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第七节 石棉(下)

浏览次数: 日期:2017-06-07

二、 石棉线

    石棉线系用石棉纤维经过纺制手段,加工制成的一种最简单的石棉纺织制品。具有一定捻度和强度。

    石棉线主要有“干法与湿法”两种生产工艺方法。其中干法生产工艺方法为机纺工艺生产。湿纺生产工艺方法又可分为直接干燥凝固法,化学凝固法及热水凝固法等多种工艺方法。其中化学凝固法已经在生产中得到了应用,并形成了一定的生产规模。

    用石棉线生产石棉摩擦材料,其制品生产成本高,工艺复杂。因此大批量用石棉线生产石棉摩擦材料是受一定限制的。随着生产技术水平的不断提高,以石棉线为增强材料的制品,例如汽车离合器摩擦片,开始用石棉线纺织成石棉网格布,再经浸渍粘结剂、干燥、裁条、缠绕、热压等制成强度较高、贴合性好,适用于负荷较大的摩擦材料的生产。

    石棉线主要质量内容:

    1、支数:长度为100厘米的石棉线,重量为一公斤称为一支。

    2、强度:在负荷作用下断裂时的最大值,以公斤·力表示。

    3、捻度:长度10厘米的石棉线的捻数,称为捻度。

4、烧失量:在规定的温度和时间条件下,石棉线失掉的重量,以“%”表示。

    石棉线的生产,过去生产形式主要是以手纺制成石棉线为主,这种工艺方法生产十分简便,将石棉绒和棉花经过简单混合以后,在手纺车上进行纺织。由于这种工艺方法落后,质量不好,强度低而不匀,支数不稳定,并且生产作业环境很差,石棉粉尘危害尤为严重,目前这种落后的生产工艺方法早已被淘汰了。取而代之的是一种用机械梳理、出条,再进行纺制的机纺工艺方法。机纺石棉线是将石棉绒和棉花等材料在混棉中混好,投入梳车,进行梳理,制成无捻石棉棉条,然后在纺车上进行加捻,纺制成有捻石棉线。这种机纺线的质量改变了手纺石棉线所存在的诸如纱支,烧失量,强度等质量问题,而且生产过程机械化程度较高,生产效率很高。

    但是这种工艺方法,也存在缺欠。比如生产工艺过程较复杂,石棉线生产成本较高,能耗大,而且也并没有完全消除石棉粉尘对生产作业环境的污染。

    (一) 机纺石棉线

    机纺石棉线是目前国内生产采用较为普遍的一种石棉线生产方法。机纺石棉线,简称机纺线,主要生产设备是梳棉机,基本是采用毛纺生产的双联梳毛机,但对其中车部分进行了改造,以适应梳理石棉的技术要求。

    双联梳棉机工作原理:

    将石棉绒与棉花等原料混合均匀之后,倒入梳棉机的喂料斗中,并逐步均匀地加入到选料帘上,然后再混好料,送入高速旋转的金属针辊上。混合料在金属针的撕裂作用下,使混合石棉纤维束进一步被劈裂成较细的纤维,再挂送在叫做“道夫”的金属辊上,使石棉纤维束再次被高速撕裂,就成为连续的石棉网,这段过程,称为初梳。初梳后的棉网,经过经改适后的中车过帘将其行进方向转90°角,再进行第二次梳理。这次梳理过程与初梳相同,我们经常称这次梳理为末梳。因为石棉纤维束要经过二次梳理之后才制成了棉条,所以称为双联梳理。经过第二次梳理的石棉棉网,通过分隔轴,石棉棉网被分隔成一定宽度的网条,然后再将这种网条送入往复搓动的搓皮内,网条在搓皮内受到搓压之后,成为棉条。这种棉条和石棉单纱差不多,但是没有捻,因此强度很低。棉条粗细要靠棉条支数控制。

    制好的棉条,要在纺车上进行加捻,加捻多少,依工艺要求而定。加捻后就成为石棉线单纱。石棉线单纱虽有一定的强度,但强度还是很低,甚至根本不能满足生产石棉摩擦材料的工艺要求。为此,采取将数根石棉单纱通过捻车,合制在一起,即所谓合股。多以二股、三股、四股或多股石棉单纱合制成石棉线。

    合股的主要设备是捻车。捻车可以将多股石棉线或者加上金属丝同时合并加捻,制成石棉线或者带有金属丝的石棉线。

    石棉线的强度,主要受使用的石棉原料的等级及纺制工艺等的影响。石棉纤维越长,它所制成的石棉线强度也越高,反之则越低。石棉线的捻度越大越有利于石棉线提高强度,但是捻度过大的石棉线则容易形成“螺丝转”,反而会影响石棉线的使用。

    石棉线的股数,应该说相同纱支的石棉线,股数多较好,股数多则强度高。但是股数越多单纱支数越大,生产困难越多,成本也越高。因此生产中要适当的制定石棉线的生产工艺参数。如支数,股数,捻度等等。

    经验证明,用于石棉摩擦材料生产的石棉线,只要能满足生产工艺要求就可以,至于对摩擦材料制品的性能影响几乎很小。

    机纺石棉线的缺点是生产成本高,所需用的中、长石棉纤维资源也紧缺,生产环境粉尘危害较大。                

    (二)湿纺石棉线

    湿纺,顾名思义,是在湿态条件下将石棉纤维纺制成石棉线。这种石棉线生产工艺是,将石棉纤维用水浸泡,同时加入有机或无机的石棉表面活性材料,成为石棉纤维浆状粘稠物,然后在水中凝结成石棉线条的工艺方法。制成纯石棉的石棉线即湿纺石棉线。湿纺新工艺以其独特的加工技术,使石棉线生产进入了一个新的阶段。

 

    操作方法:

湿纺石棉线的生产简单过程,先用表面活性剂,将石棉纤维在水中浸泡、松解,然后经过搅拌、打浆,将石棉纤维制成石棉棉浆后,再通过成膜机,将棉浆制成薄膜,去掉表面活性剂后就成为所需的石棉棉条。

    这种方法制成的石棉棉条无捻,而且石棉棉条中含有较多的水,所以棉条还要经干燥蒸发水份,干燥后的水份达到要求,就用纺车纺制成石棉单纱,进而制成石棉线。

    湿纺石棉线工艺,最大的特点是采用了在水中,通过有机或无机的化学原料,使石棉纤维成浆,并在水中凝固成条的方法。因此不用很长的石棉纤维。同时由于采用湿法作业,显而易见,在生产过程中,就彻底清除了石棉粉尘危害。

    1 主要原材料

    ⑴ 石棉

    由于抄膜机成条的化学凝固作用,需要石棉具有特定的性质。所以一般石棉还不适用于湿纺工艺的需要,其机理目前尚不十分清楚。

    经生产证明,国产石棉最适合湿纺石棉线工艺要求的石棉是祁连八宝棉、祁连混合棉、岳安棉及四川部分矿脉石棉等。

    ⑵ 化学试剂

    ① 表面活性剂:属阴离子型的表面活性剂,常用的商品名称OT,即渗透剂OT。

    OT渗透快,均匀,润湿性和乳化性能好,是无色或微黄色液体。

    ② 固色剂:属阳离子表面活性剂,是由双氰胺与甲醛缩合而成。 无色或微带黄色的粘稠透明液体,一般含量48-55%。

    ⑶ 填料:根据摩擦材料性能的要求,在制石棉线时一般需加入一些功能性填料,来提高摩擦材料的摩擦性能。一般常用的是粉煤灰、硅灰石、滑石粉等。     

    2、工艺过程

    将石棉纤维经开解之后,加入表面活性剂、填料、水等,并严格按技术工艺要求的配方称量,放入浸泡槽中,进行搅拌,使混合料成为浆状,然后再静置浸泡一段时间,使表面活性剂更均匀地渗透到石棉纤维中,使石棉被松解得更彻底些,制成的棉浆要求均匀,无石棉棉束。

    制好棉浆后,就可以不断均匀地送入抄膜机中。首先将棉浆送入浆辊上,将棉浆均匀地涂粘在辊上,当转到水中后,则被挤压成薄膜,再被送入金属网辊上,然后通过水槽时,棉网就有一定强度了,并由网托送前车网辊上,采用高压水束对棉网进行切割,这个棉网被切割成棉条。切割后的棉条送入离心筒内,通过离心作用,除掉所含的大部分水份,制成湿棉条团。

    由于湿棉条团中尚有部分水份,为此还要在阳光下进行干燥处理。

    干燥后的这种棉条,再经过纺车加捻,制成湿纺石棉单纱,然后再进一步用两股,三股或多股纺捻成石棉线。

    湿纺工艺的整个生产过程中彻底清除了石棉粉尘飞扬,所以这是一种具有广泛前途的生产方法。

    这个工艺方法,目前存在的主要问题是对石棉种类的选择性太强,国内仅有少数的石棉矿的石棉适用这种工艺要求,使该工艺发展受到一定影响。同时该工艺生产方法中使用水量较大,造成污水排放量较多。这是今后生产实践中逐步要解决的课题。

    (三) 、石棉线技术标准检验

    石棉线根据用途的不同,石棉线的技术指标控制也不相同,指标的检验方式为:

    ⑴ 烧失量:在750-800 ℃的温度条件下,用规定的试验方法,把试样灼烧到规定的时间,测定其重量损失,然后按下式计算出重量百分数:      

                         烧前重(克)-烧后重(克)

             烧失量%= ——————————————  × 100

 

                                 烧前重(克)

 

烧失量表示石棉线在一定温度条件下的耐热性能。纯石棉的烧失量约为13-16%,通过测定烧失量,则可表明石棉线中石棉的含量,也是其耐热程度。一般认为:

        耐热250℃,烧失量32

        耐热350℃,烧失量24

        耐热450℃,烧失量19

        耐热520℃,烧失量16

    ⑵ 拉力,又称强度,是石棉线工艺性能和产品性能要求中最为重要的一项技术指标。

    拉力低,不能满足生产工艺要求会影响生产。其制品强度也低。所以拉力高低,不仅是生产工艺要求,也是影响产品性能的。一般石棉线拉力要求在 2.5公斤以上,但特殊制品要求石棉线拉力在12公斤以上。

    拉力是通过拉力机测定的。测定方法是将石棉线夹在拉力机的夹具上,然后以标准规定的速度,进行测定。待石棉线拉断时的最大负荷,即为该石棉线的拉力。在试验中要注意不能改变石棉线的捻度状态,否则测定的拉力值,就不准确。

    这种试验方法数据准确,可靠。在生产现场中一般采用弹簧称来测定拉力。这种测定方法简便,可在现场随时测定,可做生产监督使用。

    三、 石棉线编织物

    石棉线编织物,是指用于制造编织类石棉摩擦材料用的石棉线编织而成的一类石棉织物。这种编织物,在结构上可以分为二类:

    第一类是纵横交织或称经纬交织的编织物

    第二类是无横向交织的编织物。

    也可以将石棉编织物分为有纬编织和无纬编织两类。

                    │             │ 单层纬--石棉布

                    │             │ 双层纬--隔膜石棉布

                    │  有纬织物   │        │ 半交叉--树脂刹车带

                    │(纵横交织) │ 多层纬 │

                    │                       │ 全交叉--钻机闸瓦

       石棉线编织物

                    │              │ 方圆编织物--石棉盘根

                    │  无纬织物   │ 缠绕编织物--离合器片

                    │ (无横交织) │ 扭编织物----石棉绳

   ( 一) 、有纬织物

    1、单层纬织物

    单层纬织物的代表产品即石棉布,它是将经线、纬线在织布机上交织而成。是生产石棉摩擦材料使用最广泛的一种石棉编织物。例如,用以制造石棉汽车制动摩擦片,离合器摩擦片,石棉布橡胶刹车带等。这类织物中最为广泛使用的是所谓大眼布。大眼布是由经线和纬线交织后形成孔眼很大的一种石棉布,孔眼约为3mm,石棉布的厚度约为2-3mm,这种石棉布的烧失量一般控制在32-38%左右。

    大眼布的织造工艺很简单。先将石棉线团挂在织布机后的线架上(根据密度要求布团),也可以按石棉布的密度要求打成经轴,作为石棉布的经线。再将选用的石棉布纬线打好纬管,作为织造石棉布用的纬线。在织布机上进行织造。由于是单层纬线结构,因此织造工艺控制也很简单。

    操作方法:

    ⑴ 织造时要求织造石棉布用的经线,须具有较强的拉力和弹性以便能上下拉紧,形成清晰的梭口,便于梭子飞过继而承受钢筘的打纬冲击。此外还要克服与绞杆、综眼、筘眼等之间的摩擦。经线准备好就要穿经,穿经就是根据石布的要求,按一定规律穿过综丝和筘眼。

    ⑵ 纬线准备将织造石棉布用的纬线卷绕在纬管上,成为大小适宜、坚实合度,能适合梭子需要的纡子。纡子上的容线量尽可能增加,以减少停机换纬次数。

⑶ 织造石棉布是在织布机上进行。织布机采用国产1511M型或1515型棉织机。织造时经线和纬线按照一定的规律相互浮沉交织而成。织造石棉布织纹有平纹与斜纹。用于摩擦材料用的石棉布一般采用结构最简单的平纹组织。

    ⑷ 石棉布的质量要求:

    ①外观

  ②幅宽

    ③厚度

    ④经、纬密度

    ⑤经、纬拉力

    ⑥水份

    ⑦烧失量

    2、 多层织物

    有些石棉摩擦材料的成品厚度较厚,如石油钻机闸瓦厚度要求在30-40mm。比石棉布要厚几倍甚至十几倍。如果使用石棉布生产超厚石棉摩擦材料,则就要使用数层石棉布叠压的方法生产制品。这种由数层垒压的生产方法,就是所说的层压法。层压法石棉摩擦材料的主要缺点是在使用过程中,由于受摩擦热的影响,容易出现分层、起泡。若是在使用工况条件要求更苛刻时,这种层压方法的制品,就不能很好满足使用要求了。因此希望能够织造出较厚的石棉线织物,使织造物成为一个正体,即织物厚度要达到制品厚度的尺寸要求。这样就能够从结构上避免了分层,起泡的问题。从而此较彻底的解决了使用石棉布层压结构制品出现的分层,起泡问题。因为它结构上就是一个完整的整体。   

    石棉多层织物,它是将纬线和经线通过编织工艺的特殊结构设计,通过织布机使经线和纬线交织在一起,成为一个特厚的整体石棉线织物。其特点是,通过织造处理,使数千根石棉线,织造成特厚的一个编织整体,其织造工艺较为复杂。它将织机的通常的投梭,拉梭的喂线方式改变成箭杆式喂线方式,解决了在较小的开交状态下喂入纬线的关键。另外,这种编织特厚织物的编织机,只要将普过编织机经适当改进,使织机织物链结构进行相应的调整,就可以实现织造8-9层纬线的织物,可以织出厚度40mm左右的特厚型石棉线编织物。

    在织造多层纬结构时,为满足技术上的要求,可采用各种组织构成。复杂的多层织造结构,是在普通平纹结构的基础上变化过来的组织结构。

    平纹组织结构的石棉纱线交织次数最多,而它的经纬线循环却最少,所以能够简化织造时的上机工作量。所以平纹组织结构上最常用的基础组织结构,当然也是特厚型石棉编织物的基础结构。

    多层组织结构的基本要求是:

    ⑴ 接结的外观一致

    ⑵ 接结的循环最小

    ⑶ 接结点分布均匀

    ⑷ 接结后各层连接牢固

    ⑸ 织造组织结构应保持织造完整,不得缺经少纬,织造时松紧均匀。

    多层织物组织结构相关技术概念:

    ⑴ 接结经线(连接经线,混合线)连接各层基础组织的经线。

    ⑵ 接结顶点(花纹),连接经线在表层或层与层之间改变方向的转折点。

    ⑶ 接结距离(花纹距离)同一织层纬线中相邻的两个接结点的距离,一般用纬线根数表示,接结距离等于2。

    ⑷ 接结深度,接结经线所连结的层数,称为接结深度等于2。

    ⑸ 接结循环,在同一织层中某一接结经线的一个接线顶点与另一个接结顶点之间的最小纬线数,即恢复原位置的全程,称为接结循环。

    把多层纬线连接起来,成为一个织造整体的接结方法,这是生产多层纬织物的关键。全编多层纬特厚的整体织物,例如厚度为32mm的一个产品,就可采用8-9层纬线,全交叉结构织造而成。

    在多层纬石棉线织物织造时,每层纬线的织层纬线,都使用二片棕片,如织造时结构要求四层石棉纬线时则要采用八片棕,织造结构为六层纬线时则要用十二片棕,同样织造结构要求九层纬结织物时则要用十八片棕。

 

   经线循环数,则为棕片数乘以纬线层数。如织造七层纬线织物时,则经线循环数为98次,再如织九层纬线织物时,经线循环次为162次。了解经线循环次数,对在织造过程中如何投入纬线是非常重要的。

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