CN102817245B - 一种玻璃纤维布的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维布的处理方法，首先采用30~100℃的淀粉酶溶液，对应用了淀粉型浸润剂的玻璃纤维布进行清洗；经压轧除去水分后，再采用表面处理剂对玻璃纤维布进行浸渍处理；最后经干燥、烘焙，即得处理后的玻璃纤维布。本发明经过处理后的玻璃纤维布具有优良的力学性能和耐折磨性能，并且品相优异、手感柔软，使用寿命也得到较大的延长。

Description

一种玻璃纤维布的处理方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维布的处理方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

因玻璃纤维在拉丝、织造时其成型加工的需要，不可避免的要在玻璃纤维拉丝过程中使用浸润剂，并将其均匀的涂覆在玻璃纤维原丝之上，对于纺织型浸润剂而言，国内外浸润剂主要有淀粉型和石蜡型，国外基本均为淀粉型浸润剂，我国玻璃纤维工业发展初期绝大多数采用石蜡型浸润剂，从上世纪90年代起，随着玻璃纤维池窑拉丝生产法的推广，池窑法生产的玻璃纤维基本上均应用淀粉型浸润剂。

目前国内对玻璃纤维布面浸润剂的去除基本上采用的都是热清洗的方法，即在300℃~450℃下经过0.5~5min的高温烧除，由于此方法是在高温下进行，对玻璃纤维布强度容易造成影响，一般经过热清洗玻璃纤维布强度下降20%~30%甚至更高，而玻璃纤维布的强度直接影响最终制品的使用性能，此外热清洗时浸润剂分解后的残炭会造成布面发黄或出现条纹，影响制品外观，另外热清洗过程中会产生大量的有害废气及消耗大量的电能。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃纤维布的处理方法，以解决现有玻璃纤维布采用常规热清洗去除浸润剂时存在的局限性，提高玻璃纤维布的力学、耐折磨等性能，提高玻璃纤维布在实际应用中的寿命及外观。

本发明的技术方案是：首先通过水洗技术对玻璃纤维布进行浸润剂去除，再采用表面处理剂对去除浸润剂的玻璃纤维布进行浸渍处理，随后进行干燥、烘焙。

具体步骤如下：

步骤一、采用30~100℃的淀粉酶溶液，对应用了淀粉型浸润剂的玻璃纤维布进行清洗；

步骤二、将清洗后的玻璃纤维布经压轧除去水分，再采用表面处理剂对玻璃纤维布进行浸渍处理；

步骤三、将经过浸渍处理后的玻璃纤维布进行干燥、烘焙。

步骤一中，在对玻璃纤维布进行清洗前，还包括一个预清洗步骤：将玻璃纤维布置于30~100℃的淀粉酶溶液中，采用超声波清洗，超声波频率为50KHz~100KHz，清洗时间为0.5~5min。预清洗的有益效果：利用超声波对洗涤溶液起搅拌作用，其次还有去除玻璃表面粘附的浸润剂等污物的物理作用，此外还有加速淀粉酶的乳化及淀粉酶对于浸润剂的分解效果，促进浸润剂粒子的分散并失去对玻璃纤维的附着力。

步骤一中，选用淀粉酶的原因是，分解范围广，分解产物水溶性好，对玻璃纤维布无酸碱腐蚀。所述的淀粉酶包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶及异淀粉酶等。上述预清洗和清洗步骤中，优选淀粉酶溶液的质量浓度为0.1~5%。在该浓度范围内能够达到很好的效果，一般来说，淀粉酶的浓度越高，单位溶液清洗的布面积越大，但过多的淀粉酶会有碍后续的清除。

上述预清洗和清洗步骤中，优选在淀粉酶溶液中加有渗透剂，渗透剂在混合溶液中的质量浓度为0.1~5%。所述渗透剂优选聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂，本领域公知的聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂可市购获得，例如，江苏省嘉丰化学股份有限公司生产的渗透剂JFC系列（型号有JFC、JFC-1、JFC-2、JFC-E等），渗透剂的加入有利于淀粉酶迅速进入玻璃纤维纱线内部，强化清洗效果，提高清洗效率。

步骤一中，所述清洗为超声波清洗或喷淋清洗或二者相结合：单独采用超声波清洗时，超声波频率为20KHz~50KHz，清洗时间为0.5~10min；单独采用喷淋清洗时，喷淋压力为0.05~2Mpa，清洗时间为5~15min；同时采用超声波清洗和喷淋清洗时，超声波清洗的超声波频率为20KHz~50KHz，喷淋清洗的喷淋压力为0.05~2Mpa，清洗时间为0.5~10min。

步骤二中，所述的表面处理剂成分为：5~40wt%聚四氟乙烯乳液，0.5~5wt%硅烷偶联剂，1~10wt%成膜剂，0.5~5wt%防水防油整理剂，余量为水。

所述硅烷偶联剂优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种；所述成膜剂优选玻璃纤维行业常用的丙烯酸类成膜剂，如全丙、苯丙等丙烯酸类乳液或含氟丙烯酸树脂乳液；所述防水防油整理剂为玻纤行业常用的，市购即可获得，如美国杜邦公司的奥利氟宝系列（型号有奥利氟宝OC、奥利氟宝CP-SLA、奥利氟宝SLA-NEW、奥利氟宝7713等等），防水防油整理剂的作用是提高玻璃纤维布的憎水、憎油和使用寿命。

步骤二中，所述浸渍处理的时间为0.5~5min。浸渍时间在这个范围内即满足要求，时间过长没有实际意义。

步骤三中，所述干燥的温度为100~250℃，时间为2~10min.，干燥的目的是使水分蒸发。所述烘焙的温度为180~300℃，时间为2~15min。烘焙的目的是使得表面处理剂的有效组分在高温下充分均匀成膜。

利用本发明的制备方法制备出的玻璃纤维过滤材料，布面残余浸润剂含量小于0.5%，断裂强力损失小于10%。

本发明的机理：

（1）预清洗：玻璃纤维布在浓度为0.1~5%的淀粉酶溶液中高频超声波清洗，高频超声波作用温和，此阶段超声波对洗涤溶液起搅拌作用；其次还有去除玻璃表面粘附的浸润剂等污物的物理作用；此外还有加速淀粉酶的乳化及淀粉酶对于浸润剂的分解效果，促进浸润剂粒子的分散并失去对玻璃纤维的附着力。

（2）清洗：在温度为30~100℃、浓度为0.1~5%的淀粉酶溶液中低频超声波或喷淋清洗，由于低频超声波作用强烈，清洗效果佳，此阶段利用低频超声波在玻纤表面和洗涤液界面引起空化作用，超声波以正压和负压重复交替变化的方式向前传播，负压时在洗涤溶液中造成微小的真空洞穴，而形成气泡，在正压阶段，气泡被绝热压缩，最后被压破，由微小的内向爆裂的气泡所产生的瞬间高压和强震，能使浸润剂脱离玻纤表面，强化了清洁过程，而喷淋过程相当于一个物理冲刷洗涤的过程，能有效冲掉玻纤表面的浸润剂。同时采用超声波清洗和喷淋清洗相结合的方法，可进一步强化清洁过程，将布面残余浸润剂清洗至小于0.3%，断裂强力损失小于10%。

（3）经过水洗的玻璃纤维布经过压轧除去水分，再经表面处理剂浸渍后，表面形成一个以小颗粒形态均匀混合的乳液薄膜，即玻纤表面附着表面处理剂。

（4）干燥：在炉体内，由于水分的蒸发导致玻纤表面的乳液膜逐渐变薄，小颗粒逐渐沉淀，在玻璃纤维的表面形成了一层高分子薄膜。

（5）烘焙：在高温的作用下，水分进一步蒸发，表面处理剂中的偶联剂组分与玻璃纤维表面之间发生醚化反应以化学键相结合，起到无机—有机界面的“桥梁”作用，加强玻纤与有机物之间的粘结性能，表面处理剂中的有机组份沉淀堆积的小颗粒之间相互熔融，形成很好的高分子保护膜。

具体实施方式

实施例1

将玻璃纤维布置于温度为90℃、质量浓度为2%的α-淀粉酶溶液（含有质量浓度为0.1%的渗透剂JFC）中进行超声波清洗，超声波清洗采用的频率为100KHz，时间为2min；然后在温度为90℃、质量浓度为2%的α-淀粉酶溶液中清洗8min，超声波频率为20KHz，同时喷淋90℃、质量浓度为2%的α-淀粉酶溶液，喷淋压力为0.2Mpa；将清洗后的玻璃纤维布经过压轧除去水分，再采用表面处理剂浸渍1min，所述表面处理剂配方为：

组分	质量含量，%
		聚四氟乙烯乳液	5
γ-氨丙基三乙氧基硅烷	0.5
		含氟丙烯酸树脂乳液	1
防水防油整理剂奥利氟宝7713	0.5
		水	余量

将上述组分混合搅拌均匀即得表面处理剂。

将经过浸渍处理后的玻璃纤维布送入拉幅定型炉，先在160℃下干燥5min，再在250℃下焙烘3min；最后利用收卷装置对处理后的玻璃纤维布进行收卷。

实施例2

将玻璃纤维布置于温度为35℃、质量浓度为5%的β-淀粉酶溶液（含有质量浓度为4%的渗透剂JFC-1）中进行超声波清洗，超声波清洗采用的频率为80KHz，时间为1min；然后在温度为35℃、质量浓度为3%的β-淀粉酶溶液（含有质量浓度为2%的渗透剂JFC）中超声波清洗4min，超声波频率为30KHz；将清洗后的玻璃纤维布经过压轧除去水分，再采用表面处理剂浸渍2min，所述表面处理剂配方为：

组分	质量含量，%
		聚四氟乙烯乳液	10
乙烯基三乙氧基硅烷	1
		含氟丙烯酸树脂乳液	2
防水防油整理剂奥利氟宝CP-SLA	2
		水	余量

将上述组分混合搅拌均匀即得表面处理剂。

将经过浸渍处理后的玻璃纤维布送入拉幅定型炉，先在180℃下干燥3min，再在240℃下焙烘10min；最后利用收卷装置对处理后的玻璃纤维布进行收卷。

实施例3

将玻璃纤维布置于温度为80℃、质量浓度为3%的γ-淀粉酶溶液中，喷淋80℃、质量浓度为3%的γ-淀粉酶溶液，喷淋压力为1.5Mpa，时间为8min；将清洗后的玻璃纤维布经过压轧除去水分，再采用表面处理剂浸渍1min，所述表面处理剂配方为：

组分	质量含量，%
		聚四氟乙烯乳液	24
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷	3
		含氟丙烯酸树脂乳液	5
防水防油整理剂奥利氟宝OC	3
		水	余量

将上述组分混合搅拌均匀即得表面处理剂。

将经过浸渍处理后的玻璃纤维布送入拉幅定型炉，先在180℃下干燥2min，再在220℃下焙烘15min；最后利用收卷装置对处理后的玻璃纤维布进行收卷。

实施例4

将玻璃纤维布置于温度为50℃、质量浓度为4%的异淀粉酶溶液（含有质量浓度为0.5%的渗透剂JFC-2）中进行超声波清洗，超声波清洗采用的频率为90KHz，时间为4min，然后在温度为50℃、质量浓度为4%的异淀粉酶溶液（含有质量浓度为0.5%的渗透剂JFC-2）中超声波清洗6min，超声波频率为40KHz；将清洗后的玻璃纤维布经过压轧除去水分，再采用表面处理剂浸渍4min，所述表面处理剂配方为：

组分	质量含量，%
		聚四氟乙烯乳液	30
γ-氨丙基三乙氧基硅烷	0.5
		含氟丙烯酸乳液	7
防水防油整理剂奥利氟宝SLA-NEW	4
		水	余量

将上述组分混合搅拌均匀即得表面处理剂。

将经过浸渍处理后的玻璃纤维布送入拉幅定型炉，先在150℃下干燥5min，再在280℃下焙烘10min；最后利用收卷装置对处理后的玻璃纤维布进行收卷。

对比例

采用热清洗的方法，将玻璃纤维布置于温度为400℃空气中，保持2min，然后采用表面处理剂浸渍3min，所述表面处理剂配方为：

组分	质量含量，%
		聚四氟乙烯乳液	40
γ-氨丙基三乙氧基硅烷	5
		含氟丙烯酸乳液	10
防水防油整理剂奥利氟宝OC	5
		水	余量

将上述组分混合搅拌均匀即得表面处理剂。

将经过浸渍处理后的玻璃纤维布送入拉幅定型炉，先在200℃下干燥3min，再在240℃下焙烘9min；最后利用收卷装置对处理后的玻璃纤维布进行收卷。

性能测试：

将实施例和对比例得到的玻璃纤维布进行耐折性能、耐磨性能、力学性能测试对比，测试方法参考GB/T6719-2009。

测试结果见下表：

测试结果表明：应用本发明处理方法得到的玻璃纤维布在外观、耐折、耐磨及力学性能方面都明显优于常规热清洗法处理得到的玻璃纤维布，有利于玻璃纤维布使用寿命的延长。

Claims (9)

1.一种玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，包括如下步骤： 

步骤一、采用30～100℃的淀粉酶溶液，对应用了淀粉型浸润剂的玻璃纤维布进行清洗； 

步骤二、将清洗后的玻璃纤维布经压轧除去水分，再采用表面处理剂对玻璃纤维布进行浸渍处理； 

步骤三、将经过浸渍处理后的玻璃纤维布进行干燥、烘焙； 

步骤二中，所述表面处理剂成分为：5～40wt％聚四氟乙烯乳液，0.5～5wt％硅烷偶联剂，1～10wt％成膜剂，0.5～5wt％防水防油整理剂，余量为水。 

2.如权利要求1所述玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，步骤一中，在对玻璃纤维布进行清洗前，还包括一个预清洗步骤：将玻璃纤维布置于30～100℃的淀粉酶溶液中，采用超声波清洗，超声波频率为50kHz～100kHz，清洗时间为0.5～5min。 

3.如权利要求1或2所述玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，步骤一中，所述淀粉酶溶液的质量浓度为0.1～5％。 

4.如权利要求1或2所述玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，步骤一中，所述淀粉酶溶液中加有渗透剂，渗透剂在混合溶液中的质量浓度为0.1～5％。 

5.如权利要求1所述玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，步骤一中，所述清洗为超声波清洗或喷淋清洗或二者相结合；单独采用超声波清洗时，超声波频率为20kHz～50kHz，清洗时间为0.5～10min；单独采用喷淋清洗时，喷淋压力为0.05～2MPa，清洗时间为5～15min；同时采用超声波清洗和喷淋清洗时，超声波清洗的超声波频率为20kHz～50kHz，喷淋清洗的喷淋压力为0.05～2MPa，清洗时间为0.5～10min。 

6.如权利要求1所述玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。 

7.如权利要求1所述玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，步骤二中，所述浸渍处理的时间为0.5～5min。 

8.如权利要求1所述玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，步骤三中，干燥的温度为100～250℃，时间为2～10min。 

9.如权利要求1、2、5、6、7或8所述玻璃纤维布的处理方法，其特征在于，步骤三中，烘焙的温度为180～300℃，时间为2～15min。