电子玻纤拉丝张力及毛羽影响因素.pdf

　５８　电子玻纤拉丝张力及毛羽影响因素　　２０１４年３月　　电子玻纤拉丝张力及毛羽影响因素　　　　　苏中华，于翔，高正源，云腾　　（重庆市计量质量检测研究院，重庆　　４０１１２３）　摘要：本文叙述了玻璃纤维的特性、用途、质量影响因素及我国玻璃纤维的发展历程。实验研究了涂油器位置、集束装置　　类型、排线器形状、拉丝机距离、绕丝筒尺寸和冷却器尺寸等对电子玻璃纤维拉丝张力的影响，对不同条件下获得的Ｄ４５０纱线　　　　　　　　　　　进行毛羽检测。通过分析拉丝张力、毛羽数量与拉丝工艺之间的关系，确定电子玻璃纤维的最佳拉丝工艺。　　　　关键词：拉丝张力；电子玻璃纤维；Ｄ４５０；毛羽　　　　　———　中图分类号：ＴＢ３３２；ＴＱ１７１．７７文献标识码：Ａ文章编号：１００３０９９９（２０１４）０３００５８０３　　１前　言　玻璃纤维材料是一种性能优异的无机非金属材…　　　料，具有拉伸强度高、弹性模量高、刚性好、伸长率　低、与树脂接触性良好、绝缘绝热、耐腐蚀防水、过滤　　　　　性强、吸水性小和加工性佳等优点，可做成股、束、毡　　　　　　　　和织布等不同形态的产品Ｌ２。它广泛应用于航　　　空、航天、国防、电子、机械和石化等领域，是发展高　　　　　新技术产业不可缺少的结构材料和功能材料的基　　　　　材Ｊ。我国玻璃纤维工业诞生于２０世纪５０年代　　　　末期，经历了从无到有，从弱到强的过程，现已成为　　　玻璃纤维生产大国；我国电子玻纤也成为全球最大　　的生产中心，其下游产品覆铜板产量全球第一¨　　。　　　连续玻璃纤维成型过程中受的张力主要与玻璃液的　　　　　　温度、拉丝速度、玻璃液液面高度、玻璃液的温度、拉　　　　　　　　　　丝速度、玻璃液液面高度和漏嘴的出口直径等有　关¨　　　　。由于电子玻璃纤维对质量要求比较高¨　　，　　有必要进行更全面的研究。本文着重研究了影响电　　　　子玻璃纤维拉丝张力的因素，同时研究了这些因素　对电子玻璃纤维毛羽的影响。　　２实验方法　为研究电子玻璃纤维拉丝张力及毛羽的影响因　　　　素，以电子玻璃纤维Ｄ４５０为实验对象，对涂油器位　置、集束装置类型、排线器形状、拉丝机距离、绕丝筒　　　尺寸和冷却器尺寸进行改变，用拉丝张力检测控　　制系统分别针对不同状态下的Ｄ４５０纱线进行拉丝张力检测¨　　，用纱线毛羽测试仪分别针对不同状态　　下的Ｄ４５０纱线进行毛羽检测。　　　图１拉丝工艺示意图　　　　　　　Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔａｋｅ－ｕｐｐｒｏｃｅｓｓ　　　　１－玻璃溶液；２－拉丝楼板；３－玻璃纤维；４一涂油器；　５一集束装置；６一排线器；７一拉丝机；８一拉丝机；９一冷却器　　３结果与讨论　　　　３．１涂油器位置对拉丝张力及毛羽的影响　涂油器是将玻璃纤维浸润剂均匀涂覆到玻璃纤　维原丝表面的设备装置。为研究涂油器位置对　１３４５０拉丝张力和毛羽的影响，实验中将涂油器距漏　　板中心的距离分别调整为Ａ、Ｂ两种，在两种涂油器　　　位置条件下，测得Ｄ４５０的拉丝张力和毛羽无明显变　　　化；这表明涂油器位置对Ｄ４５０拉丝张力和毛羽的影　　　收稿日期：２０１３－０６－２５　　本文作者还有周西林。　　—　作者简介：苏中华（１９８３－），男，博士，工程师，从事玻纤拉丝工艺、拉丝漏板研究，ｓｕｗａｔｅｒ＠１６３．ｅｏｍ。　ｉ　　魄艟蛳ｌ３ｌｌ　　　　２０１４年第３期　　　　　　　玻璃钢／复合材料　５９　　　响不大。　　　３．２集束装置类型对拉丝张力及毛羽的影响　集束装置是用于将多个玻璃纤维原丝捆扎成为一　束的装置，常用的集束装置有集束器和石墨棒。　　　　为研究不同集束装置对Ｄ４５０拉丝张力和毛羽的影　　　　响，实验中分别采用两种集束装置生产Ｄ４５０，结果　发现使用集束器的拉丝张力比使用石墨棒的拉丝张　　　　　　力大１０％左右，两种集束装置生产出的Ｄ４５０毛羽　数量差异不大，但集束器的集束性能更好，因此，电　　子玻璃纤维生产中应优先考虑使用集束器。　　　３．３排线器形状对拉丝张力及毛羽的影响　　　　　为研究排线器形状对拉丝张力及毛羽的影响，　　对原排线器形状进行调整，减小排线器铜丝直径、减　　　　小弓高、减小长短角距离，对比研究排线器形状改变　　　　　前后生产出的Ｄ４５０拉丝张力及毛羽的变化情况。　　　　结果表明，排线器调整后其拉丝张力适当减小，毛羽　　　　　　数量减少不明显；若生产的纤维直径比Ｄ４５０小，则　　排线器调整后毛羽数量明显减少，因此使用调整后　的排线器更合理。　　　　　　　　３．４拉丝机距离对拉丝张力及毛羽的影响　　拉丝机距离即拉丝机机头中心距漏板中心的水　　　　　平距离。实验中，选择的拉丝距离有Ａ、Ｂ、Ｃ三种，　　　　其中Ａ＞Ｂ＞Ｃ，通过检测三种拉丝距离下获得的纤　　　　　　维张力和毛羽情况发现，距离取Ａ时，拉丝张力偏　　　　　　　　　大，毛羽较多；距离取Ｂ和Ｃ时，拉丝张力逐渐减　小，毛羽也逐渐减少，随着拉丝距离的减小，丝束角　　　度减小，拉丝张力也会减小，但拉丝张力过小不利于　排线，为保证正常排线，需通过增大排线器横移距离　　来增加拉丝张力。　　　３．５绕丝筒对拉丝张力及毛羽的影响　　　实验研究了不同绕丝筒厚度对电子玻纤张力及　毛羽的影响。试验结果表明，绕丝筒本身的厚度并　　　不会影响拉丝张力；但对于不同品种的纱而言，由于　　　　拉丝张力不一样，绕丝筒的变形程度不一样，从而对　　　毛羽数量的影响就不一样。对于超细纱而言，纱线　越细，拉丝张力越大，绕丝筒本身变形的程度越大，　毛羽越多，因此增加绕丝筒厚度可降低毛羽数量；此　　外，增加绕丝筒内径可以减轻Ｄ４５０残丝起皱和管纱　泡泡纱现象，但是不能从根本上杜绝，绕丝筒内径过　大会产生打滑现象。　　　３．６冷却器的冷却效果对拉丝张力及毛羽的影响　　　　实验研究冷却器的冷却效果对Ｄ４５０拉丝张力　及漏板温度状况的影响，通过减小冷却器的宽度和　厚度来降低冷却强度，可以减小拉丝张力、降低漏板　　　温度、增加漏板温度分布均匀性。降低冷却强度　　　　　有利于减少Ｄ４５０毛羽数量、延长漏板的使用寿命。　　　超细纱漏板由于孔径小，漏嘴长，漏嘴本身具有较强　的冷却效果，因此为保证正常拉丝作业，需很高的漏　　板温度作保证；此时若增加冷却器的冷却效果，将要　　　求提高漏板温度，漏板温度分布将会变差，同时拉丝　　张力也会增加。　　　　　　　　　３．７玻璃溶液对拉丝张力及毛羽的影响　液面高度的稳定性会影响料股的稳定和操作温　　　度的波动，从而影响拉丝张力、毛羽数量和纤维直径　　　　的稳定性。若液面提高，纤维自身张力增大，玻璃溶　　液流量增加，纤维直径变大，但拉伸程度相应减小，　　　　　　　　　　纤维应变（内应力变化）不大，故毛羽数量变化不　　大；若液面降低，纤维自身张力减少，玻璃溶液流量　　　　减少，纤维直径变小，拉伸程度相应增大，纤维应变　　　（内应力变化）不大，故毛羽数量变化不大。　　　　　　　　　３．８铂金漏板对拉丝张力及毛羽的影响　　漏板尺寸不均导致玻璃纤维拉丝张力不均，毛　羽数量增加。漏嘴分布不均和漏板变形程度越大，　　　　拉丝张力越大，毛羽数量增加；相反则拉丝张力越　　　小，毛羽数量减少。此外漏嘴直径对拉丝张力及毛　　　　羽也有影响，漏嘴直径偏大，玻璃流量增加，纤维直　　　　径和张力越大，纤维内应力变化不大，毛羽数量变化　　　　　不大；漏嘴直径偏小或长度偏大，玻璃流量越小，纤　　　　维直径越小，纤维内应力越大，毛羽数量增加。　　　４结论　　　（１）涂油器位置对Ｄ４５０拉丝张力和毛羽数量　的影响不大；　（２）下集束装置使用集束器与使用石墨棒相　　　　比，Ｄ４５０拉丝张力增加１０％，毛羽数量无明显增多，　　　但集束器的纱线集束性更好，故选用集束器比较　　合理；　　　（３）减小排线器铜丝直径、弓高和长短角，Ｄ４５０　　　拉丝张力适当减小，毛羽数量变化不明显；　　　　　（４）拉丝机机头中心距离漏板中心距离增大，　　　Ｄ４５０拉丝张力增大，毛羽数量增多；　　　｜八　６０　　　　　电子玻纤拉丝张力及毛羽影响因素　　２０１４年３月　　　　（５）增加绕丝筒内径可以减轻Ｄ４５０残丝起皱　和管纱泡泡纱；增加绕丝筒厚度也能减轻Ｄ４５０残丝　　　起皱和管纱泡泡纱，减少毛羽数量；　　（６）降低冷却器的冷却效果可以减小Ｄ４５０拉　　　丝张力、降低漏板温度、增加漏板温度分布均匀性，　同时有利于减少Ｄ４５０毛羽数量、延长漏板的使用寿　　命；　　　（７）提高液面高度的稳定性可稳定拉丝张力，　　减少毛羽数量；　　　（８）合理设计漏板尺寸均匀性、漏嘴长度和直　　　径，可降低拉丝张力，减少毛羽数量。　参考文献　［１］姜肇中，高建枢，王惟峰．玻璃纤维的发展和应用［Ｊ］．玻璃　　钢／复合材料，１９９７，（６）：５－７．　　　［２］中国玻璃钢制品网：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．郇８６．ｃｏｍ／．　　　　［３］姜肇中．我国玻璃纤维工业近期发展概况［Ｊ］．玻璃钢／复合材　—　料，２０１２，（１）：１０２１０４．　　　　［４］陈建祥，王治易，董毅，陈南梁．玻璃纤维柔性网格织物的编织　　　工艺稳定性研究［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２０１０，（２）：５９－６０．　［５］马越群．２０１１年基体材料行业经济运行报告［Ｊ］．玻璃钢／复合　—　材料，２０１２，（１）：９９１０１．　［６］董波．我国池窑拉丝技术接近国际先进水平［Ｊ］．中国建材报，　２０００，（１）．　　　　　　　　［７］张耀明，李巨白，姜肇中．玻璃纤维与矿物棉全书［Ｍ］．北京：　　　　化学工业出版社，２００１．　　　　　　［８］ＦｒｅｄｅｒｉｃＷａｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ．ＡｄｖａｎｃｅｄＩｎｏｒｇａｎｉｃＦｉｂｅｒｓ：Ｐｍｃｅｓｓｅｓ，　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｚ］．ＪＥＣ，２０００．　　　　［９］王荣国，武卫莉，谷万里．复合材料概论［Ｍ］．哈尔滨工业大学　　出版，１９９９．　　　　　　［１Ｏ］危良才．２００７年我国海峡两岸电子级玻璃纤维市场分析［Ｊ］．　　中国建材报，２００７，（０３）．　　　　　　　［１１］ＦｉｎｌｅｙＷＲ．ＴｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇＭｏｔｏｒｐｒｏｂｌｅｍｓ．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ　　　　　　ＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．５Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ／Ｏｃｔｏｂｅｒ．Ｎｅｗ　　　　Ｙｏｒｋ：Ｉｎｓｔ．ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇ．　［１２］危良才．电子级玻璃纤维布生产技术发展动向［Ｊ］．玻璃纤　　维，１９９７，（５）：２－５．　　　　　　　　［１３］黄从军．玻璃纤维合股无捻粗纱的张力调控［Ｊ］．玻璃纤维，　２００４，（３）：２７－２９．　　　　　　　［１４］李明华，文立伟，肖军，张建宝．纤维缠绕张力控制系统新技　　术研究［Ｊ］．玻璃钢／复合材料，２００８，（３）：４６－４９．　［１５］邵恒中，周诗琼，孙克光．均压服用超细连续玻璃纤维拉丝工　　　　艺的研究［Ｊ］．玻璃纤维，１９９８，（５）：３－７．　　　　　ＤＲＡＷＩＮＧＲＥＮＳＩＯＮＡＮＤＦＩＬＯＰＬＥ『ＭＥＩ　　　　　　ＮＦＬＵＥＮＣＩＮＧＦＡＣＴＯＲＯＦＥ－ＧＬＡＳＳＦＩＢＥＲ　—　　　　—　　ＳＵＺｈｏｎｇｈｕａ，ＹＵＸｉａｎｇ，ＧＡＯＺｈｅｎｇｙｕａｎ，ＹＵＮＴｅｎｇ　　　　　　　（ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄｑｕａｌｉｔｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，４０１１２３，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　　—　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｕｓｅｓ，ｑｕａｌｉｔｙｉｍｐａｃｔｆａｃｔｏｒｓｏｆｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ，ａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐ　　　　　　　　　—　　　　　　　　　‘　ｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆＣｈｉｎａｓｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｄｒａｗｉｎｇｔｅｎｓｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｌｏｃａ　　　　　　　　　　　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