聚四氟乙烯（PTFE）表面处理钢筘对玻璃纤维经纱的织造性能影响

裴鹏英　胡雨　龚小舟

摘要：为有效减少织造打纬阶段，经纱受到钢筘的反复摩擦而产生毛羽，甚至损伤、断头等磨损，通过对普通不锈钢筘片进行聚四氟乙烯（PTFE）喷涂和烧结处理，探究织造时普通不锈钢材质与表面处理后的筘片对经纱磨损程度的影响。结果表明，经聚四氟乙烯（PTFE）烧结后的钢筘，在打纬过程中，对经纱的磨损最小。实验结果可为提升高性能纤维织物的品质起到促进作用。

关键词：钢筘；聚四氟乙烯（PTFE）；表面处理；高性能纤维；织造

中图分类号：TS103.1文献标志码：A文章编号：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钢筘对玻璃纤维经纱的摩擦损伤

机理纺织用玻璃纤维纱线通常是由平行排列的数百根连续长纤维借助浸润剂形成的一束原丝或多束原丝再经退捻和并捻加工而成。当它用作经纱时，需绕过后梁，并依照一定的规律穿过停经片、综眼和钢筘，在织口处汇合，再绕过胸梁卷绕在卷布辊上，在这过程中经纱与这些织机零部件产生了紧密的接触。织造过程中，随着织机五大运动的进行，玻璃纤维又与这些零部件产生了相对摩擦，可以说，摩擦和磨损贯穿于纱线织造的全过程，是影响织物质量指标的主要因素之一。经过反复多次的摩擦移动，玻璃纤维表面层的浸润剂保护膜被破坏，发生擦毛、切割、拔脱等现象，导致部分单丝断裂，纱线结构松散，强力降低，毛羽增加，这些长度较长的毛羽反过来又加剧了经纱的摩擦[45]。并且，这些长毛羽之间彼此粘连，甚至与钢筘的筘齿及相邻经纱纱体纠缠在一起形成毛球，从而造成开口不清，对织造的顺利进行造成了阻碍。

文献[6]已经表明，在织造过程中，假设钢筘每次打纬时对经纱造成的摩擦功相等且为We，摩擦功完全被经纱吸收且不产生别的能量消耗，打纬N次后，经纱受的摩擦总功为W，可知：

W=N×We（1）

由式（1）可见，经纱在打纬过程中钢筘所承受的摩擦总功是由单次打纬时的摩擦功We和摩擦次数N的乘积值。而决定单次摩擦功We大小的因素有摩擦系数μ、经纱与筘齿的包围角θ，钢筘沿经丝的摆动动程S和经丝张力T，即，

We=TS（eμ θ-1）（2）

经纱与筘齿之间的包围角θ则取决于筘片侧边形状及经纱相对筘齿的位置。若经纱与筘片侧边平行，可使θ减小，若经纱与筘片侧不平行，则θ值增大，易产生断头。对同一织机而言，钢筘的摆动动程总是不变的。经纱张力T可通过调整后梁位置高低来平衡[7]。但是，摩擦系数μ这一技术指标则必需通过改善机器零部件或纱线的表面性能来调整。

2钢筘表面处理技术

为了探究经过不同表面处理工艺的钢筘对经纱的磨损情况，制备了3个规格完全一致，但表面处理技术不一样的钢筘。每一种钢筘的筘号均为108齿/10 cm，其中一个钢筘进行了聚四氟乙烯（PTFE）喷涂处理，另一个进行了聚四氟乙烯烧结处理，余下的一个为普通不锈钢材质钢筘，不做表面处理。经表面处理后的钢筘对比见图1。图13种不同类型钢筘实物

2.1聚四氟乙烯噴涂工艺

聚四氟乙烯具有耐高低温性、耐化学腐蚀和耐候性、优异的电气绝缘性、自润滑性、不粘性等众多优良品质，其摩擦系数是已知固体材料中最低的，是一种理想的润滑材料，常作为润滑剂使用[8]。

本次实验采用加压式储罐聚四氟乙烯润滑喷剂，使用前除去钢筘上的油污及污垢、毛羽，将罐体摇匀后，在通风环境下对钢筘表面进行喷涂。当气态溶剂挥发后，聚四氟乙烯在钢筘表面形成一层润滑保护膜（见图1（b））。

2.2聚四氟乙烯烧结工艺

聚四氟乙烯烧结工艺是将钢筘浸入由聚四氟乙烯制成的浸涂液中，干燥后加热到聚四氟乙烯的熔点327 ℃以上，并在此温度下保持一段时间，使大分子结构中的晶体部分全部转变为无定形结构，分散的单个树脂颗粒通过互相扩散熔融粘结成一个连续的整体，然后再经冷却，聚合物分子又从无定型逐渐转为结晶型[9]。较喷涂工艺而言，聚四氟乙烯烧结后产品性能更加稳定（见图1（c））。

3实验部分

3.1材料、设备及方法

采用的经纬纱均为玻璃纤维纱（湖北菲利华石英玻璃股份有限公司），其线密度410 tex，每一根玻璃纤维纱由3股单纱加捻而成，捻度3.5捻回/10 cm。

采用的设备为SGA598型小样半自动打样机（江苏江阴通源机械股份有限公司），为了保证经纱与机器零部件具有充分的接触时间，将织机设定为手工操作状态，不采用速度较快的自动运行模式。

打纬实验分3组进行，分别采用上述3种不同表面性能的钢筘对经纱进行打纬测试。在经纱上机后，织机可人为地设定为仅进行开口及打纬运动，打纬300次后停机。另外，还对上机经纱进行了标记，选取钢筘前后摆动动程内钢筘与经纱相接触的最易造成经纱磨损的那部分纱段进行标记。

打纬实验结束后，进一步在每组实验中挑选出10根经纱作为测试样品，测试其在3种不同的钢筘使用条件下，玻璃纤维纱的强伸性能。通过对经纱机械性能的测试，可验证不同的表面处理技术对经纱的磨损情况。

另外，也采用了这3种钢筘进行织布，然后对所织试样进行了强伸测试。为了减少织物组织结构带来的关联影响，本实验中所有经纱的穿综方法均采用平纹织物组织，顺穿法，每筘2入。

3.2结果及分析

3.2.1纱线强伸性能测试

所有的玻璃纤维经纱试样均在YG028万能材料试验机（温州方圆仪器有限公司）上测试，设定测试机的拉伸隔距200 mm，拉伸速度200 mm/min，測试时外部温度22 ℃，相对湿度65%，测试后记录数据并取平均值，如表1所示。

由表1可知，与未上机的玻璃纤维纱相比，采用上述3种类型的钢筘打纬300次后，经纱的断裂强力和强度均有不同程度的下降，其中用普通的不锈钢钢筘打纬后所得到经纱的强伸性下降幅度最大，经聚四氟乙烯喷涂处理的钢筘所得到的经纱强伸性指标下降幅度次之，经聚四氟乙烯烧结所得到的经纱强伸性下降程度最小。

手感测试表明，经烧结处理后的钢筘，其润滑程度相对于另外两种类型的钢筘提高了很多。但定量地表征其润滑程度的方法，将在后续的实验过程中继续探索。另外，虽然经喷涂表面处理后的钢筘，其润滑程度也有所提高，但聚四氟乙烯喷雾在其表面的分散并不均匀，呈颗粒状，会对经纱造成了磨损。

3.2.2织物强伸性能测试

为了进一步探究表面处理技术对最终织物的机械性能影响，采用3种不同类型的钢筘进行织布。所采用的经纬纱均为和纱线强伸性能测试一致的玻璃纤维纱。织物下机后，将织物裁剪成3组长×宽为50 mm×30 mm的试样进行强伸性能测试。

采用YG028万能材料试验机进行测试，设置实验参数拉伸隔距200 mm，拉伸速度200 mm/min，温度22 ℃，相对湿度65%，记录测试数据并取其平均值，结果见表2。

4结论

利用聚四氟乙烯对钢筘的筘齿表面进行了喷涂和烧结两种处理，再采用此钢筘进行试织，比较了不同方法对玻璃纤维纱线及其织物机械性能的影响。结果表明，经过烧结工艺处理过的钢筘，在织造时，对经纱的磨损最小，所对应的织物其机械性能最佳。此试验结果可为提高玻璃纤维纱线的上机可织性及其织物品质提供一定的参考价值。参考文献：

[1] 熊小曼，李文斌.织造过程中经纱承受的摩擦作用浅析[J].上海纺织科技，2013（3）：5-7.

[2] 朱进忠，苏玉恒.玻璃纤维纱线力学性质损伤的测试分析[J].河南工程学院学报（自然科学版），2011（1）：11-14.

[3] 宋孝浜.玻璃纤维纱织造过程的耐磨性研究[J].盐城工学院学报（自然科学版），2002（2）：40-42.

[4] 朱谱新，胡建波，姚永毅，等.经纱的摩擦磨损与油剂[J].印染助剂，2003（5）：5-9.

[5] 崔鸿钧.织造参变数对经纱在综眼内摩擦移动的影响[J].浙江纺织服装职业技术学院学报，2009（2）：1-7.

[6] 祝成炎.织造过程中经丝断头原因的探索[J].浙江丝绸工学院学报，1986，3（1）：19-26.

[7] 朱苏康，高卫东.机织学[M].北京：中国纺织出版社，2008.

[8] 孙玉红.聚四氟乙烯的性能与应用[J].科技资讯，2008（12）：6.

[9] 刘先兰.聚四氟乙烯（PTFE）制品的成型工艺及质量分析[J].现代机械，2003（3）：77-78.

（责任编辑：唐志荣）

（上接第23页）

参考文献：

[1] 刘元军，赵晓明，李卫斌.PAN基预氧丝的研究及其应用[J].成都纺织高等专科学校学报，2015，32（3）：6-14.

[2] 季涛，黄晓梅，高强，等.预氧化纤维阻燃产品的开发[J].棉纺织技术，2005，33（8）：61-62.

[3] 张瑜，黄婷婷.王洪云，等.高端车内饰阻燃针刺毡的研制[J].南通大学学报（自然科学版），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] 缪黎丽，缪黎燕.预氧丝纤维针刺预制体的制备方法[J].江苏纺织，2012（2）：47-48.

[6] 施伟，谭毅，曹作暄.硬质隔热用炭纤维整体毡的制备工艺研究[J].材料工程，2013（5）：48-52.

[7] 谢骏，罗瑞盈.石墨化温度对预氧丝针刺复合材料微观结构及力学性能影响[J].合成材料老化与应用，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] 余阳，周美华.PAN基预氧化纳米纤维毡的微波碳化、微波活化[J].化工进展，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] 朱登伟，张红波，李万千.添加聚丙烯腈预氧丝粉对泡沫炭结构和性能的影响[J].粉末冶金材料科学与工程，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.

（责任编辑：陈和榜）