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中堿無捻粗紗的生產(chǎn)工藝和性能
摘要: 本文探討了中堿無捻粗紗的牛產(chǎn)工藝，介紹了其基本性能及應(yīng)用情況
關(guān)鍵詞: 堿無捻粗紗 工藝 性能 應(yīng)用
1 前 言
隨著玻璃鋼，尤其是纖維纏繞玻璃鋼管罐和拉擠型材的迅猛發(fā)展，帶動了國內(nèi)成型用中堿無捻粗紗的發(fā)展。其低廉的價格，優(yōu)良的耐酸性能，較高的力學(xué)性能，充裕的來源及良好的工藝性能，使其逐漸取代部分無堿纖維而成為國內(nèi)玻璃鋼纏繞和拉擠成型的主要增強(qiáng)之一。1987年以來，南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院與馬鞍山市玻纖廠研制開發(fā)出纏繞型和拉擠型中堿無捻粗紗，已在數(shù)十條纏繞和拉擠生產(chǎn)線上應(yīng)用。在使用過程中通過不斷調(diào)整拉茲、絡(luò)紗工藝和浸潤劑配方，使紗的物理和工藝性能不斷提高。本文就此進(jìn)行介紹。
2 生產(chǎn)工藝
2. 1 拉絲工藝
采用單臺400孔代鉑爐，平左拉大卷裝拉絲工藝，單絲直徑13μm。為使原絲單絲夠均勻涂上浸潤劑并形成完整的保護(hù)膜，減少原絲與浸潤槽之間的磨擦，改善原絲在浸潤槽的斷頭飛絲現(xiàn)象。我們采用了單絲涂油器。用耐腐耐高溫的高純石墨作涂油轉(zhuǎn)輥的材料。為便于原絲烘干和退解，提高原絲筒卷裝量，在排線上采取螺旋鋼絲排線和軟筒內(nèi)退工藝。原絲筒卷裝量可達(dá)2～3kg。該紗的拉絲工藝基本參數(shù)見表1。
2. 2 浸潤劑的配制
本文所述無捻粗紗用于纏繞和拉擠，屬軟質(zhì)紗。根據(jù)纏繞拉擠成型工藝的特點(diǎn)，我們要求浸潤劑能賦予該紗以下幾種性能: (1)柔軟，纖維表面光滑，有良好的集束性，張力均勻，無毛絲(2}與不飽和聚醋樹脂有良好的相溶性，有較快的浸透速度; (3)有良好的成膜性，能夠在纖維表面形成均勻連續(xù)的保護(hù)膜，使纖維有較好的耐磨能力; (4)纖維獲得疏水性表面，制成的玻璃鋼制品有較好的力學(xué)性能和耐水性。
根據(jù)上述要求，我們選用的浸潤劑主要包括下列組份。
(1) 成膜劑，它是浸潤劑的主要成份，其作用是通過粘接作用將原絲單絲集束，在原絲表面形成保護(hù)膜，賦予原絲柔軟性，并直接影響樹脂對紗的浸潤速度。鑒于纏繞和拉擠成型玻璃鋼的基體以不飽和聚醋樹脂為主，我們采用水溶性聚醋樹脂乳液A和水溶性聚醋樹脂B為主成膜劑。其中A組份的特點(diǎn)是成膜性好，對不飽和聚醋樹脂浸透性優(yōu)異，有一定的粘結(jié)性，成膜后有一定的硬挺性。B組份的特點(diǎn)是與聚醋樹脂相溶性較好，纖維乎感柔軟。同時選用水溶性環(huán)氧樹脂C作為輔成膜劑。該樹脂水溶液可滲透到纖維空隙中形成均勻薄膜，受熱干燥后，分了相互交聯(lián)，有效地將原絲單絲粘結(jié)在一起，增加原絲集束性和耐磨性。由于環(huán)氧端基極性較大并有反應(yīng)活性高的烴基，和具有電負(fù)性的玻璃纖維表面相互間存在偶極作用，這種物理吸附作用有利于提高原絲的拉仲強(qiáng)度。同時樹脂C還可適當(dāng)提高玻纖原絲的硬挺性。考慮到環(huán)氧樹脂過多不利于不飽和聚醋樹脂對纖維的浸潤，因而應(yīng)適當(dāng)加以控制用量。
(2)潤滑劑。無捻粗紗在拉絲，絡(luò)紗及使用過程中，表面要與相關(guān)的工藝工裝(如集束輪、涂油輥、排線輪、絡(luò)紗機(jī)導(dǎo)紗桿和纏繞、拉擠設(shè)備上的紗架導(dǎo)紗裝置等)相互磨擦。為盡可能減少由此造成對纖維表面的損傷，可選用適量的潤滑劑加入浸潤劑中。我們選用的潤滑劑D屬陽離子表面活性劑，它同時具有一定的抗靜電作用并有利于穩(wěn)定浸潤劑體系。
(3)偶聯(lián)劑。經(jīng)過對比，最后選用了硅烷型偶聯(lián)劑K，結(jié)構(gòu)式為CH2= C(CH3)-COO- R-Si(OMe)3。該偶聯(lián)劑分了中含有雙鍵，在玻璃鋼固化反應(yīng)中可與不飽和聚酷樹脂中的雙鍵起交聯(lián)反應(yīng)。
偶聯(lián)劑K在使用中要預(yù)先調(diào)成水溶液，這一過程是水解過程。通過調(diào)整水溶液的pH值可以控制偶聯(lián)劑的水解和縮聚速度。同時要注意控制攪拌速度和時間，避免因快速攪拌造成縮聚速度加快。配好的偶聯(lián)劑一般應(yīng)控制在3d以內(nèi)用完。放置時間過長，水解液中單體比例下降，多聚體增加，影響其反應(yīng)活性，降低偶聯(lián)效果。
(4)其它助劑。除上述三類材料外，還有其它助劑，如用于調(diào)節(jié)浸潤劑和水解液酸度的有機(jī)酸，用于增加浸潤劑膜的柔韌性和改善纖維表面乎感的柔軟劑F等。
2. 3 原絲烘干
浸潤劑為水溶液，90%以上是水，盡竹在拉絲過程中由于拉絲機(jī)頭高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力將原絲中部分水份甩掉，但原絲筒中仍含大量水份，一般在6%～8%。含水率過高既影響到原絲的退解，又影響樹脂對纖維的浸潤和與樹脂的結(jié)合，增加了浸漬時間，玻璃鋼制品的力學(xué)強(qiáng)度也隨之下降。因此對中堿無捻粗紗，我們控制水份含量在0. 15%以下。這就要求在整個生產(chǎn)過程中有一道原絲烘干工序。我們采用了間隙式烘房，通過電熱風(fēng)對原絲烘焙。通過多年的實(shí)踐，對影響烘十效率的因素進(jìn)行了，歸納起來主要有以下幾點(diǎn): (1)烘干溫度應(yīng)從低到高逐步增加。實(shí)際烘干溫度一般控制在110～140℃。
(2)適當(dāng)加大送風(fēng)速度。同時要通過過濾裝置降低烘房內(nèi)空氣濕度，增加烘干效率。
(3)原絲筒厚度不可過大，盡可能減少內(nèi)層水份向表層遷移的行程，在可能的條件下，應(yīng)盡量加大原絲筒直徑和長度，從而達(dá)到既不降低原絲筒卷裝量，又縮短烘干時間的日的。
2. 4 絡(luò)紗
為滿足纏繞和拉擠工藝要求，我們采用了新型大卷裝無捻粗紗絡(luò)紗機(jī)，卷裝量達(dá)20kg以上，解決了過去存
[1]
在的卷裝量小，張力不勻，成型不良等問題。3 性能分析
3. 1 中堿無捻粗紗的性能
按照上述工藝生產(chǎn)的中堿無捻粗紗的基本物理性能見表2。從表2中可見，中堿無捻粗紗的含水含油率均高于無堿纖維。其中含水率偏高是由于中堿玻璃含有較高含量的易吸水的堿金屬氧化物。而含油率偏高是為了保護(hù)紗的表面，減少纖維在生產(chǎn)中被磨損而造成的強(qiáng)度下降。從強(qiáng)力來看，中堿纖維略低于無堿纖維，但差別不大，能夠滿足一般要求。
3. 2 中堿無捻粗紗對樹脂的浸透性能
樹脂浸透的好壞，直接關(guān)系到該纖維能否滿足玻璃鋼成型工藝要求和制品的性能。我們對幾種纖維進(jìn)行了對比測試，結(jié)果見表3。
從表3中可見，不飽和聚醋樹脂對中堿無捻粗紗的浸漬速度較快，浸潤劑與樹脂的相溶性較好，表明該紗選用的浸潤劑配方完全適合纏繞和拉擠工藝。其終態(tài)略渾是由于該不飽和聚醋樹脂的折光率為1. 543，與無堿纖維的折光率1. 548相近，而與中堿纖維折光率1. 515差別較大所致。試驗(yàn)還表明，紗的浸透速度還與其含油率成反比。這是由于含油率增加，紗表面浸潤劑膜厚度增大，使樹脂對紗的浸潤浸透能力下降，時間增加。因此如何在不影響紗的其它性能的條件，設(shè)法降低紗的含油率是一件十分重要的工作。
3. 3 用中堿無捻粗紗所制玻璃鋼的性能
分別采用中堿無捻粗紗(纏繞型和拉擠型)及無堿粗紗制成玻璃鋼筒環(huán)和棒，并對其力學(xué)性能進(jìn)行了測試，其結(jié)果見表4、表5。
從表4、表5、中可見，中堿纖維制成的玻璃鋼強(qiáng)度比無堿紗低5%～15%，相差不大。說明中堿無捻粗紗由于采用了合適的增強(qiáng)型浸潤劑，通過匹配得當(dāng)?shù)呐悸?lián)劑作用，加之合理的烘干工藝使紗的含水率大大下降，所制普通玻璃鋼制品，從力學(xué)性能來看基本能達(dá)到要求。
4 使用情況
該紗1988年首次用于河北中意玻璃鋼廠干凈棉紗將漏點(diǎn)處的油擦去后立即用膠堵上并用玻璃纖維布帶纏繞捆扎數(shù)道，在漏點(diǎn)四周抹膠并修整光順。數(shù)分鐘后膠即凝膠固化變硬，漏油被完全止住。
對變壓器散熱片裂縫漏油堵漏。一臺正在運(yùn)行的變壓器散熱片裂縫長約5 cm，變壓器油呈線條狀不斷地從裂縫處漏出，先用凈布在漏點(diǎn)將油擦去并迅速地用膠涂敷漏點(diǎn)上一層玻璃纖維布后再用膠涂復(fù)修整。共用膠10余克，l0min就完全堵住了漏點(diǎn)，膠干油止一次成功。此外用同樣的方法和膠還試堵修補(bǔ)了數(shù)臺規(guī)格大小不一的變壓器的滲漏泄漏。漏點(diǎn)有的在殼體與散熱片連接處，有的是焊縫砂眼，有的在散熱片折角處等，這些修補(bǔ)處理經(jīng)將近一年的運(yùn)行，仍無一滲漏�，F(xiàn)場堵漏修補(bǔ)應(yīng)用的成功，證明了快固性吸油膠的吸油性、快固性及膠接強(qiáng)度等均能滿足堵漏的實(shí)際擊要。
5 結(jié)論
快固性吸油膠新穎獨(dú)特，能在常溫下對帶有各種油類的表面進(jìn)行膠接。膠接操作簡便，膠接表面不擊作清潔處理;具有較好的膠接初始強(qiáng)度;尤論氣溫變化均能在數(shù)分鐘時間內(nèi)迅速地凝膠固化，對堵漏修補(bǔ)快速、有效、可靠、安全，具有很大的實(shí)用價值。
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