玻璃纤维轻质短切毡拉伸强力影响因素分析

1、中图分类号:TQ171.777.71文献标识码:A玻璃纤维轻质短切毡拉伸强力影响因素分析陈振良，叶社培，曹国荣，谭建文（巨石集团有限公司，巨石玻璃纤维研究院，浙江省玻璃纤维研究重点实验室，桐乡314500）摘 要：分析r影响玻璃纤维轻质短切毡拉伸强力的各种因素，讨论生产过程中浸润剂与纤维的匹配性、粉末粘结剂的选 择、单位面枳质虽均匀性控制、喷雾器流虽控制等丄艺因素变化对毡片拉伸强力的影响，通过对这些因素进行深入的分析 和研究提出了合理的解决方案。关键词：玻璃纤维：短切毡：拉伸强力：影响因素CHEN Zhenliang, YE Shepei, CAO Guorong, TAN Jianwen(J

2、ushi Group Co丄td, Jushi Fiberglass Research Institute,Key Laboratory for Fiberglass Research of Zhejiang Province, Tongxiang 314500)Abstract： The factors aiYecting the tensile strength of light fiberglass chopped strand mat are analyzed, with a detailed description on the effects of such process fac

3、tors as the compatibility between the sizing agent and the fibers, the selection of powder binder, the control of the uniformity of mass per unit area and the control of water spray flow rate Based on these detailed analyses anc study, some reasonable solutions are put forward.Key words: glass fiber

4、； chopped strand mat； tensile strength； affecting factors0前言随着汽车工业的不断发展，人们对汽车轻量化 和环保方而的要求越来越高，玻璃纤维作为新型汽 车零部件的主流增强材料，在汽车上的应用前景广收稿日期:2010-10-29修回 口期：2011-03-01作者简介：陈振良.男.1985阔，汽车内饰用轻质短切毡是其中之J我们釆用 的短切毡机组设计年生产能力达8 000 t,可生 产503 200 mm门幅范围内任规格产品。但由于轻 质短切毡产品单位面积质量小，品质要求高，生产 技术难度人，因此对控制水平捉出的要求较高。其 中生产工艺的设计

5、和稳定性，浸润剂、粘结剂的使 用状况是影响产品拉伸强力的关键因素，其控制是璃纤维研究院产品研发中心助理匸程师。玻瑤纤维2011年M215陈振良偉玻瑾纤维轻质短切毡拉伸©虽力彩响因素分析1影响因素分析1.1浸润剂与纤维的匹配性玻璃纤维是生产短切毡产品的主要原材料，其 质虽的好坏对短切毡拉伸强力的人小有宜接影响。 涂覆于玻璃纤维农而的浸润剂是决定玻璃纤维性能 的关键，若浸润剂与粉末粘结剂的匹配性高，则会 使玻璃纤维与粘结剂粉末在微观界而上形成良好的 结合，这不仅有利于捉高短切毡的拉伸强力，而且 还能减少粉剂的用量，降低生产成本；反之，若浸 润剂选择不当，则粉末对玻璃纤维的粘结性会降低，

6、无法有效捉高短切毡的拉伸强力，并且生产稳定性 差，增加粉剂消耗，降低毡片的柔软性，影响毡的 使用。农1是使用不同浸润剂配方纱生产的短切毡 物理性能测试数据，其中A2配方纱生产的短切毡 性能明显好于其他两个配方。表1不同浸润剂配方纱生产的短切毡物理性能对比物理性能浸润剂配方单位面枳可燃物Aft/%拉伸强力/NAl10216.8118A29913.6ISOA310014.31421.2粉末粘结剂的选择作为短切毡生产的另种主要原材料，粉末粘 结剂的性能也是决定短切毡拉伸强力的主要因素之 ，因此粉剂品种的筛选需要重点考虑。在选择啊 应从粉剂的流动性、软化温度、粒度及其分布以及 与原丝和树脂的匹配性等方

7、面进行综合比较。粘給 剂与玻璃纤维原线或树脂的匹配性不佳会造成产品 的拉伸强力不足，降低生产效率或影响客户的使 用。流动性不好会影响粉剂的出粉均匀性，造成撤 粉不均，拉伸强力波动人。软化温度过低则易产生 结块，在高温环境中使用时堵塞岀粉口，给生产带 来不便。粘结剂粒度不适宜也会影响毡的粘结强度， 因为不同粒度分布的粉末对毡的粘结效果不同。综 合考虑以上因素，通过多次试验，确定使用聚酯体 系为主，玻璃化转变温度在50 °C以上，粒度分布主玻瑤纤维2011年策216耍在100200目范围内的粉剂粘结 剂。1.3单位面积质量均匀性控制由于轻质短切毡的单位面积质虽小，短切纤维 在毡片中分布的

8、均匀性对短切毡的拉伸强力有较人 影响。短切纤维分布不均匀，会使短切毡在各方向 上分布不均，出现厚薄不匀或形成孔洞，导致产品 出现外观质量缺陷或收卷时发生拉断，影响产品的 正常生产，因此纤维分散均匀性的控制是短切毡生 产中的重要环节。影响短切纤维分布不均的因素众 多，但大致可分为原线质量因素、设备因素、环境 因素和人为因素4个类别力。在原幺幺质量方而，采 用专用浸润剂配方生产原丝，单线线密度均控 制在1520 tex,硬挺度控制在90110 mm,纱线具有 良好的短切分散性：在设备方面，在短切机下方设 计个旋转式机械分散器，当纱束被切断后，通过 高速旋转的分散器打散均匀：此外，设计好成形室 风压

9、和风向控制，控制短切纤维下落方向；纱架室 和短切成形室的温度均控制在1530 °C,湿度控制 在70%90%之间。通过这些设计和调整，可使纤维 均匀地撇落到网带上，保证短切毡单位面积质量均 匀。1.4喷雾器流量控制在短切毡的生产过程中，粉末粘结剂首先是通 过粘附在玻纤上的水而留存在毡坯中，然后通过加 热熔化对纤维起粘结作用，因此毡坯中的水分含 量及其分布直接影响毡的粉剂含量和分布，从而间 接影响短切毡的拉伸强力。喷雾器流量过人容易造 成粉末较多的流失，流量过小又会使喷雾不均匀造 成粉末“吸附”不均匀匕】。为了保证毡面上水分 分布均匀，喷雾头的雾化效果要好，水压控制在 0. 20. 4

10、 MPa之间，喷头距离毡面的高度在0. 308 m之间。由于轻质短切毡的毡血很薄，纤维分布 少，粉末不易留存在纤维上，特别是毡的底面， 可以考虑在水中添加少量的农面活性剂，使水雾 能充分快速地润湿玻纤，同时在网带下方增加 排喷雾头，使水能“充分”润湿毡坯底面，把粉 剂留在毡的底 部。© 1994-2014 Cliina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:陈振良，等:玻錢纤维轻质短切毡拉伸强力影哨因素分析技术开发1.5烘箱温度和时间控制烘箱的作用是将短切原统中的水分烘干，同时

11、使粘结剂加热熔融，通过熔融的粘结剂将相互接触 的原丝粘合在起粉剂熔化的程度直接影响毡 的粘结强度，而熔化的效果与烘箱的温度和烘制时 间有关。轻质短切毡的生产速度快，在定长烘箱中烘制 的时间有限。为使粉剂对原丝有良好的粘结效果， 只能从烘制温度进行调节，因此烘箱温度可设定在 200 °C以上，加热时间控制在1 min以上。1.6冷却方式和速度差控制从烘箱出来的毡片有定温度的温度，粘结剂 仍处于热软化的状态，尚未起到完全的粘结作用， 只有使粘结剂的温度降到软化温度以下，才能牢固 地粘结原丝。考虑到轻质短切毡的烘制温度较高，而且生产 线速度较快，毡片从烘箱出来后要快速冷却，在设 备上，研究

12、增设对冷压辗进行冷压，冷压想农面 温度控制在20 °C以上范圉，方而可以使软化的粘 结剂快速硬化，提高冷却效果，另方面对毡片加 压，增加原丝与粘结剂的接触面积，捉高粘结效果。短切毡机组各网带线速度的协调是轻质短切毡生 产控制的难点，也是影响拉伸强力稳定的重要因 素。速度差调整不好，各网带的线速度就无法匹配， 生产时就容易出现频繁拉断的问题。通过的大虽试验研究衣明，烘箱是短切毡开始 产生拉伸强力的环节，因此实际生产中烘箱网带的 线速度应比撒粉网带的略快：冷压規的线速度又比 烘箱网带的略快；后续冷压線的线速度应保持致。 1.7收卷控制短切毡经过冷却后，已经有了较高的拉伸强力， 可进入收卷

13、段自动完成收卷和换卷。在此过程中， 虽然是自动收卷，但每卷产品卷取的长度般要求 达到200 m以上，端而平整无凹凸，这就要求收卷 装置的水平性要好，收卷张力控制均匀稳定，否 则在收卷时会出现张力不均，毡血褶皱的现象， 破坏毡片的拉伸强力。2结论以上分析了汽车装饰用玻璃纤维轻质短切毡生 产过程中影响毡片拉伸强力的几方面因素，通过刘 这些因素进行深入的分析和研究，找到合理的控制 因素和解决办法，才能对生产过程进行有效的控制， 从而提高玻璃纤维轻质短切毡产品的质量。参考文献1：马雪英影响短切毡外观质址分散性与均匀性的因索分析. 玻璃纤维.2006. (5).2I：业出版M, 2001. S3(上接第

14、14C7张宝艳零.混纤纱制备热塑性复合材料研究评述刀航空材 料学报,2000, 20(3) : 178-186.8费传军等GF/PP混纤纱及其复合材料性能初探JL玻璃纤维, 2007, (5): 1-5.19 BRACHES E. Thern)3pla3tic composites free hybrid yarns J. Proceeding of Techtextil Symposium. Frankfurt, Germany, 1991. 1.10 丁辛，吴学东.热塑性树脂与连续纤维预混料(包缠纱)的制 备技术J玻璃钢/复合材料，1997, (6): 25-27.11 SVENSSON

15、N, SHISHOO R, GILCHRIST M D. Manufacturing of thermoplastic composites from commingled yarnsa reviewJj. Joxirnal o£ Theraoplastic Composite Materials, 199S, 11:22.1122 OLSEN S H. Manufacturing with comingled yarns, fabrics and powder prepreg thermoplastic composite zaterialsJ. SAMPE Journal, 1990, 26(5):31.13 McMAHON P E, CHUNG T S, YING L. Process for preparing composite articles from composite fibe