗糙度为0.585微米，分别测试双组分涂料1:20和紫外线光照40秒微处理后的胶辊粗糙度值，结果见表5。
表5 光照微处理与涂料微处理表面粗糙度对比
处理方法 |
涂料1：20 |
光照40秒 |
||
位置 |
左 |
右 |
左 |
右 |
第一只 |
1.095 |
0.95 |
0.65 |
0.57 |
第二只 |
1.075 |
1.29 |
0.56 |
0.632 |
第三只 |
0.998 |
1.004 |
0.487 |
0.562 |
第四只 |
1.015 |
1.125 |
0.521 |
0.498 |
第五只 |
1.174 |
1.353 |
0.496 |
0.478 |
平均值 |
1.106 |
0.545 |
||
最大值 |
1.353 |
0.65 |
||
最小值 |
0.95 |
0.478 |
||
极差值 |
0.403 |
0.172 |
从表5的数据不难发现一个看来是比较奇怪的现象：涂料处理后的胶辊表面粗糙度恶化不少，而经过紫外线光照处理后的胶辊与磨砺后胶辊表面的粗糙度相比略有下降。起初我们认为是取样个例，但经过多次测试都发现了同样的规律。
仔细分析后发现原来是我们在认识上一直存在着一个误区：认为涂料处理后胶辊光滑，应该是粗糙度下降才对！涂料处理实际上是对胶辊加盖一层覆盖层（双组分涂料具有渗透和覆盖的双重性），但是紫外线光照处理是通过改善胶辊表面分子结构（將大的颗粒分解成小颗粒），所以才会出现上述试验结果。同时经过紫外线处理胶辊粗糙度差异要明显优于涂料处理后的胶辊，而胶辊表面粗糙度直接关系着胶辊的表面摩擦系数，决定了牵伸胶辊的握持力。这也就是胶辊经过光照处理后锭差要优于涂料处理胶辊的根本原因！
表6、表7是山东某企业采用双组份涂料1:18处理与紫外线光照1分钟后纺纱指标的对比，表6的品种为纯棉精梳紧密纺JMF 7.3tex，表7的品种为纯棉精梳紧密纺JMF 11.6tex。
表6 光照微处理与涂料微处理JMF 7.3tex纺纱效果对比
处理方法 |
涂料处理 |
光照处理 |
CVm（%） |
13.1 |
12.84 |
-50%细节（个/千米） |
5 |
3 |
+50%粗节（个/千米） |
25.5 |
23.5 |
+200%棉结（个/千米） |
104 |
102 |
CVb（%） |
2.1 |
3.09 |
表7 光照微处理与涂料微处理JMF 11.6tex
处理方法 |
涂料处理 |
光照处理 |
CVm（%） |
10.1 |
9.85 |
-50%细节（个/千米） |
2 |
1.8 |
+50%粗节（个/千米） |
31.5 |
30 |
+200%棉结（个/千米） |
34.5 |
29.5 |
CVb（%） |
2.3 |
1.9 |
在差别化、涡流纺、色纺和氨纶包芯纱时，很多企业对胶辊采取复合处理的手段。生产差别化、多组分纤维品种时，纤维长度长、牵伸力大，且部分纤维含有一定量的油剂，容易缠坏胶辊；而使用含糖量大、短绒多、棉蜡多，纤维长度和细度不匀率大的原棉（如印度棉），断头和绒辊花较多，生产困难，在以上这些情况下，对胶辊采取复合处理方法，可以有效稳定正常生产。
部分企业先用化学双组分涂料按照A:B=1:8-20的比例先行处理，隔夜后再使用紫外线光照处理2-3分钟，先利用化学涂料的渗透性，再利用紫外线光照在胶辊表面形成一薄层硬化层，大大提高了胶辊的抗绕性能，减少了胶辊的损耗。特别适合高温高湿季节、生产纺差别化产品和喷气纺、涡流纺使用，以国产胶辊替代进口胶辊，通过复合处理技术来弥补国产胶辊抗绕性能、抗静电性能的不足，稳定生产和节能降耗。
3
紫外线光照处理胶辊的常见误区
很多人认为使用紫外线光照处理后，胶辊表面硬度增加，会产生龟裂，影响胶辊使用寿命和成纱质量。其实只要掌握好处理的“度”，就可以扬长避短，发挥紫外线光照处理的优势。紫外线处理胶辊的工艺参数主要需要考虑以下四个方面的因素：
（1）灯管的总功率。ZJ91-6型灯管总功率为1600×3=4800kW。
（2）灯管高度及处理时间的长短.灯管与胶辊表面的高度一般为5cm，处理时间一般建议纯棉1-3分钟，色纺及混纺品种3-6分钟左右。
（3）处理区的温度及处理的均匀度（ZJ91-6型灯箱温度一般设定为65-75度自控，光杆旋转速度不能太快，速度要均匀）。
（4）胶辊的硬度及特性。胶辊硬度分软弹性胶辊、中弹性胶辊和高硬度胶辊；一般现在光照处理仅适用于软弹性及中弹性胶辊。胶辊的硬度及特性不同，光照工艺参数也就应该有所不同。
采用紫外线光照处理胶辊时，必须根据纺纱品种、温湿度环境、工艺及质量要求，选用合理的处理时间、灯管高度及烘箱温度，既要保证胶辊良好的纺纱性能，又不能处理过度使胶辊产生早期老化、龟裂。紫外线灯管离胶辊越远，对处理效果就越差；胶辊硬度越大，处理时间要越长。处理过度会影响纺纱条干及胶辊的使用周期；处理不足则达不到应有的纺纱效果。总之，光照处理后的胶辊表面必须达到“光、滑、爽、燥”的状态。
也有很多人认为紫外线光照处理是一个包治百病的傻瓜型方法。其实不然，一些纺制差别化纤维及混纺纱的企业，还采用化学双组分涂料微处理加紫外线光照这种复合处理方法，取得很好的效果。一些工厂还在胶辊研磨周期中间增加一次1-2min的光照微处理，保养胶辊时将胶辊清洗干净后再光照处理一次，以确保持久良好的纺纱性能。从目前的情况看，紫外线光照技术还具有有一定的局限性：对邵氏硬度70度以下免除理胶辊处理效果良好，普通的高硬度胶辊效果不理想，纯棉效果不错，单一的光照处理对于混纺、差别化及色纺产品效果不太明显。
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紫外线光照技术的应用拓展
随着聚氨酯技术的不断发展和完善，聚氨酯胶辊的弹性、耐磨性能和抗静电性能等优势得到充分体现，不少企业已经在大力推广使用，但聚氨酯胶辊对于涂料几乎不吸收，在温湿度环境较差的企业难以推广，而经过紫外线光照处理后，聚氨酯胶辊的适纺性能会得到明显提高。
生产段彩花色特种纱线的企业，一般都会遇到纤维粘附上胶圈的难题，处理不及时就会形成纱疵。将紫外线光照技术应用于纺制段彩纱胶圈处理上，也可以取得显著效果：除了对纺制段彩纱的胶圈工艺配方、酸处理工艺进行优化调整外，在揩车时更换新胶圈上车，对下车后的胶圈进行清洗后，套在专用芯棒上（目的是保证光照的均匀度），放进紫外线光照机进行光照处理2-3分钟，然后下次再拿出来上车使用，粘花现象明显减少。
参考文献：
[1]江苏宜兴三机设备有限公司《ZJ-91-6型胶辊紫外线光照机》设备说明书.
[2]邹小祥，颜卫珍.紧密纺胶辊的选用实践[M].2011年全国紧密纺纱技术研讨会论文集：159-162.
[3]魏俊虎.赛络紧密纺胶辊选型、管理和经济效益分析[M].2012中国棉纺织总工程师论坛论文集，177-180.
[4]欧怀林.正确使用细纱胶辊，稳定提高成纱质量[M].2010中国棉纺织总工程师论文集，2010：216-219.
[5]魏俊虎.恶劣条件下胶辊保养的应对措施[M].2011中国棉纺织总工程师论坛论文集，263-264.
[6]魏俊虎.胶辊表面处理及在纺差别化品种的应用.
