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

當前市場上玻璃纖維直接紗通常具有高集束性、低帶寬特點，適宜拉擠、纏繞用玻纖產品，生產玻璃鋼、電纜芯、高壓管道等效果較好［1-4］。而對于用做膨體、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行膨體，即利用氣流流體學的動能轉換原理，將絲束長短收縮單絲分離、滑移、彎曲、纏繞，并產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，對于產品強度、毛絲量要求較小，但市場上尚未有較好的高帶寬、低集束性產品。本文對玻璃纖維直接紗產品集束性、帶寬進行研究，研究出了高帶寬、低集束性產品的生產工藝方法，并在實際應用中取得良好收益。

當前直接紗生產工藝通常是漏板單拉集束纏繞，即如我司采用4800H漏板生產3 分拉集束產品，采用3 分拉，一合一生產工藝方法，絲束經過涂油輥后由3 個集束輪分3 股紗線，每股紗線又各自經過一個集束輪進入拉絲機纏繞成一個絲筒。產品集束性較好，這是常規的生產工藝方法。

1 直接紗絲束寬度的影響因素

1.1 浸潤劑

浸潤劑本身特性決定了直接紗絲束特性。浸潤劑是由成膜劑、偶聯劑、潤滑劑、抗靜電劑等多種物質組成［8］，而成膜劑是浸潤劑的關鍵組分，也是決定浸潤劑性能、分類的依據。它在浸潤劑中用量最大，不僅對原絲起集束、粘結作用，對玻纖的硬挺度、集束性、切割性、分散性、浸透性等起關鍵作用，同時還決定玻纖在FRP成型時的工藝性能［9］。成膜劑的性能主要取決于它的分子量和分子結構。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

除調整浸潤劑降低產品集束性，提高絲束寬度方法外，通常認為絲餅成型過程中紗線的張力決定了紗束寬度，張力大會造成紗束寬度變寬，張力小會造成紗束寬度變窄，但在筆者試驗情況下實驗結果卻相反，加大拉絲張力，絲束集束性反而得到了加強，絲束成卷葉狀，不易分散。

降低拉絲張力可從2 個方面入手，一是拉絲機轉速，二是拉絲工藝線張力；由于拉絲機轉速決定了漏板流量，所以降低轉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 個關鍵距離張力：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，不能大范圍的進行調動，我們主要針對N距離進行了極限試驗。實驗結果如表1 所示。結果表明，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幅度明顯加大，絲束在集束輪內來回擺動，從而延展絲束寬度，降低絲束集束性。

表1 N距離試驗結果

1.3 卷繞比

經過長時間的實驗以及數據統計，發現同一品種在拉絲工藝位置一定、紗線張力確定的情況下，通過調整直接紗卷繞比也會使紗束寬度發生變化［11］，但這種變化效果對于整體絲束而言，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發生變化，或寬或窄。而絲餅端面位置正是拉絲機卷繞過程中紗線的折回點，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 產品分束數

在拉絲漏板過寬時，為了解決兩側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 個絲筒。這樣理論上會提高產品絲束寬度，通過現場實際試驗，此舉可以提高絲束寬度，試驗結果如表2 所示。結果表明：在工藝位置不變的情況下，分束由1 分束變為3 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 分束數試驗結果

1.5 排線梭子

我們通過觀察絲束進入排線梭子運動軌跡發現，絲束在梭子內運動靠梭子口兩側壁推動運行，絲束從橫向變成縱向，扁平絲束出現擰轉。梭子開口寬度是否會對絲束寬度有影響呢？

本文試驗了多種梭子，試驗結果如表3 所示。

表3 梭子型號試驗結果

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

綜上所述，浸潤劑、拉絲張力、排線梭子型號、絲束分束數均對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絲束寬度提升多少呢，由于浸潤劑配方調整于常規直接紗中實際應用不現實，我們進行了工藝線方面的綜合調整試驗。

將多種影響因素集合在一起發現，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，但受漏板與拉絲機三分筒分拉影響，機頭最內筒和外筒絲束無法掛住梭子上車，為克服這個問題，筆者嘗試設計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，產品集束性明顯降低。試驗結果如表4所示。

表4 綜合試驗結果

作用機理：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，降低絲束合一時的集結力，從而降低絲束集束性的同時，增加絲束寬度。當采用多分束、擋絲桿工藝時，直接紗集束點就變成了排線梭子處，此時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，從而生產出高帶寬、低集束性絲束產品。

2 結論

本文探究從產品工藝線張力、分束、附件（排線梭子和擋絲桿）3 個方面綜合驗證出直接紗物理因素對絲束帶寬和集束性的影響，從而為提高玻纖直接紗產品絲束帶寬、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、降低產品集束性，并為玻纖的進一步加工降低了能耗，節約加工成本。