专利名称：无捻玻璃纤维纱及制法、及将其作为纬纱制成的玻璃纤维布的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种无捻玻璃纤维纱及其制法，尤指在制造玻璃纤维的熔融纺丝过程中使用特定浆料组合物上浆，使经过抽丝、上浆及卷取形成的玻璃纤维丝饼，在完成干燥程序后，不需捻丝加工，就可以供给后续纺织加工的无捻玻璃纤维纱。
背景技术：
目前用来制造玻璃纤维布、编织电子套管、强化纸及强化带、硅轮轴心材料、电绝缘材料等制品的原料，是采用在制造过程中都经过捻丝加工的(有捻)玻璃纤维纱。而(有捻)玻璃纤维纱的制造方法，如图1及图2所示，可分成三个主要过程，即玻璃原料的熔解(I)、熔融纺丝(II)及捻丝加工(III)。
在玻璃原料的熔解(I)过程中，包括原料混合及玻璃熔解步骤，将玻璃原料(硅砂、石灰石、高岭土、硼酸、氟石、芒硝、碱灰)依一定比例配料混合，然后再放入窑炉内熔解成熔融的玻璃膏。
在熔融纺丝(II)过程中，包括抽丝、上浆及卷取步骤，将经过熔解(I)过程的熔融玻璃膏，通过白金抽丝盒的纺口依自由落体原理流下，经雾状水喷布瞬间冷却，经过上浆器上浆(一般玻璃纤维纱浆料)，由集束器将数百条玻璃纤维单纤集束成股，其单纤平均直径为5至30μm，再经由卷取器高速卷取成玻璃纤维丝饼(10)。
在捻丝加工(III)过程中，将(II)过程中的玻璃纤维丝饼(10)经过干燥、回潮后，再将该玻璃纤维丝饼(10)置于捻丝机喂丝架上解舒，丝束经由猪尾丝导、钢丝圈捻制缠绕在一旋转胶管上，成为一圆锥形状的(有捻)玻璃纤维纱(20)产品，可用来制造玻璃纤维布(30)。
上述现有的(有捻)玻璃纤维纱制法，在熔融纺丝(II)过程中，是使用一般常用的玻璃纤维纱浆料来上浆，尤其，必须经过各种捻丝加工(III)过程，才可制成(有捻)玻璃纤维纱，在成本负担上，捻丝加工是不可减免的必需成本。
然而，本发明首创的无捻玻璃纤维纱制法，却可省略现有玻璃纤维纱制法中的捻丝加工(III)过程，而且，所制成的无捻玻璃纤维纱的物理性质，较一般有捻玻璃纤维纱更佳，具有优异的抗拉强度，用为无捻玻璃纤维布的纬纱时，更可大幅提升玻璃纤维布的纬向拉力强度。
发明内容
本发明的主要目的即在提供一种无捻玻璃纤维纱制法，在熔融纺丝(II)过程中，以所发明调配的浆料组合物来上浆，经过卷取成玻璃纤维丝饼后，在特定条件下再完成回潮、干燥程序，不需捻丝加工(III)过程，即构成一种无捻玻璃纤维纱，可用为加工玻璃纤维布、编织电子套管、强化纸及强化带、硅轮轴心材料、电绝缘材料等制品的原料。
本发明的次要目的即在提供一种不需捻丝加工(III)过程的无捻玻璃纤维纱制法，可节省捻丝加工所需的成本，具有降低制造成本的优点，而且，由本发明的制法所制成的无捻玻璃纤维纱，具有良好的抗拉强度，可用来制成CCL基材所需的玻璃纤维布，特别是当玻璃纤维布的纬纱原料是采用本发明的无捻玻璃纤维纱时，可使玻璃纤维布的纬向拉力强度大幅提高。
请参考图3及图4，本发明所示的无捻玻璃纤维纱的制法，包括两个主要过程，即玻璃原料的熔解(I)及熔融纺丝(II)，并不需要制造(有捻)玻璃纤维纱的捻丝加工(III)过程。
本发明的玻璃原料的熔解(I)过程，与常用玻璃原料的熔解(I)过程相同，包括原料混合及玻璃熔解步骤，将玻璃原料(硅砂、石灰石、高岭土、硼酸、氟石、芒硝、碱灰)依一定比例配料混合，然后再放入窑炉内熔解成熔融的玻璃膏。
而在本发明的熔融纺丝(II)过程中，其加工流程的步骤，虽仍旧沿用常规的熔融纺丝(II)过程的步骤，包括抽丝、上浆及卷取步骤，将经过(I)过程的熔融玻璃膏，经由白金抽丝盒的纺口藉自由落体原理流下，经雾状水喷布瞬间冷却，再经过上浆器上浆，由集束器将数百条玻璃纤维单纤集束成股，再经由卷取器高速卷取成玻璃纤维丝饼(A)。但，本发明于熔融纺丝(II)过程中的上浆阶段所使用的浆料组合物，是本发明的特定浆料组合物，与一般玻璃纤维纱的浆料不相同，换言之，于上浆阶段所使用的浆料组合物的成分及配方，是使本发明的制法可省略捻丝加工(III)过程就可以制成无捻玻璃纤维纱的关键技术，也是使无捻玻璃纤维布等制品得以提升品质与物理性能的关键技术。
所以，本发明的制法在熔融纺丝(II)过程中，接着是对经由卷取器高速卷取成的玻璃纤维丝饼(A)，以自然回潮、烘箱干燥、高周波干燥等方式干燥，而且，控制条件是使玻璃纤维丝饼(A)的上浆组合物的烧失量为0.8～1.6wt及含水率在0.2以下，在完成干燥的控制条件后，该玻璃纤维丝饼(A)，不须经捻丝加工，就形成无捻玻璃纤维纱(B)。
此外，如图4所示，本发明的无捻玻璃纤维纱(B)，可直接置于纬纱座的丝饼固定架(C)上成为玻璃纤维布于织布工程中投纬生产时所需的纬纱，以制成纬纱是采用无捻玻璃纤维纱(B)为材质的无捻玻璃纤维布(40)，而且，选用本发明的无捻玻璃纤维纱(B)为材质而制成的无捻玻璃纤维布(40)，可用于PCB基材或CCL基材上。
而本发明使用的浆料组合物，其中固形成份占浆料溶液5.0～8.0wt％，另包含(a)成膜剂，占浆料溶液为1.5～4.0wt％，类型包括淀粉---如玉米、小麦、马铃薯等淀粉；乙烯基乳化物---如聚乙醋酸酯、压克力或苯乙烯基、聚丙酸乙烯酯等乳化物；聚缩合乳化物---如聚酯聚合物、聚乌聚合物、环氧聚合物、环氧酯化物等乳化物；及PVP等；其中以玉米及/或马铃薯淀粉为最佳实施例；(b)润滑剂，占浆料溶液为1～3wt％，类型包括改质氢化棉子油；玉米油；大豆油；脂蜡及其它氢化物、植物性油等；其中以改质氢化大豆油及/或脂蜡为最佳实施例；(c)柔软剂，占浆料溶液为0.1～0.5wt％，类型包括胺类---如一级胺；氧化乙烯基胺类---如一级胺与氧化乙烯基反应所得产物；四级胺盐类；其它阳离子衍生物---如酰胺及烷基唑咪类衍生物；其中以酰胺及/或烷基唑咪类衍生物为最佳实施例；
(d)乳化剂，占浆料溶液为0.2～0.5wt％，类型包括非离子接口活性剂---聚乙二醇山梨糖醇单体；聚氧化乙烯单体；其中以聚乙二醇山梨糖醇单体为最佳实施例；(e)偶合剂，占浆料溶液为0～0.4wt％，类型包括铬、钛错合物；硅烷类偶合剂；其中以硅烷类偶合剂为最佳实施例；(f)去离子水，占浆料溶液为96～82wt％。
图1及图2是一般玻璃纤维纱及玻璃纤维布的制造流程图。
图3及图4是本发明的无捻玻璃纤维纱及无捻玻璃纤维布的制造流程图。
图号说明(10)玻璃纤维丝饼 (20)有捻玻璃纤维纱(30)有捻玻璃纤维布(A)玻璃纤维丝饼 (B)无捻玻璃纤维纱(40)无捻玻璃纤维布(C)纬纱座的丝饼固定架具体实施方式
实例说明表一所示的浆料组合物甲及浆料组合物乙，为本发明无捻玻璃纤维纱制法的实施例1及实施例2，分别在熔融纺丝(II)过程作为上浆的浆料，并据以制成无捻玻璃纤维纱，以及再经由织布机纬纱架投纬，制成无捻玻璃纤维布，其中无捻玻璃纤维纱的物理性能、及无捻玻璃纤维布的布面物理性能，分别如表二及表三所示，另再将所制成的无捻玻璃纤维布与Epoxy树脂含浸、硬化，作为CCL基材的玻璃纤维布，并测试其吸水性、爆板试验、板翘试验及弯曲强度，结果如表四所示。
而表一所示的浆料组合物丙，是常用有捻玻璃纤维纱的上浆用成分，并经过捻丝加工(III)过程，制成有捻玻璃纤维纱，以及再以有捻玻璃纤维纱制成有捻玻璃纤维布和CCL基材的玻璃纤维布，同时，作为与实施例1及实施例2比较的比较例。
按表二、表三所示结果，证明本发明的无捻玻璃纤维纱的物理性能，在抗拉强度(g/tex)、飞行性(g)、柔软性(cm)及分岔性(L(cm)，X(cm))等方面，都远优于有捻玻璃纤维纱，尤其，当玻璃纤维布的纬纱原料是采用本发明的无捻玻璃纤维纱时，纬向拉力强度(kg/cm)更加明显优异。由表四所示结果，亦可证明由本发明的无捻玻璃纤维纱衍生制成的CCL制品，在物理性能及品质上，均较一般有捻玻璃纤维制品佳。
表一 无捻浆料(甲、乙)与有捻浆料(丙)组合物
表二无捻与有捻玻璃纤维纱品质及物理性能 注上述的玻璃纤维纱各项物理性能数据，是按照下述检测方式而得到的1.烧失量、水份、抗拉强度及宽度按照ASTM-D578方式检测。
2.摩擦系数由SDL公司提供仪器(编号SDL 96/8)检测所得。
3.飞行性将样品放入织布机的喷嘴，设定压力2kg，计算1分钟样品经过喷嘴飞行的重量(g)。
4.柔软性取30公尺样品缠绕在直径10公分圆柱体上，取出样品挂于固定处，量测样品横向最大直径的值(cm)。
5.分岔性取30公分样品于底下挂100g砝码1分钟，用剪刀剪掉距砝码5公分处，用标尺纪录样品分岔程度(cm)，其中L为纵向；X为横向。
表三无捻与有捻玻璃纤维布品质物理性质 表四CCL基材使用无捻与有捻玻璃纤维布的品质物理性能
权利要求
1.一种无捻玻璃纤维纱的制法，包括玻璃原料的熔解(I)过程，将玻璃原料混合及熔解成熔融的玻璃膏；以及熔融纺丝(II)过程，将经过(I)过程的熔融玻璃膏，再依次经过抽丝、以固形成份5～8wt％的浆料组合物上浆及卷取步骤，而卷取成玻璃纤维丝饼(A)，再将玻璃纤维丝饼(A)经过干燥步骤，使玻璃纤维丝饼(A)的上浆组合物的烧失量占玻璃纤维0.8～1.6wt％及含水率在0.2％以下，不须捻丝加工，即制成无捻玻璃纤维纱；其中，熔融纺丝(II)过程中的上浆步骤所使用的浆料组合物，包含(a)成膜剂1.5～4.0wt％、(b)润滑剂1～3wt％、(c)柔软剂0.1～0.5wt％、(d)乳化剂0.2～0.5wt％、(e)偶合剂0～0.4wt％及(f)去离子水96～82wt％。
2.如权利要求1所述的制法，其中，该浆料组合物的(a)成膜剂选自淀粉、乙烯基乳化物、聚缩合乳化物及PVP的群体中的其中一种；(b)润滑剂选自改质氢化棉子油、玉米油、大豆油、脂蜡及植物性油的群体中的其中一种；(c)柔软剂选自胺类、氧化乙烯基胺类、四级胺盐类及其它阳离子衍生物的群体中的其中一种；(d)乳化剂选自非离子接口活性剂及聚氧化乙烯单体的群体中的其中一种；及(e)偶合剂选自铬、钛错合物及硅烷类偶合剂的群体中的其中一种。
3.如权利要求1所述的制法，其中，该浆料组合物的(a)成膜剂为玉米和/或马铃薯淀粉；(b)润滑剂为改质大豆油和/或脂腊；(c)柔软剂为酰胺和/或烷基唑咪类衍生物；(c)乳化剂为聚乙二醇山梨糖醇单体；(e)偶合剂为硅烷类偶合剂及(f)去离子水者。
4.如权利要求1所述的制法，其中使玻璃纤维丝饼(A)的上浆组合物的烧失量占玻璃纤维0.8～1.6wt％及含水率在0.2％以下的干燥方式，可采用自然回潮、烘箱干燥及高周波干燥其中一种或以上。
5.一种无捻玻璃纤维纱，是由权利要求1所述的制法直接制成，具有抗拉强度60.90～69.95g/tex的物理性质。
6.一种无捻玻璃纤维布，其纬纱是以权利要求5所述的无捻玻璃纤维纱构成。
7.如权利要求6所述的无捻玻璃纤维布，具有纬向拉力强度18.9～25.7kg/cm、及透气度0.204～0.304m3/m2.min的物理性质。
全文摘要
一种无捻玻璃纤维纱的制法，是在制造玻璃纤维的熔融纺丝过程中使用特定浆料组合物上浆，使经过抽丝、上浆及卷取形成的玻璃纤维丝饼，在完成干燥程序后，其所使用的特定上浆组合物的烧失量占玻璃纤维的0.8～1.6wt％且含水率在0.2％以下，不须经过捻丝加工过程，就可制成无捻玻璃纤维纱；而且所制成的无捻玻璃纤维纱，具有较一般有捻玻璃纤维纱更佳的抗拉强度物理性质，用为无捻玻璃纤维布的纬纱时，可大幅提升玻璃纤维布的纬向拉力强度。
文档编号D02G3/02GK1546765SQ20031011698
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月5日 优先权日2003年12月5日
发明者李金发 申请人:台湾必成股份有限公司