纺纱胶圈的摩擦因数是影响纺纱质量、使用性能和寿命的主要因素，而影响胶圈摩擦因数的主要原因是产品表面粗糙度。为能达到较理想的摩擦因数，除控制胶圈磨砺外，后道工序还需进行氯化处理，致使胶圈的表面结构改变，产品随使用时间的增长表面摩擦因数在不断变化，严重影响了纺纱稳定性。我公司分析国外产品的性能，吸收借鉴其先进性，根据纺织厂的使用要求，研制开发了HX-0201型表面不处理胶圈，经使用纺纱效果较好。
1 胶圈缠绕纤维的因素分析
造成胶圈缠绕纤维的主要因素有：(1)静电界面自由能之间的互相吸引；(2)胶料组分中所用不同物质析出外表面后对纤维的粘附；(3)不同地区不同温湿度引起胶圈对纤维的粘缠。
静电吸引：产品是由高分子化合物组成，化合物分子中不同原子间形成共价键，由于不同原子吸引电子能力不同，使共享电子对向电负性大的原子一方靠近而产生电荷分布不对称，电负性较大的原子一端带部分负电荷、电负性较小的原子一端带部分正电荷，以达到平衡状态。如果成键的两个原子电负性相等是非极性共价键，反之是极性共价键。极性共价键成键原子的电负性差距越大形成的分子极性越大。在纺纱过程中，纤维和胶圈界面接触摩擦，处于平衡状态的正负电荷受摩擦力的影响处于不平衡态，形成双电层，极性大的物质表面积聚电子多呈负电性，极性小的物质表面电子少呈正电性，异性电荷就相互吸引。而棉、粘胶及纤维含极性分子和极性基团多，易失去电子带正电，聚烯烃类橡胶极性小，易得到电子而带负电，两界面异性电荷相吸作用造成胶圈对纤维的吸引，胶圈与纤维的极性差越大摩擦中产生的电荷越多，相互吸引缠花现象愈严重。
物质析出：橡胶、化学纤维等物质均是由液态变为固态的凝聚体，其内部与其周围分子相互作用处于平衡状态。而表面上分子或链段只受内部分子单向作用，处于不平衡状态，还具有对外界的剩余能量，不平衡的分子间力所表现的附加能量或剩余能量，是凝聚体表面自由能和表面张力的来源，两数值相等。胶圈与纤维在接触摩擦中，两者界面上的分子要相互作用使其得以平衡，如果两者界面自由能相当或接近，会互相吸附。为降低胶料的玻璃化温度和脆性温度，以提高胶料的耐寒性和降低硬度，要加入增塑剂，但易使产品有涩性，含量过大迁移至表面受空气中水分作用，酯会发生水解造成胶圈粘附纤维。表面活性剂或其他抗静电剂占表面层浓度高，受空气中水极化泄漏了电荷，同时表面能也降低，也对纤维有粘附作用。
相对湿度影响：产品的使用环境对纺纱效果有很大影响，相对湿度过大，胶圈如果没有适宜的吸放湿性能，就容易缠绕纤维。有些纺织厂不能很好地控制相对湿度，特别是不同地区相对湿度也有差异，这就难免造成对材料析出物的水解和水分在胶圈表面集聚，从而使胶圈缠绕纤维。
2 解决胶圈缠绕纤维的方法
2.1 优选材料减少静电吸引
解决胶圈缠绕纤维首先要考虑防止由静电引起的对纤维的粘附，对于所用胶种要选择极性较强的丁腈橡胶。因为丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈的共聚物，介电常数为3.9F／m～10F／m，而体积比电阻为1 ×1012Ω·cm～1×1015Ω·cm，该胶种的电性能优于其他胶种，又因为纤维的极性大于丁腈橡胶的极性，为减少摩擦静电应对丁腈橡胶进行改性，增大其极性，减少胶圈与纤维的极性差。采用NBR／PVC并用共混而获得良好的分散效果和稳定的分散状态，使NBR的双键完全饱和，显著地减少了在摩擦中产生的电荷，提高了产品的抗臭氧老化性能；在混炼胶中加入导电材料使产品形成电流通道；如在胶料中加入不同品种的抗静电剂，因其具有亲油基、亲水基和表面活性剂，在胶圈中呈梯度分布可泄漏产品表面的电荷，降低表面电阻，有利于降低表面能。
2.2 优选配合剂防止溶剂和活性剂析出
在产品的增塑和软化中，由于DBP或DOP分子量和溶解度参数的关系，容易使产品在使用过程中迁移析出表面而吸附集合器和缠绕纤维，因此，改用了极性强可起到锚碇作用、不增大产品涩性而且分子量较大的增塑剂和软化剂。在抗静电剂和表面活性剂选用上，要选用亲油和亲水平衡值HLB有区别、不矛盾的并用，起到互补作用，以保持胶圈的弹性、硬度和抗静电的稳定性以及低表面能的衡定。
2.3 胶圈吸放湿性能的改进
纺织厂车间温湿度对纺纱质量影响至关重要，一般温度保持在28℃～30℃，相对湿度50％～55％，由于不同地区不同季节加之不同厂家的条件不同，要求胶圈要有一定的吸放湿性能，这就要求在配方中采用优异的吸放湿剂，使产品获得理想的吸放湿性能和广泛的适应性。
3 胶圈物理性能
HX-0201型表面不处理胶圈所用胶料的物理性能见表l，表面不处理胶圈的物理性能指标见表2。
表1 不处理胶圈胶料与处理胶圈胶料性能比较
表2 HX-0201型不处理胶圈的物理性能
4 纺纱实践
4.1 胶圈滑溜率试验
HX-0201型不处理胶圈在济南第七棉纺织厂推广应用，已获得较理想的效果。不处理胶圈使用一个周期后与处理胶圈在同台同锭同加压条件下进行滑溜率对比试验，各取10只胶圈，细纱机为A512型，中罗拉直径24.65㎜，转速9.36r/min，中罗拉表面线速度为12.08㎜/s，下圈转5周设计用时106s，运转长度为1280.48㎜，滑溜率对比试验结果见表3。
表3 滑溜率对比试验
注：不处理胶圈滑溜率为3.868%，处理胶圈滑溜率为6.508%。
由表3看出，不处理胶圈比处理胶圈滑溜率小40.56%。试验中应注意的是，胶圈运转速度与摇架压力和下张力有直接关系，纺纱中应进行调整校对，使锭与锭之间尽量保持一致。
4.2 成纱质量对比试验
将HX-0201型表面不处理胶圈与处理胶圈在A512型细纱机上进行同锭、同粗纱的纺纱对比试验，品种为T/CJ13tex，成纱质量见表4。
表4 成纱质量对比
由表4可以看出，不处理胶圈的成纱质量优于处理胶圈，各项指标都有不同程度的改善。
5 结束语
⑴HX-0201型不处理胶圈采用NBR/PVC并用共混而获得良好的分散效果和稳定的分散状态，使NBR的双键完全饱和，显著提高了高聚物的抗臭氧老性能。配合剂中选用抗静电剂和滑爽剂，使胶圈不需任何处理摩擦因数就能达到酸处理胶圈的同等水平，并有适宜的硬度和良好的弹性，抗静电性强，纺纱不缠绕纤维。其表面不需任何处理即可直接上机使用，减少了氯化物处理后残余物对罗拉的腐蚀。
⑵目前纯化纤产品特别是化纤细号纱不断增多，纺纱时罗拉加压大，处理胶圈表面处理层被磨蚀后，随着摩擦因数的增大，胶圈容易被拉断，而HX-0201型不处理胶圈克服了此缺陷。
(3)HX-0201型不处理胶圈表面结构没有受到破坏，吸放湿性强，在高温高湿季节具有较好的适纺性。同时，由于胶圈表面保持了原有的特性，表面的老化速度减缓，产品使用周期延长。但HX-0201型不处理胶圈与国外同类产品相比性能上仍有一定的差距，还需要对产品的原料配方及生产工艺进行严格控制。
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