0 前言
丁腈胶圈作为纺纱机一个重要的牵伸元件，其质量的优劣不但影响到成纱质量，而且还直接关系到棉纺厂的成本消耗，影响企业的经济效益；因此，国内外对丁腈胶圈的研究主要集中在两个方面：一是采用新结构、新工艺及表面处理方法，通过改变丁腈胶圈的表面结构来提高胶圈的适纺性能；另一方面是对原料配方和工艺的研究，来改善胶圈的早期龟裂及绕花问题。作为纺织器材生产厂家，设计胶圈配方时，既要求它有良好的适纺性能、可靠而稳定的质量，又要求它具备较长的使用寿命以达稳定成纱质量、降低材料消耗的目的。胶圈出现龟裂而报废是胶圈大量消耗的主要原因，防止或杜绝胶圈产生龟裂是各纺织器材厂亟待解决的一个重要问题。本公司于2000年对纺纱胶圈的配方进行了深刻剖析，加入第三种高分子聚合物用以延长胶圈使用寿命，设计出防止早期龟裂的新产品--山鹰牌 "TFE2000"中硬度胶圈，下面仅从设计和使用该产品的一些情况作简单探讨。
1 胶圈产生龟裂的原因
胶圈的主要作用是进行后区微牵伸与握持过渡，在使用过程中与中下罗拉同步运转，在曲率半径很小的罗拉销子上进行回转运动，内层受到挤压，外层受到拉伸屈挠，胶圈每运转24h就受到动态屈挠6800次之多，对于一个高分子材料体来讲是十分苛刻的条件，在机械变形与摩擦、加压等同时作用下，制造胶圈的高分子聚合物的结构和性能发生不可逆的变化从而导致材料的损坏，此为动态疲劳；同时，除此机械作用外，光、热氧、臭氧等非机械因素的影响也非常重要。尤其是臭氧加上动态屈挠对胶圈外层的侵蚀，是致使胶圈产生龟裂的主要原因。据不完全统计，目前国产胶圈报废或损坏的主要因素是龟裂的产生和内层严重磨损，因此，解决胶圈龟裂的发生是值得深刻研究的课题，必须加以重视。
2 防止胶圈产生早期龟裂的方法
传统胶圈胶料配方使用NBR／PVC并用补强，使胶圈的拉伸强度、定伸应力都有较大幅度的提高，抗静态臭氧性能得到明显改善；但对动态疲劳、臭氧侵蚀及耐气候、光、热老化等性能改善甚微；致使胶圈对棉纺厂车间的温度、湿度及臭氧等各种条件不适应，出现导纱动程之外的早期龟裂现象。随着我国高分子材料工业的迅速发展以及各大棉纺厂对胶圈使用性能要求的提高，我厂在胶圈的配方设计上大胆创新，使用NBR／PVC／第三种高分子聚合物三元共混，该配方除保持原树脂的各种特性外，还具有弹性好、压缩永久变形小、滞后损失小、强度高等特点，且因该种高分子聚合物的加入，降低PVC的用量，从而改善了胶圈加工工艺，降低胶圈的硬度，增强其弹性，有效降低了纺纱条干CV值，极大地提高了胶圈外表面耐臭氧动态侵蚀，胶圈使用寿命可长达1年以上，完全杜绝了胶圈动程外微小龟裂现象的发生。
3 试验数据对比分析
3.1 实验设备
a) 400×400数控平板硫化机；
b) C2000E无转子硫化仪；
c) D-3B电子拉力机；
d) CJ-6A冲击弹性仪；
e) MⅡ-74阿克隆磨耗机；
f) 门尼粘度仪。
3.2 试验结果分析
表1为常规胶圈配方与加入第三种高分子聚合物配方物理机械性能指标对比。
表1 两种配方各项物理性能对比
| 项目 |
加入第三种高分子聚合物 |
普通NBR/PVC并用 |
| 拉伸强度/MPa |
19.607 |
18.436 |
| 扯断伸长率/% |
624.609 |
543.064 |
| 300%定伸强度/Mpa |
6.774 |
6.662 |
| 回弹性/% |
10 |
8 |
| 磨耗/㎝3·（1.61km）-1 |
0.1221 |
0.1229 |
| 恒定压缩永久变形率/% |
14 |
19 |
| 屈挠出现一级裂口/万次 |
74 |
45 |
| 屈挠出现一级到 |
261 |
93 |
| 六级裂口/万次 |
|
|
| 总屈挠数/万次 |
335 |
138 |
| 邵尔A硬度/度 |
67 |
73 |
| 注：以上试验是同模具同设备、同条件下进行，数据取三次的平均值。 |
从表1数据可以看出：加入第三种高分子聚合物配方各项物理机械性能指标均好于普通NBR／PVC并用配方，尤其是耐屈挠次数的增加十分明显。
3.3 部分棉纺厂试用情况对比（见表2）
实验条件：
a) 实验厂家：山东济宁凤凰集团；
b) 纺纱品种：JT／C13tex；
c) 实验机型FA502，同粗纱，同型号胶辊；
d) 胶圈均为滕州市山鹰纺织器材有限责任公司生产，其硬度与外表面摩擦系数均在生产厂家测定，其余数据为取样20只锭子测试的平均值。
表2 两种胶圈成纱质量水平比较
| 项目 |
常规胶圈 |
TFE2000胶圈 |
| 邵尔A硬度/度 |
74 |
68 |
| 外表面摩擦系数 |
0.31 |
0.23 |
| 条干CV/% |
15.61 |
15.32 |
| 粗节/个·km-1 |
136.0 |
144.8 |
| 细节/个·km-1 |
56.0 |
37.8 |
| 棉结/个·km-1 |
112.0 |
169.8 |
| 摇架加压/daN·（双锭）-1 |
12 |
12 |
从表2数据中可以看出：在同粗纱同胶辊条件下，配方中加入第三种高分子聚合物的胶圈比常规胶圈成纱条干CV值下降了0.3％左右，效果是非常显著的。
4 结束语
广泛试用表明：TFE2000型中硬度胶圈适纺性能比目前常规胶圈有大幅提高，使用寿命大大延长，有的厂家使用一年以上仍未下车。从表1、表2的结果可以看出，TFE2000胶圈硬度降低，弹性提高，在相应降低条干CV值，提高成纱质量的同时，其耐屈挠次数比常规胶圈配方增加了2.43倍，也就是说在理想的情况下胶圈的使用寿命可以提高2倍似上，可有效降低棉纱厂胶圈消耗，减少人力投入，增加经济效益。在此，我们将继续与棉纺厂合作，不断改善及提高胶圈、胶辊的各项性能指标，使这一新产品尽快推广，为棉纺厂节能降耗、改善成纱质量、增加效益做出贡献。
