羅 棟

( 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000)

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料。英文原名為:glass fiber 或fiberglass。成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料，經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝，最后形成各類產(chǎn)品。玻璃纖維單絲的直徑從幾個(gè)微米到二十幾個(gè)微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/20 ～1/5，每束纖維原絲都有數(shù)百根甚至上千根單絲組成，通常作為復(fù)材料中的增強(qiáng)材料、電絕緣材料、絕熱保溫材料、電路基板等，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。

玻璃纖維由于在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，日益受到人們的重視。全球玻纖生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)主要是美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，其人均玻纖消費(fèi)量較高。歐洲仍然是玻璃纖維消費(fèi)的最大地區(qū)，用量占全球總用量的35%。中國(guó)玻璃纖維行業(yè)近幾年的快速發(fā)展，動(dòng)力來(lái)自國(guó)內(nèi)和國(guó)外兩個(gè)市場(chǎng)的拉動(dòng)。國(guó)際市場(chǎng)的擴(kuò)大，既有總需求增長(zhǎng)的因素，也有來(lái)自國(guó)際企業(yè)前期因利潤(rùn)率較低退出行業(yè)后，給國(guó)內(nèi)企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)留下的發(fā)展空間;而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的增長(zhǎng)，則是來(lái)自下游消費(fèi)行業(yè)的快速發(fā)展。中國(guó)玻璃纖維經(jīng)過(guò)了50 多年的發(fā)展，已經(jīng)頗具規(guī)模。用熔融玻璃制成的極細(xì)的纖維，絕緣性、耐熱性、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，用做絕緣材料和玻璃鋼的原料等。

1 工藝參數(shù)

利用現(xiàn)有的設(shè)備生產(chǎn)三維結(jié)構(gòu)的織物，其主要工藝參數(shù)如下:

經(jīng)緯密度:480 根/10cm ×180 根/10cm;經(jīng)紗規(guī)格:33tex×24tex;緯紗規(guī)格:33tex ×24tex;組織:平紋;厚度:(6 ±0.4)mm。

從經(jīng)紗的工藝參數(shù)來(lái)看，一是經(jīng)紗密度大，每厘米有48 根之多。二是經(jīng)紗號(hào)數(shù)大，達(dá)到792tex。這樣密的這樣粗的經(jīng)紗集中在一個(gè)厘米的范圍內(nèi)不可能平行排列，肯定是重疊式排列，這樣就形成了約有4mm ～5mm 的紗層厚度。這樣的紗層厚度在整個(gè)織造工藝流程中會(huì)造成很大的麻煩。

1.1 整經(jīng)工序

是織造的準(zhǔn)備工序，它的任務(wù)是將織布所需要的若干根數(shù)的單根經(jīng)紗整理成相互平行的片紗均勻地卷繞在織軸上。它要求單絲張力均勻一致，保證在織造過(guò)程中不出現(xiàn)松緊經(jīng)現(xiàn)象。然而整這樣大的密度和這樣粗的紗的織軸時(shí)，就不可能保證經(jīng)紗張力均勻一致。這是因?yàn)樗荒軐⒔?jīng)紗保持單列平行狀態(tài)，而是經(jīng)紗相互間象疊羅漢一樣進(jìn)行重疊排列，既然片紗是多根經(jīng)紗重疊排列組成的，那就會(huì)有的經(jīng)紗排列在上層有的經(jīng)紗排列在下層。無(wú)論是采用分條式整經(jīng)機(jī)還是一次整經(jīng)機(jī)，它們都是通過(guò)花藍(lán)或輥筒將紗架上的經(jīng)紗挾持傳遞到織軸上的。不管是花藍(lán)還是輥筒它們都是圓柱體。一個(gè)有4mm ～5mm 厚紗層組成的片紗卷繞在圓柱體上，它的上層的紗的周長(zhǎng)肯定大于下層紗的周長(zhǎng)，這就是在倒軸時(shí)經(jīng)軸片紗上出現(xiàn)經(jīng)紗松緊不一的根源所在。而且片紗張力不均勻現(xiàn)象隨著整經(jīng)長(zhǎng)度的增加還會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重［1］。

1.2 綜絲、鋼筘、停經(jīng)片的選擇

將穿綜工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹:

綜絲:選用26G ×330mm 尼龍綜絲;鋼筘:選用80 齒/10cm 或選用40 齒/10cm;停經(jīng)片:165mm ×11mm×0.5mm;綜框頁(yè)數(shù):12 頁(yè)+2 頁(yè)邊綜;穿綜方法:順穿;插筘方法:每齒筘插6 根或每齒筘插12 根。

銅筘采用普通筘，并沒(méi)有其它特別要求。只是采用了40 號(hào)和80 號(hào)兩種不同的鋼筘，這兩種鋼筘各有所長(zhǎng)，80 號(hào)鋼筘打緯功能好一點(diǎn)，缺點(diǎn)是開(kāi)口清晰度不及40 號(hào)鋼筘好、而40 號(hào)鋼筘優(yōu)缺點(diǎn)正好和80 號(hào)鋼筘相反。因?yàn)樗佚X比80 號(hào)鋼筘少近一半(因?yàn)?0 號(hào)鋼筘選用的齒條要比80 號(hào)鋼筘的齒條要厚一點(diǎn))，使經(jīng)紗在筘齒內(nèi)擁擠情況大為緩解，從而使開(kāi)口清晰度有了較大改善，總之，通過(guò)實(shí)踐選用40 號(hào)鋼筘比較合適。我們采用特殊規(guī)格的停經(jīng)片，具體規(guī)格是:165mm ×11mm ×0.5mm 停經(jīng)片每片重量約為5.59。所以采用這種規(guī)格的停經(jīng)片，主要是因?yàn)橥＝?jīng)片的功能已有質(zhì)的改變，在織造這樣粗厚織物時(shí)斷經(jīng)自停裝置可有可無(wú)，所以棄之不用，但停經(jīng)片不能不用。這時(shí)的停經(jīng)片主要起兩大作用:一是增加單絲張力，選擇這樣厚重的停經(jīng)片的目的，就是利用它的自重而下垂力來(lái)達(dá)到增加單絲張力目的。同時(shí)由于停經(jīng)片自重大，不會(huì)被相鄰的經(jīng)紗和停經(jīng)片夾持而被帶動(dòng)，跟隨它們一起起落而引起單絲張力波動(dòng)，從而保持了單絲張力的穩(wěn)定;二是作為尋找斷頭的目標(biāo)，在這樣厚而密的經(jīng)面上如果發(fā)生斷經(jīng)是很難尋找的。如果仍舊選用原來(lái)型號(hào)的停經(jīng)片，那么停經(jīng)片重量就顯得偏輕，容易被兩邊的經(jīng)紗夾持，如果發(fā)生斷經(jīng)，停經(jīng)片由于被兩邊經(jīng)紗夾持就無(wú)力下垂跌落，這樣尋找斷經(jīng)就失去目標(biāo)。由于選擇的停經(jīng)片自身重量較大，兩邊的經(jīng)紗夾持不住它，必然會(huì)下垂跌落，只要擋車工手伸到下面一摸，就能接觸到垂在下面的停經(jīng)片，目標(biāo)立即出現(xiàn)，斷頭的方位就很準(zhǔn)確找到。

1.3 對(duì)織布機(jī)型號(hào)的選擇

根據(jù)織物組織情況來(lái)分析判斷，該織物是用有梭織機(jī)織造的。我們決定采用1515 型多臂織機(jī)來(lái)織造這批三維結(jié)構(gòu)的外銷產(chǎn)品。首先對(duì)1515 型織機(jī)卷取機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。外商要求布卷直徑不能小于500mm，原來(lái)的卷取機(jī)構(gòu)只能卷直徑比較小的布卷，不能適應(yīng)對(duì)這樣厚的織物進(jìn)行卷取，所以將卷取機(jī)構(gòu)改成分離式大卷裝。解決了布卷卷裝量大的問(wèn)題。

2 玻璃纖維布內(nèi)中空纖維絲的檢測(cè)

中空纖維絲形成于玻璃纖維的制造過(guò)程中。在玻璃制造高溫窯內(nèi)，以適當(dāng)比例混合硅酸鹽、石灰石、粘土、硼酸鹽，在約1400℃～1550℃融化。熔融液體通過(guò)鉑金噴嘴進(jìn)行拉絲。如果熔融玻璃含有雜質(zhì)，產(chǎn)生的氣泡可能會(huì)夾在纖維內(nèi)，小的氣泡不足以引起纖維斷裂，但像毛細(xì)管一樣存在玻璃纖維絲中，該纖維即稱為中空纖維絲。對(duì)于如何檢測(cè)基板內(nèi)的中空纖維，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)玻璃纖維布中的中空纖維絲進(jìn)行測(cè)定。

2.1 測(cè)量原理

利用氣體與玻璃的折光率差別。玻璃纖維絲在相同折光率的介質(zhì)中，透過(guò)介質(zhì)的光照在玻璃纖維絲上不會(huì)產(chǎn)生反射光，而是透射過(guò)去，人眼觀察不到亮線。當(dāng)入射光照在中空纖維絲的玻璃外壁，并透過(guò)玻璃進(jìn)到玻璃與氣體的分界面，由于氣體折光率與玻璃的折光率不同，一部分光反射出來(lái)，部分光穿過(guò)氣體到達(dá)氣體與玻璃的界面。同理，反射出一部分光及透過(guò)一部分光。人眼觀察到的是一條亮線［2］。

2.2 儀器和材料

顯微鏡或臺(tái)式放大鏡(能放大20 倍)，聚光燈，黑色臺(tái)面，玻璃培養(yǎng)皿，折光油，裁紙刀，10cm ×10cm 模板，墊板，鑷子。

2.3 測(cè)試方法

(1)取一塊玻璃纖維布樣品放在墊板上，沿經(jīng)緯線的對(duì)角線方向壓上10cm ×10cm 模板，用裁紙刀沿邊緣切開(kāi)制成測(cè)試樣品。在徑向上切一小口用以標(biāo)記經(jīng)緯向。沿對(duì)角線裁的方向容易觀察、計(jì)數(shù);

(2)將折光油注入玻璃培養(yǎng)皿，用鑷子夾起玻璃布測(cè)試樣品浸入油內(nèi)。放置1h 即可觀測(cè)，對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試人員，30min 則可觀測(cè)。由于玻璃布最初沒(méi)有完全浸濕，一些白色干線影響觀察效果;

(3)調(diào)整好顯微鏡，觀察臺(tái)需是黑色臺(tái)面，有利于襯托亮線觀察;

(4)先在10 倍下觀察樣品，不清楚時(shí)可調(diào)至20 倍。觀察時(shí)光源需斜照在樣品上，調(diào)整光源角度，在目鏡內(nèi)恰能觀測(cè)到反射光。移動(dòng)玻璃培養(yǎng)皿，檢查完整個(gè)樣品布面。計(jì)數(shù)觀測(cè)到的亮線數(shù)及長(zhǎng)度。

玻璃布浸入油中1h 后，肉眼雖觀察到中空纖維絲，但不清晰。如在10 倍或20 倍顯微鏡下觀察，則看到清晰的亮線［3］。

3 結(jié)語(yǔ)

玻璃纖維是非常好的金屬材料替代材料，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，玻璃纖維成為建筑、交通、電子、電氣、化工、冶金、環(huán)境保護(hù)、國(guó)防等行業(yè)必不可少的原材料。玻璃纖維至今已有50 多年的歷史，它是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

［1］陳平，韓麗潔. 玻璃纖維的分類及品種［M］.北京:華東化工學(xué)院出版社，2010.

［2］梁玉華，馬洪才. 玻璃纖維及其復(fù)合材料［J］.山東紡織科技，2001(6):47 -49.

［3］李晉. 進(jìn)出口紡織品檢驗(yàn)規(guī)程［M］. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.