聚四氟乙烯（PTFE）表面處理鋼筘對玻璃纖維經(jīng)紗的織造性能影響

裴鵬英　胡雨　龔小舟

摘要：為有效減少織造打緯階段，經(jīng)紗受到鋼筘的反復(fù)摩擦而產(chǎn)生毛羽，甚至損傷、斷頭等磨損，通過對普通不銹鋼筘片進行聚四氟乙烯（PTFE）噴涂和燒結(jié)處理，探究織造時普通不銹鋼材質(zhì)與表面處理后的筘片對經(jīng)紗磨損程度的影響。結(jié)果表明，經(jīng)聚四氟乙烯（PTFE）燒結(jié)后的鋼筘，在打緯過程中，對經(jīng)紗的磨損最小。實驗結(jié)果可為提升高性能纖維織物的品質(zhì)起到促進作用。

關(guān)鍵詞：鋼筘；聚四氟乙烯（PTFE）；表面處理；高性能纖維；織造

中圖分類號：TS103.1文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1009-265X（2017）04-0024-04Influence of Surface Treatment of Reed by PTFE on

Weaving Property of Glass Fiber Warp

PEI Pengying， HU Yu， GONG Xiaozhou

（College of textile Science&Engineering， Wuhan Textile University， Wuhan 430200，China）Abstract：In the stage of beating， warp yarns are subjected to the repeated frictions of the reed， which results in hairiness， surface damages and broken ends. To reduce these problems， researchers explored the impact of common stainless steel reed and the reed after surface treatment on the wear degree of warp yarns through PTFE spraying and sintering treatment of common stainless steel reed. At the end， it is found that the reed treated by Polytetrafluoroethylene （PTFE） brings the least wear of warp yarns in the beating process. This research promotes the quality improvement of high performance fiber fabrics.

Key words：reed； PTFE； surface treatment； highproperty fiber； weaving

1鋼筘對玻璃纖維經(jīng)紗的摩擦損傷

機理紡織用玻璃纖維紗線通常是由平行排列的數(shù)百根連續(xù)長纖維借助浸潤劑形成的一束原絲或多束原絲再經(jīng)退捻和并捻加工而成。當(dāng)它用作經(jīng)紗時，需繞過后梁，并依照一定的規(guī)律穿過停經(jīng)片、綜眼和鋼筘，在織口處匯合，再繞過胸梁卷繞在卷布輥上，在這過程中經(jīng)紗與這些織機零部件產(chǎn)生了緊密的接觸。織造過程中，隨著織機五大運動的進行，玻璃纖維又與這些零部件產(chǎn)生了相對摩擦，可以說，摩擦和磨損貫穿于紗線織造的全過程，是影響織物質(zhì)量指標(biāo)的主要因素之一。經(jīng)過反復(fù)多次的摩擦移動，玻璃纖維表面層的浸潤劑保護膜被破壞，發(fā)生擦毛、切割、拔脫等現(xiàn)象，導(dǎo)致部分單絲斷裂，紗線結(jié)構(gòu)松散，強力降低，毛羽增加，這些長度較長的毛羽反過來又加劇了經(jīng)紗的摩擦[45]。并且，這些長毛羽之間彼此粘連，甚至與鋼筘的筘齒及相鄰經(jīng)紗紗體糾纏在一起形成毛球，從而造成開口不清，對織造的順利進行造成了阻礙。

文獻[6]已經(jīng)表明，在織造過程中，假設(shè)鋼筘每次打緯時對經(jīng)紗造成的摩擦功相等且為We，摩擦功完全被經(jīng)紗吸收且不產(chǎn)生別的能量消耗，打緯N次后，經(jīng)紗受的摩擦總功為W，可知：

W=N×We（1）

由式（1）可見，經(jīng)紗在打緯過程中鋼筘所承受的摩擦總功是由單次打緯時的摩擦功We和摩擦次數(shù)N的乘積值。而決定單次摩擦功We大小的因素有摩擦系數(shù)μ、經(jīng)紗與筘齒的包圍角θ，鋼筘沿經(jīng)絲的擺動動程S和經(jīng)絲張力T，即，

We=TS（eμ θ-1）（2）

經(jīng)紗與筘齒之間的包圍角θ則取決于筘片側(cè)邊形狀及經(jīng)紗相對筘齒的位置。若經(jīng)紗與筘片側(cè)邊平行，可使θ減小，若經(jīng)紗與筘片側(cè)不平行，則θ值增大，易產(chǎn)生斷頭。對同一織機而言，鋼筘的擺動動程總是不變的。經(jīng)紗張力T可通過調(diào)整后梁位置高低來平衡[7]。但是，摩擦系數(shù)μ這一技術(shù)指標(biāo)則必需通過改善機器零部件或紗線的表面性能來調(diào)整。

2鋼筘表面處理技術(shù)

為了探究經(jīng)過不同表面處理工藝的鋼筘對經(jīng)紗的磨損情況，制備了3個規(guī)格完全一致，但表面處理技術(shù)不一樣的鋼筘。每一種鋼筘的筘號均為108齒/10 cm，其中一個鋼筘進行了聚四氟乙烯（PTFE）噴涂處理，另一個進行了聚四氟乙烯燒結(jié)處理，余下的一個為普通不銹鋼材質(zhì)鋼筘，不做表面處理。經(jīng)表面處理后的鋼筘對比見圖1。圖13種不同類型鋼筘實物

2.1聚四氟乙烯噴涂工藝

聚四氟乙烯具有耐高低溫性、耐化學(xué)腐蝕和耐候性、優(yōu)異的電氣絕緣性、自潤滑性、不粘性等眾多優(yōu)良品質(zhì)，其摩擦系數(shù)是已知固體材料中最低的，是一種理想的潤滑材料，常作為潤滑劑使用[8]。

本次實驗采用加壓式儲罐聚四氟乙烯潤滑噴劑，使用前除去鋼筘上的油污及污垢、毛羽，將罐體搖勻后，在通風(fēng)環(huán)境下對鋼筘表面進行噴涂。當(dāng)氣態(tài)溶劑揮發(fā)后，聚四氟乙烯在鋼筘表面形成一層潤滑保護膜（見圖1（b））。

2.2聚四氟乙烯燒結(jié)工藝

聚四氟乙烯燒結(jié)工藝是將鋼筘浸入由聚四氟乙烯制成的浸涂液中，干燥后加熱到聚四氟乙烯的熔點327 ℃以上，并在此溫度下保持一段時間，使大分子結(jié)構(gòu)中的晶體部分全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形結(jié)構(gòu)，分散的單個樹脂顆粒通過互相擴散熔融粘結(jié)成一個連續(xù)的整體，然后再經(jīng)冷卻，聚合物分子又從無定型逐漸轉(zhuǎn)為結(jié)晶型[9]。較噴涂工藝而言，聚四氟乙烯燒結(jié)后產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定（見圖1（c））。

3實驗部分

3.1材料、設(shè)備及方法

采用的經(jīng)緯紗均為玻璃纖維紗（湖北菲利華石英玻璃股份有限公司），其線密度410 tex，每一根玻璃纖維紗由3股單紗加捻而成，捻度3.5捻回/10 cm。

采用的設(shè)備為SGA598型小樣半自動打樣機（江蘇江陰通源機械股份有限公司），為了保證經(jīng)紗與機器零部件具有充分的接觸時間，將織機設(shè)定為手工操作狀態(tài)，不采用速度較快的自動運行模式。

打緯實驗分3組進行，分別采用上述3種不同表面性能的鋼筘對經(jīng)紗進行打緯測試。在經(jīng)紗上機后，織機可人為地設(shè)定為僅進行開口及打緯運動，打緯300次后停機。另外，還對上機經(jīng)紗進行了標(biāo)記，選取鋼筘前后擺動動程內(nèi)鋼筘與經(jīng)紗相接觸的最易造成經(jīng)紗磨損的那部分紗段進行標(biāo)記。

打緯實驗結(jié)束后，進一步在每組實驗中挑選出10根經(jīng)紗作為測試樣品，測試其在3種不同的鋼筘使用條件下，玻璃纖維紗的強伸性能。通過對經(jīng)紗機械性能的測試，可驗證不同的表面處理技術(shù)對經(jīng)紗的磨損情況。

另外，也采用了這3種鋼筘進行織布，然后對所織試樣進行了強伸測試。為了減少織物組織結(jié)構(gòu)帶來的關(guān)聯(lián)影響，本實驗中所有經(jīng)紗的穿綜方法均采用平紋織物組織，順穿法，每筘2入。

3.2結(jié)果及分析

3.2.1紗線強伸性能測試

所有的玻璃纖維經(jīng)紗試樣均在YG028萬能材料試驗機（溫州方圓儀器有限公司）上測試，設(shè)定測試機的拉伸隔距200 mm，拉伸速度200 mm/min，測試時外部溫度22 ℃，相對濕度65%，測試后記錄數(shù)據(jù)并取平均值，如表1所示。

由表1可知，與未上機的玻璃纖維紗相比，采用上述3種類型的鋼筘打緯300次后，經(jīng)紗的斷裂強力和強度均有不同程度的下降，其中用普通的不銹鋼鋼筘打緯后所得到經(jīng)紗的強伸性下降幅度最大，經(jīng)聚四氟乙烯噴涂處理的鋼筘所得到的經(jīng)紗強伸性指標(biāo)下降幅度次之，經(jīng)聚四氟乙烯燒結(jié)所得到的經(jīng)紗強伸性下降程度最小。

手感測試表明，經(jīng)燒結(jié)處理后的鋼筘，其潤滑程度相對于另外兩種類型的鋼筘提高了很多。但定量地表征其潤滑程度的方法，將在后續(xù)的實驗過程中繼續(xù)探索。另外，雖然經(jīng)噴涂表面處理后的鋼筘，其潤滑程度也有所提高，但聚四氟乙烯噴霧在其表面的分散并不均勻，呈顆粒狀，會對經(jīng)紗造成了磨損。

3.2.2織物強伸性能測試

為了進一步探究表面處理技術(shù)對最終織物的機械性能影響，采用3種不同類型的鋼筘進行織布。所采用的經(jīng)緯紗均為和紗線強伸性能測試一致的玻璃纖維紗。織物下機后，將織物裁剪成3組長×寬為50 mm×30 mm的試樣進行強伸性能測試。

采用YG028萬能材料試驗機進行測試，設(shè)置實驗參數(shù)拉伸隔距200 mm，拉伸速度200 mm/min，溫度22 ℃，相對濕度65%，記錄測試數(shù)據(jù)并取其平均值，結(jié)果見表2。

4結(jié)論

利用聚四氟乙烯對鋼筘的筘齒表面進行了噴涂和燒結(jié)兩種處理，再采用此鋼筘進行試織，比較了不同方法對玻璃纖維紗線及其織物機械性能的影響。結(jié)果表明，經(jīng)過燒結(jié)工藝處理過的鋼筘，在織造時，對經(jīng)紗的磨損最小，所對應(yīng)的織物其機械性能最佳。此試驗結(jié)果可為提高玻璃纖維紗線的上機可織性及其織物品質(zhì)提供一定的參考價值。參考文獻：

[1] 熊小曼，李文斌.織造過程中經(jīng)紗承受的摩擦作用淺析[J].上海紡織科技，2013（3）：5-7.

[2] 朱進忠，蘇玉恒.玻璃纖維紗線力學(xué)性質(zhì)損傷的測試分析[J].河南工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2011（1）：11-14.

[3] 宋孝浜.玻璃纖維紗織造過程的耐磨性研究[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2002（2）：40-42.

[4] 朱譜新，胡建波，姚永毅，等.經(jīng)紗的摩擦磨損與油劑[J].印染助劑，2003（5）：5-9.

[5] 崔鴻鈞.織造參變數(shù)對經(jīng)紗在綜眼內(nèi)摩擦移動的影響[J].浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009（2）：1-7.

[6] 祝成炎.織造過程中經(jīng)絲斷頭原因的探索[J].浙江絲綢工學(xué)院學(xué)報，1986，3（1）：19-26.

[7] 朱蘇康，高衛(wèi)東.機織學(xué)[M].北京：中國紡織出版社，2008.

[8] 孫玉紅.聚四氟乙烯的性能與應(yīng)用[J].科技資訊，2008（12）：6.

[9] 劉先蘭.聚四氟乙烯（PTFE）制品的成型工藝及質(zhì)量分析[J].現(xiàn)代機械，2003（3）：77-78.

（責(zé)任編輯：唐志榮）

（上接第23頁）

參考文獻：

[1] 劉元軍，趙曉明，李衛(wèi)斌.PAN基預(yù)氧絲的研究及其應(yīng)用[J].成都紡織高等專科學(xué)校學(xué)報，2015，32（3）：6-14.

[2] 季濤，黃曉梅，高強，等.預(yù)氧化纖維阻燃產(chǎn)品的開發(fā)[J].棉紡織技術(shù)，2005，33（8）：61-62.

[3] 張瑜，黃婷婷.王洪云，等.高端車內(nèi)飾阻燃針刺氈的研制[J].南通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，11（4）：50-55.

[4] CHEN L L， HAN H H， CHING T H， et al. Electric heating textile： U.S.， 0149620 [P].2008-06-26.

[5] 繆黎麗，繆黎燕.預(yù)氧絲纖維針刺預(yù)制體的制備方法[J].江蘇紡織，2012（2）：47-48.

[6] 施偉，譚毅，曹作暄.硬質(zhì)隔熱用炭纖維整體氈的制備工藝研究[J].材料工程，2013（5）：48-52.

[7] 謝駿，羅瑞盈.石墨化溫度對預(yù)氧絲針刺復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能影響[J].合成材料老化與應(yīng)用，2016，45（1）：48-52.

[8] HAO M Y， LUO R Y， HOU Z H， et al. Effect of fibertypes on the braking performances of carbon/carbon composites[J].Wear， 2014，319（1）：145-149.

[9] 余陽，周美華.PAN基預(yù)氧化納米纖維氈的微波碳化、微波活化[J].化工進展，2010（4）：704-709.

[10] LIN J H， KO T H， LIN Y H， et al. Various treated conditions to prepare porous activated carbon fiber for application in supercapacitor electrodes[J]. Energy & Fuels， 2009， 23（9）： 4668-4677.

[11] 朱登偉，張紅波，李萬千.添加聚丙烯腈預(yù)氧絲粉對泡沫炭結(jié)構(gòu)和性能的影響[J].粉末冶金材料科學(xué)與工程，2013，18（2）：302-308.

[12] EBRAHIMNEZHAD K H， ESLAMI F R. Thermal and mechanical properties of hydrid carbon/oxidized polyacrylonitrile fibersepoxy composites [J].Polymer Composites， 2015，37（8）： 1-6.

（責(zé)任編輯：陳和榜）