原丝烘干工艺与浸润剂成膜质量的关系

  为保证浸润剂的工艺性能,原丝筒的原丝必须彻底烘干,含水率应小于0.1% ,在原丝含水率过高的情况下,浸润剂成膜剂不能形成完整、致密的膜,起不到对纤维的保护作用。如缠绕纱含水量大于’. (6 时,退解及管道缠绕时会产生大量的毛丝、断纱,同时缠绕的管道还夹带着大量白丝,并影响树脂固化。能影响原丝烘干的因素有来自浸润剂本身的,也有来自烘干方式的。
  一、浸润剂本身对烘干的影响
  (1)浸润剂成膜剂中含有高沸点的溶剂。
  (2)浸润剂配方中吸湿性强的物质用量过高,如氯化锂、氯化铵、季铵盐、醇基醚基也由于强烈的氢键作用,具有较强的保水功能。对这些化学吸附水干燥时除要克服水的蒸发潜能外,还要克服水的逸出功,干燥比较困难,而且,在此情况下,即使原丝充分干燥后,在放置一段时间后也会大量吸水。
  (3)浸润剂本身迁移严重,迁移到原丝筒表面的浸润剂迅速干燥,形成一道屏障(膜),结果使水分的迁出越来越困难。
  二、烘干方式对烘干的影响
  原丝筒应用支架挂起来烘干,烘干方式分电加热和微波加热两种。
  (1)电加热烘干
  用电加热,热风循环干燥原丝筒。
  (2)微波烘干
  微波烘干具有快速、节能易于控制的优点,同时由于原丝筒内外层一起干燥,可以使浸润
剂迁移现象减少到小程度,但必须指出,微波干燥只能除去水分,起不到浸润剂中各组分需
要相互融合及交联的作用。
  (3)附着在玻纤表面的浸润剂在烘干过程中的变化
   1、烘干前,玻纤表面涂覆着一层浸润剂膜,其厚度为0.5-2μm,此膜为多相复杂结构,均质浸润剂为连续相,大小不等的乳液颗粒为分散相,此时偶联剂分子中的Si―OH键开始与玻璃表面的Si―OH键结合,在玻璃表面浓缩,取向见下图。




   2、烘干时,随着水分的不断蒸发,浸润剂浓度越来越大,乳液开始破乳、乳液颗粒凝聚,非离子型的润滑剂开始向液相-气相界面即表层迁移、抗静电剂的无机盐因过饱和而结晶析出,此过程直至浸润剂膜厚度减少至0.05-0.2μm,溶液烘干后成小范围内连续相,而不同乳液的颗粒堆积在一起,还保持其原有的颗粒界面,没有相互融合。
此时润滑剂膜力学性能很差,纱线耐磨性差,硬挺度亦不高。
  3、继续保持此温度一段时间后,浸润剂各种成膜剂乳液颗粒开始达到熔融温度,分子间相互扩散,虽不能形成完全均相的结构(这与各种乳液树脂的溶解度参数δ、熔融树脂的粘度、分子极性、树脂间化学结构相似性有关),但乳液颗粒之间的界面已消失,各种乳液树脂、水溶性树脂相互融合形成大致完整连续的膜,若浸润剂成膜剂配方中有交联剂,此时交联剂开始起作用,使树脂形成网状结构,分子量增大,而非离子间润滑剂继续向表层迁移,此时可使纱线耐磨性好,硬挺度提高,强度也达到高值。
  当然,过度烘干也会带来纱线质量问题,如表层发黄。
  综上所述:如浸润剂配方中的成膜剂(玻璃化温度)及(熔融温度)较低,成膜剂乳液只是相互融合而无交联要求的浸润剂品种,可采用微波干燥方式如缠绕纱、拉挤用纱、短切毡用纱等;反之,尤其是SMC纱以热风循环干燥的方式为好。
  这里对烘干过程只作了一个简单的描述,实际情况比它复杂得多,扫描电子显微镜所拍的照片表明,浸润剂在玻纤单纤维上往往不能形成连续完整的膜,由于浸润剂膜太薄,而相对应的乳液颗粒较大,烘干后的乳液树脂颗粒往往凸出在膜表面,这些凸出物甚至球状小颗粒将单丝粘结在一起成为一束原丝。
  浸润剂在烘干过程中的这些变化,是一个物理化学过程,有些浸润剂各组分是单纯水溶液的蒸发干燥,但有些浸润剂组分在指定的烘干温度和时间下产生进一步交联反应,不论何种浸润剂在玻纤表面均形成连续或不连续的膜。因此烘干温度和时间对原丝烘干质量影响较大,但具体烘干工艺应由浸润剂自身性质而定。