CN111057459A - 高速抗静电纺纱胶辊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速抗静电纺纱胶辊，其特征在于：包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层为聚合物聚醚多元醇（POP）、4,4‑二苯基甲烷二异氰酸酯和导电物质合成的抗静电聚氨酯涂料制成的具有良好的硬度、弹性和抗静电性、耐磨性和耐热性的涂层。本发明的的纺纱胶辊，通过实验检测，与现有的胶辊相比，在硬度、弹性和抗静电性、耐磨性和耐热性方面都具有显著的提升，能够显著延长胶辊的使用寿命和纺纱机械的纺纱质量和效率。

Description

高速抗静电纺纱胶辊

技术领域

本发明涉及纺织设备领域，尤其涉及一种高速抗静电纺纱胶辊。

背景技术

胶辊是纺纱牵伸区域的重要部件之一，能够与罗拉组成牵伸钳口，形成一定的摩擦力界，从而有效握持和牵伸纤维须条，使纺纱三角区中纤维均匀受力，因此胶辊的质量严重影响纺纱的成纱质量和生产效率。随着纺织技术进步和发展，混纺、化纤、色纺、赛络纺等高附加值产品的生产越来越多，生产过程中由于原料静电严重，并条、精梳以及粗纱工序中明显出现绕皮辊现象，大大降低了生产效率。此外，在高倍纺纱速度下，胶辊表面由于摩擦产生大量热，再加上大牵伸倍数、重加压等外界因素的影响，胶辊的硬度大幅度下降，单位时间内胶辊变形次数增多，导致纺纱质量严重下降。因此，寻找一种硬度和弹性良好，具有抗静电功能，在高速运转条件下性能稳定的胶辊势在必行。

专利号为CN200410053380.1的专利，公开了制备抗静电免处理胶辊的组合物，包括有一定比例的硫磺、氧化锌，其特征是：所使用的原料中还包括羧基丁腈橡胶，抗静电填充剂，抗静电补强剂，促进剂DM/CZ/TMTM，醚类/酯类抗静电增塑剂。采用高分子羧基丁腈橡胶通过合理严密的配方组合，能够改进普通丁腈橡胶耐臭氧性和抗静电性较差的不足；通过采用该主体材料能大幅度改进普通丁腈橡胶的静、动态抗臭氧性能，提高产品的导电性能，其抗臭氧性能和导电性能提高一倍以上，大大改进了纺纱胶辊的导电性能和使用寿命。

专利号为CN 201110057097.6的专利文件，公开了一种抗静电胶辊的加工工艺，具体公开了采用注射成型方法，所述胶辊以天然橡胶和顺丁橡胶为主体材料，以炭黑为增强填料，其组成，以重量份计，包括：天然橡胶、顺丁橡胶、低门尼丙烯酸酯橡胶、抗静电剂、氧化锌、硫磺、防老剂、炭黑N550、炭黑N330、石蜡、硬脂酸、变压器油和黑膏油，抗静电剂优选为酯类，如单月桂酸甘油酯、二月桂酸甘油酯等。采用硬质炭黑N330和/或N550作为增强填料，增加胶辊的耐磨性，为了调节产品的硬度，还可调节炭黑的用量。

上述两篇专利文件，虽然都公开了以橡胶制造胶辊的工艺，提到了要增加胶辊的耐磨性和抗静电性能，但是，这两种方案的主体原料都局限在天然橡胶和丁腈橡胶，虽然添加了抗静电剂和补强剂，但是制成的胶辊只是具有一定的强度和耐磨性能，而弹性是比较差的，抗静电方面效果也不好，在生产中，由于静电原因容易出现纱线绕皮辊现象，大大降低了生产效率，在高倍纺纱速度下，胶辊表面由于摩擦产生大量热，再加上大牵伸倍数、重加压等外界因素的影响，胶辊的硬度大幅度下降，单位时间内胶辊变形次数增多，导致纺纱质量严重下降等问题。因而，需要对现有的纺纱胶辊进行改进，使其具有较高的硬度、较好的弹性和抗静电性能，在高温高压下工作时，仍能保证纺纱质量。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有的纺纱胶辊存在的问题，提供一种高速抗静电纺纱胶辊。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高速抗静电纺纱胶辊，其结构特点是：包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层为聚合物聚醚多元醇（POP）、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和导电物质合成的抗静电聚氨酯涂料制成的具有良好的硬度、弹性和抗静电性、耐磨性和耐热性的涂层。

进一步的方案是，所述的聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）90-110份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯30-40份和导电物质2-16份。

进一步的方案是，所述的导电物质为碳纳米管，所述碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，生成抗静电聚氨酯涂料。

进一步的方案是，所述的导电物质为炭黑纳米粒子，在抗静电聚氨酯涂料中还包括乙二胺扩链剂，所述炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链。

进一步的方案是，所述的导电物质为碳纳米管和炭黑纳米粒子，在抗静电聚氨酯涂料中还包括乙二胺扩链剂，所述碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，所述炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到碳纳米管、聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链。

上述的方案中，都采用了聚氨酯作为胶辊涂层的主材料，聚氨酯是一种热力学不相容的嵌段共聚物，软段相区为聚氨酯提供了弹性，硬段相区由于氢键力作用聚集成微区分散在软段相区中，为软链段的伸长和回复提供了物理交联点，因此，合理调控软硬链段的比例可以使胶辊具有适宜的弹性和硬度。

在上述的方案中，碳纳米管具有优异的力学性能和高的电导率，一维细长状碳纳米管由于自身形态原因即使在高牵伸条件也可以保留大量的交联位点，形成稳定的导电通路，降低聚氨酯的表面电阻率，使已经产生的电荷迅速泄露，从而提高胶辊的抗静电性能。若碳纳米管在牵伸过程中被迁移到硬段相区，会破坏硬段相区的结晶度和规整度，进而降低聚氨酯的耐热性能，那么胶辊在高速运转下会发生严重的变形，影响成纱质量，因此，本发明的方案中，通过工艺的控制，将碳纳米管限制在聚氨酯软段相区，以保障胶辊的耐热性能，防止其在高速运转下发生变形。

在上述的方案中，炭黑导电性能稳定，可以与碳纳米管一起提高胶辊的抗静电性能。同时炭黑是一种重要的补强材料，它可以与聚氨酯分子链形成大量的物理化学吸附作用，形成两个补强效应，甚至诱导硬段相结晶，提高胶辊的硬度、耐磨性及耐热性，保证胶辊在高速运转下形状和硬度不发生变化。炭黑的补强作用会阻碍软链段的移动，造成软段相区的硬化，降低聚氨酯的弹性，本发明的方案中，通过工艺的控制，将炭黑限制在聚氨酯硬段相区中，以保障胶辊的弹性。

本发明具有积极的效果：1）本发明的高速抗静电纺纱胶辊，选用了聚氨酯橡胶作为胶辊涂层的主体材料，并通过控制聚合物聚醚多元醇（POP）和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比来使聚氨酯橡胶获得优异的硬度和弹性；2）碳纳米管和炭黑纳米粒子两种导电物质，分别对应分布在聚氨酯的软段相区和硬段相区，二者协同作用可以显著降低胶辊的表面电阻率，迅速泄露胶辊表面产生的电荷，增加胶辊的抗静电性能；同时分散在软段相区中的碳纳米管不会破坏硬段相的结晶度和规整度，因而不会对胶辊的耐热性能产生影响；3）炭黑纳米粒子的加入还可以对聚氨酯起到补强和诱导结晶的作用，提高聚氨酯的耐磨性、耐热性和硬度，保证胶辊在高速运转下具有稳定的形貌和硬度，且分散在硬段相区中的炭黑粒子不会阻碍软链段的运动，不会降低胶辊的弹性。通过上述方法，本发明获得了具有良好弹性和硬度、抗静电性、耐磨性、耐热性强，能够高速运转的胶辊。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）90份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯30份和碳纳米管2份；碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，生成抗静电聚氨酯涂料。

实施例2

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）100份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯37份和碳纳米管3份；碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，生成抗静电聚氨酯涂料。

实施例3

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）110份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯40份和碳纳米管6份；碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，生成抗静电聚氨酯涂料。

实施例4

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）90份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯30份、炭黑纳米粒子3份和乙二胺4份；炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链，生成抗静电聚氨酯涂料。

实施例5

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）100份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯37份、炭黑纳米粒子5份和乙二胺6份；炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链，生成抗静电聚氨酯涂料。

实施例6

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）110份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯40份、炭黑纳米粒子10份和乙二胺8份；炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链，生成抗静电聚氨酯涂料。

实施例7

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）90份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯30份、碳纳米管3炭、黑纳米粒子3份和乙二胺4份；碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，所述炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到碳纳米管、聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链，，生成抗静电聚氨酯涂料。

实施例8

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）100份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯37份、碳纳米管5炭、黑纳米粒子8份和乙二胺6份；碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，所述炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到碳纳米管、聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链，，生成抗静电聚氨酯涂料。

实施例9

高速抗静电纺纱胶辊，包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）110份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯40份、碳纳米管6炭、黑纳米粒子10份和乙二胺8份；碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，所述炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到碳纳米管、聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链，，生成抗静电聚氨酯涂料。

本发明的胶辊在生产时，选用碳钢质辊芯或其他常用的辊芯，所述辊芯在涂层前，要进行清洗、喷砂处理，以去除辊芯表面的油污和氧化物，所述辊芯表面涂覆粘合剂，粘合剂可以选用chemosilx350，以增加辊芯和涂层间的结合强度，所述辊芯在涂覆粘合剂后要在空气中干燥30min，并在100℃下预处理1.5h，待用。然后使用浇注法将所述辊芯与所述聚氨酯涂层结合，浇注前首先要清洗模具，并在模具表面均匀涂刷一层脱模剂，备用。正式浇注前，要对模具、聚氨酯涂料做预热处理，保证辊芯、模具、涂层的温度几乎相同。浇注结束后，将胶辊置于100-120℃的烘房中定型12-20h。定型结束后，对胶辊做脱模处理。

本发明的实施例1-9中的纺纱胶辊，通过实验检测，与现有的胶辊相比，在硬度、弹性和抗静电性、耐磨性和耐热性方面都具有显著的提升，能够显著延长胶辊的使用寿命和纺纱机械的纺纱质量和效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高速抗静电纺纱胶辊，其特征在于：包括辊芯及包覆在辊芯上的聚氨酯橡胶涂层,聚氨酯橡胶涂层为聚合物聚醚多元醇（POP）、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和导电物质合成的抗静电聚氨酯涂料制成的具有良好的硬度、弹性和抗静电性、耐磨性和耐热性的涂层。

2.根据权利要求1所述的高速抗静电纺纱胶辊，其特征在于：所述的聚氨酯橡胶涂层的组分及重量份数为：聚合物聚醚多元醇（POP）90-110份、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯30-40份和导电物质2-16份。

3.根据权利要求1所述的高速抗静电纺纱胶辊，其特征在于：所述的导电物质为碳纳米管，所述碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，生成抗静电聚氨酯涂料。

4.根据权利要求1所述的高速抗静电纺纱胶辊，其特征在于：所述的导电物质为炭黑纳米粒子，在抗静电聚氨酯涂料中还包括乙二胺扩链剂，所述炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链。

5.根据权利要求1所述的高速抗静电纺纱胶辊，其特征在于：所述的导电物质为碳纳米管和炭黑纳米粒子，在抗静电聚氨酯涂料中还包括乙二胺扩链剂，所述碳纳米管与聚合物聚醚多元醇（POP）超声混合后再与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应，所述炭黑纳米粒子与乙二胺均匀混合后，加入到碳纳米管、聚合物聚醚多元醇（POP）与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应物中扩链。