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第三節 玻璃纖維布 (三)
 
 


三、玻纖布的結構
 。ㄒ唬┛椢锝Y構要素
  織物中經緯紗的配置情況和彼此聯結狀態稱為織物結構?椢锝Y構取決于經緯紗的單絲直徑、合股數、捻度、線密度、經緯密度、織物組織、織造參數等許多因素,這些因素的變化以及彼此的不同組合可以構成許多結構性能各異的玻纖織物,以滿足不同用途需要。
 。ǘ┛椢锝Y構與性能要求的關系
  1.經緯紗
  經緯紗的單絲直徑以微米(μm)表示。覆銅板用玻纖布經緯紗的單絲直徑都在9μm以下,標稱直徑分為4.0(BC)、4.5(C)、5.0(D)、6.0(DE)、7.0(E)、9.0(G)μm六個標稱檔次。一般而言,較細的單絲可以制成較細的紗,織成較薄的布。而同樣厚度的布,如用單絲直徑較細的經緯紗,則布的柔軟性、力學性能和耐用性更好。另一方面,拉絲時對原絲施加的浸潤劑不但在拉絲時有潤滑和集束作用,而且可以在一定程度上改善原絲的柔軟性、耐磨性和耐彎折性。特別是近代紡織型浸潤劑采用了改性淀粉為主要原料,使原絲的紡織性能得到明顯改善。改變我國上世紀80年代前只有單絲直徑7μm以下的玻璃纖維紗才能用于織布的歷史。主要玻纖紗與主要覆銅板用玻纖布,見表5-3-4。
        表5-3-4 主要玻纖紗與主要覆銅板用玻纖布

主要玻纖紗

主要玻纖布品種

代號

(μm)

Hall

Tex(g/km)

代號

密度
(根/25mm)

單位面積質量(g/m2)

厚度(mm)

BC-3000

4.03

50

1.7

1015#

85*85

11.56

0.014

BC-1500

4.03

100

3.3

1027#

74*74

19.54

0.020

C-1200

4.6

100

4.3

1037#

69*72

24.0

0.027

D-450

5

200

11.2

1080#

59*46.3

46.8

0.053

1078#

53*53

47.8

0.043

D-900

5

100

5.6

106#

55*55

24.4

0.033

D-1800

5

50

2.8

101#

74*74

16.5

0.024

DE-300

6

200

16.5

3313#

59*61

81.4

0.084

E-225

7

200

22.5

2116#

59*57

103.8

0.094

G-75

9

400

67.6

7628#

43.3*30.5

203.4

0.173

  注:表中數據參考2002年7月發布的IPC-4412《印制板用處理“E”玻璃纖維布規范》以及日本國的日東紡的產品技術標準。

  經緯紗的并合股數取決于布的厚度和原絲的粗細。當原絲的粗細已經能夠滿足布的厚度要求時就不必再合股,因為合股加捻會在提高紗的紡織性能的同時降低纖維的強度利用率和布的應用性能。早期玻纖生產受拉絲技術條件限制原絲較細,需要數股并合加捻后才能織出所需厚度的玻纖布,F代池窯拉絲技術的發展為單股紗織布創造了條件,目前覆銅板用布幾乎全部采用單股的經緯紗。
  玻纖紗的捻度以每米紗上的捻回數(捻/米)表示。在極限捻度范圍內,提高紗的捻度可以使紗中單絲之間抱合緊密,紡織性能提高,而布的樹脂浸漬性下降。特別是單向加捻的單紗,增加捻度會使布的結構穩定性下降。就覆銅板的制造和性能而言,經緯紗的捻度應盡可能降低。目前覆銅板用玻纖布的標準中紗的捻度都未作規定,近代隨著紡織技術的發展,單紗的捻度已大都降低至20~40捻/米范圍。也有公司已經開發出直接無捻紗用于織造覆銅板用玻纖布,這主要是紗制造廠拉絲技術和浸潤劑技術的革命,這大大提高了布的結構穩定性和樹脂浸漬性,改善了覆銅板的耐熱性、鉆孔加工性以及其表面平滑性。
  玻纖紗的線密度表示紗的粗細程度,以每千米紗的質量(g)為單位,國際通用名稱tex,我國俗稱號數?棽加媒浘暭唗ex完全取決于布的規格、厚度。經緯密度以單位長度內紗的根數表示(根/cm、根/5cm或根/10cm)。布的經緯紗tex選定后,調整經緯密度可以調節布的單位面積質量(g/m2)和略微調節布的厚度。玻纖布的厚度和單位面積質量與覆銅板的厚度和玻璃纖維含量密切相關,因而是覆銅板用玻纖布的關鍵技術指標。布的厚度受測試條件和測試方法的影響誤差較大,難以準確判定,故都以單位面積質量來控制,這取決于經緯紗的tex和經緯密度。經緯密度一旦設計選定,在織機上可以得到嚴格控制,因此玻纖布單位面積質量的波動幾乎完全來源于經緯紗tex的波動,因而玻纖紗tex的控制精度是玻纖布單位面積質量控制精度的關鍵影響因素。
  為保證經緯紗tex的控制精度,半成品原絲的tex和tex不勻率在拉絲過程中定時檢測及時修正,成品單紗tex逐批抽樣檢測,發現有不合格紗時該批紗全數檢測,tex不符合使用要求的紗不允許用于織布。
  覆銅板用玻纖布單位面積質量控制精度要求越來越高,因此對經緯紗tex的控制精度要求也不斷提高。單紗的tex控制精度可以用tex偏差率和tex變異系數兩個指標來衡量。
            
上式中:d——偏差率,表示實測平均值相對于標準值的偏差程度(%);
    ——實測數據的平均值;
    b——標準值;
    V——變異系數又稱不勻率,表示實測數據的離散程度(%);
    S——實測數據的標準差。
  織造用單紗tex的偏差率和變異系數目前國外一般商品紗標準、國外先進企業標準以及實際達到的較高水平見表5-3-5。由該表可見織造用紗tex控制精度不斷提高的發展趨勢。
        表5-3-5 玻纖紗tex的偏差率和變量系數指標

tex

商品紗標準

先進企業標準

實際達到的較高水平

變異系數 %

≤ 7

≤ 2.5

≤ 1.2

偏 差 率 %

≤ 5

≤ 2

≤ 1.0

   原絲或單紗tex不勻率除了絲餅或管紗之間的差異(稱外不勻)外,每個絲餅或管紗內外層也會存有差異(稱內不勻)。tex內不勻的存在同樣會對布的單位面積質量產生不良影響,因此,tex內不勻也是造成玻纖布單位面積質量波動的重要因素,需要定期測試分析,找出原因及時解決。
  2.織物組織
  織物組織表示經緯紗的交織規律。工業用玻纖布主要有平紋、斜紋、緞紋和紗羅四種組織。平紋是最簡單,也是最常用的織物組織,覆銅板用玻纖布一般全部采用平紋組織。平紋組織中經緯紗交織聯結狀態如圖5-3-2所示,圖中:(a)為透視圖、(b)剖面圖、(c)為組織圖。

       圖 5-3-2 平紋組織的經緯紗交織聯結狀態圖

  與斜紋、緞紋組織相比,平紋組織中經緯紗具有最多的組織點和屈曲數,并且互相緊靠。平紋織物緊密、平挺,適合于大多數電工絕緣和增強材料。缺點是經緯紗組織點交替處往往樹脂浸透較少,容易產生白斑,也是玻纖布需要改進的重點之一。
  隨著技術的發展,下游產業對玻纖布內部均勻性等性能要求越來越高,平紋布經緯紗之間存在空隙,其與經緯紗及經緯紗之節點交替處是不均勻的。幾年前日本旭玻纖已開發出一種用于覆銅板的多軸向玻璃纖維布,就是為了解決這一問題,不過目前還沒向市場推廣。這一問題可以通過開纖或扁平化工藝(后述)得到一定程度的緩解。
  3.織物制造工藝參數
  玻纖布在織造和后處理過程中要承受多種機械和物理作用。特別是織造和后處理時的張力作用,如果處置不當會造成纖維受力不均勻、內應力不平衡,從而影響其結構穩定性和尺寸穩定性,因此需盡量避免過大的張力和改善張力的均勻性和穩定性。
  玻纖布后處理中的熱定紋作用可在一定程度上改善織物的結構穩定性。物理加工的開纖和扁平化功能可以改善纖維在織物中的分布狀態,從而提高布的樹脂浸透性和表面平滑性。有關的工藝參數決定著玻纖布最終成品的結構狀態和質量水平。


 
 
 
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