玻璃纤维直接纱丝束宽度影响因素分析

李 帅，丁常胜，薛艳卓，翟 涛，黄莺莺

（泰山玻璃纤维邹城有限公司，邹城 273500）

0 前言

当前市场上玻璃纤维直接纱通常具有高集束性、低带宽特点，适宜拉挤、缠绕用玻纤产品，生产玻璃钢、电缆芯、高压管道等效果较好［1-4］。而对于用做膨体、离合器片材用纱效果却大大相反，膨体用纱与离合器片材用纱是指将直接纱进行膨体，即利用气流流体学的动能转换原理，将丝束长短收缩单丝分离、滑移、弯曲、缠绕，并产生大量丝圈的全过程［5-7］，这就要求所用直接纱具有高带宽、低集束性特点，对于产品强度、毛丝量要求较小，但市场上尚未有较好的高带宽、低集束性产品。本文对玻璃纤维直接纱产品集束性、带宽进行研究，研究出了高带宽、低集束性产品的生产工艺方法，并在实际应用中取得良好收益。

当前直接纱生产工艺通常是漏板单拉集束缠绕，即如我司采用4800H漏板生产3 分拉集束产品，采用3 分拉，一合一生产工艺方法，丝束经过涂油辊后由3 个集束轮分3 股纱线，每股纱线又各自经过一个集束轮进入拉丝机缠绕成一个丝筒。产品集束性较好，这是常规的生产工艺方法。

1 直接纱丝束宽度的影响因素

1.1 浸润剂

浸润剂本身特性决定了直接纱丝束特性。浸润剂是由成膜剂、偶联剂、润滑剂、抗静电剂等多种物质组成［8］，而成膜剂是浸润剂的关键组分，也是决定浸润剂性能、分类的依据。它在浸润剂中用量最大，不仅对原丝起集束、粘结作用，对玻纤的硬挺度、集束性、切割性、分散性、浸透性等起关键作用，同时还决定玻纤在FRP成型时的工艺性能［9］。成膜剂的性能主要取决于它的分子量和分子结构。通常情况下，成膜剂的分子量越大，纱线的硬挺度也就越大［10］。所以要降低纱线的集束性，需要减少成膜剂的分子量，从而使丝束具有更好的延展性，提高丝束宽度。

1.2 拉丝张力

除调整浸润剂降低产品集束性，提高丝束宽度方法外，通常认为丝饼成型过程中纱线的张力决定了纱束宽度，张力大会造成纱束宽度变宽，张力小会造成纱束宽度变窄，但在笔者试验情况下实验结果却相反，加大拉丝张力，丝束集束性反而得到了加强，丝束成卷叶状，不易分散。

降低拉丝张力可从2 个方面入手，一是拉丝机转速，二是拉丝工艺线张力；由于拉丝机转速决定了漏板流量，所以降低转速来降低拉丝张力方法不考虑。从降低拉丝工艺线张力入手，拉丝工艺线张力主要分为3 个关键距离张力：①G距离——涂油辊中心到漏板中心的水平距离；②F距离——第一集束轮中心到漏板中心的水平距离；③N距离——第二集束轮中心到漏板中心的水平距离。

G距离和F距离决定了拉丝涂油效果，不能大范围的进行调动，我们主要针对N距离进行了极限试验。实验结果如表1 所示。结果表明，降低丝束张力可以增加丝束宽度。通过观察拉丝过程，降低N距离后丝束在第二集束轮处晃动幅度明显加大，丝束在集束轮内来回摆动，从而延展丝束宽度，降低丝束集束性。

表1 N距离试验结果

1.3 卷绕比

经过长时间的实验以及数据统计，发现同一品种在拉丝工艺位置一定、纱线张力确定的情况下，通过调整直接纱卷绕比也会使纱束宽度发生变化［11］，但这种变化效果对于整体丝束而言，只是丝束宽度均匀，增加幅度并不大。同一筒纱的丝束宽度并不是一成不变的，往往在丝饼的端面位置的丝束宽度会发生变化，或宽或窄。而丝饼端面位置正是拉丝机卷绕过程中纱线的折回点，这是拉丝工艺位置解决不了的，但是可以通过卷绕比的筛选，选出较好的卷绕比使纱束宽度尽量均匀［12，13］。

1.4 产品分束数

在拉丝漏板过宽时，为了解决两侧拉丝张力造成的丝束散丝问题，通常将一分拉丝束分成2 分拉、3 分拉等多分拉丝束，然后再通过第二集束轮合成1股，缠绕成1 个丝筒。这样理论上会提高产品丝束宽度，通过现场实际试验，此举可以提高丝束宽度，试验结果如表2 所示。结果表明：在工艺位置不变的情况下，分束由1 分束变为3 分束，丝束宽度可以明显加大增加，丝束集束性明显降低。

表2 分束数试验结果

1.5 排线梭子

我们通过观察丝束进入排线梭子运动轨迹发现，丝束在梭子内运动靠梭子口两侧壁推动运行，丝束从横向变成纵向，扁平丝束出现拧转。梭子开口宽度是否会对丝束宽度有影响呢？

本文试验了多种梭子，试验结果如表3 所示。

表3 梭子型号试验结果

通过上述试验，我们得出增加梭子开口宽度可以提高丝束宽度，排线梭子处也能对丝束集束性产生集束影响，但排线梭子宽度增加到一定程度时，丝束宽度并不会继续加大。

综上所述，浸润剂、拉丝张力、排线梭子型号、丝束分束数均对丝束宽度和丝束集束性有影响，综合多种影响因素在一起将对丝束宽度提升多少呢，由于浸润剂配方调整于常规直接纱中实际应用不现实，我们进行了工艺线方面的综合调整试验。

将多种影响因素集合在一起发现，丝束有增加但在第二集束轮处又形成集束。所以笔者尝试去掉第二集束轮，但受漏板与拉丝机三分筒分拉影响，机头最内筒和外筒丝束无法挂住梭子上车，为克服这个问题，笔者尝试设计分拉挡丝杆取得明显效果，丝束带宽明显得到较大幅度增加，产品集束性明显降低。试验结果如表4所示。

表4 综合试验结果

作用机理：通过减去第二集束轮可以大幅度降低丝束张力，从而加大了丝束在排布过程中的摆动幅度，降低了丝束的集束性。另外采用多合一工艺，可以分开丝束，降低丝束合一时的集结力，从而降低丝束集束性的同时，增加丝束宽度。当采用多分束、挡丝杆工艺时，直接纱集束点就变成了排线梭子处，此时多分束丝束于排线梭子口集束成一束，排线梭子开口增大就降低了丝束的集束性，从而生产出高带宽、低集束性丝束产品。

2 结论

本文探究从产品工艺线张力、分束、附件（排线梭子和挡丝杆）3 个方面综合验证出直接纱物理因素对丝束带宽和集束性的影响，从而为提高玻纤直接纱产品丝束带宽、降低集束性指引了方向，并提供解决办法。本次研究可以有效提升直接纱丝束带宽、降低产品集束性，并为玻纤的进一步加工降低了能耗，节约加工成本。