玻璃纤维纱耐磨性能研究

马 芹

(河南工程学院 纺织学院， 河南 郑州 450007)

玻璃纤维纱耐磨性能研究

马 芹

(河南工程学院 纺织学院， 河南 郑州 450007)

在Y731D型抱合力机上分别改变摩擦时的预加张力、摩擦速度与纱线线密度等参数，对玻璃纤维纱的耐磨性能进行了测试分析.结果表明，在预加张力较小时，玻璃纤维纱的耐磨性随张力的增大而增强，当张力增加到一定值时,其耐磨性会呈现降低趋势，故存在一个最佳张力；在一定速度范围内，随速度增加纱线耐磨次数增加，当速度过高时纱线的耐磨性会有所下降；随着纱线线密度的增加，玻璃纤维纱的耐磨性会逐渐增强.

玻璃纤维纱；耐磨性；预加张力；摩擦速度；线密度

玻璃纤维通常可用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料、绝热保温材料和电路基板，也可用于制造防火织物和工业用的过滤材料[1].玻璃纤维具有高强低伸、易弯曲脆断等性能，在加工过程中容易受到拉伸、弯曲、摩擦等外力作用而导致损伤，出现毛丝、断头等问题，严重影响加工和使用[2].特别是在织造过程中，许多断头都是由纱线的磨损引起的，而且玻璃纤维纱在织造过程中因摩擦而起毛还直接影响着玻璃纤维织物的表面性质和机械性质[3]，故对玻璃纤维纱线耐磨性的研究至关重要.

在玻璃纤维纱摩擦性能的研究中，文献[4]分析了纤维成分、捻度、线密度、浸润剂、退并捻参数等对耐磨性能的影响.文献[5]通过对玻璃纤维纱织造过程的耐磨性实验，得出了玻璃纤维纱的耐磨性能与玻璃纤维织物质量之间的关系，认为纱线品种和试样所受张力为显著因素，其中纱线品种为高度显著性因素，磨损角度及速度对实验结果无显著影响.

本研究在Y731D型抱合力机上，分别改变摩擦时的预加张力、摩擦速度与纱线线密度等参数，对玻璃纤维纱的耐磨性能进行了测试与分析.

1 实验

1.1 实验准备

实验选择最常用的生产批量最大的玻璃纤维纱品种，即由洛玻晶纬玻璃纤维有限公司提供的无碱玻璃纤维纱，除线密度不同，其他结构参数均相同.线密度有51 tex，64 tex，92 tex(46 tex×2)，102 tex(51 tex×2)，138 tex(46 tex×3)，153 tex(51 tex×3)，192 tex(48 tex×4).

实验仪器为Y731D型抱合力实验机，通过测试长丝纱的磨断次数来反映纤维间的抱合力.

1.2 实验设计

纱线在织造加工过程中会承受反复的摩擦而受到损伤，会起毛纠缠，导致开口不清、经纱断头，直接影响织造效率和产品质量.选择影响最显著的几个因素进行了模拟测试和分析研究，在Y731D型抱合力实验机上，改变摩擦速度、摩擦时对纱线的预加张力和纱线线密度，测试玻璃纤维纱的耐磨性.为保证实验结果的客观准确，每组参数条件下的测试次数均为20，测试结果计平均值.

2 结果与分析

2.1 定速度定线密度改变预加张力

实验条件：定速度为100次/min、定线密度为102 tex，改变预加张力，根据纱线强力确定张力分别为25 cN，50 cN，75 cN，100 cN，125 cN，150 cN，175 cN和200 cN，实验结果如表1所示.

表1 定速定线密度改变预加张力条件下的耐磨性实验结果Tab.1 Test results of abrasion resistance under the condition of constant friction speed, fixed linear density, changing the pretension

图1 预加张力与耐磨次数的关系Fig.1 Relationship between the pretension and abrasion resistance

用Excel软件对表1的数据进行处理，得出耐磨次数的变化曲线和拟合曲线，见图1.由表1与图1可知，在预加张力很小时，102 tex的玻璃纤维纱的耐磨性能随着预加张力的增大而增强，当张力增加到一定值时，玻璃纤维纱的耐磨性随着张力的增加反而呈降低趋势，存在一个最佳张力100 cN.当张力很小时，玻璃纤维长丝之间的抱合力很小，在外界条件一定的情况下，玻璃纤维纱的耐磨次数减少.随着预加张力的增大，玻璃纤维纱逐渐张紧，纱中的长丝也逐渐张紧，长丝之间的抱合力也相应增加，玻璃纤维纱的耐磨次数也增加.当张力增加到一定值以后，玻璃纤维纱中的长丝已经全部伸直并处于拉伸状态，长丝的耐磨性因自身的伸长而降低，耐磨次数相应减少.纱线粗细不同，可承受的张力不同，纱线越粗，耐磨性最佳张力越大，最佳张力为100 cN/102 tex，约为1 cN/tex.

2.2 定线密度定预加张力改变速度

实验条件：根据2.1的实验结果选择最佳张力值，确定预加张力为100 cN，定纱线的线密度为102 tex，改变摩擦速度，摩擦速度值分别设定为80次/min，90次/min，100次/min，110次/min，120次/min和130次/min，实验结果如表2所示.

表2 定线密度定预加张力改变摩擦速度条件下的耐磨性实验结果Tab.2 Test results of abrasion resistance under the condition of fixed linear density, constant the pretension, changing friction speed

图2 摩擦速度与耐磨次数的关系Fig.2 Relationship between the friction speed and abrasion resistance

用Excel软件对表2的数据进行处理，得出实际曲线和拟合曲线，见图2.从表2和图2可以看出，在预加张力恒定时，改变摩擦速度，102 tex玻璃纤维纱的耐磨次数随着摩擦速度的增加呈现先增后减的变化规律.在一定范围内，速度加快，摩擦时间缩短，它的耐磨次数就会多一些；当速度过高，运动过于剧烈，纱线的耐磨性会下降.考虑到速度过高对纱线的摩擦损伤加剧，织造速度必须控制在一定的范围内才能满足织造要求.

2.3 定速度定预加张力改变线密度

实验条件：根据2.1与2.2的实验结果，当摩擦速度为110次/min左右时，耐磨次数相对比较稳定；当预加张力为1 cN/tex时，耐磨性最好.定预加张力为1.042 cN/tex、速度为110次/min，改变纱线的线密度，线密度分别设为51 tex，64 tex，92 tex(46 tex×2)，102 tex(51 tex×2)，138 tex(46 tex×3)，153 tex(51 tex×3)和192 tex(48 tex×4)，实验结果如表3所示.

表3 定速度定预加张力改变线密度条件下的耐磨性实验结果Tab.3 Test results of abrasion resistance under the condition of fixed friction speed, constant the pretension, changing linear density

图3 纱线线密度与耐磨次数的关系Fig.3 Relationship between the linear density and abrasion resistance

用Excel软件对表3的数据进行处理，得出实际曲线和拟合曲线，见图3.从表3和图3可以看出，随着线密度的增加，玻璃纤维纱的耐磨次数也增加，纱线越粗，在挤压作用下纤维间的抱合力越大，承受摩擦的纤维根数也越多，耐磨性提高.

3 结论

(1)在预加张力较小时，玻璃纤维纱的耐磨次数随着预加张力的增大而增多，当张力增加到一定值时，玻璃纤维纱的耐磨性随着张力的增加反而呈降低趋势，存在一个最佳张力值，即张力为1 cN/tex左右时，玻璃纤维纱的耐磨性最好.

(2)在一定摩擦速度范围内，摩擦速度增加、时间缩短，纱线的耐磨次数就会多一些.当摩擦速度过高、运动过于剧烈时，纱线的耐磨性会有所下降.考虑到摩擦速度过高对纱线的摩擦损伤加剧，织造速度必须控制在一定的范围内.

(3)随着线密度的增加，玻璃纤维纱的耐磨次数也增加.纱线越粗，在挤压作用下纤维间的抱合力越大，承受摩擦的纤维根数也越多，耐磨性提高.

[1] 徐凤,聂琼,徐红.玻璃纤维的性能及其产品的开发[J].轻纺工业与技术,2011,40(5):40-41.

[2] 朱进忠，苏玉恒.玻璃纤维纱线力学性质损伤的测试分析[J].河南工程学院学报：自然科学版,2011,23(1):11-14.

[3] 陈在学,胡红.电脑横机上玻璃纤维纱线编织工艺的探讨[J].东华大学学报：自然科学版,2005,31(5):48-52.

[4] 刘晓明,蒋金华,陈南梁,等.玻璃纤维纱线的摩擦性能及其影响因素的研究[J].产业用纺织品,2008(2):28-32.

[5] 宋孝浜.玻璃纤维纱织造过程的耐磨性研究[J].盐城工学院学报：自然科学版,2002,15(2):40-43.

Study on the abrasive resistance of the glass fiber yarn

MA Qin

(CollegeofTextiles,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou450007,China)

The abrasive resistance of the glass fiber yarn is studied in this paper. The Y731D cohesive force measuring and test instruments are used to test the abrasive resistance of the glass fiber in different pretensions, friction speeds and linear densities of yarn. The result shows that, the abrasive resistance of the glass fiber yarn will increase with the increase of the pretension. When the pretension increases to a certain value, the relevant abrasive resistance of the yarn will be reduced, and there is an optimal pretension. In a certain speed range, the abrasive resistance will increase with the increase of the friction speed, when the friction speed is too high, the wear resistance will fall. With the increase of yarn density, the abrasive resistance of the glass fiber yarn will increase gradually.

glass fiber yarn; abrasive resistance; pretension; friction speed; linear density

2015-09-29

马芹(1966-)，女，河南许昌人，教授，主要研究方向为织造工艺技术与新产品开发.

TS102.4

A

1674-330X(2016)02-0006-03