玻璃纖維直接紗絲束寬度影響因素分析

李 帥，丁常勝，薛艷卓，翟 濤，黃鶯鶯

（泰山玻璃纖維鄒城有限公司，鄒城 273500）

0 前言

當(dāng)前市場(chǎng)上玻璃纖維直接紗通常具有高集束性、低帶寬特點(diǎn)，適宜拉擠、纏繞用玻纖產(chǎn)品，生產(chǎn)玻璃鋼、電纜芯、高壓管道等效果較好［1-4］。而對(duì)于用做膨體、離合器片材用紗效果卻大大相反，膨體用紗與離合器片材用紗是指將直接紗進(jìn)行膨體，即利用氣流流體學(xué)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換原理，將絲束長(zhǎng)短收縮單絲分離、滑移、彎曲、纏繞，并產(chǎn)生大量絲圈的全過程［5-7］，這就要求所用直接紗具有高帶寬、低集束性特點(diǎn)，對(duì)于產(chǎn)品強(qiáng)度、毛絲量要求較小，但市場(chǎng)上尚未有較好的高帶寬、低集束性產(chǎn)品。本文對(duì)玻璃纖維直接紗產(chǎn)品集束性、帶寬進(jìn)行研究，研究出了高帶寬、低集束性產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝方法，并在實(shí)際應(yīng)用中取得良好收益。

當(dāng)前直接紗生產(chǎn)工藝通常是漏板單拉集束纏繞，即如我司采用4800H漏板生產(chǎn)3 分拉集束產(chǎn)品，采用3 分拉，一合一生產(chǎn)工藝方法，絲束經(jīng)過涂油輥后由3 個(gè)集束輪分3 股紗線，每股紗線又各自經(jīng)過一個(gè)集束輪進(jìn)入拉絲機(jī)纏繞成一個(gè)絲筒。產(chǎn)品集束性較好，這是常規(guī)的生產(chǎn)工藝方法。

1 直接紗絲束寬度的影響因素

1.1 浸潤(rùn)劑

浸潤(rùn)劑本身特性決定了直接紗絲束特性。浸潤(rùn)劑是由成膜劑、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、抗靜電劑等多種物質(zhì)組成［8］，而成膜劑是浸潤(rùn)劑的關(guān)鍵組分，也是決定浸潤(rùn)劑性能、分類的依據(jù)。它在浸潤(rùn)劑中用量最大，不僅對(duì)原絲起集束、粘結(jié)作用，對(duì)玻纖的硬挺度、集束性、切割性、分散性、浸透性等起關(guān)鍵作用，同時(shí)還決定玻纖在FRP成型時(shí)的工藝性能［9］。成膜劑的性能主要取決于它的分子量和分子結(jié)構(gòu)。通常情況下，成膜劑的分子量越大，紗線的硬挺度也就越大［10］。所以要降低紗線的集束性，需要減少成膜劑的分子量，從而使絲束具有更好的延展性，提高絲束寬度。

1.2 拉絲張力

除調(diào)整浸潤(rùn)劑降低產(chǎn)品集束性，提高絲束寬度方法外，通常認(rèn)為絲餅成型過程中紗線的張力決定了紗束寬度，張力大會(huì)造成紗束寬度變寬，張力小會(huì)造成紗束寬度變窄，但在筆者試驗(yàn)情況下實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻相反，加大拉絲張力，絲束集束性反而得到了加強(qiáng)，絲束成卷葉狀，不易分散。

降低拉絲張力可從2 個(gè)方面入手，一是拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速，二是拉絲工藝線張力；由于拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了漏板流量，所以降低轉(zhuǎn)速來降低拉絲張力方法不考慮。從降低拉絲工藝線張力入手，拉絲工藝線張力主要分為3 個(gè)關(guān)鍵距離張力：①G距離——涂油輥中心到漏板中心的水平距離；②F距離——第一集束輪中心到漏板中心的水平距離；③N距離——第二集束輪中心到漏板中心的水平距離。

G距離和F距離決定了拉絲涂油效果，不能大范圍的進(jìn)行調(diào)動(dòng)，我們主要針對(duì)N距離進(jìn)行了極限試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。結(jié)果表明，降低絲束張力可以增加絲束寬度。通過觀察拉絲過程，降低N距離后絲束在第二集束輪處晃動(dòng)幅度明顯加大，絲束在集束輪內(nèi)來回?cái)[動(dòng)，從而延展絲束寬度，降低絲束集束性。

表1 N距離試驗(yàn)結(jié)果

1.3 卷繞比

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)同一品種在拉絲工藝位置一定、紗線張力確定的情況下，通過調(diào)整直接紗卷繞比也會(huì)使紗束寬度發(fā)生變化［11］，但這種變化效果對(duì)于整體絲束而言，只是絲束寬度均勻，增加幅度并不大。同一筒紗的絲束寬度并不是一成不變的，往往在絲餅的端面位置的絲束寬度會(huì)發(fā)生變化，或?qū)捇蛘６z餅端面位置正是拉絲機(jī)卷繞過程中紗線的折回點(diǎn)，這是拉絲工藝位置解決不了的，但是可以通過卷繞比的篩選，選出較好的卷繞比使紗束寬度盡量均勻［12，13］。

1.4 產(chǎn)品分束數(shù)

在拉絲漏板過寬時(shí)，為了解決兩側(cè)拉絲張力造成的絲束散絲問題，通常將一分拉絲束分成2 分拉、3 分拉等多分拉絲束，然后再通過第二集束輪合成1股，纏繞成1 個(gè)絲筒。這樣理論上會(huì)提高產(chǎn)品絲束寬度，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)，此舉可以提高絲束寬度，試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。結(jié)果表明：在工藝位置不變的情況下，分束由1 分束變?yōu)? 分束，絲束寬度可以明顯加大增加，絲束集束性明顯降低。

表2 分束數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

1.5 排線梭子

我們通過觀察絲束進(jìn)入排線梭子運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)現(xiàn)，絲束在梭子內(nèi)運(yùn)動(dòng)靠梭子口兩側(cè)壁推動(dòng)運(yùn)行，絲束從橫向變成縱向，扁平絲束出現(xiàn)擰轉(zhuǎn)。梭子開口寬度是否會(huì)對(duì)絲束寬度有影響呢？

本文試驗(yàn)了多種梭子，試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 梭子型號(hào)試驗(yàn)結(jié)果

通過上述試驗(yàn)，我們得出增加梭子開口寬度可以提高絲束寬度，排線梭子處也能對(duì)絲束集束性產(chǎn)生集束影響，但排線梭子寬度增加到一定程度時(shí)，絲束寬度并不會(huì)繼續(xù)加大。

綜上所述，浸潤(rùn)劑、拉絲張力、排線梭子型號(hào)、絲束分束數(shù)均對(duì)絲束寬度和絲束集束性有影響，綜合多種影響因素在一起將對(duì)絲束寬度提升多少呢，由于浸潤(rùn)劑配方調(diào)整于常規(guī)直接紗中實(shí)際應(yīng)用不現(xiàn)實(shí)，我們進(jìn)行了工藝線方面的綜合調(diào)整試驗(yàn)。

將多種影響因素集合在一起發(fā)現(xiàn)，絲束有增加但在第二集束輪處又形成集束。所以筆者嘗試去掉第二集束輪，但受漏板與拉絲機(jī)三分筒分拉影響，機(jī)頭最內(nèi)筒和外筒絲束無法掛住梭子上車，為克服這個(gè)問題，筆者嘗試設(shè)計(jì)分拉擋絲桿取得明顯效果，絲束帶寬明顯得到較大幅度增加，產(chǎn)品集束性明顯降低。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 綜合試驗(yàn)結(jié)果

作用機(jī)理：通過減去第二集束輪可以大幅度降低絲束張力，從而加大了絲束在排布過程中的擺動(dòng)幅度，降低了絲束的集束性。另外采用多合一工藝，可以分開絲束，降低絲束合一時(shí)的集結(jié)力，從而降低絲束集束性的同時(shí)，增加絲束寬度。當(dāng)采用多分束、擋絲桿工藝時(shí)，直接紗集束點(diǎn)就變成了排線梭子處，此時(shí)多分束絲束于排線梭子口集束成一束，排線梭子開口增大就降低了絲束的集束性，從而生產(chǎn)出高帶寬、低集束性絲束產(chǎn)品。

2 結(jié)論

本文探究從產(chǎn)品工藝線張力、分束、附件（排線梭子和擋絲桿）3 個(gè)方面綜合驗(yàn)證出直接紗物理因素對(duì)絲束帶寬和集束性的影響，從而為提高玻纖直接紗產(chǎn)品絲束帶寬、降低集束性指引了方向，并提供解決辦法。本次研究可以有效提升直接紗絲束帶寬、降低產(chǎn)品集束性，并為玻纖的進(jìn)一步加工降低了能耗，節(jié)約加工成本。