浅述玻璃纤维加工过程中造成毛羽的原因及解决措施

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1、浅述玻璃纤维加工过程中造成毛羽的原因及解决措施葛安华摘 要：从玻璃纤维生产各工序出发，并以浸润剂、拉丝技术为 重点，从技术、环境等方面分析了玻纤毛丝产生的原因。总结了 一些来自生产实践的可减少毛丝危害的措施。通过浸润剂配方； 适宜的拉丝工艺参数；浸润剂的使用；保持原丝一定的含油率； 降低摩擦阻力；合理的烘干制度；合适的加工温湿度等措施有效 地减少了毛羽的产生。关键词：玻璃纤维；毛羽；原因；解决措施0 前言毛羽现象一直是困扰玻璃纤维生产的重要问题。解决毛羽问题实 际上是一个系统工程，从浸润剂到拉丝、烘干、退解、织造，每道工 序均有许多值得关注的细节，但在生产中往往容易忽视。引起玻纤毛 丝的原因很

2、多，从生产工艺角度来分析有：玻璃融化不好及澄清不良、 拉丝工艺参数设置不合理、烘干工艺或原丝调理工艺不当等。从浸润 剂角度来分析有：成膜剂配方不合理、浸润剂含量偏低、浸润剂使用 环节不当等。从加工工艺的角度分析有：环境温湿度、退解（络纱） 工艺、原丝调理工艺、烘干工艺等。本文主要从浸润剂技术、玻璃熔 制工艺、拉丝工艺、加工环境、退捻（络纱）工艺、烘干工艺等几个 方面分析毛羽产生的原因及预防。1 、玻璃纤维玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化钠等。玻璃纤 维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一根头 发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维

3、原丝都有数百根甚至上千根单 丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热 保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。 玻璃纤维之特性：(1)拉伸强度高，伸长小(3%)。(2) 弹性系数高，刚性佳。(3) 弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。(4) 为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。(5)吸水性小。(6) 尺度安定性，耐热性均佳。(7) 加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。(8) 透明可透过光线。(9) 与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。2、玻璃纤维的性能S-2玻璃HiPer-texR玻璃T玻璃中国高强2#E玻璃密度，g/cm32.462.522

4、.542.492.542.58软化点，C1056963952975-830-860Log3, C15651379-12451160-1196液相温度，。C15001279-13201065-1077AT, C65100-7595-119膨胀系数，xlO-7/C29413328-49-60折射率1.5211.56-1.571.546-1.558拉伸强度，MPa4380-4590-4135475041003100-3800杨氏模量，GPa88-918685.5868576-783、毛羽的危害 由于玻纤高模量、低伸长率，加工过程中易产生高张力，从而发生 脆性断裂。无碱纤维脆性最小，中碱次之。玻纤纱断

5、裂时，一个断裂点 形成两根毛丝。从毛丝的形态来分还可分为长毛丝、短毛丝、绒毛、毛 团等。毛丝可造成以下危害。(1) 造成纱线强度降低。(2) 给后道工序使用带来困难，如单丝涂塑窗纱用玻纤细纱和长纤增 强热塑性塑料用玻纤长丝，对纱的光洁度、完整性和集束性要求很高， 稍有毛丝即不能正常生产。2 毛丝产生的原因及解决措施2.1 原丝浸润剂含量偏低会造成原丝集束不良，单根散丝极易磨断磨 毛，出现大量的毛丝。解决措施：(1) 适当提高浸润剂固含量，研究发现中碱池窑生产的原丝由于喷 雾等原因，需要适当提高浸润剂固含量才能保障原丝含油率。(2) 提髙浸润剂附着力，在浸润剂中添加聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯 吡

6、咯烷酮(PVPK )等髙粘度物质，可使浸润剂粘度提髙。(3) 控制喷雾流量，及时检查雾化状态。(4) 及时解决单丝涂油器石墨辊出现鱼眼和花辊现象，就及时清洗 或更换涂油辊。2.2 玻璃熔化不好或澄清不良毛丝，由于未融化好的玻璃存在结石、 气泡等缺陷会在加工过程中造成单纤维断裂而产生毛羽。解决措施：（1）稳定玻璃的熔制工艺，提高熔化质量。（2）使用鼓泡技术强化玻璃的澄清。2.2 浸润剂配方对毛羽的影响。浸润剂成膜剂、润滑剂、偶联剂等成 分均对毛羽的产生有重要的影响。解决措施：（1）选用适当的成膜剂。环氧酯，利用环氧酯基团反应活性大、易 开环的特点，接上各种浸润剂性能所需的分子链段。线性饱和聚酯，

7、 在浸润剂中还可起到润滑增塑作用，用作硬质纱增塑剂，渗透快，不 易迁移。还可用于树脂型纺织浸润剂，柔软、爽滑、减少毛丝。水性 聚氨酯。水性聚氨酯成膜后强度高、弹性好，对玻纤保护集束作用好， 可减少毛丝。（2）选用适当的润滑剂润滑剂对减少玻纤毛丝起着至关重要的作 用，玻纤浸润剂中使用的润滑剂大致可分为非离子及阳离子润滑剂两 大类。非离子润滑剂有：乙氯基脂肪酸硫酸盐及其衍生物、咪唑啉、 二甲基硅油乳液、磷脂酸等。阳离子润滑剂有：脂肪酸季铵盐、脂肪 酸磷酸氢盐、脂肪酸四乙烯或胺络合物等。玻纤表面强烈吸附水分， 并使水分子极化，水分子中H+与SiO-,AlO-牢固结合，造成0H-向外， 所以玻纤表面为

8、阴离子性的。因此玻纤润滑剂中广泛采用阳离子型润 滑剂，其与玻纤表面结合良好，减少毛丝。对于硬质纱浸润剂可采用 23种阳离子润滑剂，而软质纱浸润剂为使膜柔软、增塑，一般为非 离子润滑剂与阳离子润滑剂同时使用。浸润剂配方中润滑剂的用量一 定要适当。一般阳离子湿态润滑剂用量在 0.2%以下，过多则易造成原 丝筒变形，如果是硬筒拉丝就会形成喇叭筒，软筒拉丝就会造成原丝 筒塌筒、退解困难，都会造成毛丝。干态润滑剂的用量也要控制适当， 过多则影响纱的集束性，尤其在成膜剂的玻璃化温度较低，膜整体偏 软的情况下，这样退纱或织造时易粘附于机件上，形成黑色粘稠物， 会引起毛丝。（3） 选用适当的偶联剂。浸润剂中偶

9、联剂与玻纤表面以 -Si-O-Si- 健结合，修补玻纤表面微裂纹，阻止玻纤在微裂纹应力集中处断裂， 可减少毛丝。对于增强型浸润剂，偶联剂变质或偶联剂水解不良也是 造成毛丝的因素之一。2.3 浸润剂使用不当造成的毛羽。由于浸润剂使用过程中温度的变化 造成浸润效果的变化，及循环油固含量的变化都会影响原丝浸润剂含 量进而造成加工过程中产生毛羽。解决措施：（1）严格控制好小循环的浸润剂固含量及其波动（严格控制好喷雾 角控制好喷雾水侵入浸润剂的侵入量）；（2）严格控制好各个小循环所带涂油器的数量；（3）严格控制好浸润剂温度；（4）严格控制原丝饼的原始含水率。原丝饼的含水率反应原丝束“吃 油”的好坏和充分

10、程度；过多的原丝含水率又会造成浸润剂的迁移加 重。因此，原丝饼的原始含水率必须严格控制。2.4 拉丝工艺参数设置不合理也容易造成毛羽。拉丝工艺参数设置不 合理容易造成原丝成型不好、张力过大等。解决措施有以下几点：（1） 调节工艺位置，尤其是控制好扇形单丝在石墨辊上的包角和集束 轮位置。将单丝包角尽可能调整小，一般为3o左右，这样可以有效地 降低拉丝张力。同时集束轮槽要定期转动一定的角度，否则会磨宽， 造成原丝散丝并产生毛丝。（2）根据不同的浸润剂性能及原丝品种选择不同的卷绕比。卷绕比 = 机头转速/排线转速。即排线旋转一周时，机头的旋转圈数。卷绕比 的意义在于控制卷绕角、原丝缠绕的重复性，决定

11、了退解效率和丝饼 退绕效率。卷绕角越高，成型约稳定。为使得丝饼顺利退解，一般要 大于6。如丝饼重量小，厚度小，可使用较小的角度。平行排丝会造 成退解时脱圈。主要控制速比不能为整数或整分数，一般在三位小数 以上。（3）根据原丝品种选择不同的排线钢丝。螺旋排线钢丝为原丝提供一 个高速移动，并按预定模式缠绕到原丝筒上。螺旋排线的几何形式是 基于阿基米德曲线，并产生线性运动，但原丝的性能会改变这种运动 并导致产生波形动作。排线钢丝规格（形状、材料）是决定排线效果 的极为重要的因素。排线钢丝形状不准确、局部过度磨损（造成形状 改变）、排线钢丝变形、安装不准确（指高、低端安装时的外露尺寸 和每副排线钢丝安

12、装的对称、端脚的平行度等等）、材料过软（没有 一定的弹性、刚性）、材料不纯、不爽滑（材料本身低劣、有毛刺、 裂纹等）。(4) 漏板温度不均匀产生的毛羽。漏板温度不均匀致使拉丝过程中 单丝张力不均，造成原丝泡泡纱，加工过程中单纤维断裂产生毛羽。 经试验二者造成毛羽的程度相差 40%。2.5 绕丝筒上原丝间粘并如果绕丝筒上原丝左右、上下之间粘并，在 退解时一股纱退出往往造成另一股纱受损，只要有一根或几根单丝断 裂就会造成大面积网状毛纱，粘并严重时还会造成退解、脱圈。因此 这也是毛丝现象产生的一类重要原因。解决措施： (1)适当降低原丝浸润剂含量。浸润剂含量过高时在原丝之间产生 粘并，造成退解时单纤

13、维断裂引起毛羽。(2) 浸润剂配方中可添加少量具有隔离效果的润滑剂。既起到良好的 润滑作用，又可起到隔离防粘并效果。2.6 原丝爽滑性不够，与导纱材料动摩擦系数大摩擦是造成毛丝的最 直接原因。解决措施如下：(1) 提高导纱材料的光洁度和耐磨性。(2) 络纱时将滑动摩擦改为滚动摩擦，减少接触点，磨擦系数。(3) 提高原丝的爽滑性。第一是检查浸润剂中干润滑剂用量是否足 够。第二是浸润剂配方中添加高效的润滑剂。使用过程要注意润滑剂 用量不需要很大，否则容易引起散丝，加剧毛羽的产生。2.7 静电过大静电会造成原丝对各摩擦点的粘附，并造成纱线蓬松、散丝，增加毛丝。因此在浸润剂中添加抗静电剂，消除静电的不

14、利影响。常用 的抗静电剂有：无机抗静电剂如氯化铵、氯化锂、硝酸锂等；有机抗 静电剂如SN等。抗静电剂的用量一般为0.05%0.3%。配制浸润剂时, 抗静电剂要充分稀释后再加入配制罐中，避免电解质浓度过高影响成 膜剂乳液的稳定性。纺织纱退解时捻线机接触纱线的各部件可抹上一 薄层有机抗静电剂，实践证明这样也可有效地减少毛丝的产生。2.7 原丝筒温湿度控制不好。解决措施：（1）根据不同的成膜剂体系制定适宜的调制工艺，特别是纺织细纱 适宜的调理工艺有利于浸润剂更好的成膜，加工过程中可以对原丝提 供良好的保护，从而减少毛羽的产生。我们在生产单丝涂塑纱的过程 中对比同一批次的原丝在不同的调理工艺下，毛羽产

15、生的程度高达 56%。（2）控制退解（络纱）车间温湿度。玻璃纤维加工过程中受温、湿 度的影响极大，适宜的温湿度可以减少加工过程中毛羽的产生。一般 情况下纺织纱控制在温度231左右、相对湿度60%左右比较合适。2.8 烘干工艺不当造成的毛羽，原丝未完全烘干或烘干过度、纱线发 脆对都会引起玻纤制品的毛丝。解决措施：（1）原丝未烘干或未达到浸润剂成膜所需的烘干温度及时间，浸润 剂中各组份分相，未充分融合成一完整膜，此时原丝集束抱合力差， 散丝，同时纱线不滑爽，摩擦系数大，毛丝多。（2）原丝筒刚进烘房时，起始温度不能太高，并要加强排湿，尤其 是张力过大、卷绕过紧的原丝筒、超大原丝筒、直接无捻粗纱团，更 要增大排湿量和热风循环。（3）采用微波烘干或微波辅助烘干，可降低迁移，对减少毛丝有帮 助。2.9 退捻（络纱）工艺不当产生的毛羽。退捻（络纱）过程中由于纱 线高速运动，集束不好的单根纤维极易因张力过大而断裂而产生毛 羽。解决措施：（1）根据不同的纱线选择不同的成型方式及车速。由于纱线张力在 很大程度上决定于车速，因此必须严格控制车速在合适的范围内，特 别是纺织纱及硬质纱。硬质纱络纱工艺不当