涤纶网络丝生产工艺对其网络牢度及M率的影响

雷　新，祝成炎，沈惠英，潘平平，辛东坡

(1.浙江理工大学 “纺织纤维材料与加工技术” 国家地方联合工程实验室，杭州 310018； 2.杭州红剑集团红山化纤有限公司，杭州 311234)



涤纶网络丝生产工艺对其网络牢度及M率的影响

雷新1，祝成炎1，沈惠英2，潘平平2，辛东坡2

(1.浙江理工大学 “纺织纤维材料与加工技术” 国家地方联合工程实验室，杭州 310018； 2.杭州红剑集团红山化纤有限公司，杭州 311234)

摘要:以POY纤维为生产原料，通过调整加弹工艺中的牵伸倍数、变形温度和网络气压3个参数值，探讨了涤纶网络丝生产工艺对其网络牢度及M率的影响。试验结果表明：3个工艺参数对网络牢度的影响程度为网络气压>牵伸倍数>变形温度，对M率的影响程度为变形温度>牵伸倍数>网络气压。利用正交试验极差分析可得，当牵伸倍数为1.72、变形温度为205 ℃、网络气压为0.43 MPa时生产涤纶网络丝，其产品网络牢度达99.5%，同时M率可达97.5%，网络牢度高、染色均匀性好，可广泛应用于高档窗帘面料的生产。

关键词:涤纶网络丝；网络牢度；M率；加弹工艺

近年来，由于生活水平的提高，人们对家居装饰面料有了更高的要求。仅窗帘面料上看，人们在追求实用、美观的同时，也追求窗帘面料的多功能性[1-2]。在棉、麻、丝等天然纤维不能满足功能需求时，涤纶纤维便有了更大的市场[3-5]。经市场调查发现，现有涤纶网络丝在网络牢度和染色均匀性上不能满足一些高档窗帘布的原料生产，加之现阶段从工艺参数对网络牢度和染色均匀性的研究[6-7]方面具有单一性，尚未发现将两者进行同时研究的相关报道。因此，为研发网络牢度高且染色均匀性好的涤纶网络丝，提高企业产品竞争力，本文以涤纶POY纤维为原料，通过改变加弹工艺中的参数，如牵伸倍数、变形温度和网络气压等，探究三个加弹工艺对网络牢度和染色均匀性的影响，以制取网络牢度高、染色均匀性好且适用于高档窗帘面料的涤纶网络丝。

1　试　验

1.1原料

选取常规的POY纤维为原料制备涤纶网络丝，其相关物性指标如表1所示。

表1　涤纶POY原料的主要物性指标

1.2仪器与设备

日本村田33H加弹机(日本村田公司)，YG023B-III全自动单纱强力机(常州纺织仪器厂有限公司)，PR45D型数控喷射式试样染色机(无锡市振荣针纺机械有限公司)，附有夹持器的立式量尺、针钩、秒表。

1.3网络牢度及M率

参考SN/T 0901—2000《进出口网络丝网络度、网络牢度测定方法》，测定样品丝的网络度[8]，并根据下式计算网络牢度。

(1)

式中：B0为施加重力前的网络度，个/m；B为施加重力后的网络度，个/m。

M率[9]是每批DTY成品丝中染色未降等的筒子数与该批成品丝总筒子数的比值，反映的是DTY的染色均匀性，是化纤生产中一个重要的质量指标。M率高则染色均匀性好[10]，在后续织造加工时织物不易出现色条。M率值计算如下式所示。

(2)

式中：N0为总筒子数；N为染色未降等筒子数。

1.4生产工艺流程

选取涤纶POY为原料，制备规格为167 dtex/48 f的涤纶网络丝，其工艺流程[11]如图1所示。

图1　涤纶DTY网络丝生产工艺流程Fig.1　The production process of polyester DTY interlaced yarns

1.5生产工艺设计

参考文献[12-13]，采用牵伸倍数、变形温度和网络气压3个因子，每个因子分3个水平进行正交试验，选用L9(34)正交表，以网络牢度和M率为指标对加弹工艺进行优化，因子水平表如表2所示，其他工艺如表3所示。

表2　因子水平表

表3　其他主要加弹工艺的参数值

2　结果与分析

2.1正交试验设计

为探究制备网络牢度和M率高的涤纶网络丝的最优工艺，利用正交试验设计，以牵伸倍数、变形温度和网络气压为3个因子，每个因子分3水平，进行9组工艺设计，得到9种试样，并测得其网络度，计算网络牢度；将试样分别进行袜带试织并染色，得到降等筒子数，计算每种试样的M率。选用网络牢度和M率为指标，利用极差分析法，分析3个因子对网络牢度和M率的影响关系，并探究制备的最优工艺。正交试验极差分析结果如表4所示。

表4　正交试验极差分析

分析表4可得，从网络牢度指标判定，3个因子对其影响程度为网络气压>牵伸倍数>变形温度；从M率指标判定，3个因子对其影响程度为变形温度>牵伸倍数>网络气压。结合使用原料的特性分析，制备涤纶网络丝的最优工艺为牵伸倍数1.72，变形温度205 ℃，网络气压0.43 MPa，此工艺条件生产的涤纶网络丝，其产品网络牢度达99.5%，同时M率可达97.5%，网络牢度高、染色均匀性好。

为了进一步考察牵伸比、变形温度和网络气压3个因子对网络牢度和M率影响是否显著，对正交试验结果进行了方差分析，结果见表5。各因素对网络牢度影响的主次顺序为网络气压>牵伸比>变形温度，网络气压对网络牢度有极显著影响，牵伸比对网络牢度有显著影响，变形温度无影响；各因素对M率影响的主次顺序为变形温度>牵伸比>网络气压，变形温度对M率有极显著影响，而牵伸比和网络气压对M率无影响。

表5　正交试验方差分析

注：F>F0.01(2,2)=99时有极显著的影响；F>F0.05(2,2)=19时有显著影响；F>F0.1(2,2)=9时有影响。

2.2网络气压对网络牢度的影响

从正交试验方差分析结果可知，网络气压对涤纶网络丝的网络牢度有着极显著的影响。为进一步分析其与网络牢度的关系，需找出最优的网络气压。在其他工艺参数不变的前提下，如牵伸倍数1.72、变形温度205 ℃、定型温度180 ℃，本文制备了多种不同网络气压下规格为167 dtex/48 f的涤纶网络丝，并测定其网络牢度，做出网络气压与网络牢度的关系图如图2所示。

图2　网络气压与网络牢度之间的关系Fig.2　The relationship between the interlacing pressure and interlacing intensity

如图2所示，网络牢度与网络气压成二次曲线关系。对数据进行二项式拟合得出方程为y=-202.3679+1433.5595x-1705.3571x2，R=0.9932。在其他工艺一定时，随着网络气压的增大，网络牢度先增后减。分析认为，随着网络气压的增大，喷嘴内气流速度变快、流量增加，对纤维的交错作用增强，纤维内单纤之间更容易相互缠绕，因此网络度和网络牢度增强，且网络均匀性也得到提高；但随着网络气压增大到某个定值后，由于气流作用力过大，使得纤维直接贴在丝道壁上，单纤之间的交错形成困难，引起网络度和网络牢度明显下降。故结合本产品的原料特性分析，产品的最优网络气压为0.43 MPa。

2.3变形温度对M率的影响

图3　变形温度与M率之间的关系Fig.3　The relationship between the deformation temperature and M rate

从正交试验方差分析结果可知，变形温度对涤纶网络丝的M率有极显著的影响。为进一步分析变形温度与M率的关系，选择最合适的变形温度。在其他工艺参数不变时，如牵伸倍数1.72、网络气压0.43 MPa、定型温度180 ℃，本文制备了多种不同变形温度下规格为167 dtex/48 f的涤纶网络丝，并测定其M率，做出变形温度与M率的关系图,如图3所示(因生产工艺中的定型温度为180 ℃，变形温度的合适范围为190～215 ℃)。

如图3所示，可知随着变形温度的升高，M率上升，当升到208℃时，M率趋于平稳，指数衰减拟合方程为y=98.2864-2.5643e^(-x/5.4387)-2.5643e^(-x/5.4388)。随着变形温度的上升，涤纶内部大分子在拉伸过程中的运动加剧，这样就促使整个拉伸和变形的过程变得更加顺利，拉伸变形的效果越稳定，则内部晶区与非晶区的分布越稳定。非晶区的内部大分子链的均匀分布，使得降等的涤纶网络丝减少，M率得到提高。结合本产品原料特性分析，当温度上升至205 ℃时，虽M率有所上升，但上升程度不大。而且由于温度过高，产品的毛丝增多，纤维的断裂强度和断裂伸长都有下降，耗电量增多，产品成本上升，故综合分析生产的最优变形温度为205 ℃。

3　结　论

1)设计牵伸倍数、变形温度和网络气压3个因子，每个因子分3个水平，利用正交试验极差和方差分析可知3个因子对网络牢度的影响程度为网络气压>牵伸倍数>变形温度，对M率的影响程度为变形温度>牵伸倍数>网络气压。

2)其他工艺参数一定时，改变变形温度的大小，制备涤纶网络丝，测定其M率。分析可得，随着变形温度的增大，M率上升，但到某一定值时趋于平稳，两者成指数函数关系；其他工艺参数一定时，改变网络气压的大小，制备涤纶网络丝，测定其网络牢度。综上，随着网络气压的增大，网络牢度先增后减，两者呈二次函数关系。

3)结合原料特性分析，其他工艺参数一定时，选择牵伸倍数1.72、变形温度205 ℃、网络气压0.43 MPa的工艺条件生产涤纶网络丝，其产品网络牢度可达99.5%，M率达97.5%，网络牢度高、染色均匀性好。进一步分析可得，通过改变变形温度的大小来调控纤维染色均匀性，改变网络气压的大小来调控纤维的网络牢度。

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DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.04.002

收稿日期:2015-09-15; 修回日期:2016-03-10

基金项目:教育部高等学校博士学科点专项科研基金(111129A4C13001)。

作者简介:雷新(1990—)男，硕士研究生，研究方向为化学纤维开发应用及其织物产品设计。通信作者：祝成炎，教授，chengyanzhu@126.com。

中图分类号:TQ342.21

文献标志码:A

文章编号:1001-7003(2016)04-0008-05引用页码:041102

Study on impact of polyester interlaced yarn production process on its interlacing intensity and M rate

LEI Xin1, ZHU Chengyan1, SHEN Huiying2, PAN Pingping2, XIN Dongpo2

(1.National and Local Engineering Lab for Textile Fiber Materials and Processing Technology, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2.Hangzhou Hongjian Group Hongshan Ploymer Co., Ltd., Hangzhou 311234, China)

Abstract:In this paper, POY fiber is used as raw material to research the impact of the polyester interlaced yarn production process on its interlacing intensity and M rate through adjusting the parameters of draft ratio, deformation temperature and interlacing pressure in the draw texturing process.The experimental results shows that impact of these three parameters on interlacing intensity are in the following order:interlacing pressure>draft ratio>deformation temperature; impact on M rate are in the following order:deformation temperature>draft ratio>interlacing pressure.In analysis of orthogonal experiment range, when the draft ratio is 1.72, the deformation temperature is 205 ℃,and interlacing pressure is 0.43 MPa, the interlacing intensity of polyester interlaced yarn can reach 99.5%, and its M rate can reach 97.5%.This kind of polyester interlaced yarns has high interlacing intensity and uniform and even dyeing.It can be widely used in high-grade curtain fabric production.

Key words:polyester interlaced yarn; interlacing intensity; M rate; draw texturing process