玻璃纤维编织工艺现状简介

newmaker    来源：中国纺织报

欢迎访问e展厅 展厅 2 复合材料/胶粘剂展厅 阻尼材料, 环氧树脂, 密封胶, 硅胶, 厌氧胶, ... 影响玻璃纤维编织性能的因素 说明：本文以采用手摇横机进行玻璃纤维纬编针织物的编织为样本，选择的原料是河南洛阳晶纬玻璃纤维有限公司生产的无碱玻璃纤维长丝纱线，其纱线线密度为2×34tex，根据原料的线密度选择机号为E10的国产手摇横机。 通过下表很容易看出，玻璃纤维纱线与普通纤维纱线相比，断裂强度较高，但断裂伸长率比较小，尤其是比毛腈混纺纱和涤纶长丝小很多，同时，这也表明玻璃纤维的弹性、延伸性较差，而且玻璃纤维的动态摩擦系数较大，易摩擦受损。加上玻璃纤维纱线的弯曲刚度很高，这致使玻璃纤维不易弯成圈状以及在退圈和套圈时线圈不易扩张。综上所述，玻璃纤维纱线的编织性能是：易损伤，不易成圈，不易编织，作为编织材料局限性很大，对编织工艺和机件要求高。 织物组织结构和编织性能 研究玻璃纤维纱线的编织性能，采用典型的组织进行编织研究，分别选择:单面的纬平针、双面的满针罗纹、筒状织物以及花色变化组织。 单面纬平针组织是针织物结构中一个最基本的原组织，也是纬编增强结构常用的组织之一，而且在织物几何形态的研究中能够清晰的观察到织物的正反面，成为国内外针织学者研究的首选。 罗纹组织是双面纬编针织物的基本组织，它是由正面线圈纵行与反线圈纵行以一定组合相间配置而形成。该组织结构具有良好的横向延伸性。 筒状织物是三维织物的一种，采用不同的组织结构，编织的筒状织物不同，能在横机上实现编织的筒状织物的类型很多（比如采用平针、衬纬和间隔等组织的筒状织物）。玻璃纤维筒状织物可以通过数层的复合而制成各种不同型号的筒状复合材料，由于筒子周围无接缝，从而具有较高的强度。其耐水压性比同厚度、同规格的机织布制作成的有接缝的圆形筒子从理论上讲要高。 罗纹空气层和畦编组织属于花色变化组织。罗纹空气层组织又称为“米兰诺组织”。它是由罗纹组织与单面平针组织复合而成，该织物的横向延伸性比罗纹组织小，尺寸稳定性较好，这是因为他的一个完全组织需要三路编织形成，两路平针组织线圈横列，一路罗纹组织线圈横列。 编织带有集圈的组织结构，来研究不同线圈结构的性质，选择两针床上交替集圈的全畦编组织，简称为畦编组织，也称为双鱼鳞织物和双元宝织物，它是在罗纹组织的基础上，采用不脱圈法编织。 实践证明，只要在编织时综合考虑弯纱深度、牵拉力、给纱张力等条件的影响，选取适当参数，可编织出较理想的玻璃纤维纬平针织物；在满针罗纹编织时，弯纱深度、牵拉力以及给纱张力等参数要求更为严格，编织也较困难；筒状织物由于要用两针床进行编织，为了使织物均匀，要尽量使针床的间距与针距保持一致；罗纹与单面平针的线圈不一样，最终形成的织物表面会有凹凸条纹，所以在罗纹空气层织物编织时要注意密度的控制，使密度适当，否则会使织物的横条纹现象很明显，并使间隔不规则；编织畦编织物时要注意根据集圈时机头的运动方向，来配置两针床的织针，以防止边针脱针而影响编织。 影响正常编织的因素控制 影响纬编针织物正常编织的因素很多，主要有弯纱深度、牵拉力、给纱张力以及组织结构，除了上述因素外，还有机件的光滑程度、机头速度等因素，它们对织物的性能和外观均有很大的影响。 在横机上编织玻璃纤维针织物时，弯纱深度对编织的影响很大。弯纱深度过大，线圈易脱针，编织难度就增加；弯纱深度过小，线圈与机件接触紧密，摩擦大，同样给编织带来困难，甚至损坏织针；通过反复试织得出比较合适的弯纱深度是3.5~4.5之间。在弯纱深度适当时，编织比较顺利，且布面质量较好。 从欧拉公式可以得出，在弯纱深度一定时，最大弯纱张力与给纱张力、纱线与成圈机件之间的摩擦系数和包围角总和成正比。因此在顺利编织的情况下，应尽可能的减小给纱张力。手摇横机的给纱张力不易定量控制，在本课题的针织物编织过程中，将纱线从导纱眼中穿入，采用消极送纱方式，通过调节圆盘式张力装置来改变给纱张力的大小进行试织。经反复试织发现：在保证挑线弹簧能够充分吸收机头换向时产生的余线的条件下，将圆盘式张力装置的张力调节到最小时，编织最顺利，且织物效果较好。 在实际的横机编织针织物的过程中，牵拉力的值对织物的影响也很大。牵拉可以起到两大重要作用，一是将新形成的线圈拉向针背，为下一个横列的编织作好准备，二是同时保证织针在退圈时，旧线圈能够顺利滑到针杆上，并且织物不随着织针一起上升，以使编织正常进行。 在编织过程中牵拉力一般不能过大。且应使牵拉力比较均匀。实际操作过程中，在保证纱线不会随织针上升而上浮的情况下，选择尽可能小的牵拉力。 通过反复试验，得出各组织在编织过程中较适中的牵拉力。 可以看出：一般单层的织物比双层的织物施加的牵拉力要小，而且在满针罗纹织物、罗纹空气层织物、筒状织物和畦编织物4种织物编织过程中，所需的牵拉力依次增加。 一般情况下，机器采用慢速或中速都可以使编织顺利进行，对于单面平针、满针罗纹、筒状织物、罗纹空气层、畦编组织5种织物编织时，机头速度应依次减缓。在编织时，采用机头速度为中速偏慢，而且尽量均匀，从而减少纤维的损伤和保证织物的均匀。 织物的组织结构不同将会影响到复合后材料的性能，也会影响编织的难易。畦编组织相对于平针而言，不容易编织。编织时也要尽可能的使针床的间距与针距相同，从而织出效果更好的织物。 针织横机的元件一般都是由金属做成的，虽然表面比较平整，但通常不是很光滑。在编织过程中要选择打磨光滑的元件或者采取垫入陶瓷圈等措施，从而尽量避免纱线与金属元件直接接触。 强力损伤率与织物组织的关系 通过分析讨论玻璃纤维纱线在不同的纬编针织物组织结构中纱线编织后纤维的损伤程度，可以定量评价玻璃纤维纱线的可编织性。 编织试样基本情况 试样编织的原料，全部采用河南洛阳晶纬玻璃纤维有限公司生产的无碱连续玻璃纤维长丝纱线，其规格为：单丝直径为9μm，纱线为两股，单股纱线线密度为34tex，捻度为60捻/米，捻向为S。 机号：考虑到纱线的细度与机号相适应，故选用机号为E10的国产手摇横机(不带压脚)。 组织结构：经过试织和前面的分析，选用具有代表性的单面平针组织、满针罗纹组织、罗纹空气层组织和畦编组织等4种组织结构。 工艺参数：试样的规格选择为15cm×15cm，除线圈长度（也就是弯纱深度）外，每片试样均保持牵拉力、给纱张力、机头速度等其他的工艺参数不变，而且满足最合适的工艺条件。线圈长度的选定采用调节成圈三角达到所能编织的最小线圈长度弯纱深度，以此线圈长度进行编织，再不断连续增加线圈长度，直到不能正常编织，编织出具有不同线圈长度(即弯纱深度)的织物。一般线圈长度的增加以成圈三角刻度盘的3个刻度左右为一档。 定量分析损伤程度 采用纱线强力损伤法来定量评价玻璃纤维纱的损伤程度，即为未经编织的纱线的拉伸断裂强力和编织后从织物中脱散下来的纱线的拉伸断裂强力的百分比来判定玻璃纤维纱的损伤程度。 根据多次实验观察得到：脱散时造成的纤维损伤与织造时造成的纤维损伤相比非常小，因此对最后的结果影响不大。 实验及其结果分析 实验仪器采用莱州市电子仪器有限公司制造的YG061型电子单纱强力试验仪，对玻璃纤维进行编织前后的纱线断裂强力测试。 试验步骤分为取样和仪器操作两步。 取样：取未经编织的由河南洛阳晶纬玻璃纤维有限公司生产的无碱连续玻璃纤维长丝纱线，其规格为：单丝直径为9μm，原丝线密度为34tex，纱线线密度为34×2tex，捻度为60捻/米，捻向为S。取编织好的试样（平针、罗纹空气层、满针和畦编四组织试样），并把他们拆散，注意在拆散时尽量小心，尽量减小玻璃纤维纱在拆散过程中造成的损伤，而且每种组织每次均拆散少量，刚好满足测试用为最好。 仪器操作：按照YG061型电子单纱强力试验仪的操作步骤，逐步进行实验，其中预加张力选择纤维强力测试的常用值，即为10cN~14cN。 每条曲线的变化趋势是一致的，即在一定的线圈长度范围内，4种织物组织中均有一个强力损伤最小点，大于或小于此时的线圈长度范围，纱线的强力损伤均有所上升。这就是线圈长度变化对纱线强力损伤率影响的整体趋势。 不难发现，虽然3种组织中纤维损伤随线圈长度变化的趋势是一致的，但它们强力损伤率的大小各不不同，平针组织的纤维损伤率要低于满针罗纹、罗纹空气层和畦编组织。满针罗纹、罗纹空气层和畦编组织的最低损伤率分别为31.61%、33.41%和37.34%左右，而平针为27.38%左右，这与织物组织结构的不同紧密相关。 总体来说，如果对织物组织没有特别要求，那么选取一种较合适的组织(如平针组织)，也能使它的损伤率控制在非常理想的范围内。 弯纱深度直接影响强力损伤率 一是玻璃纤维纱线的弯曲刚度和摩擦系数比普通纱线的要高很多。在手摇横机上编织玻璃纤维纱线时，要尽量使针织元件表面平整光滑，从而降低玻璃纤维纱线与其表面的摩擦，减小玻璃纤维纱线的损伤。 二是为了确保顺利编织，可以用普通纱线起头。 三是将弯纱深度控制在适当较小的范围内，来减小弯纱时玻璃纤维纱线的张力，本文中采用保证挑线弹簧能够充分吸收机头换向时产生的余线的情况下，最小的给纱张力。同时，为了能够顺利退圈和不使纱线因牵拉过大而断裂，牵拉力必须适当增大，但不能过大。 四是玻璃纤维纱线编织成不同组织后的纱线强力损伤率的分析显示，玻璃纤维纱线织造后的强力损伤率与编织时的弯纱深度（即织物的线圈长度）有着密切的关系，并存在一个最佳的参数值。平针织物的纤维损伤率最低，将纤维损伤率控制在合理的范围内也相对比较容易实现，是理想的组织结构。满针罗纹和罗纹空气层比平针稍微高一点，畦编组织由于同时进行集圈和成圈，而它们的弯纱要求又不同，所以玻璃纤维纤维纱的损伤比较严重，在对组织没有特殊要求的情况下，常选用平针织物，应尽量避免选用满针罗纹、畦编组织等较复杂的组织。 五是通过对成圈机件的观察发现，编织玻璃纤维纱线更易造成机件如成圈三角和织针的磨损，这也佐证了玻璃纤维纱线编织比较困难。 六是5种针织物的编织中，平针最易编织，以满针织物、筒状织物、罗纹空气层织物、畦编织物的顺序编织逐渐困难。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/9/2012)