玻璃之家:玻璃纤维无捻粗纱质量现状

   更新日期:2019-07-01     来源:建材之家    作者:地板之家    浏览:26    评论:0    
核心提示:前言我国的连续玻璃纤维工业诞生于五十年代后期,当时采用陶土坩埚和镍铬合金板法生产。随着59年开始采用铂铑合金坩埚拉丝,逐渐淘汰陶土坩埚拉丝工艺,玻璃纤维的品种和产量开始不断增加,尤其是进入九十年代以来,随着改革开发的不断深入,社会主义市场经济制度的逐渐完善,国民经济的高速增长,玻璃纤维工业也得到空前增长,年产量约20万吨(未包括台湾省的产量)。其中无捻粗纱

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玻璃之家讯:
前言
我国的连续玻璃纤维工业诞生于五十年代后期,当时采用陶土坩埚和镍铬合金板法生产。随着59年开始采用铂铑合金坩埚拉丝,逐渐淘汰陶土坩埚拉丝工艺,玻璃纤维的品种和产量开始不断增加,尤其是进入九十年代以来,随着改革开发的不断深入,社会主义市场经济制度的逐渐完善,国民经济的高速增长,玻璃纤维工业也得到空前增长,年产量约20万吨(未包括台湾省的产量)。其中无捻粗纱、无捻粗纱布和玻璃纤维毡是三个最主导的产品,三者的年产量分别是2.54万吨、5.84万吨和1.5万吨。
国家玻璃纤维质检中心近几年来,对国内各主要玻璃纤维生产企业的主导产品进行了大量的试验,对国内增强型玻璃纤维产品有了一定的了解。为此分为纱、布和毡三篇文章来介绍国内玻璃纤维产品的生产和质量现状,本篇是其中的第一篇。
概述
无捻粗纱是由平行原丝(多股原丝无捻粗纱)或平行单丝(直接无捻粗纱)不捻而并合的集合体。它既可作为一种产品直接用于制作玻璃钢制品(如缠绕、拉挤、连续制板、喷射、SMC、BMC和DMC等),又是一种制作无捻粗纱布和部分玻璃纤维毡的中间原料。根据用途不同,无捻粗纱基本分为二大类,一类是短切无捻粗纱(即硬质无捻粗纱),另一类是用于织造和缠绕等用途的软质无捻粗纱。
我国玻璃纤维无捻粗纱的产量为8.38万吨,其中中碱玻璃约为5.7万吨,无碱玻璃约2.4万吨,还有少量的耐碱玻璃。在8.38万吨的总产量中,约5.84万吨为织造纱,最终转化为无捻粗纱布。
目前国内坩埚法工艺主要采用200孔和400孔的漏板拉丝。池窑法工艺主要采用800孔、1600孔和2000孔的漏板拉丝,生产的无捻粗纱直径主要是11μm、13μm、16μm和24μm,均采用增强型浸润剂,有合股纱,也有直接纱,线密度多为1200tex、2400tex和4800tex。
本文中共引用了17家企业(包括一家国外公司)的21种规格的23个无捻粗纱样品,这些样品中有E玻璃和中碱玻璃成分;有采用池窑拉丝工艺,也有采用坩埚拉丝工艺的,有多股络合而成的合股纱,也有采用大漏板多孔分拉的直接无捻粗纱;有采用含硅烷偶联剂的增强型浸润剂,也有采用不含偶联剂的非增强型浸润剂。
试验项目和试验方法
 试验项目和试验方法如表1

试验项目
试 验 方 法

纤维直径 GB 7690.5-89《纺织玻璃纤维 连续纤维和定长纤维平均直径的测定》试样数量不少于50个。
线密度 GB 7690.1-87《纺织玻璃纤维 连续纤维纱 定长纤维纱和无捻粗纱 线密度的测定》试样数量为9个。
拉伸断裂强力 GB 7689.3-87《纺织玻璃纤维 纱线 断裂强力和断裂伸长的测定》试验拉伸速度为50mm/min 。
浸润剂含量 GB 9914-88《纺织玻璃纤维可燃物含量的测定》。
含水率 GB 11966-89《纺织玻璃纤维含水率的测定》。
硬挺度 GB 7690.4-89《纺织玻璃纤维 无捻粗纱硬挺度的测定》。
悬垂性 将无捻粗纱样品悬挂在两个相距10米的夹具上, 在一端施加1.0cN/tex的张力。测量原丝最大和最小悬垂度之差。
分散率 用模拟实际生产的短切机切割一定的无捻粗纱样品,称量分散开的原丝质量与原丝的总质量,计算二者的百分比。
短切率 用模拟实际生产的短切机切割一定的无捻粗纱样品,称量切断的原丝质量与原丝的总质量,计算二者的百分比。
棒状弯曲强度 GB/T 14208-93《纺织玻璃纤维 无捻粗纱棒状复合材料弯曲强度的测定》

试验结果
试验结果列于表2。
试验结果综合分析
⒈国内池窑法生产的无捻粗纱纤维直径的变异系数普遍比坩埚法低。从表2中可以看出,有8个坩埚法生产的无捻粗纱样品的纤维直径的变异系数大于10%,占坩埚法生产的样品总数的57.1%,而池窑法生产的无捻粗纱仅有1个样品的纤维直径的变异系数大于10%,仅占池窑法生产的样品总数的12.5%。影响纤维直径的因素主要有漏板加工质量、玻璃液面的波动、原料的成份、漏板温差和拉丝速度,其中漏板温差又是目前影响纤维直径均匀性的主要原因。由于池窑工艺对玻璃液的液面高度和玻璃液的温度有很好的控制,因而其纤维直径的均匀性优于坩埚法。
⒉池窑法生产的无捻粗纱的线密度均匀性好于坩埚法。池窑法生产的无捻粗纱线密度变异系数不超过3%,而坩埚法有4个样品的线密度的变异系数大于4%。国内一些坩埚法生产企业采用200孔、400孔漏板拉丝,其原丝线密度小,合股的股数较多,加之生产控制不严,缺股、断股和原丝的张力不均现象时有发生,容易造成无捻粗纱线密度的波动。国外公司样品的变异系数只有0.17%,这说明与国外先进水平相比,国内还存在一定的差距。
⒊各企业无捻粗纱样品的浸润剂含量相差很大。许多企业是根据用户的使用和工艺的要求来确定浸润剂含量。不同用途的无捻粗纱对浸润剂的要求也不同,通常缠绕和拉挤用纱的浸润剂含略低一些,织造用纱要高一些,而喷射、短切纱的浸润剂含量最高。我国行业标准规定无捻粗纱的浸润剂含量为0.5%~2.0%,范围是相当宽的,包括各种用途的无捻粗纱,但最低不得低于0.5%。在测试的样品中,有2家浸润剂含量低于0.5%。这三个样品都是拉挤或缠绕用无捻粗纱。据了解,浸润剂含量低的原因是企业在稀释浓缩型浸润剂时未把握好配比,固含量低。
⒋从表2中可以看出,无捻粗纱含水率小于或等于0.1%的样品有18个,占样品总数的78.2%。影响无捻粗纱含水率的因素主要是烘干设备和工艺控制,其次是玻璃成分和原丝筒上的原丝层厚度。九十年代以前,国内玻璃纤维生产企业缺乏先进的烘干设备,无捻粗纱的含水率大都在0.5%以上。近几年,随着引进国外先进技术和生产设备,学习国外先进技术,加上用户对无捻粗纱含水率的要求也越来越高,各玻璃纤维生产企业比较重视这项指标。但一些小企业由于工艺和设备的原因,将无捻粗纱含水率还无法控制到这个水平。
⒌国产的无捻粗纱断裂强度普遍较高,这说明国产的无捻粗纱在强度上并不比国外差。本次试验中,同是坩埚法生产的无捻粗纱,中碱成分无捻粗纱的断裂强度总平均为0.40N/tex,无碱成分的断裂强度总平均为0.47N/tex,高于中碱成分。但同是池窑法生产的无碱无捻粗纱,合股纱的断裂强度总平均值为0.40N/tex,直接纱的断裂强度总平均为0.33N/tex,反而比合股纱低。据分析这是因为本次试验的直接无捻粗纱样品的直径均超过20μm,要比合股纱粗得多,其原丝断裂强度低,因此造成直接纱的断裂强度比合股纱低的现象。
⒍线密度基本相同的无捻粗纱,其合股的股数越少,悬垂性越好。由于无捻粗纱在合股的过程中,股数越多,在合股的过程中越易造成原丝张力不匀和长短不一。测试样品中,坩埚法生产的无捻粗纱悬垂性的总平均为25.5mm,最高为79.7mm。 池窑法生产的无捻粗纱悬垂性的总平均为16.9mm,小于坩埚法。由于坩埚法多采用小漏板拉丝,相同的线密度的纱中合股的股数较多。而池窑法生产工艺采用的是大漏板、多孔分拉技术和先进的络纱装置。
⒎无捻粗纱硬挺度要与纤维直径成正比。纤维的直径越细,纤维越柔软,其硬挺度越低。相同直径的粗纱,国外公司样品的硬挺度要高于国内样品,其变异系数也小。测试短切率和分散率的样品中,国产二个样品与国外公司样品相当,主要是由于这两家样品采用的是含抗静电剂的增强型浸润剂。
⒏聚酯棒的弯曲强度反映了无捻粗纱与树脂的复合性能。在试验中,我们选择了3个池窑法生产的无碱无捻粗纱样品和2个坩埚法生产的中碱无捻粗纱样品,其中无碱无捻粗纱均采用增强型浸润剂,而中碱无捻粗纱样品中一个是采用711型浸润剂,另一个是采用增强型浸润剂。从表2中可以看出,无碱无捻粗纱聚酯棒的标准状态弯曲强度均在1000MPa在上,其弯曲强度保留率大于88%。对于中碱无捻粗纱,采用增强型浸润剂聚酯棒的标准状态弯曲强度为1022MPa,弯曲强度保留率为85.2%,采用711型浸润剂的中碱无捻粗纱聚酯棒的标准状态弯曲强度为794 MPa,其弯曲强度保留率仅为47.6%。这两个中碱无捻粗纱聚酯棒是采用同一树脂、同一条件制作的,这反映出选择增强型浸润剂的重要性。但需说明的是,无碱无捻粗纱和中碱无捻粗纱聚酯棒所采用的树脂不同,其试验条件也不尽相同,因此两者之间不作比较。国外公司的标准状态和潮湿状态弯曲强度较低,可能由于国外公司样品所用的浸润剂与本次试验采用的国产树脂的相容性不好。
⒐国外公司的无捻粗纱样品与国内样品相比较,其各项指标测试结果的的平均值并不算最优,但各项测试值的稳定性是最好的,变异系数普遍较小。这说明该公司在工艺稳定性上控制得很好,目前国内企业还有一定的差距。
总体而言,我国织造用无捻粗纱质量水平较差,而直接用于玻璃钢生产的无捻粗纱质量较好。这主要因为除织造外,国内无捻粗纱的用户多为采用机械化成型的玻璃钢生产企业,对无捻粗纱的质量要求较高。经过市场的优胜劣汰,一些质量好、价格适中的产品,尤其是用池窑法生产的拉挤、缠绕、喷射、和SMC用无捻粗纱等品种已占有较大的市场,而质量较差的无捻粗纱市场的占有量越来越小,不少生产企业已停产或转产。
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