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1、不同钢筘表面处理方法对玻纤摩擦的影响分析玻璃纤维作为一种性能优良的无机非金属材料，相比有机纤维而言，抗拉强度高、电绝缘性好，耐热、隔热性好，并且有着优良的化学稳定性，其织物及复合材料广泛应用于电工、过滤、生物医学、建筑、国防等诸多领域。但是，玻璃纤维分子结构短小，属于无机物脆性材料，在低张力的条件下，当所受张力接近弯曲拉伸强度时，玻璃纤维纱线表面纤维极易因摩擦而断裂，形成毛羽，导致纱线损伤，甚至出现断头，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质量和机械性能。 在经纱所承受的各种摩擦作用中，尤以经纱与钢筘、经纱与经纱间的摩擦最为剧烈，纱线条干恶化，强伸性损伤严重，纱
2、体表面毛羽变化显著。在实际生产过程中，纺织厂多采用上浆的方式来提高经纱的耐磨性，使毛羽贴伏。然而，上浆工艺流程长，设备昂贵，后期还需进行退浆处理，不利于玻纤织物进行树脂复合。因此，如何减少玻纤与纺机设备特别是钢筘的摩擦减少损伤与断头是提高玻纤织造效率和质量的关键。 1钢筘对玻璃纤维纱的摩擦损伤 纺织用玻璃纤维纱线通常是由平行排列的数百根连续长纤维借助浸润剂形成的一束原丝或多束原丝再经退捻和并捻加工而成。当它用作机织经纱时，需绕过后梁，并依照一定的规律穿过停经片、综眼和钢筘，在织口处汇合，绕过胸梁卷绕在卷布辊上，玻纤与这些纺纱机件会产生接触。织造过程中，随着开口、引纬、打纬、卷曲和送经运动的进行
3、，玻纤与这些机件产生相对摩擦继而产生磨损，摩擦和磨损贯穿于纺织加工的全过程，是影响纺织质量指标的主要因素之一。由于反复多次的摩擦移动，玻纤表面层的浸润剂保护膜被破坏，发生擦毛、切割、拔脱等现象，导致部分单丝断裂，纱线结构松散，强力降低，毛羽增加，这些长度较长的毛羽反过来又加剧了经纱的摩擦。这些长毛羽之间彼此粘连，甚至与筘齿及相邻经纱纱体纠缠在一起形成毛球并造成开口不清。随着织造的进行，更多的单纤维断裂，导致纱体截面纤维根数急剧减少，条干恶化，而这些毛球则慢慢被拉扯拖拽脱离纱体，成为落物。 在钢筘将纬纱推向织口的高速往复运动中，打纬区单位长度内玻璃纤维纱与钢筘之间的摩擦次数是很多的。每摩擦一次，
4、钢筘就会对玻纤纱体就造成一次摩擦损伤，短时间内上百次相对高速摩擦，就足以使部分单纤维断裂，形成长度较长的毛丝。假设钢筘每次打纬对经纱造成的摩擦功相等且为W，摩擦功完全被经纱吸收且不产生别的能量消耗，打纬次后，此时玻纤受到的摩擦总功为W，根据物理学原理，可知： W= NWe （1） 因此，玻纤所承受的钢筘的摩擦功是由每次打纬时产生的摩擦功We和摩擦次数决定的。打纬时经纱受到的摩擦功We则取决于钢筘与经纱之间的摩擦力F以及摩擦距离S，即： We=FS （2） 而摩擦力F与摩擦系数、经纱张力T和经纱与筘齿之间的包围角有关。在开口时，上下层经纱张力往往不一致，因此与钢筘之间的摩擦力也不尽相同，织造过程
5、中可以体内各个调整后梁高低来调整梭口处上下层经纱张力差值。经纱与筘齿之间的包围角则取决于筘片侧边形状及经丝相对筘齿的位置。若经丝与筘片侧边平行，可使减小，若经纱与筘片侧不平行，则值增大，易产生断头。 2钢筘表面处理技术 在钢筘对玻纤造成的摩擦损伤的影响因素中，可控制的因素包括摩擦系数和经纱与筘齿之间的包围角。对钢筘进行不同表面处理则能改变其摩擦系数，本试验主要探究钢筘经表面处理后对玻纤的摩擦损伤的影响，试验准备了3个规格完全一样的钢筘，筘号均为108筘齿/10cm，然后对其中一个钢筘进行聚四氟乙烯喷涂处理，另一个进行聚四氟乙烯烧结处理，剩下一个不作任何处理，然后分别采用这3个钢筘进行玻纤上机试
6、验。 2.1聚四氟乙烯（PTFE）喷涂工艺 聚四氟乙烯具有耐高低温性、耐化学腐蚀和耐候性、良好的电气绝缘性、白润滑性、不粘性等特点，其摩擦系数是相关固体材料中最低的，是一种理想的润滑材料，常作为润滑剂使用。 本次试验采用加压式储罐聚四氟乙烯润滑喷剂，使用前将钢筘清洁干净，除去油污及污垢、毛羽，将罐体摇匀后，在通风环境下对钢筘表面进行喷涂。当气态溶剂挥发后，聚四氟乙烯在钢筘表面形成一层润滑保护膜。 2.2聚四氟乙烯烧结工艺 聚四氟乙烯烧结工艺是将钢筘浸入由聚四氟乙烯制成的浸涂液中，干燥后加热到聚四氟乙烯的熔点327以上，并在此保持一段时间，使大分子结构中的晶体部分全部转变为无定形结构，分散的单个
7、树脂颗粒通过互相扩散熔融粘结成一个连续的整体，然后再经冷却，聚合物分子又从无定形逐渐转为结晶形。较上述喷涂工艺而言，聚四氟乙烯烧结后产品性能更加稳定。 3织造过程中经纱摩擦试验 织机上钢筘对玻纤造成摩擦损伤的区域主要是钢筘前后摆动动程内钢筘与经纱接触的部分，为了进一步分析织造过程中经纱所受钢筘的摩擦影响，试验前对这一段经纱进行标记。本试验采用SGh598型半自动打样机，打纬、引纬、卷曲和送经运动均依靠手工完成，在玻纤上机后，织机仅进行正常的开口和打纬运动，打纬300次后停机，每组取10根纱线作样本，测试3种钢筘使用条件下玻璃纤维纱线的强伸性，同时与未上机的玻纤作对比。由于玻纤与钢筘之间的频繁摩
8、擦将使部分单丝断裂，纱体结构受损，条干恶化，从而导致纱线强伸性下降。采用经过表面处理的钢筘所得到的纱线与不作任何处理的钢筘所得到的纱线形成对比，若强伸性有所改善，则表明钢筘表面处理技术可减小织造过程中钢筘对玻纤的摩擦损伤。 为了减少织物组织结构及其它因素带来的摩擦影响，本试验选用平纹织物，顺穿法，每筘穿入2根经纱，所使用的玻璃纤维纱线由湖北菲利华石英玻璃股份有限公司提供，其线密度为410Tex，每一根玻璃纤维纱线由3股玻纤加捻而成，捻度为3.5捻回/10cm。玻纤取样后在万能材料试验机上测试，拉伸隔距为200mm，拉伸速度为200mm/min，测试时温度为22，湿度为65%，测试后记录数据并取
9、平均值，如表1所示。 由表1可知，与未上机的玻纤相比，采用上述3种钢筘打纬300次后玻纤的断裂强力和强度均有不同程度的下降，其中不作处理的钢筘所得到玻纤强伸性下降幅度最大，经聚四氟乙烯喷涂处理的钢筘所得到的玻纤强伸性下降幅度次之，经聚四氟乙烯烧结所得到的玻纤强伸性下降程度最小。这说明对钢筘进行表面处理后，能有效减小玻璃纤维纱线造成的摩擦损伤，特别是相比聚四氟乙烯喷涂工艺而言，聚四氟乙烯烧结工艺处理后的钢筘对玻纤带来的摩擦损伤最小。 4织物拉伸断裂试验 为探究钢筘对玻纤织物带来的摩擦损伤，本试验以该玻纤为经纬纱，采用上述3种钢筘分别进行上机织造，下机后将织物拆成3组30mm长，50mm宽的试样，
10、在万能材料试验机上进行测试其拉伸断裂性能，拉伸隔距为200mm，拉伸速度为200mm/min，温度为22，湿度为65%，记录测试数据并取其平均值，结果见表2。 由表2可知，与未处理钢筘相比，喷涂钢筘和烧结钢筘得到的织物的断裂强力和断裂强度均有所增加，这表面钢筘经表面处理对织物造成的摩擦损伤的确有所减少，而且相同条件下经聚四氟乙烯烧结比喷涂制得的钢筘对织物的强伸性影响要小。但三者的强伸性差异不大是因为该玻纤较粗，在织造过程中随着卷曲和送经运动的进行，玻纤上某一点与钢筘的摩擦次数减少，并且在织造过程中钢筘与玻纤产生摩擦的有效长度仅是织口处到综框前的这一段玻纤。试验证明，钢筘表面经过处理后能有效降低玻纤织物带来的摩擦损失。 5结论 玻璃纤维具有高强度低拉伸、易弯曲折断的特点，特别容易因摩擦而起毛起球，从而导致纱线产生强力弱节，严重时甚至引起纱线断头。但在织造过程中玻纤与钢筘等纺织机件的摩擦又不可避免，因此如何减少玻纤与钢筘等的摩擦损伤提升产品质量是我们必须探究的课题。这次试验通过对钢筘进行表面处理，改变与玻纤接触时的摩擦系数，能很好地减小钢筘与经纱之间的摩擦损伤，改善织物质量。但由于试验材料的限制，我们仅对钢筘进行了聚四氟乙烯喷涂和烧结处理，随着科学技术的发展，将有更好的减磨材料及先进技术被用于钢筘表面处理中，将会更进一步减少钢筘对玻纤造成的摩擦损伤。