电子级玻纤纱布生产中的若干技术问题.docx
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电子级玻纤纱布生产中的若干技术问题
浅谈电子级玻璃纤维纱、布生产中的若干技术问题
危良才
我国电子级玻璃纤维诞生于上个世纪九十年代初期，它在池窑的“母体”内孕育成长，并随着池窑的逐步发展而不断完善壮大。
我国电子玻纤工业从坩埚拉丝工艺迈入池窑拉丝工艺,不是一个单纯的量变，而是实现了质变。
正是因为这个第一轮的质变，又导致了第二轮的量变。
所以，我国电子玻纤工业就是在不断的“量变到质变”及“质变促量变”中蓬勃发展，突飞猛进。
电子级玻璃纤维纱、布（以下简称电子纱与电子布），属于电绝缘玻璃纤维产品范畴。
它是电绝缘玻璃纤维系列产品中的一支新秀。
由于它的生产技术难度大、产品质量要求高，被业界视为电绝缘玻璃纤维系列产品中的高新技术产品，是覆铜板及印制电路板必不可少、不可替代的基础材料。
1．电子布的厚薄分类标准
国外电子布在开发初期，是沿用电绝缘玻璃纤维布电工用标准。
当时，美国采用的是ASTM-D579标准。
之后,美国在此基础上,又按电子工业应用要求,对玻纤布的物化性能等质量要求,不断修订完善。
直到上个世纪八十年代后期,才由美国IPC协会负责起草,制订了IPC玻璃纤维布标准。
IPC协会的前身是印制电路板协会,美国以及欧洲的一些主要
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的玻璃纤维纱、玻璃纤维布及覆铜板厂商都是它的会员，都参与了该标准的讨论和制订。
这个IPC标准立即获得了囯际同行的一致认可,于是成为公认的国际通用标准。
后来这个标准于1997年6月进行了第一次修订。
2002年6月进行了第二次修订,称为
印制电路板用处理E玻璃纤维布规范,被命名为IPC-4412标准。
现在全球通用的电子布标准,是IPC协会根据全球电子工业发展提出的最新要求,于2006年6月修订制定的,命名为IPC-4101B标准。
电子布可根据其不同的物化性能及功能分类，但是，生产上常用的还是按电子布的厚薄來分类：
1．1厚型电子布厚度为0。
151mm以上的电子布。
如常用的7628电子布，其厚度为0。
173mm，即为厚型电子布。
1．2薄型电子布厚度为0。
150-0。
051mm的电子布。
如常用的2116电子布，其厚度为0。
094mm，即为薄型电子布。
1．3极薄型电子布厚度为0。
050-0。
026mm的电子布。
如现用的106电子布，其厚度为0。
033mm，即为极薄型电子布。
1．4超薄型电子布厚度为0。
025mm以下的电子布。
如现用的101电子布，其厚度为0。
024mm，即为超薄型电子布。
2．电子纱生产技术要领
常用电子纱牌号有G-75、E-225、D-450，现又新增了DE-300、D-900、D-1800、BC-1800、BC-3000及C-1200、C-1800等,其
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单丝直径原为5、7、9微米,现又扩大到4及4.5微米。
2.1拉丝工序
电子纱的生产工艺特性是,采用池窑多孔大漏板多分拉工艺，强制冷却，改性淀粉型浸润剂，辊动式单丝涂油浸渍，严格
气流及温湿度控制，并采用大卷装变频调速拉丝及漏板温度补偿技术拉制而成。
现将其生产技术要领分述如下:
2.1.1微粉配料
在池窑生产中，有一个非常重要的问题，那就是对玻璃原料成份的控制及其配料质是的管理。
这一点对电子纱生产来说尤其重要。
日本专家在珠海技术指导时，不是到池窑生产现场去观察拉丝作业情况，而是先到化验室去了解玻璃原料的各项化验数据，再到配料间检查配合料的配制质量。
日本专家说，玻璃原料的质量是池窑拉丝作业稳定的关键，只要对玻璃原料成份控制好，配合料质量佳，拉丝作业肯定好。
池窑拉丝的E玻璃,属于铝硼硅酸盐玻璃,是一种比较难熔的玻璃,因此要求采用微粉配料,并且对其中难熔的铝、硅成份原料的粒度要求达到300目。
对其它各种粉料的粒度也有严格的要求：
如叶蜡石及硅砂300目筛余不超过1%，方解石300目筛余不超过20%，硼钙石及萤石200目不超过15%。
为确保叶蜡石的
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化学成份均匀，在粉料混合前，还要采用专业设备进行均化处理。
要求叶蜡石微粉的Al203含量波动在+-0.4%之内,Fe203波动在0.2-0.5%之内,并且SO3<0.8%为宜。
否则,将会影响玻璃熔制时的窑内气氛和气泡排出。
更不允许有难熔矿物质如硬水铝石、刚玉及铬矿石等。
在玻璃原料配合与熔制过程中,有两个起混合作用的程序。
第一个起混合作用的是玻璃原料的配制,第二个起混合作用的是玻璃熔窑。
这两个混合程序前后配合,各司其责,共同担负熔制出优质玻璃液的任务,滿足拉丝工艺要求。
如果忽视前一个混合程序,就会加重后一个混合程序的负担。
假若玻璃原料的配制质量不佳,全靠玻璃熔窑来均化,就会导致玻璃熔制的“消化不良”,一旦玻璃熔化质量恶化,就会严重影响拉丝作业。
生产实践证实,粒度是影响玻璃原料均匀性的主要因素。
玻璃原料的粒度分散性太大,就不可能实现最有效的混合。
在玻璃原料的混合过程中,混合和反混合（即分层），这两个相互矛盾的现象几乎同时发生。
粒度分散性大,分层效应就愈显著,反之,就愈小。
如果玻璃原料的粒度适当,配合料的均匀性就好,不仅能降低玻璃熔制温度,更主要的是能够熔制出化学均匀性及热均匀性好的高质量玻璃液,满足拉制电子纱的工艺要求。
2．1．2气流控制
生产实践证明，控制池窑拉丝成型的气流，对稳定池窑拉丝
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作业，提高原丝产质量有着十分重要的作用。
这是因为拉丝成型区的气流变化，会使玻璃丝根温度，甚至漏板本身的温度发生变化，从而导致单丝直径发生变化，引起原丝号数的变化，即产生原丝直径的内不匀。
当气流的流量和流速过大时，丝根对周围介质的热传递就会增加，这就会使丝根玻璃的粘度大于成型要求的粘度范围，以致在单丝上产生外加的张力。
当这种张力大于单丝的断裂应力时，就会产生断头、飞丝现象，从而导致被廹中止拉丝操作。
同样，当气流的流量和流速过小时，由于丝根玻璃液的冷却程度不充分，就会使丝根玻璃液的粘度小于成型所要求的粘度范围，同样也会造成断头、飞丝现象。
此外，从相邻四周补入拉丝成型区的气流，以及从拉丝机向上的定向微气流（拉丝机头旋转形成）均带有大量玻璃纤维细毛羽、飞溅的雾状浸润剂颗粒，以及在空气中四散飘浮的杂质。
这些东西一旦碰撞到高速拉制的原丝上，就会在瞬间形成一个巨大的冲击力，将拉制中的原丝碰断。
据国外文献介绍，高速拉丝时，由于原丝丝束与空气剧烈摩擦，可使原丝丝束的总张力增加40%，导致飞丝，迫使拉丝作业中断。
如果在拉丝作业时有效地控制成型区气流，使单丝周围的空气，能以与单丝相近的气流速度，及相同的气流方向流动，就可
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大大减少单丝与空气的摩擦力，就不致于产生飞丝、断头现象。
还要指出的是，池窑拉丝一般都安装多孔大漏板，以大幅度提高拉丝产量。
但是，多孔漏板的漏嘴密度要比普通漏板大得多，漏嘴行距之间没有足够的面积来安装冷却片，即使能安装少量的
冷却片，又因为冷却片面积太小，而玻璃液的流量又大，就冷却片的热交换能力来说，也远远滿足不了丝根冷却的要求。
因此，必须采用热交换能力较强的气流冷却法。
2．1．3窑底鼓泡
一般气泡是指一种肉眼可见的气体夹杂物。
国外学者曽对无碱铝硼硅酸盐玻璃（即E玻璃）中的气泡作过分析,发现主要是SO2和CO2,约占气体总量的70%左右。
这些气泡是在玻璃的熔制、澄清和均化过程中产生的。
另外,配合料的颗粒不均匀、澄清剂用量不足或熔制和澄清温度偏低,都会使熔化中的玻璃产生大量的气泡。
在正常熔制过程中,碳酸盐和硅砂发生反应,大量的CO2在料隙中逸出。
隨着熔化的继续进行，融熔体逐渐把未融熔的料包围起来,使配合料中的气体不能顺利逸出,而部份溶解于玻璃液中。
气体溶解到一定饱和程度后,开始从液相转移成气相,产生微小的气泡。
隨着玻璃液中气体不断向气泡中扩散,气泡直径逐渐增大,上升速度加快,直到玻璃液面气泡破裂,泡中气体向窑内释
放。
为了加速排除玻璃中的微气泡，珠海厂在池窑底部装了两排
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鼓泡器。
鼓泡头为铂铑合金材料,鼓泡介质为高度净化的压缩空气,泡频为20-60个/分钟。
为了最大限度减少小气泡,在窑底人为制造大气泡。
第一道鼓泡器安装在池窑熔化部底部,靠近投料口。
它可以
有效地控制玻璃液面,保证配合料入窑后能够逐步熔化,起到冲散料堆,防止未熔化的生料越过泡界线的作用。
第二道鼓泡器设在澄清部底部,靠近主通路。
这里的玻璃液粘度较小,鼓泡器连续鼓泡,形成一个自然向上的玻璃液流,原来下层低温玻璃液的位置,得到上层高温玻璃液的不断补充。
这就加速了玻璃液的液流速度,从而实现了玻璃液的热均化。
据日本专家告知，池窑内的厚泡（大泡）、薄泡（小泡）和镜面（无泡）都不宜过多，要形成一定的比例。
厚泡过多时，对玻璃液澄清不利；薄泡过多时，易形成泡层的重叠；镜面状态则会将火焰温度反射出去，不利于表层玻璃液将热量往下传递；而适量中泡既有利于玻璃液继续排泡，又利于玻璃液的热传递。
据称，10万米长度的玻璃纤维原丝中，通常含有100-800个微气泡。
这些微小到连肉眼也无法看清能气泡，虽然不会影响拉丝作业，但却会影响到电子纱与电子布的强度，还会影响到覆铜板与印制电路板的电绝缘可靠性。
因为印制电路板在制造过程中，需要钻孔及孔内喷镀，如果
所钻的孔与这种微气泡相连，其镀液和铅液就会渗入到这种微气
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泡形成的空洞中，使印制电路板的电绝缘性能下降，甚至形成异常逥路产生短路。
2．2捻线工序
高性能的电子布需要优质的织造用纱。
电子布的某些重要特性几乎完全取决于经纬纱，其它质量特性也与经纬纱的质量特性密切相关。
此外纱的织造工艺性能也在很大程度上影响着织物质量和织造效率。
织造用纱的质量特性部分依赖于原丝，此外与捻线工艺也有密切关系。
特别是近代电子布的织造用纱捻线工艺发展更趋高速、低捻、大卷装。
捻线线速度已由原先的100m/min发展到160m/min；捻度由原先的40捻/m降低到目前的28捻/m。
捻线工序的生产工艺特征是采用热风干燥，积极式退介，单
向低捻，不并股，无接头，无毛羽。
电子纱原丝丝筒在初捻机上的退解，是靠装置在纱架上的丝筒自身旋转来实现的，被称为积极式退解。
这种退解方式对原丝的磨损最小，可消除原丝在退解过程中的断头，是一种先进的退解方式。
电子纱为单股纱，捻度为28捻/米。
采用这种单股低捻方式，不仅确保了电子纱原有强度不受损失，还提高了其织成的布的结构稳定性和树脂对布面的浸透性，并可改善用其制成的覆铜板的钻孔加工性和表面平滑性。
电子纱在退解过程中，采用初捻机上热风干燥方式，使涂敷
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在原丝表面上的浸润剂进一步固化，形成一层保护膜，使其在纺织加工中不致磨擦起毛。
2．3整经工序
电子布对于经纱张力的均匀性要求很高，因此，精密控制整经张力，保持经纱张力的一致性是整经工艺的关键。
电子布生产通常采用分批整经工艺。
分批整经的经纱张力一般分单纱张力、整经运转张力及卷绕压力等几个部分。
各个部分
都有专用的张力装置来调整和控制。
分批整经工艺，就是将数百根经纱，按照工艺要求的密度，张力均匀地分批卷绕到经轴上，然后用并轴上浆的方法，将几个经轴并合成一个经纱片，浸渍浆液，经锡林烘干卷绕成密度和张力符合织造要求的织轴。
2．4浆纱工序
浆纱是经纱准备工程的重要工序之一。
织造过程中的经纱在织机上受到反复的摩擦和冲击作用，往往会受到损伤，产生毛羽，严重时会造成断头，降低织造效率和织物质量。
上浆的目的就是要提高经纱的织造性能。
浆纱工程包括调浆和上浆两个部分。
调浆就是浆液的调制。
上浆就是使经纱通过某些特制的浆液，经浸渍和烘干后，部分浆液渗入经纱内部，增大了纤维之间的粘附力，从而使经纱强度增加。
浆液的另一部分被覆于纱线的表面，形成一层薄薄的浆膜，
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以提高经纱在织造时的耐磨性能。
2．4．1调浆
把一定配方比例的浆料和一定数量的水，在调浆设备里配制出浆液的过程称为调浆。
浆液是全部浆纱工艺的基础。
上浆使用的浆料的主要成分有改性淀粉和PVA等,同时,包括各种助剂。
浆液的调制是在调浆桶里进行,首
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