摘 要:
在適當的超喂率及空氣壓力下,使玻璃纖維經噴氣變形,經此處理后制成的涂層織物其涂塑率和剝離強度均得到提高, 玻璃纖維具有許多優點及特殊性能,已被廣泛使用。但是玻璃纖維的脆性及較低的耐磨性能影響了它的使用價值,限制了它的應用領域,對其織物進行涂層處理能改善其脆性和耐磨性。但玻璃纖維具有平滑的表面、較低的親水性能以及較差的芯吸效應,故很難將涂料吸收和滲透到纖維內部。涂料和紗線之間及涂料和織物之間的剝離強度太低,甚至不能滿足產品的正常使用。本實驗的目的就是對玻璃纖維紗經噴氣變形以改善紗線及其織物對涂料的吸收和滲透性能,提高玻璃纖維涂層織物的剝離強度,延長其使用壽命,拓寬其應用領域。
1 .玻璃纖維空氣變形紗的制造
本實驗采用2種不同號數和捻度的玻璃纖維原紗進行空氣變形,其物理特性如表1所示。
本實驗采用Ｅｌｔｅｘ Ｒｅｎｔｌｉｎｇｅｎ空氣變形機對原紗進行變形。主要的工藝參數有空氣壓力和超喂率。通過優化得出560ｔｅｘ變形紗的最佳空氣壓力和超喂率分別是0 7ＭＰａ和7 38%,而137ｔｅｘ變形紗則分別是0 6ＭＰａ和5 43%。喂入紗線越細,所需要的空氣壓力或超喂率越低,因為細的紗線比粗的紗線更容易變形[1]。
2. 空氣壓力對變形紗涂塑率的影響
空氣壓力是空氣變形紗最重要的參數。當超喂率恒定為5 43%,在不同的空氣壓力下生產變形紗并經ＰＶＣ涂料涂層。為了便于比較,將變形紗及原紗的涂塑率列于表2。
空氣壓力與涂塑率的關系如圖1所示。
涂塑率按以下公式[2]計算:
涂塑率=(Ｗ后-Ｗ前) Ｗ前×100%
式中,Ｗ后為涂塑后變形紗的重量(ｇ),Ｗ前為涂塑前變形紗的重量(ｇ)。
圖.1 空氣壓力和涂塑率之間的關系變形紗和原紗涂塑率的比較
由表2和圖1可以看出,560ｔｅｘ紗線的涂塑率在同樣條件下均高于137ｔｅｘ紗線的涂塑率,這是因為種原紗的粗細和捻度不同等所造成的。當空氣壓力從低向高變化時,兩種變形紗的涂塑率也隨之提高,因為空氣壓力越大,紗線通道內的氣流速越高。噴向原紗的高速氣流使原紗繞其軸線更快地旋轉和振蕩,紗中的纖維變的蓬松、起圈、相互纏繞,有利于樹脂滲透和被吸收到纖維的內部。此外,變形紗的涂塑率遠高于原紗的涂塑率。原紗表面非常光滑、平整、緊密,樹脂很難滲透到紗線內部,造成原紗涂塑率較低。
3. 超喂率對變形紗涂塑率的影響
超喂率是喂入速度大于輸出速度的百分率[3]。當恒定壓力為0 7ＭＰａ時,560ｔｅｘ原紗在不同超喂率下變形紗的涂塑率如表3所示。
超喂率與變形紗涂塑率的關系和空氣壓力與變形紗涂塑率的關系相似。如果超喂率逐漸提高,則噴絲孔中的原紗可獲得低張力,紗線中的纖維在噴入氣流的作用下很容易分離、成圈、纏繞,使紗線變得蓬松。因此,變形紗的涂塑率隨超喂率的提高而提高。
4. 變形紗織物的涂塑率和剝離強度
560ｔｅｘ和137ｔｅｘ原紗采用的超喂率和空氣壓力分別為7 38%,0 7ＭＰａ和5 43%,0 6ＭＰａ而制得的變形紗在實驗機上分別織成平紋織物試樣。為了便于分析比較,還分別織制了與變形紗織物相同規格結構的原紗織物。560ｔｅｘ變形紗和原紗織物的密度為90根 10ｃｍ×60根 10ｃｍ(經×緯);137ｔｅｘ變形紗和原紗織物的密度為180根 10ｃｍ×100根 10ｃｍ(經×緯)。以上4種織物分別經ＰＶＣ涂層并在烘干機內烘干1ｍｉｎ,烘箱溫度為200℃。該織物涂塑率的測試與前面對紗線涂塑率的測試相同。在剝離強度測試中,2層織物在200℃高溫下焊合在一起成為一個試樣,試樣經向長度為280ｍｍ,寬度為50ｍｍ。試樣的一端被分成2部分或者不被焊合,即為2層織物。2層織物分別夾持在拉伸試驗機的上下夾鉗內,上下夾距為200ｍｍ,夾持長度要確保試樣自然張緊,下夾鉗的拉伸速度為100ｍｍ ｍｉｎ。每種織物分別測試10個試樣,取其平均值,所得強力稱為剝離強力。
剝離強度按下式計算[2]:
剝離強度=Ｐ Ｈ
式中,Ｐ為平均剝離強力(Ｎ);Ｈ為試樣寬度(ｃｍ),本試驗Ｈ為5ｃｍ。
4種織物的涂塑率和剝離強度的試驗數據見表4
從表4可以看出織物2#的剝離強度遠大于織物1#的剝離強度,織物4#的剝離強度遠大于織物3#的剝離強度,其原因與前面變形紗的分析相似。
在涂塑過程中,也可以很明顯地觀察到,織物2#和4#能迅速地吸收ＰＶＣ涂料并能使其滲透到織物甚至纖維內部,而對于織物1#和3#,涂料僅停留在其表面,干燥后用手即可揭掉。變形紗織物2#和4#具有蓬松的結構,其表面顯露有雜亂的纖維或絲圈等,正是這些纖維和絲圈首先接觸涂料,然后使其滲透到蓬松的、低捻的紗線內部,并與之融為一體[4]。因此,具有茸毛表面的蓬松的變形紗織物的剝離強度顯然遠大于具有光滑、平整表面的原紗織物的剝離強度。
5. 結 論
1. 玻璃纖維變形紗的涂塑率遠大于原紗的涂塑率。因為變形紗具有蓬松的結構,表面具有散亂的絲圈,使其容易吸收涂料,也容易使涂料滲透到紗線內部。
2. 由于玻璃纖維變形紗織物具有毛茸的表面,使變形紗織物的涂塑率和剝離強度遠大于普通紗織物的涂塑率和剝離強度。
3. 變形紗的主要工藝參數,空氣壓力或超喂率在一定范圍內逐漸增大,玻璃纖維變形紗的變形效果越好,越蓬松;變形紗及其織物的涂塑率越高,織物的剝離強度越大。
