中碱无捻粗纱的生产工艺和性能

1、中碱无捻粗纱的生产工艺和性能     摘要:本文探讨了中碱无捻粗纱的牛产工艺，介绍了其基本性能及应用情况关键词:碱无捻粗纱工艺性能应用1前言随着玻璃工业，尤其是纤维缠绕玻璃钢管罐和拉挤型材的迅猛发展，带动了国机械成型用中碱无捻粗纱的发展。其低廉的价格，优良的耐酸性能，较高的物理力学性能，充裕的来源及良好的工艺性能，使其逐渐取代部分无碱纤维而成为国内玻璃钢缠绕和拉挤成型的主要增强材料之一。1987年以来，南京玻璃纤维研究设计院与马鞍山市玻纤厂研制开发出缠绕型和拉挤型中碱无捻粗纱，已在数十条缠绕和拉挤生产线上应用。在使用过程中通过不断调整拉兹、络纱工艺和浸润

2、剂配方，使纱的物理和工艺性能不断提高。本文就此进行介绍。2生产工艺2. 1拉丝工艺采用单台400孔代铂炉，平左拉大卷装拉丝工艺，单丝直径13m。为使原丝单丝够均匀涂上浸润剂并形成完整的保护膜，减少原丝与浸润槽之间的磨擦，改善原丝在浸润槽的断头飞丝现象。我们采用了单丝涂油器。用耐腐耐高温的高纯石墨作涂油转辊的材料。为便于原丝烘干和退解，提高原丝筒卷装量，在排线上采取螺旋钢丝排线和软筒内退工艺。原丝筒卷装量可达23kg。该纱的拉丝工艺基本参数见表1。2. 2浸润剂的配制本文所述无捻粗纱用于缠绕和拉挤，属软质纱。根据缠绕拉挤成型工艺的特点，我们要求浸润剂能赋予该纱以下几种性能: (1)柔软，纤维表面

3、光滑，有良好的集束性，张力均匀，无毛丝(2与不饱和聚醋树脂有良好的相溶性，有较快的浸透速度; (3)有良好的成膜性，能够在纤维表面形成均匀连续的保护膜，使纤维有较好的耐磨能力; (4)纤维获得疏水性表面，制成的玻璃钢制品有较好的力学性能和耐水性。根据上述要求，我们选用的浸润剂主要包括下列组份。(1) 成膜剂，它是浸润剂的主要成份，其作用是通过粘接作用将原丝单丝集束，在原丝表面形成保护膜，赋予原丝柔软性，并直接影响树脂对纱的浸润速度。鉴于缠绕和拉挤成型玻璃钢的基体以不饱和聚醋树脂为主，我们采用水溶性聚醋树脂乳液A和水溶性聚醋树脂B为主成膜剂。其中A组份的特点是成膜性好，对不饱和聚醋树脂浸透性优异

4、，有一定的粘结性，成膜后有一定的硬挺性。B组份的特点是与聚醋树脂相溶性较好，纤维乎感柔软。同时选用水溶性环氧树脂C作为辅成膜剂。该树脂水溶液可渗透到纤维空隙中形成均匀薄膜，受热干燥后，分了相互交联，有效地将原丝单丝粘结在一起，增加原丝集束性和耐磨性。由于环氧端基极性较大并有反应活性高的烃基，和具有电负性的玻璃纤维表面相互间存在偶极作用，这种物理吸附作用有利于提高原丝的拉仲强度。同时树脂C还可适当提高玻纤原丝的硬挺性。考虑到环氧树脂过多不利于不饱和聚醋树脂对纤维的浸润，因而应适当加以控制用量。(2)润滑剂。无捻粗纱在拉丝，络纱及使用过程中，表面要与相关的工艺工装(如集束轮、涂油辊、排线轮、络纱机

5、导纱杆和缠绕、拉挤设备上的纱架导纱装置等)相互磨擦。为尽可能减少由此造成对纤维表面的损伤，可选用适量的润滑剂加入浸润剂中。我们选用的润滑剂D属阳离子表面活性剂，它同时具有一定的抗静电作用并有利于稳定浸润剂体系。(3)偶联剂。经过对比，最后选用了硅烷型偶联剂K，结构式为CH2= C(CH3)-COO- R-Si(OMe)3。该偶联剂分了中含有双键，在玻璃钢固化反应中可与不饱和聚酷树脂中的双键起交联反应。    偶联剂K在使用中要预先调成水溶液，这一过程是水解过程。通过调整水溶液的pH值可以控制偶联剂的水解和缩聚速度。同时要注意控制搅拌速度和时间，避免因快速搅拌造成缩

6、聚速度加快。配好的偶联剂一般应控制在3d以内用完。放置时间过长，水解液中单体比例下降，多聚体增加，影响其反应活性，降低偶联效果。(4)其它助剂。除上述三类材料外，还有其它助剂，如用于调节浸润剂和水解液酸度的有机酸，用于增加浸润剂膜的柔韧性和改善纤维表面乎感的柔软剂F等。2. 3原丝烘干浸润剂为水溶液，90%以上是水，尽竹在拉丝过程中由于拉丝机头高速旋转而产生的离心力将原丝中部分水份甩掉，但原丝筒中仍含大量水份，一般在6%8%。含水率过高既影响到原丝的退解，又影响树脂对纤维的浸润和与树脂的结合，增加了浸渍时间，玻璃钢制品的力学强度也随之下降。因此对中碱无捻粗纱，我们控制水份含量在0. 15%以下

7、。这就要求在整个生产过程中有一道原丝烘干工序。我们采用了间隙式烘房，通过电热风对原丝烘焙。通过多年的实践，对影响烘十效率的因素进行总结，归纳起来主要有以下几点: (1)烘干温度应从低到高逐步增加。实际烘干温度一般控制在110140。  (2)适当加大送风速度。同时要通过过滤装置降低烘房内空气湿度，增加烘干效率。(3)原丝筒厚度不可过大，尽可能减少内层水份向表层迁移的行程，在可能的条件下，应尽量加大原丝筒直径和长度，从而达到既不降低原丝筒卷装量，又缩短烘干时间的日的。2. 4络纱为满足缠绕和拉挤工艺要求，我们采用了新型大卷装无捻粗纱络纱机，卷装量达20kg以上，解决了过去存在的卷装量小

8、，张力不匀，成型不良等问题。3性能分析3. 1中碱无捻粗纱的物理性能按照上述工艺生产的中碱无捻粗纱的基本物理性能见表2。从表2中可见，中碱无捻粗纱的含水含油率均高于无碱纤维。其中含水率偏高是由于中碱玻璃含有较高含量的易吸水的碱金属氧化物。而含油率偏高是为了保护纱的表面，减少纤维在生产中被磨损而造成的强度下降。从强力来看，中碱纤维略低于无碱纤维，但差别不大，能够满足一般要求。     3. 2中碱无捻粗纱对树脂的浸透性能 树脂浸透的好坏，直接关系到该纤维能否满足玻璃钢成型工艺要求和制品的性能。我们对几种纤维进行了对比测试，结果见表3。从表3中可见，不饱和聚

9、醋树脂对中碱无捻粗纱的浸渍速度较快，浸润剂与树脂的相溶性较好，表明该纱选用的浸润剂配方完全适合缠绕和拉挤工艺。其终态略浑是由于该不饱和聚醋树脂的折光率为1. 543，与无碱纤维的折光率1. 548相近，而与中碱纤维折光率1. 515差别较大所致。试验还表明，纱的浸透速度还与其含油率成反比。这是由于含油率增加，纱表面浸润剂膜厚度增大，使树脂对纱的浸润浸透能力下降，时间增加。因此如何在不影响纱的其它性能的条件，设法降低纱的含油率是一件十分重要的工作。3. 3用中碱无捻粗纱所制玻璃钢的性能分别采用中碱无捻粗纱(缠绕型和拉挤型)及无碱粗纱制成玻璃钢筒环和棒，并对其力学性能进行了测试，其结果见表4、表5

10、。从表4、表5、中可见，中碱纤维制成的玻璃钢强度比无碱纱低5%15%，相差不大。说明中碱无捻粗纱由于采用了合适的增强型浸润剂，通过匹配得当的偶联剂作用，加之合理的烘干工艺使纱的含水率大大下降，所制普通玻璃钢制品，从力学性能来看基本能达到要求。4使用情况该纱1988年首次用于河北中意玻璃钢厂干净棉纱将漏点处的油擦去后立即用胶堵上并用玻璃纤维布带缠绕捆扎数道，在漏点四周抹胶并修整光顺。数分钟后胶即凝胶固化变硬，漏油被完全止住。电力变压器散热片裂缝漏油堵漏。一台正在运行的变压器散热片裂缝长约5 cm，变压器油呈线条状不断地从裂缝处漏出，先用净布在漏点将油擦去并迅速地用胶涂敷漏点上一层玻璃纤维布后再用胶涂复修整。共用胶10余克，l0min就完全堵住了漏点，胶干油止一次成功。此外用同样的方法和胶还试堵修补了数台规格大小不一的变压器的渗漏泄漏。漏点有的在壳体与散热片连接处，有的是焊缝砂眼，有的在散热片折角处等，这些修补处理经将近一年的运行，仍无一渗