一种玻璃纤维拉丝卷绕用排线轮的专利介绍

王熙艳，瞿伟民

（1.南京玻璃纤维研究设计院有限公司，南京 210012；2.杭州河上玻纤设备配件制造有限公司，杭州 310000）

0 前言

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，一定化学成分的玻璃原料通过高温熔化后经过一定的加工工艺拉制成纤维状，纤维中的每根单丝的直径通常为几微米至十几微米，相当于一根头发丝的1/20~1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强基材、电绝缘材料和绝热保温材料、印刷电路基板材料等国民经济各个领域。

众所周知，坩埚法拉丝作为我国特有的玻璃纤维生产技术，其投资少、生产调整灵活，在我国中小型玻纤企业应用广泛。坩埚法拉丝在增产增效、节能降耗等方面有了明显的进步。工业和信息化部为有效遏制玻璃纤维行业重复建设和盲目扩张，规范市场竞争秩序，促进产业结构转型升级，引领行业高质量发展，根据国家有关法律法规和产业政策，制定了《玻璃纤维行业规范条件》（［2020］30号公告），其中也对坩埚法拉丝提出了先进性要求：“玻璃纤维代铂坩埚法拉丝生产线，鼓励采用分拉、大卷装，以及原料球、浸润剂及窑炉温度智能化集中控制系统等先进工艺和装备。”

虽然坩埚法生产的玻璃纤维产品在质量和生产成本方面，与池窑拉丝产品的差距很大。但研发人员对纤维基本性能，如线密度、浸润剂涂覆的均匀性等方面借鉴池窑拉丝的技术不断进行研究和提高；在卷绕方面，拉丝机的分拉效果和大卷装技术也在不断推广和提高。近期通过对坩埚法拉丝过程中一种玻璃纤维拉丝机卷绕用的排线轮进行了专利研发并取得一定的提升，通过对比，使用效果良好，有效节约了生产成本。

1 拉丝机与排线轮

1.1 拉丝机

拉丝机（图1）是生产连续玻璃纤维的主要牵伸和卷绕设备，其主要功能是将漏嘴流出的玻璃液牵伸成一定直径的玻璃纤维，并以某种排布方式将其规则地卷绕成为特定要求的原丝筒，以便于下道加工工序使用。对于坩埚拉丝企业，我国先后采用过苏式单机头拉丝机、捷式单机头拉丝机、691型自动换筒拉丝机、ZRY18型、ZRY20型拉丝机等。以某企业自行研发的产品为例：如针对高支纱单拉拉丝机采用YX1620型，分拉工艺采用YX1624F、YX1630F、YX1633F型，大卷装变频分拉采用YX2032F、YX2036F、YX2040F型，各个型号的拉丝都是针对不同要求的细纱。

图1 拉丝机及排线器示意

1.2 排线轮

玻璃纤维拉丝机一般都包括机架、换筒转盘、旋转机头、排线轴和钢丝排线器等结构。为了更好适应坩埚法短作业线调节纱线张力和方向的工艺要求，目前部分设备的排线结构已用排线轮取代钢丝排线，排线轮上开设有类似钢丝排线的丝线通道。由于在高速拉丝过程中玻璃纤维需要在丝线通道内进行导向，因此丝线通道的两侧很容易磨损，往往导致纱线部分断裂起毛甚至全部断裂或产生飞丝现象而导致拉丝终结，这样的排线轮就要报废更换。如何在该环节降低磨损以节约生产成本成为生产制造人员的重要任务。

如图1所示，将排线轮安装在拉丝机上，在机架上固定有转盘，在转盘上安装有旋转机头，在转盘的另一侧安装有排线轮，在排线轮上方设有导丝支架，玻璃纤维由上侧的导丝支架进入到排线轮内，然后进入旋转机头上。

2 新型排线轮研究

图2是研发的一种新型排线轮的示意图。该排线轮解决了现有技术中存在的玻璃纤维拉丝时，排线轮磨损快、使用寿命短的缺陷。减少了拉丝机排线的维护成本，一定程度上也提高了玻璃纤维的产品质量。该项技术已于2020年申报了实用新型专利，并于2021年3月取得证书。

2.1 技术方案

新型排线轮的主要技术方案为：包括上壳体和下壳体，上壳体的开口端和下壳体的开口端扣合形成排线轮，在上壳体和下壳体相接处设有丝线通道，在丝线通道的两侧设有线槽沿，包括上线槽沿和下线槽沿，上线槽沿与上壳体可拆卸连接，下线槽沿与下壳体可拆卸连接。在丝线通道的两侧布置线槽沿，丝线通过时是与线槽沿进行接触，产生的磨损也只会发生在线槽沿上，而不会损坏上、下壳体。当磨损到一定程度后，直接拆卸掉线槽沿，安装上新的线槽沿即可。更换方便且主体不会报废，更换成本低，保证了排线轮的总体使用寿命。

图2 新型玻璃纤维拉丝卷绕用排线轮示意图

2.2 工艺设计特征

工艺设计特征包括：

（1）上壳体和下壳体，上壳体的开口端和下壳体的开口端扣合形成排线轮，在上壳体和下壳体相接处设有丝线通道，在丝线通道的两侧设有线槽沿，上线槽沿与上壳体可拆卸连接，下线槽沿与下壳体可拆卸连接。这是新型排线轮的主要技术特征。

（2）丝线通道是由2段对称布置的倾斜的弧线连接而成，倾斜的弧线一端高一端低，两段倾斜弧线高的一端连接在一起，两段倾斜弧线的低的一端连接在一起。该弧线决定了纱线的排线走向，使得纱线在原丝筒上呈螺旋线的方式卷绕，便于后道工序退解加工。

（3）上壳体和下壳体的形状相同。

（4）上线槽沿固定在上壳体的开口端，上线槽沿上均布有上连接片，上连接片安装在上壳体的内壁上。

（5）下线槽沿固定在下壳体的开口端，下线槽沿上均布有下连接片，下连接片安装在下壳体的内壁上。

2.3 经济性研究

我们选取了A（50台拉丝机）、B（30台拉丝机）、C（80台拉丝机）坩埚法拉丝企业，表1是对排线轮替换前后进行了相对生产成本的对比。

表1 3家坩埚拉丝企业每月成本对比

由表1可以看出，仅此一项，每月可平均节省约50%的采购成本。

3 总结

（1）本文从工艺方案、技术设计特征和经济性3个方面介绍了新型排线轮的可行之处。新型排线轮使用成本较低，方便更换零件，使用寿命相对延长；解决了现有技术中存在的玻璃纤维拉丝时，排线轮磨损快、使用寿命短的问题，节约了生产成本。

（2）虽然坩埚法拉丝在增产增效、节能降耗等方面有了明显的进步，工业和信息化部也对坩埚法拉丝提出了先进性要求，但是我们一定要看到差距，不断通过各种手段提高效率，节能降耗，不断开辟坩埚拉丝法的未来发展之路！