我國玻璃纖維無捻粗紗質量現狀

    前言
    我國的連續玻璃纖維工業誕生于五十年代后期，當時采用陶土坩堝和鎳鉻合金板法生產。隨著59年開始采用鉑銠合金坩堝拉絲，逐漸淘汰陶土坩堝拉絲工藝，玻璃纖維的品種和產量開始不斷增加，尤其是進入九十年代以來，隨著改革開發的不斷深入，社會主義市場經濟制度的逐漸完善，國民經濟的高速增長，玻璃纖維工業也得到空前增長，年產量約20萬噸（未包括臺灣省的產量）。其中無捻粗紗、無捻粗紗布和玻璃纖維氈是三個主導的產品，三者的年產量分別是2.54萬噸、5.84萬噸和1.5萬噸。
    玻璃纖維質檢中心近幾年來，對國內各主要玻璃纖維生產企業的主導產品進行了大量的試驗，對國內增強型玻璃纖維產品有了一定的了解。為此分為紗、布和氈三篇文章來介紹國內玻璃纖維產品的生產和質量現狀,本篇是其中的篇。
    概述
    無捻粗紗是由平行原絲（多股原絲無捻粗紗）或平行單絲（直接無捻粗紗）不捻而并合的集合體。它既可作為一種產品直接用于制作玻璃鋼制品（如纏繞、拉擠、連續制板、噴射、SMC、BMC和DMC等），又是一種制作無捻粗紗布和部分玻璃纖維氈的中間原料。根據用途不同，無捻粗紗基本分為二大類，一類是短切無捻粗紗（即硬質無捻粗紗），另一類是用于織造和纏繞等用途的軟質無捻粗紗。
我國玻璃纖維無捻粗紗的產量為8.38萬噸，其中中堿玻璃約為5.7萬噸，無堿玻璃約2.4萬噸，還有少量的耐堿玻璃。在8.38萬噸的總產量中，約5.84萬噸為織造紗，終轉化為無捻粗紗布。
    目前國內坩堝法工藝主要采用200孔和400孔的漏板拉絲。池窯法工藝主要采用800孔、1600孔和2000孔的漏板拉絲，生產的無捻粗紗直徑主要是11μm、13μm、16μm和24μm，均采用增強型浸潤劑，有合股紗，也有直接紗，線密度多為1200tex、2400tex和4800tex。
    本文引用了17家企業（包括一家國外公司）的21種規格的23個無捻粗紗樣品，這些樣品中有E玻璃和中堿玻璃成分；有采用池窯拉絲工藝，也有采用坩堝拉絲工藝的，有多股絡合而成的合股紗，也有采用大漏板多孔分拉的直接無捻粗紗；有采用含硅烷偶聯劑的增強型浸潤劑，也有采用不含偶聯劑的非增強型浸潤劑。
    試驗項目和試驗方法
          試驗項目和試驗方法如表1

    試驗結果
    試驗結果列于表2。 
    試驗結果綜合分析 
    ⒈國內池窯法生產的無捻粗紗纖維直徑的變異系數普遍比坩堝法低。從表2中可以看出，有8個坩堝法生產的無捻粗紗樣品的纖維直徑的變異系數大于10％，占坩堝法生產的樣品總數的57.1％，而池窯法生產的無捻粗紗僅有1個樣品的纖維直徑的變異系數大于10％，僅占池窯法生產的樣品總數的12.5％。影響纖維直徑的因素主要有漏板加工質量、玻璃液面的波動、原料的成份、漏板溫差和拉絲速度，其中漏板溫差又是目前影響纖維直徑均勻性的主要原因。由于池窯工藝對玻璃液的液面高度和玻璃液的溫度有很好的控制，因而其纖維直徑的均勻性優于坩堝法。
    ⒉池窯法生產的無捻粗紗的線密度均勻性好于坩堝法。池窯法生產的無捻粗紗線密度變異系數不超過3％，而坩堝法有4個樣品的線密度的變異系數大于4％。國內一些坩堝法生產企業采用200孔、400孔漏板拉絲，其原絲線密度小，合股的股數較多，加之生產控制不嚴，缺股、斷股和原絲的張力不均現象時有發生，容易造成無捻粗紗線密度的波動。國外公司樣品的變異系數只有0.17％，這說明與國外先進水平相比，國內還存在一定的差距。
    ⒊各企業無捻粗紗樣品的浸潤劑含量相差很大。許多企業是根據用戶的使用和工藝的要求來確定浸潤劑含量。不同用途的無捻粗紗對浸潤劑的要求也不同，通常纏繞和拉擠用紗的浸潤劑含略低一些，織造用紗要高一些，而噴射、短切紗的浸潤劑含量高。我國行業標準規定無捻粗紗的浸潤劑含量為0.5%～2.0%，范圍是相當寬的，包括各種用途的無捻粗紗，但低不得低于0.5%。在測試的樣品中，有2家浸潤劑含量低于0.5%。這三個樣品都是拉擠或纏繞用無捻粗紗。據了解，浸潤劑含量低的原因是企業在稀釋濃縮型浸潤劑時未把握好配比，固含量低。
    ⒋從表2中可以看出，無捻粗紗含水率小于或等于0.1％的樣品有18個，占樣品總數的78.2％。影響無捻粗紗含水率的因素主要是烘干設備和工藝控制，其次是玻璃成分和原絲筒上的原絲層厚度。九十年代以前，國內玻璃纖維生產企業缺乏先進的烘干設備，無捻粗紗的含水率大都在0.5％以上。近幾年，隨著引進國外先進技術和生產設備，學習國外先進技術，加上用戶對無捻粗紗含水率的要求也越來越高，各玻璃纖維生產企業比較重視這項指標。但一些小企業由于工藝和設備的原因，將無捻粗紗含水率還無法控制到這個水平。
    ⒌國產的無捻粗紗斷裂強度普遍較高，這說明國產的無捻粗紗在強度上并不比國外差。本次試驗中，同是坩堝法生產的無捻粗紗，中堿成分無捻粗紗的斷裂強度總平均為0.40N/tex，無堿成分的斷裂強度總平均為0.47N/tex，高于中堿成分。但同是池窯法生產的無堿無捻粗紗，合股紗的斷裂強度總平均值為0.40N/tex,直接紗的斷裂強度總平均為0.33N/tex,反而比合股紗低。據分析這是因為本次試驗的直接無捻粗紗樣品的直徑均超過20μm,要比合股紗粗得多，其原絲斷裂強度低，因此造成直接紗的斷裂強度比合股紗低的現象。
    ⒍線密度基本相同的無捻粗紗，其合股的股數越少，懸垂性越好。由于無捻粗紗在合股的過程中，股數越多，在合股的過程中越易造成原絲張力不勻和長短不一。測試樣品中，坩堝法生產的無捻粗紗懸垂性的總平均為25.5mm,高為79.7mm。 池窯法生產的無捻粗紗懸垂性的總平均為16.9mm，小于坩堝法。由于坩堝法多采用小漏板拉絲，相同的線密度的紗中合股的股數較多。而池窯法生產工藝采用的是大漏板、多孔分拉技術和先進的絡紗裝置。
    ⒎無捻粗紗硬挺度要與纖維直徑成正比。纖維的直徑越細，纖維越柔軟，其硬挺度越低。相同直徑的粗紗，國外公司樣品的硬挺度要高于國內樣品，其變異系數也小。測試短切率和分散率的樣品中，國產二個樣品與國外公司樣品相當，主要是由于這兩家樣品采用的是含抗靜電劑的增強型浸潤劑。
    ⒏聚酯棒的彎曲強度反映了無捻粗紗與樹脂的復合性能。在試驗中，我們選擇了3個池窯法生產的無堿無捻粗紗樣品和2個坩堝法生產的中堿無捻粗紗樣品，其中無堿無捻粗紗均采用增強型浸潤劑，而中堿無捻粗紗樣品中一個是采用711型浸潤劑，另一個是采用增強型浸潤劑。從表2中可以看出，無堿無捻粗紗聚酯棒的標準狀態彎曲強度均在1000MPa在上，其彎曲強度保留率大于88%。對于中堿無捻粗紗，采用增強型浸潤劑聚酯棒的標準狀態彎曲強度為1022MPa，彎曲強度保留率為85.2%，采用711型浸潤劑的中堿無捻粗紗聚酯棒的標準狀態彎曲強度為794 MPa，其彎曲強度保留率僅為47.6%。這兩個中堿無捻粗紗聚酯棒是采用同一樹脂、同一條件制作的，這反映出選擇增強型浸潤劑的重要性。但需說明的是，無堿無捻粗紗和中堿無捻粗紗聚酯棒所采用的樹脂不同，其試驗條件也不盡相同，因此兩者之間不作比較。國外公司的標準狀態和潮濕狀態彎曲強度較低，可能由于國外公司樣品所用的浸潤劑與本次試驗采用的國產樹脂的相容性不好。
    ⒐國外公司的無捻粗紗樣品與國內樣品相比較，其各項指標測試結果的的平均值并不算優，但各項測試值的穩定性是好的，變異系數普遍較小。這說明該公司在工藝穩定性上控制得很好，目前國內企業還有一定的差距。
    總體而言，我國織造用無捻粗紗質量水平較差，而直接用于玻璃鋼生產的無捻粗紗質量較好。這主要因為除織造外,國內無捻粗紗的用戶多為采用機械化成型的玻璃鋼生產企業，對無捻粗紗的質量要求較高。經過市場的優勝劣汰，一些質量好、價格適中的產品，尤其是用池窯法生產的拉擠、纏繞、噴射、和SMC用無捻粗紗等品種已占有較大的市場，而質量較差的無捻粗紗市場的占有量越來越小，不少生產企業已停產或轉產。