玻纖毛絲產生的原因及控制
摘 要：從玻纖生產各工序出發，并以浸潤劑技術為重點，分析了玻纖毛絲產生的原因，總結了一些來自生產實踐的右減少毛絲危害的措施。通過采用性能良好的成膜劑、潤滑劑；保持原絲一定的含油率；降低摩擦阻力；合理的烘干制度等措施有效地減少了毛絲的產生。
0 前 言
毛絲現象一直是困擾玻纖生產的重要問題。解決毛絲問題實際上是一個系統工程，從浸潤劑到拉絲、烘干、退解、織造，每道工序均有許多值得關注的細節，但在生產中往往容易忽視。
引起玻纖毛絲的原因很多，從生產工藝角度來分析有：拉絲張力過大及不勻、烘干工藝或原絲筒調制工藝不當等。從浸潤劑角度來分析有：成膜劑性能不好、浸潤劑含量偏低、潤滑劑不夠等。但根據工廠生產中常用的方法，先從引起毛絲的表觀現象，如原絲集束不良、散絲、粘并、不耐磨等直接影響玻纖制品毛絲的因素著手，由表及里，從工藝及浸潤劑綜合考慮并剖析毛絲產生的原因。
本文主要從浸潤劑技術的角度來闡述解決毛絲的措施，并借此拋磚引玉，以期引起大家的重視和討論。本人所述觀點如廖誤，望行業前輩們指正。
1 毛絲的危害
由于玻纖高模量、低伸長率，加工過程中易產生高張力，從而發生脆性斷裂。無堿纖維脆性小，中堿次之。玻纖紗斷裂時，一個斷裂點形成兩根毛絲。從毛絲的形態來分還可分為長毛絲、短毛絲、絨毛、毛團等。毛絲除影響產呂外觀、污染環境外還可造成以下危害。
(1)在層壓板制品中，玻纖毛絲存在會破壞層間絕緣性，使電絕緣制品易被擊穿且其它電氣性能大幅度下降。如對印刷線路板玻纖基布(如7628布)，少量毛絲即可造成電路異常。
(2)纏繞紗毛絲嚴重會造成繼紗并堆積在膠槽中，影響工藝性能，同時降低制品質量。
(3)拉擠紗的毛絲及斷裂的單根纖維不能順利也通過拉擠模具并模口積累造成斷紗。
(4)土工格柵用無捻粗紗如存在毛絲，則在經編機緯紗高速排布時，在導紗鉤處造成拉毛、拉散、斷裂。
(5)單絲涂塑窗紗用玻纖細紗和長纖增中熱塑性塑料用玻纖長，對紗的光潔度、完整性和集束性要求很高，稍有毛絲即不能正常生產。
(6)短切氈用紗、噴射紗、SMC紗等，由于毛絲的存在會造成切割不良，堆高纏輥等現象，大量毛絲引起毛團，嚴重影響SMC片材及短切氈質量。
2 毛絲產生的原因及解決措施[-page-]
毛絲(fuzz)、毛團(spherulites)、絨毛(fluffs and clumps,一般指織物)均為這一現象的衍生物，產生的原因一致。主要成因有以下幾點。
2.1 原絲浸潤劑含量偏低
原絲浸潤劑含量(通常稱為原絲含油率，LOI)偏低會造成原絲集束不良，產生散絲或原絲開裂現象(splitting defects)，破壞了原絲的完整性，單根散絲極易磨斷磨毛，出現大量的毛絲。
造成原絲含油率偏低的主要原因之一：實際生產中，在集束輪及排線器上以適當霧化很細的水霧噴水并不影響原絲的含油率，但拉絲時的噴霧水量及霧化程度過大，尤其是施加于排線鋼絲上的原絲的含油率。據某廠測定，在鋼絲排線器噴霧過量和不噴霧兩種情況下，原絲含油率可相差一倍。解決措施：一般認為軟質紗及紡織紗由于成膜劑為不干膜，鋼絲排線器處可不噴霧。需噴霧時噴霧頭質量要高，霧化細，沒有水珠。同時水壓要高(0.3MPa以上)，對1600孔漏板隔板下面裝兩個扇形噴嘴，水量5L/h。性能好的噴霧頭霧滴直徑在50μm左右。
造成原絲含油率降低的主要原因之二：單絲涂油器石墨輥缺少浸潤劑，出現魚眼、花輥、泡沫等現象會造成含油率偏低。解決措施：出現魚眼和花輥的問題先要檢查浸潤劑各組分中不親水(油性)組份的用量是否過大，是否成膜劑乳液穩定性差，易粘附。如為上述問題，適當進行浸潤劑配方調整或在浸潤劑中適當添加滲透劑。如非上述原因，就要及時清洗或更換涂油器石墨輥。浸潤劑泡沫過多，同樣會使原絲含油率偏低，必要時要施加極少量的消泡劑。
另外其他原因也會造成含油率，產生毛絲問題。如對硬質紗用浸潤劑而言，浸潤劑成膜快、易結皮，也會降低含油率。所以涂油器槽溫度不能太高，要防止水分過多揮發，造成成膜快、易結皮的問題。浸潤劑遷移會造成原絲筒內層含油偏低。浸潤劑配方中水溶性物質越多，遷移越大。這種情況可通過調整浸潤劑配方中的水溶性物質比例來進行改善，同時要注意成膜劑對玻纖粘結力強則不易遷移。
為了解決原絲含油率偏低的問題，提高原絲含油率措施還有如提高單絲涂油器轉速。石墨輥上浸潤劑薄膜厚度與涂油器的轉速成正比。玻纖從石墨輥帶走的浸潤劑量與轉速平方成正比。雖經過鋼絲排線器拋射后浸潤劑含量有所下降，但總體上講提高單絲涂油器的轉速有助于原絲含油率的提高。同樣，浸潤劑的粘度提高也有助于原絲含油率的提高。在浸潤劑中添加聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVPK)等高粘度物質，可使浸潤劑粘度提高，并增加集束性。浸潤劑中添加滲透如JFC可使原絲吃油更均勻。[-page-]
原絲含油率也不是越高越好，我們在實際操作時要注意，根據玻纖紗產品的用途，對每一品種的玻纖紗都有一定的含油率的要求。以有代表性的PPG玻纖產品為例：軟質紗類，纏繞合股紗含油率為0.65%±0.075%;拉擠紗為0.6%±0.15%;直接紗(纏繞、拉擠、方格布)為0.55%±0.75%;而專為多軸向織物(真空輔助成型)的直接紗含油率要稍高些，為0.7%±0.15%。硬質紗類，噴射紗為1%~1.15%；結構型SMC用紗為1.85%~1.9%(丙酮溶解率28%)；A級表面SMC用紗為1.70%(丙酮溶解率為48%)。因此為了既滿足產品性能要求，又滿足工藝性能要求，在生產中要隨時監控原絲的含油率，使其處于適用范圍之內。
2.2 拉絲時張力過大或張力不均
拉絲時張力過大會造成原絲筒上原絲呈現過于扁平、寬度過大的狀態，破壞了原絲的集束性，這種形態的原絲在退解時極易產生毛絲問題。鋼絲排線器必須經常清洗及更換，鋼絲上不能積有污垢及毛團，否則會引起排絲阻力增大及拉絲張力過大。
原絲張力不勻就造成少量單絲承受了玻纖預加工過程中產生的大部分張力，那么這幾根單絲極易斷裂，產生毛絲。造成張力不均的原因主要有：(1)采用短作業線的拉絲工藝，拉絲扇形面角度大，單根纖維受力不勻，易造成張力不均；(2)采用非強制性分束或分束率控制不當均會造成原絲張力不勻；(3)漏板溫度均勻性差或玻璃液均勻性差會造成原絲張力不勻。
解決措施以下幾點：
(1)調節工藝位置，尤其是控制好扇形單絲在石墨輥上的包角和集束輪位置。將單絲包角盡可能調整小，一般為3度左右。這樣可以有效地降低拉絲張力。同時集束輪槽要定期轉動一定的角度，否則會磨寬，造成原絲散絲并產生毛絲。
(2)浸潤劑配方中添加濕態潤滑劑，如陽離子潤滑劑、脂肪酰胺等，使浸潤劑水劑手感更滑，以降低拉絲陰力。
(3)控制好漏板溫度的均勻性，同時適當提高玻璃液的溫度以改善玻璃液的均勻性，使漏板下各單纖張力不均勻。經試驗證明，某企業采用強制分束工藝，在漏板溫度均勻的情況下毛羽量為0.58。隨著分束率提高，毛羽量也隨之增大，分束率80%，毛羽量為0.15，分束率100%，毛羽量為0.42。其他未來采用強制分束工藝的企業毛羽量更大。
2.3 繞絲筒上原絲間粘并[-page-]
如果繞絲筒上原絲左右、上下之間粘并，在退解時一股紗退出往往造成另一股紗受損，只要有一根或幾根單絲斷裂就會造成大面積網狀毛紗，粘并嚴重時還會造成退解、脫圈。因此這也是毛絲現象產生的一類重要原因。
解決措施有：
(1)防止出現壓紗現象。壓紗現象即上層原絲束嵌入下層原絲束之間的空隙中。壓紗現象的出現易導致原絲間粘并，一旦出現此類現象應及時檢查拉絲張力和鋼絲排線器的排線。調整拉絲張力措施見2.2。調整排線確保繞絲筒上的原絲要保持一定的交叉角，降低層間接觸面積。
(2)浸潤劑配方中可添加少量具有隔離效果的潤滑劑，如乳化機油(國外牌號為7740)、鄰苯二甲酸二丁酯、二辛酯乳液、德固賽公司的GFA-2、GFA-7等。在浸潤劑烘干成膜時，這些非極性的油類物質會遷移到膜表面，既起到良好的潤滑作用，又可起到隔離防粘并效果，且由于用量小、分子量小不會影響到樹脂的浸透。
2.4 原絲爽滑性不夠，與導紗材料動摩擦系數大
摩擦是造成毛絲的直接原因。有文章報導用聲發射方法(即記錄單纖斷裂時的聲訊號)來分析玻纖預加工過程中的損傷，結果表明：
(1)摩擦是紗線在低張力下發生損傷的主要原因。
(2)彎曲使紗線承受能力下降，在紗線經導紗軸彎曲牽伸情況下易產生毛絲。在紗線彎曲受力情況下，拉伸力、壓縮力、剪切力同時存在，由于邊角邊緣效應，單纖易斷裂。
要解決此類毛絲問題，需要降低滑動摩擦系數。解決措施如下：
(1)提高導紗材料的光潔度和耐磨性。通過實驗，測定了玻纖與各種材質的滑動摩擦系數，與不銹鋼為0.4，90#Al2O3為0.45，竹材為0.3，其結論為玻纖導紗材料以竹材為佳。但文中未提及材料的光潔度，兩物體間滑物摩擦系數與滑動速度及加載質量(張力)有關，同時也與材料表面形貌及表面硬度有關。即使對加工精度為8級(
0 前 言
毛絲現象一直是困擾玻纖生產的重要問題。解決毛絲問題實際上是一個系統工程，從浸潤劑到拉絲、烘干、退解、織造，每道工序均有許多值得關注的細節，但在生產中往往容易忽視。
引起玻纖毛絲的原因很多，從生產工藝角度來分析有：拉絲張力過大及不勻、烘干工藝或原絲筒調制工藝不當等。從浸潤劑角度來分析有：成膜劑性能不好、浸潤劑含量偏低、潤滑劑不夠等。但根據工廠生產中常用的方法，先從引起毛絲的表觀現象，如原絲集束不良、散絲、粘并、不耐磨等直接影響玻纖制品毛絲的因素著手，由表及里，從工藝及浸潤劑綜合考慮并剖析毛絲產生的原因。
本文主要從浸潤劑技術的角度來闡述解決毛絲的措施，并借此拋磚引玉，以期引起大家的重視和討論。本人所述觀點如廖誤，望行業前輩們指正。
1 毛絲的危害
由于玻纖高模量、低伸長率，加工過程中易產生高張力，從而發生脆性斷裂。無堿纖維脆性小，中堿次之。玻纖紗斷裂時，一個斷裂點形成兩根毛絲。從毛絲的形態來分還可分為長毛絲、短毛絲、絨毛、毛團等。毛絲除影響產呂外觀、污染環境外還可造成以下危害。
(1)在層壓板制品中，玻纖毛絲存在會破壞層間絕緣性，使電絕緣制品易被擊穿且其它電氣性能大幅度下降。如對印刷線路板玻纖基布(如7628布)，少量毛絲即可造成電路異常。
(2)纏繞紗毛絲嚴重會造成繼紗并堆積在膠槽中，影響工藝性能，同時降低制品質量。
(3)拉擠紗的毛絲及斷裂的單根纖維不能順利也通過拉擠模具并模口積累造成斷紗。
(4)土工格柵用無捻粗紗如存在毛絲，則在經編機緯紗高速排布時，在導紗鉤處造成拉毛、拉散、斷裂。
(5)單絲涂塑窗紗用玻纖細紗和長纖增中熱塑性塑料用玻纖長，對紗的光潔度、完整性和集束性要求很高，稍有毛絲即不能正常生產。
(6)短切氈用紗、噴射紗、SMC紗等，由于毛絲的存在會造成切割不良，堆高纏輥等現象，大量毛絲引起毛團，嚴重影響SMC片材及短切氈質量。
2 毛絲產生的原因及解決措施[-page-]
毛絲(fuzz)、毛團(spherulites)、絨毛(fluffs and clumps,一般指織物)均為這一現象的衍生物，產生的原因一致。主要成因有以下幾點。
2.1 原絲浸潤劑含量偏低
原絲浸潤劑含量(通常稱為原絲含油率，LOI)偏低會造成原絲集束不良，產生散絲或原絲開裂現象(splitting defects)，破壞了原絲的完整性，單根散絲極易磨斷磨毛，出現大量的毛絲。
造成原絲含油率偏低的主要原因之一：實際生產中，在集束輪及排線器上以適當霧化很細的水霧噴水并不影響原絲的含油率，但拉絲時的噴霧水量及霧化程度過大，尤其是施加于排線鋼絲上的原絲的含油率。據某廠測定，在鋼絲排線器噴霧過量和不噴霧兩種情況下，原絲含油率可相差一倍。解決措施：一般認為軟質紗及紡織紗由于成膜劑為不干膜，鋼絲排線器處可不噴霧。需噴霧時噴霧頭質量要高，霧化細，沒有水珠。同時水壓要高(0.3MPa以上)，對1600孔漏板隔板下面裝兩個扇形噴嘴，水量5L/h。性能好的噴霧頭霧滴直徑在50μm左右。
造成原絲含油率降低的主要原因之二：單絲涂油器石墨輥缺少浸潤劑，出現魚眼、花輥、泡沫等現象會造成含油率偏低。解決措施：出現魚眼和花輥的問題先要檢查浸潤劑各組分中不親水(油性)組份的用量是否過大，是否成膜劑乳液穩定性差，易粘附。如為上述問題，適當進行浸潤劑配方調整或在浸潤劑中適當添加滲透劑。如非上述原因，就要及時清洗或更換涂油器石墨輥。浸潤劑泡沫過多，同樣會使原絲含油率偏低，必要時要施加極少量的消泡劑。
另外其他原因也會造成含油率，產生毛絲問題。如對硬質紗用浸潤劑而言，浸潤劑成膜快、易結皮，也會降低含油率。所以涂油器槽溫度不能太高，要防止水分過多揮發，造成成膜快、易結皮的問題。浸潤劑遷移會造成原絲筒內層含油偏低。浸潤劑配方中水溶性物質越多，遷移越大。這種情況可通過調整浸潤劑配方中的水溶性物質比例來進行改善，同時要注意成膜劑對玻纖粘結力強則不易遷移。
為了解決原絲含油率偏低的問題，提高原絲含油率措施還有如提高單絲涂油器轉速。石墨輥上浸潤劑薄膜厚度與涂油器的轉速成正比。玻纖從石墨輥帶走的浸潤劑量與轉速平方成正比。雖經過鋼絲排線器拋射后浸潤劑含量有所下降，但總體上講提高單絲涂油器的轉速有助于原絲含油率的提高。同樣，浸潤劑的粘度提高也有助于原絲含油率的提高。在浸潤劑中添加聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVPK)等高粘度物質，可使浸潤劑粘度提高，并增加集束性。浸潤劑中添加滲透如JFC可使原絲吃油更均勻。[-page-]
原絲含油率也不是越高越好，我們在實際操作時要注意，根據玻纖紗產品的用途，對每一品種的玻纖紗都有一定的含油率的要求。以有代表性的PPG玻纖產品為例：軟質紗類，纏繞合股紗含油率為0.65%±0.075%;拉擠紗為0.6%±0.15%;直接紗(纏繞、拉擠、方格布)為0.55%±0.75%;而專為多軸向織物(真空輔助成型)的直接紗含油率要稍高些，為0.7%±0.15%。硬質紗類，噴射紗為1%~1.15%；結構型SMC用紗為1.85%~1.9%(丙酮溶解率28%)；A級表面SMC用紗為1.70%(丙酮溶解率為48%)。因此為了既滿足產品性能要求，又滿足工藝性能要求，在生產中要隨時監控原絲的含油率，使其處于適用范圍之內。
2.2 拉絲時張力過大或張力不均
拉絲時張力過大會造成原絲筒上原絲呈現過于扁平、寬度過大的狀態，破壞了原絲的集束性，這種形態的原絲在退解時極易產生毛絲問題。鋼絲排線器必須經常清洗及更換，鋼絲上不能積有污垢及毛團，否則會引起排絲阻力增大及拉絲張力過大。
原絲張力不勻就造成少量單絲承受了玻纖預加工過程中產生的大部分張力，那么這幾根單絲極易斷裂，產生毛絲。造成張力不均的原因主要有：(1)采用短作業線的拉絲工藝，拉絲扇形面角度大，單根纖維受力不勻，易造成張力不均；(2)采用非強制性分束或分束率控制不當均會造成原絲張力不勻；(3)漏板溫度均勻性差或玻璃液均勻性差會造成原絲張力不勻。
解決措施以下幾點：
(1)調節工藝位置，尤其是控制好扇形單絲在石墨輥上的包角和集束輪位置。將單絲包角盡可能調整小，一般為3度左右。這樣可以有效地降低拉絲張力。同時集束輪槽要定期轉動一定的角度，否則會磨寬，造成原絲散絲并產生毛絲。
(2)浸潤劑配方中添加濕態潤滑劑，如陽離子潤滑劑、脂肪酰胺等，使浸潤劑水劑手感更滑，以降低拉絲陰力。
(3)控制好漏板溫度的均勻性，同時適當提高玻璃液的溫度以改善玻璃液的均勻性，使漏板下各單纖張力不均勻。經試驗證明，某企業采用強制分束工藝，在漏板溫度均勻的情況下毛羽量為0.58。隨著分束率提高，毛羽量也隨之增大，分束率80%，毛羽量為0.15，分束率100%，毛羽量為0.42。其他未來采用強制分束工藝的企業毛羽量更大。
2.3 繞絲筒上原絲間粘并[-page-]
如果繞絲筒上原絲左右、上下之間粘并，在退解時一股紗退出往往造成另一股紗受損，只要有一根或幾根單絲斷裂就會造成大面積網狀毛紗，粘并嚴重時還會造成退解、脫圈。因此這也是毛絲現象產生的一類重要原因。
解決措施有：
(1)防止出現壓紗現象。壓紗現象即上層原絲束嵌入下層原絲束之間的空隙中。壓紗現象的出現易導致原絲間粘并，一旦出現此類現象應及時檢查拉絲張力和鋼絲排線器的排線。調整拉絲張力措施見2.2。調整排線確保繞絲筒上的原絲要保持一定的交叉角，降低層間接觸面積。
(2)浸潤劑配方中可添加少量具有隔離效果的潤滑劑，如乳化機油(國外牌號為7740)、鄰苯二甲酸二丁酯、二辛酯乳液、德固賽公司的GFA-2、GFA-7等。在浸潤劑烘干成膜時，這些非極性的油類物質會遷移到膜表面，既起到良好的潤滑作用，又可起到隔離防粘并效果，且由于用量小、分子量小不會影響到樹脂的浸透。
2.4 原絲爽滑性不夠，與導紗材料動摩擦系數大
摩擦是造成毛絲的直接原因。有文章報導用聲發射方法(即記錄單纖斷裂時的聲訊號)來分析玻纖預加工過程中的損傷，結果表明：
(1)摩擦是紗線在低張力下發生損傷的主要原因。
(2)彎曲使紗線承受能力下降，在紗線經導紗軸彎曲牽伸情況下易產生毛絲。在紗線彎曲受力情況下，拉伸力、壓縮力、剪切力同時存在，由于邊角邊緣效應，單纖易斷裂。
要解決此類毛絲問題，需要降低滑動摩擦系數。解決措施如下：
(1)提高導紗材料的光潔度和耐磨性。通過實驗，測定了玻纖與各種材質的滑動摩擦系數，與不銹鋼為0.4，90#Al2O3為0.45，竹材為0.3，其結論為玻纖導紗材料以竹材為佳。但文中未提及材料的光潔度，兩物體間滑物摩擦系數與滑動速度及加載質量(張力)有關，同時也與材料表面形貌及表面硬度有關。即使對加工精度為8級(
